CEATEC 2021 （2021年10月）

インクジェット印刷
インクジェット技術のプリンテッドエレクトロニクス分野へ応用が着々と進展しています。
当研究グループでは、フレキシブル有機エレクトロニクスデバイス（有機EL等）の作製に利用する技術の産学連携研究を推進しています。

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（INOEL）
フレキシブル基盤技術研究グループ（仲田/古川/結城/向殿研究グループ）
http://inoel.yz.yamagata-u.ac.jp/F-consortium/home.html（連絡先）

仲田 仁（産学連携教授）nakada@yz.yamagata-u.ac.jp
向殿 充浩（産学連携教授） koden@yz.yamagata-u.ac.jp
1

保有技術・装置
当研究グループが保有するインクジェット技術に関連する装置について紹介します。

2

当研究グループ保有のインクジェットプリンター・システム
クリーンルーム環境
FUJI FILM製
マテリアルプリンターDMP-2850

UVカットグローブボックス（ドライＮ２ 又は ドライエアー環境）

インクジェットマテリアルプリン
ターとグローブボックスを組み合わせることで、様々な環境下（大気～ドライエアー～ドライＮ２）でのＩＪ実験が可能

グローブボックス内には、照射面積300×300㎜サイズに対応した、ＬＥＤ・ＵＶ照射装置（365nm、395nm）およびホットプレート（～300℃）を常設している
3

ＩＪプリンター・システムと各種成膜・処理装置との連携
クリーンルーム環境
真空蒸着装置（クラスター型、□300mm）

基板（フィルム）洗浄装置（ベルクリンブラシ＆二流体純水ＵＳ洗浄）

IJマテリアルプリンター

プラズマ表面処理装置（O2, N2, Ar, CF4）

スパッタ成膜装置（SiNx, SiOxNy, IZO等）

ALD成膜装置（Al2O3, TiO2等）

4

TFE (Thin Film Encapsulation)
へのインクジェット適用
インクジェット技術を用いて、有機ELの代表的な封止技術の一つであるTFE (Thin Film Encapsulation)技術を開発しています。
共同研究
東洋インキSCホールディングス株式会社
主な研究発表⚫ 山形大学； 「JFlex2020展」（2020.1 / 東京ビッグサイト）; 「JFlex2019展」（2019.1 / 東京ビッグサイト）.

5

薄膜封止 TFE (Thin Film Encapsulation)
東洋インキ製薄膜封止TFE用「無溶剤型UV-IJ樹脂インキ」（参考：東洋インキSCホールディングス株式会社ニュースリリース 2018.2.13）➢ 薄膜封止TFE（Thin Film Encapsulation）における無機バリア膜間に形成する
東洋インキ製樹脂膜の評価、フレキシブル有機ELデバイス化
・封止性能評価（Ca腐食法、有機ELデバイス）
バリア性評価例 （Ca腐食法）
・屈曲試験評価
40℃90％RH 1,000時間後
・フレキシブル有機ELデバイス試作＜本技術の特長＞
・SiN無機膜のバリア性を保護
・UV硬化タイプ（無溶剤）
・インクジェット印刷適性
Inorganic barrier layer (SiN)
Organic resin (Toyo Ink)
Inorganic barrier layer (SiN)
CathodeTFE (Thin FilmEncapsulation)

新規開発した封止樹脂を用いたTFEバリア性

Organic layers(plural layers)
Insulator

Barrier layer
Flexible PI substrate
Anode

TFT-circuit/bass-line

Insulator

デバイス応用イメージ

比較用封止樹脂を用いたTFEバリア性

6

薄膜封止 TFE (Thin Film Encapsulation)
東洋インキ製薄膜封止TFE用「無溶剤型UV-IJ樹脂インキ」
1.E-01
Al (1mm)
Ca (100nm)
SiN (sputtering, 150nm)
Organic resin (Toyo Ink)
SiN (sputtering, 150nm)
PEN (100mm)

WVTR (g/m2/day)Wax

1.E-02

Ca corrosion test
(40℃/90%RH)

1.E-03

Organic resin: reference

1,030H

1.E-04
1.E-05
1.E-06

Device structure of Ca corrosion test1,030H

Organic resin: developed

1.E-070200

400 600 800 1000 1200
Storage time (hour)
共同研究

東洋インキSCホールディングス株式会社
関連プログラム⚫ 山形大学フレキシブルエレクトロニクス産学連携コンソーシ
アム（YU-FLEC） [2018/1～2023/3]⚫ 文部科学省：オープンイノベーション機構の整備事業「山形大学/オープンイノベーション機構」[2018年度～2022年度]

成果発表
山形大学：「JFlex2020展」（2020.1 / 東京ビッグサイト）⚫ 山形大学：「JFlex2020展」, 「JFlex2019展」

7

TFE用いたフレキシブル有機EL

共同研究

東洋インキSCホールディングス株式会社

主な研究発表⚫ 山形大学； 「JFlex2020展」（2020.1 / 東京ビッグサイト）; 「JFlex2019展」（2019.1 / 東京ビッグサイト）.
8

インクジェットを用いたオンデマンド有機ELパターニング
インクジェットによって有機ELデバイスにおける陽極絶縁膜を形成することにより、少量多品種または世界にただ一つという用途に向けたオンデマンドパターン有機ELが作製できます。
この技術により、広告、しおり、グリーティングカード、名札、表札、発光プレート等、有機ELの新たな用途展開が可能になります。
共同研究

東洋インキSCホールディングス株式会社

主な研究発表⚫ M. Sugimoto, Y. Fukuchi, H. Tsuruta, M.Koden, H. Nakada, T. Yuki, A-COE 2021, PA-17 (2021).
⚫ 杉本 美穂, 福地 良寿, 鶴田 洋明, 向殿 充浩, 仲田 仁, 結城 敏尚, 有機EL討論会第32回例会（オンライン）, S5-1 (2021).
⚫ 杉本 美穂, 福地 良寿, 鶴田 洋明, 向殿 充浩, 仲田 仁, 結城 敏尚, 有機EL討論会第31回例会（オンライン）, S7-3 (2020).

9絶縁膜プロセス（フォトレジスト）によるパターン形成
洗浄・前処理樹脂塗布（ダイコート、スピンコート）

プリベーク（溶剤除去）

樹脂
基板/電極

露光

遮光マスク

遮光マスクによるパターニング

現像・洗浄

ポストベーク（水分除去、架橋促進）⚫高精細化が可能だが、プロセスが簡便とは言い難い
10インクジェットを用いたオンデマンドパターン形成

洗浄・前処理樹脂塗布（インクジェット）

UV硬化
熱硬化

基板/電極

ＩＪプリントの主な特徴（利点）⚫ プロセスが簡便⚫ 多品種対応が簡便（遮光マスクがいらない）⚫ 環境にやさしい（廃液が少ない）⚫ 塗布していない領域に材料・マスク等が非接触（汚れにくい）
11

ＩＪ塗布バンクを用いた有機ELデバイス作製
東洋インキＳＣホールディングス株式会社、トーヨーケム株式会社との共同研究

ITO付きガラス基板にIJにて塗布（非発光部に絶縁膜として成膜）

真空蒸着＆封止（有機ＥＬデバイス化）

有機ＥＬディスプレイの試作品
外形：100mm×60mm（山形大学 YU-FLEC）

12

ＩＪ塗布バンクを用いた有機ELの特性
東洋インキＳＣホールディングス株式会社、トーヨーケム株式会社との共同研究

絶縁膜（良好な均一発光）

絶縁膜のないデバイスと同等の性能・寿命

13

ＩＪ塗布バンクを用いた有機ELデバイス試作
東洋インキＳＣホールディングス株式会社、トーヨーケム株式会社との共同研究

本技術の活用：オンデマンドパターンの有機EL（少量多品種生産）
・広告、しおり、グリーティングカード、名札、表札、発光プレート等「世界でただ一つの有機EL」が可能

14おわりに
当研究グループでは、インクジェット技術をフレキシブル有機エレクトロニクスデバイス（OLED, OPV）に適用する研究開発を進めています。
お気軽にお問い合わせください。
（連絡先）
仲田 仁（産学連携教授）nakada@yz.yamagata-u.ac.jp
向殿 充浩（産学連携教授） koden@yz.yamagata-u.ac.jp

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（INOEL）
フレキシブル基盤技術研究グループ（仲田/古川/結城/向殿研究グループ）
http://inoel.yz.yamagata-u.ac.jp/F-consortium/home.html
15