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软性混合电子浪潮来袭 新世代应用商机成形

  • 台北讯

体积向来是电子设备的设计重点,尤其是消费性领域,小尺寸一直是产品开发时的必然要求,不过近年来,轻薄短小已逐渐无法满足使用端的需求,再加上在物联网、智能医疗、智能汽车、智能制造等新应用驱动下,更柔软可挠曲形状的软性电子产品需求开始浮现,而电子设备成为软性产品,内部元件包括显示器、电路板、电池等,也都必须具有软性特质,透过这些不同层面的软性关键元件,架构出全新概念的产品,根据IDTechEX,软性混合电子市场在2027年前成长至734.3亿美元,而台湾作为全球电子产业重镇,在此一领域的布局也相当深厚。

软性混合电子产业联盟(FlexTech)成立超过22年,是国际半导体产业协会(SEMI)的策略伙伴之一。FlexTech一路推动软性混合电子产业,透过产、官、学界与非赢利组织合作与各类型会议与展会,推动产业的技术交流,2018年6月7日首届在台湾举行软性混合电子国际论坛暨展览 (2018 FLEX Taiwan) 就是其一。 SEMI指出,FLEX Taiwan聚焦软性混合电子创新设备材料、元件、印刷电子、软性显示器、以及其于新兴领域的应用发展与市场战略,提供完整的交流平台,连结半导体、显示器、感应器、电子纸或其它新兴领域的业者,刺激研发技术的演进,同时促进跨领域交流合作。

可卷曲+不易破裂 软性显示器优势十足

从技术面来看,软性电子的技术现在主要聚焦在显示器与软性感应器,其中显示器是目前市场投入最大的领域,2013年韩国三星电子和LG电子推出全球首款配有软性显示器的AMOLED智能型手机后,其它行动装置制造商也开始抢进软性显示器市场,根据研究机构IHS的报告指出,软性显示器现在主要的应用领域为智能型手机和智能手表,2020年将占显示器市场总营收的13%,2022年的应用将延伸到平板计算机、VR设备、车用显示器和OLED电视等领域,软性显示器市场可望达到155亿美元。

相较于现有的显示器,软性显示器的优点包括可挠性与不易破裂性,其中可挠性特色,将颠覆电子产品的设计概念,例如智能型手机的大尺寸面板一直是厂商设计与销售重点,但在此同时,消费者又希望在使用时间以外,手机体积可以尽量缩小以利携带,这两个相背反的需求就可透过软性显示器达成,使用者在非使用期间可将面板卷起甚至是摺叠收放,要使用时再打开,而此一概念在2004年,美国的OLED材料公司UDC就曾提出这种卷曲式(Rollable)显示器作法。

软性显示器的另一个优点则是不易破裂,现在平面显示器主要由玻璃基板、液晶、背光模块所组成,为了透光性与小体积,其玻璃基板越来越薄,而这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,软性材质则可以吸收一定程度的力道,对可携式电子产品来说非常适合。

另一种具软性可挠的显示器则是电子纸(ePaper),E Ink元太科技做为全球电子纸显示技术的领导开发商与供应商,持续精进电子墨水技术,并将该显示技术广泛应用至各式不同的商业与生活情境,包括电子书阅读器、电子纸笔记本及电子货架卷标等应用。运用电子墨水薄膜本身软性可挠的特性,贴覆至塑料基板后,创造轻薄、可挠的软性电子纸模块。除了为终端装置带来轻薄、便于携带与不易破碎的效益外,E Ink软性电子纸显示器还可做到任意弯曲、弧面的特性,协助产品开发者设计符合人体工学的穿戴式装置。例如元太科技与Sony合作的电子纸智能手表就采用其技术,整个表面与表带是由电子纸显示器一体成形,具有非常轻薄、可挠的基本特性。

软性传感器 医疗应用发展快速

另一个潜力发展则是传感器,其中软性传感器的最大应用又在于医疗,目前的作法是透过软性传感器撷取患者的生理讯号,协助医护人员的诊疗判断,由于软性感测贴片的柔软特色,有利于病患的长时间配戴,再加上低成本的印刷技术制造,非常适用只能一次性使用的医疗耗材,因此目前软性传感器在医疗领域已然普及。

不过软性电子的技术瓶颈在于效能不如传统的矽技术,因此现在的解决方式是用混合方式,让薄矽逻辑、通讯电路与印刷、传感器、电源结合,目前产业中,这方面较有名的厂商包括Tekscan、Brewer Science与台湾利永环球(Uneo),Tekscan的主力产品是压力传感器为压阻型传感器,透过软性电子材质,提供精确的压力分布图形,以符合病人和支撑表面的形状,Brewer Science在软性传感器方面采用了纳米碳管技术,因此起感测反应速度可以在250毫米以内,另外其弹性化外型尺寸,也是其特色,可与现有的生理感测技术快速集成,利永环球则是工研院研发团队为主力成立的新创公司,其产品具轻薄、可挠等特性,侦测压力范围在0.01~300psi之间,适用于医疗系统的生理感测贴片。

软性电子发展已超过20年,这几年的技术与应用陆续突破,市场成长已然加速,台湾向来扮演电子产业要角,在欧、美、日等国家已有17年历史的软性混合电子国际论坛暨展览(FLEX Conference and Exhibition) 在6月7日首次移师来台举办,以「The Next Big Thing–开创软性电子新纪元」为主题,邀请到Brewer Science布鲁尔科技、E Ink元太科技、Interlink Electronics、Jabil、Robert Bosch博世等业界关键厂商与AIST Japan日本产业技术综合研究所、IHS Markit、imec比利时微电子研究中心、工业技术研究院、SINANO中国科学院苏州纳米所、VTT Technical Research Centre of Finland等研究机构分别从市场趋势、创新设备材料、先进制程技术、产品应用商机等面向切入,并协助台湾业者在新一波软性电子浪潮中,取得市场先机。

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