CN110297249B - 超声波传感器模组、显示屏模组及电子设备 - Google Patents

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至少两个相邻的检测模块，每一所述检测模块包括：多个超声波传感器像素点；第一驱动电路，用于驱动所述多个超声波传感器像素点同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述检测模块的距离；第二驱动电路，用于当所述障碍物与所述检测模块的距离小于或等于预设距离时，依次通过每一端口驱动与所述端口连接的超声波传感器像素点发射第二超声波信号并接收第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像。所述超声波传感器模组可以避免检测模块中的多个超声波传感器像素点持续处于高频切换状态，因此可以减小电子设备的功耗，节省电能。

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，用户对电子设备的安全性需求也越来越高。通常，电子设备上设置有指纹识别模组，用于对用户的身份进行验证，以保障用户使用电子设备的安全性。

然而，为了随时能够通过指纹识别模组对用户的身份进行验证，电子设备上的指纹识别模组需要时刻处于工作状态。即使是在电子设备处于待机状态时，指纹识别模组也需要处于工作状态。而指纹识别模组持续处于工作状态，会增大电子设备的功耗，不利于节省电子设备的电能。

发明内容

本申请实施例提供一种超声波传感器模组、显示屏及电子设备，可以减小电子设备的功耗，节省电子设备的电能。

本申请实施例提供一种超声波传感器模组，所述超声波传感器模组包括至少两个相邻的检测模块，每一所述检测模块包括：

多个超声波传感器像素点，每一所述超声波传感器像素点用于发射超声波信号，以及用于接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号；

第一驱动电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述第一驱动电路用于驱动所述多个超声波传感器像素点同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述检测模块的距离；

第二驱动电路，包括多个端口，每一所述端口与一个或多个所述超声波传感器像素点连接，所述第二驱动电路用于当所述障碍物与所述检测模块的距离小于或等于预设距离时，依次通过每一所述端口驱动与所述端口连接的超声波传感器像素点发射第二超声波信号并接收第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像。

本申请实施例提供一种显示屏模组，所述显示屏模组包括至少两个相邻的显示区域，所述至少两个相邻的显示区域用于共同显示信息，每一所述显示区域包括：

多个超声波传感器像素点，每一所述超声波传感器像素点用于发射超声波信号，以及用于接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号；

第一驱动电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述第一驱动电路用于驱动所述多个超声波传感器像素点同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述显示区域的距离；

第二驱动电路，包括多个端口，每一所述端口与一个或多个所述超声波传感器像素点连接，所述第二驱动电路用于当所述障碍物与所述显示区域的距离小于或等于预设距离时，依次通过每一所述端口驱动与所述端口连接的超声波传感器像素点发射第二超声波信号并接收第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像。

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，可以在障碍物与检测模块的距离大于预设距离时，检测模块进行距离检测，而当障碍物与检测模块的距离小于或等于预设距离时，检测模块进行指纹图像的采集，而进行指纹图像的采集需要检测模块中的多个超声波传感器像素点持续进行高频切换，从而本申请可以避免所述检测模块持续进行指纹图像的采集，而是在需要进行指纹图像采集时才进行多个超声波传感器像素点的高频切换，因此可以避免检测模块中的多个超声波传感器像素点持续处于高频切换状态，也即可以减少检测模块中的多个超声波传感器像素点的切换次数，因此可以减小电子设备的功耗，节省电能。

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的检测模块的第一种结构示意图。

图6为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第二种结构示意图。

图7为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第三种结构示意图。

图8为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第四种结构示意图。

图9为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第五种结构示意图。

图10为本申请实施例提供的电子设备的第二种结构示意图。

图11为图10所示电子设备沿P2-P2方向的剖视图。

图12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13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，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-Emitting Diode，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、用户手指等)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与所述超声波传感器模组20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可以理解为电子设备100的前壳。

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。其中，后盖60可以理解为电子设备100的后壳。

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。

超声波传感器模组20包括层叠设置的第一电极层201、压电材料层202以及第二电极层203。所述第一电极层201设置在所述压电材料层202的一侧并与所述压电材料层202连接。所述第二电极层203设置在所述压电材料层202的另一侧并与所述压电材料层202连接。其中，所述第一电极层201、所述第二电极层203均可以包括多个电极。所述压电材料层202上的每一个点以及所述每一个点两侧的电极可以构成一个超声波传感器像素点。

所述压电材料层202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202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202的材质例如可以包括压电陶瓷。也即，所述压电材料层202可以为压电陶瓷形成的层状结构。

所述第一电极层201、所述第二电极层203构成所述压电材料层202的两个电极。例如，所述第一电极层201可以为所述压电材料层202的正电极层，所述第二电极层203可以为所述压电材料层202的负电极层。可以理解的，所述第一电极层201、所述第二电极层203的功能也可以互换，也即所述第一电极层201为所述压电材料层202的负电极层，所述第二电极层203为所述压电材料21的正电极层。

所述第一电极层201、所述第二电极层203用于共同向所述压电材料层202施加驱动信号。例如，所述第一电极层201与所述第二电极层203可以具有不同的电势，以在所述压电材料层202上形成电势差，从而可以向所述压电材料层202施加驱动信号。其中，可以设置所述第一电极层201、所述第二电极层203中的一个为等电势层。例如，可以设置所述第一电极层201为等电势层。也即，所述第一电极层201的任意位置的电势都是相等的。

需要说明的是，通过驱动信号驱动压电材料层202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202施加的驱动信号的频率为多少，压电材料层202发射的超声波信号的频率就是多少。例如，可以向压电材料层202施加60KHz(千赫兹)或者12MHz(兆赫兹)的驱动信号，那么压电材料层202即可向外发射60KHz或者12MHz的超声波信号。

可以理解的，超声波传感器模组20还可以包括一些辅助结构。例如，可以在第一电极层201的外侧设置第一保护层，用于对所述第一电极层201进行保护；可以在第二电极层203的外侧设置第二保护层，用于对所述第二电极层203进行保护。还可以在第一电极层201、压电材料层202、第二电极层203之间设置粘接层，例如设置胶水层，以增强第一电极层201、压电材料层202、第二电极层203之间的结合度。

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。

超声波传感器模组20包括至少两个相邻的检测模块，每一所述检测模块都可以单独发射超声波信号以及接收反射信号，从而单独执行距离检测功能或者指纹识别功能。

例如，如图4所示，超声波传感器模组20包括4个检测模块21、22、23、24。其中，检测模块21与检测模块22、23相邻，检测模块22与检测模块21、24相邻，检测模块23与检测模块21、24相邻，检测模块24与检测模块22、23相邻。需要说明的是，图4所示仅仅是一种示例，超声波传感器模组20包括的检测模块的数量还可以为3个、5个、6个、9个等等。此外，超声波传感器模组20的多个检测模块的排列方式也不限于图4的示例，还可以为其它的排列方式，例如多个检测模块可以呈“一”字形依次排列。并且，每一个检测模块在超声波传感器模组20上占据的范围可以相同，也可以不同。

参考图5和图6，图5为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第一种结构示意图，图6为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第二种结构示意图。

其中，由于超声波传感器模组20的每一检测模块的结构都是相同的，因此图5以及随后的附图仅以一个检测模块例如检测模块21为例进行说明。

检测模块21包括多个超声波传感器像素点211、第一驱动电路212以及第二驱动电路213。可以理解的，超声波传感器模组20的其它检测模块也可以包括多个超声波传感器像素点，并且超声波传感器模组20的至少两个相邻的检测模块中的每一超声波传感器像素点均处于同一平面。

需要说明的是，尽管超声波传感器模组20的每一检测模块的结构都是相同的，但是每一检测模块包括的超声波传感器像素点211的数量可以相同，也可以不同。

其中，每一所述超声波传感器像素点211都包括超声波传感器模组20的压电材料层上的一个点，以及第一电极层、第二电极层上位于所述一个点两侧的电极。每一所述超声波传感器像素点211都可以用于发射超声波信号，以及用于接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号，从而实现检测障碍物的距离或者进行指纹识别。

第一驱动电路212与所述多个超声波传感器像素点211连接。所述第一驱动电路212用于驱动所述多个超声波传感器像素点211同时发射第一超声波信号并接收所述第一超声波信号经障碍物反射所产生的第一反射信号，以检测障碍物与所述检测模块21的距离。

需要说明的是，由于第一驱动电路212是驱动超声波传感器像素点211进行距离检测，此时进行检测的频率可以较低，或者进行间歇性的检测。因此，第一驱动电路212可以以较低的频率向超声波传感器像素点211输入驱动信号，或者间歇性输入驱动信号。例如，第一驱动电路212可以每秒输入一次驱动信号，以使得超声波传感器像素点211每秒发射一次超声波信号。

可以理解的，第一驱动电路212向超声波传感器像素点211输入驱动信号的频率与输入的驱动信号的信号频率是不同的。第一驱动电路212向超声波传感器像素点211输入驱动信号的频率表示第一驱动电路212每秒输入几次驱动信号，第一驱动电路212向超声波传感器像素点211输入的驱动信号的信号频率表示第一驱动电路212输入的交流电信号的频率。例如，第一驱动电路212向超声波传感器像素点211输入的驱动信号的信号频率可以为60KHz。

第二驱动电路213包括多个端口2131。每一所述端口2131与一个或多个所述超声波传感器像素点211连接。例如，如图5所示，每一所述端口2131可以与一列超声波传感器像素点211连接，其中每一列超声波传感器像素点包括多个超声波传感器像素点211。再例如，如图6所示，每一所述端口2131可以与一个超声波传感器像素点211连接。其中，所述第二驱动电路213还可以集成为驱动芯片。

所述第二驱动电路213用于当所述障碍物与所述检测模块21的距离小于或等于预设距离时，依次通过每一所述端口2131驱动与所述端口2131连接的超声波传感器像素点211发射第二超声波信号并接收所述第二超声波信号经所述障碍物反射所产生的第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像。其中，所述障碍物可以为用户手指。

其中，所述预设距离可以为预先设置在电子设备中的一个距离数值。所述预设距离可以为超声波传感器模组20与显示屏模组10之间的距离，也可以稍大于超声波传感器模组20与显示屏模组10之间的距离。例如，所述预设距离可以为5mm(毫米)、8mm、12mm等等。

当所述预设距离为超声波传感器模组20与显示屏模组10之间的距离时，即为当用户手指接触到显示屏模组10的表面时，所述第二驱动电路213即依次驱动超声波传感器像素点211采集用户的指纹图像。当所述预设距离稍大于超声波传感器模组20与显示屏模组10之间的距离时，即为当用户手指快要接触到显示屏模组10的表面，但是还未接触到时，所述第二驱动电路213即依次驱动超声波传感器像素点211采集用户的指纹图像。

需要说明的是，由于第二驱动电路213是依次驱动超声波传感器像素点211采集指纹图像，而采集指纹图像需要较高的检测精度，因此所述第二超声波信号的频率应该是较高的频率。其中，所述第二超声波信号的频率大于所述第一超声波信号的频率，也即所述第一超声波信号的频率小于所述第二超声波信号的频率。例如，所述第一超声波信号的频率可以为60KHz，所述第二超声波信号的频率可以为12MHz。

其中，检测模块21采集到指纹图像后，电子设备100可以将采集到的指纹图像与预先存储的指纹图像进行比较，以判断采集到的指纹图像与预先存储的指纹图像之间的匹配度是否达到要求，从而实现指纹识别。

可以理解的，第一驱动电路212驱动所述多个超声波传感器像素点211发射第一超声波信号以进行距离检测时，所述多个超声波传感器像素点211不需要逐一进行接通与关闭的切换，也即不需要进行高频切换，而是由同一个驱动信号驱动同时发射超声波信号，因此所述多个超声波传感器像素点211所消耗的功率较小。

而第二驱动电路213驱动所述多个超声波传感器像素点211采集指纹图像时，需要依次通过每一端口2131驱动与所述端口2131连接的超声波传感器像素点211发射第二超声波信号，也即所述多个超声波传感器像素点211需要在接通与关闭之间进行高频切换，每一时刻由第二驱动电路213的一个端口输入一个驱动信号来驱动对应的超声波传感器像素点211发射超声波信号，因此所述多个超声波传感器像素点211所消耗的功率较大。

因此，相对于检测模块21持续进行指纹图像的采集而言，当障碍物与检测模块21的距离大于预设距离时，检测模块21只进行距离检测，而当障碍物与检测模块21的距离小于或等于预设距离时，检测模块21才进行指纹图像的采集，检测模块21可以避免多个超声波传感器像素点211持续进行高频切换，也即可以减少多个超声波传感器像素点211的切换次数，从而检测模块21可以以较小的功率实现距离检测和指纹图像的采集。也即，所述检测模块21可以以较小的功率实现电子设备所需的指纹图像采集功能，从而可以减小功耗，节省电能。

而电子设备的超声波传感器模组20包括多个检测模块，每一检测模块都可以在减小功耗、节省电能的同时实现指纹图像的采集，因此电子设备在进行指纹识别时，可以有效地减小功耗，节省电能。

参考图7，图7为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第三种结构示意图。

可以理解的，每一所述检测模块21还可以包括控制电路214，如图7所示。其中，所述控制电路214与所述多个超声波传感器像素点211连接。

所述控制电路214用于当检测模块21检测到障碍物与所述检测模块21的距离大于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第一驱动电路212。可以理解的，检测模块21可以具有初始状态。在初始状态下，可以默认为障碍物与检测模块21的距离大于所述预设距离。从而，在初始状态下，所述控制电路214可以控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第一驱动电路212。其中，当没有障碍物阻挡检测模块21时，也即未检测到障碍物时，可以理解为障碍物与检测模块21之间的距离为无穷大，此时也可以认为障碍物与检测模块21的距离大于所述预设距离。

所述控制电路214还用于当检测模块21检测到所述障碍物与所述检测模块21的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第二驱动电路213。从而，当检测模块21检测到障碍物与检测模块21的距离小于或等于所述预设距离时，所述控制电路214即可控制进行切换，以控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第二驱动电路213，从而通过第二驱动电路213驱动检测模块21采集用户的指纹图像。

其中，可以理解的，所述控制电路214在控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第一驱动电路212时，可以控制所述多个超声波传感器像素点211与所述第二驱动电路213断开。同理，所述控制电路214在控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第二驱动电路213时，可以控制所述多个超声波传感器像素点211与所述第一驱动电路212断开。

可以理解的，每一所述检测模块21还可以包括比较电路215，如图7所示。其中，所述比较电路215与所述控制电路214连接。

所述比较电路215用于将检测模块21检测到的障碍物与所述检测模块21的距离与所述预设距离进行比较，以判断所述障碍物与所述检测模块21的距离是否大于所述预设距离。

需要说明的是，所述比较电路215也可以与所述控制电路214集成为一体，例如集成为一个控制芯片，从而可以节省电路布局空间，提高电路布局效率。

参考图8，图8为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第四种结构示意图。

可以理解的，每一所述检测模块21还可以包括第一开关电路216和第二开关电路217，如图8所示。

其中，所述第一开关电路216与所述多个超声波传感器像素点211、所述第一驱动电路212、所述控制电路214连接。所述控制电路214用于当所述检测模块21检测到障碍物与所述检测模块21的距离大于所述预设距离时，控制所述第一开关电路接通，以控制所述多个超声波传感器像素点211接通所述第一驱动电路212。

可以理解的，所述第一开关电路216也可以集成在所述第一驱动电路212中。例如，所述第一驱动电路212与所述第一开关电路216可以集成为第一驱动芯片，从而可以节省电路布局空间，提高电路布局效率。

所述第二开关电路217与所述多个超声波传感器像素点211、所述第二驱动电路213、所述控制电路214连接。所述控制电路214用于当所述检测模块21检测到障碍物与所述检测模块21的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述第二开关电路217接通，以控制所述多个超声波传感器像素点接通所述第二驱动电路。

可以理解的，所述第二开关电路217也可以集成在所述第二驱动电路213中。例如，所述第二驱动电路213与所述第二开关电路217可以集成为第二驱动芯片，从而可以节省电路布局空间，提高电路布局效率。

参考图9，图9为本申请实施例提供的超声波传感器模组的检测模块的第五种结构示意图。

其中，可以理解的，所述第一开关电路216可以包括一个或多个薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)。控制电路214通过控制所述一个或多个TFT的接通或关闭，即可实现控制所述多个超声波传感器像素点211与所述第一驱动电路212的接通或断开。

同理，所述第二开关电路217也可以包括多个TFT。所述多个TFT中，每一个TFT均与所述第二驱动电路213的一个端口连接。此外，所述控制电路214也可以包括多个控制端口，每一控制端口与一个所述TFT连接。控制电路214通过控制每一个所述TFT的接通或关闭，即可实现控制与所述TFT连接的一个或多个超声波传感器像素点211与所述第二驱动电路213的端口2131的接通或断开。

本申请实施例提供的超声波传感器模组，既可以实现距离检测，又可以实现指纹识别，从而可以在一个超声波传感器模组中实现距离检测和指纹识别的功能复用。相对于现有技术中通过独立的距离传感器进行距离检测、并且通过独立的指纹识别模组进行指纹识别，本申请通过一个传感器模组即可实现距离传感器和指纹识别模组的功能，因此在电子设备中可以省略距离传感器，从而可以降低电子设备的成本。

此外，本申请实施例提供的超声波传感器模组，可以在障碍物与检测模块的距离大于预设距离时，检测模块进行距离检测，而当障碍物与检测模块的距离小于或等于预设距离时，检测模块进行指纹图像的采集，而进行指纹图像的采集需要检测模块中的多个超声波传感器像素点持续进行高频切换，从而本申请可以避免所述检测模块持续进行指纹图像的采集，而是在需要进行指纹图像采集时才进行多个超声波传感器像素点的高频切换，因此可以避免检测模块中的多个超声波传感器像素点持续处于高频切换状态，也即可以减少检测模块中的多个超声波传感器像素点的切换次数，因此可以减小电子设备的功耗，节省电能。

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10、图11，图10为本申请实施例提供的电子设备的第二种结构示意图，图11为图10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12，图12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包括至少两个相邻的显示区域，所述至少两个相邻的显示区域用于共同显示信息。或者也可以理解为，所述至少两个相邻的显示区域拼接成完整的显示区域，每一所述显示区域显示的信息拼接成电子设备100所显示的完整的信息。

例如，如图12所示，显示屏模组10包括4个显示区域11、12、13、14。其中，显示区域11与显示区域12、13相邻，显示区域12与显示区域11、14相邻，显示区域13与显示区域11、14相邻，显示区域14与显示区域12、13相邻。需要说明的是，图12所示仅仅是一种示例，显示屏模组10包括的显示区域的数量还可以为3个、5个、6个、9个等等，此外，显示屏模组10的多个显示区域的排列方式也不限于图12的示例，还可以为其它的排列方式，例如多个显示区域可以呈“一”字形依次排列。并且，每一个显示区域在显示屏模组10上占据的范围可以相同，也可以不同。

其中，每一所述显示区域还包括多个超声波传感器像素点、第一驱动电路、第二驱动电路。此外，每一所述显示区域还可以包括控制电路、比较电路、第一开关电路、第二开关电路等电路结构。所述超声波传感器像素点、第一驱动电路、第二驱动电路、控制电路、比较电路、第一开关电路、第二开关电路可以参考上文对超声波传感器像素点211、第一驱动电路212、第二驱动电路213、控制电路214、比较电路215、第一开关电路216、第二开关电路217的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，上文中的第一驱动电路212用于驱动多个超声波传感器像素点同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与检测模块的距离，而所述显示屏模组10中的第一驱动电路用于驱动多个超声波传感器像素点同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述显示区域的距离。可以理解的，所述显示屏模组10中的第二驱动电路、控制电路、比较电路、第一开关电路、第二开关电路的功能可以根据所述显示屏模组10中的第一驱动电路的功能而进行适当的调整，在此不做赘述。

参考图13，图13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。

其中，显示屏模组10包括层叠设置的第一基板层101、第一电极层102、显示层103、压电材料层104、第二电极层105以及第二基板层106。

所述第二基板层106设置在所述第一基板层101的一侧。所述第二基板层106与所述第一基板层101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106和所述第一基板层101为所述第一电极层102、显示层103、压电材料层104、第二电极层105提供支撑和保护作用。

其中，所述第一基板层101例如可以为玻璃基板，所述第二基板层106例如也可以为玻璃基板。

所述显示层103设置在所述第一基板层101与所述第二基板层106之间。所述显示层103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103包括液晶，或者理解为所述显示层103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103包括有机发光层，或者理解为所述显示层103即为有机发光层。

所述压电材料层104设置在所述第一基板层101与所述第二基板层106之间。所述压电材料层104用于发射超声波信号，以及接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号，从而实现检测障碍物与显示屏模组10的显示区域的距离，以及实现采集用户的指纹图像。

所述压电材料层104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202的描述，在此不再赘述。

可以理解的，所述显示层103与所述压电材料层104在显示屏模组10中的设置位置也可以互换。

所述第一电极层102、第二电极层105设置在所述第一基板层101与所述第二基板层106之间。并且，所述第一电极层102、第二电极层105位于所述压电材料层104的两侧。所述第一电极层102、第二电极层105作为所述压电材料层104的两个电极，用于为所述压电材料层104施加电压，例如为所述压电材料层104施加驱动信号，以驱动所述压电材料层104发射超声波信号。

其中，所述第一电极层102可以参考上文对超声波传感器模组20中的第一电极层201的描述，所述第二电极层105可以参考上文对超声波传感器模组20中的第二电极层203的描述，在此不再赘述。

本申请实施例提供的显示屏模组，不仅可以实现显示信息，又可以实现距离检测，还可以实现指纹识别，从而可以实现显示屏模组的功能复用。相对于现有技术中通过显示屏显示信息、通过独立的距离传感器进行距离检测、通过独立的指纹识别模组进行指纹识别，本申请通过一个显示屏模组即可实现显示屏、距离传感器、指纹识别模组的功能，因此在电子设备中可以省略距离传感器和指纹识别模组，从而可以降低电子设备的成本。

此外，本申请实施例提供的显示屏模组，可以在障碍物与显示区域的距离大于预设距离时，显示区域进行距离检测，而当障碍物与显示区域的距离小于或等于预设距离时，显示区域进行指纹图像的采集，而进行指纹图像的采集需要检测模块中的多个超声波传感器像素点持续进行高频切换，从而本申请可以避免所述检测模块持续进行指纹图像的采集，而是在需要进行指纹图像采集时才进行多个超声波传感器像素点的高频切换，因此可以避免显示区域中的多个超声波传感器像素点持续处于高频切换状态，也即可以减少显示区域中的多个超声波传感器像素点的切换次数，因此可以减小电子设备的功耗，节省电能。

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，电子设备中的超声波传感器模组或者显示屏模组即可检测到障碍物(此处的障碍物即为用户手指)的距离小于或等于预设距离，从而控制超声波传感器模组或者显示屏模组中的超声波传感器像素点依次发射超声波信号，来采集用户的指纹图像，并进行指纹识别。

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，超声波传感器模组或者显示屏模组中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，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 (15)

1.一种超声波传感器模组，其特征在于，所述超声波传感器模组包括至少两个相邻的检测模块，每一所述检测模块包括：

多个超声波传感器像素点，每一所述超声波传感器像素点用于发射超声波信号，以及用于接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号；

第一驱动电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述第一驱动电路用于驱动所述多个超声波传感器像素点，所述多个超声波传感器像素点由同一个驱动信号驱动同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述检测模块的距离，其中，在检测障碍物与所述检测模块的距离时，所有超声波传感器像素点同时接通和关闭；

第二驱动电路，包括多个端口，每一所述端口与一个或多个所述超声波传感器像素点连接，所述第二驱动电路用于当所述障碍物与所述检测模块的距离小于或等于预设距离时，每一时刻由一个所述端口输入一个驱动信号驱动对应的超声波传感器像素点发射第二超声波信号，依次通过每一所述端口驱动与所述端口连接的超声波传感器像素点发射第二超声波信号并接收第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像，其中，在从所述障碍物处采集指纹图像时，每一个所述超声波传感器像素点在接通和关闭之间高频切换。

2.根据权利要求1所述的超声波传感器模组，其特征在于，每一所述检测模块还包括：

控制电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述控制电路用于：

当所述障碍物与所述检测模块的距离大于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点接通所述第一驱动电路；

当所述障碍物与所述检测模块的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点接通所述第二驱动电路。

3.根据权利要求2所述的超声波传感器模组，其特征在于，每一所述检测模块还包括：

第一开关电路，与所述多个超声波传感器像素点、所述第一驱动电路、所述控制电路连接；

所述控制电路用于当所述障碍物与所述检测模块的距离大于所述预设距离时，控制所述第一开关电路接通。

4.根据权利要求2所述的超声波传感器模组，其特征在于，每一所述检测模块还包括：

第二开关电路，与所述多个超声波传感器像素点、所述第二驱动电路、所述控制电路连接；

所述控制电路用于当所述障碍物与所述检测模块的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述第二开关电路接通。

5.根据权利要求2所述的超声波传感器模组，其特征在于，每一所述检测模块还包括：

比较电路，与所述控制电路连接，所述比较电路用于将所述障碍物与所述检测模块的距离与所述预设距离进行比较，以判断所述障碍物与所述检测模块的距离是否大于所述预设距离。

6.根据权利要求1至5任一项所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述第一超声波信号的频率小于所述第二超声波信号的频率。

7.根据权利要求1至5任一项所述的超声波传感器模组，其特征在于，所述至少两个相邻的检测模块中的每一所述超声波传感器像素点均处于同一平面。

8.一种显示屏模组，其特征在于，所述显示屏模组包括至少两个相邻的显示区域，所述至少两个相邻的显示区域用于共同显示信息，每一所述显示区域包括：

多个超声波传感器像素点，每一所述超声波传感器像素点用于发射超声波信号，以及用于接收所述超声波信号经障碍物反射所产生的反射信号；

第一驱动电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述第一驱动电路用于驱动所述多个超声波传感器像素点，所述多个超声波传感器像素点由同一个驱动信号驱动同时发射第一超声波信号并接收第一反射信号，以检测障碍物与所述显示区域的距离，其中，在检测障碍物与所述检测模块的距离时，所有超声波传感器像素点同时接通和关闭；

第二驱动电路，包括多个端口，每一所述端口与一个或多个所述超声波传感器像素点连接，所述第二驱动电路用于当所述障碍物与所述显示区域的距离小于或等于预设距离时，每一时刻由一个所述端口输入一个驱动信号驱动对应的超声波传感器像素点发射第二超声波信号，依次通过每一所述端口驱动与所述端口连接的超声波传感器像素点发射第二超声波信号并接收第二反射信号，以从所述障碍物处采集指纹图像，其中，在从所述障碍物处采集指纹图像时，每一个所述超声波传感器像素点在接通和关闭之间高频切换。

9.根据权利要求8所述的显示屏模组，其特征在于，每一所述显示区域还包括：

控制电路，与所述多个超声波传感器像素点连接，所述控制电路用于：

当所述障碍物与所述显示区域的距离大于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点接通所述第一驱动电路；

当所述障碍物与所述显示区域的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述多个超声波传感器像素点接通所述第二驱动电路。

10.根据权利要求9所述的显示屏模组，其特征在于，每一所述显示区域还包括：

第一开关电路，与所述多个超声波传感器像素点、所述第一驱动电路、所述控制电路连接；

所述控制电路用于当所述障碍物与所述显示区域的距离大于所述预设距离时，控制所述第一开关电路接通。

11.根据权利要求9所述的显示屏模组，其特征在于，每一所述显示区域还包括：

第二开关电路，与所述多个超声波传感器像素点、所述第二驱动电路、所述控制电路连接；

所述控制电路用于当所述障碍物与所述显示区域的距离小于或等于所述预设距离时，控制所述第二开关电路接通。

12.根据权利要求9所述的显示屏模组，其特征在于，每一所述显示区域还包括：

比较电路，与所述控制电路连接，所述比较电路用于将所述障碍物与所述显示区域的距离与所述预设距离进行比较，以判断所述障碍物与所述显示区域的距离是否大于所述预设距离。

13.根据权利要求8至12任一项所述的显示屏模组，其特征在于，所述第一超声波信号的频率小于所述第二超声波信号的频率。

14.一种电子设备，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。

15.一种电子设备，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13任一项所述的显示屏模组。

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