This thesis presents a comprehensive study on the development and optimization of a passive pixel optical sensor (PPS) system, specifically tailored for creating a vein recognition system utilised in smart devices. The research focuses on the integration and performance analysis of various oxide thin film transistor (TFT) and organic photodiode (OPD) combinations within the PPS architecture, examining their photocurrent responses under different light conditions and operational states in individual unit cells. Key findings highlight the challenges and potential solutions associated with single-passivation TFT (SP-TFT) and solution-processed OPD (SP-OPD) configurations, including issues of non-uniformity and high leakage current. The study further explores the effectiveness of dual-passivation TFT (DP-TFT) and evaporation-processed OPD (EP-OPD) in enhancing system stability and uniformity. Other key focus areas include the analysis of interlayer dielectric (ILD) and black pixel define layer (BPDL) in PPS for optimal planarization, via hole development, and pixel isolation properties essential for high-resolution sensing. The integration of the PPS with readout integrated circuits (ROIC) and the analysis of ROIC readout under practical vein recognition scenarios are also meticulously investigated. The thesis demonstrates the feasibility and potential enhancements required for the PPS system, proposing future directions for improved vein pattern detection and recognition, and contributing significantly to the advancement of biometric recognition technology in smart devices.
이 논문은 스마트 기기에서 사용되는 정맥 인식 시스템을 구축하기 위해 맞춤화된 수동 픽셀 광 센서(PPS) 시스템의 개발 및 최적화에 대한 종합적인 연구를 제시한다. 연구는 다양한 산화물 박막 트랜지스터(TFT) 및 유기 포토다이오드(OPD) 조합의 통합과 성능 분석에 중점을 두며, PPS 아키텍처 내에서의 이들의 광전류 반응을 개별 단위 셀에서 다양한 광 조건 및 운영 상태하에서 검토한다. 주요 발견 사항은 단일 피복 TFT(SP-TFT) 및 용액 가공 OPD(SP-OPD) 구성과 관련된 도전과 잠재적 해결책, 비균일성 및 높은 누설 전류의 문제를 강조한다. 연구는 이중 피복 TFT(DP-TFT) 및 증발 가공 OPD(EP-OPD)가 시스템 안정성 및 균일성을 향상시키는 효과를 더 깊이 탐구한다. 기타 주요 초점 영역으로는 PPS에서의 상호층 유전체(ILD) 및 블랙 픽셀 정의 레이어(BPDL) 분석이 포함되며, 이는 고해상도 감지에 필수적인 최적 평탄화, 비아 홀 개발, 및 픽셀 분리 특성을 위해 연구된다. PPS와 읽기 집적 회로(ROIC)의 통합 및 실제 정맥 인식 시나리오에서의 ROIC 읽기 분석도 세심하게 조사된다. 이 논문은 PPS 시스템에 필요한 실현 가능성과 잠재적 개선 사항을 보여주며, 향상된 정맥 패턴 감지 및 인식을 위한 미래 방향을 제안하고, 스마트 기기에서의 생체 인식 기술 발전에 상당한 기여를 한다.
