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2017年02月20日

button_15.jpg  東レ、屋内センサー向け高効率有機薄膜太陽電池を開発

2017年2月15日
東レ株式会社

−IoT社会でキーとなる無線通信機器の電池交換レスを実現−

 東レ株式会社(本社:東京都中央区、社長:日覺昭廣、以下「東レ」)は、このたび、有機薄膜太陽電池モジュールを開発し、無線センサーに搭載して実証実験を行った結果、シリコンに代表される従来の無機系太陽電池では難しかった屋内の蛍光灯照明のような暗い環境においても安定に駆動する優れた性能を示すことを確認しました。無線通信ネットワークシステムにおいて不可欠となる自立型電源として、実用化に向け完成度を高めると共に、2019年近傍の事業化を目指し、ユーザー各社と連携して開発を加速して参ります。  

 現在、着実に進行しつつあるIoT社会においては、あらゆるモノを無線でつなぐための無線通信デバイスと、それを駆動するための電源が必要となります。従来のAC電源やバッテリーは、配線引き回しや電池交換の手間とコストがかかるため、将来的に年間1兆個以上も実装されると予測されている膨大な無線センサーの電源をこれらのみで賄うことは困難です。そこで、光があれば電気エネルギーを供給できる太陽電池が自立型電源として有力候補の一つとなりますが、現状のシリコンに代表される無機系太陽電池では、低照度における変換効率(光を電気に変えるエネルギー変換効率)が低いなどの課題が残されていました。

 これに対して東レは、単層素子としてすでに世界最高レベルの10%超(太陽光)〜20%超(屋内光)の変換効率を達成している有機薄膜太陽電池をベースに、高品質発電材料の合成技術や製膜溶媒の無塩素化など実用プロセスを構築し、無線センサー向けの有機薄膜太陽電池モジュールを開発しました。本開発品は、従来の屋内用アモルファスシリコン太陽電池モジュール(a-Si)に比べ、直射日光が当たらない低照度環境において最大で約2倍の発電量を実現しました。

 さらに、本開発品を搭載した無線センサーによる照明制御の実証試験を当社内で実施した結果、長期間安定して駆動するだけでなく、a-Siがデータ送信可能となる明るさの約1/2の明るさの下でも安定してデータ送信することが確認できました。

 本開発品は塗布プロセスで製造が可能であり、様々な形状の太陽電池が低コストで作製できることから、あらゆる場所に設置が想定される無線通信デバイスへの最適な電源になると期待されます。

 有機薄膜太陽電池は薄くて軽く、壁や窓、そして衣服など様々な場所に貼り付けることが可能です。これまで発電できなかったような屋内照明など微弱な光や、利用できなかった場所の光のエネルギーを集める技術はエネルギーハーベストと呼ばれ、無線通信デバイスの電源のみならず、医療などの分野においても大きな市場の形成が期待されています。

 なお、今回開発した有機薄膜太陽電池を搭載した無線センサーは、2月15日〜17日に、東京ビッグサイトで開催されるnano tech2017にて展示する予定です。

 東レは、創業以来の企業理念である「わたしたちは新しい価値の創造を通じて社会に貢献します」を実現していくため、社会を本質的に変える革新素材の創出に取り組み続けて参ります。

 本研究の一部は、(独)日本学術振興会「最先端研究開発支援プログラム」継続研究2)の一環として実施されたものです。

【技術用語の説明】

1)有機薄膜太陽電池
様々な種類の太陽電池の中で、非常に薄く、簡便に作製できるため、軽量で柔軟性に富み、かつ、抜本的な低コスト化が可能な、次世代の太陽電池。発電層がシリコンや無機化合物からなる従来の太陽電池に対して、太陽光の吸収と電気の発生を有機化合物が担う。発電層の厚さがサブミクロン程度と非常に薄いことから、このように呼ばれる。

2)最先端研究開発支援プログラム「低炭素社会に資する有機系太陽電池の開発 光電変換材料開発による高効率・高耐久有機薄膜太陽電池」の継続研究(平成26年3月21日〜平成28年3月31日,研究支援担当機関:新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO))

2016年05月18日

button_15.jpg  山形大学発のプリンテッドエレクトロニクス技術を事業展開するベンチャー企業設立

平成28年5月17日
山形大学
科学技術振興機構(JST)

山形大学 有機エレクトロニクス研究センター(ROEL)の時任静士教授と熊木大介准教授らは、科学技術振興機構(JST)の研究成果展開事業 大学発新産業創出プログラム(START)の支援により得られたプリンテッドエレクトロニクス注1)に関する研究開発成果をもとに、微細な印刷半導体回路注2)を実現する銀ナノ粒子インク注3)の開発・販売や、その応用製品であるフィルム型のセンサデバイスを試作・開発する「株式会社フューチャーインク」を設立しました。株式会社フューチャーインクでは、高性能な印刷半導体回路を形成する技術をコアテクノロジーとして、ヘルスケアセンサを始めとした高付加価値なプリンテッドデバイス注4)をより低コストで提供することで、だれもが快適で暮らしやすい社会の実現を目指します。

<企業概要>
社名:株式会社フューチャーインク(Future Ink Corporation)
設立日:平成28年4月1日
所在地:山形県米沢市城南4−3−16(山形大学 工学部キャンパス内)
資本金:1,000万円
役員:代表取締役社長 時任 静士、取締役副社長 熊木 大介、他4名

事業内容:
株式会社フューチャーインクは、山形大学 有機エレクトロニクス研究センターのプリンテッドエレクトロニクスに関する材料技術、プロセス技術、デバイス技術を事業展開し、高性能な印刷半導体回路を実現する「銀ナノ粒子インクの製造・販売」やこれを応用したヘルスケアや医療応用等に向けた「プリンテッドデバイスの試作・販売」を行っていきます(図1)。

プリンテッドデバイスは、薄いフィルム上に印刷プロセスで形成された電子デバイスで、人に貼って使うことや衣服として装着した際にも違和感が無いフィルム型のセンサデバイスを実現できるため、ヘルスケアや医療分野において今後ニーズが大きく拡大すると期待されています。

一般的に、センサの制御やセンサで得られた信号を処理して無線で情報送信するには、薄膜トランジスタ(TFT)注2)を多数組み込んだ半導体回路が不可欠となります。しかしながら、これまでのプリンテッドエレクトロニクス技術では、そのように複雑な印刷半導体回路を形成することが困難でした。

株式会社フューチャーインクでは、「低温」、「10μm以下の微細な線幅」、「高い歩留り」で半導体回路を形成できる優れた特徴をもつ銀ナノ粒子インクの開発に成功しています。また、ロール・ツー・ロール注5)印刷プロセスを使った大規模な半導体回路やセンサデバイスの製造技術の開発も進めており、プリンテッドエレクトロニクスの中でも特に、高性能な印刷半導体回路を形成する技術に強みを持っています。

この印刷半導体回路を中心としたプリンテッドデバイスの事業化を進めて、ヘルスケアセンサや大面積シート型センサ(図2)、電子ペーパーといった、高付加価値の新しい電子デバイス市場の開拓を目指します。

<研究開発の内容>
山形大学 有機エレクトロニクス研究センター(ROEL)の時任教授、熊木准教授の研究グループでは、全て印刷プロセスで形成したTFT回路の高性能化や、ロール・ツー・ロール方式のインクジェット印刷装置による大面積TFT回路の試作、タンパク質、アミノ酸、糖質などの生体を構成する材料を電気的にセンシングする有機TFT型バイオセンサの開発など、プリンテッドエレクトロニクスに関連した、材料、デバイス、プロセス技術を網羅する研究開発を進めています。

特にSTARTでは、印刷半導体回路の高性能化にフォーカスし、微細な配線を形成する印刷装置に適用可能な銀ナノ粒子インクの開発や、大規模な印刷装置に適用できる量への銀ナノ粒子インクの製造スケールアップ、それを用いたロール・ツー・ロール印刷プロセス開発に関する研究を進めてきました。 その結果、従来の技術では難しかった銀ナノ粒子インクの表面エネルギー注6)制御に成功し、従来のインクジェット印刷では難しかった線幅10μmよりも微細な配線を形成することに成功しました。また、銀ナノ粒子インクの製造量について、合成プロセスの最適化等により、ラボスケール(1g)からロール・ツー・ロールインクジェット印刷装置などが扱えるスケール(50g)へのスケールアップも達成しています。さらに、開発した銀ナノ粒子インクを用いて作製したTFTにおいて、センサを十分に駆動できる1cm2/Vsのホール移動度注7)が得られており、本技術で得られるTFTが実用に耐えうることを確認いたしました。これらの研究開発成果については、銀ナノ粒子インクに関する特許をはじめとして、フレキシブルデバイス注8)で重要となる電極密着性の向上技術に関する特許なども権利化しています。

<山形大学 有機エレクトロニクス研究センター(ROEL)について>
山形大学では、有機エレクトロニクス、プリンテッドエレクトロニクス、フレキシブルエレクトロニクスといった次世代エレクトロニクスをコアとする研究開発拠点事業を推進しています。拠点の中核となる有機エレクトロニクス研究センター(ROEL)では、次世代エレクトロニクスの開発を目的とする共同研究企業が50社以上集積していると同時に、数多くの海外研究機関とも連携しており、プリンテッドエレクトロニクスの世界的な研究拠点の1つとして注目されています。

今回の企業の設立は、以下の事業の研究開発成果によるものです。

研究成果展開事業 大学発新産業創出プログラム(START)
プロジェクト名 「微細印刷集積回路に向けた高精細、高機能な銀ナノ粒子インクの開発、製造・販売」
研究代表者 熊木 大介(山形大学 有機材料システム研究科 准教授)
事業プロモーターユニット 東北イノベーションキャピタル株式会社
研究開発期間 平成25〜27年度

STARTでは大学等の革新的技術の研究開発支援と、民間の事業化ノウハウを持った人材(事業プロモーター)ユニットを活用した事業育成を一体的に行い、企業価値の高い大学発ベンチャーの創出を目指しています(詳細情報:http://www.jst.go.jp/start/)。

STARTは平成24年度に大学発新産業創出拠点プロジェクトとして文部科学省により創設され、平成27年度からJSTに大学発新産業創出プログラムとして移管されました。


図1 株式会社フューチャーインクの事業イメージ


図2 90cm×60cmのPETフィルム上に、ロール・ツー・ロール方式のインクジェット印刷装置で
試作した大面積印刷回路(東レエンジニアリング株式会社との共同開発)

<用語解説>
注1) プリンテッドエレクトロニクス
印刷プロセスを用いて電子回路を形成する研究分野の総称で、特に小型・薄膜状の電子デバイスを大量に低コストで製造できる技術が産業的に非常に注目されています。
注2) 印刷半導体回路、薄膜トランジスタ(TFT)
印刷プロセスを使って形成された半導体回路で、センサの信号増幅回路や表示素子の駆動回路などに応用できます。半導体回路は、数百〜数万個の薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)で構成されています。TFTは複数の電極層や半導体層、絶縁層から成る積層構造であるため、印刷プロセスを使って高性能な半導体回路を形成するには、高精度な塗り分け(パターニング)など非常に高度な技術が必要とされます。
注3) 銀ナノ粒子インク
数ナノから数十ナノメートルの銀粒子を溶媒に分散させたインクで、印刷して配線を形成できる電極材料です。
注4) プリンテッドデバイス
印刷プロセスを使って作製された電子回路や電子デバイスを指します。
注5) ロール・ツー・ロール
ロール状に巻いたフィルムを巻き送り出しながら任意の加工(インクジェット印刷など)を施し、再びロール状に巻き取るプロセスです。低コスト化を実現できるフレキシブルデバイスの究極的な製造技術として期待されています。
注6) 表面エネルギー
固体表面(基板)に対する液体(インク)の濡れ広がりやすさの指標となる物性値です。銀ナノ粒子インクを濡れ広がりにくいインク特性に改良することで、より微細な配線を形成することが可能となります。
注7) ホール移動度
移動度は電荷(電子またはホール)が物質中を移動する際の移動のしやすさを表す物性値で、単位電場(V/cm)当たりの電荷の移動速度(cm/s)で表現し、半導体材料の電気的特性の優劣を示します。電子移動度とホール移動度の2種類ありますが、有機半導体を使った有機トランジスタでは、一般にホール移動度の方が高い移動度を示します。
注8) フレキシブルデバイス
柔らかく、曲げることができる電子回路や電子デバイスを指します。従来の硬い電子デバイスでは作れなかった円筒状に丸められる電子回路や、衣服にセンサ機能をもった電子デバイスなどが次世代技術として注目されています。
<お問い合わせ先>
<株式会社フューチャーインクに関すること>
熊木 大介
株式会社フューチャーインク
Tel:0238-26-3290 Fax:0238-26-3788
E-mail:

<START事業に関すること>
松村 郷史(マツムラ サトシ)、東出 学信(ヒガシデ タカノブ)
科学技術振興機構 産学連携展開部 START事業グループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町7 K’s五番町
Tel:03-5214-7054 Fax:03-3238-5373

<報道担当>
山形大学 総務部総務課(広報室)
担当:菅井 久美子
〒990-8560 山形県山形市小白川町1−4−12
Tel:023-628-4008 Fax:023-628-4013

科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町5番地3
Tel:03-5214-8404 Fax:03-5214-8432
2016年02月26日

button_15.jpg  東京化成 世界最小径のカーボンナノリング 有機電子材料に期待

2016年02月25日

 東京化成工業は、京都大学の山子茂教授と共同で、環サイズが世界最小のカーボンナノリングであるシクロパラフェニレン(CPP)を開発した。カーボンナノチューブ(CNT)の直径サイズを規定するパラフェニレン単位で、これまで最小とされてきた6を下回る5を実現した。フラーレンC60に似た電子物性を有していることから、有機エレクトロニクス分野の新素材としても有益としている。
2016年02月05日

button_15.jpg  裏面照射を置き換える? パナソニックが有機薄膜とAPDのCMOSセンサーを発表

MONOist 2月4日(木)6時25分配信

裏面照射を置き換える? パナソニックが有機薄膜とAPDのCMOSセンサーを発表
CMOSセンサーの表面照射型と裏面照射型の構造比較


 パナソニックは2016年2月3日、半導体技術の国際学会「ISSCC(International Solid-State Circuits Conference)2016」で3つのCMOSセンサー技術を発表した。従来のCMOSセンサーに用いられているフォトダイオードを、有機薄膜やアバランシェフォトダイオード(APD)に置き換えることによって感度やダイナミックレンジを向上する技術になる。



●表面照射型から裏面照射型へ

 パナソニックの技術を説明する前に、まずはデジタルカメラやスマートフォンなどに広く採用されている裏面照射型CMOSセンサーの構造について説明しよう。

 裏面照射型CMOSセンサーは、撮像対象がある光の入射方向から見て、マイクロレンズ、カラーフィルタ、受光部以外の部分に光が入らないようにする金属シールド(遮光膜)、受光部となるシリコンフォトダイオード、半導体回路となる金属配線の順番に構成されている。

 裏面照射型CMOSセンサーが登場する以前の表面照射型CMOSセンサーは、シリコンフォトダイオードよりも金属配線が上層にあった。受光部であるシリコンフォトダイオードが金属配線による影響なしに光を効率よく取り込めることから、裏面照射型CMOSセンサーの需要は拡大している。デジタルカメラやスマートフォンのカメラでは既に裏面照射型CMOSセンサーが主流であり、現在は監視カメラなどの産業用途、自動車の運転支援システムなど車載用途にも広がりを見せている。

●フォトダイオードを光吸収係数が大きな有機薄膜に置き換え

 今回パナソニックが発表した有機薄膜CMOSセンサーは、従来のCMOSセンサーの受光部として利用されてきたシリコンフォトダイオードを、より光吸収係数が大きい有機薄膜に置き換えている。従来のシリコンフォトダイオードの場合、入射する光を電気信号に変換し切るために2〜3μm程度の厚みが必要だった。今回の有機薄膜は光吸収係数が大きいので、シリコンフォトダイオードの4分の1〜6分の1となる0.5μmの厚さで済む。なお、この有機薄膜は富士フイルムが提供した。

 このため、裏面照射型CMOSセンサーでも光線入射角が30〜40度だったところを、有機薄膜CMOSセンサーは60度まで拡大できる。そして、斜めから入射する光を効率よく利用するできるので、混色のない忠実な色再現性を可能になるとともにレンズの設計自由度が増し、カメラの高性能化や小型化につなげられる。

 また裏面照射型CMOSセンサーでは、遮光膜となる金属シールドを形成するために受光部分の面積が制限されるという課題があった。有機薄膜CMOSセンサーは、ほぼ全面に有機薄膜を形成できることから、裏面照射型CMOSセンサーに対して1.2倍の感度を実現でき、暗いところでもクリアな映像を得ることができるとしている。

 有機薄膜CMOSセンサーは、従来のCMOSセンサーと大きく異なる点がもう1つある。従来のCMOSセンサーは、シリコンフォトダイオードで、光を電気信号に変換する機能と信号電荷を蓄積する機能の両方を行っていた。これに対して有機薄膜CMOSセンサーは、有機薄膜で光を電気信号に変換し、信号電荷の蓄積は金属配線のさらに下層にある回路部で行う。

 光電変換を行う有機薄膜と、信号電荷の蓄積や電気信号の読み出しを行う回路部が分かれていることは新たなメリットを生み出す。有機薄膜を自由に選択すれば、波長や感度など、光電変換の特性を自由に設定できるし、回路部にはCMOSセンサーに求められる高速、広ダイナミックレンジ、高飽和といったような機能に対応する回路の集積も容易になる。



●明暗2つの感度検出セルで同時撮像、ダイナミックレンジは123dB

 この有機薄膜CMOSセンサーの基本的な特性を基に、パナソニックは2つの技術を発表した。1つは「ダイナミックレンジ123dBの明暗差を鮮明かつ時間ずれなく撮影を可能にする技術」。もう1つは「従来比約10倍の明るさまで忠実に画像を撮像できる高機能グローバルシャッタ技術」である。

 「ダイナミックレンジ123dBの明暗差を鮮明かつ時間ずれなく撮影を可能にする技術」では、回路部の構成を自由に設計できる利点を生かし、「高感度セル」と「高飽和セル」という2つの感度検出セルを1画素内に設けている。高感度セルは、高感度画素電極+小蓄積容量+容量結合型ノイズキャンセル構造で、高飽和セルは、低感度画素電極+大蓄積容量+従来型ノイズキャンセル構造となる。

 1画素内に明暗2つの感度検出セルを備えることにより、明るいシーンと暗いシーンを異なる構成のセルで同時に撮像できるので、1回の撮像で従来のCMOSセンサーよりも広いダイナミックレンジを確保できるという寸法だ。今回の技術を適用した有機薄膜CMOSセンサーの場合、従来のCMOSセンサーと比べて100倍となる123dBというダイナミックレンジを実現している。

 従来のCMOSセンサーで広いダイナミックレンジの撮像を行う場合、明るい画像と暗い画像を交互に撮像するマルチフレーム方式や、1枚の画像の中で明るいラインと暗いラインを交互に撮像するシングルフレーム方式などが用いられている。

 今回の有機薄膜CMOSセンサーでは、明るい状態と暗い状態を、交互ではなく同時に撮影している。このため、高精度な高速撮像や高速高精度な動体検出も可能になるという。

 また、高飽和セルでは、低感度の状態で、読み出し時間以外は常に信号電荷を蓄積している。車載カメラや業務放送用カメラでは、一定の周波数で点灯するLEDや蛍光灯による表示を正しく撮影できないLEDフリッカや蛍光灯フリッカという問題があった。高飽和セルであれば、これらのフリッカの影響が出にくい。

 有機薄膜CMOSセンサーは、有機薄膜と電荷蓄積部を金属配線で接続する構造なので、、蓄積電荷を完全に読み出すことができない。このため、画素(信号電荷蓄積ノード)リセット時のリセットノイズの影響を受けるという課題がある。高感度セルに採用した容量結合型ノイズキャンセル構造は、発生したリセットノイズ自体をキャンセルするためのものだ。

●グローバルシャッタ機能による飽和信号量は10倍に

 もう1つは「従来比約10倍の明るさまで忠実に画像を撮像できる高機能グローバルシャッタ技術」だ。グローバルシャッタとは、全画素同時タイミングで行うシャッタ動作のことで、画素1行ごとにシャッタ動作を行うローリングシャッタ動作がCMOSセンサーでは一般的である。

 CMOSセンサーのグローバルシャッタ機能は、各画素内にメモリを設けて、光電変換した信号を格納することで機能を実現していた。このため、画素内に追加したメモリ部が光電変換部面積を圧迫し、グローバルシャッタ機能を搭載すると飽和信号量が減少してしまうという課題があった。

 今回の有機薄膜CMOSセンサーでは、「光電変換制御シャッタ技術」でグローバルシャッタ機能の実現を図った。光電変換制御シャッタ技術は、有機薄膜に印加する電圧を調整して光電変換効率を制御するだけでシャッタ機能を実現できる。画素内に新たな素子追加をする必要がないので飽和信号量が減少することがない。

 さらに画素ゲイン切り替え回路による「高飽和画素技術」によって、従来のグローバルシャッタ機能を持つCMOSセンサーと比べて約10倍の飽和信号量も可能になった。もちろんローリングシャッタ動作もセンサー駆動の設定だけで切り替えられる

 この技術により、明暗差の大きいシーンで、画質劣化やシャッタ歪みのない画像を取得できるようになる。

 光電変換制御シャッタ技術と同様に、有機薄膜に印加する電圧や印加時間を変化させることで、感度を可変させながら多重露光撮像に応用できる「感度可変多重露光技術」も開発した。1回の撮像で動体速度に合わせた最適露光が得られることによる動体/文字認識や、時間に応じた感度濃淡を付けた撮像を行うことにより、動き検出時の進行方向情報の取得が可能になる。動体検知や動き方向のセンシングなどに展開したい考えだ。

●アバランシェフォトダイオードで光電子を1万倍に増倍

 今回は、有機薄膜センサーの他に、受光部のフォトダイオードにAPDを導入したAPD-CMOSセンサーも発表している。こちらの開発は、パナソニックのオートモーティブ&インダストリアルシステムズ社が担当した。

 従来のCMOSセンサーでは、光電変換によって生成される光電子は、撮像時の明るさに比例する。暗い場所では発生する光電子が少ないので、ノイズレベルに近くなって鮮明な撮像ができなかった。そこで、光電変換で生成された光電子を増倍させるために、微弱な光(少ない光子量)から大きな電気信号を取り出せるAPDを設け、増倍された多量の光電子を蓄積領域に蓄積できるようにした。APDの導入により、暗い場所の少量の光電子を1万倍に増倍できる。APDによる光電子の増倍は、カラーフィルタを透過した色情報を持つ光電子にも適用されるため、APD-CMOSセンサーであれば暗い場所でも高感度で撮像可能だ。パナソニックでは、星明かり程度の照度(0.01ルクス)で、高感度のカラー撮像を確認している。

 また、APDへの印加電圧を制御すれば、光電子の増倍を制御できる。明るい場所では光電子をそのまま、暗い場所では光電子を1万倍に増倍して出力することができ、さらには明るさに応じて感度を可変して、星明かりと街灯が混在する明暗差の大きいシーンの鮮明な撮像も可能になる。
2016年02月03日

button_15.jpg  Inkron and Nagase & Co Inkronと長瀬産業がOLED材料開発で協業

AsiaNet 63282(0137)

【東京、ヘルシンキ2016年2月2日PR Newswire=共同通信JBN】半導体、ディスプレー、その他エレクトロニクス・アプリケーション向けのスペシャリティーおよび電子材料のマーケティング・販売・製造の大手グローバルグループである長瀬産業とナガセケムテックス(以下合わせて長瀬)とディスプレー、半導体、プリンテッド・エレクトロニクス産業向けナノインクおよびペースト材料に基づくプリンテッド・シロキサンのテクノロジーリーダーであるInkronは2日、有機発光ダイオード(OLED)、オンセル・タッチセンサー材料の分野でコラボレーションによる開発、製造を開始すると発表した。

折りたたみ式ディスプレーおよびフレキシブルディスプレーが、スマートフォン、タブレット、ウエアラブル機器などの主流消費者製品になろうとしている時代の到来に伴い、新素材によるソリューションの需要が急増している。大手デバイスメーカーは、バックライト発光ダイオード(LED)による液晶ディプレー(LCD)から、より薄型でハイダイナミックレンジ機能と高輝度によって鮮度を高めたカラーを持つOLEDディスプレーに重点を移し始めている。OLEDディスプレーは、新聞紙のように巻き上げるなど新しい形にすることができる。自動車やサイネージなど急成長市場を含め、新生ディスプレーOLED市場は2020年までにほぼ400億ドルの市場価値に達する見込みであり、2015−2020年の期間中の年平均成長率(CAGR)はほぼ18%となる。

今回のコラボレーションは、フォトパターナブル誘導材料および調光材料のInkronオプティカルコーティング(IOC)に関係するもので、OLED向けの独自の光学特性と優れた処理安定性を備えており、オンセル・タッチセンサーを実装できる。これら機能は低温、紫外線キュア・プロセッシングとともに十分コントロール可能な光特性や機械的柔軟性などの物性が含まれる。さらに、この材料はOLEDとタッチセンサー計画での主要なコーティング、製造方法論に対応する。

長瀬産業の奥村孝弘・電子化学品事業部長は「特異的材料のニーズがOLEDやフレキシブルディスプレーの新しい波とともに高まっているので、われわれはInkronのIOC製品が市場の需要に十分対応すると考える。このテクノロジーは当社が現在市場に提供している製品や技術を補完するディスプレー・ソリューションを提供するともに当社の製造工場での量産能力に十分適合している」と語った。

今回の契約に基づいて製造される最終製品は、たつの市(兵庫県)にある長瀬の工場で2016年中に量産態勢に入り、アジアのすべての主要ディスプレー製造地域に納入される。Inkronは今後もフィンランドにあるR&Dセンターで材料をさらに開発し、選択的なIOC製品向けに重要なシロキサン材料を供給していく。

Inkronのユラ・ランタラ最高経営責任者(CEO)は新たな材料市場の導入で強力なグローバルパートナーの存在を重視している。同CEOは「われわれは長瀬産業と協力することに興奮している。同社は非常に保守的な世界のディスプレー・エコシステムの中にあって、当社テクノロジー販売し、広げる有力な立場にある。プリンテッド・シロキサンとナノメタル・ベースのインクとペースト開発に注力する有力なテクノロジーカンパニーとして、長瀬産業との提携関係は、生産を高めティアワン・ユーザーに対するセキュリティー・ソースを保証するため、最新の工業用化学品製造知識を当社に持ち込むことになる」と語った。

▽長瀬産業について
長瀬産業とその子会社は世界中で、同社の機能材料、加工材料、電子、自動車・エネルギー、ライフ&ヘルスケア各部門を通じて、さまざまな製品とサービスで化学製品の利用に依存する活動に関わっている。これら製品とサービスは、染料/顔料、コーティング材/インク、界面活性剤、オフィスオートメーション(OA)、電気機器、家電、自動車、LCD、半導体、医薬品/医療機器、化粧品、機能食品成分など。

長瀬産業の完全子会社ナガセケムテックスは、高性能樹脂を製造・販売している。樹脂は変成エポキシ樹脂、フォトリトグラフィー向けケミカルソリューション、エピクロルヒドリン誘導体、アクリルポリマー、誘電性高分子、液晶材料、キレート剤、殺菌剤・抗菌剤、酵素/リン脂質など。

▽Inkronについて
Inkronはディスプレー、LED、電源IC、半導体、プリンテッド・エレクトロニクス各産業向け次世代材料のテクノロジーリーダー、メーカーである。Inkronが特許を保有する最先端シロキサン重合体化学の能力は、コスト効率に優れたナノ材料の製造処理工程と合わせて、ハイテク・アプリケーションにおける優れた性能上の利点を備えた広範なカスタム化された材料による製品を実現する。Inkronの詳しい情報はhttp://www.inkron.com を参照。

▽問い合わせ先
Inkron Limited
CEO
Dr Juha Rantala
E-mail: juha.rantala@inkron.com

Nagase & Co., Ltd.
Manager of Electronic Chemicals Dept
Mr Hiroshi Tanaka
E-mail: hiroshi.tanaka@nagase.co.jp
2016年01月28日

button_15.jpg  有機ELパネルの封止用の透明ガスバリアフィルム市場が、今後にどのように成長するか?

2016年1月27日 UBIリサーチ

現在は、フレキシブルAM​​OLEDの封止は、有機薄膜と無機薄膜を積層する薄膜封止と、最小限の封止プロセス後にガスバリアフィルムを貼り付けるハイブリッド封止の両方が量産に適用されている。また、現在の大面積AMOLED パネルは、光が基板方向に発光されるボトムエミッション構造で量産されているので、金属シートを適用したハイブリッド封止が適用されている。

しかし、モーバイル用フレキシブルAM​​OLEDパネルに適用されている薄膜方式は、高価な製造装置を使用するので、投資コストが高くなって工程数が増え、量産効率が低くなる欠点があり、製造コストの削減が行えない。現在は、大面積で高解像度と高輝度の要求に応じてのトップイミッション構造のAMOLEDパネルが開発中であり、トップイミッション構造の適用時に透明な封止が不可欠である。

これらの将来動向に基づいて次世代封止の必要性が増しており、特に透明ガスバリアフィルム封止への関心が高まっている。現在、量産適用されているハイブリッド構造に適用される透明ガスバリアフィルムは、封止要求条件である10 -6 g / m 2 dayのWVTRより低い10 -4 g / m 2 dayのWVTR製品が適用中であるが、R&D段階では、10 -6 g / m 2 day のWVTRの開発が完了した状況にあり、透明ガスバリアフィルムだけでの封止が可能になり、この関連の研究開発も活発に行われている傾向にある。

UBIリサーチで発刊した2016年OLED Encapsulation レポートによると、「透明ガスバリアフィルム封止は薄膜封止より投資コストを削減することができ、大面積基板のトップエミッション構造にも適用可能で、高い市場成長が期待される封止である。」と明らかにした。

UBIリサーチは、2017年以降に新設されるであろう、モバイル向けとテレビ向けの大面積パネルの新規ラインで、透明ガスバリアフィルムを適用した封止が適用される場合の透明ガスバリアフィルム市場は、2020年に約700 百万USドル規模まで成長可能と分析している。


2016年01月08日

button_15.jpg  RFID将来、現在とは完全に別の世界を構築

インダストリーソリューション By ジョサンロク記者 - 2015年5月22日

印刷電子、電子インク、レーザーナノ、その他の革新的技術により変化が訪れる見通し

RFIDの未来は今とは根本的に異なるという見方が優勢だ。その背景には、印刷、電子、電子インク、レーザーナノ、その他の革新的な技術が、電子産業で素晴らしい新世界に飛躍したことに起因する。私たちはこれらの技術革新の影響が、現在の私たちが知っているRFIDの変化に強力な影響を与えることは想像が難しい。しかし、間もなく根本的な変化が訪れるだろう。

多くの産業にまたがる年間十億個以上のRFIDタグがこれまでに発展するためには長い時間がかかった。しかし、市場拡大は現在、加速している。そして今でも、この瞬間にも驚くべき量の革新がRFIDの真の「用途」を探し出している。



未来のための革新性

電子製品、RFID、アンテナの未来は非常に興味深い。有機ポリマー、ナノテクノロジー、金属材料分野での材料の革新が起こった。フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、直接レーザー/光学リソグ​​ラフィ、電気泳動、新しいバッテリー/電源技術分野で処理の進歩があった。有機新素材、服と紙の印刷、電子の全分野は、段階的に、半導体の世界を変化させている。

より弾力的安価生産が次世代RFID成長を牽引するだろう。これらの将来の市場に巨大な影響を与えるだろう。ただし、上記のグラフで、成長がかなり誇張されているが、ここで注目したいのは、技術革新と融合を通じたRFID市場の発展である。

チップレス(chipless):チップレスへの関心は、過去数年間あった。将来のある時点で、どこにでも汎用印刷が可能となる瞬間から、十分に安価で、十分にスマートなプリンタが開発されることができれば、どこかでバーコードと同じくらい大きく普及することとなるだろう。したがって、チップレスの脅威の最初の対象は、バーコードになるだろう。

これはRFID市場の特長であり、しかし、その価格は高すぎる汎用性は限定的である。一方、バーコードは缶、紙製品、事実上どこでも印刷が可能である。

研究とパイロット試作は、この印刷されたRFIDデータを保存して実行することができているという点を見せた。たとえ現在は限定的であるが、薄いフィルムトランジスタ回路は、今後の数年以内に商業市場で実用的に到達可能なレベルになるために継続して発展するだろう。

技術の核心は、バーコードプリンタのように広く導入されることができる装置を作ることになるだろう。ただし、まだ開発には時間がかかるが、多くの企業は、現在、バーコードやRFIDラベルを作成する管理サービスを利用している。これらのエンドユーザーが事実上のコンバータに転向することができ、彼らはすでにこの次世代製品を作るための作業をしている。

しかし、コンバータの価格に支払うことができる予算は限られている。

チップレスを目指す企業を見て最も興味深い点は、これらが完全に他の業種のメーカーであるという点である。3M、BASFなどのメーカーは、半導体メーカーとは異なり、印刷、紙、プラスチック、インク、その他の材料を主に扱う。したがって、このような技術革新は、業界を変えるである。

印刷電子(Priting Electronics):印刷、電子は、RFIDの未来と他のIDに技術が望む最大の約束を盛り込んでいる。印刷エレクトロニクス市場は、大量生産のための工程と装置が最適化され、生産者が投資し易いほど価格が低くなり、成長している。RFID タグ、有機EL(OLED)、薄膜光電池(PV)、印刷バッテリーとセンサー、このすべてのものは印刷電子的に生産することができる。印刷された「チップ」と一緒に、レーザー構造型アンテナのような技術は、3次元アンテナを作る。

銀や銅からカーボンナノチューブに至る材料技術と一緒に、インクやコーティングは、プリンテッドエレクトロニクス産業の重要な原動力である。市場の潜在性のためのサンケミカル(Sun Chemical)とデュポン(DuPont)のような多国籍企業から、フレクストロニクス(Plextronics)、コビーオ(Kovio)、ポリ(IC PolyIC)のような資金支援を受けたスタートアップのようなベンチャーメーカーが製品を開発している。

アンテナ技術の発展:RFIDは、環境に応じて、非常に大きく認識率が変わる問題がある。アプリケーションによってもばらつきが非常に大きい。そして、顧客は、認識能力を確保受けることを望んでいる。RFID の利用についてのケーススタディが増え、新たな分野、大きな可能性がある分野を追加しようとする事例も増えている。たとえば、健康・美容市場を発展できるソリューションプロバイダは、大きな利益を得ることである。

しかしながら多様化は挑戦である。他のハードウェア市場と同様に、コンピュータ利用設計がRFIDアンテナ市場にも登場した。例えば、NXPはUHFタグのためのRFID-PCBアンテナデザイナー(Antenna Designer)ソフトウェア製品を紹介した。兼松(Kanematsu)、Vizinex、RCDのようなカスタムデザイナーだけでなく、タグメーカーも、他の市場分野に浸透するために汎用性が重要であることを理解している。

エイリアン・テクノロジー(Alien Technology)とImpinjのようなチップベンダは、自分たちのパートナーのためのプラットフォームを開発している。そしてゼブラテクノロジーズ(Zebra Technologies)のような巨大プリンタメーカーは、自社の製品や製品が対応するように、アンテナとインレイサプライヤーがタグを設計するための標準案とガイドラインを公開している。

アンテナの課題は、品質である。他の超薄型の電子製品領域と同様に、非常に高品質で製造する装置とノウハウに十分な投資が必要である。アンテナがタグの核心部品であるが、品質面でのパフォーマンスと信頼性は、メーカーごとに違いがある。

メモリ:インテリジェントな物品と物事のインターネットアプリケーションは、製品を安全に輸送するために、スマート機能を必要とする。テゴ(Tego)のような会社は、自分たちがスマート資産と呼ぶこの分野で大きな進歩を見せている。当然これは、資産の価値を高める。例えば、可視性のための欲求が高いサプライチェーンを見ると、運送リスクが大きいが高価格のためのスマート機能を必要とする。高価値資産だけでなく、メンテナンスなどの高価な処理は、現在進行中の(独立)とメモリタグの情報から価値を発見することができる。

視覚タグ:既に適用が開始されて、拡大している。電子インクや紙と結合した薄膜/読み取り/書き込み視覚タグの組み合わせであり、オムニ-ID(Omni-ID)と同じ会社が既に使用されている。サプライチェーン、製造プロセス制御、科学、研究所をはじめとする多くの事例がRFIDと時刻(グラフィックスと使用案内)が結合する必要がある領域である。オムニ-IDは、大量製造環境でのJITなどで確実な勢いを見せている。店舗内で動的に価格を策定する小売業界は、もう一つのチャレンジンな市場になるだろう。

センサーが追加されたパッシブタグ:これは受動(バッテリー補助のない)センサーが結合されたRFIDを言う。RFミクロン(RFMicron)のような企業の製品が市場を牽引している。温度、湿度、圧力、振動など、そのすべてのものは、多数の用途で適用の可能性があり、単に資産やアイテムだけでなく、インテリジェントな環境でも使うことができる。もちろん、この課題は、RFIDはいつもながら、明確な顧客や市場が存在するその特定の高価値用法を発見に注力する必要がある。

センサーは従来技術である。多くのセンサが存在する。しかし、RFID +センサーの次世代の世界に飛躍するのは、かなりの時間がかかっている。専門家たちの予測は、この領域で明らかに成長があるものとみなす。再度、IoTが触媒になるだろう。しかし、建築での日常的なアプリケーションで冷蔵流通(食品、飲料、医薬品、健康美容)に至る環境的に制御される過程は、産業界から家庭まで、将来は明確に利点がある。

バッテリー補助式パッシブ(Battery Assisted Passive):「能動型」ではないが、これらのUHF +バッテリや半能動型タグは「パッシブ」RFID市場に位置を占めている。バッテリー補助式パッシブ(BAP)タグは、無線ビーコンを発散していという点で、アクティブRFIDとは違う。ただし、それぞれに電源があり、パッシブが認識されるように待機する。

では、バッテリー補助式パッシブ(BAP)タグはなぜ必要か?BAPは、より多くのアプリケーションでRFIDシステムの一部となることができる。UHF +電力の組み合わせは、UHFの信号範囲を大幅に向上させ、他の(無電源)パッシブタグと同じリーダーとして認識されるようにする。これは多層的なアプリケーションを助ける。カートンを例に挙げると、パッシブタグのみが必要とコンテナの中にタグがある。したがってドギン信号範囲、再利用性、より多くのデータ保存性が必要である。

このすべてのものを一つのシステムに入れ、または複数の周波数/プロトコルと、それについてくるハードウェアをすべて導入するかの問題だ。これは、ターゲット市場が小さいため、これらのタグのコストと形状(サイズ)も小さいものであり、このため、現在もそしてこれからもかなり小さい市場になるだろう。しかし、より薄いバッテリーとタグを提供し、価格を減らす努力は、この分野がかなりの潜在的な成長を果たすために助ける。

より薄く、より強く:小型化は、RFIDの目的である。薄く、より弾力的なタグを作成するには、研究と努力が要る。ノースダコタ州大学の研究者が紹介した方法は、レーザー応用、高度なパッケージング(Laser Enabled Advanced Packaging)である。今日の大規模なタグに一般的に用いられるロボットが入れる方式の代わりに、レーザーパルスを用いてRFID回路を基板(この場合には、紙)に挿入する。

もう一つの事項は薄膜である。低温薄膜技術を利用して回路を作ることである。将来のインレイ(inlay)もより薄く安くなっている。また、タグ材料(スマート/電子ペーパーなど)を活用する様々な手法がある。ここでタグインレイだけが薄くなるのではない。アンテナも必ず薄くなければならない。

ナノテクノロジー:ナノテクノロジーは、インクだけでなく、タグとアンテナ材料でも適用されている。

メタ材料:将来的には、次世代ナノ(メタ材料)が作られる。より小さな規模を可能にし、最終的にはより安価な技術を可能にするものである。これらのレーザー/光学リソグラフィーに作られる。研究によると、メタ材料は、異なる周波数に設定することができる。
2016年01月05日

button_15.jpg  キーワードで振り返る2015年の有機ELディスプレイ・有機EL照明産業

2015年12月31日 UBIリサーチ

有機ELテレビ

2013年第4四半期から発売された有機ELテレビは、2015年1、第2四半期にそれぞれ約5万台が出荷され、第3四半期に10万台が出荷され、第3四半期のみで上半期各四半期の出荷量の約二倍以上を出荷した。また、第4四半期にも20万台近く出荷したと予想されて、LG ディスプレイの2015年目標の約90%以上が達成されると予想される。

これは、有機ELテレビの価格が初期価格の半分ほどに下落し、他のテレビとの価格競争力が生じ、新たに発売されるLCDテレビより有機ELテレビの利点を強調する積極的なマーケティング活動が市場で発揮されている成果に見える。LG ディスプレイは、第3四半期業績発表会で、2016年の有機ELテレビ用パネルの出荷量を100万台と発表し、有機ELテレビの成長を予測した。業界関係者に2015年は、有機ELテレビの市場拡大の足場を用意した1年であった。

ギャラクシー S6 Edge

サムスン電子はGalaxy S6とGalaxy S6 Edgeを発売した当時は、数量を5対5で期待した。しかし、実際の需要量でGalaxy S6 Edgeが70%を占め、供給不足となった。このために、サムスンディスプレイでフレキシブル用のAMOLED製造ラインを計画よりも前倒し稼働して、需要量を満たすことができた。2015年は、フレキシブルAM​​OLEDパネルのみが実装できる設計で、消費者の財布を開くような製品が計画されている。2015年は今後の有機EL市場の成長性を証明してくれた一年だった。

サムスンディスプレイからの供給の多様化

サムスンディスプレイは、過去3四半期の業績発表会で、外部取引先を30%に拡大する計画を明らかにした。これにより、スマートフォン市場の成長鈍化が予想された第3四半期にもかかわらず、主要取引先の新製品発売と供給先の拡張によって、売上高を前四半期比で13%の成長の実績を遂げた。特に中国セット企業からAMOLEDパネルを搭載したスマートフォンがリリースがされ、世界の携帯電話市場で有機ELのシェアが増えたと分析される。2015年のサムスンへの供給以外への顧客の多様化は、サムスンディスプレイの実績を再び成長に上げ、AMOLEDパネルがモバイルディスプレイ市場での割合を拡大する。

Apple スマートフォン製品へのフレキシブルOLED適用

これまでのすべての製品にLCDパネルを適用してきたアップルが、2015年にリリースされたsmart watch製品のアップルwatchにLG ディスプレイのフレキシブルAM​​OLEDパネルを最初に適用して、大きな関心を集めた。下半期にはサムスンディスプレイのフレキシブルAM​​OLEDパネルも採用することで、サプライヤーの多様化を遂げた。Smart watchに続いてスマートフォンもフレキシブルOLEDを適用するための布石として計画され、フレキシブルAM​​OLEDパネルが適用されたiPhoneのリリースの時点での関心が高かった一年だった。

有機EL照明

2015年の世界OLED照明産業は大きな変化を経験した。OLEDWorksはPhilipsの有機EL照明の中核事業に関連する生産設備、知的財産権を買収すると発表した。今回の買収で製品ポートフォリオを広げ、米国とドイツで同時に照明パネルを量産するなど、事業規模を大幅に拡大した。

またLG 化学は有機EL照明事業をLG ディスプレイに譲渡した。譲渡価額は1,600億ウォンでOLEDパネルの量産のためのノウハウが豊富なLGディスプレイに関連事業を移管して、競争力を高め、既存の素材事業に集中するという戦略と分析される。有機EL照明産業の主力メーカあるLG 化学と、OLEDWorksへの事業譲渡は、各社の事業戦略に沿ったものであるが、これに応じて、当分の間は、関連する設備投資が遅れることとみられ、このような動きがOLED照明産業全般にどのような影響を与えるかの関心が集まっている。
2015年11月29日

button_15.jpg  有機系太陽電池実用化へ 低光量でも発電OK 所沢で長期実証実験スタート 埼玉

産経新聞 11月28日(土)

 夕方や室内などの低日射や低光量でも発電できる有機系太陽電池の実用化を目指し、所沢市の西武新宿線航空公園駅前で、平成29年2月までの予定で長期の実証実験がスタートした。同市と有機系太陽電池技術研究組合(RATO)が実証実験に関する協定を締結。同電池を利用した自発光誘導灯計49セットを設置して、実用化への課題を探る。(石井豊)

 有機系太陽電池はシリコンなどの通常の太陽電池と異なり、低コストで少ない光でも発電できる特性があり、世界で実用化にしのぎを削る次世代型太陽電池。今後の発展が期待される先進技術のひとつで、今回の実証実験に使われる有機系太陽電池「色素増感太陽電池」はRATOが国立研究開発法人「新エネルギー・産業技術総合開発機構」(NEDO)の主導の下で実用化した。

 設置された自発光誘導灯は、蓄電機能を組み込んだ縦横15センチ、厚さ3センチの太陽電池で、日中に蓄電。接続した長さ約80センチのLEDチューブが日没から日の出まで緑の光を灯す。実証実験は同駅前ロータリーの茶畑部分のコンクリート縁石に29セット、同公園駅前交差点の歩道中央植栽帯の縁石に20セットを設置した。

 同市は7月、東京都内で行われた太陽光発電のイベントを職員が視察。RATO側と知り合い、有機系太陽電池の実証実験の場所を探していることを知った。同市は「マチごとエコタウン所沢構想」を策定し、再生可能エネルギーなどの導入にも積極的なことから、「全力で協力したい」(藤本正人市長)と、避難場所に指定されている所沢航空記念公園に近い同公園駅前の提供を申し出た。

 RATOの田中千秋理事長は「有機系太陽電池は日本が世界をリードし、RATOは産学官が連携したチームジャパン。マチごとエコタウン構想を打ち出し、志の高い所沢市と組んで、いよいよ実証プラントが動き出す。世界のビッグマーケットに広げる第一歩を成功裏に完了させたい」と意気込みを語った。

 同市環境政策課は「設置場所は多くの市民も通る場所なので、これを機に市民にも再生可能エネルギーに関心を深めてほしい」と話している。
2015年07月06日

button_15.jpg  有機エレクトロニクス市場が広がる

2015年05月29日 化学工業日報

 シリコン技術の限界を超える可能性を秘めた有機エレクトロニクス材料が花開く時代を迎えている。ディスプレイ、照明など有機EL(エレクトロルミネッセンス)は日本企業が技術開発、製品化で先行したが、期待したほど市場は広がっていない。ここに来てIoT(モノのインターネット)に代表されるCPS(サイバー・フィジカル・システム)市場が拡大するとともに、安全・安心で豊かな社会構築に向けたキーデバイスとして有機エレクトロニクス材料が見直されている。
 NEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)は、先端技術分野のロードマップを市場や技術の変化に対応して見直した。有機エレクトロニクス材料はELディスプレイ、EL照明、太陽電池、センサーなど機能性有機化合物採用デバイスと、ポリマー2次電池、導電性分子コンデンサ、透明導電性および帯電防止フィルムなど導電性有機材料採用デバイスに分類した。
 エレクトロニクス材料はシリコンを軸に用途を広げてきたが、大面積化や柔軟性に限界がある。有機材料はこの欠点をカバーして、これから一気に市場開拓が進むというのがNEDOの基本認識だ。これに基づき2030年の市場規模を予測すると同時に技術的課題を示した。
 製品化で先行したのはディスプレイ分野だが、これからはウエアラブル機器で有機ELの柔軟性が生きると指摘する。プロンプターでは透明性、デジタル技術の融合によるインタラクティブ性の向上が必要と判断する。これらの市場開拓が進めば20年で3兆円、30年には7兆円も可能と予測した。
 EL照明はLED(発光ダイオード)に比較して高コストだが、有機ELの柔軟性の特徴に加え、健康や個人の感性に合わせた照明空間の提供することで30年には1000億円近い市場を見込む。有機太陽電池は材料安定性や劣化などの欠点を解決して太陽電池市場の10%近いシェアを目指す。有機TFT(薄膜トランジスタ)センサーは生体適合性に加えてリサイクル性を生かした用途開発を期待する。
 有機エレクトロニクス材料が飛躍する背景に、ヒトやモノがインターネットでつながるIoT時代に求められるキーデバイスとの判断がある。加えて20年の東京五輪に向けてアスリートの記録向上を支えるトレーニングや競技用具などにも有機材料の存在は不可欠。会場や都市での情報提供用の大画面ディスプレイにも使われるだろう。
 日本は有機ディスプレイの技術開発で先行したが、その後の製品化では韓国や中国企業の後塵を拝している。東京五輪は巻き返しのチャンスだ。
2015年04月24日

button_15.jpg  福田金属箔 導電性金属粉材料 PE分野に照準

2015年04月15日 化学工業日報

 福田金属箔工業(京都市山科区、園田修三社長)は、導電性金属粉材料の展開を加速させる。銀メッキ粉末の生産能力を増強するとともに、微細銅粉の量産を開始する。京都工場内に専用設備を建設中で、今秋にも完成する予定。さらに、プリンテッドエレクトロニクスの普及拡大に向けて、インク分野にも参入する。銅系ナノ粒子および銅系高濃度分散インクを製品化しており、サンプルワークを進めている。ペースト・フィルムメーカーなどを対象に、電子回路形成におけるファイン化・低コスト化の課題に寄与する材料として採用を働きかける。
2015年02月08日

button_15.jpg  (朝鮮日報日本語版) LG、特許2万9000件を開放

朝鮮日報日本語版 2月5日(木)

 LGグループと政府出資の研究機関は4日、忠清北道清州市で「忠北創造経済革新センター」の発足式を行い、特許2万9000件を中小企業やベンチャー企業に無料または最低限の費用で公開する方針を明らかにした。また、LGグループは忠清北道で二次電池、化粧品、バイオの各産業を育成するため、3年間で計1兆6000億ウォン(約1720億円)を投資することを決めた。

 同市梧倉邑の忠北知識産業振興院で行われた発足式には、朴槿恵(パク・クンヘ)大統領、忠清北道の李始鍾(イ・シジョン)知事、具本茂(ク・ボンム)LGグループ会長ら約140人が出席した。

 同センターの設置は年初来、光州市に続き2カ所目で、通算で全国6カ所目となる。朴大統領は「『命と太陽の土地』である忠清北道でバイオ、化粧品、エコエネルギーの各産業を大きく発展させ、クリーンで美しい創造経済の生態系を実現していく」と述べた。

 忠清北道の同センターは特許ライセンス料の負担で新製品開発が困難に直面している中小企業、ベンチャー企業を支援するため、LGグループが保有する特許約2万7000件、16の政府出資研究機関が保有する特許約1600件をデータベース化し、全て公開する。公開される特許には、化粧品、バイオ、電子、化学、通信の各分野が含まれる。

 LGグループは、LG化学の梧倉工場水処理施設、有機発光ダイオード(OLED)素材、LGハウシス清州工場の高断熱建築資材工場に対する投資を含め、3年間で1兆6000億ウォンを投資する。また、忠清北道地域に特化した産業分野で「スター中小企業」を育成するため、韓方化粧品の原材料発掘のためのネットワーク構築、100億ウォン(約10億8000万円)規模のバイオ専用ファンド創設なども推進する。
2015年02月03日

button_15.jpg  “発電する窓”の実現へ、透明な有機太陽電池

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2015年01月30日  [村尾麻悠子,EE Times Japan]

 山形大学 有機エレクトロニクスイノベーションセンターは「プリンタブルエレクトロニクス2015」(2015年1月28〜30日、東京ビッグサイト)で、透明な有機薄膜太陽電池を展示した。同センター、伊藤電子工業、ヤマトテックが共同で開発しているもの。住宅の窓やブラインド、カーポート、自動車のルーフやダッシュボードなどへの応用が期待されている。

 有機エレクトロニクスイノベーションセンターと伊藤電子工業は、陽極(金属電極)に特殊な透明材料を使うことで、透明な有機薄膜太陽電池を実現している。厚さは1μmもない。

 有機薄膜太陽電池は、フレキシブルな太陽電池を実現できるとして注目を集めている。変換効率が10%を超えるものも出てきた。

 透明というのは、太陽光が通過するので、電力に変換できるはずのエネルギーの多くを捨ててしまうという行為でもある。説明担当者は、「変換効率と出力を上げるには、人間の目では捉えられない波長の光、具体的には700nm〜800nm以上の赤外線を効率よく吸収するような材料を開発する必要がある」と話す。有機エレクトロニクスイノベーションセンターは、有機薄膜太陽電池の出力を、2017年までに100W/m2まで上げることを目指しているが、これは「かなり難しい」(担当者)という。「現状は、目標の100W/m2よりも1桁下がるくらいの出力しか達成できていない」(担当者)。

 ただ、透明な有機薄膜太陽電池への期待は強いようだ。説明担当者によれば、「ハウスメーカーからの関心が特に強い。他にも高速道路の防音壁に取り付けたいなど、意外な分野からの引き合いもある」という。潜在的な市場規模は、住宅窓市場では推定500億円(国内)、車載用サンルーフ市場では推定1000億円(世界全体)など、新しい市場の開拓/拡大の可能性もある。
2015年01月23日

button_15.jpg  山大工学部が新有機太陽電池開発へ 学術振興会事業に採択、オーストリアの大学と連携

知っておきたい太陽電池の基礎知識 シリコンの次にくるのは化合物太陽電池?有機太陽電池でみんなが買える価格に?

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山形新聞 1月3日(土)

 新たな有機太陽電池の開発を目指す山形大工学部の研究グループ(実施責任者・吉田司教授)による事業が、日本学術振興会の「頭脳循環を加速する戦略的国際研究ネットワーク推進プログラム」に採択された。オーストリア・リンツ大と連携し、双方向の人的交流を展開しながら研究を進める。期間は2017年3月までで、約1億4千万円の研究費が投入される。

 採択されたのは「先端次世代エネルギーリーダーシップ」事業。有機太陽電池は軽量で柔軟性があり、製造コストも抑えられる一方、エネルギー変換効率が悪いという課題がある。事業では、新たな有機半導体結晶を作り出すことで、この課題を抜本的に解決する「第3世代有機太陽電池」を創出し、シリコンなどを使う一般的な無機太陽電池に匹敵する効率実現を目指す。

 同推進プログラムは、国内と海外のトップクラスの研究機関が世界水準の共同研究を行うことで、研究者を育成し学術振興を図るのが目的。連携するリンツ大は、先端的な有機半導体評価解析技術を持ち、同大教授で有機太陽電池研究の第一人者であるN・S・サリチフチ教授は14年3月まで、山形大有機エレクトロニクス研究センターの特別連携卓越研究教授を務めていた。

 両大学それぞれの強みを生かし、主に山形大が有機半導体結晶を作り、リンツ大がその評価解析を担う。それぞれの若手研究者が相互に交流、役割分担しながら、第3世代有機太陽電池の学術領域を開拓していく。吉田教授は「新しい有機太陽電池のブランドを作りたい。10年後、山形がその震源だったと言えるようにしたい」と話した。

 今月下旬に、山形大工学部で、サリチフチ教授らを招き、同事業の公開キックオフシンポジウムを開催する予定。
2014年11月14日

button_15.jpg  阪大など、有機半導体の表面と結晶内部で大きく異なる構造変化を観測

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マイナビニュース 11月13日(木)

大阪大学(阪大)は11月10日、有機半導体の表面では結晶内部と大きく異なる構造が実現していることを明らかにしたと発表した。

同成果は、同大大学院 基礎工学研究科の若林裕助准教授らによるもの。東京大学の竹谷純一教授、堀田知佐准教授、理化学研究所の是常隆上級研究員らと共同で行われた。詳細は、「Nature Communications」に掲載された。

有機半導体は安価、軽量なデバイス素材として、有機ELディスプレイなどで、すでに実用化されている。通常のシリコンの代わりに有機半導体を使ってトランジスタを作った場合、有機半導体の表面近傍数ナノメートルを電気が流れるが、このような表面付近の狭い領域で分子がどのように並んでいるかはほとんど知られていなかった。

研究グループでは、高エネルギー加速器研究機構(KEK) 放射光科学研究施設 フォトンファクトリー(PF)の放射光を用い、ホログラフィの考え方を応用した特殊な解析法によって、表面付近の分子の並び方が結晶内部と大きく異なる例を発見した。さらに、この変化によって電気伝導性も表面と内部で差が出ることを理論計算によって確認したという。

今回発見されたような自発的に生じる表面構造は、自己修復機能を持つ極薄膜が半導体表面に形成されることを示している。このため、利用する分子を選び、分子一層レベルで伝導性を制御することで、精密かつ安定な微細デバイス製造技術に繋がることが期待されるとコメントしている。

(日野雄太)
2014年11月01日

button_15.jpg  無機物質を超える密度の有機メモリ実現に一歩前進 〜理研が基盤技術の実験に成功

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Impress Watch 10月31日(金)

 独立行政法人理化学研究所(理研)は30日、有機物質であるジアリールエテン分子を銅表面上に均一膜として形成することに成功し、膜の形成メカニズムを解明したと発表した。同分子は光スイッチ機能を持ち、有機メモリ実現の可能性を持つ。

 有機物質を用いたデバイスとしては、すでに有機ELや有機FET(電界効果トランジスタ)、有機太陽電池などが実用化されている。有機物質を利用したメモリはまだ研究段階だが、従来の半導体など無機物質では超えられない1平方インチあたり1Tbit以上の高密度メモリを作成できる可能性を持つ。

 今回理研が実験に用いたジアリールエテン分子は、光を当てることで分子構造が変化し、分子の性質が変化する。具体的には、通常は白色や透明だが、紫外線を当てると赤や黄色などに変わり、可視光を当てると元に戻るが、光を照射し続けなくても室温で安定的に存在するため、室温で動作可能な不揮発性メモリとして利用できる。

 しかし、この分子をメモリとして利用するには、銅表面などの固体基板上に均一構造として整列させる必要があるが、この分子だけを銅表面に蒸着させても、分子はランダムに吸着してしまう。

 そこで、研究チームは、同分子に、電子を引っ張りやすい性質を持つフッ素原子が6個集まった部分があることに着目。陽イオンをこのマイナスに帯電した部分と繋ぐ「糊」として使うことを考案し、塩化ナトリウムを前もって蒸着させた銅表面にジアリールエテン分子を蒸着、加熱したところ、分子が列構造に並んだ2次元均一膜が形成された。その後の解析で、形成された構造が、ジアリールエテン分子とナトリウムからなる均一膜であることを実験的に証明した。

 また、同チームは、「RICC」スパコンにて、量子力学の基本原理に基づいて分子や結晶の性質を計算する「第一原理計算」を行なったところ、ナトリウム周りの電荷量が減少したためナトリウムが陽イオン化して糊として働き、電荷量が多くなっているフッ素の部分と引き合っていることも分かった。このことは、イオンと分子双極子の相互作用が、膜の形成メカニズムに深く関与していると言い換えられるという。

 この研究成果は、複雑な構造をしたスイッチング機能を持つ分子でも、相互作用を工夫すれば表面に均一に分子を配列できることを示しており、有機メモリの実用化に向けた前進となる。


【PC Watch,若杉 紀彦】

button_15.jpg  理研、分子と陽イオンの相互作用を利用し光スイッチ分子の均一膜を形成

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マイナビニュース 10月31日(金)

理化学研究所(理研)は10月30日、光スイッチ機能が注目されているジアリールエテン分子を銅表面上に均一膜として形成することに成功し、膜の形成メカニズムを解明したと発表した。

同成果は、同所 Kim表面界面科学研究室の清水智子元研究員(現 物質・材料研究機構 主任研究員)、鄭載勲国際特別研究員、今田裕特別研究員、金有洙准主任研究員らによるもの。詳細は、ドイツの科学雑誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版に掲載された。

有機物質を用いたデバイスには、すでに実用化されている有機ELの他、有機FET(電界効果トランジスタ)や有機太陽電池などがある。また、有機物質を用いたメモリは研究段階にあるが、無機物質では超えられないとされている1平方インチ当たり1Tビット(1Tbit/1in2)以上の高密度メモリが作れる可能性を秘めている。有機メモリを実現するためには、スイッチング機能を持った有機分子を、銅表面などの固体基板に均一かつ密に並べる必要がある。しかし、有機分子の構造は複雑なため、分子同士の相互作用だけで自己組織化現象により分子を整列させ、基盤の表面上に均一膜を形成することは困難な場合がほとんどである。

研究グループは、光スイッチ機能を持つ有機分子のジアリールエテン分子を、銅表面に均一かつ密に整列しようと試みた。しかし、ジアリールエテン分子だけでは分子同士の相互作用がうまく働かず、銅表面に整列させることはできなかった。そこで、ジアリールエテン分子が電子を引っ張りやすい性質を持つフッ素を含むことに着目し、塩化ナトリウムを蒸着させた銅基板にジアリールエテン分子を蒸着し加熱した。これにより、ナトリウム陽イオンが糊の役割を果たすことで、銅表面に列構造を持つジアリールエテン分子の単分子膜が形成できたという。さらに、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用い原子レベルで観測した膜の構造と電子状態の詳細なデータについて、分子や結晶の性質をシミュレーションによって明らかにできる第一原理計算で解析して、分子吸着構造や性質を明らかにし、膜の形成メカニズムを解明したとしている。

今後、有機メモリの実用化に向け、さまざまな分子や固体基板で試行錯誤が行われると予想されるが、今回の膜形成の鍵となった、イオンと分子双極子の相互作用を利用できるよう分子を合成したり、塩化ナトリウムを蒸着させたりするという簡便な方法は、表面構造の製作技術の応用範囲を拡げるものになると期待できるとコメントしている。

(日野雄太)
2014年07月19日

button_15.jpg  飛躍する有機エレクトロニクス

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2014/06/23 野澤 哲生=日経エレクトロニクス

 有機エレクトロニクスの実用化を取り巻く状況は明るい話と暗い話が入り組んでおり、一見すると混とんとしています。

 暗い話とは、大型有機ELテレビ事業についての話です。2014年春になって、韓国Samsung Electronics社、ソニー、パナソニックが相次いで事業を凍結するという一部報道がありました。本当なら「有機ELテレビドミノ」とでもいうべき残念な状況ですが、各社が正式に発表したわけではありません。パナソニックは2014年6月のSID 2014でも、55型4K有機ELテレビのバックプレーン技術について講演しています。発表を聞いた技術者の何人かは「優れた技術発表だった」と感想を述べていました。ただし、講演者に有機ELテレビ事業の行方について直接聞いても「一切ノーコメント」でした。本当にすっかり止めるつもりであれば、隠すことはないはずです。

 各社の意思はともかく、大型有機ELテレビは市場の中で位置付けが難しくなっているのは否定できません。精細度や大型化では液晶テレビに及ばず、低価格化では大きな差を付けられています。大きな強みだったはずの色再現性の高さも、液晶テレビが量子ドットという強力な武器を得たことで、少し色あせてみえます。Samsung Display社に至っては、SID 2014に105型の曲がった液晶テレビを出展。大型有機ELテレビの存在理由は今やなくなりつつあります。ポスターみたいにクルクル巻ける超高精細の大型テレビができれば状況は変わりますが、実現にはもう少し時間がかかりそうです。

あの企業がフレキシブル有機ELディスプレーを採用か

 一方で、明るい話は枚挙にいとまがありません。例えば、有機半導体材料の研究開発では「50年に1度」(九州大学 教授の安達千波矢氏)という技術革新が進んでいます。課題だった青色発光材料の効率や寿命を飛躍的に高める手法が複数見つかっており、材料のコストも大幅に低減する可能性が高いです。

 有機トランジスタ向けの半導体材料や製造技術も急速に向上しています。「これから有機トランジスタは、量産段階に入る」(SID 2014に参加したある技術者)という状況の中、キャリア移動度で10cm2/Vs前後の値が珍しくなくなり、20cm2/Vs超も報告例が出てきました。これは、InGaZnO TFTなどと肩を並べる値です。

 デバイスの実用化でも大きく前進しています。例えば、有機トランジスタには、“金脈”となる用途が見えつつあります。それは、医療・ヘルスケア用途で服や体に貼って使う「スキン型センサー」。なぜフレキシブルかという問いに、これほど適格な回答はなかなかありません。

 近未来ではなく、今まさにブレーク寸前にあるデバイスもあります。ウエアラブル端末向けの小型フレキシブル有機ELディスプレーです。例えば、米Apple社は2013年前後に、フレキシブル有機ELディスプレーを利用する腕時計型ウエアラブル端末に関する特許をいくつか公開していますが、それを実現する製品、おそらく「iWatch」が近く発表されるという噂が業界を駆け巡っています。高精細で広色域、かつフレキシブルなディスプレーを実現する技術は、現時点では有機ELに限られます。対抗技術も出てくるかもしれませんが、少なくとも当面は有機ELディスプレーの独壇場になりそうです。
 
 有機ELを照明として利用する用途でも、いよいよ蛍光灯を超える発光効率のパネルが量産段階を迎えています。日本ではコニカミノルタ、海外では韓国LG Chem社などが実用化を牽引。パナソニックは、出光興産との合弁会社を清算した一方で、有機EL照明の研究開発は逆に強化。今回のSID 2014では、10cm角で発光効率133lm/Wの照明用パネルを開発したとの発表内容に、質疑応答の時間に会場から「この発表を聞けて大変幸せだった」と称賛のコメントが相次ぎました。

 何よりも参加者の心に響いたのは、コニカミノルタの139lm/W、パナソニックの133lm/Wという数字以上に、それらがまだ通過点に過ぎず、200lm/Wという非常に高い値さえも実現の可能性が見えてきたという点だったかもしれません。

 
2014年07月18日

button_15.jpg  曲面に電子回路を直接印刷する技術、山形大学が開発

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日経テクノロジーオンライン 2014年7月16日

 山形大学 有機エレクトロニクス研究センター(ROEL) 副センター長 教授の時任静士氏は2014年7月11日、曲面に電子回路を直接印刷する技術「3次元曲面印刷電子回路技術(3D-PE)」を発表した。「まだ他の誰もやっていない技術」(時任氏)だという。

 この発表は、同氏がセミナー「有機エレクトロニクスの今後を考える」に登壇し、同氏の研究チームで開発している有機電子回路のオール印刷技術による作製技術、およびその技術を利用した「スマート有機センシングシステム」のビジョンについて語ったものだ。

 その中で時任氏は、山形大学が特許を保有するという低温焼成可能な銀(Ag)ナノインク、そして銅(Cu)ナノインクの特性について明らかにした。

 Agナノインクは、塗布後、室温で数時間乾燥するだけで導電率は約200μΩcm(マイクロオーム・センチメートル)まで低下する。100℃の温度で焼成すると導電率は6μΩcm、120℃の温度の場合は3μΩcmに低減できるという。

 Cuナノインクについては石原ケミカルと、窒素雰囲気化の熱焼成で温度300℃で約100μΩcm、温度350℃で約18μΩcmまで導電率を低減できる技術を開発したとする。ちなみに、バルクのCuの導電率は1.7μΩcmである。

 さらにCuナノインクを光焼成(photonic sintering)する技術も石原ケミカルと開発した。大気中で6000J(ジュール)のエネルギーの光を0.8ミリ秒という短時間照射するだけで、Cu配線の導電率を9μΩcmに低減できるという。

 従来、こうしたナノインクを用いてインクジェット技術で電極や配線を形成すると、「コーヒーステイン」と呼ばれる、配線や電極の周囲や端が盛り上がってしまう課題があった。今回はこの課題も解決したという。

 3D-PEの印刷手法については明かさなかったものの、Agナノインクを曲面へ直接印刷する技術だとする。配線の線幅は20μmまで可能で、円筒などの曲面にも対応を進める。

 想定する応用先は、自動車の運転席回りの計器類や操作パネル(インパネ)に実装するタッチパネル、自動車の車内配線、曲がったきょう体上のアンテナなど。「従来のフォトリソグラフィーでは実現不可能だった領域に切り込む」(時任氏)と話す。

(日経エレクトロニクス 野澤哲生)

2014年07月03日

button_15.jpg  フィルム状の電子回路作製 山形大・時任教授

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2014年07月02日 河北新報

  山形大有機エレクトロニクス研究センターの時任静士教授は1日、有機材料や微細粒子などのインクを用いた印刷技術で、世界で最も薄いフィルム状の電子回路の作製に成功したと発表した。丸めたり曲げたりしても作動するため、人体や衣類に貼り付けて、健康状態の計測などへの活用が可能となる。

 開発した電子回路は20センチ四方で、食品ラップの約10分の1の厚さ。ガラス板の上にフィルムを形成させ、半導体インクと導電性インクで回路を印刷してガラスからはく離する手法を開発し、実現した。

 人体に貼り付けて体を動かしても、作動信号に変化がないことも確認。血圧や心拍の強弱、汗に含まれるストレス物質の成分の濃度などが計測できる。紙のチケットやプラスチック製カードに埋め込んで所在地や利用状況などを発信させ、犯罪防止につなげることも期待される。

 時任教授は「印刷による作製方法も省エネルギーで低コスト。応用的な研究を進め、10年以内の実用化を目指したい」と強調した。

 研究成果は6月20日付の英科学誌ネイチャーコミュニケーションズに掲載された。
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