JP7274818B2 - 指紋認識モジュール及びその作製方法並びに駆動方法、表示装置 - Google Patents

Description

本発明の実施例はディスプレイ分野に関し、特に指紋認識モジュール及びその作製方法並びに駆動方法、表示装置に関する。

ＯＬＥＤディスプレイはコントラストが高く、厚さが薄く、視野角が広く、応答速度が速い等の特徴を有するため、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、ＬＣＤと略称）を徐々に取り代わってきている。従来のＬＣＤは指紋認識機能をＬＣＤ内部に集積することにより、表示と指紋認識機能を同時に実現するが、ＯＬＥＤディスプレイについては、指紋認識機能が集積されたものが未だにない。

指紋認識機能が集積されたＯＬＥＤディスプレイは未だにないという課題を解決するために、本発明の実施例は指紋認識モジュール及びその作製方法並びに駆動方法、表示装置を提供する。

第１態様は、本発明の実施例は指紋認識モジュールを提供し、前記指紋認識モジュールは、基板と、前記基板上に設置され、アレイ状に配置された複数の指紋認識ブロックとを備え、各前記指紋認識ブロックは下電極と、上電極と、前記上電極と前記下電極との間に接続される光電流発生ユニットとを備え、前記光電流発生ユニットはＰＮ接合を備え、前記ＰＮ接合の一端が前記上電極に接続され、前記ＰＮ接合の他端が前記下電極に接続される。

第２態様は、本発明の実施例は、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネル上に設置された前記指紋認識モジュールとを備える表示装置をさらに提供する。

第３態様は、本発明の実施例は指紋認識モジュールの作製方法をさらに提供し、前記方法は、基板を提供することと、前記基板上に下電極を形成することと、前記下電極上に光電流発生ユニットを形成することと、前記光電流発生ユニット上に上電極を形成することと、を含み、前記光電流発生ユニットはＰＮ接合を備え、前記ＰＮ接合の一端が前記上電極に接続され、前記ＰＮ接合の他端が前記下電極に接続される。

第４態様は、本発明の実施例は前記指紋認識モジュールの駆動方法をさらに提供し、前記方法は、指紋認識段階において、プログレッシブ走査方式で前記下電極に第１指紋認識電圧を入力することと、現在走査している行における前記上電極に第２指紋認識電圧を入力し、前記光電流発生ユニットによる光電流の作用で前記第２指紋認識電圧が得たフィードバック電圧を取得することと、前記フィードバック電圧の大きさに基づいて前記下電極が指紋の谷それとも山に対応するかを判断することと、を含む。

本発明の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下では実施例の説明において使用される図面を簡単に説明するが、勿論、以下で説明される図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、本発明を制限するものではない。

本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの構造模式図である。 本発明の実施例に係る別の指紋認識モジュールの構造模式図である。 本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの平面図である。 本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの平面図である。 本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの動作模式図である。 本発明の実施例に係る別の指紋認識モジュールの構造模式図である。 本発明の実施例に係る表示装置の構造模式図である。 本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る別の指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る別の指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートである。 本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの駆動方法のフローチャートである。

本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明瞭にするために、以下では本発明の実施例の図面をもって、本発明の実施例の技術案を明瞭且つ完全に説明する。勿論、説明される実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。説明される本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を払わずに得る他の実施例のすべては、本発明の保護範囲に属する。

特に断らない限り、ここで使用される技術用語又は科学技術用語は、当業者が理解できる一般的な意味を有する。本願の明細書及び特許請求の範囲に記載の「第１」、「第２」及び類似する用語は、順序、数量又は重要性を示すものではなく、異なる構成要素を区別するためのものにすぎない。「備える」又は「含む」等の類似する用語は、「備える」又は「含む」の前に記載された要素又は部材が、「備える」又は「含む」の後に挙げられる要素又は部材及びそれらと同等のものをカバーすることを指し、他の要素又は部材を排除しない。「接続」又は「連結」等の類似する用語は、物理的又は機械的な接続に限定されるのではなく、直接的又は間接的な接続にかかわらず、電気的な接続も含む。「上」、「下」、「左」、「右」等は、相対的な位置関係を指すだけであり、説明された対象の絶対的な位置が変化すると、この相対的な位置関係も対応して変化する可能性がある。

図１は本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの構造模式図であり、この指紋認識モジュール（以下、モジュールと略称）は有機エレクトロルミネッセンスデバイスＯＬＥＤディスプレイパネルと、液晶ディスプレイパネル等に適用でき、図１に示すように、このモジュールは基板１００と、基板１００上に設置され、アレイ状に配置された複数の指紋認識ブロック１１０とを備え、各指紋認識ブロック１１０は、下電極１０１と、上電極１０２と、上電極１０１と下電極１０２との間に接続された光電流発生ユニット１１Ａとを備え、光電流発生ユニット１１ＡはＰＮ接合１０３を備え、ＰＮ接合１０３の一端が上電極１０１に接続され、ＰＮ接合１０３の他端が下電極１０２に接続される。

下電極１０１と上電極１０２はそれぞれ光電流発生ユニット１１Ａに第１指紋認識電圧と第２指紋認識電圧を供給するように用いられ、光電流発生ユニット１１Ａは光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用するように用いられる。

本発明は下電極と上電極によってそれぞれ光電流発生ユニットに第１指紋認識電圧及び第２指紋認識電圧を供給し、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光が光電流発生ユニットにおけるＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山で光電流発生ユニットに反射された光強度が異なるため、光電流発生ユニット内に発生した光電流が異なり、それにより上電極又は下電極における電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

図２ａは本発明の実施例に係る別のモジュールの構造模式図であり、このモジュールはＯＬＥＤディスプレイパネルと、液晶ディスプレイパネル等に適用でき、図２ａに示すように、このモジュールは基板１００と、基板１００上に設置され、アレイ状に配置された複数の指紋認識ブロック１１０とを備え、各指紋認識ブロック１１０は、下電極１０１と、上電極１０２と、上電極１０１と下電極１０２との間に接続された光電流発生ユニット１１Ｂとを備える。光電流発生ユニット１１Ｂは、上電極１０２と下電極１０１との間に設置された薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴと略称）１０４とＰＮ接合１０３とを備える。図２ｂと図２ｃは図２ａが提供するモジュールの平面図であり、図２ｂに示すように、上記光電流発生ユニット１１Ｂは走査線１０５と誘導線１０６とをさらに備える。

少なくともいくつかの実施例においては、上電極１０２が同時にＴＦＴ１０４のドレイン及びＰＮ接合１０３の一端に接続され、ＰＮ接合１０３の他端が下電極１０１に接続され、下電極１０１が走査線１０５に接続され、走査線１０５は、ＴＦＴ１０４が導通する時に下電極１０１に第１指紋認識電圧を入力するように用いられ、ＴＦＴ１０４はゲート電圧の作用で間隔的に導通するように用いられ、ＴＦＴ１０４のソースが誘導線１０６に接続され、誘導線１０６はＴＦＴ１０４のソースに第２指紋認識電圧を入力するように用いられる。

図２ｂと図２ｃが平面図であるため、走査線１０５に接続された下電極１０１、及び誘導線１０６に接続されたＴＦＴ１０４のソースは示しておらず、なお、図２ｂの走査線１０５と誘導線１０６が上電極１０２に接続されるわけではない。

上記構造によって、指紋認識段階において、プログレッシブ走査方式で下電極１０１に第１指紋認識電圧を入力し、現在走査している行における上電極１０２に第２指紋認識電圧を入力することを実現することができる。

図２ｂが提供するモジュールにおいて、各指紋認識ブロック１１０がそれぞれ一本の走査線１０５と誘導線１０６に接続される。図２ｃが提供するモジュールにおいて、各行の指紋認識ブロック１１０は一本の走査線１０５を共用し、各列の指紋認識ブロック１１０は一本の誘導線１０６を共用する。上記実現方式で、毎回一行の下電極１０１が接続される走査線１０５に第１指紋認識電圧を入力し、それに応じて、この行の上電極１０２が接続されるＴＦＴ１０４を導通するように制御し、それにより対応する上電極１０２が誘導線１０６により提供された第２指紋認識電圧を取得する。

図２ｂが提供するモジュールにおいて、各指紋認識ブロック１１０がそれぞれ一本の走査線１０５と誘導線１０６に接続されるため、この実現方式で、直接的に各本の走査線１０５と誘導線１０６の信号タイミングを制御することによって、指紋認識のプログレッシブ走査を実現することができる。したがって、少なくともいくつかの実施例においては、誘導線１０６と上電極１０２との間にＴＦＴ１０４を設置する必要がなく、すなわち、光電流発生ユニットはＰＮ接合１０３と、走査線１０５と、誘導線１０６とのみを備えてもよい。例えば、誘導線１０６が上電極に直接接続される。

第１指紋認識電圧と第２指紋認識電圧は、指紋認識を行う時に、ＰＮ接合に外部電界を提供するように用いられ、この外部電界の方向がＰＮ接合の内部電界方向に合致されるため、内部電界を強化させ、多数のキャリアの拡散運動を弱め、少数のキャリアのみのドリフト運動が逆電流を形成する。光照射がない場合に、逆電流が非常に弱く、暗電流と呼ばれ、光照射がある場合に、逆電流が数十マイクロアンペアまで急激に増加し、光電流と呼ばれる。光の強度が大きければ大きいほど、光電流が大きくなる。

図３は図２ａ～図２ｃが提供するモジュールの動作模式図であり、指紋認識モジュールがＯＬＥＤディスプレイパネルに応用されることを例として説明し、図３に示すように、ユーザーが指３００でモジュールにタッチする時に、ＯＬＥＤディスプレイパネル２０１のサブ画素領域２０１２から発した光がユーザーの指に照射し、ユーザーの指で反射された光が基板１００を通過して指紋認識ブロック１１０のＰＮ接合に照射し、指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、複数の指紋認識ブロック１１０が認識した谷と山によって指紋認識を完成ことができる。

上記指紋認識モジュールにおいて、ＴＦＴで導通する時に、ソースとドレインが導通し、ドレインが上電極を介してＰＮ接合の一端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の一端が第２指紋認識電圧を有し、ＴＦＴが導通する時に、走査線が下電極に第１指紋認識電圧を入力し、下電極がＰＮ接合の他端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の他端が第１指紋認識電圧を有し、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光がＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

基板１００はベース基板とも呼ばれ、少なくともいくつかの実施例においては、ベース基板は透明であり、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、又はシリコン基板等である。

少なくともいくつかの実施例においては、下電極１０１は透明導電材料で製造される。透明導電材料で製造された下電極１０１は、光を透過させることができるため、指紋認識用電極として用いることができる。

例えば、透明導電材料は酸化インジウムスズ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯと略称）又は酸化インジウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＺＯと略称）を含むが、それらに制限されない。

少なくともいくつかの実施例においては、走査線１０５は指紋認識段階において下電極１０１に第１指紋認識電圧を入力し、タッチ段階において下電極１０１にタッチ信号を入力するように用いられる。例えば、走査線１０５はＴＦＴ１０４がオフする時に下電極１０１にタッチ信号を入力するように用いられる。ＴＦＴ１０４がオフする時に、下電極１０１はタッチ信号の作用で自己容量によってタッチ機能を実現する。すなわち、タッチと指紋認識を時分割駆動する方式で二重機能を実現する。

少なくともいくつかの実施例においては、指紋認識とタッチ位置の特定を行いやすくするために、下電極１０１を矩形のブロック状電極のように設計してもよい。勿論、矩形は単に下電極１０１の配置と作製を容易にするためであり、下電極１０１の形状は、他の形状、例えば、円形、台形等々であってもよい。ここで、下電極が基板に平行する形状を指す。

例えば、ブロック状電極が行列状に分布される。指紋認識を行う時に、下電極にプログレッシブ走査方式で第１指紋認識電圧が入力され、下電極に第１指紋認識電圧が入力される時に、それに応じて、ＴＦＴがオンされ、上電極が第２指紋認識電圧を取得し、それによりこの行の指紋認識を完成する。

例えば、ブロック状電極は辺長が３－８ｍｍの方形電極であってもよく、一例においては、辺長が５ｍｍである。この大きさと形状の設計は、タッチの精度ニーズを満たすだけでなく、駆動回路の複雑な設計も回避できる。

それに応じて、上電極１０２も対応してブロック状電極のように設置されてもよく、例えば、図２ｂと図２ｃに示すように、上電極１０２は矩形のブロック状電極である。勿論、矩形は単に上電極１０２の配置と作製を容易にするためであり、上電極１０２の形状は他の形状、例えば、円形、台形等々であってもよい。ここで、上電極が基板に平行する形状を指す。

少なくともいくつかの実施例においては、上電極１０２と下電極１０１は基板に垂直される鉛直方向において重畳領域を有する。例えば、両者は部分的に重なってもよく、又は完全に重なってもよい。

少なくともいくつかの実施例においては、上電極１０２は金属電極である。例えば、アルミニウムＡｌ、銅Ｃｕ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、クロムＣｒ等の金属電極である。

図４は本発明の実施例に係る別のモジュールの構造模式図であり、図４は、例えば図３に示された指紋認識モジュールの縦断面図である。図４に示すように、このモジュールにおいて、ＴＦＴ１０４の上方に遮光層１０７が設けられ、表示デバイスにより提供された光源がＴＦＴ１０４のチャネル領域に照射して、ＴＦＴ特性を損なうことを回避する。

本発明の実施例においては、遮光層１０７が上電極１０２と同じ層に設置され、例えば、この遮光層１０７は金属遮光層１０７である。遮光層１０７が上電極１０２と同じ層にされることによって、作製がしやすくなる。

本発明の実施例においては、図４に示すように、ＰＮ接合１０３は、順に下電極１０１上に設置されたＰ型ドーピングアモルファスシリコンａ－Ｓｉ層（Ｐ領域）と、ノンドーピングａ－Ｓｉ層（真性領域、すなわちＩ領域）と、Ｎ型ドーピングａ－Ｓｉ層（Ｎ領域）とを備える。

例えば、ＰＮ接合１０３の内部電界の方向はＮ領域からＰ領域に向かい、ＰＮ接合に電圧を印加し（第１指紋認識電圧が第２指紋認識電圧より小さい）、外部電界の方向を内部電界に合致させ、この時、少数のキャリアのみのドリフト運動が逆電流を形成する。光照射がない場合に、逆電流が非常に弱く、暗電流と呼ばれ、光照射がある場合に、逆電流が数十マイクロアンペアまで急激に増加し、光電流と呼ばれる。光の強度が大きければ大きいほど、光電流が大きくなる。

本発明の実施例においては、ＰＮ接合１０３の上電極１０２に接続される一端の端面に導電性薄膜層１０８が設けられる。導電性薄膜層１０８は光電流が上電極１０２にスムーズに入るようにガイドする。

例えば、導電性薄膜層１０８はＩＴＯ又はＩＺＯ薄膜層であってもよい。

本発明の実施例においては、ＴＦＴ１０４は、順に設置されたゲート１０４１と、ゲート絶縁層１０４２と、酸化インジウムガリウム亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ、ＩＧＺＯと略称）活性層１０４３と、ソース１０４４と、ドレイン１０４５とを備える。

少なくともいくつかの実施例においては、ＴＦＴ１０４のゲート１０４１と、ソース１０４４と、ドレイン１０４５とは金属電極であってもよく、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属電極である。ゲート絶縁層１０４２はシリコン窒化層又はシリコン酸窒化層であってもよい。

本発明の実施例においては、モジュールは誘電体層１０９をさらに備え、ＴＦＴ１０４とＰＮ接合１０３が誘電体層１０９を介して互いに隔離することにより、ＴＦＴ１０４とＰＮ接合１０３の絶縁を確保し、短絡を回避する。

また、このモジュールは第１絶縁層１１１と、第２絶縁層１１２と、第３絶縁層１１３とをさらに備える。第１絶縁層１１１は下電極１０１とＴＦＴ１０４との間に設置され、ＴＦＴ１０４のゲート１０４１は第１絶縁層１１１上に設置される。第２絶縁層１１２はＴＦＴ１０４とＰＮ接合１０３上に設置される。第３絶縁層１１３は上電極１０２と遮光層１０７上に設置される。

少なくともいくつかの実施例においては、誘電体層１０９と、第１絶縁層１１１と、第３絶縁層１１３とはシリコン窒化層又はシリコン酸窒化層であってもよい。

少なくともいくつかの実施例においては、第２絶縁層１１２は樹脂層であってもよい。

本発明の実施例においては、走査線１０５と誘導線１０６はいずれもＴＦＴ１０４のソース１０４４と同じ層に設置される。走査線１０５と誘導線１０６がソース１０４４（ドレイン１０４５）と同じ層に設置されることにより、作製プロセスが少なくなる。

走査線１０５と誘導線１０６は別の位置に設置されてもよく、例えば走査線５３０をゲート１０４１と同じ層に設置し、誘導線１０６をソース１０４４と同じ層に設置する。

図４に示すように、下電極１０１はビア１１４を介して走査線１０５に接続されてもよい。

図５は本発明の実施例に係る表示装置の構造模式図であり、表示装置はＯＬＥＤ基板２０１と、ＯＬＥＤ基板２０１上に設置される指紋認識モジュール２０２とを備え、この指紋認識モジュールは前のいずれかの実施例に係る指紋認識モジュールであって、例えば図１～４のいずれかが提供する指紋認識モジュールである。

本発明の実施例に係るＯＬＥＤディスプレイパネルは、携帯電話、タブレットＰＣ、テレビ、ディスプレイ、ノートパソコン、デジタルフォトフレーム、ナビゲータ等の表示機能を有する任意の製品又は部材であってもよい。

本発明がＴＦＴで導通する時に、ソースとドレインが導通し、ドレインが上電極を介してＰＮ接合の一端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の一端が第２指紋認識電圧を有し、ＴＦＴが導通する時に、走査線が下電極に第１指紋認識電圧を入力し、下電極がＰＮ接合の他端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の他端が第１指紋認識電圧を有し、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光がＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

本発明の実施例においては、ＯＬＥＤ基板２０１は複数のサブ画素領域を含み、上電極１０２のＯＬＥＤ基板１００での投影は隣接するサブ画素領域の間に位置する。上電極１０２を隣接するサブ画素領域の間に設置することによって、ＯＬＥＤサブ画素が発する光を遮ることを回避する。

図６は本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートであり、図１に示された指紋認識モジュールを作製するように用いられ、図６に示すように、この方法は以下のステップを含む。

基板を提供するステップ３０１。

上記のように、基板はベース基板とも呼ばれ、通常、透明であり、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板等であってもよい。

基板上に下電極を形成するステップ３０２。

例えば、下電極は酸化インジウムスズＩＴＯ又は酸化インジウム亜鉛ＩＺＯ材料で製造されてもよい。

下電極上に光電流発生ユニットを形成するステップ３０３。

光電流発生ユニット上に上電極を形成するステップ３０４。

少なくともいくつかの実施例においては、光電流発生ユニットはＰＮ接合を備え、ＰＮ接合の一端が上電極に接続され、ＰＮ接合の他端が前記下電極に接続される。

下電極と上電極はそれぞれ光電流発生ユニットに第１指紋認識電圧と第２指紋認識電圧を供給し、光電流発生ユニットは光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用するように用いられる。

本発明は下電極と上電極によってそれぞれ光電流発生ユニットに第１指紋認識電圧と第２指紋認識電圧を供給し、ユーザーが該モジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光が光電流発生ユニットのＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山で光電流発生ユニットに反射された光強度が異なるため、光電流発生ユニット内に発生した光電流が異なり、それにより上電極又は下電極における電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

図７は本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートであり、図２ａと図２ｂに示された指紋認識モジュールを作製するように用いられ、図７に示すように、この方法は以下のステップを含む。

基板を提供するステップ４０１。

上記のように、基板はベース基板とも呼ばれ、通常、透明であり、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板等であってもよい。

基板上に下電極を形成するステップ４０２。

例えば、下電極は酸化インジウムスズＩＴＯ又は酸化インジウム亜鉛ＩＺＯ材料で製造されてもよい。

下電極上にＴＦＴと、ＰＮ接合と、走査線と、誘導線とを形成するステップ４０３。

本発明の実施例においては、ＰＮ接合は、順に下電極上に設置されたＰ型ドーピングアモルファスシリコンａ－Ｓｉ層と、ノンドーピングａ－Ｓｉ層と、Ｎ型ドーピングａ－Ｓｉ層とを備える。

少なくともいくつかの実施例においては、ＴＦＴは、順に設置されたゲートと、ゲート絶縁層と、活性層と、ソースと、ドレインとを備える。ＴＦＴのゲートと、ソースと、ドレインとは例えば金属電極であり、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属電極である。ゲート絶縁層は例えばシリコン窒化層又はシリコン酸窒化層である。活性層は酸化インジウムガリウム亜鉛ＩＧＺＯ活性層、低温多結晶シリコン活性層、又はアモルファスシリコン活性層を含むが、それらに制限されない。

少なくともいくつかの実施例においては、走査線と誘導線はいずれもＴＦＴのソースと同じ層に設置される。走査線と誘導線がソース（ドレイン）と同じ層に設置されることにより、作製プロセスが少なくなる。

ＴＦＴとＰＮ接合上に上電極を形成し、上電極を同時にＴＦＴのドレイン及びＰＮ接合の一端に接続し、下電極を走査線に接続し、ＴＦＴのソースを誘導線に接続し、ＰＮ接合の他端を下電極に接続し、ＴＦＴはゲート電圧の作用で間隔的に導通するように用いられ、走査線はＴＦＴが導通する時に下電極に第１指紋認識電圧を入力するように用いられ、誘導線はＴＦＴのソースに第２指紋認識電圧を入力するように用いられるステップ４０４。

少なくともいくつかの実施例においては、上電極は金属電極である。例えば、アルミニウムＡ１、銅Ｃｕ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、クロムＣｒ等の金属電極である。

本発明がＴＦＴで導通する時に、ソースとドレインが導通し、ドレインが上電極を介してＰＮ接合の一端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の一端が第２指紋認識電圧を有し、ＴＦＴが導通する時に、走査線が下電極に第１指紋認識電圧を入力し、下電極がＰＮ接合の他端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の他端が第１指紋認識電圧を有し、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光がＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、該モジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

図８は本発明の実施例に係る別の指紋認識モジュールの作製方法のフローチャートであり、図４に示される指紋認識モジュールを作製するように用いられ、図８に示すように、この方法は以下のステップを含む。

基板を提供するステップ５０１。

上記のように、基板はベース基板とも呼ばれ、通常、透明であり、ガラス基板、プラスチック基板、シリコン基板等であってもよい。

基板上に下電極を形成するステップ５０２。

例えば、下電極は酸化インジウムスズＩＴＯ又は酸化インジウム亜鉛ＩＺＯ材料で製造されてもよい。

下電極上に第１絶縁層を形成するステップ５０３。

第１絶縁層上にゲートを形成するステップ５０４。

ゲート上にゲート絶縁層を形成するステップ５０５。

例えば、ゲート絶縁層はシリコン窒化層又はシリコン酸窒化層であってもよい。

ゲート絶縁層上に活性層を形成するステップ５０６。

例えば、活性層は、酸化インジウムガリウム亜鉛ＩＧＺＯ活性層、低温多結晶シリコン活性層、又はアモルファスシリコン活性層を含むが、それらに制限されない。

活性層が形成されたゲート絶縁層上にソースと、ドレインと、走査線と、誘導線とを形成するステップ５０７。

ＴＦＴのゲートと、ソースと、ドレインとは金属電極であってもよく、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属電極であり、走査線と誘導線は金属線であってもよく、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属線である。

走査線が下電極に接続され、具体的には、第１絶縁層とゲート絶縁層上にビアが作製され、走査線がビアを介して下電極に接続されるようにしてもよい。

ＴＦＴのソースが誘導線に接続される。

ステップ５０７の後に、ＴＦＴの作製が完成し、ＴＦＴはゲート電圧の作用で間隔的に導通するように用いられ、走査線はＴＦＴが導通する時に下電極に第１指紋認識電圧を入力するように用いられ、誘導線はＴＦＴのソースに第２指紋認識電圧を入力するように用いられる。

ソースと、ドレインと、走査線と、誘導線との上方に誘電体層を形成するステップ５０８。

誘電体層と、ゲート絶縁層と、第１絶縁層とを通過するビアを作製し、ビア内にＰＮ接合を作製するステップ５０９。

ＰＮ接合は、順に下電極上に設置されたＰ型ドーピングアモルファスシリコンａ－Ｓｉ層と、ノンドーピングａ－Ｓｉ層と、Ｎ型ドーピングａ－Ｓｉ層とを備える。

ＰＮ接合の頂面に導電性薄膜層を作製するステップ５１０。

ＰＮ接合の頂面は基板から離れる一端の端面である。

本実施例においては、ＰＮ接合の底面が下電極に接続される。

誘電体層上に第２絶縁層を作製するステップ５１１。

第２絶縁層は樹脂層であってもよい。

第２絶縁層上に上電極と遮光層を作製するステップ５１２。

上電極が同時にＴＦＴのドレイン及びＰＮ接合上の導電性薄膜層に接続される。

例えば、ステップ５１２は、第２絶縁層と誘電体層を貫通し且つドレインと連通する第１ビアを作製することと、第２絶縁層を貫通し且つ導電性薄膜層と連通する第２ビアを作製することと、次に第１ビアと第２ビアを介してそれぞれＴＦＴのドレインとＰＮ接合上の導電性薄膜層に接続される上電極を作製することと、を含んでもよい。

例えば、ステップ５１２は活性層の真上に遮光層を作製することをさらに含んでもよい。

上電極と遮光層上に第３絶縁層を作製するステップ５１３。

誘電体層と、第１絶縁層と、第３絶縁層とはシリコン窒化層又はシリコン酸窒化層であってもよい。

本発明がＴＦＴで導通する時に、ソースとドレインが導通し、ドレインが上電極を介してＰＮ接合の一端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の一端が第２指紋認識電圧を有し、ＴＦＴが導通する時に、走査線が下電極に第１指紋認識電圧を入力し、下電極がＰＮ接合の他端に接続されるため、この時、ＰＮ接合の他端が第１指紋認識電圧を有し、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光がＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が光照射で光電流を発生させて第２指紋認識電圧に作用し、指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

図９は本発明の実施例に係る指紋認識モジュールの駆動方法のフローチャートであり、上記いずれかの実施例の指紋認識モジュール、例えば図１～４のいずれかに示された指紋認識モジュールに適用でき、図９に示すように、この方法は以下のステップを含む。

指紋認識段階において、プログレッシブ走査方式で下電極に第１指紋認識電圧を入力するステップ６０１。

例えば、指紋認識モジュールにおける下電極はブロック状電極であり、例えば、ブロック状電極は行列状に分布される。指紋認識を行う時に、下電極にプログレッシブ走査方式で第１指紋認識電圧が入力され、下電極に第１指紋認識電圧が入力される時に、それに応じて、ＴＦＴが導通し、上電極が第２指紋認識電圧を取得し、それによりこの行の指紋認識を完成する。

現在走査している行における上電極に第２指紋認識電圧を入力し、光電流発生ユニットによる光電流の作用で第２指紋認識電圧が得たフィードバック電圧を取得するステップ６０２。

第２指紋認識電圧は誘導線によって上電極に供給され、上電極と誘導線との間にＴＦＴが設置され、ＴＦＴはこの行の下電極に第１指紋認識電圧が入力される時にオンされ、したがって、下電極が第１指紋認識電圧を有する場合のみに、上電極に第２指紋認識電圧を供給する。

フィードバック電圧の大きさに基づいて下電極が指紋の谷それとも山に対応するかを判断するステップ６０３。

指の指紋の谷と山でＰＮ接合に反射された光強度が異なるため、ＰＮ接合内に発生した光電流が異なり、それにより誘導線における第２指紋認識電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができる。

したがって、少なくともいくつかの実施例においては、ステップ６０３は、フィードバック電圧が第１電圧範囲内にある場合に、下電極が指紋の谷に対応すると判断することと、フィードバック電圧が第２電圧範囲内にある場合に、下電極が指紋の山に対応すると判断することとを含んでもよい。第１電圧範囲と第２電圧範囲は実験によって事前に取得してもよく、両者は同じではない。

全ての指紋認識ユニットの走査が完成すると、完全な指紋を取得でき、更に得られた指紋に基づいて指紋認識を行うことができ、例えば得られた指紋と設定された指紋とを比較して、設定ユーザーであるか否かを判断する。

少なくともいくつかの実施例においては、この方法はさらに、タッチ感知段階において、下電極にタッチ信号を入力して、下電極の自己容量によってタッチ機能を実現することを含む。タッチ感知段階において、ＴＦＴがオフされ、上電極によるタッチ信号への影響を回避する。

以上の実施例においては、下電極と上電極との間に光電流発生ユニットを接続して設置することによって、ユーザーがこのモジュールにタッチする時に、ユーザーの指で反射された光が光電流発生ユニットのＰＮ接合に照射し、ＰＮ接合が上電極と下電極により提供された電圧作用で光電流を発生させ、指の指紋の谷と山で光電流発生ユニットに反射された光強度が異なるため、光電流発生ユニット内に発生した光電流が異なり、それにより上電極又は下電極における電圧の変化量が異なり、更に指紋の谷と山を認識することができ、この方式で指紋認識機能を有するモジュールを実現し、このモジュールをＯＬＥＤディスプレイパネルに応用すれば、指紋認識機能を有するＯＬＥＤディスプレイパネルを実現することができる。

以上説明したのは本発明の例示的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を制限するためのものではなく、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって決定される。

本願は２０１６年６月３０日出願の中国特許出願第２０１６１０５１４１５１．８号に基づく優先権を主張し、ここで上記中国特許出願の全ての内容を援用する。

１００ 基板
１０１ 下電極
１０２ 上電極
１０３ ＰＮ接続
１０４ ＴＦＴ
１０５ 走査線
１０６ 誘導線
１０７ 遮光層
１０８ 導電性薄膜層
１０９ 誘電体層
１１０ 指紋認識ブロック
１１１ 第１絶縁層
１１２ 第２絶縁層
１１３ 第３絶縁層
１１４ ビア

Claims (11)

1. 基板と、前記基板上に設置され、アレイ状に配置された複数の指紋認識ブロックと、を備える指紋認識モジュールであって、各前記指紋認識ブロックは第１電極と、第２電極と、前記第２電極と前記第１電極との間に接続される光電流発生ユニットと、を備え、前記光電流発生ユニットはＰＮ接合を備え、前記ＰＮ接合の一端が前記第２電極に接続され、前記ＰＮ接合の他端が前記第１電極に接続され、
   前記第２電極が前記第１電極よりも前記基板から遠く、
   前記光電流発生ユニットは走査線と誘導線とをさらに備え、
   該指紋認識モジュールは前記第２電極と前記第１電極との間に設置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をさらに備え、前記第２電極が前記ＴＦＴのドレインに接続され、前記第１電極が前記走査線に接続され、前記走査線はＴＦＴが導通する時に前記第１電極に第１指紋認識電圧を入力するように用いられ、前記ＴＦＴはゲート電圧の作用で間隔的に導通するように用いられ、前記ＴＦＴのソースが前記誘導線に接続され、前記誘導線は前記ＴＦＴのソースに第２指紋認識電圧を入力するように用いられ、
   前記第１電極は、指紋認識段階において第１指紋認識電圧の入力と、タッチ感知段階においてタッチ信号の入力とに用いられ、
   前記ＴＦＴの上方に遮光層が設けられ、前記遮光層は前記第２電極と同じ層に設置される、指紋認識モジュール。
2. 前記ＰＮ接合の前記第２電極に接続される一端の端面に導電性薄膜層が設けられる請求項１に記載の指紋認識モジュール。
3. 前記第１電極は透明導電材料で製造される請求項１に記載の指紋認識モジュール。
4. 前記第２電極は金属電極である請求項１に記載の指紋認識モジュール。
5. 前記指紋認識モジュールはさらに誘電体層を備え、前記ＴＦＴと前記ＰＮ接合が前記誘電体層を介して互いに隔離される請求項１に記載の指紋認識モジュール。
6. 前記走査線と前記誘導線はいずれも前記ＴＦＴのソースと同じ層に設置される請求項１に記載の指紋認識モジュール。
7. 前記ＰＮ接合はＮ型領域とＰ型領域と真性領域とを含み、前記ＰＮ接合の一端はＮ型領域であり、前記ＰＮ接合の他端はＰ型領域である請求項１から６のいずれか一項に記載の指紋認識モジュール。
8. ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネル上に設置された請求項１から７のいずれか一項に記載の指紋認識モジュールとを備える表示装置。
9. 前記ディスプレイパネルは複数のサブ画素領域を含み、前記第２電極の前記ディスプレイパネルでの投影は隣接するサブ画素領域の間に位置する請求項８に記載の表示装置。
10. 請求項１から７のいずれか一項に記載の指紋認識モジュールに適用する指紋認識モジュールの駆動方法であって、
    指紋認識段階において、プログレッシブ走査方式で前記第１電極に第１指紋認識電圧を入力することと、
    現在走査している行における前記第２電極に第２指紋認識電圧を入力し、前記第２指紋認識電圧と前記光電流発生ユニットによる光電流の作用で得られたフィードバック電圧を取得することと、
    前記フィードバック電圧の大きさに基づいて前記第１電極が指紋の谷それとも山に対応するかを判断することと、を含む指紋認識モジュールの駆動方法。
11. タッチ感知段階において、前記第１電極にタッチ信号を入力することをさらに含む請求項１０に記載の方法。

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