CN220569197U - 指纹传感器以及包括其的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种指纹传感器以及包括其的电子装置，一实施例的指纹传感器包括：基底层；电极层，配置于基底层的上方，并包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；基底基板，配置于电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及压电元件层，配置于电极层与基底基板之间，通过具有第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的比为0.8：1～2：1的条件，可以改善指纹传感器的根据温度变化的弯曲现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种指纹传感器以及包括其的电子装置，更详细地，涉及一种包括压电元件的指纹传感器以及包括其的电子装置。
背景技术
电子装置显示图像而向用户提供信息或者提供感测用户的输入等可以与用户有机地沟通的各种功能。
最近的电子装置都包括用于感测用户的指纹的功能。作为指纹识别方式，有感测形成在电极之间的电容器的电容变化的电容方式、利用光传感器感测入射的光的光方式、应用压电元件等感测振动的超声波方式等。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供由于热的弯曲现象得到改善的指纹传感器以及包括其的电子装置。
一实施例提供指纹传感器，包括：基底层；电极层，配置于所述基底层的上方，并包含具有负的热膨胀系数(Negative Thermal Expansion，NTE)的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；基底基板，配置于所述电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及压电元件层，配置于所述电极层与所述基底基板之间，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的比为0.8：1～2：1。
可以是，所述热收缩材料为磷酸钨酸锆(Zr2P2WO12)、钨酸锆(ZrW2O8)、钼酸锆(ZrMo2O8)或者铋镍铁氧化物(BiNi1-xFexO3)。
可以是，所述传导性材料的热膨胀系数为20×10-7/℃以上且40×10-7/℃以下。
可以是，所述基底基板包括晶体管，所述电极层与所述基底基板电连接。
可以是，所述传导性材料包括银(Ag)。
可以是，所述基底基板包括玻璃基板。
可以是，所述基底基板的厚度为40μm以上且110μm以下。
可以是，所述基底层包含环氧树脂以及所述热收缩材料。
可以是，所述指纹传感器还包括：热收缩层，配置于所述基底层的下方，并包含所述热收缩材料。
一实施例提供一种指纹传感器，包括：基底层；电极层，配置于所述基底层上方，并包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；基底基板，配置于所述电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及压电元件层，配置于所述电极层与所述基底基板之间，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差的绝对值为0以上且11.4×10-5/℃以下。
可以是，所述热收缩材料为磷酸钨酸锆(Zr2P2WO12)、钨酸锆(ZrW2O8)、钼酸锆(ZrMo2O8)或者铋镍铁氧化物(BiNi1-xFexO3)。
可以是，所述传导性材料的热膨胀系数为20×10-7/℃以上且40×10-7/℃以下。
可以是，所述基底基板包括玻璃基板。
可以是，所述基底层包含环氧树脂以及所述热收缩材料。
可以是，所述指纹传感器还包括：热收缩层，配置于所述基底层的下方，并包含所述热收缩材料。
另一实施例提供一种电子装置，包括：显示模组，划分为有源区域以及周边区域；以及指纹传感器，对应于所述有源区域而配置于所述显示模组的下侧，所述指纹传感器包括：基底层；电极层，配置于所述基底层的上方，并包含具有负的热膨胀系数(NegativeThermal Expansion，NTE)的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；基底基板，配置于所述电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及压电元件层，配置于所述电极层与所述基底基板之间，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的比为0.8：1～2：1。
可以是，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差的绝对值为0以上且11.4×10-5/℃以下。
可以是，所述基底层包含环氧树脂以及所述热收缩材料。
可以是，所述指纹传感器还包括：热收缩层，配置于所述基底层的下方，并包含所述热收缩材料。
可以是，所述基底基板与所述显示模组相邻。
一实施例可以提供在电极层中包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料，从而改善根据温度变化的弯曲现象的指纹传感器以及包括其的电子装置。
附图说明
图1是一实施例的电子装置的立体图。
图2是一实施例的电子装置的分解立体图。
图3是一实施例的电子装置的框图。
图4是关于根据一实施例的显示装置的截面图。
图5是示出根据一实施例的指纹传感器的截面图。
图6a是示出根据一实施例的指纹传感器的根据温度变化的长度变化的截面图。
图6b是示出根据比较例的指纹传感器的根据温度变化的长度变化的截面图。
图6c是示出根据比较例的指纹传感器弯曲的截面图。
图7a是示出模拟根据一实施例的指纹传感器的弯曲程度的结果的图。
图7b是示出模拟根据比较例的指纹传感器的弯曲程度的结果的图。
图8是示出根据一实施例的指纹传感器的截面图。
图9是示出根据一实施例的指纹传感器的截面图。
(附图标记说明)
ED：电子装置 DD：显示装置
PZ：压电元件层 DU：显示单元
BE：电极层 DM：显示模组
SUB：基底基板 PL：基底层
具体实施方式
在本说明书中，在提及某构成要件(或者区域、层、部分等)“在”其它构成要件“上”、“连接于”或者“结合于”其它构成要件的情况下，其意指可以直接配置/连接/结合于其它构成要件上或者也可以在它们之间配置有第三构成要件。
相同的附图标记指称相同的构成要件。另外，在附图中，构成要件的厚度、比例以及尺寸为了技术内容的有效说明而放大。“及/或”将关联的结构可以定义的一个以上的组合全部包括。
第一、第二等的术语可以用于说明各种构成要件，但是上述构成要件不能由上述术语限定。上述术语仅以将一个构成要件区分于其它构成要件的目的使用。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的同时，第一构成要件可以命名为第二构成要件，类似地第二构成要件可以也命名为第一构成要件。除非在文脉上明确不同地表示，否则单数的表述包括复数的表述。
另外，“之下”、“下侧”、“之上”、“上侧”等的术语为了说明图示于附图的构成要件的关联关系而使用。上述术语是相对性概念，以在附图标示的方向为基准进行说明。
“包括”或“具有”等的术语应理解为是要指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、工作、构成要件、部件或这些组合，并不预先排除一个或其以上的其它特征或数字、步骤、工作、构成要件、部件或这些组合的存在或附加可能性。
除非不同地定义，否则在本说明书中使用的所有术语(包括技术术语以及科学术语)具有与由本实用新型所属的技术领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。另外，可以是，与在通常使用的字典中定义的术语相同的术语应该说明为具有与在关联技术的脉络中含义一致的含义，并且不说明为非常理想化的或过于形式的含义，除非在此明示地定义。
以下，参照附图，针对根据本实用新型的一实施例的指纹传感器以及包括其的电子装置进行说明。
图1是示出一实施例的电子装置的立体图。图2是示出一实施例的电子装置的分解立体图。图3是根据一实施例的电子装置的框图。
参照图1，根据一实施例的电子装置ED可以是根据电信号激活的装置。例如，电子装置ED可以是移动电话、平板计算机、汽车、导航仪、游戏机或者可穿戴装置，但是实施例不限于此。在图1中示例性地示出了电子装置ED是移动电话。
电子装置ED可以通过有源区域ED-AA显示图像IM。有源区域ED-AA可以包括由第一方向轴DR1以及第二方向轴DR2定义的平面。有源区域ED-AA可以还包括从第一方向轴DR1和第二方向轴DR2所定义的平面的至少一侧弯曲的曲面。例如，有源区域ED-AA可以还包括从所述平面的至少两个侧面，例如四个侧面分别弯曲的四个曲面。电子装置ED可以划分为有源区域ED-AA以及与有源区域ED-AA相邻的周边区域ED-NAA。
另一方面，在图1以及以下附图中示出了第一方向轴DR1至第三方向轴DR3，在本说明书中说明的第一至第三方向轴DR1～DR3所指示的方向为相对性概念，可以变换为其它方向。另外，第一至第三方向轴DR1～DR3指示的方向可以说明为第一至第三方向，并可以使用相同的附图标记。
可以是，在本说明书中，第一方向轴DR1与第二方向轴DR2彼此正交，第三方向轴DR3为相对于第一方向轴DR1和第二方向轴DR2所定义的平面的法线方向。
电子装置ED的厚度方向可以是与相对于第一方向轴DR1和第二方向轴DR2所定义的平面，即法线方向的第三方向轴DR3平行的方向。在本说明书中，构成电子装置ED的部件的前面(或上面)和背面(或下面)可以以第三方向轴DR3为基准定义。
在一实施例的电子装置ED中提供的图像IM可以包括动态图像以及静态图像。在图1中，作为图像IM的一例，示出了时钟窗以及图标。显示图像IM的面可以与电子装置ED的前面(front surface)对应，并可以与窗口部件WM的前面对应。
另外，根据一实施例的电子装置ED可以感测从外部施加于指纹感测区域FRA的用户的指纹FG。在图1中示出了一个指纹感测区域FRA提供于显示图像IM的有源区域ED-AA的一侧，但是这仅是示例性的，实施例不限于此。例如，指纹感测区域FRA可以在有源区域ED-AA提供为多个，或者提供于有源区域ED-AA的前面。
参照图2，一实施例的电子装置ED可以包括显示装置DD、电子模组EM、电源供应模组PM、支架BRK以及外壳EDC。在图2中简化示出了上述电子装置ED的结构。
在一实施例中，显示装置DD可以包括窗口部件WM、显示模组DM以及指纹传感器FSU。显示装置DD可以向第三方向DR3依次层叠指纹传感器FSU、显示模组DM以及窗口部件WM。
窗口部件WM可以配置于电子装置ED的最上层，从而构成外观。窗口部件WM可以保护电子装置ED的内部结构免受外部冲击。窗口部件WM可以包括透射区域TA以及围绕透射区域TA的边框区域BZA。但是这仅是示例性的，实施例不限于此，窗口部件WM的边框区域BZA可以仅与透射区域TA的一侧相邻配置，或者省略一部分。
后述的显示模组DM所生成的图像IM可以通过窗口部件WM的透射区域TA而显示于电子装置ED的有源区域ED-AA。即，窗口部件WM的透射区域TA和电子装置ED的有源区域ED-AA可以彼此对应。
显示模组DM可以配置于窗口部件WM的背面上。显示模组DM可以划分为生成图像IM的显示有源区域DM-AA以及与显示有源区域DM-AA相邻的显示周边区域DM-NAA。显示模组DM可以生成显示于电子装置ED的有源区域ED-AA的图像IM。
指纹传感器FSU可以配置于显示模组DM的下方。指纹传感器FSU可以感测从外部施加的用户的指纹FG。显示模组DM以及指纹传感器FSU可以通过主电路基板(未图示)与电子模组EM电连接。
显示模组DM以及指纹传感器FSU可以通过电子模组EM接收关于要显示的图像IM的信息，或者将感测到的用户的指纹FG信息提供于电子模组EM而将基于此处理的信息向用户提供。关于指纹传感器FSU的说明之后更详细地说明。电源供应模组PM供应电子装置ED的整体工作所需的电源。电源供应模组PM可以包括通常的电池模组。
支架BRK与显示装置DD和外壳EDC结合而分割电子装置ED的内部空间。支架BRK提供可以配置其它构成配件的空间。支架BRK可以在与指纹感测区域FRA重叠的部分界定开口部CU。在开口部CU可以容纳指纹传感器FSU。但是这仅是示例性的，实施例不限于此，指纹传感器FSU可以容纳于不是支架BRK的其它结构，或者一体地形成于支架BRK或显示模组DM。
另外，支架BRK可以支承显示模组DM，以使显示模组DM不晃动而固定。在支架BRK可以界定与电子模组EM的形状对应以固定电子模组EM的结合槽。支架BRK包括金属或塑料部件。示例性地示出了一个支架BRK，但是电子装置ED可以包括多个支架BRK。
外壳EDC可以结合于支架BRK和显示装置DD。外壳EDC可以与窗口部件WM一起构成电子装置ED的外观。在图2中示例性地示出了由一个主体构成的外壳EDC，但是实施例不限于此，外壳EDC可以包括彼此组装的多个主体。外壳EDC可以包括由玻璃、塑料或者金属构成的多个框架或者多个板。
电子模组EM安装于母板并包括用于使电子装置ED工作的各种功能性模组。母板可以通过连接器(未图示)与显示模组DM以及指纹传感器FSU的主电路基板(未图示)电连接。在此，母板可以包括刚性类型或柔性类型的印刷电路基板。
参照图3，电子模组EM可以包括控制模组10、无线通信模组20、图像输入模组30、声音输入模组40、声音输出模组50、存储器60、外部接口70、发光模组80、受光模组90以及相机模组100等。所述模组中的一部分可以不安装于母板，而是通过柔性电路基板电连接于母板。
控制模组10控制电子装置ED的整体工作。控制模组10可以是微处理器。例如，控制模组10使显示单元DU激活或不激活。控制模组10可以基于从显示单元DU接收的触摸信号来控制图像输入模组30、声音输入模组40、声音输出模组50等。
无线通信模组20可以利用蓝牙或Wi-Fi线路与其它终端发送/接收无线信号。无线通信模组20可以利用通用通信线路发送/接收语音信号。无线通信模组20包括调制并发送要发送的信号的发送部22和解调接收的信号的接收部24。
图像输入模组30处理图像信号而转换为在显示单元DU可显示的图像数据。声音输入模组40在录音模式、语音识别模式等下通过麦克风(Microphone)接收外部的声音信号而转换为电语音数据。声音输出模组50转换从无线通信模组20接收的声音数据或存储于存储器60的声音数据而向外部输出。
外部接口70起到与外部充电器、有线/无线数据端口、卡(例如存储卡(Memorycard)、SIM/UIM卡)插座等连接的接口作用。
发光模组80生成并输出光。发光模组80可以输出红外线。发光模组80可以包括LED元件。受光模组90可以感测红外线。受光模组90可以在感测到预定水平以上的红外线时激活。受光模组90可以包括CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器。可以是，在发光模组80中生成的红外光输出之后，被外部物体(例如，用户手指或脸)反射，反射的红外光入射于受光模组90。相机模组100可以拍摄外部的图像。
但是，图3示例性地示出了一实施例的电子装置ED的框图，实施例不限于此。例如，一实施例的电子装置ED可以省略在图3中示出的框图中标示的模组中的一部分，或者还包括在图3中示出的框图中没有标示的其它模组。
图4是一实施例的显示装置的截面图。图4是简要示出与图1的I-I'线对应的部分的图。图5是一实施例的指纹传感器的截面图。
参照图4，指纹传感器FSU可以包括基底层PL、电极层BE、压电元件层PZ以及基底基板SUB。指纹传感器FSU可以向第三方向DR3依次层叠基底层PL、电极层BE、压电元件层PZ以及基底基板SUB。
基底基板SUB可以配置于显示模组DM的下侧。基底基板SUB可以在指纹传感器FSU的结构中与显示模组DM最相邻配置。基底基板SUB可以起到支承配置于上方的显示模组DM的功能。在图4以及图5中示出了基底基板SUB直接配置于显示模组DM下侧，但是实施例不限于此。例如，可以在基底基板SUB与显示模组DM之间配置黏合层(未图示)而黏着基底基板SUB与显示模组DM。
基底基板SUB可以是透明基板。例如，基底基板SUB可以包括玻璃基板。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此。例如，基底基板SUB可以包括塑料基板，或者将塑料基板以及玻璃基板全部包括。
可以是，基底基板SUB包括晶体管(未图示)，晶体管(未图示)包括多个电极(未图示)。基底基板SUB的电极(未图示)可以通过柔性电路基板(未图示)与配置于基底基板SUB的下方的压电元件层PZ电连接。基底基板SUB的电极(未图示)可以偏置或接地。
基底基板SUB的厚度TSUB可以为40μm以上且110μm以下。在基底基板SUB的厚度TSUB为40μm以下的情况下，指纹传感器FSU可能由于热而容易弯曲。在基底基板SUB的厚度TSUB超过110μm的情况下，从压电元件层PZ产生的超声波被吸收于基底基板SUB的量增加，从而指纹传感器FSU的指纹传感功能可能弱化。
基底基板SUB可以具有第二热膨胀系数。基底基板SUB的第二热膨胀系数与电极层BE的第一热膨胀系数的差可以小。基底基板SUB的第二热膨胀系数与电极层BE的第一热膨胀系数的关系将在后面针对电极层BE进行说明时详细地说明。
压电元件层PZ可以配置于基底基板SUB的下方。压电元件层PZ可以包含若施加电压则物理变形的电活性聚合物(Electroactive polymer，EAP)。电活性聚合物若被施加电压，则形态可以物理变形。例如，电活性聚合物若被施加电压，则形态可以变形并生成超声波。另外，电活性聚合物若被施加物理力，则可以生成电信号。例如，电活性聚合物可以吸收超声波而生成电信号。即，可以是，压电元件层PZ若被施加电信号则生成超声波，若被施加超声波则生成电信号。
压电元件层PZ作为电活性聚合物可以包含介电弹性体(Dielectric Elastomer)或铁电聚合物(Ferroelectric Polymer)。例如，压电元件层PZ作为介电弹性体可以包含丙烯酸类聚合物、氨基甲酸酯类聚合物、硅氧类聚合物或它们的混合物。作为铁电聚合物，可以包含聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，以下PVDF)类聚合物。PVDF类聚合物意指在聚合物的主链中包含PVDF重复单元的聚合物，可以是PVDF均聚物(homopolymer)或PVDF共聚物(copolymer)。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，可以使用其它电活性聚合物。例如，压电元件层PZ作为铁电聚合物可以包含聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene，PVDF-TrFE)共聚物、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride，PVDC)均聚物、聚偏二氯乙烯(PVDC)共聚物、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)均聚物或聚四氟乙烯(PTFE)共聚物、二异丙基溴化铵(diisopropylammonium bromide，DIPAB)。若在压电元件层PZ施加电压，压电元件层PZ可以向窗口部件WM方向发出第一超声波US1。可以是，第一超声波US1中的一部分向用户的指纹FG入射并被吸收，另一部分被反射。第一超声波US1中从用户的指纹FG反射的超声波US2、US3可以向压电元件层PZ入射。可以是，第二超声波US2在用户的指纹FG的脊CR处反射，第三超声波US3在谷TR处反射。第二超声波US2和第三超声波US3到达压电元件层PZ的时间可以不同。压电元件层PZ可以将入射的第二超声波US2和第三超声波US3分别转换为电信号。从压电元件层PZ将通过第二超声波US2以及第三超声波US3生成的电信号向电极层BE传输。
电极层BE可以配置于压电元件层PZ的下方。电极层BE可以通过柔性电路基板(未图示)与压电元件层PZ以及基底基板SUB的电极(未图示)电连接。电极层BE可以与基底基板SUB的电极(未图示)以及压电元件层PZ电连接。例如，在基底基板SUB的电极(未图示)偏置或接地的情况下，可以在压电元件层PZ的上面与压电元件层PZ的下面之间产生电压差而产生电信号。
指纹传感器FSU可以具有通过用户的输入产生超声波的第一模式、将超声波改变为电信号而识别用户的指纹FG图案的第二模式。在第一模式下，电极层BE可以是发送电信号以使压电元件层PZ生成超声波的信号发送部。在第二模式下，电极层BE可以是接收从压电元件层PZ发送的包括用户的指纹FG图案信息的电信号的信号接收部。即，电极层BE可以是收发器(transceiver)。电极层BE可以将包括接收的用户的指纹FG图案信息的电信号传输于控制模组10(图3)。因此，包括指纹传感器FSU的电子装置ED(图1)可以比较预先存储的用户的指纹FG图案与从电极层BE接收的用户的指纹FG图案是否相同而感测指纹。
电极层BE可以包含传导性材料以及具有负的热膨胀系数(Negative ThermalExpansion，NTE)的热收缩材料。电极层BE可以具有第一热膨胀系数。电极层BE的表面电阻可以为30mΩ/sq以上且400mΩ/sq以下。电极层BE的第一热膨胀系数和表面电阻可以通过包含在电极层BE中的传导性材料以及热收缩材料的组成比确定。随着热收缩材料的组成比增加，电极层BE的表面电阻可以增加，第一热膨胀系数可以减小。可以是，随着热收缩材料的组成比减小，电极层BE的表面电阻减小，第一热膨胀系数增加。
传导性材料可以具有正的热膨胀系数(Positive Thermal Expansion，PTE)。传导性材料的热膨胀系数可以为20×10-7/℃以上且40×10-7/℃以下。例如，传导性材料可以包括银(Ag)。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，只要是具有正的热膨胀系数且有导电性的材料，则可以不限制而使用。
热收缩材料的热膨胀系数可以是-9×10-6/K以上且-5×10-6/K以下。例如，热收缩材料可以为磷酸钨酸锆(Zr2P2WO12)、钨酸锆(ZrW2O8)、钼酸锆(ZrMo2O8)或者铋镍铁氧化物(BiNi1-xFexO3)。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，也可以使用具有负的热膨胀系数的其它材料。
电极层BE的第一热膨胀系数与基底基板SUB的第二热膨胀系数的差可以相对小。例如，第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的差的绝对值可以为0以上且11.4×10-5/℃以下。在第一热膨胀系数与第二热膨胀系数之差的绝对值超过11.4×10-5/℃的情况下，如图6c以及图7b所示，可能发生指纹传感器FSU-a(图6c)的弯曲。
第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的比可以是0.8：1～2：1。在第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的比脱离0.8：1～2：1范围的情况下，如图6c以及图7b所示，可能发生指纹传感器FSU-a(图6c)的弯曲。
可以是，第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的差的绝对值为0以上且11.4×10-5/℃以下，或者第一热膨胀系数与第二热膨胀系数的比为0.8：1～2：1，同时表面电阻为30mΩ/sq以上且400mΩ/sq以下。即，一实施例的指纹传感器FSU在电极层BE保持导电性的状态下，减小电极层BE的第一热膨胀系数与基底基板SUB的第二热膨胀系数之间的差，从而可以改善指纹传感器FSU的弯曲现象。
在第一热膨胀系数与第二热膨胀系数之差的绝对值超过11.4×10-5/℃的情况下，如图6c以及图7b所示，可能发生指纹传感器FSU-a(图6c)的弯曲。
基底层PL可以配置于电极层BE的下方。基底层PL可以支承电极层BE。基底层PL可以保护配置于上方的电极层BE以及压电元件层PZ。基底层PL可以具有防污性以及防湿性功能。例如，基底层PL可以包含环氧树脂。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，基底层PL只要是有防污性以及防湿性的材料，则可以不限制而使用。
一实施例的指纹传感器FSU可以通过用户的输入，基底基板SUB的电极(未图示)和电极层BE与压电元件层PZ电连接而将电压施加于压电元件层PZ。压电元件层PZ若被施加电压，则可以产生第一超声波US1。第一超声波US1可以通过显示模组DM以及窗口部件WM向用户的指纹FG入射。可以是，第一超声波US1中的一部分在用户的指纹FG的脊CR处反射，一部分在用户的指纹FG的谷TR处反射。在脊CR处反射的第二超声波US2以及在谷TR处反射的第三超声波US3可以分别通过显示模组DM以及窗口部件WM，从而隔着时间差入射于压电元件层PZ。压电元件层PZ可以将通过入射的第二超声波US2和第三超声波US3产生的电信号向电极层BE传输。电极层BE可以将接收的电信号传输于控制模组10(图3)。其结果，包括指纹传感器FSU的电子装置ED(图1)可以识别用户的指纹FG图案。
图6a是示出根据一实施例的指纹传感器的根据温度变化的长度变化的截面图。图6b是示出根据比较例的指纹传感器的根据温度变化的长度变化的截面图。图6c是示出根据比较例的指纹传感器弯曲的截面图。
在图6a以及图6b中仅示出了指纹传感器FSU、FSU-a的结构中的电极层BE、BE-a以及基底基板SUB的长度变化。在图6a以及图6b中示出电极层BE、BE-a以及基底基板SUB可以根据温度变化从由虚线标示的部分到由实线标示的部分为止膨胀或收缩。例如，在图6a中，一实施例的指纹传感器FSU中，若温度上升，则基底基板SUB可以成为膨胀到虚线部分为止的基底基板ESUB，电极层BE可以成为膨胀到虚线部分为止的电极层EBE。在图6b中，比较例的指纹传感器FSU-a中，若温度上升，则基底基板SUB可以成为膨胀到虚线部分为止的基底基板ESUB，电极层BE-a可以成为膨胀到虚线部分为止的电极层EBE-a。箭头的长度可以与电极层BE、BE-a以及基底基板SUB各自的热膨胀系数成比例，并表示根据温度的上升而基底基板SUB以及电极层BE、BE-a膨胀的长度。
参照图6a以及图6b，一实施例的指纹传感器FSU可以根据温度变化而长度膨胀或收缩。一实施例的指纹传感器FSU的电极层BE的第一热膨胀系数与基底基板SUB的第二热膨胀系数之差的绝对值小，因此电极层BE与基底基板SUB各自根据温度变化的长度变化值的差小，从而可以减少指纹传感器FSU的弯曲现象。
与此不同，比较例的指纹传感器FSU-a中，包括在指纹传感器FSU-a中的电极层BE-a不包含热收缩材料，从而热膨胀系数与基底基板SUB的热膨胀系数之差的绝对值可能大。例如，电极层BE-a与基底基板SUB的热膨胀系数之差的绝对值可以超过11.4×10-5/℃。因此，比较例的指纹传感器FSU-a与实施例的指纹传感器FSU相比，可以增加根据温度变化的指纹传感器FSU-a的弯曲现象。其结果，如图6c所示，比较例的指纹传感器FSU-a可能出现根据温度变化的弯曲现象。
图7a是示出模拟根据一实施例的指纹传感器的弯曲程度的结果的图。图7b是示出模拟根据比较例的指纹传感器的弯曲程度的结果的图。图7a以及图7b是模拟将根据实施例以及比较例的指纹传感器FSU、FSU-a从常温(25℃)加热至75℃以上且100℃以下的温度后，再次冷却至常温后的指纹传感器FSU、FSU-a的弯曲的结果。
在图7a中示出的一实施例的指纹传感器FSU以平面上面积为10mm×11.5mm、基底基板SUB(图6a)的厚度为90μm、压电元件层PZ(图6a)的厚度为9μm，电极层BE(图6a)的厚度为20μm、基底层PL(图6a)的厚度为20μm、基底基板SUB(图6a)的热膨胀系数为8.1×10-5/℃以及电极层BE(图6a)的热膨胀系数为8.5×10-5/℃的条件进行了模拟。
比较例的指纹传感器FSU-a除了电极层BE-a(图6b)的热膨胀系数为19.5×10-5/℃之外，以与实施例的指纹传感器FSU相同的条件进行了模拟。弯曲评价基准将以指纹传感器FSU、FSU-a的中央面CTA、CTA-a为基准到向第三方向DR3隔开最远的面UA、UA-a的高度差是否超过3μm为基准进行了评价。
参照图7a以及图7b，可以确认一实施例的指纹传感器FSU没有发生弯曲，但是比较例的指纹传感器FSU-a发生弯曲。通过此，可以确认电极层BE(图6a)的第一热膨胀系数与基底基板SUB(图6a)的第二热膨胀系数之差的绝对值越小，指纹传感器的弯曲越小。
图8以及图9是示出根据一实施例的指纹传感器FSU-1、FSU-2的截面图。在图8以及图9中，与在图1至图7b中说明的内容相同的内容不再说明，以区别点为主进行说明。
在图8中示出的指纹传感器FSU-1与在图1至图6a中说明的指纹传感器FSU不同，区别的点在于基底层PL-1包含热收缩材料。
参照图8，根据一实施例的指纹传感器FSU-1的基底层PL-1可以包含热收缩材料。热收缩材料的热膨胀系数可以为-9×10-6/K以上且-5×10-6/K以下。例如，热收缩材料可以为磷酸钨酸锆(Zr2P2WO12)、钨酸锆(ZrW2O8)、钼酸锆(ZrMo2O8)或者铋镍铁氧化物(BiNi1- xFexO3)。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，也可以使用具有负的热膨胀系数的其它材料。
可以是，基底层PL-1包含环氧树脂，热收缩材料分散在环氧树脂上。一实施例的指纹传感器FSU-1通过在基底层PL-1中还包含热收缩材料，可以减少由于热的指纹传感器FSU-1的弯曲现象减少。
在图9中示出的指纹传感器FSU-2与在图1至图6a中说明的指纹传感器FSU不同，区别的点在于在基底层PL的下方还包括具有负的热膨胀系数的热收缩层。
一实施例的指纹传感器FSU-2可以在基底层PL的下方还包括包含热收缩材料的热收缩层TSL。热收缩材料的热膨胀系数可以为-9×10-6/K以上、-5×10-6/K以下。例如，热收缩材料可以为磷酸钨酸锆(Zr2P2WO12)、钨酸锆(ZrW2O8)、钼酸锆(ZrMo2O8)或者铋镍铁氧化物(BiNi1-xFexO3)。但是，这仅是示例性的，实施例不限于此，也可以使用具有负的热膨胀系数的其它材料。
可以是，热收缩层TSL若温度上升则收缩，若温度下降则膨胀。当温度上升时热收缩层TSL收缩，从而温度升高可以补偿基底基板SUB膨胀的长度与电极层BE膨胀的长度的差。当温度下降时热收缩层TSL膨胀，从而温度下降可以补偿基底基板SUB收缩的长度与电极层BE收缩的长度的差。一实施例的指纹传感器FSU-2通过在基底层PL的下方还包括热收缩层TSL，可以减小基底基板SUB的热膨胀系数与配置于基底基板SUB的下方的结构(热收缩层TSL、基底层PL、电极层BE、压电元件层PZ)的热膨胀系数之差的绝对值，从而减少由于温度变化引起的指纹传感器FSU-2的弯曲现象。
一实施例的指纹传感器在电极层中包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料和具有正的热膨胀系数的传导性材料，电极层的热膨胀系数与基底基板的热膨胀系数之差的绝对值小，从而可以改善根据温度变化的指纹传感器的弯曲现象。另外，可以改善包括其的电子装置的耐久性。
以上参照本实用新型的优选实施例进行了说明，但是本技术领域的熟练的技术人员或者在本技术领域具有通常的知识的人可以理解在不脱离所附的权利要求书中记载的本实用新型的构思以及技术领域的范围内可以对本实用新型进行各种修改以及变更。
因此，本实用新型的技术范围不由说明书的详细说明中记载的内容限定，仅应通过权利要求书确定。
Claims (10)
1.一种指纹传感器，其中，包括：
基底层；
电极层，配置于所述基底层的上方，并包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；
基底基板，配置于所述电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及
压电元件层，配置于所述电极层与所述基底基板之间，
所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的比为0.8：1～2：1。
2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述热收缩材料为磷酸钨酸锆、钨酸锆、钼酸锆或者铋镍铁氧化物。
3.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述传导性材料的热膨胀系数为20×10-7/℃以上且40×10-7/℃以下。
4.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述基底基板包括晶体管，所述电极层与所述基底基板电连接。
5.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述传导性材料包括银。
6.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述基底基板包括玻璃基板。
7.根据权利要求1所述的指纹传感器，其中，
所述基底层包含环氧树脂以及所述热收缩材料。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的指纹传感器，其中，
所述指纹传感器还包括：
热收缩层，配置于所述基底层的下方，并包含所述热收缩材料。
9.一种指纹传感器，其中，包括：
基底层；
电极层，配置于所述基底层的上方，并包含具有负的热膨胀系数的热收缩材料以及传导性材料，并且具有第一热膨胀系数；
基底基板，配置于所述电极层的上方，并具有第二热膨胀系数；以及
压电元件层，配置于所述电极层与所述基底基板之间，
所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数之差的绝对值为0以上且11.4×10-5/℃以下。
10.一种电子装置，其中，包括：
显示模组，划分为有源区域以及周边区域；以及
权利要求1至9中任一项所述的指纹传感器，对应于所述有源区域而配置于所述显示模组的下侧。
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