一种超声波指纹识别模组、系统及电子设备的制作方法

本技术涉及终端设备，尤其涉及一种超声波指纹识别模组、系统及电子设备。

背景技术：

1、随着用户对于全面屏技术的需求的不断发展，屏下指纹识别技术也在不断发展。当前屏下指纹识别技术，主要分为两种：光学指纹识别及超声波指纹识别。超声波指纹识别模组(也可被称之为超声波指纹识别模组)紧贴于屏幕下方，可以利用压电层收发超声波，从而进行指纹图像信息的获取和识别。其中，相比于光学指纹识别模组而言，超声波指纹识别模组更适配于当前屏幕透过率不断下降的技术发展趋势，而且超声波指纹识别模组厚度更薄，有利于手机的整机结构设计，也可应用于折叠屏手机中，更重要的是，超声波指纹识别速度更快，且没有漏光刺眼舆情等。

2、但是，当前的超声波指纹识别模组也有存在以下的问题：一个问题是当前超声波指纹识别模组发送的超声波的穿透能力不足，尤其是应用于带有钢化玻璃膜的屏幕的终端时，钢化膜会影响超声波的穿透，从而使得超声波反射回的回波信号量大小，导致超声波指纹识别模组无法准确有效地识别指纹信息。另外一个问题是，超声波指纹识别模组紧贴于屏幕下方，回波信号中会带有大量的其他器件反射回的信号，造成当前指纹图像对应的原始信噪比(signal-to-noise ratio，snr)较小，从而也导致超声波指纹识别模组无法准确有效地识别指纹信息。

3、因此，如何提高超声波指纹识别模组识别指纹信息的准确率，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种超声波指纹识别模组、系统及电子设备，以提高超声波指纹识别模组识别指纹信息的准确率。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种超声波指纹识别模组，包括：层叠设置的公共电极、压电层和电路基板，所述电路基板中靠近所述压电层一侧包括呈阵列排布的多个像素电极单元，每个所述像素电极单元对应一个像素，每个所述像素电极单元包括n个第一像素电极和m个第二像素电极，n和m均为大于或等于1的整数；其中，所述压电层的一侧与所述公共电极电连接，所述压电层的另一侧与所述多个像素电极单元电连接；在所述超声波指纹识别模组处于发送模式的情况下，所述n个第一像素电极处于连通状态，且所述m个第二像素电极处于悬空状态；在所述超声波指纹识别模组处于接收模式的情况下，所述n个第一像素电极和所述m个第二像素电极均处于所述连通状态。

3、现有技术中，一个像素只对应一个像素电极，而且在超声波发送模式和接收模式全部像素电极的连接状态均一致，即，全部的像素电极均处于连通状态，这种像素电极的结构以及相同的连接状态会导致发送模式超声波的穿透能力不足，接收模式指纹图像对应的原始信噪比较小。对此，在本技术实施例提供的一种超声波指纹识别模组基于一个像素对应多个像素电极的电极结构，可以提高发送模式下超声波的穿透能力，增大接收模式指纹图像对应的原始信噪，进而提高超声波指纹识别模组识别指纹信息的准确率。示例性的，该超声波指纹识别模组可以包括：层叠设置的公共电极、压电层和电路基板。其中，电路基板中靠近所述压电层一侧包括呈阵列排布的多个像素电极单元，每个像素电极单元对应一个像素，且每个像素电极单元均包括多个像素电极，如，n个第一像素电极和m个第二像素电极，n和m均为大于或等于1的整数。例如：一个像素电极单元可以包括一个第一像素电极和一个第二像素电极。相较于现有技术中一个像素只对应一个像素电极的情况下，本技术实施例一个像素可以对应多个像素电极，可以更好的提高识别指纹信息的准确率。另外，该像素电极之间相互独立，即，像素电极单元中的第一像素电极和第二像素电极的连接状态可以不同，例如：在超声波指纹识别模组处于发送模式的情况下，n个第一像素电极处于连通状态，且m个第二像素电极处于悬空状态；在超声波指纹识别模组处于接收模式的情况下，n个第一像素电极和m个第二像素电极均处于连通状态。这种在发送模式下每个像素电极单元中只有部分像素电极(如n个第一像素电极)接入发送超声波的电路，相较于全部像素电极处于连通状态，可以大大的提高发送模式下发送超声波时对应的放大系数，进而提升超声波的穿透能力，使得超声波更容易穿透各层。在接收模式下全部像素电极接入接收回波信号的电路，这种发送模式下连通部分像素电极，接收模式下连通全部像素电极，可以提高接收模式下读取有效电压的比例，即，增大接收模式下指纹图像对应的原始信噪，从而更好的提高了超声波指纹识别模组识别指纹信息的准确率。

4、在一种可能实现的方式中，在所述发送模式下，所述n个第一像素电极通过连接直流偏置处于所述连通状态。

5、在本技术实施例中，在超声波指纹识别模组处于发送模式下，每个像素单元中的n个第一像素电极通过连接直流偏置处于所述连通状态。例如：该n个第一像素电极可以连接固定电平、交流地等等，该n个第一像素电极通过直流偏置可以在压电层一侧形成静电场(其中，压电层另一侧是公共电极提供的高频交流电)，使得压电层由静止状态转变为在厚度方向上的高频机械振动状态，进而产生并发送超声波。

6、在一种可能实现的方式中，所述电路基板还包括读取模块，所述读取模块用于识别指纹信息；在所述接收模式下，所述n个第一像素电极和所述m个第二像素电极通过连接所述读取模块处于所述连通状态。

7、在本技术实施例中，电路基板中还包括读取模块，该读取模块可以用于识别指纹信息。在压电层接收到回波信号后，会基于该回波信号在压电层两侧产生大量电荷，此时，压电层一侧的像素电极(如：每个像素电极单元中的全部第一像素电极和第二像素电极)在连通读取模块的情况下可以传输上述电荷，以使读取模块基于所述高频电信号识别指纹信息。

8、在一种可能实现的方式中，所述电路基板还包括电极控制模块，所述电极控制模块包括一个或多个开关管；每个所述开关管对应连接所述m个第二像素电极中的一个或多个第二像素电极，每个所述第二像素电极均对应一个所述开关管；在所述超声波指纹识别模组处于所述发送模式的情况下，所述一个或多个开关管关断，以控制所述m个第二像素电极的全部第二像素电极处于所述悬空状态；在所述超声波指纹识别模组处于所述接收模式的情况下，所述一个或多个开关管导通，以控制所述m个第二像素电极的全部第二像素电极处于所述连通状态。

9、在本技术实施例中，提供了一种简单有效的电极控制模块，该电极控制模块可以通过一个或多个开关管调控在不同模式下像素电极单元中第二像素电极的连接状态。其中，该每个开关管可以连接m个第二像素电极中的一个或多个第二像素电极，以控制所述m个第二像素电极中的全部第二像素电极在发送模式下处于悬空状态，且在接收模式下处于连通状态。这种电极控制模块通过开关管控制像素电极的连接状态的方式，可以更为简便的控制压电层对应等效电容的大小，进而提升在发送模式下超声波的穿透能力，并增大在接收模式下指纹信息的信噪比。

10、在一种可能实现的方式中，所述电极控制模块包括m个所述开关管，每个所述开关管与每个所述第二像素电极一一对应连接。

11、在本技术实施例中，每个第二像素电极均单独对应一个开关管，使得电极控制模块更为精细的实现控制第二像素电极的连通或悬空。而且，每个第二像素电极相互独立极大的减少了器件错误带来的指纹识别准确率不高的风险，保障了超声波指纹识别模组识别指纹的成功率。

12、在一种可能实现的方式中，每个所述开关管均包括控制端、第一端和第二端；其中，所述控制端用于接收控制信号，所述控制信号用于控制对应开关管的导通或关断；所述第一端连接所述开关管控制的第二像素电极，所述第二端连接所述读取模块。

13、在本技术实施例中，每个开关管均包括三端，即：控制端、第一端和第二端。其中，该开关管可以通过控制端接收控制信号，控制该开关管的导通或关断，从而通过调节开关管的导通或关断，来控制第二像素电极的连接状态。另外，该开关管类型的选择可以根据应用场景确定。

14、在一种可能实现的方式中，所述电路基板为薄膜场效应晶体管tft电路基板，每个所述开关管为薄膜场效应晶体管tft；或者，所述电路基板为金属氧化物晶体管cmos电路基板，每个所述开关管为金属氧化物晶体管cmos。

15、在本技术实施例中，提供了一种有效的电路基板和对应的开关管类型。tft式的电路基板与tft开关管对应，和cmos式的电路基板以便更好的适用于各种应用场景。

16、在一种可能实现的方式中，所述多个像素电极单元中每相邻的两个像素电极单元之间存在第一空隙，每个所述像素电极单元中相邻的第一像素电极和/或第二像素电极之间存在第二空隙，所述第一空隙大于或等于所述第二空隙。

17、在本技术实施例中，每个像素电极单元之间均存在第一空隙，每个像素电子单元内部的第一像素电极和第二像素电极之间也存在第二空隙。在第一空隙大于或等于第二空隙的情况下，可以更好的接收回波信号获取到有效的指纹信息，提高指纹识别的准确率。

18、第二方面，本技术实施例提供一种指纹识别系统，该所述指纹识别系统包括上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的超声波指纹识别模组，所述超声波指纹识别模组用于识别指纹信息。

19、第三方面，本技术实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括显示屏和上述第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所提供的超声波指纹识别模组，所述电子设备在识别到作用于所述显示屏上触控操作的情况下，基于所述超声波指纹识别模组识别指纹信息。

20、应理解，本技术的第二方面提供的指纹识别系统、第三方面提供的电子设备与本技术第一方面的技术方案一致，其具体内容以及有益效果可参考上述第一方面中提供的超声波指纹识别模组，此处不再进行赘述。