本文介绍山形大学在Printable Electronics展上介绍的“有机薄膜器件联盟”的举措和成果。

2. 柔性基板和ITO替代技术取得进展

2.1 开发主题与主要研究内容

山形大学有机薄膜器件联盟以“有机电子用配备ITO替代透明电极的柔性基板的实用化开发”为目标，通过产学合作在以下三个方面进行了开发。

（1）开发可应用于有机EL、有机太阳能电池、有机TFT等有机电子器件的柔性基板（超薄玻璃板、高性能不锈钢箔和塑料膜）

（2）开发替代传统透明电极ITO的透明电极并应用于柔性基板（涂布材料和蒸镀材料）

（3）开发卷对卷（R2R）生产基础技术（4台自主R2R装置（卷宽度为30cm））

有机薄膜器件联盟共有21家成员企业，其中包括装置厂商、构件厂商等。该联盟得到了2013年度及2014年度产学合作**促进事业的采纳。开发期间为2013年4月1日～2016年3月31日。

2.2 联盟的特点

该联盟的特点可以归纳为以下4点。

（1）团结不同领域的公司实现相同的目标

·基材厂商、材料厂商、装置厂商和器件厂商等

（2）山形大学主导联盟

→ 以企业出身的大学教职员工为中心推进联盟发展

（3）引进自主的卷对卷装置

（4）与灾区合作，为重建灾区做贡献

→ 推进与灾区企业、公共机构和团体等的合作

研发工作由企业出身的人员负责，而不是“象牙塔”中的研究者，这一点与某国立研究所大相径庭，从中可以感受到“开展业务”的雄心壮志。

2.3 柔性基板

关于柔性基板，笔者之前曾经介绍过各类基板的优缺点，探究了纳米纸实现的可能性。

山形大学有机薄膜器件联盟的研究通过使用超薄玻璃板、高性能不锈钢箔及阻挡膜作为柔性基板，开发出了有机EL照明和有机EL面板。

（1）超薄玻璃板

超薄玻璃板的特点是“在减薄厚度后表现柔性（厚度为50μm等）”，以及“与通常的玻璃一样，能够获得优良的阻气性、耐热性、耐化学性和表面平坦性等”。下面来展示两个开发成果。

（i）使用超薄玻璃板的92mm见方柔性有机EL照明面板（NEC照明制作）

本成果利用图1（a）的元件结构，试制出了图1（b）中的柔性有机EL照明面板。基板尺寸为92mm×92mm，发光区域为75mm×75mm。构成器件的超薄玻璃板为日本电气硝子制造，高性能不锈钢箔为新日铁住金集团制造。有机EL面板由NEC照明制作。

图1：使用超薄玻璃板的柔性有机EL照明面板

左为元件结构，右为柔性有机EL照明面板。（出处：山形大学提供的资料） （点击放大）

（ii）使用超薄玻璃板的柔性有机EL面板（使用防裂膜）

如果与市售保护膜贴合（自粘PET膜），用剪刀裁切叠层体会出现裂缝。为此，本成果开发出了防止新裁切部位的裂纹扩大的保护膜技术。图2是元件结构与新保护膜的效果。

图2：使用带防裂膜的超薄玻璃板的柔性有机EL面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

（2）使用高性能不锈钢箔的柔性有机EL面板

关于高性能不锈钢箔的特点，有机薄膜器件联盟列举了以下3点。

·在减薄厚度后表现柔性（厚度为50μm等）

·具有优良的阻气性、耐热性、耐化学性和低伸缩性等

·为确保基板表面的平坦性确保，在不锈钢箔上形成了平坦化膜（新日铁住金集团）

笔者曾经介绍过，“不锈钢基板（SUS基板）的比重虽然大，但工艺温度与玻璃基板一样不成问题。透明性符合有机EL基板的要求，而且导热性好，因此散热特性也非常**”。在此基础上，现在还需要追加介绍以上特点。

注1）玻璃的比重为220gm/m2，PEN的比重为120gm/m2，而SUS的比重达到了800gm/m2。薄膜厚度均为100μm。

（i）使用高性能不锈钢箔的柔性有机EL面板（新日铁住金集团/山形大学）

SUS基板表面的凹凸大（Ra：6.2nm，Rmax；78.2nm），因此是使用卷对卷（R2R）工艺形成平坦化膜。平坦化膜的厚度为3μm。通过采用这种方式，平坦性得到改善（Ra：0.6nm，Rmax：8.9nm），为制作有机EL面板创造了条件。图3是SU箔的表面状态与试制的有机EL面板。

另外，关于通过R2R在SUS箔上形成平坦化膜，相关成果已经在2015年的国际会议“IDW”上公布。本站介绍了详细内容（参阅本站报道）。

图3：使用高功能SUS箔的柔性有机EL面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

（ii）使用高性能不锈钢箔的92mm见方柔性有机EL照明面板（NEC照明制作）

图4是在尺寸为92mm×92mm的基板上制作的有机EL照明面板及其元件结构。其发光区域为75mm×75mm。

图4：使用高功能SUS箔的有机EL照明面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

（iii）使用阻挡膜的柔性有机EL面板

有机EL因水分和氧气而出现劣化的情况比其他FPD严重，因此，如果不在基板上设置阻挡层，可靠性就达不到实用水平。因此，本成果开发出了只使用2层阻挡层的新阻挡技术。参与开发的企业有帝人、神户制钢所、德国Merck公司和FEBACS。

图5是开发出的器件的结构、阻挡特性及有机EL面板。阻挡膜由真空成膜制成的无机膜和有机材料制成的涂布膜组成，是多叠层加而成的混合膜。图6是92mm见方的柔性有机EL照明面板。面板的发光区域为75mm×75mm。

图5：使用阻挡膜的柔性有机EL面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

图6：使用阻挡膜的柔性有机EL照明面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

笔者曾在之前的文章中，表达了对于纳米纸的期待。并且向山形大学产学合作教授向殿充浩表达了报道的意愿。

2.4 ITO替代透明电极

关于ITO替代材料，笔者曾经做过介绍。笔者说过：“碳纳米管（CNT）是涂布型电极的热门候选”。作为使用基于印刷方式的新透明电极成型技术的有机EL面板，山形大学有机薄膜器件联盟这次展示了由银（Ag）纳米线和透明导电聚合物叠层而成的有机EL面板的开发成果。

如图7所示，本成果使用凹版胶印的方式，在薄玻璃板基板上形成纳米银电极，在上面形成透明导电聚合物。这是因为纳米银不是固态电极（并非整个电极都是透明电极）。然后，再通过丝网印刷在上面形成绝缘层，形成有机层及阴极电极，有机EL面板就完成了。

图7：使用印刷方式成型的透明电极的有机EL面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

图8是有机EL照明面板的元件结构、电压-电流特性及器件的寿命测试结果。基板尺寸为50mm×50mm，发光区域为32mm×32mm。电压-电流特性方面，新电极和ITO在加载电压为2V以上的区域未出现差异。寿命试验方面，ITO电极在点亮1000个小时后，亮度会降低到*初的近一半，而新电极在经过2500个小时后只降低40％，取得了良好的结果。

图8：使用新透明电极的有机EL照明面板

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

3. 着手成立新联盟

立足于山形大学有机薄膜器件联盟（2013～2015年度，21个成员）的技术开发成绩和运营成绩，在2016～2018年度实施、为期3年的新联盟“柔性有机电子实用化基础技术联盟”即将成立。该联盟将通过产学合作，开发有机电子领域的实用化基础技术，争取为成员企业的事业作出贡献。预定于2016年4月成立，目前正在进行准备。图9是联盟的发展蓝图。

图9：新联盟的发展蓝图

出处：山形大学提供的资料 （点击放大）

（1）瞄准市场在今后有望实现长足发展的柔性有机电子领域，开发其需要的基础技术、要素技术。基材厂商、材料厂商、印刷厂商、装置厂商和器件厂商等不同领域的企业为实现共同的目标走到了一起。

（2）事业贡献**主义（Business First！）

以为成员企业的业务做贡献为**要务。按照成员企业的要求推进合作研究。吸收通晓业务、企业出身的有机机电专家作为山形大学的教职员工，主导联盟的发展。

4. 结语

在本次展会上，山型大学的展位*引人注目。国立研究所和相关机构也设置大规模的展位、投入大量人员，努力对成果进行了展示。但与往年一样，这些机构的成果大都没有考虑到实用化的需求，而且从中也看不到可以形成差异的技术。

与之相比，山形大学的展示内容形成了鲜明的对照。令人不禁惊叹“大学竟然能做到这种程度”。对于使用R2R的多层电路印刷技术和透明柔性有机EL面板，笔者之前进行过介绍，因此在本文中没有涉及。

国立研究所使用我们的税金，向“一呼百应”聚集而来的企业“施舍”钱财。这些企业组成“和气生财”的俱乐部，从来不进行讨论。已然沦为了税金的消费中心。这样的联盟不要也罢。

而山形大学的联盟遵循“事业贡献**主义”，是在“利益至上”的理念下开展研发。项目带头人也大多出身企业，拥有明确的志向。

在本次展会上，国立研究所一无所获，山形大学则获得了**性部门奖。至于国立研究所会不会闷闷不乐地说：“这也是没办法事儿（与‘铜奖都没有’同音）”，那我们就不得而知了。（特约撰稿人：鹈饲育弘，Ukai Display Device Institute代表）