東大利用有機電晶體實現可彎曲的柔性薄膜型點字顯示器

日前，由東京大學研究所工學系副教授染谷隆夫以及東京大學國際產學共同研究中心教授櫻井貴康組成的研究小組，聯合開發出了使用有機電晶體的薄膜型點字顯示器（Braille Display）。該顯示器採用的驅動方式為：由在柔性基板上形成的有機電晶體驅動採用高分子材料的激勵器（Actuator）。據悉，這是全球首次將有機電晶體和激勵器嵌入同一基板並成功驅動。


薄膜型點字顯示器通過電流控製表面產生或消除突起，形成點字，是一種電子方式的點字板。使用壓電元件或螺線圈的老式點字顯示器，厚度一般為數 cm，而且比較重。而此次開發的點字顯示器厚度僅約1毫米，重量也僅有幾克。另外，由於使用了聚酰亞胺基板，能夠彎曲，因此可以捲起來攜帶。該產品計劃供有視覺障礙的人作為攜帶式電子圖書，以及具有得分顯示功能的IC卡等來使用，力爭4～5年內達到實用水準。

刷新時間為1秒，數據可以保持1分鐘

從此次的試製品來看，利用有機電晶體驅動頂端為半球狀的可彎曲柔性激勵器，利用半球部按一下矽橡膠薄膜，即可使它鼓起來，並在顯示器表面形成點字。直徑為1mm的突起按3行×2列排列構成1個畫素，按4行×6列排列畫素即可顯示出24個點字。顯示面積為4cm×4cm，能以1張/秒的速度顯示點字。在出現突起的狀態下，突起高度約為0.5mm。

據稱，耗電量低於1mW。“耗電量基本上用於刷新點字時驅動激勵器時。用於保持點字顯示的耗電量非常低”（東京大學櫻井教授）。在加電狀態下可一直保持點字狀態，電壓關閉後點字仍可顯示1分鐘左右。

利用有機電晶體形成SRAM，在封裝技術上也下了一番功夫

用來形成點字突起的激勵器採用了由金屬電極夾住離子導電性高分子材料的構造。給電極加電時，高分子中的金屬離子和水分子向陰極移動，陰極一側膨脹後就會使激勵器發生彎曲。驅動激勵器的有機電晶體採用了不同於該小組過去試製的新型結構。通道（Channel）部分由並五苯（Pentacene）構成，遷移率為1cm2/V.S，與玻璃基板上的非結晶矽水準相當。

為提高運行速度，降低驅動特性的不穩定性，在電路技術上採取了各種措施。比如，作為由有機電晶體構成的驅動電路，首次配備了SRAM，由於能夠一次驅動多個突起，因而提高工作速度。由於激勵器要浸泡在電解液中使用，因此還對有機電晶體的封裝技術進行了改進。另外，此次與東京大學研究所工程學研究專業教授土井正男，以及產業技術綜合研究所關西中心的安積欣志進行了技術合作。

盲讀實驗獲得成功，“長時間閱讀，也不易疲勞”

此次開發是與東京大學尖端科學技術研究中心特聘教授中野泰志等人推進的“無障礙工程”合作進行的，由4位具有視覺障礙的參試人員利用點字顯示器樣機進行了盲讀實驗。結果，所有參試人員均可讀出顯示的點字。由於點字部分是利用比傳統點字板更柔軟的材料形成的，因此參試人員得到的感受是即便長時間閱讀，也不易疲勞。

開發小組將在“2005 International Electron Devices Meeting（2005 IEDM）”及“2006 International Solid-State Circuit Conference（2006 ISSCC）”會議上，詳細地發表此項成果。
2005/11/29 技術在線 記者：大下 淳一