Research

液晶デバイスの基礎物性に関する研究

物質に電気の流れやすさの目安(電気抵抗)があるように、何か目安や指標があれば便利なことがあります。液晶ディスプレイ(LCD)も、単に「見やすい」だとか「綺麗だ」と言うだけでは、人の好みによって違ってしまうかもしれません。LCDは、人が目で見て使うデバイスであることから、電気的性質と、光学的性質を指標化しておかなければなりません。木村研では、LCDの動作に関わる指標(デバイスパラメータ)の決定法の確立に取り組んでいます。

さまざまあるデバイスパラメータの一つに「界面アンカリングエネルギー」というものがあります。LCDの動作を決定付けるパラメータです。その理解は非常に難しく、国際標準化も出来ないほどです。我々はその確立に25年以上一貫して取り組んでいます。その一部は、測定装置として具現化し市販されるに至り、LCDの今日までの発展の一翼を担ってきたと自負しています。

フレキシブル&プリンテッドエレクトロニクスに関する研究

ほとんどの電子デバイスはシリコンを材料とした半導体を中心として構成されています。近い将来、シリコンに代わって有機物が半導体として使われるのではないかと言われております。有機物を使うメリットとしては、折曲げ可能なデバイスを作れること(フレキシブル化)と、3Dプリンタのような印刷技術応用でのデバイス作製技術の可能性(プリンテッドエレクトロニクス化)です。

木村研では、スリットコーター(ノズルコーター・ダイコーター・リップコーター等と呼ぶ人もいます)を使ったLCDの作製技術に取り組んでいます。その利点は、LCDに特徴的な必要部材である「液晶分子配向膜」を用いずに分子を並べてしまうことが出来る点です。これにより、部材減・工程減によりコストを抑えることが出来るだけでなく、従来はガラスでしか出来なかったLCDをプラスチック部材で実現することを可能にしたのです。その結果、写真のように自在に曲げることが可能なフレキシブルLCDを実際に作ることが出来ました。

蓄電&発電デバイスに関する基礎研究

電気自動車やモバイル機器のバッテリーは、希土類であるリチウムを材料にしたバッテリーが普及しています。リチウムは枯渇が心配されているレアメタルで多くを輸入に頼っています。ところで、ガソリンや軽油を燃料とした自動車にも、バッテリーが搭載されていますが、その殆どは鉛を材料としたバッテリーです。鉛は有毒であるものの、日本国内ではリサイクル率がほぼ100%であり、放電特性に優れているため、コンピュータの無停電電源等にも広く使われています。もし、鉛バッテリーの充電特性がリチウム並みに良くなれば、高価なリチウムを用いなくても良いため、鉛バッテリーが再び広く用いられるようになるでしょう。

液晶の研究に携わってきた経験を元に、鉛バッテリーの「再発見」に取り組んでいます。充電特性を向上させる鍵となる「メカニズム」解明を目指し、原子間力顕微鏡を用いた研究に取り組んでいます。更に、液晶の研究で培った知識を活かし、有機薄膜太陽電池の研究にもチャレンジしています。