파나소닉, 근적외선 광감도를 전기적으로 제어하는 세계 최초의*1 유기 CMOS 이미지 센서
적용 1: 감시 카메라
근적외선 투영 검사
신기술은 아래와 같은 장점이 있다.
해상도 손실 없이 컬러 이미징 모드와 근적외선 이미징 모드 사이에서 프레임 단위 전환 가능.
발전은 아래 기술에 기반을 두고 있다.
1. 광전 전환부와 판독 회로부를 독립적으로 설계할 수 있는 유기 CMOS 이미지 센서 설계 기술.
2. 광전 전환부에 적용되는 전압을 변경하여, 컬러 이미징 모드와 근적외선 이미징 모드 사이에서 프레임 단위 전환을 가능하게 하는 감도 제어 기술.
파나소닉은 위 기술들과 관련해(출원 중인 특허 포함) 일본 특허 94건, 해외 특허 68건을 보유하고 있다.
파나소닉은 2017년 2월 5일부터 9일까지 샌프란시스코에서 열린 국제 학술 회의 ISSCC(국제고체회로 학술회의) 2017에서 위 기술들 중 일부를 선보였다.
주:
*1: 파나소닉 데이터 2017년 2월 9일 기준.
*2: 800nm에서 근적외선 감도의 소광비는 -28 dB였다.
*3: ISSCC2016의 예전 보고서, http://news.panasonic.com/global/press/data/2016/02/en160203-6/en160203-6.html
기술 관련 추가 설명
1. 광전 전환부와 판독 회로부를 독립적으로 설계할 수 있는 유기 CMOS 이미지 센서 설계 기술
유기 CMOS 이미지 센서에서 광전 변환은 유기 박막에 의해 실행되고, 신호 전하 축적 및 신호 판독은 유기 박막 아래의 Si 기반 회로에 의해 실행된다. 유기 박막과 회로를 독립적으로 설계할 수 있으므로, 유기 CMOS 이미지 센서는 고감도, 광역역광보정, 글로벌 셔터 기능이라는 특성을 보유하게 된다. 이 신기술은 이미지 센서의 스펙트럼 감도를 가시광선 스펙트럼에서 근적외선 스펙트럼으로 확장하기 위해 개발됐다. 이 신기술 덕분에 위에 언급한 유기 CMOS 이미지 센서 고유의 특성을 잃지 않고 근적외선 감도를 전기적으로 제어할 수 있다.
2. 유기층에 적용되는 전압을 변경하여, 컬러 이미징 모드와 근적외선 이미징 모드 사이에서 프레임 단위 전환을 가능하게 하는 감도 제어 기술
각각 가시광선을 흡수하고 근적외선을 흡수하는 유기층 2개를 적층해서 유기 CMOS 이미지 센서의 스펙트럼 감도를 가시광선 스펙트럼에서 근적외선 스펙트럼으로 확장할 수 있다. 그러나 단순히 유기층 두 개를 적층 또는 혼합하는 것만으로는 근적외선 신호와 가시광선 신호를 구별하지 못한다. 신호 구별을 위해 기존에는 전극 및 박막 트랜지스터 같은 추가 구성요소를 필요로 하는데, 그 결과 픽셀 크기가 커지게 된다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 높은 저항비를 가진 유기층 두 개를 직접 적층하는 방법을 택했다. 이 구조에서 전압은 두 유기층에 각각 다르게 분배되는데, 동일한 전압원을 사용하더라도 상대적으로 낮은 전압이 유기층 1개에 적용되고 상대적으로 높은 전압이 나머지 유기층 1개에 적용되는 식이다. 입사광에서 신호 정보를 받으려면 임계값보다 높은 전압을 유기 CMOS 이미지 센서에 적용해야 한다. 이런 특성 때문에 저전압에서는 2개 유기층 모두 감도가 없고, 중전압에서는 1개 유기층만 감도를 가지며, 고전압에서는 2개 유기층 모두 감도를 갖게 된다. 이런 구조로 인해 컬러 이미징 모드의 전기적 전환이 가능한데, 컬러 이미징 모드에서 센서는 가시광선과 근적외선 이미징 모드에만 감도를 갖고, 어떤 구성요소도 증가시키지 않으면서 가시광선과 근적외선에 감도를 갖게 된다.
파나소닉(Panasonic) 개요
파나소닉 코퍼레이션(Panasonic Corporation)은 소비자가전, 주택, 자동차, 기업 솔루션 및 디바이스 산업 분야에서 다양한 전자 기술과 고객 솔루션을 개발하는 세계적인 선도기업이다. 1918년 설립 이래로 파나소닉은 세계적으로 사업을 확대하여 현재 전 세계에 474개 자회사와 94개 관계회사들을 운영하고 있고 2016년 3월 31일 마감 회계연도 기준 7조 5530억 엔의 연결 순매출을 기록했다. 다양한 사업부에서 혁신을 통한 새로운 가치 추구를 지향하고 있는 파나소닉은 고객을 위한 더 나은 삶과 더 나은 세상을 창조하기 위해 노력하고 있다. 자세한 내용은 파나소닉 웹사이트(http://www.panasonic.com/global) 참조.
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