〈工業技術與資訊〉工研院驅動顯示科技浪潮

去年因疫情停辦的Touch Taiwan展在4月底強勢回歸。(圖:工業技術與資訊月刊)
去年因疫情停辦的Touch Taiwan展在4月底強勢回歸。(圖:工業技術與資訊月刊)

撰文/張玉圓

疫情帶動居家上班、遠距教學、在宅娛樂等需求,面板產業因而展現豐沛活力。臺灣去年面板產值達 7,275 億元,重返正成長曲線,出口值也擠下南韓,躍居世界第二。去年因疫情停辦的 Touch Taiwan 展也在 4 月底強勢回歸,工研院也在展中發表多項跨域亮點技術,為臺灣顯示產業打造下世代競爭力。

2021 Touch Taiwan 系列展於 4 月下旬登場,吸引逾 3 萬名參觀者,國內外面板與顯示業者精銳盡出,各式創新技術及應用紛呈,搶攻下世代顯示商機。經濟部技術處處長邱求慧指出,多年來政府透過法人科專及 A + 淬鍊計畫,協助國內產業發展先進顯示技術。從最早協助友達開發智慧手錶之 AMOLED 面板,到近年工研院的透明 Micro LED 顯示系統與應用研發成果、非穿戴式直視型透明顯示虛實融合技術之專利布局,均躋身世界領先群,研發效益屢創新高。

技術處建構顯示科技實力

邱求慧談到,經濟部技術處在建構顯示科技實力上,有 3 項重要工作。第一、鏈結面板廠顯示模組能量,發展智慧顯示虛實融合系統;第二、結合面板產線製造能量,轉型非顯示產品商機。為提升臺灣 6 代線以下面板產線競爭力,將產線能量運用在 AIoT 晶片封裝上,可讓面板產線價值提升 10 倍;第三、藉助業界元件製程經驗,研發新型顯示技術。因應後疫情時代,減少公共設施病菌傳染途徑,運用浮空顯示技術發展 3D 實像浮空按鍵模組,更能夠符合應用整合需求。

工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示,配合經濟部技術處的發展策略,工研院聚焦關鍵致能(Key Enabling)技術,例如,針對背景光通過透明顯示面板時產生的光繞射問題,所研發的「低繞射透明面板結構設計」,可提升透明面板背景的可視性,擴大應用在醫療 AR 手術資訊系統、移動車輛的智慧車窗等;又如,「面板級重佈線層 RDL」技術,可控制面板翹曲量在 1% 以內,厚銅導線的線寬與線距可達到 2µm,應用在 5G 通訊晶片封裝上,可滿足電路面積輕薄短小的需求,應用在 Micro LED 顯示面板的驅動線路上,可增加面板設計的彈性。

虛實融合智慧車窗 智慧運輸體驗佳

因應未來智慧移動的發展趨勢,工研院開發出全球首展的透明顯示虛實融合智慧車窗,應用於觀光導覽場域。結合車窗上的透明顯示器,精準呈現窗外建築物及景點的導覽資訊,還能隨觀看者的視角移動,真正實現即時互動、虛實整合的有感體驗。

智慧車窗的最大技術含量在於極精準演算法,可推算人眼、車窗、窗外景物三者之間的相對位置,並將相關資訊即時融合,顯示於車窗玻璃;不僅突破傳統 AR/VR 穿戴裝置的侷限,更超越市面上尚未具備 AR 融合功能的透明顯示器。未來可應用於遊覽車、觀光渡輪、軌道車運輸等,並為國內面板硬體產業開拓全新的大眾化生活應用領域,協助國內面板廠從原本的純製造,走向不同垂直應用,創造多元高值的商機。

工研院開發出全球首展的透 明顯示虛實融合智慧車窗,應用於觀光導覽場域。
工研院開發出全球首展的透 明顯示虛實融合智慧車窗,應用於觀光導覽場域。
非穿戴式手術輔助系統 智慧醫療利基應用

透過影像科技的輔助,可提高外科手術的精準度及成功率,然而現行手術導航輔助系統均為穿戴式,不僅舒適度受限,也無法在手術過程中隨時穿卸,甚為不便。長庚醫院腦神經外科醫師運用工研院的「影像疊合技術」,合作開發出全球首創「非穿戴式透明顯示手術導航輔助系統」。以先進的高透明觸控顯示器結合虛實互動疊合技術,將超音波掃描影像、血壓、呼吸、心跳等醫療資訊同步呈現在透明的顯示螢幕中,搭配視覺辨識系統,讓完整的醫療資訊與實際開刀部位疊合,便利醫療人員進行比對,提供最即時的生理資訊以及術中精確導引。

這項技術核心在於準確度極高的資訊融合演算法,搭配國產透明顯示器,軟硬整合開啟顯示產業在智慧醫療上的利基應用,未來可進一步擴展至教育、娛樂等場域,成為實現智慧生活的重要一環。

長庚醫院腦神經外科醫師運用工研院 的「影像疊合技術」,合作開發出全球首創「非穿戴式透明顯示手術導航輔助系統」。
長庚醫院腦神經外科醫師運用工研院 的「影像疊合技術」,合作開發出全球首創「非穿戴式透明顯示手術導航輔助系統」。
防疫浮空立體互動系統 完美實現零接觸

疫後新生活,為減少與公共設施實體接觸,工研院瞄準防疫需求,打造「防疫浮空立體互動系統」,以全視角立體的光場成像技術為基礎、以電梯為首個應用場景,運用光學結構形成 3D 立體圖像,可導引使用者視覺,再搭配感測系統,讓手指在 1 至 5 公分的範圍內,不會觸碰實體按鍵,即可啟動樓層按鍵。除了零接觸的特點,更具備低功耗、低成本、體積小等優點,完美實現零接觸防疫標準。

這項系統未來還可進一步發展出其他殺手級應用,包括遊戲機、工具機、商業銷售等各種智慧生活場域,使用者不須 AR 穿戴裝置,即能享受沉浸式娛樂體驗。

工研院瞄準防疫需求,打造「防疫浮空立體互動系統」,不會觸碰實體按鍵,即可啟動樓層按鍵。
工研院瞄準防疫需求,打造「防疫浮空立體互動系統」,不會觸碰實體按鍵,即可啟動樓層按鍵。
高解析 1μm 數位光阻材料 創造面板客製化優勢

隨著應用範圍擴增,顯示器規格也走向少量多樣,發展出曲面、不規則等特殊規格,製程上若運用傳統光罩,製程長、成本高。為滿足快速生產及客製化需求,工研院開發出「高解析 1µm 數位光阻材料技術」,不僅解決現有光罩製程過長的問題,也改善了現有商用光阻材感光度較弱的缺點。

這項技術應用領域主要有二:一是面板下板的薄膜電晶體製作;二是 IC 或 PCB 載板的銅線路製作。這項最新技術因曝光時間短、解析度高、具成本優勢,可提升 4 倍開發速度、2 倍材料使用率,特別適合 5G 物聯網時代,顯示器在車用、AR/VR、醫療等領域的應用。未來可促成相關製程的彈性生產、為國內顯示器產業創造差異化競爭力。相關材料與製程技術,也可擴及新世代大面積高密度 IC 構裝製程技術,替國內半導體產業創造新商機。

工研院開發出「高解析 1μm 數位光阻 材料技術」,不僅解決現有光罩製程過長的問題,也改善了現有商用光阻材感光度較弱的缺點。
工研院開發出「高解析 1μm 數位光阻 材料技術」,不僅解決現有光罩製程過長的問題,也改善了現有商用光阻材感光度較弱的缺點。
面板級扇出型封裝 跨足高值半導體供應鏈

5G 通訊時代來臨,電子元件需求也更為龐大,工研院以電感與電容薄膜元件整合於扇出型面板級封裝 RDL,製成 5G 通訊濾波器,可提升射頻訊號品質,且電路面積輕薄短小,是 5G 系統微縮的良好解決方案。在半導體尺寸持續微縮、電子元件異質整合的趨勢下,此面板級封裝技術,一方面可做為 IC 與 PCB 板中介層的理想解決方案,其成本效益較晶圓級 RDL 為佳;另一方面,運用面板製程製作電感與電容等整合型被動元件,取代既有被動元件,特別適合電路的優化設計。

未來運用現有面板技術,搭配 RDL 製程,可帶領國內面板廠跨入封裝 RDL 領域,與下游封裝連結整合,不僅創造面板的新應用,也為封測產業提供全新選項,創造感測、射頻等電子元件高度整合的新契機。

工研院以電感與電容薄膜元件整合於扇出型面板級 封裝 RDL,製成 5G 通訊濾波器。
工研院以電感與電容薄膜元件整合於扇出型面板級 封裝 RDL,製成 5G 通訊濾波器。
銅箔基板材料再應用 打造環保永續供應鏈

電路板是手機、電腦、汽車內電子模組的關鍵組件,銅箔基板則是電路板主要材料,現有銅箔基板的回收僅限於金屬材料,非金屬廢棄物如樹脂及玻纖的回收率小於 10%,大多以焚化掩埋處理,既不環保,也形同資源的浪費。

工研院運用選擇性觸媒及高沸點溶劑開發出低溫常壓的降解技術,將電路板樹脂的回收率提升至 85%,同時大幅降低能耗及設備成本。這項技術能夠控制回收樹脂的分子量以及反應當量,具高耐熱性及良好的接著強度,符合市售規格,可應用於純膠材料及環氧樹脂硬化,同時成本降低 30%。

臺灣電路板在全球市占率超過 3 成,穩居世界之冠,面對歐盟及全球環保要求,亟須降低電路板廢棄物,將之循環再利用,工研院這項創新回收技術,可協助國內電路板業者鏈結上游回收商,形成廢棄電路板再生樹脂供應鏈,攜手走向環保、高值的永續循環綠經濟。

工研院運用選擇性觸媒及高沸點溶劑開發出低溫常壓的降解技術,將電路板樹脂的回收率提升至 85%,同時大幅降低能耗及設備成本。
工研院運用選擇性觸媒及高沸點溶劑開發出低溫常壓的降解技術,將電路板樹脂的回收率提升至 85%,同時大幅降低能耗及設備成本。

 

轉載自《工業技術與資訊》月刊第 351 期 2021 年 5 月號,未經授權不得轉載。


《工業技術與資訊》月刊 | 《工業技術與資訊》月刊

《工業技術與資訊》月刊,現為工研院發行之全院性對外出版品,刊物發行於1991年,目前每期發行數量約為6,000份;對象含括全國具研發單位的中小企業、立法委員、政府官員、媒體等。

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