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フレキシブル基板への印刷技術
−Roll to Rollによる電子デバイス製造技術−

　プラスチック基板の使用および印刷技術の利用によりディスプレイをはじめとする電子機器の形態と製造プロセスに、大きな革命が起ころうとしています。
　フレキシブル基板を用いることにより、軽量、かつ自由に曲げられる大画面ディスプレイを丸めて持ち運ぶことも可能になります。また、「紙」の長所を備えた新しい表示媒体である電子ペーパーや、さらに、重さ1/10の太陽電池、床や服にびっしり埋め込めるセンサなど、種々の新しいデバイスを実現できる可能性を秘めています。
　本調査レポートは、このような特徴を持つフレキシブル電子デバイスの製造に関わる技術・材料の最新動向についてまとめたものです。


● 材料技術編 フレキシブル基板、半導体材料、配線材料など、フレキシブルデバイスに用いられる各材料について最新技術動向を詳述！
● 加工技術編 各種印刷技術を中心とするパターン形成技術、配線形成・接合技術など、フレキシブルデバイス製造に用いられる各種技術について、最新の技術を個別に紹介！
● 応用編 ディスプレイ、太陽電池、ICタグなど、各種デバイスについて具体的に各企業・研究機関における開発例を紹介！
● 資料 過去7年の国内特許からフレキシブルトランジスタ、バリア付与など基礎技術やディスプレイ、電池、太陽電池、色素増感太陽電池、ICタグ、その他デバイスなど応用に関する出願227件の要約を収録（含本文中）！

　　　　□体裁　A4版　383頁
　　　　□税込価格　71,400円　(本体68,000円、消費税3,400円)
　　　　□送料　弊社負担
　　　　□発行　2005.6

章　目　次

I.材料技術編
　第1章　フレキシブル基板　
　第2章　有機トランジスタ材料　
　第3章　電極・配線形成材料　
　
II.加工技術編　
　第1章　パターン形成技術　
　第2章　配線形成・接合技術　
　第3章　転写技術　
　第4章　企業および研究機関の取組み 　

III.応用編　
　第1章　フレキシブルプリント配線板　
　第2章　ディスプレイ(1)　液晶ディスプレイ(LCD)　
　第3章　ディスプレイ(2)　有機ELディスプレイ　
　第4章　ディスプレイ(3) フィールドエミッションディスプレイ(FED)　
　第5章　電子ペーパー　
　第6章　太陽電池
　第7章　フレキシブル電池　
　第8章　ICカード/ICタグ(RFID)　
　第9章　フレキシブルセンサ　

IV 資料編　
　　

詳　細　目　次

  頁
序論 1

1.フレキシブルデバイスのメリット		 1
2.フレキシブルデバイスの製造技術 2
3.フレキシブルデバイスの課題 3
引用文献 5
   

I.材料技術編		 6

第1章　フレキシブル基板		 6
1.1　フレキシブル基板への要件と課題 6
　1.1.1　耐熱性 6
　1.1.2　寸法安定性 6
　1.1.3　ガスバリア性 7
　1.1.4　光学特性 8
　1.1.5　表面平滑性 8
1.2　フレキシブル基板の構成材料 9
　1.2.1　有機基板材料 9
　　(1)　ポリカーボネート(PC) 9
　　(2)　ポリエチレンテレフタレート(PET) 10
　　(3)　ポリエチレンナフタレート(PEN) 10
　　(4)　環状オレフィン系高分子 10
　　　(a)　ATRON 10
　　　(b)　APEL 10
　　　(c)　ZEONEX 10
　　(5)　ポリアリレート(PAR) 10
　　(6)　芳香族ポリエーテルケトン(PEEK) 11
　　(7)　芳香族ポリエーテルスルホン (PES) 11
　　(8)　全芳香族ポリケトン 11
　　(9)　液晶ポリマー 12
　　(10)　ポリイミド 12
　　(11)　その他 13
　1.2.2　無機基板材料 14
　　(1)　ガラス 14
　　(2)　無機/有機複合材料 14
1.3　プラスチック基板のガスバリア技術 14
　1.3.1　プラスチックのガス透過性 14
　1.3.2　ガスバリア膜の形成 15
　　(1)　有機ポリマー膜 15
　　(2)　無機膜 16
　　(3)　有機ポリマー/無機材料多層膜 17
　1.3.3　プラスチック基板のガスバリア性付与に関する国内特許 18
1.4　フレキシブル基板への素子・配線形成技術 24
　1.4.1　従来技術(リソグラフィ) 24
　1.4.2　簡易フォトリソグラフィ技術 25
　1.4.3　直接描画技術 26
1.5　企業および研究機関の取組み 27
　1.5.1　住友ベークライト 27
　1.5.2　帝人 28
　1.5.3　日東電工 28
　1.5.4　新日鐵化学 28
　1.5.5　鐘淵化学工業 29
　1.5.6　宇部興産 29
　1.5.7　デュポン 29
引用文献 30

第2章　有機トランジスタ材料		 31
2.1　有機トランジスタの原理と構成 32
2.2　トランジスタ用有機半導体への要件と課題 34
2.3　有機トランジスタ材料の種類と特性 37
　2.3.1　半導体材料 37
　　(1)　低分子系有機半導体材料 38
　　(2)　高分子系有機半導体材料 40
　　(3)　有機・無機ハイブリッド半導体材料 41
　2.3.2　ゲート絶縁材料 42
　　(1)　有機ポリマー材料 42
　　(2)　無機材料 42
2.4　有機半導体材料の溶解性 43
2.5　分子集合状態の制御技術 44
2.6　アクティブ駆動素子としての有機トランジスタ 46
2.7　フレキシブルトランジスタに関する国内特許 48
　2.7.1　金属基板へのトランジスタ形成に関する出願 49
　2.7.2　製造方法に関する出願 51
　2.7.3　転写法に関する出願 56
　2.7.4　アモルファスシリコンのポリシリコン化 60
　2.7.5　有機溶媒熔解性の回避に関する出願 61
　2.7.6　信号歪みの低減に関する出願 61
　2.7.7　良好なフレキシブル特性に関する出願 62
2.8　企業および研究機関の取組み 64
　2.8.1　産業技術総合研究所(産総研) 65
　2.8.2　東京大学 65
　2.8.3　日立製作所 65
　2.8.4　セイコーエプソン 65
　2.8.5　ソニー 66
　2.8.6　科学技術振興機構(JST) 66
2.9　将来展望 66

第3章　電極・配線形成材料		 69
3.1　配線形成技術の種類と特長 69
　3.1.1　従来技術 69
　3.1.2　直接描画技術 69
3.2　電極・配線形成に用いられる材料 70
　3.2.1　金属ナノ粒子 70
　　(1)　金属ナノ粒子の特長 70
　　(2)　金属材料 71
　　(3)　金属ナノ粒子の製法 72
　3.2.2　導電性金属ペースト 75
　　(1)　金属ナノペースト・ナノインク 75
　　(2)　金属酸化物ペースト 79
　3.2.3　導電性ポリマー 82
　3.2.4　透明導電材料 83
引用文献 84

II.加工技術編		 85
第1章　パターン形成技術 85
1.1　スピンコーティング法 85
1.2　インクジェット法 85
　1.2.1　インクジェット法の特徴と課題 85
　1.2.2　インクジェットの方式 87
　1.2.3　インクジェットプロセスの特徴 88
　1.2.4　超微細インクジェット技術 91
　　(1)　産業技術総合研究所(産総研) 92
　　(2)　セイコーエプソン 93
1.3　スクリーン印刷法 94
　1.3.1　スクリーン印刷法の特徴と課題 94
　1.3.2　スクリーン印刷のプロセス 96
　1.3.3　スクリーン印刷の印刷条件と印刷品質 97
1.4　グラビア印刷法 98
1.5　フレキソ印刷法 99
1.6　ナノインプリント技術 100
　1.6.1　ナノインプリント技術の特徴と課題 100
　1.6.2　ナノインプリント技術の種類 103
　　(1)　熱ナノインプリント 103
　　(2)　光ナノインプリント 106
　　(3)　室温ナノインプリント 109
　　(4)　マイクロコンタクトプリンティング(μ-CP) 110
　　(5)　μ-CP以外のソフトリソグラフィ 112 112
　1.6.3　ナノインプリント技術の特殊な応用例 114
　　(1)　自己組織化とナノインプリントを利用したパターンドメディアの作製(東芝) 114
　　(2)　μ-CPと静電気力を利用したパターンドメディアの作製(東芝) 115
　　(3)　μ-CPを利用した三次元多層構造の作製(ルーセントテクノロジー他) 116
1.7　ディップペン・ナノリソグラフィ(DPN) 117
1.8　自己組織化技術 121
引用文献 124

第2章　配線形成・接合技術		 125
2.1　金属ナノペーストによる配線形成 125
2.2　層間の導通 127
2.3　半導体接合への金属ナノペーストの利用 128
2.4　金属ナノペーストのSIP(System in Package)への応用展開 130
引用文献 131

第3章　転写技術		 132
3.1　転写技術の必要とされる背景 132
3.2　プラスチック基板TFTの作製方法 132
3.3　TFT回路のプラスチック基板への転写 133
　3.3.1　ソニーの転写法 133
　3.3.2　セイコーエプソンの転写法(SUFTLA法) 134
引用文献 135

第4章　企業および研究機関の取組み		 136
4.1　セイコーエプソン 136
4.2　アルバック・コーポレーション/ハリマ化成 136
4.3　大日本印刷 136
4.4　凸版印刷 137
4.5　産業技術総合研究所(産総研) 137
4.6　クラスターテクノロジー(CTC) 137
4.7　次世代モバイル用表示材料技術研究組合(TRADIM) 137
4.8　富士電機 137
引用文献 138

III.応用編		 139

第1章　フレキシブルプリント配線板		 139
1.1　FPCの製法 140
1.2　銅張積層板 140
1.3　メンブレン配線板 141
1.4　多層FPC 142
引用文献 146
第2章　ディスプレイ(1)　液晶ディスプレイ(LCD) 147
2.1　液晶ディスプレイの原理 147
2.2　液晶ディスプレイの駆動方式 148
2.3　液晶ディスプレイの構成と構成部材 149
　2.3.1　液晶ディスプレイの構成 149
　2.3.2　液晶ディスプレイの構成部材 149
　2.3.3　液晶セル工程 151
2.4　フレキシブル基板へのLCD形成法 152
2.5　フレキシブルディスプレイに関する国内特許 154
　2.5.1　フレキシブル基板に関する出願 154
　2.5.2　フレキシブル性の向上に関する出願 156
　2.5.3　ディスプレイの構成に関する出願 157
　2.5.4　コンパクト化に関する出願 160
　2.5.5　製造方法に関する出願 161
　2.5.6　転写法に関する出願 162
　2.5.7　カラーフィルターに関する出願 163
　2.5.8　フレキシブルファイバー(織物)で構築されたディスプレイに関する出願 163
　2.5.9　音声の再生に関する出願 164
　2.5.10　変形手段を持たせたディスプレイに関する出願 164
　2.5.11　用途に関する出願 165
2.6　プラスチック基板LCDの開発の実例 168
　2.6.1　強誘電性液晶とポリマー繊維の複合膜を用いたフレキシブルLCD(NHK放送技術研究所) 168
　2.6.2　フレキシブル反射型強誘電性液晶素子(NHK放送技術研究所) 172
　2.6.3　低温ポリシリコンTFT・極薄ガラス基板を用いたフレキシブルLCD(東芝松下ディスプレイテクノロジー) 174
　2.6.4　プラスチック基板上に転写法で作製した低温ポリシリコンTFT液晶ディスプレイ(ソニー) 176
　2.6.5　プラスチック基板を用いた反射型カラーTFT液晶ディスプレイ(シャープ) 177
　2.6.6　ポリマーネットワーク型液晶を用いたフレキシブルディスプレイ(正興電機製作所、九州電力) 178
　2.6.7　印刷技術を用いるフレキシブルLCD(Philips Research Laboratories/University of Technology Eindhoven) 180
　2.6.8　フレキシブルカラーフィルタ(次世代モバイル用表示材料研究組合：TRADIM) 182
引用文献 183

第3章　ディスプレイ(2)　有機ELディスプレイ		 184
3.1　有機EL素子の動作原理 184
3.2　有機EL素子の基本構造 185
3.3　有機ELディスプレイに用いられる材料 188
　3.3.1　フレキシブル基板 188
　3.3.2　有機発光材料 189
　　(1)　低分子正孔注入/輸送材料 189
　　(2)　低分子系発光材料 190
　　(3)　低分子電子注入材料 191
　　(4)　高分子系発光材料 192
　3.4　フレキシブル基板への有機EL素子の形成 195
　3.4.1　駆動回路の形成 195
　　(1)　シリコン系トランジスタ駆動回路 195
　　(2)　有機トランジスタ駆動回路 196
　3.4.2　発光層の形成 197
　3.4.3　封止技術 197
3.5　フレキシブル有機ELに関する国内特許 198
　3.5.1　防湿性の付与に関する出願 199
　3.5.2　製造方法に関する出願 200
　3.5.3　転写法による形成に関する出願 205
　3.5.4　耐久性の向上に関する出願 205
　3.5.5　カラー化に関する出願 206
　3.5.6　音と振動の出力に関する出願 206
　3.5.7　用途に関する出願 207
3.6　有機ELディスプレイの開発例 210
　3.6.1　有機ELフィルムディスプレイ(防湿バリア膜、および封止膜の検討)(パイオニア) 210
　3.6.2　アクティブ方式フルカラー有機EL素子(インクジェット法)(セイコーエプソン) 214
　3.6.3　カラーフレキシブル有機EL素子(グラビア印刷)(大日本印刷) 216
　3.6.4　高分子正孔輸送層を有する有機EL素子(スクリーン印刷)(信州大学) 217
　3.6.5　パッシブ型高分子有機EL素子(スリットコート法)(凸版印刷) 219
　3.6.6　燐光性高分子を用いたフレキシブルカラー有機ELディスプレイ(カラーフィルター使用、スピンコート法)(NHK放送技術研究所) 220
3.7　企業および研究機関の取り組み 222
　3.7.1　セイコーエプソン 222
　3.7.2　大日本印刷 223
　3.7.3　凸版印刷 223
　3.7.4　パイオニア 223
　3.7.5　三洋電機 223
　3.7.6　東芝松下ディスプレイテクノロジー 223
　3.7.7　NHK放送技術研究所 224
　3.7.8　山形大学 224
　3.7.9　国家プロジェクト 224
3.8　将来展望 224
引用文献 225

第4章　ディスプレイ(3) フィールドエミッションディスプレイ(FED)		 226
4.1　FEDの原理 226
4.2　CNT-FEDの作製 227
引用文献 228

第5章　電子ペーパー		 229
5.1　電子ペーパーのコンセプト 229
5.2　電子ペーパーの実現形態 230
5.3　電子ペーパーの候補技術 231
　5.3.1　電気泳動方式(EPD：Electrophoretic Display) 231
　　(1)　電気泳動ディスプレイの基本原理 232
　　(2)　電気泳動ディスプレイの開発例 233
　　　(a)　マイクロカプセル型電気泳動ディスプレイ(E Ink/凸版印刷) 233
　　　(b)　インプレーン(In-Plane)型電気泳動ディスプレイ(キヤノン) 234
　　　(c)　「マイクロカップ」方式電気泳動ディスプレイ(米SiPix Imaging Inc.) 235
　　(d)　可動性微粒子拡散型液晶ディスプレイ(MFPD：MobileFine Particle Display)(スタンレー電気/工学院大学) 237
　　(e)　マイクロレンズアレイ電気泳動ディスプレイ(九州大学) 238
　5.3.2　ツイストボール方式 238
　5.3.3　トナーディスプレイ(富士ゼロックス) 239
　5.3.4　気中飛翔方式反射型ディスプレイ(ブリヂストン、九州大学大学院) 240
　5.3.5　磁気感熱式電子ペーパー「サーモマグ」((有)マジマ研究所) 241
　5.3.6　サーマルリライタブル方式(リコー) 242
　5.3.7　フォトクロミズム方式(リコー、科学技術振興機構/東京大学) 244
　5.3.8　電解析出(エレクトロデポジション)方式(ソニー) 245
　5.3.9　液晶方式 246
　　(1)　ポリマーネットワーク型液晶によるペーパーライクディスプレイ(大日本インキ化学工業) 247
　　(2)　マイクロカプセル化したゲスト・ホスト型液晶を用いる反射型ディスプレイ(東芝) 248
　　(3)　カイラルネマチック液晶を用いた電子ペーパー(コニカミノルタ) 250
　　(4)　コレステリック液晶を用いた光書き込み型電子ペーパー(富士ゼロックス) 252
　5.3.10　エレクトロクロミック方式(富士通研究所) 253
5.4　フレキシブル電子ペーパーに関する国内特許 254
5.5　電子ペーパーの技術動向と将来展望 257
　5.5.1　電子ペーパーの開発状況 257
　5.5.2　電子ペーパーの考えられる用途 258
　5.5.3　今後の見通し 260
引用文献 261

第6章　太陽電池		 263
6.1　太陽電池の種類 263
　6.1.1　シリコン系 263
　6.1.2　化合物半導体系 263
　6.1.3　有機半導体系 264
　6.1.4　色素増感型 265
6.2　フレキシブル太陽電池 265
6.3　フレキシブル太陽電池に関する国内特許 267
　6.3.1　フレキシブル基板に関する出願 268
　6.3.2　光電変換率の向上に関する出願 269
　6.3.3　製造法に関する出願 273
　6.3.4　半導体形成に関する出願 278
　6.3.5　転写法に関する出願 280
　6.3.6　モジュールに関する出願 280
　6.3.7　接着性の向上に関する出願 284
　6.3.8　電極形成に関する出願 285
　6.3.9　耐久性・耐候性の向上に関する出願 286
　6.3.10　設置・施工法に関する出願 287
　6.3.11　用途に関する出願 295
6.4　色素増感太陽電池の原理 299
6.5　色素増感太陽電池に使用される材料 300
　6.5.1　基板 300
　6.5.2　半導体材料 301
　6.5.3　増感色素 301
　6.5.4　電解液材料 303
6.6　半導体電極膜の形成 304
　6.6.1　酸化チタン電極 304
　　(1)　加圧プレス法 304
　　(2)　静電的電着法 305
　　(3)　TiO2ナノ粒子の水熱合成法による成膜 306
　　(4)　ダイレクトジェットプリンティング法 307
　6.6.2　酸化亜鉛電極 308
6.7　色素増感太陽電池の特許出願動向 310
　6.7.1　色素増感太陽電池に関する出願件数 310
　6.7.2　フレキシブル色素増感太陽電池に関する国内特許 312
　　(1)　光電変換効率の向上に関する出願 313
　　(2)　耐久性の向上に関する出願 314
　　(3)　多孔質金属酸化物膜の形成に関する出願 315
　　(4)　製造方法に関する出願 316
　　(5)　用途に関する出願 317
6.8　太陽電池の現状と展望 318
引用文献 318

第7章　フレキシブル電池		 320
7.1　シート状マンガン電池 320
7.2　リチウムイオン二次電池の構造と特徴 320
7.3　リチウムイオン二次電池の応用展開 322
7.4　フレキシブル電池に関する国内特許 323
　7.4.1　一次電池に関する出願 323
　7.4.2　二次電池に関する出願 324
　7.4.3　ポリマー電池に関する出願 326
　7.4.4　フレキシブル特性の向上に関する出願 327
　7.4.5　用途に関する出願 329
引用文献 330

第8章　ICカード/ICタグ(RFID)		 331
8.1　ICカード/ICタグの構造 331
8.2　ICカード/ICタグの製造 333
　8.2.1　コイルの形成 333
　8.2.2　ICチップの実装 334
8.3　ICカード/タグの製品加工 335
　8.3.1　ラベル・シール加工 335
　8.3.2　プラスチックカード加工 336
8.4　フレキシブルタグ及びフレキシブルデバイスに関する国内特許 337
　8.4.1　フレキシブルタグ 337
　8.4.2　フレキシブルデバイス 341
8.5　ICカード/タグの現状と将来展望 347

第9章　フレキシブルセンサ		 348
9.1　フレキシブル大面積圧力センサの構造 349
9.2　フレキシブル大面積圧力センサの作製 350
　9.2.1　有機トランジスタの作製 350
　9.2.2　有機トランジスタと圧力センサの集積 351
　9.2.3　「切り貼り」可能な「人工皮膚」 352
9.3　今後の展望 352
引用文献 353

IV.資料編		  
　1.フィルム・ディスプレイ・基板に関する国内特許(14件) 354
　2.フィルム・透明基板に関する国内特許(6件) 357
　3.フィルム・ディスプレイ・バリアに関する国内特許(8件) 358
　4.フィルム・バリア・有機ELに関する国内特許(19件) 360
　5.フィルム・電子ペーパーに関する国内特許(6件) 364
　6.フィルム・太陽電池に関する国内特許(51件) 366
7.フィルム・色素増感太陽電池に関する国内特許(6件) 383
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