米IBMは、薄型ディスプレイを実現するために有用な基礎技術「ペンタセン分子薄膜」を製造することに成功したと発表した。

この薄膜は、プラスチックをはじめとした各種素材に印刷したり、塗布することが可能で、ディスプレイ装置の裏側にある通電回路のかわりとして使用することができる。各種素材に印刷し、さらに表示装置をその上に重ねることで、超薄型ディスプレイの実現が可能になる。各種電子デバイスに使用するのに十分な性能を持つ超薄型の回路が生成できるため、紙状ディスプレイや各種処理が可能なスマートカード、IDタグなどといった、薄さが必要な電子回路に有用な素材だと言われている。

同分子を用いて有機半導体を製造する際のポイントは、使用するペンタセン分子の結晶粒を大きく、揃ったものにするということ。多結晶の半導体を生成すると、結晶粒子の間で電気抵抗が発生し、電流の低下が起こってしまうからだ。これは、半導体の反応速度の低下や、回路の稼働に必要となる電圧の増加といった現象を引き起こし、回路全体の性能低下を招いてしまう。よって、ペンタセン分子結晶を用いて半導体回路を作る場合に、性能を高い水準で安定させるには、大きく揃った結晶粒を生成する必要がある。

従来の結晶製造法では、結晶粒は小さく不揃いになることが多く、コスト的にも、性能的にも研究レベルをこえる事は難しかった。

同社が用いたペンタセン分子結晶の生成法は、結晶を薄膜として生成する手法を用いている。シリコン基板の上にシクロヘキサノンと呼ばれる分子の単一層を塗布、結晶粒の生成核となりやすい不純物を覆い隠した滑らかな表面を生成し、この面の上でペンタセン分子のフィルムを成長させる。こうすると、従来までの手法より20～100倍ほど大きく、サイズの揃った結晶粒を生成することができる。この手法で製造された結晶を用いた電子回路は、やはり性能が高く、従来までの超薄型表示装置で用いられていた回路に比べて、反応速度、必要電圧ともに優れているという。

できあがった超薄型の回路を、米EinkやGyricon、キヤノン、富士写真フイルムが開発を進めている超薄型の表示装置と組み合わせると、紙同然の表示装置を生成することが可能になるという。実際、紙に回路を蒸着させることは可能なので、たとえば新聞の全ページを一枚の紙の上に次々と表示させたり、紙の手触り感にこだわりたい人向けに、冊子状の画像表示装置を作ることも可能になる。

また、技術的には、次世代ディスプレイの最有力候補の1つと考えられている有機ELなどと組み合わせることもできる。双方が、安価に市場へと出回るくらいにこなれた技術になれば、PCのディスプレイや壁掛けテレビといったプロダクトが一気に薄くなることも考えられる。「新聞のように何重にも折り畳みながら使用するのは無理だろう」(日本IBM)というものの、軽く折り畳んで運んだりといったことも全く問題ないようだ。リリースでは、くるくる丸めてポケットに入れられるPDAや携帯電話端末に接続できるスクリーンを製造するなどの使い方が提示されている。

現在は、まだまだ基礎研究の段階であり、即座に上記のような製品が出回るというわけではない。製品化に向けた次のステップとして、今回の技術で生成された結晶を用い、安定的な高性能デバイスをいかに製造するかという所に、今後の研究の焦点は置かれていくことになる。

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