電阻式觸控面板(resistive-touch-panel)裝置最大的缺點之一在於製程上需要鍍上本質易碎的ITO薄膜，然而導電高分子薄膜塗佈提供了另一個取代性選擇，而且它在惡劣的環境下仍就保有相當不錯的特性，而這些相關的議題將會在本文章逐一討論。

Bruce DeVisser

　在電腦運算世界裡，觸控式螢幕正成為最盛行的人機(man–machine)介面，而它們的使用範圍從掌上型電腦到工業控制以及其它多樣性成長中的市場及應用。姑且不談underlying技術，所有觸控式輸入方法確實能簡化使用者的操作，且能精確有效的輸入操作資訊。

　在目前所有的觸控技術中，顯然電阻式觸控面板(圖一)是目前最常見的使用類型，該觸控面板能夠接受任何方式的輸入(像是穿戴手套或單純手指、筆尖、信用卡邊緣等等方式的觸碰輸入)而且生產成本也是最便宜的；不僅如此，就目前先進的材料技術來說，電阻式觸控面板能擴展到更多需求性的應用，特別是對操作環境苛求的行動裝置市場、汽車以及航太電子方面需使用環境效能高的光學特性，以及對高效能需求成為標準規格的工業環境－當他們知道去維持成本效益時。

ITO伴隨的問題
　儘管觸控面板被廣為使用，然而電阻式觸控面板卻有個與生俱來的弱點：那就是即氧化銦錫(ITO)的使用，這種導電性陶瓷基板是將幾毫米的氧化銦錫薄層鍍在聚氧化乙烯對苯二酸(polyethylene terephthalate，PET)的軟性塑膠膜，該基板是用來偵測塑膠膜下方連結在類似的堅硬基板平衡的觸控輸入。ITO/PET層經由重複觸碰敲擊而產生老化，因為使用者以手指按壓PET材料產生面板基表面凹曲，或像是PDAs及相似的裝置用筆尖以更嚴重的破壞方式操作。彎曲成弧狀造成微觀的裂縫而發生ITO材料碎裂(如圖二所示)，最初產生接觸不良或無法觸控的點最後會擴散而含蓋更大的面積並造成功能喪失。

　一個伴隨著使用尖端物體重壓觸控而發生的有趣現象乃是在按壓擴張中的壞點上之力道需求，而該壞點的形成一般會發生在需要反覆觸碰的位置，就像回覆觸控區塊(例如面板上「輕敲OK開始進行」的觸控位置)。一開始ITO磨損會造成接觸不良，所以使用者需要施加更大的壓力來達到觸控效果，而這些加重的力道增加磨損速率，而這樣劇烈的循環逐漸提高，直到損毀為止。自然而然的，原廠設備製造商(OEMs)及終端用戶會有強烈的期待，希望能看到像其它相似減緩磨損因素的發展對策。

　ITO應用到電阻式觸控裝置也需要用到複雜、不環保且昂貴的高真空蒸鍍製程。多年來便有著軟性、透明觸控式導體的發展需求，以因應並提供更耐用的觸控表面且相對容易被應用在塑膠基板。這些特徵不但會增加電阻式觸控面板的壽命，而且比目前使用的電阻式觸控式面板更耐用。

導電高分子
　長期以來，有機化學在材料發展需求及來源便已存在著相當的發揮潛能。導電高分子在這方面的解決方法已經研究超過10年，主要因為它們本身具有的柔軟度可作為塑膠基板。根據這些特性，使得許多原本存在於材料本身的瓶頸得以克服。然而，該材料的發展直到三位科學家在共同合作的計畫中的重大發現而拉起序幕，他們藉由選擇的不純物添加來排列分子，使高分子材料可以具有均勻的電阻並且讓電流能夠通過。他們的重大發現使得他們獲頒2001年諾貝爾(Nobel Prize)化學獎。1

　開發導電高分子材料是一項艱難的工作，而且利用它來製造觸控式面板也不是個簡單的任務。在初期，人們發現這些高分子材料具有導電性，而且可以藉由材料體積變化使它們的導電性更接近一般的導電基板，但卻沒人了解如何以一致性的方式來控制高分子的導電性。早期的研究是藉由高分子材料固定的寬度和厚度變化產生類似的導電特性，但這些結果缺乏可靠的方法再現，而且高分子的電阻值明顯的高過觸控式面板的使用範圍(面電阻在3.5 kΩ/□)。這裡也注意到它的光學穿透度比相似厚度的ITO基板更低，因此降低高分子材料的鍍膜厚度便成為顯而易見的需求。

　更進一步的研究顯示材料分子形狀的亂度是個關鍵，因此研發人員便著眼於研究高分子結構的排列工作。在有效率的時間投注下，研發人員發現當適度的添加棒狀(rod-like)分子結構的材料與高分子材料混合時會促使聚合物分子具有規則性(或排列整齊)，導電度也比原先的值高出兩倍(圖三)。隨著這樣的導電度改善方法，更薄的高分子膜會具有更低的阻抗而達到實用效果。更進一步的發展除了強化這類添加物的利用更進而在連續製程上達到特性一致的分子的，並開啟實用階段的產品。

　下一個挑戰是發展出一些方法能將高分子運用在可撓曲式塑膠膜表面。這類高分子可以加入水性溶劑製備成溶液，然後以熟知的捲軸式(roll)鍍膜製程技術來達到加工製程簡化。如同其它材料一樣，高分子材料也具有明確而獨特的性質，其中之一便是材料在溶液會具有高度的鹼性，而這項特性在製程及設備設計上必須列入考量。這項加工製程也提供像捲軸式塗佈(roll-coated)PET薄膜的操作環境優點，免除了ITO在真空蒸鍍於PET膜上所需龐大且昂貴的設備以及嚴苛的化學品使用。

　另一個主要的挑戰是生產固定厚度的高分子膜，如此才能使末段每一批產品之間具有一致性的電阻值及光學穿透度，但高分子膜層的厚度要夠薄才可以達到合理的透明度，同時也會降低因塗佈厚度變薄所增加之電阻(因為兩者是反比關係)。我們非常渴望高分子膜可以像ITO一樣在400–700nm可見光譜能有相同或更好的光學穿透度，同時電阻值可低於800 Ω/□，藉由這些關鍵性條件規格的改善規畫出持續性的目標。

　富士通(Fujitsu)實驗室[與日本富士通元件股份有限公司(Fujitsu Components, Ltd.)合作]持續的發展中已經開發出可以容易的應用到PET薄膜基板的導電高分子有機材料。藉由高功能特性的PET薄膜，高性能的電阻式觸控面板的製造僅會比目前ITO基材的製造的面板成本高一些。

　當PET薄膜被彎曲時，因為本身的柔軟度使得高分子較不會受損，甚至當筆尖在PET薄膜按壓所造成的凹陷彎曲(圖四)也是，磨擦測試的結論中，該差異的明顯證據可以由材料表面的掃描式電子顯微鏡(SEM)影像來佐證－ITO明顯的遭到破壞，而同樣作用的地方，高分子材料絲毫沒有受到磨損(圖五)。

　當結合標準的ITO玻璃基板時，所構成的電阻式觸控面板結構在400-700 nm可見光譜的穿透度會低於1%，而當與傳統方法鍍上ITO的PET薄膜與ITO玻璃基板製成的面板比較時，兩者具有相似的面電阻，而且前者的操作壽命比後者超出五倍。另一項有利的特點，通常在含有ITO層的PET薄膜所看到的透明淡黃色會隨著塗佈高分子材料在PET薄膜而變成透明的藍灰色，而這將有助於提升LCD彩色影像呈現。

　當這樣的技術成就與今日的科技結合是非常重要的，而開發的工作將持續朝向更高效能的材料及產品發展。最終，觸控式面板將會使用導電高分子塗佈的玻璃基板製作。然而，ITO玻璃基板的耐用性佳，使得含ITO的PET薄膜在取代上的還有一段路要走。

　導電高分子面板已經公開展示超過一年，而且它們目前正處於生產開始之前的最後試驗階段。目前的計畫是在2007年一月前進行一般抽樣及顧客層試驗階段，2007年中旬前達到全面生產目標。CSOT

參考文獻
October 10, 2000. Alan J. Heeger, University of California, Santa Barbara, CA; Alan G. MacDiarmid, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA; and Hideki Shirakawa, University of Tsukuba, Japan.

圖一：典型的電阻式觸控面板結構剖面圖。

圖二：使用尖端物觸控所造成的ITO細微裂縫。