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軟性混合電子浪潮來襲 新世代應用商機成形
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體積向來是電子設備的設計重點,尤其是消費性領域,小尺寸一直是產品開發時的必然要求,不過近年來,輕薄短小已逐漸無法滿足使用端的需求,再加上在物聯網、智慧醫療、智慧汽車、智慧製造等新應用驅動下,更柔軟可撓曲形狀的軟性電子產品需求開始浮現,而電子設備成為軟性產品,內部元件包括顯示器、電路板、電池等,也都必須具有軟性特質,透過這些不同層面的軟性關鍵元件,架構出全新概念的產品,根據IDTechEX,軟性混合電子市場在2027年前成長至734.3億美元,而台灣作為全球電子產業重鎮,在此一領域的布局也相當深厚。

軟性混合電子產業聯盟(FlexTech)成立超過22年,是國際半導體產業協會(SEMI)的策略夥伴之一。FlexTech一路推動軟性混合電子產業,透過產、官、學界與非營利組織合作與各類型會議與展會,推動產業的技術交流,2018年6月7日首屆在台灣舉行軟性混合電子國際論壇暨展覽 (2018 FLEX Taiwan) 就是其一。 SEMI指出,FLEX Taiwan聚焦軟性混合電子創新設備材料、元件、印刷電子、軟性顯示器、以及其於新興領域的應用發展與市場戰略,提供完整的交流平台,連結半導體、顯示器、感應器、電子紙或其他新興領域的業者,刺激研發技術的演進,同時促進跨領域交流合作。

可捲曲+不易破裂 軟性顯示器優勢十足

從技術面來看,軟性電子的技術現在主要聚焦在顯示器與軟性感應器,其中顯示器是目前市場投入最大的領域,2013年南韓三星電子和LG電子推出全球首款配有軟性顯示器的AMOLED智慧型手機後,其他行動裝置製造商也開始搶進軟性顯示器市場,根據研究機構IHS的報告指出,軟性顯示器現在主要的應用領域為智慧型手機和智慧手錶,2020年將佔顯示器市場總營收的13%,2022年的應用將延伸到平板電腦、VR設備、車用顯示器和OLED電視等領域,軟性顯示器市場可望達到155億美元。

相較於現有的顯示器,軟性顯示器的優點包括可撓性與不易破裂性,其中可撓性特色,將顛覆電子產品的設計概念,例如智慧型手機的大尺寸面板一直是廠商設計與銷售重點,但在此同時,消費者又希望在使用時間以外,手機體積可以儘量縮小以利攜帶,這兩個相背反的需求就可透過軟性顯示器達成,使用者在非使用期間可將面板捲起甚至是摺疊收放,要使用時再打開,而此一概念在2004年,美國的OLED材料公司UDC就曾提出這種捲曲式(Rollable)顯示器作法。

軟性顯示器的另一個優點則是不易破裂,現在平面顯示器主要由玻璃基板、液晶、背光模組所組成,為了透光性與小體積,其玻璃基板越來越薄,而這些造成此一元件的易碎特性,只要中等力道的碰撞或掉落,玻璃就有可能破裂,軟性材質則可以吸收一定程度的力道,對可攜式電子產品來說非常適合。

另一種具軟性可撓的顯示器則是電子紙(ePaper),E Ink元太科技做為全球電子紙顯示技術的領導開發商與供應商,持續精進電子墨水技術,並將該顯示技術廣泛應用至各式不同的商業與生活情境,包括電子書閱讀器、電子紙筆記本及電子貨架標籤等應用。運用電子墨水薄膜本身軟性可撓的特性,貼覆至塑膠基板後,創造輕薄、可撓的軟性電子紙模組。除了為終端裝置帶來輕薄、便於攜帶與不易破碎的效益外,E Ink軟性電子紙顯示器還可做到任意彎曲、弧面的特性,協助產品開發者設計符合人體工學的穿戴式裝置。例如元太科技與Sony合作的電子紙智慧手錶就採用其技術,整個錶面與錶帶是由電子紙顯示器一體成形,具有非常輕薄、可撓的基本特性。

軟性感測器 醫療應用發展快速

另一個潛力發展則是感測器,其中軟性感測器的最大應用又在於醫療,目前的作法是透過軟性感測器擷取患者的生理訊號,協助醫護人員的診療判斷,由於軟性感測貼片的柔軟特色,有利於病患的長時間配戴,再加上低成本的印刷技術製造,非常適用只能一次性使用的醫療耗材,因此目前軟性感測器在醫療領域已然普及。

不過軟性電子的技術瓶頸在於效能不如傳統的矽技術,因此現在的解決方式是用混合方式,讓薄矽邏輯、通訊電路與印刷、感測器、電源結合,目前產業中,這方面較有名的廠商包括Tekscan、Brewer Science與台灣利永環球(Uneo),Tekscan的主力產品是壓力感測器為壓阻型感測器,透過軟性電子材質,提供精確的壓力分布圖形,以符合病人和支撐表面的形狀,Brewer Science在軟性感測器方面採用了奈米碳管技術,因此起感測反應速度可以在250毫米以內,另外其彈性化外型尺寸,也是其特色,可與現有的生理感測技術快速整合,利永環球則是工研院研發團隊為主力成立的新創公司,其產品具輕薄、可撓等特性,偵測壓力範圍在0.01~300psi之間,適用於醫療系統的生理感測貼片。

軟性電子發展已超過20年,這幾年的技術與應用陸續突破,市場成長已然加速,台灣向來扮演電子產業要角,在歐、美、日等國家已有17年歷史的軟性混合電子國際論壇暨展覽(FLEX Conference and Exhibition) 在6月7日首次移師來台舉辦,以「The Next Big Thing–開創軟性電子新紀元」為主題,邀請到Brewer Science布魯爾科技、E Ink元太科技、Interlink Electronics、Jabil、Robert Bosch博世等業界關鍵廠商與AIST Japan日本產業技術綜合研究所、IHS Markit、imec比利時微電子研究中心、工業技術研究院、SINANO中國科學院蘇州奈米所、VTT Technical Research Centre of Finland等研究機構分別從市場趨勢、創新設備材料、先進製程技術、產品應用商機等面向切入,並協助台灣業者在新一波軟性電子浪潮中,取得市場先機。

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