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塗布型透明導電膜の材料開発と成膜・パターン形成技術  
〜塗布・印刷プロセスで実用的な高透過率・低シート抵抗を実現する材料・加工技術〜  
〜各応用デバイスにおける要求特性とニーズを把握〜  
[コードNo.15STM024]

■体裁/ B5判並製本 292ページ
■発行/ 2015年 9月 29日 サイエンス&テクノロジー(株)
■定価/ 54,000円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86428-123-2
 
 〜フレキシブル/プリンタブル/大型・低抵抗化/低コスト化の実現を目指す
   ITO代替材料の進化と実用化の最新情報をつかむ!〜
  ・性能指数を用いた各ITO代替材料の比較とポジショニングマップ、開発の方向性
  ・Ag/Cuメタルメッシュの多様なパターニング方法と実現された性能値とは?
  ・銀ナノワイヤで得られている性能値と、そのフィルム加工技術
  ・銅ナノワイヤの実用化への課題と優れた特性を示す最新の研究例
  ・酸化グラフェンの溶液調製と塗布膜形成・デバイス適用例
  ・CNT透明導電膜の分散・インク調製・塗布工程の要点、高性能化への材料技術
  ・新規ナノ炭素材料・CNBの性能値と特性を活かした用途開発
  ・導電性高分子/PEDOT:PSSの高導電化の動向、ナノワイヤ・CNTとの複合化など新展開

 この他、進化する応用デバイス側から見た要求特性と新規材料への期待、アプリケーション動向も解説!
 透明導電材料、周辺材料、フィルム加工、応用デバイス企業に贈る、透明導電膜の今とこれからが分かる!

書籍趣旨

■本書の解説ポイント
 <応用デバイス・市場>
  ・各応用デバイス毎に特異な透明導電膜への要求特性とは?
  ・今後の応用デバイス開発の方向性と、透明導電膜に寄せられるニーズとは?
  ・各デバイス側から見た、ITO代替透明導電膜の有力材料とは?
  ・フレキシブル性のある塗布型透明導電膜の適用デバイスの用途動向は?

 <材料開発・加工プロセス技術>
  ・メタルメッシュ透明導電膜
   塗工、印刷、ナノインプリント、自己組織化など様々なパターン化法を解説
   グラビアオフセット印刷では装置、Agペースト材、印刷工程の留意点等も解説
  ・金属ナノワイヤ透明導電膜
   透過性と導電性を高めるのに必要なナノワイヤの形状とは?
   銅ナノワイヤ透明導電膜の実用化への課題と14〜30Ω/□を達成した最新研究例
   スクリーン印刷でどこまで細線形成が可能か?
   インクと基材との密着性をどう向上させるか?
   抵抗低減、性能維持のための焼成・保護膜技術とは?
   ナノワイヤ特有のパーシャルエッチングとは?
  ・塗布形成グラフェン透明導電膜
   酸化グラフェンの溶液調製と望ましい積層膜を得るためのプロセス
   高い導電性が発現されるための加熱還元法、化学的還元法とは?  
  ・CNT透明導電膜
   金属ハロゲン化銅ナノ粒子導入によるシート抵抗の長期安定化
   ヨウ素内包による、SWCNTの分散性・電気伝導度の向上
   2層CNT透明導電フィルムの特長と実用化・今後の用途展開
   長尺CNTを用いた透明導電フィルム。“長尺”の特長とそのフィルム化技術・性能を解説
   解凝集・分散のための分散剤選定・分散工程検討、塗布、分散剤除去、乾燥などCNT透明導電膜の加工プロセス
  ・CNBを用いた透明導電膜
   新規ナノ炭素材料:CNB(カーボンナノバッド)を用いた透明導電フィルム。
   その性能とフィルム加工方法、特長を活かしたアプリケーション展開とは?
  ・導電性高分子/PEDOT・PSS
   極性有機溶媒処理、添加剤利用、気相重合法、他材料との組み合わせ等のトレンド
   導電性高分子/PEDOT・PSSの高導電化技術を解説
   基本事項からインク化、印刷、パターニングまで、37頁、41の図表で分かりやすく解説

著者

山田直臣中部大学
一杉太郎東北大学
中谷健司(株)タッチパネル研究所
鵜飼育弘Ukai Display Device Institute
服部寿分析工房(株)
池上和志桐蔭横浜大学
吉村和記(独)産業技術総合研究所
沼倉研史DKNリサーチLLC
笹村悟藤倉化成(株)
佐藤正秀宇都宮大学
古澤毅宇都宮大学
鈴木昇宇都宮大学
中澤恵理昭和電工(株)
山木繁昭和電工(株)
内田博昭和電工(株)
田湖次広林純薬工業(株)
上野啓司埼玉大学
阿澄玲子(独)産業技術総合研究所
川崎晋司名古屋工業大学
渡邊修東レ(株)
三好健太朗太陽日酸(株)
坂井徹太陽日酸(株)
Erkki SoininenCanatu
永田豊Canatu
小林征男小林技術士事務所

目次

第1章透明導電膜の基礎と新たな展開
1透明導電膜とは
2透明導電性酸化物(TCO)
3透明導電膜材料の新たな展開1:ITO代替材料
3.1金属ナノワイヤー
3.2カーボンナノチューブ
3.3グラフェン
3.4導電性高分子
4透明導電膜材料の新たな展開2:新規酸化物材料
5透明導電膜材料の比較
5.1透明導電膜の性能指数
5.2各種材料の比較
第2章透明導電膜の用途と要求特性
第1節タッチパネル
1タッチパネルの種類と市場、構造
2抵抗膜式タッチパネルに必要な透明導電膜
3静電容量式タッチパネルに必要な透明導電膜
4メタルメッシュ透明導電性フィルム
4.1メタルメッシュ透明導電性フィルムの特徴
4.2メタルメッシュ透明導電性フィルムの作製方法
4.2.1Cu 系メタルメッシュフィルム
4.2.2Ag 系などのメタルメッシュフィルム
5銀ナノワイヤー(銀NW)塗工フィルム
6その他の透明導電膜
第2節ディスプレイ
1ディスプレイのデバイス構造と透明導電膜
2フラットパネルディスプレイ(FPD)の技術動向
2.1大画面化
2.2高精細化
2.3フレキシブル化
2.4タッチパネル機能内蔵ディスプレイ
3フラットパネルディスプレイ用塗布型透明電極への要求事項
3.1シート抵抗
3.2透過率
3.3色調
3.4屈折率
3.5仕事関数
3.6表面粗さ
3.7フレキシビリティ(可撓性)
3.8加工性
4LCD 用塗布型透明電極への要求事項
5OLED 用塗布型透明電極への要求事項
6EPD 用塗布型透明電極への要求事項
7フラットパネルディスプレイ用塗布型電極の動向
第3節照明
1LED 照明の基礎と動向
1.1LED 照明の構造・動作原理・製造プロセス
1.2LED 照明製品と市場・開発の世界動向
2LED チップと透明導電膜
2.1LED チップにおける透明導電膜の役割と要求性能
2.2LED 照明で使用されている透明導電膜と今後の展開
3有機EL 照明の基礎と動向
3.1有機EL 照明の構造・動作原理・製造プロセス
3.2有機EL 照明の課題と開発動向
3.3有機EL 照明の特長と市場予測
4有機EL 照明と透明導電膜
4.1有機EL 照明における透明導電膜の役割と要求性能
4.2有機EL 照明における透明導電膜の今後の展望
第4節有機系太陽電池
1有機系太陽電池と透明導電性基板
1.1色素増感太陽電池と有機薄膜太陽電池
1.2太陽電池の電流電圧特性と交流インピーダンスの測定
1.3透明導電性基板のシート抵抗とIV特性の関係
2有機系太陽電池に適用する透明導電性基板の特性
2.1透明導電性基板の材料
2.2透明導電膜の透過率スペクトルとシート抵抗の関係
3低抵抗透明導電性基板の開発動向
3.1マイクロメッシュを用いた低抵抗透明導電膜
3.2酸化物のバッファ層形成によるITOフィルムの低抵抗化の試み
4有機系太陽電池の新展開〜ペロブスカイト太陽電池の研究開発〜
第5節スマートウィンドウ
14種類のエレクトロクロミック・ガラス
1.1薄膜型エレクトロクロミック・ガラス
1.2溶液型エレクトロクロミック・ガラス
1.3SPD型エレクトロクロミック・ガラス
1.4液晶型エレクトロクロミック・ガラス
2スマートウィンドウ用透明導電膜に要求される性能
2.1電気伝導度
2.2透明導電膜の近赤外線の透過特性
3透明導電膜を用いた低放射率ガラス
第6節フレキシブル透明導電膜の市場・用途展開動向
1透明電極の基本構成
2新しい透明導電体の開発と実用化
3フレキシブルな透明サブストレート材料
4フレキシブル透明電極の用途展開
4.1タッチパネルスクリーン
4.2フレキシブルEL
4.3eペーパー
4.4フレキシブル液晶ディスプレイ
4.5フレキシブル太陽電池
4.6その他のフレキシブル光学デバイス
第3章塗布型透明導電膜の材料・成膜・パターン形成
第1節メタルメッシュ・ナノワイヤ
[1]グラビアオフセット印刷法による銀メッシュパターン形成
1導電性ペースト材料の概説
1.1導電性ペーストの材料の基礎
1.2導電性ペースト材料
1.2.1ポリマー型ペースト
1.2.2高温焼成型ペースト
1.3各印刷工法
2グラビアオフセット印刷
2.1グラビアオフセット印刷の原理
2.1.1装置の分類
2.1.2版の分類と特徴
2.1.3ブランケット
2.1.4ペーストに要求される特性
2.2グラビアオフセット印刷におけるトラブル例
2.3透明電極への適応例
3まとめと課題
[2]金属ナノワイヤの合成・形態制御・インク調製
1液相還元法による金属ナノワイヤの合成
1.1ポリオール液相還元による銀ナノワイヤの合成
1.2強アルカリ液相還元による銅ナノワイヤの合成
1.3水熱条件下でのグルコース還元による銅ナノワイヤの合成
2液相合成金属ナノワイヤの形状制御
2.1液相合成金属ナノワイヤの生成機構
2.2ポリオール液相還元銀ナノワイヤの生成と形状に及ぼす諸因子の影響
2.3液相合成銅ナノワイヤの形状制御
3マイクロ波加熱を利用した液相還元による金属ナノワイヤ合成
3.1金属ナノワイヤ合成におけるマイクロ波加熱の利点
3.2シングルモードマイクロ波加熱で得られる銀ナノ粒子・ナノワイヤ
4塗布型透明導電膜に適した金属ナノワイヤの合成と塗布型導電膜への応用
4.1高アスペクト比(1,000以上)の銀・銅ナノワイヤの合成
4.2銀ナノワイヤ分散液の調製と塗布型導電膜への応用
4.3銅ナノワイヤ分散液の調製と塗布型導電膜への応用
[3]銀ナノワイヤインクによる透明導電膜の作製
1銀ナノワイヤーの概要
1.1銀ナノワイヤーとは
1.2種々の透明導電材料における銀ナノワイヤーの位置づけ
2銀ナノワイヤーインクを用いた透明導電膜の作製技術
2.1銀ナノワイヤーインクの塗布方法
2.2銀ナノワイヤーインクを用いたスクリーン印刷
2.2.1インクについて
2.2.2基材フィルムについて
2.3銀ナノワイヤーの焼成技術
2.3.1パルス光照射技術とは
2.3.2銀ナノワイヤーインク塗布膜へのパルス光照射の適用
2.3.3銀ナノワイヤーとフィルムとの密着性について
3銀ナノワイヤー透明導電膜の保護膜技術
4透明導電膜の作製フロー
[4]銀ナノワイヤフィルムのエッチング技術
1エッチング技術の概要
1.1エッチング技術の基礎
1.2エッチング技術の用途
1.3エッチングプロセスの概要
1.4ウエットエッチングに使用される薬剤
2透明導電膜のエッチング技術
2.1透明導電膜のエッチング技術の概要
2.1.1多結晶ITO 膜のエッチング技術
2.1.2非晶質ITO 膜のエッチング技術
3銀ナノワイヤ透明導電フィルムのエッチング技術
3.1銀ナノワイヤ透明導電フィルムの構造
3.2銀ナノワイヤ透明導電フィルム特有のエッチング加工技術
3.3銀ナノワイヤ透明導電フィルムのエッチング加工プロセスと薬剤
第2節炭素系材料
[1]塗布形成グラフェン透明導電膜
1グラフェン透明導電膜の形成手法
2グラフェン透明導電膜の可能性
3グラファイト単結晶の酸化による可溶化と単層剥離
4酸化グラフェン塗布膜形成と還元
5塗布形成グラフェン透明電極を用いた有機薄膜太陽電池
6酸化グラフェンの正孔輸送層への応用
7塗布形成グラフェン透明電極を用いた半透明有機薄膜電界効果トランジスタ
[2]カーボンナノチューブ透明導電膜
1材料としてのカーボンナノチューブ
2CNTの合成
3CNTと透明導電膜
4CNT透明導電膜の作製技術
4.1分散・製膜技術
4.2ドーピング技術
5CNT透明導電膜の開発事例
5.1CNTインクの作製および製膜
5.2製膜後の処理による導電性発現
5.3ハロゲン化銅ナノ粒子の導入による、シート抵抗の長期安定化
[3]ヨウ素内包単層カーボンナノチューブ透明導電膜
1SWCNT 内包
1.1チューブ内の吸着ポテンシャル
1.2なぜ内包させるか
1.3いくつかの内包例
1.4ヨウ素内包技術
2CNT 透明導電膜
2.1利点と課題
2.2ヨウ素内包CNT 透明導電膜
[4]2層カーボンナノチューブの透明導電フィルムへの応用展開
12層CNT
1.12層CNT の特徴
1.22層CNT の製造
1.32層CNT の分散
22層CNT の透明導電フィルムへの応用展開
2.12層CNT 透明導電フィルムの製造技術
2.22層CNT 透明導電フィルム
32層CNT 透明導電フィルムの用途展開
3.1各種デバイスの要求特性
3.2電子ペーパー用途への展開
3.3フレキブルタッチパネル用途への展開
3.43D 形状タッチスイッチ用途への展開
[5]長尺カーボンナノチューブによる透明導電フィルム
1CNT 透明導電膜の特徴
2長尺CNT の特徴
2.1長尺CNT の製造法
2.2流動触媒法で製造したCNT の長さ
2.3長尺CNT の結晶性の改善
3長尺CNT 分散液の調製
3.1分散液の調製
3.2分散剤の選定
3.3分散法および分散機
3.4湿式微粒化法による分散液調製
4長尺CNT 透明導電フィルムの特性
4.1透明導電フィルムの性能
4.2長尺CNT と他社CNT の透明導電フィルムの比較
4.3塗工方法の検討
4.4塗工プロセス
4.4.1塗布工程(基材の表面処理)
4.4.2塗布後の乾燥工程(乾燥速度)
4.4.3分散剤洗浄工程
4.4.4分散剤洗浄後の乾燥工程
4.4.5オーバーコート工程
4.5今後の応用展開
[6]CNBTM(カーボンナノバッド)透明導電フィルムとその応用
1Canatuの事業展開
2CNBTM材料
2.1化学的構成
2.2材料特性
2.3製造プロセス
2.3.1CNBTMの生成
2.3.2CNBTMの成膜・フィルム製造プロセス
3CNBTMフィルムの開発コンセプト
3.1既存材料の課題と開発コンセプト
3.2CNBTMフィルムの加工に必要な設備
3.3競合ITO 代替技術との違い
4CNBTMフィルムの特性
4.1フィルム透明性、反射率、ヘイズ
4.2色の中立性
4.3機械的性能と環境的性能
5CNBTMフィルムの種類と特徴
6CNBTMタッチセンサ用途例
6.1Windows 8ノートPC
6.23D タッチ表面
6.3屋外で高い視認性を実現する高コントラスト試作品
7市場規模
7.1CNBTMフィルムの市場規模の予想
7.2Canatu の生産性
第3節導電性高分子
1導電性高分子の基礎・概要
1.1導電性高分子の歴史
1.2導電性高分子の種類
1.3導電性高分子の導電機構
1.4導電性高分子の用途展開
1.5導電性高分子の研究開発動向
2PEDOT:PSS の基礎・概要
2.1PEDOT:PSS の合成
2.2PEDOT:PSS の基礎物性
3ITO 代替材料としてのPEDOT:PSS
3.1PEDOT:PSS の透明導電膜としての物性
3.2透明導電膜としてのPEDOT:PSS の用途展開
3.2.1タッチパネル
3.2.2薄膜太陽電池
3.2.3有機EL
3.2.4色素増感太陽電池
3.2.5配向膜を組み込んだ液晶ディスプレイ
4PEDOT:PSS の高導電化
4.1極性有機溶媒処理によるPEDOT:PSS の高導電化
4.2添加剤によるPEDOT:PSS の高導電化
5気相重合法による高導電性PEDOT の合成
6PEDOT:PSS を一成分とする複合透明導電膜
6.1AgNW/PEDOT:PSS 複合透明導電膜
6.2CNT/PEDOT:PSS 複合透明導電膜
7導電性高分子のインク化およびパターニング
7.1導電性高分子のインク化
7.2導電性高分子のパターニング
8透明導電材料としての導電性高分子の展望



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