東大ら,生体認証用シート型イメージセンサー開発

東京大学,ジャパンディスプレイの研究グループは,高空間解像度と高速読み出しを両立するシート型イメージセンサーの開発に成功した(ニュースリリース)。

ウェアラブルセンサーによる生体情報を活用した,新しい保険制度やインセンティブのある制度を設計する際に,在宅で測定したデータが患者本人のものかどうかをどのように確認するかが重要な課題とされている。

また,将来,多くのウェアラブル機器が病院や福祉施設で利用されるようになると,患者の取り違えのリスクを低減する必要がある。そのため,ユーザーの生体認証と同時にバイタルサインを計測することが急務の課題となっている。

これまでにもシート型イメージセンサーの報告はあるが,高感度な光検出器と高速のスイッチング素子を相互にダメージを与えずに高分子基板上に集積することができなかったため,高解像度撮像と高速読み出しの両立は実現できておらず,1枚のシート型イメージセンサーで,静的な生体認証データと動的なバイタルサインを計測することはできなかった。

今回開発に成功したシート型イメージセンサーは,高効率の有機半導体を感光層にした光検出器と低温ポリシリコン薄膜トランジスタのアクティブマトリックスを用いた高速の読み出し回路を高密度に集積して作製されている。

解像度は,指紋認証に必要とされる508dpiを達成しており,有機光検出器は,静脈認証などに用いられる波長850nmの近赤外光に高い感度(外部量子効率50%以上)をもつバルクヘテロ構造の有機膜を感光層にしている。

高分子基材の厚さは10μm,シート型イメージセンサーの総厚は15μmと,薄型,軽量,フレキシブルであるため,機器への組み込みや曲面への貼り付けが容易。

今回,光検出器と薄膜トランジスタを相互に損傷なく集積するプロセス技術を開発することによって,高解像度撮像と高速読み出しを両立したシート型イメージセンサーの実現が可能となった。

このシート型イメージセンサーを用いて撮像した静脈や指紋の画像を評価した結果,一般的なCMOSイメージャーを用いた画像と比較して,静脈部分のコントラスト差は5%以下であり,ほぼ同等の性能を有することを確認したという。また,多点の高速読み出しによって,脈波の分布も計測できるようになった。

シート型イメージセンサーをウェアラブル機器に応用することによって,生体認証とバイタルサインの計測を同時に行なうことができるため,「なりすまし」や患者の取り違えを防止することが可能になるとともに,機器の小型化に貢献するとしている。

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