超声指纹装置和电子设备的制作方法

超声指纹装置和电子设备
1.本技术要求于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技术中。
技术领域
2.本技术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。


背景技术：

3.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。
4.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。


技术实现要素：

5.本技术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。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.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。
17.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。
18.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。
19.在一种实现方式中，所述压电层的材料为pvdf或者pvdf-trfe。
20.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。
21.在一种实现方式中，所述超声指纹芯片为cmos芯片。
22.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。
23.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，本技术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
24.图1是本技术实施例的超声指纹装置的示意性结构图。
25.图2是本技术实施例的间隔层的示意图。
26.图3是信号在间隔层中的传输路径的示意图。
27.图4是本技术实施例的电子设备的示意性框图。
具体实施方式
28.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行描述。
29.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路和接收电路才能工作，发射电路和接收电路可以制作成专用集成电路，以降低系统的尺寸和复杂度。将压电换能器与集成电路一体式制造，能够进一步降低系统的尺寸，同时能最大程度降低压电换能器和电路之间的互连线带来的噪声。本技术实施例采用“压电换能器 cmos芯片”的结构，并结合一定的集成工艺，形成超声指纹装置。
30.图1示出了超声指纹装置正贴于显示屏下方的示意性结构图。如图1所示所示，超声指纹装置200设置于显示屏100的下方，超声指纹装置200包括超声指纹芯片210和位于超声指纹芯片200上方的压电换能器220。超声指纹芯片210通过引线211连接至电路板230。引线211具有一定的高度，为了避开引线211，压电换能器220和显示屏100之间设置有间隔层300，间隔层300的厚度被设置为使得超声指纹芯片220的上表面与显示屏100的下表面之间的高度差大于引线211的高度，以避免显示屏100积压引线211造成引线211的短路或断裂。
31.压电换能器220受到激发后会发射具有特定频率和长度的超声波信号，通常为正弦信号、余弦信号、或者正弦信号和余弦信号的组合，以下均以正弦信号为例对本技术的技术方案进行描述。超声波信号经过间隔层300和显示屏100后到达手指，经手指的指纹脊和指纹谷反射或散射后形成携带指纹信息的回波信号，再经过显示屏100、间隔层300和压电换能器220，被超声指纹芯片210接收，从而经过相应的处理后获得该手指的指纹图像。
32.当间隔层300采用单独的贴合胶，例如双面胶、亚克力胶、光学胶(optically clear adhesive，oca)、水胶等，或者是贴合胶与聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、环氧玻璃布层压板(fr4)等填充物的组合。由于贴合胶和pet、pi、fr4等填充物对超声波信号有较大的衰减，贴合层的厚度较大时，对超声波信号的衰减较大。在压电换能器220发射的超声波信号经过间隔层300到达显示屏100的下表面之前，超声波信号被衰减，而携带指纹信息的回波信号从显示屏100的下表面出来，经过间隔层300到达超声换能器220时又经历一次衰减，从而使超声指纹芯片210接收
到的有效信号十分微弱，最终导致指纹图像的质量较差。
33.本技术旨在提供一种超声指纹装置，其与显示屏之间的间隔层300为三层结构，通过合理匹配各层材料的声阻抗和/或厚度，使超声波信号从间隔层300经过时在其内部具有一定程度的增强，解决了间隔层300对超声波信号的衰减较大的问题。
34.图2示出了本技术实施例的超声指纹装置的示意性结构图。如图2所示，超声指纹装置200正贴于电子设备的显示屏100的下方，以实现屏下超声指纹识别。超声指纹装置200包括超声指纹芯片210、以及设置在超声指纹芯片210上方的压电换能器220。压电换能器220用于向显示屏100上方的手指发射超声波信号，并接收手指返回的携带指纹信息的超声指纹信号。
35.压电换能器200通常包括压电层、位于压电层上方的上电极、以及位于压电层下方的下电极。上电极是通过溅射形成在压电层的上表面的金属或者金属混浆涂层，例如银浆，其为整面电极；下电极例如可以是通过溅射或者蒸镀形成在超声指纹芯片210的上表面的金属电极阵列，该金属电极的材料可以为铝或金等。
36.进一步地，上电极的表面上还可以覆盖保护层，用于对上电极和压电层进行保护，以避免压电层和上电极在高温、高湿等条件下的渗透和失效行为，提升了超声指纹装置200的安全性。保护层例如可以由高分子有机材料，或者由无机材料形成，也称为钝化层。
37.压电层由压电材料形成，例如聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride，pvdf)或者聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene，pvdf-trfe)等。
38.超声指纹芯片210为用于超声指纹识别的专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)，例如互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor transistor，cmos)芯片。当采用cmos芯片作为超声指纹芯片210时，由于其采用硅基底，硅基底上能够实现打线，超声指纹芯片310与电路板600之间可以采用板上芯片(chip on board，cob)的方式连接，使得超声指纹芯片210与电路板230之间通过引线211连接，进而实现压电换能器120与电路板230之间的互连。
39.cob是指将芯片贴在电路板上并利用引线进行电子连接的方式，也称为绑定(bonding)工艺或者打线工艺，具有操作简单、成本低等优势。例如，如图1所示，引线211的两端分别焊接固定于超声指纹芯片210和电路板230上。压电换能器200的上电极和下电极可以通过超声指纹芯片210上的引线230，与电路板230之间互连。引线211也称为绑定(bonding)线，例如可以是金线或者铝线。
40.由于上电极3202通常为银浆等材料，其致密度很低，不支持打线，因此需要将其引出至超声指纹芯片210的表面，再与引线211连接。在一种实现方式中，超声指纹芯片210的表面设置有驱动走线，上电极从压电层的上表面引出至超声指纹芯片210的表面，并通过该驱动走线与引线211连接。引线211的一端与该驱动走线在超声指纹芯片310表面的焊盘处连接，引线211的另一端连接至电路板230。这样便实现了压电换能器220与电路板230之间的互连。
41.通常，引线230具有一定的弧高，当弧高高出超声指纹装置200的上表面时，将导致超声指纹装置200无法正贴于显示屏100的下表面。为此，本技术实施例中，在超声指纹装置200的上表面与显示屏100的下表面之间设置间隔层300，间隔层300用于增加显示屏100与
超声指纹芯片210之间的空间，该空间用于容纳引线221，从而有效避免引线221的弧高对显示屏100和超声指纹装置200之间的集成造成影响。例如，如图2所示，超声指纹装置200与显示屏100之间设置有间隔层300，以使显示屏100和超声指纹芯片210之间形成用于容纳引线211的空间h。
42.在进行指纹识别时，电路板230产生的驱动信号经由引线211加载至压电换能器200的上电极和下电极，在该驱动信号的作用下，基于压电效应，压电换能器200的压电层产生振动，从而向显示屏100上方的手指发出超声波信号。该超声波信号传输至手指的表面，在手指的指纹谷和指纹脊处发生反射或散射而返回携带指纹信息的超声指纹信号，超声指纹信号传输至压电层时，基于逆压电效应，上电极和下电极之间产生电势差，得到相应的电信号，电路板230经由引线211接收该电信号。对该电信号进行处理后，便可以得到指纹图像。电路板30例如可以是柔性线路板(flexible printed circuit，fpc)。
43.显示屏100可以包括发光层和盖板。发光层例如可以由有机发光二极管(organic light emitting diode，oled)或者主动矩阵有机发光二极体(active matrix organic light emitting diode，amoled)等形成。盖板覆盖于发光层的上方。超声指纹装置200可以设置在发光层的下方，也可以与发光层并列设置在盖板的不同区域的下方，同样可以实现屏下超声指纹识别。
44.如图2所示，超声指纹装置200还可以包括基板240，基板240例如可以是钢板，超声指纹芯片210和电路板230设置在基板240上。超声指纹芯片210与基板240之间可以通过例如胶水、芯片粘接膜(die attach film，daf)或者环氧树脂等胶层连接。基板240提供了对超声指纹装置200和电路板230的支撑，并提高了超声指纹装置200的结构稳定性，因此也可以称为补强板。
45.基于上面的描述可知，通过在超声指纹装置200和显示屏100之间设置间隔层300，增加显示屏100与超声指纹芯片210之间的空间，以容纳该引线211，能够有效避免引线211的弧高对显示屏100和超声指纹装置200之间的集成造成影响。
46.超声波信号经过间隔层300时会衰减，为了减小超声波信号在间隔层300中的衰减，进一步地，本技术实施例还对间隔层300进行了设计和改进。具体地，采用三层结构的间隔层300，包括第一匹配层310、第三匹配层330、以及位于第一匹配层310和第三匹配层330之间的第二匹配层320，通过选择合适的材料，使第一匹配层310和第三匹配层330的声阻抗，与第二匹配层320的声阻抗不同，使得超声波信号能够在第二匹配层320与第一匹配层310之间的界面处、以及第二匹配层320与第三匹配层330之间的界面处多次反射并最终透射进入第一匹配层310，从而使超声波信号在第一匹配层310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330内的携带指纹信息的超声指纹信号的强度，解决了间隔层300对信号的衰减较大的问题。
47.以下，详细描述本技术实施例的间隔层300。
48.间隔层300包括第一匹配层310、第二匹配层320和第三匹配层330，第二匹配层320位于第一匹配层310和第三匹配层330之间。其中，第二匹配层320的声阻抗与第一匹配层310的声阻抗不同，且与第三匹配层330的声阻抗不同。
49.在一种实现方式中，第一匹配层310的材料和第三匹配层330的材料均为高声阻抗的材料，例如声阻抗大于或等于30mrayl；第二匹配层320的材料为低声阻抗的材料，例如声
阻抗小于或等于10mrayl。
50.第一匹配层310和第三匹配层330的材料例如可以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。第三匹配层330的材料和第一匹配层310的材料可以相同，也可以不同。
51.如图2所示，第一匹配层310与显示屏100之间可以通过第三胶层343贴合在一起，第三匹配层330与超声指纹装置200之间可以通过第四胶层344贴合在一起。
52.第二匹配层320由材料层321、以及分别位于材料层321两侧的第一胶层341和第二胶层342组成，第一胶层341用于材料层321与第一匹配层310之间的贴合，第二胶层342用于材料层321与第三匹配层330之间的贴合。其中，材料层321例如可以包括以下材料中的至少一种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚酰亚胺(polyimide，pi)、环氧玻璃布层压板(fr4)、亚克力(acrylic adhesive)。
53.上述的第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344可以用于固定和连接位于其两侧的叠层，还可以避免其两侧的叠层之间形成空气间隙，以保证叠层中的信号传输性能。
54.第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344的材料可以相同或者至少部分不同，第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344例如可以包括双面胶、亚克力胶、光学胶oca和水胶中的至少一种。
55.为了减少信号经过第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344时的衰减，第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344的厚度可以设置的较小，例如小于或等于10um。
56.由于第二匹配层320的声阻抗与所述第一匹配层310的声阻抗不同，且与第三匹配层330的声阻抗不同。那么，第二匹配层320与第三匹配层330之间、以及第二匹配层320和第一匹配层310之间均能够形成反射界面，超声波信号在该界面处多次反射并在第二匹配层320内往复后形成多个透射信号，该多个透射信号进入第一匹配层310，并在第一匹配层内实现幅度上的叠加，从而增大了进入至第一匹配层310内的超声波信号的强度。类似地，同样能够增大进入至第三匹配层330内的超声指纹信号的强度。
57.在一种实现方式中，第一匹配层310的厚度和第三匹配层330的厚度可以设置的较小，例如小于或等于10um，以减少信号经过第一匹配层310和第三匹配层330时的衰减。
58.在一种实现方式中，设置第二匹配层320的厚度，使得经过第二匹配层320的超声波信号产生预定的传输相移，以使从第二匹配层320进入第一匹配层310的超声波信号之间的相位差为超声波信号的周期t的整数倍。当相位上相差整数倍个周期t的系列同频正弦信号从第二匹配层320进入第一匹配层310时，能够实现幅度上的正向线性叠加，从而得到增强。
59.通常，超声波信号由低声阻抗的材料进入高声阻抗的材料时，在低声阻抗的材料和高声阻抗的材料的界面处形成的反射信号会产生一定的相位差，可以称为反射相移，而透射信号的相位差不变。该反射相移通常与低声阻抗的材料和高声阻抗的材料相关。
60.当第一匹配层310和第三匹配层330采用上述的高声阻抗的材料、第二匹配层320采用上述的低声阻抗的材料时，该反射相移可能为t/2、t/4或者其他值。
61.经过第二匹配层320的超声波信号产生预定的传输相移，该传输相移与超声波信
号在第二匹配层320与第一匹配层310之间的界面或者第二匹配层320与第三匹配层330之间的界面处产生的反射相移相关，可以基于该反射相移确定该传输相移，从而使从第二匹配层320进入至第一匹配层310的超声波信号之间的相位差为周期t的整数倍。
62.该反射相移和该传输相移均与超声波信号的周期t相关联，例如，该传输相移可以是t/4的奇数倍或者该相移是t/2的整数倍。
63.若超声波信号由第二匹配层320进入第一匹配层310时在第二匹配层320和第一匹配层310之间的界面处产生的反射相移为t/4，则该传输相移为t/4的奇数倍，即(2n 1)t/4，n为0或者正整数。
64.设置第二匹配层320的厚度，使得该传输相移为(2n 1)t/4。可以理解，与材料层321相比，第二匹配层320中的第一胶层341和第二胶层342的厚度均非常小，因此可以忽略其与材料层321之间的声学差异，并假设超声波信号在第二匹配层320中的传输速度是不变的，始终为ν，其中ν为超声波信号在材料层321中的传输速度，则第二匹配层320的厚度d＝[(2n 1)t/4]
×
ν＝[(2n 1)(λ/ν)/4]
×
ν＝(2n 1)λ/4，其中λ为超声波信号在材料层321中的波长。
[0065]
若超声波信号由第二匹配层320进入第一匹配层310时在第二匹配层320和第一匹配层310之间的界面处产生的反射相移为t/2，则该传输相移为t/2的整数倍，即nt/2，n为正整数。类似地，设置第二匹配层320的厚度d＝nλ/2。
[0066]
参见图3，第三匹配层330的声阻抗大于第二匹配层320的声阻抗，第三匹配层330和第二匹配层320之间形成界面a；第一匹配层310的声阻抗大于第二匹配层320的声阻抗，第一匹配层310和第二匹配层320之间形成界面b。假设压电换能器302发射的超声波信号为正弦信号，该正弦信号入射至间隔层300的第三匹配层330中的信号为i0，信号i0入射至界面a时产生反射信号r0和透射信号t0，其中，信号t0进入至第二匹配层320中。界面a处的信号t0传输至第二匹配层320和第一匹配层310之间的界面b时变成信号t0’，信号t0’在界面b处产生透射信号tt1和一次反射信号tr1，其中，信号tt1进入至第一匹配层310中，反射信号tr1从界面b到达界面a时变成信号tr1’，信号tr1’在界面a处产生二次反射信号tr2，信号tr2从界面a到达界面b时变成tr2’，tr2’在界面b处产生透射信号tt2和三次反射信号tr3，信号tt2进入至第一匹配层310中，反射信号tr3继续在第二匹配层320内部反射，直至第二匹配层320内的反射信号衰减为0。最终，从第二匹配层320进入至第一匹配层310的信号tt为多次透过界面b的信号tt1、tt2、
……
、ttk的叠加，即tt＝tt1 tt2
……
ttk，k为正整数。
[0067]
在上述过程中，超声波信号在第二匹配层320内传输时会产生衰减，在界面a和界面b处发生反射和透射时会产生反射衰减和透射衰减。超声波信号从界面b入射至第一匹配层310、以及从界面a入射至第三匹配层330时，界面a和界面b处的反射信号相对于入射信号会产生相位差，透射信号没有相位差。
[0068]
假设界面a和界面b处的反射信号相对于入射信号产生t/4的相位差，设置第二匹配层320的厚度，使得超声波信号经过第二匹配层320时产生的传输相移为(2n 1)t/4。那么，假设进入至第三匹配层330的信号i0的相位为则可以得到：
[0069]
[0070][0071][0072][0073][0074][0075][0076]
……
；
[0077][0078][0079]
其中，k为正整数，n为0或者正整数。
[0080]
可以看出，从第二匹配层320进入至第一匹配层310的信号tt1、tt2、
……
、ttk为幅度上逐渐减弱且相位上相差(n 1)个周期t的系列同频率正弦信号，即这些相位上相差(n 1)个周期t的系列同频率正弦信号能够实现幅度上的正向线性叠加，从而得到一个增强的透射信号tt。
[0081]
上面是以界面a和界面b处的反射相移为t/4为例。更一般地，如下所示：
[0082][0083][0084][0085]
其中，为超声波信号在第二匹配层320中传输时引起的相移，或者说是超声波信号在第一匹配层310和第三匹配层330之间传输时引起的相移，该传输相移与第二匹配层的厚度相关。
[0086]
和分别为界面a和界面b处的反射相移，该反射相移与第一匹配层310、第二匹配层320和第三匹配层330的材料相关。
[0087]
例如，时，即反射相移为四分之一周期时，第二匹配层320的厚度为四分之一波长的奇数倍；又例如，时，即反射相
移为二分之一周期时，第二匹配层320的厚度为二分之一波长的整数倍。
[0088]
信号tt从第一匹配层310经由显示屏100到达显示屏100与手指的接触面，经手指的指纹脊和指纹谷反射后形成携带指纹纹路信息的超声指纹信号，超声指纹信号经由显示屏100、间隔层300、压电换能器220到达超声指纹芯片210，被超声指纹芯片210接收。在超声指纹信号经过间隔层300层的过程中，由第一匹配层310透射至第二匹配层320中的信号同样会在第二匹配层320中经多次反射，并最终在第三匹配层330内获得幅度上的正向线性叠加，从而得到增强的透射信号。
[0089]
本技术实施例中，所述的第二匹配层320的厚度d，是指材料层321的厚度d1、第一胶层341的厚度d2和第二胶层342的厚度d3之和。但是，由于超声波信号经过第二匹配层320时，其在材料层321中的传输速度与在第一胶层341和第二胶层342中的传输速度不同，为了使信号从第二匹配层320中经过时引起的相移满足上述条件，可以进一步对第二匹配层320的厚度d进行调整。
[0090]
以为例，在不考虑第一胶层341和第二胶层342与材料层321之间的声学差异时，第二匹配层320的理论厚度d应为d＝(2n 1)λ/4，可以设置d1 d2 d3＝(2n 1)λ/4。
[0091]
在考虑第一胶层341和第二胶层342与材料层321之间的声学差异时，如果超声波信号在第一胶层341和第二胶层342中的传输速度小于其在材料层321中的传输速度，则可以适当减小材料层321的厚度d1，第二匹配层320的实际厚度d’会略小于d＝(2n 1)λ/4，以使信号从材料层321、第一胶层341和第二胶层342中经过时引起的总相移为(2n 1)t/4；如果超声波信号在第一胶层341和第二胶层342中的传输速度大于其在材料层321中的传输速度，则可以适当增大材料层321的厚度d1，那么第二匹配层320的实际厚度d’会略大于d＝(2n 1)λ/4，以使信号从材料层321、第一胶层341和第二胶层342中经过时引起的总相移为(2n 1)t/4。
[0092]
本技术实施例中，可以设置第一胶层341、第二胶层342、第三胶层343和第四胶层344、第一匹配层310和第三匹配层330的厚度较小，以使信号在这些叠层中的衰减更小。
[0093]
如图4所示，本技术还提供了一种电子设备400，电子设备400包括：显示屏100；上述任一实现方式中的超声指纹装置200；以及，间隔层300，间隔层300设置在超声指纹装置200与显示屏100之间。
[0094]
作为示例而非限定，本技术实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机(automated teller machine，atm)等其他电子设备。该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分功能的设备，例如智能手表或智能眼镜等，以及包括只专注于某一类应用功能并且需要和其它设备如智能手机配合使用的设备，例如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。
[0095]
需要说明的是，在不冲突的前提下，本技术描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本技术的保护范围。
[0096]
本技术实施例中所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例的一些特征可以忽略或者不执行。以上所描述的装置实施例仅仅是
示意性的，单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统。另外，各单元之间的耦合或各个组件之间的耦合可以是直接耦合，也可以是间接耦合，上述耦合包括电的、机械的或其它形式的连接。
[0097]
本领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程以及产生的技术效果，可以参考前述方法实施例中对应的过程和技术效果，在此不再赘述。
[0098]
应理解，本技术实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本技术实施例，而非限制本技术实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本技术的保护范围内。
[0099]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。