CN116092137A - 指纹检测模组、显示模组和显示设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种指纹检测模组、显示模组和显示设备，解决了现有技术中难以实现全屏指纹检测的问题。其中，指纹检测模组包括：第一电极层，包括多个第一导电单元；第二电极层；压电层，位于第一电极层和第二电极层之间，压电层可根据手指按压到第一电极层和第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变；以及处理芯片，与第一电极层和第二电极层电连接，当压电层形变后在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，处理芯片基于电信号采集指纹检测信息。

Description

指纹检测模组、显示模组和显示设备

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种指纹检测模组、显示模组和显示设备。

背景技术

指纹检测作为安全认证中使用较多的一种方式，已普遍应用于人们的日常生活中，其中智能终端的指纹检测也得到了广泛的使用。

目前，在智能终端中常采用的指纹检测技术包括光学指纹检测和超声波指纹检测，它们都有一个共同的特点就是通常只在局部或特定位置下进行指纹检测，难以实现全屏指纹检测。在当下的全面屏时代，局部指纹检测已不能跟上“全面”屏任一位置都可以进行识别的发展需求。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种指纹检测模组、显示模组和显示设备，以解决现有技术中难以实现全屏指纹检测的问题。

本申请第一方面提供了一种指纹检测模组包括：第一电极层，包括多个第一导电单元；第二电极层；压电层，位于第一电极层和第二电极层之间，压电层可根据手指按压到第一电极层和第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变；以及处理芯片，与第一电极层和第二电极层电连接，当压电层形变后在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，处理芯片基于电信号采集指纹检测信息。

在一个实施例中，压电层包括多层压电薄膜，相邻压电薄膜的极化方向相反。

在一个实施例中，第二电极层包括多个第二导电单元，在由第二电极层指向第一电极层的方向上，第二导电单元的正投影和第一导电单元至少部分重叠。

在一个实施例中，指纹检测模组还包括放大电路和滤波电路；放大电路的输入端与第一电极层和第二电极层电连接，输出端与滤波电路电连接，滤波电路的输出端与处理芯片电连接；放大电路用于对电信号进行放大，滤波电路用于对放大后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至处理芯片。

在一个实施例中，指纹检测模组还包括复位电路，连接第一电极层和第二电极层；复位电路用于当满足预设条件时，向第一电极层和/或第二电极层充电，压电层恢复形变。

在一个实施例中，复位电路与处理芯片电连接；处理芯片完成指纹检测后向复位电路发送复位指令，复位电路接收到复位指令时，确定满足预设条件。

在一个实施例中，复位电路具体用于实时当检测到电信号时，开始计时，当计时满足预定时间时，确定满足预设条件。

本申请第二方面提供了一种显示模组，包括：显示面板；和上述任一实施例提供的指纹检测模组，与显示面板叠置，指纹检测模组的尺寸和显示面板的尺寸相当。

在一个实施例中，指纹检测模组位于显示面板的显示侧，第一电极层位于第二电极层的远离显示面板的一侧。

本申请第三方面提供了一种显示设备，包括上述实施例提供的显示模组。

根据本实施例提供的指纹检测模组、显示模组和显示设备，其中指纹检测模组包括第一电极层、第二电极层、压电层和处理芯片。第一电极层包括多个第一导电单元。压电层，位于所述第一电极层和所述第二电极层之间，压电层可根据手指按压到第一电极层和第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变。处理芯片与所述第一电极层和所述第二电极层电连接。当压电层形变后在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，所述处理芯片基于所述电信号采集指纹检测信息。一方面，手指的按压作用使得压电层产生电信号，基于电信号进行指纹检测，即基于压电效应实现指纹检测。可见，指纹检测过程中不依赖于光的“透过率”，因此可以直接将其用于显示模组，无需对显示模组的现有膜层挖孔来提高透过率。并且，基于压电效应的指纹检测模组相比于超声波指纹检测模组成本低。因此，本申请实施例提供的指纹检测模组适于实现全屏指纹检测。

附图说明

图1为本申请第一实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。

图2为本申请第二实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。

图3为本申请第三实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。

图4为本申请第四实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。

图5为本申请第一实施例提供的显示模组的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中提到的，常规的光学和超声波指纹检测仅用于局部指纹检测，不会用于全屏指纹检测。原因在于，对于光学指纹检测而言，光学指纹检测的重点是光的“透过率”，为了满足光学指纹检测对于入射光量的需求，通常会将指纹检测模块上方的膜层，例如阴极层挖掉，以确保足够多的光量被指纹检测模组采集到。模组中的每个膜层都有其相应的功能，虽然挖掉一些膜层的局部区域是可行的，但暂无完全替代或取消的方案。因此，光学指纹检测暂时无法实现全屏应用。对于超声波指纹检测而言，成本昂贵。目前仅在局部小范围内应用的超声波指纹检测模块的价格已高达几百元，几乎同屏幕价格相当。要想实现全屏应用，超声波指纹检测模块的成本将大大提高。因此，通常不会利用超声波指纹检测模块实现全屏指纹检测。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种指纹检测模组。该指纹检测模组包括：第一电极层、第二电极层、压电层和处理芯片。第一电极层包括多个第一导电单元。压电层，位于第一电极层和第二电极层之间，压电层可根据手指按压到第一电极层和第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变。处理芯片与第一电极层和第二电极层电连接。当压电层形变后在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，处理芯片基于电信号采集指纹检测信息。一方面，手指的按压作用使得压电层产生电信号，基于电信号进行指纹检测，即基于压电效应实现指纹检测。可见，指纹检测过程中不依赖于光的“透过率”，因此可以直接将其用于显示模组，无需对显示模组的现有膜层挖孔来提高透过率。并且，基于压电效应的指纹检测模组相比于超声波指纹检测模组成本低。因此，本申请实施例提供的指纹检测模组适于实现全屏指纹检测。

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，本领域普通技术人员在没有做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。

图1为本申请第一实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。如图1所示，指纹检测模组10包括：第一电极层11、第二电极层12、压电层13和处理芯片14。

其中，压电层13位于第一电极层11和第二电极层12之间，压电层可根据手指按压到所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变。压电层13为极化后的压电膜。在一个示例中，压电层13是通过原位极化形成的铁电聚合物薄膜。原位极化的过程可以包括：使压电膜的第一表面电势为零，在压电膜的第二表面提供第一电场和第二电场，第一电场的电势高于第二电场的电势。在第一电场的作用下电离压电膜的第二表面的环境气体，该环境气体穿过第二电场聚集在压电膜的第二表面，使得压电膜内形成沿压电膜厚度方向的膜内电场，如图1所示，膜内电场方向由第一电极层11指向第二电极层12，对压电膜进行极化形式压电层13。

第一电极层11包括多个第一导电单元，多个第一导电单元可以呈阵列排布。第一导电单元的尺寸以手指的一个谷脊周期对应多个第一导电单元为基准，即当手指按压到第一电极层11表面或第二电极层12表面时，一个谷脊周期覆盖多个第一导电单元。谷脊周期是指相邻指纹脊和指纹谷的宽度加和。每个第一导电单元、压电层13和第二电极层12构成一个电容式压电传感器单元100。

处理芯片14与第一电极层11和第二电极层12电连接，以形成电流回路。当手指按压到第一电极层11和第二电极层12中的至少一者表面时，手指可以覆盖多个第一导电单元。由于指纹嵴和指纹谷对指纹检测模组10产生的压力不同，导致压电层13的不同位置产生不同的形变，进而产生不同的电信号，处理芯片14基于电信号确定指纹嵴和指纹谷，以实现指纹检测。

根据本申请实施例提供的指纹检测模组包括第一电极层、第二电极层、压电层和处理芯片。第一电极层包括多个第一导电单元。压电层，位于第一电极层和第二电极层之间。处理芯片与第一电极层和第二电极层电连接。当手指按压到第一电极层和第二电极层中的至少一者表面时，压电层产生形变，在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，处理芯片基于电信号采集指纹检测信息。一方面，手指的按压作用使得压电层产生电信号，基于电信号进行指纹检测，即基于压电效应实现指纹检测。可见，指纹检测过程中不依赖于光的“透过率”，因此可以直接将其用于显示模组，无需对显示模组的现有膜层挖孔来提高透过率。并且，基于压电效应的指纹检测模组相比于超声波指纹检测模组成本低。因此，本申请实施例提供的指纹检测模组适于实现全屏指纹检测。

图2为本申请第二实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。如图2所示，该指纹检测模组20和图1所示指纹检测模组10的区别在于，在指纹检测模组20中，压电层23包括第一压电薄膜231和第二压电薄膜232，第一压电薄膜231和第二压电薄膜232叠置在第一电极层11和第二电极层12之间，第一压电薄膜231和第二压电薄膜232的极化方向相反。

例如，如图2所示，第一电极层21、第一压电薄膜231、第二压电薄膜232和第二电极层22依次叠置。第一压电薄膜231包括第一表面和第二表面，第一表面与第一电极层21接触，第二表面与第二压电薄膜232接触。第一表面聚集正电荷，第二表面聚集负电荷，第一电极层11的极化方向，即电场方向由第一表面指向第二表面。第二压电薄膜232包括第三表面和第四表面，第三表面和第一压电薄膜231接触，第四表面和第二电极层12接触。第三表面聚集负电荷，第四表面聚集正电荷，第二电极层12的极化方向，即电场方向由第四表面指向第三表面。

根据本实施例提供的指纹检测模组20，通过设置第一压电薄膜231和第二压电薄膜232的极化方向相反，使得第一压电薄膜231和第二压电薄膜232的接触面上聚集相同电性的电荷，例如图2所示实施例中第一压电薄膜231和第二压电薄膜232的接触面上聚集负电荷，因此不会在接触面上产生异性电荷中和现象，避免影响压电层23的带电量。

由于单一压电薄膜极化产生的电荷数量有限，为了提高压电层23整体的带电量，在其它实施例中，可以设置更多层压电薄膜，例如，3层、4层、5层等，相邻压电薄膜的极化方向相反。

图3为本申请第三实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。如图3所示，该指纹检测模组30和上述任一实施例提供的指纹检测模组的区别在于，在指纹检测模组30中，第二电极层32包括多个第二导电单元，多个第二导电单元阵列排布。第二导电单元和第一导电单元的数量相等。在由第二电极层指向第一电极层的方向上，第二导电单元的正投影和第一导电单元至少部分重叠，以形成上下对应结构。相互对应的第一导电单元和第二导电单元，以及第一导电单元和第二导电单元之间的压电层形成一个压电式电压传感器单元300。这种情况下，第一电极层31和第二电极层32可以形成x-y坐标系，通过分别对第一电极层31和第二电极层32进行行扫描和列扫描定位指纹脊和指纹谷的位置，提高定位准确性。

图4为本申请第四实施例提供的指纹检测模组的结构示意图。如图4所示，该指纹检测模组40和上述任一实施例提供的指纹检测模组的区别在于，以图1所示指纹检测模组10为例，在指纹检测模组40中，还包括放大电路45和滤波电路46。第一电极层41和第二电极层42连接放大电路45的输入端，放大电路45的输出端连接滤波电路46，滤波电路46的输出端连接处理芯片44。

当手指按压到第一电极层41或第二电极层42表面时，压电层43中产生的电信号经过放大电路45被放大后输入到滤波电路46。滤波电路46对放大后的电信号进行滤波后输入到处理芯片44。处理芯片44基于电信号确定手指覆盖面的电容变化，再根据预置的电容变化和压力变化的对应关系，在系统中绘制出面压力图，面压力图反映了手指覆盖面产生的压力分布情况。因此，从面压力图中可以确定出指纹嵴和指纹谷，进而实现了指纹检测。

在一个实施例中，如图4所示，处理芯片44还包括复位电路47，连接第一电极层41和第二电极层42。复位电路47用于在满足预设条件时，向第一电极层41和第二电极层42中的至少一者充电，压电层43恢复形变。这里提到的预设条件例如为，当处理芯片44检测到指纹信息时，确定为满足预设条件。这种情况下，复位电路47需要和处理芯片44电连接，处理芯片44检测到指纹信息时，向复位电路47发送复位指令。复位电路47接收到复位指令，则确定满足预设条件。又例如，复位电路47实时检测第一电极层41或第二电极层42中的电信号，当基于电信号确定手指按压指纹检测模组40时，触发计时器开始计时，当计时满足预定时间后，确定满足预设条件。复位电路47可以向第一电极层41或第二电极层42输出电流信号，以对压电式电压传感器单元400充电，使其恢复形变。或者，复位电路47可以向第一电极层41和第二电极层42输出电压信号，以对压电式电压传感器单元400充电，使其恢复形变。通过设置复位电路47，可以消除指纹检测后的应力影响，恢复指纹检测模组40的初始状态，以便执行下一次指纹检测。

本申请还提供了一种包括上述任一实施例提供的指纹检测模组的显示模组。图5为本申请第一实施例提供的显示模组的结构示意图。如图5所示，显示模组50包括：显示面板51和上述任一实施例提供的指纹检测模组52。

其中，显示面板51可以包括阵列基板、发光器件层、偏光片、玻璃盖板等。发光器件层中的发光器件可以是有机发光二极管。

指纹检测模组52与显示面板51叠置，指纹检测模组52的尺寸和显示面板51的尺寸相当。尺寸相当是指指纹检测模组52的尺寸可以确保显示面板51实现全屏指纹检测，即手指按压在显示面板51的任意位置均可以进行指纹检测。指纹检测模组52可以通过黏贴的方式固定在显示面板51的一侧表面，例如显示面或非显示面。

根据本实施例提供的显示模组，集成了本申请任一实施例提供的指纹检测模组52，实现了全屏指纹检测。

在一个实施例中，如图5所示，指纹检测模组52位于显示面板51的显示侧。第一电极层521位于第二电极层522的靠近显示面板51的一侧，即第一电极层521相比于第二电极层522距离指纹检测模组52更远，第一电极层521包括多个第一导电单元。这种情况下，第一电极层521与手指更近，手指的按压作用力极大程度地被第一电极层521检测到，因膜层支撑作用损失掉的按压作用力小，因此指纹检测的灵敏度更高。

本申请还提供了一种包括上述任一实施例提供的显示模组的显示设备。显示设备例如为手机、笔记本电脑、掌上电脑、智能电视等。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种指纹检测模组，其特征在于，包括：

第一电极层，包括多个第一导电单元；

第二电极层；

压电层，位于所述第一电极层和所述第二电极层之间，所述压电层可根据手指按压到所述第一电极层和所述第二电极层中的至少一者表面时所受到的压力产生形变；以及

处理芯片，与所述第一电极层和所述第二电极层电连接，当所述压电层形变后在手指按压位置覆盖的多个第一导电单元中产生电信号，所述处理芯片基于所述电信号采集指纹检测信息。

2.根据权利要求1所述的指纹检测模组，其特征在于，所述压电层包括多层压电薄膜，相邻所述压电薄膜的极化方向相反。

3.根据权利要求1或2所述的指纹检测模组，其特征在于，所述第二电极层包括多个第二导电单元，在由所述第二电极层指向所述第一电极层的方向上，所述第二导电单元的正投影和所述第一导电单元至少部分重叠。

4.根据权利要求1或2所述的指纹检测模组，其特征在于，还包括放大电路和滤波电路；所述放大电路的输入端与所述第一电极层和所述第二电极层电连接，输出端与所述滤波电路电连接，所述滤波电路的输出端与所述处理芯片电连接；所述放大电路用于对所述电信号进行放大，所述滤波电路用于对放大后的电信号进行滤波，并将滤波后的电信号输出至所述处理芯片。

5.根据权利要求1或2所述的指纹检测模组，其特征在于，还包括复位电路，连接所述第一电极层和所述第二电极层；所述复位电路用于当满足预设条件时，向所述第一电极层和/或所述第二电极层充电，所述压电层恢复形变。

6.根据权利要求5所述的指纹检测模组，其特征在于，所述复位电路与所述处理芯片电连接；所述处理芯片完成指纹检测后向所述复位电路发送复位指令，所述复位电路接收到所述复位指令时，确定满足所述预设条件。

7.根据权利要求5所述的指纹检测模组，其特征在于，所述复位电路具体用于当检测到所述电信号时，开始计时，当计时满足预定时间时，确定满足所述预设条件。

8.一种显示模组，其特征在于，包括：

显示面板；和

权利要求1-7中任一项所述的指纹检测模组，与所述显示面板叠置，所述指纹检测模组的尺寸和所述显示面板的尺寸相当。

9.根据权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述指纹检测模组位于所述显示面板的显示侧，所述第一电极层位于所述第二电极层的远离所述显示面板的一侧。

10.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求8所述的显示模组。

Images