創潤餅皮立大功 軟性螢幕大突破創新發現誌

文／胡秀珠

看到潤餅皮，你會想到什麼？清明節，還是好吃的春捲？工研院的顯示中心面板整合技術一組組長李正中和材料與化學所組長李宗銘從潤餅皮中得到靈感，完成超薄軟性螢幕「多用途軟性電子基板（FlexUPD）」顯示器技術，這項技術一舉擊敗全球近600個競爭者，獲得《華爾街日報》2010年「科技創新獎」金牌獎。這是台灣首度獲得此獎項的首獎。

「創意，其實就在生活的周遭，」李正中進一步指出，為了解決問題，雖然經過實驗室裡同仁的腦力激盪，仍然無法獲得答案，反而在從小喜歡吃的潤餅中得到解答。

創意，就在生活周遭

台灣的面板產業位居世界重要地位，為了研發軟性顯示器，工研院於2006年成立顯示中心，採任務編組方式，將材化所及顯示中心共5、60人的團隊投入相關的研發工作，1998年進入工研院的李正中也投入軟性面板的研究長達4年之久。

「在工研院術業有專攻，每一位研究人員都專注於自己的專業領域中，跨領域整合有相當大的困難度，而軟性顯示器從材料、製程、應用，並非單一領域可以涵括 ，」李正中回想，材料的製作需要時間，來做不停的試驗，但做元件的，會比較急，對品質的要求很高，立足點本來就不同。

當初材化所與顯示中心經過一年多的磨合，從剛開始雞同鴨講，到最後默契十足，花了很多時間在溝通，雙方討論不同層次的問題，溝通沒有在一個水平上，以致常常吵架，但最終雙方都能取得一個平衡點：「最後發現，不管是材料、元件、製程，沒有一個是不能改變的。」

打敗諾基亞微軟、福特等知名大廠，奪得《華爾街日報》金牌獎的「多用途軟性電子基板（FlexUPD）」顯示器技術，即是跨領域合作的成果。

迎接行動化社會的來臨，工研院自2006年起，投入研發資源研究軟性基板，當時思考的是，顯示器不只是硬邦邦的，要能收納、可以伸縮、捲起來，同時符合閱讀習慣，「類紙式」的概念形成，再加上2001年11月熱門電影《哈利波特》上映，影片中報紙圖片畫面會動，給了研究人員很大的啟發。

改變，找到解決方法

電子紙的製作不難，難的地方在於「多用途軟性電子基板」的材料與製程，以往電子基板用玻璃製作，成本高，而且硬度高，不能彎曲。工研院研究團隊為了作出軟性電子基板，以塑膠代替玻璃，為達到耐200℃的高溫，採用PI塑膠製成，因特性不同，要同時符合耐高溫、對位精準度及可以取下來的三種特性。

當時，如何讓軟性基板加工後，從玻璃基板上完整取下，一直困擾著研究人員。從小住在新竹城隍廟附近的李正中，想到當年愛吃的潤餅皮，經過熱鍋炙烤過，產生質變，原本黏稠的麵粉團變成餅皮，就能輕易取下，他靈機一動，馬上跟材化所研究調整材料與製程。

材料與化學所組長李宗銘表示，「我們自己調塑膠液，」以PI塑膠原料調成液狀，塗在玻璃基板上，再進烘箱烘乾，變塑膠皮，再黏在玻璃基板上；為讓膠皮與玻璃容易分離，研究人員又以高分子材料作出無黏著力的「離形層」，當作中介層，就像潤餅皮與烤爐間的那層油的作用。果然，加工完成的軟性顯示器，只要從角落切一下，就能完整取下來，「跟取潤餅皮一樣容易」。

經過無數次的測試，當「軟性電子」烤好之後，大伙兒興奮地盯著它，接上電之後，「賓果，亮了」，現場發出一陣驚呼，經過700多個日子的辛苦研究，總算有了初步成果，也讓軟性螢幕的發展露出一線曙光。

電子紙分為二類，一類是AM EPD，黑白顯像，亞馬遜書店推出的Kindle電子閱讀器就屬於此類；另一種是AM OLED，可以呈現彩色顯像，也可以跑動畫，就是工研院自主研發的軟性螢幕。將軟性電子基板彎折，可達半徑5公分的圓弧，只要不折死，出現裂痕，可連續彎折1.5萬次，大大增加了軟性電子紙的應用範圍。

用途，多元而廣泛

工研院影像顯示技術中心主任程章林表示，由於塑膠成本比玻璃便宜，加上以現有的面板廠舊廠的設備就可以作，不需要另外購買設備，預估成本可以降低1/4，同時，只要有軟性電子基板就能製作出軟性顯示器，因為可撓，應用範圍很廣泛，包括軟性顯示器，如可撓式電子書；軟性觸控，如地球儀、電子地圖、電子GPS等；軟性太陽能，例如以軟性電子太陽能板製作衣服，穿在身上，太陽能供所攜帶的MP3所需要之電力；最後是軟電醫療，例如血糖機等檢測健康儀器可以貼緊肌膚，或當作手錶，隨時隨地可監控身體狀況。

因應電子閱讀器的蓬勃發展，工研院也將相關技術移轉給包括面板大廠友達光電在內的6家廠商，進行各種不同的應用，預估最快在今年底就能製造出第一個使用這種科技的軟性螢幕。

現階段工研院「多用途軟性電子基板（FlexUPD）」顯示器只有4吋及6吋，李正中指出，電子顯示器要作多大都可以，即使是目前當紅的平板電腦iPad，未來都可以採用軟性螢幕，不僅不怕摔，成本也可以大幅下降。

複合，產生多工效益

工研院顯示中心計畫在明年推出「軟性觸控互動硬體系統平台」，將軟性螢幕、觸控等元件放在平台上，可以兩兩搭配，作出不同的應用。工研院也打算與資策會進一步合作，針對軟性螢幕在「未來教室」的應用進行初步合作。

李正中表示，以近來最流行的油電混合車為例，塞車時不需要大的馬力，可以切換到電動電池；跑高速公路時必須加速，就可以切換到馬力較大的汽車引擎，兩者互相為用。

顯示器也是如此，包括TFT LED、AM DKED等，在室內、室外使用都有其局限性，試想，能不能作一種複合式顯示器來涵括所有用途，如在室內光線環境弱，不能用反射式，就改採自發光；若戶外使用就用反射式；若使用在特殊產品上，如軟性電子紙，就可以使用其透明的特性，將地層的地形地貌結構顯示出來。

「從需求端切入，尋找解決方案，不要堅持不能改變，」這是李正中對研究人員的忠告。
現階段工研院遭遇到的問題是：要思考薄膜如何商業化；同時，目前全以人工製作，品質不穩定；耐熱性還需要再加強。但未來發展潛力相當大，以目前最熱門的iPad平板電腦而言，使用的是康寧玻璃顯示器，厚度約為0.5mm，透光性較差，重量較重、成本也高，若能轉而使用軟性螢幕，價格及重量均可有效下降。

本文摘自【創新發現誌】