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成果報告書詳細
管理番号20170000000557
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 エネルギー・環境新技術先導プログラム 特長ある機能性液体材料の実用化に向けた研究
公開日2017/7/25
報告書年度2015 - 2016
委託先名国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
プロジェクト番号P14004
部署名イノベーション推進部
和文要約研究項目A.クラスターゲル酸化物材料の開発
 クラスターゲル酸化物材料のプロセス性を活かした低温形成を試み、最高プロセス温度200℃で薄膜トランジスタ(TFT)の作製研究を行った。ゲート絶縁膜材料としてLaZrO薄膜、チャネル半導体材料としてInO並びにInZnO薄膜の低温形成に成功した。結果とし、移動度2.2cm2/(Vs)、ON/OFF比1.0×105、SS値0.29 V/dec、ヒステリシス0.4Vの優れたTFTを得た(課題A-1)。その成果をもちいて最高プロセス温度200℃でアクティブマトリックス型電気泳動ディスプレイ(AM-EPD)をガラス基板上に形成し、その動作を確認した(課題A-3)。酸化物バリアー膜に関しては、溶液改良とUV処理法を駆使して200℃の低温でLaZrO膜を製膜し、水蒸気透過率が0.06~0.10 g/(day・m2)、酸素透過率が0.1 cc/day・m2程度の優れたバリアー性を確認した。一方で、紙基板上へのAM-EPDの作製と、バリアー膜の形成温度の低下(150℃にまで)すること、は目標未達である(課題A-2)。
研究項目B.メタルメッシュ透明電極の開発
 ポリプロピレンカーボネート(PPC)のAgナノインクへのパターニング特性を利用した、自己組織化による微細配線の形成研究を行った。最初に小型ガラス基板(2cmx2cm)用いた技術検証を行った。結果として、最小線幅3μmを形成に成功し、目標値をクリアする抵抗率3.5μΩ、シート抵抗値1.5Ω/□を得た(課題B-1)。その成果に基づき、大型基板(10cmx10cm)を用いて、透明電極とフレキシブルプリント基板(FPC)の作製研究を行った。PPCパターニング基板の作製法として、ファトリソ法とインプリント法の二つの手法を用いた。透明ガラス電極として、線幅5μm、抵抗率3.94 μΩcm、シート抵抗 5.97 Ω/□、透過率96 %、ヘイズ0.1%の優れた特性を得た。一方で、ガラス基板上の配線の密着性は一桁程度高める必要があり、目標未達である(課題B-2)。フレキシブルプリント基板に関しては、ポリイミド基板上に3ー5μmの微細配線の形成を行い、抵抗率3.94 μΩcmと高い密着性を得た(課題B-3)。表示体向け配線の基礎技術の検討に関しては、本技術の適用範囲を調査した (課題B-4)。
英文要約Research Theme A. Application of metal-oxide precursor materials having a clustered gel feature
We have demonstrated that metal-oxide precursor materials having a clustered gel feature have a high processability. By fully utilizing such a feature, we tried to fabricate oxide thin film transistors (TFTs) and their applied devices at an ultra-low temperature. A LaZrO film as a gate insulator and InO (or InZnO) film as a channel were successfully fabricated at the temperature of 200°C. The TFT which was consisted by these films and fabricated at the temperature of 200°C had a mobility of 2.2cm2/(Vs), ON/OFF ratio of 1.0×106 and SS value of 0.29 V/dec (Theme A-1). The hysteresis in the transfer curve was 0.4 V. These values would be highly regarded if the process temperature considered. Based on the result, an electrophoretic display driven by an active matrix scheme was fabricated on a glass substrate also at the maximum process temperature of 200°C and its operation was confirmed (Theme A-3). As for the barrier film development (Theme A-2), a 200°C processed LaZrO film, which was fabricated with using an ameliorated solution and UV annealing, demonstrated good barrier properties both for humidity and oxygen:0.06~0.10g/(day・m2) for humidity and 0.1cc/(day・m2) for oxygen. However, the development of an electrophoretic display on a paper remained unachievable, together with a barrier film production less than 150°C.
Research Theme B Development of a metal mesh typed transparent electrode
We conducted a research and developmental work aiming to fabricate a metal mesh typed transparent electrode by using self-assembling of silver nano-particle ink on a polypropyrene carbonate (PPC) patterned substrate (PPC bank). As a first trial, we applied this technology for a small sized glass substrate of 2cmx2cm. As a result, meshed metal lines having a width of 3 μm were successfully fabricate. The lines had a resistivity of 3.5 μΩcm and sheet resistance of 1.5Ω/□, which values were superior to the target ones (Theme B-1). Next, we proceeded to the developments of a large-sized transparent electrode using substrates over 10cmx10cm and a flexible print circuit sheet. The two method were employed to prepare PPC banks: a photolithography method and imprint one. We were able to fabricate a transparent electrode, of which line width was 5 μm, on a glass substrate by using the PPC bank by photolithography. It showed good properties such that the resistivity, sheet resistance, transparency and haze were 3.94 μΩcm, 5.97 Ω/□, 96 % and 0.1%, respectively (Theme B-2). As for a flexible print circuit sheet, narrower meshed lines with the width of 3 to 5 μm were fabricated on a polyimide substrate using the PPC bank by imprint, demonstrating a resistivity of 3.94 μΩcm and good adhesion (Theme B-3). We investigated possible application areas of this technology for displays (Theme B-4). Enhancement of adhesion on a glass substrate is the remaining issue.
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