CN108710817A - 指纹传感器及制造指纹传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种指纹传感器和一种制造指纹传感器的方法，该指纹传感器包括传感器基底。多个传感器像素被构造为感测与用户的触摸对应的电容的变化。多个传感器像素中的每个包括传感器电极。传感器保护层被构造为保护传感器基底和多个传感器像素。传感器保护层包括第二区域和设置在传感器电极之上的第一区域。第一区域具有第一电容率。第二区域具有比第一电容率低的第二电容率。

Description

指纹传感器及制造指纹传感器的方法
本申请要求于2017年2月22日提交的第10-2017-0023692号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种指纹传感器，更具体地，涉及一种指纹传感器和一种制造指纹传感器的方法。
背景技术
指纹传感器已经包含到显示装置的表面中。
这样的设备中的一个示例是主动自电容指纹传感器(active self-capacitivefingerprint sensor)。主动自电容指纹传感器基于形成在传感器与用户的手之间的电容器的电容的变化来感测指纹。
在主动自电容指纹传感器中，在指纹传感器的传感器电极与用户的手之间所需的最小距离大于互电容指纹传感器的典型值。该距离被称为“窗口感测距离”。
发明内容
一种指纹传感器包括传感器基底。多个传感器像素被构造为感测与用户的触摸对应的电容的变化。所述多个传感器像素中的每个包括传感器电极。传感器保护层被构造为保护传感器基底和所述多个传感器像素。传感器保护层包括第二区域和设置在传感器电极之上的第一区域。第一区域具有第一电容率。第二区域具有比第一电容率低的第二电容率。
一种制造指纹传感器的方法包括：在传感器基底上形成多个传感器像素。所述多个传感器像素中的每个传感器像素包括传感器电极。在传感器基底和所述多个传感器像素之上设置掩模。掩模包括多个开口。通过所述多个开口将第一树脂涂覆在传感器电极上。通过设置第二树脂使传感器基底平坦化。通过使第一树脂和第二树脂硬化来形成传感器保护层。第一树脂具有第一电容率，第二树脂具有比第一电容率低的第二电容率。
一种制造指纹传感器的方法包括在传感器基底上形成多个传感器像素。所述多个传感器像素中的每个传感器像素包括传感器电极。在传感器基底和所述多个传感器像素上涂覆传感器保护层。在传感器保护层之上设置掩模。掩模包括多个开口。通过所述多个开口将光施加到传感器保护层。使传感器保护层硬化。在将传感器保护层硬化之后，传感器保护层包括第一区域和第二区域，第一区域形成在传感器电极之上并且与传感器电极对准，第二区域形成在传感器电极的***部分之上并且与传感器电极的***部分对准。第一区域具有第一电容率，第二区域具有比第一电容率低的第二电容率。
一种集成到显示装置中的指纹传感器包括被构造为显示图像的多个显示像素。多个传感器电极被构造为感测电容的变化。传感器保护层设置在所述多个传感器电极之上。传感器保护层包括多个第一区域和多个第二区域，所述多个第一区域与所述多个传感器电极基本上对准，所述多个第二区域设置在所述多个第一区域之间的空间中。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面详细的描述，因为本公开及其许多伴随的方面变得更好理解而将容易地获得对本公开及其许多伴随的方面的更完整的领会，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的指纹传感器的图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的指纹传感器的局部截面图；
图3是示出根据本公开的示例性实施例的传感器像素的平面图；
图4是示出根据本公开的示例性实施例的传感器保护层的图；
图5A和图5B是示出根据本公开的示例性实施例的与传感器电极相关的第二电容器的依据指纹的脊和谷的电容的变化的图；
图6是示出了根据本发明的示例性实施例的图3中示出的传感器像素的等效电路的图；
图7是示出图6中示出的传感器像素的操作的波形图；
图8A至图8E是示出根据本公开的示例性实施例的制造指纹传感器的方法的图；
图9A至图9E是示出根据本公开的示例性实施例的制造指纹传感器的方法的图；
图10是示出图8A至图8E中示出的指纹传感器制造方法的流程图；以及
图11是示出图9A至图9E中示出的指纹传感器制造方法的流程图。
具体实施方式
由于本公开的实施例可以以许多不同的形式来进行各种修改，现在将对本公开的各种示例性实施例进行详细参考，其中，在附图中示出并在下面进行描述了本公开的各种示例性实施例的具体示例。然而，将领会的是，所有改变、等同物和替代物不脱离本公开的精神和技术范围，并且包含在本公开中。
将理解的是，尽管可以在这里使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个组件与其它组件区分开。
附图不一定按比例绘制，在一些情况下，为了清楚地示出实施例的特征，可以夸大比例。贯穿说明书和附图，同样的附图标记可以指同样的元件。例如，当第一层被称作“在”第二层“上”或者“在”基底“上”时，它不仅指第一层直接形成在第二层或基底上的情况，而且也指在第一层与第二层或基底之间存在第三层的情况。在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的指纹传感器100的图。图2是示出图1中示出的指纹传感器100的局部截面图。
根据本公开的示例性实施例，指纹传感器100可以识别用户的触摸。
参照图1和图2，根据本公开的示例性实施例，指纹传感器100可以包括传感器单元110。
传感器单元110可以包括传感器基底SS、多个传感器像素SP和传感器保护层200。
传感器基底SS可以包括诸如玻璃或树脂的绝缘材料。此外，传感器基底SS可以是柔性的、可弯曲的和/或可折叠的，并且可以具有单层结构或多层结构。
例如，传感器基底SS可以包括聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、三醋酸纤维素和/或醋酸丙酸纤维素。
构成传感器基底SS的材料可以以各种方式改变，例如，传感器基底SS可以包括玻璃纤维增强塑料(FRP)等。
传感器像素SP可以设置在传感器基底SS上。传感器像素SP可以与传感器扫描线SS0至SSn以及输出线O1至Om结合。例如，传感器像素SP可以在参考电压线P1至Pm与传感器扫描线SS0至SSn的交叉处以矩阵的形式布置。
传感器像素SP可以通过传感器扫描线SS0至SSn各自接收传感器扫描信号。传感器像素SP可以在传感器扫描信号的供应时间段期间向相关的输出线O1至Om输出与触摸状态对应的预定电流。
传感器扫描线SS0至SSn可以设置在传感器基底SS上，可以在第一方向(例如，X轴方向)上延伸预定长度，并且可以以线为基础结合到传感器像素SP。
输出线O1至Om可以设置在传感器基底SS上，可以在第二方向(例如，Y轴方向)上延伸预定长度，并且可以以线为基础结合到传感器像素SP。
传感器像素SP可以结合到参考电压线P1至Pm，并且可以通过参考电压线P1至Pm供应有参考电压Vcom。
参考电压线P1至Pm可以在第二方向(例如，Y轴方向)上延伸预定长度，并且可以以线为基础结合到传感器像素SP。
例如，参考电压线P1至Pm可以与输出线O1至Om平行地布置。
参考电压线P1至Pm的排列方向可以以各种形式改变，例如，参考电压线P1至Pm可以与传感器扫描线SS0至SSn平行地布置。
参考电压线P1至Pm可以彼此电结合，以在每条电压线处维持相同的电势。例如，参考电压线P1至Pm可以经由线Pa在传感器基底SS的周边中彼此电结合。
传感器保护层200可以保护传感器基底SS和传感器像素SP，并且可以形成在传感器基底SS与传感器像素SP两者上。
传感器保护层200可以形成接收用户的触摸的表面，并且可以具有单层结构或多层结构。
例如，传感器保护层200可以由诸如玻璃或树脂的绝缘材料制成。传感器保护层200可以是柔性的、可弯曲的和/或可折叠的。例如，传感器保护层200可以包括能够构成传感器基底SS的一种或更多种材料。
将参照图4来描述与传感器保护层200相关的细节。
根据本公开的示例性实施例，指纹传感器100还可以包括传感器驱动单元120。
传感器驱动单元120可以包括用于驱动指纹传感器100的传感器扫描驱动器130、读出电路140和电源单元150。
传感器扫描驱动器130可以通过传感器扫描线SS0至SSn将传感器扫描信号供应到传感器像素SP。例如，传感器扫描驱动器130可以将传感器扫描信号顺序地输出到传感器扫描线SS0至SSn。
传感器扫描信号可以具有足够使与其相关联的晶体管导通的电压电平。
为了与传感器扫描线SS0至SSn连接，传感器扫描驱动器130可以直接安装在传感器基底SS上，或者可以通过诸如柔性印刷电路板(FPCB)的单独的组件结合到传感器基底SS。
读出电路140可以通过输出线O1至Om接收从传感器像素SP输出的信号(例如，电流)。
例如，当传感器扫描驱动器130顺序地供应传感器扫描信号时，可以以线为基础来选择传感器像素SP，读出电路140可以通过输出线O1至Om顺序地接收从以线为基础选择的传感器像素SP输出的电流。
这里，读出电路140可以通过感测电流的变化来识别触摸。
例如，触摸信息可以包括由指纹传感器100检测的触摸的位置以及指纹或掌印的谷或脊。
为了与输出线O1至Om连接，读出电路140可以直接安装在传感器基底SS上，或者可以通过诸如柔性印刷电路板的单独的组件与传感器基底SS结合。
电源单元150可以通过参考电压线P1至Pm将参考电压Vcom供应到传感器像素SP。
为了与参考电压线P1至Pm连接，电源单元150可以直接安装在传感器基底SS上，或者可以通过诸如柔性印刷电路板的单独的组件与传感器基底SS结合。
在图1中，示出了其中分别提供传感器扫描驱动器130、读出电路140和电源单元150的示例，然而，前述组件中的至少一些可以在期望的情况下彼此集成。
传感器扫描驱动器130、读出电路140和电源单元150均可以使用诸如玻璃上芯片方法、塑料上芯片方法、载带式封装方法和膜上芯片方法的各种方法中的任何一种来安装。
图3是示出根据本公开的示例性实施例的传感器像素SP的平面图。在图3中，传感器像素SP被示出为结合到第i传感器扫描线SSi和第j输出线Oj(其中，i是2或更大的整数，j是正整数)。
参照图3，根据本公开的示例性实施例，传感器像素SP可以包括传感器电极300、第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3和电容器电极350。
第一晶体管T1可以控制流到第j输出线Oj的电流。对于这个操作，第一晶体管T1可以结合在第j输出线Oj与第二晶体管T2之间。
例如，第一晶体管T1可以包括结合到第二晶体管T2的第二电极323的第一电极312、结合到第j输出线Oj的第二电极313、结合到传感器电极300的栅电极314以及结合在第一电极312与第二电极313之间的半导体层311。
第一晶体管T1的栅电极314、第一电极312和第二电极313可以通过各自的接触孔CH1、CH2和CH3结合到其它组件。
因此，第一晶体管T1可以响应于传感器电极300的电势来控制输出到第j输出线Oj的输出电流“Io”。
第二晶体管T2可以结合在第j参考电压线Pj与第一晶体管T1之间。
例如，第二晶体管T2可以包括结合到第j参考电压线Pj的第一电极322、与第一晶体管T1的第一电极312结合的第二电极323、结合到第i传感器扫描线SSi的栅电极324以及结合在第一电极322与第二电极323之间的半导体层321。
第二晶体管T2的第一电极322和第二电极323可以通过各自的接触孔CH4和CH5结合到其它组件。
第二晶体管T2可以在传感器扫描信号供应到第i传感器扫描线SSi时导通。当第二晶体管T2导通时，参考电压Vcom可以施加到第一晶体管T1的第一电极312。
第三晶体管T3可以结合在第j参考电压线Pj与传感器电极300之间。
例如，第三晶体管T3可以包括结合到第j参考电压线Pj的第一电极332、结合到传感器电极300的第二电极333、结合到第i-1传感器扫描线SSi-1的栅电极334以及结合在第一电极332与第二电极333之间的半导体层331。
第三晶体管T3的第一电极332和第二电极333可以通过各自的接触孔CH6和CH7结合到其它组件。
第三晶体管T3可以在传感器扫描信号供应到第i-1传感器扫描线SSi-1时导通。当第三晶体管T3导通时，传感器电极300的电压可以初始化为参考电压Vcom。
电容器电极350可以设置为与传感器电极300叠置，并且可以因此与传感器电极300形成电容器。
电容器电极350可以结合到第i传感器扫描线SSi。例如，电容器电极350可以通过第二晶体管T2的栅电极324结合到第i传感器扫描线SSi。
这里，第二晶体管T2的电容器电极350和栅电极324可以由与第i传感器扫描线SSi的材料相同的材料制成。
传感器电极300可以与电容器电极350以及用户的手指或触笔等形成电容器。
传感器电极300可以包括导电材料。例如，导电材料可以包括金属材料、金属合金、导电聚合物或透明导电材料。
金属材料的示例可以包括铜、银、金、铂、钯、镍、锡、铝、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑和铅。
此外，导电聚合物的示例可以包括聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔和聚亚苯基化合物以及它们的混合物。具体地，可以使用聚噻吩导电聚合物的聚-3,4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)化合物。
透明导电材料的示例可以包括银纳米线(AgNW)、氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锑锌(AZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)、碳纳米管和石墨烯。
图4是详细示出根据本公开的示例性实施例的传感器保护层200的图。图4示出了形成在传感器像素SP和传感器基底SS上的传感器保护层200。在图4中，出于描述的目的，作为分解图，传感器基底SS和传感器保护层200被示出为彼此分隔开。然而，传感器基底SS和传感器保护层200实际上可以结合在一起。此外，在图4中，出于描述的目的，仅示出了图3中所示的传感器像素SP的组件中的传感器电极300，但是本公开不限于此。
参照图2至图4，传感器保护层200可以包括第一区域R1和从第一区域R1的***向外延伸的第二区域R2。
第一区域R1可以是设置在传感器电极300之上的区域。第二区域R2可以是设置在传感器电极300的***部分上方的区域。
传感器保护层200可以是相对坚硬的。例如，传感器保护层200可以根据莫氏硬度***具有从8H至10H的范围的硬度。
传感器保护层200可以具有相对高的透光率。例如，传感器保护层200可以具有从大约90％至大约100％的范围的透光率。
在下文中，将描述传感器保护层200的电容率。
[等式1]
C＝E×A/d，
这里，C指电容，E指电容率，A指电极板的面积，d指电极板之间的距离。
[等式2]
Er＝E/E0，
这里，Er指介电常数，E指电容率，E0指真空电容率并且具有8.854185×10-12F/m(在室温和1kHz的频率的条件下)。
详细地，电容率依据温度或频率而改变。
例如，在室温和1MHz的频率的条件下多晶氮化硅可以具有从7到8的范围的介电常数。
例如，在室温和大约1kHz的频率的条件下钛酸钡(BaTiO3)可以具有1200或更大的介电常数。
第一区域R1可以具有第一电容率。第一电容率可以是比第二电容率高的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第一电容率可以为7或更大的介电常数。
第二区域R2可以具有不同于第一电容率的第二电容率。第二电容率可以是比第一电容率低的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第二电容率可以为1或更大并且小于7的介电常数。
第一区域R1可以包括第一比例的无机填充料。第一比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第一区域R1的树脂的体积比或重量比。第一比例可以设定为合适的值以赋予第一区域R1第一电容率。
第二区域R2可以包括比第一比例低的第二比例的无机填充料。第二比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第二区域R2的树脂的体积比或重量比。第二比例可以设定为合适的值以赋予第二区域R2第二电容率。
例如，无机填充料可以包括钛酸钡(BaTiO3)、矾土(Al2O3)和二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
图5A和图5B是根据本公开的示例性实施例的传感器像素SP的截面图。图5A和图5B是示出与传感器电极300相关的第二电容器C2的依据指纹的脊和谷的电容的变化的图。
例如，图5A示出了手指400的脊410置于传感器像素SP之上的情况，图5B示出了手指400的谷420位于传感器像素SP之上的情况。
参照图4至图5A和图5B，传感器保护层200的第一区域R1可以设置在传感器电极300上。传感器保护层200可以用作接收用户的触摸的表面。
出于描述的目的，在图5A和图5B中也将相邻的传感器电极300'与传感器电极300一起示出。
传感器电极300和电容器电极350可以形成第一电容器C1。传感器电极300和电容器电极350可以彼此分隔开，并且可以在其间***至少一个绝缘层。
当用户的手指400置于传感器像素SP上以识别指纹时，传感器电极300和手指400可以形成第二电容器C2。
这里，第二电容器C2是可变电容器，第二电容器C2的电容可以依据是指纹的脊410还是谷420置于传感器电极300上而变化。
因为脊410与传感器电极300之间的距离比谷420与传感器电极300之间的距离短，所以第二电容器C2在脊410置于传感器电极300上的情况下(如图5A中所示)的电容与第二电容器C2在谷420置于传感器电极300上的情况下(如图5B中所示)的电容可以彼此不同。
参照图1至图5A和图5B，因为第二电容器C2的电容的变化影响传感器像素SP的输出电流“Io”，所以读出电路140可以通过感测输出电流“Io”的变化来识别用户的指纹或掌印。
传感器电极300'和手指400可以形成第三电容器C3。第三电容器C3可以是可变电容器，第三电容器的电容可以是不期望的。
如图5A和图5B中所示，相邻的传感器电极300'可能由于第三电容器C3而不能识别手指400的脊410或谷420。这会引起指纹传感器100的缺陷感测操作。
为了避免上述问题，根据本公开的示例性实施例，在指纹传感器100中具有相对高的电容率的第一区域R1可以设置在传感器电极300之上，具有相对低的电容率的第二区域R2可以设置在限定于传感器电极300与相邻的传感器电极300'之间的区域之上。
如图5A和图5B中所示，当具有高的电容率的第一区域R1设置在传感器电极300与脊410或谷420之间时，第二电容器C2的可以通过等式1计算的电容可以增大。
同样地，当具有低的电容率的第二区域R2设置在相邻的传感器电极300'与脊410或谷420之间时，第三电容器C3的可以通过等式1计算的电容可以减小。
因此，第二电容器C2的电容与第三电容器C3的电容的比可以相对增大。
结果，根据本公开的示例性实施例，指纹传感器100可以具有增强的感测灵敏度。
图6是示出根据本公开的示例性实施例的图3中所示的传感器像素SP的等效电路图的图。图7是示出图6中所示的传感器像素SP的操作的波形图。
具体地，出于描述的目的，图6中示出了结合到第i传感器扫描线SSi、第i-1传感器扫描线SSi-1和第j输出线Oj的传感器像素SP。在图7中，示出了供应到第i-1传感器扫描线SSi-1的传感器扫描信号和供应到第i传感器扫描线SSi的传感器扫描信号。
参照图6，传感器像素SP可以包括传感器电极300、电容器电极350、第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3。
如上所述，传感器电极300和电容器电极350可以构成第一电容器C1。第一晶体管T1、第二晶体管T2和第三晶体管T3可以形成传感器电路SC。
如上所述，作为可变电容器的第二电容器C2可以由传感器电极300和手指400形成。这里，第二电容器C2的电容可以依据传感器电极300与手指400之间的距离、是指纹的谷还是脊置于传感器电极300上或通过触摸施加的压力的大小等来变化。
第一晶体管T1可以控制流到第j输出线Oj的电流。对于这个操作，第一晶体管T1可以结合在第j输出线Oj与第二晶体管T2之间。
例如，第一晶体管T1可以结合在第j输出线Oj与第一节点N1之间，第一晶体管T1的栅电极可以结合到第二节点N2。
例如，第一晶体管T1可以包括结合到第二晶体管T2的第二电极的第一电极、结合到第j输出线Oj的第二电极以及结合到传感器电极300的栅电极。
第二晶体管T2可以结合在第j参考电压线Pj与第一晶体管T1之间。
例如，第二晶体管T2可以结合在第j参考电压线Pj与第一节点N1之间，第二晶体管T2的栅电极可以结合到第i传感器扫描线SSi。
例如，第二晶体管T2可以包括结合到第j参考电压线Pj的第一电极、结合到第一晶体管T1的第一电极的第二电极以及结合到第i传感器扫描线SSi的栅电极。
因此，第二晶体管T2可以在传感器扫描信号供应到第i传感器扫描线SSi时导通。当第二晶体管T2导通时，参考电压Vcom可以施加到第一晶体管T1的第一电极。
第三晶体管T3可以结合在第j参考电压线Pj与传感器电极300之间。
例如，第三晶体管T3可以结合在第二节点N2与第j参考电压线Pj之间，第三晶体管T3的栅电极可以结合到第i-1传感器扫描线SSi-1。
例如，第三晶体管T3可以包括结合到第j参考电压线Pj的第一电极、结合到传感器电极300的第二电极以及结合到第i-1传感器扫描线SSi-1的栅电极。
因此，第三晶体管T3可以在传感器扫描信号供应到第i-1传感器扫描线SSi-1时导通。当第三晶体管T3导通时，传感器电极300的电压可以被初始化为参考电压Vcom。
电容器电极350可以设置为与传感器电极300叠置，并且可以因此与传感器电极300形成第一电容器C1。
电容器电极350可以结合到第i传感器扫描线SSi。
第一电容器C1可以结合在第二节点N2与第i传感器扫描线SSi之间。
第二电容器C2可以结合到第二节点N2。
第一节点N1是第一晶体管T1的第一电极和第二晶体管T2的第二电极共同结合的节点，第二节点N2是传感器电极300、第一晶体管T1的栅电极和第三晶体管T3的第二电极共同结合的节点。
这里，晶体管T1、T2和T3中的每个的第一电极可以设定为源电极和漏电极中的任何一个，晶体管T1、T2和T3中的每个的第二电极可以设定为与第一电极不同的电极。例如，如果第一电极设定为源电极，则第二电极可以设定为漏电极。
图6示出了其中晶体管T1、T2和T3是PMOS晶体管的示例，但在各种实施例中，晶体管T1、T2和T3可以通过NMOS晶体管来实施。
图7是示出图6中所示的传感器像素SP的操作的波形图。参照图7，在第一时间段P1期间，传感器扫描信号可以供应到第i-1传感器扫描线SSi-1。
因此，在第一时间段P1期间，第三晶体管T3可以保持导通，第二节点N2可以初始化为从第j参考电压线Pj施加的参考电压Vcom。
其后，在第二时间段P2期间，传感器扫描信号可以供应到第i传感器扫描线SSi。
因此，在第二时间段P2期间，第二晶体管T2可以保持导通，输出电流“Io”可以从第j参考电压线Pj通过第二晶体管T2和第一晶体管T1流到第j输出线Oj。
这里，第一晶体管T1可以响应于栅极电压(例如，施加到第二节点N2的电压)来控制输出电流“Io”的量。
例如，输出电流“Io”可以依据第一晶体管T1的栅极电压Vg而改变，第一晶体管T1的栅极电压Vg可以由下面的等式来确定：
Vg＝Vcom+{Vc1/(Vc1+Vc2)}×Vs
这里，Vcom表示参考电压，Vc1表示第一电容器C1的电容，Vc2表示第二电容器C2的电容，Vs表示施加到第i传感器扫描线SSi的传感器扫描信号的电压的变化。
图8A至图8E是示出根据本公开的示例性实施例的制造指纹传感器的方法的图。
在图8A至图8E中，出于描述的目的，仅示出了图3中所示的传感器像素SP的组件中的传感器电极300，但是本公开不限于此。
参照图8A，可以在传感器基底SS上形成多个传感器像素SP。每个传感器像素SP可以包括传感器电极300。
参照图8B，可以在多个传感器像素SP之上设置包括开口BK的掩模MK。开口BK是在掩模MK中的孔。
例如，可以使掩模MK在多个传感器像素SP之上对准，使得开口BK设置在传感器像素SP中所包括的各个传感器电极300之上。
参照图8C，可以通过掩模MK的开口BK将第一树脂RS1涂敷在传感器电极300上。
第一树脂RS1可以具有第一电容率。第一电容率可以是比第二电容率高的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第一电容率可以为7或更大的介电常数。
参照图8D，可以去除掩模MK，并且可以使用第二树脂RS2使传感器基底SS的上表面平坦化。例如，可以在传感器基底SS的尚未形成第一树脂RS1的部分上形成第二树脂RS2。在平坦化之后，第一树脂RS1的上表面可以与第二树脂RS2的上表面处于同一水平。
第二树脂RS2可以具有与第一电容率不同的第二电容率。第二电容率可以是比第一电容率低的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第二电容率可以为1或更大并且小于7的介电常数。
参照图8E，可以使第一树脂RS1和第二树脂RS2在例如单独的硬化步骤中硬化。例如，可以通过光学(使用光)硬化方法或热(使用热)硬化方法来使第一树脂RS1和第二树脂RS2硬化。
由于第一树脂RS1和第二树脂RS2被硬化，可以在多个传感器像素SP和传感器基底SS上形成传感器保护层200。
在硬化之后，传感器保护层200可以包括其中第一树脂RS1已被硬化的第一区域R1和其中第二树脂RS2已被硬化的第二区域R2。
传感器保护层200可以是相对坚硬的。例如，传感器保护层200可以具有从8H到10H的范围的硬度。
传感器保护层200可以是透光的。例如，传感器保护层200可以具有从90％至100％的范围的透光率。
第一区域R1可以具有第一电容率。第一电容率可以是比第二电容率高的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第一电容率可以为7或更大的介电常数。
第二区域R2可以具有与第一电容率不同的第二电容率。第二电容率可以是比第一电容率低的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第二电容率可以为1或更大并且小于7的介电常数。
第一区域R1可以包括第一比例的无机填充料。第一比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第一区域R1的树脂的体积比或重量比。第一比例可以被设定为合适的值以赋予第一区域R1第一电容率。
第二区域R2可以包括比第一比例低的第二比例的无机填充料。第二比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第二区域R2的树脂的体积比或重量比。第二比例可以被设定为合适的值以赋予第二区域R2第二电容率。
例如，无机填充料可以包括钛酸钡(BaTiO3)、矾土(Al2O3)和二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
图9A至图9E是示出根据本公开的示例性实施例的制造指纹传感器的方法的图。
在图9A至图9E中，出于描述的目的，仅示出图3中所示的传感器像素SP的组件中的传感器电极300，但本公开不限于此。
参照图9A，可以在传感器基底SS上形成多个传感器像素SP。每个传感器像素SP可以包括传感器电极300。
参照图9B，可以在传感器基底SS和传感器像素SP上涂覆传感器保护层200。
出于描述的目的，同样的附图标记用来表示图9B至图9E中所示的传感器保护层200。然而，图9B和图9C中所示的传感器保护层200可以在电容率方面或无机填充料的分布比例方面不同于图9D和图9E中所示的传感器保护层200。下面将描述与这有关的细节。
图9B中所示的传感器保护层200可以具有参考电容率。参考电容率可以是比第一电容率低并且比第二电容率高的中间电容率。
传感器保护层200可以包括参考比例的无机填充料。参考比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的树脂的体积比或重量比。参考比例可以被设定为合适的值以赋予传感器保护层200参考电容率。
参照图9C，可以在传感器保护层200之上设置包括开口BK的掩模MK。
例如，可以使掩模MK在多个传感器像素SP之上对准，使得开口BK设置在传感器像素SP中所包括的各个传感器电极300之上。
参照图9D，可以通过开口入射光IL。可以通过掩模MK使光IL仅入射在传感器像素SP中所包括的传感器电极300上。
例如，可以通过开口BK将光IL施加到传感器保护层200。例如，光IL可以是紫外光。
在这种情况下，包括在传感器保护层200中的无机填充料可以集中到施加光IL的第一区域R1中。包含在无机填充料中的光反应材料可以与光IL反应，因此使无机填充料集中到第一区域R1中。
无机填充料可以是具有比参考电容率高的电容率的组分。
当将光IL施加到传感器保护层200时，设置在每个传感器电极300上的第一区域R1可以具有第一电容率，设置在传感器电极300的***部分上的第二区域R2可以具有第二电容率。
第一区域R1可以具有第一电容率。第一电容率可以是比第二电容率高的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第一电容率可以为7或更大的介电常数。
第二区域R2可以具有与第一电容率不同的第二电容率。第二电容率可以是比第一电容率低的电容率。例如，在室温和1MHz的频率的条件下第二电容率可以为1或更大并且小于7的介电常数。
第一区域R1可以包括第一比例的无机填充料。第一比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第一区域R1的树脂的体积比或重量比。第一比例可以被设定为合适的值以赋予第一区域R1第一电容率。
第二区域R2可以包括比第一比例低的第二比例的无机填充料。第二比例可以是无机填充料与形成传感器保护层200的第二区域R2的树脂的体积比或重量比。第二比例可以被设定为合适的值以赋予第二区域R2第二电容率。
例如，无机填充料可以包括钛酸钡(BaTiO3)、矾土(Al2O3)和二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
参照图9E，可以去除掩模MK。可以使传感器保护层200硬化。例如，可以通过光学(使用光)硬化方法或热(使用热)硬化方法来使传感器保护层200硬化。
传感器保护层200可以是相对坚硬的。例如，传感器保护层200可以具有从8H到10H的范围的硬度。
传感器保护层200可以是透光的。例如，传感器保护层200可以具有从90％至100％的范围的透光率。
图10是图8A至图8E中所示的指纹传感器制造方法的流程图。
参照图8A至图8E以及图10，在步骤S110，可以在传感器基底SS上形成传感器像素SP。每个传感器像素SP可以包括传感器电极300。
在步骤S120，可以在传感器像素SP之上设置包括开口BK的掩模MK。例如，可以使掩模MK在多个传感器像素SP之上对准，使得开口BK设置在传感器像素SP中所包括的各个传感器电极300之上。
在步骤S130，可以通过掩模MK的开口BK将第一树脂RS1涂覆在传感器电极300上。因此，可以将第一树脂RS1仅形成在传感器电极300上。
在步骤S140，可以去除掩模MK。
在步骤S150，可以利用第二树脂RS2使传感器基底SS的上表面平坦化。例如，可以在传感器基底SS的尚未形成第一树脂RS1的部分上形成第二树脂RS2。在平坦化之后，第一树脂RS1的上表面可以与第二树脂RS2的上表面处于同一水平。
在步骤S160，可以将第一树脂RS1和第二树脂RS2硬化。可以通过光学硬化方法或热硬化方法来使第一树脂RS1和第二树脂RS2硬化。
由于第一树脂RS1和第二树脂RS2被硬化，可以在传感器像素SP和传感器基底SS上形成传感器保护层200。
传感器保护层200可以包括其中第一树脂RS1已经硬化的第一区域R1以及其中第二树脂RS2已经硬化的第二区域R2。
图11是图9A至图9E中所示的指纹传感器制造方法的流程图。
参照图9A至图9E以及图11，在步骤S210，可以在传感器基底SS上形成传感器像素SP。每个传感器像素SP可以包括传感器电极300。
在步骤S220，可以在传感器基底SS和传感器像素SP上涂覆传感器保护层200。传感器保护层200可以包括参考比例的无机填充料。例如，传感器保护层200可以包括钛酸钡(BaTiO3)、矾土(Al2O3)和二氧化钛(TiO2)中的至少一种。
在步骤S230，可以在传感器保护层200之上设置包括开口BK的掩模MK。例如，可以使掩模MK在多个传感器像素SP之上对准，使得开口BK设置在传感器像素SP中所包括的各个传感器电极300之上。
在步骤S240，可以使光IL通过开口BK入射。可以通过掩模MK使光IL仅入射在传感器像素SP中所包括的传感器电极300上。
例如，可以通过开口BK将光IL施加到传感器保护层200。例如，光IL可以是紫外光。
在这种情况下，可以使包括在传感器保护层200中的无机填充料(例如，钛酸钡)集中到施加光IL的部分(例如，第一区域R1)中。例如，包含在无机填充料中的光反应材料可以与光IL反应，因此使得无机填充料集中到第一区域R1中。
无机填充料可以是具有比参考电容率高的电容率的组分。
结果，当将光IL施加到传感器保护层200时，设置在每个传感器电极300上的第一区域R1可以具有第一电容率，设置在传感器电极300的***部分上的第二区域R2可以具有第二电容率。
在步骤S250，可以去除掩模MK。
在步骤S260，可以使传感器保护层200硬化。例如，可以通过光学(使用光)硬化方法或热(使用热)硬化方法来使传感器保护层200硬化。
如上描述，根据本公开的示例性实施例，指纹传感器可以满足所要求的窗口感测距离条件，并且具有增加的感测灵敏度。
根据本公开的示例性实施例，指纹传感器可以具有增强的硬度。
根据本公开的示例性实施例的制造指纹传感器的方法可以简化制造工艺。
在此描述的示例性实施例是示出性的，并且在不脱离公开的精神或权利要求的范围的情况下可以引入许多改变。例如，不同示例性实施例的元件和/或特征可以在该公开和权利要求的范围内彼此结合和/或彼此替代。

Claims (23)

1.一种指纹传感器，所述指纹传感器包括：
传感器基底；
多个传感器像素，所述多个传感器像素中的每个传感器像素包括传感器电极；以及
传感器保护层，被构造为保护所述传感器基底和所述多个传感器像素，
其中，所述传感器保护层包括第一区域和第二区域，所述第一区域设置在所述传感器电极之上，
其中，所述第一区域具有第一电容率，并且
其中，所述第二区域具有比所述第一电容率低的第二电容率。
2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，所述传感器保护层具有从8H至10H的范围的硬度。
3.根据权利要求2所述的指纹传感器，所述指纹传感器还包括与所述多个传感器像素结合的多条传感器扫描线以及与所述多个传感器像素结合的多条输出线，
其中，所述多个传感器像素中的与第i传感器扫描线和第j输出线结合的传感器像素包括：
第一晶体管，包括结合到所述传感器电极的第一栅电极，所述第一晶体管被构造为控制将通过所述第j输出线输出的电流；
第二晶体管，包括结合到所述第i传感器扫描线的第二栅电极，所述第二晶体管结合在参考电压线与所述第一晶体管之间；以及
电容器电极，被构造为与所述传感器电极形成第一电容器，并且结合到所述第i传感器扫描线，
其中，i为2或更大的整数，j为正整数。
4.根据权利要求3所述的指纹传感器，其中，所述传感器像素还包括第三晶体管，所述第三晶体管包括结合到第i-1扫描线的第三栅电极，所述第三晶体管结合在所述参考电压线与所述传感器电极之间。
5.根据权利要求4所述的指纹传感器，其中，当发生触摸时，多个传感器电极与用户的手形成第二电容器。
6.根据权利要求5所述的指纹传感器，其中，所述指纹传感器被构造为利用所述第二电容器的与所述触摸对应的电容的变化来识别所述用户的指纹或掌印。
7.根据权利要求3所述的指纹传感器，所述指纹传感器还包括：
传感器扫描驱动器，被构造为将传感器扫描信号顺序地供应到所述多条传感器扫描线。
8.根据权利要求7所述的指纹传感器，所述指纹传感器还包括：
读出电路，被构造为利用从所述多条输出线输出的电流来检测指纹或掌印。
9.根据权利要求2所述的指纹传感器，其中，所述传感器保护层具有从90％至100％的范围的透光率。
10.根据权利要求2所述的指纹传感器，
其中，所述第一区域包括第一比例的无机填充料，并且
其中，所述第二区域包括比所述第一比例低的第二比例的所述无机填充料。
11.根据权利要求10所述的指纹传感器，其中，所述无机填充料包括钛酸钡、矾土或二氧化钛。
12.一种制造指纹传感器的方法，所述方法包括以下步骤：
在传感器基底上形成多个传感器像素，所述多个传感器像素中的每个传感器像素包括传感器电极；
在所述传感器基底和所述多个传感器像素之上设置掩模，所述掩模包括多个开口；
通过所述多个开口将第一树脂涂覆在所述传感器电极上；
通过设置第二树脂使所述传感器基底平坦化；以及
通过使所述第一树脂和所述第二树脂硬化来形成传感器保护层，
其中，所述第一树脂具有第一电容率，并且
其中，所述第二树脂具有比所述第一电容率低的第二电容率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传感器保护层具有从8H至10H的范围的硬度。
14.根据权利要求12所述的方法，
其中，所述第一树脂包括第一比例的无机填充料，并且
其中，所述第二树脂包括比第一比例低的第二比例的所述无机填充料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述无机填充料包括钛酸钡、矾土或二氧化钛。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述传感器基底和所述多个传感器像素之上设置所述掩模的所述步骤包括：
将所述掩模在所述传感器基底和所述多个传感器像素之上对准，使得所述多个开口设置在多个传感器电极中的各个传感器电极之上。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一树脂和所述第二树脂通过光学硬化方法或热硬化方法来硬化。
18.一种制造指纹传感器的方法，所述方法包括以下步骤：
在传感器基底上形成多个传感器像素，所述多个传感器像素中的每个传感器像素包括传感器电极；
在所述传感器基底和所述多个传感器像素上涂覆传感器保护层；
在所述传感器保护层之上设置掩模，所述掩模包括多个开口；
通过所述多个开口将光施加到所述传感器保护层；以及
使所述传感器保护层硬化，
其中，在将所述传感器保护层硬化之后，所述传感器保护层包括第一区域和第二区域，所述第一区域形成在所述传感器电极之上并且与所述传感器电极对准，所述第二区域形成在所述传感器电极的***部分之上并且与所述传感器电极的***部分对准，
其中，所述第一区域具有第一电容率，所述第二区域具有比所述第一电容率低的第二电容率。
19.根据权利要求18所述的方法，
其中，所述第一区域包括第一比例的无机填充料，并且
其中，所述第二区域包括比第一比例低的第二比例的所述无机填充料。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述无机填充料包括钛酸钡、矾土或二氧化钛。
21.一种集成到显示装置中的指纹传感器，所述指纹传感器包括：
多个显示像素，被构造为显示图像；
多个传感器电极，被构造为感测电容的变化；以及
传感器保护层，设置在所述多个传感器电极之上，
其中，所述传感器保护层包括多个第一区域和多个第二区域，所述多个第一区域与所述多个传感器电极对准，所述多个第二区域设置在所述多个第一区域之间的空间中。
22.根据权利要求21所述的指纹传感器，其中，所述多个第一区域具有第一电容率，所述多个第二区域具有比所述第一电容率低的第二电容率。
23.根据权利要求22所述的指纹传感器，其中，所述传感器保护层具有从8H至10H的范围的硬度。
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