CN112151572B - 指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置 - Google Patents

指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置，该指纹识别显示器件包括依次层叠设置的光电传感器阵列层、准直器和显示器件，其中，准直器包括至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层遮光金属层。该指纹识别显示器件的结构简单，膜层数量少，制备过程简单，能降低产品厚度，还能够解决现有技术中存在的用有机光电材料在光电传感器阵列层上方直接制备准直器工艺难度大的问题。

Description

指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置
技术领域
本发明涉及显示产品技术领域，具体涉及指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管显示装置(Organic Light Emitting Display，OLED)以及利用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)器件的显示装置等平面显示装置因具有高画质、省电、机身薄及应用范围广等优点，而被广泛的应用于手机、电视、个人数字助理、数字相机、笔记本电脑、台式计算机等各种消费性电子产品，成为显示装置中的主流。
目前的指纹识别显示器件中，为了避免不同光线之间的串扰，需要在光电传感器阵列层上方制备出准直器。但是现有的技术中存在光电传感器与准直器两者工艺难以兼容的问题，现如今急需一种解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例致力于提供了指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置，以解决现有技术中存在的用有机光电材料在光电传感器阵列层上方直接制备准直器工艺难度大的问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种指纹识别显示器件，包括依次层叠设置的光电传感器阵列层、准直器和显示器件，其中，准直器包括至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层遮光金属层。该指纹识别显示器件的结构简单，膜层数量少，制备过程简单，能降低产品厚度。
可选地，准直器包括依次交替层叠设置的四层透明聚酰亚胺层和三层遮光金属层。这种方式在保证指纹识别精度的基础上同时还能减小膜层厚度。
可选地，遮光金属层的材料包括钼、铝和铜。这些金属材料廉价易得，容易刻蚀，且遮光效果比较好。
可选地，准直器的厚度为0.1-0.3mm，优选地，所述准直器的厚度为0.2mm。通过将其设置在一个合理的范围之内，既能保证避免光发生串扰的现象，同时又能降低整个指纹识别显示器件的膜层厚度。
可选地，准直器包括多个准直单元，相邻的两个准直单元之间有间隙，间隙在光电传感器阵列层上的投影为圆形，圆形的直径为7-8um。通过相邻的准直单元之间设置间隙，此间隙为7-8um的圆形，可有效保证避免光发生串扰的现象。
根据本发明的第二方面，提供了一种指纹识别显示器件的制备方法，包括，
在玻璃基板上形成准直器；
在准直器的上方制备光电传感器阵列层，其中，准直器作为光电传感器阵列层的衬底基板；
去除玻璃基板；
将准直器贴合在显示器件的下方。
通过将准直器直接作为光电传感器阵列层的衬底基板，在准直器的上方制备光电传感器阵列层，此种方式可简化制备工艺过程，解决光电传感器与准直器工艺难以兼容问题。
可选地，在玻璃基板上形成准直器的步骤包括，在玻璃基板上制备至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层的遮光金属层的叠层结构，对遮光金属层图形化，形成准直器。
可选地，在玻璃基板上制备至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层的遮光金属层的叠层结构，对遮光金属层图形化，形成准直器的步骤，包括，
在玻璃基板上沉积透明聚酰亚胺层，对透明聚酰亚胺层进行固化，固化后沉积遮光金属层，对遮光金属层进行图形化，按照这种方式依次层叠交替沉积透明聚酰亚胺层和遮光金属层。
通过这种层叠依次沉积透明聚酰亚胺层和遮光金属层的方式，可有效保证准备出的准直器的精度。
可选地，在准直器的上方制备光电传感器阵列层的步骤包括，先制备氧化物TFT，再制备多个光电传感器，形成光电传感器阵列层。
根据本发明的第三方面，提供了一种指纹识别显示装置，包括第一方面任一项的指纹识别显示器件或者包括使用本发明第二方面任一项的指纹识别显示器件的制备方法制备得到的指纹识别显示器件。
本发明提供了一种指纹识别显示器件及其制备方法、指纹识别显示装置，该指纹识别显示器件包括依次层叠设置的光电传感器阵列层、准直器和显示器件，其中，所述准直器作为所述光电传感器阵列层的衬底基板。该指纹识别显示器件的结构简单，膜层数量少，制备过程简单，能降低产品厚度，提高指纹识别的灵敏度，提升用户体验，还能够解决现有技术中存在的用有机光电材料在光电传感器阵列层上方直接制备准直器工艺难度大的问题。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
图1所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件的结构示意图。
图2所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件的在水平方向上的截面示意图。
图3所示为本发明提供的另一种指纹识别显示器件的结构示意图。
图4所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件制备方法的流程示意图。
图5a-5f所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件制备方法的形成过程示意图。
图6所示为本发明提供的一种指纹识别显示装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-指纹识别显示器件；
2-指纹识别显示装置；
20-光电传感器阵列层；220-有机光电传感器；
40-准直器；420-透明聚酰亚胺；430-透明聚酰亚胺层；440-遮光金属；450-遮光金属层；460-孔；480-准直单元；
60-显示器件；620-TFT阵列层；640-OLED发光层；660-封装层；
80-玻璃基板；
90-壳体。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
现有的指纹识别显示器件中，为了避免不同光线之间的串扰，需要在光电传感器阵列层上方制备出准直器。准直器为光纤通信光器件的用于输入输出的一个光学元件，将准直器应用到显示领域中可以防止指纹的漫反射，避免光出现串扰的现象，准直器的设置可以提高器件识别指纹的精准度。
目前的指纹识别功能是普遍采用有机光电材料实现的，有机光电材料制备工艺简单，性能优良，能够实现大面积光电传感器阵列层的制备，但由于有机光电材料耐受温度较差，一般可承受温度在100℃左右，在光电传感器阵列层上方直接制备准直器工艺难度较大，本发明提供的实施例可有效解决上述这个问题。图1所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件的结构示意图。如图1所示，该指纹识别显示器件1包括依次层叠设置的光电传感器阵列层20、准直器40和显示器件60，准直器40包括透明聚酰亚胺420和遮光金属440，透明聚酰亚胺420可形成透明聚酰亚胺层430，遮光金属440可形成遮光金属层450，准直器40包括至少两层透明聚酰亚胺层430和至少一层遮光金属层450。此种设置方式可简化准直器的制备过程。该指纹识别显示器件1的结构简单，膜层数量少，制备过程简单，灵敏度高，能降低产品厚度。
在一个实施例中，准直器40中的透明聚酰亚胺层430和遮光金属层450依次交替层叠设置。并且准直器40的最上层和最下层为透明聚酰亚胺层430，可保护遮光金属层450免受损坏。
在一个实施例中，准直器40包括四层透明聚酰亚胺层430和三层遮光金属层450，并且透明聚酰亚胺层430和遮光金属层450依次交替层叠设置。这种方式在保证指纹识别精度的基础上同时还能减小膜层厚度。
在一个实施例中，遮光金属层450的材料包括钼、铝和铜，钼、铝和铜这些金属材料廉价易得，容易刻蚀，且遮光效果比较好。遮光金属层450的材料能够满足容易刻蚀和不透光这两个条件即可。优选地，遮光金属层450的材料为钼，钼的材料比较常见，且工艺已经非常成熟，很容易刻蚀。
在一个实施例中，准直器40的厚度取值范围为0.1-0.3mm，通过将准直器40的厚度设置在一个合理的范围之内，既能保证避免光发生串扰的现象，同时又能降低整个指纹识别显示器件的膜层厚度。优选地，准直器40的厚度为0.2mm，在这个取值范围内，整个指纹识别显示器件的膜层厚度和避免光串扰现象这两者之间有个均衡。
在一个实施例中，准直器40包括多个准直单元480，相邻的两个准直单元480之间有间隙，该间隙在光电传感器阵列层20上的投影为圆形，该圆形的直径的取值范围为7-8um。通过在这个范围内可有效保证避免光发生串扰的现象。
在一个实施例中，光电传感器阵列层20包括至少一个光电传感器220。可选的，光电传感器阵列层20包括呈阵列排布的多个光电传感器220(Sensor)，对外界的动作进行更灵敏的识别，可提高指纹识别的精准度。
在一个实施例中，显示器件60包括依次层叠设置的TFT阵列层620、OLED发光层640和封装层660。显示器件60还可能存在其他膜层，具体情况可根据实际进行设置，在此不做具体的限定。
根据这些实施例提供的显示装置，结构简单，膜层数量少，制备过程简单，降低产品厚度，且该指纹识别显示器件1的指纹识别功能灵敏，能够解决现有技术中存在的用有机光电材料在光电传感器阵列层20上方直接制备准直器40工艺难度大的问题。
图2所示为本发明提供的一种指纹识别显示器件的在水平方向上的截面示意图。图2为图1在水平方向上的横截面图，如图2所示，该遮光金属层450包括规则排布的至少一个孔460，每一层遮光金属层450可包括规则排布的至少一个孔460，多层遮光金属层450可包括规则排布的多个孔460，上下相邻两层遮光金属层450中的孔460在光电传感器阵列层20上的正投影是重叠的。光从遮光金属层450中间的孔460穿过，可避免出现光串扰的现象。
可知的，该孔结构460即为两个准直单元480之间的间隙在光电传感器阵列层20上的投影的圆形。
图3所示为本发明提供的另一种指纹识别显示器件的结构示意图。如图3所示，d为孔460的直径，遮光金属层450中的上下相对的孔460可形成一系列的套孔结构，H为套孔的高度，m为套孔结构的中心位置点，h1为m到显示器件上表面的距离，即为m到屏幕上表面的距离，h2为m到光电传感器220上表面的距离，L2为光电传感器220的尺寸，L1为25400/DPI。L1为识别精度单位，其中，25400单位为um，1英寸为25.4mm，即25400um，DPI(Dots Per Inch，每英寸点数)为识别精度，DPI是一个量度单位，指每一英寸长度中，取样、可显示或输出点的数目。d、H、h1、h2、L2和L1之间的关系要满足下面的关系式：
Figure BDA0002112595030000071
Figure BDA0002112595030000072
当d、H、h1、h2、L2和L1之间的关系满足上面的关系式时，制备出的指纹识别显示器件1能够具有优异地防止光串扰，对外界的动作进行更灵敏的识别，可提高指纹识别的精准度。
进一步的，当d、H、h1、h2、L2和L1各个参数的取值范围如下时：d的取值范围为7-8um，H的取值范围为0.1-0.3mm，h1的取值范围为0.5-3mm，h2的取值范围为0.05-0.3mm，L2的取值范围为7-12um，L1的取值范围为70-110um，该准直器的防止光串扰的效果会更优异。
通过以上两个关系式的限定，可进一步提高指纹识别精度，提升用户体验感。
本发明中的实施例提供的指纹识别显示器件由于光电传感器阵列层下方无其他膜层，可有效降低膜层厚度，且具有优异的防止光发生串扰的效果，同时该指纹识别显示器件的指纹识别精度很高。
本发明还提供了一种指纹识别显示器件制备方法，如图4所示的一种指纹识别显示器件制备方法的流程示意图，请参见图4，此方法包括步骤S101至步骤S104，具体如下：
S101，在玻璃基板上形成准直器。
可选的，提供一玻璃基板80，在玻璃基板80上制备至少两层透明聚酰亚胺层430和至少一层的遮光金属层450的叠层结构，对所述遮光金属层450图形化，形成准直器40。
可选的，请参见5a，提供一玻璃基板80，在玻璃基板80上采用旋涂或刮涂的方式沉积一层透明聚酰亚胺层430，将透明聚酰亚胺层430固化，具体放在炉子里，氩气氛围下，300℃下加热1h，固化后，在透明聚酰亚胺层430上层采用磁控溅射的方式沉积遮光金属层450，对遮光金属层450图形化处理，形成孔460。
继续按照上述的方式依次层叠沉积透明聚酰亚胺层430和遮光金属层450，请参见图5b和5c。图5c中最上层为透明聚酰亚胺层430，形成了准直器40结构。
可选的，准直器40中包括四层透明聚酰亚胺层430和三层遮光金属层450，准直器40中的参数d、H、h1、h2、L2和L1之间的关系要满足下面的关系式：
Figure BDA0002112595030000091
Figure BDA0002112595030000092
具体各个参数的具体含义已在上文中具体叙述，在此不做赘述。
S102，在所述准直器的上方制备光电传感器阵列层，其中，所述准直器作为所述光电传感器阵列层的衬底基板。
可选的，请参见图5d，以准直器40为衬底基板，在准直器40上方直接制备出有机光电传感器220，形成光电传感器阵列层20。
可选的，在准直器40上先制备出氧化物TFT(Thin Film Transistor)，再制备出多个有机光电传感器220，形成光电传感器阵列层20。优选地，氧化物TFT具体的为IGZO(铟镓锌氧化物)TFT，IGZO TFT廉价易得，性能优异。
可选的，以准直器40作为衬底，先形成氧化物TFT，再在氧化物TFT上制备出有机光电传感器。具体制备过程为依次层叠制备栅极层、GI层、铟镓锌氧化物层、源/漏极层、绝缘层、金属层、有机光电传感器层和ITO(氧化铟锡)层。其中，GI层由氮氧化硅或氧化硅形成，铟镓锌氧化物层的厚度为300-3000A，金属层优选金属为钼，钼的性能稳定且优异，厚度为3000-5000A。可知的，氧化物TFT的制备工艺与常规氧化物TFT制备工艺相同，还包括对金属层图形化等过程，在此不做具体限定。
可知的，通过先制备准直器40，再制备光电传感器阵列层20的工艺方式，可以保证制备准直器40的高温工艺不会对光电传感器阵列层20造成影响，可有效提高指纹识别显示器件的指纹识别功能。
S103，去除剥离所述玻璃基板。
可选的，请参见图5e，采用激光剥离的方式将玻璃基板80与准直器40剥离开。
S104，将所述准直器贴合在显示器件的下方。
可选的，请参见图5f，将剥离玻璃基板80后的准直器40与光电传感器阵列层20倒置通过OCA胶贴合到显示器件60的下方。
本发明提供的此种指纹识别显示器件制备方法，通过将准直器40直接作为光电传感器阵列层20的衬底基板，在准直器40的上方制备光电传感器阵列层20，此种方式可简化制备工艺过程，解决光电传感器220与准直器40工艺难以兼容问题。
可知的，通过准直器40作为光电传感器阵列层20的衬底基板，因此在光电传感器阵列层20的制备过程中无需设置其他基板，可省去现有技术中的光电传感器阵列层下方的PI(聚酰亚胺)基板，这种方式在保证有效的防止光串扰以及指纹识别显示器件指纹识别精度的基础上，使得指纹识别显示器件厚度方面更薄，性能更优异。
本发明还提供了图6所示的一种指纹识别显示装置，请参见图6，包括指纹识别显示器件1和壳体90。本发明实施例中的指纹识别显示装置2，包括但不限于手机、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，简称：PDA)、平板电脑、电纸书、电视机、门禁、智能固定电话、控制台等具有指纹识别显示功能的设备，本发明实施例对指纹识别显示装置2的形式并不限定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种指纹识别显示器件的制备方法，其特征在于，包括，
在玻璃基板上形成准直器；
在所述准直器的上方制备光电传感器阵列层，其中，所述准直器作为所述光电传感器阵列层的衬底基板；
去除所述玻璃基板；
将所述准直器贴合在显示器件的下方，其中，所述准直器包括至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层遮光金属层，每一层所述遮光金属层包括规则排布的至少一个孔，上下相邻两层所述遮光金属层中的所述孔在所述光电传感器阵列层上的正投影重叠，所述至少一层遮光金属层中上下相对的所述孔构成一个套孔结构，d为所述孔的直径，H为所述套孔结构的高度，m为所述套孔结构的中心位置点，h1为m到所述显示器件上表面的距离，h2为m到所述光电传感器阵列层上表面的距离，L1为识别精度单位，L2为所述光电传感器的尺寸，d、H、h1、h2、L2和L1之间的关系要满足下面的关系式：
Figure QLYQS_1
。
2.根据权利要求1所述的指纹识别显示器件的制备方法，其特征在于，所述在玻璃基板上形成准直器的步骤包括，在玻璃基板上制备至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层的遮光金属层的叠层结构，对所述遮光金属层图形化，形成准直器。
3.根据权利要求2所述的指纹识别显示器件的制备方法，其特征在于，所述在玻璃基板上制备至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层的遮光金属层的叠层结构，对所述遮光金属层图形化，形成准直器的步骤，包括，
在所述玻璃基板上沉积所述透明聚酰亚胺，对所述透明聚酰亚胺层进行固化，固化后沉积所述遮光金属层，对所述遮光金属层进行图形化，按照这种方式依次层叠交替沉积所述透明聚酰亚胺层和所述遮光金属层。
4.根据权利要求1所述的指纹识别显示器件的制备方法，其特征在于，所述在所述准直器的上方制备光电传感器阵列层的步骤包括，
先制备氧化物TFT，再制备多个光电传感器，形成光电传感器阵列层。
5.一种指纹识别显示器件，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的指纹识别显示器件的制备方法制备得到；包括依次层叠设置的光电传感器阵列层、准直器和显示器件，其中，所述准直器包括至少两层透明聚酰亚胺层和至少一层遮光金属层，每一层所述遮光金属层包括规则排布的至少一个孔，上下相邻两层所述遮光金属层中的所述孔在所述光电传感器阵列层上的正投影重叠，所述至少一层遮光金属层中上下相对的所述孔构成一个套孔结构，d为所述孔的直径，H为所述套孔结构的高度，m为所述套孔结构的中心位置点，h1为m到所述显示器件上表面的距离，h2为m到所述光电传感器阵列层上表面的距离，L1为识别精度单位，L2为所述光电传感器的尺寸，d、H、h1、h2、L2和L1之间的关系要满足下面的关系式：
Figure QLYQS_2
Figure QLYQS_3
。
6.根据权利要求5所述的指纹识别显示器件，其特征在于，所述准直器包括依次交替层叠设置的四层透明聚酰亚胺层和三层遮光金属层。
7.根据权利要求6所述的指纹识别显示器件，其特征在于，所述遮光金属层的材料包括钼、铝和铜。
8.根据权利要求5-7任一项所述的指纹识别显示器件，其特征在于，所述准直器的厚度为0.1-0.3mm。
9.根据权利要求8所述的指纹识别显示器件，其特征在于，所述准直器的厚度为0.2mm。
10.根据权利要求5所述的指纹识别显示器件，其特征在于，所述孔的直径为7-8um。
11.一种指纹识别显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的指纹识别显示器件的制备方法制备得到的指纹识别显示器件或者如权利要求5-10任一项所述的指纹识别显示器件。
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