株式会社KOALA Tech（コアラテック）

市場課題｜色と発振に残る技術の壁

結晶の組成で波長が決まる

レーザー光源の色を決めているのは、無機半導体の結晶がもつ性質です。半導体レーザーは結晶の組成で発振波長が決まり、狙った色には別の材料が必要です。実用になる結晶材料は限られるため、可視光には効率のよい光源が得にくい波長域が残り、機器の設計は入手できる波長に縛られます。

有機材料は熱で発振しにくい

有機材料でレーザーを発振させる構想は、1989年の提案から長く実証に届きませんでした。電流を強く流すほど素子の内部に光を吸収する分子の状態が増え、発熱も重なって損失が増幅を上回るからです。その結果、有機材料の発光は、自然放出を利用する有機ELの用途が中心でした。

素子の寿命や、量産に耐える製造の再現性にも課題があります。他にも、電流を流し続けたときに生じる発熱の処理、光を往復させる共振器の微細加工、求められる出力と安定性の両立、といった課題があるといわれています。

FrontJournalの解説

• 半導体レーザー半導体に電流を流し、増幅した光を一定の方向へ取り出す光源。光通信や光ディスク、計測機器などで広く使われている。
• 自然放出励起された分子や原子が、ばらばらの方向と位相で光を放つ現象。有機ELの発光がこれにあたり、向きのそろったレーザー光とは異なる。

KOALA Techの強み｜有機材料で発振

有機材料で発振波長を選べる

無機半導体レーザーでは、狙った波長ごとに結晶の格子が合う材料系を選ぶ必要があり、選べる色は既存の化合物半導体の範囲に限られていました。

「OSLD」は、有機ELと同じ工程で成膜した素子に、光を往復させる回折格子（DFB共振器）を組み込んだ光源です。発振する色は共振器の周期と有機材料の組み合わせで決まるため、分子設計によって波長を選べます。九州大学の安達千波矢教授らは、2019年に波長480.3ナノメートルの青色発振を報告し、その成果は学術誌「Applied Physics Express」に掲載されました。同社はこの成果を基盤に、レーザーに適した有機材料の設計と、光を増幅させる共振器の設計に取り組んでいます。

熱と損失を抑える素子設計

有機材料の素子では、駆動に必要な電流が大きくなるほど熱がたまり、連続した動作が難しくなります。

同社が取り組むのは、損失を抑えたまま電流を注入する素子構造の設計です。電流を流す領域を小さく絞り、流す時間を短く区切ることで、熱の蓄積を抑えます。2019年に報告された青色発振では、発光領域を30マイクロメートル×90マイクロメートルとし、パルス幅400ナノ秒で駆動しています。このとき報告された閾値電流密度は600アンペア毎平方センチメートルです。素子に用いる有機色素は、2021年4月から三井化学と共同で開発しています。

FrontJournalの解説

• 共振器光を素子の内部で往復させ、特定の波長だけを強め合わせる構造。レーザーが決まった色と方向の光を出すための土台となる。
• 有機EL有機材料の薄膜に電流を流して発光させる素子。スマートフォンやテレビの画面に使われ、薄く曲げられる点が特徴である。
• 閾値電流密度レーザーが発振を始めるのに必要な、単位面積あたりの電流の大きさ。値が小さいほど、少ない電力で光を取り出せる。

有機半導体レーザーの未来｜表示と計測へ

スマートグラスの光源に応用

同社が主な用途に据えるのは、スマートグラスやVRゴーグルのマイクロディスプレイです。これらの機器では、レンズや導光板を通るあいだに映像の光の多くが失われるため、屋外でも明るい表示が課題です。レーザー光は指向性と色純度が高く、光を効率よく目へ届けられます。同社は、太陽光の下でも明るい虚像表示（目の前に浮かんで見える像）を可能にする光源として「OSLD」を位置づけています。

センサーや医療機器へ広がる

用途は表示にとどまらず、計測や医療の分野にも広がります。レーザー光は、生体認証や視線追跡、動きを捉えるセンサーの光としてすでに使われています。有機材料は分子設計で波長を選べるため、対象に合わせた光源を設計しやすい点が強みです。バイオセンサーやレーザー治療への展開も期待されています。

3色の発光素子の実用化を目指す

フルカラーの表示を実現するには、光の三原色をそろえた光源が必要です。同社は、2024年11月に完了した資金調達の使途として、3色の発光素子の開発を早期に完了させることを挙げています。ディスプレイソリューションとしての検証と、発光寿命などの特性向上も、同じ使途です。同社は、有機材料の自由度を生かした光源の実用化を目指しています。

FrontJournalの解説

• マイクロディスプレイ数センチ以下の小さな表示素子。レンズで拡大して目に映すため、スマートグラスやVRゴーグルの心臓部にあたる。
• 視線追跡目に光を当て、その反射から視線の向きを推定する技術。機器の操作や、表示の解像度を視線の先へ集める制御に使われる。

会社概要｜KOALA Techの事業内容

九州大学の研究から創業

株式会社KOALA Techは、2019年3月に福岡市で設立されました。創業の中心となったのは、九州大学の安達千波矢教授らです。社名はKyushu Organic Laser Technologyの頭文字に由来します。同大学の最先端有機光エレクトロニクス研究センター（OPERA）で進めてきた研究を産業へ応用することが、創業の目的です。経営は、代表取締役CEO兼CTOのFatima Bencheikh氏が担っています。

NEDO採択と大手との連携

同社は、公的機関の支援と事業会社との連携によって開発を進めてきました。2019年にはNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）の「STSプログラム」に採択され、2022年4月には「J-Startup KYUSHU」の第1回33社に選ばれています。共同研究は三井化学とは2021年4月から、ソニーグループとは2021年10月から続き、2024年には国際学会「SID Display Week」で「Distinguished Paper Award」を受けました。

シリーズBで累計9.2億円

シリーズBの調達額は、2024年11月時点で累計約9.2億円です。シリーズBは、開発した技術を製品へ近づけ、量産と販売の体制を整えていく資金調達にあたります。2024年11月の調達には、九州広域復興支援ファンドやPropagator Ventures、九州電力等が参加しました。

編集後記｜FrontJournal編集部より

レーザーは、結晶成長の技術の上に成り立ってきました。KOALA Techが挑んでいるのは、その前提を有機材料へ置き換える試みです。有機ELの製造で培われた薄膜の技術が、そのまま光源の設計自由度につながります。

スマートグラスの表示は、光をどれだけ効率よく目へ届けられるかで決まります。この会社の面白さは、材料の分子設計から光源の性能を決められる点です。必要な色を必要な明るさで用意できる光源への期待が集まっています。

身につける機器の見え方が、材料の設計から変わろうとしています。素材の研究が体験の質に直結する分野です。今後の広がりが楽しみです。

フロントジャーナル編集部

本記事は、FrontJournalが公開情報をもとに独自に分析した第三者コンテンツであり、対象企業・研究機関の公式見解ではありません。