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一張潤餅皮 加速面板業軟革命

2010-10-18  TCW




想像一下,外出洽公,從口袋拿出的,是折得小小的平板電腦。硬邦邦的筆電、手機面板,都變成紙一般「軟趴趴」,可以隨意摺疊,這是所有科技大廠描繪的未來世界,台灣工研院讓夢想更前進一步。

九月二十六日《華爾街日報》「創新科技獎」公布,工研院以「軟性電子基板」,就是將面板、電子書等顯示面板,變成像紙一樣薄且可捲曲的技術,打敗來自諾基亞(Nokia)、微軟(Microsoft)等近六百件作品,為台灣贏得有史以來第一個首獎。

隔天,全球發行量二百零九萬份的《華爾街日報》用半版篇幅報導,「工研院此次獲獎產品,克服了量產難題,幫軟性材料清出一條應用之道。」

台廠獲益:友達看上,一年左右量産

這個獎項已連續舉辦十年,在十七個類別中,各選出第一名,再從十七個第一名裡選出前三名,因此,工研院奪下的首獎,可以說是「第一名中的第一名」。

工研院影像顯示科技中心主任程章林指出,和其他獎項最大的區別,《華爾街日報》創新科技獎強調「可量產」和「可應用」,甚至會追蹤獲獎者的量產進度。工研院得獎的原因,就在於突破了軟性電子基板量產的瓶頸。

根據研調機構DisplayBank統計,軟性電子材料市場在二○一一至二○一六年,產值將由六億四千萬美元成長到九十一億三千萬美元,相當於新台幣二千 八百億元的大餅。DIGITIMES Research分析師郭明錤指出,現在技術百家爭鳴,只要能在量產上有突破,很容易受到矚目。

工研院獲獎的基板可以隨意凹折一萬八千次,在捲曲時上面的影像仍清晰可辨,友達光電已經向工研院申請技術移轉,「我想一年左右就可以進入量產,」帶領研究團隊的程章林興奮的說。

這個果實,是工研院動員影像顯示科技中心和材料所一共七十五人,花四年及新台幣五億元,失敗六十多次換來。

挑戰一:如何取下從潤餅發現可加「潤滑油」

由於國外大廠須另買機器設備量產,成本較高。因此工研院一開始研發,就設定將軟性電子基板做在面板廠最熟悉的玻璃基板上,加工完成後再將其從玻璃上撕開取出,讓面板廠利用現有設備,就可以量產。

這好處是讓團隊聚焦,挑戰是如何順利將軟性電子基板從硬玻璃上剝離。一開始團隊拿著黏在玻璃上的基板給程章林看時,「我覺得他們在唬弄我,根本不是軟的,」他回憶。

研發成員、面板整合技術一組組長李正中解釋,因基板上有電晶體,當基板從玻璃上取下時,常因黏得太緊,電晶體斷在玻璃上,所以整塊板還是硬的,成功率是零。

國外大廠飛利浦(Philips)是用雷射一點點打在軟性電子基板上剝離,一張A4大小的產品至少要花十分鐘,而且一台機器至少新台幣上千萬元,費用太高,還有雷射必須精準,玻璃切割後無法再利用等缺點。

意外的是,工研院突破難關的創意來源,是新竹城隍廟口的潤餅皮。

家住城隍廟附近的李正中,有天在吃潤餅時,邊吃邊看,發現老闆熟練的在鐵板上先塗一層油,然後再抹上麵粉,「正因為有一層油當潤滑,他可以完整取下餅 皮。」李正中靈光一閃,馬上找光電有機材料及應用研究組組長李宗銘商量,想在基板和玻璃之間塗上一層「材料」,當作「離形層」,作用如同那層油,方便取下 基板。

但一開始找到的離形層材質,必須將基板整個泡入水中才可取下,成功率僅約兩成。

程章林解釋,基板上的電晶體很怕水,因此希望材料所可以找出不用泡水又容易取下的離形層。

「就是要它有點黏又不會太黏,」李宗銘說。雖然主要材料才五到六種,但材料所卻花了快半年,實驗過上百種配方才成功。

挑戰二:如何塗料 學老闆「油」塗得比基板小

找出適合的材料後,第二個困難是如何塗。這讓李正中煞費苦心,一開始他依基板的大小塗,取下時失敗率還是很高。他又想到潤餅,「做潤餅皮時,老闆會把油塗 得比麵糊小,才好取下,」李正中於是把離形層塗得比基板稍小一點,等到做好時,直接割掉邊邊。還必須考量取下的力道、角度和半徑圓弧度,又花了半年才將成 功率拉到八成。

每次實驗,都要經過十三道製程,花兩到四星期;每個結果,都令團隊既期待又害怕。「我最怕晚上接到主任(指程章林)的電話,」李正中說。

儘管屢戰屢敗,但他們從未想過放棄。李正中比喻,「如果你覺得做出的事可以改變世界,就不會放棄。」他舉例,像是第一個在矽板上放電晶體做出晶圓,對他來說,在塑膠基板成功放上電晶體量產,就是另一個兆元產業,「除非大家放棄,我才會放棄,」他笑說。

其間,只有在民國九十七年初,因時間和預算的考量,程章林原本打算如果再無法突破,便要停損。所幸,賣潤餅的老闆,一個尋常的動作,救了大家。

「這證明科技真的來自人性,很多偉大發明都是在生活的小啟發。」程章林笑說。這小啟發,讓台灣在軟性電子基板量產運用上,邁出領先國際的一大步。

 


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