印刷電子(三)材料技術(shù)的進步起到支撐作用

　　材料及印刷技術(shù)的迅速進步推動了印刷電子的產(chǎn)品化進程。
 

　　幾年前，通過印刷技術(shù)制造的有機半導(dǎo)體的遷移率僅為0.01cm2/vs～0.1cm2/vs。這個水平要比液晶面板驅(qū)動元件等使用的非晶硅低1～2位數(shù)。但即便是這個水平，也可以實現(xiàn)低速切換靜止圖像的電子書，但是難以處理流暢的視頻。日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光技術(shù)研究部門有機半導(dǎo)體元件小組研究組長、筑波大學(xué)研究生院數(shù)理物質(zhì)科學(xué)研究科教授鐮田俊英指出，難以描繪出持續(xù)提高電子書性能的藍圖“是當時電子書未能實現(xiàn)產(chǎn)品化的最大原因”。
 

　　遷移率超過非晶硅的的塗布型半導(dǎo)體材料紛紛亮相。不僅是此前大量存在的有機半導(dǎo)體，氧化物半導(dǎo)體和碳納米管等的開發(fā)也在推進中。根據(jù)日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的資料制作而成。
 

　　近幾年來，關(guān)于遷移率超過1cm2/vs的有機半導(dǎo)體的報道接連不斷。除了對材料本身進行了改良之外，“還有很多雖然使用相同材料，但通過改進印刷方法提高遷移率的例子”(日本千葉大學(xué)研究生院工學(xué)研究科教授、尖端科學(xué)中心主任工藤一浩)。此外，遷移率高達10cm2/vs～100cm2/vs的氧化半導(dǎo)體及碳納米管的提案也越來越多，電子書實現(xiàn)高功能化變得越來越容易 注3)。可以說，通過印刷技術(shù)制造的電子書是推動電子書實用化的一個重要因素。
 

　　注3)雖然已經(jīng)有通過印刷技術(shù)制造的氧化物半導(dǎo)體和碳納米管具有高遷移率的報道，不過還存在著氧化物半導(dǎo)體的形成溫度高于有機半導(dǎo)體等課題。
 

　　如果tft的性能以進一步得到提高，那么不僅是電子紙，還可以驅(qū)動液晶和有機el。實際上，許多廠商的想法正是“希望通過電子書來推進有機tft的高性能化，一邊將其用于有機el顯示器業(yè)務(wù)”(大日本印刷公司研發(fā)中心ambient電子研究所所長前田博己)。
 

　　普及藍圖清晰可見

　　利用印刷技術(shù)制造的電子書和有機el照明產(chǎn)品等一旦開始量產(chǎn)，印刷電子市場估計會在較短的時間內(nèi)迅速擴大。
 

　　這一點可以根據(jù)色素增感型太陽能電池的市場發(fā)展情況預(yù)見到。色素增感型太陽能電池中使用的釕(ru)絡(luò)化物以前非常昂貴，價格高達10萬日元/g。但幾年前，英國g24 innovations公司(g24i)等先行廠商提出量產(chǎn)計劃后，材料廠商便構(gòu)筑了量產(chǎn)體制，目前釕絡(luò)化物的價格已經(jīng)低至幾千日元/g。由此，從事色素增感型太陽能電池業(yè)務(wù)的企業(yè)一下子增加了許多。
 

　　同樣的情況也很有可能會發(fā)生在其他材料上。據(jù)介紹，印刷電子中使用的大部分材料，其原料本身的價格并不高，但由于產(chǎn)量較少，因此使得精煉工序的人工費所占比重增加。如果材料廠商開始全面量產(chǎn)，“那么材料成本就會一下子降低，從而加快印刷電子的普及”(日本桐蔭橫浜大學(xué)研究生院工學(xué)研究科教授、peccell technologies董事長宮坂力)。
 

　　事實上，面向電子書的材料市場已經(jīng)開始行動起來。大型有機tft相關(guān)材料廠商德國默克集團(merck kgaa)表示，“目前，針對電子紙的詢函正在迅速增加”(默克日本新技術(shù)開發(fā)總部新業(yè)務(wù)開發(fā)部業(yè)務(wù)開發(fā)小組的川俁康彌)。原因是自從plastic logic公司宣布要在2010年初推出產(chǎn)品后，跟風進入該市場的廠商越來越多。
 

　　企業(yè)開始重視環(huán)境問題也將促使印刷電子市場進一步擴大。當采用印刷技術(shù)形成某個電路圖案時，與使用真空裝置的原制造方法相比，前者可以將工序數(shù)量削減至后者的1/4左右，同時大幅抑制能量和材料的使用量(圖5)。因此，企業(yè)可能會加速“將印刷電子技術(shù)用作降低生產(chǎn)時環(huán)境負荷的撒手锏”(東京大學(xué)工學(xué)系研究科電氣系工學(xué)專業(yè)教授染谷隆夫)。