CN106886753A - 声波式指纹识别装置应用其的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种声波式指纹识别装置，包括电路基板、一形成于该电路基板表面的超声感测单元以及信号传输单元，该电路基板上含有电路，该超声感测单元包括依次层叠设置于该电路基板远离该盖板一侧的一第一电极、一压电聚合物层以及一第二电极，该信号传输单元电连接该电路和该第二电极以实现信号传输，形成该第二电极的材料中所含孔隙的孔径小于10um。本发明还提供一种应用该声波式指纹识别装置的电子装置。

Description

声波式指纹识别装置应用其的电子装置

技术领域

本发明涉及一种声波式指纹识别装置及应用该声波式指纹识别装置的电子装置。

背景技术

随着便携式电子装置被广泛的应用，用户对便携式电子装置提出了更多的功能需求。指纹识别装置由于具有隐私保护功能而被设置于便携式电子装置中，以增加用户体验。指纹识别装置可分为光学式、电容式、声波式等。声波式指纹识别装置因其操作不易受环境温度、湿度的影响，且具有寿命长、解析度高而得到广泛应用。

传统的超声波指纹识别元件能够识别放置在所述指纹识别元件上的手指的指纹。当使用者将其手指放置在所述指纹识别元件的表面上时，使用者的手指的指纹将被识别，进而验证所述使用者的身份信息。但声波经过各介质层后其信号会衰减,而介质层的平坦程度和致密性的差别都会导致声波传递的不均匀,最终导致信号成像不均、辨别率下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种声波式指纹识别装置，其具有较均匀的声波传递速度，使辨别结果更加准确。

另，还提供一种应用该声波式触控装置的电子装置。

一种声波式指纹识别装置，包括盖板、电路基板、超声感测单元、信号传输单元。盖板固设于电路基板的一侧，超声感测单元及信号传输单元置于电路基板远离盖板的一侧，信号传输单元同时连接超声感测单元与电路基板。盖板覆盖于第一粘胶层一侧，粘胶层远离盖板的另一侧与电路基板接触。电路基板包括第一表面和第二表面，以及一有效识别区，该有效识别区在盖板上的投影区域为本发明声波式指纹识别装置可有效辨识指纹的区域。

相较于现有技术，本发明的声波式指纹识别装置的第二电极与软性电路板直接电性连接，软性电路板同时与电路基板电连接，因此通过软性电路板可直接为第二电极和第一电极电信号，简化声波式指纹识别装置的结构。进一步，该第二电极采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，使超声波可具有较均匀的传递速度，最终使辨识结果更加准确。

附图说明

图1为本发明第一实施例的声波式指纹识别装置的剖视示意图。

图2为本发明第二实施例的声波式指纹识别装置的剖视示意图。

图3为本发明第三实施例的声波式指纹识别装置的剖视示意图。

图4为依据本发明第四实施例的声波式指纹识别装置的剖视示意图。

图5为应用本发明声波式指纹识别装置的较佳实施例的电子装置示意图。

图6为图5沿VI-VI的剖视示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可以参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或者相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所覆盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

本发明的一种声波式指纹识别装置，包括盖板、电路基板、超声感测单元、信号传输单元。信号传输单元同时连接电路基板和超声感测单元，超声感测单元发射并接收声波。通过简化声波式指纹识别装置的结构，合理规划定向声阻抗材料及致密性材料在结构中的位置，使声波波速可具有较均匀的传递速度，最终使感测结果更加准确。

下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明第一实施例的声波式指纹识别装置100包括盖板111、电路基板130、超声感测单元150、信号传输单元170。

电路基板130固设于盖板111的一侧，超声感测单元150及信号传输单元170置于电路基板130远离盖板111的一侧，信号传输单元170一端连接一控制装置(图未示)，另一端同时连接超声感测单元150与电路基板130以实现信号传输。

盖板111与电路基板130通过第一粘胶层113粘结。

电路基板130包括第一表面131和与第一表面131相反的第二表面133，第一表面131与第一粘胶层113接触。该电路基板130定义有效识别区135，该有效识别区135在盖板111上的投影区域为声波式指纹识别装置100可有效辨识指纹的区域。电路基板130含有电路，用于超声感测单元150接收超声波时耦合超声感测单元150以生成耦合电信号。本实施例中，电路基板130为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，所述电路即为该像素电路阵列。每一像素电路包括至少一个像素电极。

超声感测单元150包括第一电极153、压电聚合物层151、第二电极157以及第三粘胶层155。第一电极153对应所述有效识别区135设置于电路基板130远离盖板111的表面。压电聚合物层151完全覆盖第一电极153；第三粘胶层155覆盖压电聚合物层151远离电路基板130一侧表面的至少部分，第二电极157完全覆盖第三粘胶层155。本实施例中，该第一电极153为TFT阵列基板中的至少一个像素电极。

信号传输单元170包括软性电路板171、连接层173、第二粘胶层175、驱动单元电连接垫177，驱动单元电连接垫177设置于电路基板130的第二表面133之上，第二粘胶层175覆盖该驱动单元电连接垫177，该连接层173与第二电极157连接。连接层173形成于软性电路板171之上，且该连接层173包括多个金手指(图未示)，部分金手指与软性电路板171电性连接，部分金手指通过第二粘胶层175与驱动单元电连接垫177电性连接。第二电极157还通过除连接层173以外的金手指(图未示)与软性电路板171相连。

盖板111上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。第一粘胶层113置于电路基板130与盖板111之间使二者结合牢固，第一粘胶层113具有某一方向上的定向声阻抗，使声波穿越该第一粘胶层113时波速较为稳定。

第一电极153其材质可以为氧化铟锡(ITO)。有效识别区135内存在多个像素电极(未示出)。驱动单元电连接垫177为导电材质。第二粘胶层175为具有导电能力的粘胶。第二电极157采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，该孔隙是指由材料本身性质决定或在材料制备过程中不可避免所形成的孔隙，而非刻意加工出的。第二电极157的材料可为铜，或者为多层复合金属层，如铜层和镍层、铂层和金层、铬层和铜层以及铬铜层和金层形成的多层复合金属层。

制作该声波式指纹识别装置100时，可先将压电聚合物层151涂覆于位于电路基板130上的第一电极153上，第二电极157与连接层173形成于该软性电路板171上，再将形成有第二电极157的软性电路板171通过第三粘胶层155贴合至压电聚合物层151表面，使第二电极157通过第三粘胶层155与压电聚合物层151结合。

声波式指纹识别装置100一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，软性电路板171同时给予第一电极153和第二电极157不同的电压信号，使压电聚合物层151两侧形成一电势差进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板171给予第一电极153和第二电极157一工作电压以维持压电聚合物层151的正常工作，压电聚合物层151接收反射的超声波并产生感应电荷，第一电极153与压电聚合物层151发生耦合，电路基板130对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板171传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置100的第二电极157通过连接层173和金手指与软性电路板171直接电性连接，软性电路板171同时与电路基板130电连接，因此通过软性电路板171可直接为第二电极157和第一电极153电信号，简化声波式指纹识别装置100的结构。进一步，该第二电极157采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，使超声波可具有较均匀的传递速度，最终使辨识结果更加准确。

实施例二

如图2所示，本发明第二实施例的声波式指纹识别装置200包括盖板211、电路基板230、超声感测单元250、信号传输单元270。

电路基板230固设于盖板211的一侧，超声感测单元250及信号传输单元270置于电路基板230远离盖板211的一侧，信号传输单元270一端连接一控制装置(图未示)，另一端同时连接超声感测单元250与电路基板230以实现信号传输。

盖板211覆盖于第一粘胶层213的一侧，第一粘胶层213远离盖板211的另一侧与电路基板230接触。

电路基板230包括第一表面231和与第一表面231相反的第二表面233，第一表面231与第一粘胶层213接触。该电路基板230定义一有效识别区235，该有效识别区235在盖板211上的投影区域为声波式指纹识别装置200可有效辨识指纹的区域。电路基板230含有电路，用于超声感测单元250接收超声波时耦合超声感测单元250以生成耦合电信号。本实施例中，电路基板230为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，所述电路即为该像素电路阵列。每一像素电路包括至少一个像素电极。

超声感测单元250包括压电聚合物层251、第一电极253以及第二电极257，第一电极253对应所述有效识别区235设置于电路基板230远离盖板211的表面，压电聚合物层251完全覆盖有效识别区235；第二电极257覆盖压电聚合物层251远离电路基板230一侧表面的至少部分。

信号传输单元270包括软性电路板271、连接层273、第二粘胶层275、驱动单元电连接垫277，驱动单元电连接垫277设置于电路基板230的第二表面233之上，第二粘胶层275覆盖该驱动单元电连接垫277，该连接层273与第二电极257连接，软性电路板271覆盖第二电极257。连接层273形成于软性电路板271之上，且该连接层273包括多个金手指(图未示)，部分金手指与软性电路板271电性连接，部分金手指通过第二粘胶层275与驱动单元电连接垫277电性连接。第二电极257还通过除连接层273以外的金手指(图未示)与软性电路板271相连。

盖板211上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。第一粘胶层213置于电路基板230与盖板211之间使二者结合牢固，第一粘胶层213具有某一方向上的定向声阻抗，使声波穿越该第一粘胶层213时波速较为稳定。

第一电极253其材质可以为氧化铟锡(ITO)。有效识别区235内存在多个像素电极(未示出)。驱动单元电连接垫277为导电材质。第二粘胶层275为具有导电能力的粘胶。第二电极257采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，该孔隙是指由材料本身性质决定或在材料制备过程中不可避免所形成的孔隙，而非刻意加工出的。第二电极257的材料为复合材料，该材料表面具有粘性。

制作该声波式指纹识别装置200时，可先将压电聚合物层251涂覆于位于电路基板230上的第一电极253上，第二电极257与连接层273形成于该软性电路板271上，再将第二电极257贴合至压电聚合物层251表面。

声波式指纹识别装置200一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，软性电路板271同时给予第一电极253和第二电极257不同的电压信号，使压电聚合物层251两侧形成一电势差进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板271给予第一电极253和第二电极257一工作电压以维持压电聚合物层251的正常工作，压电聚合物层251接收反射的超声波并产生感应电荷，第一电极253与压电聚合物层251发生耦合，电路基板230对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板271传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置200的第二电极257通过连接层273和金手指与软性电路板271直接电性连接，软性电路板271同时与电路基板230电连接，因此通过软性电路板271可直接为第二电极257和第一电极253电信号，简化声波式指纹识别装置200的结构。进一步，该第二电极257采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，使超声波可具有较均匀的传递速度，最终使辨识结果更加准确。

实施例三

如图3所示，本发明第三实施例的声波式指纹识别装置30包括盖板311、电路基板330、超声感测单元350、信号传输单元370。

电路基板330固设于盖板311的一侧，超声感测单元350及信号传输单元370置于电路基板330远离盖板311的一侧，信号传输单元370一端连接一控制装置(图未示)，另一端同时连接超声感测单元350与电路基板330以实现信号传输。

盖板311覆盖于第一粘胶层313的一侧，第一粘胶层313远离盖板311的另一侧与电路基板330接触。

电路基板330包括第一表面331和与第一表面131相反的第二表面333，第一表面331与第一粘胶层313接触。该电路基板330定义有效识别区335，该有效识别区335在盖板311上的投影区域为声波式指纹识别装置300可有效辨识指纹的区域。电路基板330含有电路，用于超声感测单元350接收超声波时耦合超声感测单元350以生成耦合电信号。本实施例中，电路基板330为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，所述电路即为该像素电路阵列。每一像素电路包括至少一个像素电极。

超声感测单元350包括压电聚合物层351、第一电极353、第二电极357以及第三粘胶层355，第一电极353对应所述有效识别区335设置于电路基板330远离盖板311的表面。第三粘胶层355完全覆盖有效识别区335；压电聚合物层351覆盖第三粘胶层355远离电路基板330一侧表面的至少部分，第二电极357完全覆盖压电聚合物层351。

信号传输单元370包括软性电路板371、连接层373、第二粘胶层375、驱动单元电连接垫377，驱动单元电连接垫377设置于电路基板330的第二表面333之上，第二粘胶层375覆盖该驱动单元电连接垫377，该连接层373与第二电极357连接。连接层373形成于软性电路板371之上，且该连接层373包括多个金手指(图未示)，部分金手指与软性电路板371电性连接，部分金手指通过第二粘胶层375与驱动单元电连接垫377电性连接。第二电极357还通过除连接层373以外的金手指(图未示)与软性电路板371相连。

盖板311上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。第一粘胶层313置于电路基板330与盖板311之间使二者结合牢固，第一粘胶层313具有某一方向上的定向声阻抗，使声波穿越该第一粘胶层313时波速较为稳定。

第一电极353其材质可以为氧化铟锡(ITO)。有效识别区335内存在多个像素电极(未示出)。驱动单元电连接垫377为导电材质。第二粘胶层375为具有导电能力的粘胶。第二电极357采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，该孔隙是指由材料本身性质决定或在材料制备过程中不可避免所形成的孔隙，而非刻意加工出的。第二电极357的材料可为铜，或者为多层复合金属层，如铜层和镍层、铂层和金层、铬层和铜层以及铬铜层和金层形成的多层复合金属层。

制作该声波式指纹识别装置300时，第二电极357与连接层373形成于软性电路板371上，将压电聚合物层351涂覆于第二电极357上，再将形成有压电聚合物层351的第二电极357通过第三粘胶层355贴合至位于电路基板330上的第一电极353表面，使第一电极353通过第三粘胶层355与压电聚合物层351结合。

声波式指纹识别装置300一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，软性电路板371同时给予第一电极353和第二电极357不同的电压信号，使压电聚合物层351两侧形成一电势差进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板371仅给予第一电极353或者第二电极357一工作电压以维持压电聚合物层351的正常工作，压电聚合物层351接收反射的超声波并产生感应电荷，第一电极353与压电聚合物层351发生耦合，电路基板对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板371传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置300的第二电极357通过连接层373和金手指与软性电路板371直接电性连接，软性电路板371同时与电路基板330电连接，因此通过软性电路板371可直接为第二电极357和第一电极353电信号，简化声波式指纹识别装置300的结构。进一步，该第二电极357采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，使超声波可具有较均匀的传递速度，最终使辨识结果更加准确。

实施例四

如图4所示，本发明第一实施例的声波式指纹识别装置400包括盖板411、电路基板430、超声感测单元450、信号传输单元470。

电路基板430固设于盖板411的一侧，超声感测单元450及信号传输单元470置于电路基板430远离盖板411的一侧，信号传输单元470一端连接一控制装置(图未示)，另一端同时连接超声感测单元450与电路基板430。

盖板411覆盖于第一粘胶层413的一侧，第一粘胶层413远离盖板411的另一侧与电路基板430接触。

电路基板430包括第一表面431和与第一表面131相反的第二表面433，第一表面431与第一粘胶层413接触。该电路基板430还定义有效识别区435，该有效识别区335在盖板311上的投影区域为声波式指纹识别装置400可有效辨识指纹的区域。电路基板430含有电路，用于超声感测单元450接收超声波时耦合超声感测单元450以生成耦合电信号。本实施例中，电路基板430为薄膜晶体管(TFT)阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，所述电路即为该像素电路阵列。每一像素电路包括至少一个像素电极。

超声感测单元450包括压电聚合物层451、第三粘胶层455、第一电极453以及第二电极457。第一电极353对应所述有效识别区335设置于电路基板430远离盖板411的表面。压电聚合物层451完全覆盖有效识别区435；第三粘胶层455覆盖压电聚合物层451远离电路基板430一侧表面的至少部分，第二电极457完全覆盖第三粘胶层455。本实施例中，该第一电极453为TFT阵列基板中的至少一个像素电极。

信号传输单元470包括软性电路板471、连接层473、第二粘胶层475、驱动单元电连接垫477，连接层473包括第一金属连接垫4731和第二金属连接垫4733，驱动单元电连接垫477设置于电路基板430的第二表面433之上，第二粘胶层475覆盖该驱动单元电连接垫477，第二金属连接垫4733置于第二电极457靠近信号传输单元470一端的端部。连接层473形成于软性电路板471之上，且该连接层473包括多个金手指(图未示)，部分金手指与软性电路板471电性连接，部分金手指通过第二粘胶层475与驱动单元电连接垫477电性连接。

盖板411上可涂布油墨层达到遮蔽或装饰的作用。第一粘胶层413置于电路基板430与盖板411之间使二者结合牢固，第一粘胶层413具有某一方向上的定向声阻抗，使声波穿越该第一粘胶层413时波速较为稳定。

第一电极453其材质可以为氧化铟锡(ITO)。有效识别区435内存在多个像素电极(未示出)。驱动单元电连接垫477为导电材质。第二粘胶层475为具有导电能力的粘胶。第二电极457采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，该孔隙是指由材料本身性质决定或在材料制备过程中不可避免所形成的孔隙，而非刻意加工出的。第二电极457的材料可为铜，或者为多层复合金属层，如铜层和镍层、铂层和金层、铬层和铜层以及铬铜层和金层形成的多层复合金属层。

制作该声波式指纹识别装置400时，可先将压电聚合物层451涂覆于位于电路基板430上的第一电极453上，连接层473形成于该软性电路板471上，第二电极457与第二金属连接垫4733电性连接，再将第二电极457通过第三粘胶层455贴合至压电聚合物层451表面，使第二电极457通过第三粘胶层455与压电聚合物层451结合。

声波式指纹识别装置400一个工作周期包括发射阶段和接收阶段两部分。发射阶段，软性电路板471同时给予第一电极453和第二电极457不同的电压信号，使压电聚合物层451两侧形成一电势差进而产生机械振动发出超声波。接收阶段，软性电路板471仅给予第一电极453或者第二电极457一工作电压以维持压电聚合物层451的正常工作，压电聚合物层451接收反射超声波并产生感应电荷，第一电极453与压电聚合物层451发生耦合，电路基板430对该耦合电流进行收集和分析，再通过软性电路板471传输给所述控制装置。

上述声波式指纹识别装置400的第二电极457通过第二金属连接垫4733与软性电路板471直接电性连接，软性电路板471同时与电路基板430电连接，因此通过软性电路板471可直接为第二电极457和第一电极453电信号，简化声波式指纹识别装置400的结构。进一步，该第二电极457采用致密性导电材料制成，该致密性导电材料内部孔隙孔径小于10微米，使超声波可具有较均匀的传递速度，最终使辨识结果更加准确。

请一并参阅图5及图6，本发明还提供一种电子装置10，该电子装置包括主体12及设置于主体12内的声波式指纹识别装置500，该声波式指纹识别装置500可以为上述实施例一至实施例四所述的任一声波式指纹识别装置。图5中仅以电子装置10为手机为例，在其它实施例中，该电子装置10也可为个人计算机、智能家电、工业控制器等。当该电子装置10为手机时，该声波式指纹识别装置500可以对应手机的home键设置，使该home键具有可触摸操作的功能。图5中的声波式指纹识别装置500仅以实施例一中的声波式指纹识别装置结构为例，在其它实施例中，该声波式指纹识别装置500也可为实施例二至实施例四所述的任一声波式指纹识别装置。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (11)

1.一种声波式指纹识别装置，包括电路基板、一形成于该电路基板表面的超声感测单元以及信号传输单元，该电路基板上含有电路，其特征在于：该超声感测单元包括依次层叠设置于该电路基板远离该盖板一侧的一第一电极、一压电聚合物层以及一第二电极，该信号传输单元电连接该电路和该第二电极以实现信号传输，形成该第二电极的材料中所含孔隙的孔径小于10um。

2.如权利要求1所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：该第二电极的材料为铜。

3.如权利要求1所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：该第二电极的材料为多层复合金属层。

4.如权利要求3所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：该多层复合金属层为铜层和镍层、铂层和金层、铬层和铜层以及铬铜层和金层形成的多层复合金属层。

5.如权利要求1所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述电路基板为一TFT阵列基板，该TFT阵列基板包括像素电路的阵列，所述电路即为该像素电路阵列；每一像素电路包括一像素电极，该第一电极为其中一像素电极。

6.如权利要求1所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述信号传输单元包括软性电路板，该软性电路板与该电路基板及该第二电极电连接。

7.如权利要求6所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述压电聚合物层形成于第一电极上，该第二电极形成于该软性电极板上，该第二电极通过一粘胶层与该压电聚合物层远离电路基板的一侧结合。

8.如权利要求6所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述压电聚合物层形成于该第二电极上，压电聚合物层远离第二电极的一侧通过一粘胶层与第一电极结合。

9.如权利要求6所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述压电聚合物层形成于第一电极上，压电聚合物层远离第一电极的一侧通过第三粘胶层与第二电极粘结。

10.如权利要求9所述的声波式指纹识别装置，其特征在于：所述第二电极的材料为金属，其远离压电聚合物层的表面的形成有氧化防护层。

11.一种电子装置，该电子装置包括主体及设置于该主体内的声波式指纹识别装置，其特征在于：该声波式指纹识别装置为权利要求1-10任意一项所述的声波式指纹识别装置。