CN105683993A - 光学薄膜晶体管型指纹传感器 - Google Patents

光学薄膜晶体管型指纹传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学薄膜晶体管型指纹传感器，其包括用于辐射光的背光单元，所述背光单元包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种；以及用于感测从背光单元辐射并由用户的指纹反射的光传感器单元。

Description

光学薄膜晶体管型指纹传感器
技术领域
本发明涉及光学薄膜晶体管型指纹传感器。
背景技术
近来，电容型和光学型广泛地用于指纹传感器中。
通常，电容型指纹传感器通过使用对电压和电流敏感的半导体器件来感测由人体的指纹形成的电容从而识别指纹。
与此对比，光学型指纹传感器具有良好的耐久性的优点，并且其配置成包括光源和光学传感器。光学传感器配置成通过感测从光源发出的光来感测用户的指纹。
更具体地，在传统的光学指纹传感器中，光源和光学传感器以特定距离和角度设置。当来自光源的光被用户的指纹反射时，光学传感器可通过感测由指纹反射的光来确定指纹是否被感测。
然而，传统的光学指纹传感器的问题在于，如果从背光单元辐射的光是白色的，那么在为了保护光学指纹传感器而粘附了保护膜的情况下，存在指纹图像变差的现象。
发明内容
技术问题
本发明是考虑到现有技术中发生的以上问题而做出的，并且本发明的目标是由于背光单元配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种而获得更加改进的指纹图像。
此外，本发明的另一个目标是尽管为了保护光学指纹传感器不受静电、外部碰撞或刮伤之害而在上侧形成保护膜，但仍获得改进的指纹图像，而不产生图像质量变差的现象。
技术方案
根据本实施例的用于解决上述问题的光学薄膜晶体管型指纹传感器配置成包括：背光单元，包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种并辐射光；以及光传感器单元，感测从所述背光单元辐射并由用户的指纹反射的光。
根据本发明的另一个实施例，所述红色光源辐射波长可以为620nm到680nm的光。
根据本发明的另一个实施例，所述绿色光源辐射波长可以为540nm到580nm的光。
根据本发明的另一个实施例，所述红外线光源辐射波长可以为740nm或更长的光。
根据本发明的另一个实施例，还可以包括设置在所述光传感器单元上方的保护膜。
根据本发明的另一个实施例，所述保护膜的厚度可以为10μm或更厚。
根据本发明的另一个实施例，还可以包括用于将所述保护膜粘附在所述光传感器单元上方的粘合材料层。
根据本发明的另一个实施例，所述粘合材料层的透射比可以为90％或更高。
根据本发明的另一个实施例，还可以包括用于感测指纹的接触的薄膜晶体管。
根据本发明的另一个实施例，所述薄膜晶体管可以包括共面的薄膜晶体管、交错的薄膜晶体管、反向共面的薄膜晶体管和反向交错的薄膜晶体管中的任一种。
根据本发明的另一个实施例，所述薄膜晶体管可以包括：绝缘衬底；在所述绝缘衬底上方形成的半导体有源层；在所述半导体有源层上方形成的栅极绝缘膜；在所述栅极绝缘膜上方形成的栅极；在所述栅极上方形成的层间介电膜；以及在所述栅极绝缘膜和所述层间介电膜中形成的导通孔中形成的源极和漏极。
根据本发明的另一个实施例，所述光传感器单元可以包括：从所述薄膜晶体管的所述漏极延伸的电极；在延伸的所述电极上方形成的半导体层；在所述半导体层上方形成的透明电极；在所述半导体层和所述透明电极上方形成的钝化层；以及在所述钝化层中形成的导通孔中形成并连接到所述透明电极的偏置电极。
根据本发明的另一个实施例，还可以包括在所述钝化层和所述偏置电极上方形成的绝缘膜。
有益效果
根据本发明的实施例，因为背光单元配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种，所以可获得更加改进的指纹图像。
此外，根据本发明的实施例，尽管为了保护光学指纹传感器不受静电、外部碰撞或刮伤之害而在光学指纹传感器上形成保护膜，但仍可获得改进的指纹图像，而不产生图像质量变差的现象。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器的截面图。
图2是根据本发明的另一个实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器的截面图。
图3是通过传统光学型薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像。
图4是通过根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像。
图5是示出通过根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像的分辨率的分析结果的曲线图。
具体实施方式
在下文，参考附图详细描述了本发明的优选实施例。在描述实施例中，如果相关的已知功能或元件被认为对本发明的要点造成不必要的模糊，那么将省略对其详细描述。此外，图中每个元件的尺寸可被夸大以便描述并且不意味着实际尺寸。
图1是根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器的截面图。
参考图1对根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器进行描述。
如图1所示，根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器包括背光单元110和光传感器单元120，并且可配置成还包括薄膜晶体管150。
背光单元110配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种。该背光单元110向上辐射光。
光传感器单元120感测从背光单元110辐射并由用户的指纹132反射的光。
在这种情况下，包括在背光单元110中的红色光源可配置成辐射波长为620nm到680nm的光，绿色光源可配置成辐射波长为540nm到580nm的光，以及红外线光源可配置成辐射波长为740nm或更长的光。
如果如在本发明中那样，背光单元110配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种，那么由于辐射具有相对长的波长的光，可减少光的损失，可减少漫反射，并且可明显地改进传感器的图像。
此外，根据本发明的光学薄膜晶体管型指纹传感器可配置成还包括薄膜晶体管150。在这种情况下，薄膜晶体管150可包括共面的(Coplanar)、交错的(staggered)、反向共面的(invertedCoplanar)和反向交错的(invertedstaggered)薄膜晶体管中的任一种。
更具体地，薄膜晶体管150配置成包括绝缘衬底151、在绝缘衬底151上形成的半导体有源层152、在半导体有源层152上形成的栅极绝缘膜153、在栅极绝缘膜153上形成的栅极154、在栅极154上形成的层间介电膜155、以及在层间介电膜155和栅极绝缘膜153中形成的导通孔中形成的源极156和漏极157。
此外，光传感器单元120可配置成包括在从薄膜晶体管的漏极延伸的电极121上形成的半导体层122、在半导体层122上形成的透明电极123、在半导体层122和透明电极123上形成的钝化层124、以及在钝化层124中形成的导通孔中形成并连接到透明电极123的偏置电极125。
此外，可在钝化层124和偏置电极125上形成绝缘膜140。
图2是根据本发明的另一个实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器的截面图。
参考图2对根据本发明的另一个实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器进行描述。
如图2所示，根据本发明的另一个实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器包括背光单元110和光传感器单元120，并且可配置成还包括薄膜晶体管150、粘合材料层160和保护膜170。
如在图1中的实施例一样，甚至在图2的实施例中，背光单元110也配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种。该背光单元110向上辐射光。
光传感器单元120感测自背光单元110辐射并由用户的指纹132反射的光。包括在背光单元110中的红色光源可配置成辐射波长为620nm到680nm的光，绿色光源可配置成辐射波长为540nm到580nm的光，以及红外线光源可配置成辐射波长为740nm或更长的光。
此外，根据本发明的光学薄膜晶体管型指纹传感器可配置成还包括薄膜晶体管150。在这种情况下，薄膜晶体管150可包括共面的、交错的、反向共面的和反向交错的薄膜晶体管中的任一种。
更具体地，薄膜晶体管150配置成包括绝缘衬底151、在绝缘衬底151上形成的半导体有源层152、在半导体有源层152上形成的栅极绝缘膜153、在栅极绝缘膜153上形成的栅极154、在栅极154上形成的层间介电膜155、以及在层间介电膜155和栅极绝缘膜153中形成的导通孔中形成的源极156和漏极157。
此外，光传感器单元120可配置成包括在从薄膜晶体管的漏极延伸的电极121上形成的半导体层122、在半导体层122上形成的透明电极123、在半导体层122和透明电极123上形成的钝化层124、以及在钝化层124中形成的导通孔中形成并连接到透明电极123的偏置电极125。绝缘膜140可在钝化层124和偏置电极125上形成。
在图2的实施例中，保护膜170可进一步在如上文所述进行配置的光传感器单元120的绝缘膜140上方形成。
在这种情况下，保护膜170厚度可为10nm或更厚。为了粘附保护膜170，可使用粘合材料层160。
粘合材料层160可由透射比为90％或更高的材料制成。保护膜170和粘合材料160可配置成具有相同的折射率，以便防止产生光耦合现象。
如果如在本发明中那样，背光单元110配置成包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种，那么可获得更加改进的指纹图像。相应地，尽管为了保护光学薄膜晶体管型指纹传感器不受外部碰撞或刮伤之害而在上侧形成保护膜170，但是仍可获得改进的指纹图像，而不产生图像质量变差的现象。
图3是通过传统光学型薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像，以及图4是通过根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像。
此外，图5是示出了通过根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像的分辨率的分析结果的曲线图。
图3是通过传统光学型薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像。更具体地，图3是通过使用包括白色光源的背光单元和厚度为50μm的PET材料的保护膜的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像，其中水被用作粘合材料层。
另一方面，图4是通过使用根据本发明的实施例的包括红色光源的背光单元和厚度为50μm的PET材料的保护膜的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像，其中水被用作粘合材料层。
如图4所示，根据本发明的实施例，与图3中的传统的指纹图像相比，可获得更清楚的指纹图像。
此外，如图5所示，可以看到，通过根据本发明的实施例的光学薄膜晶体管型指纹传感器获得的指纹图像满足根据FBI要求(附录F)的所有标准，即，基于分辨率的指纹质量标准。
在本发明的详细描述中，已经对详细的实施例进行了描述。然而，可在不背离本发明的范围的条件下以多种方式对本发明进行修改。相应地，本发明的技术精神不应被限制于上述实施例，而是应当由随附权利要求和等价体来定义。

Claims (13)

1.一种光学薄膜晶体管型指纹传感器，包括：
背光单元，包括红色光源、绿色光源和红外线光源中的至少一种并辐射光；以及
光传感器单元，感测从所述背光单元辐射并由用户的指纹反射的光。
2.根据权利要求1所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述红色光源辐射波长为620nm到680nm的光。
3.根据权利要求1所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述绿色光源辐射波长为540nm到580nm的光。
4.根据权利要求1所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述红外线光源辐射波长为740nm或更长的光。
5.根据权利要求1所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其还包括设置在所述光传感器单元上方的保护膜。
6.根据权利要求5所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述保护膜的厚度为10μm或更厚。
7.根据权利要求5所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，还包括用于将所述保护膜粘附在所述光传感器单元上方的粘合材料层。
8.根据权利要求7所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述粘合材料层的透射比为90％或更高。
9.根据权利要求1所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，还包括用于感测指纹的接触的薄膜晶体管。
10.根据权利要求9所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述薄膜晶体管包括共面的薄膜晶体管、交错的薄膜晶体管、反向共面的薄膜晶体管和反向交错的薄膜晶体管中的任一种。
11.根据权利要求9所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述薄膜晶体管包括：
绝缘衬底；
在所述绝缘衬底上方形成的半导体有源层；
在所述半导体有源层上方形成的栅极绝缘膜；
在所述栅极绝缘膜上方形成的栅极；
在所述栅极上方形成的层间介电膜；以及
在所述栅极绝缘膜和所述层间介电膜中形成的导通孔中形成的源极和漏极。
12.根据权利要求11所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，其中所述光传感器单元包括：
从所述薄膜晶体管的所述漏极延伸的电极；
在延伸的所述电极上方形成的半导体层；
在所述半导体层上方形成的透明电极；
在所述半导体层和所述透明电极上方形成的钝化层；以及
在所述钝化层中形成的导通孔中形成并连接到所述透明电极的偏置电极。
13.根据权利要求12所述的光学薄膜晶体管型指纹传感器，还包括在所述钝化层和所述偏置电极上方形成的绝缘膜。
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