TWI817743B - 螢幕下生物辨識模組及裝置的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種螢幕下生物辨識模組的製造方法，包含：提供一載板；形成一電極陣列於該載板上；形成一壓電材料層並包覆該電極陣列，使得該壓電材料層與該電極陣列產生物理性連結而成為一疊層結構；執行一極化(poling)步驟，以將該疊層結構之該壓電材料層極化；以及執行一分離步驟，使得該疊層結構與該載板分離。
Description
本發明係有關於一種生物辨識模組及生物辨識裝置的製造方法，尤其係指一種螢幕下生物辨識模組及螢幕下生物辨識裝置的製造方法。
就現有技術之指紋辨識模組製程而言，通常是在基材上進行成膜而堆疊出各個所需膜層。圖1係繪示現有技術之指紋辨識模組製造方法的流程示意圖。如圖1所示，在一基材10上形成一壓電材料層20，然後在壓電材料層20上形成一電極層30。如此一來，即完成一超聲波指紋辨識元件100的基礎結構，所述基礎結構包含基材10、壓電材料層20以及電極層30。
一般而言，當基材10為薄膜電晶體陣列基板(TFT glass )或矽晶圓(silicon wafer)時，因該些材料硬挺並有一定厚度之特性，使得在基材10上成膜堆疊出所需膜層的製程簡單，而被大多數業者所採用。
但是，在現有製程中，常常發現因材料表面刮傷段差造成部分線路斷線以及貼合後因線路段差而造成氣泡堆積的良率損失等問題。
因此，如何提供一個能解決上述問題的超聲波指紋辨識元件製造方法，乃是業界所需思考的重要課題。
鑒於上述內容，本揭露之一態樣係提供一種螢幕下生物辨識模組的製造方法，包含：提供一載板；形成一電極陣列於該載板上；形成一壓電材料層並包覆該電極陣列，使得該壓電材料層與該電極陣列產生物理性連結而成為一疊層結構；執行一極化(poling)步驟，以將該疊層結構之該壓電材料層極化；以及執行一分離步驟，使得該疊層結構與該載板分離。
根據本揭露之一個或多個實施方式，更包含：執行一預處理步驟，以在該電極陣列形成於該載板上之前，先在該載板上形成一黏著劑層，藉此提升後續形成之該電極陣列、該壓電材料層與該載板之間的附著力，其中該黏著劑層之材料包含一光解離膠。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中，更包含：將複數個與該載板分離之該疊層結構貼合之步驟，並使每一個與該載板分離之該疊層結構內的該電極陣列以不同方式配置。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中，在執行該分離步驟時，係藉由照射紫外光熟化該光解離膠，降低該光解離膠與該載板之間的附著力，而使得該疊層結構與該載板分離。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列係透過塗佈(coating)、濺鍍(sputtering)、貼合、或網版印刷的方法而形成於該載板上。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列係由複數個金屬電極構成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列係藉由該貼合法，將一圖案化之銅薄膜貼合於該載板上而形成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列係藉由該網版印刷法，將一導電漿印刷於該載板上而形成。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該壓電材料層係透過塗佈(coating)的方法而形成，並包覆該電極陣列。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該壓電材料層為一共聚合物薄膜，由聚偏二氟乙烯(poly~vinylidence fluoride, PVDF)或聚偏氟乙烯-共聚-三氟乙烯(Polyvinylidene fluoride-cotrifluoroethylene, PVDF-TrFE)的高分子壓電材料構成，且該壓電材料層的厚度介於20微米與200微米之間。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極之厚度介於50奈米與50微米之間，且各該電極為銀電極、銅電極、ITO電極、或銀奈米線(Ag nano wires)。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極之寬度介於10微米與150微米之間。
根據本揭露之一個或多個實施方式，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極位於有效區(active area)內之形狀包含蜂巢狀、矩形、或三角形。
另外，本揭露之另一態樣係提供一種螢幕下生物辨識裝置的製造方法，包含：前述的製造方法製成一螢幕下生物辨識模組；將一顯示模組以及該螢幕下生物辨識模組電性耦接至一電子基板，以製成一螢幕下生物辨識裝置。
綜上所述，本發明之實施例所揭露的螢幕下生物辨識模組的製造方法以及螢幕下生物辨識裝置的製造方法，可以優化超聲波指紋辨識元件的製程，以改善線路斷線以及貼合後因段差而造成的氣泡問題。
為便貴審查委員能對本發明之目的、形狀、構造裝置特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下。
以下揭露提供不同的實施例或示例，以建置所提供之標的物的不同特徵。以下敘述之成分以及排列方式的特定示例是為了簡化本公開，目的不在於構成限制；元件的尺寸和形狀亦不被揭露之範圍或數值所限制，但可以取決於元件之製程條件或所需的特性。例如，利用剖面圖描述本發明的技術特徵，這些剖面圖是理想化的實施例示意圖。因而，由於製造工藝和/公差而導致圖示之形狀不同是可以預見的，不應為此而限定。
再者，空間相對性用語，例如「下方」、「在…之下」、「低於」、「在…之上」以及「高於」等，是為了易於描述圖式中所繪示的元素或特徵之間的關係；此外，空間相對用語除了圖示中所描繪的方向，還包含元件在使用或操作時的不同方向。
首先，以圖2以及圖3說明一種螢幕下生物辨識模組製造方法。圖2係繪示本發明一對比例之螢幕下生物辨識模組製造方法的方塊流程圖。圖3係繪示圖2之對比例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。
如圖2所示，本發明一對比例之螢幕下生物辨識模組製造方法包含步驟S1~S6，如下說明。
首先，在步驟S1中，提供一壓電材料層。所述壓電材料層為一共聚合物薄膜，由聚偏二氟乙烯(poly~vinylidence fluoride, PVDF)的高分子壓電材料構成。在本發明其他實施例中，所述壓電材料層為一共聚合物薄膜，由聚偏氟乙烯-共聚-三氟乙烯(Polyvinylidene fluoride-cotrifluoroethylene, PVDF-TrFE) 的高分子壓電材料構成。
接著，在步驟S2中，執行一濺鍍(sputter)步驟，以在所述壓電材料層上以物理成膜方式形成一金屬層。
再來，在步驟S3中，在步驟S2所形成之金屬層上塗佈一光阻層，並執行一曝光(exposure)步驟。所述光阻層之材料的選擇可依據設計需求而決定，例如可以選擇正型光阻或負型光阻。
之後，在步驟S4中，對經曝光之光阻層執行一顯影(developer)步驟，將所述光阻層圖案化而使得所述金屬層的部份表面外露。
接下來，在步驟S5中，對所述金屬層的外露表面執行一蝕刻(etching)步驟，將所述金屬層圖案化而形成一電極陣列。
再來，在步驟S6中，執行一剝離(stripper)步驟以將所述圖案化之光阻層清除。如此一來，即可得到一壓電薄膜，所述壓電薄膜為一疊層結構，包含所述壓電材料層、以及所述壓電材料層上的所述電極陣列。所述壓電薄膜可以用於構成一螢幕下生物辨識模組。
另外，如圖3所示，利用圖2所示之製造方法，在壓電材料層310上透過步驟S2濺鍍金屬層320，後續執行步驟S3~步驟S6以在壓電材料層310上形成具有複數個電極320a的一電極陣列，以製得一壓電薄膜300。亦如前所述，壓電薄膜300乃是一疊層結構，包含壓電材料層310、以及壓電材料層310上構成電極陣列的複數個電極320a。壓電薄膜300可以用於構成一螢幕下生物辨識模組。
接下來，圖4係繪示本發明一實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。如圖4所示，在本發明一實施例之螢幕下生物辨識模組的製造方法中，首先提供一載板410，然後形成一電極陣列於載板410上，而所述電極陣列係由複數個金屬電極420構成。接著，於載板410上形成一壓電材料層430並包覆所述電極陣列的複數個金屬電極420，使得壓電材料層430與所述電極陣列的複數個金屬電極420產生物理性連結而成為一疊層結構400。之後，執行一極化(poling)步驟440以將疊層結構400之壓電材料層430極化。接著，執行一分離步驟，使得極化後之疊層結構400與載板410分離。在此要特別說明的是，在經由圖4之螢幕下生物辨識模組製造方法所製得之疊層結構400中，壓電材料層430包覆所述電極陣列的各個金屬電極420。也就是說，壓電材料層430除了覆蓋所述電極陣列的各個金屬電極420的上表面，壓電材料層430也形成於相鄰金屬電極420之間而覆蓋了各個金屬電極420的側表面。
在本發明之實施例中，載板410例如是玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、電木、不鏽鋼等材料所製成的基板。在本發明其他實施例中，載板410也可以是矽晶圓(silicon wafer)等半導體晶圓(wafer)。
在本發明之實施例中，除了濺鍍(sputter)法之外，複數個金屬電極420組成之所述電極陣列亦可以透過例如塗佈(coating)、貼合、或網版印刷的方法而形成於載板410上。進一步而言，在本發明另一實施例中，所述電極陣列係藉由貼合法，將一圖案化之銅薄膜貼合於載板410上而形成，所述圖案化之銅薄膜則構成複數個金屬電極420。在本發明又一實施例中，所述電極陣列係藉由網版印刷法，將一導電漿印刷於載板410上而形成複數個金屬電極420。
在本發明之實施例中，壓電材料層430乃是透過塗佈(coating)的方法而形成，並包覆所述電極陣列的各個金屬電極420。
另外，圖5至圖10係繪示本發明另一實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。接著，搭配圖5至圖10說明本發明另一實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法如下。
首先，如圖5所示，首先提供一載板510，載板510同樣地例如是玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、電木、不鏽鋼等材料所製成的基板。同樣地，在本發明其他實施例中，載板510也可以是矽晶圓(silicon wafer)等半導體晶圓(wafer)。
然後，在此要特別說明的是，如圖6所示，為了提升後續成膜後的附著性，本發明一實施例在後續成膜步驟之前乃額外執行一預處理步驟，以在電極陣列形成於載板510上之前，先在載板510上形成一黏著劑層512，藉此提升後續形成之電極陣列(由複數個金屬電極520組成)、壓電材料層530與載板510之間的附著力。在本發明之實施例中，黏著劑層512之材料例如是一光解離膠，其經由紫外光照射之後會降低附著力。
然後，如圖7所示，形成由複數個金屬電極520構成之一電極陣列於載板510上。類似地，複數個金屬電極520組成之所述電極陣列亦可以透過例如塗佈(coating)、貼合、濺鍍(sputter)，或網版印刷的方法而形成於載板510上，在此不再贅述。
接著，如圖8所示，於載板510上形成一壓電材料層530並包覆所述電極陣列的複數個金屬電極520，使得壓電材料層530與所述電極陣列的複數個金屬電極520產生物理性連結而成為一疊層結構500。在本發明之實施例中，壓電材料層530例如是透過塗佈(coating)的方法而形成，並包覆所述電極陣列的各個金屬電極520。
之後，如圖9所示，執行一極化(poling)步驟540以將疊層結構500之壓電材料層530極化。
接著，如圖10所示，執行一分離步驟，以一紫外光源600照射極化後之疊層結構500，使得極化後之疊層結構500與載板510分離。在本發明之實施例中，在執行所述分離步驟時，係藉由照射紫外光熟化組成黏著劑層512的光解離膠，降低所述光解離膠與載板510之間的附著力，而使得疊層結構500與載板510分離。在此要特別說明的是，在經由本發明之實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法所製得之疊層結構500中，壓電材料層530包覆所述電極陣列的各個金屬電極520。也就是說，壓電材料層530除了覆蓋所述電極陣列的各個金屬電極520的上表面，壓電材料層530也形成於相鄰金屬電極520之間而覆蓋了各個金屬電極520的側表面。
另外，要特別說明的是，在本發明之實施例中，乃是在所述極化(poling)步驟之後，執行所述分離步驟。
另外，在本發明之實施例中，壓電材料層430、530例如是一共聚合物薄膜，由聚偏二氟乙烯(poly~vinylidence fluoride, PVDF)的高分子壓電材料構成，且壓電材料層430、530的厚度介於20微米與200微米之間。在本發明其他實施例中，壓電材料層430、530例如是鋯鈦酸鉛材料(lead zirconate titanate, PZT)。但本發明並不以此為限，在其他實施例中，壓電材料層430、530也可以是其他壓電材料，且厚度可以依據設計需求而進行適當調整。
另外，在本發明之實施例中，所述電極陣列分別具有複數個電極420或複數個電極520，各該電極420或520之厚度介於50奈米與50微米之間，且各該電極420或520為銀電極、銅電極、ITO電極、或銀奈米線(Ag nano wires)。
另外，在本發明之實施例中，所述電極陣列分別具有複數個電極420或複數個電極520，各該電極420或520之寬度介於10微米與150微米之間。
另外，在本發明之實施例中，所述電極陣列分別具有複數個電極420或複數個電極520，各該電極位420或520於有效區(active area)內之形狀例如是蜂巢狀、矩形、或三角形。
另外，圖11係繪示本發明再一實施例之螢幕下生物辨識裝置製造方法的方塊流程圖。如圖11所示，本發明實施例之螢幕下生物辨識裝置製造方法包含了步驟S21以及步驟S21。
在步驟S21中，利用圖4、圖5至圖10的製造方法製成一螢幕下生物辨識模組；另外，在步驟S22中將一顯示模組以及所述螢幕下生物辨識模組電性耦接至一電子基板，以製成一螢幕下生物辨識裝置。
在本發明其他實施例中，螢幕下生物辨識模組的製造方法更包含：將複數個與載板410、510分離之疊層結構400、500貼合之步驟，並使每一個與載板410、510分離之疊層結構400、500內的所述電極陣列以不同方式配置。也就是說，在同時或者依序製作完複數個與載板410、510分離之疊層結構400、500後，進一步將所製得複數個與載板410、510分離之疊層結構400、500貼合。當然，在本發明其他實施例中，也可利用其他物理或化學方式使所製得複數個與載板410、510分離之疊層結構400、500結合。要特別說明的是，每一疊層結構400、500內所述電極陣列之複數個金屬電極420、520係以下列方式配置。例如，以等間距方式配置，即相鄰疊層結構400、500內之金屬電極420、520的寬度相等，彼此間距也相等。另外，也可以非等間距方式配置，即相鄰疊層結構400、500內之金屬電極420、520的寬度大時，彼此間距就小；當相鄰疊層結構400、500內之金屬電極420、520的寬度小時，彼此間距就大。
綜上所述，本發明之實施例所揭露的螢幕下生物辨識模組的製造方法以及螢幕下生物辨識裝置的製造方法，可以優化超聲波指紋辨識元件的製程，以改善線路斷線以及貼合後因段差而造成的氣泡問題。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
10:基材
20:壓電材料層
30:電極層
100:超聲波指紋辨識元件
300:壓電薄膜
310:壓電材料層
320:金屬層
320a:電極
400:疊層結構
410:載板
420:金屬電極
430:壓電材料層
440:極化(poling)步驟
500:疊層結構
510:載板
512:黏著劑層
520:金屬電極
530:壓電材料層
540:極化(poling)步驟
600:紫外光源
S1~S6、S21、S22:步驟
為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更淺顯易懂，所附圖式之說明如下：
圖1係繪示現有技術之指紋辨識模組製造方法的流程示意圖。
圖2係繪示本發明一對比例之螢幕下生物辨識模組製造方法的方塊流程圖。
圖3係繪示圖2之對比例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。
圖4係繪示本發明一實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。
圖5至圖10係繪示本發明另一實施例之螢幕下生物辨識模組製造方法的流程示意圖。
圖11係繪示本發明再一實施例之螢幕下生物辨識裝置製造方法的方塊流程圖。
根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依實際比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本發明相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號指稱相似的元件及部件。
400:疊層結構
410:載板
420:金屬電極
430:壓電材料層
440:極化(poling)步驟
Claims (12)
- 一種螢幕下生物辨識模組的製造方法，包含：提供一載板；形成一電極陣列於該載板上；形成一壓電材料層並全面包覆該電極陣列，使得該壓電材料層與該電極陣列產生物理性連結而成為一疊層結構；執行一極化(poling)步驟，以將該疊層結構之該壓電材料層極化；以及執行一分離步驟，使得該疊層結構與該載板分離；其中該電極陣列係藉由該網版印刷法，將一導電漿印刷於該載板上而形成。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，更包含：執行一預處理步驟，以在該電極陣列形成於該載板上之前，先在該載板上形成一黏著劑層，藉此提升後續形成之該電極陣列、該壓電材料層與該載板之間的附著力，其中該黏著劑層之材料包含一光解離膠。
- 如請求項1或2所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，更包含：將複數個與該載板分離之該疊層結構貼合之步驟，並使每一個與該載板分離之該疊層結構內的該電極陣列以等間距或非等間距的方式配置。
- 如請求項2所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中，在執行該分離步驟時，係藉由照射紫外光熟化該光解離膠，降低該光解離膠與該載板之間的附著力，而使得該疊層結構與該載板分離。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該電極陣列係由複數個金屬電極構成。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該電極陣列係藉由該貼合法，將一圖案化之銅薄膜貼合於該載板上而形成。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該壓電材料層係透過塗佈(coating)的方法而形成，並包覆該電極陣列。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該壓電材料層為一共聚合物薄膜，由聚偏二氟乙烯(poly~vinylidence fluoride,PVDF)或聚偏氟乙烯-共聚-三氟乙烯(Polyvinylidene fluoride-cotrifluoroethylene,PVDF-TrFE)的高分子壓電材料構成，且該壓電材料層的厚度介於20微米與200微米之間。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極之厚度介於50奈米與50微米之間，且各該電極為銀電極、銅電極、ITO電極、或銀奈米線(Ag nano wires)。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極之寬度介於10微米與150微米之間。
- 如請求項1所述的螢幕下生物辨識模組的製造方法，其中該電極陣列具有複數個電極，各該電極位於有效區(active area)內之形狀包含蜂巢狀、矩形、或三角形。
- 一種螢幕下生物辨識裝置的製造方法，包含：根據請求項1所述的製造方法製成一螢幕下生物辨識模組；以及將一顯示模組以及該螢幕下生物辨識模組電性耦接至一電子基板，以製成一螢幕下生物辨識裝置。
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