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记者会见「有机トランジスタでシート型点字ディスプレイの原理実験に世界で初めて成功」

东京大学大学院工学系研究科
东京大学国际?产学共同研究センター
合同记者会见

有机トランジスタでシート型点字ディスプレイの原理実験に世界で初めて成功
－　名刺のように軽くて、薄く、ポケットに入れてどこへでも持ち运べる　－

発表日时　　2005年11月24日（木）13：30～14：30　

発表场所　　本郷キャンパス工学部6号馆3阶セミナー室础

概　　要
国立大学法人东京大学（総长小宫山宏）の染谷隆夫（大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター助教授）と桜井贵康（国际?产学共同研究センター教授）らを中心とした研究チームは、有机半导体を用いてシート型点字ディスプレイの作製に成功した。この新型の点字ディスプレイは、シート状のイオン导电性高分子が屈曲する性质を利用して点を上下させ、有机トランジスタと呼ばれる柔らかい电子のスイッチを用いて上下させる点の位置を选択する仕组みとなっている。プラスティックフィルム上にすべての素子が作りこまれているため、薄くて、軽くてかつ曲げることができる。このため、ポケットに丸めて持ち运びのできる携帯可能な点字ディスプレイが実现できるので、将来は、目の不自由な方が电车で気軽に点字ディスプレイで読书できるようになると期待される。また、クレジットカードのように薄いものにも贴り付けることが可能であるため、ポイントカードのポイントを点字で表示させるなどの応用が期待される。

内　　容
この度、染谷?桜井らは、有机トランジスタ（用语1参照）とイオン导电性高分子（用语2参照）のアレイをプラスティックフィルム上に集积化することに成功し、世界で初めてシート型点字ディスプレイを试作した。
従来の点字ディスプレイは、ソレノイドやピエゾによるアクチュエータを用いており、回路部分もシリコンなど无机半导体で构成されていた。このため、軽量化や薄型化が困难であった。それに対して、今回は、シート状のイオン导电性プラスティックが电圧を印可すると屈曲する性质を利用したアクチュエータで点字ディスプレイを実现した。さらに、有机トランジスタを使ったことで、スイッチを大面积のフィルム上にアレイ状に配置でき、その结果、薄くて軽い点字ディスプレイを実现できた。
有机トランジスタは、シリコンなど従来の无机材料素子とは违って、低温プロセスでプラスティックフィルム上に形成できるため、軽くて、さらに曲げることができる。また、面积の大きなものを作る场合の製造コストもシリコンに比べて格段に安いと考えられている。この特徴を利用して、有机トランジスタは、无线タグや电子ペーパーの駆动回路などへの応用が期待されている。一方、染谷?桜井らは、有机トランジスタを大面积センサーに応用する研究に取り组み、一昨年はロボット用电子人工皮肤、昨年はシート型スキャナーを実现するなど有机トランジスタを大面积センサーに応用する可能性を示してきた。
今回は、大面積エレクトロニクスの新たな展開として、柔らかいアクチュエータと電気回路が同時にプラスティックフィルム上に集積可能であることを世界に先駆けて示し、有機トランジスタで超薄型の点字ディスプレイを試作して、その動作原理実験に成功した。点字ディスプレイのプロトタイプは、実効表示面積が4x4 cm2、1文字は合計6点（2x3）からなり、全部で24文字分の点字で構成される。有機トランジスタは、ポリエチレンナフタレート（PEN）もしくはポリイミドといったプラスティックフィルムの上に製造されている。チャネル長が20マイクロメートル（?m）、移動度は1平方センチメートル/ボルト秒（cm2/Vs）である。
点を动かすアクチュエータは、イオン导电性プラスティック?シートの里表両面を金属电极でサンドイッチした构造となっている。金属电极に数ボルトの电圧を印可すると、プラスティック?シートに含まれる金属阳イオンが阴极に移动する。これに伴って水分子が阴极に引き寄せられ、阴极侧が膨润し、その结果、プラスティックシードが屈曲する。アクチュエータは、机械加工によって、短册状に切り刻まれており、その先端には、プラスティック製の半球がのっている（図参照）。アクチュエータの下にある有机トランジスタから电圧が供给されると、このアクチュエータが屈曲する。そして、点字ディスプレイの最表面を覆っているシリコーンゴム?シート（10ミクロン厚）が、この半球によって点状に突起させる仕组みとなっている。
一方、同グループは、有机トランジスタでメモリ机能を実现することによって动作を高速化したり、回路技术を駆使して信頼性が向上できることも示した。このような结果を踏まえ、今后ますます、有机エレクトロニクスが重要な応用を开拓することが期待される。
新型のポケット点字ディスプレイは、軽く、薄く、そして曲げることができる。このため、モバイル用途に最适の点字ディスプレイであり、ポケットに丸めて持ち运ぶこともできる。この技术を利用すれば、そう远くない将来、目の不自由な方が、电车で気軽に点字ディスプレイで読书できるようになると期待される。また、クレジットカードのように薄いものにも贴り付けることが容易であり、ポイントカードの点数を点字で表示したり、値札に点字も表示したりすることも可能になると期待される。
一連の研究成果は、電子素子関連で世界最高峰の学会である国際電子デバイス会議（2005 IEEE International Electron Devices Meeting, IEDM2005, Washington DC、December 5 - 7, 2005）で基本的な点字動作を発表し、集積回路のオリンピックといわれる国際固体回路会議（2006 IEEE International Solid-State Circuits Conference, ISSCC2006, San Francisco, CA, February 4-8, 2006）で、有機トランジスタのための先端回路技術の詳細を発表する。

発表论文
1）国際電子デバイス会議 (IEEE/IEDM2005)
講演タイトル　“Flexible, Lightweight Braille Sheet Display with Plastic Actuators Driven by An Organic Field-Effect Transistor Active Matrix”
著者　Y. Kato, S. Iba, T. Sekitani, Y. Noguchi, K. Hizu, X. Wang, K. Takenoshita, Y. Takamatsu, S. Nakano, K. Fukuda, K. Nakamura, T. Yamaue, M. Doi, K. Asaka*, H. Kawaguchi, M. Takamiya, T. Sakurai, T. Someya
所属　University of Tokyo, Tokyo, Japan, *National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Osaka, Japan
講演番号　5.1　Session 5: Displays, Sensors, and MEMS ? Organic and Flexible Electronics
発表日時　Monday, December 5, 2005, 1:35pm ? 2:00pm, Georgetown Room
内容梗概　A flexible, shock-resistant, and lightweight Braille sheet display has been successfully manufactured on a plastic film by integrating a plastic sheet actuator array with a high-quality organic transistor active matrix. This is the first demonstration, to the best of our knowledge, to integrate plastic actuators with organic transistor active matrices.

2）国際固体回路会議 (IEEE/ISSCC2006)
講演タイトル　“An Organic FET SRAM for Braille Sheet Display with Back Gate to Increase Static Noise Margin”
著者　M. Takamiya1 , T. Sekitani1 , Y. Kato1 , H. Kawaguchi2 , T. Someya1, T. Sakurai1
所属　1University of Tokyo, Tokyo, Japan; 2Kobe University, Kobe, Japan

関连资料
1）国际电子デバイス会议主催者のプレス発表
http://www.btbmarketing.com/iedm/captions/5-1.doc
http://www.btbmarketing.com/iedm/
2）国际电子デバイス会议のホームページ丑迟迟辫://飞飞飞.丑颈蝉.肠辞尘/词颈别诲尘/
3）国际固体回路会议のホームページ丑迟迟辫://飞飞飞.颈蝉蝉肠肠.辞谤驳/颈蝉蝉肠肠/

本研究に関するお问い合わせ先
1）染谷隆夫
东京大学工学系研究科量子相エレクトロニクス研究センター　助教授
〒113-8656　东京都文京区本郷7-3-1
http://www.ntech.t.u-tokyo.ac.jp/

2）桜井贵康
东京大学国际?产学共同研究センター　教授
〒 153-8505 東京都目黒区駒場 4-6-1
http://lowpower.iis.u-tokyo.ac.jp/

参考写真

図1　軽くて曲げられる点字ディスプレイ。点字を指で読み取ろうとしているイメージ図。

図2　プロトタイプの组み立て図。内部の仕组みを示すために、一部の构成要素は意図的に剥ぎ取られている。点字ディスプレイは、有机トランジスタ?フィルム、シート状のアクチュエータ、ゴムで表面を覆ったシート状のフレームの3枚を贴り合わせて製造される。

高解像度の画像は国际电子デバイス会议のホームページにて掲载。
http://www.btbmarketing.com/iedm/images/5.1_fig1a.jpg
http://www.btbmarketing.com/iedm/images/5.1_fig1b.jpg

用语解説
1） 有機トランジスタ
炭素?水素からなる有机半导体をチャネル层に用いたトランジスタ（电子のスイッチ）。シリコンなど、无机半导体で作られるトランジスタと比较して、プラスティックフィルム上に作製することが容易で、軽量?薄型、机械的フレキシビリティー、耐衝撃性を有する。また、印刷プロセスとの整合性もよく、大面积に低コストで作製することができる。

2） イオン導電性高分子
电圧をかけると変形（屈曲または伸缩）するプラスティック。駆动电圧が数痴程度と低く、また、プラスティックでできているため薄型?軽量化可能といった特徴をもつ。発生力の大きいもの、応答速度の速いものなど、いくつかの种类があり、人工筋肉等への応用が検讨されている。

3） 点字ディスプレイ
点字の凹凸を电気的に上下させ切り替え表示する装置。触覚ディスプレイの一种。现在、ピエゾやソレノイドコイルを利用した市贩品もあるが、今回、有机トランジスタと高分子アクチュエータをもちいることで軽量?薄型化に成功した。