印刷電子(三)材料技術(shù)的進(jìn)步起到支撐作用

　　材料及印刷技術(shù)的迅速進(jìn)步推動(dòng)了印刷電子的產(chǎn)品化進(jìn)程。
 

　　幾年前，通過(guò)印刷技術(shù)制造的有機(jī)半導(dǎo)體的遷移率僅為0.01cm2/vs～0.1cm2/vs。這個(gè)水平要比液晶面板驅(qū)動(dòng)元件等使用的非晶硅低1～2位數(shù)。但即便是這個(gè)水平，也可以實(shí)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(jī)半導(dǎo)體元件小組研究組長(zhǎng)、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(lán)圖“是當(dāng)時(shí)電子書未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的最大原因”。
 

　　遷移率超過(guò)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(jī)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(jìn)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(lái)，關(guān)于遷移率超過(guò)1cm2/vs的有機(jī)半導(dǎo)體的報(bào)道接連不斷。除了對(duì)材料本身進(jìn)行了改良之外，“還有很多雖然使用相同材料，但通過(guò)改進(jìn)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(dá)10cm2/vs～100cm2/vs的氧化半導(dǎo)體及碳納米管的提案也越來(lái)越多，電子書實(shí)現(xiàn)高功能化變得越來(lái)越容易 注3)。可以說(shuō)，通過(guò)印刷技術(shù)制造的電子書是推動(dòng)電子書實(shí)用化的一個(gè)重要因素。
 

　　注3)雖然已經(jīng)有通過(guò)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(bào)道，不過(guò)還存在著氧化物半導(dǎo)體的形成溫度高于有機(jī)半導(dǎo)體等課題。
 

　　如果tft的性能以進(jìn)一步得到提高，那么不僅是電子紙，還可以驅(qū)動(dòng)液晶和有機(jī)el。實(shí)際上，許多廠商的想法正是“希望通過(guò)電子書來(lái)推進(jìn)有機(jī)tft的高性能化，一邊將其用于有機(jī)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(zhǎng)前田博己)。
 

　　普及藍(lán)圖清晰可見(jiàn)

　　利用印刷技術(shù)制造的電子書和有機(jī)el照明產(chǎn)品等一旦開始量產(chǎn)，印刷電子市場(chǎng)估計(jì)會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)大。
 

　　這一點(diǎn)可以根據(jù)色素增感型太陽(yáng)能電池的市場(chǎng)發(fā)展情況預(yù)見(jiàn)到。色素增感型太陽(yáng)能電池中使用的釕(ru)絡(luò)化物以前非常昂貴，價(jià)格高達(dá)10萬(wàn)日元/g。但幾年前，英國(guó)g24 innovations公司(g24i)等先行廠商提出量產(chǎn)計(jì)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(jià)格已經(jīng)低至幾千日元/g。由此，從事色素增感型太陽(yáng)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(huì)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(jià)格并不高，但由于產(chǎn)量較少，因此使得精煉工序的人工費(fèi)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(huì)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(zhǎng)宮坂力)。
 

　　事實(shí)上，面向電子書的材料市場(chǎng)已經(jīng)開始行動(dòng)起來(lái)。大型有機(jī)tft相關(guān)材料廠商德國(guó)默克集團(tuán)(merck kgaa)表示，“目前，針對(duì)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(fēng)進(jìn)入該市場(chǎng)的廠商越來(lái)越多。
 

　　企業(yè)開始重視環(huán)境問(wèn)題也將促使印刷電子市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)采用印刷技術(shù)形成某個(gè)電路圖案時(shí)，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(shí)大幅抑制能量和材料的使用量(圖5)。因此，企業(yè)可能會(huì)加速“將印刷電子技術(shù)用作降低生產(chǎn)時(shí)環(huán)境負(fù)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)。