CN211979682U

CN211979682U - 指纹识别装置

Info

Publication number: CN211979682U
Application number: CN202020614064.1U
Authority: CN
Inventors: 刘汉龙; 刘振东; 孔藝栋; 曹尚操; 郑聪秀
Original assignee: Fujian Huajiacai Co Ltd
Current assignee: Fujian Huajiacai Co Ltd
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-04-22

Abstract

一种指纹识别装置，包括基板，所述基板上设置有第一电极、第二电极，所述第一电极、第二电极之间设置有源层，有源层上设置有顶栅极，所述第二电极还与氧化物电子层连接，所述氧化物电子层上设置有氧化物空穴层，所述氧化物空穴层上设置有透明氧化物层。区别于现有技术，上述技术方案通过设计透明氧化物层设计光电探测元件，具备更高的电子迁移率从而达到更灵敏的识别效果和更低的功耗。

Description

指纹识别装置

技术领域

本实用新型涉及屏下指纹识别技术，尤其涉及一种能够减小功耗的指纹识别技术方案。

背景技术

手机屏下指纹识别受到市场的追捧，目前越来越多的中高端手机采用评下指纹识别模块，目前的主流屏下指纹设计采用的是光学指纹识别模块，一般采用的是光电传感器。

光电传感组件由光电传感器和薄膜晶体管组合而成，其中，光电传感器用于将光信号转换成电信号，薄膜晶体管用于控制光电传感器生成的电信号的传输。最使用基于a-Si的光电传感器组件时，由于a-si的迁移率和漏电等制约其在高性能指纹识别模块中的局限性；采用IGZO技术的光电传感装置，由于其高迁移率和低漏电，其可以作为理想的光电探测半导体材料。

发明内容

为此，需要提供一种新的指纹识别装置，解决现有技术占用面积过大的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种指纹识别装置，包括基板，所述基板上设置有第一电极、第二电极，所述第一电极、第二电极之间设置有源层，有源层上设置有顶栅极，氧化物电子层连接，所述氧化物电子层上设置有氧化物空穴层，所述氧化物空穴层上设置有透明氧化物层。

具体地，顶栅极与透明氧化物层之间设置有阻挡层。

具体地，所述顶栅极与透明氧化物层之间设置有BM黑色矩阵膜层。

进一步地，所述氧化物空穴层与氧化物电子层的成分为IGZO氧化物半导体或IGTO氧化物半导体。

进一步地，所述有源层为IGZO氧化物。

具体地，所述透明氧化物层的成分为ITO。

进一步地，所述顶栅极与栅极扫描线连接，所述第一电极与Data线连接。

区别于现有技术，上述技术方案通过设计透明氧化物层设计光电探测元件，具备更高的电子迁移率从而达到更灵敏的识别效果和更低的功耗。

附图说明

图1为具体实施方式所述的指纹识别装置示意图；

图2为具体实施方式所述的等效电路示意图；

图3为具体实施方式所述的结构能带示意图；

图4为具体实施方式所述的指纹识别装置示意图。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在一些具体的实施例中，这里请看图1，为本实用新型所介绍的新型一种指纹识别装置，其中有若干的光电感应模块，包括基板glass，所述基板上设置有第一电极SD、第二电极SD，在图1所示的实施例中，可见左侧为源极Sourse，右侧为漏极Drain；所述第一电极、第二电极之间设置有源层N+，有源层上设置有顶栅极GE，所述第二电极还与氧化物电子层N+连接，所述氧化物电子层上设置有氧化物空穴层N-，所述氧化物空穴层上设置有透明氧化物层，所述透明氧化物层的成分为ITO或ITZO等。氧化物TFT由于具有迁移率高、均匀性较好、像素电路简单、阈值电压漂移小、光稳定性较好等优势。而非晶In-Ga-Zn-O(IGZO)凭借其简单的制备工艺，以及优异的光电性能而成为TFT制备的理想材料。IGZO作TFT具有高迁移率和低漏电等特性，由IGZO半导体掺杂构成PN结作为新型结构的光电二极管。具体地，采用顶栅极设计能够提高电子迁移率，并降低光照对TFT性能的影响，例如，顶栅极的金属层可对半导体层起到遮挡作用，可以抑制反射光、杂散光在IGZO中形成光生载流子，降低漏电流。图2展示了指纹识别装置的等效电路图，我们可以看到由左侧的一个TFT开关元件和一个右侧的光电二极管构成，片上data线与源极相连，栅极扫描线与顶栅极连接。在这种设置方式下，当手指碰触时，光电二级管打开当扫描信号将TFT打开时光电感应器产生的电信号经data线被采集。在我们的实施例中，我们将触控模块连接信号采集单元，信号采集单元对应屏幕上的若干分块，信号采集单元连接各分块内的光学感应模块。该分块可以包括多行、多列，而当触控模块得到一个或多个分块的触控信息时，使能信号采集单元直接采集该分块内的所有光学感应模块的信号。光学感应模块的数量可以与像素数量对应，也可以根据实际精度需要减少。这样的分块获取信号的方式能够相较于逐行扫描的指纹采集模式更能达到快速响应。

进一步的实例中，所述氧化物空穴层与氧化物电子层的成分为为IGZO氧化物半导体或IGTO氧化物半导体掺杂材料。具体的IGZO(n+)同时为TFT器件的半导体层；IGZO(n-)为CVD成膜，两种类型的半导体可以通过CVD成膜过程中In和Ga的比例来调整。具体IGZO(n+)是In：Ga：Zn：O的比例和成膜条件是根据TFT的最佳特性的标准调整；IGZO(n-)是In：Ga：Zn：O是根据二极管的光电特性调整。具体的原理如图3所示，在本例中，图3为IGZO(N-)与IGZO(N+)结构的能带图，在接近透明电极(ITO)的一侧有大量的空穴聚集，接近金属电极的一侧形成电子聚集层，正负电性形成的压差使得膜层之间只能形成单向流通的电流，当手指接触透明电极时，光电二极管接受的光的反射量变大，其内部光载流子增加，突破势垒形成电流，通过设计氧化物空穴层，能够使得光电二极管的光感更加地灵敏，具有高迁移率和低漏电性的特点，这些都是相对于现有的a-Si半导体所无法比拟的。高迁移率同时也带来了能耗的进一步的降低。

在图4所示的进一步地实施例中，在顶栅极与透明氧化物层ITO之间设置有阻挡层PV，还可以在所述顶栅极与透明氧化物层之间设置色阻膜层BM。为了减小光照对IGZO电性的影响TFT膜层结构采取了顶栅结构的设计，但由于光的折射等原因不可避免的还会有一部分的光照会透过，为了进一步减小反射光的影响，第二种方案采用增加BM色阻膜层的设计，这样就可以将反射光对TFT的影响减小到最低，减小了TFT的漏电流，提高了的稳定性和使用寿命。但由于多使用一层BM光罩的设计相应的生产成本也会随之增加。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims

1.一种指纹识别装置，其特征在于，包括光学感应模块，所述光学感应模块包括基板，所述基板上设置有第一电极、第二电极，所述第一电极、第二电极之间设置有源层，有源层上设置有顶栅极，所述第二电极还与氧化物电子层连接，所述氧化物电子层上设置有氧化物空穴层，所述氧化物空穴层上设置有透明氧化物层。

2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，顶栅极与透明氧化物层之间设置有阻挡层。

3.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述顶栅极与透明氧化物层之间设置有BM黑色矩阵膜层。

4.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述氧化物空穴层与氧化物电子层的成分为IGZO氧化物半导体或IGTO氧化物半导体。

5.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述有源层为IGZO氧化物。

6.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述透明氧化物层的成分为ITO。

7.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其特征在于，所述顶栅极与栅极扫描线连接，所述第一电极与Data线连接。