有机光电材料与应用
有机光电材料的发展现状与应用前景
有机光电材料的发展现状与应用前景随着近年来科技的快速发展，越来越多的科学家开始关注有机光电材料的研究，这个领域的突破使得很多新型电子应用和设备得以实现。
本文将从有机光电材料的概念、基本工作原理及其发展历程、应用前景等方面阐述其发展现状及未来前景。
一、有机光电材料的概念有机光电材料是通过有机化学合成或高分子化学方法制备而成的，它可以在某些电子场合实现光电转换功能的一类材料。
其主要特征是含有能级分明、轻质低毒、易制备、价格低廉、柔性可弯曲等工艺重要优势。
因此，有机光电材料具有与传统材料不同的特点，可以更灵活地满足人们的需求。
这种新型材料不仅可以应用于光电器件、通讯、照明等方面，也可以用于制作灵活柔性的显示器、太阳能电池等。
二、有机光电材料的基本工作原理及其发展历程有机光电材料的工作原理比较简单，主要是在分子层级上调节电子结构，控制转移和传输过程，使其能够把光能成功转换为电能。
这种光电转换的原理和传统半导体材料不同，但是它可以兼容传统的半导体材料，非常适合于薄膜制备。
有机光电材料的发展历程可以追溯到二十世纪初，最早是法国的卢米耶尔教授使用红蒜素合成有机半导体材料，并且发现了它的导电性。
而真正意义上的有机光电材料发展则是在1977年，日本的奈良高彦教授所发明的H2Pc光电材料，该材料成功应用于极薄电极的太阳能电池，具有小体积、轻质化、柔性可弯曲等特点。
在此之后，人们开始意识到有机光电材料的潜在价值，开始大量的研究和开发。
目前为止，有机光电材料的研究涵盖了有机光电器件、有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机光控制激光器等众多领域，其中以有机太阳能电池的应用最为广泛。
三、有机光电材料的应用前景由于有机光电材料可以以低成本、高效、柔性、轻量化的方式制备光电器件，以及其优异深远的应用前景使得其广泛被研究应用于太阳能电池、有机发光器件、光电传感器等领域。
有机太阳能电池是有机光电材料应用最为广泛的领域，其具有轻质、低成本、环保等优点。
光电材料的性质和应用
光电材料的性质和应用光电材料是指具有良好光电性能的材料，包括半导体材料、金属材料、有机材料等。
这些材料在光电子技术、信息技术、能源技术等方面都有广泛的应用。
本文将就光电材料的性质和应用做一简单的探讨。
一、光电材料的性质1、半导体材料半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电性质。
它们的电阻率在常温下比金属高，但比绝缘体小。
同时，半导体材料的导电性和光电性能强烈受其掺杂剂种类和浓度的影响。
加入某些杂质后，半导体材料就会变成n型或p型半导体。
n型半导体中的自由电子比空穴多，p型半导体中的空穴比自由电子多。
2、金属材料金属材料具有良好的导电性和光电性能。
金属材料的导电性能与材料的自由电子密度有关，光电性与金属表面的反射能力和电子结构有关。
3、有机材料有机材料是指含有碳元素的材料，如多聚物、聚合物等。
它们具有良好的光电性能，可以用于制备电子器件等。
有机材料的光电性主要是由于其分子结构的共轭性和π电子的跃迁导致的。
二、光电材料的应用1、电子器件光电材料在电子器件方面有广泛的应用，比如LED（发光二极管）、太阳能电池、LCD显示屏等。
这些电子器件都是利用光电材料的电、光学特性实现的。
2、传感器光电材料可以制备各种传感器，如温度传感器、压力传感器、光学传感器等。
这些传感器利用光电材料的电、光学特性，将被测量物理量转化为电信号。
3、能源光电材料在能源领域也有广泛的应用。
太阳能电池是最为常见的应用之一，通过利用太阳能来转换为电能，从而实现自给自足的能源需求。
此外，光电材料还可以通过光解水分子产生氢气等，也是一种实现绿色能源的途径之一。
三、未来展望随着光电科技的不断发展和进步，光电材料的应用前景将更加广阔。
特别是在高效能源、高速通讯、智能制造等领域，光电材料的应用将更加深入和广泛。
因此，对光电材料的研究与开发具有非常重要的意义。
总之，光电材料作为一种重要的功能材料，在科技领域中有着举足轻重的地位。
通过对其性质和应用的探讨，我们可以更好地了解光电材料，并为其广泛应用提供更多的可能性。
有机光电功能材料的研究与应用
有机光电功能材料的研究与应用随着科学技术的不断进步和发展，有机光电功能材料的研究与应用在各个领域都取得了重大突破。
有机光电功能材料是指由有机化合物构成的具有光电性质的材料，其独特的性能使其在光电器件、光传感和光催化等领域具有广泛的应用前景。
一、有机光电功能材料的特性有机光电功能材料具有多种特性，包括较高的光吸收和发射效率、宽光谱的吸收和发射范围、可调控的光学性质、易于合成和加工等。
这些特性使得有机光电功能材料在光电器件中具有许多优势。
二、有机光电功能材料的研究进展在有机光电功能材料的研究中，物理、化学和工程等多个学科交叉融合，取得了许多重要的研究进展。
其中，有机光电材料的设计和合成是关键的一步。
通过合理的分子设计和合成方法，可以获得具有理想光电特性的有机材料。
此外，光物理、光化学和光电子学等研究领域的发展也推动了有机光电功能材料的研究进展。
三、有机光电功能材料在光电器件中的应用有机光电功能材料在光电器件中的应用前景广阔。
例如，有机光伏材料可转化光能成为电能，用于太阳能电池的制备；有机发光材料可作为有机发光二极管的发光层，用于显示器和照明等领域；有机电致发光材料可在有机电致发光器件中产生光，实现信息显示等功能。
在这些应用中，有机光电功能材料的特性发挥了重要的作用。
四、有机光电功能材料在光传感和光催化中的应用除了在光电器件中的应用，有机光电功能材料还在光传感和光催化等领域具有重要的应用价值。
有机光传感材料基于其对光的敏感性，可以用于检测环境中的有害物质以及生物分子等；有机光催化材料则通过光能转化为化学能，用于催化反应，如有机污染物的降解等。
这些应用不仅有助于环境保护，也对于生物医学和化学制药等领域有重要意义。
五、有机光电功能材料的挑战与展望尽管有机光电功能材料在各个领域都取得了重要突破，但仍存在着一些挑战。
例如，有机材料的稳定性和寿命较短，制约了它们在实际应用中的发展；有机光电器件的性能还有待进一步提高，以满足不同应用场景的需求。
有机光电材料的研究与应用分析
有机光电材料的研究与应用分析有机光电材料是一种具有特殊光学和电学特性的新型材料，其所含有的化学结构均由碳、氧、氢和氮等元素组成，通常为有机分子。
它们能够将电能和光能相互转换，同时还能够用于制造光电器件。
与传统电子学器件所使用的材料不同，有机光电材料的优点在于其成本较低，易于处理，并且可以制备成各种形状，这些特点使得有机光电材料被广泛应用于电子学、信息技术和生命科学等领域。
一、有机光电材料的研究进展有机光电材料的研究始于20世纪60年代，经过几十年的研究和发展，已经具备了相当高的研究水平和较为广泛的应用领域。
有机光电材料可以分为有机聚合物和小分子两类。
其中，有机聚合物是由多个单体分子通过化学键连接而成，具有良好的可塑性和可溶性，因此被广泛应用于光电力学、有机光伏和固态照明等领域；小分子有机光电材料具有较高的效率和较短的响应时间，因此被广泛应用于电致变色以及有机发光二极管（OLED）等领域。
二、有机光电材料的应用领域1. OLEDOLED是一种由有机物或者聚合物制成的发光材料，在最近几年逐渐被广泛应用于显示技术和室内照明等领域。
OLED的亮度和颜色饱和度较高，同时还有低功率耗费、长寿命等特点，因此，已经逐渐取代了传统的LCD，成为目前市场上最具发展潜力的显示技术之一。
2. 有机光伏有机光伏作为一种新兴的可再生能源，受到了越来越多人的关注。
有机光伏所使用的材料具有半导体的电子传导和光感应特性，可以将太阳光辐射转换为电能，并且使用起来非常方便。
由于其低成本、可塑性等特性，有机光伏正在被广泛应用于光伏发电、移动电源和户外充电等领域。
3. 电子学有机光电材料在电子学领域的应用逐渐受到关注，因为它能够与硅集成，并且具有存储器的性能。
与传统的硅电子学器件相比，有机光电材料具有更快的响应速度和更高的数据密度，因此被广泛应用于移动设备和存储卡等领域。
4. 生命科学生命科学中，有机光电材料的应用主要集中在荧光显微镜、细胞成像、基因工程等领域。
有机光电材料的制备及在光电器件中的应用研究
有机光电材料的制备及在光电器件中的应用研究随着科技的不断进步，光电技术已经成为日常生活中不可或缺的一部分。
而在光电技术中，有机光电材料的研究和制备也日益引起了人们的关注。
这些材料广泛应用于 OLED、有机薄膜太阳能电池、有机场效应晶体管等电子学器件中，具有良好的光电性能和易于加工的特点，成为了未来光电领域中的重要一环。
一、有机光电材料的制备方法1. 化学合成法有机光电材料的化学合成方法多样。
其中，常见的有溶液法、水相法、溶胶-凝胶法、溶剂热法等。
溶液法是最常见的有机光电材料制备方法之一，它的原理是把一种或多种有机化合物溶解在适当溶剂中，形成均相溶液，并通过溶液的复杂反应，合成目标化合物。
2. 溶剂热法溶剂热法是一种通过热引发化学反应形成有机光电材料的方法。
其原理是在高温和有机溶剂的作用下，有机化合物发生聚合反应，形成有机光电材料。
相对于其他合成方法，溶剂热法能够快速合成大量均一分子量的高品质有机光电材料。
3. 印刷法印刷法是一种基于纳米颗粒的有机光电材料制备方法。
它将有机光电材料的颗粒印在透明导电薄膜上形成当量点阵，经过烧结、升温、加热等处理，最终形成有机光电薄膜。
二、有机光电材料在OLED中的应用研究OLED 作为新一代光电材料，利用有机电致发光材料的基本原理，将红、绿、蓝三种颜色的电致发光材料结合在一起，形成了具有自发发光的原理，从而实现了真彩的图像显示。
使用 OLED 技术的显示屏幕能够适应广泛的环境和特定需求，如手持阳光下的屏幕，电视屏幕等。
而有机光电材料作为OLED 的重要组成部分，在 OLED 中的应用研究也是当前的热门话题之一。
1.高亮度光电材料的应用研究传统 OLED 光电材料的发光效率已经趋于饱和，此时，研发出高亮度的有机光电材料成为一种必要选择。
高九聚物作为最具有希望的一种高亮度有机光电材料，大量研究在研发中。
该类有机光电材料的分子量达到几千，分子尺寸大，导致光致发光中心的相互作用受到控制，从而改善了发射效率。
有机光电材料的光学特性与应用
有机光电材料的光学特性与应用有机光电材料是一种具有特殊光学性质的材料，它可以在光的照射下产生电荷分离效应，并且可以发生光的吸收、发射等光学过程。
这种材料在光电器件、光储存、光传感等领域具有广泛的应用前景。
首先，有机光电材料的光学特性是研究这类材料的关键。
有机材料一般由碳、氢、氮、氧等元素组成，具有较大的π电子共轭体系，使得它们对光具有较强的吸收能力。
此外，有机光电材料还具有较高的荧光量子效率和较长的荧光寿命，这使得它们在激光、荧光显示等方面有着潜在的应用价值。
其次，有机光电材料在光电器件中的应用正在日益扩大。
有机太阳能电池是其中的重要应用之一。
有机太阳能电池利用有机材料对光的吸收和光生电荷分离的特性，将光能转化为电能。
相比于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有制备工艺简单、柔性、轻薄等优势。
近年来，相关技术不断进步，有机太阳能电池的光电转换效率已超过15%，并且可以制备成柔性太阳能电池，广泛应用于建筑物表面、电子产品等领域。
此外，有机光电材料在光传感领域也有着广泛的应用。
有机荧光材料可以通过光的激发产生荧光信号，根据信号的强度和颜色可以实现对环境中某些成分的检测。
例如，利用有机荧光材料可以制备出具有高灵敏度的气敏传感器，实现对有害气体的检测和监测。
此外，有机光电材料还可以用于生物传感，通过选择性荧光探针与特定生物分子的结合，实现对生物分子的检测和分析。
这方面的研究已经扩展到了生物医学、环境保护等众多领域。
最后，有机光电材料的发展面临着一些挑战。
光电转换效率、稳定性和制备工艺是当前研究的焦点。
为了提高光电转换效率，研究人员通过分子结构设计和化学修饰等手段不断改进材料的性能。
为了提高材料的稳定性，人们研究了保护层的设计、界面工程等方法。
此外，制备工艺的简化和可扩展性也是制约有机光电材料应用的关键问题，相关研究正在积极进行中。
综上所述，有机光电材料具有独特的光学特性，并且在太阳能电池、光传感等领域有着广泛的应用。
第七章 有机光导电材料及应用(电子照相技术)
有机光电导材料的复合,一般采用物理方法, 如:碾磨、球磨、溶液共沉淀、真空共沉积等方 法,使不同的材料以微小颗粒的形态聚集在一起; 也可以是层状复合,使不同的材料以叠层形式聚 集在一起;也可以是纳米级、分子级复合,使不同 的材料以纳米颗粒或分子级水平进行复合;也可 以采用化学方法,把两种含有不同功能基团的分 子合成于同一个分子中,即分子内复合。
.C
N H
.O
酞菁以及金属酞菁化合物： 酞菁以及金属酞菁化合物：
N N N N N M N N N
(2)激光打印机用电荷发生材料 激光打印机用电荷发生材料: 激光打印机用电荷发生材料 半导体激光打印机的光源波长,由于是在 780～830nm区域,所以使用的有机颜料比复 印机用的有机颜料趋向近红外区,并具长波长 的光吸收能力.这些颜料有酞菁、双偶氮颜料 和三偶氮颜料等.
电子照相
光导体结构及制作
电荷产生材料（CGM:Charge Generate Material） [电荷产生层 （CGL:Charge Generate Layer）] 电荷传输材料（CTM:Charge Transfer Material） [电荷传输层 （CTL:Charge Transfer Layer）]
电荷传输层是在电荷产生层上,将由电荷传输材 电荷传输层 料、粘合剂和有机溶剂形成的涂液,进行涂布.通常 膜厚为15～20µm.由于电荷传输层在感光层上,因此 必须是透明的.所用粘合剂有聚碳酸酯、丙烯酸、聚 酯和苯酚树脂等.
四、光导电机理: 光导电机理
电晕放电: 电晕放电 在感光体表面通过电晕放电,使有足够的 电位,产生电场. 曝光:光照区,光通过传输层进入产生层.产生材料在 曝光 光能的激发下产生正负电荷;在电场作用下,正电荷 进入到传输层,通过传输材料传送到感光体表面,与 表面负电荷中和.负电荷进入到导电底基,与感应的 正电荷中和.而非光照区表面电位没有变化,这样就 在感光体表面上形成静电潜像.
有机光电材料的研究和应用
有机光电材料的研究和应用有机光电材料是一种越来越受到关注的材料，它具有高效率、多功能、可调控性强等特点，广泛应用于光电器件、光伏、生物医药、光通信等领域。
本文从有机光电材料的性质、制备、应用等方面进行论述。
一、有机光电材料的基本性质有机光电材料是一种由有机分子构成的材料，具有一系列的电学、光学、磁学、化学等特殊性质。
其中，光学性质是最为突出的，它包括吸收、发射、产生光电荷的能力等。
有机光电材料的光谱吸收特性与它们的能带结构、分子构型、宏观形态等有关。
由于其分子结构的可调和和分子间的间隔效应，它们比无机光电材料拥有更为灵活和可控的吸收特性。
同时，它们还具有狭缝结构和电荷转移的特征，使得有机光电器件在光谱响应范围、量子效率、内部量子效率等方面更加灵活和可调控。
二、有机光电材料的制备和表征制备有机光电材料的方法主要包括化学合成法、流水生长法、自组装法等。
其中化学合成法是最常用的方式，通过反应原料加成或成环反应可实现材料的定向设计和结构调控，使得有机材料的宏观形态和微观结构都可以精准控制。
表征有机光电材料的方法主要有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱、电子能谱等。
它们可以从不同角度对材料的表面结构、粒径、晶体结构等进行分析，为制备和应用提供依据。
三、有机光电材料在光电器件中的应用1. 有机光电转换器件有机光电转换器件是将光能、电能、热能进行相互转换的重要器件。
它们主要包括有机太阳能电池、有机电致发光器等。
有机太阳能电池主要是利用高分子、小分子、共轭聚合物等有机材料的发光发电机理，实现曲线光谱响应、高效能、大面积制备等功能。
而有机电致发光器则是基于有机材料的发光性能和电致发光现象，实现高亮、高分辨率、宽光谱响应等特点。
2. 有机光电存储器件有机光电存储器件是利用有机分子间的载流子传输和电荷储存机制实现数据存储和读出。
这类器件主要是基于有机场效应晶体管、有机电容纸等材料实现的。
它们具有储存器件分子设计多样性、掩模化制备、高灵敏度、低功耗等优势，在信息存储、密码学、人工智能等方面具有广阔的应用前景。
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路漫漫其悠远
太陽能電池總類及效率
Sorts of Solar Cell
結晶矽 矽
非晶矽
Materials 單晶矽(晶圓)
Байду номын сангаас
Cell (η%) module (η%)
15~23%
14~18%
多晶矽(晶圓、薄膜) 12~17%
10~16%
A-Si,a-SiC, a-SiGe
有機D/A太陽能電池
e-
Anode
Solar energy Cathode h+
e-acceptor e-donor
E-donor：conducting polymer (P3HT,MEH-PPV) E-acceptor：conducting organic comp’d (PCBM,PTCDI) Anode：Al,Au,Ag,Cu Cathode：ITO
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染料敏式太陽能電池(DSSC)
2 3
1
4
5
1) Electrons in dye are excited by solar energy adsorption.
2) Electrons are transferred from dye to ITO(conducting glass) via TiO2.
有机光电材料与应用
路漫漫其悠远
2020/7/15
內容
公司簡介 無線頻率辨識系統(RFID) 有機太陽能電池材料與應用(OSC) 有機薄膜電晶體材料與應用(OTFT) 有機電激發光元件材料與應用(OLED) 有機光電科技—時勢所趨的未來主流
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公司簡介
齊智光電股份有限公司--2007.02成立。 現有成員:6人 2007.03--進駐成功大學創新育成中心。 營業項目：有機光電材料,特用化學品開發。 合作對象：成功學大學化學系---材料合成
成功大學光電所--材料電性測試與元件技術開發。
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公司產品及開發品項
無線頻率辨識系統相關材料 有機太陽能電池材料 有機薄膜電晶體材料 有機電激發光元件材料 客製品：化學試劑、生化試劑、液晶電視
TFT-LCD相關材料等)
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有機光電材料(RFID,OSC,OTFT,OLED)
1. Acene系列: Pentacene, Tetracene, Pentacene Precursor ……
2. PTCDA系列: PTCDI, PTCBI ……
3. C60系列: PCBM ……
4. Polymer系列: P3HT, P3OT ……
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軟性電子產業
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無線頻率辨識系統(RFID)應用
8~13%
6~9%
III-V族
GaAs(晶圓、薄膜) 18~35%
半導體 化合物
II-VI族 多元化合物
CdS,CdTe CuInSe2
10~14% 12~16%
染料敏化型 nMO(TiO2)/Dye/電解質
有機化合物 有機D/A型 高分子/小分子/奈米粉體
~12% ~6.1%
4~8%
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太陽能電池應用
3) Electrons get to counter electrode after working at external load.
4) I3- + 2e- → 3I- at counter electrode. 5) 3I- →I3- + 2e- at dye.
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DSSC成品圖示
有機D/A太陽能電池 ---Double layer & Blend
(Double layer)
(Blend)
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有機D/A太陽能電池常用材料
Donor
Donor
Acceptor
Donor
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Acceptor
Acceptor
有機混成太陽能電池成品圖示
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有機薄膜電晶體材料與應用(OTFT)
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DSSC DYE ---合成材料(η~12%)
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DSSC DYE ---天然材料(η~5%)
◆葉綠素： 地瓜葉、菠菜等含豐富葉綠素之植物
◆花青素： 覆盆子、黑莓、山莓、櫻桃、紅茶等
◆其它： 含天然色素之其它植物
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植物光合作用與染料敏式太陽能電池
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低成本
(設備、材料)
環境友善製程
Low Temp. Solution Process
Roll-to-Roll Atm Process
有機太陽能光電 染料敏式(DSSC) 有機D/A太陽能電池
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優質前瞻生活
方便性 個人化 價格合理化 可撓式產品化 具環保概念
有機太陽能電池
染料敏式太陽能電池(DSSC) Dye Sensitized Solar Cell 有機D/A太陽能電池 Organic D/A Solar Cell
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有機太陽能電池材料與應用(OSC)
能源現況與替代能源-太陽能電池 太陽能電池總類、效率與應用 太陽能電池的基本原理 有機太陽能電池的發展優勢 染料敏式電池之原理總類材料與元件製作 有機D/A太陽能電池之原理總類材料與元件製作
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能源現況
石油---儲藏量剩下1兆338億桶，可使用43年。 天然氣---儲藏量剩146兆立方公尺，可使用62年。 煤---儲藏量剩下9842億噸，可使用230年。 鈾---儲藏量剩下395億噸，可使用64年。 太陽能---取之不盡，用之不絶。
技術總類 III-V族
基本特性
應用領域
超高效率,超高穩定度
但成本極高
太空應用
單晶矽、多晶矽 有機化合物
高效率,高穩定度, 具成本競爭力
發電應用(取代傳統發 電) ，電力供應源
效率及穩定度依產品訂 民生產品應用 定,極具成本競爭優勢 行動生活應用
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太陽能電池工作原理
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有機太陽能電池之發展優勢
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有機薄膜電晶體的優勢
OTFT是由有機高分子或小分子有機材料為主動層(氧化層及半導體層) 所製成之電晶體
OTFT比較傳統之無機電晶體 輕薄可撓
低溫製程，基板選擇上可採用較輕、薄且便宜之塑膠取代玻璃。 製程簡單
以印製技術直接圖案化有機薄膜(如dip coating、inkjet printing 及contact coating)，可以減少光罩數目與真空蒸鍍設備，且由於適 合塑膠基板，因此對將來的Roll to Roll製程相容性高。 成本低廉 達量產規模後，製造成本可降低至傳統半導體製程的十分之一。 應用：電子書、RFID、OLED等軟性電子產品。