JDI与东大合作研发薄型可弯曲图像传感器

文章转载自：CINNO

2020年1月21日，日本东京大学和Japan Display（JDI）公布成功开发一款可以兼具高空间解析度和快速读取的可弯曲、薄片状图像传感器，可同时测定指纹、静脉、脉波。

此次的研发团队成员：东京大学研究生学院研究科的横田知之准教授、染谷隆夫教授、JDI R&D本部Device开发部 Device开发课中村卓科长，JDI的R&D本部高级研究员泷本昭雄先生。

此次研发的薄片图像传感器运用JDI拥有的低温LTPS技术，在G6玻璃基板上形成TFT，在此基础上集成有机半导体技术的光传感器。最终采用激光剥离法（LLO: Laser Lift Off）从玻璃基板上剥离，实现了根据用途覆盖较大面积的传感器。以往在TFT上形成有机半导体层时，制程温度、有机溶媒会对TFT造成破坏，而该项目通过开发低温工艺、改用损坏力更低的有机溶媒实现集成化。

该项研发从开始到获得成果大约历时2年半，其性能规格为1.26厘米×1.28厘米的面积15μm厚,分辨率508 dpi,读取速度41 fps,静脉认证等使用波长850 nm的近红外光对外部量子效率达到了50%以上。在分辨率方面，实现了普通指纹认证系统所需的值为500dpi的高数值，除此之外，静脉认证的精度也比采用CMOS图像传感器精确了5%以内的误差率。

据JDI表示，未来的课题是确立量产技术、提高信赖性。在此次研发中推进的有机光检测器的生产方法本身的完成度很高，虽然已经在为量产而推进试做，作为产品的劣化实验等还需要再进行深入研究，此外，也需要开发可以有效利用的应用程序，汇总以上一起推进，JDI的泷本高级研究员就实现产品化表示：“虽然有市场的问题，目标设定为3年内实现产品化。实际上，按照试做、中等规模生产、大规模生产的顺序，预计实现需要3-5年左右”。

此外，除了指纹、静脉、脉波方面的技术之外，还有出现了使用了红外光的医疗仪器等，未来期待会发展在以上这些领域中的应用。

另外，量产时，由于JDI的G6玻璃基板可以充分利用，所以没有高成本的问题。此外，在传感器的周边也形成了活用了LTPS的各种各样的CMOS线路，要求高性能的Analog Front End（AFE）部分虽有伸到外部的必要，其他部分的线路都是尽可能装进传感器周边，是为了谋求更进一步削减成本。

另外，由于厚度为15um，所以可以很灵活地使用，其作用始自连接诸如智能手表的坚硬部分和柔软部分，并逐步开始积累实绩，并一步一步把材料更换为更柔软的物质，据说，研究小组甚至考虑到要把材料更换为廉价的橡胶带。

利用薄片图像传感器，可以同时测量指纹、静脉、脉波三个数据的Demo机。据说，当初并非是用于可穿戴设备，也有可能用于这样的固定型设备。（图片出自：mynavi）

这边是设想了一个用在手腕上的薄纸型图像传感器。周边的LED芯片是用来照射近红外光的。在测试设备中的耗电量约为数瓦，在量产之前，虽根据应用不同而不同，LED性能等的式样是固定的，因此会进一步推进低功率化。（图片出自：mynavi）

薄纸型图像传感器的元件部分。（图片出自：mynavi）