CN207182329U - 电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电子设备，包括显示屏；所述显示屏内设有超声波传感器，且所述显示屏位于所述超声波传感器上方的各结构均能够传导超声波；所述超声波传感器的顶面朝向所述显示屏用于显示图像的表面，且所述超声波传感器能够发射超声波和接收反射的超声波，并将反射的超声波转换为电信号。当用户手指触摸在显示屏上后，由超声波传感器发射的超声波穿过显示屏后到达接触对象产生反射，超声波传感器接收到反射的超声波后即可进行指纹识别，从而能够将指纹识别技术应用于全屏化的电子设备中。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种电子设备。
背景技术
电子设备通常存储有大量个人资料，因此电子设备的安全性尤为重要。基于上述情况，指纹识别技术应运而生。指纹识别技术是通过指纹传感器来实现的，其把一个人同他的指纹对应起来，通过比较他的指纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。
然而，电子设备的全屏化需求也越来越高，因此如何使指纹识别技术应用于全屏化的电子设备是亟待解决的问题。
实用新型内容
基于此，有必要针对如何使指纹识别技术应用于全屏化的电子设备的问题，提供一种电子设备。
一种电子设备，包括显示屏；所述显示屏内设有超声波传感器，且所述显示屏位于所述超声波传感器上方的各结构均能够传导超声波；所述超声波传感器的顶面朝向所述显示屏用于显示图像的表面，且所述超声波传感器能够发射超声波和接收反射的超声波，并将反射的超声波转换为电信号。当用户手指触摸在显示屏上后，由超声波传感器发射的超声波穿过显示屏后到达接触对象产生反射，超声波传感器接收到反射的超声波后即可进行指纹识别，从而能够将指纹识别技术应用于全屏化的电子设备中。
在其中一个实施例中，所述显示屏包括玻璃基板及位于所述玻璃基板的顶面的第一薄膜晶体管阵列层。
在其中一个实施例中，所述超声波传感器包括第二薄膜晶体管阵列层、电极层及压电层；所述第二薄膜晶体管阵列层设于所述玻璃基板的底面；所述电极层及压电层设于所述第二薄膜晶体管阵列层的下方。由于第一薄膜晶体管阵列层与第二薄膜晶体管阵列共用一个玻璃基板，可以降低电子设备在垂直方向的尺寸，符合轻薄化的需求。
在其中一个实施例中，所述电极层位于所述第二薄膜晶体管阵列层与所述压电层之间，可以避免压电层受到高温的影响，从而提高了超声波传感器的可靠性
在其中一个实施例中，所述显示屏还包括保护结构；所述保护结构设于所述超声波传感器的底部，并用于对所述超声波传感器进行EMI防护。通过设置保护结构，可以避免外界信号影响超声波传感器。
在其中一个实施例中，所述显示屏为主动矩阵式OLED显示屏，且所述显示屏的阳极层覆盖于所述第一薄膜晶体管阵列层上。
在其中一个实施例中，所述保护结构为导电泡棉。
在其中一个实施例中，所述显示屏为主动矩阵式液晶显示屏，且所述超声波传感器位于所述显示屏内的下偏光片的上方。
在其中一个实施例中，所述保护结构为透明保护油墨，可以保证背光板发射的光线可以透过超声波传感器。
在其中一个实施例中，所述电极层的材料为ITO，可以保证背光板发射的光线可以透过超声波传感器。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例的附图。
图1为一实施方式提供的电子设备中与超声波传感器相关的结构示意图；
图2为图1所示实施方式的电子设备的一个实施例的结构分解示意图；
图3为图1所示实施方式的电子设备的另一个实施例的结构分解示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式提供了一种电子设备，该电子设备例如为平板电脑、个人数字助理、手机等。该电子设备包括显示屏。具体地，显示屏例如为主动矩阵式OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示屏或主动矩阵式液晶显示屏。
请参考图1，显示屏内设有超声波传感器110，且显示屏位于超声波传感器110上方的各结构均能够传导超声波。超声波传感器110的顶面朝向显示屏用于显示图像的表面，且超声波传感器110能够发射超声波和接收反射的超声波，并将反射的超声波转换为电信号。
其中，显示屏位于超声波传感器110上方的各结构，是指介于超声波传感器110与显示屏用于显示图像的表面之间的各层结构，换言之，这些结构位于超声波从超声波传感器110传导至接触对象之间的路径上。具体地，显示屏位于超声波传感器110上方的各结构的声阻抗均小于设定阈值(例如声阻抗与玻璃的声阻抗接近)，从而可以保证传导超声波。此外，由于超声波传感器110位于显示屏内，因此用户在显示屏的任意位置处触摸后都可以进行指纹识别。
当用户接触到显示屏的表面后，超声波传感器110发射的超声波则通过显示屏内相应的结构传导至用户的手指，进而产生反射的超声波，反射的超声波向超声波传感器110回传，最终超声波传感器110接收反射的超声波，并转换为电信号。
进一步地，上述显示屏还包括与超声波传感器110电连接的电路板(图中未示出)。电路板放置于超声波传导至显示屏的用于显示图像的表面所经过的路径之外，即超声波在向接触对象传导的过程中不会经过电路板，从而可以避免电路板对超声波的传导造成影响。
此外，电路板上设有驱动芯片，驱动芯片例如为ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片。驱动芯片向超声波传感器110提供控制信号(例如向超声波传感器110发送高频电信号)，以使得超声波传感器110发射超声波。并且，驱动芯片还接收超声波传感器110将反射的超声波转换得到的电信号，以对指纹进行识别。
可以理解的是，关于驱动芯片的设置方式不限于上述情况，例如驱动芯片也可以直接安装在超声波传感器110内。
综上所述，在上述电子设备中，由超声波传感器110发射的超声波穿过显示屏后到达接触对象产生反射，超声波传感器110接收到反射的超声波后即可进行指纹识别，并且由于超声波传感器110设置于显示屏内，因此用户在显示屏的任意位置处触摸后都可以进行指纹识别，从而能够将指纹识别技术应用于全屏化的电子设备中。
在其中一个实施例中，请继续参考图1，上述显示屏包括玻璃基板122及位于玻璃基板122的顶面的第一薄膜晶体管阵列层121。其中，玻璃基板122的顶面朝向显示屏用于显示图像的表面。第一薄膜晶体管阵列层121包括若干按照阵列方式排列的薄膜晶体管，并用于控制显示屏显示图像。因此，显示屏的驱动方式为主动驱动(或有源驱动)，第一薄膜晶体管阵列层121的实现原理可参考传统的主动矩阵式显示屏。
具体地，请继续参考图1，超声波传感器110包括第二薄膜晶体管阵列层111、电极层112及压电层113。第二薄膜晶体管阵列层111设于玻璃基板122的底面。因此，第一薄膜晶体管阵列层121与第二薄膜晶体管阵列层111分别位于玻璃基板122相反的两个表面。由于第一薄膜晶体管阵列层121与第二薄膜晶体管阵列111共用一个玻璃基板122，降低了电子设备在垂直方向的尺寸，符合轻薄化的需求。电极层112及压电层113设于第二薄膜晶体管阵列层111的下方。
其中，第二薄膜晶体管阵列层111同样包括若干按照阵列方式排布的薄膜晶体管，并且，第二薄膜晶体管阵列层111可以对压电层113根据反射的超声波转换得到的电信号进行放大等处理。电极层112由导电材料构成，导电材料例如为银浆。压电层113由压电材料构成。压电材料例如为铁电高分子聚合物P(VDF-TrFE)。此外，第二薄膜晶体管阵列层111和电极层112均与上述驱动芯片电连接。
上述超声波传感器110的工作原理为：驱动芯片向电极层112施加相应的高频电信号。在电极层112被施加了高频电信号后，将高频电信号传导至压电层113，从而使得压电层113发射超声波。超声波向上传播直至到达显示屏的用于显示图像的表面并接触到用户的手指后进行反射，之后压电层113接收反射的超声波并转换为电信号，该电信号再经第二薄膜晶体管阵列层111经过相应的处理(例如放大)后传送至驱动芯片内转换为图像，以对指纹进行识别。
具体地，请继续参考图1，电极层112位于第二薄膜晶体管阵列层111与压电层113之间。对于本实施例中的电子设备而言，在制造过程中，可以在玻璃基板122的底面依次形成超声波传感器110包括的各层结构。由于电极层112的固化温度通常较高，例如若导电材料为银浆，则电极层112的固化温度为80℃，而压电层113无法承受较高的温度，因此，本实施例中由于电极层112位于第二薄膜晶体管阵列层111与压电层113之间，故可以先在玻璃基板122的底面形成电极层112，待电极层112固化完成后，再在电极层122的底面形成压电层113，从而可以避免压电层113受到高温的影响，从而提高了超声波传感器110的可靠性。
在其中一个实施例中，请继续参考图1，上述显示屏还包括保护结构130。需要说明的是，该实施例中提供的保护结构130可以与上述各实施例提供的电子设备相结合。保护结构130设于超声波传感器110的底部，并用于对超声波传感器110进行EMI(ElectromagneticInterference，电磁干扰)防护。具体地，基于上述实施例提供的电子设备的具体结构，保护结构130位于压电层113的下方。因此，通过设置保护结构130，可以避免外界信号影响超声波传感器110。
在其中一个实施例中，请参考图2，上述显示屏为主动矩阵式OLED显示屏，且显示屏的阳极层(图中未示出)覆盖于第一薄膜晶体管阵列层121上。显示屏例如包括偏光片210、阴极层220、有机发光层230、TFT及超声波传感器层100。其中，偏光片210用于提高调整光线的方向，以提高光学效果。阴极层220与阳极层共同配合，以激发有机发光层230发光。TFT及超声波传感器层100包括上述第一薄膜晶体管阵列层121、玻璃基板122及超声波传感器110。在该主动矩阵式OLED显示屏中，第一薄膜晶体管阵列层121本身是一个电路，可以决定哪些像素发光，哪些像素不发光，进而决定图像的构成。具体地，上述主动矩阵式OLED显示屏为硬屏。
因此，在上述主动矩阵式OLED显示屏中，超声波传感器110发出的超声波依次通过有机发光层230、阴极层220、偏光片210后即可到达显示屏的用于显示图像的表面。
具体地，在显示屏为主动矩阵式OLED显示屏的前提下，上述电极层112例如为银浆或ITO(Indium tin oxide，氧化铟锡)。保护结构130例如为导电泡棉。
在其中一个实施例中，请参考图3，上述显示屏为主动矩阵式液晶显示屏，且超声波传感器110位于显示屏内的下偏光片310的上方。显示屏例如包括：上偏光片320、彩色滤光片330、液晶层340、TFT及超声波传感器层100、下偏光片310及背光板350。
其中，背光板350提供光源。下偏光片310与上偏光片320配合调整光线方向。TFT及超声波传感器层100包括上述第一薄膜晶体管阵列层121、玻璃基板122及超声波传感器110。其中，第一薄膜晶体管阵列层121用于控制液晶分子的扭转角度。彩色滤光片330用于产生不同的颜色。因此，在上述主动矩阵式液晶显示屏中，超声波传感器110发射的超声波依次通过液晶层340、彩色滤光片330、上偏光片320后即可到达显示屏的用于显示图像的表面。
具体地，在显示屏为主动矩阵式液晶显示屏的前提下，保护结构130为透明保护油墨。透明保护油墨，是指可以透光的保护油墨，从而保证背光板350发射的光线可以透过超声波传感器110。
具体地，在显示屏为主动矩阵式液晶显示屏的前提下，电极层112的材料为ITO。由于ITO可以透光，因此可以保证背光板350发射的光线可以透过超声波传感器110。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电子设备，包括显示屏；其特征在于，所述显示屏内设有超声波传感器，且所述显示屏位于所述超声波传感器上方的各结构均能够传导超声波；所述超声波传感器的顶面朝向所述显示屏用于显示图像的表面，且所述超声波传感器能够发射超声波和接收反射的超声波，并将反射的超声波转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏包括玻璃基板及位于所述玻璃基板的顶面的第一薄膜晶体管阵列层。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述超声波传感器包括第二薄膜晶体管阵列层、电极层及压电层；所述第二薄膜晶体管阵列层设于所述玻璃基板的底面；所述电极层及压电层设于所述第二薄膜晶体管阵列层的下方。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述电极层位于所述第二薄膜晶体管阵列层与所述压电层之间。
5.根据权利要求2至4中任一项权利要求所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏还包括保护结构；所述保护结构设于所述超声波传感器的底部，并用于对所述超声波传感器进行EMI防护。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为主动矩阵式OLED显示屏，且所述显示屏的阳极层覆盖于所述第一薄膜晶体管阵列层上。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述保护结构为导电泡棉。
8.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述显示屏为主动矩阵式液晶显示屏，且所述超声波传感器位于所述显示屏内的下偏光片的上方。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述保护结构为透明保护油墨。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电极层的材料为ITO。
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