Taivuteltavat kännykät ja näytöt tulevat

4.10.2013
LG tuo taivuteltava Z-kännykän markkinoille jo tänä syksynä. Samsung Display ennustaa taivuteltavien suurten näyttöjen tulevan markkinoilla 2018. Painettava elektroniikka mahdollistaa täysin uudenlaisia, innovatiivisia elektroniikkatuotteita. Menetelmällä voidaan valmistaa elektroniikkaa suuria määriä riittävällä nopeudella ja sellaisella kustannustasolla, että tuotettuja komponentteja ja ratkaisuja voidaan liittää massatuotteisiin.

Tekes rahoittaa Toiminnalliset materiaalit ohjelman kautta painettavan elektroniikan materiaali- ja valmistusteknologioita, joiden tuloksena toiminnallisuus ja äly ovat liitettävissä kustannustehokkaasti interaktiivisiin tuotteisiin, älyratkaisuihin ja diagnostiikkaan.

Taivuteltavat suuret näytöt markkinoilla 2018

Toiminnalliset materiaalit -ohjelma oli mukana taivutettavan ja painettavan elektroniikan vuotuisessa ICFPE2013-konferenssissa Koreassa. Aihepiiri kiinnostaa erityisesti suuria aasialaisia elektroniikka-alan yrityksiä kuten Panasonicia, Samsungia ja LG:ta. Heidän mielenkiintonsa kohdistuu uuden sukupolven taivuteltavien ja suuren pinta-alan näyttöihin.  Aurinkoenergia ja OLED -valaistusratkaisut kiinnostavat myös aasialaisia materiaalivalmistajia kuten Sumitomo Chemicalia tai Toray Advanced Materialsia. Esimerkiksi uusista hiilimateriaaleista – grafeenista ja hiilinanoputkista odotetaan ratkaisuja mm. näyttöjen ITO:n korvaajaksi.

Samsung Displayn hallituksen puheenjohtaja ja toimitusjohtaja Kinam Kim mukaan painettavan elektroniikan markkinat kasvavat eksponentiaalisesti teknologian kypsyessä. Kim vastaa myös Samsungin OLED-liiketoiminnasta. Alan liikevaihdon arvoksi hän esitti US$ 24,3 miljardin vuonna 2020 (CAGR 33 %). Merkittävin osa eli 43 % markkinoista koostu näytöistä, kun taas (aurinko)energia, älytuotteet, valaistus ja materiaalit ja muut vastaavat lopusta. Painettava, tai kuten Kim sanoi, pehmeä elektroniikka on kustannusvetoista, jolloin tarjoaja-toimittajaketjun optimointi on välttämätöntä. Suomessa tästä ketjusta: ”materiaalit – prosessit – koneet – laitteet” hallitaan vain osia, joten osallistuminen globaaleihin arvoketjuihin on välttämätöntä kaupallisten menestysten saavuttamiseksi.

Biotroniikka yhdistää elektroniikkaa ja bioteknologiaa

3D-tulostus ja muut painotekniset ratkaisut yhdistettynä bioteknologian hyödyntämiseen on nouseva trendi. Tästä voidaan mainita esimerkkeinä painettavat biosensorit, massatuotetut ja edulliset diagnostiikkasovellukset sekä mikrofluidistiikan soveltaminen painotuotteisiin. 3D-tulostuksen puolella kudostekniset tukirakenteet ovat vakiinnuttaneet asemansa mutta suora 3D-soluprinttaus on uudempi ja herättää kasvavaa kiinnostusta. Haasteena on yhä solujen elinvoimaisuuden kannalta tärkeiden materiaali- ja prosessointiratakisujen löytäminen.

Prof. Gordon G Wallacen ryhmä Wollongong yliopistosta Australiasta hakee ongelmaan ratkaisuja algiinihaposta ja gelatiinista. Tohtori Robert A Gorkin III kertoi, että ryhmä tekee yhteistyötä jo Tampereen yliopiston kanssa. Suomessa kehitetty nanofibriilisellulossahydrogeeli on yksi erittäin lupaava materiaali 3D-soluprinttauksen haasteisiin ja voisi mullistaa alan kehittymistä

Transistorien painamisessa paljon kehitettävää

Taivutettavan ja painettavan elektroniikan yksi suurista pullonkauloista on edelleen luotettavan transistoriteknologian kehittäminen. Transistoreita on kyettävä tuottamaan merkittävästi enemmän, jotta painettavan elektroniikan yksinkertaisemmille sovelluksille saataisiin riittävästi älyä. Toistaiseksi hybriditekniikka, jossa yhdistetään pii-teknologian ja painomenetelmien edut, on lähinnä markkinoita oleva ratkaisu.

Viime vuosina toimivien painomusteiden materiaalikehitys on saavuttanut teolliseen mittakaavaan. Suojakerrosten (barrier) valmistusteknologiat ovat myös edenneet. Suomalaiset Beneq Oy ja Picosun Oy pystyvät tarjoamaan jo ALD-atomikasvatusmenetelmäratkaisuja ohuihin suojakerroksiin. Painoprosessin seuranta, mittaus ja painolinjan ohjausmenetelmät ovat näkyneet viivanleveyksien pienenemisenä, joka vuorostaan on lisännyt transistorien nopeuksia.

Aalto yliopistossa kehitetty ja Canatun kaupallistama hiilinanoputkiin perustuva suorasuihkukirjoitus on yksi mahdollisuus ratkaista korkealaatuisten, taipuisien elektroniikkatuotteiden edullinen valmistaminen. Vastikään professori Kauppisen ryhmä Aalto yliopistosta yhdessä japanilaisten tutkijoiden kanssa raportoivat lupaavia tuloksia valmistaa ohutkalvotransistoreja ja integroituja piirejä muovikalvolle.

Kiina kasvattaa panostuksia

Seuraavan ICFPE 2014 -konferenssi järjestetään Pekingissä. Tässä kuussa Kiinassa avattiin maan ensimmäinen painettavan elektroniikan tutkimuskeskus PERC-SINANO, jota johtaa professori Zheng Cui. Keskuksella on tutkimusrahoituksen lisäksi myös alkaville yrityksille 40 M$ VC -rahasto.

Suomen kannalta asia on merkitystä kahdesta syystä. Aloitteen keskushenkilöillä professori  Zheng Cuilla ja professori  Xiachang Zhangilla on hyvät kontaktit Suomeen. professori  Zhang on Kunshan Printed Electronic toimitusjohtaja ja suomalaisen Enfucell Oy:n painettavan patterin keksijä. Suomi tekee läheistä yhteistyötä SINANOn eli Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics kanssa, jossa professori Cui työskentelee. Lisäksi vuosi sitten avattu Kiina-Suomi Nano-Innovaatio Keskus sijaitsee Suzhoun teollisuuspuiston Nanopoliksessa. Keskus tarjoaa suomalaisille toimijoille ensimmäisenä pysäkin ja lyhytaikaisten vierailujen tukikohdan Kiinan markkinoille kustannuksetta. Paikalliset kumppanit auttavat suomalaisia tutustumaan alueen toimintaan, mahdollisuuksiin ja tarpeisiin sekä järjestävät tapaamisia kunkin liiketoimiin sopivien tahojen kanssa.

Lisätietoja

Markku Lämsä
Puh. 029 50 55793
markku.lamsa (at) tekes.fi

Toiminnalliset materiaalit -ohjelma

ICFPE

PrintoCent (VTT)

University of Wollongong (Australia)

PERC-SINANO (Suzhou, Kiina)

 

Sanna Nuutila

comments powered by Disqus