Universelle optische Sensorplattform

Das Fraunhofer IPMS verfügt über lang­jähriges Know-how in der Entwicklung organischer Elektronik in Kombination mit CMOS-Design, Benutzersoftware und elek­tronischer Ansteuerung. Unter Verwendung von organischen Leuchtdioden (OLED) und eines speziell entwickelten CMOS-Back­plane-Designs wurde eine Sensorplattform zur optischen Anregung und Auslese von Sensorschichten realisiert. Es befinden sich zwei OLED-Dots sowie Photodioden und die Ansteuer- und Ausleseelektronik zur Emission und Detektion von Licht auf den Chips. Die Emissionswellenlänge der Leuchtdioden kann im sichtbaren und an­grenzendem unsichtbaren Spektralbereich eingestellt werden und ermöglicht so die Anregung verschiedener Sensormaterialien für unterschiedliche Parametermessungen. Durch die Integration von Farbfiltern mit angepasster Charakteristik je nach Farbstoff in der Sensorschicht, kann der Sensorchip auf verschiedenste Einsatzfelder und Kombinationen mit Sensorstoffen ausgelegt werden und ist somit vielseitig einsetzbar. Der Sensorchip besitzt drei große Photodiodenfelder, welche jeweils durch Farbfilter abgedeckt werden. Maßgeblich bestimmt die Sensorschicht die notwendigen spektralen Eigenschaften der Farbfilter und der OLED-Emissions­wellenlänge. Beispielsweise besitzen die Farbstoffe zur Detektion des pH-Wertes und der Sauerstoffkonzentration unter­schiedliche Anregungswellenlängen und dementsprechend auch unterschiedliche Emissionswellenlängen. Die Farbfilter und Anregungs-OLED des Sensors werden auf den Farbstoff angepasst und ermöglichen somit eine hohe Kompatibilität zur großen Anzahl von Sensorschichten kommerzieller Hersteller. Diese Sensorplattform ist viel­seitig einsetzbar und kann auch ohne die phosphoreszenten Sensorschichten genutzt werden, um ein- oder mehrfarbige perio­dische Lichtsignale zeitlich auszuwerten. Die integrierten Photodioden und variablen Filtercharakteristika ermöglichen ein breites Einsatzfeld für elektro-optische Messungen, wie z.B. zur Messung der Sauerstoffkonzentration.