本申请提供一种超声指纹装置和电子设备，改善了超声指纹装置的封装结构且保证了其指纹识别性能。所述超声指纹装置包括超声指纹芯片及其上方的压电换能器，所述压电换能器用于向所述显示屏上方的手指发射超声波信号，并接收所述手指返回的携带指纹信息的超声指纹信号，所述超声指纹芯片通过引线与电路板连接；所述超声指纹装置与所述显示屏之间设置有间隔层，以使所述显示屏和所述超声指纹芯片之间形成用于容纳所述引线的空间，所述间隔层包括第一匹配层、第二匹配层和第三匹配层，所述第二匹配层位于所述第一匹配层和所述第三匹配层之间，所述第二匹配层的声阻抗与所述第一匹配层的声阻抗不同，且与所述第三匹配层的声阻抗不同。抗不同。抗不同。
【技术实现步骤摘要】
超声指纹装置和电子设备
[0001]本申请要求于2022年9月13日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2022/118504、名称为“超声指纹装置和电子设备”的PCT申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
[0002]本申请实施例涉及指纹识别领域，并且更具体地，涉及一种超声指纹装置和电子设备。
技术介绍
[0003]随着社会进步，手机已成为现代生活必不可少的电子设备之一。目前市场上的手机都具有一种或多种身份认证方式，包括数字密码、手势图形、面部识别、指纹识别等。其中，指纹识别由于其应用方便、识别速度快和稳定可靠等特点，已经成为大多数手机的标配。指纹识别也发展出不同的技术路线，包括电容指纹识别、光学指纹识别和超声指纹识别等。
[0004]由于超声具有较强的穿透能力，超声指纹识别不仅可以识别指纹的表层形貌，还可以识别到手指真皮层的信号，因此，超声指纹识别逐渐成为一种新的指纹识别方式。然而，超声指纹装置受其自身结构以及其与电子设备配合的限制，大幅度影响了其指纹识别性能。为此，如何改善超声指纹装置的封装结构，且不影响其指纹识别性能，成为需要解决的问题。
技术实现思路
[0005]本申请实施例提供一种超声指纹装置和电子设备，改善了超声指纹装置的封装结构，且保证了其指纹识别性能。
[0006]第一方面，提供了一种所述超声指纹装置，所述超声指纹装置设置在电子设备的显示屏的下方，以实现屏下超声指纹识别，所述超声指纹装置包括超声指纹芯片、以及设置在所述超声指纹芯片上方的压电换能器，所述压电换能器用于向所述显示屏上方的手指发射超声波信号，并接收所述手指返回的携带指纹信息的超声指纹信号，所述超声指纹芯片通过引线与电路板连接；所述超声指纹装置与所述显示屏之间设置有间隔层，以使所述显示屏和所述超声指纹芯片之间形成用于容纳所述引线的空间，所述间隔层包括第一匹配层、第二匹配层和第三匹配层，所述第二匹配层位于所述第一匹配层和所述第三匹配层之间，所述第二匹配层的声阻抗与所述第一匹配层的声阻抗不同，且与所述第三匹配层的声阻抗不同。
[0007]在一种实现方式中，所述第二匹配层的声阻抗小于所述第一匹配层的声阻抗，且小于所述第三匹配层的声阻抗。
[0008]在一种实现方式中，所述第二匹配层的厚度被设置为使得经过所述第二匹配层的所述超声波信号产生预定的传输相移，以使从所述第二匹配层进入所述第一匹配层的所述
超声波信号之间的相位差为所述超声波信号的周期的整数倍。
[0009]在一种实现方式中，所述传输相移为T/4的奇数倍或者所述传输相移为T/2的整数倍，T为所述超声波信号的周期。
[0010]在一种实现方式中，所述超声波信号由所述第二匹配层进入所述第一匹配层时在所述第二匹配层和所述第一匹配层之间的界面处形成的反射信号和透射信号之间的相位差为T/4，所述传输相移为T/4的奇数倍；或者，所述反射信号和所述透射信号之间的相位差为T/2，所述传输相移为T/2的整数倍。
[0011]在一种实现方式中，所述第二匹配层的厚度等于λ/4的奇数倍或者所述第二匹配层的厚度为λ/2的整数倍，λ为所述超声波信号在所述第二匹配层的等效波长。
[0012]在一种实现方式中，所述第二匹配层包括材料层、用于贴合所述材料层与所述第一匹配层的第一胶层、以及用于贴合所述材料层与所述第三匹配层的第二胶层。其中，所述第二匹配层的厚度与λ/4的奇数倍之间的差值为预设值，或者所述第二匹配层的厚度与λ/2的整数倍之间的差值为所述预设值，所述预设值是基于所述超声波信号在所述第一胶层、所述第二胶层和所述材料层中的传输速度的差异确定的。
[0013]在一种实现方式中，所述第二匹配层的材料层的声阻抗小于或等于10MRayl，例如包括以下材料中的至少一种：PET、PI、FR4、亚克力。
[0014]在一种实现方式中，所述第一匹配层与所述显示屏之间通过第三胶层贴合，所述第三匹配层与所述超声指纹装置之间通过第四胶层贴合。
[0015]在一种实现方式中，所述第一匹配层的声阻抗和所述第三匹配层的声阻抗大于或等于30MRayl；和/或，所述第一匹配层的厚度和所述第三匹配层的厚度小于或等于10um。
[0016]在一种实现方式中，所述第一匹配层和所述第三匹配层的材料相同或者不同，所述第一匹配层和所述第三匹配层包括以下材料中的至少一种：金、银、铜、钢、铁、镍、钯、铜镍合金、镍钯金。
[0017]在一种实现方式中，第一胶层、第二胶层、第三胶层和第四胶层包括以下材料中的至少一种：双面胶、亚克力胶、光学胶OCA和水胶。
[0018]在一种实现方式中，所述压电换能器包括压电层、位于所述压电层上方的上电极、以及位于所述压电层下方的下电极，所述上电极的表面覆盖有保护层。
[0019]在一种实现方式中，所述压电层的材料为PVDF或者PVDF
‑
TrFE。
[0020]在一种实现方式中，所述电路板为FPC，所述FPC和所述超声指纹芯片设置在基板上。
[0021]在一种实现方式中，所述超声指纹芯片为CMOS芯片。
[0022]第二方面，提供了一种电子设备，包括：包括：显示屏；第一方面或第一方面的任一实现方式中所述的超声指纹装置；以及，间隔层，所述间隔层设置在所述超声指纹装置与所述显示屏之间。
[0023]基于上述技术方案，超声指纹装置包括超声指纹芯片及其上方的压电换能器，超声指纹芯片与电路板之间采用COB的方式连接，引线的两端分别焊接固定于超声指纹芯片和电路板上，通过在超声指纹装置和显示屏之间设置间隔层，增加显示屏与超声指纹芯片之间的空间，以容纳该引线，能够有效避免引线的弧高对显示屏和超声指纹装置之间的集成造成影响。为了减小超声波信号在间隔层中的衰减，本申请采用三层结构的间隔层，包括
第一匹配层、第三匹配层、以及位于第一匹配层和第三匹配层之间的第二匹配层，通过选择合适的材料，使第一匹配层和第三匹配层的声阻抗，与第二匹配层的声阻抗不同，使得超声波信号能够在第二匹配层与第一匹配层之间的界面、以及第二匹配层与第三匹配层之间的界面处多次反射并最终透射进入第一匹配层，从而使超声波信号在第一匹配层内实现幅度上的叠加，增大了超声波信号的强度。类似地，同样能够增大进入至第三匹配层内的携带指纹信息的超声指纹信号的强度，解决了间隔层对信号的衰减较大的问题。
附图说明
[0024]图1是本申请实施例的超声指纹装置的示意性结构图。
[0025]图2是本申请实施例的间隔层的示意图。
[0026]图3是信号在间隔层中的传输路径的示意图。
[0027]图4是本申请实施例的电子设备的示意性框图。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。
[0029]超声指纹检测基于压电换能器实现，压电换能器通常为夹心式结构，其包括上电极、下电极、以及位于上电极和下电极之间的压电层。压电换能器需要连接比较复杂的发射电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超声指纹装置，其特征在于，所述超声指纹装置设置在电子设备的显示屏的下方，以实现屏下超声指纹识别，所述超声指纹装置包括超声指纹芯片、以及设置在所述超声指纹芯片上方的压电换能器，所述压电换能器用于向所述显示屏上方的手指发射超声波信号，并接收所述手指返回的携带指纹信息的超声指纹信号，所述超声指纹芯片通过引线与电路板连接；所述超声指纹装置与所述显示屏之间设置有间隔层，以使所述显示屏和所述超声指纹芯片之间形成用于容纳所述引线的空间，所述间隔层包括第一匹配层、第二匹配层和第三匹配层，所述第二匹配层位于所述第一匹配层和所述第三匹配层之间，所述第二匹配层的声阻抗与所述第一匹配层的声阻抗不同，且与所述第三匹配层的声阻抗不同。2.根据权利要求1所述的超声指纹装置，其特征在于，所述第二匹配层的声阻抗小于所述第一匹配层的声阻抗，且小于所述第三匹配层的声阻抗。3.根据权利要求2所述的超声指纹装置，其特征在于，所述第二匹配层的厚度被设置为使得经过所述第二匹配层的所述超声波信号产生预定的传输相移，以使从所述第二匹配层进入所述第一匹配层的所述超声波信号之间的相位差为所述超声波信号的周期的整数倍。4.根据权利要求3所述的超声指纹装置，其特征在于，所述传输相移为T/4的奇数倍或者所述传输相移为T/2的整数倍，T为所述超声波信号的周期。5.根据权利要求4所述的超声指纹装置，其特征在于，所述超声波信号由所述第二匹配层进入所述第一匹配层时在所述第二匹配层和所述第一匹配层之间的界面处形成的反射信号和透射信号之间的相位差为T/4，所述传输相移为T/4的奇数倍；或者，所述反射信号和所述透射信号之间的相位差为T/2，所述传输相移为T/2的整数倍。6.根据权利要求4所述的超声指纹装置，其特征在于，所述第二匹配层的厚度等于λ/4的奇数倍或者所述第二匹配层的厚度为λ/2的整数倍，λ为所述超声波信号在所述第二匹配层的等效波长。7.根据权利要求4所述的超声指纹装置，其特征在于，所述第二匹配层包括材料层、用于贴合所述材料层与所述第一匹配层的第一胶层、以及用于贴合所述材料层与所述第三匹配层的第二胶层，其中，所述第二匹配层的厚度与λ/4的奇数倍之间的差值为预设值，或者所述第二匹配层的厚度与λ/2的整数倍之间的差值为所述预...
【专利技术属性】
技术研发人员：李梦平，曾媛媛，杜灿鸿，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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