三星显示 | 开发出基于有机光电二极管实现全屏识别设计

CINNO Research产业资讯，近日，Display daily介绍了三星显示器公司（SDC）首席执行官JS Choi在IMID（国际信息显示大会）上的一篇主题演讲。据介绍，JS Choi于该会上宣布，三星作为本行业第二大（按收入计算）显示器公司，未来的新愿景是成为一家500亿美元的公司。

在该愿景背后，是三星显示器公司的诸多战略部署，其中重要的几项包括：

1.通过多元化刷新率设计、增加色彩深度和实现OPD全屏识别来进一步发展和拓宽其智能手机业务；

2.基于其8.7代OLED产线及工艺，大举进入OLED笔记本电脑和平板电脑市场；

3.大力进军车载OLED市场；

4.进入AR-VR显示器用微型显示器市场（据传为OLED-on-Si方案）。

让我意外的部分原因是，JS Choi在会上发表观点，认为目前的智能手机显示屏还需要实现全屏安全性。刚好，这一方向也是我的一个客户，法国的ISORG公司，十多年来一直从事的。事实上，在此之前，智能手机的安全识别功能都是基于以下四种技术之一实现的：光学方案；电容方案；Face ID方案；超声波方案。

这其中，除了Face ID之外，所有其他技术都专注于单指身份验证，即用户将手指放在显示器（比如OLED）上特定的位置，显示器后面的传感器会结合计算芯片计算出用户的输入命令。

现在，JS Choi表示，三星显示器基于其OLED面板开发并验证了一种基于OPD（有机光电二极管，Organic Photo Diode）的全屏幕传感和指纹技术。据其介绍，该项技术基于OLED面板开发，只有OLED行业的领导者才能做到这一点。相对于传统特定区域识别，JS Choi解释新的方案支持多指身份验证（例如，用户将四个手指放在显示器上），可以带来比单指高2500万倍的安全性。另外，JS Choi还表示，三星显示器制定了一个新的目标：在其OLED面板中增加OPD方案。

事实上，基于OPD技术实现全屏识别方案也不是三星显示器公司第一次提出。目前至少有两种不同的技术架构：SDC方案基于In-cell设计的OPD方案；ISORG方案中基于部件设计的OPD方案，如下图1所示。需要注意的是，从显示角度来看，OPD传感器的设计有两个主要部分要考虑：其一是显示器内实现光准直，其二是OPD传感器本身各层的堆叠设计。

图1：OPD传感技术的两种不同的方案，其中MLP方法中的高折射率材料也可用于Incell方案内的准直需求

SDC的方案是一种Incell方法，据猜测很可能在显示器顶部使用了一种黑矩阵型准直技术（或依赖已经存在的无偏光片技术），然后将传感器的其余部分制作在TFT和OLED层之间。为了实现这些结构，制造商需要额外增加5道掩模工艺，这确实会增加整个TFT的复杂性。正如早些年苹果公司于其iPhone 5智能手机中首次引入Incell触摸技术，这种新的方案很可能会带来一些收益风险，因为它相当于在显示器本身内置了一个高复杂性的附加功能。实际上，在iPhone 5智能手机生产供应的那一段时间里，据说新的功能带来了50%的良率损失。

另一种方案是ISORG的部件OPD方案。这个方案可以实现和SDC一样的效果，而且据说目前已经得到了验证，或许明年可以大规模生产。该方案制造一个全尺寸的独立传感器层，然后使用OCA（光学透明粘合剂）将其贴合到已有OLED显示器上，这是一个非常成熟的工艺。可以看出，该方案是一种非常高收益的方法，而且很快就可以投入市场，对比来看SDC的方案似乎需要更多一些时间来优化。

表格1. 三星Incell方案和ISORG部件方案对比

基于OPD技术实现全屏识别效果，其主要优点之一是：与其他光学技术相比，OPD在可见光范围（比如显示器所发红绿蓝色光）内的像素灵敏度最大，即使对于4K（OLED）或无偏光片型显示器等较低显示透明度的应用，也能实现高图像对比度。因为，它是通过有机半导体的电光性能实现的，它具有接近100%的光吸收和超过80%的量子效率。

就光准直来说，在用户手指触摸在距离图像传感器一定距离（毫米级）时，该功能对于确保用户指纹中脊和谷之间的对比度至关重要。光准直效果，不仅会直接影响最具挑战性指纹类型（通常是手指非常小、图案分辨率非常高的亚洲女性）的指纹认证效果，而且会影响识别方案的使用环境（比如干燥皮肤、寒冷环境）。

既然OPD会带来成本和良率等新的问题，那该方案又会带来什么样的好处。对消费者来说，有了OPD实现的全屏识别功能，基于智能手机的数据和金融交易将具有更高的安全性。可以想象，用户在未来，可以通过将手指触摸在屏幕上的某个位置来选择并验证手机上的一个APP程序，这比老式的密码输入或多种手势识别要好。对于一些高端智能手机设备制造商来说，他们现在可以选择以适中的价格为客户提供更高的安全识别等级。

对于SDC公司来说，这是一种技术维持其6英寸OLED显示器价格的潜在途径。事实上，该价格已经从刚推出柔性OLED时的每台显示器110美元的令人兴奋的高度降至现在的每台显示40美元左右。对于在法国从事OPD技术近十年的ISORG公司来说，这是对该技术实用性的又一验证，现在该技术已经可用于智能手机集成。

关于Isorg公司

Isorg是大尺寸光电探测器、图像传感器有机印刷电子领域的先驱。该公司为客户提供了新一代高性能成像方案，能够轻松集成到具有各种形状电子系统中。其具有柔性的图像传感器在消费电子产品、ID安全和访问控制、物联网和医疗设备中有众多应用。2016年，该公司推出了第一款用于生物识别安全和其他应用的大型高分辨率（500dpi）柔性塑料指纹传感器的全球概念验证。Isorg公司成立于2010年，与法国领先的新能源技术和纳米材料创新中心CEA Liten合作，在三轮融资中筹集到了4780万欧元（约合5840万美元）。

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