CN107609484B - 带位置侦测的指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带位置侦测的指纹识别模组，包括电性相连的复合式指纹识别模块和信号处理模块，所述复合式指纹识别模块具有至少两种不同的指纹识别模式，所述信号处理模块包括指纹识别处理模块以及位置信号处理模块，所述指纹识别处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得指纹识别图像，所述位置信号处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得手指操作位置。本发明还提供一种包括所述带位置侦测的指纹识别模组的电子设备，带位置侦测的指纹识别模组及电子设备在实现指纹识别的同时还可以进行位置侦测，使得带位置侦测的指纹识别模组在功能丰富的条件下，集成度提高。

Description

带位置侦测的指纹识别模组及电子设备

【技术领域】

本发明涉及指纹识别技术领域，具体涉及一种带位置侦测的指纹识别模组及电子设备。

【背景技术】

目前，指纹识别技术已经广泛应用在移动终端、智能家居、打击犯罪等多个领域。给人们的生活带来了很多的便利和安全。然而其在丰富电子设备功能的同时，产品的集成度下降，电子设备成本增加。

【发明内容】

为克服现有指纹识别模组给电子设备所带来的集成度降低的问题，本发明提供带位置侦测的指纹识别模组及电子设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种带位置侦测的指纹识别模组，包括电性相连的复合式指纹识别模块和信号处理模块，所述复合式指纹识别模块具有至少两种不同的指纹识别模式，所述信号处理模块包括指纹识别处理模块以及位置信号处理模块，所述指纹识别处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得指纹识别图像，所述位置信号处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得手指操作位置。

优选地，带位置侦测的指纹识别模组进一步包括开关模块，所述开关模块与所述复合式指纹识别模块电性连接，复合式指纹识别模块具有第一识别模式和第二识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模块以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，在第二识别模式下，复合式指纹识别模块以电容式指纹识别原理进行指纹识别；所述开关模块控制复合式指纹识别模块在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。

优选地，所述复合式指纹识别模块包括上电极层、压电层以及下电极层，上电极层和下电极层分别设置在压电层相对的两个表面上，上电极层包括阵列排布的上电极块，下电极层包括阵列排布的下电极块，上电极块与下电极块一一对应设置，开关模块包括多个开关单元，每一上电极块和下电极块分别连接一开关单元。

优选地，所述开关单元包括至少一开关，上电极块和下电极块通过所述至少一开关的切换可连接至GND、VDD及Vx，其中Vx<VDD。

优选地，带位置侦测的指纹识别模组进一步包括进行信号采集的信号采集模块，信号采集模块包括多个信号采集单元，信号采集单元通过开关与上电极块和下电极块一一对应连接。

优选地，在第一识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：下电极块接GND，上电极块交替接具有压差的两个电压信号激发压电层产生超声波发射信号；第三工作阶段：上电极块接一固定电压信号，下电极块接信号采集单元，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与下电极块连接的信号采集单元；在第二识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：上电极块和下电极块接VDD，上电极块与手指之间的寄生电容充电；第三工作阶段：上电极块接信号采集单元和Vx，下电极块接Vx，信号采集单元采集所述寄生电容的放电信号。

优选地，复合式指纹识别模块包括上电极层、压电层、中电极层以及下电极层，上电极层和中电极层分别设置在压电层相对的两个表面上，下电极层间距设置在中电极层远离压电层的一侧，所述上电极层包括阵列排布的上电极块，中电极层包括阵列排布的中电极块，下电极层包括阵列排布的下电极块，上电极块与中电极块一一对应设置，每一中电极块一侧对应设置有两块下电极块，开关模块包括多个开关单元，每一上电极块、中电极块和下电极块分别连接一开关单元，开关单元控制上电极块、中电极块以及下电极块以实现复合式指纹识别模块在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。

优选地，带位置侦测的指纹识别模组进一步包括进行信号采集的信号采集模块，信号采集模块包括多个信号采集单元，信号采集单元通过开关与上电极块及中电极块一一对应连接。

优选地，在第一识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块、中电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：中电极块和下电极块接GND，上电极块交替接具有压差的两个电压信号激发压电层产生超声波发射信号；第三工作阶段：上电极块和下电极块接一固定电压信号，中电极块接信号采集单元，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与中电极块连接的信号采集单元；在第二识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块、中电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：上电极块、中电极块及每一中电极块所对应的两下电极块中的其中一块下电极块接VDD，所述每一中电极块所对应的两下电极块中的另一块下电极块接GND，上电极块与手指之间的寄生电容Cx以及接地的下电极块与中电极块之间的电容C2充电；第三工作阶段：上电极块接信号采集单元和Vx，中电极块接Vx，下电极块接GND，信号采集单元采集所述寄生电容Cx的放电信号。

本发明还提供一种电子设备，该电子设备中包括如上所述的带位置侦测的指纹识别模组。

与现有技术相比，带位置侦测的指纹识别模组在实现指纹识别的同时还可以进行位置侦测，使得带位置侦测的指纹识别模组在功能丰富的条件下，集成度提高。

【附图说明】

图1是本发明第一实施例复合式指纹识别模组的层状结构示意图。

图2是本发明第一实施例复合式指纹识别模组的电路模块结构示意图。

图3是本发明第一实施例复合式指纹识别模块的结构示意图。

图4是本发明第一实施例复合式指纹识别模组的具体电路结构示意图。

图5是本发明第一实施例复合式指纹识别模组的具体电路结构的变形示意图。

图6是本发明第二实施例复合式指纹识别模组的层状结构示意图。

图7是本发明第二实施例复合式指纹识别模组的电路模块结构示意图。

图8是本发明第二实施例复合式指纹识别模块的结构示意图。

图9是本发明第二实施例复合式指纹识别模组的具体电路结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明第一实施例复合式指纹识别模组10包括复合式指纹识别模块10a和控制电路层17，控制电路层17设置在复合式指纹识别模块10a下方(本发明中所提及的上下左右等方位词仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置，可以理解，指定视图在平面内进行180°旋转后，位置词“下”即可以替换为位置词“上”)。可以理解，控制电路层17的位置可以根据产品的实际布局需要进行调整，其可以设置在复合式指纹识别模块10a的左侧，右侧或右下侧等等。

请参阅图2，控制电路层17与复合式指纹识别模块10a电性连接，具体地，控制电路层17包括开关模块171、信号采集模块173以及一信号处理模块175，信号处理模块175与信号采集模块173以及复合式指纹识别模块10a依次电性连接，开关模块171也连接于复合式指纹识别模块10a。复合式指纹识别模块10a具有第一识别模式和第二识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模块10a以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，在第二识别模式下，复合式指纹识别模块10a以电容式指纹识别原理进行指纹识别；所述开关模块171控制复合式指纹识别模块10a在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。信号采集模块173采集来自于复合式指纹识别模块10a产生的对应于指纹信息的信号并将其传给信号处理模块175进行处理以获得指纹图像。开关模块171可以根据环境的温度、湿度等对复合式指纹识别模块10a的识别模式进行切换，其也可以根据当前的指纹识别进程进行切换，如，在设定时间内，以第一识别模式进行指纹识别没有成功时，则开关模块控制复合式指纹识别模块10a切换到第二识别模式；或信号处理模块175确认当前识别模式下指纹识别失败时，开关模块控制复合式指纹识别模块10a切换到另一识别模式。

请参阅图3，复合式指纹识别模块10a包括上电极层11、压电层13以及下电极层15，上电极层11和下电极层15分别设置在压电层13相对的两个表面上，控制电路层17设置在下电极层15远离压电层13的一侧。具体地，上电极层11包括阵列排布的上电极块111，下电极层15包括阵列排布的下电极块151，上电极块111与下电极块151一一对应设置，即上电极块111在下电极层15上的投影至少部分与下电极块151重叠，优选地，上电极块111在下电极层15上的投影与下电极块151面积尺寸一致，且刚好重叠。

压电层13为压电膜，优选地，压电层13为原位极化的压电膜，即所述压电层13是采用原位极化的方式极化形成。具体为所述压电层13是在基体一面原位形成压电膜，所述压电膜包括相对的第一表面和第二表面，使该压电膜的第一表面电势为零；在所述压电膜的第二表面所在侧提供第一电场及第二电场，第一电场的电势高于第二电场的电势；在第一电场的作用下电离所述压电膜第二表面所在的一侧的环境气体，该环境气体穿过第二电场而聚集在压电膜的第二表面，使所述压电膜内形成沿薄膜厚度方向的膜内电场，对所述压电膜进行极化形成所述压电层13。

在实际生产中，可以是采用化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等方式将压电膜形成在基体上。现有技术中，压电膜通常是通过采购现有的成品通过一层粘结层粘附在基体上来进行极化，通常，此种方法形成的压电层13厚度均在30μm以上，不适应现有电子器件轻薄的发展趋势，而且采用这种压电层13的复合式指纹识别模组10，由于压电层13太厚，因此分辨率较低。而本发明的提供的压电层13原位形成在基体上，因此厚度很薄，而且形成工艺简单，从而减小信号的传输损耗，有利于提高复合式指纹识别模组10的指纹识别的分辨率。再者，本发明相较于直接在压电层13的上下表面设置电极，不会使压电层13直接承受所施加的高压电场，能避免压电层13被击穿。本发明可采用离子体极化(具体可参见申请号为201710108374.9的中国专利申请)或X射线极化(具体可参见申请号为201611222575.3的中国专利申请)的方式形成所述压电层13，所形成的压电层13能够做到很薄，而且，本发明的压电层13的压电效应较好以及使用寿命长，能够很好的适用在复合式指纹识别模组10中，利于实现复合式指纹识别模组10较好的识别效果。本发明中，进行了原位极化的所述压电层13的压电效应D33的范围为20-35pC/N。

所述压电层13的材料为压电材料，具体可选用但不限于：聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯，聚碳酸酯、聚偏氟乙烯共聚物中的一种或者几种的组合。

在本发明的一些实施例中，所述压电层13的材料选用聚偏氟乙烯的共聚物为聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，为了获得压电效应较好的压电层13，所述聚偏氟乙烯与三氟乙烯的质量比的范围是(60-95)：(5-30)，优选地，其质量比的范围是(75-86)：(15-25)，进一步优选地，其质量比为80：20，所述聚偏氟乙烯和三氟乙烯共聚物较单独选用聚偏氟乙烯可降低成本，且其还具有较好的压电效应。

所述压电层13的厚度小于30μm，其厚度可进一步为小于9μm，再进一步地，其厚度可为1.5-7.4μm、1.9-7.2μm、2.2-8.6μm、2.8-8.4μm或者3.6-6.6μm，更进一步地，可以具体是1.8μm、2.4μm、2.6μm、3.7μm、3.9μm、4.2μm、4.6μm、5.6μm、5.8μm、6.7μm、8.6μm、8.7μm。

请参阅图3和4，开关模块171包括多个开关单元1711，多个开关单元1711与上电极块111以及下电极块151一一对应连接，即，每一上电极块111和每一下电极块151均连接有一开关单元1711。开关单元1711包括至少一开关，上电极块111和下电极块151通过所述至少一开关的切换可连接至GND、VDD及Vx。具体地，所述开关模块171包括的开关可以是一个或多个。本发明中以开关单元1711包括3个开关为例来进行说明。

信号采集模块173包括多个信号采集单元1731，信号采集单元1731通过开关Sp与上电极块111一一对应连接，即每一上电极块111连接一信号采集单元1731。信号采集单元1731通过开关St与下电极块151一一对应连接，即每一下电极块151连接一信号采集单元1731。

请继续参阅图3和图4，以一个上电极块111和一个下电极连接开关单元1711及信号采集单元1731为例来进行复合式指纹识别模块10a工作原理的说明。上电极块111所连接的开关单元1711中包括开关S1、S2及S3，S1、S2及S3一端均连接至上电极块111，另外一端分别连接到VDD(工作电压)、GND(地电压)及Vx(中间电压)。下电极块151所连接的开关单元1711中包括开关S4、S5及S6，S4、S5及S6一端均连接至下电极块151，另外一端分别连接到VDD、GND及Vx。Vx<VDD，优选地，Vx＝(0.3-0.7)VDD，进一步优选为，Vx＝(0.3-0.5)VDD。

在第一识别模式下，复合式指纹识别模组10包括第一工作阶段：开关S2、S5导通，上电极块111和下电极块151接GND以实现电荷清零；第二工作阶段：开关S5保持导通状态，开关S1和S2交替导通，即下电极块151接GND，上电极块111交替接VDD及GND以产生方波信号激发压电层13产生超声波发射信号；优选地，方波信号的频率为1～10MHz。第三工作阶段：开关S2、St导通，上电极块111接GND，下电极块151接信号采集单元1731，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层13将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与下电极块151连接的信号采集单元1731。优选地，第一识别模块下的第一阶段、第二阶段以及第三阶段依次进行。

在第二识别模式下，复合式指纹识别模组10包括第一工作阶段：开关S2、S5导通，上电极块111和下电极块151接GND以实现电荷清零。第二工作阶段：开关S1、S4导通，上电极块111和下电极块151接VDD，下电极块151和下电极块151接同样的电平信号，这样压电层13就不会出现电场，从而可以避免压电层13产生超声波发射信号以产生干扰。上电极块111与手指之间的寄生电容Cx进行充电。第三工作阶段：开关S3、S6、Sp导通，由于Vx<VDD，故，手指与上电极块111之间的寄生电容放电，信号采集单元1731采集所述寄生电容Cx的放电信号，其具体为放电电荷，放电电荷的多少对应了不同的指纹信息。信号处理模块175根据信号采集单元1731所采集到的放电信号即可以运算获得指纹图像。优选地，第二识别模块下的第一阶段、第二阶段以及第三阶段依次进行。

作为一种变形，在第一识别模式的第三阶段中，上电极块111不限于连接GND电压，其也可以是连接VDD或Vx电压，只要上连接块111连接一固定电压以作为基准信号即可，该固定电压可以是GND、VDD或Vx。

作为一种变形，与下电极连接的信号采集单元1731可省略，第一识别模式的第三阶段中，Sp导通，S5或S4或S6导通，超声波反馈信号通过压电层13转换成电信号后传输给与上电极111连接的信号采集单元1731。

请参阅图5，作为一种变形，与下电极连接的信号采集单元1731省略，下电极块151为单块的电极，且该下电极块151与上电极层中的阵列排布的上电极块111对应，即，下电极层为一整层。

可以理解，在第一识别模式当中，开关S1和S2交替导通即是为了提供一交替变化的电压信号给压电层13以产生超声波发射信号。

本实施例中的变形实施例根据实际情况可适用于其他实施例。

请参阅图6，本发明第二实施例复合式指纹识别模组20包括复合式指纹识别模块20a和控制电路层27，控制电路层27设置在复合式指纹识别模块20a下方(本发明中所提及的上下左右等方位词仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置，可以理解，指定视图在平面内进行180°旋转后，位置词“下”即可以替换为位置词“上”)。可以理解，控制电路层27的位置可以根据产品的实际布局需要进行调整，其可以设置在复合式指纹识别模块20a的左侧，右侧或右下侧等等。

请参阅图7，控制电路层27与复合式指纹识别模块20a电性连接，具体地，控制电路层27包括开关模块271、信号采集模块273以及一信号处理模块275，信号处理模块275与信号采集模块273以及复合式指纹识别模块20a依次电性连接，开关模块271也连接于复合式指纹识别模块20a。复合式指纹识别模块20a具有第一识别模式和第二识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模块20a以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，在第二识别模式下，复合式指纹识别模块20a以电容式指纹识别原理进行指纹识别；所述开关模块271控制复合式指纹识别模块20a在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。信号采集模块273采集来自于复合式指纹识别模块20a产生的对应于指纹信息的信号并将其传给信号处理模块275进行处理以获得指纹图像。开关模块271可以根据环境的温度、湿度等对复合式指纹识别模块20a的识别模式进行切换，其也可以根据当前的指纹识别进程进行切换，如，在设定时间内，以第一识别模式进行指纹识别没有成功时，则开关模块控制复合式指纹识别模块20a切换到第二识别模式；或信号处理模块275确认当前识别模式下指纹识别失败时，开关模块控制复合式指纹识别模块20a切换到另一识别模式。

请继续参阅图8，复合式指纹识别模块20a包括上电极层21、压电层22、中电极层23以及下层电极24，上电极层21和中电极层23分别设置在压电层22相对的两个表面上，下层电极24间距设置在中电极层23远离压电层22的一侧。具体地，上电极层21包括阵列排布的上电极块211，中电极层23包括阵列排布的中电极块231，下电极层24包括阵列排布的下电极块241,242，上电极块211与中电极块231一一对应设置，即上电极块211在中电极层23上的投影至少部分与中电极块231重叠，优选地，上电极块211在中电极层23上的投影与中电极块231面积尺寸一致，且刚好重叠。每一上电极块211与中电极块231对应两下电极块241,242，可以理解，上电极块211或中电极块231在下电极层24上的投影区域内包括两块下电极块241,242。令对应同一上电极块211或中电极块231的两下电极块241,242为第一下电极块241和第二下电极块242。

压电层22为压电膜，优选地，压电层22为原位极化的压电膜。

请参阅图8和图9，开关模块27包括多个开关单元2711，多个开关单元2711与上电极块211、中电极块231以及下电极块一一对应连接，即，每一上电极块211、中电极块231以及下电极块均连接有一开关单元2711。开关单元2711包括至少一开关，上电极块211和下电极块通过所述至少一开关的切换可连接至GND、VDD及Vx。具体地，所述开关模块271包括的开关可以是一个或多个。本发明中以开关单元2711包括3个开关为例来进行说明。

信号采集模块273包括多个信号采集单元2731，信号采集单元2731通过开关Sp与上电极块211一一对应连接，即每一上电极块211连接一信号采集单元2731。信号采集单元2731通过开关St与中电极块231一一对应连接，即每一中电极块231连接一信号采集单元2731。

请继续参阅图9，以一个上电极块211及一个中电极连接开关单元2711及信号采集单元2731，与所述上电极块211以及下电极块对应设置的第一下电极块241和第二下电极块242均连接一开关单元为例来进行复合式指纹识别模块20a工作原理的说明。上电极块211所连接的开关单元2711中包括开关S1、S2及S3，S1、S2及S3一端均连接至上电极块211，另外一端分别连接到VDD、GND及Vx。中电极块231所连接的开关单元2711中包括开关S4、S5及S6，S4、S5及S6一端均连接至下电极块，另外一端分别连接到VDD、GND及Vx。第一下电极块241所连接的开关单元2711中包括开关S7、S8及S9，S7、S8及S9一端均连接至第一下电极块241，另外一端分别连接到VDD、GND及Vx。第二下电极块242所连接的开关单元2711中包括开关S10、S11及S12，S10、S11及S12一端均连接至第二下电极块242，另外一端分别连接到VDD、GND及Vx。Vx<VDD，优选地，Vx＝(0.3-0.7)VDD，进一步优选为，Vx＝(0.3-0.5)VDD。

在第一识别模式下，复合式指纹识别模组10包括第一工作阶段：开关S2、S5、S8、S11导通，上电极块211、中电极块231、第一下电极块241及第二下电极块242接GND以实现电荷清零。第二工作阶段：开关S5、S8、S11保持导通状态，开关S1和S2交替导通，即中电极块231、第一下电极块241及第二下电极块242接GND，上电极块211交替接VDD及GND以产生方波信号激发压电层22产生超声波发射信号；优选地，方波信号的频率为1～10MHz。第三工作阶段：开关S2、St、S8、S11导通，即上电极块211、第一下电极块241及第二下电极块242接GND，中电极块231接信号采集单元2731，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层22将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与中电极块231连接的信号采集单元2731。优选地，第一识别模块下的第一阶段、第二阶段以及第三阶段依次进行。

在第二识别模式下，复合式指纹识别模组20包括第一工作阶段：开关S2、S5、S8、S11导通，上电极块211、中电极块231、第一下电极块241及第二下电极块242接GND以实现电荷清零。第二工作阶段：开关S1、S4、S7、S11导通，上电极块211、中电极块231和第一下电极块241接VDD，上电极块211和中电极块231以及第一下电极块241接同样的电平信号，这样压电层22就不会出现电场，从而可以避免压电层22产生超声波发射信号以产生干扰，中电极块231与第一下电极块241之间的之间形成的电容C1不工作。上电极块211与手指之间的寄生电容Cx以及进行充电；第二下电极块242接GND电压，中电极块231与第二下电极块242之间的电容C2充电。第三工作阶段：开关S3、S6、S8、S11、Sp导通，由于Vx<VDD，故，电容C2对电容电容C1放电，且手指与上电极块211之间的寄生电容Cx放电，信号采集单元2731采集所述寄生电容Cx的放电信号，其具体为放电电荷，放电电荷的多少对应了不同的指纹信息。信号处理模块175根据信号采集单元2731所采集到的放电信号即可以运算获得指纹图像。优选地，第二识别模块下的第一阶段、第二阶段以及第三阶段依次进行。

作为一种变形，在第一识别模式的第三阶段中，上电极块211211不限于连接GND电压，其也可以是连接VDD或Vx电压，只要上连接块211连接一固定的基准信号即可。

作为一种变形，与中电极块231连接的信号采集单元2731可省略，第一识别模式的第三阶段中，Sp导通，中电极块231、第一下电极块241与第二下电极块242接VDD或GND或Vx电压。超声波反馈信号通过压电层22转换成电信号后传输给与上电极连接的信号采集单元2731。中电极层还可以进一步变形为一整层的形态。

可以理解，在第一识别模式当中，开关S1和S2交替导通即是为了提供一交替变化的电压信号给压电层22以产生超声波发射信号。提供给上电极块211的电压信号不限定为VDD和GND，其还可以是其他任意具有压差的两个电压信号。

作为一种变形，在第一识别模式的第三阶段中，上电极块111不限于连接GND电压，其也可以是连接VDD或Vx电压，只要上连接块111连接一固定电压以作为基准信号即可，该固定电压可以是GND、VDD或Vx。

作为一种变形，与中电极连接的信号采集单元2731可省略，第一识别模式的第三阶段中，Sp导通，中电极块和下电极块连接至GND，超声波反馈信号通过压电层22转换成电信号后传输给与上电极211连接的信号采集单元2731，在该变形中，中电极块231可以为单块的电极，即下电极层为一整层。

优选地，上电极块211与中电极块231大小相同，下电极块241,242面积为中电极块231面积的30％-45％。进一步优选为38％-42％。

与现有技术相比，本实施例不仅具有第一实施例中复合式指纹识别模组所具有的优点，同时，因为本实施例中复合式指纹识别模组增加了下电极层24，下电极层24可以提升中电极层23的信号稳定性，从而提高指纹识别的精准度。

本发明第三实施例提供一种带位置侦测的指纹识别模组，其包括如上所述的复合式指纹识别模组，所述复合式指纹识别模组进一步包括信号处理模块，所述信号处理模块包括一指纹识别处理模块以及位置信号处理模块，所述指纹识别处理模块对信号采集模块传输过来的信号进行处理以获得指纹识别图像，所述位置信号处理模块对信号采集模块传输过来的信号进行处理以获得手指操作位置。

本发明第四实施例提供一种电子设备，该电子设备中包括如上所述的复合式指纹识别模组。该电子设备可以是手机，笔记本计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器，个人数据助理(PDA)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、移动健康装置、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表和速度计显示器等)、驾驶舱控制和/或显示器、相机视图显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电装置、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器等。

本发明中所提及的某些指定的开关导通即意味着其他开关断开。

与现有技术相比，带位置侦测的指纹识别模组及电子设备在实现指纹识别的同时还可以进行位置侦测，使得带位置侦测的指纹识别模组在功能丰富的条件下，集成度提高。

本发明中复合式指纹识别模组包括既能够采用超声波式指纹识别原理进行指纹识别，又能采用电容式指纹识别原理进行指纹识别，如此，大大提高了指纹识别的环境适应性。进一步，本申请通过开关模块对两种识别模式进行随意切换，简单方便。

采用复合式指纹识别模组的电子设备还具有指纹识别精准的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：包括电性相连的复合式指纹识别模块、信号采集模块、信号处理模块和开关模块，所述复合式指纹识别模块具有至少两种不同的指纹识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模块以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，在第二识别模式下，所述复合式指纹识别模块以电容式指纹识别原理进行指纹识别；

所述开关模块控制复合式指纹识别模块在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换；所述信号处理模块包括指纹识别处理模块以及位置信号处理模块，所述指纹识别处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得指纹识别图像，所述位置信号处理模块对复合式指纹识别模块传输过来的信号进行处理以获得手指操作位置；

所述复合式指纹识别模块包括上电极层、压电层以及下电极层，上电极层和下电极层分别设置在压电层相对的两个表面上，上电极层包括阵列排布的上电极块，下电极层包括阵列排布的下电极块；

信号采集模块包括多个信号采集单元，在第一识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：下电极块接GND，上电极块交替接具有压差的两个电压信号激发压电层产生超声波发射信号；第三工作阶段：上电极块接一固定电压信号，下电极块接信号采集单元，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与下电极块连接的信号采集单元；在第二识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：上电极块和下电极块接VDD，上电极块与手指之间的寄生电容充电；第三工作阶段：上电极块接信号采集单元，下电极块接Vx，信号采集单元采集所述寄生电容的放电信号。

2.如权利要求1所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：所述上电极块与下电极块一一对应设置，开关模块包括多个开关单元，每一上电极块和下电极块分别连接一开关单元。

3.如权利要求1所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：所述开关单元包括至少一开关，上电极块和下电极块通过所述至少一开关的切换可连接至GND、VDD及Vx，Vx<VDD。

4.如权利要求3所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：所述信号采集单元通过开关与上电极块和下电极块一一对应连接。

5.如权利要求1所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：复合式指纹识别模块还可包括中电极层，上电极层和中电极层分别设置在压电层相对的两个表面上，下电极层间距设置在中电极层远离压电层的一侧，所述上电极层包括阵列排布的上电极块，中电极层包括阵列排布的中电极块，下电极层包括阵列排布的下电极块，上电极块与中电极块一一对应设置，每一中电极块一侧对应设置有两块下电极块，开关模块包括多个开关单元，每一上电极块、中电极块和下电极块分别连接一开关单元，开关单元控制上电极块、中电极块以及下电极块以实现复合式指纹识别模块在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。

6.如权利要求5所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：所述信号采集单元通过开关与上电极块及中电极块一一对应连接。

7.如权利要求6 所述的带位置侦测的指纹识别模组，其特征在于：在第一识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块、中电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：中电极块和下电极块接GND，上电极块交替接具有压差的两个电压信号激发压电层产生超声波发射信号；第三工作阶段：上电极块和下电极块接一固定电压信号，中电极块接信号采集单元，超声波反射信号碰到手指后反射回来产生超声波反馈信号，压电层将超声波反馈信号转换成电信号后传输给与中电极块连接的信号采集单元；在第二识别模式下，带位置侦测的指纹识别模组包括第一工作阶段：上电极块、中电极块和下电极块接GND以实现电荷清零，第二工作阶段：上电极块、中电极块及每一中电极块所对应的两下电极块中的其中一块下电极块接VDD，所述每一中电极块所对应的两下电极块中的另一块下电极块接GND，上电极块与手指之间的寄生电容Cx以及接地的下电极块与中电极块之间的电容C2充电；第三工作阶段：上电极块接信号采集单元和Vx，中电极块接Vx，下电极块接GND，信号采集单元采集所述寄生电容Cx的放电信号。

8.一种电子设备，其特征在于，该电子设备中包括如权利要求1-7任一项所述的带位置侦测的指纹识别模组。

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