CN108804977A - 图像传感器的形成方法、指纹成像模组 - Google Patents

Abstract

一种图像传感器的形成方法、指纹成像模组，包括：提供基板，所述基板上具有像素阵列；提供卷带式保护层；将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面；切割所述卷带式保护层，以获得所述图像传感器。本发明技术方案中通过将所述卷带式保护层贴合而形成所述图像传感器的做法能够有效降低形成所述保护层的工艺限制，降低所述保护层加工、运输、组装的工艺难度，有利于提高形成所述图像传感器的良率，有利于成本控制。

Description

图像传感器的形成方法、指纹成像模组

技术领域

本发明涉及指纹成像领域，特别涉及一种图像传感器的形成方法、指纹成像模组。

背景技术

指纹识别技术通过指纹成像模组采集到人体的指纹图像，然后与指纹识别系统里已有指纹成像信息进行比对，以实现身份识别。由于使用的方便性，以及人体指纹的唯一性，指纹识别技术已经大量应用于各个领域，比如：公安局、海关等安检领域，楼宇的门禁系统，以及个人电脑和手机等消费品领域等等。

指纹识别技术中所采用成像模组的成像方式有光学式、电容式、超声波式等多种技术。其中一种是通过光学成像模组采集人体的指纹图像。光学式指纹成像模组的工作原理：人的手指按压在光学式指纹成像模组的保护盖板上时，光源发出的光形成入射光；入射光透过图像传感器(Sensor)和保护盖板后到投射到保护盖板与手指的界面，在手指和保护盖板相接触的位置处发生反射和折射；通过图像传感器采集所述反射光，将所述反射光的光信号转换为电信号，处理后即可得到手指的指纹图像。

随着指纹识别技术在便携式电子设备中的应用，指纹成像模组的厚度要求越来越小，指纹成像模组需要超薄化的要求越来越严苛。但是现有技术中，更小厚度指纹成像模组的形成工艺难度较大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种图像传感器的形成方法、指纹成像模组，降低更小厚度指纹成像模组的形成工艺难度。

为解决上述问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，包括：

提供基板，所述基板上具有像素阵列；提供卷带式保护层；将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面；切割所述卷带式保护层，以获得所述图像传感器。

可选的，所述卷带式保护层包括：卷轴；保护层，所述保护层成长条状，且缠绕于所述卷轴上。

可选的，所述卷带式保护层为卷带式玻璃。

可选的，所述保护层的厚度小于或等于0.1mm。

可选的，其特征在于，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：将所述保护层贴合于所述像素阵列表面；对贴合于所述像素阵列表面的保护层进行压平处理。

可选的，所述保护层通过UV胶或光学胶贴合于所述像素阵列表面。

可选的，通过压辊对贴合于所述像素阵列表面的保护层进行压平处理。

可选的，所述压平处理所采用的压强在0.4兆帕到0.6兆帕范围内。

可选的，其特征在于，将所述保护层贴合于所述像素阵列表面的过程中，对所述保护层进行压平处理。

可选的，切割所述卷带式保护层的步骤包括：采用激光切割所述保护层，将贴合于所述图像传感器表面的保护层与剩余的所述保护层分离。

可选的，所述保护层的宽度大于或等于所述像素阵列的宽度。

可选的，所述保护层包括：贴敷区；边缘区，所述边缘区位于所述贴敷区沿卷轴延伸方向的两侧；将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：将所述贴敷区贴合于所述像素阵列表面；贴合所述保护层的过程中，通过所述边缘区固定所述保护层。

可选的，切割所述卷带式保护层的步骤包括：去除所述边缘区的保护层。

可选的，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：在真空中将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面。

可选的，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的过程中，气压在0.1兆帕到0.3兆帕范围内。

相应的，本发明还提供一种指纹成像模组，包括：

光源，用于产生入射光；感测面，所述入射光在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器，用于采集所述反射光以获得指纹图像，所述图像传感器为的形成方法形成。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

卷带式保护层具有体积小、便于运输装配的优点，所以与通过平板玻璃切割后形成保护层的技术方案相比，本发明技术方案中通过将所述卷带式保护层贴合而形成所述图像传感器的做法能够有效降低形成所述保护层的工艺限制，降低所述保护层加工、运输、组装的工艺难度，有利于提高形成所述图像传感器的良率，有利于成本控制。

本发明可选方案中，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：在真空中将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面。在真空中实现所述贴合步骤能够有效减少贴合过程中出现气泡的现象，能有有效提高所形成的图像传感器的成像质量。

附图说明

图1是一种指纹成像模组的剖面结构示意图；

图2至图5是本发明图像传感器形成方法一实施例各个步骤对应的剖面结构示意图；

图6是本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

由背景技术可知，现有技术形成更小厚度指纹成像模组的工艺难度较大。现结合一种指纹成像模组的结构分析其厚度大，减小厚度工艺难度大问题的原因。

光学式指纹成像模组主要包括：保护盖板、光学传感器、集成芯片(IC)、柔性电路板(FPC)和柔性电路板上的电子器件(包括光源LED)、导光板、上保护壳体以及下保护壳体等主要部件。其中光学传感器是利用非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)、低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)或氧化物半导体薄膜晶体管(OS TFT)等半导体工艺技术，在玻璃基底上制作的；之后经过切割、点胶、贴合等过程实现封装。

参考图1，示出了一种指纹成像模组的剖面结构示意图。

如图1所示，所述指纹成像模组为超薄型光学式指纹成像模组。所述指纹成像模组是通过光电转换原理实现指纹成像的，包括：光源11、位于所述光源11一侧的光学面阵传感器12以及位于所述光学面阵传感器12上的感测面13。

在采集指纹时，手指10按压于感测面13上；光源11产生的光线投射至感测面13上，在手指10与所述感测面13接触的位置处发生反射和折射，所形成的反射光投射至所述光学面阵传感器12上；所述光学面阵传感器12采集所述反射光，并进行光电转换和信号处理，实现指纹图像的采集。

此外，所述指纹成像模组还包括：保护层14，位于所述光学面阵传感器12上。所述保护层14位于所述光学面阵传感器12上，能够实现所述光学面阵传感器12与外部环境的隔离，起到保护的作用；而且，所述保护层14背向所述光学面阵传感器12的表面还用于接受手指10的按压，因此所述感测面13为所述保护层14背向所述光学面阵传感器12的表面。

此外，由于所述光源11位于所述光学面阵传感器12的一侧，所述光源11所产生的光线会斜向透射至所述感测面13上，因此光线透射至所述感测面13上的入射角度过大，可能会造成所形成反射光的出射角度过大，从而会导致所述光学面阵传感器12所获得指纹图像出现形变的问题。所以为了提高所获得指纹图像的质量，所述保护层14通常为光纤面板。

由于光纤面板(Fiber Optic Plate，FOP)是由大量光纤规则排列而形成，因此光纤面板能够对光线起到准直的作用。所以采用光纤面板作为所述保护层14时，所述光源11所产生的光线投射至所述保护层14上，经所述保护层14的传输后投射至所述感测面13上从而进行指纹图像的采集。光线在经所述保护层14传输的过程中会受到准直的作用，所以经所述保护层14传输的光线，投射至所述感测面13上的入射角度较小，具有较好的成像效果。

但是由于工艺所限，光纤面板的厚度一般较大。通常来说，光纤面板的厚度最小在0.6mm左右。所以将所述保护层14设置为光纤面板时，所述指纹成像模组的厚度依旧不小。

为了进一步减小模组厚度，将所述保护层14设置为光纤面板时，一种方法是通过化学刻蚀或者机械研磨的方式减小所述光学面阵传感器12的厚度。但是这种做法的工艺难度较高。较高的工艺难度会使所述指纹成像模组在制作工艺过程中会出现较大的损失，从而造成良率降低的问题。

另一种减小模组厚度的方法是采用厚度更小的保护层替代光纤面板的使用。这种做法是采用厚度更小的光学透明玻璃作为所述保护层，从而达到减小模组整体厚度的目的。

但是所述保护层14是在切割后的光学面阵传感器小片上通过密封材料(例如UV胶或光学胶)进行贴合封装的，所述保护层14的尺寸与切割后的光学面阵传感器小片的尺寸相当，因此所述保护层14设置为厚度更小的光学透明玻璃时，需要将大张的超薄玻璃进行切割后才能实现贴合。但是对于超薄平板玻璃而言，大张玻璃的加工、运输、组装的工艺难度均不小，从而造成了所述指纹成像模组的形成工艺难度增大、良率降低的问题。

为解决所述技术问题，本发明提供一种图像传感器的形成方法，通过采用卷带式保护层形成所述图像传感器，从而能有效降低所述保护层加工、运输、组装的工艺难度，有利于提高形成所述图像传感器的良率，有利于成本控制。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图2至图5，示出了本发明图像传感器形成方法一实施例各个步骤对应的剖面结构示意图。

参考图2，提供基板111，所述基板111上具有像素阵列112。

所述基板111用于为后续工艺步骤提供操作平台，还用于在所述图像传感器中提供机械支撑。

本实施例中，以形成应用于指纹成像模组中的图像传感器为例进行说明，也就是说所形成的图像传感器用于获得指纹图像。所以所述基底111为透光基底，从而使光线能够透射所述图像传感器，以获得指纹图像。具体的，所述基底111为玻璃基底。本发明其他实施例中，所述基底的材料还可以为有机玻璃等其他透光材料。

所述像素阵列112用于采集信号以获得指纹图像。本实施例中，所述图像传感器为面阵光学图像传感器，所以所述像素阵列112用于采集光信号，并将所述光信号转换为电信号从而获得指纹图像。但是本发明其他实施例中，所述像素阵列也可以通过采集电信号(例如电容信号)，以获得指纹图像。

具体的，所述像素单元112包括感光器件(图中未标示)，用于采集光信号，并将所述光信号转换为电信号。具体的，所述感光器件可以为感光二极管。所述像素单元112还可以包括互连结构(图中未示出)，所述互连结构用于实现所述感光器件之间以及所述感光器件与外部电路的之间的电连接。

参考图3，提供卷带式保护层120。

所述卷带式保护层120用于提供保护层，从而为后续在所述像素阵列112上形成保护层提供工艺基础。

所述卷带式保护层120具有体积小、便于运输装配的优点，所以与通过平板玻璃切割后形成保护层的技术方案相比，采用卷带式保护层的做法能够有效降低形成所述保护层的工艺限制，降低所述保护层加工、运输、组装的工艺难度，有利于提高形成所述图像传感器的良率，有利于成本控制。

具体的，如图3所示，所述卷带式保护层120包括：卷轴121；保护层122，所述保护层122成长条状，且缠绕于所述卷轴121上。

所述卷轴121用于所述保护层122的固定，从而为所述保护层122的运输、加工提供便利。本实施例中，所述卷轴121的材料为金属。但是本发明其他实施例中，所述卷轴的材料也可以为塑料等其他材料。

所述保护层122后续贴合在所述像素阵列112上以形成保护所述像素阵列112。

本实施例中，所述卷带式保护层120为卷带式玻璃，所以所述保护层122的材料为玻璃。但是本发明其他实施例中，所述保护层的材料还可以为其他适宜于保护所述像素阵列的材料。

具体的，与大片平板玻璃相比，卷带式玻璃具有体积小，面积小的优点，能够有效降低运输难度，降低受损可能；与切割后获得的小片玻璃相比，卷带式玻璃的切割和贴合工艺的难度均较小，能够有效提高良率，降低成本。

需要说明的是，所述保护层122的厚度不宜太大。所述保护层122的厚度如果太大，则所述保护层122的刚度会随之增大，所以所述保护层122难以缠绕于所述卷轴121上。具体的，本实施例中，所述保护层122的厚度小于或等于0.1mm。

继续参考图3，将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列表面112。

将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的步骤用于实现所述保护层122和所述像素阵列112的连接，从而形成所述保护层122。

具体的，将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的步骤包括：将所述保护层122贴合于所述像素阵列112表面；对贴合于所述像素阵列112表面的保护层122进行压平处理。

本实施例中，所述保护层122通过UV胶130贴合于所述像素阵列112表面。本发明其他实施例中，所述保护层还可以通过光学胶等其他粘合剂贴合于所述像素阵列表面。

具体的，如图3所示，所述压平处理通过压辊140对贴合于所述像素阵列112表面的保护层112进行压平处理。所述压辊140对所述保护层122表面施加一定的压力，并在施压的同时以一定速度v在所述保护层122表面滚动，从而使所述保护层122平整的贴合于所述像素阵列112表面；此外所述压辊140的施压和滚动还可以使所述UV胶130在压力的作用下实现延展，从而提高所述保护层122的平整程度。

具体的，所述压平处理所采用压强不宜太高也不宜太低。所述压平处理所采用压强如果太高，则可能会引起所述保护层122的损坏，甚至可能会造成所述基底111和所述像素阵列112的良率损失；所述压平处理所采用压强如果太低，则可能会影响所述保护层122的贴合强度，也可能会影响所述保护层122表面的平整程度。具体的，所述压平处理所采用的压强在0.4兆帕到0.6兆帕范围内。

需要说明的是，本实施例中，将所述保护层122贴合于所述像素阵列112表面的过程中，对所述保护层122进行压平处理。这种做法的好处在于，能够在贴合所述保护层122的过程中，通过压平处理使所述UV胶130实现延展，从而能够有效的减小所述UV胶130的厚度，提高所述UV胶130的平整程度；而且在贴合过程中进行压平处理，能够使所述UV胶130沿所述压辊140滚动的方向延展，从而能够有效防止多余的UV胶130对所述像素阵列112的图像采集造成不良影响，有利于提高所形成的图像传感器的质量。

还需要说明的是，本实施例中，将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的步骤包括：在真空中将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面。在真空环境中实现所述卷带式保护层120贴合的做法，能够减少贴合过程中气泡的产生，防止所述保护层122和所述像素阵列112之间形成气泡，从而有利于提高所形成图像传感器的质量，有利于提高良率。

具体的，将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的过程中，气压不宜太小也不宜太大。气压如果太大，则不利于减少气泡的产生，不利于良率的提高；气压如果太小，则可能会增大工艺难度，增加工艺成本。具体的，将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的过程中，气压在0.1兆帕到0.3兆帕范围内。

需要说明的是，本实施例中，在真空中贴合所述卷带式保护层120。但是本发明其他实施例中，也可以在常压下进行贴合，以降低工艺难度和工艺成本。

参考图4，切割所述卷带式保护层120，以获得所述图像传感器。

具体的，切割所述保护层122，使与所述像素阵列112贴合的所述保护层122与未贴合的保护层122分离。

切割所述卷带式保护层120的步骤包括：采用激光150切割所述保护层122，将贴合于所述图像传感器表面的保护层122与剩余的所述保护层122分离。由于所述保护层122的厚度较小，因此采用激光150切割所述卷带式保护层120的工艺难度较小，而且可以获得切口平整、效率高、工艺精度高，能够获得较好的技术效果，有利于提高所获的图像传感器的质量。

具体的，采用激光150切割所述保护层122的工艺中，所采用的激光150可以是红光、绿光或者红外光等多种颜色的激光。此外，由于所述保护层122的厚度较小，因此采用激光150切割所述保护层122的工艺过程中，所采用激光150的功率大于或等于20W。

需要说明的是，本实施例中，所述保护层122的宽度大于或等于所述像素阵列112的宽度，即沿所述卷轴121延伸方向，所述保护层122的尺寸大于或等于所述像素阵列112，从而避免贴合所述保护层122的拼接，提高所形成保护层122的质量。

参考图5，示出了图4中所述卷带式保护层120沿A方向的俯视结构示意图。

所述保护层122包括帖敷区122a；边缘区122b，所述边缘区122b位于所述贴敷区122a沿卷轴121延伸方向的两侧。将所述卷带式保护层120贴合于所述像素阵列112表面的步骤包括：将所述贴敷区122a贴合于所述像素阵列112表面；贴合所述保护层122的过程中，通过所述边缘区122b固定所述保护层122。

所述贴敷区122a的保护层122用于与所述像素阵列112贴合，起保护功能；所述边缘区122b的保护层122用于实现固定作用。在贴合所述保护层122的过程中通过塑料或亚克力材质的夹具(Clamp)夹持所述边缘区122b以实现固定。由于所述保护层122和所述像素阵列112之间的距离较小，因此在所述贴敷区122a两侧实现所述保护层122的夹持能够避免夹具与所述像素阵列112以及其他结构部件之间出现机构干涉，避免夹具对所述像素阵列112以及其他部件的影响，有利于减少良率损失，有利于提高所形成图像传感器的性能和稳定性。

由于所述贴敷区122a用于起到保护功能，所述边缘区122b中用于实现固定作用，所以在所述保护层122和所述像素阵列112实现贴合之后，切割所述卷带式保护层120的步骤包括：去除所述边缘区122b的保护层122，以减小所形成图像传感器的面积，提高集成度。

相应的，本发明还提供一种指纹成像模组。

参考图6，示出了本发明指纹成像模组一实施例的剖面结构示意图。

所述指纹成像模组包括：

光源220，用于产生入射光；感测面230，所述入射光在所述感测面230上形成携带有指纹信息的反射光；图像传感器210，用于采集所述反射光以获得指纹图像，所述图像传感器通过本发明的形成方法形成。

所述光源220用于产生入射光。

本实施例中，所述光源220为面光源，包括发光二极管(图中未示出)和位于所述发光二极管一侧的导光板(图中未示出)。所述发光二极管用于形成初始光；所述发光二极管所产生的初始光投射进入所述导光板，经所述导光板反射形成光强分布更均匀的入射光。将所述光源220设置为面光源的做法，能够有效的提高所述入射光的均匀性，能够有效减小入射光的入射角度，有利于提高所获的指纹图像的质量。

本发明其他实施例中，所述光源也可以为线光源或点光源等其他形式的光源。例如，所述光源可以为单个发光二极管。

所述光源220所产生的入射光可以为可见光，也可以为不可见光。具体的，所述入射光可以为近紫外光、紫色光、蓝色光、绿色光、黄色光、红色光、近红外光或白色光等颜色。

所述感测面230用于接受触摸。在进行指纹感测时，所述入射光投射至所述感测面230上，在所述感测面230上发生反射或折射，从而形成携带有指纹信息的反射光。

所述图像传感器210用于采集所述反射光，并将所述反射光的光信号转换为电信号，从而获得所述指纹图像。

本实施例中，所述指纹成像模组为超薄型指纹成像模组，所述图像传感器210位于所述感测面230和所述光源220之间；所述入射光透射所述图像传感器210后投射至所述感测面230上。

所述图像传感器210通过本发明的形成方法形成，因此所述图像传感器210的厚度较小，而且制造良率较高，从而所述指纹成像模组的厚度较小，集成度较高，而且制造良率较高，制造成本较低，有利于成本控制。

需要说明的是，本实施例中，所述图像传感器210的保护层211表面接受触摸，所以所述保护层211的表面为所述感测面230。

综上，卷带式保护层具有体积小、便于运输装配的优点，所以与通过平板玻璃切割后形成保护层的技术方案相比，本发明技术方案中通过将所述卷带式保护层贴合而形成所述图像传感器的做法能够有效降低形成所述保护层的工艺限制，降低所述保护层加工、运输、组装的工艺难度，有利于提高形成所述图像传感器的良率，有利于成本控制。而且，本发明可选方案中，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：在真空中将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面。在真空中实现所述贴合步骤能够有效减少贴合过程中出现气泡的现象，能有有效提高所形成的图像传感器的成像质量。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种图像传感器的形成方法，其特征在于，包括：

提供基板，所述基板上具有像素阵列；

提供卷带式保护层；

将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面；

切割所述卷带式保护层，以获得所述图像传感器。

2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述卷带式保护层包括：卷轴；保护层，所述保护层成长条状，且缠绕于所述卷轴上。

3.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述卷带式保护层为卷带式玻璃。

4.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述保护层的厚度小于或等于0.1mm。

5.如权利要求2至权利要求4任意一项权利要求所述的形成方法，其特征在于，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：

将所述保护层贴合于所述像素阵列表面；

对贴合于所述像素阵列表面的保护层进行压平处理。

6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述保护层通过UV胶或光学胶贴合于所述像素阵列表面。

7.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，通过压辊对贴合于所述像素阵列表面的保护层进行压平处理。

8.如权利要求7所述的形成方法，其特征在于，所述压平处理所采用的压强在0.4兆帕到0.6兆帕范围内。

9.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，将所述保护层贴合于所述像素阵列表面的过程中，对所述保护层进行压平处理。

10.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，切割所述卷带式保护层的步骤包括：采用激光切割所述保护层，将贴合于所述图像传感器表面的保护层与剩余的所述保护层分离。

11.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述保护层的宽度大于或等于所述像素阵列的宽度。

12.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述保护层包括：贴敷区；

边缘区，所述边缘区位于所述贴敷区沿卷轴延伸方向的两侧；

将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：将所述贴敷区贴合于所述像素阵列表面；

贴合所述保护层的过程中，通过所述边缘区固定所述保护层。

13.如权利要求12所述的形成方法，其特征在于，切割所述卷带式保护层的步骤包括：去除所述边缘区的保护层。

14.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的步骤包括：在真空中将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面。

15.如权利要求14所述的形成方法，其特征在于，将所述卷带式保护层贴合于所述像素阵列表面的过程中，气压在0.1兆帕到0.3兆帕范围内。

16.一种指纹成像模组，其特征在于，包括：

光源，用于产生入射光；

感测面，所述入射光在所述感测面上形成携带有指纹信息的反射光；

图像传感器，用于采集所述反射光以获得指纹图像，所述图像传感器通过权利要求1至权利要求15任意一项权利要求所述的形成方法形成。