CN109240550B - 触控显示模组以及应用该触控显示模组的电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种触控显示模组,包括:显示单元,显示单元包括一基板,所述基板位于所述显示单元一侧;阻隔层,阻隔层粘附于所述基板背离所述显示单元的表面;超声波指纹感测单元,所述超声波指纹感测单元粘附于所述阻隔层背离所述显示单元的表面;以及,所述显示单元、阻隔层及超声波指纹感测单元的声阻抗不全相同,所述阻隔层的声阻抗的数值介于所述显示单元及所述超声波感测单元的声阻抗的数值之间。本发明还提供一种应用该触控显示模组的电子装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种触控感测模组、应用该触控感测模组的电子装置。
背景技术
指纹识别装置由于具有隐私保护功能而被设置于智能手机中,指纹识别元件能够识别放置在指纹识别元件上的手指的指纹,当使用者将其手指放置在指纹识别元件的表面上时,使用者的手指的指纹将被识别,进而验证使用者的身份信息以增加用户体验。
指纹识别装置可分为光学式、电容式、声波式等,声波式指纹识别装置因其操作不易受环境温度、湿度的影响,且具有寿命长、解析度高而得到广泛应用。但,超声波指纹识别装置受超声波物理性质的限制难以应用于屏下指纹识别。
发明内容
一种触控显示模组,包括:
显示单元,所述显示单元包括一基板,所述基板位于所述显示单元一侧;
阻隔层,所述阻隔层粘附于所述基板背离所述显示单元的表面;
超声波指纹感测单元,所述超声波指纹感测单元粘附于所述阻隔层背离所述显示单元的表面;以及
其中,所述显示单元、阻隔层及超声波指纹感测单元的声阻抗不全相同,所述阻隔层的声阻抗的数值介于所述显示单元及所述超声波感测单元的声阻抗的数值之间。
一种电子装置,该电子装置包括本体及设置于该本体内的触控显示模组。
由于所述阻隔层的声阻抗的数值介于所述显示单元及所述超声波感测单元的声阻抗的数值之间,使得超声波由所述超声波感测单元至显示单元的传播过程中的损耗较小,进而使得超声波的放射信号具备足够的强度以使其所包含的指纹信息被识别。
附图说明
图1为本发明的电子装置的立体示意图。
图2为图1的沿II-II方向的剖视示意图。
图3为本发明的触控显示模组的平面投影示意图。
图4为超声波穿过连续三层介质时的传播示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备,可以参照附图以及本发明的下述各种具体实施例,附图中相同的标记代表相同或者相似的元件。然而,本领域的普通技术人员应当理解,下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所覆盖的范围。此外,附图仅仅用于示意性地加以说明,并未依照其实际尺寸按比例进行绘制。
下面参照附图,对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
如图1所示,为本发明的电子装置1的立体示意图。电子装置1包括主体12以及设置于主体12内的触控显示模组10。于一实施例中,电子装置1为智能手机;在其他实施例中,电子装置1可以为电脑、电视、MP4以及工作站等带有显示功能的电子产品。
如图2所示,为图1的沿II-II方向的剖视示意图,具体为触控显示模组10的剖视示意图。触控显示模组10包括显示单元11、阻隔层15、超声波指纹感测单元16以及盖板13。
显示单元11包括基板111,位于显示单元11一侧用于承载显示单元11的其他元件。盖板13设置于显示单元11远离基板111的一侧,盖板13远离显示单元11的表面为使用者进行触摸操作的区域。阻隔层15粘附于基板111背离盖板13一侧的表面。超声波指纹感测单元16粘附于阻隔层15背离显示单元11的表面,超声波指纹感测单元16通过发射和接收超声波实现对盖板13表面的指纹讯号的采集。
于一实施例中,显示单元11、阻隔层15及超声波指纹感测单元16的声阻抗不全相同,阻隔层15的声阻抗的数值介于显示单元11以及超声波指纹感测单元16的声阻抗的数值之间,阻隔层15的声阻抗可以等于或近似于显示单元11或者超声波指纹感测单元16的声阻抗;在其他实施例中,显示单元11、阻隔层15及超声波指纹感测单元16的声阻抗可以相同或近似。
显示单元11还包括发光阵列112以及偏光片113。发光阵列112设置于基板111远离阻隔层15一侧,发光阵列112可以包括用于发光的有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode,OLED)、微型发光二极管(Micro Light-Emitting Diode,MLED)等发光单元或者用于控制发光单元工作的薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)阵列,薄膜晶体管阵列通过驱动并控制发光单元工作以实现画面显示。
偏光片113设置于发光阵列112远离基板111一侧,偏光片113可以对发光阵列112发出的光进行过滤或其他处理以改善画面显示质量。显示单元11还可以包括一触控层114,触控层114设置于偏光片113远离发光阵列112一侧,于一实施例中,触控层114为内嵌式感测层(In-cell touch),在其他实施例中,触控层114可以为外挂式感测层(On-celltouch),或者,触控层114还可以整合于盖板13中。于一实施例中,触控层114为自容式感测结构,在其他实施例中,触控层可以为互容式感测结构或者电阻型感测结构。
显示单元11中的基板111可以为柔性材料或非柔性材料,在本实施例中,基板111为柔性材料,其具有可挠性,使显示单元11可以适用于曲面显示装置或者柔性显示装置,基板111的材料可以为有机物,如聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester,PEN)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate,PET)。在其他实施例中,基板111可为非柔性材料,其具备一定的刚性,基板111可以为二氧化硅(SiO2)或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)。
阻隔层15包括导电层151以及粘胶层,所述粘胶层包括设置于导电层151相对两侧的第一粘胶层152以及第二粘胶层153,显示单元11及超声波指纹感测单元16分别位于阻隔层15相对两侧,显示单元11及超声波指纹感测单元16分别通过位于导电层151两侧的第一粘胶层152及第二粘胶层153与阻隔层15粘结。
导电层151具备导电能力,导电层151的材料可以为金属、合金、导电聚合物、掺杂有导电颗粒的有机物或金属氧化物等导电材料,导电层151具体可以为铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、黄铜(主体为Cu和Zn的合金)、氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)。
于一实施例中,导电层151可作为静电屏蔽层(Electrostatic shield,ESD),以避免显示单元11对超声波指纹感测单元16以及电子装置1中的部分电路可能产生的影响。导电层151可以连接一电势为零的导体以导走静电,导电层151可直接接地、连接电子装置1的金属外壳或者显示单元11的薄膜晶体管阵列。于一实施例中,导电层151的厚度为50μm,导电层151的面电阻小于200mΩ以使其具备较佳的导电能力;在其他实施例中,导电层151的厚度及面电阻可以为其他合理的值。
粘胶层具备粘附能力,粘胶层的材料可以为包含环氧树脂(Epoxide resin)、聚酯纤维(polyester fibre)、丙烯酸树脂(Acrylic resin)、聚氨酯(polyurethane)、不饱和聚酯以及有机硅胶中的至少一种的粘胶。超声波指纹感测单元16通过粘胶层与显示单元11实现粘结。
于一实施例中,当超声波指纹感测单元16或显示单元11中的一个出现损坏,将超声波指纹感测单元16或显示单元11分离以对未损坏的元件进行重工时,使用溶解剂(如乙酸乙酯)溶解第一粘胶层152或第二粘胶层153的同时可避免基板111或超声波指纹感测单元16的损坏。于一实施例中,第一粘胶层152或第二粘胶层153可选用固态粘胶,避免液态粘胶凝固过程中对显示单元11或超声波指纹感测单元16的表面造成划伤。于一实施例中,第一粘胶层152或第二粘胶层153可作为光学屏蔽层,以避免显示单元11发出的光对超声波指纹感测单元16以及电子装置1中的部分电路可能产生的影响,进一步地,第一粘胶层152或第二粘胶层153的光密度(optical density)可以大于或等于4以增强对光线的阻挡。于一实施例中,第一粘胶层152与第二粘胶层153可以为相同的材料或结构,在其他实施例中,第一粘胶层152与第二粘胶层153还可以为不同的材料或结构。
超声波指纹感测单元16包括阵列板161、压电层162、电极层163以及保护层164。阵列版161粘结至阻隔层15,压电层162覆盖阵列板161远离阻隔层15的一侧,电极层163覆盖压电层162远离阵列板161一侧,保护层164覆盖电极层163远离压电层162一侧。
于一实施例中,阵列板161包含多个薄膜晶体管(TFT)组成的像素电路阵列,每一像素电路包括一个或多个TFT,每一TFT包含至少一个像素电极,多个像素电极与压电层162电性连接并与电极层163相互配合以驱动压电层162发射及接收超声波讯号。于一实施例中,阵列板161的厚度范围可以为大于或等于1μm至小于1mm。于一实施例中,压电层162可以为压电陶瓷(piezoelectric ceramics,PZT)或聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)等压电材料,压电层162的厚度范围可以为不小于1μm至不大于50μm。
如图3所示,为本发明的触控显示模组10的平面投影示意图。其中,基板111在盖板13上的投影面积小于盖板13的面积,阻隔层15在基板111上的投影面积小于或等于基板111的面积,超声波指纹感测单元16在基板111上的投影的面积小于或等于阻隔层15在基板111上的投影面积。
于一实施例中,超声波指纹感测单元16在基板111上的投影的面积不小于10mm2。触控显示模组10还包括一显示区AA,显示区AA为触控显示模组10显示画面的区域,用于使用者在显示区AA内进行有效触控操作。显示单元11的至少部分位于显示区AA内,超声波指纹感测单元16位于显示区AA内。当使用者手指按压于显示区AA内对应超声波指纹感测单元16的区域时,超声波指纹感测单元16发出的超声波接触手指并发生反射,反射回的超声波被超声波指纹感测单元16接收以实现指纹讯号的采集。
如图4所示,为超声波穿过连续三层介质时的传播示意图。介质1、介质2以及介质3分别拥有不同的密度ρ1、ρ2、ρ3,超声波在介质1、介质2以及介质3分别拥有不同的声波速率C1、C2、C3,由声阻抗公式Z=ρ×C可知,不同介质的密度ρ以及声波速率C不完全相同会导致其对应的声阻抗Z不相同。
超声波在传播过程中普遍存在损耗,当超声波穿过两种不同介质的交界面时,若两种介质的声阻抗Z不同,则超声波将发生反射;两种介质之间的声阻抗Z相差越大,则反射的超声波的量占穿过该交界面的超声波的量的比值越大,即,超声波损耗越高,反之亦然。两种介质之间的声阻抗Z相差越小,则反射的超声波的量占穿过该交界面的超声波的量的比值越小,即,超声波损耗越低。当超声波如图4所示穿透三层不同介质时,若介质2的声阻抗Z2=(Z1·Z3)1/2,则超声波损耗最小。
超声波指纹感测单元16发出的超声波需由超声波指纹感测单元16传播至盖板13远离超声波指纹感测单元16的表面才可与使用者的手指实现接触并发生反射,反射的超声波由盖板13远离超声波指纹感测单元16的表面传播至超声波指纹感测单元16才可被超声波指纹感测单元16接收并转化为电信号。
于一实施例中,显示单元11与超声波指纹感测单元16的声阻抗不同,阻隔层15的声阻抗的数值介于显示单元11及超声波指纹感测单元16的声阻抗的数值之间,超声波依次穿过超声波指纹感测单元16、阻隔层15以及显示单元11时的两次损耗之和必定小于超声波直接穿过显示单元11与超声波指纹感测单元16直接接触的交界面产生的单次损耗。阻隔层15可作为显示单元11及超声波指纹感测单元16之间的缓冲层以降低超声波在传播过程中的损耗。且,当阻隔层15的声阻抗的数值等于或近似于显示单元11的声阻抗与超声波指纹感测单元16的声阻抗的乘积的二分之一次方时,超声波的损耗最小。
阻隔层15可作为显示单元11及超声波指纹感测单元16之间的缓冲层,阻隔层15的结构对于超声波传播存在一定影响。若导电层151两侧的第一粘胶层152及第二粘胶层153不相同,导电层151、第一粘胶层152及第二粘胶层153不相同,由公式Z2=(Z1·Z3)1/2可知,导电层151的声阻抗的数值介于第一粘胶层152及第二粘胶层153的声阻抗的数值之间,则超声波穿过阻隔层15的损耗较小。若导电层151两侧的第一粘胶层152及第二粘胶层153相同,由公式Z2=(Z1·Z3)1/2可知,当导电层151与第一粘胶层152及第二粘胶层153的声阻抗相同或近似时,超声波穿过阻隔层15的损耗最小,当导电层151与第一粘胶层152及第二粘胶层153的声阻抗相差越大时,超声波穿过阻隔层15的损耗最大,可认为阻隔层15的整体声阻抗越大。
由物质的杨氏模量K=ρ×C2可知,物质的杨氏模量与其声阻抗成正比,杨氏模量的大小亦可作为衡量其声阻抗大小的标准。于一实施例中,第一粘胶层152或第二粘胶层153的杨氏模量大于3MPa时,超声波穿透过程中的损耗较小。
上文中,参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是,本领域中的普通技术人员能够理解,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种触控显示模组,其特征在于,包括:
显示单元,所述显示单元包括一基板,所述基板位于所述显示单元一侧;
阻隔层,所述阻隔层粘附于所述基板背离所述显示单元的表面,所述阻隔层包括一导电层以及粘胶层,所述粘胶层包括设置于所述导电层相对两侧的一第一粘胶层和一第二粘胶层,所述导电层的声阻抗的数值介于所述第一粘胶层及所述第二粘胶层的声阻抗的数值之间,所述第一粘胶层或所述第二粘胶层中的至少一个的光密度大于或等于4以作为光学屏蔽层;
超声波指纹感测单元,所述超声波指纹感测单元粘附于所述阻隔层背离所述显示单元的表面,
其中,所述显示单元、阻隔层及超声波指纹感测单元的声阻抗不全相同,所述阻隔层的声阻抗的数值介于所述显示单元及所述超声波指纹感测单元的声阻抗的数值之间。
2.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述触控显示模组还包括一显示区,所述显示单元的至少部分位于所述显示区内,所述超声波指纹感测单元位于所述显示区内。
3.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述显示单元及所述超声波指纹感测单元通过所述粘胶层与所述阻隔层粘结。
4.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述粘胶层的杨氏模量大于3MPa。
5.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述导电层为导电材料,所述导电层的面电阻小于200mΩ。
6.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述阻隔层在所述基板上的投影面积小于或等于所述基板的面积,所述超声波指纹感测单元在所述基板上的投影的面积小于或等于所述阻隔层在所述基板上的投影面积。
7.如权利要求1所述的触控显示模组,其特征在于:所述阻隔层的声阻抗的数值为所述显示单元的声阻抗与所述超声波指纹感测单元的声阻抗的乘积的二分之一次方。
8.一种电子装置,所述电子装置包括主体及设置于所述主体内的触控显示模组,其特征在于:该触控显示模组为权利要求1-7任意一项所述的触控显示模组。
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