技研公開2015 8Kスーパーハイビジョンの実用化がカウントダウン状態に
フレキシブル有機ELD向けでは新たな酸化物半導体を提案

　5月28〜31日、NHK放送技術研究所で開かれた「技研公開2015」。メインテーマはいうまでもなく“8Kスーパーハイビジョンテレビ”で、そのハイレゾリューションぶりをみせつけられると先行する4Kテレビをリプレースするのは時間の問題と感じられた。

写真2 55型8K液晶テレビ

写真1 生中継中の145型8K液晶テレビ

　NHKが提案する8Kスーパーハイビジョンテレビは145型液晶テレビと55型液晶テレビを展示。どちらも電機メーカーが試作したものだが、総じてコントラストが不足気味で、色鮮やかといった印象はなかった。ユニークだったのは、8K対応カメラで撮像したリアルタイム映像を衛星経由でライブ表示したデモで、その実用化がカウントダウン段階に入ってきたことを強く印象づけた。そのロードマップだが、2016年にテスト放送を開始。2018年から本放送をスタートし、東京オリンピック・パラリンピックが開かれる2020年に本格普及というシナリオを描いている。

逆構造素子で長寿命のフレキシブル有機ELDを

　8Kフレキシブルディスプレイに最適と位置づける有機ELディスプレイに関しては、二つのテクノロジーを報告した。

　ひとつは長寿命化に有利な逆構造デバイス。サブストレートからみて透明カソード/電子注入層/電子輸送層/発光層/ホール輸送層/ホール注入層/アノードという順で積層。ポイントは日本触媒と共同開発した電子注入材料で、詳細はシークレットながら、スパッタリング成膜法と真空蒸着法を併用して無機＆有機ハイブリッド膜を成膜。膜厚は50nmと既存のアルカリ電子注入層に比べかなり厚く、ピンホール欠陥がカバリングされるとともに、上部の有機層が酸化されないため、20倍弱というロングライフが得られるという。具体的には、初期輝度1000cd/m²で輝度半減寿命は1万時間以上に達する。気になる発光特性は駆動電圧4.1Vで輝度200cd/m²程度。つまり、コンベンショナルな順構造デバイスとさほど変わらないという。

写真3 パッシブマトリクス駆動5型フレキシブル有機ELディスプレイ

　写真3はPENフィルム上に作製した5型フレキシブルパネルで、画素数は120×160とかなり粗くコントラストも絶対的に不足していた。さらに、欠陥も多数みられるなど完成度は低かったが、説明員は「今回は動画表示特性を示すためにパッシブマトリクス駆動にした。PM駆動で動画が表示できる点を評価してほしい」とのことだった。

新たな酸化物半導体でシンプルストラクチャーのバックチャネルTFTを実現

　他方、もうひとつは新たな酸化物半導体ITZO(In-Sn(Tin)-Zn-O)を用いた酸化物TFTで有機ELDをドライブすることに成功したこと。つまり、コンベンショナルなIGZO(In-Ga-Zn-O)のGaをSn(Tin)にリプレースしたもので、より大電流を発生させるという狙いがある。

　酸化物TFTはエッチングストッパーレスのバックチャネル構造で、ITZOを半導体層だけでなく、有機ELの電子注入層として用いた点が特徴。つまり、TFTエリアはゲート絶縁膜上にITZO半導体層、逆構造有機ELDの透明カソード上にはITZO電子注入層を設ける。いうまでもなく、これらは同時成膜＆パターニングできるため、プロセスステップ数をひとつ削減することができる。さらに、エッチングストッパーレスのため、アクティブ駆動有機ELDというトータルデバイスでみると2レイヤーのプロセスステップをリダクションできる。もちろん、ITZO膜は既存のPANエッチャントでウェットエッチング可能で、ターゲット材もターゲットメーカーからカスタムながら容易に調達できるという。そのキャリアモビリティは30cm²/V･s前後とIGZO-TFTの3倍程度で、ON/OFF電流レシオも10⁸オーダーを確保。バイアスストレス耐性をはじめとするロングタームリライアビリティは評価していないものの、成膜後にポストアニールすれば、現段階では十分実用化できるレベルだという。

　 残念ながら今回公開はしなかったが、すでに8型VGAパネル(100ppi)を試作。動画が問題なく表示できることを確認したとしている。