有機トランジスタ集積回路の大面積化とセンサー応用

• Project/Area Number: 17686029
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 染谷 隆夫 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90292755)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000); Fiscal Year 2007: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2006: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2005: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 有機トランジスタ / ナノテクノロジー / 有機半導体 / 大面積トランジスタ / 有機デバイス

Research Abstract

本研究では、人工皮膚などセンサーを本格的に大面積化するためのプロセス技術と回路技術を確立することを目的とする研究を推進した。昨年までに、300×300平方mmのプラスチック基板上にインクジェット印刷とスクリーン印刷を利用して有機電界効果トランジスタの2次元アレイを作製し、圧力センサマトリックスへ応用してイメージングの実験を行った。
昨年度は、有機トランジスタ集積回路の3次元実装技術と微細化について取り組んだ。まず、集積回路が大面積化された場合、面積の小さい回路では問題とならなかった配線抵抗や浮遊容量による遅延が顕在化すると予想される。この問題を解決するためには、シリコンで実用化されているように、ワード線やビット線を二本に分割する二重ワード線や二重ビット線の手法が有効である。ところが、有機トランジスタの場合、トランジスタの占有面積が大きいため、印刷で形成される電極の解像度では、必要なトランジスタを同一平面内にレイアウトできない。そこで、本研究では、有機トランジスタを形成したフィルムを縦方向に何枚も積層する3次元回路の新手法を開発し、3次元回路を本格的に大面積にして、センサーに応用した。さらに、有機トランジスタの微細化に取り組み、インクジェットヘッドのピエゾ素子に印加する電圧波形に見当を加えることによって、吐出体積を従来の8plより1plまで低減することに成功した。その結果、インクジェット印刷によって高性能なトップコンタクト型の有機トランジスタを動作確認することができた。

Research Products

• [Journal Article] Organic transistor integrated circuits for large-area sensors (2006)
  • Author(s): Someya T, Sekitani T, Iba S, Kato Y, Sakurai T, Kawaguchi H
  • Journal Title: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 2006 444:13-22 Pages: 14-22
• [Journal Article] Integration of organic field-effect transistors with organic photodiodes for a large-area, flexible, and lightweight sheet image scanner (2005)
  • Author(s): Takao Someya, Yusaku Kato, Shingo Iba, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • Journal Title: IEEE Transactions on Electron Devices, (NOV 2005). Volume52,Issue11 Pages: 2502-2511
• [Journal Article] Conformable, flexible, large-area networks of pressure and thermal sensors with organic transistor active matrixes (2005)
  • Author(s): Takao Someya, Yusaku Kato, Tsuyoshi Sekitani, Shingo Iba, Yoshiaki Noguchi, Yousuke Murase, Hiroshi Kawaguchi, Takayasu Sakurai
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, (August 30,2005). Volume102,Issue35 Pages: 12321-12325
• [Presentation] Recent progress and future prospects of large-area sensors and actuators using printed organic transistors (2008)
  • Author(s): Takao Someya
  • Organizer: The 4th International Thin-Film Transistor Conference (ITC08)
  • Place of Presentation: KyungHee University, Seoul, Korea,.
• [Presentation] Printed organic transistors and MEMS switches for skin-like sensors and actuators, (2008)
  • Author(s): Takao Someya
  • Organizer: #3.5, Seventh Annual FLEXIBLE Electronics and Displays Conference
  • Place of Presentation: Phoenix, AZ,
• [Presentation] Skin-like large-area sensors and actuators using printed organic transistors (2007)
  • Author(s): Takao Someya
  • Organizer: The 2007 International Symposium for Flexible Electronics and Display (ISFED)
  • Place of Presentation: Ambassador Hotel Hsinchu, Hsinchu, Taiwan
• [Presentation] Flexible Electronics, (2007)
  • Author(s): T. Someya
  • Organizer: 7th International Workshop on Future Information Processing Technologies
  • Place of Presentation: Steigenberger Hotel de Saxe, Dresden, Germany,
• [Presentation] Printed Organic Transistors and Plastic MEMS for Power Transmission Sheets (2007)
  • Author(s): T. Someya, T. Sekitani, M. Takamiya, Y. Noguchi, S. Nakano, and T. Sakurai
  • Organizer: TuC I-6, The 34th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2007)
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
• [Presentation] "Skin-like Sensors Networks using Printed Organic Transistors (2007)
  • Author(s): T. Someya
  • Organizer: Printed Electronics Asia
  • Place of Presentation: Four Seasons Hotel, Tokyo, Japan
• [Book] フレキシブルセンサー、「有機基板上の電子デバイス」 (2006)
  • Author(s): 染谷隆夫, 関谷毅, 桜井貴康
  • Publisher: シーエムシー出版(発行20065年4月24日)
• [Book] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics, ISBN Wiley-VCH, 3-527-31264-1 (2006)
  • Author(s): Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • Publisher: Weinheim.
• [Book] フレキシブルセンサー、「フレキシブルエレクトロニクス」 (2006)
  • Author(s): 染谷隆夫, 関谷毅, 桜井貴康
  • Total Pages: 264
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] "Large area detectors and sensors", Organic Electronics (2006)
  • Author(s): Takao Someya, Takayasu Sakurai
  • Publisher: Wiley-VCH(印刷中)
• [Book] 「エレクトロニクス高品質スクリーン印刷技術」巻頭言 (2006)
  • Author(s): 染谷隆夫
  • Total Pages: 271
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] エレクトロニクス高品質スクリーン印刷技術 (2005)
  • Author(s): 染谷隆夫
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 有機トランジスタ材料の評価と応用「第三編 応用 第1章 大面積センサー」 (2005)
  • Author(s): 染谷隆夫
  • Total Pages: 190
  • Publisher: シーエムシー出版(ISBN4-88231-510-6)、2005年7月.
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機薄膜トランジスタの製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 染谷隆夫、桜井貴康、高宮真、関谷毅
  • Filing Date: 2008-03-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 給電シートおよび通電用回路 (2007)
  • Inventor(s): 染谷隆夫、桜井貴康、高宮真、関谷毅
  • Filing Date: 2007-09-12
• [Patent(Industrial Property Rights)] 触覚ディスプレイ及びその製造方法 (2005)
  • Inventor(s): 染谷 隆夫, 桜井 貴康, 川口 博, 関谷 毅, 加藤 祐作
  • Industrial Property Number: 2005-267582
  • Filing Date: 2005-09-14