指紋傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種指紋傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來，檢測人的指紋的指紋傳感器，不僅常規(guī)地廣泛應(yīng)用于門鎖中，而且甚至已經(jīng) 被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中來確定電源的打開/關(guān)閉以及睡眠模式的解除。
[0003] 根據(jù)工作原理，指紋傳感器可分為超聲波指紋傳感器、紅外線指紋傳感器、電容指 紋傳感器。例如，超聲波指紋傳感器采用如下方案檢測指紋：當(dāng)從壓電傳感器發(fā)射的具有預(yù) 定頻率的超聲波信號從指紋的谷線和脊線反射時，通過使用相關(guān)的壓電傳感器測量谷線和 脊線的聲阻抗之間的差異來檢測指紋，其中，壓電傳感器是超聲波源。特別地，根據(jù)超聲波 指紋傳感器的優(yōu)點(diǎn)，除了簡單地識別指紋的功能外，還可以通過檢測以脈沖的形式產(chǎn)生的 超聲波的反射波的多普勒效應(yīng)來檢測手指內(nèi)血液的流動。因此，甚至可以利用手指內(nèi)血液 的流動來確認(rèn)假指紋。
[0004] 在指紋傳感器中，在基板上設(shè)置壓電傳感器，并且在壓電傳感器的兩個表面上設(shè) 置電極以在產(chǎn)生超聲波時識別指紋。然而，當(dāng)壓電傳感器直接設(shè)置在基板上時，由于壓電傳 感器和基板之間的連接而限制了壓電傳感器的振動。因此，發(fā)射或接收超聲波的特性可能 會降低。
[0005] 此外，共振頻帶特性以及超聲波產(chǎn)生特性根據(jù)壓電傳感器材料的特性而有所變 化。因此，共振頻帶特性以及超聲波產(chǎn)生特性可能會根據(jù)為壓電傳感器選擇的材料而有所 變化。
[0006] 此外，在設(shè)置了壓電材料之后，壓電材料的霧度值增大使得可以從外部看到壓電 傳感器。
[0007] 此外，當(dāng)壓電傳感器和蓋基板的聲阻抗之間的差異減小時，朝向蓋基板的由壓電 傳感器產(chǎn)生的超聲波可以更加流暢地發(fā)射。為此，可以設(shè)置緩沖層來減小壓電傳感器和蓋 基板的聲阻抗之間的差異。
[0008] 在這種情況下，當(dāng)以多層結(jié)構(gòu)代替單層結(jié)構(gòu)來設(shè)置緩沖層時，可能會降低加工效 率，并且可能會增加緩沖層的厚度。
[0009] 因此，需要一種具有能夠解決上述問題的新結(jié)構(gòu)的指紋傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實(shí)施例提供一種指紋傳感器，其具有改進(jìn)的可靠性和效率，且厚度薄。
[0011] 根據(jù)本實(shí)施例，提供了一種指紋傳感器，包括基板、基板上的第一電極、第一電極 上的壓電層、以及壓電層上的第二電極。
[0012] 如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以包括插入在基板和壓電層之間的支撐 構(gòu)件。
[0013] 換句話說，支撐構(gòu)件可插入在基板和壓電層之間以作為基板和壓電層之間的緩沖 器。換句話說，當(dāng)物體(例如，手指)接觸或觸摸壓電層時，通過基板上的支撐構(gòu)件可以避免 壓電層與基板直接接觸。
[0014] 因此，當(dāng)物體接觸或觸摸壓電層時，由于壓電層不與基板直接接觸，可以避免壓電 層產(chǎn)生的振動與基板的干擾。因此，可以提高指紋傳感器的傳感特性。
[0015] 此外，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以包括至少兩個包含壓電材料的層。詳細(xì)地 說，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以包括壓電層，所述壓電層包括第一和第二壓電層，并且 第一和第二壓電層可以包含互不相同的壓電材料。
[0016]因此，由于根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以具有兩種互不相同的壓電材料的本質(zhì) 特征，所以可以提供提升的指紋識別特性。
[0017]此外，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以包括中間層，所述中間層包括多個突起部 分。因此，在從壓電層到蓋基板的方向中發(fā)射或在從蓋基板到壓電層的方向中接收的超聲 波信號可流暢地傳輸。
[0018] 聲阻抗可以用材料的密度和超聲波在材料中的速度來定義。換句話說，插入在壓 電層和蓋基板之間的中間層可以減少壓電層和蓋基板的聲阻抗之間的差異，使得在從壓電 層到蓋基板的方向中發(fā)射或在從蓋基板到壓電層的方向中接收的超聲波信號可以流暢地 傳輸。
[0019] 此外，在中間層的一個表面和其相對表面的至少一個上形成有突出圖案，使得當(dāng) 具有比突出圖案的波長更長的波長的超聲波信號通過中間層時，聲阻抗可以由于突出部分 而逐漸地變化。
[0020] 因此，即使中間層具有單層結(jié)構(gòu)，當(dāng)中間層逐步地改變壓電層和蓋基板的聲阻抗 時，發(fā)射的或接收的超聲波信號可以流暢地傳送。因此，可以以薄的厚度實(shí)現(xiàn)指紋傳感器， 并且可以提尚指紋傳感器的效率。
[0021] 換句話說，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以包括具有低霧度值的壓電層，使得可 以提尚可視性。
[0022] 具體地說，當(dāng)指紋傳感器設(shè)置在顯示圖像的顯示區(qū)域內(nèi)時，并且當(dāng)設(shè)置有具有高 霧度值的壓電層時，可以從外部看到壓電層，使得可視性可能會降低。
[0023] 相反，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器，通過減少霧度值可以實(shí)現(xiàn)具有提升的透明度 的壓電層。因此，即使當(dāng)指紋傳感器設(shè)置在顯示圖像的顯示區(qū)域時，可以防止從外部看到壓 電層，使得可視性能夠得到提高。
[0024] 如上所述，根據(jù)一個實(shí)施例的指紋傳感器可以包括:基板;在所述基板上的支撐構(gòu) 件;在所述支撐構(gòu)件上的第一電極;在所述第一電極上的壓電層；以及，在所述壓電層上的 第二電極。
[0025] 根據(jù)另一個實(shí)施例的指紋傳感器可以包括:基板;在所述基板上的第一電極;在所 述第一電極上的壓電層;在所述壓電層上的第二電極;在所述第二電極上的中間層；以及， 在所述中間層上的蓋基板，其中，所述中間層包括多個設(shè)置在所述中間層的一個表面和相 對表面中的至少一個上的突出部分。
【附圖說明】
[0026] 圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的指紋傳感器的透視圖；
[0027]圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施例的指紋傳感器的平面圖；
[0028]圖3是解釋指紋傳感器的工作原理的截面圖；
[0029] 圖4是解釋支撐構(gòu)件的位置的平面圖；
[0030] 圖5是沿圖1的線A-A'截取的截面圖；
[0031] 圖6是解釋支撐構(gòu)件的位置的平面圖；
[0032]圖7是沿圖1的線A-A'截取的截面圖；
[0033]圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的另一個實(shí)例的指紋傳感器的透視圖；
[0034] 圖9是沿圖8的線B-B'截取的截面圖；
[0035] 圖10是示出根據(jù)第一實(shí)施例的又一個實(shí)例的指紋傳感器的透視圖；
[0036] 圖11至14是示出根據(jù)第一實(shí)施例的又一個實(shí)例的指紋傳感器的不同結(jié)構(gòu)的截面 圖；
[0037] 圖15是示出根據(jù)第二實(shí)施例的指紋傳感器的透視圖；
[0038]圖16和17是沿圖15的線C-C'截取的截面圖；
[0039] 圖18和19是解釋第二壓電層的布置位置的截面圖；
[0040] 圖20是示出根據(jù)第二實(shí)施例的另一個實(shí)例的指紋傳感器的透視圖；
[00411圖21是沿圖20的線D-D'截取的截面圖；
[0042] 圖22是示出根據(jù)第二實(shí)施例的又一個實(shí)例的指紋傳感器的透視圖；
[0043] 圖23至26是示出根據(jù)第二實(shí)施例的又一個實(shí)例的指紋傳感器的不同結(jié)構(gòu)的截面 圖；
[0044] 圖27是示出根據(jù)第三實(shí)施例的指紋傳感器的透視圖；
[0045]圖28至30是沿圖27的線E-E'截取的截面圖；
[0046]圖31是示出根據(jù)第三實(shí)施例的另一個實(shí)例的指紋傳感器的透視圖；
[0047]圖32至37是沿圖31的線F-F'截取的截面圖；
[0048]圖38至41是示出采用根據(jù)實(shí)施例的指紋傳感器的各種設(shè)備的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]在實(shí)施例的描述中，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)層(膜）、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)稱作在另一個基板、另 一層(膜）、另一區(qū)域、另一襯墊或另一圖案"上"或"下"時，其可以"直接地"或"間接地"在另 一個基板、另一層(膜）、另一區(qū)域、另一襯墊或另一圖案上，也可以存在一個或多個中間層。 關(guān)于層的此類位置會參考附圖來進(jìn)行描述。
[0050] 應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個元件被稱作和另一個元件"連接"，其可以直接和其他元件連接， 或者可以存在中間元件。在以下的描述中，當(dāng)預(yù)定部分"包括"預(yù)定部件時，除非另有說明， 預(yù)定部分并不排除其他部件，而是可以進(jìn)一步包括其他部件。
[0051] 為了方便或清晰的目的，圖中示出的每個層(膜）、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)的厚度和尺寸 可能被放大、省略或示意性地繪制。此外，層(膜）、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)的尺寸不完全反應(yīng)實(shí)際 尺寸。
[0052] 以下，將參考附圖描述根據(jù)實(shí)施例的指紋傳感器。
[0053] 以下，將參考圖1至圖7,描述根據(jù)第一實(shí)施例的指紋傳感器。
[0054] 參考圖1至圖7,根據(jù)第一實(shí)施例的指紋傳感器可以包括基板100、支撐構(gòu)件200、第 一電極310、第二電極320和壓電層400。
[0055] 基板100可以是剛性的或柔性的。例如，基板100可以包括玻璃或塑料。具體地說， 基板100可包括:化學(xué)鋼化玻璃/半鋼化玻璃，如鈉鈣玻璃或鋁硅玻璃）；增強(qiáng)塑料/軟塑料， 如聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、丙二醇（PPG)或聚碳酸酯（PC);或者藍(lán)寶 石。
[0056] 此外，基板100可以包括光學(xué)各向同性的膜片。例如，基板100可以包括環(huán)烯烴共聚 物(COC)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、光學(xué)各向同性的聚碳酸酯(PC)或光學(xué)各向同性的聚甲基丙 烯酸甲酯(PMM)。
[0057] 藍(lán)寶石具有優(yōu)良的電學(xué)特性，例如，電容率，可使觸摸反應(yīng)速度顯著提升，并且可 以輕易實(shí)現(xiàn)諸如懸停的空間接觸。此外，由于藍(lán)寶石具有高表面硬度，所以藍(lán)寶石適用于蓋 基板。懸停指的是即使和顯示器有略微距離也能識別坐標(biāo)的技術(shù)。
[0058] 此外，基板100可以部分彎曲以具有彎曲的表面。也就是說，基板100可以具有部分 平面和部分曲面。詳細(xì)地說，基板100的一端可以彎曲以具有彎曲的表面，或者可以彎曲或 彎折以具有包含任意曲率的表面。
[0059]此外，基板100可包括具有柔性特征的柔性基板。
[0060] 此外，基板100可包括彎曲的或彎折的基板。也就是說，甚至包括基板的指紋傳感 器可形成為具有柔性、彎曲或彎折的特性。因此，根據(jù)本實(shí)施例的指紋傳感器可以讓用戶輕 松攜帶或者容易結(jié)合并具有多種設(shè)計(jì)。
[0061] 支撐構(gòu)件200可設(shè)置在基板100上。支撐構(gòu)件200可包括多個子支撐構(gòu)件210。例如， 支撐構(gòu)件200可包括相互間隔的子支撐構(gòu)件210。
[0062]支撐構(gòu)件200會在后面詳細(xì)描述。
[0063] 壓電層400可設(shè)置在基板100上。壓電層400可包括壓電膜片。例如，壓電層400可包 括透明壓電膜片、半透明壓電膜片或不透明壓電膜片。
[0064] 壓電層400可包括多種壓電材料。例如，壓電層400可包括單晶陶瓷、多晶陶瓷、高 分子材料、薄膜材料和多晶材料和高分子材料的復(fù)合材料。
[0065] 單晶陶瓷的壓電材料可包括€[41?04、€[-5丨02、1^1^03、1^他03、3^837恥203、？匕5-663011、1132(]\111〇4)3、1^284〇7、〇(15、211〇，或者扮1231〇20或扮1266〇20。
[0066] 多晶陶瓷的壓電材料可包括PZT基材料(PZT-based material)、PTSMW(PT-based material)、PZT混合f丐肽礦基材料（PZT-complex perovskite-based material)或 鈦酸鋇(BaTiO3)。
[0067] 此外，高分子材料的壓電材料可包括PVDF、P (VDF-TrFe )、P (VDFTeFE)或TGS。
[0068]此外，薄膜材料的壓電材料可包括氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)或氮化鋁(AlN)。 [0069] 此外，復(fù)合材料的壓電材料可包括PZT-PVDF、PZT-硅橡膠(PZT-SiIicon Rubber)、 PZT-環(huán)氧樹脂（PZT-Epoxy)、PZT-泡沫高分子（PZT-foamed polymer)或PZT-泡沫聚氨酯 (PZT-foamed urethane)。
[0070] 根據(jù)第一實(shí)施例的壓電層400可包括高分子壓電材料。例如，根據(jù)第一實(shí)施例的壓 電層400可包括PVDF、P (VDF-TrFe)和P (VDFTeFE)中的至少一種材料。
[0071] 參考圖2,壓電層400可包括限定在其內(nèi)的有效區(qū)域AA和無效區(qū)域UA。
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