【技术实现步骤摘要】
本申请涉及超声检测，特别涉及一种超声换能器、指纹识别模组及电子设备。
技术介绍
1、超声换能器是一种能够基于压电效应，实现声能和电能的相互转换的器件，其常用于指纹识别、超声成像和工业器件的检测探伤等领域。
2、超声换能器的工作原理如下：超声换能器发射超声波，该超声波传输至被测物后，由被测物反射至超声换能器。由于被测物的不同位置处的声阻抗不同，因此不同位置处反射的超声波的信号强度不同，超声波换能器能够将不同强度的超声波转换为不同强度的电信号。信号处理电路(例如指纹识别电路)进而可以基于该不同强度的电信号，实现对被测物的检测。
3、但是，由于被测物不同位置处反射的超声波之间会存在一定的串扰，因此会影响超声换能器的检测准确性。
技术实现思路
1、本申请提供了一种超声换能器、指纹识别模组及电子设备，可以解决反射超声波之间的串扰影响超声换能器的检测准确性的技术问题。
2、第一方面，提供了一种超声换能器，该超声换能器包括：依次层叠的第一电极层、压电材料层和第二电极层。该第一电极层包括间隔设置的多个第一电极块，该第二电极层包括间隔设置的多个第二电极块。其中，每个第一电极块在第二电极层上的正投影与至少一个第二电极块重叠，且每个第一电极块的厚度大于厚度阈值，该厚度阈值与该压电材料层发出的超声波的波长正相关。例如，该厚度阈值可以等于该压电材料层发出的超声波的波长的1/8。
3、可以理解的是，同一电极层中的多个电极块间隔设置可以是指：同一电极层中的任意两个
4、还可以理解的是，该第一电极层中的多个第一电极块可以用于驱动压电材料层发射超声波，该第二电极层中的多个第二电极块可以用于检测该压电材料层基于反射的超声波生成的电信号。并且，在该多个第一电极块驱动压电材料层发射超声波时，该多个第二电极块均接地；在该多个第二电极块接收电信号时，该多个第一电极块均接地。或者，该第一电极层和第二电极层中的一个电极层(例如第二电极层)既用于驱动压电材料层发射超声波，也用于检测电信号，另一个电极层(例如第一电极层)用于接地。
5、本申请提供的方案，通过将第一电极层离散化设置，且使每个第一电极块的厚度大于厚度阈值，可以在第一电极层中形成多个能够限定超声波的传播路径的波导结构。由此，能够有效降低被测物不同位置处反射的超声波之间的串扰，进而确保该超声换能器的检测准确性较高。
6、可选地，每个第一电极块在第二电极层上的正投影可以与一个第二电极块重叠。由此，可以确保每个第二电极块检测到的电信号均是基于一个第一电极块传输的反射超声波生成的，有效降低了第一电极层中传输的反射的超声波之间的串扰，确保了第二电极块检测到的电信号的信噪比较高。
7、可选地，该第一电极层还包括多个第一连接结构，每个第一连接结构用于连接沿第一方向排布的至少两个第一电极块。
8、通过多个第一连接结构将沿第一方向排布的至少两个第一电极块连接起来，可以有效减少第一电极层与驱动电路之间所需设置的引线的数量，并降低布线的复杂度。
9、可选地，该第一电极层还可以包括多个第二连接结构，每个第二连接结构用于连接沿第二方向排布的至少两个该一电极块；其中，该第二方向与第一方向相交。
10、通过设置多个第二连接结构，可以使得多个第一电极块在第一方向和第二方向上均交错互连，由此能进一步减少所需设置的引线的数量，并进一步降低布线的复杂度。
11、可选地，每个第一连接结构位于相邻两个第一电极块之间；或者，每个第一连接结构位于至少两个第一电极块靠近或远离压电材料层的一侧。并且，为了有效降低连接结构中传播的串扰信号，每个第一连接结构的宽度可以小于第一电极块的宽度，且可以在工艺允许的范围内尽可能小，例如可以为工艺的极限最小宽度。
12、可选地，每个第一电极块可以为条状电极，该条状电极在第二电极层上的正投影与至少两个第二电极块重叠。
13、采用条状电极作为第一电极块，可以有效隔绝部分串扰信号。并且，由于条状电极的制造工艺相对简单，因此可以有效降低超声换能器的制造工艺的复杂度和制造成本。
14、可选地，每个第一电极块的厚度可以为压电材料层发射的超声波的波长的n/4倍，n为正整数。例如，第一电极块的厚度可以为50微米(um)左右。由于本申请提供的方案可以在工艺条件和整体厚度允许的条件下增加第一电极块的厚度，因此可以有效增加第一电极块对超声波的收敛效果，进而有效减少超声波之间的串扰。
15、可选地，该超声换能器还可以包括：位于该第一电极层远离压电材料层的一侧的透镜层。该透镜层包括间隔设置的多个透镜，每个透镜在第二电极层上的正投影与至少一个第二电极块重叠。
16、其中，每个透镜可以用于对压电材料层发射的超声波，以及被测物反射的超声波进行聚焦，从而有效减少超声波之间的串扰。
17、可选地，每个透镜在第二电极层上的正投影与一个第二电极块重叠，且每个透镜在第一电极层上的正投影与一个第一电极块重叠。由此，可以在第一电极层和透镜层中形成与多个第二电极一一对应的多个波导结构，从而能够有效降低超声波之间的串扰。
18、可选地，若透镜的折射率小于其相邻层的折射率，则该多个透镜均为凸透镜；或者，若透镜的折射率大于其相邻层的折射率，则该多个透镜均为凹透镜。并且，每个透镜靠近第一电极层的一面可以是平面，也可以是曲面。
19、可选地，该压电材料层可以包括间隔设置的多个压电块；其中，每个压电块在该第二电极层上的正投影与至少一个第二电极块重叠。
20、通过将压电材料层离散化设置，可以有效降低反射超声波在压电材料层中的串扰，进而有效提高第二电极层检测到的电信号的信噪比。
21、可选地，每个压电块在第二电极层上的正投影与一个第二电极块重叠，且每个压电块在第一电极层上的正投影与一个第一电极块重叠。基于此，可以在第一电极层和压电材料层中形成与多个第二电极一一对应的多个波导结构，由此，能够有效降低超声波之间的串扰。
22、可选地，该超声换能器还可以包括：波导层，该波导层位于该第一电极层或第二电极层远离压电材料层的一侧；该波导层包括间隔设置的多个波导块，每个波导块在第一电极层上的正投影与至少一个第一电极块重叠。
23、其中，该波导层的材料与其相邻的电极层(如第一电极层或第二电极层)的材料不同。并且，该波导层的材料的声阻抗可以与该相邻的电极层的材料的声阻抗近似(如两者的声阻抗差值小于第一阈值)，且该波导层的材料的成本较低且便于加工。由此可以在确保波导结构的厚度的前提下，有效降低超声换能器的制造成本和制造工艺的复杂度。
24、可选地，若该超声换能器还包括透镜层，则该波导层可以位于第一电极层和透镜层之间，且该波导层的材料可以与该透镜层的材料相同。其中，该透镜层的材料可以包括树脂等聚合物材料。
25、可选地，该多个第一电极块之间的间隔，以及该多个第二电极块之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括：依次层叠的第一电极层、压电材料层和第二电极层；
2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一电极块在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠。
3.根据权利要求1或2所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极层还包括多个第一连接结构，每个所述第一连接结构用于连接沿第一方向排布的至少两个所述第一电极块。
4.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极层还包括多个第二连接结构，每个所述第二连接结构用于连接沿第二方向排布的至少两个所述第一电极块；
5.根据权利要求3或4所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一连接结构位于相邻两个所述第一电极块之间；
6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一电极块为条状电极，所述条状电极在所述第二电极层上的正投影与至少两个所述第二电极块重叠。
7.根据权利要求1至6任一所述的超声换能器，其特征在于，所述厚度阈值为所述压电材料层发出的超声波的波长的1/8。
8.根
9.根据权利要求1至8任一所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括：位于所述第一电极层远离所述压电材料层的一侧的透镜层；
10.根据权利要求9所述的超声换能器，其特征在于，每个所述透镜在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠，且每个所述透镜在所述第一电极层上的正投影与一个所述第一电极块重叠。
11.根据权利要求9或10所述的超声换能器，其特征在于，
12.根据权利要求1至11任一所述的超声换能器，其特征在于，所述压电材料层包括间隔设置的多个压电块；
13.根据权利要求12所述的超声换能器，其特征在于，每个所述压电块在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠，且每个所述压电块在所述第一电极层上的正投影与一个所述第一电极块重叠。
14.根据权利要求1至13任一所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括：波导层，所述波导层位于所述第一电极层或所述第二电极层远离所述压电材料层的一侧；
15.根据权利要求14所述的超声换能器，其特征在于，若所述超声换能器还包括透镜层，则所述波导层位于所述第一电极层和所述透镜层之间，且所述波导层的材料与所述透镜层的材料相同。
16.根据权利要求1至15任一所述的超声换能器，其特征在于，所述多个第一电极块之间的间隔，以及所述多个第二电极块之间的间隔均为真空或空气；
17.根据权利要求1至16任一所述的超声换能器，其特征在于，所述多个第二电极块包括沿第一方向排布的多个电极组，每个所述电极组包括沿第二方向排布的至少两个所述第二电极块，其中，每相邻两个所述电极组交错排布。
18.一种超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括：第一电极层、压电材料层、第二电极层、波导层和透镜层；
19.根据权利要求18所述的超声换能器，其特征在于，每个所述波导块在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠，且与一个所述透镜在第二电极层上的正投影重叠。
20.根据权利要求18或19所述的超声换能器，其特征在于，所述波导层位于所述第一电极层和所述透镜层之间，且所述波导层的材料与所述透镜层的材料相同。
21.一种指纹识别模组，其特征在于，所述指纹识别模组包括：指纹识别电路，以及如权利要求1至20任一所述的超声换能器；
22.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：显示屏，以及位于所述显示屏一侧的如权利要求21所述的指纹识别模组。
...【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括：依次层叠的第一电极层、压电材料层和第二电极层；
2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一电极块在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠。
3.根据权利要求1或2所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极层还包括多个第一连接结构，每个所述第一连接结构用于连接沿第一方向排布的至少两个所述第一电极块。
4.根据权利要求3所述的超声换能器，其特征在于，所述第一电极层还包括多个第二连接结构，每个所述第二连接结构用于连接沿第二方向排布的至少两个所述第一电极块；
5.根据权利要求3或4所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一连接结构位于相邻两个所述第一电极块之间；
6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一电极块为条状电极，所述条状电极在所述第二电极层上的正投影与至少两个所述第二电极块重叠。
7.根据权利要求1至6任一所述的超声换能器，其特征在于，所述厚度阈值为所述压电材料层发出的超声波的波长的1/8。
8.根据权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，每个所述第一电极块的厚度为所述超声波的波长的n/4倍，n为正整数。
9.根据权利要求1至8任一所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器还包括：位于所述第一电极层远离所述压电材料层的一侧的透镜层；
10.根据权利要求9所述的超声换能器，其特征在于，每个所述透镜在所述第二电极层上的正投影与一个所述第二电极块重叠，且每个所述透镜在所述第一电极层上的正投影与一个所述第一电极块重叠。
11.根据权利要求9或10所述的超声换能器，其特征在于，
12.根据权利要求1至11任一所述的超声换能器，其特征在于，所述压电材料层包括间隔设置的多个压电块；
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。