薄膜トランジスタの 新規応用技術 - jst...artificial retina artificial retina...
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薄膜トランジスタの
新規応用技術
龍谷大学 理工学部 電子情報学科
教授 木村 睦
2
内容
薄膜トランジスタの新規応用技術
人工網膜 特願2006-262746 特願2008-128621
拡大読書器 特願2008-107489
照射光履歴センサ 特願2011-200040
印加電圧履歴センサ 特願2011-200040
3
研究背景
薄膜トランジスタとは
• フラットパネルディスプレイのキーデバイス
• 大面積に低コストで基板材料を選ばず作製可能
• 通常のいかなる電子回路も実現することが可能な電子デバイス
• センサ用途に適
4 4
Human retina
On-retina
In-retina
Over-retina
Implant method
Artificial retina
Artificial retina
Artificial retina
Light
Bipolar cell
Photoreceptor cell Ganglion
cell Sclera
Pigment epithelium Horizontal cell
Amacrine cell
Photoreceptor cell
Retina
J. Ohta, NTS, Chogokansensanokaihatsusaizanesen, 46 (2005)
Brain
Neuron
人工網膜 • Recovery of light
for the blind T. Yagi, Oyo Buturi 73 (2004) 1095
• New applications
of information electronics Y. Nakagawa, ICONIP 2000, 636
• Until now,
bulk Si MOSFETs http://mswebs.aist-nara.ac.jp/LABs/nunosita/nunosia-web /research_activity/vision_chip/subjects-j.html#retina_implant
http://www.sony.jp/products/Consumer /aibo/products/index.html
Difficult surgical operation
Light Signal
Transparent substrate
Light into one side
Signal from other side
Flexible substrate
Fit on curved human retina
Thin-film photodevice
Easy
surgical
operation
5 5
人工網膜
-5
0
5
10
15
-1 0 1 2 3 4 5
Vapply (V)
Iph
oto
(p
A/u
m)
Lphoto=8000(lx)
4000
2000
0
Vgate=1(V)
Large Iphoto
Independent of Vapply
人工網膜
http://mswebs.aist-nara.ac.jp/LABs/nunosita/nunosita-web /research_activity/vision_chip/subjects-j.html#retina_implant
Retina array
Retina pixel
p/i/n TFPT
薄膜フォトトランジスタ
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Pixel
Lphoto
(lx
)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Vout (V
)
d. Edge enhancement.
Light
Artificial retina
Slit
Vdd=5(V) Vadjust=1(V)
Edge enhancement
On
Off
A
A
B
B
A
A
B
B
Light
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10012345
Lphoto
Artificial retina
Slit
Vdd=5(V) Vadjust=0.37(V)
Vbias=0.5(V)
10000(lx)
100(lx)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Vout
5 4 3 2
0(V) 1
光照度検出
エッジ強調
Vapply
Iphoto Lphoto
p n i
Cathode
Anode
Cathode Anode
50nm 10um
Gate 75nm
Vgate
Lphoto
視覚障害者に光をとりもどす埋込臓器
ロボットの視覚機能
画素内・画素間での画像情報処理
6
拡大読書器
据置型拡大読書器
独立モニタ
下向きビデオカメラ
XYテーブル
携帯型拡大読書器
小型液晶モニタ
裏面に超小型
ビデオカメラ
充電式
従来
でかい
おもい
かさばる
7
拡大読書器
本研究
薄い ・ 軽い
コンパクト
8
TAOS
Transparent Amorphous Oxide Semiconductor
Minority Report
9
照射光履歴センサ
• あらかじめ電圧を印加して、特性を初期化
• 光を照射して、特性を左側にシフト
• 電気特性を利用して、光の照射量を検出
Ti/Al
Gate Source Drain
tal/tgi=30/150nm W/L=300/50m
n+-Si Thermally-oxidized SiO2
ozone annealing -IGZO
Light irradiation
Ti/Al
Gate insulator
Active layer
1E-13
1E-12
1E-11
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
1E-4
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ids (A
)
Vgs (V)
Vds=0.1V
Initial
Reset
1 min
3
10
30
100
300
1000
10
20
30
40
50
0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000
Vo
n (V
)
Time (min)
Ids=1nA
Initial
Reset
10
10
20
30
40
50
60
70
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Vg
s@
Ids (V
)
Vapply (V)Initia
l
Ids 1pA
10pA
100pA
10nA
100nA
1A
1nA
1E-14
1E-13
1E-12
1E-11
1E-10
1E-9
1E-8
1E-7
1E-6
1E-5
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ids (A
)
Vgs (V)
Vds=0.1V
Initial
0V 10V
20V 30V
40V 50V
60V
25V
35V
70V
80V
Va
pp
ly
Va
pp
ly
印加電圧履歴センサ
• あらかじめ光を照射して、特性を初期化
• 電圧を印加して、特性を左側にシフト
• 電気特性を利用して、電圧の最大値を検出
Ti/Al
Gate Source Drain
tal/tgi=30/150nm W/L=300/50m
n+-Si Thermally-oxidized SiO2
ozone annealing -IGZO
Light irradiation
Ti/Al
Gate insulator
Active layer
11
本技術に関する知的財産権
人工網膜
• 発明の名称 : 人工網膜およびその製造方法
• 出願番号 : 特願2006-262746
• 出願人 : 龍谷大学 奈良先端科学技術大学院大学
• 発明者 : 木村 睦 島 武弘 山下 毅彦 浦岡 行治
人工網膜
• 発明の名称 : 人工網膜
• 出願番号 : 特願2008-128621
• 出願人 : 龍谷大学 東京工業大学
• 発明者 : 木村 睦 中西 孝 神谷 利夫
12
本技術に関する知的財産権
拡大読書器
• 発明の名称 : 拡大読書器
• 出願番号 : 特願2008-107489
• 出願人 : 龍谷大学
• 発明者 : 野口 紳一郎 木村 睦
照射光履歴センサ 印加電圧履歴センサ
• 発明の名称 :薄膜トランジスタ、及びそれを用いた
最大印加電圧検出センサ及び照射光履歴センサ
• 出願番号 : 特願2011-200040
• 出願人 : 龍谷大学 東京工業大学
• 発明者 : 木村 睦 神谷 利夫 細野 秀雄
13
産学連携の経歴
• 2003年-2012年 セイコーエプソンと共同研究
• 2005年 三洋エプソンイメージングデバイスと共同研究
• 2005年 クオンタディスプレイ(台湾)と共同研究
• 2006年-2007年 リコーと共同研究
• 2007年-2008年 FDKと共同研究
• 2008年 JSTシーズ発掘試験に採択
• 2008年 フジフイルムと共同研究
• 2008年 神戸製鋼所と共同研究
• 2011年 日本ゼオンと共同研究
• 2010年-2012年 ジーダットと共同研究
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まとめ
薄膜トランジスタの新規応用技術
人工網膜 特願2006-262746 特願2008-128621
拡大読書器 特願2008-107489
照射光履歴センサ 特願2011-200040
印加電圧履歴センサ 特願2011-200040
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お問い合わせ先
龍谷大学 知的財産センター
知的財産アドバイザー 櫻井 雄三
TEL 077-543-7823
FAX 077-544-7263
e-mail chizai@ad.ryukoku.ac.jp
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