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研究成果「有機半導体でシート型スキャナーを世界で初めて実現」研究成果
有機半導体でシート型スキャナーを世界で初めて実現 |
概要
国立大学法人東京大学（総長佐々木毅）の染谷隆夫（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）と桜井貴康（国際・産学共同研究センター教授）らの研究チームは、有機半導体を用い、シート型スキャナーの作製に成功した。この新型画像スキャナーは機械的に動かす部品が一切必要ないため、画期的に軽くてかつ薄い。また、プラスティックフィルム上に作製されており、曲げることができる。
このため、モバイル用途に最適のスキャナーであり、ポケットに丸めて持ち運ぶこともできる。今までスキャンがむずかしかった本の曲がったページにもぴったりフィットして画像スキャンができる。貴重な古文書も本をばらすることなく、傷めることなく画像スキャンができる。ワインのレベルも剥がさずにボトルについたまま画像スキャンできる。
内容
この度、染谷・桜井らは、有機トランジスタと有機ダイオードのアレイをプラスティックフィルム上に集積化することに成功し、世界で初めてシート型画像スキャナーを実現した。機械的に動かす部品やレンズなどの光学部品を用いることなく画像のスキャン取り込みができるようになっている。従来のスキャナーは、光検出器が一直線上に並んだ一次元アレイを機械的に上から下に動かして、文字や絵などの画像データをコンピュータに読み込んでいた。それに対して、今回は、有機ダイオードからなる光検出器を2次元状に並べ、機械的に掃引するかわりに、トランジスタと呼ばれるスイッチで電子的にスキャンして画像を取り込む方式を採用した。有機トランジスタを使ったことで、スイッチを大面積にアレイ状に配置でき、その結果、画期的に薄くて軽いスキャナーを実現できた。
有機トランジスタや有機ダイオードなどの有機半導体素子は、シリコンなど従来の無機材料素子とは違って、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、さらに折り曲げることができる。また、面積の大きなものを作る場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、有機トランジスタは、無線タグや電子ペーパーの駆動回路などへの応用が期待されている。一方、染谷・桜井らは、有機トランジスタを大面積センサーに応用する研究に取り組み、昨年はロボット用電子人工皮膚を実現するなど有機トランジスタの新しい応用例を示してきた。
今回は、大面積エレクトロニクスの新たな展開として、有機トランジスタで超薄型スキャナーを実現し、光検出器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た。試作したスキャナーは36dpi（1インチあたりの画素数）、画像取り込み面積は5cm角、厚さは0.4mm、重さは1g以下である。また、250dpiの有機光ダイオード・アレイも試作されており、将来、実用レベルの高解像度スキャナーの実現可能性が示された。
一方、有機トランジスタはシリコンに比べて遅いのが欠点であった。今回、有機トランジスタを2層積み重ね、階層構造を使った新規の有機回路手法を用いて、動作速度を5倍、消費電力を1／7に低減するなど、この欠点が克服できることも示した。このような結果を踏まえ、今後ますます、有機エレクトロニクスが重要な応用を開拓することが期待される。
新型画像スキャナーは、画期的に軽く、薄く、そして曲げることができる。このため、モバイル用途に最適のスキャナーであり、ポケットに丸めて持ち運ぶこともできる。今までスキャンがむずかしかった本の曲がったページにもぴったりフィットして画像スキャンができる。貴重な古文書も本をばらすることなく、傷めることなく画像スキャンができる。さらに、ワインのレベルも剥がさずにボトルについたまま画像スキャンできるなど新型スキャナーでしかできない用途も期待できる。
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（2004 IEEE International Electron Devices Meeting, IEDM2004, San Francisco, CA, December 13 - 15, 2004）で基本的なイメージ取得部分を発表し、集積回路のオリンピックといわれる国際固体回路会議（2005 IEEE International Solid-State Circuits Conference, ISSCC2005, San Francisco, CA, February 6-10, 2005）で、高速・低消費電力有機回路手法について発表する。
関連資料
1）国際電子デバイス会議主催者のプレス発表 http://www.his.com/~iedm/presskit/scanner.html
2）国際電子デバイス会議のホームページ http://www.his.com/~iedm/
3）国際固体回路会議のホームページ http://www.isscc.org/isscc/
参考写真
軽くて曲げられるシート型画像スキャナー。名刺の上にのせて蛍光灯の直下にて画像取り込みをしているイメージ図。
高解像度の画像は国際電子デバイス会議のホームページにて掲載。
http://www.his.com/~iedm/images/15_1-Fig1.jpg
