プリンテッド エレクトロニクスによるフォトディテクタ

プリンテッド エレクトロニクスによるフォトディテクタ/イメージセンサ
～家庭用電化製品や他産業に改革を起こす技術～
テクノアルファ株式会社
１ はじめに
フランス ISORG 社は、2010 年、フランス原子力庁
（CEA）グルノーブル・ナノ材料研究所からスピン・オ
フし、有機フォトダイオード及びイメージセンサをプ
ラスチックやガラスに組込み”
スマートサーフェス(高
機能表面化)”を実現・開発しているプリンテッド エ
レクトロニクス及び有機エレクトロニクス業界におけ
るパイオニア的企業である。
有機材料は一般的に UV、湿気、酸素の影響を敏感に
受けると言われているが、ISORG 社はプリンテッド エ
レクトロニクスや太陽電池用の材料研究・開発に携わ
っている欧州の代表的な化学メーカとの協力のもと、
これら外的影響に強い材料開発に成功した。有機エレ
クトロニクスとプリンテッド エレクトロニクスの結
合から生まれた ISORG 社製有機センサは、ポリマー系
半導体の一種で新しい有機系化学材料及び大面積印刷
により製造された画期的なセンサと言える。従来のシ
リコン系フォトダイオードセンサに比べプリンテッド
エレクトロニクスの特長を生かし、薄さ、大面積、フ
レキシブル性、優れた感知能力「近距離からの物体・
動さの探知機能」を備えている。
ここで、今回は家庭用電化製品や他産業において、必
ず役立つ ISORG 有機センサを紹介する。
２ ISORG 有機センサの特長及び仕様
ISORG 有機センサで使用される有機半導体は液状タ
イプのもので、プラスチック及びガラスの表面上に大
面積印刷技術により、
厚さ数 10 分の１マイクロメータ
の非常に薄い層として印刷生成される。この生成され
た有機半導体が高度なセンサ機能を維持し、各光量を
感知し電気信号として出力される。
Electrons acceptor
O
RN
O
O
NR
nO
Electrons donor
図 2 有機半導体部の構造
また、ISORG 有機センサは、個々のユーザニーズに
応じたサイズ・回路設計・形状対応(プラスチック・ガ
ラス上への生成など)及び可視光（400nm-700nm）
、近赤
外光（700nm－1100nm、将来的に 1400nm）での光環境
下での使用に応じることが可能で、今までにない光セ
ンサ・モーションセンサとして様々なアプリケーショ
ンでの使用が可能である。
（１）特長
大面積 3D イメージキャプチャ
30×36cm のセンシングエリアに対し、150μm のピ
クセルサイズのセンサをアレイ上に配置し、イメージ
認識が可能。
さらに、将来的にはセンシングエリア及び最少ピク
セルサイズともに改良予定である。
図 1 ISORG 有機センサ
(プラスチックフィルム上にセンサ/電極生成)
優れた量子効率
量子効率は可視光領域において、約 25％以上を達成
していることがグラフ(図 3)上からわかる。
また、別グラフ(図 4)において、波長 850nm 時の I-V
曲線より、広いダイナミックレンジを証明しているこ
とも確認できる。
6.1 高機能フィルム基材・銅箔の最新動向
フレキシブル/薄型センサ化
プリンテッド エレクトロニクスの特長を活かし、
従来の発想からでは有り得ないセンサ組込みやデザイ
ン化が可能となる。
40%
35%
30%
QE(NA)
25%
20%
低価格/環境にやさしい
通常の半導体製造方法とは違うために、通常の大気
圧及び温湿度環境下での製造が可能なため、製造コス
ト及び CO2 低減に繋がる。
15%
10%
5%
0%
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
Wavelength(nm)
図 3 各波長における量子効率
(２) 仕様
有機センサをアレイ配置した際の仕様を紹介する。
センシングエリア：32×38cm（将来的に 50×50cm）
ピクセルサイズ ：150μm（将来的に＞50μm）
検知距離
：0-15cm（通常の室内環境化で、
センサ表面部より）
検知光波長領域 ：400-1100nm(将来的に 1400nm）
（３）用途
用途は無限に考えられが、現在最も導入の可能性が
高いのは下記のような用途であり、例を含めて紹介を
する。
図 4 850nm における I-V 曲線
広範囲且つ調整可能な光波長
現在、ISORG 有機センサの検知波長領域としては、
400～1100nm までであるが、将来的には 1400nm までの
検出達成を目指している。また、グラフ(図 5)に示し
た通り検知波長をアプリケーションごとに調整選択す
ることも可能である。なお、近赤外領域においては、
一般的なシリコンフォトディテクターより高感度と言
える。
図 5 各有機半導体における吸光スペクトル
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広告メディア向け
例えば、展示会やデパートなどにおいて、製品や情
報を通行人などに注意喚起する際にはインターアク
ティブポスターが最適と言える。同ポスターは、人が
ポスター前を通る際に人を検知し音楽や映像を表示
させ、ポスターに注意喚起をさせるソリューションで
ある。
その他：感知ディスプレイ、スマートパッケージング、
アイキャッチなど
図 6 ポスター例 1
図 7 ポスター例 2
ホームエレクトロニクス向け
照明や音量を非接触で調整できるスイッチ(図 8
参照)、人がいる？いない？を検知し照明照度を自動
調整するためのセンサ、明暗環境におけるテレビの明
るさ調整を行うための検知センサ(図 9 参照)、ジェ
スチャーによる家電製品のオン/オフスイッチなどと
して有効であると言える。
カーエレクトロニクス向け
車内に同センサを組込むことで、モーションキャプ
チャとしてのセンサとして有効と言える。
また、カーナビや各エヤコンなどの操作向上としても
非接触で操作することが可能になり得る。
ロジスティック向け
2013 年度では、製品・商品の新在庫管理システムを
欧州メーカに納入予定である。今後、物流の一元管理
としても有効なソリューションと言える。
図 8 非接触調整スイッチ例
図 11 簡易在庫管理ソリューション例
その他
現在、食品、化粧品、セキュリティ、医療分野にお
いても様々なアプリケーションとして採用検討がされ
ている。
図 9 周囲照度を捉え自動輝度調整を行うテレビ例
(構想・検討段階)
タブレット端末・携帯電話・スマートテレビ向け
まだ、将来的な構想ではあるが、液晶ガラス基板上
に同センサをインテグレートすることにより、非接触
で画面上での各種操作が可能になる。
図 10 非接触での操作イメージ例
（構想・検討段階）
３．まとめ
ISORG 有機センサは各ユーザの多種多様な性能・デ
ザイン等の要望に柔軟に対応できる次世代の光センシ
ングセンサである。1 フォトディテクタとしての提案
からセンサをアレイ配置し各電極及びプログラミング
制御まで組合せたソリューションまでの提案が可能で
ある。
欧州ではすでにホームエレクトロニクス業界をは
じめ自動車、食品分野などのユーザと具体的ビジネス
をスタートしている。ぜひとも、次世代の光センシン
グセンサを採用・組込むことで一つ先のソリューショ
ン・差別化を図って頂きたい。
6.1 高機能フィルム基材・銅箔の最新動向
お問合せ／連絡先
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E-mail：[email protected]
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連絡窓口:マーケティング
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