CN207690101U - 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及超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器上；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、压电层、电极层及电路板；所述TFT基板、所述压电层及所述电极层从上至下层叠设置，且所述TFT基板贴附于所述盖板底部；所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层电连接。上述超声波指纹识别模组及电子设备中，在盖板下方依次为TFT基板、压电层、电极层，因此，压电层产生的超声波只需要穿透TFT基板、盖板即可到达接触对象，减小了超声波的损耗，从而可以提高超声波信号的强度。

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，包括盖板及超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器上；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从上至下层叠设置的TFT基板、压电层、电极层，且所述TFT基板贴附于所述盖板底部；所述超声波传感器还包括电路板，所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层电连接。基于上述改进的设置方式，使得压电层发射的超声波在发射路径上只需穿透TFT基板、盖板即可到达接触对象，减小了超声波的损耗，从而可以提高超声波信号的强度。

在其中一个实施例中，所述TFT基板通过胶粘剂贴附于所述盖板底部。具体地，所述胶粘剂为玻璃胶。进一步地，所述盖板内填充有所述玻璃胶。盖板内填充有玻璃胶，可以降低盖板的声阻抗，以使得盖板的声阻抗接近TFT基板，从而提高超声波传导的有效性。

在其中一个实施例中，所述盖板内设有由激光镭射而形成的孔，且所述玻璃胶填充于所述孔内。在激光的作用下，会使得盖板内形成相应的孔，并使得玻璃胶内的玻璃纤维熔融，最终熔融后的玻璃纤维即会填充到层叠盖板下方的各层中，从而提高超声波传播路径上经过的各层的平整度，提高超声波传播的效率。

在其中一个实施例中，所述电路板位于所述压电层下方。由于电路板位于压电层的下方，因此即使电路板与周围结构会造成断差，但是由于该断差不是存在于超声波传导至接触对象的路径中，因此无需对该断差采取额外措施，从而可以降低成本。

在其中一个实施例中，所述超声波传感器还包括用于保护所述电极层的电极保护层；所述电极保护层位于所述电极层下方。如此，电极保护层可以防止电极层被氧化。

在其中一个实施例中，所述电极层的材料为银浆。

在其中一个实施例中，所述电极保护层为可剥胶。

一种电子设备，其特征在于，包括所述的超声波指纹识别模组。

上述超声波指纹识别模组及电子设备中，在盖板下方依次为TFT基板、压电层、电极层，因此，压电层产生的超声波只需要穿透TFT基板、盖板即可到达接触对象，减小了超声波的损耗，从而可以提高超声波信号的强度。

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结构示意图；

图2为图1所示实施方式的超声波指纹识别模组的超声波发射示意图；

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个实施例的具体结构示意图；

图4为图1所示实施方式提供的超声波指纹识别模组进行激光镭射的示意图。

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，超声波指纹识别模组包括盖板100及超声波传感器。盖板100覆盖于超声波传感器上。

其中，盖板100的顶面朝向接触对象(接触对象例如为用户的手指)。盖板100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100可以为能够被超声波穿透的材料，例如玻璃、金属或复合材料等。另外，盖板100可以直接为电子设备的壳体，或者盖板100可以镶嵌于电子设备的壳体中，或者盖板100安装于电子设备的壳体下方。

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。本实施方式中，超声波传感器包括TFT基板210、压电层220、电极层230及电路板240。TFT基板210、压电层220、电极层230从上至下层叠设置，且TFT基板210贴附于盖板100底部。因此，整个超声波指纹识别模组的结构从上至下依次为：盖板100、TFT基板210、压电层220、电极层230。此外，电路板240分别与TFT基板210、电极层230电连接。

其中，TFT基板210为设有若干薄膜晶体管的玻璃基板。压电层220由压电材料构成，其可以利用压电效应发射和接收超声波。电极层230可以导电，用于向压电层220施加高频电信号。电路板240上设有信号处理电路、处理器等电路，且电路板240用于向超声波传感器提供控制信号，以使得超声波传感器可以发射超声波。此外，电路板240还可以接收来自TFT基板210的电信号，并根据该电信号形成指纹影像，以对指纹进行识别。具体地，电路板240为柔性电路板。

在上述超声波指纹识别模组中，需要发射超声波时，电路板240向电极层230输出高频电信号，电极层230被施加高频电信号后，可以激发压电层220产生超声波，超声波穿透TFT基板210、盖板100后(如图2中的箭头所示)，传播至接触对象并反射回来。之后，压电层220将从接触对象反射回来的超声波转换为电信号，并将该电信号传递至TFT基板210，TFT基板210将该电信号经过相应的处理(例如放大)后发送至电路板240，从而最终完成指纹识别。

由此可见，本实施方式提供的上述超声波指纹识别模组，基于上述改进的设置方式，使得压电层220发射的超声波在发射路径上只需穿透TFT基板210、盖板100即可到达接触对象，减小了超声波的损耗，从而可以提高超声波信号的强度。

此外，对于超声波指纹识别模组而言，超声波传播路径上经过的各层的平整度越优，越有利于传播，而本实施方式中由于超声波只需穿透TFT基板210、盖板100即可到达接触对象，因此在工艺方面只需考虑TFT基板210与盖板100的平整度即可，从而较容易达到平整度的要求。

具体地，为了满足小型化的要求以便于超声波指纹识别模组便于应用于小型的电子设备中，且同时为了保证超声波传导的性能，超声波指纹识别模组中各结构的厚度为：盖板100的厚度介于700μm至900μm之间，例如为800μm。TFT基板210的厚度介于200μm至300μm之间。压电层220的厚度介于7μm至12μm之间，例如为10μm。电极层230的厚度介于12μm至22μm之间，例如为17μm。

在其中一个实施例中，请继续参考图1，TFT基板210通过胶粘剂250贴附于盖板100底部。具体地，胶粘剂250的声阻抗与TFT基板210的声阻抗之间的差值小于设定值，即胶粘剂250的声阻抗接近TFT基板210的声阻抗，从而有利于传导超声波。

具体地，胶粘剂250为玻璃胶。其中，玻璃胶的声阻抗接近TFT基板210的声阻抗。并且，玻璃胶内包含玻璃纤维。可以理解的是，胶粘剂250也可以选用其他声阻抗与TFT基板210接近的物质。

进一步地，请参考图3，盖板100内填充有玻璃胶。具体地，盖板100内填充有玻璃胶内的玻璃纤维。通常情况下，盖板100的声阻抗大于TFT基板210的声阻抗，在传播超声波时会有一定的损耗，而由于玻璃胶的声阻抗与TFT基板210的声阻抗接近，因此，盖板100内填充有玻璃胶，可以降低盖板100的声阻抗，以使得盖板100的声阻抗接近TFT基板210，从而提高超声波传导的有效性。

此外，由于盖板100本身的应力较大，在受到外界撞击等现象后，容易破碎。本实施例中，由于盖板100内填充有玻璃胶，且玻璃胶本身较为柔软，因此可以改善盖板100的应力，减小发生盖板100发生破碎的概率。

进一步地，请继续参考图3，盖板100内设有由激光镭射而形成的孔110，且玻璃胶填充于孔110内。具体地，盖板100内设有两个或两个以上的孔110。

上述超声波指纹识别模组的制造过程中，将超声波传感器通过胶粘剂250贴附于盖板100底部后(即盖板100下方依次为TFT基板210、压电层220、电极层230及电路板240)，用激光对超声波指纹识别模组进行镭射，且激光朝向盖板100的顶部，如图4所示。在激光的作用下，会使得盖板100内形成相应的孔110，并使得玻璃胶内的玻璃纤维熔融，最终熔融后的玻璃纤维即会填充到层叠盖板100下方的各层中，从而提高超声波传播路径上经过的各层的平整度，提高超声波传播的效率。

此外，也正是由于超声波指纹识别模组具有的上述结构设置方式，虽然压电层220不宜受到激光的镭射，但是由于本实施例中压电层220位于TFT基板210的下方，因此在利用激光对超声波指纹识别模组进行镭射时，可以保证压电层220不会受到激光的影响。

可以理解的是，盖板100也可以通过除了激光镭射之外的其他方式来填充玻璃胶。

在其中一个实施例中，请继续参考图3，电路板240位于压电层220下方。如果电路板240位于压电层220的上方，这时电路板240与周围的结构之间必然会存在断差，为了保证超声波传导的有效性，则需要另外采取措施来减小断差对超声波传导带来的不利影响，例如增加一个匹配层。而本实施例中，由于电路板240位于压电层220的下方，因此即使电路板240与周围结构会造成断差，但是由于该断差不是存在于超声波传导至接触对象的路径中，因此无需对该断差采取额外措施，从而可以降低成本。

具体地，电路板240与电极层230的一端接触且电连接，并且，电路板240通过设置于压电层220一侧的导电材料与TFT基板210电连接。

在其中一个实施例中，请继续参考图3，超声波传感器还包括用于保护电极层230的电极保护层260。具体地，电极保护层260用于防止电极层230氧化。电极保护层260位于电极层230下方。

具体地，电极层230的材料为银浆。电极保护层260可以为可剥胶，例如为#503F可剥胶，其制造工艺采用丝网印刷技术，烘烤温度80℃-100℃，烘烤时间介于20分钟至30分钟之间。

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，包括盖板及超声波传感器；所述盖板覆盖于所述超声波传感器上；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从上至下层叠设置的TFT基板、压电层、电极层，且所述TFT基板贴附于所述盖板底部；所述超声波传感器还包括电路板，所述电路板分别与所述TFT基板、所述电极层电连接。

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TFT基板通过胶粘剂贴附于所述盖板底部。

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，所述胶粘剂为玻璃胶。

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，所述盖板内填充有所述玻璃胶。

5.根据权利要求4所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述盖板内设有由激光镭射而形成的孔，且所述玻璃胶填充于所述孔内。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电路板位于所述压电层下方。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述超声波传感器还包括用于保护所述电极层的电极保护层；所述电极保护层位于所述电极层下方。

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，所述电极层的材料为银浆。

9.根据权利要求8所述的超声波指纹识别模组，其特征在于，所述电极保护层为可剥胶。

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。