超声波指纹识别模组及电子设备的制作方法

【技术领域】

本发明涉及指纹识别技术领域，具体涉及一种超声波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，使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，并且安全性高。

目前指纹识别技术包括光学式指纹识别、电容式指纹识别和超声波指纹识别，其中超声波指纹识别具有识别精度高的优点，并且不受油、污、水的干扰，能直接感测到手指的真皮层。然而超声波指纹识别需要提供较高的驱动电压，才能发出超声波，故而超声波指纹识别模组的设计和制作难度较高，不利于工业生产。而且，所制得的超声波指纹识别模组的耗电量较大，进而增加了带有该超声波指纹识别模组的电子设备的耗电量。

技术实现要素：

为克服现有的技术问题，本发明提供一种超声波指纹识别模组及电子设备。

本发明为解决上述技术问题的一技术方案是提供一种超声波指纹识别模组，用于识别手指的指纹，所述超声波指纹识别模组包括超声波发射层和超声波接收层，所述超声波发射层用于发射超声波信号，发射的超声波信号经手指反射后由所述超声波接收层接收，利用所述超声波接收层所接收的超声波信号获取指纹信息，所述超声波发射层包括多个层叠设置且并联的压电薄膜。

优选地，所述超声波发射层还包括用于向压电薄膜施加驱动电压的多个电极；所述超声波发射层的多个所述层叠设置的压电薄膜的极化方向相同，且相邻两个压电薄膜之间设置隔离层，每个电极仅作用于一个压电薄膜。

优选地，所述超声波发射层还包括用于向压电薄膜施加驱动电压的多个电极；所述超声波发射层的多个所述层叠设置的压电薄膜中，相邻两个压电薄膜的极化方向相反且共用设置于两者之间的电极。

优选地，所述超声波发射层的压电薄膜的层数量为2-4。

优选地，所述压电薄膜通过原位极化的方式形成。

优选地，所述压电薄膜的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-l-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物。

优选地，所述压电薄膜的厚度小于30μm。

优选地，所述压电薄膜的厚度小于9μm。

优选地，所述压电薄膜的压电常数d33为20-35pc/n。

本发明还提供一种电子设备，其包括上述的超声波指纹识别模组。

相对于现有技术，本发明所提供的超声波指纹识别模组，超声波发射层包括多个层叠设置且并联的压电薄膜，每个压电薄膜均发出超声波从而使得声场强度叠加，从而使得当需要提供一定强度的超声波时，能降低对驱动电压的需求。故而能降低超声波指纹识别模组的设计和制作难度，利于工业生产；而且，该超声波指纹识别模组的耗电量较低，有效提高了实用性。

本发明还提供一种电子设备，其包括上述的超声波指纹识别模组，具有耗电量低的优点。

【附图说明】

图1是本发明实施例一所提供的超声波指纹识别模组与触摸层的结构示意图。

图2是本发明实施例一所提供的超声波指纹识别模组与触摸层的变形实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例一的第一种实施方式中超声波发射层的结构示意图。

图4是本发明实施例一所提供的超声波指纹识别模组中超声波发射层的等效电路示意图。

图5是本发明实施例一的第二种实施方式中超声波发射层的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种超声波指纹识别模组1，用于识别手指的指纹，所述超声波指纹识别模组1包括超声波发射层20和超声波接收层10，所述超声波发射层10用于发射超声波信号，发射的超声波信号经手指反射后由所述超声波接收层10接收，利用所述超声波接收层10所接收的超声波信号获取指纹信息。

其中超声波发射层20和超声波接收层10的位置可以互换，请参阅图2中所示。一般来说，在手指与超声波指纹识别模组1之间还设有触摸层2，该触摸层2可以是显示屏、玻璃、保护膜等，其为超声波指纹识别模组1提供保护，延长其使用寿命，当然在一些实施例中也可以省略。

请一并参阅图3，所述超声波发射层20包括多个层叠设置且并联的压电薄膜201，其等效电路请参阅图4，每个压电薄膜201相当于一个电容。本发明所提供的超声波指纹识别模组1中，每个压电薄膜201均发出超声波从而使得声场强度叠加，从而使得当需要提供一定强度的超声波时，能降低对驱动电压的需求。故而能降低超声波指纹识别模组1的设计和制作难度，利于工业生产；而且，该超声波指纹识别模组1的耗电量较低，有效提高了实用性。

针对超声波发射层20，在该实施例中提供以下两种实施方式。

第一种实施方式

请参阅图3，所述超声波发射层20还包括用于向压电薄膜201施加驱动电压的多个电极203。在图3中以压电薄膜201设有三层为例，即所述压电薄膜201包括第一压电薄膜2011、第二压电薄膜2012及第三压电薄膜2013，在每个压电薄膜201两侧均设置电极203且两侧电极203的电性相反；即所述电极203包括第一电极2031和第二电极2032，第一电极2031为正极，第二电极2032为负极。

所述超声波发射层20的多个所述层叠设置的压电薄膜201中，相邻两个压电薄膜201的极化方向(图3中箭头所示)相反且共用设置于两者之间的电极203。可以理解，由于相邻两个压电薄膜201的极化方向相反，而两侧电极203所提供的电场方向亦相反，即能使得所发射超声波信号一致，从而能线性增强。

第二种实施方式

请参阅图5，第二种实施方式与第一种实施方式不同在于，每个压电薄膜201的极化方向(图5中箭头所示)相同。也就是说，所述超声波发射层20的多个所述层叠设置的压电薄膜201的极化方向相同，且相邻两个压电薄膜201之间设置隔离层205，每个电极203仅作用于一个压电薄膜201。

在该实施方式中，每个压电薄膜201与两侧的电极203构成一个单元，每个压电薄膜201所发射超声波信号一致，并通过隔离层205使单元之间电性隔绝，从而多个超声波信号叠加实现线性增强。

上述两种实施方式相比，第一种实施方式中，由于不需要设置隔离层205，因而厚度较低更能满足产品轻薄化的需求；第二种实施方式中，每个单元的结构与电性关系一致，更利于大规模生产。

在一些优选的实施例中，所述超声波发射层20的压电薄膜201的层数量为2-4。可以理解，随着层数量的增加，降低驱动电压的效果越好，但是其厚度也随之增加，因此当压电薄膜201的层数量为2-4时，既能有效的降低驱动电压，还能使得超声波发射层20的厚度较小。

优选地，所述压电薄膜201是采用原位极化的方式极化形成。具体地，所述压电薄膜201包括相对的第一表面和第二表面，使该压电薄膜201的第一表面电势为零；在所述压电薄膜201的第二表面的上方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薄膜201上方的环境气体，该环境气体穿过第二电场而聚集在压电薄膜201的第二表面，使所述压电薄膜201内形成沿薄膜厚度方向的膜内电场，对所述压电薄膜201进行极化形成所述压电薄膜201。

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形成压电薄膜201。现有技术中，压电薄膜201通常是通过采购现有的成品通过一层粘结层粘附在基体上来进行极化，通常，此种方法形成的压电层厚度均在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的超声波指纹识别模组，由于压电层太厚，因此分辨率较低。而本发明提供的压电薄膜201采用原位形成的方式，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，有利于提高超声波指纹识别模组1的指纹识别的分辨率。再者，本发明相较于直接在压电薄膜201的上下表面设置电极，不会使压电薄膜201直接承受所施加的高压电场，能避免压电薄膜201被击穿。本发明可采用等离子体极化(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薄膜201，所形成的压电薄膜201能够做到很薄，其厚度小于30μm，并可进一步为小于9μm。而且，本该压电薄膜201的压电效应较好以及使用寿命长，能够很好的适用在超声波指纹识别模组1中，利于实现超声波指纹识别模组1较好的识别效果。本发明中，进行了原位极化的所述压电薄膜201的压电效应d33的范围为20-35pc/n。

所述压电薄膜201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。

在一些优选的实施例中，所述压电薄膜201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薄膜201，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。

本发明第二实施例提供一种电子设备，其包括第一实施例中所提供的超声波指纹识别模组，本发明所提供的电子设备，具有耗电量低的优点。

与现有技术相比，本发明所提供的一种超声波指纹识别模组，超声波发射层包括多个层叠设置且并联的压电薄膜，每个压电薄膜均发出超声波从而使得声场强度叠加，从而使得当需要提供一定强度的超声波时，能降低对驱动电压的需求。故而能降低超声波指纹识别模组的设计和制作难度，利于工业生产；而且，该超声波指纹识别模组的耗电量较低，有效提高了实用性。

进一步的是，所述超声波发射层还包括用于向压电薄膜施加驱动电压的多个电极；所述超声波发射层的多个所述层叠设置的压电薄膜的极化方向相同，且相邻两个压电薄膜之间设置隔离层，每个电极仅作用于一个压电薄膜。每个压电薄膜与两侧的电极构成一个单元，每个单元的结构与电性关系一致，更利于大规模生产。或者，所述超声波发射层还包括用于向压电薄膜施加驱动电压的多个电极；所述超声波发射层的多个所述层叠设置的压电薄膜中，相邻两个压电薄膜的极化方向相反且共用设置于两者之间的电极。由于不需要设置隔离层，因而厚度较低更能满足产品轻薄化的需求。

进一步的是，所述超声波发射层的压电薄膜的层数量为2-4。当压电薄膜201的层数量为2-4时，既能有效的降低驱动电压，还能使得超声波发射层的厚度较小。

进一步的是，所述压电薄膜通过原位极化的方式形成。该压电薄膜具有厚度低质量好的优点。

进一步的是，所述压电薄膜的材料为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-l-谷氨酸酯、聚碳酸酯或者聚偏氟乙烯共聚物，具有较高的压电常数。所述压电薄膜的压电常数d33为20-35pc/n。

进一步的是，所述压电薄膜的厚度小于30μm，能很好的符合产品轻薄化的需求。而且所述压电薄膜的厚度能进一步小于9μm。

本发明还提供一种电子设备，其包括上述的超声波指纹识别模组，具有耗电量低的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明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发明的保护范围之内。