CN107392168B - 一种指纹识别结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种指纹识别结构及其制作方法。指纹识别结构包括：衬底基板，形成在衬底基板上的多个第一触控电极和多个第二触控电极，多个第一触控电极与多个第二触控电极横纵交错；多个光感应图形，分别对应设置在多个第一触控电极与多个第二触控电极交错的位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开。本发明在第一触控电极、第二触控电极与之间的光感应图形构成光电二极管结构。当手指反射的光线经至发光电二极管后，可使发光电二极管产生电流，以增加指纹谷脊位置的信号差，因此能够让指纹被更灵敏地识别，从而降低手指与第一触控电极、第二触控电极之间的距离要求，使后续沉积的保护层可以被制作得更厚，以增加器件的结构稳定性。

Description

一种指纹识别结构及其制作方法
技术领域
本发明涉及指纹识别领域，特别是指一种指纹识别结构及其制作方法。
背景技术
随着指纹识别应用的普及，指纹识别技术已得到不断地发展。目前可以通过显示屏幕识别用户的指纹，其原理是在显示基板上设置电容式的指纹识别结构，具体结构是在显示基板形成多个横向电极Tx1-Txn和多个纵向电极Rx1-Rxn。在进入指纹识别阶段，Tx1输入驱动信号时(Tx2～Txn接地处理)，Rx1到Rxn依次接收信号，然后Tx2输入驱动信号，Rx1到Rxn依次接收信号......
手指按压后，指纹的谷或者脊会改变Tx与Rx之间的互容量，谷离得位置比较远，影响较小，脊离得近，影响较大，这样谷脊引起电容结构的互容变化量不同，进而判断谷脊差异，易识别出指纹的纹路。
但目前电容式指纹识别最大的缺点是由于谷脊信号量差异比较小，对于以屏幕来实现指纹识别的方案，屏幕最外层即覆盖上述横向电极以及上述纵向电极的保护层，当保护层厚度增加后，谷脊信号量会急剧衰减，使得指纹识别不准确。
因此目前的电容式指纹识别的显示基板，如果是硅基保护层，只能具有0.3mm的厚度，玻璃基保护层的厚度只能在150um左右，显然，作为本领域人员应该能够理解的是，上述保护层的厚度不足以满足屏幕外侧的强度要求，使得屏幕识别指纹的方案不具有实用性。
发明内容
本发明目的是解决现有的指纹识别结构无法设置较大厚度的保护层，而导致无法应用在显示屏的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明的实施例提供一种指纹识别结构，包括：
衬底基板，形成在所述衬底基板上的多个第一触控电极和多个第二触控电极，所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极横纵交错。
多个光感应图形，分别对应设置在所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极交错的位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开，使得每一光感应图形与其相隔的第一触控电极和第二触控电极共同形成光电二极管。
其中，所述多个第二触控电极位于所述多个第一触控电极远离所述衬底基板的一侧。
其中，所述指纹识别结构还包括：
多个刻蚀阻挡图形，与所述多个光感应图形一一对应，每一刻蚀阻挡图形均将其对应的光感应图形与第二触控电极相隔。
其中，所述指纹识别结构还包括：
覆盖所述第一触控电极的绝缘层，所述绝缘层设置在所述多个第一触控电极和所述多个光感应图形之间，且形成有与所述多个光感应图形一一对应的多个过孔，每一光感应图形通过其对应的过孔连接第一触控电极。
其中，所述光感应图形由红外光敏材料制成。
其中，所述红外光敏材料包括：PBDTT、PC61BM、P3HT、PEDOT和PSS中的一者或任意几者的组合。
其中，所述指纹识别结构还包括：
背光源，设置在所述衬底基板远离所述第一触控电极和多个第二触控电极的一侧。
另一方面，本发明的实施例还提供一种指纹识别结构的制作方法，包括在衬底基板上形成多个第一触控电极和多个第二触控电极的步骤，所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极横纵交错，在衬底基板上形成多个光感应图形的步骤；其中，所述多个光感应图形分别对应设置在所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极交错的位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开，使得每一光感应图形与其相隔的第一触控电极和第二触控电极共同形成光电二极管。
其中，所述制作方法具体包括：
在衬底基板上沉积第一电极材料，并采用沟通工艺对所述第一电极材料进行图案化处理，得到由所述第一触控电极材料形成的多个第一触控电极；
形成覆盖所述第一触控电极的绝缘层，所述绝缘具有多个过孔；
形成多个光感应图形，所述多个光感应图形与所述多个过孔一一对应，且通过其对应的过孔连接第一触控电极；
在形成有所述多个光感应图形的衬底基板沉积透明导电材料，以形成刻蚀阻挡层，
在衬底基板上沉积第二电极材料，并采用沟通工艺对所述第二电极材料以及所述刻蚀阻挡层同时进行图案化处理，得到由所述第二电极材料形成的多个第二触控电极以及由所述刻蚀阻挡层形成的多个刻蚀阻挡图形，所述多个刻蚀阻挡图形与所述多个光感应图形一一对应，每一刻蚀阻挡图形均将其对应的光感应图形与第二触控电极相隔。
此外，本发明的实施例还提供一种电子设备，包括有本发明提供的上述指纹识别结构。
本发明的上述方案具有如下有益效果：
本发明在第一触控电极与第二触控电极之间增加光感应图形，从而构成光电二极管结构。当手指反射的光线经至发光电二极管后，可使发光电二极管产生光电流，以增加指纹谷脊位置之间的信号差，能够让指纹的纹路被更准确地识别出来，从而降低手指与第一触控电极、第二触控电极之间的距离要求，使后续可以设置更厚的保护层，以达到结构稳定性。显然，本实施例的方案能够让指纹识别结构成功应用于在屏幕上，因此具有很高的实用价值。
附图说明
图1-图3分别为本发明实施例提供的指纹识别结构的结构示意图；
图4A-图4E为本发明实施例提供的指纹识别结构的制作方法的详细流程图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
针对现有的指纹识别结构无法设置较大厚度的保护层，而导致无法应用在显示屏的问题，本发明提供一种解决方案。
一方面，本发明的实施例提供一种指纹识别结构，如图1所示，包括：
衬底基板11；
形成在衬底基板11上的多个第一触控电极12和多个第二触控电极14(该第一触控电极12和第二触控电极14也可以称为指纹识别电极)，多个第一触控电极11与多个第二触控电极14横纵交错；
多个光感应图形13，分别对应设置在多个第一触控电极12与多个第二触控电极14的交叉位置上，并将第二触控电极14与第一触控电极12相隔，每一光感应图形13与其相隔的第一触控电极12和第二触控电极14共同形成光电二极管。
本发明在第一触控电极与第二触控电极之间增加光感应图形，从而构成光电二极管结构。当手指反射的光线经至发光电二极管后，可使发光电二极管产生光电流，以增加指纹谷脊位置之间的信号差，能够让指纹的纹路被更准确地识别出来，从而降低手指与第一触控电极、第二触控电极之间的距离要求，使后续可以设置更厚的保护层，以达到结构稳定性。显然，本实施例的方案能够让指纹识别结构成功应用于在屏幕上，因此具有很高的实用价值。
具体地，即本实施例的上述多个第二触控电极14位于多个第一触控电极12远离衬底基板11的一侧，即第二触控电极14位于光感应图形13的上方，为避免第二触控电极14遮挡光感应图形13接收的光线，作为优选方案，如图2所示，在上述基础之上，本实施例第二触控电极14具体包括：
覆盖光感应图形13的第一部分141和未覆盖光感应图形13的第二部分142，其中，至少第一部分141采用透明导电材料(如ITO)制成。
基于上述结构的设计可以知道，本实施例第二触控电极14的第一部分141具有一定透光性，从而保证光感应图形13能够获得充分的光照，有效产生光电流。
当然上述方案仅用于示例介绍，作为其他可行方案，本实施例的第二触控电极14也可完全是由透明导电材料制成。
此外，为了进一步让光电二极管能够稳定地输出光电流，作为优选方案，本实施例的光感应图形13由红外光敏材料形成，例如：PBDTT、PC61BM、P3HT、PEDOT和PSS中的一者或任意几者的组合。
上述这些材料对近红外光具有良好的光敏特性。近红外光是最重要的一种短波长光，经研究发现，光电二极管对短波长范围的光线具有很高的增益，其中，近50％的可见光落在近红外光谱区域。
基于上述材料制成的光感应图形13，本本实施例的光电二极管够对近红外光产生光敏效应，因此可以产生出更稳定的光电流，更有利于准确识别指纹。
下面结合实际应用，对本实施例的指纹识别结构的结构进行详细介绍。
示例性的，本实施例的指纹识别结构应在显示屏上，因此指纹识别结构的衬底基板复用为显示屏中显示基板的衬底基板。
其中，如图3所示，衬底基板31上形成有：
多个第一触控电极32；
覆盖第一触控电极32的绝缘层33，该绝缘层33上形成多个过孔331；
形成在绝缘层33上的多个光感应图形34，其中绝缘层33的多个过孔331与多个光感应图形34一一对应，每一光感应图形34通过其对应的过孔连331接第一触控电极32。
多个第二触控电极35，其中每一第二触控电极35均通过光感应图形23与第一触控电极32相隔。
在上述基础之上，本实施例的指纹识别结构还可以包括：
背光源36，设置在衬底基板31远离第一触控电极32和第二触控电极35的一侧。该背光源36发射出的光线可以经过第一触控电极32和第二触控电极35后，照射至用户手指上，从而加强用户手指反射的光线，进一步保证指纹的准确识别。
当然，在上述基础之上，本实施例可以在背光源36与光感应图形34之间进一步设置遮光图形，该遮光图形可以防止背光源36的直接照射在光感应图形34上，防止背光源影响干扰光感应图形34，从而使光感应图形34只对用户手指的反射光产生光电效应。
在实际应用中，为简化结构，本实施例的第一触控电极32可以有不透光的导电材料制成，从而复用为上述遮光图形。
以上是本实施例的指纹识别结构的介绍相比于现有技术，本实施例的纹识别结构弥补了指纹谷脊之间信号差较弱的问题，从而使指纹识别结构能够设置更厚的保护层，在实际应用中，能够应用于在显示屏上。
另一方面，本发明的实施例还提供一种指纹识别结构的制作方法，包括：
在衬底基板上形成多个第一触控电极和多个第二触控电极的步骤，该多个第一触控电极与该多个第二触控电极横纵交叉；
在衬底基板上形成多个光感应图形的步骤；其中，该多个光感应图形分别对应设置在上述多个第一触控电极与上述多个第二触控电极的交叉位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开，使得每一光感应图形与其相隔的第一触控电极和第二触控电极共同形成光电二极管。
显然，本实施例的制作方法能够用于制作本发明提供的上述指纹识别结构，因此该指纹识别结构所能实现的技术效果，本实施例的制作方法同样也能够实现。
下面结合实际应用，对本实施例的制作方法进行详细介绍。
本实施例的制作方法包括如下步骤：
步骤1，参考图4A所示，在衬底基板41上沉积第一电极材料，并采用构图工艺对第一电极材料进行图案化处理，得到由第一电极材料形成的多个第一触控电极42；
步骤2，参考图4B所示，形成覆盖第一触控电极42的绝缘层43，对绝缘层进行图案化处理使得绝缘层43形成多个过孔431；
步骤3，参考图4C所示，形成多个光感应图形44，该多个光感应图形44与多个过孔431一一对应，且通过其对应的过孔431连接第一触控电极42；
步骤4，参考图4D所示，在形成有多个光感应图形44的衬底基板41沉积透明导电材料，并采用构图工艺对所述透明导电材料进行图案化处理，形成覆盖光感应图形的第二触控电极的第一部分451；
步骤5，参考图4E所示，在衬底基板上沉积第二电极材料，并采用构图工艺对第二电极材料进行图案化处理，得到由第二电极材料形成的未覆盖光感应图形的第二触控电极的第二部分452，其中上述第一部分451与该第二部分452连接共同组成所述第二触控电极45。
此外，本发明的实施例还提供一种电子设备，还包括有上述的指纹识别结构。
参考图5所示，假设图5所示的曲线为用户手指纹的轮廓，当手指接触保护层51后，指纹的谷与保护层51的位置为如图5所示的①处，指纹的脊与保护层51的位置为如图5所示②处。可以看出，由于脊更靠近下方指纹识别结构，因此向下方反射的光线强于谷，即本实施例可以进一步增加了脊的信号强度，拉大了谷脊位置之间的信号量差异，从而更易识别指纹的纹路，因此保护层51的厚度可以被适当增加，以大于0.3mm为宜，从而保护层51的强度达到作为屏幕外侧的要求，即真正实现了屏幕识别指纹的技术方案。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种指纹识别结构，包括衬底基板，形成在所述衬底基板上的多个第一触控电极和多个第二触控电极，所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极横纵交叉，其特征在于，在指纹识别阶段，所述第一触控电极和所述第二触控电极加载电信号；还包括：
多个光感应图形，分别对应设置在所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极的交叉位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开，每一光感应图形与其相隔的第一触控电极和第二触控电极共同形成光电二极管；
背光源，设置在所述衬底基板远离所述第一触控电极和所述第二触控电极的一侧。
2.根据权利要求1所述的指纹识别结构，其特征在于，
所述多个第二触控电极位于所述多个第一触控电极远离所述衬底基板的一侧，所述第二触控电极包括覆盖所述光感应图形的第一部分和未覆盖所述光感应图形的第二部分，至少所述第一部分采用透明导电材料制成。
3.根据权利要求2所述的指纹识别结构，其特征在于，所述第一部分采用ITO制成，所述第二部分采用金属制成。
4.根据权利要求2所述的指纹识别结构，其特征在于，还包括：
覆盖所述第一触控电极的绝缘层，所述绝缘层设置在所述多个第一触控电极和所述多个光感应图形之间，且形成有与所述多个光感应图形一一对应的多个过孔，每一光感应图形通过其对应的过孔连接第一触控电极。
5.根据权利要求1所述的指纹识别结构，其特征在于，
所述光感应图形由红外光敏材料制成。
6.根据权利要求5所述的指纹识别结构，其特征在于，还包括：
所述红外光敏材料包括：PBDTT、PC61BM、P3HT、PEDOT和PSS中的一者或任意几者的组合。
7.一种指纹识别结构的制作方法，包括在衬底基板上形成多个第一触控电极和多个第二触控电极的步骤，所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极横纵交叉，其特征在于，在指纹识别阶段，所述第一触控电极和所述第二触控电极加载电信号；还包括：
在衬底基板上形成多个光感应图形的步骤；其中，所述多个光感应图形分别对应设置在所述多个第一触控电极与所述多个第二触控电极的交叉位置上，并将第二触控电极与第一触控电极隔开，使得每一光感应图形与其相隔的第一触控电极和第二触控电极共同形成光电二极管；
背光源，设置在所述衬底基板远离所述第一触控电极和所述第二触控电极的一侧。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，具体包括：
在衬底基板上沉积第一电极材料，并采用构图工艺对所述第一电极材料进行图案化处理，得到由所述第一电极材料形成的多个第一触控电极；
形成覆盖所述第一触控电极的绝缘层，对所述绝缘层进行图案化处理使得所述绝缘层形成多个过孔；
形成多个光感应图形，所述多个光感应图形与所述多个过孔一一对应，且通过其对应的过孔连接第一触控电极；
在形成有所述多个光感应图形的衬底基板沉积透明导电材料，并采用构图工艺对所述透明导电材料进行图案化处理，形成覆盖光感应图形的第二触控电极的第一部分；
在衬底基板上沉积第二电极材料，并采用构图工艺对所述第二电极材料进行图案化处理，得到由所述第二电极材料形成的未覆盖光感应图形的第二触控电极的第二部分，所述第一部分与所述第二部分连接共同组成所述第二触控电极。
9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的指纹识别结构。
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