CN207182320U - 超声波指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型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和超声波传感器。所述盖板覆盖于所述超声波传感器的顶部，且所述盖板的顶部朝向接触对象。所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测经反射的超声波。所述超声波指纹识别模组还包括超声波保护结构。所述超声波保护结构覆盖于所述超声波传感器的侧面和底部，且所述超声波保护结构用于遮挡光线。在超声波保护结构的作用下，可以阻挡外界光线照射至超声波传感器内，从而能够避免外界光线对超声波信号产生的干扰，可以提高超声波信号的质量，进而提高超声波指纹识别模组的性能。

Description

超声波指纹识别模组及电子设备

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

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，包括盖板和超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器的顶部，且所述盖板的顶部朝向接触对象；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测经反射的超声波；所述超声波指纹识别模组还包括超声波保护结构；所述超声波保护结构覆盖于所述超声波传感器的侧面和底部，且所述超声波保护结构用于遮挡光线。如此，超声波保护结构覆盖于所述超声波传感器的侧面和底部上，且超声波保护结构用于遮挡光线，因此在超声波保护结构的作用下，可以阻挡外界光线照射至超声波传感器内，从而能够避免外界光线对超声波信号产生的干扰，可以提高超声波信号的质量，进而提高超声波指纹识别模组的性能。

在其中一个实施例中，所述超声波保护结构与所述超声波传感器之间存在空隙。通过设置空隙，既可以减轻超声波保护结构与超声波传感器之间存在的摩擦现象，又可以减小超声波指纹识别模组受碰撞时对超声波传感器的冲击力，从而进一步提高超声波指纹识别模组的性能。

在其中一个实施例中，所述空隙内设有能够减弱超声波的物质。通过设置超声波保护结构与超声波传感器之间具有能够减弱超声波物质的空隙，从而可以对朝超声波传感器下方或侧面方向传播的超声波进行衰减，减弱这些超声波的能量，尽量减少这些超声波反射回超声波传感器的概率，以避免对超声波传感器造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

在其中一个实施例中，所述空隙内的物质为空气。朝超声波传感器下方或侧面方向传播的超声波进入到具有空气的空隙后，就会被空气衰减，而由于空气对超声波的衰减程度较大，因此可以尽可能多地去掉不需要的超声波，进一步提高指纹识别的精确性。

在其中一个实施例中，所述超声波保护结构包括第一壳体及侧面壳体；所述第一壳体与所述超声波传感器的底部之间具有空隙，且所述第一壳体的一端通过第一胶粘剂粘贴于所述超声波传感器的底部；所述侧面壳体沿所述超声波传感器的侧面将所述超声波传感器包围在内，且所述侧面壳体的底部与所述第一壳体连接，所述侧面壳体的顶部与所述盖板连接。进一步地，所述侧面壳体与所述超声波传感器的侧面之间存在空隙。由于第一壳体、侧面壳体分别与超声波传感器的底部、侧面之间具有空隙，因此，空隙的空气可以将朝超声波传感器下方或侧面方向传播的超声波都进行减弱处理，从而可以全方位减少不利的超声波。并且，既可以减轻超声波保护结构的底部和侧面与超声波传感器之间存在的摩擦现象，又可以减小超声波指纹识别模组受碰撞时对超声波传感器底部和侧面的冲击力，从而进一步全方位提高超声波指纹识别模组的性能。

在其中一个实施例中，所述第一壳体的厚度介于100微米至300微米之间。当第一壳体的厚度低于100微米，整个超声波指纹识别模组的强度不够，可靠性低。当第一壳体的厚度高于300微米，厚度太厚，又不能满足消费者对超声波指纹识别模组及其电子设备轻薄化的需求。

在其中一个实施例中，所述第一壳体与所述侧面壳体的材料均为金属材料。第一壳体和侧面壳体不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波的干扰。

在其中一个实施例中，所述第一胶粘剂为双面胶。双面胶不会发生溢胶到超声波传感器底部的情况，以避免对超声波传感器造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

一种电子设备，包括所述的超声波指纹识别模组。该电子设备中，超声波保护结构覆盖于所述超声波传感器的侧面和底部上，且超声波保护结构用于遮挡光线，因此在超声波保护结构的作用下，可以阻挡外界光线照射至超声波传感器内，从而能够避免外界光线对超声波信号产生的干扰，可以提高超声波信号的质量，进而提高超声波指纹识别模组的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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剖面示意图；

图2为图1所示实施方式的超声波指纹识别模组的立体结构示意图；

图3为图1所示实施方式提供的超声波指纹识别模组其中一种实施例的具体结构示意图；

图4为另一实施方式提供的超声波指纹识别模组的剖面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型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实用新型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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型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，不是旨在限制本实用新型。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及图2，超声波指纹识别模组包括超声波传感器110、超声波保护结构120及盖板130。

盖板130覆盖于超声波传感器110的顶部，且盖板130的顶部朝向接触对象(接触对象例如为用户的手指)。盖板130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130可以为能够被超声波穿透的材料，例如玻璃或复合材料等。另外，盖板130可以直接为电子设备(电子设备例如为计算机、平板电脑、个人数字助理、手机等)的壳体，或者盖板130可以镶嵌于电子设备的壳体中，或者盖板130安装于电子设备的壳体下方。

超声波传感器110能够发射超声波，并能够检测经反射的超声波。超声波传感器110例如包括薄膜晶体管像素阵列层、压电层及电极层。进一步地，超声波指纹识别模组还包括与超声波传感器110电连接的电路板160。其中，压电层由压电材料构成。电极层由导电材料构成。在电极层被施加了来自电路板160的高频电信号后压电层可以产生超声波，该超声波最终传导至接触对象并反射回来。之后，压电层将从接触对象处反射回来的超声波转换为电信号，该电信号再经薄膜晶体管像素阵列层经过相应的处理(例如放大)后传送至电路板160。电路板160用于向超声波传感器110提供控制信号(例如向压电层发送高频电信号)，以使得超声波传感器110可以发射超声波。另外，电路板160还可以接收来自薄膜晶体管像素阵列层的电信号，以对指纹进行识别。具体地，超声波传感器110与电路板160可以邦定连接。进一步地，电路板160为柔性电路板。

超声波保护结构120覆盖于超声波传感器110的侧面(具体地，图1中为前、后、左、右四个侧面)和底部，且超声波保护结构120用于遮挡光线。其中，超声波保护结构120覆盖于超声波传感器110的侧面和底部上，是指超声波保护结构120将超声波传感器110的侧面和底部都包围之内。

由于超声波传感器110的顶部粘附于盖板130底部，因此如果不设置超声波保护结构120的话，超声波传感器110的侧面和底部均裸露在外，易接收到外界的光线。本实施方式中，通过设置超声波保护结构120，并且将超声波传感器110包围在内，从而可以避免外界光线通过超声波传感器110的侧面和底部照射至超声波传感器110内部。具体地，超声波保护结构120例如为一端开口的腔体结构，则超声波传感器110可以位于超声波保护结构120的腔体内，且超声波传感器110的顶部位于腔体结构的开口处，并与盖板130接触。

综上所述，本实施方式提供的上述超声波指纹识别模组中，在超声波保护结构120的保护作用下，可以阻挡外界光线照射至超声波传感器内，从而能够避免外界光线对超声波信号产生的干扰，可以提高超声波信号的质量，进而提高超声波指纹识别模组的性能。此外，在超声波保护结构120的作用下，也可以避免超声波传感器110直接受到外界因素(例如撞击)的损坏。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，超声波保护结构120与超声波传感器110之间存在空隙180。通过设置空隙180，既可以减轻超声波保护结构120与超声波传感器110之间存在的摩擦现象，又可以减小超声波指纹识别模组受碰撞时对超声波传感器110的冲击力，从而进一步提高超声波指纹识别模组的性能。

具体地，超声波保护结构120可以与超声波传感器110的底部之间具有空隙180；或者，超声波保护结构120可以与超声波传感器110的侧面(例如前、后、左、右四个侧面)之间具有空隙180；或者，超声波保护结构120可以与超声波传感器110的侧面和底部之间都具有空隙180。

具体地，空隙内设有能够减弱超声波的物质。在该超声波指纹识别模组中，超声波传感器110产生的超声波可以多向传播，超声波既可以向超声波传感器110顶部向上传播从而到达接触对象，又可以向超声波传感器110下方或侧面方向传播。其中，朝超声波传感器110顶部上方传播的超声波为有用的超声波，当传播至接触对象后被反射回来并被超声波传感器110接收后，即可进行指纹识别。朝超声波传感器110下方或侧面方向传播的超声波为不利的超声波，一旦这些超声波遇到异物、脏污或者其它障碍物也会被反射回至超声波传感器110，就会对超声波传感器110造成干扰，影响指纹识别的精确性。因此，本实施例中，通过设置超声波保护结构120与超声波传感器110之间具有能够减弱超声波物质的空隙，从而可以对朝超声波传感器110下方或侧面方向传播的超声波进行衰减，减弱这些超声波的能量，尽量减少这些超声波反射回超声波传感器110的概率，以避免对超声波传感器110造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

具体地，空隙180内的物质可以为空气。由于基于介质的粘滞性、热传导、介质的实际结构及介质的微观动力学过程中引起的弛豫效应等因素，决定了超声波在气体、液体、固体中传播时，衰减程度分别为最厉害、较弱、最小(即空气对超声波的衰减程度最大)，因此，本实施例中，朝超声波传感器110下方或侧面方向传播的超声波进入到具有空气的空隙180后，就会被空气衰减，而由于空气对超声波的衰减程度较大，因此可以尽可能多地去掉不需要的超声波，进一步提高指纹识别的精确性。可以理解的是，空气内的物质还可以为其他能够减弱超声波的物质。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，超声波保护结构120包括第一壳体121及侧面壳体122。

其中，第一壳体121与超声波传感器110的底部之间具有空隙180，且第一壳体121的一端(一端例如图1中的右端)通过第一胶粘剂151粘贴于超声波传感器110的底部。

具体地，第一壳体121的形状例如均为板状。第一壳体121的材料例如为金属材料。如此，第一壳体121不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波对超声波信号的干扰。具体地，第一胶粘剂151为双面胶。双面胶不会发生溢胶到超声波传感器110底部的情况，以避免对超声波传感器110造成干扰，从而提高指纹识别的精确性。

具体地，第一壳体121的厚度介于100微米至300微米之间。当第一壳体121的厚度低于100微米，整个超声波指纹识别模组的强度不够，可靠性低。当第一壳体121的厚度高于300微米，厚度太厚，又不能满足消费者对超声波指纹识别模组及其电子设备轻薄化的需求。

侧面壳体122沿超声波传感器110的侧面将超声波传感器110包围在内，且侧面壳体122的底部与第一壳体121连接，侧面壳体122的顶部与盖板130连接。具体地，假设超声波传感器110的形状为一面开口的长方体，如图2所示，则超声波传感器110的顶部在长方体的开口处与盖板130相接触(图2未示出)，第一壳体121与长方体的开口相对，侧面壳体122包括4个依次垂直连接的板状壳体。可以理解的是，超声波保护结构120的具体构成方式不限于上述情况，例如如果超声波传感器110的形状发生改变，如变成圆柱体状，则超声波保护结构120也相应设计为圆柱体状，且侧面壳体122为超声波保护结构120对应圆柱体的侧面。

具体地，侧面壳体122的顶部可以通过第二胶粘剂粘贴于盖板130的底面。第二胶粘剂例如为UV胶，UV胶固化速度快，能有效提高生产效率。进一步地，侧面壳体122的材料例如均为金属材料。如此，侧面壳体122不仅能够遮挡外部光线，还能够屏蔽外部电磁波的干扰。

进一步地，请继续参考图1，侧面壳体122与超声波传感器110的侧面之间存在空隙。由于第一壳体121、侧面壳体122分别与超声波传感器110的底部、侧面之间具有空隙180，因此，空隙180的空气可以将朝超声波传感器110下方或侧面方向传播的超声波都进行减弱处理，从而可以全方位减少不利的超声波。并且，既可以减轻超声波保护结构120的底部和侧面与超声波传感器110之间存在的摩擦现象，又可以减小超声波指纹识别模组受碰撞时对超声波传感器110底部和侧面的冲击力，从而进一步全方位提高超声波指纹识别模组的性能。

具体地，侧面壳体122可以与超声波传感器110的所有侧面(假设超声波传感器110的形状为一面开口的长方体，则所有的侧面包括4个侧面)之间都存在空隙，或者侧面壳体122与超声波传感器110的部分侧面(假设超声波传感器110的形状为一面开口的长方体，则部分侧面包括4个侧面中的1个、2个或3个侧面)之间存在空隙(如图4所示)。

可以理解的是，根据实际情况，超声波保护结构120的设置方式可以为其他情况，例如也可以设置侧面壳体122与超声波传感器110的侧面之间不存在空隙。

进一步地，请继续参考图1，超声波指纹识别模组还包括匹配层140。匹配层140位于盖板130与超声波传感器110之间。

其中，匹配层140用于进行声阻匹配，减小超声波传感器110的压电层与接触对象之间的声阻差，从而使得超声波能够有效传输。具体地，匹配层140例如为热压胶膜。并且，匹配层140需保证可以穿透超声波。其中，热压胶膜，是指膜状的热压胶。热压胶，是指施胶后需要热压固化的一类胶材，例如为包括环氧树脂的热压胶。

另外，匹配层140与电路板160可以位于同一层，从而弥补超声波传感器110与电路板160之间存在的阶梯断差。因此，匹配层140除了具有声阻匹配的效果，还可以填充断差，从而提高超声波传输的有效性。

进一步地，请参考图3，上述超声波指纹识别模组还包括油墨层170。油墨层170设置于盖板130与匹配层140之间。油墨层170可以对盖板130进行调色，以显示不同的外观效果，可以便于用户找到触摸的准确位置。具体地，油墨层170的颜色例如为黑色、白色、蓝色或红色等。

另外，基于超声波保护结构120在图1中的实现方式，在图3中，侧面壳体122的底部可以粘贴于油墨层170远离盖板130的一侧。

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实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型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，包括盖板和超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器的顶部，且所述盖板的顶部朝向接触对象；所述超声波传感器能够发射超声波，并能够检测经反射的超声波；其特征在于，所述超声波指纹识别模组还包括超声波保护结构；所述超声波保护结构覆盖于所述超声波传感器的侧面和底部，且所述超声波保护结构用于遮挡光线。

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，所述超声波保护结构与所述超声波传感器之间存在空隙。

3.根据权利要求2所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述空隙内设有能够减弱超声波的物质。

4.根据权利要求3所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述空隙内的物质为空气。

5.根据权利要求2至4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，所述超声波保护结构包括第一壳体及侧面壳体；

所述第一壳体与所述超声波传感器的底部之间具有空隙，且所述第一壳体的一端通过第一胶粘剂粘贴于所述超声波传感器的底部；所述侧面壳体沿所述超声波传感器的侧面将所述超声波传感器包围在内，且所述侧面壳体的底部与所述第一壳体连接，所述侧面壳体的顶部与所述盖板连接。

6.根据权利要求5所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述侧面壳体与所述超声波传感器的侧面之间存在空隙。

7.根据权利要求5所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第一壳体的厚度介于100微米至300微米之间。

8.根据权利要求5所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第一壳体与所述侧面壳体的材料均为金属材料。

9.根据权利要求5所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述第一胶粘剂为双面胶。

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。