フレキシブルエレクトロニクス用高性能フレキシブル基板の開発芝浦工業大学工学部応用化学科教授大石知司背景フレキシブルエレクトロニクス薄い・軽い・曲げられる Fig.1: Flexible plastic LCD ディスプレイ(LCD,有機EL)・照明太陽電池・電子ペーパー大きな発展が期待市場規模：2012年 94億6000万米ドル 2022年 632億8000万米ドル技術課題（株）グローバルインフォメーション調査資料 ① 柔軟性,ガスバリア性,透明性を持つ基板開発 ② 簡便なプロセス技術現在の基板材料有機材料無機材料（ガラス）＜長所＞＜長所＞・柔軟性に優れる＜短所＞・ガスバリア性に優れる・耐熱性に優れる・耐熱性に乏しい・低ガスバリア性＜短所＞・脆く、割れやすいガスバリア性、柔軟性に優れた基板材料フレキシブル基板の新材料設計概念超薄板ガラスと高耐熱性,高透明性を有す TACフィルムの複合化有機フィルム-TAC 接着層TMOS-DAC 超薄板ガラス接着層TMOS-DAC 有機フィルム-TAC 超薄板ガラス 70μm TAC film Fig2:フレキシブル基板断面模式図期待される特徴・ガラス基板による高ガスバリア性・有機材料によりガラス基板の脆さの補強とフレキシブル性の向上接着層-有機無機ハイブリッド樹脂有機-無機ハイブリッド Diacetylecellulose TAC film OCOCH3 HO OCOCH3 H3COCO O O O OCOCH3 O OH 高親和性 n OCOCH3 HO ゾルゲル法 O 重縮合反応 TMOS O C H3 3HCO S i O C H3 O CH3 n O 化学結合 O Si O O O Si O n O O Si O O 高密着性 O Si O Si O Si O 超薄板ガラスフレキシブル基板の作製 TMOS-DAC樹脂合成 TMOS/dioxane 積層プロセス概略 1) 超薄板ガラス上に接着溶液塗布 HCl/dioxane H2O/dioxane 60 ℃2 hours stirring DAC/dioxane 60 ℃2 hours stirring 2) TACフィルムを重ね、溶液押し出し cyclohexanone 基板作製アプリケーターによるTAC film積層 80℃ 10min prebake 100℃ 30min 乾燥機有機無機ハイブリッドフレキシブル基板 3) 裏面にもフィルムを重ね、サンドイッチフレキシブル基板の透明性,密着性 Transmittance / % 100 高密着性 25 80 20 60 15 40 10 全剥離 20 5 0 0 300 400 500 600 700 Wavelength / nm 800 DAC単体 TMOS-DAC TMOS-DAC 対ガラス対TAC film 対ガラス作製したフレキシブル基板は高透明性・高密着性フレキシブル基板のフレキシブル性試験法ひねり強度試験曲率限界半径試験基板をアームに固定基板を円筒に挿入後、丸める r 基板が割れた円筒半径を測定片腕を回転し、基板の割れた角度を測定 20 強 18.0 mm 15 ひねり強度試験曲率限界半径試験 70 60 15.2 mm 14.3 mm 50 12.7 mm 10.8 mm 10 柔軟性回転角度/° 柔軟性曲率限界半径/mm 弱フレキシブル基板のフレキシブル性試験 46.0 °47.3 ° 43.8 ° 38.0 ° 40 30 20 5 17.2 ° 超薄板ガラス70μm 0 ガラス 40μm 60μm80μm 100μm 単体積層TAC フィルム厚超薄板ガラス70μm 弱強 10 0 ガラス 40μm 60μm 80μm100μm 単体積層TAC フィルム厚 Film厚の増加に伴い、柔軟性向上フレキシブル基板の断面構造基板断面図 TAC/ハイブリッド層 40μm 超薄板ガラス 70μm TAC/ハイブリッド層 40μm 接着樹脂によりガラス基板とTAC filmは良好に密着ハイブリッド樹脂とTAC filmの一体化が示唆フレキシブル基板のまとめ密着性試験 0/25 25/25 （DAC単体膜）（ハイブリッド膜）ひねり強度 17.2° （70μmガラス） 47.3° （100 μm film）曲率限界半径作製したハイブリッド基板 18.0 mm （70μmガラス） 10.8 mm （100 μm film）ガスバリア性・透明性・フレキシブル性に優れた基板の開発に成功新技術の特徴・従来技術との比較新技術の特徴・高ガスバリア性（気体透過度H2O,O2： ~0）・高透明性（透過率90％、400-800nm）・高フレキシブル性（曲げ強度、ひねり強度）・塗布、張り合わせによる簡便な作製法従来技術有機フィルム上への無機薄膜形成高真空設備スパッタ法高コスト化低ガスバリア真空蒸着法多層膜形成実用化に向けての課題と企業への期待・フレキシブル基板の生産技術の確立・接着剤の合成法の確立・合成技術、塗布技術、フィルム接合技術を持つ企業との共同研究を希望。・フレキシブルエレクトロニクス用部材を開発中の企業、またフレキシブルエレクトロニクス分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有効と考えられる。本技術に関する知的財産権・発明の名称：接着剤及び積層体並びにこれらの製造方法・出願番号： PCT/JP2013/0890938 台湾102142834 ・出願人：芝浦工業大学・発明者：大石知司お問い合わせ先芝浦工業大学：産学官連携・研究支援課産学官連携コーディネーター：吉田晃 TEL: 03-5859-7180 FAX: 03-5859-7181 E-mail: [email protected]