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“全印刷”挑戰新一代制造,邏輯電路全部柔性化【2】

2014年05月29日08:33    

——實現柔性有哪些好處?

時任:一個是質地柔軟,掉在地上不容易摔碎。在制造的時候,通過採用卷對卷(R2R)方式量產,還可以降低制造成本。

超薄型有機TFT制作示例

實現柔性化后,就可以貼在任何場所使用,不是平面也可以。貼在身體上的可穿戴傳感器也是以柔性為前提,這靠硬邦邦的電子器件很難實現。

制造成本也非常重要。要想實現美國國家科學基金會(NSF)等提出的“萬億傳感器”項目,1個傳感器做到100日元也太貴。現在的RFID等也因為價格高,市場已趨於飽和。我們的微細印刷技術能夠使制造成本降到過去的1/10。如果傳感器和RFID的價格降低到1/10,預計出貨量就可能擴大到原來的100倍,意味著市場規模將擴大到10倍。

  ——使用微細印刷技術的有機電路已經發展到了怎樣的程度?

時任:從噴墨到凹版印刷、柔版印刷、絲網印刷、膠印等,各種各樣的印刷技術都被用在了適合的地方。我們計劃把這些技術與R2R方式的裝置結合到一起用於制造。寬度為90cm的R2R裝置將會在2015年3月開發完成。

微細化目前的情況是,通道長度為5μm的有機晶體管已經成功制造出來。我們的目標是實現1μm的通道長度。RFID的工作頻率與通道長度的平方成反比,通道長度縮短1/2,性能將翻兩番。正在開發的RFID等使用的邏輯電路有(位翻轉)觸發器、NAND、NOR、環形振蕩器等。

這些電路的高速工作所必須的半導體的載流子遷移率也有所提高。從最近的成果來說,我們與宇部興產合作開發出了載流子遷移率高達3cm2/Vs左右的n型有機半導體材料。這種材料不是常見的富勒烯系,而是我們自主開發的有機材料。在此之前,p型有機半導體材料的開發進展顯著,而n型幾乎沒有比較好的材料。通過這次開發,利用有機半導體材料也能輕鬆制作CMOS電路。

半導體雖然採用有機材料,但布線還是打算使用銀(Ag)、銅(Cu)等墨水。我們自主開發出了特性出色的銀墨水、銅墨水。退火溫度為100℃,能夠確保高導電性。布線圖案的線寬和間距均達到20μm。

——最近,使用無機半導體、或是碳納米管(CNT)和石墨烯等材料制作柔性器件的案例也越來越多。您在眾多材料中選擇了有機半導體,有沒有非使用有機半導體不可的理由?

超薄型有機TFT制作示例

時任:無機半導體很難大幅降低制造成本。雖然也出現了使用涂敷工藝的技術,但必須提高退火溫度。而我們設想的PET基板則必須把工藝溫度降低到120℃以下。

最近聽說CNT和石墨烯的性能有所提高,但制作布線圖案依然使用的是光刻的方法。我們的目標是全部利用印刷技術,因此這兩種材料也不在我們的選擇范圍內。

——柔性有機EL顯示器的開發進行到了怎樣的程度?

時任:我們正在利用前面提到的通道長度為5μm的有機晶體管技術開發像素的驅動電路等。這是因為,如果驅動電路使用無機半導體,那麼即使電池板再柔軟,也不能自由彎曲。

——再次向您請教,您是怎樣向別人解釋顯示器柔性化的價值的?最近有不少人都對柔性的價值表示懷疑,我們也很犯愁,不知道怎樣在報道中向這部分人傳達柔性化的價值。

時任:從在NHK技研開發柔性顯示器的時候開始,我心中就存在“柔性懷疑論”。甚至在技研內部也有不少質疑的聲音。

在NHK技研展上,曾經有位懷疑派把介紹展品的宣傳冊卷成卷拿著質問我們“柔性有什麼意義?”我當時指著那個紙筒回答說:“這就是它的意義。” (作者:野澤哲生,日經技術在線!供稿)

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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