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CN108140102A - 指纹成像系统及其形成方法 - Google Patents

指纹成像系统及其形成方法 Download PDF

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CN108140102A
CN108140102A CN201580082710.6A CN201580082710A CN108140102A CN 108140102 A CN108140102 A CN 108140102A CN 201580082710 A CN201580082710 A CN 201580082710A CN 108140102 A CN108140102 A CN 108140102A
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light scattering
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凌严
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Shanghai Luoji Technology Co Ltd
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Abstract

一种指纹成像系统及其形成方法。所述指纹成像系统包括：背光系统；位于所述背光系统上的传感器阵列，所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；以及位于所述传感器阵列上的防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。本发明的技术方案可以减少光散射和串扰发生的可能性，提高了所形成图像的质量。

Description

指纹成像系统及其形成方法
技术领域
本发明实施例涉及指纹成像技术，具体涉及一种指纹成像系统及其形成方法。
背景技术
目前，指纹成像系统已被广泛应用于各种产品中。通常，光学指纹成像系统包括背光系统和传感器阵列。在一些方案中，在传感器阵列上形成光纤板作为保护板，以保护传感器阵列并减少光散射。然而，有些光线可能会以角度偏差从光纤板的光栅上发射出来，这仍然会导致光散射和串扰。因此，需要降低光学指纹成像系统中光散射和串扰发生的可能性。
发明内容
本发明实施例提供了一种指纹成像系统，包括：背光系统；位于所述背光系统上的传感器阵列，所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；以及位于所述传感器阵列上的防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。
在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分是透光的。
在一些实施例中，所述第一部分包括氮化硅，氧化硅，有机涂层或紫外线胶。
在一些实施例中，所述防光散射层的厚度位于1μm至100μm之间。
在一些实施例中，每个所述第一部分进一步覆盖对应的所述透光区的一部分。
在一些实施例中，所述第二部分为空气。
在一些实施例中，所述第二部分包括氮化硅，氧化硅或透光的有机材料。
在一些实施例中，所述指纹成像系统还包括位于所述防光散射层上的保护层，所述保护层为光纤板。
本发明实施例还提供了一种指纹成像系统的形成方法，包括：形成背光系统；在所述背光系统上形成传感器阵列，其中所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；在所述传感器阵列上形成绝缘层；以及对所述绝缘层执行蚀刻工艺以形成防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。
在一些实施例中，执行所述蚀刻工艺以使每个所述第一部分进一步覆盖对应的所述透光区的一部分。
在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分是透光的。
在一些实施例中，所述第一部分包括氮化硅，氧化硅，有机涂层或紫外线胶。
在一些实施例中，所述防光散射层的厚度位于1μm至100μm之间。
在一些实施例中，所述第二部分为空气。
在一些实施例中，所述第二部分包括氮化硅，氧化硅或透光的有机材料。
在一些实施例中，所述方法还包括：在所述防光散射层上形成保护层，所述保护层为光纤板。
附图说明
图1是本发明实施例中一种传感器阵列的结构示意图；
图2是本发明实施例中一种像素单元的俯视图；
图3是本发明一实施例中在图2所示的像素单元上形成防光散射层后所述像素单元的俯视图；
图4是本发明另一实施例中在图2所示的像素单元上形成防光散射层后所述像素单元的俯视图；
图5是本发明一实施例中形成防光散射层后一种指纹成像系统的剖视图；
图6是本发明另一实施例中形成防光散射层后一种指纹成像系统的剖视图；
图7和图8是本发明一实施例中形成防光散射层的剖视图；
图9和图10是本发明一实施例中形成防光散射层的剖视图。
具体实施方式
本发明实施例提供了指纹成像系统，其可以减少光散射和串扰发生的可能性，从而增加了所形成的图像上相邻像素的对比度，并且相应提高了图像的质量。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明一实施例提供了一种指纹成像系统。所述指纹成像系统包括背光系统，位于所述背光系统上的传感器阵列，位于所述传感器阵列上的防光散射层以及位于所述防光散射层上的保护层。
在一些实施例中，所述背光系统被配置成发射光线。所述传感器阵列被配置为感测光线并基于感测到的光线产生电信号。所述保护层在所述系统中起保护作用，在一定程度上减少光散射的可能性。在一些实施例中，所述保护层可以是光纤板或由其他透光材料制成。
为了进一步降低光散射的可能性，所述防光散射层设置在所述传感器阵列和所述保护层之间。下面详细描述所述防光散射层的结构。
图1是本发明实施例中一种传感器阵列的结构示意图。参考图1，所述传感器阵列包括多个光电二极管PD，多个薄膜晶体管(TFT)开关TS和多个透光区LTR，其中多条扫描线SL和多条数据线DL位于所述透光区LTR中。
多条扫描线SL和多条数据线DL排列成阵列以形成包括多个像素单元的像素阵列。每个像素单元包括光电二极管PD和TFT开关TS。光电二极管PD被配置为将感测到的光线转换为电荷，TFT开关TS被配置为控制像素单元的开和关。位于同一行的像素单元中的TFT开关TS的栅极共用一条扫描线SL，位于同一列的像素单元中的TFT开关TS的漏极共用一条数据线DL。扫描线SL连接至栅极驱动电路并由栅极驱动电路控制，并且数据线DL连接至读出电路并由读出电路控制。
图2是本发明实施例中像素单元100的俯视图。参考图2，所述像素单元100包括光电二极管101和透光区102，所述透光区102包括数据线和扫描线103。为了便于说明，图2中未示出TFT开关。
图3是本发明一实施例中在图2所示的像素单元100上形成防光散射层20后所述像素单元100的俯视图。参考图3，所述防光散射层20包括覆盖光电二极管101的第一部分201和覆盖透光区102的第二部分202。
图4是本发明另一实施例中在图2所示的像素单元100上形成防光散射层20后所述像素单元100的俯视图。参考图4，所述防光散射层20包括第一部分201和第二部分202，所述第一部分201覆盖光电二极管101以及与光电二极管101相邻的部分透光区102，所述第二部分202覆盖透光区102的其他部分。
在一些实施例中，所述防光散射层20的第一部分201是透光的，包括氮化硅、氧化硅、有机涂层或紫外线胶。
在一些实施例中，所述防光散射层20的第二部分202是透光的。在一些实施例中，所述防光散射层20的第二部分202为空气。在一些实施例中，所述第二部分202包括氮化硅、氧化硅或透光的有机材料。
在一些实施例中，所述第一部分201的折射率大于所述第二部分202的折射率。
图5是本发明实施例中一种指纹成像系统的剖视图，其中第一部分201只覆盖光电二极管101。图6是本发明实施例中另一种指纹成像系统的剖视图，其中第一部分201覆盖光电二极管101以及与光电二极管101相邻的一部分透光区102。在图5和图6中，传感器阵列10中未示出TFT开关、数据线和扫描线。
参考图5，所述背光系统30发射光线，所述光线在保护层40的表面被手指产生反射。当所述光线进入防光散射层20的第一部分201并到达第一部分201和第二部分202的接触面时，由于第一部分201的折射率大于第二部分202的折射率，所述光线不能穿透所述接触面进入到第二部分202，而是在所述接触面产生反射。这样一来，与某一像素单元对应的被手指反射的光线无法进入相邻的像素单元，从而避免了光散射和串扰，进一步保证了指纹图像的质量。
在一些实施例中，所述防光散射层20的厚度不能太大或太小。一方面，如果厚度太小，则光线无法在第一部分201和第二部分202之间的接触面处产生反射。另一方面，如果厚度太大，形成所述防光散射层20的难度较大，制造成本相对较高。鉴于以上考虑，在一些实施例中，所述防光散射层20的厚度可以在1μm至1000μm的范围内。应该注意的是，本发明并不限于此。
参考图6，与图5类似，当光线进入到防光散射层20的第一部分201并到达第一部分201与第二部分202的接触面时，所述光线无法穿透所述接触面进入第二部分202，而是在所述接触面上产生反射。
相应地，本发明实施例还提供了一种指纹成像系统的形成方法。所述方法包括：形成背光系统；在所述背光系统上形成传感器阵列，其中所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；在所述传感器阵列上形成绝缘层；以及对所述绝缘层执行蚀刻工艺以形成防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。
在一些实施例中，执行所述蚀刻工艺以使每个所述第一部分进一步覆盖对应的所述透光区的一部分。
在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分是透光的。
在一些实施例中，所述第一部分包括氮化硅，氧化硅，有机涂层或紫外线胶。
在一些实施例中，所述防光散射层的厚度位于1μm至100μm之间。
在一些实施例中，所述方法还包括：在所述防光散射层上形成保护层。在一些实施例中，所述保护层为光纤板。
在一些实施例中，所述第二部分为空气。在一些实施例中，所述第二部分包括氮化硅，氧化硅或透光的有机材料。
图7和图8是本发明一实施例中形成防光散射层的剖视图，其中所述第二部分为空气。
参考图7，在形成背光系统30和包括光电二极管101和透光区102的传感器阵列10之后，通过沉积在所述传感器阵列10上形成第一透光层201'。之后，参考图8，第一透光层201'的一部分被掩模蚀刻以分别在光电二极管101上形成第一部分201，而第一透光层201'的其他部分(即第二部分202)是空气。第一部分201和第二部分202构成防光散射层20。之后，在防光散射层20上形成保护层40，以形成图5所示的指纹成像系统。
在一些实施例中，所述第二部分包括氮化硅、氧化硅或透光的有机材料。图9和图10是本发明一实施例中形成防光散射层的剖视图。
参考图8和图9，在通过掩模蚀刻第一透光层201'的一部分形成所述第一部分201之后，通过沉积形成第二透光层202'以覆盖第一部分201和传感器阵列10的表面。之后，如图10所示，去除第二透光层202'的一部分，以使剩余的第二透光层202'与第一部分201对齐。第一部分201和用作第二部分202的所述剩余的第二透光层202'构成防光散射层20。之后，在防光散射层20上形成保护层40，以形成图5所示的指纹成像系统。
由上述可知，本发明实施例提供了指纹成像系统及其形成方法。所述指纹成像系统包括背光系统，包括多个光电二极管和多个位于相邻光电二极管之间的透光区的传感器阵列，以及包括多个第一部分和多个位于相邻第一部分之间的第二部分的防光散射层。所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，其折射率大于第二部分的折射率。由于第一部分的折射率大于第二部分的折射率，所以光线无法穿透它们的接触面进入第二部分，而是在所述接触面上产生反射。这样一来，减少了光散射和串扰发生的可能性，增加了所形成图像上的相邻像素的对比度，也相应提高了图像的质量。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种指纹成像系统，其特征在于，包括：
背光系统；
位于所述背光系统上的传感器阵列，所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；以及
位于所述传感器阵列上的防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。
2.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分是透光的。
3.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第一部分包括氮化硅，氧化硅，有机涂层或紫外线胶。
4.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，所述防光散射层的厚度位于1μm至100μm之间。
5.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，每个所述第一部分进一步覆盖对应的所述透光区的一部分。
6.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第二部分为空气。
7.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，所述第二部分包括氮化硅，氧化硅或透光的有机材料。
8.如权利要求1所述的指纹成像系统，其特征在于，还包括位于所述防光散射层上的保护层，所述保护层为光纤板。
9.一种指纹成像系统的形成方法，其特征在于，包括：
形成背光系统；
在所述背光系统上形成传感器阵列，其中所述传感器阵列包括多个光电二极管和多个位于相邻的光电二极管之间的透光区；
在所述传感器阵列上形成绝缘层；以及
对所述绝缘层执行蚀刻工艺以形成防光散射层，所述防光散射层包括多个第一部分和多个位于相邻的第一部分之间的第二部分，所述多个第一部分至少分别覆盖所述多个光电二极管，并且所述多个第一部分的折射率大于所述多个第二部分的折射率。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，执行所述蚀刻工艺以使每个所述第一部分进一步覆盖对应的所述透光区的一部分。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分是透光的。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一部分包括氮化硅，氧化硅，有机涂层或紫外线胶。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述防光散射层的厚度位于1μm至100μm之间。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二部分为空气。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二部分包括氮化硅，氧化硅或透光的有机材料。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：在所述防光散射层上形成保护层，所述保护层为光纤板。
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