國外科學家利用有機光電探測器實現隱形高解析度指紋傳感器

2020-11-30 RFID世界網

近年來，有機光電探測器（OPD）因在大面積光感測應用中前景廣闊而備受關注。例如，當前智慧型手機製造商已經轉向全面屏發展，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。一種簡單的解決方案是在顯示區域中嵌入薄膜指紋傳感器。

據麥姆斯諮詢報導，荷蘭埃因霍溫霍爾斯特中心（Holst Centre）的Gerwin Gelinck教授及其研究團隊，推出了一種新型柔性、大面積、高解析度的指紋識別傳感技術，該研究結果發表在近期的《先進材料技術》（Advanced Materials Technologies）雜誌上。

雖然當前已開發出超聲波和熱感應指紋傳感器，但是它們都有一些缺點。超聲波指紋傳感器在大面積顯示應用中成本很高，而熱感應傳感器的成像時間很短。霍爾斯特中心的研究人員給出的替代方案是使用基於OPD的光學指紋傳感器，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（?平方釐米級別）製造高性價比的光電探測器陣列。此外，該器件表現出高光敏度、快速的響應時間，並且光譜吸收可從紫外線擴展到近紅外光。


圖1 基於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）完整指紋傳感器晶片的照片；d）圖像傳感器晶片的局部像素陣列的顯微鏡圖像（6×3像素）。

傳統的鍍膜技術，如旋轉塗布等，要製備大面積、均勻的OPD薄膜很困難。研究人員對活性有機光電探測器材料採用狹縫式塗布方法，開發出一種性價比高、可擴展的光電探測器陣列製備技術。研究人員展示了它在高解析度指紋傳感器上的應用，該探測器具有輕薄的外形，允許用戶通過觸控螢幕上的任意位置來安全地解鎖手機或打開特定的應用程式。

該指紋傳感器主要由三個模塊構成，包括：背光光源、a-IGZO薄膜電晶體（TFT）背板和體異質結（BHJ）OPD前板和薄膜保護阻擋層，如圖1所示。


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）經過偏移/增益/非功能像素校正後的指紋圖像。（c）靠近（b）圖的頂部，乳突紋線上的汗孔清晰可見。

這款新型傳感器的厚度不到0.2毫米，沒有龐大的稜鏡或活動部件，可以嵌入到手機和門把手等物體中，從而創建「隱形」但安全的門禁控制系統。該傳感器以508-ppi氧化物電晶體為背板和印刷有機光電二極體為前板，製造工藝可以與平板顯示工藝兼容。傳感器通過檢測從皮膚表面反射回來的可見光來讀取指紋，可視化精細程度可以達到所謂的第3級，如單條乳突紋線上汗孔細節，如圖2所示，達到了FBI（聯邦調查局）身份特徵識別標準。

該傳感器還能探測到在反射之前穿透皮膚的部分光線。這使得他們能夠通過手部毛細血管的變化來感知心跳，從而驗證指紋來自活生生的人。此外，通過使用不同的光電二極體材料，傳感器的探測功能可以擴展到其它波長，如近紅外。這種技術將使新的身份驗證模式成為可能，比如識別手部的靜脈圖像，據稱這比個體指紋的識別更加特定。

荷蘭埃因霍溫理工大學應用物理系教授、霍爾斯特中心首席技術官Gerwin Gelinck表示：「這款柔性指紋傳感器演示原型（Demo）展示了柔性有機光電探測器技術的多功能性和成熟度。由於底層技術已在平板行業得到應用，為新款的柔性指紋傳感器製造開闢了快速通道，我們正與尋求產業合作夥伴向商業化邁進！」

1

相關焦點

  • 潮科技 | 利用有機光電探測器實現隱形高解析度指紋傳感器
    編者按：本文來自微信公眾號「MEMS」（ID：MEMSensor），作者麥姆斯諮詢殷飛，原文題目《利用有機光電探測器實現隱形高解析度指紋傳感器》，36氪經授權發布，略有刪減。 近年來，有機光電探測器（OPD）因在大面積光感測應用中前景廣闊而備受關注。
  • 新型有機光電探測器 可用於屏下指紋和圖像傳感器
    打開APP 新型有機光電探測器 可用於屏下指紋和圖像傳感器 發表於 2019-07-10 16:03:35 日前消息，有機光電探測器（organic photodetector，OPD）和大尺寸圖像傳感器開拓者Isorg與OPD材料生產和其他領域產品的全球供應商住友化學（Sumitomo Chemical），近日宣布合作開發用於智慧型手機指紋傳感器和混合有機CMOS圖像傳感器的新OPD產品。
  • 用於下一代可穿戴設備的有機光電探測器
    使用有機電晶體（＜10Hz）和矽光電二極體（＜100Hz）幾乎都達不到這樣的檢測速度。最近有研究者報導了一種高速、近紅外和皮膚適形的有機光電二極體，截止頻率超過1 kHz，在−3 dB處，當放置在指紋上時可以執行PPG(圖1f)。該裝置穩定性非常好，即使在極端的機械變形條件下(半徑為3µm的彎曲循環1000次)，也幾乎沒有退化的跡象。
  • 大面積柔性有機光電二極體在可穿戴弱光光電探測器領域優於矽器件
    大面積柔性有機光電二極體在可穿戴弱光光電探測器領域優於矽器件柔性大面積有機光電二極體的性能已經發展到可以與傳統的矽光電二極體技術相比提供的優勢，特別是對於諸如生物醫學成像和生物特徵監測等要求在大範圍內檢測低水平光的應用。
  • 普渡大學開發石墨烯光電探測器新技術 實現非局部光電探測
    本文來自：http://www.51touch.com/material/news/dynamic/2017/0503/46953.html　極薄碳層具有獨特的光學和電子性質，石墨烯有希望製成高性能光電器件。然而，通常的石墨烯光電探測器僅有一小塊區域對光束敏感，這限制了其應用。
  • 普渡大學開發出石墨烯光電探測器新技術 實現非局部光電探測
    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201705/358704.htm　　極薄碳層具有獨特的光學和電子性質，石墨烯有希望製成高性能光電器件。然而，通常的石墨烯光電探測器僅有一小塊區域對光束敏感，這限制了其應用。
  • 透明電極指紋傳感器問世
    讓手機屏任何位置都能識別身份　　科技日報北京7月8日電 （記者張夢然）英國《自然·通訊》雜誌近日發表了一項材料科學新突破：韓國科學家團隊用超長銀納米纖維和純銀納米線組成的隨機混合網絡納米結構，創造出新型透明電極，進而產生一種透明的指紋傳感器。
  • 光電傳感器的應用實例_光電傳感器工作原理_光電傳感器接線圖
    光電傳感器簡介 　　光電傳感器是採用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然後藉助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。 　　光電傳感器一般由處理通路和處理元件2 部分組成。
  • 光電轉換的關鍵元件:光電傳感器有哪些特點?
    光電傳感器（英文名稱為photoelectric sensor／micro sensor）是各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件，它首先將被測量的變化以光信號的變化來表示，然後將光信號進一步轉換成電信號以完成傳感的功能。
  • 光電探測器是什麼？探析其背後的光電檢測機制
    光電探測器，又稱光敏器，主要是作為光接收器，將光轉換為電信號。光電探測器可以接收傳輸的光脈衝，或感應光或其他電磁輻射。如今，光電探測器廣泛應用於電子通信、工業電子、分析設備、醫藥保健、汽車和運輸等領域。
  • 可用於高性能光電探測器的新型材料
    數位相機以及許多其他電子設備都需要光敏傳感器。為了滿足這種光電元件日益增長的需求，工業界正在尋找新的半導體材料。它們不僅應該覆蓋廣泛的波長範圍，而且應該是便宜的。在德勒斯登開發的一種混合材料滿足了這兩個要求。德勒斯登亥姆霍茲研究中心（HZDR）的物理博士生Himani Arora證明了這種金屬有機框架可以用作寬帶光電探測器。
  • 光電傳感器有哪些應用?光電傳感器的應用實例大全
    近年來，隨著光電技術的發展，光電傳感器已繁衍出一系列產品，其品種和產量也在不斷增加，並被廣泛應用於各種工業自動化設備及日常生活中。下面為大家介紹下光電傳感器有哪些工業及生活應用實例。光電傳感器在點鈔機中計數作用點鈔機中必不可少的組成之一就是光電傳感器。
  • 光電傳感器的應用實例介紹
    光電式緯線探測器 光電式緯線探測器是應用於噴氣織機上， 判斷緯線是否斷線的一種探測器。圖 8 -24 為光電式緯線探測器原理電路圖。在高壓打火時，火花電壓可達一萬多伏，這個脈衝高電壓對電路工作影響極大，為了使電路正常工作，採用光電耦合器VB進行電平隔離，大大增強了電路抗幹擾能力。當高壓打火針對打火確認針放電時，光電耦合器中的發光二極體發光， 耦合器中的光敏三極體導通， 經V1、V2、V3放大，驅動強吸電磁閥，將氣路打開，燃氣碰到火花即燃燒。 若高壓打火針與打火確認針之間不放電，則光電耦合器不工作，V1等不導通，燃氣閥門關閉。
  • 光電探測器的選擇指南
    光電探測器是將光輻射轉化為電量的一種元器件，被廣泛的應用於各行業當中。市場上的光電探測器種類繁多，如何才能夠高效、簡易的選擇一款合適光電探測器？我們可以將市場上的光電探測器做個分類，一般可以按照工作波段以及探測器工作原理區分，這樣我們就可以按照我們的需求去選擇對應的探測器了。
  • 禹衡光學「高解析度角位移傳感器研製與產業化」項目獲批
    日前，科技部高技術研究發展中心在京組織召開了「重大科學儀器設備開發重點專項2017年度項目啟動會」，長春禹衡光學有限公司牽頭承擔的「高解析度角位移傳感器研製與產業化」項目獲得立項批覆。至此，國家科技專項中3個有關光柵位移傳感器的項目均落戶該公司。「高解析度角位移傳感器研製與產業化」項目，將攻克單軌絕對式編碼器（25位以上）編碼、高精度光柵製造、誤差修正及補償等技術，通過開發ASIC光電集成晶片、高精度一體化旋轉軸系等部件，研製成精度≤1」的高精度絕對式光柵角度編碼器。
  • 先導專項成果③｜有機半導體：從新分子邁向傳感器
    在先導專項支持的5年工作裡，由中國科學院院士朱道本、萬立駿擔任首席科學家，來自中國科學院化學研究所、長春應用化學研究所、上海有機化學研究所以及微電子研究所等多家單位的科研人員通力合作，產生一批原創性的具有世界領先水平的創新成果。從12月10日起，《中國科學報》盤點該項目支持下，科學家在6個不同領域取得的成果。
  • 光電傳感器詳解!快收藏備用
    光電傳感器是一種小型電子設備，各種光電檢測系統中實現光電轉換的關鍵元件。它主要是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態的變化等的傳感器。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。
  • 科學網—製備最高靈敏度鈣鈦礦光電探測器
    本報訊 中科院理化技術研究所博士吳雨辰以及中科院院士江雷領導的課題組與中外科學家合作，製備出高質量的二維鈣鈦礦單晶納米線陣列
  • 指紋傳感器和假指紋攻防技術 | 雷鋒網公開課
    ，但直到20世紀59年代計算機發明後才實現了指紋識別的可能性。假指紋黑產一直是指紋識別技術的副產品， 「隱形指紋膜」不是新技術，只是因為以前沒有需求才沒有作為產品推出。而在中國，嚴格來講還沒有形成黑產業，一般只用作欺騙考勤機。活體指紋是什麼？活體指紋識別是一個很寬泛的名詞，他本身不是一個很嚴格的技術定義。
  • 雷射傳感器與光電傳感器的區別
    雷射傳感器與光電傳感器的區別 　　一、原理 　　光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。雷射傳感器先由雷射發射二極體對準目標發射雷射脈衝。經目標反射後雷射向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統接收後成像到雪崩光電二極體上並將其轉化為相應的電信號。 　　二、光源 　　光電傳感器的光源可見紅光、紅外光，但是雷射傳感器利用雷射技術進行測量的傳感器。