阅读说明：本技术 超声波指纹识别传感器及其制作方法、显示模组 (Ultrasonic fingerprint identification sensor, manufacturing method thereof and display module ) 是由 刘文渠 姚琪 张锋 崔钊 岳阳 宋晓欣 黄海涛 王利波 董立文 吕志军 孟德天 于 2020-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种超声波指纹识别传感器,包括硬质基板,设置于所述硬质基板上的柔性衬底,以及依次设置于柔性衬底上的接收电极层、压电膜层和发射电极层,还包括设置于所述硬质基板与所述柔性衬底之间的第一焊盘,所述第一焊盘用于将所述接收电极层与外部电路板绑定连接、以获得指纹图像。本发明还涉及一种显示模组和超声波指纹识别传感器的制作方法。(The invention relates to an ultrasonic fingerprint identification sensor which comprises a hard substrate, a flexible substrate arranged on the hard substrate, a receiving electrode layer, a piezoelectric film layer and a transmitting electrode layer which are sequentially arranged on the flexible substrate, and a first bonding pad arranged between the hard substrate and the flexible substrate, wherein the first bonding pad is used for binding and connecting the receiving electrode layer and an external circuit board to obtain a fingerprint image. The invention also relates to a manufacturing method of the display module and the ultrasonic fingerprint identification sensor.)

超声波指纹识别传感器及其制作方法、显示模组

技术领域

本发明涉及显示产品制作技术领域，尤其涉及一种超声波指纹识别传感器及其制作方法、显示模组。

背景技术

压电材料(如聚偏氟乙烯，PVDF，压电陶瓷，驻极体等)，例如PVDF是一种优良的压电材料，经过晶化和电场极化后具有压电效应，分为正压电效应和逆压电效应两种，利用这一原理，对发射电极(Tx)施加AC电压，压电膜层在逆压电作用下产生超声波，电→声；然后超声波遇到手指指纹发生反射，再次对压电膜层产生作用，将超声波转换为电信号，声→电，由于脊谷反射信号的不同，接收电极(Rx)，接收的电荷不同，实现指纹识别。

压电膜层必须经过电极化处理才能产生良好的压电效应，极化目的是让压电膜层中杂乱取向的分子偶极电矩沿着特定方向(极化电场方向)一致取向，改善和提高压电膜层的压电性。电极化利用一个非均匀电场引起空气局部击穿的电晕放电产生离子束轰击电介质，并使离子电荷沉积于电介质内，从而达到较好的极化效果。

超声波指纹识别传感器包括绑定焊盘，所述接收电极接收的电信号经过TFT电路进行处理(例如放大)后，通过所述绑定焊盘传输至外部电路板以识别指纹图像，极化时，如果极化电场和绑定焊盘直接接触，电子云(Plasma)将会沿着绑定焊盘流走，甚至击穿TFT电路。目前通过设置遮挡层以避免绑定焊盘与极化电场接触，但是遮挡层采用非金属材料制成，容易形变，无法实现大尺寸化，且遮挡层上需要设置镂空区域以露出显示面板的有效显示区，该镂空区的设置一般采用机械加工的方式实现，容易出现对位偏差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种超声波指纹识别传感器及其制作方法、显示模组，解决设置用于避免绑定焊盘与极化电场接触遮挡层，而造成的无法大尺寸化以及容易产生对位偏差的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：一种超声波指纹识别传感器，包括硬质基板，设置于所述硬质基板上的柔性衬底，以及依次设置于柔性衬底上的接收电极层、压电膜层和发射电极层，还包括设置于所述硬质基板与所述柔性衬底之间的第一焊盘，所述第一焊盘用于将所述接收电极层与外部电路板绑定连接、以获得指纹图像。

可选的，所述第一焊盘与所述硬质基板之间设置有采用有机材料制成的隔离层。

可选的，所述接收电极层包括设置于所述柔性衬底上的薄膜晶体管和与该薄膜晶体管连接的接收电极。

可选的，所述薄膜晶体管包括依次设置于所述柔性衬底上的有源层、栅绝缘层、栅极层、层间绝缘层、源漏极层，平坦层，还包括与源漏极层同层设置的第一金属连接线，所述第一金属连接线用于将所述第一焊盘与所述源漏极层连接。

可选的，所述柔性衬底和所述接收电极层之间沿着远离所述柔性衬底的方向设置有第一绝缘层和缓冲层。

可选的，所述第一绝缘层上设置有第二金属连接线，所述第二金属连接线通过过孔与所述第一焊盘连接，所述第一金属连接线通过所述第二金属连接线与所述第一焊盘连接。

可选的，还包括与源漏极层同层设置的第二焊盘，用于将发射电极层与外部电路板连接，以对所述发射电极层提供电压。

可选的，还包括与所述源漏极层同层设置的极化线，使得所述接收电极接地，以处于零电位。

本发明实施例还提供一种显示模组，包括显示面板，以及设置于所述显示面板的背光侧的上述的超声波指纹识别传感器。

本发明实施例还提供一种超声波指纹识别模组的制作方法，包括以下步骤：

在硬质基板上形成隔离层；

在隔离层上形成第一焊盘；

形成柔性衬底；

在所述柔性衬底上依次形成薄膜晶体管和接收电极，所述接收电极和所述第一焊盘分别与所述薄膜晶体管连接；

形成压电膜层；

形成发射电极层。

可选的，在所述柔性衬底上依次形成薄膜晶体管和接收电极，具体包括以下步骤：

形成多晶硅有源层；

形成栅绝缘层；

形成栅极层；

形成层间绝缘层；

形成源漏极层、第一金属连接线，所述源漏极层通过过孔与所述有源层连接，所述第一金属连接线通过过孔与所述第一焊盘连接；

形成平坦层；

形成接收电极，接收电极通过过孔与所述源漏极层连接；

可选的，还包括以下步骤：

形成第一绝缘层；

形成第二金属连接线，所述第二金属连接线将所述第一金属连接线和所述第一焊盘进行连接。

本发明的有益效果是：将第一焊盘的设置位置设置于硬质基板和柔性衬底之间，防止第一焊盘与极化电场接触，相比相关的超声波指纹识别传感器省去了遮挡层的设置，从而也就解决了相关的超声波指纹识别传感器由于遮挡层的设置造成的无法大尺寸化等问题。

附图说明

图1表示相关技术中超声波指纹识别传感器结构示意图；

图2表示本发明实施例中超声波指纹识别传感器结构示意图；

图3表示本发明实施例中形成所述第一焊盘后的结构示意图；

图4表示本发明实施例中形成柔性衬底后的结构示意图；

图5表示本发明实施例中形成第二金属连接线的结构示意图；

图6表示本发明实施例中形成有源层后的结构示意图；

图7表示本发明实施例中形成栅极层后的结构示意图；

图8表示本发明实施例中形成源漏极层后的结构示意图；

图9表示本发明实施例中形成接收电极后的结构示意图；

图10表示本发明实施例中形成压电膜层后的结构示意图；

图11表示本发明实施例中形成压电薄膜层后的结构示意图；

图12表示本发明实施例中形成金属硬掩膜层后的结构示意图；

图13表示本发明实施例中形成光刻胶后的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

超声波指纹识别传感器包括压电膜层1和设置于压电膜层1相对的两侧的发射电极(图中未示)和接收电极3，还包括用于将接收电极3接收的信号传输至外部电路以进行指纹识别的绑定焊盘2，如图1所示，绑定焊盘2是裸露的，容易与极化电场接触，如果极化电场和绑定焊盘2直接接触，电子云(Plasma)将会沿着绑定焊盘流走，甚至击穿TFT电路(与接收电极3直接连接的TFT电路20，TFT电路20包括源漏极4和栅极5)。目前通过设置遮挡层10以避免绑定焊盘2与极化电场接触，但是遮挡层10采用非金属材料制成，容易形变，而遮挡层10的平整度要求比较高，一般小于1mm，在保证良率的前提下就无法实现大尺寸化，且遮挡层10上需要设置镂空区域(所述压电膜层1的正上方的区域)以露出显示面板的有效显示区，该镂空区的设置一般采用机械加工的方式实现，容易出现对位偏差。

针对上述技术问题，本实施例提供一种超声波指纹识别传感器，参考图2，包括硬质基板1，设置于所述硬质基板1上的柔性衬底2，以及依次设置于柔性衬底2上的接收电极层10、压电膜层12和发射电极层11，还包括设置于所述硬质基板1与所述柔性衬底2之间的第一焊盘15，所述第一焊盘15用于将所述接收电极层10与外部电路板绑定连接、以获得指纹图像。

本实施例中利用超声波指纹识别传感器本身结构的设置，将所述第一焊盘15制作于所述硬质基板1与所述柔性衬底2之间，在将所述超声波指纹识别传感器应用于显示模组等电子设备上时，所述硬质基板1是需要去除的，则相当于将所述第一焊盘15设置于超声波指纹识别传感器的背面，而所述发射电极层11、接收电极层10、压电膜层12位于所述超声波指纹识别传感器的正面，即所述发射电极层11、接收电极层10、压电膜层12位于所述柔性衬底2第一侧，所述第一焊盘15位于所述柔性衬底2上与所述第一侧相对设置的第二侧，这样，避免了所述第一焊盘15的裸露的设置，防止了极化电场(所述发射电极层11和所述接收电极层10之间产生的电场)与所述第一焊盘15的接触，相比图1中所示的相关技术中的超声波指纹识别传感器的结构的设置，省去了遮挡层的设置，这样也就避免了由遮挡层带来的无法大尺寸化等问题。

本实施例中，所述第一焊盘15与所述硬质基板1之间设置有采用有机材料制成的隔离层16，参考图2和图3。

所述超声波指纹识别传感器在应用时，所述硬质基板1是需要去除的，而所述第一焊盘15与所述硬质基板1之间的粘结性较强，去除所述硬质基板1时，容易将所述第一焊盘15一起剥离，所述隔离层16的设置对所述第一焊盘15起到保护作用，防止了去除所述硬质基板1时对所述第一焊盘15的影响。

本实施例中，所述接收电极层10包括设置于所述柔性衬底2上的薄膜晶体管8和与该薄膜晶体管8连接的接收电极9，参考图2、图7-图10。

被手指指纹反射的超声波经所述压电膜层12后转换为电信号，所述接收电极9接收该电信号，并经所述薄膜晶体管8进行处理(例如放大)后，该电信号经由所述第一焊盘15传输至外部电路板以进行指纹识别。

本实施例中，所述薄膜晶体管8包括依次设置于所述柔性衬底2上的有源层81、栅绝缘层5、栅极层83、层间绝缘层6、源漏极层82，平坦层20，还包括与源漏极层82同层设置的第一金属连接线14，所述第一金属连接线14用于将所述第一焊盘15与所述源漏极层82连接。

所述第一金属连接线14通过过孔与所述第一焊盘15连接，实现所述薄膜晶体管8与所述第一焊盘15之间的信号的传输。

本实施例中，所述柔性衬底2和所述接收电极层10之间沿着远离所述柔性衬底2的方向设置有第一绝缘层3和缓冲层4。

所述第一绝缘层3和所述缓冲层4的设置都起到了保护作用，增设所述缓冲层4进一步的避免水氧侵袭。

本实施例中，所述第一绝缘层3上设置有第二金属连接线17，所述第二金属连接线17通过过孔与所述第一焊盘15连接，所述第一金属连接线14通过所述第二金属连接线17与所述第一焊盘15连接。

所述第二金属连接线17的设置，使得所述第一金属连接线14的延伸方向可以垂直于所述硬质基板，利于所述第一金属连接线14与所述第一焊盘15之间的连接，降低了工艺难度。

本实施例中，所述超声波指纹识别传感器还包括与源漏极层82同层设置的第二焊盘7，用于将发射电极层11与外部电路板连接，以对所述发射电极层11提供电压。

所述第二焊盘7的设置实现了所述发射电极层11与外部电路板的绑定连接，以对所述发射电极层11施加电压。

本实施例中，所述超声波指纹识别传感器还包括与所述源漏极层82同层设置的极化线13，使得所述接收电极9接地，以处于零电位。

所述发射电极层11被施加交流电压，而所述接收电极9处于一固定电位(例如0电位)，从而在所述压电膜层12的表面形成电势差和强电场，所述压电膜层12发生形变会产生超声波，而所述极化线13的设置保证了所述接收电极9处于固定电位，从而保证所述压电膜层12产生超声波。

在应用时，所述超声波指纹识别传感器包括多个指纹识别单元，以对应多个显示模组的有效显示区，以起到将对应多个有效显示区的多个指纹识别单元中的接收电极9进行并联连接的作用，以统一提供0电位。

本发明实施例还提供一种显示模组，包括显示面板，以及设置于所述显示面板的背光侧的上述的超声波指纹识别传感器。

上述超声波指纹识别传感器的设置，通过将第一焊盘15设置于所述柔性衬底2远离所述压电膜层12的一侧，防止所述第一焊盘15与极化电场接触，且相对于裸露设置第一焊盘15的结构，省却了用于遮挡所述第一焊盘15的遮挡层的设置，避免由于遮挡层的设置而无法实现大尺寸化，且对位不准确的问题。

本发明实施例还提供一种超声波指纹识别模组的制作方法，包括以下步骤：

在硬质基板1上形成隔离层16；

在隔离层16上形成第一焊盘15，参考图3；

形成柔性衬底2，参考图4；

在所述柔性衬底2上依次形成薄膜晶体管8和接收电极9，所述接收电极9和所述第一焊盘15分别与所述薄膜晶体管8连接，参考图5-图9；

形成压电膜层12，参考图10；

形成发射电极层11，参考图2。

本实施例中，在所述柔性衬底2上依次形成薄膜晶体管8和接收电极9，具体包括以下步骤：

形成多晶硅有源层81，参考图6，所述有源层81的具体结构形式可以有P型、N型、P-N型，P型有源层81包括沿着平行于所述硬质基板1的方向上依次设置的P型掺杂区、多晶硅区和P型掺杂区，N型有源层81包括沿着平行于所述硬质基板1的方向依次设置的N型掺杂区、多晶硅区和N型掺杂区，所述P-N型有源层包括沿着平行于所述硬质基板1的方向依次设置的P型掺杂区、多晶硅区和N型掺杂区。

形成栅绝缘层5，参考图7；

形成栅极层83，参考图7；

形成层间绝缘层6，参考图8；

形成源漏极层82、第一金属连接线14，所述源漏极层82通过过孔与所述有源层81连接，所述第一金属连接线14通过过孔与所述第一焊盘15连接，参考图8；

形成平坦层20，参考图9；

形成接收电极9，接收电极9通过过孔与所述源漏极层82连接，擦参考图9；

本实施例中，还包括以下步骤：

形成第一绝缘层3，参考图5；

形成第二金属连接线17，所述第二金属连接线17将所述第一金属连接线14和所述第一焊盘15进行连接，参考图6。

本实施例中，在形成所述第一绝缘层3后，还包括在所述第一绝缘层3上形成缓冲层4，参考图7。

本实施例中，在形成所述压电膜层12之前，还包括在所述平坦层20上形成隔离绝缘层21。

本实施例中，所述压电膜层12的形成可通过构图工艺一次成型，也可以包括以下步骤：

采用压电材料(例如PVDF)形成压电薄膜层，参考图11，所述压电薄膜层是整面成膜，所述压电薄膜层包括覆盖于所述接收电极层10之上的保留区域，还覆盖于所述第二焊盘7之上的去除区域；

在所述压电薄膜层上形成金属硬掩膜层18，参考图12；

在所述金属硬掩膜层18上形成光刻胶19，所述光刻胶19在所述压电薄膜层上的正投影位于所述压电薄膜层的保留区域，参考图13；

通过光刻工艺，去除所述压电薄膜层的去除区域，形成所述压电膜层12，参考图10。

所述金属硬掩膜层的材料优选为Al系材料，例如：MoAlNdMo，MoAlMo。

本实施例中，所述发射电极层11采用金属Ag支制成，但并不以此为限。

以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。