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- 新型顏色傳感器制造成本較低
- 來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2021/1/5
OWINA –用于芯片級(jí)集成的精確微型彩色傳感器。圖片來源:弗勞恩霍夫ISC的K. Selsam
在FOWINA項(xiàng)目中,位于埃爾蘭根的弗勞恩霍夫集成電路IIS研究所和位于維爾茨堡的弗勞恩霍夫硅酸鹽研究所ISC開發(fā)了具有特殊微透鏡配置的新型彩色傳感器。傳感器可以直接在芯片上實(shí)現(xiàn),并且可以在最小的空間內(nèi)結(jié)合多種功能。其超薄的設(shè)計(jì)使該傳感器適用于廣泛的應(yīng)用,例如移動(dòng)設(shè)備或可調(diào)節(jié)顏色的LED燈。
顏色傳感器用于顯示器,LED和其他技術(shù)設(shè)備中,以產(chǎn)生真實(shí)的顏色。它們的制造涉及使用特殊的納米等離子體結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)過濾入射光,從而允許僅精確限定的區(qū)域的顏色光譜到達(dá)檢測(cè)器表面?刂迫肷浣堑哪芰(duì)彩色濾光片的正確功能至關(guān)重要。常規(guī)傳感器包含宏觀元素,可通過以不需要的角度遮擋光來提高濾鏡的精度并避免出現(xiàn)不真實(shí)的顏色,但是這些添加的元素會(huì)顯著增加組件的結(jié)構(gòu)尺寸。
適用于相機(jī)和智能手機(jī)的超薄傳感器
為克服此缺點(diǎn),兩個(gè)從事FOWINA項(xiàng)目的Fraunhofer研究所IIS和ISC正在開發(fā)一種一體化的解決方案,該解決方案在最小的空間內(nèi)結(jié)合了多種功能。彩色濾光片結(jié)構(gòu),用于調(diào)節(jié)入射光的角度濾光片,用于信號(hào)處理的評(píng)估電路以及用于轉(zhuǎn)換光能的光電二極管轉(zhuǎn)化為電能都集成在顏色傳感器芯片中。這種極其緊湊的設(shè)計(jì)使其有可能制造出新穎,超薄的色彩傳感器,以用于相機(jī),智能手機(jī)和許多其他產(chǎn)品。FOWINA是由Fraunhofer資助的內(nèi)部項(xiàng)目,是其針對(duì)中小企業(yè)的內(nèi)部研究計(jì)劃的一部分。德國(guó)的首字母縮寫代表“使用微光學(xué)光束整形元件控制納米結(jié)構(gòu)顏色傳感器的角光譜”。
它們具有很高的集成度,可以將最大的功能封裝在一個(gè)小的表面上,而且新穎的傳感器比以前的傳感器更容易制造,因此成本更低。Fraunhofer IIS負(fù)責(zé)開發(fā)包括納米等離子體濾色片的傳感器IC。后者可以使用一個(gè)和相同的CMOS工藝(即單一技術(shù))與光電二極管和評(píng)估電路一起經(jīng)濟(jì)高效地制造。
Fraunhofer ISC負(fù)責(zé)制造微結(jié)構(gòu)陣列,這些陣列用作傳感器中的角度過濾器元件。Fraunhofer ISC的研究科學(xué)家S?nkeSteenhusen博士說:“我們使用了先進(jìn)的雙光子聚合技術(shù),幾乎可以創(chuàng)建任何類型的微結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)化表面。” 為了加快制造過程,F(xiàn)raunhofer ISC采用了納米壓印技術(shù)(一種高度精確且經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的光刻技術(shù))來復(fù)制微結(jié)構(gòu)。該方法還允許將不同的結(jié)構(gòu)組合在同一基板上。
限制入射光的角度
在FOWINA項(xiàng)目的過程中,F(xiàn)raunhofer ISC通過使用微光學(xué)結(jié)構(gòu)將入射光的角度限制在+/- 10度的公差范圍內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)了最佳的濾色器性能。這樣可以主動(dòng)調(diào)整LED的顏色。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是微透鏡的非常高的表面精度,可以有針對(duì)性地將光聚焦在濾色鏡上。Fraunhofer ISC用于制造陣列的材料是一種特殊的無機(jī)-有機(jī)雜化聚合物,具有高化學(xué),熱和機(jī)械穩(wěn)定性,并且可以通過修改其分子結(jié)構(gòu)輕松適應(yīng)特定應(yīng)用的需求。
兩家弗勞恩霍夫研究所的合作伙伴目前正在優(yōu)化顏色傳感器的設(shè)計(jì)和制造流程,以擴(kuò)大到工業(yè)應(yīng)用,并在以后大規(guī)模生產(chǎn)傳感器。
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