超声波检测模组及其检测方法、装置和电子设备与流程

本发明涉及超声波技术领域，尤其是涉及一种超声波检测模组、一种电子设备、一种超声波检测方法、一种非临时性计算机存储介质以及一种超声波检测装置。

背景技术：

超声波指纹模组由tft(thinfilmtransistor，薄膜晶体管)、压电层、导电层和声匹配层组成。其中，tft主要作用为处理超声波信号；压电层作用是发射超声波信号；导电层主要为银浆材料，导通作用；声匹配层为保护导电层以及反射超声波信号。目前超声波主要用于手指浅表指纹信息的收集与反馈，但是，随着超声波应用的不断增加，如需要探测皮肤下更深层的生物特征，常规的超声波指纹模组将不能满足需求。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种超声波检测模组，该模组可以增大超声波强度，满足深层生物特征探测的需求。

本发明的目的之二在于提出一种电子设备。

本发明的目的之三在于提出一种超声波检测方法。

本发明的目的之四在于提出一种非临时性计算机存储介质。

本发明的目的之五在于提出一种超声波检测装置。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出的超声波检测模组，包括，传感单元和电路板，其中，所述传感单元包括tft基板、第一压电层、第一导电层、第二压电层和第二导电层，其中，所述第一压电层设置于所述tft基板，所述第一导电层设置在所述第一压电层远离所述tft基板的一侧，所述第二压电层设置在所述tft基板远离所述第一压电层的一侧，所述第二导电层设置在所述第二压电层远离所述tft基板的一侧，所述第一压电层和所述第二压电层均用于发射超声波信号并接受经反射的超声波信号；所述电路板，与所述第一导电层、所述第二导电层和所述tft基板电连接，用于根据检测功能类型控制所述第一压电层和所述第二压电层的驱动信号，并接收所述tft基板的传输信号。

根据本发明实施例的超声波检测模组，通过传感单元内设置第一压电层和第二压电层，以用于发射超声波信号，并通过tft基板与电路板进行电连接，使电路板根据检测功能类型控制第一压电层和第二压电层的驱动信号，以及接收tft基板的传输信号，达到采用超声波检测的目的，相较于现有的超声波指纹模组结构，本发明实施例的超声波检测模组通过设置两个压电层，即第一压电层和第二压电层，从而可以根据检测需求，提供不同强度的超声波信号，既可以满足指纹表层的特征检测，也可以选择控制两个压电层同时发射超声波信号，以增大超声波强度，实现深层生物特征如心率、皮下血管成像等检测的需求，灵活多变，满足不同需求。

在一些实施例中，所述检测功能类型包括第一类生物特征检测功能和第二类生物特征检测功能；所述电路板，用于检测到所述第一类生物特征检测功能启动，为所述第一压电层和所述第二压电层中的任意一个提供驱动信号；或者，所述电路板，用于检测到所述第二类生物特征检测功能启动，为所述第一压电层和所述第二压电层均提供驱动信号，并调节所述第一压电层和所述第二压电层的频率，以使所述第一压电层的超声波信号与所述第二压电层的超声波信号的波峰叠加，以增强超声波信号强度。

在一些实施例中，所述电路板两端绕折，一端分别与所述第一导电层和所述tft基板靠近所述第一压电层的一面连接，另一端分别与所述第二导电层和所述tft基板靠近所述第二压电层的一面连接。

在一些实施例中，所述电路板包括主板，所述主板的一端延伸出第一连接端和第二连接端，所述第一连接端分别与所述第一导电层和所述tft基板靠近所述第一压电层的一面连接，所述第二连接端分别与所述第二导电层和所述tft基板靠近所述第二压电层的一面连接。

在一些实施例中，所述tft基板靠近所述第一压电层的一面设置有第一tft电极，所述第一tft电极与所述主板的第一连接端连接，所述tft基板靠近所述第二压电层的一面设置有第二tft电极，所述第二tft电极与所述主板的第二连接端连接；或者，所述tft基板靠近所述第一压电层的一面和所述tft基板靠近所述第二压电层的一面共用一个tft电极，所述tft电极与所述主板连接。

本发明第二方面实施例提供一种电子设备，包括上述实施例所述的超声波检测模组。

根据本发明实施例的电子设备，通过采用上述实施例提供的超声波检测模组，可以增大超声波强度，实现对深层生物特征检测的目的。

本发明第三方面实施例提供一种超声波检测方法，用于超声波检测模组，所述超声波检测模组包括设置在tft基板两侧的第一压电层和第二压电层，所述方法包括：接收到检测功能选择指令；根据所述检测功能选择指令判断检测功能类型；根据所述检测功能类型控制所述第一压电层和所述第二压电层的驱动信号，并接收所述tft基板的传输信号。

根据本发明实施例提供的超声波检测方法，通过检测功能类型，以控制第一压电层和第二压电层的驱动信号，从而根据检测需求，本发明实施例的方法既可以满足指纹表层的特征检测，又可以选择控制两个压电层同时发射超声波信号，以增大超声波强度，实现对深层生物特征检测应用的目的。

在一些实施例中，所述检测功能类型包括第一类生物特征检测功能和第二类生物特征检测功能。根据所述检测功能类型控制所述第一压电层和所述第二压电层的驱动信号包括：检测到所述第一类生物特征检测功能启动，为所述第一压电层和所述第二压电层中的任意一个提供驱动信号；或者，检测到所述第二类生物特征检测功能启动，为所述第一压电层和所述第二压电层均提供驱动信号，并调节所述第一压电层和所述第二压电层的频率，以使所述第一压电层的超声波信号与所述第二压电层的超声波信号的波峰叠加，以增强超声波信号强度。

本发明第四方面实施例提供一种非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述实施例所述的超声波检测方法。

本发明第五方面实施例提供一种超声波检测装置，包括：至少一个处理器；与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器中存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行时实现上述实施例所述的超声波检测方法。

根据本发明实施例提供的超声波检测装置，通过采用上述实施例提供的超声波检测方法，可以增大超声波强度，以满足检测深层生物特征的目的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的超声波检测模组的结构示意图；

图2(a)～(c)是根据本发明一个实施例的超声波信号波形图；

图3是根据本发明一个实施例的电子设备的结构框图；

图4是根据本发明一个实施例的超声波检测方法的流程图；

图5是根据本发明一个实施例的超声波检测装置的结构框图。

附图标记：

超声波检测模组10；

传感单元1；tft基板2；第一压电层3；第一导电层4；第二压电层5；第二导电层6；电路板7；异方性导电胶膜8；声匹配层9；

电子设备20；超声波检测装置30；处理器40；存储器50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例提供的超声波检测模组，该模组可以增大超声波强度，满足深层生物特征探测的需求。

图1所示为本发明实施例的超声波检测模组的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的超声波检测模组10包括传感单元1和电路板7。

具体地，传感单元1包括tft基板2、第一压电层3、第一导电层4、第二压电层5和第二导电层6，其中，第一压电层3设置于tft基板2，第一导电层4设置在第一压电层3远离tft基板2的一侧，第二压电层5设置在tft基板2远离第一压电层3的一侧，第二导电层6设置在第二压电层5远离tft基板2的一侧，第一压电层3和第二压电层5均用于发射超声波信号并接收经反射的超声波信号，以及，电路板7与第一导电层4、第二导电层6和tft基板2电连接，用于根据检测功能类型控制第一压电层3和第二压电层5的驱动信号，并接收tft基板2的传输信号。

在实施例中，第一压电层3和第二压电层5可以发射超声波信号，并能够接收反射回的超声波。其中，如图1所示，第一压电层3和第二压电层5分别设置于tft基板2两侧，共用tft基板2处理超声波信号，其中，tft基板2上两侧设置有将电信号转换成图像的电路，而对于两侧的电路设计则根据功能需求可以设置为相同的或者可以设置为不同的，从而可以根据tft基板2的线路设计，使第一压电层3和第二压电层5实现不同的生物特征检测功能。

在实施例中，如图1所示，第一压电层3设置于tft基板2，用于根据第一驱动信号发射第一超声波信号；第一导电层4设置于第一压电层3远离tft基板2的一侧，并与电路板7连接，用于将第一驱动信号传导至第一压电层3。

以及，如图1所示，第二压电层5设置在tft基板2远离第一压电层3的一侧，用于根据第二驱动信号发射第二超声波信号；第二导电层6设置于第二压电层5远离tft基板2的一侧，并与电路板7电连接，用于将第二驱动信号传递至第二压电层5。

在实施例中，第一导电层4和第二导电层6均由导电材料制成，如银浆，以用于导电，起导通作用，并与tft基板2共同配合收容对应的压电层；以及第一压电层3和第二压电层5均由压电材料制成。从而在导电层被施加来自电路板7的高频电信号后，使相应的压电层可以产生超声波信号，并且，压电层还可以将从被检测对象处反射回来的超声波信号转换为电信号，进而电信号会传送至tft基板2进行相应的处理，以达到对生物特征检测的目的。

在进行操作时，根据检测功能类型，电路板7会向第一压电层3和第二压电层5提供驱动信号，以控制第一压电层3和第二压电层5发射超声波信号，并且，第一压电层3和第二压电层5还可以将检测生物处被反射回来的超声波信号转换为电信号，进而该电信号经tft基板2处理转换为图像。其中，电路板7主要通过控制芯片的驱动电压大小来实现不同的生物特征检测功能，例如通过芯片提供一个电压仅满足启动第一压电层3的第一驱动信号，使其发射第一超声波信号以实现对生物表面特征的检测，或者仅满足启动第二压电层5的第二驱动信号，使其发射第二超声波信号以实现对生物表面特征的检测，或者在生物特征需要更强的超声波信号进行检测，如探测皮肤下更深层的生物特征时，芯片可以提供足够的电压以满足第一压电层3和第二压电层5同时启动的驱动信号，以增大超声波强度，实现对生物特征的检测。

因此，相较于现有的超声波指纹模组结构，本发明实施例的超声波检测模组设置有两个压电层，即本发明实施例的模组，相当于在现有的超声波指纹模组的背面增加一个压电层，从而可以在操作时，为满足生物特征检测的需要，既可以达到生物表面特征如指纹表层的特征检测，又可以通过两个压电层发射超声波信号，以增大超声波强度，实现对深层生物特征如心率、皮下血管成像等检测的目的。

根据本发明实施例的超声波检测模组10，通过传感单元1内设置第一压电层3和第二压电层5，以用于发射超声波信号，并通过tft基板2与电路板7进行电连接，使电路板7根据检测功能类型控制第一压电层3和第二压电层5的驱动信号，以及接收tft基板2的传输信号，达到采用超声波检测的目的，相较于现有的超声波指纹模组结构，本发明实施例的超声波检测模组10通过设置两个压电层，即第一压电层3和第二压电层5，从而可以根据检测需求，提供不同强度的超声波信号，既可以满足生物表面特征如指纹表层特征的检测，也可以选择控制两个压电层同时发射超声波信号，以增大超声波强度，实现深层生物特征如心率、皮下血管等检测的需求，灵活多变，满足不同需求。

本发明实施例的模组10可以根据超声波的检测深度设置电路板7的检测功能类型，如指纹信息是采集表层皮肤信息进行解锁，而检测心率等深层生物特征则需要更强的超声波信号，因此，在本发明实施例中，检测功能类型可以包括第一类生物特征检测功能和第二类生物特征检测功能，其中，第一类生物特征检测功能可以理解为对生物表面特征的检测功能，如指纹识别；第二类生物特征检测功能可以理解为对深层生物特征的检测，如心率、皮下血管成像等。

具体地，电路板7在检测到第一类生物特征检测功能启动时，传送驱动信号至第一压电层3或第二压电层5，此时则可以产生满足用于生物表面特征检测的超声波强度，如产生用于检测指纹的超声波强度，以用于指纹解锁或实现其它指纹功能等；以及，电路板7在检测到第二类生物特征检测功能启动时，传送驱动信号至第一压电层3和第二压电层5，并调节第一压电层3和第二压电层5的频率，以使第一压电层3的超声波信号与第二压电层5的超声波信号的波峰叠加，以增强超声波信号强度，达到满足于检测深层生物特征的超声波强度，如心率检测、皮下血管成像等。

举例说明，如图2所示，图2(a)为第一压电层3发射的超声波信号波形，图2(b)为第二压电层5发射的超声波信号波形，在两个压电层进行同时启动时，通过调整两个压电层中压电材料的频率，使发射出的两个正弦波超声波信号波峰对波峰，波谷对波谷，以进行超声波信号叠加，从而达到增强超声波的强度，以实现对深层生物特征检测的目的，如心率检测、皮下血管成像等其他深层生物特征应用，叠加后的超声波信号如图2(c)所示。

需要说明的是，在本发明实施例中两个压电层接收或处理超声波信号的原理是一致的，以及对于两个压电层发射的超声波信号强度具体根据实际需要可以设置为相同的，或者也可以设置为不同的，对此不作限制。

在实施例中，如图1所示，电路板7两端绕折，一端分别与第一导电层4和tft基板2靠近第一压电层3的一面连接，另一端分别与第二导电层6和tft基板2靠近第二压电层5的一面连接。

在实施例中，电路板7包括主板，主板的一端延伸出第一连接端和第二连接端，第一连接端分别与第一导电层4和tft基板2靠近第一压电层3的一面连接，第二连接端分别与第二导电层6和tft基板2靠近第二压电层5的一面连接。

例如，如图1所示，电路板7的一端即主板的第一连接端与tft基板2靠近第一压电层3的一面通过异方性导电胶膜8连接，以及电路板7的另一端即主板的第二连接端与tft基板2靠近第二压电层5的一面通过异方性导电胶膜8连接。具体地，电路板7用于连接tft基板2的端口设置有金手指，且tft基板2靠近第一压电层3的一侧、tft基板2靠近第二压电层5的一侧均设置有金属引脚，金手指与金属引脚通过异方性导电胶膜8连接，以使得电路板7与tft基板2绑定连接。即在本发明实施例中，电路板7主板通过延伸的两个连接端分别与第一导电层4和第二导电层6进行电连接，且通过异方性导电胶膜8与tft基板2绑定连接，以达到超声波检测模组10中超声波信号的传递的目的，实现对生物特征检测的功能。

在实施例中，tft基板2靠近第一压电层3的一面设置有第一tft电极，第一tft电极与主板的第一连接端连接，tft基板2靠近第二压电层5的一面设置有第二tft电极，第二tft电极与主板的第二连接端连接；或者，tft基板2靠近第一压电层3的一面和tft基板2靠近第二压电层5的一面共用一个tft电极，tft电极与主板连接。即本发明实施例模组10中的tft基板2可以在两侧均设置tft电极，或者也可以只设置一个tft电极，以进行超声波信号的传输，具体地可以根据实际情况进行设置，对此不作限制。

在实施例中，如图1所示，本发明实施例的超声波检测模组10还包括声匹配层9，其设置在第一导电层4远离第一压电层3的一侧，用于反射第一压电层3和第二压电层5的超声波信号。其中，声匹配层9由可以穿透超声波的材料制成，如液态胶或热压胶膜等，用于将待检测生物的声学阻抗进行匹配，以减小压电层与检测生物之间的声阻差，从而使得超声波能够有效传输。

总而言之，随着人们生活水平的提高以及老龄化程度的加深，对健康的关注越来越密切，根据本发明实施例的超声波检测模组10，通过设置两个压电层，即第一压电层3和第二压电层5，从而在需要探测皮肤下更深层的生物特征时，可以产生更强的超声波信号，以实现深层生物特征的检测与应用，使超声波在健康方面的应用将有更加乐观的市场。

本发明第二方面实施例提供一种电子设备，例如手机、电脑等，如图3所示，本发明实施例的电子设备20包括上述实施例提供的超声波检测模组10。

根据本发明实施例的电子设备20，通过采用上述实施例提供的超声波检测模组10，可以增大超声波强度，实现对深层生物特征检测的目的。

本发明第三方面实施例提供一种超声波检测方法，用于超声波检测模组，其中，超声波检测模组包括设置在tft基板两侧的第一压电层和第二压电层。如图4所示，本发明实施例的方法至少包括步骤s1-s3。

步骤s1，接收到检测功能选择指令。

在实施例中，本发明实施例的方法用于上述实施例提供的超声波检测模组，在进行操作时，模组内的电路板会接收到检测功能选择指令。

步骤s2，根据检测功能选择指令判断检测功能类型。

步骤s3，根据检测功能类型控制第一压电层和第二压电层的驱动信号，并接收tft基板的传输信号。

在实施例中，电路板根据检测功能选择指令判断检测功能类型，以提供第一压电层和第二压电层的驱动信号，使第一压电层和/或第二压电层对检测对象发射超声波信号，并接收经检测对象反射的超声波信号，进而经tft基板进行信号处理，达到对生物特征检测的目的。

其中，电路板主要通过控制芯片的驱动电压大小来实现不同的生物检测功能，例如通过芯片提供一个电压仅满足启动第一压电层的驱动信号，以实现对生物特征的检测，或者仅满足启动第二压电层的驱动信号，以实现对生物特征的检测，或者在生物特征需要更强的超声波信号进行检测，如探测皮肤下更深层的生物特征时，芯片可以提供足够的电压以满足第一压电层和第二压电层同时启动的驱动信号，以增大超声波强度，实现对生物特征的检测与应用。

根据本发明实施例提供的超声波检测方法，通过电路板根据检测功能类型，以控制第一压电层和第二压电层的驱动信号，从而根据检测需求，本发明实施例的方法既可以满足指纹表层的特征检测，又可以选择控制两个压电层同时发射超声波信号，以增大超声波强度，实现对深层生物特征检测应用的目的。

在实施例中，检测功能类型可以包括第一类生物特征检测功能和第二类生物特征检测功能。具体地，电路板在检测到第一类生物特征检测功能启动时，可以为第一压电层和第二压电层中的任意一个提供驱动信号，以产生用于生物表面特征检测的超声波强度，如产生用于指纹检测的超声波信号；或者电路板在检测到第二类生物特征检测功能启动时，可以为第一压电层和第二压电层均提供驱动信号并调节第一压电层和第二压电层的频率，以使第一压电层的超声波信号与第二压电层的超声波信号的波峰叠加，以增强超声波信号强度，产生用于深层生物特征检测的超声波强度，如对心率检测的超声波信号或皮下血管成像等。

本发明第四方面实施例提供一种非临时性计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被执行时实现上述实施例提供的超声波检测方法。

本发明第五方面实施例提供一种超声波检测装置，如图5所示，本发明实施例的超声波检测装置30包括至少一个处理器40，以及与至少一个处理器40通信连接的存储50。其中，存储器50中存储有可被至少一个处理器40执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器40执行时实现上述实施例提供的超声波检测方法。

根据本发明实施例提供的超声波检测装置30，通过处理器40执行上述实施例提供的超声波检测方法，可以增大超声波强度，以满足检测深层生物特征的目的。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。