No009 专题:日本太空开发
系列化 03 柔性电子产品达到实际应用
系列报告

第 1 部分
物联网、可穿戴设备是顺风车,转向注重实际使用

 

  • 2015.08.31
  • 津田健二撰写

各种软设备已投入实际使用,包括凸曲面屏幕的电视、佩戴在软皮肤上的可穿戴设备以及手环式手表。元件和显示技术已经兼容,同时,对医疗保健设备的需求也出现了。为什么柔性电子产品现在受到关注?在本系列中,第一部分我们将介绍柔性电子进入新阶段的背景,第二部分我们将介绍最近发布的产品,第三部分我们将介绍针对物联网、医疗保健等实际应用的研发动态。

用于手环式可穿戴设备的曲面显示器已不再罕见。这是因为与 IoT、医疗保健和蓝牙 LE 等新技术同步已成为可能。 2015年1月,国内市场研究公司Seed Planning对可穿戴设备市场进行了预测(图1),并宣布将从2014年的140万台增长到2020年的680万台(参考资料1)*1)。

柔性电子市场预测图
[图1]柔性电子市场预测来源:Seed Planning

柔性电子产品在塑料等薄而软的基材上配置电子电路。它被称为印刷电子产品,因为线路是使用导电墨水印刷在电路板上的。此外,由于电子电路构建在软塑料基板上,因此也称为有机电子器件或塑料电子器件。两者都能够在大面积上形成电子电路,这是单晶硅难以做到的。

将纸张变成电子电路

过去已经有在柔性印刷电路板上配置IC和电子电路的应用。它们似乎经常用于手表、小型相机和手机等小型设备(图2)。由于它可以折叠成一个小球,因此可以将许多电子元件封装到一个小设备中。然而,即使在这种情况下,也有许多应用与传统的刚性印刷电路板共存。然而,柔性印刷电路板比刚性板更昂贵,并且除了小型设备之外很少用于其他用途。

柔性印刷电路板示例图
[图2]柔性印刷电路板示例 照片:Kenji Tsuda

然而,最近,电路是使用导电墨水和印刷技术形成的(图3)。此外,基材的选择范围已扩大到包括稍厚的纸张、光泽纸、塑料和薄玻璃,而不是使用聚酰亚胺等昂贵的树脂(聚酰亚胺是一种可以承受高温的树脂)。此外,还引入了触摸屏界面,丰富了用户体验。这也可以使用纸张和导电墨水来制造。随着这些技术和材料的出现,实用的柔性电子产品终于成为现实。

在光面纸上印刷形成布线的示意图
[图3]通过在光面纸上打印来形成接线。照片:津田健二

另一方面,适合创建大面积电子电路作为硅替代品的印刷电子产品已经在大学和研究机构开发了十多年。已经创建了许多原型。东京大学的染谷隆夫实验室创造了一种原型电路,即使像薄纸或乙烯基一样用手揉皱,它也能正常运行。
染谷实验室有机晶体管实验室”网站

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