CN112541401A - 超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置，该超声波指纹识别器件，包括：基板以及依次叠设在所述基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，所述压电材料层靠近所述发射电极层的一侧为曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着该压电材料层远离所述发射电极层的方向进行汇聚，以增强超声波信号的强度。

Description

超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置

技术领域

本公开实施例涉及但不限于超声波指纹识别技术领域，尤其涉及一种超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置。

背景技术

超声波指纹技术与基于电容式触摸屏的指纹技术相比，具有诸多独特优势，包括能够穿透由玻璃或塑料等制成的智能手机外壳进行扫描，且扫描能够不被手指上可能存在的汗水、护手霜或凝露等污物所影响，从而提供了一种更加稳定和精确的指纹识别方法。

但是，一些技术中的超声波指纹识别器件的指纹识别过程被周围环境杂波影响较大，指纹识别效果有待提升。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开实施例提供一种超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置，能够增强超声波强度，从而，能够提高指纹识别精度。

本公开实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本公开实施例提供了一种超声波指纹识别器件，包括：基板以及依次叠设在所述基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，所述压电材料层靠近所述发射电极层的一侧为曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着远离所述发射电极层的方向进行汇聚，以增强超声波信号的强度。

第二方面，本公开实施例提供了一种显示装置，包括：显示面板以及上述的超声波指纹识别器件，所述超声波指纹识别器件设置在所述显示面板的非出光面。

第三方面，本公开实施例提供了一种超声波指纹识别器件的制备方法，包括：在基板上形成接收电极层；在接收电极层上形成压电材料层，其中，所述压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着远离所述发射电极层的方向进行汇聚，以增强所述超声波信号的强度；在所述压电材料层上形成所述发射电极层。

本公开实施例提供的超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置，该超声波指纹识别器件可以包括：基板以及依次叠设在所述基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，所述压电材料层靠近所述发射电极层的一侧为曲面结构。如此，通过该曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着远离所述发射电极层的方向进行汇聚。如此，通过对压电材料层进行结构优化来实现超声波聚焦，使得超声波在交汇点处会发生谐振/共振，能够增强超声波信号的能量和强度，在噪声存在时识别度较高。从而，本公开实施例所提供的超声波指纹识别器件，能够以超声波聚焦形式进行指纹识别，能够实现指纹识别精度提升。

本公开的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本公开而了解。本公开的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

图1A为一些技术中的超声波指纹识别器件的结构示意图；

图1B为一些技术中的指纹识别过程的示意图；

图2为本公开实施例中的超声波指纹识别器件的一种结构示意图；

图3为本公开实施例中的指纹识别过程的示意图；

图4A为本公开实施例中的超声波指纹识别器件的另一种结构示意图；

图4B为本公开实施例中的超声波指纹识别器件的又一种结构示意图；

图4C为本公开实施例中的超声波指纹识别器件的再一种结构示意图；

图5为本公开实施例中的超声波信号的仿真结果示意图；

图6A为本公开实施例中的显示装置的一种结构示意图；

图6B为本公开实施例中的显示装置的另一种结构示意图；

图6C为本公开实施例中的显示装置的又一种结构示意图。

附图标记说明：

10-超声波功能层； 101-发射电极层； 102-压电材料层；

103-接收电极层； 11-控制电路层； 21-基板；

22-接收电极； 23-子压电材料层； 24-发射电极；

25-平坦化层； 26-反射层； 61-超声波指纹识别器件；

62-衬底基板； 63-驱动电路层； 64-发光结构层。

具体实施方式

本文描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，在本文所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开实施例中使用的“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。在本文中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”例如可以是电极或布线，或者是晶体管等开关元件，或者是电阻器、电感器或电容器等其它功能元件等。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本文中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，也包括85°以上且95°以下的角度的状态。

在本文中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”换成为“导电膜”。与此同样，有时可以将“绝缘膜”换成为“绝缘层”。

本文中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。

本公开实施例中所说的“构图工艺(图案化工艺)”包括沉积膜层、涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，是一些技术中成熟的制备工艺。沉积可采用溅射、蒸镀、化学气相沉积等已知工艺，涂覆可采用已知的涂覆工艺，刻蚀可采用已知的方法，在此不做限定。在本公开实施例的描述中，需要理解的是，“薄膜”是指将某一种材料在基板上利用沉积或其它工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程当中该“薄膜”无需构图工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”。若在整个制作过程当中该“薄膜”还需构图工艺，则在构图工艺前称为“薄膜”，构图工艺后称为“层”。经过构图工艺后的“层”中包含至少一个“图案”。

下面通过几个示例性的实施例对本公开进行说明。为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，可省略已知功能和已知部(元)件的详细说明。当本公开实施例的任一部(元)件在一个以上的附图中出现时，该部(元)件在每个附图中由相同或类似的参考标号表示。

在一些技术中，如图1A所示，超声波指纹识别器件可以包括：发射电极层101、压电材料层102、接收电极层103和控制电路层11，这种超声波指纹识别器件中的超声波功能层10为整层平铺结构。经本公开发明人研究发现：此种结构会产生如图1B所示的整体向上平面波，以平面波形式进行指纹识别，平面波虽较易实现，但是平面波无聚焦，能量较低，在噪声存在时识别度较低。因此，以平面波形式进行指纹识别容易被周围环境杂波影响，导致指纹识别效果较差。例如，控制电路层可以为CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)电路层。

本公开实施例提供一种超声波指纹识别器件。该超声波指纹识别器件可以包括：基板以及依次叠设在基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构，通过该曲面结构，压电材料层产生的超声波信号能够沿着该压电材料层远离发射电极层的方向(即该曲面结构的曲率方向)进行汇聚。如此，通过对压电材料层进行结构优化来实现超声波聚焦，使得超声波在交汇点处会发生谐振/共振，能够增强超声波信号的能量和强度，在噪声存在时识别度较高。从而，本公开实施例所提供的超声波指纹识别器件，能够以超声波聚焦形式进行指纹识别，能够实现指纹识别精度提升。

在一种示例性实施例中，如图2所示，压电材料层包括：多个子压电材料层23，接收电极层包括：多个接收电极22，发射电极层包括：多个接收电极24，那么，该超声波指纹识别器件可以包括：基板21以及依次叠设在基板21上的多个接收电极22、多个子压电材料层23和多个发射电极24。这里，如图3所示，在子压电材料层23通电后，子压电材料层23会将电信号转化为超声波信号，由于每个子压电材料层23靠近发射电极24的一侧为曲面结构，那么，每个子压电材料层23发出的超声波信号就会沿着曲面结构的曲率方向(即靠近基板21的方向、远离发射电极24的方向)进行汇聚，并在其汇交点上发生谐振/共振，如此，能够加强每个子压电材料层23发出的超声波信号的声波强度。从而，能够降低超声波指纹识别器件的周围环境杂波对其发出的超声波信号的影响。进而，能够提升超声波指纹识别器件的指纹识别精度。

在一种示例性实施例中，基板可以包括被配置为靠近于与指纹接触的接触面。当指纹与接触面接触时，该超声波指纹识别器件可通过向指纹发射超声波信号，并接收被指纹反射回来的超声波信号(回波)来实现对指纹的识别。当然，本公开实施例包括但不限于此。例如，当该超声波指纹识别器件用于显示装置时，基板可以为显示装置的盖板。发射电极层将电压施加在压电材料层上，压电材料层可以将电信号转化为超声波信号，当手指按压显示装置的盖板上时，指纹的脊与盖板直接接触，而指纹的“谷”与盖板之间存在声阻较大的空气，因此当超声波信号经过手指表面发生反射时，“谷”和“脊”的位置反射回的超声波强度不同，这些超声波信号又作用在压电材料层上，使得不同位置的压电材料产生了不同的电压信号，这些电压信号经过接收电极层输出至外部电路并被检测，从而可以识别指纹图像。

在一种示例性实施例中，压电材料层靠近发射电极层的一侧可以包括但不限于为球面结构、柱面结构和斜坡结构等曲面结构中至少一种。例如，压电材料层中的至少一部分子压电材料层靠近发射电极层的一侧可以为球面结构，如此，利用此种结构发出的超声波信号可在某一点进行汇聚，增强超声波的强度，能够弥补方案弥补压电材料(例如，聚偏二氟乙烯(PVDF)材料)本身性能限制，增强超声波指纹识别能力及精度。例如，压电材料层的至少一部分子压电材料层靠近发射电极层的一侧可以为柱面结构，如此，利用此种结构发出的超声波信号可在某一线进行汇聚，增强超声波的强度，能够弥补方案弥补压电材料(例如，PVDF材料)本身性能限制，增强超声波指纹识别能力及精度。

在一种示例性实施例中，在平行于基板的平面，压电材料层，可以包括：多个子压电材料层，每个子压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构，每个子压电材料层发出的超声波信号能够沿着该子压电材料层远离发射电极层的方向进行汇聚，并在交汇点处发生谐振/共振，能够增强超声波信号的强度和能量。进而，能够提升指纹识别精度。

在一种示例性实施例中，以多个子压电材料层为球面结构为例，在平行于基板的平面，多个子压电材料层呈阵列设置，每个子压电材料层呈半球状。

在一种示例性实施例中，多个子压电材料层的球面结构的半径相等。如此，能够使得由不同的球面结构发出并汇聚的超声波信号的强度保持一致，以进一步提高指纹识别精度。

在一种示例性实施例中，以多个子压电材料层为球面结构为例，如图4A所示，压电材料层包括：在平行于基板21的平面上沿第一方向X和第二方向Y阵列设置的多个子压电材料层23。这里，第一方向X与第二方向Y交叉，例如，第一方向X与第二方向Y相垂直。如此，每个子压电材料层能够实现单点超声波汇聚(即每个子压电材料层发出的超声波信号可在某一点进行汇聚，增强超声波的强度)。

在一种示例性实施例中，以多个子压电材料层为柱面结构为例，如图4B所示，在平行于基板21的平面，压电材料层包括：沿第一方向X间隔设置且沿第二方向Y延伸的柱状的多个子压电材料层23，其中，第一方向X与第二方向Y交叉，例如，第一方向X与第二方向Y相垂直。如此，每个子压电材料层能够实现单线超声波汇聚(即每个子压电材料层发出的超声波信号可在某一线进行汇聚，增强超声波的强度)。

在一种示例性实施例中，如图4C所示，压电材料层可以包括：第一部分子压电材料层和第二部分子压电材料层，第一部分子压电材料层包括：在平行于基板的平面上沿第一方向X间隔设置以及呈沿第二方向Y延伸的柱状的多个子压电材料层23；第二部分子压电材料层包括：在平行于基板的平面上沿第一方向X和第二方向Y阵列设置的多个子压电材料层23。

当然，压电材料层中子压电材料层的布局除了上述三种示例性实施方式以外，还可以为其它布局，例如，压电材料层可以包括：沿第二方向Y间隔设置的多个子压电材料层，每个子压电材料层呈沿第一方向X延伸的柱状，第一方向X与第二方向Y之间的夹角为45°。可根据实际情况来设计，本公开实施例对此不做限定。

在一种示例性实施例中，两两相邻的子压电材料层之间的间距可以约为10μm至100μm(微米)。例如，两两相邻的子压电材料层之间的间距可以为20μm。

在一种示例性实施例中，在平行于基板的平面，多个子压电材料层中的至少一个的截面形状可以为圆形或矩形。

在一种示例性实施例中，当多个子压电材料层中的至少一个的平行于基板的截面呈圆形时，多个子压电材料层的至少一个的平行于基板的截面的直径可以约为10μm至100μm。例如，多个子压电材料层的至少一个的平行于基板的截面的直径可以约为60μm、90μm、100μm等。

在一种示例性实施例中，在垂直于基板的平面，每个子压电材料层的截面形状可以为弓形。例如，每个子压电材料层垂直于基板的截面形状为半圆形。

在一种示例性实施例中，多个子压电材料层在第三方向Z(垂直于基板的方向)上的厚度可以约为10μm至100μm。例如，多个子压电材料层中的至少一个在第三方向Z上的厚度可以约为10μm、30μm、45μm、50μm等。

在一种示例性实施例中，每个子压电材料层在基底上的正投影覆盖与该子压电材料层对应的接收电极在基板上的正投影。

在一种示例性实施例中，每个子压电材料层在基底上的正投影与该子压电材料层对应的发射电极在基板上的正投影至少部分重叠。

在一种示例性实施例中，压电材料层的材料可以包括但不限于：聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯三氟乙烯(PVDF-TrFE)、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(TEFLON)等压电电压常数较高的压电材料中的一种或者几种的组合。例如，压电传感层的材料可以为PVDF材料，如此，能够产生具有较高强度的超声波信号。

在一种示例性实施例中，压电材料的压电常数d33可以约为25至33。这里，“压电常数”是表征压电材料性能的最常用的重要参数之一，是压电材料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，可以使压电材料层更灵敏。

在一种示例性实施例中，如图4A所示，以在平行于基板21的平面，压电材料层可以包括：阵列设置的多个子压电材料层23。其中，每个子压电材料层呈半球状为例，那么，在平行于基板21的平面，接收电极层可以包括：阵列设置的多个接收电极22，其中，多个接收电极22与多个子压电材料层23一一对应。

在一种示例性实施例中，如图4B所示，以在平行于基板21的平面，压电材料层可以包括：沿第一方向X间隔设置以及呈沿第二方向Y延伸的柱状的多个子压电材料层23，其中，第一方向X与第二方向Y相交叉为例，那么，在平行于基板21的平面，接收电极层可以包括：阵列设置的多个接收电极22，其中，一列接收电极(即多个接收电极22沿第二方向Y排成一列)可以与一个子压电材料层23对应。

在一种示例性实施例中，在平行于基板的平面，每个接收电极的截面形状呈矩形(如图2所示)、梯形等。

在一种示例性实施例中，在垂直于基板的平面，多个接收电极的截面形状可以包括但不限于为矩形、梯形等。

在一种示例性实施例中，多个接收电极在第三方向Z(远离基板的方向)上的厚度可以约为10μm至100μm。例如，多个接收电极中的厚度可以约为10μm。

在一种示例性实施例中，两两相邻的接收电极之间的间距可以约为10μm至100μm。例如，两两相邻的接收电极之间的间距可以为30μm。

在一种示例性实施例中，以多个接收电极平行于基板的截面呈矩形为例，多个接收电极平行于基板的截面的边长可以约为10μm至100μm。例如，多个接收电极平行于基板的截面的尺寸可以约为40μm*40μm、50μm*50μm、60μm*60μm等。如此，由于手指的一个谷脊周期的宽度通常约为300μm，因此合理地设置接收电极的尺寸，使得手指的一个谷脊周期可以对应于多个接收电极来进行感测，有利于保证指纹识别的清晰度，从而确保指纹识别的精确性。

在一种示例性实施例中，在平行于基板的平面，发射电极层可以包括：阵列设置的多个发射电极，多个发射电极与多个接收电极一一对应。

在一种示例性实施例中，每个发射电极在基板上的正投影覆盖该发射电极对应的接收电极在基板上的正投影。

在一种示例性实施例中，多个发射电极在第三方向Z(远离基板的方向)上的厚度可以约为10μm至100μm。例如，多个发射电极中的至少一个在第三方向Z上的厚度可以约为10μm。

在一种示例性实施例中，两两相邻的发射电极之间的间距可以约为10μm至100μm。例如，两两相邻的发射电极之间的间距可以为10μm。

在一种示例性实施例中，在平行于基板的平面，多个发射电极中至少一个的截面形状可以包括但不限于为圆形或圆环形。

在一种示例性实施例中，如图2所示，在垂直于基板21的平面，多个发射电极24中至少一个的截面形状可以包括但不限于为拱形(即多个多发射电极24中至少一个靠近压电材料层的一侧呈曲面，且该发射电极24远离压电材料层的另一侧也为呈曲面)。

在一种示例性实施例中，发射电极层的材料可以包括铜、银和铝中的一种或多种。

一种示例性实施例中，基板可以为玻璃基板，或者是贴覆在玻璃基板上的柔性透明基板，这里，本公开实施例对此不作限定。

在一种示例性实施例中，基板可以采用聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或经表面处理的聚合物软膜等材料。

在一种示例性实施例中，如图2所示，上述超声波指纹识别器件还可以包括：反射层26和平坦化层25，反射层26设置在发射电极层(例如，包括多个发射电极24)远离基板21的一侧，平坦化层25设置在反射层26与发射电极层(例如，包括多个发射电极24)之间。

在一种示例性实施例中，反射层可被配置为将压电材料层产生的向反射层传播的超声波信号向接收电极层反射。从而，有利于增强发出的超声波信号的强度或能量

在一种示例性实施例中，反射层的材料可以为银(Ag)材料。当然，本公开实施例包括但不限于此，例如，反射层的材料也可采用其它具有反射超声波信号的特性的材料。

在一种示例性实施例中，平坦化层可以起到平坦化的作用并可对发射电极层中的发射电极进行保护。

在一种示例性实施例中，平坦化层的材料可以为树脂材料。例如，平坦化层的材料可以为环氧树脂。当然，本公开实施例包括但不限于此，例如，平坦化层的材料也可采用氮化硅(SiNx)等其它材料。

根据如图5所示的仿真结果可知，当压电材料层中不同曲率的曲面结构对压电材料层产生的超声波信号进行聚焦后，聚焦后波强度(即聚焦后的超声波信号的强度)相比压电材料层靠近发射电极层的一侧为平面结构时平面波强度(即未聚焦的超声波的强度)有很大程度提升，如此，能够提高指纹识别精度。

在一种示例性实施例中，上述超声波指纹识别器件的具体种类不受特别的限制，例如，上述超声波指纹识别器件可以为指纹锁、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。此外，超声波指纹识别器件除了可以包括上述的基板、接收电极层、压电材料层和发射电极层以外，还可以包括其它必要的组成和结构，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。

在一种示例性实施例中，除了上述提升聚焦波结构外，超声波指纹识别器件还可以包括：能够实现超声波聚焦的透镜结构。例如，能够实现超声波聚焦的透镜结构可以设置在压电材料层远离发射电极层的方向上的任意位置上，可根据实际情况来确定，本公开实施例对透镜结构的设置位置不做限定。如此，通过两次超声波聚焦，能够大大增强超声波信号的强度，进而大大提升指纹识别精度。

由上述内容可知，本公开实施例提供一种超声波指纹识别器件，该超声波指纹识别器件可以包括：基板以及依次叠设在基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构。如此，通过该曲面结构，压电材料层产生的超声波信号能够沿着该压电材料层远离发射电极层的方向进行汇聚，并在交汇点处发生谐振/共振。因此，能够增强超声波信号的强度。进而，能够提升指纹识别精度。

本公开实施例提供一种超声波指纹识别器件的制备方法，该制备方法可以包括：

S11、在基板上形成接收电极层。

S12、在接收电极层上形成压电材料层，其中，压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构，压电材料层产生的超声波信号能够沿着该压电材料层远离发射电极层的方向进行汇聚，并在交汇点处发生谐振/共振，能够增强超声波信号的强度和能量。进而，能够提升指纹识别精度。

S13、在压电材料层上形成发射电极层。

在一种示例性实施例中，S11可以包括：在基板上沉积第一金属薄膜；对第一金属薄膜进行图案化工艺，在基板上形成接收电极层，其中，接收电极层包括：阵列设置的多个接收电极。

在一种示例性实施例中，第一金属薄膜可以采用金属材料，如铝、铜、钼、钛、铌、银、金、钽、钨、铬等材料，也可以采用氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、掺铝氧化锌(AlZnO)等导电氧化物，可以是单层结构，也可以是多层复合结构。

在一种示例性实施例中，S12可以包括：在接收电极层上沉积PVDF膜；对PVDF膜进行图案化工艺以及烘烤工艺，调整PVDF出图形形貌，以使压电材料层靠近发射电极层的一侧形成如球面结构或柱面结构等曲面结构。如此，压电材料层产生的超声波信号能够沿着该压电材料层远离发射电极层的方向进行汇聚，并在交汇点处发生谐振/共振，能够增强超声波信号的强度和能量。进而，能够提升指纹识别精度。

在一种示例性实施例中，S13可以包括：在基板上沉积第二金属薄膜；对第二金属薄膜进行图案化工艺，在压电材料层上形成发射电极层，其中，发射电极层包括：阵列设置的多个发射电极。

在一种示例性实施例中，第二金属薄膜可以为铝、铜、钼、铌、钛、银、金、钽、钨、铬等金属材料中的一种或多种混合，可以为单层、双层或者多层结构，可以采用射频磁控溅射方法沉积。

在一种示例性实施例中，在S13之后，该制备方法还可以包括：

S14、形成覆盖发射电极层的平坦化层；

S15、在平坦化层上形成反射层。

本公开实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板和上述一个或多个实施例中的超声波指纹识别器件，其中，超声波指纹识别器件设置在显示面板的非出光面。这里，超声波指纹识别器件在显示装置中的布局可以根据实际需要进行设计，本公开实施例对此不作限制。

在一种示例性实施例中，该显示面板可以包括但不限于有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)显示面板、量子点发光二极管(Quantum Dot LightEmitting Diodes，QLED)显示面板和无机发光二极管显示面板中的任意一种。例如，该显示面板可以采用如Micro-LED显示面板、Mini-LED显示面板等。

例如，以显示面板为OLED显示面板为例，该显示装置可以包括：OLED显示面板以及设置在OLED显示面板的非出光面一侧的超声波指纹识别器件。

在一种示例性实施例中，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。本公开实施例对显示装置的类型不做限定。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，该显示装置中除了包括显示面板和上述一个或多个实施例中的超声波指纹识别器件以外，还可以包括其他必要的组成和结构，以显示屏为例，例如外壳、控制电路板、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。

在一种示例性实施例中，本公开实施例提供的超声波指纹识别器件可直接与显示面板中的背板结构组合制作形成In-cell结构，In-cell结构中超声波指纹识别器件的设置位置可以根据实际需要进行设计，本公开实施例对此不作限制。举例来说，本公开实施例提供的超声波指纹识别器件可在背板结构制作工艺完成后制作于背板结构之上；或者，可以在背板结构制作工艺完成前优先制作本公开实施例提供的超声波指纹识别器件的结构，通过引线等方式将信号引出；或者，还可以将本公开实施例提供的超声波指纹识别器件制作在背板膜层之中，此种结构可有效提升背板工艺集成度，提升背板价值，提升良率。避免后续贴合工艺所引入良率及工艺问题。

在一种示例性实施例中，该显示面板可以包括：依次叠设的衬底基板、背板结构层以及发光结构层，超声波指纹识别器件设置在背板结构层与发光结构层之间。其中，如图6A所示，背板结构层可以包括：驱动电路层63，驱动电路层63设置在衬底基板62上；超声波指纹识别器件61设置在驱动电路层63远离衬底基板62的一侧；发光结构层64设置在超声波指纹识别器件61远离衬底基板的一侧。如此，超声波指纹识别器件可在背板结构的制作工艺完成后制作于背板结构之上，例如，超声波指纹识别器件可以在驱动电路层制作工艺完成后制作于驱动电路层之上。

在一种示例性实施例中，该显示面板可以包括：依次叠设的衬底基板、背板结构层以及发光结构层，超声波指纹识别器件设置在衬底基板与背板结构层之间。其中，如图6B所示，超声波指纹识别器件61设置在衬底基板62上；背板结构层可以包括：驱动电路层63，驱动电路层63设置在超声波指纹识别器件61远离衬底基板62的一侧；发光结构层64设置在驱动电路层63远离衬底基板62的一侧。如此，超声波指纹识别器件设置在背板结构层之下，可以在背板结构层制作工艺之前，优先制作超声波指纹识别器件的结构，通过引线等方式将信号引出，例如，可以在驱动电路层制作前优先制作超声波指纹识别器件的结构，通过引线等方式将信号引出。

在一种示例性实施例中，该显示面板可以包括：依次叠设的衬底基板、背板结构层以及发光结构层，超声波指纹识别器件设置在背板结构层之中。其中，如图6C所示，背板结构层包括：驱动电路层63；驱动电路层63设置在衬底基板62上；超声波指纹识别器件61设置在驱动电路层63之中，发光结构层64设置在驱动电路层63远离衬底基板62的一侧。如此，将超声波指纹识别器件制作在背板结构的膜层结构之中，例如，将超声波指纹识别器件制作在驱动电路层的膜层结构之中，不但可以有效提升背板工艺集成度，提升背板价值，提升良率，而且还可以避免后续贴合工艺所引入良率及工艺问题。

例如，以显示面板为OLED显示面板为例，驱动电路层可以为TFT((Thin FilmTransistor，薄膜晶体管)器件层，发光结构层可以为OLED发光器件层。例如，OLED发光器件层可以包括多个OLED发光元件，TFT器件层可以包括与多个发光元件耦接的多个TFT，分别用于驱动后续形成的发光元件。驱动电路层的电路结构及布局可以根据实际需要进行设计，本公开实施例对此不作限制。例如，驱动电路层还可以包括扫描信号线和数据信号线等各种走线，本公开对此不作限制。

例如，超声波指纹识别器件包括多个指纹识别元件(例如，由至少一个发射电极、至少一个子压电材料层和至少一个接收电极)，每个指纹识别元件设置在两两TFT之间。

例如，TFT器件层中晶体管均包括栅电极G、源电极S和漏电极D。例如，该三个电极分别与三个电极连接部电连接，例如通过钨金属填充的过孔(即钨过孔，W-via)进行电连接；进而，该三个电极可以分别通过对应的电极连接部与其他电学结构(例如，晶体管、走线、发光元件等)进行电连接。

例如，衬底基板和驱动电路层可以由前端的晶圆厂对单晶硅晶圆(wafer)进行工艺处理而制作完成。

例如，每个发光元件可以包括依次层叠的第一电极(例如，作为阳极)、有机发光功能层和第二电极(例如，作为阴极)。例如，第一电极可以通过钨过孔与对应的TFT器件层中的晶体管的源电极S电连接(经由源电极S对应的连接部)，可以理解的是，源电极S和漏电极D的位置可以互换，即第一电极也可以换成与漏电极D电连接。例如，有机发光功能层可以包括有机发光层，还可以包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层和空穴传输层中的一种或多种。例如，第二电极为透明电极；例如，第二电极为公共电极，即多个发光元件共用一整面的第二电极。

本公开的至少一实施例提供的显示装置的技术效果可以参考上述实施例中关于超声波指纹识别器件的相应描述，在此不再赘述。

虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种超声波指纹识别器件，其特征在于，包括：基板以及依次叠设在所述基板上的接收电极层、压电材料层和发射电极层，其中，

所述压电材料层靠近所述发射电极层的一侧为曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着远离所述发射电极层的方向进行汇聚，以增强超声波信号的强度。

2.根据权利要求1所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，所述曲面结构为球面结构、柱面结构和斜坡结构中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在平行于所述基板的平面，所述压电材料层包括：阵列设置的多个子压电材料层，其中，每个子压电材料层呈半球状。

4.根据权利要求3所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在平行于所述基板的平面，所述接收电极层包括：阵列设置的多个接收电极，所述多个接收电极与所述多个子压电材料层一一对应。

5.根据权利要求1所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在平行于所述基板的平面，所述压电材料层包括：沿第一方向间隔设置的多个子压电材料层，每个子压电材料层呈沿第二方向延伸的柱状，其中，第一方向与第二方向交叉。

6.根据权利要求3或5所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在垂直于所述基板的平面，每个子压电材料层的截面形状为弓形。

7.根据权利要求5所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在平行于所述基板的平面，所述接收电极层包括：阵列设置的多个接收电极，一列接收电极与一个子压电材料层对应。

8.根据权利要求4或7所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在垂直于所述基板的平面，每个接收电极的截面形状为矩形。

9.根据权利要求4或7所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在平行于所述基板的平面，所述发射电极层包括：阵列设置的多个发射电极，所述多个发射电极与所述多个接收电极一一对应。

10.根据权利要求9所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，在垂直于所述基板的平面，每个发射电极的截面形状为拱形。

11.根据权利要求9所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，每个子压电材料层在基底上的正投影覆盖与该子压电材料层对应的接收电极在基板上的正投影；每个子压电材料层在基底上的正投影与该子压电材料层对应的发射电极在基板上的正投影至少部分重叠。

12.根据权利要求1所述的超声波指纹识别器件，其特征在于，还包括：反射层和平坦化层，其中，

反射层，设置于所述发射电极层远离所述压电材料层的一侧，被配置为将所述压电材料层产生的向所述反射层传播的超声波信号向所述接收电极层反射；

平坦化层，设置于所述反射层与所述发射电极层之间，被配置为保护所述发射电极层。

13.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板以及如权利要求1至12任一项所述的超声波指纹识别器件，所述超声波指纹识别器件设置在所述显示面板的非出光面。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括：依次叠设的衬底基板、背板结构层以及发光结构层，其中，

所述超声波指纹识别器件设置在所述背板结构层与所述发光结构层之间；或者，所述超声波指纹识别器件设置在所述衬底基板与所述背板结构层之间；或者，所述超声波指纹识别器件设置在所述背板结构层之中。

15.一种超声波指纹识别器件的制备方法，其特征在于，包括：

在基板上形成接收电极层；

在接收电极层上形成压电材料层，其中，所述压电材料层靠近发射电极层的一侧为曲面结构，所述压电材料层产生的超声波信号能够沿着远离所述发射电极层的方向进行汇聚，以增强所述超声波信号的强度；

在所述压电材料层上形成所述发射电极层。

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