CN110213416A - 超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备 - Google Patents

超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备，所述超声波传感器模组包括：压电材料层，包括相邻的第一区域和第二区域；电极层，与所述压电材料层连接，所述电极层用于向所述压电材料层施加驱动信号，以驱动所述压电材料层的第一区域发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层的第二区域发射第二频率的超声波信号，所述第一频率小于所述第二频率。所述超声波传感器模组可以同时实现距离检测功能和指纹识别功能，并且，所述超声波传感器模组在实现距离检测和指纹识别时，超声波信号可以透过显示屏模组，从而显示屏模组上无需为超声波传感器模组单独设置非显示区域，因此可以提高显示屏模组的屏占比。

Description

超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备。
背景技术
随着电子技术的发展，诸如智能手机等电子设备在用户生活中使用地越来越频繁。例如，用户可以通过电子设备实现通话功能、购物功能、支付功能等等。
通常，在电子设备进行通话的过程中，电子设备需要检测用户脸部与电子设备之间的距离，以控制电子设备的显示屏点亮或熄灭，从而防止由于用户脸部触碰到电子设备的显示屏而造成误操作。在用户对电子设备解锁、通过电子设备实现购物功能、通过电子设备实现支付功能等需要验证用户身份的场景下，电子设备需要对用户的指纹进行识别，以判断当前用户是否具有操作权限。
然而，为了实现上述功能，电子设备中需要设置独立的距离传感器以实现距离检测功能，并且电子设备中需要设置独立的指纹识别传感器以实现指纹识别功能。独立的距离传感器和指纹识别传感器都需要占用电子设备显示屏的非显示区域，从而导致显示屏的非显示区域面积增大，不利于提高显示屏的屏占比。
发明内容
本申请实施例提供一种超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备，可以提高电子设备显示屏模组的屏占比。
本申请实施例提供一种超声波传感器模组，包括：
压电材料层，包括相邻的第一区域和第二区域；
电极层，与所述压电材料层连接，所述电极层用于向所述压电材料层施加驱动信号，以驱动所述压电材料层的第一区域发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层的第二区域发射第二频率的超声波信号，所述第一频率小于所述第二频率。
本申请实施例还提供一种显示屏模组，包括：
第一基板层；
第二基板层，设置在所述第一基板层一侧；
显示层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述显示层用于显示信息；
压电材料层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述压电材料层包括相邻的第一区域和第二区域；
电极层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述电极层与所述压电材料层连接，所述电极层用于向所述压电材料层施加驱动信号，以驱动所述压电材料层的第一区域发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层的第二区域发射第二频率的超声波信号；其中
所述第一频率小于所述第二频率，所述第一频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层或所述第二基板层以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层或所述第二基板层以实现指纹识别。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：
壳体；
显示屏模组，安装在所述壳体上；
超声波传感器模组，安装在所述壳体内，所述超声波传感器模组设置在背离所述显示屏模组的显示面的一侧，所述超声波传感器模组为上述超声波传感器模组。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：
壳体；
显示屏模组，安装在所述壳体上，所述显示屏模组为上述显示屏模组。
本申请实施例提供的超声波传感器模组，可以通过压电材料层的第一区域和第二区域发射不同频率的超声波信号，从而可以通过所述第一区域和所述第二区域实现不同的功能，以实现所述超声波传感器模组的功能复用。
本申请实施例提供的显示屏模组，可以同时实现距离检测功能和指纹识别功能，并且，所述超声波传感器模组在实现距离检测和指纹识别时，是通过超声波信号进行检测和识别的，超声波信号可以透过显示屏模组，从而显示屏模组上无需为超声波传感器模组单独设置非显示区域，也即可以减少超声波传感器模组对显示屏模组的非显示区域的占用，因此可以提高显示屏模组的屏占比。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电子设备的第一种结构示意图。
图2为图1所示电子设备沿P1-P1方向的剖视图。
图3为本申请实施例提供的超声波传感器模组的第一种结构示意图。
图4为本申请实施例提供的超声波传感器模组的第二种结构示意图。
图5为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的第二电极层的结构示意图。
图6为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的第一电极层的结构示意图。
图7为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的控制芯片与第一电极层和第二电极层的连接关系示意图。
图8为本申请实施例提供的电子设备的第二种结构示意图。
图9为图8所示电子设备沿P2-P2方向的剖视图。
图10为本申请实施例提供的显示屏模组的第一种结构示意图。
图11为本申请实施例提供的显示屏模组的第二种结构示意图。
图12为本申请实施例提供的显示屏模组的第三种结构示意图。
图13为本申请实施例提供的电子设备进行距离检测的应用场景示意图。
图14为本申请实施例提供的电子设备进行指纹识别的应用场景示意图。
图15为本申请实施例提供的电子设备进行指纹识别的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供一种电子设备。所述电子设备可以是智能手机、平板电脑等设备，还可以是游戏设备、AR(Augmented Reality，增强现实)设备、汽车装置、数据存储装置、音频播放装置、视频播放装置、笔记本电脑、桌面计算设备等。
参考图1和图2，图1为本申请实施例提供的电子设备的第一种结构示意图，图2为图1所示电子设备沿P1-P1方向的剖视图。
电子设备100包括显示屏模组10、超声波传感器模组20、中框30、电路板40、电池50以及后盖60。
其中，显示屏模组10可以安装在中框30上，并通过中框30连接至后盖60，以形成电子设备100的显示面，用于显示图像、文本等信息。其中，显示屏模组10可以包括液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)或有机发光二极管显示屏(Organic Light-EmittingDiode，OLED)。
可以理解的，显示屏模组10上还可以设置有盖板。所述盖板覆盖所述显示屏模组10，以对显示屏模组10进行保护，防止显示屏模组10被刮伤或者被水损坏。其中，所述盖板可以为透明玻璃盖板，从而用户可以透过盖板观察到显示屏模组10显示的信息。例如，所述盖板可以为蓝宝石材质的玻璃盖板。
超声波传感器模组20可以设置在所述显示屏模组10底部，并安装在中框30上。也即，所述超声波传感器模组20设置在背离所述显示屏模组10的显示面的一侧。其中，显示屏模组10的显示面即为显示屏模组10显示信息时朝向用户的一面。
所述超声波传感器模组20用于实现电子设备100的距离检测功能，以及实现电子设备100的指纹识别功能。其中，所述超声波传感器模组20可以发射超声波信号。所述超声波信号透过所述显示屏模组10从而接触到障碍物(例如用户脸部)并产生反射信号，超声波传感器模组20接收所述反射信号，根据所述反射信号的强度或者发射超声波信号与接收到所述反射信号的时间差即可检测到障碍物距离电子设备100的距离。另一方面，当电子设备需要进行指纹识别时，所述超声波信号透过所述显示屏模组10从而接触到用户手指，用户手指上的指纹图案的不同部位反射产生不同的反射信号，超声波传感器模组20接收所述反射信号并根据所述反射信号获取到用户手指的指纹图像，从而可以进行指纹识别。
中框30可以为薄板状或薄片状的结构，也可以为中空的框体结构。中框30用于为电子设备100中的电子元件或功能组件提供支撑作用，以将电子设备100中的电子元件、功能组件安装到一起。
其中，中框30以及后盖60可以共同形成电子设备100的壳体，用于容纳或安装电子设备的电子元件、功能组件等。例如，所述显示屏模组10可以安装在所述壳体上，所述超声波传感器模组20可以安装在所述壳体内。此外，电子设备的摄像头、受话器、电路板、电池等功能组件都可以安装到中框30上以进行固定。可以理解的，中框30的材质可以包括金属或塑胶。
电路板40可以安装在中框30上。电路板40可以为电子设备100的主板。其中，电路板40上可以集成有麦克风、扬声器、受话器、耳机接口、摄像头、加速度传感器、陀螺仪以及处理器等功能组件中的一个或多个。同时，显示屏模组10可以电连接至电路板40，以通过电路板40上的处理器对显示屏模组10的显示进行控制。
电池50可以安装在中框30上。同时，电池50电连接至所述电路板40，以实现电池50为电子设备100供电。其中，电路板40上可以设置有电源管理电路。所述电源管理电路用于将电池50提供的电压分配到电子设备100中的各个电子元件。
后盖60可以一体成型。在后盖60的成型过程中，可以在后盖60上形成后置摄像头孔等结构。
参考图3，图3为本申请实施例提供的超声波传感器模组20的第一种结构示意图。
其中，超声波传感器模组20包括层叠设置的压电材料层21和电极层22。
所述压电材料层21在施加电压时可以产生超声波信号，并向外发射超声波信号。压电材料层21上施加的电压例如可以为驱动信号。可以理解的，所述驱动信号为高频交流电信号。压电材料层21的材质例如可以包括压电陶瓷。也即，所述压电材料层21可以为压电陶瓷形成的层状结构。
其中，所述压电材料层21包括相邻的第一区域21A和第二区域21B。所述第一区域21A用于发射第一频率的超声波信号。所述第二区域21B用于发射第二频率的超声波信号。其中，所述第一频率小于所述第二频率。所述第一频率的超声波信号用于透过电子设备100的显示屏模组10从而实现电子设备100的距离检测功能，所述第二频率的超声波信号用于透过电子设备100的显示屏模组10从而实现电子设备100的指纹识别功能。
因此，本申请实施例提供的超声波传感器模组20，可以通过压电材料层21的第一区域21A和第二区域21B发射不同频率的超声波信号，从而可以通过所述第一区域21A和所述第二区域21B实现不同的功能，以实现所述超声波传感器模组20的功能复用。
此外，本申请实施例提供的超声波传感器模组20，可以同时实现距离检测功能和指纹识别功能。并且，所述超声波传感器模组20在实现距离检测和指纹识别时，是通过超声波信号进行检测和识别的，超声波信号可以透过显示屏模组，从而显示屏模组上无需为超声波传感器模组20单独设置非显示区域，也即可以减少超声波传感器模组20对显示屏模组的非显示区域的占用，因此可以提高显示屏模组的屏占比。
需要说明的是，超声波信号的频率越大，则波长越短，直线传播性越好，接触到障碍物时越不容易发生衍射，在介质中传输时损耗也就越大。相应的，超声波信号的频率越小，则波长越长，直线传播性越差，接触到障碍物时相对容易发生衍射，在介质中传输时损耗也就相对较小。
电子设备在进行距离检测时，也即检测障碍物(例如人脸)与电子设备之间的距离时，通常障碍物与电子设备并未直接接触，也即障碍物与电子设备之间的距离较远。超声波传感器模组20发射的超声波信号在透过显示屏模组10后，还需要在空气中传输一段距离后才会接触到障碍物。为了减少超声波信号在空气中传输时造成的损耗，因此用于距离检测的超声波信号的频率设置的相对较小，也即所述第一频率较小。
其中，所述第一频率的范围可以介于20KHz与1MHz之间，也即所述第一频率大于20KHz并小于1MHz。例如，所述第一频率可以为60KHz。
电子设备在进行指纹识别时，通常用户手指与电子设备是直接接触的，例如用户手指接触或者按压在显示屏模组10上，也即用户手指与电子设备之间的距离是比较近的。超声波传感器模组20发射的超声波信号在透过显示屏模组10后，即可直接接触到用户手指，而不需要在空气中传输，此时超声波信号在整个传输过程中的损耗是相对较小的。而为了提高采集用户指纹图像的准确性，也即提高采集的指纹图像的清晰度，可以尽量减少超声波信号在接触到用户手指时发生的衍射，因此用于指纹识别的超声波信号的频率设置的相对较大，也即所述第二频率较大。
其中，所述第二频率的范围可以为大于10MHz。例如，所述第二频率可以为12MHz。
可以理解的，电子设备100需要进行距离检测的场景通常为通话场景。例如，电子设备100处于拨打电话场景、语音通话场景、语音播放消息等场景时，通常需要检测障碍物与电子设备100之间的距离，以防止由于障碍物的误触而造成电子设备100的误操作。在这些通话场景中，都是需要通过电子设备100的受话器或者扬声器向外传输声音信号的。而在电子设备中，受话器、扬声器等发声组件通常都设置在电子设备的端部。例如，受话器可以设置在电子设备100的顶端，扬声器可以设置在电子设备100的底端。也即，可以理解为，电子设备向外传输声音信号的部位是相对固定的，且通常位于电子设备的端部，而用户在收听电子设备向外传输的声音信号时，耳朵或者脸部自然也就会靠近电子设备的端部。
为了在电子设备100处于通话场景时准确检测障碍物(用户耳朵或者脸部)与电子设备100之间的距离，可以将用于距离检测的检测部位也设置在电子设备100的端部。
因此，所述超声波传感器模组20中，所述压电材料层21的第一区域21A可以位于所述压电材料层21的一端部。例如，如图3所示，第一区域21A位于压电材料层21的右端部。可以理解的，图3仅仅是一种示意图，若以电子设备100竖直放置时超声波传感器模组20在电子设备100中的位置而言，则所述第一区域21A可以位于所述压电材料层21的顶端或底端。
此外，由于电子设备向外传输声音信号的部位是相对固定的，且通常位于电子设备的端部，因此电子设备向外传输声音信号的部位在电子设备上所占的面积也是相对较小的。而在电子设备进行指纹识别时，用户在电子设备的显示屏模组上触摸或者按压的位置是不固定的，并且显示屏模组上支持用户触摸或者按压的面积较大，因此电子设备上进行指纹识别的区域需要覆盖到较大的面积。
因此，所述超声波传感器模组20中，所述压电材料21的第一区域21A的面积小于第二区域21B的面积。从而，所述超声波传感器模组20可以通过所述第一区域21A在相对固定的范围内实现距离检测，可以通过所述第二区域21B在较大的范围内实现指纹识别。
继续参考图3，其中，所述电极层22与所述压电材料层21连接。例如，所述电极层22与所述压电材料层21可以层叠设置，并实现连接。
其中，所述电极层22用于向所述压电材料层21施加驱动信号，以驱动所述压电材料层21的第一区域21A发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层21的第二区域21B发射第二频率的超声波信号。其中，所述驱动信号可以为高频交流电信号，例如高频脉冲信号。所述第一频率小于所述第二频率。
可以理解的，所述电极层22可以包括两个相互间隔的电极层，例如一个正电极层和一个负电极层。
参考图4，图4为本申请实施例提供的超声波传感器模组20的第二种结构示意图。
所述电极层22包括间隔设置的第一电极层221和第二电极层222。所述第一电极层221设置在所述压电材料层21的一侧并与所述压电材料层21连接。所述第二电极层222设置在所述压电材料层21的另一侧并与所述压电材料层21连接。
其中，所述第一电极层221、所述第二电极层222构成所述压电材料层21的两个电极。例如，所述第一电极层221可以为所述压电材料层21的正电极层，所述第二电极层222可以为所述压电材料层21的负电极层。可以理解的，所述第一电极层221、所述第二电极层222的功能也可以互换，也即所述第一电极层221为所述压电材料层21的负电极层，所述第二电极层222为所述压电材料21的正电极层。
其中，所述第一电极层221、所述第二电极层222用于共同向所述压电材料层21施加驱动信号。例如，所述第一电极层221与所述第二电极层222可以具有不同的电势，以在所述压电材料层21上形成电势差，从而可以向所述压电材料层21施加驱动信号。
需要说明的是，通过驱动信号驱动压电材料层21发射超声波信号时，发射的超声波信号的频率与驱动信号的频率是相同的。也即，向压电材料层21施加的驱动信号的频率为多少，压电材料层21发射的超声波信号的频率就是多少。
因此，为了驱动压电材料层21的不同区域发射不同频率的超声波信号，可以向压电材料层21的不同区域施加不同频率的驱动信号。
其中，可以设置所述第一电极层221为等电势层。也即，所述第一电极层221的任意位置的电势都是相等的。
所述第二电极层222包括相邻的第一电极区域222A和第二电极区域222B。
其中，所述第一电极区域222A与所述压电材料层21的第一区域21A相对设置，并且所述第一电极区域222A与所述压电材料21的第一区域21A连接。所述第一电极区域222A与所述第一电极层221用于共同向所述压电材料层21的第一区域21A施加第一频率的驱动信号，以驱动所述第一区域21A发射所述第一频率的超声波信号。例如，所述第一电极区域222A与所述第一电极层221可以用于共同向所述压电材料层21的第一区域21A施加60KHz的驱动信号。
所述第二电极区域222B与所述压电材料层21的第二区域21B相对设置，并且所述第二电极区域222B与所述压电材料21的第二区域21B连接。所述第二电极区域222B与所述第一电极层221用于共同向所述压电材料层21的第二区域21B施加第二频率的驱动信号，以驱动所述第二区域21B发射所述第二频率的超声波信号。例如，所述第二电极区域222B与所述第一电极层221可以用于共同向所述压电材料层21的第二区域21B施加12MHz的驱动信号。
参考图5，图5为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的第二电极层的结构示意图。
可以理解的，所述第二电极层222可以包括多个彼此电绝缘的电极。每一所述电极与所述压电材料层21上的一个点连接以驱动与所述电极连接的点进行震动以产生超声波信号。
其中，所述第二电极层222的第一电极区域222A包括多个彼此电绝缘的第一电极2221。每一所述第一电极2221均与所述压电材料层21的第一区域21A连接。例如，每一所述第一电极2221与所述第一区域21A内的一个点连接，以驱动所述第一区域21A内连接的点进行震动以产生超声波信号。
需要说明的是，所述第一电极区域222A包括多个彼此电绝缘的第一电极2221仅仅是一种可行的实施方式。可以理解的，所述第一电极区域222A也可以包括一整块电极，而不区分为多个彼此电绝缘的第一电极。例如，所述第一电极区域222A可以由一块金属电极板构成。
所述第二电极层222的第二电极区域222B包括多个彼此电绝缘的第二电极2222。每一所述第二电极2222均与所述压电材料层21的第二区域21B连接。例如，每一所述第二电极2222与所述第二区域21B内的一个点连接，以驱动所述第二区域21B内连接的点进行震动以产生超声波信号。
需要说明的是，所述第二电极区域222B包括多个彼此电绝缘的第二电极2222仅仅是一种可行的实施方式。可以理解的，所述第二电极区域222B也可以包括一整块电极，而不区分为多个彼此电绝缘的第二电极。例如，所述第二电极区域222B也可以由一块金属电极板构成。
参考图6，图6为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的第一电极层的结构示意图。
可以理解的，所述第一电极层221也可以包括多个彼此电绝缘的电极。例如，如图6所示，第一电极层221包括多个彼此电绝缘的第三电极2211。每一所述第三电极2211均与所述压电材料层21连接。其中，所述多个第三电极2211的电势相等，从而可以使所述第一电极层221形成为等电势层。
其中，在超声波传感器模组20中，第一电极层221上的每一个第三电极2211与第二电极层222上的一个第一电极2221的位置相对，或者与一个第二电极2222的位置相对。每一个第三电极2211与一个第一电极2221以及压电材料层21位于所述第三电极2211和所述第一电极2221之间的部分可以理解为一个超声波传感器像素点。每一个第三电极2211与一个第二电极2222以及压电材料层21位于所述第三电极2211和所述第二电极2222之间的部分也可以理解为一个超声波传感器像素点。也即，每一个超声波传感器像素点包括压电材料层21的一部分、与所述部分连接的第三电极2211、与所述部分连接的第一电极2221或第二电极2222。因此，通过对每一个第三电极2211、每一个第一电极2221、每一个第二电极2222的电势进行控制，即可实现对每一个超声波传感器像素点进行控制。
可以理解的，超声波传感器模组20还可以包括控制芯片。所述控制芯片与所述超声波传感器模组20的电极层22连接。所述控制芯片用于对所述电极层22向所述压电材料层21施加的驱动信号进行控制。
参考图7，图7为本申请实施例提供的超声波传感器模组中的控制芯片与第一电极层和第二电极层的连接关系示意图。
其中，超声波传感器模组20包括控制芯片23。所述控制芯片23分别与所述电极层22中的第一电极层221、第二电极层222连接。
例如，如图7所示，控制芯片23通过x1、x2、x3、……、xi等线路与所述第一电极层221上的每一个第三电极2211连接，以对每一个所述第三电极2211的电势进行控制。其中，可以理解的，x1、x2、x3、……、xi等线路中的每一条线路可以同时与多个第三电极2211连接，从而可以减少控制芯片23与第一电极层221之间的线路数量。所述线路例如可以为印刷导线。
类似的，控制芯片23通过y1、y2、y3、……、yj等线路与所述第二电极层222上的每一个第一电极2221、每一个第二电极2222连接，以对每一个所述第一电极2221、每一个所述第二电极2222的电势进行控制。其中，可以理解的，y1、y2、y3、……、yj等线路中的每一条线路可以同时与多个第一电极2221连接，或者同时与多个第二电极2222连接，从而可以减少控制芯片23与第二电极层222之间的线路数量。所述线路也可以为印刷导线。
可以理解的，上述电子设备100中，显示屏模组10和超声波传感器模组20可以集成到一起。也即，可以将超声波传感器模组20集成在显示屏模组10中。
参考图8、图9，图8为本申请实施例提供的电子设备的第二种结构示意图，图9为图8所示电子设备沿P2-P2方向的剖视图。
其中，电子设备100包括显示屏模组10、中框30、电路板40、电池50以及后盖60。所述显示屏模组10中集成有超声波传感器模组。
以下仅就显示屏模组10与图1所示电子设备100的显示屏模组10的不同之处进行描述，相同之处可以参考上文的描述，在此不再赘述。中框30、电路板40、电池50以及后盖60也可以参考上文的描述，在此不再赘述。
参考图10，图10为本申请实施例提供的显示屏模组10的第一种结构示意图。
其中，显示屏模组10包括层叠设置的第一基板层11、显示层12、压电材料层13、电极层14以及第二基板层15。
所述第二基板层15设置在所述第一基板层11的一侧。所述第二基板层15与所述第一基板层11形成显示屏模组10的两块基板，例如上基板和下基板。所述第二基板层15和所述第一基板层11为所述显示层12、压电材料层13、电极层14提供支撑和保护作用。
其中，所述第一基板层11例如可以为玻璃基板，所述第二基板层15例如也可以为玻璃基板。
所述显示层12设置在所述第一基板层11与所述第二基板层15之间。所述显示层12用于显示信息，例如显示图像、文本等信息，从而实现显示屏模组10的显示功能。
其中，所述显示屏模组10可以为液晶显示屏。此时，所述显示层12包括液晶，或者理解为所述显示层12即为液晶层。所述显示屏模组10也可以为有机发光二极管显示屏。此时，所述显示层12包括有机发光层，或者理解为所述显示层12即为有机发光层。
所述压电材料层13设置在所述第一基板层11与所述第二基板层15之间。所述压电材料层13用于发射第一频率的超声波信号和第二频率的超声波信号。所述第一频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层11或所述第二基板层15以实现距离检测。所述第二频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层11或所述第二基板层15以实现指纹识别。
例如，当所述显示屏模组10显示信息时，若所述第一基板层11为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述第一基板层11以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述第一基板层11以实现指纹识别；若所述第二基板层15为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述第二基板层15以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述第二基板层15以实现指纹识别。
所述压电材料层13的具体结构和功能可以参考上文对超声波传感器模组20中的压电材料层21的描述，在此不再赘述。
其中，当所述压电材料层13的第一区域位于所述压电材料层13的一端部时，所述第一区域在所述显示层12上的正投影位于所述显示层12的一端部。
所述电极层14设置在所述第一基板层11与所述第二基板层15之间。所述电极层14的具体结构、功能以及与所述压电材料层13之间的关系可以参考上文对超声波传感器模组20中的电极层22的描述，在此不再赘述。
参考图11，图11为本申请实施例提供的显示屏模组10的第二种结构示意图。
可以理解的，所述电极层14可以包括第一电极层141和第二电极层142。其中，所述第一电极层141设置在第一基板层11与显示层12之间，所述第二电极层142设置在显示层12与第二基板层15之间，所述压电材料层13设置在显示层12与第二电极层142之间。
当所述显示屏模组10显示信息时，若所述第一基板层11为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述显示层12、所述第一电极层141以及所述第一基板层11以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述显示层12、所述第一电极层141以及所述第一基板层11以实现指纹识别。
当所述显示屏模组10显示信息时，若所述第二基板层15为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述第二电极层142、所述第二基板层15以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述第二电极层142、所述第二基板层15以实现指纹识别。
其中，所述第一电极层141可以参考上文对超声波传感器模组20中的第一电极层221的描述，所述第二电极层142可以参考上文对超声波传感器模组20中的第二电极层222的描述，在此不再赘述。
可以理解的，显示层12和压电材料层13在显示屏模组10中的设置位置也可以互换。
参考图12，图12为本申请实施例提供的显示屏模组10的第三种结构示意图。
其中，所述第一电极层141设置在第一基板层11与显示层12之间，所述第二电极层142设置在显示层12与第二基板层15之间，所述压电材料层13设置在第一电极层141与显示层12之间。
当所述显示屏模组10显示信息时，若所述第一基板层11为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述第一电极层141、所述第一基板层11以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述第一电极层141、所述第一基板层11以实现指纹识别。
当所述显示屏模组10显示信息时，若所述第二基板层15为朝向用户的一面，则所述第一频率的超声波信号透过所述显示层12、所述第二电极层142以及所述第二基板层15以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号透过所述显示层12、所述第二电极层142以及所述第二基板层15以实现指纹识别。
本申请实施例提供的显示屏模组10，可以同时实现距离检测功能和指纹识别功能。并且，显示屏模组10在实现距离检测和指纹识别时，是通过超声波信号进行检测和识别的，超声波信号可以透过显示屏模组10，从而显示屏模组10上无需单独设置非显示区域，也即可以减少显示屏模组10上的非显示区域的面积，因此可以提高显示屏模组的屏占比。
参考图13，图13为本申请实施例提供的电子设备进行距离检测的应用场景示意图。
其中，当电子设备需要进行距离检测时，例如电子设备处于拨打电话场景、语音通话场景、语音播放消息等场景时，电子设备控制上述超声波传感器模组20中的压电材料层21或者上述显示屏模组10中的压电材料层13发射第一频率的超声波信号。所述超声波信号接触到障碍物(例如用户脸部)时产生反射信号，所述反射信号传输至电子设备处被压电材料层接收。电子设备根据接收到的反射信号的强度即可检测到障碍物与电子设备之间的距离。或者，电子设备根据发射超声波信号时的第一时刻与接收到反射信号时的第二时刻之间的时间间隔以及超声波信号的传输速度，也可以得到障碍物与电子设备之间的距离。
参考图14、图15，图14为本申请实施例提供的电子设备进行指纹识别的应用场景示意图，图15为本申请实施例提供的电子设备进行指纹识别的原理示意图。
其中，当用户手指接触或者按压在电子设备表面(例如显示屏模组表面)时，电子设备控制上述超声波传感器模组20中的压电材料层21或者上述显示屏模组10中的压电材料层13发射第二频率的超声波信号。超声波信号在接触到手指时，产生反射信号。反射信号又被压电材料层接收。随后，电子设备将接收到的反射信号转换为相应的电信号，即可得到用户手指的指纹图像。
可以理解的，手指表面存在指纹图案，而指纹图案是由凹凸不平的区域形成的。因此，指纹图案的不同区域反射超声波信号形成反射信号时，反射信号的强度是不同的，压电材料层接收到手指不同部位的反射信号的强度也是不同的。从而，电子设备可以根据手指不同部位的反射信号强度来获取手指不同部位的凹凸程度，即可形成用户手指的三维指纹图像。
例如，指纹图案中凹陷最深的部位可以称为指纹谷，指纹图案中凸起最高的部位可以称为指纹脊。当用户手指反射超声波信号产生反射信号时，指纹谷所产生的反射信号强度是最弱的，指纹脊所产生的反射信号强度是最强的。电子设备根据接收到的手指不同部位所产生的反射信号强度即可识别出手指上的指纹谷和指纹脊。
在本申请的描述中，需要理解的是，诸如“第一”、“第二”等术语仅用于区分类似的对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
以上对本申请实施例提供的超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请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申请。同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (17)

1.一种超声波传感器模组，其特征在于，包括：
压电材料层，包括相邻的第一区域和第二区域；
电极层，与所述压电材料层连接，所述电极层用于向所述压电材料层施加驱动信号，以驱动所述压电材料层的第一区域发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层的第二区域发射第二频率的超声波信号，所述第一频率小于所述第二频率。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述电极层包括：
第一电极层，设置在所述压电材料层的一侧并与所述压电材料层连接；
第二电极层，设置在所述压电材料层的另一侧并与所述压电材料层连接；
其中，所述第一电极层、所述第二电极层用于共同向所述压电材料层施加驱动信号。
3.根据权利要求2所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述第一电极层为等电势层，所述第二电极层包括：
第一电极区域，与所述压电材料层的第一区域连接，所述第一电极区域与所述第一电极层用于共同向所述第一区域施加第一频率的驱动信号，以驱动所述第一区域发射所述第一频率的超声波信号；
第二电极区域，与所述压电材料层的第二区域连接，所述第二电极区域与所述第一电极层用于共同向所述第二区域施加第二频率的驱动信号，以驱动所述第二区域发射所述第二频率的超声波信号。
4.根据权利要求3所述的超声波传感器模组，其特征在于：
所述第一电极区域包括多个彼此电绝缘的第一电极，每一所述第一电极均与所述压电材料层的第一区域连接；
所述第二电极区域包括多个彼此电绝缘的第二电极，每一所述第二电极均与所述压电材料层的第二区域连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超声波传感器模组，其特征在于，还包括：
控制芯片，与所述电极层连接，所述控制芯片用于对所述电极层向所述压电材料层施加的驱动信号进行控制。
6.根据权利要求1至4任一项所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述第一区域位于所述压电材料层的一端部，所述第一区域的面积小于所述第二区域的面积。
7.根据权利要求1至4任一项所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述第一频率大于20KHz并小于1MHz，所述第二频率大于10MHz。
8.一种显示屏模组，其特征在于，包括：
第一基板层；
第二基板层，设置在所述第一基板层一侧；
显示层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述显示层用于显示信息；
压电材料层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述压电材料层包括相邻的第一区域和第二区域；
电极层，设置在所述第一基板层与所述第二基板层之间，所述电极层与所述压电材料层连接，所述电极层用于向所述压电材料层施加驱动信号，以驱动所述压电材料层的第一区域发射第一频率的超声波信号，以及驱动所述压电材料层的第二区域发射第二频率的超声波信号；其中
所述第一频率小于所述第二频率，所述第一频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层或所述第二基板层以实现距离检测，所述第二频率的超声波信号用于透过至少所述第一基板层或所述第二基板层以实现指纹识别。
9.根据权利要求8所述的显示屏模组，其特征在于，所述电极层包括：
第一电极层，设置在所述压电材料层的一侧并与所述压电材料层连接；
第二电极层，设置在所述压电材料层的另一侧并与所述压电材料层连接；
其中，所述第一电极层、所述第二电极层用于共同向所述压电材料层施加驱动信号。
10.根据权利要求9所述的显示屏模组，其特征在于，所述第一电极层为等电势层，所述第二电极层包括：
第一电极区域，与所述压电材料层的第一区域连接，所述第一电极区域与所述第一电极层用于共同向所述第一区域施加第一频率的驱动信号，以驱动所述第一区域发射所述第一频率的超声波信号；
第二电极区域，与所述压电材料层的第二区域连接，所述第二电极区域与所述第一电极层用于共同向所述第二区域施加第二频率的驱动信号，以驱动所述第二区域发射所述第二频率的超声波信号。
11.根据权利要求10所述的显示屏模组，其特征在于：
所述第一电极区域包括多个彼此电绝缘的第一电极，每一所述第一电极均与所述压电材料层的第一区域连接；
所述第二电极区域包括多个彼此电绝缘的第二电极，每一所述第二电极均与所述压电材料层的第二区域连接。
12.根据权利要求8至11任一项所述的显示屏模组，其特征在于，还包括：
控制芯片，与所述电极层连接，所述控制芯片用于对所述电极层向所述压电材料层施加的驱动信号进行控制。
13.根据权利要求8至11任一项所述的显示屏模组，其特征在于，所述第一区域在所述显示层上的正投影位于所述显示层的一端部，所述第一区域的面积小于所述第二区域的面积。
14.根据权利要求8至11任一项所述的显示屏模组，其特征在于，所述第一频率大于20KHz并小于1MHz，所述第二频率大于10MHz。
15.根据权利要求8至11任一项所述的显示屏模组，其特征在于，所述显示层包括液晶层或有机发光层。
16.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体；
显示屏模组，安装在所述壳体上；
超声波传感器模组，安装在所述壳体内，所述超声波传感器模组设置在背离所述显示屏模组的显示面的一侧，所述超声波传感器模组为权利要求1至7任一项所述的超声波传感器模组。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：
壳体；
显示屏模组，安装在所述壳体上，所述显示屏模组为权利要求8至15任一项所述的显示屏模组。
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