CN207764816U - 一种光学指纹识别器件及触控面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学指纹识别器件及触控面板，通过在第一绝缘层和光电二极管的第一半导体层之间设置第三半导体层，第三半导体层与光电二极管的第二半导体层相连接，且第三半导体层的半导体类型与第二半导体层的半导体类型相同，这样第三半导体层与第一半导体层可以形成新的光电二极管，以增加光线的等效接收面积，提高光电转化效率；此外，由于第三半导体层的加入，会在第一半导体层的下方产生空间电荷区，空间电荷区内无自由移动的电荷，使得重置充电的正电荷远离光电二极管的下表面，聚集到第一半导体层的内部，光致载流子与充电电荷发生复合的区域也会远离光电二极管的表面，避免漏电，从而减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

Description

一种光学指纹识别器件及触控面板

技术领域

本实用新型属于触控技术领域，具体涉及一种光学指纹识别器件及触控面板。

背景技术

近年来，随着技术的高速发展，具有生物识别功能的移动产品逐渐进入人们的生活工作中，指纹技术凭借着其唯一身份特性，备受人们重视。基于硅基工艺的按压式与滑动式指纹识别技术已经整合入移动产品中，未来人们关注的核心是显示区域内的指纹识别技术，目前的指纹识别器件有电容式、超声波式、光学式。

光学式指纹识别由于使用光学方式，具有长距离可感应的优势，但由于光学式的传感器对分辨率的要求较高，只能做的很小，又因为信号量通常与传感器的面积成正比，那么其信号量也会变得相当微弱，因此如何将微弱的指纹小信号采集出来将是整个器件的核心问题。

现有光学指纹识别器件的工作原理是：背光源的光线照射到手指，再由手指反射到光电二极管上，由于指纹谷脊间的差异，照射到手指上的光线会产生不同的反射，从而使得到达光电二极管器件的光强出现变化，产生不同的光电流差异，在控制管的控制下，依次读取出各个光电二极管器件的电流差异，即可实现对指纹的检测。

现有的光学指纹识别器件存在以下技术问题：

1、由于指纹检测的尺寸要求，光电器件又需要做很小，所以光信号转变成的电信号微弱；

2、由于半导体物理表面缺陷、漏电等原因使得噪声增大，从而使光电信号湮没在噪声中。

因此亟需一种光学指纹识别器件及触控面板以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供一种光学指纹识别器件及触控面板，用以至少部分解决信号微弱，噪声大的问题。

本实用新型提供一种光学指纹识别器件，包括第一绝缘层和设置在所述第一绝缘层上的光电二极管，所述光电二极管至少包括层叠设置的第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层邻近所述第一绝缘层，所述光学指纹识别器件还包括第三半导体层，所述第三半导体层位于所述第一绝缘层和所述第一半导体层之间，且与所述第二半导体层相互连接；

所述第三半导体层的半导体类型与所述第二半导体层的半导体类型相同，所述半导体类型包括：N型半导体和P型半导体。

进一步的，所述光电二极管还包括第一本征半导体层，所述第一本征半导体层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间。

优选的，所述第三半导体层和所述第二半导体层为P型半导体，所述第一半导体层为N型半导体；或者，所述第三半导体层和所述第二半导体层为N型半导体，所述第一半导体层为P型半导体。

进一步的，所述光学指纹识别器件还包括第二本征半导体层，所述第二本征半导体层位于所述第三半导体层与所述第一半导体层之间。

优选的，所述第三半导体层和所述第二半导体层为P型半导体，且所述第一半导体层为N型半导体；或者，所述第三半导体层和所述第二半导体层为N型半导体，且所述第一半导体层为P

型半导体。

进一步的，所述光学指纹识别器件还包括设置在基底层上的金属层，所述第一绝缘层覆盖所述金属层，所述第一半导体层在所述光学指纹识别器件的第一边缘与所述金属层相连；

所述第三半导体层在所述光学指纹识别器件的第二边缘与所述第二半导体层相连，所述第二边缘为与所述第一边缘相对的边缘。

进一步的，所述光学指纹识别器件还包括依次设置在所述光电二极管上的第二绝缘层、电极层和第三绝缘层，所述电极层与所述第二半导体层相连，所述第三绝缘层覆盖所述电极层。

本实用新型还提供一种触控面板，包括如前所述的光学指纹识别器件。

进一步的，所述触控面板还包括检测电路，所述检测电路与所述光学指纹识别器件相连。

优选的，所述光学指纹识别器件和所述检测电路为多个，二者的数量与所述触控面板的像素单元的数量相同，且所述光学指纹识别器件、所述检测电路和所述像素单元一一对应。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供一种光学指纹识别器件及触控面板，通过在第一绝缘层和光电二极管的第一半导体层之间设置第三半导体层，该第三半导体层与光电二极管的第二半导体层相连接，且第三半导体层的半导体类型与第二半导体层的半导体类型相同，这样，第三半导体层与第一半导体层可以形成新的光电二极管，从而增加光学指纹识别器件中光线的等效接收面积，提高光电转化效率；此外，由于第三半导体层的加入，会在第一半导体层的下方产生空间电荷区，空间电荷区内无自由移动的电荷，使得重置充电的正电荷远离光电二极管的下表面，聚集到第一半导体层的内部，光致载流子与充电电荷发生复合的区域也会远离光电二极管的表面，避免漏电，从而减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的光学指纹识别器件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的光学指纹识别器件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的光学指纹识别器件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例2提供的光学指纹识别器件与检测电路的连接示意图。

附图标记：

1、基底层 2、金属层 3、第一绝缘层

4、光电二极管 5、第三半导体层 6、第二本征半导体层

7、第二绝缘层 8、电极层 9、第三绝缘层

41、第一半导体层 42、第二半导体层 43、第一本征半导体层

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

结合图1至图3所示，本实用新型提供一种光学指纹识别器件，所述光学指纹识别器件包括：基底层1、依次设置在基底层1上的金属层2、第一绝缘层3和光电二极管4，第一绝缘层3覆盖金属层2，光电二极管4设置在第一绝缘层3上，金属层2为用于形成源、漏电极的金属层。光电二极管4至少包括层叠设置的第一半导体层41和第二半导体层42，第一半导体层41邻近第一绝缘层3，也就是说，在本实用新型实施例中，位于光电二极管4下部的半导体层为第一半导体层41，位于光电二极管4上部的半导体层为第二半导体层42。

所述光学指纹识别器件还包括第三半导体层5，第三半导体层5位于第一绝缘层3和第一半导体层41之间，且与第二半导体层42相互连接。第三半导体层5的半导体类型与第二半导体层42的半导体类型相同，其中，半导体类型包括：N型半导体和P型半导体。

本实用新型提供的光学指纹识别器件，通过在第一绝缘层3和光电二极管4的第一半导体层41之间设置第三半导体层5，该第三半导体层5与光电二极管4的第二半导体层42相连接，且第三半导体层5的半导体类型与第二半导体层42的半导体类型相同，这样，第三半导体层5与第一半导体层41可以形成新的光电二极管，从而增加光学指纹识别器件中光线的等效接收面积，提高光电转化效率；此外，由于第三半导体层5的加入，会在第一半导体层41的下方产生空间电荷区，空间电荷区内无自由移动的电荷，使得重置充电的正电荷远离光电二极管4的下表面，聚集到第一半导体层41的内部，光致载流子与充电电荷发生复合的区域也会远离光电二极管4的表面，避免漏电，从而减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

结合图1-3所示，第一半导体层41在所述光学指纹识别器件的第一边缘与金属层2相连，第三半导体层5在所述光学指纹识别器件的第二边缘与第二半导体层42相连，其中，第二边缘为与第一边缘相对的边缘。具体的，在图1-3中，所述光学指纹识别器件的第一边缘为图中左侧边缘，第二边缘为图中的右侧边缘。

进一步的，如图1-3所示，所述光学指纹识别器件还可以包括依次设置在光电二极管4上的第二绝缘层7、电极层8和第三绝缘层9，电极层8与第二半导体层42相连，具体的，电极层8可以通过贯穿第二绝缘层7的过孔与第二半导体层42相连。电极层8的材料可以为ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)。第三绝缘层9覆盖电极层8，其材料可以为树脂材料。

在本实用新型实施例1中，如图1所示，光电二极管4仅包括第一半导体层41和第二半导体层42，即光电二极管4形成P-N结构(即PN型二极管)。

在本实用新型实施例1中，第一绝缘层3在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第一过孔，第三半导体层5在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第二过孔，并在光学指纹识别器件的第二边缘设置有第三过孔，第一半导体层41通过第二过孔和第一过孔与金属层2相连。第一半导体层41在光学指纹识别器件的第二边缘设置有第四过孔，第三半导体层5通过第四过孔与第二半导体层42相连。

具体的，在实施例1中，第三半导体层5和第二半导体层42为P型半导体，第一半导体层41为N型半导体，也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：P型半导体-N型半导体，增加的第三半导体层5为P型半导体。需要说明的是，第三半导体层5和第二半导体层42也可以为N型半导体，而第一半导体层为P型半导体，也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：N型半导体-P型半导体，增加的第三半导体层5为N型半导体。

本实用新型实施例1，通过增加第三半导体层5，在原有PN型二极管的基础上，与光电二极管4的第一半导体层41新形成了PN型二极管，从而增加光学指纹识别器件的光线的等效接收面积，提高其光电转化效率，并减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

如图2、3所示，本实用新型实施例2、3提供的光学指纹识别器件与实施例1的光学指纹识别器件的区别在于：光电二极管4还可以包括第一本征半导体层43，第一本征半导体层43位于第一半导体层41和第二半导体层42之间，这样，光电二极管4形成P-I-N结构(即PIN型二极管)，其中，第一本征半导体层43为低掺杂的本征半导体层(即I型半导体)。

在本实用新型实施例2中，第一绝缘层3在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第一过孔，第三半导体层5在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第二过孔，并在光学指纹识别器件的第二边缘设置有第三过孔，第一半导体层41通过第二过孔和第一过孔与金属层2相连。第一半导体层41和第一本征半导体层43在光学指纹识别器件的第二边缘相同的位置设置有第四过孔和第五过孔，第三半导体层5通过第四过孔和第五过孔与第二半导体层42相连。

具体的，在实施例2中，第三半导体层5和第二半导体层42为P型半导体，第一半导体层41为N型半导体，也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：P型半导体-I型半导体-N型半导体，增加的第三半导体层5为P型半导体。需要说明的是，第三半导体层5和第二半导体层42也可以为N型半导体，而第一半导体层41为P型半导体，也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：N型半导体-I型半导体-P型半导体，增加的第三半导体层5为N型半导体。

本实用新型实施例2，通过增加第三半导体层5，在原有PIN型二极管的基础上，与光电二极管4的第一半导体层41新形成了PN型二极管，从而增加光学指纹识别器件的光线的等效接收面积，提高其光电转化效率，并减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

本实用新型实施例3提供的光学指纹识别器件与实施例2的光学指纹识别器件的区别在于：进一步增加了第二本征半导体层。具体的，如图3所示，实施例3提供的光学指纹识别器件还可以包括第二本征半导体层6，第二本征半导体层6位于第三半导体层5与第一半导体层41之间，这样，第三半导体层5、第二本征半导体层6和第一半导体层41形成P-I-N结构(即新的PIN型二极管)，其中第二本征半导体层6为低掺杂的本征半导体层(即I型半导体)。

在本实用新型实施例3中，第一绝缘层3在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第一过孔，第三半导体层5在光学指纹识别器件的第一边缘设置有第二过孔，并在光学指纹识别器件的第二边缘设置有第三过孔，第一半导体层41通过第二过孔和第一过孔与金属层2相连。第一本征半导体层43、第一半导体层41和第二本征半导体层6在光学指纹识别器件的第二边缘相同的位置设置有第四过孔、第五过孔和第六过孔，第三半导体层5通过第四过孔、第五过孔和第六过孔与第二半导体层42相连。

具体的，在实施例3中，第三半导体层5和第二半导体层42为P型半导体，第一半导体层41为N型半导体，也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：P型半导体-I型半导体-N型半导体。需要说明的是，第三半导体层5和第二半导体层42也可以为N型半导体，而第一半导体层41为P型半导体。也就是说，光电二极管4自上至下的结构为：N型半导体-I型半导体-P型半导体。

本实用新型实施例3，通过增加第三半导体层5和I型半导体的第二本征半导体层6，在原有PIN型二极管的基础上，与光电二极管4的第一半导体层41新形成了PIN型二极管，相对于实施例1和实施例2来说，新形成的PIN型二极管相较于PN型二极管，光学指纹识别器件的光电转换效率更好，因此，实施例3为本实用新型的最优实施例。

本实用新型还提供一种触控面板，所述触控面板包括如实施例1-3所述的光学指纹识别器件。

本实用新型提供的触控面板，通过在光学指纹识别器件的第一绝缘层3和光电二极管4的第一半导体层41之间设置第三半导体层5，该第三半导体层5与光电二极管4的第二半导体层42相连接，且第三半导体层5的半导体类型与第二半导体层42的半导体类型相同，这样，第三半导体层5与第一半导体层41可以形成新的光电二极管，从而增加光学指纹识别器件中光线的等效接收面积，提高光电转化效率；此外，由于第三半导体层5的加入，会在第一半导体层41的下方产生空间电荷区，空间电荷区内无自由移动的电荷，使得重置充电的正电荷远离光电二极管4的下表面，聚集到第一半导体层41的内部，光致载流子与充电电荷发生复合的区域也会远离光电二极管4的表面，避免漏电，从而减少噪声引起的暗电流，提高信噪比。

进一步的，所述触控面板还包括检测电路，所述检测电路与所述光学指纹识别器件相连，用于检测光学指纹识别器件的输出电压，以进行指纹识别。

优选的，光学指纹识别器件和检测电路均为多个，二者的数量与触控面板的像素单元的数量相同，且光学指纹识别器件、检测电路和像素单元一一对应，即一个像素单元内设置一个光学指纹识别器件和一个检测电路。

以下结合图4，对实施例2提供的光学指纹识别器件与检测电路的连接关系进行详细说明。

图4为一个像素单元内的光学指纹识别器件与检测电路的连接关系示意图，光学指纹识别器件包括：PIN型二极管和PN型二极管，PIN型二极管和PN型二极管的N型半导体(即第一半导体层)与检测电路相连，PIN型二极管和PN型二极管的P型半导体(即第二半导体)连接VB信号端。检测电路为APS(Active PixclSensor，主动式像素传感器)检测电路，可以将G点电压跟随到S点，并从Vout端读取该电压信号，触控面板通过阵列读取各个像素单元的电压实现指纹识别。需要说明的是，检测电路也可以为PPS(Passive Pixcl Sensor，被动式像素传感器)检测电路。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学指纹识别器件，包括第一绝缘层和设置在所述第一绝缘层上的光电二极管，所述光电二极管至少包括层叠设置的第一半导体层和第二半导体层，所述第一半导体层邻近所述第一绝缘层，其特征在于，

所述光学指纹识别器件还包括第三半导体层，所述第三半导体层位于所述第一绝缘层和所述第一半导体层之间，且与所述第二半导体层相互连接；

所述第三半导体层的半导体类型与所述第二半导体层的半导体类型相同，所述半导体类型包括：N型半导体和P型半导体。

2.如权利要求1所述的光学指纹识别器件，其特征在于，所述光电二极管还包括第一本征半导体层，所述第一本征半导体层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间。

3.如权利要求2所述的光学指纹识别器件，其特征在于，所述第三半导体层和所述第二半导体层为P型半导体，所述第一半导体层为N型半导体；或者，

所述第三半导体层和所述第二半导体层为N型半导体，所述第一半导体层为P型半导体。

4.如权利要求3所述的光学指纹识别器件，其特征在于，还包括第二本征半导体层，所述第二本征半导体层位于所述第三半导体层与所述第一半导体层之间。

5.如权利要求1所述的光学指纹识别器件，其特征在于，所述第三半导体层和所述第二半导体层为P型半导体，且所述第一半导体层为N型半导体；或者，

所述第三半导体层和所述第二半导体层为N型半导体，且所述第一半导体层为P型半导体。

6.如权利要求1-5任一项所述的光学指纹识别器件，其特征在于，还包括设置在基底层上的金属层，所述第一绝缘层覆盖所述金属层，所述第一半导体层在所述光学指纹识别器件的第一边缘与所述金属层相连；

所述第三半导体层在所述光学指纹识别器件的第二边缘与所述第二半导体层相连，所述第二边缘为与所述第一边缘相对的边缘。

7.如权利要求6所述的光学指纹识别器件，其特征在于，还包括依次设置在所述光电二极管上的第二绝缘层、电极层和第三绝缘层，所述电极层与所述第二半导体层相连，所述第三绝缘层覆盖所述电极层。

8.一种触控面板，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的光学指纹识别器件。

9.如权利要求8所述的触控面板，其特征在于，还包括检测电路，所述检测电路与所述光学指纹识别器件相连。

10.如权利要求9所述的触控面板，其特征在于，所述光学指纹识别器件和所述检测电路为多个，二者的数量与所述触控面板的像素单元的数量相同，且所述光学指纹识别器件、所述检测电路和所述像素单元一一对应。