光学指纹识别传感器的制作方法

本发明涉及一种光学指纹识别传感器。

背景技术：

近来，指纹传感器广泛应用电容型和光学型。通常，电容型指纹传感器通过用对电压和电流敏感的半导体器件检测由人体指纹形成的电容来识别指纹。相对于此，光学型指纹传感器具有耐久性良好的优点，且配置成包括光源和光学传感器。光学传感器配置成通过检测从光源发出的光来检测用户的指纹。

根据现有技术的光学指纹传感器由于太阳光等外部光线，光学传感器无法得到清晰的指纹图像。

另外，如果指纹和传感器表面的距离较远，则被相邻指纹反射的光线容易进入，因此指纹和传感器表面距离10um以上时，被指纹反射的光线掺混而导致无法得到清晰的指纹图像。

此外，为了传感器识别而使用的背光的光利用效率(能量利用效率)较低，因此生产性可能较低。

技术实现要素：

技术问题

根据本发明的一个实施方案的光学指纹识别传感器，其目的是提高内部光利用效率。

根据本发明的一个实施方案的光学指纹识别传感器，其目的是提高指纹识别的准确性。

除了上述目的之外，根据本发明的示例性实施方案还可用于实现没有具体提到的其他目的。

技术方案

本发明的一个实施方案的光学指纹识别传感器包括玻璃基板、位于玻璃基板上的保护层、位于保护层内部的活性层、及位于保护层内部及活性层上部且包括依次层叠的第一透明氧化物层及第一金属层的功能层。

还可以包括位于活性层和功能层之间的第二金属层。

还可以包括位于活性层和第二金属层之间的第二透明氧化物层。

第二透明氧化物层和第二金属层可依次层叠。

第二透明氧化物层和第二金属层可被隔开。

第二金属层可位于所述功能层下部，第二透明氧化物层可位于活性层上。光传感器包括第二金属层及功能层。

保护层可包括位于玻璃基板上的内保护层和位于所述内保护层上的外保护层，内保护层内部可包括活性层及第二透明氧化物层，外保护层内部可包括功能层及第二金属层。

第一金属层及第二金属层可包括相同的材料。

第一金属层及第二金属层可包括ag或al。

第一透明氧化物层及第二透明氧化物层可包括金属氧化物。

第一透明氧化物层及第二透明氧化物层可包括izo或sio2。

第一透明氧化物层包括izo，第一透明氧化物层的厚度可为20至150nm。

第一透明氧化物层包括sio2，第一透明氧化物层的厚度可为50至200nm。

第一金属层及第二金属层包括ag，第一金属层及第二金属层的厚度可为20至40nm。

第一透明氧化物层包括izo，第一透明氧化物层的厚度可为20至150nm，第一金属层及第二金属层包括al，第一金属层及第二金属层的厚度可为8至12nm。

保护层内部还可包括薄膜晶体管，活性层可位于从薄膜晶体管的漏极延伸的电极上。

薄膜晶体管可具有共面结构、交错结构、反向共面结构、或者反向交错结构。

还可包括位于光学指纹识别传感器下部的lcd背光。

发明效果

根据本发明的一个实施方案的光学指纹识别传感器可提高背光的光利用效率以及可提高指纹识别的准确性。

附图说明

图1是本发明一实施例的光学指纹识别传感器的剖视图。

图2及图3是本发明另一实施例的光学指纹识别传感器的剖视图。

图4至图11示出对本发明实施例的光学指纹识别传感器的反射率及透射率进行模拟及实际实验的数据。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的示例性实施方案，以使本发明所属领域的普通技术人员容易实施本发明。本发明能够以各种不同方式实施，并不限于本文所述的实施方案。为了清楚地描述本发明，附图中省略了无关的部分，整篇说明书中相同或类似的组件采用了相同的附图标记。另外，对于众所周知的公知技术，省略了其详细描述。

在整篇说明书中，某一部分“包括”或“包含”某一组件时，在没有特别相反的记载的情况下表示可进一步包括其他组件，而非排除其他组件。

请参见图1，本发明的光学指纹识别传感器10可包括保护层100、保护层100内部的活性层200、包括第一透明氧化物层300及第一金属层400的功能层。活性层200可与薄膜晶体管500的漏极连接而形成，保护层100下部可具有玻璃基板600。另外，玻璃基板下部可具有提供光源的背光700。活性层200及包括第一透明氧化物层300和第一金属层400的功能层起到光传感器的作用。

根据本发明实施例的保护层100可包括玻璃、石英、塑料等，而且可包括耐久性、耐划伤性等物理性质优秀的已知任何材料。

根据本发明实施例的活性层200为检测被指纹反射的光线的传感器层，可包括半导体材料。例如，活性层200可为低温多晶硅半导体、非晶硅半导体及氧化物半导体中的任何一种。

根据本发明实施例的第一透明氧化物层300可包括各种氧化物，例如可包括izo(铟锌氧化物)或sio2。

根据本发明实施例的第一金属层400可包括各种金属层，例如可包括ag(银)或al(铝)。

所述第一透明氧化物层300和第一金属层400为形成本发明的功能层的基本要素。功能层可以只允许从活性层200射入的光线中的一定波长范围的光线射入，将射入的光线因反射等而产生的损失减到最低，从而可以提高光利用效率。

在根据实施例的包括第一透明氧化物层300及第一金属层400的功能层使光线选择性地射入是可以通过控制第一透明氧化物层300和第一金属层400的折射率及厚度来实现的。例如，第一透明氧化物层300可包括折射率低于第一金属层400的折射率的材料。另外，第一透明氧化物层300的折射率可高于活性层200的折射率。

这样控制折射率和厚度时，如图1中用箭头表示的光线路径，从背光700发出的光线被接触保护层100的手指反射。然后，因为第一金属层400和第一透明氧化物层300的关系，被反射的光线中具有一定波长的光线穿透第一金属层400而射入第一透明氧化物层300，并且射入第一透明氧化物层300的光线的一部分会到达活性层200。在活性层200被反射的光线因为第一金属层400和第一透明氧化物层300的关系可被多次反射，通过这种多次反射可以增加活性层200中的用于指纹识别的光量。对于特定波长范围的光线的透射率及反射率，在下面与数据一起详述。

图2是本发明的另一实施例，在图1的结构即第一透明氧化物层300和活性层200之间可以设置第二金属层410和第二透明氧化物层310。本实施例与图1的实施例相比进一步提高了特定波长范围的光利用效率，第二金属层410和第二透明氧化物层310可起到另一功能层的作用。通过使穿透第一金属层400及第一透明氧化物层300的特定波长范围的光线在第二金属层410及第二透明氧化物层310再被多次反射，可进一步提高特定波长范围的光利用效率。活性层200、功能层、第二金属层410及第二透明氧化物层310可起到光传感器的作用。

图3是本发明的又一实施例，第二透明氧化物层310和第二金属层410可以隔开g左右的间隔。此时，第二透明氧化物层310可包括在层叠于玻璃基板600上的内保护层110中，而包括第二金属层410及第一金属层400和第一透明氧化物层300的功能层可包括在外保护层120中。内保护层110和外保护层120可包括相同材料。通过分别形成内保护层和外保护层，可以更容易形成g左右的隔开距离。本实施例中也可以省略第二透明氧化物层310。本实施例的特定波长范围的光线移动路径与所述图2的实施例相同。所述活性层200、功能层、第二金属层410、第二透明氧化物层310及第二透明氧化物层310和第二金属层410的间距g会起到光传感器的作用。

根据实施例的第一金属层400及第二金属层410可包括各种金属，例如可包括ag(银)或al(铝)。此时，第一金属层400和第二金属层410可包括相同材料，并且可具有薄膜形状。

根据实施例的第一透明氧化物层300及第二透明氧化物层310可包括各种金属氧化物。例如，第一透明氧化物层300及第二透明氧化物层310分别可包括izo(铟锌氧化物)或sio2。此时，第一透明氧化物层300和第二透明氧化物层310可以包括相同材料，也可以包括不同材料。

下面描述针对图4至图11的所述实施例的测试结果。

图4是按厚度适用izo透明氧化物层和ag金属层的反射率模拟及实验结果曲线图，

图5是按厚度适用izo透明氧化物层和ag金属层的反射率及透射率模拟曲线图，

图6是按厚度适用izo透明氧化物层和ag金属层的反射率及透射率实验结果曲线图，

图7是按厚度适用sio2透明氧化物层和ag金属层的反射率模拟及实验结果曲线图，

图8是按厚度适用sio2透明氧化物层和ag金属层的反射率及透射率模拟曲线图，

图9是按厚度适用sio2透明氧化物层和ag金属层的反射率及透射率实验结果曲线图，

图10是按厚度适用izo透明氧化物层和al金属层的反射率及透射率模拟曲线图，

图11是按厚度适用sio2透明氧化物层和al金属层的反射率及透射率模拟曲线图。

图4至图6示出了对ag金属层、izo透明氧化物层及ag金属层依次层叠的结构进行的模拟及实际实验结果。ag层形成为30nm的薄膜层，对izo改变厚度得出了反射率和透射率。

图4示出了izo的厚度设定为50nm及80nm并对反射率进行模拟及实验的结果，从图4中可知模拟和实验结果值几乎一致。当izo的厚度为50nm时，在300nm波长段后段显示出约60％的反射率，在400nm至500nm的波长范围显示出约20％的反射率，500nm以上的波长范围显示出约90％的反射率。当izo的厚度为80nm时，在400nm至500nm的波长范围显示出约80％的反射率，在500nm至600nm的波长范围显示出约10％的反射率，在600nm以上的波长范围显示出约90％的反射率。

图5示出了izo的厚度设定为50nm、80nm、110nm及120nm并进行模拟的结果。从图5中可知，当izo的厚度为50nm时，在400nm至500nm的波长范围反射率最低而透射率最高，当izo的厚度为80nm时，在500nm至600m的波长范围反射率最低而透射率最高，当izo的厚度为110nm时，在600nm至700m的波长范围反射率最低而透射率最高，当izo的厚度为120nm时，在700nm至800m的波长范围反射率最低而透射率最高。

图6示出了izo的厚度设定为50nm及80nm并对透射率进行实验的结果。从图6中可知，当izo的厚度为50nm时，在400nm至500nm的波长范围显示出约30％的透射率，当izo的厚度为80nm时，在500nm至600nm的波长范围显示出约40％的透射率。

从所述图4至图6的模拟及实验结果可知，根据izo的厚度控制，可将特定波长范围的光线以高反射率进行反射，而且可使特定波长范围的光线相对于反射率以高透射率透射。因此，所述图4至图6的曲线图表明，根据本发明的透明氧化物层(300、310)和金属层(400、410)的结构及厚度，以非常高的利用效率可以利用特定波长范围的光线，这种利用效率表示本发明的指纹识别传感器以较少的光量可以提高准确的指纹识别率。例如，作为光源使用lcd背光时，利用lcd背光中具有最高强度(intensity)的在400nm波长段中段的光线，在izo厚度形成为40至60nm范围且ag金属层形成为20至40nm范围时，可以实现较高的光利用效率。另外，使用oled光源时，利用oled光源中具有最高强度(intensity)在500nm波长段前段的光线，在izo厚度形成为70至90nm且ag金属层形成为20nm至40nm范围时，可以实现较高的光利用效率。在低成本及光源寿命方面，优选使用lcd背光。

图7至图9示出了以ag金属层、sio2透明氧化物层及ag金属层依次层叠的结构进行模拟及实际实验的结果。ag层形成为30nm的薄膜层，对sio2改变厚度得出了反射率和透射率。

图7至图9与所述图4至图6一样示出了控制sio2的厚度并进行模拟及实际实验的结果，从图7至图9中可知，当sio2的厚度为90nm时，在420nm至460nm的波长范围显示出最高的反射率及透射率，当sio2的厚度为120nm时，在500nm至540nm的波长范围显示出最高的反射率及透射率，当sio2的厚度为150nm时，在580nm至620nm的波长范围显示出最高的反射率及透射率，当sio2的厚度为180nm时，在660nm至700nm的波长范围显示出最高的反射率及透射率。即，如果作为光源使用lcd背光，则将sio2的厚度设定为80nm至110nm范围且将ag金属层的厚度设定为20至40nm时光利用效率最高。

图10示出了代替所述ag金属层利用al(铝)金属层并适用izo透明氧化物层进行测试的结果，图11示出了代替所述ag金属层利用al(铝)金属层并适用sio2透明氧化物层进行测试的结果。从图10中可知，将izo的厚度设定为70nm时显示出最高的透射率，从图11中可知，sio2的厚度越厚透射率越低。即，当使用厚度为8nm至12nm的al金属层时，izo氧化物层在光利用效率方面更有效，izo的厚度为60nm至80nm可显示出最优秀的光利用效率。

作为本发明的实施方案，所述保护层100内部可进一步包括薄膜晶体管500，所述活性层200可形成在从所述薄膜晶体管500的漏极延伸的电极上。本发明的薄膜晶体管500可对指纹接触检测及在所述活性层识别的信号进行切换，所述薄膜晶体管可包括共面(co-planar)、交错(staggered)、反向共面(invertedco-planar)及反向交错(invertedstaggered)结构的薄膜晶体管中的任何一种。

以上对本发明的优先示例性实施方案进行了详细描述，但本发明的权利范围不限于此，利用权利要求书中定义的本发明的基本概念所进行的各种变更及改进也属于本发明的权利范围。