JDI｜與東大合作研發(fā)薄型可彎曲圖像傳感器

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)溶媒會對 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 的瀧本高級研究員就實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化表示：“雖然有市場的問題，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）