CN105389552A - 一种指纹识别模组及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种指纹识别模组及其制备方法、显示装置，涉及显示技术领域，该指纹识别模组中的一层电极层即可作为液晶显示装置中的偏光片，应用到全屏指纹识别的显示装置后可减少显示装置的整体厚度。该指纹识别模组包括：相对设置的第一电极层、第二电极层以及位于二者之间的透明绝缘层；第一电极层，包括多个间隔开来的第一电极线；第二电极层，包括多个间隔开来的第二电极线；第二电极线与第一电极线交叉设置；其中，第一电极层由透明导电材料构成；第二电极层为线栅偏振片。用于指纹识别模组及包括该指纹识别模组的显示装置的制备。

Description

一种指纹识别模组及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹识别模组及其制备方法、显示装置。
背景技术
指纹是手指表皮层上由呈线状排列的凸起(即纹峰)与凹陷(纹谷)所形成的纹路。由于指纹具有终身不变性、唯一性以及便捷性等特点，指纹已经成为生物特征识别的代名词，广泛应用于安防设施、考勤系统等身份信息认证识别领域。
指纹识别主要采用电容传感技术，用于识别的模组包括相对设置的两层电极，每层电极由间隔排列的多个电极线构成，上下两层的电极线相互交叉设置，从而在交叉处形成感应电容，每个感应电容相当于一个检测像素，当进行指纹检测时，由于人体电场的引入将改变上下两层电极线之间的感应电容，由于手指表面纹峰相对凸出、纹谷相对凹陷，对感应电容的影响也不同，通过将感应电容的变化量转换为二维的图像数据，从而获得接触者的指纹信息，以进行后续的指纹比对工作。
当将指纹识别模组集成到液晶显示装置以使液晶显示装置具有全屏指纹识别的功能时，由于指纹识别模组的结构层较多，而液晶显示装置自身用于显示的结构层也较多，导致具有全屏指纹识别功能的液晶显示装置结构较多、厚度较大。
发明内容
鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种指纹识别模组及其制备方法、显示装置，该指纹识别模组中的一层电极层即可作为液晶显示装置中的偏光片，当将该指纹识别模组集成到液晶显示装置以使液晶显示装置具有全屏指纹识别的功能时，省去了液晶显示装置中的一层偏光片，减少了液晶显示装置的整体厚度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面、本发明实施例提供了一种指纹识别模组，所述指纹识别模组包括：相对设置的第一电极层、第二电极层以及位于二者之间的透明绝缘层；所述第一电极层，包括多个间隔开来的第一电极线；所述第二电极层，包括多个间隔开来的第二电极线；所述第二电极线与所述第一电极线交叉设置；其中，所述第一电极层由透明导电材料构成；所述第二电极层为线栅偏振片。
可选的，所述第二电极层的线栅周期长度取值范围为70nm至200nm；所述线栅的线宽取值范围为50nm至150nm。
优选的，所述第二电极线包括：第二测试电极线和位于所述第二测试电极线之间的第二非测试电极线；所述第二测试电极线，与提供测试电信号的测试信号线相连；其中，相邻的两根所述第二测试电极线之间间隔相同数量的所述第二非测试电极线，所述相同数量为50根至300根。
优选的，所述线宽占所述线栅周期长度的1/3至2/3。
可选的，所述第二电极层的厚度取值范围为100nm至400nm。
可选的，所述第二电极线与所述第一电极线垂直交叉。
可选的，所述指纹识别模组中，所述第一电极层设置在靠近被测者的指纹一侧。
另一方面、本发明实施例还提供了一种指纹识别模组的制备方法，所述制备方法包括：形成相对设置的第一电极层、第二电极层以及位于二者之间的透明绝缘层；所述第一电极层，包括多个间隔开来的第一电极线；所述第二电极层，包括多个间隔开来的第二电极线；所述第二电极线与所述第一电极线交叉设置；其中，所述第一电极层由透明导电材料构成；所述第二电极层为线栅偏振片。
可选的，形成所述第二电极层的步骤具体包括：在基底上形成金属层；将多个间隔开来的光刻胶条转印到所述金属层表面，所述光刻胶条覆盖的部分对应于待形成的第二电极线；去除所述金属层中未被所述光刻胶条覆盖的部分，以形成多个间隔开来的第二电极线；去除覆盖所述第二电极线的所述光刻胶条。
再一方面、本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括：显示模组；所述显示装置还包括：如上述任一项所述的指纹识别模组；所述指纹识别模组位于所述显示模组的出光侧。
基于此，通过本发明实施例提供的上述指纹识别模组，由于该指纹识别模组中的第一电极层为非线栅偏振片，第二电极层为线栅偏振片，当将指纹识别模组应用于全屏的显示装置时，作为线栅偏振片的第二电极层即可作为显示装置中的一个偏光片，实现了偏光片上的指纹识别，从而减少了显示装置中偏光片的数量，减少了显示装置的整体厚度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种指纹识别模组的侧视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种指纹识别模组中制备第二电极层的流程示意图；
图4为图3中步骤S01的详细结构示意图；
图5为图3中步骤S02的详细结构示意图一；
图6为图3中步骤S02的详细结构示意图二；
图7为图3中步骤S02的详细结构示意图三；
图8为图3中步骤S03的详细结构示意图；
图9为图3中步骤S04的详细结构示意图；
图10本发明实施例提供的一种显示装置的侧视结构示意图。
附图标记：
01-指纹识别模组；10-第一电极层；11-第一电极线；20-第二电极层；21-第二电极线；200-金属层；30-透明绝缘层；02-手指；03-基底；04-光刻胶条；05-模具；51-凸出部；52-凹陷部；06-显示模组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
其中，为了清楚起见，本发明实施例附图中各结构的尺寸均被放大，不代表实际尺寸与比例。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种指纹识别模组01，该指纹识别模组01包括：相对设置的第一电极层10、第二电极层20以及位于二者之间的透明绝缘层30(为了清楚起见，标号10和20仅在图1中示意出，标号30仅在图2中示意出)；第一电极层10，包括多个间隔开来的第一电极线11；第二电极层20，包括多个间隔开来的第二电极线21；第二电极线21与第一电极线11交叉设置；其中，第一电极层10由透明导电材料构成；第二电极层20为线栅偏振片。
需要说明的是，第一、图1和图2中仅以第一电极层10位于上方，即靠近识别的手指02，第二电极层20位于下方，即远离识别的手指02为例进行说明，本发明实施例不限于此，第一电极层10与第二电极层20只要相对设置即可。
这里，考虑到第二电极层20是线栅结构，其线排列较为紧密，参考图1、图2所示，设置在第一电极层10的下方能够使得第二电极层20的线栅结构进一步被透明绝缘层30保护，避免受到外界较大力量的按压影响而导致线栅结构发生变形等问题。因此优选的，指纹识别模组01中，第一电极层10设置在靠近被测者的指纹02一侧，即将第二电极层20设置在下方。
第二、第二电极线21与第一电极线11交叉设置，是指第二电极线21在第一电极线11所在平面上的投影与第一电极线11存在交叉的部分，交叉的夹角不限于图1、图2中所示的90°，也可以是倾斜的其他角度，只要使得第一电极线11与第二电极线21之间有重叠的区域以形成感应电容即可。
这里，考虑到第一电极线11与第二电极线21垂直设置时，电极线的利用率最高，当该指纹识别模组01全屏集成到显示装置后可以避免增加有效显示区之外的区域。因此，本发明实施例优选的，第二电极线21与第一电极线11垂直交叉。
第三、第二电极层20为线栅偏振片。这里，线栅偏振片是由多条间隔开来的金属细线(即第二电极线21，可由金属单质和/或合金构成，具体不作限定)构成，由于金属细线不透光，在金属细线的间距充分短于入射光的波长的情况下，线栅偏振片能够使得入射光中的、具有与金属细线正交的电场矢量的成分(即p偏振光)透过，将具有与金属细线平行的电场矢量的成分(即s偏振光)反射，即入射光穿过线栅偏振片后将转变成偏振光。
线栅偏振片的线栅参数可沿用现有技术，只有使得入射光经过第二电极层20后转变成偏振光即可。
线栅偏振片中相邻两根金属细线之间的间距是相等的，即第二电极线21是等间距排列的。
示例的，第二电极层20的线栅周期长度的取值范围可以为70nm至200nm；线栅的线宽取值范围可以为50nm至150nm。线宽可以占线栅周期长度的1/3至2/3。并且为了提高偏振效果，线宽可以占线栅周期长度的1/2。
这里，线宽占线栅周期长度的比例具体可根据线栅周期长度的数值以及线栅的线宽取值灵活调整，1/3的最小比例和2/3的最大比例并不与线栅周期长度最小取值70nm和最大取值200nm一一对应。
其中，参考图2所示，线栅的周期长度(图中以p表示)是指构成线栅的细线的线宽与相邻两根金属细线之间的间距之和，即第二电极线21的线宽(图中以d1表示)与相邻两根第二电极线21之间的间距(图中以d2表示)之和。
此外，考虑到当第二电极层20的厚度过小时，第二电极线21的光透过率将显著增大，对第二电极层20的光偏振效果有影响，当第二电极层20的厚度过大时，会使得上述指纹识别模组01的厚度过大，不利于指纹识别模组01集成到显示装置后的轻薄化。
因此，第二电极层20的厚度取值范围优选为100nm至400nm。
第四、由于第二电极线21是等间距排列的，因此第一电极线11也优选的等间距排列，以使二者形成的用于指纹检测的感应电容均匀分布在上述的指纹识别模组01中。
由于第二电极层20为线栅偏振片，其线栅周期长度远小于手指02表面纹峰、纹谷的间距；而第一电极层10是由如ITO(氧化铟锡，IndiumTinOxide)、IZO(氧化铟锌，IndiumZincOxide)、FTO(氟掺杂二氧化锡，Fluorine-DopedTinOxide)等透明导电材料构成的，第一电极层10必然不是线栅偏振片，因此第一电极线11的间距可设置地大于第二电极线21的间距，即可沿用现有的指纹识别模组中的电极线之间的间距，第一电极线11的间距例如可以为20μm至200μm。
基于此，通过本发明实施例提供的上述指纹识别模组01，由于该指纹识别模组01中的第一电极层10为非线栅偏振片，第二电极层20为线栅偏振片，当将指纹识别模组01应用于全屏的显示装置时，作为线栅偏振片的第二电极层20即可作用显示装置中的一个偏光片，实现了偏光片上的指纹识别，从而减少了显示装置中偏光片的数量，减少了显示装置的整体厚度。
进一步的，考虑到线栅偏振片的线栅周期长度远小于手指02表面纹峰、纹谷的间距，若向第二电极层20中的每根第二电极线21都通入指纹识别的测试信号，位于纹峰与纹谷之间的测试感应电容也不能进行有效测试，对电信号会产生浪费，因此本发明实施例进一步优选的，第二电极线21包括：与提供测试电信号的测试信号线相连的第二测试电极线和位于第二测试电极线之间的第二非测试电极线；其中，相邻的两根第二测试电极线之间间隔相同数量的第二非测试电极线，相同数量为50根至300根。
即第二测试电极线导通的规律为每间隔50根至300根输入测试电信号，从而可以在保持指纹识别精度的前提下，降低对电信号的浪费，提高测试效率。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种指纹识别模组01的制备方法，该制备方法包括：形成相对设置的第一电极层10、第二电极层20以及位于二者之间的透明绝缘层30；该第一电极层10，包括多个间隔开来的第一电极线11；该第二电极层20，包括多个间隔开来的第二电极线21；第二电极线21与第一电极线11交叉设置；其中，第一电极层10由透明导电材料构成；第二电极层20为线栅偏振片。
进一步的，如图3所示，形成线栅偏振片的第二电极层20的步骤具体包括：
S01、如图4所示，在基底03上形成金属层200；
这里，当待形成的第二电极层20位于第一电极层20上方时，基底03即为覆盖第一电极层的透明绝缘层；当待形成的第二电极层20位于第一电极层20下方时，由于该指纹识别模组01是用于集成到显示装置中以实现全屏指纹识别的，因此该基底03可以为显示装置的彩膜基板的衬底基板，例如可以为玻璃或有机透明材料，具体不作限定。
金属层200可以采用金属单质和/或合金构成，制备方法不限于蒸镀或溅射方法。金属材料具体可以选择导电性能优、电阻铝较小的金属铝。考虑到线栅偏振片的偏光效果，金属层200的厚度取值范围优选为100nm至400nm。
S02、将多个间隔开来的光刻胶条04转印到金属层200表面，光刻胶条04覆盖的部分对应于待形成的第二电极线21；
这里，由于待形成的第二电极线21的间距非常微小，相应地需要光刻胶条04的间距也非常微小，难以采用常规的曝光、显影的方法获得上述的多个间隔开来的光刻胶条04，因此采用转印方法将形成好的光刻胶条04粘结在金属层200表面。
具体如图5所示，在用于压印的模具05上涂覆一层光刻胶，由于模具05具有多个间隔开来的凸出部51和凹陷部52，凸出部51的宽度和间距对应于待形成第二电极线的宽度和间距，与凸出部51相接触的光刻胶部分则形成了间隔开来的多个光刻胶条04，从而通过模具转印法获得了间隔开来的多个光刻胶条04。
进一步如图6所示，将模具05表面形成有上述光刻胶条04的一侧朝向金属层200表面进行压印，从而在金属层200的表面形成了上述的光刻胶条04。
之后分离模具和光刻胶条04，得到如图7所示的形成有上述光刻胶条04的金属层200。
当然，上述步骤S02的具体方法不限于此。获得上述的间隔开来的光刻胶条04还可采用激光转印的方法，即在衬底上先形成光刻胶层，利用激光具有的精细刻蚀特点对光刻胶层进行图案化，再转印到上述的金属层200表面。
S03、如图8所示，去除金属层200中未被光刻胶条04覆盖的部分，以形成多个间隔开来的第二电极线21；
这里，去除的工艺优选为刻蚀精度更高的干法刻蚀，具体可选用等离子刻蚀、反应离子刻蚀、电感耦合等刻蚀等方法；其中，刻蚀气体可选择含氟、氯的气体，如CF4、CHF3、SF6、CCl2F2等或者这些气体与O2的混合气体。
S04、如图9所示，去除覆盖第二电极线21的光刻胶条01。
这里，可以采用灰化等工艺去除残留的上述光刻胶条01。
采用上述步骤S01至S02，通过纳米压印的方法易于获得大面积的线栅偏振片，易于实现上述指纹识别模组01大面积、全屏化的制备。
在上述基础上，本发明实施例还提供了一种显示装置，如图10所示，该显示装置包括：显示模组06以及上述的指纹识别模组01；该指纹识别模组01位于显示模组06的出光侧。即上述指纹识别模组01中的第二电极层20为显示模组06中靠近出光侧的偏光片。
上述显示模组可以为显示面板、液晶显示器、液晶电视或电子纸、等数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或者部件。
需要说明的是，本发明所有附图是上述的指纹识别模组简略的示意图，只为清楚描述本方案体现了与发明点相关的结构，对于其他的与发明点无关的结构是现有结构，在附图中并未体现或只体现部分。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组包括：相对设置的第一电极层、第二电极层以及位于二者之间的透明绝缘层；
所述第一电极层，包括多个间隔开来的第一电极线；
所述第二电极层，包括多个间隔开来的第二电极线；
所述第二电极线与所述第一电极线交叉设置；
其中，所述第一电极层由透明导电材料构成；所述第二电极层为线栅偏振片。
2.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第二电极层的线栅周期长度取值范围为70nm至200nm；所述线栅的线宽取值范围为50nm至150nm。
3.根据权利要求2所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第二电极线包括：第二测试电极线和位于所述第二测试电极线之间的第二非测试电极线；
所述第二测试电极线，与提供测试电信号的测试信号线相连；
其中，相邻的两根所述第二测试电极线之间间隔相同数量的所述第二非测试电极线，所述相同数量为50根至300根。
4.根据权利要求2所述的指纹识别模组，其特征在于，所述线宽占所述线栅周期长度的1/3至2/3。
5.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第二电极层的厚度取值范围为100nm至400nm。
6.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述第二电极线与所述第一电极线垂直交叉。
7.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组中，所述第一电极层设置在靠近被测者的指纹一侧。
8.一种指纹识别模组的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：形成相对设置的第一电极层、第二电极层以及位于二者之间的透明绝缘层；
所述第一电极层，包括多个间隔开来的第一电极线；
所述第二电极层，包括多个间隔开来的第二电极线；
所述第二电极线与所述第一电极线交叉设置；
其中，所述第一电极层由透明导电材料构成；所述第二电极层为线栅偏振片。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，形成所述第二电极层的步骤具体包括：
在基底上形成金属层；
将多个间隔开来的光刻胶条转印到所述金属层表面，所述光刻胶条覆盖的部分对应于待形成的第二电极线；
去除所述金属层中未被所述光刻胶条覆盖的部分，以形成多个间隔开来的第二电极线；
去除覆盖所述第二电极线的所述光刻胶条。
10.一种显示装置，所述显示装置包括：显示模组；其特征在于，所述显示装置还包括：如权利要求1至7任一项所述的指纹识别模组；所述指纹识别模组位于所述显示模组的出光侧。
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