工業材料雜誌五月號推出「光電特刊」技術專題

 

刊登日期:2019/5/6
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柔韌的市場新貴—軟性光電材料技術
 
軟性光電技術是藉由在軟性基板上添加適當的功能材料層來製作,其可以將各種應用整合在一起,而且是以任何形狀。相關的應用正逐步從實驗室開始導入市場,展現其橫跨消費電子、醫療保健、機器人和工業自動化等領域的潛在應用實力。可彎摺與捲曲的高密度顯示器、醫療保健用可穿戴式的生理監測裝置或貼片,以及物聯網的內建儲存、感測與資料處理功能的標籤,這三者將會是引領技術發展的重要載具。其中軟性OLED顯示器的技術發展扮演了領頭羊的角色,也是有機電子最大的成就;隨著軟性顯示技術發展,業界目前正從玻璃基板過渡到塑膠基板,市場上的兩大製造商:三星與樂金,不僅主導了技術開發方向,同時也持續投入新的產品線。
 
創新始終來自於需求,智慧型手持裝置已成為現代社會的重要資訊平台,但顯示面積與攜帶便利性上始終處在互相妥協的狀態,因此促成了可彎摺螢幕技術的開發,主要投入公司並於2018年10月發表了可彎摺螢幕的智慧型手機產品。這代表了軟性光電的上游材料與零組件供應鏈已逐漸成型中,未來透過軟性基板為平台,所設計出的薄膜系統(System on Foil),可以整合太陽能電池、薄膜二次電池、感測器、CPU、可彎摺/軟性顯示器、記憶體等各式分離式元件,並將開創出更貼近日常生活、可任意構型的光電電子產品。
 
2018年10月以來,柔宇科技的FlexPai、華為的Mate X、三星的Galaxy Fold三款可摺疊手機以驚人的高價先後推向市場。然而這高端價格也明顯意味著缺乏一些價格合理的高端組件。實際上,當前關鍵材料的開發與產能都不夠齊備,材料整合也才在開端而已。「從柔性面板可摺疊手機論上蓋板材料整合的契機」一文從薄型化與成本雙重觀點,分析上蓋板整合才是薄型化關鍵,其中,圓偏光片位居上蓋板結構的中央位置,更是關鍵樞紐。文中建議了圓偏光與上蓋板材料整合方案,也點出了材料的瓶頸,希望能串連一些研發能量,為柔性材料真正作出貢獻。
 
Strategy Analytics預估,折疊式智慧型手機的出貨量在2019年估計將可達到70萬支,預期2021年以及2023年將分別達到3,040萬支及5,010萬支的規模;而UBI Research預測2019年折疊式OLED面板市場規模為4.8億美元,2023年市場規模將上看246億美元。2019年初從CES展到MWC展,業界發表了一系列可捲曲電視和可折疊手機產品,主要是源於可撓式顯示器(Flexible Display)技術的進步,讓面板的展示方式有弧型、環狀或是捲曲的效果,進一步帶給使用者不同體驗。並由於可以突破顯示區域大小之限制,對於智慧生活新應用,在空間上可以更經濟的設計,創造出因應符合各需求的軟性資訊顯示系統應用新商機。「可撓式顯示器及其表面硬質膜層之技術發展」一文帶領讀者了解可折疊手機柔性顯示器的最新信息,並介紹由工研院所開發的七英吋可折疊AMOLED顯示器集成塑料蓋鏡頭技術的驗證結果和成就。
 
高品質的TV播放出高品質的影片,一直是人類對於視覺感官追求的項目,而OLED所提供的畫質,正足以滿足這些需求。大面積、低成本的OLED面板,目前還充滿著一些技術難度。「OLED TV技術進展」一文說明大面積的OLED TV技術,正朝向低成本化技術發展。不論是LG力推的白光搭配彩色濾光片結構、或是傳聞中三星秘密開發的藍光搭配量子點色轉換與彩色濾光片結構,以及JOLED領導而急起直追的噴墨列印-RGB Side by Side,業界正以簡化製程困難的方式,逐步推開路上的絆腳石。以節省製程材料、節省固定設備投資與節省面板電力消耗的觀點來看,溶液製程IJP-RGB Side by Side技術,應是最終的選擇。相信能對未來的低價高畫質OLED TV的普及做出貢獻。
 
顯示技術不斷推進,具有更高的解析度、更好的對比度、亮度、刷新率和色彩準確度,尤其是在智慧型手機的應用上。具備充足光學特性的透明高分子膜材在高品質的顯示上扮演著重要的角色。在智慧手機螢幕上的觸控模組通常包含多種功能性材料,如各種透明薄膜材料、透明導電膜層。其中,透明薄膜材料需具備足夠的光學特性以顯示高品質的影像。「軟性可折疊零相位差光學薄膜」針對各種開發中與市售零相位差與相位差薄膜材料進行介紹。其中,工研院材化所導入奈米結晶控制技術,成功開發出高透明度的HPVDF薄膜,此款高透明度的HPVDF薄膜具有熱穩定性佳、柔韌性佳的特性,並通過耐UV老化測試,更具有零相位差的特性,且可應用於不同塗佈技術生產仍維持高透明度。能因應業界不同的製程需求,應用於耐彎折的AMOLED面板。
 
Micro LED已掀起新世代的顯示技術革命,未來更可結合智慧感測、人工智慧,引領顯示器產業邁向新里程碑。根據產業研究機構n-Tech Research統計,全球Micro LED市場商機從2019年27億美元,到2022年將成長到700億美元。Micro LED具有優異的顯示功能、低耗能與產品生命週期長等優點,被視為下世代的顯示技術。但在產品製造技術開發上,仍有許多挑戰需克服。「Micro LED巨量轉移技術」一文介紹目前Micro LED在磊晶與元件製作、巨量轉移、固晶接合、全彩化以及缺陷檢修等製程上所面臨的問題。同時針對Micro LED量產的最大瓶頸—巨量轉移技術,代表性廠商LuxVue Technology、X-Celeprint與eLux的轉移機制與問題進行分析。
 
隨著電子產品輕薄短小的需求以及5G通訊、物聯網、電動車與綠能產業的興起,功率模組元件及高密度互連印刷電路板(HDI PCB)即是呼應上述需求而產生,新材料的開發不可或缺,如何在降低製程成本的同時仍保有高可靠度的方案是市場迫切需要的。「金屬連接材料應用與發展」針對市場趨勢及發展這兩部分,進行說明與討論,包括先進HDI PCB用高深寬比連接填孔材料;耐高溫高導熱功率模組用黏晶材料。檢視國內廠商,高深寬比用的填孔膠及高溫晶片用的黏晶材料仍然需仰賴進口,工研院將以自行合成的奈米金屬材料為基底,從樹脂的合成結構調控及奈米金屬的分散技術切入,來開發下一世代所需的材料,並與下游廠商合作進行驗證,使上游材料不再仰賴國外廠商,達到材料的自主性。
 
電子裝置對於下世代汽車產業朝向智慧化、安全及節能的發展,有充足的機會做出貢獻,這些電子模組包含電子控制單元模組、功率模組及先進駕駛輔助系統。汽車產業對於所使用的零組件部件之使用壽命設計為幾十年,而不是短短幾年,此外在極端環境中也期望能發揮正常的性能。構裝技術是確保這些電子模組能正常運作的關鍵,而應用於車用電子構裝模組封裝材料技術也扮演著相當重要的角色,「車電構裝模組用封裝材料技術」探討車用功率模組構裝元件及毫米波雷達感測器封裝材料特性需求,了解目前國際材料大廠在車用功率模組及毫米波雷達感測器封裝材料技術之發展現況。
 
主題專欄
OLED光源在顯示器產業的研發經驗和製造設備帶動下,發展快速。據報導,目前汽車照明是OLED光源最具前途和最成熟的應用市場。然OLED顯示器在手機市場已飽和,隨著柔性技術不斷提升,結合未來AI智慧醫療、感測器應用,或許正是另一波OLED在光源應用領域的新契機,以實現經濟規模和降低成本。智慧感測專欄「OLED光源的新應用」介紹包括柔性OLED血氧偵測、壓力感測器、振動感測器、立體OLED纖維、有機鈕扣等在生醫元件、感測器領域的新應用。工研院致力整合OLED材料與元件技術、軟性親膚基板與封裝材料技術、薄型微驅動控制技術,希望能為OLED技術打開更多應用出口,找出獨特切入點往高值化持續發展,開拓國內產業的新藍海。
 
智慧照明為近幾年興起的名詞,主要是因為半導體照明技術逐漸成熟,尤其是LED照明部分,憑藉半導體照明易做調光及電控的優勢,使得以系統為概念的照明逐漸受到重視。市場瞭望專欄「全球智慧照明發展趨勢」針對智慧照明定義、市場特性以及市場規模等進行分析,最後也針對未來發展趨勢提出三大方向,包括①為照明新藍海,吸引眾多廠商以及異業跨足;②照明控制技術無相關標準,各有擁護者;③新商業模式催生中,以提供讀者參考。
 
相對於傳統的反應工程技術,微反應器具有高速混合、高熱傳與質傳效率、反應物停留時間的窄分布、重複性好、系統回應迅速而便於操控、幾乎無放大效應以及線上的化學品量少,從而達到的高安全性能等優勢,已經成為現階段各大化學與製藥工業研究重點。材料與技術專欄「高效能自動化微反應器系統開發」除介紹微流道反應裝置優點與一般性設計原則外,同時也介紹工研院目前研究微反應技術的最新進展。工研院所設計的先進型微反應器系統,其混合效率為傳統微反應器的3~8倍,可以在有限空間內達到最大程度的混合;而所測試的反應系統為醫藥中間體Tadalafil,證實使用微反應器技術,可以提高反應效率達60倍、降低反應副產物達3倍以上,顯示所設計的微反應器系統具有相當的商業化潛力。
 
延續上期,纖維紡織專欄「共聚耐隆基礎技術能量(下)」繼續介紹目前國際知名大廠之共聚耐隆基礎技術的發展現況。根據近年國際大廠的技術發展方向及產品種類,特殊機能性及生質來源紡織品是未來發展趨勢。作者總結,秉持已建立之共聚合技術,能透過加入不同特性之改質單體或分子鏈,針對特定產品做開發,賦予耐隆耐熱及阻燃特性,能夠提升防護安全性並滿足特定紡織品的使用需求;若在分子鏈中引入較柔軟之鏈段,則能使耐隆更加親水,搭配不同面料,不僅使人體穿著舒適度增加,同時具備易洗、快乾效果,預期未來將震撼整個運動型紡織品市場。而除特殊機能性產品,發展特殊化工製程將動/植物來源的醣類或油脂轉化為耐隆的單體原料亦是當前技術開發重點。以在已知的技術基礎上,無論是合成、加工、紡絲與製造段,產業皆能投入量產製程,有效地提升生質耐隆技術商品化的可行性與話題性。
 
5000年來人類一直使用幾近無藍害的油燈或蠟燭,卻暗暗承受懸浮微粒(PM2.5)之苦;而沒有懸浮微粒之害的電力照明,卻帶來更嚴峻的藍害、光汙染。材料補給站「燭光OLED:一段跨越5000年的姻緣」一文指出,富含藍光的電燈與3C螢幕的光線對人體所產生的傷害,不只是眼睛發炎、黃斑部病變、視網膜剝離而已;如醫界所言,長期的夜光曝照,容易導致失眠、肥胖、二類型糖尿病、心血管疾病、乳癌、攝護腺癌、甚至阿茲海默症等等疾病。明亮電子夜光(電燈或手機螢幕)的刺激,使大腦不能好好休息,腦中毒蛋白因此不能有效清除,逐漸積累的「絲纖」和「斑塊」,入夜之後,為了健康,人們理當擁抱暗黑,若是有不得不使用照明的時候,無藍害的燭光便是不二的選擇,而總值新台幣4兆的照明產業,更應該往這個方向發展。
 
電廠除役工作中,核能設施除役工作之技術非常多元,從混凝土、機械系統與土木工程結構之拆除等,所需技術幾乎涵蓋了所有工程領域,例如為了拆除管線,從圓盤鋸到磨料水刀與遠端遙控雷射切割,拆除切割作業中依據目標對象與環境周邊之不同而有不同考量。台灣相關工具機設備廠商眾多,大多數擁有優良研發及外銷能力。另一方面,核電廠的除役階段,切割作業中可使用的設備多樣,廠商必須同時具備配合現場環境進行客製化設計的能力。廠商動態「核能除役產業商機說明會系列二:切割技術暨台電需求說明」除蒐集廠商技術內容,傳達台電的需求之外,並希望凝聚廠商,加大產業的發展能量,進一步建立除役產業鏈的形成,以因應未來廣大核電廠除役市場的需求。
 
熱門專利組合推出工研院材化所兩類八項優質專利組合。「光電構裝/封裝材料專利組合」包括LED反射杯材料、LED透明封裝材料、光電構裝材料、紫外光硬化膠(UV Tape)、OLEDs封裝材技術;「光學膜專利組合」精選硬質塗層偏光膜(Hard Coat)、抗眩/抗反射光學膜技術、硬質塗膜材料技術。資料豐富多元,有興趣合作之讀者請與材化所智權室聯繫。
 
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