压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备与流程

1.本发明涉及压电复合层技术领域，尤其涉及一种压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备。


背景技术：

2.聚偏氟乙烯可用于制备压电复合层，压电复合层应用于指纹识别模组以实现指纹识别，可广泛应用于移动终端、智能家居、打击犯罪等多个领域。
3.相关技术中，在制备压电复合层时，先将附着力增强剂涂覆于玻璃基板上，然后再涂覆聚偏氟乙烯，然而，位于玻璃基板和聚偏氟乙烯之间的附着力增强剂将导致压电复合层的压电性能受限。


技术实现要素：

4.本发明实施例公开了一种压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备，该压电复合层的制备方法制备而成的压电复合层具有较佳的压电性能。
5.为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例公开了一种压电复合层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6.将压电聚合物分散于溶剂中以形成浆料，再将附着力增强剂加入至所述浆料中，以形成混浆，其中，所述浆料与所述附着力增强剂的质量之比为 30:5～30:15；
7.将所述混浆涂覆于玻璃基板上，并对涂覆于所述玻璃基板的所述混浆进行第一次烘烤，以形成压电膜层；
8.对所述压电膜层进行极化处理，以形成所述压电复合层。
9.由于该压电复合层的制备方法将压电聚合物和附着力增强剂制备形成混浆，从而压电聚合物与玻璃基板之间不会存在一层附着力增强剂，有利于提高压电复合层的压电性能，此外，由于该制备方法只需要进行一次涂覆，即，只需要将混浆涂覆于玻璃基板上这一次涂覆操作，相较于多次涂覆而言，只需要一个涂覆设备，不仅能够简化涂覆流程且还能够减少设备投入。
10.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述压电聚合物包括聚偏氟乙烯、偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物中的至少一种。这样，压电聚合物具有较多的可选择性，可以根据具体生产需求选择合适的压电聚合物，且这些压电聚合物的压电性能较佳。
11.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述压电聚合物在所述浆料中的质量百分比为13％～18％。示例性地，压电聚合物在浆料中的质量百分比可以为13％、15％、16％、18％等。通过限定压电聚合物在浆料中的质量百分比，一方面，能够保证压电聚合物的含量，以保证制备的压电复合层具有较佳的压电性能，另一方面，还能够避免由于压电聚合物过多而难以均匀分散于溶剂中的情况。
12.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述溶剂至少包括第
一溶剂和第二溶剂，所述第一溶剂和所述第二溶剂的沸点的差值为 30℃～90℃。由于溶剂包括两个不同沸点的组分且两者的沸点差值为30℃～70℃，示例性地，两者的沸点的差值为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、 80℃、90℃，从而避免溶剂挥发速度过快或过慢而导致涂覆于玻璃基板上的混浆的均匀性不够理想的问题，有利于提高混浆涂覆于玻璃基板上的均匀性，进而提高压电复合层的压电性能的均匀性。
13.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述第一溶剂的沸点为70℃～90℃，所述第二溶剂的沸点为130℃～150℃。通过合理设置第一溶剂和第二溶剂的沸点，从而进一步利用多个组分的优势，使得当混浆涂覆于玻璃基板时能够有效提高混浆的均匀性，进而有效提高压电复合层的压电性能的均匀性。
14.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述浆料与所述附着力增强剂的质量之比为30:7.5～30:10。例如，浆料与附着力增强剂的质量之比可以为30:7.5、30:8、30:9、30:100等。通过限定浆料与附着力增强剂的质量之比，从而限定了混浆中的压电聚合物和附着力增强剂的占比，进一步地提高制备而成的压电复合层的压电性能和附着力。
15.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述对涂覆于所述玻璃基板的所述混浆进行第一次烘烤的步骤包括：
16.以第一温度烘烤涂覆于所述玻璃基板的所述混浆，再以第二温度烘烤涂覆于所述玻璃基板的所述混浆，其中，所述第一温度包括至少一个温度值，所述第一温度的温度值为50℃～60℃，和/或，所述第一温度为120℃～130℃，所述第二温度的温度值在所述压电聚合物的居里温度和熔融温度之间。通过在第一温度下烘烤，能够使得附着力增强剂发生反应，以增强附着力增强剂与玻璃基板的附着力，再通过第二温度烘烤提高压电聚合物结晶度，以提高压电性能。
17.作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面的实施例中，所述压电聚合物为偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物，所述第二温度的温度值为140℃～145℃。由于偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的居里温度为136℃，偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的熔融温度为148℃，通过设置第二温度为140℃～145℃，第二温度更接近偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的熔融温度，这样，偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的结晶效果更佳，能够更大程度地提高压电性能。
18.第二方面，本发明还公开了一种压电复合层，所述压电复合层根据如上述第一方面所述的压电复合层的制备方法制备而成。这样，该压电复合层不仅具有较佳的附着力且具有较优异的压电性能。
19.第三方面，本发明还公开了一种指纹识别模组，所述指纹识别模组包括如第二方面所述的压电复合层。由于上述第二方面的压电复合层具有较佳的附着力以及压电性能，从而使用了该压电复合层的指纹识别模块的指纹识别的准确性以及灵敏性更佳。
20.第四方面，本发明还公开了一种电子设备，所述电子设备包括如第三方面所述的指纹识别模组。具有如上述第三方面所述的指纹识别模块的电子设备，具有如上述第三方面所述的指纹识别模块的全部技术效果，此处不再赘述。
21.相较于现有技术，本发明实施例的有益效果是：
22.采用本实施例提供的一种压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设
备，由于该压电复合层的制备方法将压电聚合物和附着力增强剂制备形成混浆，从而不会导致压电聚合物与玻璃基板之间存在一层附着力增强剂，有利于提高压电复合层的压电性能，此外，由于该制备方法只需要进行一次涂覆，即，将混浆涂覆于玻璃基板上，相较于多次涂覆而言，只需要一个涂覆设备，从而不仅能够简化涂覆流程且还能够减少设备投入。
具体实施方式
23.在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
24.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
25.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
27.相关技术中，在制备压电复合层时，在其中一种方法中，直接将压电聚合物(比如，具偏氟乙烯)涂覆于玻璃基板上，然而，由于压电聚合物与玻璃基板之间的附着力较差，从而容易导致压电聚合物自玻璃基板脱落的情况。另一种方法中，先将附着力增强剂涂覆于玻璃基板上，然后再涂覆一层压电聚合物，虽然这样可以增加压电聚合物与玻璃基板的附着力，然后，由于压电聚合物和玻璃基板之间具有一层附着力增强剂，从而大大限制了压电复合层的压电性能。
28.基于此，本技术实施例提供了一种压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备，该压电复合层的制备方法制备而成的压电复合层即能够实现较佳的附着力同时又具有较佳的压电性能。
29.下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
30.本发明第一方面公开了一种压电复合层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
31.将压电聚合物分散于溶剂中以形成浆料，再将附着力增强剂加入至浆料中，以形成混浆，其中，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:5～30:15。
32.将混浆涂覆于玻璃基板上，并对涂覆于玻璃基板的混浆进行第一次烘烤，以形成压电膜层。
33.对压电膜层进行极化处理，以形成压电复合层。
34.由于混浆中的附着力增强剂能够与玻璃基板的氮化硅形成共价键，使得该混浆与玻璃基板之间具有较佳的附着力，通过对压电聚合物进行烘烤结晶，将α相转换为β相并进行极化处理，以实现压电性能。同时，通过限制浆料与附着力增强剂的质量之比为30:5～
30:15，浆料与附着力增强剂的配比合理，即，压电聚合物和附着力增强剂的配比合理，使得压电复合层在具有较佳的附着力的同时还具有较佳的压电性能。可以理解的是，浆料与附着力增强剂的质量之比可以为30:5～30:15之间的任一点值，示例性地，浆料与附着力增强剂的质量之比30:5、30:8、30:11、30:15等。
35.此外，通过将压电聚合物先分散于溶剂中以形成浆料再加入附着力增强剂以形成混浆，这样，压电聚合物能够分散均匀，该混浆涂覆于玻璃基板时，压电聚合物较均匀地分布于压电膜层中，使得压电膜层的压电性能更加均匀，且不会因压电聚合物和玻璃基板之间存在一层附着力增强剂而限制压电膜层的压电性能的情况，即，该压电复合层能够实现更佳的压电性能。而且，该制备方法只需要进行一次涂覆，即，将混浆涂覆于玻璃基板上，相较于多次涂覆而言，只需要一个涂覆设备，从而不仅能够简化涂覆流程且还能够减少设备投入。
36.可以理解的是，当该压电复合层应用于指纹识别模组时，玻璃基板可以为tft基板。
37.可选地，压电聚合物可以为含氟压电聚合物，从而通过氟提高压电聚合物和附着力增强剂之间的分子间作用力，从而提高压电膜层与玻璃基板之间的附着力，而且，含氟压电聚合物可以通过f-h原子间偶极矩实现压电性能，使得该压电复合层具有较佳的压电性能。
38.进一步地，该压电聚合物包括聚偏氟乙烯、偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物中的至少一种。这样，压电聚合物具有较多的可选择性，可以根据具体生产需求选择合适的压电聚合物。示例性地，该压电聚合物为偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物。偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物具有较佳的压电性能，由偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物制备而成的压电复合层也可以具有较佳的压电性能，且采用偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物作为原料，在压电复合层的制备过程中只需进行极化处理而无需进行拉伸，即可实现压电性能，有利于简化压电复合层的制备方法。
39.可选地，压电聚合物在浆料中的质量百分比为13％～18％。示例性地，压电聚合物在浆料中的质量百分比可以为13％、15％、16％、18％等。通过限定压电聚合物在浆料中的质量百分比，一方面，能够保证压电聚合物的含量，以保证制备的压电复合层具有较佳的压电性能，另一方面，还能够避免由于压电聚合物过多而难以均匀分散于溶剂中的情况。
40.一些实施例中，用于分散压电聚合物的溶剂可以为单一组分的溶剂，比如，该溶剂可以为丙二醇甲醚醋酸酯或者丁酮。当然，在其他实施例中，该溶剂还可以为其他成分，只要能够用于分散压电聚合物即可。
41.可以理解的是，当采用单一组分的溶剂时，虽然溶剂的组分简单，易于生产，然而，若该溶剂的沸点较低，比如，该溶剂为丁酮时，那么该溶剂挥发速度较快。当将该混浆涂覆于玻璃基板时，由于位于玻璃基板的边缘的混浆中溶剂挥发速度过快，将会导致边缘的混浆厚度较薄，即，位于玻璃基板边缘的压电膜层的厚度较薄，而位于玻璃基板的中心位置的压电膜层的厚度较厚，这样，制备而成的压电复合层的压电性能的均匀性较差。若该溶剂的沸点较高，比如该溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯时，那么该溶剂的挥发速度较慢，将该混浆涂覆于玻璃基板时，位于玻璃基板中心位置的混浆会朝向玻璃基板的边缘流动，从而导致玻璃基板的边缘的压电膜层的厚度较厚，压电膜层的整体厚度均匀性较差，这样，也将会导致制
备而成的压电复合层的压电性能的均匀性较差。基于此，另一些实施例中，溶剂包括多个组分，溶剂至少包括第一溶剂和第二溶剂，第一溶剂和第二溶剂的沸点的差值为30℃～90℃。示例性地，两者的沸点的差值为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃。由于第一溶剂和第二溶剂的沸点不同，即，一种溶剂组分的沸点高，一种溶剂组分的沸点低，且两者沸点的差值为30℃～90℃，从而当混浆涂覆于玻璃基板时能够提高混浆的均匀性，进而提高压电复合层的压电性能的均匀性。
42.进一步地，第一溶剂的沸点为70℃～90℃，第二溶剂的沸点为130℃～150℃。通过合理设置第一溶剂和第二溶剂的沸点，从而进一步利用多个组分的优势，使得当混浆涂覆于玻璃基板时能够有效提高混浆的均匀性，进而有效提高压电复合层的压电性能的均匀性。本实施例中，以第一溶剂为丁酮，第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯为例进行说明。在第一溶剂和第二溶剂所形成的溶剂中，第一溶剂和第二溶剂在该溶剂的质量占比可以相同，当然，在其他实施例中也可以采用不同的质量占比。
43.一些实施例中，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:7.5～30:10，例如，浆料与附着力增强剂的质量之比可以为30:7.5、30:8、30:9、30:10等。通过限定浆料与附着力增强剂的质量之比，从而限定了混浆中的压电聚合物和附着力增强剂的占比，从而使得制备而成的压电复合层不仅能够具有较佳的压电性能，同时还具有较佳的附着力。
44.需要说明的是，上述的附着力增强剂可以为聚硅氧烷及聚丙烯酸类物质，用于提高压电聚合物与玻璃基板的附着力。进一步地，该附着力增强剂可以包括70wt％～90wt％的乙酸乙酯、1wt％～10wt％的甲基丙烯酸甲酯、1 wt％～10wt％的二甲苯、1wt％～10wt％的乙基苯、1wt％～10wt％的环己酮、 0.1wt％～1wt％的3,4-二氰基-3,4-二甲基己烷。
45.可以理解的是，为了提高玻璃基板的润湿性，以将混浆涂覆于玻璃基板并且提高混浆与基板的结合力，一些实施例中，在将混浆涂覆于玻璃基板前，还可以将玻璃基板进行水洗以及等离子清洗，使得玻璃基板的水滴角小于 30
°
。这样，便于将混浆均匀地涂覆于玻璃基板并且提高混浆与基板的结合力。
46.进一步地，在玻璃基板上涂覆混浆后，且在对涂覆混浆的玻璃基板进行第一次烘烤前，还可以对涂覆于玻璃基板的混浆进行抽真空干燥。通过抽真空干燥，能够提高压电膜层的致密性以及透明度，且干燥速度较快。可以理解的是，在其他实施例中，也可以通过烘烤的方式进行干燥。
47.可选地，对涂覆于玻璃基板的混浆进行第一次烘烤的步骤包括：
48.以第一温度烘烤涂覆于玻璃基板的混浆，再以第二温度烘烤涂覆于玻璃基板的混浆，其中，第一温度包括至少一个温度值，第一温度的温度值为50℃～60℃，和/或，第一温度为120℃～130℃，第二温度的温度值在压电聚合物的居里温度和熔融温度之间。
49.通过在第一温度下烘烤，能够使得附着力增强剂发生反应，以增强附着力增强剂与玻璃基板的附着力，再通过第二温度烘烤使得压电聚合物晶粒长大以提高结晶度，从而提高压电性能。换言之，通过该方法不仅能够提高压电膜层与玻璃基板的附着力，还能够具有较佳的压电性能。
50.需要说明的是，第一温度包括至少一个温度值，第一温度的温度值为50℃～60℃，和/或，第一温度为120℃～130℃可以理解为，当第一温度为一个温度值时，只以一个温度烘烤以实现附着力增强剂发生反应，比如，可以在50℃～60℃下烘烤，或者，在120℃～130
℃下烘烤，以使附着力增强剂发生反应。当第一温度为两个温度值时，可以先在50℃～60℃下烘烤，再在120℃～130℃下进行烘烤。可选地，当第一温度的温度值为50℃～60℃时，第一温度可以包括该温度范围内的任一点值，示例性地，该第一温度可以为50℃、 52℃、55℃、58℃、60℃等。当第一温度的温度值120℃～130℃时，第一温度可以包括该温度范围内的任一点值，示例性地，第一温度可以为120℃、 122℃、125℃、128℃、130℃等。
51.进一步地，当压电聚合物为偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物，第二温度的温度值可以为140℃～145℃，示例性地，第二温度的温度值可以为140℃、 141℃、143℃、144℃、145℃等。由于偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的居里温度为136℃，其熔融温度为148℃，通过设置第二温度的温度值为140℃～145℃，第二温度更接近偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的熔融温度，这样，偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物的结晶效果更佳，从而提高压电性能。
52.可选地，对压电薄膜进行极化处理后，还可以对压电复合层进行第二次烘烤。这样，在极化时堆积于压电膜层的电荷可以通过烘烤进行释放。
53.以下通过具体实施例对本发明实施例进行更详细说明。
54.实施例一
55.实施例一公开了一种压电复合层的制备方法，该制备方法包括如下步骤:
56.将偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物分散于丙二醇甲醚醋酸酯和丁酮的混合溶剂中，以形成浆料，其中，偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物在浆料中的质量百分比为13％～18％。
57.将该浆料和附着力增强剂混合，其中，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:5。
58.将玻璃基板水洗后进行等离子清洗，以使玻璃基板的水滴角小于30
°
。
59.使用刮涂法将浆料涂覆于清洗后的玻璃基板上以形成压电膜层，并通过抽真空至干燥。
60.将压电膜层在50℃～60℃下烘烤15min～45min，再经120℃～130℃下烘烤15min～45min，最后再140℃～145℃下烘烤3h～5h。
61.将压电复合层在10.2kv～2kv下极化，并在极化后进行烘烤。
62.实施例二
63.实施例二公开的压电复合层的制备方法与上述实施例一的区别在于，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:7.5。
64.实施例三
65.实施例三公开的压电复合层的制备方法与上述实施例一的区别在于，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:10。
66.实施例四
67.实施例四公开的压电复合层的制备方法与上述实施例一的区别在于，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:15。
68.对比例1
69.实施例五公开的压电复合层的制备方法与上述实施例一的区别在于，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:2.5。
70.对比例一
71.对比例一公开的压电复合层的制备方法与上述实施例一的区别在于，浆料与附着力增强剂的质量之比为30:2.5。
72.对比例二
73.对比例二公开了一种压电复合层的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
74.将玻璃基板水洗后进行等离子清洗，以使玻璃基板的水滴角小于30
°
。
75.在玻璃基板上涂覆附着力增强剂，并在静置5min后烘烤20min。
76.在涂覆了附着力增强剂的玻璃基板上涂覆偏二氟乙烯－三氟乙烯共聚物，以形成压电膜层，并通过抽真空至干燥。
77.将压电膜层在50℃～60℃下烘烤15min～45min，再经120℃～130℃下烘烤 15min～45min，最后再140℃～145℃下烘烤3h～5h。
78.再将压电复合层在10.2kv～2kv下极化，并在极化后进行烘烤。
79.对实施例一至实施例四以及对比例一和对比例二进行压电性能(d33) 以及附着力测试(其中，附着力测试采用百格测试法进行测试)，测试结果如表1所示。
80.表1压电性能及附着力
[0081][0082][0083]
由表1可知，当浆料与附着力增强剂的质量之比在30:7.5～30:15时，该压电复合层的压电膜层不仅具有较佳的压电性能且具有较佳的附着力。
[0084]
本发明第二方面公开了一种压电复合层，该压电复合层根据上述第一方面所述的压电复合层的制备方法制备而成压电复合层，不仅具有较佳的附着力且具有较优异的压电性能。
[0085]
本发明第三方面公开了一种指纹识别模块，该指纹识别模块包括如上述第二方面所述的压电复合层，由于上述第二方面的压电复合层具有较佳的附着力以及压电性能，从而使用了该压电复合层的指纹识别模块的指纹识别的准确性以及灵敏性更佳。
[0086]
本发明第四方面公开了一种电子设备，该电子设备具有如上述第三方面所述的指纹识别模块。具有如上述第三方面所述的指纹识别模块的电子设备，具有如上述第三方面所述的指纹识别模块的全部技术效果，此处不再赘述。
[0087]
以上对本发明实施例公开的压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的压电复合层及其制备方法以及指纹识别模组、电子设备及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。