文/劉珈均
工研院機械與系統所的團隊研發「大氣電漿鍍膜技術」，能在大氣常壓下鍍製透明導電膜，為目前已知唯一能常壓進行製程並達到商用品質的技術，此技術也曾獲得「R&D百大科技獎」與「華爾街日報科技創新獎（TIA）」。
手指滑過手機或平板電腦時，因為螢幕下面那層透明導電薄膜，機器才得以「感知」碰觸、執行功能。現在觸控面板常用ITO（Indium Tin Oxide，銦錫氧化物）作為透明導電材料，透明導電膜兩項主要的性能指標為電阻和透光率，ITO符合低電阻與高可見光穿透率，此外還具有良好的化學穩定性和熱穩定性、基材黏著性佳、利於圖形加工等優點。因此，在眾多可作為透明電極的材料中，ITO成為主流，應用也相當廣泛，觸控面板、太陽電池、液晶、電漿顯示器等光電產品皆可見ITO。
業務組長周大鑫博士說，研發初衷是為了節能，希望開發低耗能的光電產業鍍膜技術。現在鍍膜的製程為達到高品質，須在真空環境下進行，為了維持真空度，即便不鍍膜，真空設備也要持續運行，相當耗能；另一方面，銦是稀有金屬，主要出產自中國，來源不穩定，常有價格波動問題。隨著近年導入非銦材料取代ITO薄膜的議題亦趨熱門，團隊也研究導入非貴重金屬材料鍍製透明導電膜，降低製造成本與風險。
相較於傳統真空環境製程，團隊的「大氣電漿鍍膜技術」省了一半以上的電力，也節省了60%的設備空間。大氣電漿製程最大缺點是材料出了噴嘴、碰到大氣便容易碰撞產生結晶，團隊技術的巧思在於「電漿噴嘴」（又稱電漿頭或電漿產生器）裡電極與氣流場特殊設計，在局部區域裡產生高密度的電弧。
團隊設計電漿噴嘴，使其電漿密度夠高，得以完整解離材料，透過氣流帶下來，讓材料順利覆在基板上形成一層薄膜。「有點像大自然現象的閃電，我們可以讓電弧產生的數量最多，產生的能量高，範圍也大。」周大鑫說，模組也整合電源供應器設計，控制電極的放電頻率，達到足夠溫度。
「傳統也有大氣電漿技術，但能量沒像我們這麼高，所以只能做些表面清潔的工作。」周大鑫說，團隊的電漿密度高，得以完整解離材料，所以可在大氣條件下作鍍膜製程，甚至鍍製透明導電膜。高能量密度的電漿讓不同材料組合變得可行，團隊改以氧化鋅為鍍製材料，鍍出來的透明導電薄膜片電阻小於100 ohm/square，透明度90%以上，相當於市售的ITO薄膜水準。團隊計算過，觸控面板大約有三四成的成本都花在那透明導電膜，而用氧化鋅搭配大氣電漿技術，成本可降低為一成。（此為三年前的數據，現在透明導電膜成本較低了。）
大氣電漿鍍膜還可局部鍍製，讓製程環保許多。傳統上，若要局部鍍膜，得先全面鍍上一層，再用「黃光微影製程」去除不要的地方，過程中會產生許多化學廢液，新技術省下了這過程，避免了化學材料汙染。
談及研發過程，周大鑫說，一開始大家聽到開發在非真空環境鍍膜技術的點子都覺得挑戰太大，難以達成。2008年計畫最初執行的那半年，團隊也果真鍍不出來，因為解離不完全，材料從噴嘴出來後接觸空氣立即結晶，在基板上覆上一層顆粒狀粉末，變成「一盤散沙」而不是融合成一層薄膜。後來調整電極模組設計、調整材料配方，隔年才成功鍍膜，再經兩三年改良製程，才鍍出透明導電膜。
不同的功能性薄膜的製程有差異，但概念與設備大致相同，只是更換材料組成。因此，此技術除了用於製作觸控面板的透明導電薄膜，作為ITO的替代品，也可以跨產業，用於其他功能性鍍膜製程，如表面抗污、疏水、親水等，除了硬材質的玻璃或塑膠產品表面鍍膜，周大鑫也期望未來延伸至軟性材基材元件，應用於穿戴式設備。
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