パイクリスタル,布状のLEDディスプレーを実証

東京大学発ベンチャーのパイクリスタルは,LEDディスプレーを駆動する有機半導体アクティブマトリクスの開発に成功し,フレキシブルデバイスの企画・開発を行なうオルガノサーキットと共同して,実際にLEDディスプレーを駆動できることを実証した(ニュースリリース)。

イベント会場やパブリックスペースなどでは,大型・軽量・低コストのサイネージ技術が望まれている。フレキシブル・低コストの印刷プロセスの適用が可能な有機半導体は,従来の半導体に比べて製造コスト面やデバイスの屈曲性などの優位性があるため,大面積フレキシブルディスプレーを始めとして大面積エレクトロニクスへの応用に期待されている。しかし一方で,電流密度など半導体自身の性能が十分でないなどの課題があった。

今回両社は,JST 戦略的イノベーション創出推進プログラム(S-イノベ)の一環として,基本的な材料開発やプロセスなど基盤技術によるブレークスルーに焦点をあて,独創的な研究開発を進めてきた。その結果,LED駆動にも十分な性能の有機アクティブマトリクスを実現した。

サイネージ用ディスプレーの画素に使われるLEDの駆動に十分な電流を得るためには,移動度10㎝2/Vsの有機半導体トランジスタが求められる。研究では,溶液塗布のプロセスによって有機半導体材料を単結晶化し,10×10㎝のエリアに均一な特性を有するトランジスタデバイスを作製するプロセスを実現した。

これにより2T1C(1画素を構成する2個のトランジスタ(T)と1個のコンデンサ(C)を有する回路)型の低消費電力LED駆動回路を開発した。

また,これまで印刷技術によって1m級の大面積にわたるμmスケール精度が要求される多数のトランジスタを形成することは高価な製造装置が必要な上に,低歩留まりによる高コストであることが課題だった。今回,上記のプロセスにより10㎝角程度のエリアにLED駆動が可能なトランジスタアレーを形成し,個々のチップを切り離して50㎝角の軽量フレキシブルディスプレイ基板上の各画素に貼り合わせるラミネーション実装法を新たに開発した。

これらの技術革新により,μmスケール精度が必要な駆動回路部分の面積を最小限にすることが可能になるため,安価な製造装置で高歩留まりの大面積アクティブマトリクスを有する軽量フレキシブルディスプレーシートの製作が格段に容易になる。

なお,この技術は,各画素に配置したトランジスタチップがそれぞれ独立しているため,製造後の検査や出荷後の使用中に不良となったチップを取り替え,廃棄することなく再利用できるという副次的メリットもある。

さらに,開発したアクティブマトリクスと,オルガノサーキットが開発している3㎜ピッチのLED表示パネルとを組み合わせ,有機トランジスタを用いたアクティブマトリクスとしては世界で初めて,実際にLEDディスプレーを駆動できることを実証した。

イベント会場や交通機関など,パブリックスペースにおいて,大きな需要があることが市場調査の結果明らかとなっているという。今後この市場において,50㎝角の軽量フレキシブルシートを複数並べた,より大きなディスプレーを開発し,テストマーケティングを行なった上で,2~3年後の商品導入を予定している。

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