CN109492495A - 超声波指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波指纹识别模组及电子设备，超声波指纹识别模组包括盖板及超声波传感器。所述盖板覆盖于所述超声波传感器上。所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。所述超声波传感器包括TFT基板、压电层及电极层。所述压电层、所述电极层、所述TFT基板沿背向盖板一侧方向依次层叠设置，且所述压电层通过第一胶粘剂贴合于所述盖板底面。上述超声波指纹识别模组及电子设备中，在盖板下方依次为压电层、电极层、TFT基板，因此，压电层产生的超声波只需要穿透盖板即可到达接触对象，减小了超声波发射源(即压电层)与接触对象之间的距离，从而降低了超声波的损耗，提高了超声波信号的强度。

Description

超声波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，特别是涉及一种超声波指纹识别模组及电子设备。

背景技术

超声波指纹识别技术是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波(即超声波到达不同材质表面时，被反射回的超声波能量及历经的路程不同)而进行指纹识别的。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹嵴与指纹峪所在的位置。超声波指纹识别技术可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的三维特征。而且，由于超声波具有一定穿透性，因此在手指有少量污垢或潮湿的情况下仍能工作，可以穿透玻璃、铝、不锈钢、蓝宝石等设备进行识别。因此，超声波指纹识别技术越来越受到人们的重视。

然而，超声波指纹识别技术处于初期发展阶段，且超声波指纹识别模组的性能直接影响指纹识别的精确性，因此如何优化超声波指纹识别模组的性能是亟待解决的问题。

发明内容

基于此，有必要针对如何优化超声波指纹识别模组的性能的问题，提供一种超声波指纹识别模组及电子设备。

一种超声波指纹识别模组，包括盖板及超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器上；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波；所述超声波传感器包括TFT基板、压电层及电极层；所述压电层、所述电极层、所述TFT基板沿背向盖板一侧方向依次层叠设置，且所述压电层通过第一胶粘剂贴合于所述盖板底面。压电层产生的超声波只需要穿透盖板即可到达接触对象，减小了超声波发射源(即压电层)与接触对象之间的距离，从而降低了超声波的损耗，提高了超声波信号的强度和指纹识别的精确性。

在其中一个实施例中，所述压电层依次通过第二胶粘剂、所述第一胶粘剂贴合于所述盖板底面；所述第二胶粘剂为固态胶，可以提高平面的平整度，从而更易于传导超声波。

在其中一个实施例中，所述第一胶粘剂为NCA胶水。

在其中一个实施例中，所述第二胶粘剂为DAF胶膜。

在其中一个实施例中，所述电极层的材料为ITO。ITO与银浆相比，较为精细，因此只需一层ITO即可使电极层表面的光滑度满足要求，避免因电极层表面凹凸不均造成超声波影像不良，从而降低了工艺复杂度。

在其中一个实施例中，所述超声波指纹识别模组还包括电路板；所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层电连接。

在其中一个实施例中，所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层通过异方性导电胶膜绑定连接。异方性导电胶膜具有单向导电(即上下(Z轴)电气导通，左右(X,Y轴)绝缘)和胶合固定的功能，从而能够提高电路板与超声波传感器电性连接的性能。

在其中一个实施例中，所述电路板用于连接所述TFT基板的端口设有金手指，且所述TFT基板上设有金属引脚；所述金手指与所述金属引脚通过所述异方性导电胶膜连接在一起，以使得所述电路板与所述TFT基板绑定连接。

在其中一个实施例中，所述电路板上用于连接所述电极层的端口设有导电单元；所述导电单元与所述电极层通过所述异方性导电胶膜连接在一起，以使得所述电路板与所述电极层绑定连接。

一种电子设备，包括所述超声波指纹识别模组。该电子设备中，在盖板下方依次为压电层、电极层、TFT基板，因此，压电层产生的超声波只需要穿透盖板即可到达接触对象，减小了超声波发射源(即压电层)与接触对象之间的距离，从而降低了超声波的损耗，提高了超声波信号的强度和指纹识别的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的超声波指纹识别模组的结构示意图；

图2为图1所示实施方式的超声波指纹识别模组中电路板与TFT基板绑定结构的示意图；

图3为图1所示实施方式的超声波指纹识别模组中电路板与电极层绑定结构的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种超声波指纹识别模组，该超声波指纹识别模组能够利用超声波扫描用户的指纹，并对指纹进行识别，可以安装于电子设备内。本实施方式中，请参考图1，超声波指纹识别模组包括盖板100及超声波传感器200。盖板100覆盖于超声波传感器200上。

其中，盖板100的顶面朝向接触对象(接触对象例如为用户的手指)。盖板100起保护作用，从而可以提高超声波指纹识别模组的可靠性。盖板100可以为能够被超声波穿透的材料，例如玻璃、金属或复合材料等。另外，盖板100可以直接为电子设备的壳体，或者盖板100可以镶嵌于电子设备的壳体中，或者盖板100安装于电子设备的壳体下方。

超声波传感器200能够发射超声波，并能够检测反射的超声波。本实施方式中，超声波传感器200包括TFT基板210、压电层220及电极层230。压电层220、电极层230、TFT基板210沿背向盖板100一侧方向依次层叠设置，且压电层220通过第一胶粘剂410粘贴于盖板100底面。因此，整个超声波指纹识别模组的结构从上至下依次为：盖板100、压电层220、电极层230、TFT基板210。进一步地，超声波指纹识别模组还包括电路板300。电路板300分别与TFT基板210、电极层230电连接。

其中，TFT基板210包括若干按照阵列方式排布的薄膜晶体管，其可以对压电层220根据反射的超声波转换得到的电信号进行放大等处理。压电层220由压电材料构成，其可以利用压电效应发射和接收超声波。压电材料例如为铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)。电极层230可以导电，用于向压电层220施加高频电信号。

电路板300放置于超声波传导至接触对象所经过的路径之外，即超声波在向接触对象传导的过程中不会经过电路板300，从而可以避免电路板300对超声波的传导造成影响。此外，电路板300上设有驱动芯片，驱动芯片例如为ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片。驱动芯片向超声波传感器200提供控制信号(例如向超声波传感器200发送高频电信号)，以使得超声波传感器200发射超声波。并且，驱动芯片还接收超声波传感器200将反射的超声波转换得到的电信号，以对指纹进行识别。具体地，电路板300为柔性电路板。可以理解的是，电路板300在其他实施例中也可以省去，且驱动芯片直接放置于超声波传感器200内。

在上述超声波指纹识别模组中，需要发射超声波时，电路板300向电极层230输出高频电信号，电极层230被施加高频电信号后，可以激发压电层220产生超声波，超声波穿透盖板100后，传播至接触对象并反射回来。之后，压电层220将从接触对象反射回来的超声波转换为电信号，并将该电信号传递至TFT基板210，TFT基板210将该电信号经过相应的处理(例如放大)后发送至电路板300，从而最终完成指纹识别。

由此可见，本实施方式提供的上述超声波指纹识别模组，压电层220放置于电极层230上方，更靠近盖板100，即压电层220产生的超声波只需要穿透盖板100即可到达接触对象，减小了超声波发射源(即压电层220)与接触对象之间的距离，提高了超声波信号的强度，进而可以提高指纹识别的精度。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，压电层200依次通过第二胶粘剂420、第一胶粘剂410贴合于盖板100底面。其中，第一胶粘剂410可以选用固化速率较快、粘性较强的导电胶，例如为NCA胶水(例如：NCA3280)。第二胶粘剂420为固态胶(例如DAF胶膜)，可以提高平面的平整度，从而更易于传导超声波。

在其中一个实施例中，电极层230的材料为ITO(Indium tin oxide，氧化铟锡)。银浆较为粗糙，因此利用银浆形成电极层时通常需要采用两层银浆，以提高电极层230表面的光滑度。ITO与银浆相比，较为精细，因此只需一层ITO即可使电极层230表面的光滑度满足要求，从而降低了工艺复杂度。并且，压电层220覆盖于电极层230上，由于电极层230的表面较为光滑，因此也可防止因传统银浆表面凹凸不均造成超声波影像不良的现象，从而可以提高制程良率。

此外，由于电路板300需要同时与TFT基板210、电极层230进行绑定，且电极层230直接覆盖于TFT基板210上，再加上电极层230采用ITO而具有较薄的优势，因此电路板300绑定完成后，电路板300的表面几乎不会形成台阶，提高了绑定制程的良率，进而可以提高超声波指纹识别模组的稳定性。

在其中一个实施例中，在超声波指纹识别模组包括电路板300的前提下，请参考图2、图3，电路板300分别与TFT基板210、电极层230通过异方性导电胶膜(AnisotropicConductive Film，ACF)500绑定连接。异方性导电胶膜具有单向导电(即上下(Z轴)电气导通，左右(X,Y轴)绝缘)和胶合固定的功能，从而能够提高电路板300与超声波传感器200电性连接的性能。

具体地，请参考图2，电路板300用于连接TFT基板210的端口设有金手指310，且TFT基板210设有金属引脚211。金手指310与金属引脚211通过异方性导电胶膜500连接在一起，以使得电路板300与TFT基板210绑定连接。

其中，金手指310由众多金黄色的导电触片组成，其表面镀金，从而具有较强的抗氧化性能和传导性能。具体地，金手指310中的各导电触片分别与TFT基板上的各金属引脚211一一对应连接。金属引脚211的材料例如为MOALMO，便于在TFT基板210上形成膜状的线路，从而可以提高表面的平整度。

可以理解的是，电路板300与TFT基板210的绑定方式不限于上述情况，例如：电路板300上的金手指310也可以替换为焊盘。

具体地，请参考图3，电路板300上用于连接电极层230的端口设有导电单元320。导电单元320与电极层230通过异方性导电胶膜500连接在一起，以使得电路板300与电极层230绑定连接。其中，导电单元320的材料例如为铜。

进一步地，请参考图2、图3，电路板300的表面还设有用于进行EMI(ElectroMagnetic Interference，电磁干扰)防护的防护结构600，以提高电路板300的性能。防护结构600的材料例如为金属。

另一实施方式提供了一种电子设备，例如可以是计算机、平板电脑、个人数字助理、手机等。该电子设备包括上述实施方式提供的超声波指纹识别模组。

需要说明的是，本实施方式提供的电子设备中的超声波指纹识别模组与上一实施方式的原理相同，这里就不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种超声波指纹识别模组，包括盖板及超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器上；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测反射的超声波；其特征在于，所述超声波传感器包括TFT基板、压电层及电极层；所述压电层、所述电极层、所述TFT基板沿背向盖板一侧方向依次层叠设置，且所述压电层通过第一胶粘剂贴合于所述盖板底面。

2.根据权利要求1所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述压电层依次通过第二胶粘剂、所述第一胶粘剂贴合于所述盖板底面；所述第二胶粘剂为固态胶。

3.根据权利要求1所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第一胶粘剂为NCA胶水。

4.根据权利要求2所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第二胶粘剂为DAF胶膜。

5.根据权利要求1所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电极层的材料为ITO。

6.根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述超声波指纹识别模组还包括电路板；所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层电连接。

7.根据权利要求6所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层通过异方性导电胶膜绑定连接。

8.根据权利要求7所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电路板用于连接所述TFT基板的端口设有金手指，且所述TFT基板上设有金属引脚；所述金手指与所述金属引脚通过所述异方性导电胶膜连接在一起，以使得所述电路板与所述TFT基板绑定连接。

9.根据权利要求7所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电路板上用于连接所述电极层的端口设有导电单元；所述导电单元与所述电极层通过所述异方性导电胶膜连接在一起，以使得所述电路板与所述电极层绑定连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项权利要求所述的超声波指纹识别模组。