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荷蘭科學(xué)家研發(fā)新型柔性高分辨率指紋識(shí)別傳感技術(shù)
近年來(lái)，有機(jī)光電探測(cè)器（OPD）因在大面積光感測(cè)應(yīng)用中前景廣闊而備受關(guān)注。例如，當(dāng)前智能手機(jī)制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向全面屏發(fā)展，隨著物理 Home 鍵因全面屏而消失，通常放置在這一按鍵下的指紋傳感器也失去了空間。一種簡(jiǎn)單的解決方案是在顯示區(qū)域中嵌入薄膜指紋傳感器。
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，荷蘭埃因霍溫霍爾斯特中心（Holst Centre）的 Gerwin Gelinck 教授及其研究團(tuán)隊(duì)，推出了一種新型柔性、大面積、高分辨率的指紋識(shí)別傳感技術(shù)，該研究結(jié)果發(fā)表在近期的《先進(jìn)材料技術(shù)》（Advanced Materials Technologies）雜志上。
雖然當(dāng)前已開(kāi)發(fā)出超聲波和熱感應(yīng)指紋傳感器，但是它們都有一些缺點(diǎn)。超聲波指紋傳感器在大面積顯示應(yīng)用中成本很高，而熱感應(yīng)傳感器的成像時(shí)間很短?；魻査固刂行牡难芯咳藛T給出的替代方案是使用基于 OPD 的光學(xué)指紋傳感器，該解決方案允許以較低的處理溫度在塑料薄基板上大面積（?平方厘米級(jí)別）制造高性價(jià)比的光電探測(cè)器陣列。此外，該器件表現(xiàn)出高光敏度、快速的響應(yīng)時(shí)間，并且光譜吸收可從紫外線擴(kuò)展到近紅外光。
傳統(tǒng)的鍍膜技術(shù)，如旋轉(zhuǎn)涂布等，要制備大面積、均勻的 OPD 薄膜很困難。研究人員對(duì)活性有機(jī)光電探測(cè)器材料采用狹縫式涂布方法，開(kāi)發(fā)出一種性價(jià)比高、可擴(kuò)展的光電探測(cè)器陣列制備技術(shù)。研究人員展示了它在高分辨率指紋傳感器上的應(yīng)用，該探測(cè)器具有輕薄的外形，允許用戶通過(guò)觸摸屏上的任意位置來(lái)安全地解鎖手機(jī)或打開(kāi)特定的應(yīng)用程序。
該指紋傳感器主要由三個(gè)模塊構(gòu)成，包括：背光光源、a-IGZO 薄膜晶體管（TFT）背板和體異質(zhì)結(jié)（BHJ）OPD 前板和薄膜保護(hù)阻擋層，如圖1所示。
圖1 基于OPD的指紋傳感器。a）指紋傳感器的原理圖；b）指紋傳感器的電路圖；c）完整指紋傳感器芯片的照片；d）圖像傳感器芯片的局部像素陣列的顯微鏡圖像（6×3像素）/圖片來(lái)源：MEMS
這款新型傳感器的厚度不到0.2毫米，沒(méi)有龐大的棱鏡或活動(dòng)部件，可以嵌入到手機(jī)和門(mén)把手等物體中，從而創(chuàng)建“隱形”但安全的門(mén)禁控制系統(tǒng)。該傳感器以508-ppi氧化物晶體管為背板和印刷有機(jī)光電二極管為前板，制造工藝可以與平板顯示工藝兼容。傳感器通過(guò)檢測(cè)從皮膚表面反射回來(lái)的可見(jiàn)光來(lái)讀取指紋，可視化精細(xì)程度可以達(dá)到所謂的第3級(jí)，如單條乳突紋線上汗孔細(xì)節(jié)，如圖2所示，達(dá)到了 FBI（聯(lián)邦調(diào)查局）身份特征識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。
圖2 新型指紋傳感器捕捉的指紋圖像。其中：（a）圖像傳感器獲得的指紋圖像。（b）經(jīng)過(guò)偏移/增益/非功能像素校正后的指紋圖像。（c）靠近（b）圖的頂部，乳突紋線上的汗孔清晰可見(jiàn)/圖片來(lái)源：MEMS
該傳感器還能探測(cè)到在反射之前穿透皮膚的部分光線。這使得他們能夠通過(guò)手部毛細(xì)血管的變化來(lái)感知心跳，從而驗(yàn)證指紋來(lái)自活生生的人。此外，通過(guò)使用不同的光電二極管材料，傳感器的探測(cè)功能可以擴(kuò)展到其它波長(zhǎng)，如近紅外。這種技術(shù)將使新的身份驗(yàn)證模式成為可能，比如識(shí)別手部的靜脈圖像，據(jù)稱這比個(gè)體指紋的識(shí)別更加特定。
荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)應(yīng)用物理系教授、霍爾斯特中心首席技術(shù)官 Gerwin Gelinck 表示：“這款柔性指紋傳感器演示原型（Demo）展示了柔性有機(jī)光電探測(cè)器技術(shù)的多功能性和成熟度。由于底層技術(shù)已在平板行業(yè)得到應(yīng)用，為新款的柔性指紋傳感器制造開(kāi)辟了快速通道，我們正與尋求產(chǎn)業(yè)合作伙伴向商業(yè)化邁進(jìn)！”