CN207182310U - 超声波生物识别装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波生物识别装置和电子设备。该超声波生物识别装置包括超声波传感组件、导电油墨层和遮光层。超声波传感组件能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，超声波传感器具有用于检测待检测物的检测区域；导电油墨层能够反射超声波，导电油墨层层叠在超声波传感组件上，并使检测区域露出；遮光层层叠在导电油墨层上。该超声波生物识别装置识别较为精确。

Description

超声波生物识别装置和电子设备

技术领域

本实用新型涉及超声波识别技术领域，特别涉及一种超声波生物识别装置和电子设备。

背景技术

超声波指纹识别技术能够通过超声波对指纹进行扫描，与传统的指纹识别方式相比，超声波指纹识别可以对指纹进行更深入的分析，即便手指表面沾有污垢亦无碍超声波采样，甚至还能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。即使在手上有水、汗液等情况下，依然能够准确的识别。然而，目前的超声波生物识别装置存在识别功能不够精确的问题。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种识别较为精确的超声波生物识别装置。

此外，还提供一种电子设备。

一种超声波生物识别装置，包括：

超声波传感组件，能够发射超声波，并能够接收超声波的反射波，所述超声波传感组件具有用于检测待检测物的检测区域；

能够反射超声波的导电油墨层，层叠在所述超声波传感组件上，并使所述检测区域露出；及

遮光层，层叠在所述导电油墨层上。

由于超声波传感器不仅会发射朝屏幕方向传播的超声波，同时也会发射朝远离屏幕的方向传播的超声波，朝屏幕方向传播的超声波接触待检测物体后反射回的超声波被超声波传感器接收形成图像，但是朝远离屏幕方向传播的超声波若遇到异物等也会发生反射，反射回的超声波也能够被超声波传感器接收而形成图像，从而影响超声波生物识别装置识别的精准度，而上述超声波生物识别装置通过在超声波传感组件上设置能够反射超声波的导电油墨层，并使检测区域露出，从而使得该导电油墨层能够反射与其接触的超声波，而使反射回去的超声波能够部分或者全部至检测区域，从而提高检测区域处的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置的精准度；同时，由于导电油墨层层叠在超声波传感组件上，并使检测区域露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件该部分区域，而避免传导至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置的精准度；而由于导电油墨层本身能够导电，从而使得导电油墨层还能够屏蔽外部电磁波，以避免外部电磁波对超声波生物识别装置的干扰，遮光层层叠在导电油墨层上，以避免外部光线对超声波生物识别装置的干扰，以保证超声波生物识别装置的精准度，因此，上述超声波生物识别装置的识别功能较为精准。

在其中一个实施例中，所述导电油墨层的厚度为15微米～30微米。采用上述导电油墨层，导电油墨层的厚度仅需15微米就能够实现超声波的反射，并具有较好的屏蔽外部电磁波的效果，控制导电油墨层的厚度在30微米以下，以避免超声波生物识别装置具有较大的厚度，确保超声波生物识别装置具有合适的体积。

在其中一个实施例中，所述导电油墨层选自聚乙烯导电油墨层及聚氨酯导电油墨层中的一种。聚乙烯导电油墨层和聚氨酯导电油墨层均能够实现超声波的反射，并且均能够屏蔽外部电磁波。

在其中一个实施例中，所述遮光层为黑色胶膜层或泡棉层。泡棉层和黑色导电胶膜层均能够实现对外部光线的遮挡作用，且泡棉层和黑色胶膜层比较容易制作在导电铁氟龙层上，且价格较低，重量较轻，有利于提高超声波生物识别装置的生产效率，降低生产成本和降低超声波生物识别装置的重量。

在其中一个实施例中，所述超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于所述薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层，所述声匹配层远离所述导电层的一侧为所述检测区域，所述导电油墨层层叠在所述薄膜晶体管远离所述压电层的一侧上。该结构的超声波传感组件不仅能够实现超声波的发射，还能够实现反射回的超声波的接收，并将接收的超声波转换成电信号，有利于超声波生物识别装置的小型化。

在其中一个实施例中，所述导电层为两层，两层所述导电层依次层叠在所述压电层上，其中，所述声匹配层层叠在远离所述压电层的所述导电层上。由于超声波传感组件的导电层通常都是由丝网印刷银浆后制备形成，如果仅仅丝网印刷一层银浆会导致烧结后的银层的表面不平整，不利于电荷的平整，而通过制备两层导电层，能够使远离压电层的导电层具有光滑的表面，有利于电荷的传导。

在其中一个实施例中，还包括电路板，两层所述导电层的宽度均小于所述压电层的宽度，且远离所述压电层的所述导电层的宽度小于靠近所述压电层的所述导电层的宽度，所述压电层的宽度小于所述薄膜晶体管的宽度，以形成台阶部，其中，所述电路板在所述台阶部处分别与远离所述压电层的所述导电层、所述薄膜晶体管进行邦定。通过设置台阶部能够方便电路板和导电层、薄膜晶体管的邦定。

在其中一个实施例中，所述声匹配层的厚度为20微米～100微米，所述压电层的厚度为8微米～10微米。该厚度的声匹配层和该厚度的压电层能够很好地匹配，以提高超声波生物识别装置的识别功能的精准性。

在其中一个实施例中，还包括电路板，所述电路板为含有EMI屏蔽层的柔性电路板，所述电路板层叠在所述遮光层远离所述导电油墨层的一侧上。在遮光层上层叠含有EMI屏蔽层的电路板，能够进一步加强超声波生物识别装置的电磁屏蔽功能，而提升超声波生物识别装置的识别功能。

在其中一个实施例中，还包括盖板组件，所述盖板组件设置在所述超声波传感组件的检测区域上，并遮盖所述检测区域。设置盖板组件能够起到保护超声波传感组件的作用，有利于增加超声波生物识别装置的使用寿命。

一种电子设备，包括上述超声波生物识别装置。由于上述超声波生物识别装置的识别功能较为精确，使得含有上述超声波生物识别装置的电子设备也能够较为精确的识别。

附图说明

图1为一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；

图2为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；

图3为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图；

图4为另一实施方式的超声波生物识别装置的剖面图。

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的实施例。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本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本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，不是旨在于限制本实用新型。

如图1所示，一实施方式的电子设备，例如手机、电脑等，包括超声波生物识别装置100，该超声波生物识别装置100例如可以用于指纹的识别。其中，该超声波生物识别装置100包括盖板组件110、超声波传感组件120、导电油墨层130、遮光层135及电路板140。

盖板组件110可以镶嵌在电子设备的外壳中，也可以与电子设备的外壳层叠。其中，盖板组件110包括盖板112和油墨层114。

盖板112为透明件。盖板112选自透明玻璃板、石英板、氧化铝板及透明有机板中的一种，这些材质的盖板112不仅具有较为合适的机械强度，并且还能够满足工业设计(ID，Industrial Design)的要求。具体地，盖板112镶嵌在电子设备的外壳中，或者，与电子设备的外壳层叠设置。

油墨层114层叠在盖板112的一个表面上。油墨层114可通过丝网印刷等方式形成在盖板112上。具体地，油墨层114为黑色油墨层或白色油墨层。其中，油墨层114的材质为环氧树脂类油墨，该材质的油墨与空气的声阻相差较大，不会反射超声波，即几乎不会对超声波的传播造成影响。

通过将盖板112设置为透明件，并在盖板112上设置油墨层114，能够使盖板组件110具有所需的色彩，并使盖板组件110具有遮挡外部光线的作用。

超声波传感组件120能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，而将接收的超声波转换成电信号，以对待检测物进行识别。例如，待检测物体可以为手指。其中，超声波传感组件120具有用于检测待检测物的检测区域121。盖板组件110设置在超声波传感组件120的检测区域121上，并遮盖检测区域121。更具体地，盖板组件110的油墨层114层叠在超声波传感组件120的检测区域121上。

其中，超声波传感组件120包括薄膜晶体管122及依次层叠于薄膜晶体管122上的压电层124、导电层126和声匹配层128。

薄膜晶体管122上设置有能够将电信号转换成图像信号的电路。

压电层124层叠于薄膜晶体管122上。压电层124能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，并将接收的超声波转换成电信号。

具体地，压电层124的材料为铁电聚合物；更具体地，压电层124的材料为P(VDF-TrFE)(聚偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物)。其中，P(VDF-TrFE)中，聚偏氟乙烯和三氟乙烯的摩尔比为60:40、70:30、80:20或90:10。可以理解，压电层124的材料不限于为上述材料，例如，压电层124的材料还可以为聚偏二氯乙烯(PVDC)的均聚物、聚偏二氯乙烯的共聚物、聚四氟乙烯的均聚物、聚四氟乙烯的共聚物、聚偏氟乙烯或二异丙胺溴化物(DTPAB)等。

导电层126层叠于压电层124远离薄膜晶体管122的一侧上。具体地，导电层126为两层，两层导电层126依次层叠在压电层124上。其中，两层导电层126的材料均为银。两层导电层126均可通过丝网印刷银浆，然后再经烧结得到，设置两层导电层126能够使导电层126更加均匀，并使远离压电层124的导电层126的表面更加的光滑，有利于电荷的传导。可以理解，导电层126也可以为一层或者是大于两层。

声匹配层128层叠在导电层126上。其中，声匹配层128远离导电层126的一侧为检测区域121。薄膜晶体管122远离压电层124的一侧以及超声波传感组件120的侧边均为非检测区域。具体地，声匹配层128层叠于远离压电层124的一个导电层126上；声匹配层128远离导电层126的一侧与油墨层114层叠。声匹配层128用于将待检测物(例如手指的脊线)的声学阻抗进行匹配。其中，声匹配层128为芯片贴附膜(Die attach film，DAF)。

其中，声匹配层128的厚度为20微米～100微米，压电层124的厚度为8微米～10微米。该厚度的声匹配层128能够与上述厚度的压电层124很好地匹配，以增强超声波的信号，提高超声波生物识别装置100的识别的精准性。

进一步地，超声波生物识别装置100还包括胶粘层150，胶粘层150设置在超声波传感组件120和盖板组件110之间，并固定粘结超声波传感组件120与盖板组件110。具体地，胶粘层150设置在声匹配层128和油墨层114之间。其中，胶粘层150的材料为液体胶，为环氧树脂类胶水，例如汉高的NCA3285。

可以理解，胶粘层150也可以省略，可以直接在油墨层114上形成声匹配层128，例如通过涂覆、丝网印刷、喷涂等工艺，此时，为环氧树脂类胶水，例如汉高的NCA3285。

导电油墨层130能够反射超声波。导电油墨层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，以使导电油墨层130能够反射超声波传感组件120未发射至检测区域121的超声波。

由于导电油墨层130能够反射超声波，从而将与导电油墨层130接触的超声波反射回去，而使反射回去的超声波能够部分或者全部反射至检测区域121，从而增加检测区域121的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置的精准度；且由于形成导电油墨层130本身能够导电，从而使得导电油墨层130能够屏蔽外部电磁波，以避免外部电磁波对超声波生物识别装置100的干扰，遮光层135层叠在导电油墨层130上，以避免外部光线对超声波生物识别装置100的干扰，以保证超声波生物识别装置100的精准度。

同时，由于导电油墨层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件120的该部分区域，而避免传导至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置100的精准度。

具体在图示的实施例中，导电油墨层130层叠在薄膜晶体管122远离压电层124的一侧上，从而避免后续的制作过程中或使用过程中杂物附着在超声波传感组件120的薄膜晶体管122远离压电层124的一侧上，而影响超声波生物识别装置100的准确性。

可以理解，导电油墨层130不限于为上述设置方式，例如，导电油墨层130也可以包裹超声波传感组件120，而只让检测区域121露出，以同时吸收侧边的超声波。

导电油墨层130选自聚乙烯导电油墨层及聚氨酯导电油墨层中的一种。其中，聚乙烯导电油墨层和聚氨酯导电油墨层的声阻抗均与空气孔的声阻抗相接近，与空气的声阻抗相差1MRayl～2MRayl，非常接近，能够很好地实现超声波的反射，并且均能够屏蔽外部电磁波。通过将导电油墨喷涂、丝网印刷等方式涂覆在薄膜晶体管122远离压电层124的一侧上以形成导电油墨层130。

其中，导电油墨层130的厚度为15微米～30微米。采用上述导电油墨层130，导电油墨层130的厚度仅需15微米就能够实现超声波的反射，并具有较好的屏蔽外部电磁波的效果，控制导电油墨层130的厚度在30微米以下，以避免超声波生物识别装置100具有较大的厚度，确保超声波生物识别装置100具有合适的体积。其中，可以根据需要调整导电油墨层130的厚度，以实现上述超声波生物识别装置100的体积大小的可调节性。

遮光层135层叠在导电油墨层130上。遮光层135能够避免外部光线对超声波生物识别装置100的干扰，保证了超声波生物识别装置100的精准度。

具体地，遮光层135为泡棉层或黑色胶膜层。泡棉层和黑色导电胶膜层均能够实现对外部光线的遮挡作用，泡棉层可通过胶水或双面胶粘结在导电油墨层130上，黑色胶膜层能够直接粘结在导电油墨层130上，即泡棉层和黑色胶膜层比较容易制作在导电油墨层130上，且价格较低，重量较轻，有利于提高超声波生物识别装置100的生产效率，降低生产成本和降低超声波生物识别装置100的重量。其中，泡棉层可以为导电泡棉层，也可以为绝缘泡棉层。

需要说明的是，遮光层135也不限于泡棉层或黑色胶膜层，遮光层135可以为其它不透光的材质制备形成，例如金属板、木板等等。

电路板140为柔性电路板。电路板140用于将超声波传感组件120和超声波指纹识别装置100的芯片电连接。具体地，电路板140含有EMI屏蔽层，电路板140层叠在遮光层135远离导电油墨层130的一侧上，能够进一步增加超声波生物识别装置100的电磁波屏蔽功能，使超声波生物识别装置100的识别功能更加的精准。更具体地，电路板140层叠在导电油墨层130远离薄膜晶体管122的一侧上。

进一步地，电路板140的一端与超声波传感组件120电连接，另一端多次弯折形成弯折段142，弯折段142与遮光层135层叠。具体在图示的实施例中，电路板140远离弯折段142的一端与导电层126、薄膜晶体管122上的电路均电连接。

进一步地，两层导电层126的宽度均小于压电层124的宽度，且远离压电层124的导电层126的宽度小于靠近压电层124的导电层126的宽度，压电层124的宽度小于薄膜晶体管122的宽度，以形成台阶部129，其中，电路板140在台阶部129处分别与靠近压电层124的导电层126、薄膜晶体管122的电路进行邦定(bonding)。通过设置台阶部129能够方便电路板140和导电层126、薄膜晶体管的邦定。

具体地，电路板140的弯折段142和遮光层135之间设有压敏胶层160，以将电路板140与遮光层135固定粘结。

可以理解，电路板140也可以不与遮光层135层叠，此时，压敏胶层160可以省略。盖板组件110也可以省略，此时，声匹配层128直接与电子设备的外壳层叠，即电子设备的外壳取代盖板组件110。

上述超声波生物识别装置100至少有以下优点：

由于超声波传感器不仅会发射朝屏幕方向传播的超声波，同时也会发射朝远离屏幕的方向，朝屏幕方向传播的超声波接触待检测物体后反射回的超声波被超声波传感器接收形成图像，但是朝远离屏幕方向传播的超声波若遇到异物等也会发生反射，反射回的超声波也能够被超声波传感器接收而形成图像，从而影响超声波生物识别装置识别的精准度，而上述超声波生物识别装置100通过在超声波传感组件120上设置能够反射超声波的导电油墨层130，并使检测区域121露出，从而使得该导电油墨层130能够反射与其接触的超声波，而使反射回去的超声波能够部分或者全部至检测区域121，从而提高检测区域121处的超声波的信号强度，以提高超声波生物识别装置100的精准度。而由于导电油墨层本身为黑色，且能够导电，从而使得导电油墨层130能够屏蔽外部电磁波，以避免外部电磁波对超声波生物识别装置100的干扰，遮光层135层叠在导电油墨层130上，以避免外部光线对超声波生物识别装置100的干扰，以保证超声波生物识别装置100的精准度，因此，上述超声波生物识别装置100的识别功能较为精准。

同时，由于导电油墨层130层叠在超声波传感组件120上，并使检测区域121露出，还能够避免异物附着在超声波传感组件130的该部分区域，而避免传导至该部分区域的超声波遇异物等发生反射而影响超声波生物识别装置100的精准度。

另外，由于上述超声波生物识别装置100识别更加精确，使得使用该超声波生物识别装置100的电子设备也具有较好的识别性能。

如图2所示，另一实施方式的超声波生物识别装置200与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置200的电路板210不与遮光层220层叠。

由于本实施方式的超声波生物识别装置200的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置200也具有超声波生物识别装置100相似的效果。

如图3所示，另一实施方式的超声波生物识别装置300与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置300的超声波传感组件310的声匹配层312直接通过涂覆、丝网印刷等工艺形成在盖板组件320上，此时，可以通过胶黏层330将超声波传感组件310的声匹配层312和导电层314粘结在一起。

由于本实施方式的超声波生物识别装置300的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置300也具有超声波生物识别装置100相似的效果。

如图4所示，另一实施方式的超声波生物识别装置400与超声波生物识别装置100的结构大致相同，区别在于，本实施方式的超声波生物识别装置400的超声波传感组件410远离导电油墨层420的一侧上没有设置盖板组件，此时，超声波传感组件410的声匹配层412可以直接与电子设备的外壳层叠。

由于本实施方式的超声波生物识别装置400的结构与超声波生物识别装置100的结构大致相同，因此，超声波生物识别装置400也具有超声波生物识别装置100相似的效果。

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 (11)

1.一种超声波生物识别装置，其特征在于，包括：

超声波传感组件，能够发射超声波，并能够接收反射回的超声波，所述超声波传感组件具有用于检测待检测物的检测区域；

能够反射超声波的导电油墨层，层叠在所述超声波传感组件上，并使所述检测区域露出；及

遮光层，层叠在所述导电油墨层上。

2.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述导电油墨层的厚度为15微米～30微米。

3.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述导电油墨层选自聚乙烯导电油墨层及聚氨酯导电油墨层中的一种。

4.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述遮光层为黑色胶膜层或泡棉层。

5.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述超声波传感组件包括薄膜晶体管及依次层叠于所述薄膜晶体管上的压电层、导电层和声匹配层，所述声匹配层远离所述导电层的一侧为所述检测区域，所述导电油墨层层叠在所述薄膜晶体管远离所述压电层的一侧上。

6.根据权利要求5所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述导电层为两层，两层所述导电层依次层叠在所述压电层上，其中，所述声匹配层层叠在远离所述压电层的所述导电层上。

7.根据权利要求5所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括电路板，两层所述导电层的宽度均小于所述压电层的宽度，且远离所述压电层的所述导电层的宽度小于靠近所述压电层的所述导电层的宽度，所述压电层的宽度小于所述薄膜晶体管的宽度，以形成台阶部，其中，所述电路板在所述台阶部处分别与靠近所述压电层的所述导电层、所述薄膜晶体管进行邦定。

8.根据权利要求5所述的超声波生物识别装置，其特征在于，所述声匹配层的厚度为20微米～100微米，所述压电层的厚度为8微米～10微米。

9.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括电路板，所述电路板为含有EMI屏蔽层的柔性电路板，所述电路板层叠在所述遮光层远离所述导电油墨层的一侧上。

10.根据权利要求1所述的超声波生物识别装置，其特征在于，还包括盖板组件，所述盖板组件设置在所述超声波传感组件的检测区域上，并遮盖所述检测区域。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～10任意一项所述的超声波生物识别装置。