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プリンタブル有機エレクトロニクスの最新技術 (普及版)

  • Advanced Science and Technologies for Printable Organic Electronics (Popular Edition)
2008年刊「プリンタブル有機エレクトロニクスの最新技術」の普及版。スクリーン印刷、インクジェット、各種パターニング・ファブリケーション技術を記載。有機半導体材料、有機デバイスの要素技術も詳述!

商品コード: B1120

  • 監修: 横山正明、鎌田俊英
  • 発行日: 2015年4月7日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判、255ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-1013-8

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  • スクリーン印刷 / インクジェット / マイクロコンタクトプリント / レーザーアブレーション / 有機半導体塗布

刊行にあたって

 最近、有機ELディスプレイ、有機トランジスタ、有機太陽電池、各種センサーなど、有機半導体、有機電子材料をベースとする電子デバイスが著しい進歩を遂げ、従来の無機シリコン半導体に代わって「有機エレクトロニクス」が注目を集めている。電子写真有機感光体に続いて実用化が期待されていた有機EL(電界発光)が、すでに携帯電話のディスプレイに搭載され、2007年12月には世界初の有機ELテレビが発売されるなど、有機ELの実用化が一段と進んだ。さらにその有機ELディスプレイの駆動を有機トランジスタで実現しようという研究も盛んに行われ、まさに有機エレクトロニクス時代の始まりを匂わせている。しかし、このような有機エレクトロニクスが産業として成長できるかどうかは、有機ならではの電子デバイス研究と同時に、省エネルギーを念頭において、電子デバイスや電子回路の作製に、高温プロセスが必要なシリコン無機半導体と十分に差別化できる、低温・低コスト製造プロセスが有機エレクトロニクスで開発できるかどうかに掛かっている。一方、省資源の視点から、「必要な材料を、必要なところに、必要なだけ」用いて電子回路や電子デバイスを作製する技術の開発が不可欠である。最近、これまで画像形成技術として発展してきた印刷技術やインクジェットプリント技術が、「必要な材料を、必要なところに、必要なだけ」基板上に配置して有機電子デバイス、電子回路パターンを作製する新しい製造プロセス技術として導入され、「プリンタブル有機エレクトロニクス」という概念が新しく誕生した。この技術はまだ確立されたものではなく、現在あらゆるプリンタブル技術、ファブリケーション技術が検討されているのが現状である。
 したがって本書では、「プリンタブル有機エレクトロニクスの最新技術」と題して、第1章でプリンタブル有機エレクトロニクスの必要性とそれに期待するところを概説し、第2、3、4章で、プリンタブル有機エレクトロニクスの概念を生み出した印刷技術、特にスクリーン印刷技術ならびにインクジェット技術の基本を解説し、プリンタブル有機エレクトロニクスへの展開とその実際を紹介する。第5章では、真空蒸着を用いない各種パターニング技術、有機半導体のファブリケーション技術、塗布成膜技術などプリンタブルエレクトロニクスを支える技術をいくつか取りあげた。後半の第6章では、材料サイドから成膜が容易なポリマー材料、自己組織化が期待できる液晶半導体材料、ならびに低分子半導体材料とそれぞれに期待される電子デバイスについて、第7章でプリンタブルエレクトロニクスが期待される有機デバイスの要素技術とその現状ならびに将来技術動向を、それぞれの分野で第一線で活躍しておられる方々に執筆いただいた。
(「はじめに」より抜粋)

2008年11月  大阪大学 横山正明


<普及版の刊行にあたって>

 本書は2008年に『プリンタブル有機エレクトロニクスの最新技術』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2015年4月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

横山正明   大阪大学 先端科学イノベーションセンター 特任教授;大阪大学名誉教授
鎌田俊英   (独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 有機半導体デバイス研究グループ グループ長
佐野康   (株)エスピーソリューション 代表取締役
大西勝   (株)ミマキエンジニアリング 技術本部 取締役技師長
村田和広   (独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 スーパーインクジェット連携研究体 連携研究体長 
小田正明   (株)アルバック 第9研究部 部長
八瀬清志   (独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 副研究部門長
細矢雅弘   (株)東芝 研究開発センター 首席技監
福村裕史   東北大学 大学院理学研究科 教授
山形豊   (独)理化学研究所 VCADシステム研究プログラム 加工応用チーム チームリーダ
南方尚   旭化成(株) 新事業本部 研究開発センター 主幹研究員
谷垣宣孝   (独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 デバイス機能化技術グループ 研究グループ長
鈴木裕樹   山梨大学大学院 医学工学総合教育部 
奥崎秀典   山梨大学大学院 医学工学総合研究部 有機ロボティクス講座 准教授
金藤敬一   九州工業大学 大学院生命体工学研究科 教授
半那純一   東京工業大学 大学院理工学研究科 教授
瀧宮和男   広島大学 大学院工学研究科 物質化学システム専攻 教授
宮碕栄吾   広島大学 大学院工学研究科 物質化学システム専攻 助教
岡田裕之   富山大学 理工学研究部 教授
中茂樹   富山大学 理工学研究部 准教授
笠原二郎   元 ソニー(株) 先端マテリアル研究所 融合領域研究部 R&Dダイレクター;統括部長
北村孝司   千葉大学 大学院融合科学研究科 情報科学専攻 教授
後上昌夫   大日本印刷(株) 電子モジュール開発センター RFID開発部 部長
柄澤潤一   セイコーエプソン(株) 新完成品企画推進部 主事
平本昌宏   自然科学研究機構 分子科学研究所 分子スケールナノサイエンスセンター ナノ分子科学研究部門 教授
北村隆之   (株)フジクラ 材料技術研究所 太陽光発電研究室 主席研究員
松井浩志   (株)フジクラ 材料技術研究所 太陽光発電研究室 主査
岡田顕一   (株)フジクラ 材料技術研究所 太陽光発電研究室 係長
小口寿彦   森村ケミカル(株) 技術部 技術本部長
大石知司   芝浦工業大学 工学部 応用化学科 教授

執筆者の所属表記は、2008年当時のものを使用しております。

目次

第1章 有機エレクトロニクスの研究動向 
1  有機エレクトロニクスの発展経緯と電子デバイス 
2  有機エレクトロニクスの幕開け
3  プラスチックトランジスタの出現とその集積化
4  プリンタブルエレクトロニクスの幕開け
5  おわりに

第2章 印刷技術が拓くプリンタブル有機エレクトロニクス
1  はじめに
2  高生産性に向けたプロセス革新
3  プリンタブルエレクトロニクスとインク材料
4  有機エレクトロニクス材料
5  印刷解像度と素子性能
6  プリンタブル有機エレクトロニクスの応用展開
7  プリンタブル有機エレクトロニクスの未来発展

第3章 スクリーン印刷 
1  はじめに
2  これまでのエレクトロニクス分野でのスクリーン印刷技術
3  スクリーン印刷の8つの適用方法
3.1 成膜(ベタ印刷)
3.2 パターンニング
3.3 スルーホール印刷
3.4 ビアフィル印刷
3.5 バンプ・ドット印刷
3.6 落とし込み印刷
3.7 積層印刷
3.8 転写印刷
4  スクリーン印刷の「ペーストプロセス」的な適正化手法
5  プリンタブル有機エレクトロニクスへのスクリーン印刷の応用例
6  おわりに

第4章 インクジェット
1  エレクトロニクスへのインクジェット応用
1.1 はじめに
1.2 インクジェット技術の特徴
1.3 インクジェット技術の現状と課題
1.3.1 プリント可能な細線のレベル
1.3.2 プリント速度
1.3.3 着弾位置精度
1.3.4 吐出安定性
1.4 エレクトロニクス分野への利用拡大のために必要となる技術と課題
1.4.1 インク
1.4.2 インクジェットヘッド
1.4.3 その他の必要な総合技術
1.5 まとめ
2  スーパーインクジェット 
2.1 はじめに
2.2 背景
2.3 基板上での液体の振る舞い(一般的なインクジェット液滴の場合)
2.4 超微細液滴の特徴
2.5 材料
2.6 超微細配線
2.7 課題
2.8 おわりに
3  インクジェット用の独立分散金属ナノ粒子インク 
3.1 まえがき
3.2 独立分散金属ナノ粒子の生成
3.3 ナノメタルインクによる膜形成
3.3.1 膜の概要
3.3.2 ナノメタルインク膜の電気抵抗と密着性
3.3.3 低温焼成型の銀ナノメタルインク
3.3.4 独立分散ITOナノ粒子インク
3.4 ナノメタルインクを使用したインクジェット法による配線形成
3.4.1 インクジェット法の特徴
3.4.2 基板の表面処理
3.4.3 PDPテストパネル試作
3.4.4 System in Package(SiP)試作
3.5 おわりに

第5章 各種パターニング・ファブリケーション技術
1  マイクロコンタクトプリント法
1.1 はじめに
1.2 マイクロコンタクトプリント(μCP)法
1.3 マイクロコンタクト法による金属配線の印刷
1.4 マイクロコンタクト法による有機TFTの作製
1.5 おわりに
2  電子写真法によるデジタルファブリケーション
2.1 はじめに―電子写真技術の優位性―
2.2 技術開発動向
2.2.1 電極・配線形成
2.2.2 カラーフィルタ・ブラックマトリクスの形成
2.2.3 蛍光体・誘電体・PDP隔壁・他
2.3 液体トナーによるデジタルファブリケーション
2.4 おわりに―課題と展望―
3  レーザーアブレーション法 
3.1 はじめに
3.2 パルスレーザー付着(PLD:Pulsed Laser Deposition)
3.3 マトリックス支援パルスレーザー蒸着(MAPLE:Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation)
3.4 アブレーション転写(LAT:Laser Ablation Transfer)
3.5 分子注入(LMI:Laser Molecular Implantation)
3.6 おわりに
4  エレクトロスプレー・デポジション法 
4.1 はじめに
4.2 有機合成高分子・生体高分子のパターニング手法について
4.3 エレクトロスプレー・デポジション法
4.4 パターニング実験
4.4.1 ガラスマスクによるパターニング
4.4.2 MEMSプロセスによる微細マスクによるパターニング
4.4.3 厚膜フォトレジストによるステンシルマスクを用いたパターニング
4.5 考察とまとめ
5  有機半導体塗布技術 
5.1 はじめに
5.2 オリゴマーの塗布技術
5.3 縮合多環化合物の塗布技術
5.3.1 誘導体
5.3.2 前駆体
5.3.3 直接塗布
5.3.4 薄膜の高品質化
5.4 まとめ
6  高分子摩擦転写技術 
6.1 はじめに
6.2 摩擦転写
6.3 摩擦転写を用いた有機デバイス
6.3.1 トランジスタ
6.3.2 有機EL
6.3.3 光電変換素子
6.4 おわりに
7  ラインパターニング技術 
7.1 はじめに
7.2 ラインパターニング法
7.3 溶媒効果
7.4 デバイス化
7.4.1 高分子分散型液晶ディスプレイ
7.4.2 プッシュスイッチ
7.4.3 ショットキーダイオード
7.5 おわりに

第6章 有機電子デバイスと有機半導体材料
1  ポリマー材料 
1.1 はじめに
1.2 機能性高分子
1.3 導電性高分子
1.3.1 ポリアセチレン(PA)
1.3.2 ポリピロール(PPy)
1.3.3 ポリチオフェン(PT)
1.3.4 ポリアニリン(PANi)
1.3.5 ポリパラフェニレンビニレン(PPV)
1.3.6 ポリパラフェニレン(PPP) 
1.3.7 ポリフルオレン(PF)
1.3.8 ポリエリレンジオキシチオフェン(PEDOT)
1.3.9 その他の機能性ポリマー
1.4 相補型電界効果トランジスタ(C-MOS FET)
1.5 おわりに
2  液晶系 
2.1 はじめに
2.2 有機半導体としての液晶物質
2.2.1 液晶物質の構造と種類
2.2.2 伝導の次元性
2.2.3 伝導キャリア
2.2.4 移動度
2.2.5 伝導のモデル化
2.2.6 物質の純度
2.2.7 構造欠陥
2.2.8 電極界面の電気特性
2.3 デバイスへの応用
2.3.1 有機EL素子
2.3.2 薄膜トランジスタ
2.3.3 太陽電池
2.4 残された課題
2.5 おわりに
3  低分子系 
3.1 はじめに
3.2 p型材料
3.2.1 ペンタセン前駆体
3.2.2 可溶性チオフェン系オリゴマー
3.2.3 可溶性アセン類
3.2.4 高溶解性TTF誘導体
3.3 n型材料
3.3.1 C60誘導体
3.3.2 ナフタレン、およびペリレンビス(ジカルボキシイミド)誘導体
3.3.3 オリゴチオフェン誘導体
3.3.4 チエノキノイド誘導体
3.4 おわりに

第7章 プリンタブルエレクトロニクスが期待される有機デバイスとその要素技術
1  有機ELディスプレイ 
1.1 背景
1.2 提案されてきたプリンタブル有機ELデバイス作製法
1.2.1 大面積対応のプリンタブル作製プロセス
1.2.2 各種方式の比較
1.2.3 有機ELデバイスに関連したデバイス、プロセスや、フレキシブルパネル試作の報告
1.3 発光ポスターへ向けての試み
1.3.1 マルチカラー自己整合IJP有機ELデバイス
1.3.2 ラミネートプロセスによる自己整合IJP有機ELデバイスと非接触電磁給電
1.4 将来展望と解決すべき課題
2  有機TFTの現状と塗布/印刷プロセスの可能性
2.1 はじめに
2.2 塗布/印刷プロセスを目指す有機TFT
2.2.1 有機半導体
2.2.2 ゲート絶縁膜
2.2.3 電極と配線
2.3 全有機TFTの応用例
2.4 将来展望
3  トナーディスプレイ
3.1 はじめに 
3.2 1粒子移動型(電荷注入型)
3.2.1 表示原理
3.2.2 試料
3.2.3 表示特性
3.2.4 電荷輸送層
3.3 2粒子移動型(摩擦帯電型)
3.3.1 表示原理
3.3.2 試料
3.3.3 表示特性
3.3.4 フォトリソグラフィーを用いた隔壁の作製
3.3.5 隔壁作製方法
3.4 カラートナーディスプレイ
3.5 まとめ
4  ICタグ 
4.1 ICタグの現状技術
4.2 アンテナ
4.3 ICチップ実装
4.4 ICタグ実装技術動向
4.5 ICタグ実装技術の課題
4.6 ICタグから見た実用デバイスへの課題―有機エレクトロニクスとICタグ
4.6.1 チップ面積と集積度
4.6.2 電荷の移動度
4.6.3 動作電圧
4.6.4 信頼性、耐久性
5  有機強誘電体メモリ 
5.1 はじめに
5.2 有機FeRAM
5.3 強誘電体高分子P(VDF/TrFE)
5.4 フレキシブル1T型有機FeRAM
5.5 課題
5.6 おわりに
6  有機太陽電池 
6.1 はじめに
6.2 p-i-n接合型有機固体太陽電池
6.3 ナノ構造制御技術
6.4 大面積セル作製技術
6.5 有機半導体の超高純度化技術と厚いi層を持つ高効率p-i-nセルの作製
6.6 長期動作テスト
6.7 開放端電圧の増大
6.8 まとめ
7  色素増感太陽電池 
7.1 はじめに
7.2 太陽電池の大面積化
7.3 プリンタブルDSC
7.4 大面積DSCの実際
7.5 おわりに
8  回路配線形成技術  
8.1 はじめに
8.2 金属コロイドインクと回路配線
8.3 金属コロイド液
8.4 インクジェットを利用した回路配線
8.5 レーザー刻印を利用した回路配線
8.6 ナノインプリントによる回路配線
8.7 まとめ
9  ラテント顔料を用いたインクジェット法によるカラーフィルタ形成法の開発 
9.1 はじめに
9.2 現行カラーフィルタ作製法と問題点
9.3 ラテント顔料について
9.4 ラテント顔料の合成
9.5 インクジェットプリンティング(IJP)法によるカラーフィルタ形成技術
9.6 おわりに
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