CN109815918B - 指纹识别模组及其制作方法和驱动方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

一种指纹识别模组、指纹识别模组的制作方法、指纹识别模组的驱动方法和显示装置。该指纹识别模组包括：多个超声波接收传感器，配置为接收超声波；以及至少一个超声波发射传感器，被配置为发射超声波，各超声波接收传感器包括第一压电材料层，各超声波发射传感器包括第二压电材料层，第二压电材料层的材料与第一压电材料层的材料不同。该指纹识别模组可提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量，以提高指纹识别性能，还可降低指纹识别模组的制作成本和制作难度。

Description

指纹识别模组及其制作方法和驱动方法、显示装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种指纹识别模组、指纹识别模组的制作方法、指纹识别模组的驱动方法和显示装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，指纹识别技术已经逐渐应用到人们的日常生活中。指纹识别技术可通过比较不同指纹的细节特征点来进行鉴别，从而达到身份识别的功能。通常，指纹识别技术可分为光学式指纹识别技术、硅芯片式指纹识别技术和超声波式指纹识别技术。

目前，超声波式指纹识别技术是各大厂商热门的研究方向。超声波指纹识别结构主要为三叠层结构，包括驱动电极、接收电极以及位于两者之间的压电层。当对驱动电极和接收电极加载驱动电压时，压电层受到电压激发产生逆压电效应，向外发射第一超声波。该第一超声波接触手指后，被手指反射回第二超声波。由于指纹包括谷和脊，所以被指纹反射回到压电层的第二超声波震动强度有差异，此时，对驱动电极加载固定电压，则压电层可将第二超声波转换成电压信号，该电压信号通过接收电极传输给指纹识别模块，根据该电压信号判断指纹中谷和脊的位置。

发明内容

本公开实施例提供一种指纹识别模组、指纹识别模组的制作方法、指纹识别模组的驱动方法和显示装置。该指纹识别模组包括：多个超声波接收传感器，配置为接收超声波；以及至少一个超声波发射传感器，被配置为发射超声波，各超声波接收传感器包括第一压电材料层，各超声波发射传感器包括第二压电材料层，第二压电材料层的材料与第一压电材料层的材料不同。该指纹识别模组可提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量，以提高指纹识别性能，还可降低指纹识别模组的制作成本和制作难度。

本公开至少一个实施例提供一种指纹识别模组，其包括：多个超声波接收传感器，配置为接收超声波；以及至少一个超声波发射传感器，被配置为发射超声波，各所述超声波接收传感器包括第一压电材料层，各所述超声波发射传感器包括第二压电材料层，所述第二压电材料层的材料与所述第一压电材料层的材料不同。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述第二压电材料层的压电应变常数大于所述第一压电材料层的压电应变常数。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述第一压电材料层的压电电压常数大于所述第二压电材料层的压电电压常数。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述第一压电材料层的材料包括聚偏氟乙烯，所述第二压电材料层的材料包括氮化铝或锆钛酸铅压电陶瓷。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，各所述超声波接收传感器还包括第一接收电极和第二接收电极，所述第一接收电极位于所述第一压电材料层的一侧，所述第二接收电极位于所述第一压电材料层远离所述第一接收电极的一侧，各所述超声波发射传感器还包括第一发射电极和第二发射电极，所述第一发射电极位于所述第二压电材料层的一侧，所述第二发射电极位于所述第二压电材料层远离所述第一发射电极的一侧。

例如，本公开一实施例提供的指纹识别模组还包括：基板，位于所述第一接收电极远离所述第一压电材料层的一侧，且包括被配置为与指纹接触的接触面，所述第一发射电极位于所述第二接收电极远离所述基板的一侧。

例如，本公开一实施例提供的指纹识别模组还包括：第一接触电极；以及第二接触电极，所述第一接触电极和所述第二接触电极与所述第二接收电极同层设置，各所述超声波发射传感器还包括位于所述第二压电材料层中的过孔和连接电极，所述第一接触电极直接与所述第一发射电极接触设置，所述连接电极穿过所述过孔将所述第二发射电极与所述第二接触电极电性相连。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述第一发射电极与所述第一接收电极同层设置，所述第二发射电极与所述第二接收电极同层设置。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，各所述超声波发射传感器还包括：空腔，位于所述第二发射电极远离所述第二压电材料层的一侧。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述第二接收电极的厚度小于10微米。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组中，所述至少一个超声波发射传感器包括多个超声波发射传感器，各所述超声波发射传感器在所述基板上的正投影位于相邻的两个所述超声波接收传感器在所述基板上的正投影之间。

本公开至少一个实施例还提供一种显示装置，包括上述任一项指纹识别模组。

例如，本公开一实施例提供的显示装置还包括：显示模组，所述显示模组的面积与所述指纹识别模组的面积大致相同。

本公开至少一个实施例还提供一种指纹识别模组的制作方法，其包括：提供衬底基板；在所述衬底基板的一侧形成多个超声波接收传感器；以及在所述衬底基板形成有所述多个超声波接收传感器的一侧形成至少一个超声波发射传感器，各所述超声波接收传感器包括第一压电材料层，各所述超声波发射传感器包括第二压电材料层，所述第一压电材料层的材料与所述第二压电材料层的材料不同。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法中，所述第二压电材料层的压电应变常数大于所述第一压电材料层的压电应变常数。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法中，在所述衬底基板形成有所述多个超声波接收传感器的一侧形成所述至少一个超声波发射传感器包括：提供至少一个所述超声波发射传感器；以及采用转印工艺在所述超声波接收传感器远离所述衬底基板的一侧转印所述至少一个超声波发射传感器。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法中，在所述衬底基板的一侧形成所述多个超声波接收传感器包括：在所述衬底基板的一侧形成多个第一接收电极；在所述多个第一接收电极远离所述衬底基板的一侧形成第一压电材料层；以及在所述第一压电材料层远离所述衬底基板的一侧形成与所述多个第一接收电极一一对应的多个第二接收电极，一一对应的所述多个第一接收电极和所述多个第二接收电极与所述第一压电材料层构成所述多个超声波接收传感器。

例如，本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法还包括：在形成所述多个第二接收电极的同时，形成与所述多个第二接收电极同层设置的第一接触电极和第二接触电极。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法中，各所述超声波发射传感器包括第一发射电极、第二压电材料层、第二发射电极以及位于所述第二压电材料层中的过孔和连接电极，采用转印工艺在所述超声波接收传感器远离所述衬底基板的一侧转印所述至少一个超声波发射传感器包括：将所述第一发射电极与所述第一接触电极相连；以及将所述连接电极与所述第二接触电极相连，所述连接电极穿过所述过孔将所述第二发射电极与所述第二接触电极电性相连。

本公开至少一个实施例还提供一种指纹识别模组的驱动方法，其包括：驱动所述至少一个超声波发射传感器发出超声波；以及驱动所述多个超声波接收传感器接收被指纹反射的超声波。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的驱动方法中，所述至少一个超声波发射传感器包括第一超声波发射传感器和第二超声波发射传感器，所述驱动方法包括：在第一时间点驱动所述第一超声波发射传感器发出超声波；以及在第二时间点驱动所述第二超声波发射传感器发出超声波以使所述第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于所述第一超声波发射传感器发出的超声波的相位，所述第二时间点延迟于所述第一时间点。

例如，在本公开一实施例提供的指纹识别模组的驱动方法中，所述至少一个超声波发射传感器还包括第三超声波发射传感器，所述第二超声波发射传感器位于所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器之间，所述驱动方法包括：在第一时间点驱动所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器发出超声波；以及在第二时间点驱动所述第二超声波发射传感器发出超声波以使所述第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器发出的超声波的相位，所述第二时间点延迟于所述第一时间点。

本公开至少一个实施例提供一种指纹识别模组，其包括：基板，具有被配置为与指纹接触的接触面；阵列设置的多个超声波器件，设置在所述基板远离所述接触面的一侧，各所述超声波器件包括第三压电材料层，所述第三压电材料层的材料包括氮化铝或锆钛酸铅压电陶瓷。

本公开至少一个实施例提供一种指纹识别模组的驱动方法，其中，所述指纹识别模组为上述的指纹识别模组，所述驱动方法包括：驱动部分所述超声波器件发出超声波；以及驱动至少部分所述超声波器件接收被指纹反射的超声波。

例如，在本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的驱动方法中，所述超声波器件包括第一超声波器件和第二超声波器件，驱动部分所述超声波器件发出超声波包括：在第一时间点驱动所述第一超声波器件发出超声波；以及在第二时间点驱动所述第二超声波器件发出超声波以使所述第二超声波器件发出的超声波的相位延迟于所述第一超声波器件发出的超声波的相位，所述第二时间点延迟于所述第一时间点。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为一种指纹识别模组发射超声波的示意图；

图2为一种指纹识别模组接收超声波的示意图；

图3为一种指纹识别模组进行指纹识别的示意图；

图4为一种指纹识别模组的结构示意图；

图5为一种显示装置的结构示意图；

图6为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的结构示意图；

图7为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组的结构示意图；

图8为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组的结构示意图；

图9A为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组中超声波发射传感器和超声波接收传感器的分布示意图；

图9B为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组中超声波发射传感器和超声波接收传感器的分布示意图；

图10为根据本公开一实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图11为根据本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法的流程图；

图12为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的驱动方法的流程图；

图13A为本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的多个超声波发射传感器的示意图；

图13B为本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的多个超声波发射传感器示意图；以及

图14为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1为一种指纹识别模组发射超声波的示意图；图2为一种指纹识别模组接收超声波的示意图。

如图1所示，该指纹识别模组包括超声波传感器10；超声波传感器10包括上电极11、下电极12和位于上电极11和下电极12之间的压电层13；压电层13采用压电材料制作，可被电压激发产生逆压电效应。如图1所示，当上电极11和下电极12输入交变电压(AC电压)时(例如，上电极11接地，下电极12上施加交流方波)，压电层13因逆压电效应会发生形变或者带动压电层13的上方和下方的膜层一起振动，从而可产生超声波并向外发射。需要说明的是，当上电极11远离压电层13的一侧或者下电极12远离压电层13的一侧设置有空腔(例如空气腔)时，该超声波传感器发出的超声波会得到加强，从而可更好地将超声波发射出去。

如图2所示，超声波传感器10发出的超声波被指纹500反射，反射回来的超声波在压电层会转化为交变电压；此时，将上电极11接地，下电极12则可作为接收电极，接收压电层产生的交变电压。由于指纹500包括谷510和脊520，它们对于超声波的反射能力不同(谷510对超声波的反射能力较强)，导致被谷510和脊520反射回来的超声波的强度不同。因此，可通过接收电极接收到的交变电压判断该超声波是被谷还是脊反射的超声波。

图3为一种指纹识别模组进行指纹识别的示意图。如图3所示，该指纹识别模组包括上电极11、多个下电极12、位于上电极11和多个下电极12之间的压电层13、位于上电极11远离压电层13的一侧的基板80和位于多个下电极12远离压电层13的一侧的保护层90；下电极12、压电层13和多个上电极11组成的超声波传感器10可发射超声波也可接收超声波，也就是说，该超声波传感器10即作为超声波发射传感器又作为超声波接收传感器。当指纹与基板80接触时，超声波传感器10发射的超声波被指纹500反射，反射回来的超声波在压电层会转化为交变电压；此时，将上电极11接地，多个下电极12则可作为接收电极，从而实现在不同的位置接收压电层产生的交变电压。由于指纹500包括谷510和脊520，它们对于超声波的反射能力不同(谷510对超声波的反射能力较强)，导致被谷510和脊520反射回来的超声波的强度不同。因此，可通过多个下电极12接收到的交变电压来得到该指纹500中谷和脊的位置信息，从而可实现指纹识别。

图4为一种指纹识别模组的结构示意图。如图4所示，上电极11、下电极12和压电层13可均制作在薄膜晶体管基板91的同一侧。该指纹识别模组还包括：偏置电阻60和绑定垫片70；偏置电阻60可用于校准电压，绑定垫片70可用于绑定外接的电路。

图5为一种显示装置的结构示意图。如图5所示，该显示装置包括依次层叠设置的基板80、显示模组50、胶层40、背板30、指纹识别模组20以及保护层90。显示模组50可用于显示画面；基板80具有用于与指纹接触的接触面81；胶层40用于将显示模组50与背板30粘结；该指纹识别模组20包括多个上电极11，可作为接收电极、下电极12，可作为驱动电极以及位于多个上电极11和下电极12之间的压电层13。该显示装置通过将显示模组50和指纹识别模组20贴合在一起，从而同时实现显示和指纹识别功能。并且，该指纹识别模组还实现触控的功能。

然而，为了使得该指纹识别模组20对超声波具有较高的接收灵敏度，压电层13通常采用PVDF(聚偏氟乙烯)等压电材料制作，但是采用这种压电材料的超声波传感器的超声波发射效率比较低。因此，在有限的驱动条件下，该超声波传感器产生的超声波的能量较低；当该超声波传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，超声波的传输损耗较大，导致到达指纹界面的超声波能量很低，影响指纹识别性能。另一方面，为了使得采用PVDF的超声波传感器的超声波发射效率具有较高的强度的超声波，因此下电极12，即驱动电极需要制作得较厚(需要加载较高的电压)，例如，下电极12需要采用导电率较高的银(Ag)制作，且厚度需要大于10微米，才能驱动PVDF制作的压电层13产生具有足够强度的超声波。而制作厚度较厚的银层需要采用丝网印刷等工艺，因此，一方面，制作厚度较厚的银层的成本较高，另一方面，制作厚度较厚的银层的制作难度较大。

本公开实施例提供一种指纹识别模组、指纹识别模组的制作方法、指纹识别模组的驱动方法和显示装置。该指纹识别模组包括：多个超声波接收传感器，配置为接收超声波；以及至少一个超声波发射传感器，被配置为发射超声波，各超声波接收传感器包括第一压电材料层，各超声波发射传感器包括第二压电材料层，第二压电材料层的材料与第一压电材料层的材料不同。该指纹识别模组利用具有不同压电材料的超声波传感器分别实现指纹识别过程中的超声波发射和超声波接收，利用压电应变常数较大的压电材料的超声波传感器来发射超声波，利用压电应变常数较小的压电材料的超声波传感器来接收超声波，从而一方面提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量，以提高指纹识别性能，另一方面降低指纹识别模组的制作成本和制作难度。

下面，结合附图对本公开实施例提供的指纹识别模组、指纹识别模组的制作方法、指纹识别模组的驱动方法和显示装置进行详细的说明。

本公开一实施例提供一种指纹识别模组。图6为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的结构示意图。如图6所示，该指纹识别模组100包括多个超声波接收传感器110，配置为接收超声波；以及至少一个超声波发射传感器120，被配置为发射超声波，各超声波接收传感器110包括第一压电材料层113，各超声波发射传感器120包括第二压电材料层123，第二压电材料层123的材料与第一压电材料层113的材料不同。

在本公开实施例提供的指纹识别模组中，利用具有不同压电材料的超声波传感器分别实现指纹识别过程中的超声波发射和超声波接收，利用在同样的电压驱动条件下，超声波发射效率高的超声发射波传感器来发射超声波，利用在同样的电压驱动条件下，超声波接收效率高的超声波接收传感器来接收超声波，从而一方面提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量或强度，当超声波发射传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，即使超声波的传输过程中损耗较大，到达指纹的超声波能量仍然具有较高的能量或强度，从而可提高指纹识别性能。另一方面，由于超声波发射传感器发出的超声波的能量或强度较大，并且由于超声波为球面波，同样尺寸的超声波发射传感器可覆盖较大的范围；因此，该指纹识别模组无需设置紧密排列的超声波发射传感器，仅仅通过若干甚至一个超声波发射传感器就可满足指纹识别的要求。

例如，在一些示例中，第二压电材料层123的压电应变常数大于第一压电材料层113的压电应变常数。由此，该指纹识别模组可利用压电应变常数较大的压电材料的超声发射波传感器来发射超声波，利用压电应变常数较小的压电材料的超声波接收传感器来接收超声波，从而一方面提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量或强度，当超声波发射传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，即使超声波的传输过程中损耗较大，到达指纹的超声波能量仍然具有较高的能量或强度，从而可提高指纹识别性能。另外，由于超声波发射传感器的第二压电材料的压电应变系数较大，因此超声波发射传感器的驱动电极不用制作得较厚，从而可降低制作难度和制作成本。

例如，在一些示例中，由于超声波接收传感器只用于接收超声波，不用发射超声波，因此第二接收电极的厚度可设计得较薄，例如，第二接收电极112的厚度小于10微米，从而可降低该指纹识别模组的制作难度和制作成本。由于超声波接收传感器只用于接收超声波，不用发射超声波，因此第二接收电极的厚度可设计得较薄，从而可降低该指纹识别模组的制作难度和制作成本。

例如，在一些示例中，第二接收电极112可采用钼制作，其厚度为

因此，该第二接收电极112可仅通过一次溅射工艺就可以形成，因而降低指纹识别模组的制作难度和制作成本。当然，本公开实施例包括但不限于此，第二接收电极112也可采用其他材料制作，并且也可具有其他厚度。

例如，在一些示例中，为了使得超声波接收传感器对超声波具有较高的灵敏度，第一压电材料层113的压电电压常数可大于第二压电材料层123的压电电压常数。

例如，在一些示例中，如图6所示，各超声波接收传感器110还包括第一接收电极111和第二接收电极112，第一接收电极111位于第一压电材料层113的一侧，第二接收电极112位于第一压电材料层113远离第一接收电极111的一侧；各超声波发射传感器120还包括第一发射电极121和第二发射电极122，第一发射电极121位于第二压电材料层123的一侧，第二发射电极122位于第二压电材料层123远离第一发射电极121的一侧。例如，可在第一发射电极121和第二发射电极122之间施加交变电压以驱动第二压电材料层123发出超声波；可通过将第二接收电极112接固定电位，利用第一接收电极111接收第一压电材料层113因反射后的超声波产生的交变电压。

例如，在一些示例中，第一压电材料层的材料可采用PVDF(聚偏氟乙烯)，第二压电材料层的材料可包括氮化铝(AlN)或锆钛酸欠压电陶瓷(PZT)。

例如，在一些示例中，如图6所示，该指纹识别模组100还包括基板180，位于第一接收电极111远离第一压电材料层113的一侧；基板180包括被配置为与指纹500接触的接触面181。当指纹500与接触面181接触时，该指纹识别模组100可通过超声波发射传感器120向指纹500发射超声波，并通过超声波接收传感器110接收被指纹500反射回来的超声波(回波)来实现对指纹500的识别。当然，本公开实施例包括但不限于此，当该指纹识别模组100用于显示装置时，基板180可为显示装置的盖板。

例如，在一些示例中，第一发射电极121位于第二接收电极112远离基板180的一侧。也就是说，超声波发射传感器120位于超声波接收传感器110远离基板180的一侧，从而可使超声波接收传感器110与指纹500的距离较近，从而可提高指纹识别的性能。当然，本公开实施例包括但不限于此，超声波发射传感器120和超声波接收传感器110也可同层设置。需要说明的是，上述的超声波发射传感器和超声波接收传感器同层设置并不要求超声波发射传感器和超声波接收传感器的各个层结构均同层设置，只要超声波发射传感器和超声波接收传感器不在垂直于基板或者第一压电材料层的方向上依次设置即可。

例如，在一些示例中，如图6所示，该指纹识别模组100还包括第一接触电极141和第二接触电极142，第一接触电极141和第二接触电极142与第二接收电极112同层设置，各超声波发射传感器120还包括位于第二压电材料层123中的过孔1230和连接电极124，第一接触电极141直接与第一发射电极121接触设置，连接电极124穿过过孔1230将第二发射电极122与第二接触电极142电性相连。也就是说，超声波发射传感器120可采用转印工艺将提前准备好或制作好的超声波发射传感器转印到超声波接收传感器远离基板的一侧，从而可进一步降低该指纹识别模组的制作难度，提高该指纹识别模组的制作效率。

例如，在一些示例中，如图6所示，该指纹识别模组100还包括驱动电路层130，用于驱动上述的超声波发射传感器和超声波接收传感器。驱动电路层130可包括薄膜晶体管，例如互补金属氧化物半导体(CMOS)薄膜晶体管。

图7为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组的结构示意图。如图7所示，在该指纹识别模组中，第二压电材料层123可采用氮化铝(AlN)制作。此时，可在第二发射电极122远离第二压电材料层123的一侧设置空腔125，从而使得该超声波发射传感器120可在垂直于该第二压电材料层123的方向上具有较高的超声波发射效率。需要说明的是，空腔也可设置在第一发射电极121远离第二压电材料层123的一侧。

例如，如图7所示，空腔125可为层结构中的通孔或者盲孔。例如，该层结构可为玻璃基板、塑料基板等。

图8为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组的结构示意图。如图8所示，超声波发射传感器120和超声波接收传感器110同层设置；第一发射电极121与第一接收电极121同层设置，第二发射电极122和第二接收电极112同层设置。从而，可降低该指纹识别模组的厚度。

图9A为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组中超声波发射传感器和超声波接收传感器的分布示意图；图9B为根据本公开一实施例提供的另一种指纹识别模组中超声波发射传感器和超声波接收传感器的分布示意图。如图9A所示，该指纹识别模组包括一个超声波发射传感器120，多个超声波接收传感器110围绕该超声波发射传感器120设置，也就是说，超声波发射传感器120在基板180上的正投影位于相邻的两个超声波接收传感器110在基板180上的正投影之间。如图9B所示，该指纹识别模组也可包括多个超声波发射传感器120，多个超声波发射传感器120和多个超声波接收传感器110阵列设置，并且，超声波发射传感器120在基板180上的正投影位于相邻的两个超声波接收传感器110在基板180上的正投影之间。当该指纹识别模组也可包括多个超声波发射传感器120时，每个超声波发射传感器120可用于检测或识别指纹的部分图案，然后可将多个超声波发射传感器120检测或识别到的部分图案拼接可得到一个完整指纹图案。

本公开一实施例还提供一种显示装置。图10为根据本公开一实施例提供的一种显示装置的结构示意图。如图10所示，该显示装置包括上述实施例所描述的指纹识别模组100。由此，该显示装置在实现显示和指纹识别的同时，还具有较高的指纹识别性能，并且具有较低制作难度和制作成本。具体可参见上述的实施例中的相关描述。

例如，在一些示例中，如图10所示，该显示装置还包括显示模组200，显示模组200的面积与指纹识别模组100的面积大致相同，从而可实现全屏指纹识别。此时，该指纹识别模组还可实现触控功能，从而可不用设置额外的触控装置，例如，电容式触控面板，从而可降低该显示装置的成本。当然，本公开实施例包括但不限于此，显示模组的面积与指纹识别模组的面积也可不相等，指纹识别模组可仅设置在需要进行指纹识别的区域。

例如，在一些示例中，该显示装置还包括盖板210，位于显示模组200远离指纹识别模组100的一侧以及底板230，位于显示模组200与指纹识别模组100的一侧，以及胶层240，用于将显示模组200与底板230粘结。

例如，该显示装置可为电视机、手机、电脑、笔记本电脑、电子相册、导航仪等具有显示功能的电子设备。

本公开一实施例还提供一种指纹识别模组的制作方法。图11为根据本公开一实施例提供的指纹识别模组的制作方法的流程图。如图11所示，该制作方法包括以下步骤S101-S103。

步骤S101：提供衬底基板。

例如，上述衬底基板可为显示模组200的一侧的背板，从而可将指纹识别模组直接集成在显示装置中。当然，本公开实施例包括但不限于此，衬底基板也可为单独的衬底基板。衬底基板的材料可为玻璃、聚酰亚胺、二氧化硅等材料。

步骤S102：在衬底基板的一侧形成多个超声波接收传感器。

例如，可通过溅射工艺或气相沉积工艺在衬底基板上形成导电膜层，然后通过图案化工艺形成超声波接收传感器的电极(第一接收电极和第二接收电极)；可通过涂覆工艺或气相沉积工艺形成第一压电材料层。

步骤S103：在衬底基板形成有多个超声波接收传感器的一侧形成至少一个超声波发射传感器，各超声波接收传感器包括第一压电材料层，各超声波发射传感器包括第二压电材料层，第一压电材料层的材料与第二压电材料层的材料不同。

在本公开实施例提供的指纹识别模组的制作方法中，具有不同压电材料的超声波传感器分别实现指纹识别过程中的超声波发射和超声波接收，利用在同样的电压驱动条件下，超声波发射效率高的超声发射波传感器来发射超声波，利用在同样的电压驱动条件下，超声波接收效率高的超声波接收传感器来接收超声波，从而一方面提高该指纹识别模组的发出的超声波的能量或强度，当超声波发射传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，即使超声波的传输过程中损耗较大，到达指纹的超声波能量仍然具有较高的能量或强度，从而可提高指纹识别性能。

例如，在一些示例中，第二压电材料层的压电应变常数大于第一压电材料层的压电应变常数。由此，可利用压电应变常数较大的压电材料制作超声波发射传感器来发射超声波，利用压电应变常数较小的压电材料制作超声波接收传感器来接收超声波，从而一方面提高制作出的指纹识别模组的发出的超声波的能量或强度，当超声波发射传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，即使超声波的传输过程中损耗较大，到达指纹的超声波能量仍然具有较高的能量或强度，从而可提高指纹识别性能。另外，由于超声波发射传感器的第二压电材料的压电应变系数较大，因此超声波发射传感器的驱动电极不用制作得较厚，从而可降低制作难度和制作成本。

例如，在一些示例中，在衬底基板形成有多个超声波接收传感器的一侧形成至少一个超声波发射传感器包括：提供至少一个超声波发射传感器；以及采用转印工艺在超声波接收传感器远离衬底基板的一侧转印至少一个超声波发射传感器。从而该制作方法可进一步降低制作难度和成本，适合将采用无机压电材料(例如AlN或PZT)的超声波发射传感器结合到超声波接收传感器远离衬底基板的一侧。当然，本公开实施例包括但不限于此，也不采用转印工艺，而直接在衬底基板形成有多个超声波接收传感器的一侧形成至少一个超声波发射传感器。

例如，在一些示例中，在衬底基板的一侧形成多个超声波接收传感器包括：在衬底基板的一侧形成多个第一接收电极；在多个第一接收电极远离所述衬底基板的一侧形成第一压电材料层；以及在第一压电材料层远离衬底基板的一侧形成与多个第一接收电极一一对应的多个第二接收电极，一一对应的多个第一接收电极和多个第二接收电极与第一压电材料层构成多个超声波接收传感器。

例如，可通过溅射工艺或气相沉积工艺在衬底基板上形成导电膜层，然后通过图案化工艺形成第一接收电极；通过涂覆工艺或气相沉积工艺形成第一压电材料层；然后再通过溅射工艺或气相沉积工艺在衬底基板上形成导电膜层，然后通过图案化工艺形成第二接收电极。

例如，第一接收电极可采用铟锡氧化物(ITO)制作；第二接收电极可采用钼、铜、银等金属材料制作。

例如，在一些示例中，该指纹识别模组的制作方法还包括：在形成多个第二接收电极的同时，形成与多个第二接收电极同层设置的第一接触电极和第二接触电极。

例如，在一些示例中，上述的超声波发射传感器包括第一发射电极、第二压电材料层、第二发射电极以及位于第二压电材料层中的过孔和连接电极，采用转印工艺在超声波接收传感器远离衬底基板的一侧转印至少一个超声波发射传感器包括：将第一发射电极与第一接触电极相连；以及将连接电极与第二接触电极相连，连接电极穿过该过孔将第二发射电极与第二接触电极电性相连，从而可进一步降低该指纹识别模组的制作难度，提高该指纹识别模组的制作效率。

本公开一实施例还提供一种指纹识别模组的驱动方法。图12为根据本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的驱动方法的流程图。如图12所示，该驱动方法包括步骤S201-S202。

步骤S201：驱动至少一个超声波发射传感器发出超声波。

步骤S202：驱动多个超声波接收传感器接收被指纹反射的超声波。

该指纹识别模组的驱动方法利用压电应变常数较大的压电材料制作超声波发射传感器来发射超声波，利用压电应变常数较小的压电材料制作超声波接收传感器来接收超声波，从而提高制作出的指纹识别模组的发出的超声波的能量或强度，当超声波发射传感器与指纹的距离较大时(例如，在屏下指纹识别的方案中，指纹识别模组与指纹之间还设置有显示模组等器件)，即使超声波的传输过程中损耗较大，到达指纹的超声波能量仍然具有较高的能量或强度，从而可提高指纹识别性能。

例如，在一些示例中，上述的至少一个超声波发射传感器包括第一超声波发射传感器和第二超声波发射传感器。图13A为本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的多个超声波发射传感器的示意图。如图13A所示，该指纹识别模组包括第一超声波发射传感器1201和第二超声波发射传感器1202。该驱动方法包括：在第一时间点驱动第一超声波发射传感器发出超声波；以及在第二时间点驱动第二超声波发射传感器发出超声波以使第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于第一超声波发射传感器发出的超声波的相位。例如，如图13A所示，通过上述驱动方法可在第二超声波发射传感器1202的正上方实现超声波的聚焦(相增干涉)，即增强第二超声波发射传感器1202正上方的超声波的强度或能量，从而使得该指纹识别模组不仅可实现指纹识别，还可穿透手指，分辨该指纹是否为真的皮肤。需要说明的是，上述的第二时间点延迟于第一时间点。需要说明的是，上述第二超声波发射传感器发出超声波的相位与第一超声波发射传感器发出超声波的相位的延迟量可根据实际情况进行测试得到。

例如，在一些示例中，上述的至少一个超声波发射传感器包括第一超声波发射传感器、第二超声波发射传感器和第三超声波发射传感器。图13B为本公开一实施例提供的一种指纹识别模组的多个超声波发射传感器的示意图。例如，如图13B所示，该指纹识别模组包括第一超声波发射传感器1201、第二超声波发射传感器1202和第三超声波发射传感器1203，第二超声波发射传感器1202位于第一超声波发射传感器1201和第三超声波发射传感器1203之间，该驱动方法包括：在第一时间点驱动第一超声波发射传感器和第三超声波发射传感器发出超声波；以及在第二时间点驱动第二超声波发射传感器发出超声波以使第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于第一超声波发射传感器和第三超声波发射传感器发出的超声波的相位，如图13B所示，通过上述驱动方法可在第二超声波发射传感器1202的正上方实现超声波的聚焦，即进一步增强第二超声波发射传感器1202正上方的超声波的强度或能量，从而使得该指纹识别模组不仅可实现指纹识别，还可穿透手指，分辨该指纹是否为真的皮肤。需要说明的是，上述的第二时间点延迟于第一时间点。

例如，在图13A和图13B所示的将两个以上超声波发射传感器驱动以发射超声波，超声波聚焦在延迟发射的超声发射波传感器的正上方。从而，可以根据延迟发射的超声波发射传感器的反射回波时间开启与延迟发射的超声波发射传感器对应的超声波接收传感器，以接收反射回波。

需要说明的是，当采用如图13A或图13B所示的方法驱动多个驱动电极时，可以2个或2个以上的超声波发射传感器作为一组超声波发射传感器组，各超声波发射传感器组内可按照图13A或图13B所示的方法进行延迟驱动，但是不同的超声波发射传感器组，相互没有影响，可以同时驱动，或者扫描驱动，从而减少整个指纹识别模组的识别时间。

本公开一实施例还提供一种指纹识别模组。图14为根据本公开一实施例提供的指纹识别模组的示意图。如图14所示，该指纹识别模组包括基板280；阵列设置的多个超声波器件220，设置在基板280的一侧，各超声波器件220包括第三压电材料层223，第三压电材料层223的材料包括氮化铝或锆钛酸铅压电陶瓷。该指纹识别模组利用超声波器件220来实现指纹识别，由于氮化铝或锆钛酸铅压电陶瓷超声波器件可具有较高的超声波发射效率，因此在同样的电驱动条件下，可减小指纹识别所使用的超声波传感器的数量。

本公开一实施例还提供一种指纹识别模组的驱动方法，用于驱动如图14所示的指纹识别模组。驱动方法包括：驱动部分超声波器件发出超声波；以及驱动至少部分超声波器件接收被指纹反射的超声波。

例如，在一些示例中，超声波器件包括第一超声波器件和第二超声波器件，驱动部分超声波器件发出超声波包括：在第一时间点驱动第一超声波器件发出超声波；以及在第二时间点驱动第二超声波器件发出超声波以使第二超声波器件发出的超声波的相位延迟于第一超声波器件发出的超声波的相位，第二时间点延迟于第一时间点。当然，本公开实施例包括但不限于此，需要说明的是，可以2个或2个以上的超声波器件作为一组超声波发射传感器组，各超声波发射传感器组内可按照延迟驱动的方法进行聚焦，但是不同的超声波发射传感器组，相互没有影响，可以同时驱动，或者扫描驱动，从而减少整个指纹识别模组的识别时间。

(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种指纹识别模组，包括：

多个超声波接收传感器，配置为接收超声波；以及

至少一个超声波发射传感器，被配置为发射超声波，

其中，各所述超声波接收传感器包括第一压电材料层，各所述超声波发射传感器包括第二压电材料层，所述第一压电材料层的材料与所述第二压电材料层的材料不同,

各所述超声波接收传感器还包括第一接收电极和第二接收电极，所述第一接收电极位于所述第一压电材料层的一侧，所述第二接收电极位于所述第一压电材料层远离所述第一接收电极的一侧，

各所述超声波发射传感器还包括第一发射电极和第二发射电极，所述第一发射电极位于所述第二压电材料层的一侧，所述第二发射电极位于所述第二压电材料层远离所述第一发射电极的一侧,

所述指纹识别模组还包括：基板，位于所述第一接收电极远离所述第一压电材料层的一侧，且包括被配置为与指纹接触的接触面，所述第一发射电极位于所述第二接收电极远离所述基板的一侧，所述第二压电材料层位于所述第一压电材料层远离所述基板的一侧，

所述第二压电材料层在所述第一压电材料层上的正投影位于所述第一压电材料层的范围之内。

2.根据权利要求1所述的指纹识别模组，其中，所述第二压电材料层的压电应变常数大于所述第一压电材料层的压电应变常数。

3.根据权利要求2所述的指纹识别模组，其中，所述第一压电材料层的压电电压常数大于所述第二压电材料层的压电电压常数。

4.根据权利要求2所述的指纹识别模组，其中，所述第一压电材料层的材料包括聚偏氟乙烯，所述第二压电材料层的材料包括氮化铝或锆钛酸铅压电陶瓷。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的指纹识别模组，还包括：

第一接触电极；以及

第二接触电极，

其中，所述第一接触电极和所述第二接触电极与所述第二接收电极同层设置，各所述超声波发射传感器还包括位于所述第二压电材料层中的过孔和连接电极，所述第一接触电极直接与所述第一发射电极接触设置，所述连接电极穿过所述过孔将所述第二发射电极与所述第二接触电极电性相连。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的指纹识别模组，其中，各所述超声波发射传感器还包括：

空腔，位于所述第二发射电极远离所述第二压电材料层的一侧。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的指纹识别模组，其中，所述第二接收电极的厚度小于10微米。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的指纹识别模组，其中，所述至少一个超声波发射传感器包括多个超声波发射传感器，各所述超声波发射传感器在所述基板上的正投影位于相邻的两个所述超声波接收传感器在所述基板上的正投影之间。

9.一种显示装置，包括根据权利要求1-8中任一项所述的指纹识别模组。

10.根据权利要求9所述的显示装置，还包括：

显示模组，

其中，所述显示模组的面积与所述指纹识别模组的面积相同。

11.一种指纹识别模组的制作方法，包括：

提供衬底基板；

在所述衬底基板的一侧形成多个超声波接收传感器；以及

在所述衬底基板形成有所述多个超声波接收传感器的一侧形成至少一个超声波发射传感器，

其中，各所述超声波接收传感器包括第一压电材料层，各所述超声波发射传感器包括第二压电材料层，所述第二压电材料层的材料与所述第一压电材料层的材料不同，

各所述超声波接收传感器还包括第一接收电极和第二接收电极，所述第一接收电极位于所述第一压电材料层的一侧，所述第二接收电极位于所述第一压电材料层远离所述第一接收电极的一侧，

各所述超声波发射传感器还包括第一发射电极和第二发射电极，所述第一发射电极位于所述第二压电材料层的一侧，所述第二发射电极位于所述第二压电材料层远离所述第一发射电极的一侧,

所述指纹识别模组还包括：基板，位于所述第一接收电极远离所述第一压电材料层的一侧，且包括被配置为与指纹接触的接触面，所述第一发射电极位于所述第二接收电极远离所述基板的一侧，所述第二压电材料层位于所述第一压电材料层远离所述基板的一侧，

所述第二压电材料层在所述第一压电材料层上的正投影位于所述第一压电材料层的范围之内。

12.根据权利要求11所述的指纹识别模组的制作方法，其中，所述第二压电材料层的压电应变常数大于所述第一压电材料层的压电应变常数。

13.根据权利要求11所述的指纹识别模组的制作方法，其中，在所述衬底基板形成有所述多个超声波接收传感器的一侧形成所述至少一个超声波发射传感器包括：

提供至少一个所述超声波发射传感器；以及

采用转印工艺在所述超声波接收传感器远离所述衬底基板的一侧转印所述至少一个超声波发射传感器。

14.根据权利要求13所述的指纹识别模组的制作方法，其中，在所述衬底基板的一侧形成所述多个超声波接收传感器包括：

在所述衬底基板的一侧形成多个第一接收电极；

在所述多个第一接收电极远离所述衬底基板的一侧形成第一压电材料层；以及

在所述第一压电材料层远离所述衬底基板的一侧形成与所述多个第一接收电极一一对应的多个第二接收电极，

其中，一一对应的所述多个第一接收电极和所述多个第二接收电极与所述第一压电材料层构成所述多个超声波接收传感器。

15.根据权利要求14所述的指纹识别模组的制作方法，还包括：在形成所述多个第二接收电极的同时，形成与所述多个第二接收电极同层设置的第一接触电极和第二接触电极。

16.根据权利要求15所述的指纹识别模组的制作方法，其中，各所述超声波发射传感器包括第一发射电极、第二压电材料层、第二发射电极以及位于所述第二压电材料层中的过孔和连接电极，采用转印工艺在所述超声波接收传感器远离所述衬底基板的一侧转印所述至少一个超声波发射传感器包括：

将所述第一发射电极与所述第一接触电极相连；以及

将所述连接电极与所述第二接触电极相连，所述连接电极穿过所述过孔将所述第二发射电极与所述第二接触电极电性相连。

17.一种根据权利要求1-8中任一项所述的指纹识别模组的驱动方法，包括：

驱动所述至少一个超声波发射传感器发出超声波；以及

驱动所述多个超声波接收传感器接收被指纹反射的超声波。

18.根据权利要求17所述的指纹识别模组的驱动方法，其中，所述至少一个超声波发射传感器包括第一超声波发射传感器和第二超声波发射传感器，所述驱动方法包括：

在第一时间点驱动所述第一超声波发射传感器发出超声波；以及

在第二时间点驱动所述第二超声波发射传感器发出超声波以使所述第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于所述第一超声波发射传感器发出的超声波的相位，

其中，所述第二时间点延迟于所述第一时间点。

19.根据权利要求18所述的指纹识别模组的驱动方法，其中，所述至少一个超声波发射传感器还包括第三超声波发射传感器，所述第二超声波发射传感器位于所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器之间，所述驱动方法包括：

在第一时间点驱动所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器发出超声波；以及

在第二时间点驱动所述第二超声波发射传感器发出超声波以使所述第二超声波发射传感器发出的超声波的相位延迟于所述第一超声波发射传感器和所述第三超声波发射传感器发出的超声波的相位，

其中，所述第二时间点延迟于所述第一时间点。

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