三星顯示 | 開發(fā)出基于有機光電二極管實現(xiàn)全屏識別設(shè)計
CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊,近日,Display daily介紹了三星顯示器公司(SDC)首席執(zhí)行官JS Choi在IMID(國際信息顯示大會)上的一篇主題演講。據(jù)介紹,JS Choi于該會上宣布,三星作為本行業(yè)第二大(按收入計算)顯示器公司,未來的新愿景是成為一家500億美元的公司。
在該愿景背后,是三星顯示器公司的諸多戰(zhàn)略部署,其中重要的幾項包括:
1.通過多元化刷新率設(shè)計、增加色彩深度和實現(xiàn)OPD全屏識別來進一步發(fā)展和拓寬其智能手機業(yè)務(wù);
2.基于其8.7代OLED產(chǎn)線及工藝,大舉進入OLED筆記本電腦和平板電腦市場;
3.大力進軍車載OLED市場;
4.進入AR-VR顯示器用微型顯示器市場(據(jù)傳為OLED-on-Si方案)。
讓我意外的部分原因是,JS Choi在會上發(fā)表觀點,認為目前的智能手機顯示屏還需要實現(xiàn)全屏安全性。剛好,這一方向也是我的一個客戶,法國的ISORG公司,十多年來一直從事的。事實上,在此之前,智能手機的安全識別功能都是基于以下四種技術(shù)之一實現(xiàn)的:光學(xué)方案;電容方案;Face ID方案;超聲波方案。
這其中,除了Face ID之外,所有其他技術(shù)都專注于單指身份驗證,即用戶將手指放在顯示器(比如OLED)上特定的位置,顯示器后面的傳感器會結(jié)合計算芯片計算出用戶的輸入命令。
現(xiàn)在,JS Choi表示,三星顯示器基于其OLED面板開發(fā)并驗證了一種基于OPD(有機光電二極管,Organic Photo Diode)的全屏幕傳感和指紋技術(shù)。據(jù)其介紹,該項技術(shù)基于OLED面板開發(fā),只有OLED行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者才能做到這一點。相對于傳統(tǒng)特定區(qū)域識別,JS Choi解釋新的方案支持多指身份驗證(例如,用戶將四個手指放在顯示器上),可以帶來比單指高2500萬倍的安全性。另外,JS Choi還表示,三星顯示器制定了一個新的目標:在其OLED面板中增加OPD方案。
事實上,基于OPD技術(shù)實現(xiàn)全屏識別方案也不是三星顯示器公司第一次提出。目前至少有兩種不同的技術(shù)架構(gòu):SDC方案基于In-cell設(shè)計的OPD方案;ISORG方案中基于部件設(shè)計的OPD方案,如下圖1所示。需要注意的是,從顯示角度來看,OPD傳感器的設(shè)計有兩個主要部分要考慮:其一是顯示器內(nèi)實現(xiàn)光準直,其二是OPD傳感器本身各層的堆疊設(shè)計。
圖1:OPD傳感技術(shù)的兩種不同的方案,其中MLP方法中的高折射率材料也可用于Incell方案內(nèi)的準直需求
SDC的方案是一種Incell方法,據(jù)猜測很可能在顯示器頂部使用了一種黑矩陣型準直技術(shù)(或依賴已經(jīng)存在的無偏光片技術(shù)),然后將傳感器的其余部分制作在TFT和OLED層之間。為了實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu),制造商需要額外增加5道掩模工藝,這確實會增加整個TFT的復(fù)雜性。正如早些年蘋果公司于其iPhone 5智能手機中首次引入Incell觸摸技術(shù),這種新的方案很可能會帶來一些收益風險,因為它相當于在顯示器本身內(nèi)置了一個高復(fù)雜性的附加功能。實際上,在iPhone 5智能手機生產(chǎn)供應(yīng)的那一段時間里,據(jù)說新的功能帶來了50%的良率損失。
另一種方案是ISORG的部件OPD方案。這個方案可以實現(xiàn)和SDC一樣的效果,而且據(jù)說目前已經(jīng)得到了驗證,或許明年可以大規(guī)模生產(chǎn)。該方案制造一個全尺寸的獨立傳感器層,然后使用OCA(光學(xué)透明粘合劑)將其貼合到已有OLED顯示器上,這是一個非常成熟的工藝。可以看出,該方案是一種非常高收益的方法,而且很快就可以投入市場,對比來看SDC的方案似乎需要更多一些時間來優(yōu)化。
表格1. 三星Incell方案和ISORG部件方案對比
基于OPD技術(shù)實現(xiàn)全屏識別效果,其主要優(yōu)點之一是:與其他光學(xué)技術(shù)相比,OPD在可見光范圍(比如顯示器所發(fā)紅綠藍色光)內(nèi)的像素靈敏度最大,即使對于4K(OLED)或無偏光片型顯示器等較低顯示透明度的應(yīng)用,也能實現(xiàn)高圖像對比度。因為,它是通過有機半導(dǎo)體的電光性能實現(xiàn)的,它具有接近100%的光吸收和超過80%的量子效率。
就光準直來說,在用戶手指觸摸在距離圖像傳感器一定距離(毫米級)時,該功能對于確保用戶指紋中脊和谷之間的對比度至關(guān)重要。光準直效果,不僅會直接影響最具挑戰(zhàn)性指紋類型(通常是手指非常小、圖案分辨率非常高的亞洲女性)的指紋認證效果,而且會影響識別方案的使用環(huán)境(比如干燥皮膚、寒冷環(huán)境)。
既然OPD會帶來成本和良率等新的問題,那該方案又會帶來什么樣的好處。對消費者來說,有了OPD實現(xiàn)的全屏識別功能,基于智能手機的數(shù)據(jù)和金融交易將具有更高的安全性。可以想象,用戶在未來,可以通過將手指觸摸在屏幕上的某個位置來選擇并驗證手機上的一個APP程序,這比老式的密碼輸入或多種手勢識別要好。對于一些高端智能手機設(shè)備制造商來說,他們現(xiàn)在可以選擇以適中的價格為客戶提供更高的安全識別等級。
對于SDC公司來說,這是一種技術(shù)維持其6英寸OLED顯示器價格的潛在途徑。事實上,該價格已經(jīng)從剛推出柔性O(shè)LED時的每臺顯示器110美元的令人興奮的高度降至現(xiàn)在的每臺顯示40美元左右。對于在法國從事OPD技術(shù)近十年的ISORG公司來說,這是對該技術(shù)實用性的又一驗證,現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)可用于智能手機集成。
關(guān)于Isorg公司
Isorg是大尺寸光電探測器、圖像傳感器有機印刷電子領(lǐng)域的先驅(qū)。該公司為客戶提供了新一代高性能成像方案,能夠輕松集成到具有各種形狀電子系統(tǒng)中。其具有柔性的圖像傳感器在消費電子產(chǎn)品、ID安全和訪問控制、物聯(lián)網(wǎng)和醫(yī)療設(shè)備中有眾多應(yīng)用。2016年,該公司推出了第一款用于生物識別安全和其他應(yīng)用的大型高分辨率(500dpi)柔性塑料指紋傳感器的全球概念驗證。Isorg公司成立于2010年,與法國領(lǐng)先的新能源技術(shù)和納米材料創(chuàng)新中心CEA Liten合作,在三輪融資中籌集到了4780萬歐元(約合5840萬美元)。
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