显示屏、电子设备及其控制方法与流程

本申请涉及电子技术领域，特别涉及一种显示屏、电子设备及其控制方法。

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社交功能、购物功能、支付功能、数据传输功能等等。其中，电子设备的显示屏可用来显示画面。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种显示屏、电子设备及其控制方法，可以实现显示屏屏内指纹识别。

本申请实施例提供一种显示屏，包括：

第一基板；

第二基板；

显示层，设置在所述第一基板和所述第二基板之间；

超声波传感器，设置在所述第一基板和所述第二基板之间；以及

驱动电路，分别与所述显示层和所述超声波传感器电性连接，所述驱动电路用于驱动所述显示层显示画面，以及所述驱动电路还用于驱动所述超声波传感器进行指纹识别。

本申请实施例提供一种电子设备，包括：

壳体；

显示屏，所述显示屏为如上所述的显示屏，所述显示屏设置在所述壳体上。

本申请实施例提供一种电子设备的控制方法，其中电子设备包括：

显示屏，所述显示屏如上所述的显示屏；

所述方法包括：

通过所述显示屏接收指纹识别指令；

根据所述指纹识别指令通过所述超声波传感器进行指纹识别。

本申请实施例中，可以通过设置在显示屏内部的超声波传感器实现指纹识别，无需将超声波传感器设置在其他位置，不仅合理利用显示屏的空间。同时，超声波传感器设置在显示屏内部相比设置在显示屏的非显示面更接近显示面，更便于用户进行指纹识别，提高指纹识别的准确性。

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结构示意图。

图2为本申请实施例提供的电子设备中的超声波传感器的剖视图。

图3为图1所示电子设备中的显示屏沿q-q方向的第一剖视图。

图4为本申请实施例提供的显示屏中驱动电路的结构示意图。

图5为图1所示电子设备中的显示屏沿q-q方向的第二剖视图。

图6为图1所示电子设备中的显示屏沿q-q方向的第三剖视图。

图7为图3所示超声波传感器中负电极层的结构示意图。

图8为图1所示电子设备中的显示屏沿q-q方向的第四剖视图。

图9为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的原理示意图。

图10为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的场景示意图。

图11为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的另一原理示意图。

图12为本申请实施例提供的电子设备中的超声波传感器接收到的反射信号的变化示意图。

图13为本申请实施例提供的电子设备的框图。

图14为本申请实施例提供的电子设备的控制方法的流程示意图。

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付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。

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(augmentedreality，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，图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。电子设备10包括显示屏11、盖板12、中框13、电路板14、电池15以及后盖16。

其中，显示屏11可以安装在中框13上，并通过中框13连接至后盖16，以形成电子设备10的显示面，用于显示图像、文本等信息。同时，显示屏11可以作为电子设备10的前壳。其中，显示屏11可以为液晶显示屏(liquidcrystaldisplay，lcd)或有机发光二极管显示屏(organiclight-emittingdiode，oled)。

盖板12可以安装在中框13上，并且盖板12覆盖所述显示屏11，以对显示屏11进行保护，防止显示屏11被刮伤或者被水损坏。其中，盖板12可以为透明玻璃盖板，从而用户可以透过盖板12观察到显示屏11显示的内容。可以理解的，盖板12可以为蓝宝石材质的玻璃盖板。

中框13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13用于为电子设备10中的电子元件或功能组件提供支撑作用，以将电子设备中的电子元件、功能组件安装到一起。

其中，显示屏11、中框13以及后盖16可以共同形成电子设备10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，电子设备中的摄像头、受话器、电路板、传感器、电池等功能组件都可以安装到中框13上以进行固定。可以理解的，中框13的材质可以包括金属或塑胶。

电路板14可以安装在中框13上。电路板14可以为电子设备10的主板。电路板14上设置有接地点，以实现电路板14的接地。电路板14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、环境光传感器、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11可以电连接至电路板14。

电池15可以安装在中框13上。同时，电池15电连接至所述电路板14，以实现电池15为电子设备10供电。其中，电路板14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15提供的电压分配到电子设备10中的各个电子元件。

后盖16可以一体成型。在后盖16的成型过程中，可以在后盖16上形成后置摄像头孔等结构。

可以理解的，所述电子设备10中可以设置有指纹识别传感器。本申请实施例中，所述指纹识别传感器通过超声波传感器来实现。所述超声波传感器可以设置在电子设备10内部，例如所述超声波传感器可以安装在电子设备10的中框13上。所述超声波传感器用于采集用户的指纹，并对用户的指纹进行识别，从而保障用户使用电子设备的安全性。

参考图2，图2为本申请实施例提供的电子设备10中的超声波传感器20的剖视图。其中，超声波传感器20包括负电极层21、压电材料层22和正电极层23。所述负电极层21、压电材料层22和正电极层23依次层叠设置。

所述负电极层21与所述正电极层23构成所述压电材料层22的两个电极，从而可以通过所述负电极层21和所述正电极层23对所述压电材料层22施加电压。其中，所述正电极层23可以为银浆层。

所述压电材料层22用于产生超声波信号以及接收障碍物的反射信号。其中，所述压电材料层22包括压电材料，所述压电材料例如可以为压电陶瓷。

当在所述压电材料层22上施加交流电压时，例如在所述压电材料层22上施加高频震荡信号时，所述压电材料层22即可产生超声波信号，并向外界发射超声波信号。当所述压电材料层22上未施加电压时，所述压电材料层22可以接收外界障碍物反射的超声波信号，并将接收到的反射信号转换为相应的电信号，从而实现对反射信号的识别。

可以理解的是，可以设置一控制电路层，该控制电路层可以对超声波传感器20进行控制，例如控制超声波传感器20发射超声波信号以及控制超声波传感器20接收障碍物的反射信号。诸如控制电路层可以包括多个薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)以及所述多个tft之间的连接电路。

需要说明的是，超声波传感器20可以通过其他介质固定在电子设备10上，诸如设置一固定层，固定层用于对超声波传感器20进行固定，以实现所述超声波传感器20在电子设备10中的安装。例如，所述固定层25可以为胶体层。

可以理解的，为了减少超声波传感器对电子设备内部空间的占用，或者为了增强超声波传感器发射到外界的超声波信号的强度，还可以将超声波传感器集成到电子设备10的显示屏11中。

参考图3，图3为图1所示电子设备10中的显示屏11沿q-q方向的第一剖视图。其中，超声波传感器20集成在显示屏11中。显示屏11可包括第一基板111、第二基板112、显示层113、超声波传感器20和驱动电路114。

第一基板111可以为玻璃基板，诸如第一基板111为上玻璃基板。当显示屏11为液晶显示屏(liquidcrystaldisplay，lcd)时，第一基板111可以作为显示屏111的彩膜基板。当显示屏11为有机发光二极管显示屏(organiclight-emittingdiode，oled)时，第一基板111可以为显示屏111的玻璃盖板。

第二基板112可以为玻璃基板，诸如第二基板112为下玻璃基板。当显示屏11为液晶显示屏(liquidcrystaldisplay，lcd)时，第二基板112可以作为显示屏111的阵列基板。当显示屏11为有机发光二极管显示屏(organiclight-emittingdiode，oled)时，第二基板112可以排布电路以驱动显示屏11。

显示层113设置在第一基板111和第二基板112之间，显示层113用于发光或者使光线透过，从而使得显示屏11显示信息。当显示屏11为液晶显示屏时，显示层113可以包括液晶层；当显示屏11为有机发光二极管显示屏时，显示层113可以包括有机发光层。

驱动电路114可以包括驱动芯片、走线、开关等器件。驱动电路114可以设置在第二基板112上，诸如第二基板112的长度大于第一基板111及显示层113的长度，以形成放置平台，可以将驱动电路114的至少一部分放置在放置平台位置，驱动电路114可以通过信号线从放置平台绕到显示屏11的非显示面以与电子设备10内部的电路板14进行电性连接，可以由电路板14上的处理器来控制驱动电路114。需要说明的是，第二基板112的其他位置也可以排布走线或其他器件。

驱动电路114可以与显示层113电性连接，驱动电路114可以驱动显示层113显示画面。诸如电子设备10的处理器控制驱动电路114驱动显示层113显示画面。

驱动电路114可以与超声波传感器20电性连接，驱动电路114可以驱动超声波传感器20进行指纹识别，即驱动电路114可以驱动超声波传感器20发射超声波信号以及接收由障碍物诸如手指反馈的超声波信号。诸如电子设备10的处理器控制驱动电路114驱动超声波传感器20进行指纹识别。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的显示屏中驱动电路的结构示意图。驱动电路114可以包括驱动芯片1141、显示驱动电路1142和指纹驱动电路1143。其中，驱动芯片1141与显示驱动电路1142以及指纹驱动电路1143电性连接，驱动芯片1141可以控制显示驱动电路1142以及指纹驱动电路1141。驱动芯片1141上可设置多个数据传输接口11411，诸如驱动芯片1141设置有1080个与显示驱动电路1142以及指纹驱动电路1143电性连接的数据传输接口11411。当然，数据传输接口11411的个数并不限于此，其也可以为其他个数。

其中，显示驱动电路1142设置有显示开关1147，显示开关1147的一端与驱动芯片1141的数据传输接口11411连接，显示开关1147的另一端与显示数据线1145电性连接。一个显示开关1147可以与一条显示数据线1145连接。三个显示开关1147可以连接到一个数据传输接口11411，六个显示开关1147可以连接到一个数据传输接口。当然，其他个数的显示开关1147连接到数据传输接口11411也是可以的。显示驱动电路1142可以逐个驱动连接同一数据传输接口11411的多个显示开关1147依次打开。

其中，指纹驱动电路1143设置有超声波开关1148，超声波开关1148的一端与驱动芯片1141的数据传输接口11411连接，超声波开关1148的另一端与超声波数据线1146电性连接。一个超声波开关1148可以与一条超声波数据线1146电性连接。三个超声波开关1148可以连接到一个数据传输接口11411，六个超声波开关1148可以连接到一个数据传输接口11411。当然，其他个数的超声波开关1148连接到数据传输接口11411也是可以的。指纹驱动电路1143可以逐个驱动连接同一数据传输接口11411的多个超声波开关1148依次打开。

在一些实施例中，超声波开关1148的个数可以与显示开关1147的个数相同。超声波数据线1146可以与显示数据线1145的个数相同。

扫描线驱动电路1144可以连接有多条扫描线1149，每一条扫描线1149可以与多个第一控制开关诸如tft开关以及多个第二开关诸如tft开关连接，每一条扫描线1149可以通过多个第一控制开关与所有的显示数据线连接。且每一个条扫描线1149可以通过多个第二控制开关与所有的超声波数据线电性连接。即一条扫描线1149可以连接多个第一控制开关和多个第二开关，一条扫描线1149可以通过多个第一开关、多个第二开关连接所有的显示数据线1145和所有的超声波数据线1146，以控制所述显示驱动电路1142驱动显示层113显示画面，并控制指纹驱动电路1143驱动超声波传感器20进行指纹识别。

超声波传感器20可以设置在第一基板111和第二基板112之间，超声波传感器20可以和显示层113层叠设置。诸如第一基板111、显示层113、正电极层21、压电材料层22、负电极层23和第二基板112依次层叠设置。需要说明的是，显示屏11内超声波传感器20和显示层113的排布关系并不限于此。

请参阅图5，图5为图1所示电子设备10中的显示屏11沿q-q方向的第二剖视图。第一基板111、正电极层21、显示层113、压电材料层22、负电极层23和第二基板112可以依次层叠设置。

请参阅图6，图6为图1所示电子设备10中显示屏11沿qq方向的第三剖视图。正电极层21、第一基板111、显示层113、压电材料层22、负电极层23和第二基板112可以依次层叠设置。需要说明的是，通常显示屏11上会设置透光盖板盖设，可以将盖板盖设在正电极层21上。

超声波传感器20的尺寸可以与显示层113的尺寸相适配，诸如超声波传感器20在电子设备10显示面的面积大小与可以显示层113的显示面积大小相适配。或者说超声波传感器20在显示屏11显示面的面积与显示层113在显示屏11显示面的面积接近或相同。从而可以实现全屏指纹识别。需要说明的是，也可以在显示屏11的某一个区域或者多个区域设置超声波传感器20。

其中，正电极层21可以为一整体结构，诸如正电极层21采用银浆铺设形成一层结构。其中，压电材料层22可以采用压电陶瓷设置在正电极层21下方或显示层113下方。其中，负电极层23可以设置层压电材料层22的下方。负电极层23可以由多个电极通道(超声波sensor)形成，诸如负电极层23可以包括几万个、几十万个或上百万个负电极通道。

请参阅图7，图7为图3所示超声波传感器中负电极层的结构示意图。图7仅为负电极层的局部结构示意图。负电极层23可以包括多个电极块231，诸如负电极层23可以包括几百个、一千多个、几千个电极块231。各个电极块231可以按照矩阵的方式排列。每个电极块231通过一条超声波数据线1146与指纹驱动电路1142电性连接。若超声波数据线1146的条数为540*6，则电极块231可以为3240个。需要说明的是，电极块231的个数也可以为其他个数。

各个电极块231之间相互间隔排列，诸如采用阵列的方式排列。电极块231的形状可以为矩形，诸如长方形，其长度可以为4毫米至5毫米。当然其尺寸并不限于此。电极块231的形状可以为圆形，其直径可以为4毫米至5毫米等。当然电极块231的形状还可以为其他形状，诸如椭圆形或其他形状。

在一些实施例中，电极块231的尺寸可以与显示层113中的显示像素的尺寸相近。电极块231和显示层113中的显示像素不在同一层。电极块231的尺寸可以与显示层113的尺寸相同，诸如可以将电极块231设置成透明结构，可以将电极块231和显示像素层叠设置。当然，若电极块231不设置成透明结构，则可以将电极块231和显示像素交错设置，或者说错位设置，或者说电极块231和显示像素在垂直于显示屏11的方向上不重叠设置，避免电极块231对显示像素产生遮挡。

压电材料层22和正电极层21与一个负电极层23对应的部分可以形成一个复用电极。通过该复用电极可以实现检测显示屏11的触控操作。可以理解的是，复用电极检测显示屏11的触控操作会检测显示屏11的触控位置。

请参阅图8，图8为图1所示电子设备10中的显示屏11沿q-q方向的第四剖视图。超声波传感器20与包括多个复用电极24，复用电极24可以包括电极块231、压电材料层22的一部分以及正电极层21的一部分。诸如一个复用电极24可以包括一个电极块231以及压电材料层22和正电极层21与电极块231对应的部分。即一个电极块231以及与电极块231对应的压电材料层的部分、正电极层的部分形成一个复用电极24。

因此，本申请实施例通过一个或多个复用电极24可以实现对显示屏11触控操作的检测。诸如驱动电路114可以驱动一个或多个复用电极24检测显示屏11的触控操作。

由上可知，本申请实施例通过在显示屏11内部设置显示层11和超声波传感器20不仅可以实现显示功能、触控功能，还可以实现指纹识别功能。相比在显示屏11内设置触控模块和超声波传感器以实现触控功能和指纹识别功能的显示屏而言可以减少显示屏的厚度。

可以理解的，显示屏11还可以包括一个或多个偏光片。所述偏光片也用于实现显示屏的显示功能。例如，所述偏光片用于对显示屏发出的光线进行偏振。

参考图9，图9为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的原理示意图。

其中，当用户的手指接触或者按压在电子设备表面(例如显示屏表面)时，电子设备控制超声波传感器朝向手指的方向发射超声波信号。超声波信号在接触到手指时，产生反射信号。反射信号又反射至超声波传感器处，被超声波传感器接收。随后，超声波传感器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，超声波传感器接收到手指不同部位的反射信号的强度也是不同的。从而，超声波传感器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。超声波传感器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。

参考图10、图11、图12，图10为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的场景示意图，图11为本申请实施例提供的超声波传感器进行指纹识别的另一原理示意图，图12为本申请实施例提供的电子设备中的超声波传感器接收到的反射信号的变化示意图。

可以理解的，用户手指存在表皮层和真皮层，并且表皮层与真皮层之间具有一定的厚度，该厚度也即表皮层的厚度。尽管手指表皮层的厚度较小，例如为0.5mm(毫秒)，但是也足以对手指反射超声波信号所产生的反射信号造成影响。

其中，超声波传感器发射超声波信号后，超声波信号接触到用户手指的表皮层后会产生一个反射信号，即为表皮层反射信号，或者称为第一反射信号。同时，超声波信号在手指的表皮层发生反射时，还会穿透手指的表皮层继而接触到手指的真皮层，在真皮层发生反射并产生一个反射信号，即为真皮层反射信号，或者称为第二反射信号。所述第一反射信号、所述第二反射信号均被反射回超声波传感器处从而被超声波传感器接收到。

另一方面，由于超声波信号在透过手指的表皮层传输到真皮层的过程中需要耗费一定的时长，并且在真皮层反射所产生的第二反射信号由真皮层传输至表皮层时也需要耗费一定的时长，因此超声波传感器接收到所述第一反射信号的时刻早于接收到所述第二反射信号的时刻。也即，超声波传感器接收到所述第一反射信号的时刻t1与接收到所述第二反射信号的时刻t2之间会间隔一段时长t。所述时长t即为超声波信号由手指的表皮层传输至真皮层所耗费时长的2倍，如图12所示。

由上可知，本申请实施例超声波传感器20可以集成到显示屏11内部以实现屏内指纹识别和触控功能。需要说明的是，电子设备10利用超声波传感器20的应用并不限于此。诸如电子设备10利用超声波传感器20可以实现数据传输。

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。

请参阅图13，图13为本申请实施例提供的电子设备的框图。电子设备10还可以包括处理器142和存储器144，处理器142和存储器144电性连接，处理器142和存储器144可集成在电路板14上。

存储器144可用于存储计算机程序和数据，诸如用于存储待传输数据，该数据可以为音频数据、通讯录数据或其他数据。存储器144存储的计算机程序中包含有可在处理器142中执行的指令。计算机程序可以组成各种功能模块。

处理器142是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备10的各个部分，通过运行或调用存储在存储器144内的计算机程序，以及调用存储在存储器144内的数据，执行电子设备10的各种功能和处理数据，从而对电子设备10进行整体监控。诸如处理器142控制电子设备10的显示屏12显示画面，诸如处理器142控制电子设备10的超声波传感器20进行指纹解锁，诸如处理器142控制电子设备10进行数据传输。

为了进一步说明本申请实施例利用超声波传感器实现指纹识别，下面从方法的角度进行描述。

本申请实施例提供一种电子设备的控制方法，所述控制方法可以应用于上述电子设备10中。

参考图14，图14为本申请实施例提供的数据传输方法的流程示意图。结合图1至图13。其中，所述电子设备的控制方法包括：

101，通过所述显示屏接收指纹识别指令。电子设备的显示屏11可以接收指纹识别指令。

102，根据所述指纹识别指令通过所述超声波传感器进行指纹识别。电子设备的处理器根据所述指纹识别指令通过所述超声波传感器接收发射超声波信号，并可根据所述超声波传感器发射的超声波信号通过所述超声波传感器接收由障碍物遮挡而反馈的超声波信号进行指纹识别。

因此，本你申请实施例可以通过集成在显示屏11内部的超声波传感器20实现屏内指纹识别和触控功能。

以上对本申请实施例所提供的显示屏、电子设备及其控制方法进行了详细介绍。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的方法及其核心思想；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。