光電與顯示特刊
2019年全球光電產業總產值達到4,630億美元，台灣整體光電產值有463億美元，占全球10%。光電產業是台灣重要科技產業發展之一環，光電材料及元件製造業的製品相當廣泛，舉凡LED、液晶顯示器、觸控面板、太陽能電池、電視螢幕、智慧型裝置、節能照明裝置等皆為相關產品應用，可說是各種尖端科技產品不可或缺的關鍵性零組件。隨著科技日新月異，自駕車的風潮、醫療照護的普及、5G通訊的佈建及新興顯示技術的發展，如AMOLED、Micro LED、Mini LED 陸續問世，都將為光電材料及元件製造業帶來新面貌，支持光電產值於不墜。
本期「光電與顯示特刊」以未來智慧化、安全化應用需求為主軸，規劃了光電元件、材料、製程與測試等相關技術，內容包括顯示用屏下辨識技術、智慧窗液晶顯示技術、電致變色材料發展趨勢與應用、車用顯示器市場與驗證分析技術概況、噴墨製程在顯示器應用的發展、半導體UV Tape技術、透明顯示器用高防護性材料等專文，期望能增進讀者對目前相關技術發展有進一步的認識。
近年來因智慧型手機的普及，造就了生物辨識技術的蓬勃發展。其中指紋辨識技術在手機應用的發展歷程，從早期的屏幕外電容式辨識元件，發展至屏下光學式或超聲波式辨識元件，未來將整合面板技術往大面積與全屏按壓的目標邁進。「屏下生物辨識技術」主要針對目前屏下指紋辨識技術的發展現況做介紹，並提出工研院材化所如何以光學模擬技術作為工具，設計出屏下指紋辨識的相關結構，並達成不錯的成像品質。
智慧窗液晶顯示技術是將液晶分子與高分子單體相混合，經紫外光或熱環境之聚合反應後，在外加電場的情況下，具有介電各異向性的液晶，可以實現在透明和不透明之間的轉變，使薄膜的透光率可調。此種獨特的光電特性，促使其在顯示設備、可調透鏡、光開關、智慧窗等方面皆有廣闊的應用前景。液晶智慧窗戶不但能有效阻擋進入室內的光和熱，更能進而調控室內溫度，節能效果高達30%。其可隨個人需求控制電開關調控光線透光量，除了可提供充足光線外，同時具有防曬隔熱功能，有效降低照明與空調的使用，達到節能減碳的目的。「智慧窗液晶顯示技術」介紹智慧窗液晶顯示技術與發展狀況，以及工研院材化所目前於智慧窗液晶顯示技術的開發現況。
「電致變色材料發展趨勢與應用」略述電致變色技術及其相關產業與運用。電致變色技術於雙穩態及色彩調控上具有優點，低驅動電壓更具優勢，無論是在建築綠色節能或者行車安全上（抗眩後視鏡），甚至未來顯示器的應用，電致變色都極具市場潛力。電致變色元件可利用其材料結構設計與改變、元件驅動方式及微結構電極修飾，來朝向達成薄化、膠態與大面積化。在色彩部分可用化學結構改質、無機混成材料混摻、色彩互補或者元件堆疊組合的方式來達成全彩元件。就電致變色技術整體而言，材料本質是電致變色發展重心，近年電致變色技術發展趨勢更朝向安全性高固態電解層或膠態型電致變色材料技術推進，未來研究將與產業界更加密切合作，以研發出更符合市場需求之電致變色材料與系統應用。
電子產業發展快速，汽車電子產品是汽車產業中發展最快的項目。根據研究機構之調查報告，車用電子產品之市場至2023年（2,843~3,550億美元）有相當大成長空間，車用顯示器市場需求持續以正成長的趨勢向上攀爬，台灣的面板廠包括友達、群創等皆積極地切入車用面板產品。在現代人生活水平逐步提高的情況下，除了對車子外觀、性能要求高之外，對於車用顯示器亦是高度要求，這使得車用面板由客製化的市場逐漸轉變成大量生產的產品，所以車用顯示器產品的性能與可靠度的測試與驗證，扮演著更重要的關鍵角色。「車用顯示器市場與驗證分析技術概況」一文拆成上、下兩集，針對車用顯示器的市場與其驗證分析概況作說明。
「噴墨製程在顯示器應用的挑戰」一文指出，顯示器是現代人們每天都會接觸的重要資訊科技，如何大面積、低成本地進行量產，始終是大家關心的議題。噴墨列印(IJP)製程在近年來逐漸吸引眾人的注意，同時也產生了許多技術挑戰。包括IJP設備精度、液滴尺寸、畫素設計與墨水配方等都大大地影響了材料噴印的表現。新穎的畫素融合設計，減少因畫素形狀而造成的混色，並可使用較大液滴噴印以節省時間。另一方面，墨水配方則必須兼顧黏度與表面張力等性質，以提升噴印薄膜的均勻度。
隨著可穿戴電子、物聯網(IoT)、AI和5G等需求的加速，使得全球半導體需求急速增溫，同時也帶動半導體用膠帶之需求，半導體用膠帶最主要用於晶背研磨和晶圓切割。隨著對電子儀器薄小化之要求日益提高，所搭載之半導體晶片亦同樣被要求薄片化。薄化後之晶圓如紙片，於後續製程更容易產生破損，因此，研磨膠帶和切割膠帶之特性和品質備受關注。「半導體用黏著膠帶技術」一文藉由數篇近十年日本主要半導體膠帶生產公司申請之專利進行解析，探究近期半導體用黏著膠帶之技術進展。
軟性顯示器、折疊式顯示器用之保護層，其作用為負責使顯示器面板避免受到外界污染、撞擊等傷害，且須具指紋辨識等功能，而發展中的折疊螢幕用保護層還須具備可撓性與耐久性。為了因應這些特性，須採用多層功能性膜層互相搭配，以滿足需求。保護層現主要採用透明聚醯亞胺(CPI)薄膜或超薄玻璃。上述兩項材料各有優缺點，就量產面、抗衝擊性而言，透明聚醯亞胺薄膜較佳；然在表面硬度、觸感上難及超薄玻璃。各大綜合化學廠都看準折疊式顯示器未來前景，近年積極布局高階透明聚醯亞胺材料技術，開發透明聚醯亞胺薄膜產品。「透明顯示器高防護材料(上)—高剛性透明支撐膜層」聚焦市售、開發中以及工研院材化所開發的透明聚醯亞胺薄膜材料之發展現況與趨勢。
透明顯示器及可摺式顯示器在不同場域應用時（如：智慧育樂、零售等開放式空間或個人使用之可撓式手機、平板及筆電等）會面臨使用者手指觸碰或撞擊之情境。因此，顯示面板除需具備防刮、耐磨外，還需一定程度之耐衝擊特性。為增加顯示器之耐衝擊特性，工研院材料與化工研究所開發了高剛性透明支撐及高阻尼透明吸能二種膜層材料技術，以作為顯示器在受衝擊時的保護之用。「透明顯示器高防護材料(下)—高阻尼透明吸能膜層」鎖定探討高分子阻尼材料，並說明工研院材化所研發之高剛性與高阻尼二種膜層材料整合後之耐撞擊驗證成果。
「高分子的百年盛事」特別報導
全球防蝕材料預計到2022年將可達317億美元，年複合成長率達5%。防蝕需求受環境影響甚大，台灣沿海高溫、高溼與高鹽分且工業腐蝕因子多，經常達ISO 12944分級中最高腐蝕速率之CX等級。台灣沿海地區除石化產業、建築產業外，未來將持續增加政府積極發展中之太陽能光電、離岸風機等，其金屬構件都需要不同的高防蝕塗裝系統與施工程序，以達到防蝕與保固需求。此外，從永續與環保趨勢來看，更長壽命的防蝕塗料，以及更環保、低污染的塗料是市場持續之需求，也是目前全球塗料大廠持續開發的方向。「永續與環保趨勢帶動塗料高分子新發展」一文針對未來防蝕塗裝系統所需的新型塗料高分子進行簡介，包含底漆用低VOCs防蝕環氧樹脂，以及面漆用高耐候無機混成樹脂，也期待引導國內產業共同投入相關開發。
運用高分子樹脂配製成印刷油墨為生活增添了繽紛的色彩，並提升視覺傳達效果。新的高分子帶動新油墨的發展，新應用需求的油墨也促進新的高分子開發。「油墨—揮灑色彩繽紛的高分子應用」一文報導，工研院材化所在有版、無版數位印刷油墨耕耘多年，除開發多種全彩的機能墨水於民生應用外，透過開發機能性/高性能油墨及高解析度數位噴印製程，攻占舊有的黃光微影製程印製電子、光電元件，帶動印刷產業跨入高技術/高價值產業；並以3D數位列印技術取代射出/雕刻成型製程製作出多樣的零組件及物品。在開發油墨的同時，也投入開發新高分子樹脂導入油墨配方，以提升耐撓曲性等物性，促使可應用於更多領域之零組件及高性能物品；並針對高分散難度之微粉開發新高分子型分散劑，以促成機能噴印墨水之產出。
主題專欄
地球暖化與海洋塑膠汙染為人類面臨的兩大困境。一般而言，廢棄物回收再利用製程並不符合經濟原則，唯有注入關鍵技術，點、線、面、體之發揮，乃至影響到整體的產業鏈，達到經濟規模與效益，才能有效降低對環境汙染。「高分子循環技術與綠色供應鏈布局」回顧高分子造成汙染之根本因子、高分子化學結構式分類、回收技術盤點，進一步論述以r-PET聚酯交換化學轉化為起始點之「大循環」，建立「聚酯高分子主鏈之交換合成技術」、「二氧化碳轉化單體原料及聚碳酸之製程技術」，兩項關鍵技術各有其自延伸應用，再整合兩關鍵技術，將大幅度影響碳循環供應鏈，最終可以建立以二氧化碳為主要原料之綠色碳材供應鏈。此嶄新供應鏈不再依賴傳統石化碳源，符合大自然循環的化學法則，同時解決了地球暖化及塑廢汙染二大問題。
「電子材料循環經濟探討與展望」一文指出，電子產品性能的增強往往涉及新材料的使用及新製程技術的開發。目前先進電子設備大約涉及60種元素，約占週期表上所有元素的50%。由於電子材料的多元化，材料供應鏈的可持續性是亟需面對的挑戰。循環經濟是一種符合可持續環境和經濟發展的策略。材料回收是循環經濟完整範疇的重要手段。我國在電子電器廢棄物的回收再利用，已有很好的成效，但面對複雜的電子產品，新的回收制度體系及國內循環回收產業仍須及早因應日益細緻而複雜的材料設計。電子產業亦須從循環經濟的觀點，以綠色工程的概念進行新產品的設計與開發。國內產政學研各界的努力，可以進一步促進電子產業發展材料可持續所需的技術研發。
擁有智慧財產權特別是專利權的數量和品質已成為衡量一個國家、地區和企業競爭力及綜合實力的重要指標之一。研究機構並不從事生產製造產品，其主要研發目的係將相關研發成果移轉給企業實施並帶動產業發展，而研發成果中之專利權亦可讓售予企業以增強其智慧財產權能量，進而能夠與競爭者形成抗衡力量。政府支持之研究機構專利權的產出、管理及運用，攸關國家資源投入是否洽當、科技發展方向是否準確、產業效益可否擴大、國家競爭力可否提升等諸多科技政策議題，而研究機構在專利申請獲准之後，如何有效運用專利？對於研究機構而言確屬一大挑戰。延續上期，「從文獻研究探討專利價值(下)」以專利分析文獻來探討專利價值。分析結果將可做為國家未來制定智慧財產權政策方向及對於研究機構或大學給予科技經費資助之參考。
凡對以上內容有興趣的讀者，歡迎參閱2020年8月號《工業材料雜誌》或參見《材料世界網》，歡迎
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