2014台北國際光電週特別報導一

刊登日期:2014/6/18
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趙志強、陳芃、劉大鵬、曾寶貞

2014年台北國際光電週於今(6/17)日起一連三天,在台北市南港展覽館舉行。主要展出內容含括平面顯示器、光電、太陽光電、LED照明、奈米科技、植物工廠,以及3D列印技術等七大主題。總計有640家廠商,近1,300個攤位參與此次盛會。根據主辦單位光電科技工業協進會(PIDA)預估,三天展會期間可望吸引來自全球40多個國家的三萬多名參觀者進場。

今年的台北國際光電週,雖然由於受到產業景氣影響,以致過去多為展會重點的平面顯示器略顯沉寂,但新的產業興起,展會現場仍處處充滿值得觀察的重點。例如,近兩年來火紅的3D列印,以及植物工廠等都在今年的展會形成新亮點。由現場人潮簇擁的景象可看出大家對此技術的熱衷與關注。尤其是植物工廠展區一排排綠油油的蔬菜夾在冷冰冰的電子產品間,更形成另一道特別的風景(圖一)。由開幕典禮嘉賓行列中出現農委會主委陳保基的身影亦可看出,跨領域整合應用已成必然的趨勢。

 圖一 植物工廠展區處處”綠意盎然”
圖一 植物工廠展區處處”綠意盎然”

奈米科技特展 首度在國際光電週亮相
2014年的台北國際光電週,新增奈米科技特展,由PIDA與奈米國家型科技計畫辦公室(NPNT)合作,邀請奈米光電領域技術研發者與相關廠商參加展出,一方面為即將於10月開展的2014年台灣奈米科技展熱身,一方面也讓二期共12年的奈米國家型科技計畫成果,能逐漸在產業擴散。在兩大單位攜手合作之下,自2015年起,奈米領域也將成為台北國際光電週的主要展項。

根據美國國家科學基金會統計,2001年全球奈米相關產品銷售總額約260億美元,預估至2015年,相關產品產值將超過1兆美元(表一),其中奈米材料佔最大宗,達3,400億美元,第二則為半導體應用,達3,000億美元。由此兩者即可看出,奈米商機將在光電領域發光發熱,而各光電產業亦勢必導入奈米技術與材料,做為向前邁進的基礎科學。

表一  2010~2015年奈米應用領域商機預估
 表一  2010~2015年奈米應用領域商機預估
資料來源: Dr.M.C.Roco ,(2001)美國國家科學基金會主持人

今年參加奈米科技展的單位包括產學研等數十家,走一趟會場,可以看到相當多奈米技術應用成熟、且已實際商品化之材料與產品。

紫暘光電--全透明/高發電導光式太陽能系統
國內新秀紫暘光電展出高發電微結構膜片技術,以PET膜為基材,將奈米結構之太陽能電池與薄膜進行結合,成為具有高透光率之太陽能發電系統,能夠應用在各類型建築,如僅需要與既有之窗戶貼合,即可在原本窗戶透光性能之外,多出太陽能發電的功能,同時不影響建築外觀,並且有容易裝置的優點(圖二)。

這套高透光太陽能系統之發電效率已與市售矽晶太陽能電池相近,雖受限於透明的特性,瞬間功率無法與矽晶太陽能電池相比,但平均每日發電量,則因薄膜系統對於光線有更高的寬容度,而使得發電量反較同面積矽晶太陽能電池為高。

以現場展出之全透明式太陽能植物工廠為例,頂部為透光率40%的太陽能發電系統,發電效率100~150W/m2;側面之透光率可達90%以上,發電效率則為20~40W/m2

這項技術目前可採用薄膜型態,利用Roll to Roll製程,亦可直接塗佈於壓克力基材,或者是採用玻璃成型的方式,適用於各類型建材。基材兩面配合UV cut、IR cut技術,可讓其具備抗紫外線、隔熱的效果,整體成本低於Low E玻璃,更附加了太陽能發電的功能性。

圖二 紫暘光電林暉雄執行長介紹之全透明導光式太陽能系統,未來將以整合太陽能(BIPV)系統為市場切入點
圖二 紫暘光電林暉雄執行長介紹之全透明導光式太陽能系統,未來將以整合太陽能(BIPV)系統為市場切入點

旭光箔膜—奈米金屬氧化物膜材、高階離型膜、鏡面箔膜
旭光箔膜是國內最大的食品包材膜電鍍廠與膜材奈米電鍍廠,在一般等級的應用之外,其鍍膜技術已可達到2個原子大小的精度,並已開始提供國內面板產業鏈高階光學產品。

本次展出的奈米氧化物透明隔熱節能膜,主要是透過在PET膜材表面均勻鍍上奈米氧化物,一方面保持高透光、高透視的透明特性,達到70%的可見光穿透率,另一方面則可將紅外線、紫外線隔絕在外,達到95%以上的紅外線熱能阻隔率,主要應用於節能領域。

另一項主力產品為光電用高階離型膜。旭光箔膜在國內一般離型膜市占率達7成,目前亦開發高階離型膜,如偏光板內建部份等需求,其必須以高度無塵環境生產,並注意膜的平整性,以及配合偏光板低配向角的要求,開發適合之低溫熟成製程。目前偏光板用離型膜最大生產寬幅達2,100mm,品質已受面板廠肯定(圖三)。

此外,本次展出之鏡面箔膜,係由熱轉印方式,改變傳統貼合塗佈在基材表面附著力不佳、易刮傷與霧化等缺陷,同時具有高強度之物理特性與鏡面之功能性,並使用耐光8級之奈米顏料,達到高光澤、高持久等特性。

圖三 旭光箔膜江俊秀總經理介紹光電用高階離型膜與奈米氧化物隔熱膜等產品,該公司於102年度獲得經濟部「奈米產業科技菁英獎」
圖三 旭光箔膜江俊秀總經理介紹光電用高階離型膜與奈米氧化物隔熱膜等產品,該公司於102年度獲得經濟部「奈米產業科技菁英獎」

合記化學—陶瓷奈米研磨設備、奈米二氧化矽
合記化學本次展出自行開發之陶瓷奈米研磨設備,其主要特色為動態濾網,能減少物料堵塞問題,並採用碳化矽之內桶設計,導熱率將近不銹鋼材之4倍,能夠迅速帶走物理研磨時產生的溫度。本設備配合日本TOSOH的YTZ氧化鋯研磨珠,最小可使用0.1mm進行研磨,使物料達到60nm的粒徑。

合記化學另一項展品為奈米級二氧化矽,除自身生產外,並透過機能性表面處理,使其在高分子聚合物中易於分散。利用二氧化矽之電氣絕緣、耐溫、高硬度等特性,提供高分子改質用途,在光電應用方面,可做為3C產品表面之耐磨、抗刮用途(圖四)。

圖四 合記化學展出奈米二氧化矽材料與自行開發之高分子聚合物改質劑
圖四 合記化學展出自行開發之高分子聚合物改質劑

洛克索熱導—高導電導熱性奈米碳管
洛克索熱導為專門研發奈米級導熱、導電材料之廠商,主要以碳材為研發方向。該公司技術可將 0維至 2維結構之奈米級碳材表面接枝-COOH、NH等官能基,達到接近99%之高純度,且不添加界面活性分散劑,即可在高分子中均勻分散,形成功能性複合材料。

在均勻分散之外,保持奈米碳管原本之物性為產業應用時的要素。以電性為例,洛克索之技術可使奈米碳管經均勻分散後仍能保持90%的導電性,有利於穿戴式電子,以及各式感知器的開發。其餘領域包括材料補強、電磁遮蔽、散熱等,應用層面廣泛(圖五)。

圖五 洛克索熱導展出之奈米碳管材料,將其塗佈於魔鬼氈背面,可形成導通點亮LED燈
圖五 洛克索熱導展出之奈米碳管材料,將其塗佈於魔鬼氈背面,可形成導通點亮LED燈

LED照明展區 節能省電展品亮眼
走進今年的台北國際光電展會場,會讓人感受到,彷彿高科技產業又回到了半導體領軍的局面。國內光電大廠璨圓光電延續發表新PFC(Package Free Chip)產品,將LED Chip直接封裝在氧化鋁基板上,如(圖六)所示。產品採多心蕊設計,單一心蕊設定亮度為1W,發光效率在色溫5,700K時為180lm/w。換算一下,製作成5W燈泡的總光通量就達900lm,與常見的17W省電燈泡的燈具已無差異。

圖六 璨圓 PFC(Package free Chip)燈蕊技術
圖六 璨圓 PFC(Package free Chip)燈蕊技術

(圖七)為經由PFC所製作的LED燈泡,與居家燈飾結合出來的完美光形,跟鎢絲白熾燈泡的感覺很類似。此透過高光效率LED晶片降低製造LED燈具成本的策略,可以在各家LED照明產品的製造商產品端看到。PFC技術在增加光效率、降低封裝成本與改善光形的前提下,是目前各磊晶廠強攻的方向。

圖七 PFC-LED燈泡媲美鎢絲白熾燈泡
圖七 PFC-LED燈泡媲美鎢絲白熾燈泡

LED電球燈罩則形狀多樣(圖八);半圓、圓、錐、碟等各種形狀都有廠商生產與使用,可配合光形與搭配的LED燈源模組相互組合。

圖八 各式各樣的燈泡設計與產品
圖八 各式各樣的燈泡設計與產品

隆達電子利用覆晶On Glass技術所發表的得獎作品:200lm/w、 360度 T8日光燈管已經無可挑剔,可以是比日光燈管還要完美的燈管(圖九)。不過,可能的售價並未公開,是否具有市場競爭力尚有待持續關注。

圖九 隆達電子 200lm/W燈管
圖九 隆達電子 200lm/W燈管

在LED室內燈具方面,以導光板技術為核心的LED燈具技術看來已是Game Over了。在晶片效率的競爭優勢與零組件成本考量下,直下光源的LED室內燈具又回到了賣座冠軍。(圖十)是茂德電機所展出的,號稱終極的輕鋼架室內OA燈具。該公司將元件進行大解剖,大方公諸於世,雖然並不是新設計,不過,簡單的零組件與簡易組裝所達到的價格優勢(<1500NT/SET),已經與目前T5的層板燈一致,是項頗令人驚豔的產品。

圖十 茂德電機展出的輕鋼架LED燈具組件全透視
圖十 茂德電機展出的輕鋼架LED燈具組件全透視

另外,LED照明除了植物工廠外,醫療美容上的應用也正如火如荼地展開。(圖十一)是一家生技公司所展示的LED光療面膜,係由LED軟板結合不透明矽膠片而成的穿戴式面具,在現場受到相當矚目。

圖十一 LED光動力治療趨勢
圖十一 LED光動力治療趨勢

台北光電週正在南港展覽館熱烈展出,關心綠能生活趨勢、光電產業現況的朋友不妨抽空走一趟。如果您無暇親至現場,則歡迎鎖定由工研院專家群組成的材料世界網特派員為您所做的現場特別報導。還有更多更深入的展會觀察將在明天的材料世界網刊出,並同步發送電子報至各位會員的信箱,敬請期待。

以上是趙志強、陳芃、劉大鵬、曾寶貞在南港展覽館現場的Live報導。

★完整內容請見下方附檔。

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