CN110008945A - 一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置 - Google Patents

一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置，用以提高光利用率，提高纹路识别可靠性。本申请实施例提供的一种纹路识别模组，所述纹路识别模组包括：光学传感器、封装保护层，以及位于所述光学传感器和所述封装保护层之间的增亮结构；所述增亮结构包括：半透半反层，以及位于所述半透半反层与所述光学传感器之间的至少一组透光膜；每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同。

Description

一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置
技术领域
本申请涉及纹路识别技术领域，尤其涉及一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置。
背景技术
目前光学指纹识别成为显示产品指纹识别最重要的实现手段之一。光学式指纹识别的原理如下，当手指置于光学式指纹识别器件上方时，光学式指纹识别器件内的光源能够入射到手指的谷和脊的位置，并经手指的谷和脊的反射再入射到光学式指纹识别器件。由于谷和脊的位置反射的光强不同，从而产生的光电流不同，从而光学式指纹识别可以根据光电流来识别出手指的指纹图案。现有技术的显示产品，实现指纹识别需要将光学式指纹识别器件置于非显示区，为保证显示产品开口率，在非显示区给予光学式指纹识别器件的面积非常有限，光学式指纹识别器件包括光敏传感器，光敏传感器之上设置有折射率不同的多个膜层，由于各膜层的折射率不同，光在不同介质的分界面除了发生折射还会发生反射，反射的存在影响到达光敏传感器的光利用率。综上，现有技术设置在非显示区的光学式指纹识别器件的光利用率低，产生光电流低，指纹的识别与检测容易出现误差。
发明内容
本申请实施例提供了一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置，用以提高光利用率，提高纹路识别可靠性。
本申请实施例提供的一种纹路识别模组，所述纹路识别模组包括：光学传感器、封装保护层，以及位于所述光学传感器和所述封装保护层之间的增亮结构；
所述增亮结构包括：半透半反层，以及位于所述半透半反层与所述光学传感器之间的至少一组透光膜；每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同。
本申请实施例提供的纹路识别模组，由于在光学传感器和封装保护层之间设置了增亮结构，该增亮结构可以使得无法被光学传感器吸收而反射的光再次入射至光学传感器被吸收，即反射光可以被光学传感器再次利用，从而可以提高光学传感器吸收光量，提高光利用率，进而提高光学传感器的光电流，提高光学传感器的信噪比。
可选地，所述透光膜层具有平行于其所在平面方向的光轴；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于所述光轴方向的折射率相同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率不同；或者，同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于光轴方向的折射率不同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率相同。
可选地，每一组所述透光膜包括第一双折射率层和第二双折射率层；所述增光结构包括2组～3组所述透光膜。
本申请实施例提供的纹路识别模组，所述增光结构包括2组～3组所述透光膜，从而可以在保证光利用率的同时避免模组的厚度太厚。
可选地，所述半透半反层包括多个相互间隔设置的半透半反图案。
本申请实施例提供的纹路识别模组，半透半反图案相互间隔设置，从而可以在实现将反射光线再次利用的情况下，经可能减少透射光损失。
可选地，所述半透半反层包括氮化硅和氧化硅的复合膜层，且所述封装保护层与所述氧化硅接触；或者所述半透半反层的材料为光学胶。
本申请实施例提供的纹路识别模组，半透半反层与封装保护层接触的介质的折射率与封装保护层的折射率相等，从而当光经过半透半反层和封装保护层的界面不会发生反射，进一步提高光的透过率。
可选地，各所述双折射率层的材料为聚合物液晶。
可选地，所述光学传感器包括：薄膜晶体管，以及位于所述薄膜晶体管之上与所述薄膜晶体管电连接的光敏器件；所述光敏器件包括：第一电极，位于所述第一电极之上的半导体层，以及位于所述半导体层之上的第二电极；所述增亮结构位于所述第二电极和所述封装保护层之间，且所述增亮结构至少覆盖所述第二电极。
可选地，所述增亮结构仅覆盖所述第二电极；或者所述增亮结构覆盖所述第二电极以及所述薄膜晶体管。
可选地，所述纹路识别模组还包括：位于所述封装保护层之上的电极引线，所述电极引线通过贯穿所述封装保护层和所述增亮结构的过孔与所述第二电极电连接。
一种本申请实施例提供的上述纹路识别模组的制备方法，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成光学传感器；
在所述光学传感器之上形成至少一组透光膜，其中，每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同；
在所述透光膜之上形成半透半反层；
在所述半透半反层之上形成封装保护层。
本申请实施例提供的一种显示装置，所述显示装置包括本申请实施例提供的上述纹路识别模组。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的一种纹路识别模组的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种纹路识别模组的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种纹路识别模组的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种纹路识别模组的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的纹路识别模组的反射率以及未设置增亮结构的纹路识别模组反射率的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种纹路识别模组制备方法示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种纹路识别模组，如图1所示，所述纹路识别模组包括：光学传感器1、封装保护层2，以及位于所述光学传感器1和所述封装保护层2之间的增亮结构3；
所述增亮结构3包括：半透半反层4，以及位于所述半透半反层4与所述光学传感器1之间的至少一组透光膜5；每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层6；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层6在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同。
需要说明的是，当光线以非垂直角度穿透光学元件的表面时，如果光线的偏振矢量在含有输入光和反射光束的平面内，则称为P光，如果光线的偏振矢量垂直于该平面，则称为S光。如图1所示，由于同一组所述透光膜中，各所述双折射率层6在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同，因此，一个偏振方向的光可以通过所述透光膜而另一个偏振方向的光无法通过透光膜，图1中以P光可以通过透光膜而S光无法通过透光膜为例进行举例说明，S光无法通过透光膜在两种双折射层的界面被反射，反射的光到达半透半反层会由S光转变为P光再次进入透光膜，并到达光学传感器，P光经过透光膜到达光学传感器，一部分被光学传感器吸收，而无法被吸收的光被反射由P光转变为S光，S光无法通过透光膜再次反射到达光学传感器被吸收，或被反射由S光转变为P光通过透光膜到达半透半反膜再次反射。因此，增亮结构的存在可以使得无法被光学传感器吸收而反射的光再次入射至光学传感器，从而可以提高纹路识别模组的光利用率。
本申请实施例提供的纹路识别模组，由于在光学传感器和封装保护层之间设置了增亮结构，该增亮结构可以使得无法被光学传感器吸收而反射的光再次入射至光学传感器被吸收，即反射光可以被光学传感器再次利用，从而可以提高光学传感器吸收光量，提高光利用率，进而提高光学传感器的光电流，提高光学传感器的信噪比。
可选地，所述透光膜层具有平行于其所在平面方向的光轴；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于所述光轴方向的折射率相同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率不同；或者，同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于光轴方向的折射率不同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率相同。
同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于所述光轴方向的折射率相同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率不同，则P光可以通过透光膜而S光无法通过透光膜。本申请实施例提供如图1所示的纹路识别模组，各所述双折射率层6在平行于所述光轴方向的折射率相同，且各所述双折射率层6在垂直于所述光轴方向的折射率不同。
或者，如图2所示，同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于光轴方向的折射率不同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率相同，则S光可以通过透光膜而P光无法通过透光膜。P光无法通过透光膜在两种双折射层的界面被反射，反射的光到达半透半反层会由P光转变为S光再次进入透光膜，并到达光学传感器，S光经过透光膜到达光学传感器，一部分被光学传感器吸收，而无法被吸收的光被反射由S光转变为P光，P光无法通过透光膜再次反射到达光学传感器被吸收，或被反射由P光转变为S光通过透光膜到达半透半反膜再次反射。
可选地，每一组所述透光膜包括第一双折射率层和第二双折射率层；所述增光结构包括2组～3组所述透光膜。
本申请实施例提供的如图1、2所示的纹路识别模组，每一组所述透光膜5包括第一双折射率层7和第二双折射率层8；所述增光结构3包括2组所述透光膜5。
需要说明的是，增亮结构中双折射率层的数量越多光利用率越高，在具体设置时也要考虑模组整体厚度，本申请实施例提供的纹路识别模组，所述增光结构包括2组～3组所述透光膜，从而可以在保证光利用率的同时避免模组的厚度太厚。当然，透光膜的数量可以根据实际需要进行设置。
可选地，各所述双折射率层的厚度为40纳米(nm)～80nm。
可选地，各所述双折射率层的材料为聚合物液晶。
可选地，各所述双折射率层的折射率为1.4～1.6。
可选地，如图1、2所示，所述半透半反层4包括多个相互间隔设置的半透半反图案。
本申请实施例提供的纹路识别模组，半透半反图案相互间隔设置，从而可以在实现将反射光线再次利用的情况下，经可能减少透射光损失。
可选地，所述半透半反层的厚度为50nm～100nm。
可选地，所述封装保护层的材料为氧化硅。
可选地，所述半透半反层包括氮化硅和氧化硅的复合膜层，且所述封装保护层与所述氧化硅接触；或者所述半透半反层的材料为光学胶(PR胶)。
氧化硅的折射率为1.5，PR胶的折射率为1.5。即半透半反层与封装保护层接触的介质的折射率与封装保护层的折射率相等，从而当光经过半透半反层和封装保护层的界面不会发生反射，进一步提高光的透过率。
需要说明的是，当选择PR胶作为半透半反层的材料时，半透半反层包括相互间隔设置的条状半透半反图案，即半透半反层的原理与线栅起偏器(Wire Grid Polarizer，WGP)的原理相同，使特定偏振光的光通过并阻挡其他极化光波来实现半透半反。
可选地，如图3、4所示，所述光学传感器1包括：薄膜晶体管9，以及位于所述薄膜晶体管9之上与所述薄膜晶体管9电连接的光敏器件10；所述光敏器件10包括：第一电极11，位于所述第一电极11之上的半导体层12，以及位于所述半导体层12之上的第二电极13；所述增亮结构3位于所述第二电极13和所述封装保护层2之间，且所述增亮结构3至少覆盖所述第二电极13。图3、4中，薄膜晶体管9包括：栅极15、栅绝缘层16、有源层17、源极18、以及漏极19。
增亮结构至少覆盖所述第二电极，便可以实现被第二电极反射的光再次入射至光敏器件并被光敏器件吸收，即被第二电极反射的光可以被再次利用，从而可以提高光学传感器吸收光量，提高光利用率，进而提高光敏器件的光电流，提高光敏器件的信噪比。
可选地，第二电极的材料为氧化铟锡(ITO)。
可选地，如图3所示，所述增亮结构仅覆盖所述第二电极；或者如图4所示，所述增亮结构覆盖所述第二电极以及所述薄膜晶体管。
本申请实施例提供的如图4所示的纹路识别模组，即增亮结构整层覆盖与第二电极和薄膜晶体管之上，从而无需对增亮结构进行图形化工艺，可以节省纹路识别模组制备工艺。
可选地，如图3、4所示，所述纹路识别模组还包括：位于所述封装保护层2之上的电极引线14，所述电极引线14通过贯穿所述封装保护层2和所述增亮结构3的过孔与所述第二电极13电连接。
本申请实施例提供的如图3、4所述的纹路识别模组，还包括：衬底基板23，位于源极18以及漏极19之上的第一保护层20，位于封装保护层2之上的平坦化层21，位于平坦化层21之上的第二保护层22。
需要说明的是，在不同介质的分界面都会产生反射和折射，最终的反射率是各个界面反射叠加的效果，对于多层介质分界面的传输特性都是从麦克斯韦方程出发，根据薄膜理论求出各层介质的传输矩阵，再将各层的传输矩阵级联得到最终的反射率。
每一膜层的传输矩阵公式为：定义最终的反射率其中，δ1是每个膜层的相位差，λ为光的波长，d为膜层厚度，Ci为光线入射角，ni为膜层的折射率，εi为膜层中的介电常数，ε0真空介电常数，和μ是两个标量，μ0为真空磁导率。每个膜层的折射率和厚度确定后，便可以根据以上公式计算每个膜层的传输矩阵，得到的每个膜层的传输矩阵相乘得到总的传输矩阵，再根据以上反射率公式便可以计算最终的总反射率。以上计算可以通过Visual Basic宏语言(Visual Basic for Applications，VBA)程序完成。以增亮结构包括3组透光膜为例，本申请实施例提供的纹路识别模组中各膜层的总反射率，以及不包括增亮结构的现有技术的纹路识别模组中各膜层的总反射率如图5所示，在整个可见光范围内，可见光波长在430nm以下及520nm以上时，本申请实施例提供的纹路识别模组中的反射率相比于未设置增亮结构的现有技术的纹路识别模组中各膜层的总反射率低，本申请实施例提供的纹路识别模组大大提高光电转换的效率。
一种本申请实施例提供的上述纹路识别模组的制备方法，如图6所示所述方法包括：
S101、提供衬底；
S102、在所述衬底上形成光学传感器；
S103、在所述光学传感器之上形成至少一组透光膜，其中，每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同；
在所述透光膜之上形成半透半反层；
在所述半透半反层之上形成封装保护层。
在所述衬底上形成光学传感器具体包括：
在衬底上依次形成薄膜晶体管各膜层以及光敏器件各膜层；其中，形成光明器件各膜层包括：依次形成第一电极、半导体层，以及第二电极。
形成每一组透光膜具体包括：
重复执行以下步骤形成堆叠设置的双折射率层：采用喷墨打印工艺在所述光学传感器之上打印分散在聚合物中的液晶，并采用光引发工艺聚合形成聚合物液晶薄膜。
可选地，在形成堆叠设置的双折射率层之后，该方法还包括：采用图形化工艺处理透光膜，使得透光膜仅覆盖第二电极。
在所述透光膜之上形成半透半反层，具体包括：
采用等离子气相沉积工艺依次形成氮化硅和氧化硅；
或者采用纳米压印工艺形成相互间隔设置的条状半透半反图案，其中条状半透半反图案的材料为PR胶。
在所述透光膜之上形成半透半反层之后，该方法还包括：依次形成封装保护层、平坦化层、第二保护层以及电极引线。
本申请实施例提供的一种显示装置，所述显示装置包括本申请实施例提供的上述纹路识别模组。
综上所述，本申请实施例提供的纹路识别模组及其制备方法、显示装置，由于在光学传感器和封装保护层之间设置了增亮结构，该增亮结构可以使得无法被光学传感器吸收而反射的光再次入射至光学传感器被吸收，即反射光可以被光学传感器再次利用，从而可以提高光学传感器吸收光量，提高光利用率，进而提高光学传感器的光电流，提高光学传感器的信噪比。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种纹路识别模组，其特征在于，所述纹路识别模组包括：光学传感器、封装保护层，以及位于所述光学传感器和所述封装保护层之间的增亮结构；
所述增亮结构包括：半透半反层，以及位于所述半透半反层与所述光学传感器之间的至少一组透光膜；每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同。
2.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述透光膜层具有平行于其所在平面方向的光轴；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于所述光轴方向的折射率相同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率不同；或者，同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在平行于光轴方向的折射率不同，且各所述双折射率层在垂直于所述光轴方向的折射率相同。
3.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，每一组所述透光膜包括第一双折射率层和第二双折射率层；所述增光结构包括2组～3组所述透光膜。
4.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述半透半反层包括多个相互间隔设置的半透半反图案。
5.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述半透半反层包括氮化硅和氧化硅的复合膜层，且所述封装保护层与所述氧化硅接触；或者所述半透半反层的材料为光学胶。
6.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，各所述双折射率层的材料为聚合物液晶。
7.根据权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述光学传感器包括：薄膜晶体管，以及位于所述薄膜晶体管之上与所述薄膜晶体管电连接的光敏器件；所述光敏器件包括：第一电极，位于所述第一电极之上的半导体层，以及位于所述半导体层之上的第二电极；所述增亮结构位于所述第二电极和所述封装保护层之间，且所述增亮结构至少覆盖所述第二电极。
8.根据权利要求7所述的纹路识别模组，其特征在于，所述增亮结构仅覆盖所述第二电极；或者所述增亮结构覆盖所述第二电极以及所述薄膜晶体管。
9.根据权利要求7所述的纹路识别模组，其特征在于，所述纹路识别模组还包括：位于所述封装保护层之上的电极引线，所述电极引线通过贯穿所述封装保护层和所述增亮结构的过孔与所述第二电极电连接。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的纹路识别模组的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底；
在所述衬底上形成光学传感器；
在所述光学传感器之上形成至少一组透光膜，其中，每一组所述透光膜包括至少两种叠层设置的双折射率层；同一组所述透光膜中，各所述双折射率层在一个方向的折射率相同，在另一个方向的折射率不同；
在所述透光膜之上形成半透半反层；
在所述半透半反层之上形成封装保护层。
11.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1～9任一项所述的纹路识别模组。
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