CN110765968B - 一种指纹识别模组、显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别模组、显示装置及其制作方法，以改善现有技术形成压电膜层时存在的制作工艺复杂，压电膜层易退极化，图案不规则，以及影响后续绑定区绑定的问题。所述纹路识别模组，包括依次位于衬底基板一面的：多个呈阵列排布的第一电极，压电部，以及第二电极；其中，所述第一电极所在层和所述第二电极所在层之间的边缘区还具有围设所述压电部的挡墙。

Description

一种指纹识别模组、显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别模组、显示装置及其制作方法。

背景技术

近年来，屏下指纹识别技术越来越受到消费者的亲睐，目前主流的指纹识别技术主要有光学指纹识别技术、电容式指纹识别技术和超声波指纹识别技术。与光学指纹识别和电容指纹识别相比，超声波指纹识别技术以其良好的穿透性和不受指纹表面油渍、污渍的影响而更显优势。

但现有技术的超声波指纹识别器件，存在压电膜层时存在的制作工艺复杂，压电膜层易退极化，图案不规则，以及影响后续绑定区绑定的问题。

发明内容

本发明提供一种指纹识别模组、显示装置及其制作方法，以改善现有技术形成压电膜层时存在的制作工艺复杂，压电膜层易退极化，图案不规则，以及影响后续绑定区绑定的问题。

本发明实施例提供一种纹路识别模组，包括依次位于衬底基板一面的：多个呈阵列排布的第一电极，压电部，以及第二电极；其中，

所述第一电极所在层和所述第二电极所在层之间的边缘区还具有围设所述压电部的挡墙。

在一种可能的实施方式中，所述挡墙在垂直于所述衬底基板方向的高度大于所述压电部在垂直于所述衬底基板方向的高度。

在一种可能的实施方式中，所述边缘区还包括子绑定区；所述挡墙在所述衬底基板的正投影与所述子绑定区在所述衬底基板的正投影不交叠。

在一种可能的实施方式中，所述压电部为一整层。

在一种可能的实施方式中，所述第一电极所在层与所述压电部之间还具有防护层。

在一种可能的实施方式中，所述衬底基板与所述第一电极所在层之间还设置有晶体管；所述第一电极与所述晶体管的源极电连接。

在一种可能的实施方式中，所述压电部的材质为聚偏氟乙烯。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括如本发明实施例提供的所述纹路识别模组，还包括：显示面板；所述纹路识别模组位于所述显示面板的非显示面。

本发明实施例还提供一种如本发明实施例提供的所述显示装置的制作方法，所述制作方法包括：

形成纹路识别模组；

将所述纹路识别模组的具有所述衬底基板的一面与所述显示面板的非显示面贴合。

在一种可能的实施方式中，所述形成纹路识别模组，包括：

在母衬底基板之上形成多个第一电极；

在所述第一电极之上形成图案化的挡墙；

在所述挡墙围设的区域内涂覆预设液体，并依次经过固化工艺，晶化工艺，以及极化工艺形成压电部；

在所述压电部之上形成第二电极；

将形成有所述第一电极、所述压电部、所述第二电极的所述母衬底基板切割为多个所述纹路识别模组。

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的纹路识别模组，包括依次位于衬底基板一面的：多个呈阵列排布的第一电极，压电部，以及第二电极；其中，所述第一电极所在层和所述第二电极所在层之间的边缘区还具有围设所述压电部的挡墙，即，由于纹路识别模组，一般是先通过形成具有多个纹路识别模组的大母板，再通过切割工艺，将大母板切割为多个纹路识别模组，而在形成具有多个纹路识别模组的大母板的压电膜层时，由于需要对压电膜层进行图案化，以形成每一纹路识别模组的压电部，而本发明实施例中，在形成压电部之前，先形成用于围设压电部的挡墙，进而再通过涂覆工艺，在挡墙限定的区域内形成压电部，进而可以避免通过直接涂覆时，由于涂覆时，液态的压电材料的流动性导致形成的压电部图形不规则，影响后续绑定区的绑定工艺。而且，通过挡墙以及涂覆工艺形成图案化的压电部，也可以避免采用刻蚀工艺形成压电部时，存在刻蚀工艺复杂，且由于刻蚀过程中的高温会导致压电部的退极化问题。

附图说明

图1为涂覆设备涂覆图案化的PVDF压电膜层的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种纹路识别模组的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种纹路识别模组的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种纹路识别模组具体的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种显示装置的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种显示装置的制作流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种纹路识别模组的制作流程示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

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公开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。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

超声波指纹识别技术的实现主要靠一种由接收电极、压电膜层和驱动电极组成的类似三明治结构来实现。在器件工作时，发射超声波穿过屏幕传递到手指的谷和脊上，由于手指的谷和脊反射超声波的信号的强度不同，反射回的超声波信号驱动压电层形成电信号来绘出对应的指纹图像用于验证从而进行解锁。指纹识别过程通常如下：首先，驱动电极被施加电信号后激励压电膜层发生形变，从而发出超声波；其次，超声波传递到手指的谷和脊后经过反射后的超声波信号强度不同；之后，反射后的超声波再次激励压电材膜层，将机械信号转变为电信号，并由TFT阵列成像从而进行指纹识别。

传统的超声波指纹识别器件结构存在以下两个问题：

1，压电膜层(如聚偏氟乙烯，PVDF)在产生超声信号的过程中的振动是一种沿着厚度方向的振动方式。这种沿厚度方向的振动在谐振频率点的振幅较小，在0.4-1.2nm之间，对于超声波振动系统，从能量传递的角度看，振幅越大，超声波能量就以平方的关系成倍的增加，在现有的产品结构中，为了保证PVDF压电膜层在受到电信号的激励后产生的超声波能透过以上各层结构到达人的指纹处，现有技术的超声波指纹识别产品PVDF的压电层厚度在9-15um之间，即，压电膜层的厚度较厚；

2，有机压电材料的成膜和图案化方法有两种：第一种是通过匀胶机(Spincoater)进行整面成膜，并进行晶化和极化，使PVDF薄膜具有压电性能，然后通过刻蚀工艺进行图案化，由于PVDF的膜厚太大，刻蚀时间较长，使得衬底基板(如玻璃基板)的温度较高，容易使PVDF薄膜发生退极化作用；第二种是通过狭缝式涂布设备(Slot Die)直接涂覆图案化的PVDF，然后经过晶化和极化处理，但由于PVDF溶液的流淌性，通过Slot die设备形成的图案化的PVDF薄膜容易出现图形不规整的情况(如图1所示)，从而影响旁的绑定(bonding)区的绑定工艺。

参见图2和图3所示，本发明实施例提供一种纹路识别模组，包括依次位于衬底基板1一面的：多个呈阵列排布的第一电极3，压电部6，以及第二电极7；其中，

第一电极3所在层和第二电极7所在层之间的边缘区还具有围设压电部6的挡墙5。

本发明实施例提供的纹路识别模组，包括依次位于衬底基板1一面的：多个呈阵列排布的第一电极3，压电部6，以及第二电极7；其中，第一电极3所在层和第二电极7所在层之间的边缘区还具有围设压电部6的挡墙5，即，由于纹路识别模组，一般是先通过形成具有多个纹路识别模组的大母板，再通过切割工艺，将大母板切割为多个纹路识别模组，而在形成具有多个纹路识别模组的大母板的压电膜层时，由于需要对压电膜层进行图案化，以形成每一纹路识别模组的压电部6，而本发明实施例中，在形成压电部6之前，先形成用于围设压电部6的挡墙5，进而再通过涂覆工艺，在挡墙5限定的区域内形成压电部6，进而可以避免通过直接涂覆时，由于涂覆时，液态的压电材料的流动性导致形成的压电部6图形不规则，影响后续绑定区的绑定工艺。而且，通过挡墙5以及涂覆工艺形成图案化的压电部6，也可以避免采用刻蚀工艺形成压电部时，存在刻蚀工艺复杂，且由于刻蚀过程中的高温会导致压电部的退极化问题。

在具体实施时，第一电极3可以作为接收电极Rx，第二电极7可以作为驱动电极Tx。在信号发射阶段，可以使接收电极Rx加载一固定电位，使驱动电极Tx加载一随时间变化的电信号，各个位置的压电部6同时发射超声信号。在信号接收阶段，可以是驱动电极Tx加载一固定电位，通过接收电极Rx读取反射回的超声波信号转换后形成的电信号。参见图5所示，同一纹路识别模组的压电部6具体可以为一整体膜层，但在制作具有多个纹路识别模组的大母板时，多个纹路识别模组的压电部6为被挡墙限定的多个相互间隔的结构。同一纹路识别模组的第二电极7具体也可以为一整体膜层。

在具体实施时，挡墙5在垂直于衬底基板1方向的高度大于压电部6在垂直于衬底基板1方向的高度。本发明实施例中，挡墙5在垂直于衬底基板1方向的高度大于压电部6在垂直于衬底基板1方向的高度，可以使在压电部6的背离衬底基板1的一侧形成类似空腔结构，使压电部6接收到电信号的激励时，形成一种悬膜的振动方式，与沿着压电部6厚度方向的振动方式相比，形成的振幅更大，而且，可以使得压电部的膜厚更小。

在具体实施时，结合图3所示，边缘区还包括子绑定区S；挡墙5在衬底基板1的正投影与子绑定区S在衬底基板1的正投影不交叠。本发明实施例中，挡墙5在衬底基板1的正投影与子绑定区S在衬底基板1的正投影不交叠，可以避免由于挡墙5的设置，影响后续子绑定区S处的绑定工艺。

在具体实施时，结合图2所示，第一电极3所在层与压电部6之间还具有防护层4。防护层4的材质具体可以为氮化硅。本发明实施例中，第一电极3所在层与压电部6之间还具有防护层4，一方面，可以防止在涂覆液态压电材料的时候，液态的压电材料与第一电极3直接接触时会对第一电极3造成损伤；另一方面，可以防止压电部6在受到机械信号(即反射回的超声振动信号)的激励时产生电信号时，造成第一电极3与第二电极7之间的短路。

在具体实施时，参见图4所示，衬底基板1与第一电极3所在层之间还设置有晶体管2；第一电极3与晶体管2的源极26电连接。晶体管2具体可以包括依次位于衬底基板1之上的：有源层21、栅极绝缘层22、栅极23、层间介质层24、源漏极层(包括源极26、漏极25)、钝化层27、平坦层28。第一电极3具体可以通过贯穿平坦层28的过孔与晶体管2的源极26电连接。晶体管2的漏极具体可以通过与信号读出线电连接，以将第一电极3接收到的信号传输到外电路。

在具体实施时，第二电极7的背离压电部6的一面还可以设置有反射层(图中未示出)，以将形成的超声信号尽可能多地发射出去，以及将反射回的信号反射到第一电极。反射层的背离第二电极7的一面还可以设置有保护层(图中未示出)。

在具体实施时，压电部6的材质为聚偏氟乙烯。

基于同一发明构件，参见图5所述，本发明实施例还提供一种显示装置，包括如本发明实施例提供的纹路识别模组，还包括：显示面板81；纹路识别模组位于显示面板81的非显示面。具体的，显示面板81可以为OLED显示面板，显示面板81的背离指纹识别模组的一面还设置有封装盖板83，封装盖板83通过光学胶82与显示面板81黏合。

基于同一发明构思，参见图6所示，本发明实施例还提供一种如本发明实施例提供的显示装置的制作方法，制作方法包括：

步骤S100、形成纹路识别模组；

步骤S200、将纹路识别模组的具有衬底基板的一面与显示面板的非显示面贴合。

在具体实施时，关于步骤S100，形成纹路识别模组，参见图7所示，包括：

步骤S101、在母衬底基板之上形成多个第一电极；

步骤S102、在第一电极之上形成图案化的挡墙；

步骤S103、在挡墙围设的区域内涂覆预设液体，并依次经过固化工艺，晶化工艺，以及极化工艺形成压电部；

步骤S104、在压电部之上形成第二电极；

步骤S105、将形成有第一电极、压电部、第二电极的母衬底基板切割为多个纹路识别模组。

为了更清楚地理解本发明实施例的显示装置的制作方法，以下进行进一步具体说明。

步骤一、在衬底基板(具体可以为玻璃基板，glass)上通过等离子体增强化学的气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积有源层(Active)并通过刻蚀实现图案化；

步骤二、在glass上通过PECVD沉积栅极绝缘层(GI)；

步骤三、在GI上通过溅射(Sputter)工艺溅射栅极层(Gate)并通过刻蚀实现图案化；

步骤四、沉积层间介质层(ILD)并通过刻蚀形成ILD过孔；

步骤五、通过Sputter工艺沉积源漏极层(SD)并通过刻蚀实现图案化；

步骤六、通过PECVD沉积钝化层(PVX)；

步骤七、沉积平坦层(PLN)并通过刻蚀实现图案化；

步骤八、沉积第一电极薄膜(具体可以第一氧化铟锡层，ITO1)并通过刻蚀实现图案化使ITO1与SD连接，ITO1作为超声波指纹识别模组的接收电极Rx；

步骤九、在ITO1上沉积一层SiN作为防护层；

步骤十、涂覆一层光刻胶(PR胶)并使之图案化，在需要涂覆PVDF的区域四周形成高的挡墙结构，该层PR胶的厚度取决于后续PVDF的厚度，PR胶的厚度要大于PVDF的厚度以形成空腔结构；

步骤十一、通过Slot Die设备在特定位置涂覆一定厚度的PVDF溶液，后续，首先，在一定的温度下固化一段时间来去除溶液中的溶剂，随后，在一定的温度下晶化一段时间使其结构中形成更多的β相，然后，在高压电场下极化一定时间时之具有压电性能；

步骤十二、整面沉积第二电极薄膜(具体可以第一氧化铟锡层，ITO2)ITO2电极作为驱动电极Tx；

步骤十三、制备OLED层如阳极、有机发光层和阴极等；

步骤十四、进行后续工艺如封装、Bonding、贴合等从而制备出样品。

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的纹路识别模组，包括依次位于衬底基板一面的：多个呈阵列排布的第一电极，压电部，以及第二电极；其中，第一电极所在层和第二电极所在层之间的边缘区还具有围设压电部的挡墙，即，由于纹路识别模组，一般是先通过形成具有多个纹路识别模组的大母板，再通过切割工艺，将大母板切割为多个纹路识别模组，而在形成具有多个纹路识别模组的大母板的压电膜层时，由于需要对压电膜层进行图案化，以形成每一纹路识别模组的压电部，而本发明实施例中，在形成压电部之前，先形成用于围设压电部的挡墙，进而再通过涂覆工艺，在挡墙限定的区域内形成压电部，进而可以避免通过直接涂覆时，由于涂覆时，液态的压电材料的流动性导致形成的压电部图形不规则，影响后续绑定区的绑定工艺。而且，通过挡墙以及涂覆工艺形成图案化的压电部，也可以避免采用刻蚀工艺形成压电部时，存在刻蚀工艺复杂，且由于刻蚀过程中的高温会导致压电部的退极化问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种纹路识别模组，其特征在于，包括依次位于衬底基板一面的：多个呈阵列排布的第一电极，压电部，以及第二电极；其中，

所述第一电极所在层和所述第二电极所在层之间的边缘区还具有围设所述压电部的挡墙，所述挡墙用于在涂覆形成所述压电部的液态压电材料之前，围设单个所述纹路识别模组的所在区域，以避免涂覆所述液态压电材料时，所述液态压电材料流动至所述纹路识别模组所在区域以外的绑定区；将形成有第一电极、压电部、第二电极的衬底基板切割为多个纹路识别模组。

2.如权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述挡墙在垂直于所述衬底基板方向的高度大于所述压电部在垂直于所述衬底基板方向的高度。

3.如权利要求2所述的纹路识别模组，其特征在于，所述边缘区还包括子绑定区；所述挡墙在所述衬底基板的正投影与所述子绑定区在所述衬底基板的正投影不交叠。

4.如权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述压电部为一整层。

5.如权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述第一电极所在层与所述压电部之间还具有防护层。

6.如权利要求1所述的纹路识别模组，其特征在于，所述衬底基板与所述第一电极所在层之间还设置有晶体管；所述第一电极与所述晶体管的源极电连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的纹路识别模组，其特征在于，所述压电部的材质为聚偏氟乙烯。

8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的纹路识别模组，还包括：显示面板；所述纹路识别模组位于所述显示面板的非显示面。

9.一种如权利要求8所述的显示装置的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

形成纹路识别模组；

将所述纹路识别模组的具有所述衬底基板的一面与所述显示面板的非显示面贴合。

10.如权利要求9所述的显示装置的制作方法，其特征在于，所述形成纹路识别模组，包括：

在衬底基板之上形成多个第一电极；

在所述第一电极之上形成图案化的挡墙；

在所述挡墙围设的区域内涂覆预设液体，并依次经过固化工艺，晶化工艺，以及极化工艺形成压电部；

在所述压电部之上形成第二电极；

将形成有所述第一电极、所述压电部、所述第二电极的所述衬底基板切割为多个所述纹路识别模组。

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