CN110276325B - 超声波指纹识别组件、超声波指纹识别器件和显示装置 - Google Patents

超声波指纹识别组件、超声波指纹识别器件和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了超声波指纹识别组件、超声波指纹识别器件和显示装置。该超声波指纹识别组件包括：基板；接收电极，设置在基板的一侧；压电层，设置在发射电极远离基板的一侧；发射电极，设置在压电层远离基板的表面；金属电极，与发射电极电连接；其中，压电层在基板上的正投影落入接收电极和金属电极在基板上的正投影之和内。本发明所提出的声波指纹识别组件，新增加的图案化的金属层，不仅在极化时可作为极化电极的一部分，从而使压电层的极化效果更均匀且压电转化效率更高，而且金属层还可与发射电极电连接，可降低发射电极的电阻，从而使大尺寸器件上不同位置的发射驱动更一致，进而增加对手指检测的准确性。

Description

超声波指纹识别组件、超声波指纹识别器件和显示装置
技术领域
本发明涉及指纹识别技术领域，具体的，本发明涉及超声波指纹识别组件、超声波指 纹识别器件和显示装置。
背景技术
目前，超声波指纹识别器件一般在手指大小的尺寸，在制作完接收电路背板之后，涂 覆(Coating)形成聚偏二氟乙烯(PVDF)材料的压电层300，并通过将环状的接收(Rx) 电极200与带电的极化设备相连，参考图1，环状的接收电极200形成的电场可对PVDF 进行极化，且极化后的压电层(Pizeo)300才有压电效应，极化后最后在PVDF上制作发 射(Tx)电极400。
但是，在开发大尺寸的超声波指纹识别器件时，如果依旧采用手指尺寸器件的结构， 即环状图案的极化方式，会由于边缘场随着距离变大而边缘电场强度减弱，从而导致PVDF 极化的效果变差，进而压电转换效率低。此外，大尺寸的发射电极如果还是以显示面板 (Panel)基准进行图案化(Pattern)，由于银浆的方块电阻较大，则Tx电压驱动会随位置的不同而出现压降的不同，从而出现Tx驱动到PVDF上的激励也随位置的不同而产生的超声波能量的不同，进而会导致手指反射回来的能量由于驱动激励的不同而产生差异，则不能准确反映手指谷脊产生的信号差异。
所以，现阶段大尺寸的超声波指纹识别组件的结构设计还有待改进。
发明内容
在本发明的第一方面，本发明提出了一种超声波指纹识别组件。
根据本发明的实施例，所述超声波指纹识别组件包括：基板；接收电极，所述接收电 极设置在所述基板的一侧；压电层，所述压电层设置在所述接收电极远离所述基板的一侧； 发射电极，所述发射电极设置在所述压电层远离所述基板的表面；金属电极，所述金属电 极与所述发射电极电连接；其中，所述压电层在所述基板上的正投影落入所述接收电极和 所述金属电极在所述基板上的正投影之和内。
另外，根据本发明上述实施例的超声波指纹识别组件，
根据本发明的实施例，形成所述金属电极的材料包括铜、钼和钛-铝-钛中的至少一种， 形成所述发射电极的材料包括银，且形成所述接收电极的材料包括氧化铟锡。
根据本发明的实施例，所述金属电极设置在所述接收电极远离所述压电层的一侧。
根据本发明的实施例，所述金属电极通过过孔与所述发射电极电连接。
根据本发明的实施例，所述超声波指纹识别组件进一步包括：薄膜晶体管，所述薄膜 晶体管设置在所述接收电极与所述基板之间，且所述薄膜晶体管的漏极与所述接收电极电 连接。
根据本发明的实施例，所述基板靠近所述薄膜晶体管的一侧还设置有缓冲层，所述金 属电极设置在所述基板与所述缓冲层之间，并且，所述金属电极通过所述缓冲层上的过孔 与所述发射电极连接。
根据本发明的实施例，所述金属电极具有开口，且所述薄膜晶体管的有源层在所述基 板上的正投影与所述开口在所述基板上的正投影部分重叠。
根据本发明的实施例，所述压电层在所述基板上的正投影落入所述金属电极在所述基 板上的正投影之内。
根据本发明的实施例，所述薄膜晶体管的有机膜层包括层叠设置的第一有机膜层和第 二有机膜层，图案化的所述金属电极设置在所述第一有机膜层与所述第二有机膜层之间。
在本发明的第二方面，本发明提出了一种超声波指纹识别器件。
根据本发明的实施例，所述超声波指纹识别器件包括上述的超声波指纹识别组件。
在本发明的第三方面，本发明提出了一种显示装置。
根据本发明的实施例，所述显示装置包括显示面板和上述的超声波指纹识别组件，所 述超声波指纹识别组件设置在所述显示面板的非出光面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明 显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释，其中：
图1是一种超声波指纹识别组件的俯视结构示意图；
图2是本发明一个实施例的超声波指纹识别组件的局部纵截面结构示意图；
图3是本发明一个实施例的超声波指纹识别组件的俯视结构示意图；
图4是本发明另一个实施例的超声波指纹识别组件的局部纵截面结构示意图；
图5是本发明另一个实施例的超声波指纹识别组件的局部纵截面结构示意图。
附图标记
100 基板
200 接收电极
300 压电层
400 发射电极
500 金属电极
510 开口
610 缓冲层
620 有源层
630 栅绝缘层
640 栅极
650 源极
660 漏极
670 层间介质层
680 有机膜层
681 第一有机膜层
682 第二有机膜层
710 第一过孔
720 第二过孔
730 第三过孔
740 第四过孔
800 连接电极
810 第一电极
820 第二电极
830 第三电极
840 第四电极
850 第五电极
900 绝缘层
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本 发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技 术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进 行。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种超声波指纹识别组件。需要说明的是，图1 中示出了基板100、接收电极200和压电层300而未示出其他结构，而图3中示出了基板100、接收电极200、压电层300和金属层500而未示出其他结构，并且，图2、4～5是沿 着图3中AA’线的截面图。
根据本发明的实施例，参考图2，超声波指纹识别组件包括基板100、接收电极200、压电层300、发射电极400和金属电极500；其中，接收电极200设置在基板100的一侧； 压电层300设置在接收电极200远离基板100的一侧；发射电极400设置在压电层300远 离基板100的表面；而金属电极500与发射电极400电连接；其中，参考图3，每个检测 单元T中的压电层300在基板100上的正投影落入接收电极200和金属电极500在基板100 上的正投影之和内，即压电层300的正投影落入接收电极200和金属电极500的正投影并 集之内。
本发明的发明人在本申请的超声波指纹识别组件结构中，增加一层图案化的金属层 500，不仅在极化时也可连接到极化设备的接地电极，作为极化电极的一部分，从而使压电 层300的极化效果更均匀且压电转化效率更高，而且金属层500还可与发射电极400电连接，可降低发射电极400(例如由5～20微米厚的银Ag层形成)的电阻，从而使大尺寸器 件上不同位置的Tx驱动更一致，进而增加对手指或掌纹等检测的准确性。
根据本发明的实施例，形成金属电极500的材料可包括铜(Cu)、钼(Mo)和钛-铝-钛(Ti/Ai/Ti)中的至少一种，形成发射电极400的材料可包括银(Ag)，且形成接收电极 200的材料可包括氧化铟锡(ITO)。如此，采用上述导电材料的金属电极500能产生极化 电场，且方阻较小。
在本发明的一些实施例中，参考图，金属电极500可以设置在接收电极200远离压电 层300的一侧，如此，即使与发射电极400电连接，金属电极500也不会影响到接收电极200对压电层300的电压信号传输。
在本发明的一些实施例中，金属电极500可以通过过孔与发射电极400电连接，如此， 分别设置于接收电极200上下两侧的发射电极400和金属电极500，可直接通过贯穿介质 层的通孔实现电连接关系。
根据本发明的实施例，参考图4或图5，超声波指纹识别组件可进一步包括薄膜晶体 管(TFT)，薄膜晶体管设置在接收电极200与基板100之间；具体的，薄膜晶体管可包括有源层620、栅绝缘层630、栅极640、源极650、漏极660、层间介质层670和有机膜层 680，其中，有源层620设置在基板100的一侧，栅绝缘层630覆盖有源层620的表面，栅 极640设置在栅绝缘层630远离有源层620的位置，层间介质层670覆盖栅极640和部分 栅绝缘层630的表面，源极650和漏极660分别通过层间介质层670和栅绝缘层630上的 过孔与有源层620接触，有机膜层680覆盖源极650、漏极660和部分层间介质层670；并 且，漏极660可与接收电极200通过有机膜层680上的过孔实现电连接。如此，可使超声 波指纹识别组件具有更完善的结构和功能。
在本发明的一些实施例中，参考图4，基板100靠近薄膜晶体管的一侧还可设置有缓 冲层610，金属电极500可以设置在基板100与缓冲层610(例如由氮化硅SiNx、氧化硅SiOx和有机树脂材料中的至少一种形成)之间，并且，金属电极500通过缓冲层610、栅 绝缘层630、层间介质层670和有机膜层680上的过孔与发射电极400连接，如此，设置 在基板100表面的金属电极500，可更显著地降低发射电极400的电阻，并且还可作为背 板Tx电极，从而避免背板Tx电极对TFT特性的影响。在一些具体示例中，压电层300在 基板100上的正投影可以落入金属电极500在基板100上的正投影之内，如此，整层或网 状的金属电极500可使压电层300的极化效果更均匀且压电转化效率更高，并且，网状的 金属电极500还可减少对TFT的金属走线的电容耦合等影响。
在一些具体示例中，参考图4，金属电极500可以通过第一电极810、第二电极820和第三电极830与发射电极500电连接；其中，第一电极810贯穿缓冲层610和栅绝缘层630， 且第一电极810与栅极640同层设置，第二电极820贯穿层间绝缘层670且第二电极820 与源极650、漏极660同层设置，而第三电极830贯穿有机膜层680且第三电极830与接 收电极200同层设置；所以，与金属层500直接接触的第一电极810，通过缓冲层610和 栅绝缘层630上的第一过孔710与第二电极820接触，第二电极820再通过层间绝缘层670 上的第二过孔720与第三电极830接触，而第三电极830通过有机膜层680上的第三过孔 730与发射电极400接触。需要说明的是，本文中的“同层设置”具体是指原料材料相同 且可通过一次构图工艺共同形成的。
在另一些具体示例中，参考图4，金属电极500可以具有开口510，且薄膜晶体管的有 源层620在基板100上的正投影与开口510在基板100上的正投影至少部分重合，具体的，有源层620在基板100上的正投影落入开口510在基板100上的正投影之内。如此，金属 电极500上的开口510可以避免其他电极信号对TFT有源层620的沟道区的影响，从而使 TFT的开关作用更精准。
在本发明的另一些实施例中，参考图5，有机膜层680(图5中未标出)可包括层叠设置的第一有机膜层681和第二有机膜层682，而图案化的金属电极500还可以设置在第一 有机膜层681与第二有机膜层682之间。如此，可显著降低作为背板Tx电极的金属电极 500，对发射电极500与栅极640、源极650、漏极600之间的电容耦合效应。需要说明的 是，本文中的“层叠设置”具体是指沿垂直于基板100最大面的方向上依次设置。
在一些具体示例中，参考图5，金属电极500还可与第五电极850同层设置，而第五电极850可以贯穿第一有机膜层710，且第五电极850可将接收电极200与漏极660电连 接，并且，金属电极500可以通过第四电极840与发射电极400电连接，而第四电极840 可贯穿第二有机膜层682，且第四电极840可以与接收电极200同层设置。所以，与金属 层500直接接触的第四电极840，通过第一有机膜层681上的过孔740与发射电极400接 触，而与接收电极200直接接触的第五电极850，通过第二有机膜层682上的第五过孔与 接触。如此，也可实现金属电极500与发射电极400的电连接关系。
在另一些具体示例中，参考图5，金属电极500也可以具有开口，且薄膜晶体管的有源层620在基板100上的正投影与开口在基板100上的正投影部分重合，具体的，有源层 620在基板100上的正投影可以落入开口在基板100上的正投影之内。如此，金属电极500 上的开口可以避免其他电极信号对TFT有源层620的沟道区的影响，从而使TFT的开关作 用更精准。
根据本发明的实施例，形成压电层300的具体材料，本领域技术人员可根据该超声波 指纹识别组件对指纹的灵敏度要求进行相应地选择，具体例如聚偏二氟乙烯(PVDF)等铁 电聚合物或其他铁电材料，在此不再赘述。在本发明的一些实施例中，压电材料的压电常 数d33可以为25～33，需要说明的是，“压电常数”是表征压电材料性能的最常用的重要参 数之一,是压电体把机械能转变为电能或把电能转变为机械能的转换系数，它反映压电材 料弹性(机械)性能与介电性能之间的耦合关系，如此，采用上述高压电常数的压电材料， 可以使压电层300更灵敏。根据本发明的实施例，压电层300与接收电极200之间还可以设置绝缘层900，如此，可避免接收电极200对压电层300特性的干扰。
综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种超声波指纹识别组件，新增加的 图案化的金属层，不仅在极化时可作为极化电极的一部分，从而使压电层的极化效果更均 匀且压电转化效率更高，而且金属层还可与发射电极电连接，可降低发射电极的电阻，从 而使大尺寸器件上不同位置的发射驱动更一致，进而增加对手指检测的准确性。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种超声波指纹识别器件。根据本发明的实施 例，超声波指纹识别器件包括上述的超声波指纹识别组件。
根据本发明的实施例，超声波指纹识别器件的具体种类不受特别的限制，具体例如指 纹锁、电子设备的指纹识别模块，等等，本领域技术人员可根据该超声波指纹识别器件的 实际使用环境和功能需求进行相应地选择，在此不再赘述。需要说明的是，超声波指纹识 别器件除了包括上述的超声波指纹识别组件以外，还包括必要的组成和结构，以指纹锁为 例，外壳、电源、电路板或控制模块等，本领域技术人员可根据该超声波指纹识别器件的 具体种类进行相应地设计和补充，在此不再赘述。
综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种超声波指纹识别器件，其超声波 指纹识别组件对指纹的检测更准确，从而使该超声波指纹识别器件更灵敏。本领域技术人 员能够理解的是，前面针对超声波指纹识别组件所描述的特征和优点，仍适用于该超声波 指纹识别器件，在此不再赘述。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种显示装置。
根据本发明的实施例，显示装置包括显示面板和上述的超声波指纹识别组件，超声波 指纹识别组件设置在显示面板的非出光面。
根据本发明的实施例，该显示装置的具体类型不受特别的限制，具体例如显示屏、电 视、手机、平板电脑或智能手表等，本领域技术人员可根据显示装置的实际使用要求进行 相应地选择，在此不再赘述。需要说明的是，该显示装置中除了显示面板和超声波指纹识 别组件以外，还包括其他必要的组成和结构，以显示屏为例，具体例如外壳、控制电路板或电源线，等等，本领域技术人员可根据该显示装置的功能进行相应地补充，在此不再赘述。
综上所述，根据本发明的实施例，本发明提出了一种显示装置，其超声波指纹识别组 件对指纹的检测更准确，从而使显示装置的指纹识别功能更灵敏，进而使显示装置在实现 显示功能的同时还具有整屏指纹识别功能。本领域技术人员能够理解的是，前面针对超声 波指纹识别组件所描述的特征和优点，仍适用于该显示装置，在此不再赘述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理 解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含 义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包 含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须 针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种超声波指纹识别组件，其特征在于，包括：
基板；
接收电极，所述接收电极设置在所述基板的一侧；
压电层，所述压电层设置在所述接收电极远离所述基板的一侧；
发射电极，所述发射电极设置在所述压电层远离所述基板的表面；
金属电极，所述金属电极与所述发射电极电连接；
其中，所述压电层在所述基板上的正投影落入所述接收电极在所述基板上的正投影和所述金属电极在所述基板上的正投影的并集之内。
2.根据权利要求1所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，形成所述金属电极的材料包括铜、钼和钛-铝-钛中的至少一种，
形成所述发射电极的材料包括银，
且形成所述接收电极的材料包括氧化铟锡。
3.根据权利要求1所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述金属电极设置在所述接收电极远离所述压电层的一侧。
4.根据权利要求3所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述金属电极通过过孔与所述发射电极电连接。
5.根据权利要求3所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，进一步包括：
薄膜晶体管，所述薄膜晶体管设置在所述接收电极与所述基板之间，且所述薄膜晶体管的漏极与所述接收电极电连接。
6.根据权利要求5所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述基板靠近所述薄膜晶体管的一侧还设置有缓冲层，所述金属电极设置在所述基板与所述缓冲层之间，并且，所述金属电极通过所述缓冲层上的过孔与所述发射电极连接。
7.根据权利要求5所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述金属电极具有开口，且所述薄膜晶体管的有源层在所述基板上的正投影与所述开口在所述基板上的正投影至少部分重叠。
8.根据权利要求6所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述压电层在所述基板上的正投影落入所述金属电极在所述基板上的正投影之内。
9.根据权利要求5所述的超声波指纹识别组件，其特征在于，所述薄膜晶体管的有机膜层包括层叠设置的第一有机膜层和第二有机膜层，图案化的所述金属电极设置在所述第一有机膜层与所述第二有机膜层之间。
10.一种超声波指纹识别器件，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的超声波指纹识别组件。
11.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求1～9中任一项所述的超声波指纹识别组件，所述超声波指纹识别组件设置在所述显示面板的非出光面。
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