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JDI|與東大合作研發(fā)薄型可彎曲圖像傳感器

2020/02/11
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CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊,2020 年 1 月 21 日,日本東京大學(xué)和 Japan Display(JDI)公布成功開發(fā)一款可以兼具高空間解析度和快速讀取的可彎曲、薄片狀圖像傳感器,可同時(shí)測(cè)定指紋、靜脈、脈波。

此次的研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員:東京大學(xué)研究生學(xué)院研究科的橫田知之準(zhǔn)教授、染谷隆夫教授、JDI R&D 本部 Device 開發(fā)部 Device 開發(fā)課中村卓科長,JDI 的 R&D 本部高級(jí)研究員瀧本昭雄先生。

此次研發(fā)的薄片圖像傳感器運(yùn)用 JDI 擁有的低溫 LTPS 技術(shù),在 G6 玻璃基板上形成 TFT,在此基礎(chǔ)上集成有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)的光傳感器。最終采用激光剝離法(LLO: Laser Lift Off)從玻璃基板上剝離,實(shí)現(xiàn)了根據(jù)用途覆蓋較大面積的傳感器。以往在 TFT 上形成有機(jī)半導(dǎo)體層時(shí),制程溫度、有機(jī)溶媒會(huì)對(duì) TFT 造成破壞,而該項(xiàng)目通過開發(fā)低溫工藝、改用損壞力更低的有機(jī)溶媒實(shí)現(xiàn)集成化。

該項(xiàng)研發(fā)從開始到獲得成果大約歷時(shí) 2 年半,其性能規(guī)格為 1.26 厘米×1.28 厘米的面積 15μm 厚,分辨率 508 dpi,讀取速度 41 fps,靜脈認(rèn)證等使用波長 850 nm 的近紅外光對(duì)外部量子效率達(dá)到了 50%以上。在分辨率方面,實(shí)現(xiàn)了普通指紋認(rèn)證系統(tǒng)所需的值為 500dpi 的高數(shù)值,除此之外,靜脈認(rèn)證的精度也比采用 CMOS 圖像傳感器精確了 5%以內(nèi)的誤差率。

據(jù) JDI 表示,未來的課題是確立量產(chǎn)技術(shù)、提高信賴性。在此次研發(fā)中推進(jìn)的有機(jī)光檢測(cè)器的生產(chǎn)方法本身的完成度很高,雖然已經(jīng)在為量產(chǎn)而推進(jìn)試做,作為產(chǎn)品的劣化實(shí)驗(yàn)等還需要再進(jìn)行深入研究,此外,也需要開發(fā)可以有效利用的應(yīng)用程序,匯總以上一起推進(jìn),JDI 的瀧本高級(jí)研究員就實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化表示:“雖然有市場(chǎng)的問題,目標(biāo)設(shè)定為 3 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。實(shí)際上,按照試做、中等規(guī)模生產(chǎn)、大規(guī)模生產(chǎn)的順序,預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)需要 3-5 年左右”。

此外,除了指紋、靜脈、脈波方面的技術(shù)之外,還有出現(xiàn)了使用了紅外光的醫(yī)療儀器等,未來期待會(huì)發(fā)展在以上這些領(lǐng)域中的應(yīng)用。

另外,量產(chǎn)時(shí),由于 JDI 的 G6 玻璃基板可以充分利用,所以沒有高成本的問題。此外,在傳感器的周邊也形成了活用了 LTPS 的各種各樣的 CMOS 線路,要求高性能的 Analog Front End(AFE)部分雖有伸到外部的必要,其他部分的線路都是盡可能裝進(jìn)傳感器周邊,是為了謀求更進(jìn)一步削減成本。

另外,由于厚度為 15um,所以可以很靈活地使用,其作用始自連接諸如智能手表的堅(jiān)硬部分和柔軟部分,并逐步開始積累實(shí)績,并一步一步把材料更換為更柔軟的物質(zhì),據(jù)說,研究小組甚至考慮到要把材料更換為廉價(jià)的橡膠帶。

利用薄片圖像傳感器,可以同時(shí)測(cè)量指紋、靜脈、脈波三個(gè)數(shù)據(jù)的 Demo 機(jī)。據(jù)說,當(dāng)初并非是用于可穿戴設(shè)備,也有可能用于這樣的固定型設(shè)備。(圖片出自:mynavi)

這邊是設(shè)想了一個(gè)用在手腕上的薄紙型圖像傳感器。周邊的 LED 芯片是用來照射近紅外光的。在測(cè)試設(shè)備中的耗電量約為數(shù)瓦,在量產(chǎn)之前,雖根據(jù)應(yīng)用不同而不同,LED 性能等的式樣是固定的,因此會(huì)進(jìn)一步推進(jìn)低功率化。(圖片出自:mynavi)

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薄紙型圖像傳感器的元件部分。(圖片出自:mynavi)

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