2016 FINETECH JAPAN /高功能材料展 Live報導系列一

刊登日期:2016/4/7
  • 字級

林顯光、游勝閔、莊凱翔、蕭暐翰、趙志強、謝葆如、劉怡君、林正軒、劉嘉倫、劉燕妮、葉子暘、曾寶貞

由日本最大專業辦展集團---Reed Exhibitions公司精心企畫、主辦的國際顯示器(FINETECH JAPAN )與高功能材料大展,今天(4/6)在東京國際展覽中心隆重登場。這場年度盛會含括了高功能金屬(Metal Japan)、高功能膜(Film Tech Japan)、高功能塑膠(Plastic Japan)、光/雷射技術(Photonix 2016)及陶瓷等內容,六大展會同台競秀,共吸引來自全球1,350家廠商參展,預計將吸引7萬名業內人士蒞會看展。此次展覽,主辦單位邀請了五十位海內外產學研界代表與會剪綵,工研院材化所彭裕民所長也在應邀之列,為此盛會揭開序幕(圖一、二)。

 
圖一  2016年FINETECH JAPAN 在50位海內外產學研領袖共同剪綵下揭開序幕,工研院材化所彭裕民所長應邀為剪綵嘉賓


圖二  六大展會共有1,350家廠商參展,分在Big Sight東西兩館舉行

工研院展出15項創新材料
工研院長期在經濟部科技專案支持下,擁有豐富的自主材料成果,今年首度接受展會主辦機構Reed Exhibitions公司之邀,在材化所彭裕民所長領軍下,整合OLED、LED等軟性顯示與照明、綠能環保材料、先進金屬等15 項材料技術及工研院新創顯示材料公司宇威科技參展,期待透過FINETECH國際展會平台,吸引國際級研發機構或廠商,進行跨領域合作,加速台灣材料技術在國際商業應用機會,協助台灣產業進入高階國際市場,提升附加價值,提昇台灣產業競爭力。

工研院在軟性顯示與照明方面展出一系列OLED磷光發光材料,OLED的研發是在能源局能專計畫長期經費支持下的成果,目前已開發出包括藍、綠、黃、橘、紅等顏色,可應用於蒸鍍及溶液製程,並建立完整之材料驗證平台,提供產業一條龍的服務(圖三)。同時也展出軟性彩色濾光片材料,此材料可應用於軟性OLED顯示器、軟性LCD顯示器以及各類需要低溫製程的利基型顯示器產品上 (圖四)。


圖三  材化所展示新開發的OLED磷光發光材料及光取出材料,涵蓋不同光色,(從470nm~600nm),具有高發光效率及可應用於蒸鍍或溶液製程等特性,其中綠光(540nm)、橘光(580nm)、紅光(600nm)等材料壽命(LT50@1000 nits)已超過10萬小時

 

 
圖四  工研院研發的軟性彩色濾光片材料具有高耐化、低釋氣、高可撓、高色彩飽和度和高解析度等特性(右:材化所彭裕民所長;左:李宗銘副所長)

在綠能環保材料方面,展出獲得美國百大科技獎的「木質素環氧樹脂」,不含雙酚A成份的生質罐內漆,可運用在罐頭內作成防銹內膜或取代其他環氧樹脂應用,是臺灣第一個環氧樹脂生質產品綠色材料。此外,還有能在撞擊時迅速變硬,吸收與分散能量,抵銷衝擊力道,並在撞擊後回復至原有柔軟狀態的「高吸收撞擊能量材料」,應用可快速增稠響應的複合技術,吸收能量效率較傳統高分子材料高出20%,可應用於各類型服飾、護具,對於即將面臨的高齡化社會將有高度發揮空間。

在先進金屬材料方面,展出3D列印積層製造用金屬粉末,該材料係由合金材料設計開始,透過調整氣體流速、霧化參數,在熔煉過程中獲得高真圓度與高流動性,符合積層製造的需求,可應用於精密模具、醫療器材、航太零組件,以及各式特殊、輕量化結構件。展會第一天上午同步舉行的技術發表會在現場吸引數十位聽眾進場聆聽,會後迴響十分熱烈(圖五)。

 
圖五  工研院材化所技術發表會現場

展場巡禮
高功能金屬材料展 金屬粉末夯
整體來看,高功能金屬材料展的參展廠商主要仍以日本為主,攤位及展品眾多。其中,JX金屬株式會社長期投入銅合金的開發,包含100微米以下更輕薄的壓延銅箔、電子聯結器應用高強度銅合金、電鍍銅箔、可低溫燒結的銅微粉、銅精密零件放電加工技術等均在現場展示,已廣泛的應用於光電產品及車用載具、家電、智慧型手機等高端且高附加價值的供應鏈中。

由於3D列印技術風潮的興起,各種鐵基、鈷基、鎳基等金屬微細粉體的加工、設備也在現場成為焦點,廠商強調可依客戶需求進行合金成分設計、形貌、粉體尺寸客製化等,在在令人留下深刻印象。由此次的展覽中可深刻體認材料科學的無遠弗屆與博大精深,許多日本企業由純元素材料的提煉做到今日的精密材料與應用技術,充分展現積沙成塔的深厚基礎功力,在展會現場展露無遺(圖六)。


圖六  福田金屬、山陽特殊鋼都展出金屬粉末相關成果

高功能陶瓷展 首度登場備受矚目
今年新規劃的Ceramics Japan首度登場即吸引了140家廠商參展,亞洲最主要的陶瓷材料及設備製造商,如TOTO、村田製作所(muRata)、NGK/NTK、Philips和Shimadzu等大廠皆參與盛會,展示目前最新科技。此次展出之材料主要以Al2O3、SiC、Si3N4、BN和AlN等居多,主要應用於半導體設備零件、3C、車用零組件等。陶瓷材料主要的應用領域多為超高溫、高度腐蝕等嚴苛環境。

隨著智慧型手機輕薄化的趨勢,內部被動元件勢必要縮小尺寸,muRata素為MLCC技術的領先者,圖七為muRata目前所發表之世界最小的MLCC積層電容,長寬大小只有0.25x0.125mm,也就是說,單顆MLCC相當於三根頭髮的直徑大。除了尺寸做小,其中內部的陶瓷積層層數也要增加,EIA0201的MLCC產品內部的陶瓷介電層厚度已經進步到0.3μm,介電層的平均晶粒尺寸僅約0.08μm。

 
圖七 0201(長x寬:0.25x0.125 mm) MLCC積層電容(Photo by muRata Corporation)

半導體設備零組件上使用了大量的陶瓷結構材,材料應用的趨勢已由Al2O3轉換為SiC或Si3N4,主要是因為熱膨脹係數與矽晶圓較為接近,半導體製程溫度變化中不會定位的精度,會場展示有直徑達20 inch的尺寸最大SiC圓盤。另外,由於陶瓷的高剛性特性也可被用來當作半導體設備的定位塊規,如圖八所示的三次元定位塊規。


圖八 三次元陶瓷定位塊規(Photo by Sinto Corporation)

Atect Corporation為日本粉末射出成形製造商,圖九為以粉末鈦合金粉末射出成形方式製備之防彈衣,並仿中古世紀騎士鎖子甲方式,將一片片鈦片以機構方式互鎖而成,鈦合金的高延展性可以提供更好的防彈效果。


圖九 鈦合金粉末射出成形防彈衣(Photo by Atect Corporation)

高功能薄膜---創造新價值
今年Film Tech的參展訴求主要強調『生活』,如何以相對的材料技術在生活中創造新的感受與價值是各家廠商亟欲表達未來、市場與產品的訴求,如何應用在生活中是重點。例如,富士軟片首次發表的防霧膜(圖十),在薄膜中製作吸濕層來吸附水氣避免凝結成水珠,應用在浴室、窗戶、眼鏡等會起霧的地方,同時可以減少加熱或空調能源消耗。大成化工是以UV硬化塗料方式,製作成防霧產品;中井工業則是結合防霧與防污雙效鍍層的高耐候薄膜材料,強調長期使用的可靠度(圖十一)。結合薄膜技術與建材,可以在會場中看到似曾相似用探照燈照射的樣品模型小屋,其實是新發表的室內日照調整功能性薄膜。由大日本印刷DNP所推出的採光膠膜,可以增加室內日照一倍,同樣的,降低室內照明能源消耗區求。同樣理念,日本愛絲樂Aicello也發表近似產品,不過透明度感覺較高(圖十二)。會場還有一些令人很意外的產品由不曾開發過的廠商推出,例如曾經是極為重要,專門製作擴散膜的惠和Keiwa竟然推出大尺寸2m寬幅0.55mm的PC導光膜,新的公司的挑戰係以Smart and Beautiful in light為主要訴求。


圖十  富士軟片展示的防霧膜

 
圖十一  中井工業展示的耐候型超親水防霧鍍層薄膜技術


 
圖十二 愛絲樂公司Aicello採光膠膜改變光折射角度,提升室內照度

 Panasonic公司於展場中主打功能性PET薄膜與塗層材料,其主要應用市場為手持產品與車用載具,功能包括抗反射(Anti-reflection)、抗刮(Scratch Resistance)、抗指紋(Invisible Fingerprint)、撥水(Water-repellent)和防霧(Anti-fog)。在抗反射薄膜方面,結構為硬膜(Hard Coating)上再鍍上低折射率之抗反射薄膜,全部以濕式製程完成,如圖十三所示。其中,全新開發之AR600產品相較於現有量產MUAR7產品之視感反射率(Luminous Reflectance)可由0.6%再降低到0.3%,最小反射率值可降低達0.1%。此外,硬度同樣可維持在鉛筆硬度2H,具了解,抗反射膜材料為多層金屬氧化物薄膜。

在硬膜方面,Panasonic直接提供樣品進行鉛筆刮痕測試,如圖十四,由圖可以看出右側沒有硬膜保護之PET片已經嚴重受損,而左邊有硬膜保護之樣品則完全無法形成刮痕,保護效果顯著。在產品方面,具有超高硬度9H之產品,其磨耗測試以500g/cm2進行100次磨耗無刮痕產生。此外,另有高磨耗產品,其硬度為3H~4H,可在2kg/cm2進行1,000次磨耗測試而無刮痕產生,適合使用在有長效性需求之產品。上述產品因應市場需求目前均在開發當中。


圖十三 Panasonic展出具抗反射的PET薄片

 
圖十四 Panasonic展出具硬膜塗層的PET薄片

在硬膜方面,Solip Technology公司推出一款性能優良之產品Flex9H,如圖十五,可塗覆在PET、PI、PC、PMMA,可以看到塗層厚度增加到50μm時,硬度可達到9H以上。該產品在硬度與磨耗方面具領先指標,除了硬度達到9H以上,磨耗測試在1kgf磨耗測試可達10,000次而無刮傷,並且不會出現一般硬膜的硬脆問題,如圖十六。在展場中直接展示產品供自行彎折測試,實際測試將PET板對折仍然不會有裂痕產生,以指甲刮測也確實無法產生刮痕,據了解該產品為Slot Die Coating成膜再透過UV Curing成形,目前雖尚未量產,但已經與各大廠配合中,相信未來將被大量應用在軟性面板上。


圖十五 Solip Technology之硬膜產品特性


 
圖十六 Solip Technology之展場產品

在功能性膜層方面,除了低反射、高硬度之外,表面疏水、疏油同樣受到重視,Kitagawa Industries展出不同於一般熱蒸鍍成膜式之表面疏水處理,以CFx Radical Method進行材質表面處理,由於分子更小的CFx Radical可以將微米級的3D結構進行良好的全表面處理,因此可以於不織布上也進行疏水處理,如圖十七,經過處理的不織布上完全無法吸水,此外,該公司也展示表面疏水處理之PET膜,以水流過完全不會沾黏水滴。


圖十七 Kitagawa Industries展示之疏水處理產品

長岡產業株式會社以PETDOT開發抗靜電產品,其厚度小於一微米,片電阻值可調控於150~10-7 Ω/□,穿透度為93~98 %,霧度為0.4~0.9%,可在極短的時間內將大部分的靜電電壓去除,可應用在粉塵加工作業環境與電子機械搬運場所等市場(圖十八)。

  
圖十八 長岡會社針對靜電電壓消除之介紹

另外,也以此材料開發懸浮觸控感應裝置,以透明電極作為開關,可在不接觸的情況下,啟閉電源開關,即使中間有隔板阻隔,依然可以開啟右方面板燈源(圖十九)。


圖十九  懸浮觸控感應開關展示,左圖為無感應時,右圖為即使有阻隔板,手接近時右方燈源仍會感應開啟

C3nano(長瀨產業株式會社)自行製作奈米銀線透明導電薄膜,以奈米銀線製作之導電膜線徑為30nm,長度約15~25微米之間,以濕式塗佈於KIMOTO處理之PET膜材,搭配自行開發之Overcoating,依據不同片電阻由高至低有三種不同的產品。整個透明導電膜材之片電阻可低於60Ω/□,穿透度最低為89%,霧度最高為1.5%,已進入量產階段,準備切入大尺寸觸控市場,取代ITO以及軟性電子產品等應用市場(圖廿)。 


圖廿  C3nano開發之軟性觸控面板,片阻值為50Ω/□

FINETECH JAPAN現場 幾處小亮點
Tanaka公司是一家專業金屬回收的公司,回收的貴金屬包含金、銀、鉑・鈀等,回收的貴金屬也應用於各種塗料、導電膠帶、無電鍍液等。以銀來說,該公司應用於UV硬化導電膠,以網板印刷為主,銀含量為84 wt%,搖變係數達5.8,曝光能量為1500 mJ/cm2,可應用於觸控面板的銀導線,解析度達50微米,體積阻抗為8x10-4Ω・cm。

Nissha公司今年展出一種觸控式的壓力感測面板,此面板可以依照手指用力的程度,將壓力値顯示出來,施力愈大,則感測值愈高(圖廿一)。此面板的動作是靠上下兩個極板間,塗有感壓油墨,當手指施力時,感壓油墨變形導致油墨的阻抗改變;力量愈大,油墨變形愈大,電阻値變異愈大,就可以從顯示器看到力量的大小。


圖廿一  Nissha展示的壓力感測面板及壓力讀値


GDC 公司今年展出以Metal mesh方式的觸控面板,尺寸為32~85吋,觸控面板的結構是G/F/F方式,採用銅導線,解析度為約5微米。此類面板主要用於會議、教學或數位看板等(圖廿二)。


圖廿二  GDC 公司今年展出的Metal mesh方式觸控面板

Micro公司今年展出整合觸控、遮蔽功能的顯示器,有兩種結構,一種是整合液晶Shutter膜,另一種是整合半鏡面膜。前者在未通電時呈不透明霧狀結構,通電後變透明;後者是在未通電時為全黑不透光結構,通電後變透明(圖廿三)。


圖廿三  Micro公司展出液晶shutter膜及半鏡面膜,二者通電後皆可變透明

Micro今年也展出一種可以防止玻璃破裂飛散的Cover lens,是一種雙層玻璃間貼附OCA的三明治結構,該公司可以提供的最大尺寸是400 mm  600 mm,適合用於車載顯示器,也可依客戶需求整合黑框層在兩層玻璃之間(圖廿四)。

 
圖廿四  Micro展出可以防止玻璃破裂飛散的Cover lens(左)及其結構(右)

量子點材料與應用受關注
量子點材料與應用近來受到重視,特別是其為LCD帶來不亞於AMOLED的廣色域新可能。第一天登場的專門技術研討會中,IDTechEx的Khasha博士分享了最新的顯示器技術,內容包括量子點顯示器、可撓式顯示器,以及微型顯示器(Microdisplay)。Dr. Khasha在其演講中指出,目前的面板大廠如Samsung、LG、TCL等,對量子點顯示技術都多有著墨,尤其Samsung公司不僅將量子點用於背光模組,也積極研發自發光的量子點LED(QLED)。

在背光模組部份,Samsung目前是Nanosys最大的投資者,在CES 2015也發表了型號為SUHD的無鎘量子點電視,要在高階電視領域與OLED TV一決高下(圖廿五)。目前Samsung也已建立自己的供應鏈,韓國的Hansol Chemical據說會是此供應鏈中的要角。而LG也不甘示弱地在CES 2015中發表了量子點電視,其使用的無鎘量子點是來自Dow Electronic Materials,但LG宣稱還是會將重心放在發展OLED技術上。中國面板廠TCL,在2014年便發表了55吋 4K UHD量子點電視,使用的是QD Vision的Color IQ技術。至於QLED的部份,目前還有壽命不足的問題,如能改善,則能大大提升其優勢,因為QLED會比OLED更有機會達到Rec.2020的色彩標準,而且其溶液印刷製程可以大幅降低成本。

 
圖廿五  Samsung SUHD量子點電視

工研院材化所近來已開發出接近商品規格的量子點增益膜,無論亮度與色點都可接近背光需求。本次在FINETECH JAPAN 2016 展出膜捲樣品,以及組裝於背光板之展示,歡迎有興趣之與會先進前往參觀(圖廿六)。


圖廿六  工研院展出之量子點增益膜藉由優異的分散技術,相較商品100μm,本產品僅10μm,且具高效率,整體QD用量可減少

基調演講精摘
在第一天的基調演講中,具天然環保特性的材料奈米纖維素(Cellulose Nanofiber,CNF/ Pulp Fibers)材料被廣泛討論。

大阪大學産業科學研究所的能木雅也教授針對此材料之應用與未來發展作成果發表。纖維素材料具有低碳足跡、低CTE、高耐熱與高耐化學穩定性之優點。材料經奈米分散後可製成透明基材,透明基材可與奈米銀線製成可撓性的導電基材。應用方面,能木教授已經成功Demo出 Paper Solar Cell、Paper Memory、Transparent & Conductive Paper、Paper Antenna。多種電子產品的應用已被實現,在未來的3C產品提昇此環保材料取代的可能性。

日本製紙研究開發本部伊達隆利用非奈米化的紙漿材料Pulp Fibers與設計有相同折射率的Resin,兩者混合分散後,將因折射率的相近,使其具有高透光特性,資料中改質Pulp Fibers材料添加約17%,可得到最佳的透光特性,且仍然具有優異的CTE。此透明複合材料也可混入導電材料製成電子名片。

匯聚各項新產品、新技術的FINETECH JAPAN  2016及高功能材料展刻正在日本東京展出,材料世界網/工業材料雜誌採訪團將一連三天,在展會現場為國內讀者提供現場實況報導,更多相關內容將在4/8、4/11日的材料世界網刊出,敬請持續關注。

以上是材料世界網/工業材料雜誌採訪團:林顯光、游勝閔、莊凱翔、蕭暐翰、趙志強、謝葆如、劉怡君、林正軒、劉嘉倫、劉燕妮、葉子暘、曾寶貞在東京FINETECH JAPAN  2016現場的Live 報導。

相關閱讀
 2016 FINETECH JAPAN /高功能材料展 Live報導系列二
 2016 FINETECH JAPAN /高功能材料展 Live報導系列三

★Live報導系列(一)檔案如下,歡迎免費下載。


分享
為此篇文章評分

相關廠商