CN207851836U - 复合式指纹识别模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合式指纹识别模组，复合式指纹识别模组包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，所述控制器电性连接于超声波式指纹识别模块及电容式指纹识别模块，控制器控制复合式指纹识别模组以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，或以电容式指纹识别原理进行指纹识别，复合式指纹识别模组包括一第一压电层，所述第一压电层在超声波式指纹识别模块中至少作为超声波接收层，所述第一压电层在电容式指纹识别模块中作为电容介电层。本实用新型还提供一种包括所述复合式指纹识别模组的电子设备。本实用新型中复合式指纹识别模组及电子设备具有环境适应性好等优点。

Description

复合式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，具体涉及复合式指纹识别模组及电子设备。

【背景技术】

随着指纹识别技术的发展，其广泛应用于电子产品中，如手机、平板电脑、门禁系统中，以简化解锁或交易支付等操作，其具有操作快捷，安全性高等优点。

电子产品的应用环境多变，而现有的指纹识别模组不能较好的适应电子产品的应用环境来灵敏地完成指纹识别。以电容式指纹识别模组为例来说，在用户手指过于湿润或有污渍的情况下则无法顺利完成指纹识别。因此急需提出能够环境适应性强的指纹识别模组以克服现有指纹识别模组环境适应性差的缺点。

【实用新型内容】

为克服现有指纹识别模组环境适应性差的缺点，本实用新型提供一种复合式指纹识别模组及电子设备。

本实用新型提供一种复合式指纹识别模组，复合式指纹识别模组包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，超声波式指纹识别模块以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，电容式指纹识别模块以电容式指纹识别原理进行指纹识别，所述控制器电性连接于超声波式指纹识别模块及电容式指纹识别模块，控制器控制复合式指纹识别模组以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，或以电容式指纹识别原理进行指纹识别，复合式指纹识别模组包括一第一压电层，所述第一压电层在超声波式指纹识别模块中至少作为超声波接收层，所述第一压电层在电容式指纹识别模块中作为电容介电层。

优选地，复合式指纹识别模组进一步包括一感测器，所述感测器与控制器电性连接，其感测手指湿度并根据手指湿度控制复合式指纹识别模组通过超声波式指纹识别模块或电容式指纹识别模块进行指纹识别。

优选地，所述复合式指纹识别模组通过超声波式指纹识别模块识别指纹失败时，控制器控制复合式指纹识别模组切换到通过电容式指纹识别模块进行指纹识别；或所述复合式指纹识别模组通过电容式指纹识别模块识别指纹失败时，控制器控制复合式指纹识别模组切换到通过超声波式指纹识别模块进行指纹识别。

优选地，复合式指纹识别模组包括第一压电层及 TFT像素阵列，TFT像素阵列设置在第一压电层的表面，界定TFT通过栅极与第一压电层进行电信号的传输，在复合式指纹识别模组以超声波式识别原理进行指纹识别时，所述第一压电层作为超声波接收层接收超声波反馈信号并将该信号经栅极传递给TFT；在复合式指纹识别模组以电容式识别原理进行指纹识别时，手指与栅极之间形成电容效应以产生电容反馈信号，电容反馈信号经栅极传递给TFT，第一压电层作为电容的介电层。

优选地，进一步包括设置在TFT的栅极和第一压电层之间的电极块。

优选地，第一压电层表面设置有电极层，电极层对应于TFT位置处为镂空区，在复合式指纹识别模组以超声波原理进行指纹识别时，该电极层用于传递驱动电压给第一压电层以使第一压电层产生超声波发射信号。

优选地，所述超声波发射器包括第二压电层及电极层，所述电极层设置在第二压电层的表面，该电极层用于传递驱动电压给第二压电层以使第二压电层产生超声波发射信号。

优选地，所述压电层为原位极化的压电膜。

本实用新型还提供一种电子设备，其特征在于：包括如上所述的复合式指纹识别模组。

与现有技术相比，本实用新型所提供的指纹识别方法采用两种指纹识别模式切换的方式，可以在不同的环境中适应性的调整指纹识别模式以完成指纹识别。复合式指纹识别模组及电子设备具有电容式指纹识别和超声波式指纹识别两种指纹识别模式，这两种指纹识别模式之间可以优劣互补，大幅提升复合式指纹识别器的环境适应性。

进一步，复合式指纹识别模组中设置有压电层，该压电层在两种指纹识别模式下充当不同功能的元器件以实现元器件复用，可以有效降低产品成本及产品厚度。在电容式指纹识别模式下，压电层作为介电层，由于压电层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。

【附图说明】

图1是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件的层状结构示意图。

图2是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件中复合式指纹识别模组的层状结构示意图。

图3A是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件以超声波指纹识别原理进行指纹识别的示意图。

图3B是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件以电容式指纹识别原理进行指纹识别的示意图。

图4是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件中复合式指纹识别模组更为详细的结构示意图。

图5A是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件的变形结构示意图。

图5B是本实用新型第一实施例复合式指纹识别器件的变形结构中电极层与TFT的配合结构示意图。

图6是本实用新型第二实施例复合式指纹识别器件的层状结构示意图。

图7是本实用新型第三实施例复合式指纹识别器件的层状结构示意图。

图8A是本实用新型第三实施例复合式指纹识别器件以超声波指纹识别原理进行指纹识别的示意图。

图8B是本实用新型第三实施例复合式指纹识别器件以电容式指纹识别原理进行指纹识别的示意图。

图9A是本实用新型第四实施例复合式指纹识别器件的层状结构示意图。

图9B是本实用新型第四实施例中复合式指纹识别器件的TFT像素阵列部分的电路配置示意图。

图10和图11是本实用新型第五实施例一种指纹识别方法中两种不同实施方式对应的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型第一实施例提供一种复合式指纹识别器件1，该复合式指纹识别器件1用于识别用户指纹。复合式指纹识别器件1包括触摸层11以及复合式指纹识别模组10，该触摸层11具有相对的上表面和下表面(本实用新型中所涉及的方位词为指定视图中的相对位置，而非绝对位置，可以理解，在指定视图平面内顺时针旋转90°时，方位词“上”变为“右”)，触摸层11的上表面为供用户手指接触的触摸面，触摸层11的下表面设置所述复合式指纹识别模组10。复合式指纹识别模组10具有第一识别模式和第二识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模组10以超声波式指纹识别原理对在触摸面上进行操作的手指进行指纹识别。在第二识别模式下，复合式指纹识别模组10以电容式指纹识别原理对在触摸面上进行操作的手指进行指纹识别。复合式指纹识别模组 10可在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。

请参阅图2，复合式指纹识别模组10从上至下依次包括电极层13，压电层15以及TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管,简称TFT)板17，所述压电层15设置在电极层13与TFT板17之间。TFT板17包括基体172、形成在基体172上呈阵列排布的TFT以及若干连接TFT栅极的像素电极(合并简称TFT像素阵列171),基体172作为TFT像素阵列171的承载层，阵列排布的TFT像素阵列171设置在基体172靠近压电层15的表面上并与压电层15接触。具体地，像素电极与压电层15接触,TFT通过与栅极连接的像素电极和压电层15进行电信号的传输，作为一种选择，像素电极可以省略，TFT栅极直接与压电层15接触。作为另一种选择，所述像素电极也可以理解成为TFT栅极的一部分，像素电极与压电层15接触即为TFT栅极与压电层15接触。作为又一种选择，像素电极替代为TFT栅极。作为又一种选择，TFT像素阵列 171与压电层15之间置电极块等电容性元件，TFT像素阵列171与压电层15之间通过所述电容性元件进行信号传导。

电极层13设置在压电层15的上表面，电极层13用于传递驱动电压给压电层15。优选地，电极层13的厚度为5-15um。进一步优选5-8um。电极层13上设置有若干阵列排布的镂空区(图未示)。电极层13的镂空区位置与栅极或连接栅极的像素电极位置对应。以栅极为例，可以理解，栅极在电极层13上的垂直投影刚好位于电极层13 的镂空区中。

压电层15为压电膜，在第一识别模式下，压电层15 为发出超声波发射信号的超声波信号发射层，同时也是接收超声波反馈信号的超声波信号接收层。压电层15在第二识别模式下，其充当介电层。

优选地，压电层15为原位极化的压电膜，即所述压电层15是采用原位极化的方式极化形成。具体为所述压电层15是在基体172设置有TFT像素阵列171的一面原位形成压电膜，所述压电膜包括相对的第一表面和第二表面，使该压电膜的第一表面电势为零；在所述压电膜的第二表面所在侧提供第一电场及第二电场，第一电场的电势高于第二电场的电势；在第一电场的作用下电离所述压电膜第二表面所在的一侧的环境气体，该环境气体穿过第二电场而聚集在压电膜的第二表面，使所述压电膜内形成沿薄膜厚度方向的膜内电场，对所述压电膜进行极化形成所述压电层15。

在实际生产中，可以是采用化学气相沉积、物理气相沉积、等离子体溅射等方式将压电膜形成在表面阵列有TFT的基体172上。现有技术中，压电膜通常是通过采购现有的成品通过一层粘结层粘附在基体172上来进行极化，通常，此种方法形成的压电层15厚度均在30μm 以上，不适应现有电子器件轻薄的发展趋势，而且采用这种压电层15的复合式指纹识别模组10，由于压电层 15太厚，因此分辨率较低。而本实用新型的提供的压电层15原位形成在基体172上，因此厚度很薄，而且形成工艺简单，从而减小超声波信号的传输损耗，有利于提高复合式指纹识别模组10的指纹识别的分辨率。再者，本实用新型相较于直接在压电层15的上下表面设置电极，不会使压电层15直接承受所施加的高压电场，能避免压电层15被击穿。本实用新型可采用离子体极化(具体可参见申请号为201710108374.9的中国专利申请)或X射线极化(具体可参见申请号为201611222575.3 的中国专利申请)的方式形成所述压电层15，所形成的压电层15能够做到很薄，而且，本实用新型的压电层 15的压电效应较好以及使用寿命长，能够很好的适用在复合式指纹识别模组10中，利于实现复合式指纹识别模组10较好的识别效果。本实用新型中，进行了原位极化的所述压电层15的压电效应D₃₃的范围为 20-35pC/N。

所述压电层15的材料为压电材料，具体可选用但不限于：聚偏氟乙烯，聚氯乙烯，聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯，聚碳酸酯、聚偏氟乙烯共聚物中的一种或者几种的组合。

在本实用新型的一些实施例中，所述压电层15的材料选用聚偏氟乙烯的共聚物为聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物，为了获得压电效应较好的压电层15，所述聚偏氟乙烯与三氟乙烯的质量比的范围是(60-95)：(5-30)，优选地，其质量比的范围是(75-86)：(15-25)，进一步优选地，其质量比为80：20，所述聚偏氟乙烯和三氟乙烯共聚物较单独选用聚偏氟乙烯可降低成本，且其还具有较好的压电效应。

所述压电层15的厚度小于30μm，其厚度可进一步为小于9μm，再进一步地，其厚度可为1.5-7.4μm、 1.9-7.2μm、2.2-8.6μm、2.8-8.4μm或者3.6-6.6μm，更进一步地，可以具体是1.8μm、2.4μm、2.6μm、3.7μm、 3.9μm、4.2μm、4.6μm、5.6μm、5.8μm、6.7μm、8.6μm、 8.7μm。

所述复合式指纹识别模组10具有如下两种工作模式：

请参阅图3A，复合式指纹识别模组10第一识别模式：复合式指纹识别模组10以超声波式指纹识别原理进行指纹识别。具体地，通过电极层13施加一驱动电压，使所述压电层15产生振动从而发出超声波发射信号。当触摸面有手指接触时，手指的指纹包括指纹脊和指纹谷，由于指纹脊直接与触摸面接触，而指纹谷与触摸面之间有空气，因此使指纹脊和指纹谷对应触摸面处的声阻抗值不同，从指纹脊和指纹谷处反射回来的超声波反馈信号也不一样。具体地，当所述超声波发射信号分别传送到所述触摸面上并到达手指的指纹脊和指纹谷，在指纹脊处，所述超声波发射信号部分被指纹脊吸收，未被吸收的部分形成第一超声波反馈信号反射至压电层15；在指纹谷处，所述超声波发射信号几乎全部被反射形成第二反馈信号反射至压电层 15，所述第一超声波反馈信号和第二超声波反馈信号之间存在能量差异。所述压电层15将接收到的第一超声波反馈信号和第二超声波反馈信号转化为电信号传送给呈阵列排布的TFT，不同位置的TFT所接收到的对应的电信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。

当触摸面无手指接触时，所述超声波发射信号传送到所述触摸面上并几乎被完全反射形成第三超声波反馈信号至压电层15，由于反射回来的第三超声波反馈信号并不存在能量差异，因此，所有TFT接收到的电信号完全相同，不会形成指纹图像。

所述第一超声波反馈信号、第二超声波反馈信号、第三超声波反馈信号以及超声波发射信号均为超声波信号的不同表现形式，具体为在能量大小、传送方向上具有差别。可以理解，本实用新型仅以第一超声波反馈信号、第二超声波反馈信号、第三超声波反馈信号为例为进行超声波指纹识别原理的说明，实际上，在指纹识别过程中，对应不同的指纹特征将产生若干不同的超声波反馈信号。

请参阅图3B，复合式指纹识别模组10第二识别模式：复合式指纹识别模组10以电容式指纹识别原理进行指纹识别。用户手指在触摸面上进行操作时，由于人体的电流感应效应，手指与栅极之间因电容效应形成耦合电容C。由于指纹脊和指纹谷到TFT之栅极的距离不同，因此，形成的耦合电容C的大小也不相同，产生的耦合电容C即为用户在触摸面上进行操作后产生的电容反馈信号。对TFT所接收到的电容反馈信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。当触摸面无手指接触时，TFT接收到的电容反馈信号并无差异，因此，不会形成指纹图像。在第二种工作模式下，压电层 15作为耦合电容的介质层存在。可以理解，耦合电容不限定在栅极和手指之间产生，其也可以是在栅极之间产生。

请参阅图4,复合式指纹识别模组10进一步包括驱动源121和、第一处理模块122和第二处理模块123，驱动源121与压电层15上方的电极层13连接，其用于提供驱动电压给压电层15。第一处理模块122和第二处理模块 123均与TFT像素阵列171中的TFT连接，在第一识别模式下，TFT像素阵列171将接收到的超声波反馈信号传递给第一处理模块122进行运算处理以获得指纹图像。在第二识别模式下，TFT像素阵列171将接收到的电容反馈信号传递给第二处理模块123进行运算处理以获得指纹图像。作为一种变形，所述第一处理模块122和第二处理模块123采用集成处理模块代替，该集成处理模块既可以处理超声波反馈信号，又可以处理电容反馈信号，如此，可以提升复合式指纹识别模组10的集成度。作为另一种变形，驱动源121和第一处理模块122和/或第二处理模块123集成在一起。

进一步，还可以包括控制器124，该控制器124与驱动源121和第一处理模块122和第二处理模块123连接，控制器124根据需要控制复合式指纹识别模组10以第一识别模式进行指纹识别或以第二识别模式进行指纹识别。在第一识别模式下，驱动源121和第一处理模块122工作，第二处理模块123不工作；在第二识别模式下，驱动源 121和第一处理模块122不工作，第二处理模块123工作。

作为一种选择，控制器124连接有一感测器125，感测器125感测手指的湿度，并根据手指的湿润程度控制复合式指纹识别模组10以第一识别模式或第二识别模式进行指纹识别。具体地，当感测器125感测到手指的湿度大于一湿度上阈值M时，此时，由于手指过于湿润，第二识别模式下难以成功识别到用户指纹或指纹识别时间过长，复合式指纹识别模组10采用第一识别模式进行指纹识别。当感测器125感测到手指的湿度大于一湿度下阈值N时(M>N)，此时，由于手指过于干燥，第一识别模式下的指纹识别精度受到影响，复合式指纹识别模组10采用第二识别模式进行指纹识别。当感测器125感测到手指的湿度大于湿度下阈值N小于湿度上阈值M时，优选采用第二识别模式进行指纹识别以节约能耗。优选地，在手指触碰触控面后，首先以第二识别模式进行指纹识别，在感测手指湿度后再根据手指湿度确定是否保持以第二识别模式继续进行指纹识别或切换到第一识别模式进行指纹识别。可以理解，控制器124不限制于根据湿度控制识别模式的选择和切换，其还可以根据时间，指纹识别的结果等控制识别模式的选择和切换。

本实施中驱动源121和第一处理模块122，第二处理模块123，控制器124及感测器125的设置方式同样适用于其他实施例。第一处理模块122，第二处理模块123可省略，而直接集成到控制器124中。

复合式指纹识别模组10成功完成指纹识别后或无手指触摸时进入待机状态以降低能耗。

可以理解，本实用新型复合式指纹识别模组10中包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，超声波式指纹识别模块至少包括如上所述的电极层 13，压电层15以及TFT板17；电容式指纹识别模块至少包括如上所述的压电层15以及TFT板17。所述控制器 124电性连接于超声波式指纹识别模块及电容式指纹识别模块，控制器控制复合式指纹识别模组以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，或以电容式指纹识别原理进行指纹识别。超声波式指纹识别模块和电容式指纹识别模块之间结构复用，如压电层15在超声波式指纹识别模式下，既作为超声波发射层，又作为超声波接收层；在电容式指纹识别模式下，其作为电容的介电层。如接收超声波反馈信号和电容反馈信号的TFT可以相同。

与现有技术相比，复合式指纹识别器件中的复合式指纹识别模组具有电容式指纹识别和超声波式指纹识别两种指纹识别模式，这两种指纹识别模式之间可以优劣互补，大幅提升复合式指纹识别器的环境适应性。

进一步，复合式指纹识别模组中设置有压电层，该压电层在两种指纹识别模式下充当不同功能的元器件以实现元器件复用，可以有效降低产品成本及产品厚度。在电容式指纹识别模式下，压电层作为介电层，由于压电层具有较大的介电常数，其可以有效提高了电容式指纹识别的感测灵敏度。

请参阅图5A,提供第一实施例复合式指纹识别器件1 的变形实施例复合式指纹识别器件1a，其同样包括触摸层11a以及设置在触摸层11a下方的复合式指纹识别模组 10a。复合式指纹识别模组10a包括压电层15a，电极层 13a和TFT板17a，TFT板17a包括基体171a和阵列设置于基体171a上的TFT，界定TFT通过栅极与压电层15a 进行电信号的传输。复合式指纹识别器件1a与第一实施例复合式指纹识别器件1的区别之处仅在于电极层13a 的位置不同，具体地，在该变形实施例中，电极层13a 设置在TFT板17a与压电层15a之间。

请参阅图5B，电极层13a上设置有若干镂空区131a。电极层13的镂空区131a位置与栅极位置对应，且栅极与电极层13电性隔离，即所述两者之间不接触。可以理解，栅极在电极层13a上的垂直投影刚好位于电极层13a的镂空区131a中。即TFT对应于电极层13a的镂空区131a 设置，且TFT的栅极暴露在镂空区131a中以和压电层15a 接触，但TFT的栅极与电极层13a之间有间隙或设置有绝缘介质以使所述两者电性隔离。复合式指纹识别器件 1a的工作模式及其原理与第一实施例保持一致。

请参阅图6,本实用新型第二实施例提供一种复合式指纹识别器件2，该复合式指纹识别器件2用于识别用户指纹。复合式指纹识别器件2包括触摸层21，介质层22 以及复合式指纹识别模组20，触摸层11的上表面为供用户手指接触的触摸面，介质层22设置在触摸层21和复合式指纹识别模组20之间。复合式指纹识别模组20其他实施例中所揭示的指纹识别模组相同。所述介质层22可以是偏光片，扩散片或液晶层等。可以理解，复合式指纹识别模组20与触摸层21之间根据产品实质需要设置元器件。作为又一种变形，所述触摸层21可省略，介质层22 为位于复合式指纹识别模组20表面的保护层。作为进一步的变形，触摸层21和介质层22都可以省略，当触摸层 21省略时，可以理解，手指触碰复合式指纹识别模组20 的面即为触摸面。本实施例及本实施例中的变形适用于其他实施例。

请参阅图7,本实用新型第三实施例提供一种复合式指纹识别器件3，该复合式指纹识别器件3用于识别用户指纹。复合式指纹识别器件3包括触摸层31以及复合式指纹识别模组30，该触摸层31具有相对的上表面和下表面，触摸层31的上表面为供用户手指接触的触摸面，触摸层31的下表面设置所述复合式指纹识别模组30。复合式指纹识别模组30具有第一识别模式和第二识别模式，在第一识别模式下，复合式指纹识别模组30以超声波式指纹识别原理对在触摸面上进行操作的手指进行指纹识别。在第二识别模式下，复合式指纹识别模组30以电容式指纹识别原理对在触摸面上进行操作的手指进行指纹识别。复合式指纹识别模组10可在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换。

请继续参阅图7，复合式指纹识别模组10从上至下依次包括第一压电层35，TFT板37及第一电极层33a，第二压电层32和第二电极层33b，第一压电层35设置在触摸层31和TFT板37之间。TFT板37包括基体372和若干TFT阵列排布的TFT像素阵列371,基体372作为TFT像素阵列371的承载层，阵列排布的TFT像素阵列371 设置在基体372靠近压电层35的表面上并与压电层35 接触。界定TFT通过栅极与第一压电层35接触。作为另外的选择，第二压电层32设置在TFT板37远离第一压电层35的一侧，第一电极层33a和第二电极层33b第二压电层32分别设置在第二压电层32相对的两个表面。

第一电极层33a和第二电极层33b为导电材质，该两者配合用于加载驱动电压到第二压电层32上以使第二压电层32作为发出超声波发射信号的超声波信号发射层。作为一种变形，第一电极层33a或第二电极层33b可省略。

第二压电层32为压电膜，在第一识别模式下，第二压电层32为发射超声波发射信号的超声波信号发射层。优选地，第二压电层32为原位极化的压电膜，即所述第二压电层35是采用原位极化的方式极化形成。

第一压电层35为压电膜，在第一识别模式下，第一压电层35为接收超声波反馈信号的超声波信号接收层。第一压电层35在第二识别模式下，其充当介电层。优选地，第一压电层35为原位极化的压电膜，即所述第一压电层35是采用原位极化的方式极化形成。

请参阅图8A，复合式指纹识别模组30第一识别模式：复合式指纹识别模组30以超声波式指纹识别原理进行指纹识别。具体地，通过第一电极层33a和第二电极层33b 加载驱动电压至第二压电层32，第二压电层32产生振动从而发出超声波发射信号。同理于第一实施例中关于超声波指纹识别原理的分析，超声波发射信号在手指接触后被反射形成超声波反馈信号至第一压电层35。从指纹脊和指纹谷处反射回来的超声波反馈信号存在能量差异。不同的超声波反馈信号被第一压电层35接收后转换成电信号传送给呈阵列排布的TFT，不同位置的TFT所接收到的对应的电信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。当触摸面无手指接触时，TFT接收到的超声波反馈信号并无差异，因此，所有TFT接收到的电信号完全相同，不会形成指纹图像。

请参阅图8B，复合式指纹识别模组30第二识别模式：复合式指纹识别模组30以电容式指纹识别原理进行指纹识别。用户手指在触摸面上进行操作时，由于人体的电流感应效应，手指与栅极之间形成耦合电容C。

由于指纹脊和指纹谷到TFT栅极的距离不同，因此，形成的耦合电容C的大小也不相同，产生的耦合电容C即为用户在触摸面上进行操作后产生的电容反馈信号。对 TFT所接收到的电容反馈信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。当触摸面无手指接触时，TFT 接收到的电容反馈信号并无差异，因此，所有TFT接收到的电信号完全相同，不会形成指纹图像。在第二种工作模式下，第一压电层35作为耦合电容的介质层存在。

可以理解，本实用新型复合式指纹识别模组30中包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，超声波式指纹识别模块至少包括如上所述的第一压电层35，TFT板37及第一电极层33a，第二压电层32和第二电极层33b；电容式指纹识别模块包括如上所述的TFT 板37。超声波式指纹识别模块和电容式指纹识别模块之间结构复用。

请参阅图9A,本实用新型第四实施例提供一种复合式指纹识别器件4，其与第三实施例中复合式指纹识别器件 3类似，其同样包括触摸层41以及设置在触摸层41下方的复合式指纹识别模组40。复合式指纹识别模组40包括第一压电层45，TFT板47，第一电极层43a，第二压电层42以及第二电极层43b。TFT板47包括基体472和阵列设置于基体472上的TFT像素阵列471。本实施例复合式指纹识别器件4与第三实施例中复合式指纹识别器件3 的不同之处仅在于第一压电层45与TFT板47之间设置有一电极块阵列层44，第一压电层45是通过电极块阵列层44与TFT板47上的TFT进行信号传导的，电极块阵列层44包括若干阵列分布的电极块441，即电极块441 与TFT一一对应设置，第一压电层45是通过电极块与TFT 板47上的TFT进行信号传导的。作为另外的选择，电极块441与TFT的对应方式可以是一一对应，也可以是多个电极块441对应一个TFT，或者多个电极块441对应多个TFT。优选电极块441上表面与第一压电层45接触，电极块441与TFT直接连接，或电极块441与TFT间距设置而通过电耦合实现信号传导，本实施例中以电极块 441与TFT之间间距设置以点耦合的方式实现信号传导为例来进行说明。

复合式指纹识别模组40第一识别模式：复合式指纹识别模组40以超声波式指纹识别原理进行指纹识别。同理于第一实施例中关于超声波指纹识别原理的分析，第二压电层42发出的超声波发射信号在手指接触后被反射形成超声波反馈信号至第一压电层45。从指纹脊和指纹谷处反射回来的超声波反馈信号存在能量差异。不同的超声波反馈信号被第一压电层45接收后转换成电信号传送给电极块441，电极块441再将电信号传导给呈阵列排布的 TFT。不同位置的TFT所接收到的对应的电信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。当触摸面无手指接触时，TFT接收到的超声波反馈信号并无差异，因此，所有TFT接收到的电信号完全相同，不会形成指纹图像。

复合式指纹识别模组40第二识别模式：复合式指纹识别模组30以电容式指纹识别原理进行指纹识别。用户手指在触摸面上进行操作时，由于人体的电流感应效应，手指与电极块441之间形成耦合电容C。由于指纹脊和指纹谷到电极块441的距离不同，因此，形成的耦合电容C 的大小也不相同，产生的耦合电容C即为用户在触摸面上进行操作后产生的电容反馈信号。电容反馈信号传导给呈阵列排布的TFT，不同位置处的TFT所接收到的对应的电信号经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。当触摸面无手指接触时，TFT接收到的电容反馈信号并无差异，因此，所有TFT接收到的电信号完全相同，不会形成指纹图像。

优选地，本实施例中TFT像素阵列471部分的电路可以做如图9B中的配置。具体地，TFT包括一控制端4711a，第一端4711b和第二端4711c，控制端4711a即为TFT栅极，第一端4711b和第二端4711c的其中一者为TFT源极，另一者为TFT漏极。第一端4711b连接有像素电极 4711d。电极块441与TFT的像素电极4711d一一对应设置，两者之间通过耦合实现电信号的传输。TFT呈矩阵排列，界定矩阵的横向方向为X方向，矩阵的纵向方向为Y 方向，X方向和Y方向相互垂直，可以理解，X方向和Y 方向可互换。在X方向上，位于同一排上的TFT栅极连接至同一驱动线4831，不同排的TFT之栅极通过不同的驱动线4831连接至驱动模块483；位于同一排上的电极块441通过走线4821连接至激励模块482，不同排的电极块441通过不同的走线4821连接至激励模块482。在Y 方向上，位于同一排上的TFT的第二端4711c连接至同一信号线4811，不同排的TFT通过不同的信号线4811连接至处理模块481。驱动模块483提供驱动信号以使TFT 保持在工作状态。处理模块481和激励模块482以及电极块441配合感测因手指触碰所带来的信号变化。具体地，在第一识别模式和第二识别模式下，超声波反馈信号或电容反馈信号被电极块441感测到，电极块441与TFT之第一端4711b之间发生耦合以产生一变化的信号，该信号在TFT开启时被处理模块481和激励模块482所检测到，该信号的特征即对应手指的指纹特征。不同位置的电极块 441感测到的信号特征不同，不同的信号特征经过运算处理即可以获得用户手指对应的指纹图像。

可以理解，电极块441可以与像素电极4711d省略。另外，电极块441和像素电极4711d(或第一端4711b) 可以设置在同一平面内，也可以上下间距设置。可以理解，本实施例中的电路配置方式根据实际情况可以适用于其他实施例。

本实施例中由于电极块441面积相对于TFT栅极的面积增大，其可以更加灵敏地感应于手指的触控操作以实现精准灵敏的指纹识别。

可以理解，本实用新型复合式指纹识别模组40中包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，超声波式指纹识别模块至少包括如上所述的第一压电层45，TFT板47，第一电极层43a，第二压电层42，第二电极层43b以及电极块阵列层44；电容式指纹识别模块包括如上所述的电极块阵列层44及TFT板37。超声波式指纹识别模块和电容式指纹识别模块之间结构复用。

可以理解，本实施例中揭示的通过增设电极块441以提高指纹识别灵明度的方案同样适用于第一实施例的变形实施例复合式指纹识别器件1a。可以理解，复合式指纹识别器件1a中也可以设置电极块，压电层15a通过电极块与TFT板17a上的TFT进行信号传导的。电极块设置在电极层13a之镂空区131a中，电极块与电极层13a 不接触，即两者电性隔离。电极块的一表面与压电层15a 接触，电极块另一表面可以直接与TFT栅极连接以直接进行信号传导，或电极块与TFT间距设置而通过电耦合实现信号传导。

可以理解，提供任意一种以上实施中所述的复合式指纹识别器件，发生一触发事件可使得复合式指纹识别模组在第一识别模式和第二识别模式之间进行切换进行指纹识别。该触发事件不限于检测到手指的过于湿润或过于干燥或指纹识别的失败或到了设定时间等。

可以理解，由于第二识别模式为被动式的指纹识别模式，第一识别模式下复合式指纹识别器件的能耗较大，因此，以上实施例中的复合式指纹识别模组首先采用第二识别模式进行指纹识别，如若在第二识别模式下的指纹识别未成功，再切换到第一识别模式进行指纹识别。

可以理解，在以上实施例中，接收超声波反馈信号的 TFT与接收电容反馈信号的TFT相同或者不相同。在接收超声波反馈信号的TFT与接收电容反馈信号的TFT不同时，接收超声波反馈信号的TFT和接收电容反馈信号的TFT分别连接到同一处理模块或不同处理模块。

可以理解，所述电极块可以替换为其他电容性元件。

可以理解，除超声波发射层和超声波接收层为同一层的情况除外，超声波发射层和激发超声波发射层发出超声波发射信号的电极层可以采用现有的超声波发射器来代替以发射超声波发射信号。超声波发射器可以设置在TFT 像素阵列远离压电层的一侧；也可以设置在压电层远离 TFT像素阵列的一侧且在超声波发射器靠近压电层的一侧设置有绝缘层以电性隔离超声波发射器和压电层。

以上实施例中提供的复合式指纹识别模组可以应用到包括但不限于：手机，笔记本计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统(GPS) 接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器，个人数据助理 (PDA)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、移动健康装置、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表和速度计显示器等)、驾驶舱控制和/或显示器、相机视图显示器(例如，车辆中的后视相机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电装置、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器等。

请参阅图10,本实用新型第五实施例提供一种复合式指纹识别方法，该复合式指纹识别方法可以但不限于采用上述实施例中的复合式指纹识别模组完成，本实施例中以采用第一实施例中的复合式指纹识别模组为例来进行指纹识别方法的说明。

所述复合式指纹识别方法包括：

第一识别模式：以超声波式指纹识别原理进行指纹识别；

第二识别模式：以电容式指纹识别原理进行指纹识别；

在指纹识别过程中，根据触发事件控制第一识别模式和第二识别模式之间的切换，并以第一识别模式或第二识别模式完成指纹识别。

请参阅图10，触发事件可以为指纹识别失败事件。当手指触碰到触摸面时，指纹识别方法包括如下步骤：

步骤S1：采用电容式指纹识别原理对手指进行指纹识别。

步骤S2：判断指纹识别是否成功；如若指纹识别不成功则进入步骤S3，即根据触发事件的发生控制指纹识别模式的切换；如若指纹识别成功则进入到步骤S4。

步骤S3：采用超声波式指纹识别原理对手指进行指纹识别。

步骤S4：结束。

步骤S1可以是指纹识别的初始步骤，也可以在步骤 S1之前执行一与步骤S3相同的步骤。

请参阅图11，触发事件可以为手指过于湿润或过于干燥。当手指触碰到触摸面时，指纹识别方法包括如下步骤：

步骤T1：采用电容式指纹识别原理对手指进行指纹识别。

步骤T2：获取手指湿度X；获得手指湿度值X的方式包括但不限于采用感测器进行感测。

步骤T3：判断手指湿润程度；设置有一湿度上阈值M 和一湿度下阈值N，M>N。当X>M时，即手指过于湿润，执行步骤T4，即指纹识别模式因手指过于湿润而进行了指纹识别模式的切换；当X<N时，即手指过于干燥，执行步骤T5；如若N≤X≤M时，即手指湿度适中，执行步骤T5。

步骤T4:采用超声波式指纹识别原理对手指进行指纹识别；即仍然采用第一识别模式继续进行指纹识别。

步骤T5：采用电容式指纹识别原理对手指进行指纹识别。

步骤T6：结束。

可以理解步骤T1和步骤T2、T3是同时进行。作为另一种变形，步骤T1可省略，即先获取手指湿度并根据湿度再选择具体的指纹识别模式。步骤T1可变形为:采用超声波式指纹识别原理对手指进行指纹识别。此时在步骤 T3中，手指干燥或手指湿度适中为触发事件，其可触发指纹识别模式的切换。

在步骤T3过程中，如果发生指纹识别失败的情况，则指纹识别失败即可成为触发事件以触发第一识别模式到第二识别模式的切换。指纹识别失败具体可以认为在设定时间内未能完成指纹识别即视为指纹识别失败，或侦测到的指纹图像与预存的指纹图像进行n(n取正整数)对比后均不匹配即视为指纹识别失败。

可以理解，当手指接触触摸面时，可以先以第一识别模式进行指纹识别，也可以以第二识别模式进行指纹识别，优选地，先以第一识别模式进行指纹识别。

可以理解，在一次指纹识别过程中，既采用了第一识别模式进行指纹识别以获得第一指纹图像，又采用了第二识别模式进行指纹识别以获得第二指纹图像，以第一指纹图像或第二指纹图像中更为清晰的指纹图像作为最终的指纹识别结果。

与现有技术相比，本实用新型所提供的指纹识别方法采用两种指纹识别模式切换的方式，可以在不同的环境中适应性的调整指纹识别模式以完成指纹识别。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合式指纹识别模组，其特征在于：复合式指纹识别模组包括超声波式指纹识别模块，电容式指纹识别模块以及控制器，超声波式指纹识别模块以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，电容式指纹识别模块以电容式指纹识别原理进行指纹识别，所述控制器电性连接于超声波式指纹识别模块及电容式指纹识别模块，控制器控制复合式指纹识别模组以超声波式指纹识别原理进行指纹识别，或以电容式指纹识别原理进行指纹识别，复合式指纹识别模组包括一第一压电层，所述第一压电层在超声波式指纹识别模块中至少作为超声波接收层，所述第一压电层在电容式指纹识别模块中作为电容介电层。

2.如权利要求1所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：复合式指纹识别模组进一步包括一感测器，所述感测器与控制器电性连接，其感测手指湿度并根据手指湿度控制复合式指纹识别模组通过超声波式指纹识别模块或电容式指纹识别模块进行指纹识别。

3.如权利要求1所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：所述复合式指纹识别模组通过超声波式指纹识别模块识别指纹失败时，控制器控制复合式指纹识别模组切换到通过电容式指纹识别模块进行指纹识别；或所述复合式指纹识别模组通过电容式指纹识别模块识别指纹失败时，控制器控制复合式指纹识别模组切换到通过超声波式指纹识别模块进行指纹识别。

4.如权利要求1所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：复合式指纹识别模组包括TFT像素阵列，TFT像素阵列设置在第一压电层的表面，界定TFT通过栅极与第一压电层进行电信号的传输，在复合式指纹识别模组以超声波式识别原理进行指纹识别时，所述第一压电层作为超声波接收层接收超声波反馈信号并将该信号经栅极传递给TFT；在复合式指纹识别模组以电容式识别原理进行指纹识别时，手指与栅极之间形成电容效应以产生电容反馈信号，电容反馈信号经栅极传递给TFT，第一压电层作为电容的介电层。

5.如权利要求4所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：进一步包括设置在TFT的栅极和第一压电层之间的电极块。

6.如权利要求4所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：第一压电层表面设置有电极层，电极层对应于TFT位置处为镂空区，在复合式指纹识别模组以超声波原理进行指纹识别时，该电极层用于传递驱动电压给第一压电层以使第一压电层产生超声波发射信号。

7.如权利要求4所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：所述超声波发射器包括第二压电层及电极层，所述电极层设置在第二压电层的表面，该电极层用于传递驱动电压给第二压电层以使第二压电层产生超声波发射信号。

8.如权利要求4所述的复合式指纹识别模组，其特征在于：所述压电层为原位极化的压电膜。

9.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的复合式指纹识别模组。