软性电子未来应用将无所不在
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2011-10-13 00:00
前言:
一、前言
电子产业可以说是一个很有特殊产业,随着半导体制程渐渐成熟,应用领域也逐渐的扩张到人类的各项生活之中,不知不觉的许多领域的市场也渐渐成熟了,厂商们无不尽全力为电子产业寻找新的技术或制程或者应用。软性电子由于具有不同于目前电子业的主要材料硅(silicon)的物理特特性与制程技术,被视为未来10~15年具有高度成长的潜力产业。
软性电子是将使用有机材料、或是使用印刷制程技术、或是将电子电路、或光电部件及系统制造、或安置在软性基板上的技术统称,产品具有低生产成本及柔软可弯曲的特性。与软性电子相关的技术项目或产品相当多,例如:软性基板(Flexible Substrate)、有机电子(Organic Electronics)与光电材料、高分子半导体(Polymer Semiconductors)、软性透明导电材料(Flexible Transparent Conductive Materials)、可印刷式材料(Printable Materials)、阻气与封装材料(Gas Barrier and Encapsulation Materials)、连续式制程(Continuous Process)、卷对卷制程(Roll-to-Roll Processes)、大面积制程(Large Area Processes)、印刷制程(Printing Processes)、软性逻辑电子电路与内存、有机发光二极管( OLED; Organic Light Emitting Diode)显示器与照明(Lighting)、软性显示器(Flexible Displays)、软性薄膜太阳能电池(Flexible Thin-film Photovoltaics)及印刷式电池(Printed Battery)、软性传感器(Flexible Sensors)与触控传感器(Touch Sensors)、软性扬声器(Flexible Speaker)等等。
由于软性电子可以使用大面积制程及印刷技术,并结合卷对卷方式(如图1)成为一整合制造技术,可快速、大规模生产,成本预期较现有以硅晶圆与玻璃为基板制造方式的产品大幅降低。并可以藉由材料之选择及制程之安排,将不同功能之电子或光电部件整合于单一软性基板上。
软性电子产品的出现,将带领出以往所没有的创新应用市场,如:曲面显示、折迭式屏幕与衣服整合的软性电子产品等,开创充满颠覆性想象的未来生活空间。并因可以低成本提供大量产品,可以创造许多以往做不到之服务项目,诸如物联网、环境监控、居家照护、感测网络等等,增进生活便利性。
二、软性电子应用分类
根据有机与印刷电子协会(OE-A; Organic and Printed Electronics Association)在2011年7月所发布的数据显示,软性电子的应用大约可分为5大类。
1.照明:有机发光二极管 (OLED; Organics Light Emitting Diode ) 、电激发光(EL ; Electro Luminescent ),这两种发光技术都可以当做照明用。
2.有机太阳能( OPV; Organic Photovoltaics )
3.显示器:软性显示器。
4.电子部件:印刷式RFID、印刷式内存、软性电池、部件等。
5.整合式智能系统(ISS; Integrated Smart Systems):印刷式传感器、智能纺织品、智能物件。
三、软性电子应用未来可能应用
1.结合生活、金融、物流应用:如在大型超市中购物
(1)所有售货仓管都由软性电子无线产品控管,并可显示实时商品信息,通知生产者、配销者以及卖场管理人员,进行及时补货、调整库存或及时调整售价等策略。购买者可及时了解产品生产履历,精准购买所需之产品。
(2)消费者使用结合电子货币包、金融卡等功能的自动感应软性电子产品购物,自动感应及扣款,购物过程无需结账程序,除省时有效率并具有稳私。
2.产销与物流应用
物流作业中,可做为物品进出仓库的物流管理,结合功能性感知器制作之智能标签,可随时监控与警示仓储环境变化乃至物品质量之变化等。
3.视觉创新空间
软性显示器将与个人空间、移动汽车空间、生活工作空间结合,带来前所未见之人性化、便利化之使用经验。如软性电子书阅读器将为书籍革命性之改变、电子报取代传统书籍、报纸、海报等等。未来显示器将无处不在(Everywhere is Display),表面贴附型或透明显示器,将为未来世界添加更丰富之色彩与提供无所不在之信息。
4.医疗照护需求
(1)配合远距医疗与老人医疗照护,老人或病人无感佩带软性电子产品,可随时随地监控并回传生理及活动讯息,进行实时处理,乃至于主动进行医疗照护行为。
(2)自有医院的富士通公司,根据病人从挂号到领药的流程,配合电子医疗系统与院内的通讯系统,提供病患医院的信息。其功能如下:
(a)医疗记录系统:软性显示适配器可以自动地链接到医院设施的电子记录系统完成挂号手续,降低以往繁琐的挂号流程。
(b)病患导航:可以搭配医院自有的(proprietary)无线通信系统,指导病患或家属到任何地方。尤其在一个很大的医学中心,每天进出几千人甚至上万人,一般人不易了解每一个科别或是单位在哪一个地方。
(c)门诊提醒:门诊病患可以知道目前的排序,无须一直等待,亦可以用震动的方式或者是闪烁的方式提醒已经轮到看诊。
(4)节能减碳:医院大部分的告示牌都可以用电子纸的显示方式取代,取代目前耗能的显示方式。
5.消费性电子部件
因软性电子产品应用发展,电子产品不再是单调之平面设计,如:
(1)汽车内任一地方都可能是照明或显示区域,外部则为太阳能电池;
(2)衣服上不同区域可设计为可发电、显示、感知器乃至于具简单计算功能之计算机(Wearable Computing)。
6.能源应用
软性薄膜太阳能电池因制造方便,且具有收藏自如之特性,与二次储能电池搭配使用于个人空间、移动汽车空间、生活工作空间结合,创造崭新之应用。
7.广告与信息传播应用
在各地推展软性电子广告牌(不受限于竖立位置,即使是曲面墙壁也可以显示),结合软性基板上无线通信电路与太阳能电池可大幅减少系统维运成本,并能达成实时信息提供。
四、结论
截至目前为止,软性电子最大的应用是显示器领域,尤其是电子书阅读器。虽然在2010年遇到平板计算机的竞争,但是在今年似乎又有了新的契机,国际大厂并没有放弃这块市场,例如SONY,仍然推出新的电子书阅读器产品。厂商可以在这个相关技术上找寻新的应用产品,期盼下一个类似电子书阅读器的新应用再度出现。
(本文作者为台湾工研院IEK ITIS计划产业分析师)