CN210628314U - 光学指纹传感器及显示模组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种光学指纹传感器及显示模组。该光学指纹传感器包括光敏二极管和与光敏二极管连接的开关薄膜晶体管，其中，所述光敏二极管包括由吸光纳米导电材料制成的第一电极；所述第一电极与所述开关薄膜晶体管的第二电极同层，且第一电极包括朝向入光侧的入光端面和与入光端面相连接的侧面，侧面包括曲面部分，第二电极至少与曲面部分相连接。该光学指纹传感器通过吸光纳米导电材料制成第一电极，且使第一电极形成图案化，侧面包括曲面部分，开关薄膜晶体管的第二电极与第一电极的曲面部分相连接，使得所制成的光学指纹传感器不但具备较好的光吸收率，又能够保证光敏二极管与开关薄膜晶体管之间的导电性能，以能够提高指纹识别的准确性。

Description

光学指纹传感器及显示模组
技术领域
本实用新型涉及指纹检测技术领域，尤其是指一种光学指纹传感器及显示模组。
背景技术
传统的光学指纹传感器通常采用aSi:H的二极管作为光敏单元进行光电转换，通过光敏二极管的下电极与薄膜晶体管TFT的源极相连，用于控制光敏二极管所感应光信号生成电信号读取的开启和关断。
现有技术的光学指纹传感器，为保证光敏二极管下电极的导电能力，下电极通常采用金属导电材料制作，但却存在传输至二极管的光信号不能够完全被吸收转换为电流信号，部分的光会由二极管出射，造成通过光学指纹传感器所转换的电流信号不准确的问题。
实用新型内容
本实用新型技术方案的目的是提供一种光学指纹传感器、显示模组及显示装置，用于既能够提高光敏二极管的光吸收率，又能够保证光敏二极管与薄膜晶体管之间的导电性能。
本实用新型其中一实施例提供一种光学指纹传感器，包括光敏二极管和与所述光敏二极管连接的开关薄膜晶体管，其中，所述光敏二极管包括由吸光纳米导电材料制成的第一电极；
其中，所述第一电极与所述开关薄膜晶体管的第二电极同层，且所述第一电极包括朝向入光侧的入光端面和与所述入光端面相连接的侧面，所述侧面包括曲面部分，所述第二电极至少与所述曲面部分相连接。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述第二电极为所述开关薄膜晶体管的源极或漏极，所述第一电极为所述光敏二极管的远离入光侧的电极。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述第二电极整个围绕所述第一电极设置，且与所述侧面的每一位置点连接。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述入光端面形成为圆形，所述曲面部分为所述第一电极的整个所述侧面。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述第二电极包括朝向所述入光侧的顶端面，所述顶端面与所述入光端面位于同一平面，且所述顶端面与所述入光端面相组合形成为预设图形。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述吸光纳米导电材料为掺杂导电金属的氧化铁纳米材料。
可选地，所述的光学指纹传感器，其中，所述光敏二极管还包括：
依次制作于所述第一电极的所述入光端面上的PIN二极管和透明电极；
与所述透明电极连接的第三电极。
本实用新型其中一实施例还提供一种显示模组，其中，包括如上任一项所述的光学指纹传感器。
可选地，所述的显示模组，其中，所述显示模组还包括有机电发光二极管OLED显示面板；其中，所述光学指纹传感器的数量为多个，多个所述光学指纹传感器设置在所述OLED显示面板的远离入光侧的一侧，呈阵列分布。
可选地，所述的显示模组，其中，多个所述光学指纹传感器均组装于一光路准直基板上，所述光路准直基板与所述OLED显示面板贴附连接。
可选地，所述的显示模组，其中，所述显示模组还包括有机电发光二极管OLED显示面板，所述OLED显示面板包括多个OLED像素单元；其中，所述光学指纹传感器的数量为多个，多个所述光学指纹传感器呈阵列分布在多个所述OLED像素单元之间。
可选地，所述的显示模组，其中，所述第二电极、所述第一电极与所述OLED像素单元的薄膜晶体管的源极、漏极同层；所述开关薄膜晶体管的栅极与所述OLED像素单元的薄膜晶体管的栅极同层。
本实用新型具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
本实用新型实施例所述光学指纹传感器，通过吸光纳米导电材料制成第一电极，且使第一电极形成图案化，侧面包括曲面部分，开关薄膜晶体管的第二电极与第一电极的曲面部分相连接，使得所制成的光学指纹传感器不但具备较好的光吸收率，又能够保证光敏二极管与开关薄膜晶体管之间的导电性能，以能够提高指纹识别的准确性。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述光学指纹传感器的其中一实施方式的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述光学指纹传感器中，第一电极与第二电极的平面结构示意图之一；
图3为本实用新型实施例所述光学指纹传感器中，第一电极与第二电极的平面结构示意图之二；
图4为本实用新型实施例所述光学模组的第一实施方式的结构示意图；
图5为本实用新型实施例所述光学模组中，指纹检测区域与显示区域之间关系的示意图之一；
图6为本实用新型实施例所述光学模组中，指纹检测区域与显示区域之间关系的示意图之二；
图7为本实用新型实施例所述光学模组的第二实施方式的结构示意图；
图8为本实用新型实施例所述光学模组中，OLED像素单元与光学指纹传感器之间位置关系的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、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。
为保证光学指纹传感器中，光敏二极管既具有较佳的光吸收率，又能够与开关薄膜晶体管之间具有较好的导电性能，本实用新型提供一种光学指纹传感器，通过使光敏二极管的第一电极采用由吸光纳米导电材料制成，以达到提高光吸收率的效率，且该第一电极的侧面包括曲面部分，开光薄膜晶体管的第二电极在与第一电极连接时，至少与光敏二极管的曲面部分连接，达到提高第一电极与第二电极之间接触面积，保证第一电极与第二电极之间具有较好的导电性能的目的。
具体地，本实用新型实施例所述光学指纹传感器的其中一实施方式，如图1所示，光学指纹传感器1包括光敏二极管100和与光敏二极管100连接的开关薄膜晶体管200。
其中，光敏二极管100包括由吸光纳米导电材料制成的第一电极110；开关薄膜晶体管200包括与第一电极110同层的第二电极210。
可选地，第二电极210为开关薄膜晶体管200的源极和漏极的其中之一，第一电极110为光敏二极管100的远离入光侧的电极。
本实用新型实施例中，以所述第二电极210为开关薄膜晶体管200的源极为例，本实用新型所述光学指纹传感器的具体结构进行详细说明。
具体地，如图1所示，开关薄膜晶体管200还包括栅极220、漏极230和有源层240。其中，有源层240制作于玻璃基底300上，且在有源层240上覆盖有绝缘层400。漏极230、源极(第二电极210)与栅极220均制作于绝缘层400上，且漏极230与第二电极210分别通过绝缘层400上的过孔与有源层240接触连接。
光敏二极管100的第一电极110制作于绝缘层400上，且光敏二极管100还包括制作于第一电极110上的PIN二极管120、制作于PIN二极管120上的氧化铟锡(Indium tinoxide，ITO)透明电极130和与ITO透明电极130连接的第三电极140。
进一步地，在漏极230、源极(第二电极210)与栅极220的上方还制作有平坦化层500。
基于上述实施结构的光敏二极管100和开关薄膜晶体管200，开关薄膜晶体管200的源极或漏极(第二电极210)与光敏二极管100的第一电极110同层，且电连接。上述实施结构的光学指纹传感器，光敏二极管100的第三电极140外接偏压，入射光可以通过ITO透明电极130入射至PIN二极管120，利用第三电极140与第一电极110之间的电压差，PIN二极管120能够将入射光的光信号转换为电信号。另外，通过控制开关薄膜晶体管200的状态，能够控制光敏二极管100的电信号读取输出的开启和关断。
需要说明的是，PIN二极管120通常包括相对设置的第一半导体层、第二半导体层和位于第一半导体层与第二半导体层之间的功能层，功能层具有光电感应特性，能够将入射光信号转换为电信号。本领域技术人员应该能够了解PIN二极管120的具体结构，且该PIN二极管120的结构并非为本实用新型的研究重点，在此不作详细说明。
本实用新型实施例中，开关薄膜晶体管200的漏极230和源极(第二电极210)可以采用Mo、Al、Cr、Au、Ti、Ni、Nd、Cu及其合金中的任一个形成。
本实用新型实施例中，光敏二极管100的第一电极110由吸光纳米导电材料制成。利用吸光纳米导电材料避免入射至光敏二极管100的入射光被反射而从光敏二极管100出射，从而达到提高光敏二极管100的光吸收率的效果。
可选地，所述吸光纳米导电材料为掺杂导电金属的氧化铁纳米材料。其中，氧化铁，也可以称为三氧化二铁，具有光敏特性，可以吸收光子使电子跃迁，从而实现光信号到电信号的转化。此外，氧化铁纳米材料的吸收带隙是可见光的波长范围，与光敏二极管100中PIN二极管120的光吸收谱的重合度很高，因此可以利用氧化铁作为二极管的下电极，在作为电极导电的同时，还可以吸收未被PIN二极管120吸收的光，以增强光敏二极管100的光吸收特性，进一步提高指纹识别的准确性。
进一步，可选地，氧化铁纳米材料中还掺杂导电金属，以达到提高导电性的效果。例如，所掺杂导电金属包括且不限于仅能够包括钛、铂、钼、铬和锡等。
具体地，在制作上述材料的第一电极110时，可以利用胶体化学方法合成氧化铁纳米材料，然后采用离子注入或扩散的方法进行上述导电金属的掺杂。
实验证明，采用现有技术的光学指纹传感器，不能被光敏二极管所吸收的光约占入射光的20％。而本实用新型实施例中，通过吸光纳米导电材料制作第一电极110，能够有效提高光敏二极管的光吸收率。
进一步地，本实用新型实施例所述光学指纹传感器中，如图1至图3所示，光敏二极管100的第一电极110包括朝向入光侧的入光端面111和与入光端面111相连接的侧面112；其中，侧面112包括曲面部分，同层设置的第二电极210至少与第一电极110的曲面部分相连接，相较于常规电极之间平面与平面相连接的形式，采用该实施结构能够提高第一电极110与第二电极210之间的接触面积，从而能够进一步提高第一电极110与第二电极210之间的导电能力。
其中一实施方式，同层设置的第二电极210整个地围绕第一电极110设置，且与第一电极110的侧面112的每一位置点连接，基于此设置结构，第一电极110形成为图案化形式，以能够增大第一电极110与第二电极210之间的接触面积，保证导电能力提高；另外，图案化的第一电极110相较于现有技术，还能够增大受光面积，以进一步提高光敏二极管100的光吸收率。
具体地，可以理解的是，第一电极110和第二电极210为层状结构，第一电极110的图案化，也即为第一电极110的入光端面111的图案化；进一步地，由于第一电极110与第二电极210同层设置，第二电极210的侧面与第一电极110的侧面连接，第二电极210包括朝向入光侧的顶端面211，与入光端面111位于同一平面，该顶端面211也形成为图案化。其中一实施方式，如图2所示，第一电极110的入光端面111形成为圆形，第一电极110的整个侧面112形成为曲面部分。
另一实施方式，第一电极110的入光端面111与第二电极210的顶端面211相组合形成为预设图形。可选地，该预设图形可以为三角形、四边形和六边形等规则形状中的任一个。
可选地，入光端面111形成为包括曲面部分的第一图形，顶端面211与入光端面111相连接的部分形成为第二图形；其中，第一图形与第二图形相组合形成为四边形。
举例说明，如图3所示，入光端面111的第一图形呈倒置的“F”型，第二电极210的顶端面211与第一电极110的入光端面111相连接部分的第二图形呈正置的“F”型，呈该形状的第一图形与第二图形在曲面部分处拼接，相组合形成为四边形。通过该设置结构，在增大第一电极110与第二电极210之间接触面积的同时，还能够实现第一电极110与第二电极210之间接触的紧密性，以能够将光敏二极管100上的光生电流快速导出。
需要说明的是，本实用新型实施例中，第二电极210的顶端面211与第一电极110的入光端面111相连接的部分指示为第二电极210的主体部分，也即为除与有源层240相连接所延伸出的延伸部分形成为主体部分，第二电极210的该主体部分与第一电极110相拼接，能够与第一电极110组合形成为四边形。
进一步，上述形成图案化的第一电极110的具体形状仅为举例说明，具体并不以此为限。本领域技术人员根据上述关于第一电极110的详细说明，应该可以制成多种形状的第一电极110，在此不再一一说明。
本实用新型实施例所述光学指纹传感器，通过吸光纳米导电材料制成第一电极，且使第一电极形成图案化，侧面包括曲面部分，开关薄膜晶体管的第二电极与第一电极的曲面部分相连接，使得所制成的光学指纹传感器不但具备较好的光吸收率，又能够保证光敏二极管与开关薄膜晶体管之间的导电性能，以能够提高指纹识别的准确性。
本实用新型实施例还提供一种显示模组，所述显示模组具备上述的光学指纹传感器。
本实用新型实施例所述显示模组，利用光学指纹传感器的光敏二极管进行光电转换，能够实现指纹检测。
本实用新型实施例所述显示模组的其中一实施方式，如图4所示，显示模组还包括有机电发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)显示面板600。
其中，该实施方式所述显示模组中，光学指纹传感器1设置于OLED显示面板600的入光侧的相反侧，能够实现显示面板的屏下指纹识别。具体地，在OLED显示面板600入光侧的透明封装基板610，当手指触摸对应的显示区域部分时，朝OLED显示面板600的透明封装基板610发射的光线，被手指反射至光学指纹传感器1的光敏二极管100处，利用光敏二极管100对反射光进行光电转换，根据所获得光生电流的大小能够检测出手指的凹凸形状，从而能够进行屏下指纹检测。
如图4所示，光学指纹传感器1的数量为多个，多个光学指纹传感器1设置在OLED显示面板600的入光侧的相反侧，呈阵列分布。可选地，如图5和图6所示，呈阵列分布的多个光学指纹传感器1在OLED显示面板600的显示区域3上的正投影形成指纹检测区域2，可选地，该指纹检测区域2位于显示区域3内。其中一实施方式，如图5所示，指纹检测区域2属于显示区域3的部分区域，使显示模组的显示区域3具备部分区域指纹识别的功能。
可选地，另一实施方式中，如图6所示，指纹检测区域2与显示区域3重合，使显示模组的整个显示区域3具备指纹识别的功能。
本实用新型实施例中，可选地，多个光学指纹传感器1组装于一光路准直基板620上，其中光路准直基板620与OLED显示面板600贴附连接，可选地该光路准直基板620的制成材料包括但不仅限于为光纤材料。
另外，多个光学指纹传感器1分别与光路准直基板620固定连接，可选地，可以通过光学胶(Optically Clear Adhesive，OCA)贴合的方式固定于光路准直基板620上。
本领域技术人员应该能够了解OLED显示面板600的具体结构，在此不作详细说明。
本实用新型实施例所述显示模组的另一实施方式，如图7和图8所示，显示模组还包括OLED显示面板600，OLED显示面板600包括多个OLED像素单元630；其中，光学指纹传感器1的数量为多个，多个光学指纹传感器1呈阵列分布在多个OLED像素单元630之间，能够实现显示面板的屏内指纹识别。具体地，光学指纹传感器1设置在相邻多个OLED像素单元630之间，其中光学指纹传感器1在OLED显示面板600内的分布密度可以根据具体指纹识别的设计要求确定。
可以理解的是，如图7所示，OLED像素单元630包括OLED发光单元631和用于驱动OLED发光单元631发光的薄膜晶体管632。其中，OLED发光单元631包括阴极6311、阳极6312和OLED有机功能层6313。其中，阴极6311与薄膜晶体管632的源极6321连接。
进一步地，光学指纹传感器1的第一电极110与OLED像素单元630的薄膜晶体管632的源极6321、漏极6322同层；开关薄膜晶体管200的栅极220与所述OLED像素单元630的薄膜晶体管632的栅极6323同层。
另外，本实用新型实施例中，OLED显示面板600还包括树脂层640，起到平坦化和支撑作用，制作于薄膜晶体管632与开关薄膜晶体管200的平坦化层500之上。可选地，OLED发光单元631的OLED有机功能层6313和阳极6312依次制作于平坦化层500上，设置于树脂层640内；光学指纹传感器1的第三电极140制作于ITO透明电极130上，设置于树脂层640内。
可选地，所述显示模组还包括封装层650，位于树脂层640之上，可选地，该封装层650包括偏光片和封装盖板。
本实用新型实施例中，可选地，如图8所示，多个光学指纹传感器1在OLED显示面板600的整个显示区域内均匀分布，使显示模组的整个显示区域具备指纹识别的功能；当然，多个光学指纹传感器1也可以在OLED显示面板600的部分显示区域内均匀分布，使显示模组的部分显示区域具备指纹识别的功能。
本实用新型实施例所述显示模组，在光学指纹传感器中，通过吸光纳米导电材料制成第一电极，且使第一电极形成图案化，包括曲线边缘，开关薄膜晶体管的第二电极与第一电极的曲线边缘相连接，使得所制成的光学指纹传感器不但具备较好的光吸收率，又能够保证光敏二极管与开关薄膜晶体管之间的导电性能，以能够提高指纹识别的准确性。
根据以上的详细描述，本领域技术人员结合附图及根据上述关于显示模组的详细描述，应该能够了解本实用新型实施例所述显示装置的具体结构，在此不再赘述。
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述原理前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种光学指纹传感器，包括光敏二极管和与所述光敏二极管连接的开关薄膜晶体管，其特征在于，所述光敏二极管包括由吸光纳米导电材料制成的第一电极；
其中，所述第一电极与所述开关薄膜晶体管的第二电极同层，且所述第一电极包括朝向入光侧的入光端面和与所述入光端面相连接的侧面，所述侧面包括曲面部分，所述第二电极至少与所述曲面部分相连接。
2.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述第二电极为所述开关薄膜晶体管的源极或漏极，所述第一电极为所述光敏二极管的远离入光侧的电极。
3.根据权利要求1或2所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述第二电极整个围绕所述第一电极设置，且与所述侧面的每一位置点连接。
4.根据权利要求1或2所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述入光端面形成为圆形，所述曲面部分为所述第一电极的整个所述侧面。
5.根据权利要求1或2所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述第二电极包括朝向所述入光侧的顶端面，所述顶端面与所述入光端面位于同一平面，且所述顶端面与所述入光端面相组合形成为预设图形。
6.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述吸光纳米导电材料为掺杂导电金属的氧化铁纳米材料。
7.根据权利要求1所述的光学指纹传感器，其特征在于，所述光敏二极管还包括：
依次制作于所述第一电极的所述入光端面上的PIN二极管和透明电极；
与所述透明电极连接的第三电极。
8.一种显示模组，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的光学指纹传感器。
9.根据权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述显示模组还包括有机电发光二极管OLED显示面板；其中，所述光学指纹传感器的数量为多个，多个所述光学指纹传感器设置在所述OLED显示面板的远离入光侧的一侧，呈阵列分布。
10.根据权利要求9所述的显示模组，其特征在于，多个所述光学指纹传感器均组装于一光路准直基板上，所述光路准直基板与所述OLED显示面板贴附连接。
11.根据权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述显示模组还包括有机电发光二极管OLED显示面板，所述OLED显示面板包括多个OLED像素单元；其中，所述光学指纹传感器的数量为多个，多个所述光学指纹传感器呈阵列分布在多个所述OLED像素单元之间。
12.根据权利要求11所述的显示模组，其特征在于，所述第二电极、所述第一电极与所述OLED像素单元的薄膜晶体管的源极、漏极同层；所述开关薄膜晶体管的栅极与所述OLED像素单元的薄膜晶体管的栅极同层。
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