從Printed Electronics USA 2014看軟性電子技術發展與趨勢

刊登日期:2015/3/25
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林雁容/工研院量測中心

在美國聖塔克拉拉( Santa Clara )會議中心所舉辦的 2014 USA Printed electronics 係由 IDTechEx 市調機構主辦,本次活動包括會議與展覽。除了印刷電子( Printed Electronics ),同時還有物聯網應用技術會議( Internet of Tings;IoT),三維列印( 3D Printing )、獵能及能量儲存( Energy Harvesting and Storage )、穿戴式電子( Wearable Electronics )及石墨烯與二維物質( Graphene and 2D Material )幾個主題,全是目前最熱門且受矚目的科技。展會中可以看到技術研發方向、市場趨勢、設計者,甚至是後端使用者的看法。會議中針對印刷電子技術探討的領域,包括:自發光顯示器、反射式顯示器、薄膜電晶體、太陽能電池、電池及感測器。以下將就會議中關於整體印刷電子、基板及封裝技術的發展狀況及趨勢做分享。

印刷電子技術起源於可彎曲的電晶體背板及低價的RF標籤,一般把電子元件製作於軟性基板的技術稱為軟性電子(Flexible Electronics),而歐洲的有機電子協會( Organic Electronics Association;OE-A )把印刷電子與有機電子( Organic Electronics )歸類在軟性電子。在應用上或是研究領域中,印刷電子、有機電子及軟性電子三者不完全相同,但有關聯及擴充性,在某些應用需求描述可以視為相同技術。

本文以印刷電子名詞代表這三類技術。早期技術的研發者對於印刷電子的期待是取代矽基板電子及低價製造優勢,經過十多年的研發、量產經驗,修正了印刷電子定位,其有兩大著力點: (1) 功能與矽基板電子互補,(2) 必須專注於具有高價值及獨特點之技術開發。但不意味著印刷電子技術特性一定較現有市場技術特性差,如:反射式顯示器具有太陽光下能清楚顯示之特性,及有機太陽能電池的反應頻譜與室內照明的頻譜匹配,故在室內效率會較非晶矽太陽能電池好。其它幾個大家熟悉的優勢為大面積製造相對容易、成本低並且可以彎曲。但相對製程精度低、壽命短及可靠度差。

綜合目前印刷電子技術發展,可分成三種策略,其實正是一般新產品的屬性: (1)取代現有裝置,(2)特性改善及(3)全新產品。回顧目前已經開始量產獲利之印刷電子技術投資多屬(2)類型(參見圖一),顯示器(如:OLED Display)是第(1)類型,電子紙顯示器(E-paper Display)是第(3)類型,從研發歷程來看投資都超過十年。電致變色顯示器、邏輯與記憶體(Logic and Memory)技術已研發投入超過十年,但尚未獲利。第(1)類型技術市場大、目標明確,但風險、挑戰高,面臨與既存成熟產業競爭,而且投資成本高、回收時間長等問題。第(3)類型技術需要有可以說服人的商樣模式,或是令人雀躍的市場願景,才有機會串連上下游,形成一完整解決方案。第(2)類型技術著力於生產成本降低及更好的特性,如:可撓性,應用於利基市場。回顧國內的產業或是法人機構投入的研發技術大多屬於(1)或(3)類型,法人的投入點是在研發初期,但往往沒有足夠資源撐到開花結果;國內產業的投入點多在競爭對手技術量產稍有眉目時,最常採用的策略是技轉或併購。
  


資料來源:IDTechEx)

圖一、印刷電子產品市場獲利狀況

從產業鏈觀察,投入材料、設備及製程研發的廠商為數眾多,且多數已達十年以上,但缺乏後端市場應用整合者。目前印刷電子技術提供者在技術整合方面很弱。另一個現象是過去印刷電子技術應用載具,大多是材料、製程廠商從工程角度出發的想像,而非從市場需求出發。以近十年的觀察,所謂殺手級應用( Killer Application )正是 ----以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。 

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