5G+AIoT 驅動下世代光電與顯示材料新發展
隨著5G通訊時代來臨、AI人工智慧蓬勃發展，物聯網的應用服務時代已經來臨！僅提供單純顯示功能的顯示系統無法滿足使用者日益要求的多功能數位整合服務，而融合機器視覺、影像/語音辨識功能與連結雲端運算儲存的新形態顯示科技與應用服務的系統方案，將成為下世代顯示產業的重要發展趨勢。因應2030年智慧生活形態，顯示科技與應用產業衍生出智慧零售、智慧醫療、智慧育樂、智慧移動四大類應用情境及對應之解決方案，主流技術發展由LCD橫跨AMOLED、Micro LED、QLED、浮空影像等次世代新興顯示技術。顯示科技與應用透過結合前瞻顯示技術，建立節能、智慧感知、Micro LED、自由造型軟性顯示、體感互動介面等關鍵技術，藉由投入新系統與產品開發，將驅動國內產業投入更多類型之電子、光電、收發等元件模組，進一步衍生智慧顯示系統整體解決方案，促使顯示科技產業升級為AI-enabled智慧顯示系統，並串接多樣化情境場域，滿足未來應用情境在智慧化、可視化、互動化、透明化、自由型態之發展，加速顯示領域創新應用拓展價值鏈，創造新一波藍海商機。    

「顯示器發展現況」一文報導，液晶顯示器產業在台灣從萌芽，歷經繁榮、衰退，而今發展到思考轉型，已經30週年了！這一路走來的種種經驗值得現今相關產業深思與檢討。台灣早期企業培養出OEM精神、到近期應用至顯示器產品上的ODM能量，再加上近幾年資訊產業擴展延伸與結合，以及完整健全的產業供應鏈，使得在全球顯示器產業仍占有一席之地。如今進入新時代，消費市場與消費者皆有思維認知自主化、應用領域適切化的概念，所以，如何在各種應用智慧場域，將關鍵材料與製造技術進行快速結合並推出新型態產品實為重大關鍵。此外，「少量多樣」的產品布局與「適量多樣」的彈性生產亦為必備的潛在實力之一。

Micro LED具有優異的顯示功能、低耗能與產品壽命長等優點，被視為下世代的顯示技術。除了顯示品質超越LCD與OLED，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。產業研究機構Omdia樂觀預測，從2021年至2027年Micro LED的出貨量將以每年至少1.5倍的速度快速增加，估計2027年Micro LED的市場規模可達105億美元。Micro LED顯示器生產製造的三個主要技術：LED製作、巨量轉移與顯示器製造，目前在技術開發與產品製造上，仍有許多挑戰需克服。「Micro LED技術發展現況介紹」一文介紹Micro LED技術發展現況、市場趨勢與未來展望。台灣電子產業在LED晶粒製造、IC驅動設計、半導體先進封測、顯示器組裝與生產具既有利基優勢，可透過快速垂直整合，創造我國在Micro LED產業發展上的相對優勢。

「QLED發展演進」一文從量子點的材料選擇、應用方法、QLED演進等各面向，介紹量子點發光二極體發展趨勢。QLED因擁有不錯的發光效率與色彩純度，被認為是理想的大面積平面顯示器技術。雖然量子點擁有良好的光致發光量子效率(PLQY)，但如何有效地轉換成良好電致發光(EL)的元件表現還是面臨到很多的挑戰。影響QLED元件表現最重要的還是量子點材料本身，包含：量子點材料針對EL放光的結構設計、量子點在薄膜狀態放光強度的衰減與穩定性，以及適當的高電化學穩定性配位基的搭配等。上述這些課題改善後，可以提升量子點的發光效率進而增加QLED的表現。持續增加QLED的壽命與操作穩定性，未來廣泛應用指日可待。

因應智慧化生活使用情境，未來面板將朝向以客製化少量多樣需求的新商業模式發展。數位曝光(DLT)及噴印(IJP)等新彈性生產技術，可免除冗長光罩重新開發時程，同樣具有高解析、細線寬的直接圖案化製程能力，無光罩製程技術無疑是未來利基型面板的主流製造技術。無光罩製程方面的專利已在各主要競爭大國逐步發酵。「顯示器用無光罩製程技術專利分析」針對無光罩製程技術所需的關鍵核心材料技術與應用進行專利分析，藉由無光罩製程材料相關的1,100專利案，提供包括專利趨勢分析、國家別分析、重要專利權人技術、材料重要功效方向與建議等簡述，希望能有相關關鍵材料技術與應用開發布局的啟發與參考。也歡迎國內上游材料商與設備商，下游面板廠、系統廠各位先進共同加入工研院無光罩產業聯盟。

無光罩數位曝光技術於研究、工業與未來新興應用上所扮演的角色越來越重要。這項技術擁有先進、快速、高精度與高通用等特點，其可實現快速且高經濟效益的製造，具有任意表面輪廓的特性可應用於微光學元件、先進封裝、微機電系統、生物醫學及高密度印刷電路板等領域。國內面板廠已投入新興無光罩製程相關技術進行製程初步探索，但相關搭配之材料技術全球仍待開發，此刻亟需法人先行投入材料研發布局，建立我國無光罩製程關鍵材料產業鏈，提升產業競爭力，創造整體產業優勢。「無光罩數位曝光技術與應用」一文分別介紹無光罩數位曝光技術、數位曝光應用實例、光阻劑材料種類與組成、數位曝光材料專利分析，也分享工研院材化所數位曝光材料技術之最新成果。

「IJP發光元件技術發展介紹」一文指出，噴墨印刷技術具有可大面積化製程、材料使用率高、滿足少量多樣的客製化產品彈性等優點，同一套噴墨印刷設備可用於製造不同尺寸的面板，且可在大氣環境下生產，材料及設備等生產成本較低，是IJP OLED的優勢。噴墨印刷製程應用於OLED、QLED與量子點(QD)色轉換層等顯示技術，近年來成為眾多廠商追逐的焦點，目前包括日本JOLED、南韓三星顯示器(Samsung Display)、樂金顯示器(LG Display)、中國大陸的京東方、TCL華星光電、天馬以及台灣的友達等面板廠，都在積極開發噴墨印刷發光元件技術。

折射率對於光學設計與應用是一個很重要且基礎的特性。近年來，許多領域對於高折射材料需求越來越高，例如：高反射與抗反射塗層材料、光學黏著劑、照明等。高折射材料種類很多，包含有機的高分子系統、無機系統與有機無機混成系統等。通常無機系統擁有較高的折射率但缺點也較多，而有機高分子系統則有較多的優點但折射率相對低，如何兼顧高折射率又保有好的材料特性是一重要材料技術，「高折射奈米粒子及墨水技術」將從高折射材料現況來論述材料製作與未來應用技術，而如何將高折射奈米材料導入噴墨印刷(IJP)系統使用，亦是在製程整合上一大重點與突破。
   
「IJP薄膜封裝技術」一文描述，隨著全球能源日益緊缺、環境汙染與溫室效應問題，傳統製程早已不能滿足實際市場需求，許多大廠皆積極投入IJP薄膜封裝技術開發。因其具有製程簡化、元件微小化、降低生產成本等特點，為IJP薄膜封裝技術帶來新的發展契機。製備壓電式噴墨印刷頭所使用的紫外光固化噴墨油墨需要較高的技術知識，以滿足印刷市場，尤其是工業印刷領域更是令人關注。大多數噴墨油墨配方中的基本組成包括：單體和低聚物、顏料和染料、光起始劑和添加劑。為了滿足噴墨印刷時所需的物理、化學特性，配方各原料必須經過仔細挑選，還需考慮噴墨印刷所選用的印刷噴頭技術與使用的UV燈之光源輸出、被印刷的介質種類，以及最後使用的印刷部件。隨著硬體的不斷進步，噴墨印刷油墨材料的需求也將不斷增加與精進。

主題專欄
固態電池能量密度可高達350~450 Wh/kg，將使電動車行駛里程提高一倍以上。因應電池高能量密度的要求，磷酸鐵鋰和NCM-622以下的正極材料很難達到此目標，而含鎳量80%以上的高鎳三元正極材料，具有高容量、低成本和原料來源豐富等優點，是極具潛力的電池材料。然而三元正極材料隨鎳含量升高後，會衍生熱穩定性、安全性、循環性和倍率性能的迅速惡化，以及表面鹼度增加所造成的製程加工困難與電化學性能衰減問題。「鋰離子電池高鎳三元正極材料的進展、挑戰及展望(下)」一文延續上期，論述高鎳三元正極材料應用前景的挑戰及應對策略之展望，並分享工研院材化所在高鎳三元正極材料表面改質的研發現況與成果。

全球為了減低二氧化碳排放量，透過補助政策大力推廣電動車，進而帶動鋰電池市場蓬勃發展。然而許多有價金屬如鋰、鈷取得資源有限，隨著鋰電池原材料需求大增，很快將面臨原料短缺；另一方面隨著電動車普及化，將伴隨大量廢棄動力鋰電池之處理難題。為此，全球開始提倡鋰電池封閉式循環經濟，不但減緩廢棄鋰電池對環境造成的危害，更是創造循環經濟所帶來之價值。「鋰電池循環經濟(下)」繼續介紹日本、美國、中國針對鋰電池循環經濟之政策導向以及我國對於鋰電池循環經濟產業的規劃。

「雷射誘導擊穿光譜元素分析技術與應用」指出，雷射誘導擊穿光譜(LIBS)分析技術具備非破壞性、高靈敏度以及快速的全元素定性、定量等技術優勢，並且幾乎無須樣品前處理，適用於固體、液體、薄膜等不同型態的樣品，近年來在化工製程、現地檢測、汙染物分析、環境地質甚至是太空探勘等多項領域展露其應用潛力，也成為線上即時監控的重要技術。同時，雷射誘導擊穿光譜可與其他檢測技術搭配，例如感應耦合電漿放射光譜儀(ICP-OES)、原子力顯微鏡(AFM)、螢光光譜分析(XRF)等，透過多元技術整合提供快速、精準的分析結果。
 
穿戴式裝置為了舒適性與摒除異物感，其接觸人體皮膚部分之電極(傳感器)材料需求已朝向軟性、可撓、可水洗、具生物相容性等多方面發展。人體的膚電訊號如腦波、心電圖、肌電訊號等多屬於弱電訊號，因此量測之電極皆有低阻抗特性之要求。傳統與皮膚接觸的電極大部分應用了導電膠技術來貼合皮膚，形成所謂的濕式電極，其效果雖然不錯，但皮膚沾上膠水，使用後必須花費洗淨、擦拭處理等功夫，對於日常使用的穿戴式裝置便利性與裝置推廣而言均是嚴重不足的。因此開發具彈性、低阻抗之乾式電極之需求孕育而生。乾式電極其中關鍵性的電極材料，是決定電極好壞的重要因數。智慧感測專欄「穿戴式電極與開發之軟性銀矽膠電極材料特性探討」分享工研院材化所開發之銀矽膠電極，與市售商品相較，具優異之可拉伸回復性與低阻抗特性。

「奈米纖維素於塗料中之應用與發展」一文報導，奈米纖維素因為是生質材料，所以有高的生物相容性，且有高長徑比，因此具有提升阻氣性效果，再加上特殊化學結構能增加機械強度與尺寸安定性，也提升抗拉、耐磨性，一般應用於複合材料、汽車、紙張、化妝品、食品上，近年來也導入塗料應用，包含防水紙張處理、高阻水氣防蝕塗料、耐磨木器塗料。在建築防水塗料水性化需求下，工研院亦開發奈米纖維素塗料，添加奈米纖維素後之防水塗料不僅大幅提升防水效果，且其抗外力破壞力量也提升30%，改善一般水性塗料物性不佳問題。

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