軟性電子技術因符合人性化、行動化、個人化的未來需求，預期將形成新的產業價值鏈，導引出產品設計多樣化的時代來臨。這是一個便利新科技的新契機，由於著重於市場應用技術的創新設計，將引導高投資報酬率之創新服務型產業的興起。
電晶體技術之發展
單一之有機電晶體發展，性能雖有持續進展，但是在應用上仍有待加強，2007年主要之電晶體應用發展為(1)Polymer Vision、Plastic Logic與SONY公司之均將採用有機材料來製作TFT驅動背板；(2)Philips公司研發出印刷式13.56MHz、64位元 RFID標籤(如圖十左圖)；以及(3)PolyIC公司研發出印刷式高分子電晶體製作之RFID標籤，具有13.56 MHz 由有機電晶體所製作而成之轉發器(Transponder)，其二極體面積約0.05 mm2，電容值1nF，而衍生之8-Bit 13.56MHz RFID標籤，實際可讀取距離達7.5 cm(如圖十右圖)。
圖十、有機電晶體RFID標籤，(a)Philips；(b)PolyIC之雛形品
RFID標籤原為印刷式有機電晶體重要之應用規劃，以有機電路取代矽晶片，具有相當之優點，但是經過多年之研究，仍有四個主要問題尚待克服，(1)半導體材料之低遷移率及穩定度差；(2)因價格要求而採用便宜塑膠基材，耐溫性不佳而使製程受限，元件性能無法提昇；(3)印刷製程之低解析度，導致無法應用於高頻元件以及單位面積電晶體數量有限，因而無法開發符合EPC或ISO規格之產品，如Philips公司RFID標籤僅有兩千顆電晶體，功能無法與現行矽晶片相比較，因此新型元件設計或電路設計亟待創新；(4) 印刷轉印製程製作之電晶體均一性不佳，導致電路設計困難，有別於便宜之印刷製程而具有高解析度之連續式加工方法仍有待開發，如噴墨印刷製程或奈米壓印(nanoimprinting)製程。雖然全印式RFID標籤發展速度受限，但是結合矽晶片及印刷天線之複合式RFID標籤(圖十四)近一年來發展快速，市場滲透速度非常快。
軟性太陽電池之發展
若將a-Si於可撓性金屬基板製造之太陽能電池列入，以產值論，軟性太陽能電池目前為軟性電子各項應用領域中最高者。近一年來以有機材料製作之太陽電池之研究相當蓬勃，主要研究方向有二，一為燃料敏化電池(Dyed dye-sensitized solar cell，DSSC)，在玻璃基板上效率可達10%以上，塑膠基板則可達6%以上；二為複合有機太陽電池(Bulk heterjunction organic photovoltaic，OPV)，在玻璃基板上效率已達5%以上，塑膠基板雖僅在3%以下，但進步幅度相當快速令人期待。
Konarka公司為業界發展最先進者，承襲M. Grätzel教授發展之技術，Konarka研發之軟性DSSC技術(圖十一)，目前已進入建廠階段，其投資公司G24 Innovations正在威爾斯投資6000-7000萬歐元建造第一個工廠，利用塗佈技術連續生產軟性DSSC太陽電池，預計2008年開始量產，未來可以200MW之太陽電池，設備製造商Solar Coating宣稱已完成Turn-Key設備之開發，同時其也是G24 Innovations之股東。最初目標市場包括手機充電器，尤其是用於發展中國家，並將作為MP3播放器、筆記本電腦和掌上遊戲機等消費品的電源。除此之外，該公司還會將DSSC推向紡織品應用，並作為新型建築一體化產品的基礎，為建築的一部分提供能源。
圖十一、DSSC太陽電池。(a)截面圖及原理；(b)Konarka展示品
目前軟性DSSC太陽電池發展重點在於，(1)以塑膠基材作為可撓性基材時，開發低溫多孔性二氧化鈦薄膜技術，以提高效率；(2)液態電解質並不適用於連續製程，因此開發一膠態乃至於固態電解質是必要課題；(3)開發電解質封裝技術與製程，提高使用壽命。
複合有機太陽電池研究相當受重視，尤以P3HT-PCBM系統進展快速(圖十二)，目前玻璃基板製作之太陽電池已可達5%以上。由於複合有機太陽電池使用有機材料，非常適合使用連續式製程大量生產，如塗佈及印刷技術，因此未來性相當看好，又因使用連續式塗佈或印刷製程製造，因此在元件設計上，也非常容易以疊層方式製作更高效率之結構(如Tandem structure)。業界進展也是Konarka最為領先，目前已擁有連續式印刷設備試量產線。
圖十二、P3HT-PCBM有機太陽能電池結構
目前複合有機太陽電池發展重點在於，(1) 如何控制Donor與Accepter形成完美之奈米複合結構?混練技術、溫度操作、表面配向以及自我組織等技術，均有相當多之研究人員投入研發；(2)研發更適合之Donor與Accepter材料組合；(3)開發可控制奈米微結構之大面積製程加工技術。
OE-A之產業化觀點
OE-A全名Organic Electronics Association之縮寫，為目前全球產業界推動軟性電子最為積極之組織，目前全球會員已超過八十家以上(工研院於2007年加入)，成立之主要目的為提供一個業界共同討論及研發之平台，推動及規劃軟性電子產品與產業。OE-A在2006年舉辦之OEC即已推出商業化規劃，一年後其提出更寬廣且具體之產業化觀點，如圖十六，共分為七大領域，由上而下分別為有機太陽電池、印刷記憶體、可印式RFID標籤、OTFT顯示背板、可撓式電池、有機感測元件及智慧物件(Smart Object)等，其中特別將OTFT顯示背板獨立出來，而在智慧物件發展上擴展其範圍。OE-A並指出在這些應用尚有共通性技術挑戰尚待可服，包含元件之壽命、耗電率、穩定性及均一性等信賴特性；而在技術開發上並需注意元件之電子遷移率、印刷線路之解析度、可撓性、製程參數仍至於製程良率等。
應用上有機太陽電池及OTFT顯示背板之重要性不言可語，以下簡單說明其他應用趨勢：
(a) 印刷記憶體：可應用在需具備相當程度之記憶功能之軟性電子產品上，如可印式RFID標籤或智慧物件需要WORM (write once read many)或非揮發記憶體(NV-RAM)；強調的是整合印刷及低加工成本訴求。
(b) 可印式RFID標籤：無線通訊之應用，例如從單一貨品上貼的簡易型RFID標籤，倉儲管理用的RFID標籤，一直到高效能的EPC標籤等。這類的產品應用因其數量非常大，因此單一的產品價格則成為主要的訴求。
(c) 可撓式電池：提供可攜式軟性電子產品需要之電源，如智慧物件、可印式RFID標籤等。主要的訴求為可撓曲、低價及安全性。未來若能透過無線感應充電，用途更為寬廣。
(d) 有機感測元件：可能應用於醫療診斷用的產品，如貼紙型溫度感應器、薄膜型超音波診療器、智慧型醫用貼布、一直到與人體相結合的醫療診斷感應標籤等，設計上可能結合可撓式電池及可印式RFID標籤。此類的應用因涉及與人體的直接接觸，因此對產品的柔軟度與可彎曲的特性則是特別的講究。
(e) 智慧物件：智慧物件如具備多功能的卡片型應用，舉如從簡單的電子遊戲卡、門票入場卷、一次性密碼(OTP)卡、悠遊卡、一直到多功能的智慧型銀行金融卡等，設計上可能結合印刷記憶體、可撓式電池乃至於可印式RFID標籤。此類的產品應用著重在產品的輕、薄、並且可適度彎曲等特色，尤其當其具有顯示功能時，對於以塑膠為基材的軟性顯示器則相形重要。
此外，OE-A也規劃並提供會員共同合作開發整合之機會，如圖十七所示之可撓式多重功能整合研發案，包含基板部分由Mitsubishi Polyester Film提供、OLED Display由Fraunhofer Insititute製作、Organic circuit經由Poly IC 公司印製，Push Button由Plastic Electronic公司製作、Flexible Microbattery 由VARTA公司提供，而MAN Roland公司則提供Printed Circuit Board等。此一合作案顯示未來於軟性全印式或有機電子產業中，必需結合多家公司進行產品之設計、開發與製造，此產業水平分工模式恰為台灣產業之專長，未來應有相當多而重要之發揮空間。
圖十六、OE-A 規劃有機電子產業之短中長程市場
圖十七、OE-A可撓式多重功能整合研發案
2007年產業界第一次針對軟性電子相關技術舉辦獎項選拔。印刷電子獎(Printed Electronics Awards)第一次頒出四個獎項，分別是(1)印刷電子領導人獎：得獎人為Plastic Logic之Stuart Evans，表揚其對印刷電子產業之開創與貢獻，Plastic Logic預計2008完成軟性顯示器之量產工廠，量產10吋150ppi解析度的軟性顯示器，初期年產能每年100萬片；(2)最佳商業化產品獎：得獎人為Menippos公司，該公司於2006年推出之HurraFussball遊戲卡(圖十八)已售出70萬套以上，此產品類似撲克牌，撲克牌中間層印上不同形狀之導電高分子，可相當於16 bits之ID標籤，當撲克牌插入讀取器時，讀取器即可判斷該撲克牌之資料，該資料即可提供遊戲軟體使用；(3)最佳元件技術發展獎：得獎人為Pelikon公司，表揚其在無機發光(AC Electroluminescent)領域之技術貢獻，開發之技術pSETTM(printed segmented electroluminescent)，大幅提高於大面積發光元件之穩定度；以及(4)最佳材料技術發展獎：得獎人為Merck公司，表揚其在半導體材料開發之貢獻，尤其是高穩定性半導體材料(基於polythienothiophenes之延生物, PBTTT)之開發。
圖十八、HurraFussball遊戲卡(b)；(a)系統；(c)遊戲畫面
台灣發展軟性電子的機會
我國因具有兩兆產業的根基，並孕育了優秀的人才、設備、技術等基礎環境，對於軟性電子的發展佔有很大的優勢。除此之外我國塑化、軟板、材料、自動化、印刷等產業也已具規模，對於軟性電子的發展更有關鍵性的影響。然而在有機半導體材料和連續式製程設備的開發上，我國卻落後歐、美、日等國家。因此我國若能運用兩兆產業所建立的寶貴資源與經驗，結合基礎產業的能力，透過技術的創新研發，將可共同結合開創另一個全新的格局。然而，要達到此目的，必須同步建置技術研發、產業架構、創新營運模式、產學研整合、人才培育、產業政策等等關鍵影響因素，透過技術研發與產品應用來引導出軟性電子產業的形成，建立軟性電子研發與營運能量，掌握關鍵智權與技術，使台灣成為亞太地區主要的軟電應用與技術的設計及研發中心，進而帶動週邊相關材料化工、設備業、服務業共同開創「便利新科技」相關產業，提升我國的全球競爭力與產業的附加價值。
作者：蔡金津、侯維新 / 工研院電光所
★本文節錄自「工業材料雜誌257期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=6900