CN207182332U - 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超声波传感器。超声波传感器的顶面朝向接触对象，且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。超声波传感器包括TFT基板及依次覆盖于TFT基板上的压电层及电极层。电极层包括导电材料和能够传导超声波的设定材料。所有的导电材料连通，且存在空缺部位。设定材料填充于空缺部位。上述超声波指纹识别模组及电子设备中，由于应用于超声波指纹识别模组中的导电材料的成本较高，因此，电极层并没有完全采用导电材料，而是在所有导电材料连通的前提下，在导电材料构成的空缺部位内填充有设定材料，从而可以降低超声波指纹识别模组的成本。

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，为了能够扩大超声波指纹识别模组的应用范围，如何降低超声波指纹识别模组的成本是亟待解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对如何降低超声波指纹识别模组的成本的问题，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，包括超声波传感器；所述超声波传感器的顶面朝向接触对象，且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；所述超声波传感器包括TFT基板及依次覆盖于所述TFT基板上的压电层及电极层；所述电极层包括导电材料和能够传导超声波的设定材料；所有的所述导电材料连通，且存在空缺部位；所述设定材料填充于所述空缺部位。由于应用于超声波指纹识别模组中的导电材料的成本较高，因此，电极层并没有完全采用导电材料，而是在所有导电材料连通的前提下，在导电材料构成的空缺部位内填充有设定材料，从而可以降低超声波指纹识别模组的成本。

在其中一个实施例中，所有的所述导电材料构成网格状。由于导电材料的用量相对较少，而设定材料的用量相对较多，可以进一步降低导电材料的成本，进一步提升电极层传导超声波的性能。

在其中一个实施例中，所述设定材料的声阻抗与所述TFT基板的声阻抗之间的差值小于第一阈值。设定材料的声阻抗越接近TFT基板的声阻抗，越有利于传导超声波。

在其中一个实施例中，所述设定材料为玻璃胶。由于玻璃胶的声阻抗比较接近TFT基板的声阻抗，因此可以更好地传导超声波，提高超声波指纹的检测效率。

在其中一个实施例中，所述电极层的厚度介于13μm至19μm之间。当电极层130的厚度小于13μm或大于19μm时，最终形成的指纹影像的SNR(信噪比)值较低，降低了指纹识别的精度。

在其中一个实施例中，所述电极层的厚度为16μm。此时，最终形成的指纹影像的信噪比值是最高的，可以提高指纹识别的检测精度。

在其中一个实施例中，所述导电材料为银浆。具体地，所述银浆的固化温度低于第二阈值。由于压电层不耐高温，因此导电材料选用固化温度较低的银浆，可以减小高温对压电层造成的影响，从而提高超声波指纹识别模组的可靠性。

在其中一个实施例中，所述电极层的面积大于或等于所述压电层，从而可以保证压电层120能够发射尽可能多的超声波。

一种电子设备，包括所述的超声波指纹识别模组。在该电子设备中，由于应用于超声波指纹识别模组中的导电材料的成本较高，因此，电极层并没有完全采用导电材料，而是在所有导电材料连通的前提下，在导电材料构成的空缺部位内填充有设定材料，从而可以降低超声波指纹识别模组的成本。

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侧面示意图；

图2为图1所示实施方式的超声波指纹识别模组中超声波传感器的其中一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示实施例的超声波传感器中电极层的放大示意图。

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，其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100。超声波传感器100的顶面朝向接触对象(接触对象例如为用户的手指)，且超声波传感器100能够发射超声波，并能够检测经反射的超声波。

本实施方式中，超声波传感器100包括TFT基板110及依次覆盖于TFT基板110上的压电层120及电极层130。具体地，压电层120位于电极层130与TFT基板110之间。进一步地，超声波指纹识别模组还包括与超声波传感器100电连接的电路板400。

其中，TFT基板110为设有薄膜晶体管的基板。压电层120由压电材料构成。在电极层130被施加了来自电路板400的高频电信号后压电层120可以产生超声波，并且，压电层120还可以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TFT基板110经过相应的处理(例如放大)后传送至电路板400。电路板400用于向超声波传感器100提供控制信号(例如向压电层120发送高频电信号)，以使得超声波传感器100可以发射超声波。另外，电路板400还可以接收来自TFT基板110的电信号，形成指纹影像，以对指纹进行识别。进一步地，电路板400为柔性电路板。具体地，TFT基板110的厚度介于200μm至300μm之间。压电层120的厚度介于7μm至12μm之间。

本实施方式中，请参考图3，上述电极层130包括导电材料131和能够传导超声波的设定材料132。其中，导电材料131可以导电，例如为银浆。设定材料132的声阻抗与TFT基板110的声阻抗之间的差值小于第一阈值，换言之，设定材料132的声阻抗越接近TFT基板110的声阻抗，越有利于传导超声波。设定材料132例如为玻璃胶。由于玻璃胶的声阻抗比较接近TFT基板110的声阻抗，因此可以更好地传导超声波，提高超声波指纹的检测效率。

其中，所有的导电材料131连通，且存在空缺部位。其中，所有的导电材料131连通，可以保证电极层130能够正常传递电信号。存在空缺部位，换言之，导电材料131并不是整片分布，而是在某些部位存在空缺，如此即可减少导电材料131的用量。并且，这些空缺部位如果不填充任何材料的话，则会充满空气，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，为了避免空气阻碍超声波的传导，在上述空缺部位填充有设定材料132，从而可以保证电极层130能够有效传导超声波。

因此，在上述超声波指纹识别模组中，一方面由于应用于超声波指纹识别模组中的导电材料131的成本较高(导电材料131既要保证具有导电性能，又要保证可以传导超声波)，故电极层130并没有完全采用导电材料131，而是在所有导电材料131连通的前提下在导电材料131构成的空缺部位内填充有设定材料132，从而可以降低超声波指纹识别模组成本；另一方面，上述超声波指纹识别模组中的电极层130在厚度方向只存在一层(即导电材料131和设定材料132位于同一层)，相对于传统超声波指纹识别模组的电极层(在厚度方向上存在两层电极层)可以缩短超声波的传播路径，减少了超声波的损失。

此外，由于设定材料132只需要满足能够传导超声波的条件即可，因此，设定材料132在选材方面具有更大的自由度，即可以无需考虑其他因素而只需选择更适用于传导超声波的材料即可，如此一来，必然可以找到比导电材料131更易于传导超声波的材料，从而可以综合提高整个电极层130传导超声波的性能。

在其中一个实施例中，请继续参考图2，所有的导电材料131构成网格状。这种情况下，每一个网格内均填充有设定材料132。导电材料131的这种排布方式，由于导电材料131的用量相对较少，而设定材料132的用量相对较多，可以进一步降低导电材料131的成本，进一步提升电极层130传导超声波的性能。

可以理解的是，电极层130的具体构成方式不限于上述情况，例如也可以是某些区域内导电材料131构成网格状，且这些区域内的每一个网格内填充有设定材料132，而另外的区域则全部为导电材料131。

在其中一个实施例中，电极层130的厚度介于13μm至19μm之间，从而可以使超声波指纹识别模组具有较优的指纹识别性能。当电极层130的厚度小于13μm或大于19μm时，最终形成的指纹影像的SNR(信噪比)值较低，降低了指纹识别的精度。具体地，电极层130的厚度为16μm。此时，最终形成的指纹影像的信噪比值是最高的，可以提高指纹识别的检测精度。

在其中一个实施例中，导电材料131为银浆时，银浆的固化温度低于第二阈值。换言之，导电材料131选用固化温度较低的银浆，例如选用低温固化银浆(其是以超细片状银粉为导电相的厚膜导体浆料)。由于压电层120不耐高温，因此导电材料131选用固化温度较低的银浆，可以减小高温对压电层120造成的影响，从而提高超声波指纹识别模组的可靠性。

进一步地，导电材料131还可以选择粒径小于设定粒径阈值的银浆，从而可以减小银浆边缘的锯齿现象和粗糙度。由于超声波传导路径上，表面越光滑越容易传导超声波，因此导电材料131选择粒径较小的银浆，还可以进一步提高电极层130传导超声波的性能。

在其中一个实施例中，电极层130的面积大于或等于压电层120，从而可以保证压电层120能够发射尽可能多的超声波。

进一步地，请继续参考图1，超声波指纹识别模组还包括盖板200。盖板200覆盖于超声波传感器100的顶面，且盖板200的顶面朝向接触对象。

其中，盖板200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200可以为能够被超声波穿透的材料，例如玻璃、塑料或金属(例如铝)等。另外，盖板200可以直接为电子设备的壳体，或者盖板200可以镶嵌于电子设备的壳体中，或者盖板200安装于电子设备的壳体下方。

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300。匹配层300位于盖板200与超声波传感器100之间。

其中，匹配层300用于进行声阻匹配，减小超声波传感器100的压电层120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300例如为热压胶膜。并且，匹配层300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300与电路板400可以位于同一层，从而弥补超声波传感器100与电路板400之间存在的阶梯断差。因此，匹配层300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，上述超声波指纹识别模组还包括油墨层(图中未示出)。油墨层设置于盖板200与匹配层300之间。油墨层可以对盖板200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，油墨层的颜色例如为黑色、白色、蓝色或红色等。

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，包括超声波传感器；所述超声波传感器的顶面朝向接触对象，且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，所述超声波传感器包括TFT基板及依次覆盖于所述TFT基板上的压电层及电极层；所述电极层包括导电材料和能够传导超声波的设定材料；所有的所述导电材料连通，且存在空缺部位；所述设定材料填充于所述空缺部位。

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，所有的所述导电材料构成网格状。

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，所述设定材料的声阻抗与所述TFT基板的声阻抗之间的差值小于第一阈值。

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，所述设定材料为玻璃胶。

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，所述电极层的厚度介于13μm至19μm之间。

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，所述电极层的厚度为16μm。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述导电材料为银浆。

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，所述银浆的固化温度低于第二阈值。

9.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电极层的面积大于或等于所述压电层。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一权利要求所述的超声波指纹识别模组。