一种指纹识别器件及显示装置的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种指纹识别器件及显示装置。

背景技术：

随着经济和科技的飞速发展，以手机为代表的消费类电子产品快速普及。作为手机最重要的部件——显示模组也快速的发展，随着消费者对显示模组要求越来越高，超高屏占比甚至全屏无边框的产品将是未来发展的趋势。

全面屏对指纹识别提出了要求，可以在显示面板上的任何位置捕捉指纹，正面玻璃从此无须开孔，大大增加手机外观的一致性。目前有两种技术方向实现该要求，一种是光学式的指纹识别，另一种是超声式指纹识别。

但现有技术的超声指纹识别器件，存在不能很好地将产生的超声信号反射向手指一侧的问题，对超声信号的利用率较低。

技术实现要素：

本发明提供一种指纹识别器件及显示装置，以改善现有技术的超声指纹识别器件，存在不能很好地将产生的超声信号反射向的手指一侧，对超声信号的利用率较低的问题。

本发明实施例提供一种指纹识别器件，包括多个超声传感单元，每一所述超声传感单元包括第一电极、位于所述第一电极一面的压电膜层、以及位于所述压电膜层背离所述第一电极一面的第二电极，其中，

所述第一电极与所述第二电极中，至少其中一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层所述子电极层的声阻抗不同。

在一种可能的实施方式中，所述第二电极包括多个层叠的所述子电极层；

所述指纹识别器件还包括位于所述第二电极的背离所述压电膜层一面的保护层，所述保护层包括多个层叠的子保护层，且相邻两层所述子保护层的声阻抗不同。

在一种可能的实施方式中，相邻两层所述子保护层的材料依次为氮化硅/树脂。

在一种可能的实施方式中，所述第二电极的相邻两层所述子电极层的材料依次为钼/铝。

在一种可能的实施方式中，所述第一电极与所述第二电极均包括多个层叠的子电极层。

在一种可能的实施方式中，所述第一电极为接收电极，所述第二电极为发射电极。

在一种可能的实施方式中，相邻多个所述超声传感单元为一组，同一组的所述超声传感单元的所述发射电极为一整体的面状电极，不同组的所述超声传感单元的所述发射电极相互间隔。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括如本发明实施例提供的所述指纹识别器件，还包括显示模组。

在一种可能的实施方式中，所述指纹识别器件包括衬底基板，多个所述超声传感单元设置在所述衬底基板，所述显示模组与所述超声传感单元位于所述衬底基板的不同侧，所述显示模组通过胶层与所述指纹识别器件的所述衬底基板贴合。

在一种可能的实施方式中，所述指纹识别器件包括衬底基板，所述多个超声传感单元设置在所述衬底基板上，所述显示模组与所述超声传感单元位于所述衬底基板的同一侧，且所述超声传感单元位于所述显示模组与所述衬底基板之间。

在一种可能的实施方式中，所述第一电极与所述第二电极均包括多个层叠的子电极层；所述第一电极与所述第二电极中，远离所述显示模组的一者所包括的所述子电极层的层数大于另一者所包括的所述子电极层的层数。

在一种可能的实施方式中，所述显示模组包括电致发光器件以及封装盖板，所述封装盖板位于所述电致发光器件的背向所述超声传感器件的一面。

在一种可能的实施方式中，所述指纹识别传感器件的所述第一电极与所述第二电极复用作触控电极。

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：多个超声传感单元，每一所述超声传感单元包括第一电极、位于所述第一电极一面的压电膜层、以及位于所述压电膜层背离所述第一电极一面的第二电极，其中，所述第一电极与所述第二电极中，至少其中一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层所述子电极层的声阻抗不同，即，通过将第一电极或第二电极设置为包括多个子电极层的叠层结构，由于相邻两层子电极层的声阻抗不同，而超声信号在两种声阻抗不同的膜层界面之间会进行反射，进而设置多个叠层的具有不同声阻抗的膜层，可以将产生的超声信号较好的反射到手指的一侧，进而提高发射的超声信号的强度，较好地实现指纹检测，可以避免通过丝网印刷工艺，制作图案化且厚度较大的超声反射电极层时，存在图案化精细度较差，以及采用光刻工艺制作超声反射层时，存在超声反射层的膜层厚度难以满足可以实现超声反射的需求的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种指纹识别器件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种手指在下，第一电极为层叠结构的指纹识别器件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种手指在上，第二电极为层叠结构的指纹识别器件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种手指在下，第二电极为层叠结构的指纹识别器件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种超声信号在界面传输时的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种超声信号在界面传输时的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种将保护层设置为层叠结构的示意图；

图8为本发明实施例提供的一种将第一电极以及第二电极均设置为层叠结构的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种具体的显示装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种显示装置的制作流程示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

参见图1，本发明实施例提供一种指纹识别器件，包括：多个超声传感单元16，每一超声传感单元16包括第一电极12、位于第一电极12一面的压电膜层13、以及位于压电膜层13背离第一电极12一面的第二电极14，其中，第一电极12与第二电极14中，至少其中一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层子电极层的声阻抗不同，具体的，例如，在超声信号传向手指的方向上，排序靠后的一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层子电极层的声阻抗不同。如图1所示，超声信号传向手指的方向为图中箭头ab所指，第二电极14为排序靠后的一者，则将第二电极14设置为包括多个层叠子电极层的结构，第二电极14具体包括依次排列的第一子电极层141、第二子电极层142，第一子电极层141和第二子电极层142声阻抗不同。

本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：位于衬底基板一侧的多个超声传感单元，每一超声传感单元包括第一电极、位于第一电极背离衬底基板一面的压电膜层、以及位于压电膜层背离第一电极一面的第二电极，其中，第一电极与第二电极中，至少其中一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层子电极层的声阻抗不同，即，通过将排序靠后的第一电极或第二电极设置为包括多个子电极层的叠层结构，由于相邻两层子电极层的声阻抗不同，而超声信号在两种声阻抗不同的膜层界面之间会进行反射，进而设置多个叠层的具有不同声阻抗的膜层，可以将产生的超声信号较好的反射到手指的一侧，进而提高发射的超声信号的强度，较好地实现指纹检测，可以避免通过丝网印刷工艺，制作图案化且厚度较大的超声反射电极层时，存在图案化精细度较差，以及采用光刻工艺制作超声反射层时，存在超声反射层的膜层厚度难以满足可以实现超声反射的需求的问题。

在具体实施时，超声传感单元16可以设置在衬底基板的下方，如图1所示，即，在衬底基板11之下依次设置有第一电极12、压电膜层13以及第二电极14，而若手指触摸时，手指要位于超声传感单元16的上方，即，相对于第一电极12，第二电极14为离手指更远的一者，则，可以将第二电极14设置为包括多个层叠的子电极层；而若手指触摸时，手指要位于超声传感单元的下方，如图2所示，即，相对于第二电极14，第一电极12为离手指更远的一者，则，可以将第一电极12设置为包括多个层叠的子电极层；超声传感单元16也可以设置在衬底基板11的上方，如图3所示，即，在衬底基板11之上依次设置有第一电极12、压电膜层13以及第二电极14，而若手指触摸时，手指要位于超声传感单元16的上方，即，相对于第二电极14，第一电极12为离手指更远的一者，则，可以将第一电极12设置为包括多个层叠的子电极层；而若手指触摸时，手指要位于超声传感单元16的下方，如图4所示，即，相对于第一电极12，第二电极14为离手指更远的一者，则，可以将第二电极14设置为包括多个层叠的子电极层。

对于超声信号在两种声阻抗不同的膜层界面进行传播时，对于平面声波，声阻抗等于密度与速度的乘积。平面声波垂直入射时的能量反射表达式为zs＝ρ0c0。两者的声阻抗差的越大，反射系数越强，越多能量被反射，参见图5所示，超声信号由膜层ⅰ传向膜层ⅱ时，反射回的能量其中，r1为超声信号由膜层ⅰ传向膜层ⅱ时，反射回的能量，pr0为超声信号在膜层ⅰ时的声阻抗，pi0为超声信号在膜层ⅱ时的声阻抗，ρ1为膜层ⅰ的密度，c1为超声信号在膜层ⅰ时的速度，ρ2为膜层ⅱ的密度，c2为超声信号在膜层ⅱ时的速度。如果是多膜层的层叠结构，参见图6所示，超声信号可以在多个界面上进行反射，虚线为反射超声信号，可以提升反射超声信号的效率，进而弥补要制作图案化且比较厚的金属难度。

在具体实施时，参见图7所示，在超声信号传向手指的方向上，第二电极14为排序靠后的一者；则指纹识别器件还可以包括位于第二电极14的背离压电膜层13一面的保护15层，保护层15包括多个层叠的子保护层，且相邻两层子保护层的声阻抗不同，如，保护层15包括依次层叠的第一子保护层151、第二子保护层152，第一子保护层151、第二子保护层152的声阻抗不同。即，在具体实施时，若指纹识别器件在第二电极14的背离压电膜层13的一面还设置有保护层15，而该保护层15也为超声信号传向手指方向上靠后的膜层，则也可以将该保护层15设置为包括多个子保护层的层叠结构，进而可以使保护层15在对第二电极进行保护的同时，也可以起到反射超声信号的作用，更有效将超声信号全部反射。对于保护层，其一般为绝缘层，进而相邻两层子保护层的材料可以依次为氮化硅/树脂。即，保护层15的具体构成可以为氮化硅/树脂/氮化硅/树脂/氮化硅/树脂，具体可以设置两层子保护层，也可以设置三层、四层、五层或更多层。在该多个层叠的子保护层中，可以仅包括两种材质的子保护层，由该两种材质的子保护层依次层叠形成多个子保护层，也可以包括三种、四种或更多种不同材质的子保护层，该更多个不同材质的子保护层，相邻的两层的声阻抗彼此不同，依次层叠形成多个子保护层。

在具体实施时，参见图8所示，也可以将每一超声传感单元的第一电极12和第二电极14均设置为层叠结构，即，第一电极12与第二电极14中，在超声信号传向手指的方向上，排序靠前的一者也包括多个层叠的子电极层。本发明实施例中，将第一电极12和第二电极14均制作为多层的层叠结构，这样第一电极12和第二电极14之间会形成反射腔，在反射腔的作用下，超声波会经过多次反射叠加，声波能量会进一步增大。

但在将第一电极12与第二电极14均设置为层叠的结构时，需要使最终反射的超声信号向朝向手指的一侧发射出去，即，第一电极12与第二电极14中，在超声信号传向手指的方向上，排序靠后的一者(如图8中的第二电极14)所包括的子电极层的层数大于排序靠前的一者(如图8中的第一电极12)所包括的子电极层的层数。

在具体实施时，本发明实施例中的第一电极可以为接收电极rx或发射电极tx之一，第二电极具体可以分别为接收电极rx或发射电极tx的另一者。但由于接收电极要求的精度较高，在制作时，与衬底基板上的其它电路结构可以通过相似的工艺流程进行制作，例如，通过光刻工艺形成接收电极，因此，可以将接收电极设置为更靠近衬底基板，即，本发明实施例中，可以使第一电极为接收电极，第二电极为发射电极。对于接收电极时，由于需要对相应手指位置反射回的信号进行识别，因此，每一接收电极具体可以为小方块状，各个超声传感单元的接收电极之间相互分离，多个指纹识别器件的接收电极具体可以呈阵列分布。而对于发射电极，为了制作简单，所有超声传感单元的发射电极具体可以为一整体的面状。但由于所有超声传感单元的发射电极为一整体的面状时，可能会产生信号延迟(rcdelay)，进而可能会影响超声信号的发射，进而可以将一整面的发射电极进行分割，即，相邻多个超声传感单元为一组，同一组的超声传感单元的发射电极为一整体的面状电极，不同组的超声传感单元的发射电极相互间隔。

在具体实施时，第二电极14包括多个层叠的子电极层时，第二电极14的相邻两层子电极层的材料依次为钼/铝。第一电极12包括多个层叠的子电极层时，第一电极12的相邻两层子电极层的材料依次可以为氧化铟锡/铝。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种显示装置，参见图9所示，包括如本发明实施例提供的指纹识别器件，还包括显示模组2。

在具体实施时，显示模组2与超声传感单元16可以分别位于衬底基板11的不同侧，例如，如图9所示，显示模组2与超声传感单元16位于衬底基板11的不同侧，显示模组2通过胶层3与指纹识别器件的衬底基板11贴合，此时，若显示模组2背离超声传感单元16的一面为触控以及显示面，进而将第二电极14设置为包括多个子电极层的结构；也可以是，显示模组2与超声传感单元16分别位于衬底基板11的同一侧，例如，如图10所示，均位于衬底基板11的上方，显示模组2与超声传感单元16位于衬底基板11的同一侧，且超声传感单元16位于显示模组2与衬底基板11之间，此时，若显示模组2背离超声传感单元16的一面为触控以及显示面，进而将第一电极12设置为包括多个子电极层的结构。

在具体实施时，显示模组的背向指纹识别器件的一面为触控面，在显示装置指纹识别器件的第一电极与第二电极均包括多个叠层的子电极层时，第一电极与第二电极中，远离显示模组的一者所包括的子电极层的层数大于另一者所包括的子电极层的层数，进而使形成的超声信号向触控面传播出去。

在具体实施时，参见图11所示，显示模组2包括电致发光器件21以及封装盖板22，封装盖板22位于电致发光器件21的背向超声传感单元16的一面。其中，电致发光器件21具体可以为有机电致发光器件(oled)，电致发光器件21具体可以包括多个电致发光单元以及驱动电致发光单元发光的发光驱动背板。当然，指纹识别器件的衬底基板11也可以包括驱动超声传感单元工作的驱动电路。

在一种可能的实施方式中，指纹识别传感器件的第一电极与第二电极复用作触控电极。指纹识别与触控具体可以分时进行。

以下以指纹识别器件集成于显示装置、第一电极为接收电极、第二电极为发射电极为例，对本发明实施例提供的显示装置进行指纹识别原理进行说明，如下：

在进行指纹识别时，发射时，所有超声传感单元的第一电极rx加载一固定电位(如，全部加0电压)，所有超声传感单元的第二电极tx同时加载交变的电压(如，正负5v的电压)，压电膜层会发生形变(或者压电材料带动相邻膜层一起振动)，其中，产生的超声信号有直接向手指方向传播的，有向沿与手指所在方向的反方向进行传播的，沿与手指所在方向的反方向传播的超声信号在遇到包括多个子电极层的第一电极或第二电极时，转向沿与手指所在的方向传播，将产生的超声信号尽可能全部传递出去。接收时，所有超声传感单元的第二电极tx加载一固定电位，所有超声传感单元的第一电极rx分别接收经手指反射回的超声信号。即，当通过手指反射回的超声信号反射到压电膜层时，会转化为ac电压，第一电极rx会接收输出信号。由于手指的谷脊反射能量不同，进而反射回的信号不同，实现指纹检测。

本发明实施例还提供一种显示装置的制作方法，参见图12所示，包括：

步骤s101、在衬底基板的一侧形成多个指纹识别传感单元。

步骤s102、在衬底基板的另一侧形成显示模组。

其中，在衬底基板的一侧形成多个指纹识别传感单元，包括：

依次形成多个层叠的子电极层，其中，相邻两层子电极层的声阻抗不同，包括该多个子电极层的电极为指纹识别传感器件的第一电极与第二电极中，在超声信号传向手指的方向上，排序靠后的一者。

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的指纹识别器件，包括：位于衬底基板一侧的多个超声传感单元，每一超声传感单元包括第一电极、位于第一电极背离衬底基板一面的压电膜层、以及位于压电膜层背离第一电极一面的第二电极，其中，第一电极与第二电极中，在超声信号传向手指的方向上，排序靠后的一者包括多个层叠的子电极层，且相邻两层子电极层的声阻抗不同，即，通过将排序靠后的第一电极或第二电极设置为包括多个子电极层的叠层结构，由于相邻两层子电极层的声阻抗不同，而超声信号在两种声阻抗不同的膜层界面之间会进行反射，进而设置多个叠层的具有不同声阻抗的膜层，可以将产生的超声信号较好的反射到手指的一侧，进而提高发射的超声信号的强度，较好地实现指纹检测，可以避免通过丝网印刷工艺，制作图案化且厚度较大的超声反射电极层时，存在图案化精细度较差，以及采用光刻工艺制作超声反射层时，存在超声反射层的膜层厚度难以满足可以实现超声反射的需求的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。