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在终端用户设备中集成指纹传感器的挑战和应对方案

发布时间:2018/8/23 10:09:57   编辑:dxl  来源:触控技术网|全球触摸屏产业领航者
提要:考虑到柔性、厚度和大面积生产成本控制能力等关键要素,适合用来制造光学指纹传感器的薄膜晶体管技术相当有限。基于塑料基板的有机薄膜晶体管 (OTFT) 便是其中之一。通过将 OTFT 与有机光电二极管 (OPD) 结合,就可以制成可用于指纹成像的有机光学传感器。这种传感器的厚度如今只有 300 微米,如果使用更薄的塑料基板,甚至可以将这一厚度减少到 175 微米。
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如今,生物识别技术正成为众多设备的关键集成要素,在使用多用户认证的产品或需要运行手机银行和支付应用等机密用户信息的设备中,尤其如此。指纹认证作为广泛使用的身份认证方式之一,它的便利性已逐渐为用户所认识。指纹传感器技术可以分为两大类,分别是电容式和光学式。一直以来,电容式指纹传感器都占据着更突出的地位,特别是对手机而言。通常,它们是以前屏 Home 键或背面按钮的形式集成在手机中。这类电容式传感器由硅制成,具有良好的刚性。与之相比,光学传感器在手机中并不常见,这是因为,它们使用的光学元件复杂且笨重,难以集成到轻薄、紧凑的设备中。相反,它们在允许使用较笨重结构的边境管制设备中更为常见。

随着光学指纹传感器的信噪比不断改善,达到与电容式传感器媲美的水平,业内出现了大量旨在解决光学传感器集成所面临挑战的创新。过去几年里,他们主要着手解决了两项关键技术挑战:1) 实现光学指纹传感器模块的紧凑、轻薄和易于集成;以及 2) 使它能够集成到显示屏(如智能手机屏幕)下方以增强用户体验。最初,用于解决这些挑战的方案是传统 CMOS 光学指纹传感器。现在,随着新技术的出现,使用薄膜晶体管制造光学指纹传感器已成为可能(制造工艺与显示屏类似)。这类技术的优势就在于,它们能够实现尺寸与显示屏相当的大面积传感器,而且不像 CMOS 传感器那样会带来显著的成本增加。

随着物联网生态系统的扩展,系统内的设备不仅需要实现可靠的用户认证,还需要具有引人注目的外观设计。如今,许多消费类电子产品都采用了曲面和非矩形表面,人们认为这样的设计更自然,也更具吸引力。相应地,生物识别模块便需要能够贴合和包裹在设备表面上,并且要足够薄,以免大幅增加设备的厚度。柔性传感器让这一切成为可能。

考虑到柔性、厚度和大面积生产成本控制能力等关键要素,适合用来制造光学指纹传感器的薄膜晶体管技术相当有限。基于塑料基板的有机薄膜晶体管 (OTFT) 便是其中之一。通过将 OTFT 与有机光电二极管 (OPD) 结合,就可以制成可用于指纹成像的有机光学传感器。这种传感器的厚度如今只有 300 微米,如果使用更薄的塑料基板,甚至可以将这一厚度减少到 175 微米。这种超薄柔性传感器可以包裹汽车方向盘,可以包裹手机或平板电脑的边缘,也可以集成在任何设备的 OLED 显示屏下面,只要在传感器与显示屏之间使用合适的光学堆叠结构,就不会显著增加整个模块的厚度。

这样一来,所需的关键创新就变成了紧凑型光学堆叠的开发,它需要在维持传感器信噪比的同时,实现到终端产品的无缝集成。通常的解决方案是使用针孔矩阵结构,设计这种结构时,需考虑到显示屏和盖板玻璃的厚度,以及 OLED 显示屏的透明度和设备生成的可供传感器使用的光线。总之,所有方案的最终目标只有一个,那就是获得既能无缝验证用户身份又能增强用户体验的显示屏设备。



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