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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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迎接軟性電子時代

朱月英

點燃新亮點產業

看好軟性電子產業潛力,工研院近年在軟性電子元及軟性顯示器的研發經費逐年加碼,並以軟性電子元件及軟性顯示器技術研發為切入點,2007年啟用全國首座軟性電子量產開發實驗室,同時具備量產與技術開發能量,從生產、製造到使用端,協助產業一次掌握所有關鍵環節。

工研院的產業研究預估,到2018年,整體電子紙面板市場值可達120億美元,年複合成長率達57%,軟性顯示器與軟性綠色能源應用愈來愈廣泛;未來以連續捲軸式(Roll-to-Roll)技術為基礎之印刷電子,將廣泛應用在RFID、感測器、電池、太陽能電池、燈具、燃料電池等,預計2022年後全球軟性電子產品產值將達650億美元,無限商機可期。

軟性壓力感測嶄露頭角 彰顯研發產業化效益

榮獲2010年美國《華爾街日報》(The Wall Street Journal)科技創新獎半導體類別第二名的軟性壓力感測技術,其多元產品應用也成為軟性電子創新技術的最佳實證之一,反映出軟性電子的市場發展潛力的確不可小覷!

看到這項技術將會有「無所不在」的產品可能性,因而立志將「軟性壓力感測器」帶上國際舞台的侯智升,目前擔任環球水泥子公司「利永環球」(前身為環泥電子事業部)總經理,他笑稱,這項技術可是他在工研院兩年,所交出來的成績單,而他也正用這個新技術,為「環球水泥」這個老字號公司開創新利基。

「2007年,一個年輕人到工研院上班,他看上研發中的軟性壓力感測器的未來商機,之後也帶來不一樣的轉變。」工研院電子與光電研究所組長胡紀平口中這位年輕人,就是侯智升。

剛開始時,軟性壓力感測應用鎖定在拳擊手套,以測量揮拳時的打擊力為主,然後到互動遊戲,像是薄如紙張、以軟性壓力感測器感測演奏力道而發聲的電子琴、電子鼓等,更曾經把壓力感測器做到車手座椅以及按摩椅上。侯智升很感謝工研院當年給他自由發揮的研究空間,他從一個人做起,到2010年離開時,已擴展到擁有十名同仁的研究部門。

離開工研院時,環泥技轉了軟性壓力感測技術與研發團隊,侯智升帶走工研院原班人馬繼續衝刺,兩年來,將軟性壓力感測技術應用於3C產品,建置完成「軟性壓力感測器」生產線,還展開小規模量產,目前以國外客戶居多;此外,也研發出一款「超薄行李測重配件」,只要握著顯示器,再提起行李箱,顯示器就會顯示行李箱的重量。

胡紀平表示,工研院仍持續開發軟性壓力感測技術的其它應用,其中包括用於協助診斷睡眠障礙患者。他指出,台灣民眾一年要消耗11億元購買安眠藥,針對失眠患者的診斷,可以使用裝設「軟性壓力感測器」的床墊來偵測,這個床墊可以紀錄病人沈睡和淺睡的比例、時間等,提供醫師診斷;對長期臥床的病人,也可以藉由偵測躺臥壓力、時間、位置、力道等,主動示警,由看護人員協助翻身。

催生可複寫電子紙

工研院影像顯示科技中心主任程章林強調,工研院以突破業界「不敢做」、「想做,還沒做」、「想做,不會做」的技術為目標。這一路走來,酸甜苦辣盡嘗,但他堅信「差異點」很快會成為「亮點」,一旦有了亮點,就能夠成為「賣點」。

程章林記得最重要的一次決策,是工研院引進「柯達」尚未研發成功的「連續捲軸製程電子紙」技術。曾任職於柯達的程章林想到:「老東家這項研發中的電子紙技術,說不定正好合用。」在其協助下,工研院派出20位同仁前往美國受訓,順利承接柯達這項技術,間接催生了「可重複書寫電子紙」(i2R e-Paper)的研發。

程章林說,這可算是「工研院院史上第二次的RCA種子計畫」,而這一次工研院去學的,是尚未成熟的連續捲軸式製程電子紙技術,困難度更勝從前。

引進柯達的連續捲軸式製程電子紙技術是個好的開始,但距離開發出大量生產的可重複書寫電子紙仍非常遙遠,研究人員對這項技術從陌生、熟悉到應用的摸索過程千辛萬苦,歷經一年半努力,仍無法順利在電子紙上呈現出高解析度圖案,直到吹風機的意外神來之筆,卻推進了研發成果。

記得2008年底,研究人員仍努力在電子紙上製作高精細度電極圖案,在使用吹風機時,一不小心讓熱風吹到電子紙,紙張馬上變黑,這讓他們想到直接利用傳真機的熱寫頭在電子紙印上圖案、文字,就不用再費心研究如何把電極圖案化了。同時也想出電子紙如果能用印的,就解決問題,能大量生產了。團隊因此做出各項應用,把電子紙做成車票、名牌、訪客證等,且可以重複使用,印個300次也不成問題,完全符合綠色環保趨勢。也因為這樣的創意,「可重複書寫電子紙」技術能應用在各種不同產品上,如情境壁紙,開創廣告和建築的創意,延伸新商機;更在2011年,同時榮獲全球百大科技研發獎,以及美國《華爾街日報》科技創新獎材料及基礎科技類別首獎的雙料頭銜。

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