指纹识别传感器、显示屏、电子设备及功能启动方法与流程

本发明涉及指纹识别技术领域，特别涉及一种指纹识别传感器、显示屏、电子设备及功能启动方法。

背景技术：

目前的电子设备，例如手机或平板电脑，一般都配置有触控屏与指纹识别模块。即，电容式触控和指纹识别分离设置于壳体的两个区域，表现为屏幕区域仅作触控，指纹识别则通过专门的指纹识别传感器实现。其中，指纹识别模块往往设置在屏幕可视区外的下端，或在电子设备的背面。

然而，目前的这种设计方式实质上存在如下缺点：(1)需要除屏幕以外的结构空间来放置指纹识别模组，尤其对智能手表等小型电子设备的结构堆叠增加了难度；(2)现有指纹识别传感器在电子设备中是局部的，立足某个小区域，表现为用比手指还小的一个指纹识别模块来实现指纹识别。

随着人们对电子设备外观设计与操作便利性的要求越来越高，目前的这种设计方式限制了电子设备向更小型化、操作更便利的方向发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种指纹识别传感器、显示屏、电子设备及功能启动方法，使得用户直接在屏幕上触摸按压就能够实现指纹识别及操作，实现了指纹识别和触控一体化，提高了用户体验。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种指纹识别传感器，包含：基板以及设置于基板的感应层；感应层包含多个驱动块与多个感应块；各驱动块与各感应块间隔排列以形成感应阵列；感应层还包含多条驱动信号线与多条感应信号线；感应阵列中位于同一行的各驱动块连接于同一条驱动信号线，位于同一列的各感应块连接于同一条感应信号线。

本发明的实施方式还提供了一种显示屏，包含：本发明提供的另一实施方式所述的指纹识别传感器、以及包含上偏光片与彩色滤光层的显示模组；指纹识别传感器设置于上偏光片与所述彩色滤光层之间，且基板为透明基板；显示模组包含多个像素点，且各驱动块、各感应块及各像素点满足预设位置关系。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包含：壳体、透明盖板、以及本发明提供的另一实施方式所述的显示屏；显示屏设置于壳体的容置腔；透明盖板固定于壳体且遮盖容置腔。

本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包含：壳体、显示屏以及本发明提供的另一实施方式所述的指纹识别传感器；显示屏设置于壳体的容置腔；指纹识别传感器设置于壳体且遮盖容置腔；基板为透明基板。

本发明的实施方式还提供了一种功能启动方法，应用于本发明提供的两种实施方式所述的的电子设备，功能启动方法包含以下步骤：在电子设备的锁屏界面中提供至少一指纹输入区域；从指纹输入区域接收输入指纹，并生成指纹输入信息；指纹输入信息包含所述输入指纹与指纹输入区域；根据指纹输入信息与功能项的预设对应关系，启动指纹输入信息对应的功能项。

本发明实施方式相对于现有技术而言，基于透明基板上的各驱动块与各感应块间隔排列形成感应阵列，即将指纹识别整合到屏幕内而不需要额外的指纹识别模组，实现了指纹识别和触控一体化，使用户直接在全屏的任意位置触摸按压就能够实现指纹识别及操作，提高了操作便利性，提高了用户体验；并且，本发明中的电子设备更小型化，尤其使智能手表等小型电子设备的结构堆叠变得相对简单，为电子设备的外观设计和结构设计提供了更多的发展空间。

另外，指纹识别传感器还包含多个绝缘部；各绝缘部对应于各驱动信号线与各感应信号线的各重叠区域，且各绝缘部设置于各驱动信号线与各感应信号线之间。这样设计可以有效避免各驱动信号线与各感应信号线之间发生短路。

另外，位于各重叠区域的各驱动信号线设置于各绝缘部与基板之间。而驱动信号线比较宽，可将绝缘部设置地相对较小；相对而言较为节省成本。

另外，指纹识别传感器还包含绝缘层；绝缘层设置于基板，且各驱动信号线与各感应信号线分别位于绝缘层的相对两个表面。这样设计使各驱动信号线与各感应信号线之间完全绝缘；提供了另一种避免各驱动信号线与各感应信号线之间发生短路的方式，且制造工艺较为简单。

另外，各驱动块与各感应块均为矩形；各驱动块的长度、各感应块的长度、以及相邻的驱动块与感应块的间隙宽度均小于或等于0.05毫米。基于一般人手手指纹路宽度在0.1毫米以上，这样设计满足了人手指纹识别的需要。

另外，相邻行的驱动块所连接的两条驱动信号线合并在一起。即，相邻行的驱动块连接在同一条驱动信号线上，从而可以进一步减少走线。

另外，预设位置关系包含以下三种情况中的任意一种：每个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块、相邻两个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块、依次排列的三个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块。提供了三种像素点重叠于感应块与驱动块的方式，可以根据电子设备的现有像素尺寸进行选择和具体设置，利用现有条件尽最大可能实现精密细致的捕捉指纹输入信息的纹路，提高指纹识别效率。

另外，各像素点包含三个色点；预设位置关系包含以下三种情况中的任意一种：每个色点重叠于相邻的一个驱动块与一个感应块、每个色点重叠于一个驱动块或一个感应块、相邻的两个色点重叠于一个驱动块或一个感应块。以色点为单位重叠驱动块或感应块，提供了多种预设位置关系，为结构设计提供了多种方案。

另外，显示模组包含液晶显示单元、被动式有机电激发光二极管单元或主动式有机电激发光二极管单元。可应用于不同类型的显示单元，应用范围较广。

另外，电子设备还包含透明胶层；透明胶层设置于透明盖板与显示屏之间。设置透明胶层使得透明盖板与显示屏可靠固定(防止有间隙)，可靠实现指纹识别功能。

附图说明

图1是根据第一实施方式的指纹识别传感器的示意图；

图2是根据第一实施方式的重叠区域的剖面示意图；

图3是根据第一实施方式的感应层的局部示意图；

图4是根据第二实施方式的显示模组的示意图；

图5是根据第二实施方式的各像素点重叠于一个驱动块或一个感应块的示意图；

图6是根据第二实施方式中各色点重叠于相邻的一个驱动块与一个感应块的示意图；

图7是根据第二实施方式中各色点重叠于一个驱动块或一个感应块的示意图；

图8是根据第三实施方式的电子设备的示意图；

图9是根据第四实施方式的电子设备的示意图；

图10是根据第五实施方式的功能启动方法的流程图；

图11是根据第五实施方式中锁屏界面提供一个指纹输入区域的示意图；

图12是根据第五实施方式中锁屏界面提供多个指纹输入区域的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种指纹识别传感器，应用于电子设备的屏幕，如手机的屏幕。如图1、2所示，指纹识别传感器包含：基板3、多个绝缘部5以及设置于基板3的感应层。

较佳的，基板3可以为透明导电材料，例如氧化铟锡、石墨烯等，以便于指纹识别传感器与显示屏相结合(容后详述)；然而，本实施方式对基板的具体材料不作任何限制。

本实施方式中，感应层设置于基板3，感应层包含多个驱动块24与多个感应块16，采用单层互容设计，多个驱动块24与多个感应块16结构上处在同一层面；驱动块24与各感应块16间隔排列以形成感应阵列；这样，驱动块24的四周(即，上下左右)为感应块16，感应块16的四周为驱动块24，两两之间形成互容电场，存在耦合电容。

进一步的，感应层还包含多条驱动信号线与多条感应信号线。在感应阵列中，位于同一行的各驱动块24连接于同一条驱动信号线，即，同一X轴横方向的驱动块24接到同一驱动信号线上，驱动信号线可以分布在同一行驱动块24的上侧或者下侧，并从感应层的左侧或右侧边缘延伸出去。较佳的，相邻行的驱动块所连接的两条驱动信号线合并在一起，即如图1中所示，第2、3行的驱动块连接于同一条驱动信号线21，第4、5行的驱动块连接于同一条驱动信号线22；从而进一步减少了走线。

在感应阵列中，位于同一列的各感应块16连接于同一条感应信号线，即，同一Y轴竖方向上的各感应块16接到同一条感应信号线，感应信号线可以分布在同一列感应块16的左侧或者右侧，并从感应层的上端或下端边缘延伸出去；其中，多条驱动信号线与多条感应信号线之间会存在多个重叠区域4。

示例的，如图1所示，多条驱动信号线包含驱动信号线20、21、22、23，多条驱动信号线分别横向延伸至感应层的左侧或右侧边缘接出，并沿着左侧或右侧边缘在感应层的上端出线或下端出线。于实际中，可以按照奇数、偶数定义法分别从左右两侧接出(然不限于此)，多条驱动信号线一侧按照0、2、4、……偶数定义走线，另一侧按照1、3、5、……奇数定义走线，这样方便控制时作为地址识别以输送信号。多条感应信号线包含感应信号线10、11、12、13、14、15，多条感应信号线由上端出线(然也可以在下端出线，这里不作限制)。

需要说明的是，多条驱动信号线2与多条感应信号线1的数目可以根据电子设备的屏幕尺寸和分辨率，分别在Y竖轴方向上和X横轴方向上去匹配计算得出，这里不做任何限制。

本实施方式中，如图2所示，为重叠区域4的放大示意图，绝缘部5对应于驱动信号线22与感应信号线10的重叠区域4，且各绝缘部5设置于驱动信号线22与感应信号线10之间；即，在驱动信号线22与感应信号线10交叉的重叠区域4设置各绝缘部5，这样驱动信号线22与感应信号线10空间上重叠，实际上两根信号线已经隔绝，有效避免了短路；

其中，位于各重叠区域4的各驱动信号线设置于各绝缘部5与基板3之间，即，各驱动信号线位于绝缘部5的下表面；由于各驱动信号线的宽度比各感应信号线的宽度大，因此上述设置方式，绝缘部5的宽度可以设置地相对较小，只要比各感应信号线的宽度大即可；从而在一定程度上节省成本。

本实施方式中，还提供了另外一种各感应信号线与各驱动信号线隔绝的方式。具体而言，指纹识别传感器还包含绝缘层；绝缘层设置于基板3，且各驱动信号线与各感应信号线分别位于绝缘层的相对两个表面。这样设计绝缘层填满了各驱动块24与各感应块16之间的间隙，使各驱动信号线与各感应信号线完全隔绝，保证了信号线之间的接触性好。

请参考图3，本实施方式中，基于人手手指纹路宽度一般在0.1毫米以上，为满足人手手指识别的需要，各感应块16的长度A、各驱动块24的长度B、各行间距C、各列间距E均设置为小于或等于0.05毫米。其中，各感应块16与各驱动块24的形状和大小可以相同；较佳的，A与B的值均为0.0285毫米；A1与B1的值均为0.017毫米；C的值为0.015毫米；E的值为0.006毫米。需要说明的是，由于感应阵列的各行的空隙之间用于分布驱动信号线，各列的空隙之间用于分布感应信号线；而驱动信号线较感应信号线宽，因此，行间距C也比列间距E宽。然而，本实施方式对于感应块与驱动块的长度和宽度、以及行间距与列间距的具体数值不作任何限制。

另外，本实施方式中，由于将相邻行的驱动块所连接的两条驱动信号线合并在一起(如图1中，第2、3行的驱动块连接于同一条驱动信号线21，第4、5行的驱动块连接于同一条驱动信号线22)，因此，实质上有的相邻行之间并不存在驱动信号线，如图3所标注的行间距D(即图1中第3、4行之间的间距或者第5、6行之间的间距)，可以将行间距D设置得比行间距C更小，例如，行间距D的值为0.006毫米；从而可以进一步节省排布区域，即，在相同大小的区域内尽可能排列多的驱动块和感应块。

具体而言，当应用为指纹识别时，手指按压上屏幕指纹识别传感器，指纹波峰和波谷与传感器的距离分别为近距离和远距离；根据距离不同而引起的电容变化量不同，进而能计算出那个是波峰，哪个是波谷，最终换算识别出指纹纹路图案，实现识别功能。当应用为手指触摸时，手指按压上屏幕指纹识别传感器，可侦测手指触摸范围内所有变化的各驱动信号线2和各感应信号线1，计算后上报一个触摸点，实现触摸功能。

本实施方式相对于现有技术而言，指纹识别传感器采用单层互容设计，将置于基板上的各驱动块24与各感应块16间隔排列形成感应阵列且处于同一层面，即，将指纹识别整合到屏幕内，不需要额外的指纹识别模组，实现了指纹识别和触控一体化，使用户直接在全屏的任意位置触摸按压就能够实现指纹识别及操作，提高了用户体验；使电子设备向更小型化、操作更便利化的方向发展，尤其使智能手表等小型电子设备的结构堆叠变得相对简单，为电子设备的外观设计和结构设计提供了更多的发展空间。

本发明第二实施方式涉及一种显示屏，应用于电子设备，例如手机。如图4所示，显示屏包含：第一实施方式所述的指纹识别传感器13’、以及包含上偏光片63与彩色滤光层的显示模组。

本实施方式中，显示模组以主动式有机电激发光二极管为例进行说明，指纹识别传感器13’设置于上偏光片63与彩色滤光层之间，且彩色滤光层涂布在阴极基板64下方。于实际中，显示模组还包含：在彩色滤光层的下方依次连续设置的有机发光层65、薄膜电晶体层66、薄膜电晶体阳极基板67，最后，由前壳中框68，承载和支撑显示模组。

其中，指纹识别传感器13’的信号端，通过胶粘剂(如异方性导电胶，然不作任何限制)与软性电路板的接脚端粘接导通，指纹识别传感器13’通过分布于同一层的信号走线连接到软性电路板上，软性电路板上贴装有指纹识别与触控的控制芯片和其他电阻电容等电子元器件，最终软性电路板的接脚端接入电子设备的主板。

其中，显示模组包含液晶显示单元、被动式有机电激发光二极管单元或主动式有机电激发光二极管单元。可应用于不同类型的显示单元，应用范围较广。

本实施方式中，指纹识别传感器设置于上偏光片与彩色滤光层之间，且基板为透明基板，显示模组包含多个像素点，且各驱动块、各感应块及各像素点满足预设位置关系。

其中，以像素点为单位，各驱动块、各感应块及各像素点的预设位置关系包含以下三种情况中的任意一种：每个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块、相邻两个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块、依次排列的三个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块。

以每个像素点重叠于一个驱动块或一个感应块这种情况进行举例说明。如图5所示，像素点7-1及7-2与7-1"及7-2"表示的区域分别对应重叠；其中，7-1"及7-2"表示的各区域中分别包含一个驱动块24或一个感应块16。即，像素点7-1及7-2分别重叠于一个驱动块24或一个感应块16。设置这样的各驱动块、各感应块及各像素点的预设位置关系基准电容量较大；相当于每个驱动块或感应块与像素点匹配设计，实现了精密细致的捕捉指纹纹路，提高了指纹识别效率。

还可以是，各像素点包含三个色点，以色点为单位，各驱动块、各感应块及各色点的预设位置关系包含以下三种情况中的任意一种：每个色点重叠于相邻的一个驱动块与一个感应块、每个色点重叠于一个驱动块或一个感应块、相邻的两个色点重叠于一个驱动块或一个感应块。

以每个色点重叠于相邻的一个驱动块与一个感应块这种情况进行举例说明。如图6所示，像素点7包含71、72、73三个色点，分别代表红色，绿色，蓝色；71、72、73三个色点与71"、72"、73"表示的区域分别对应重叠；其中，71"、72"、73"表示的各区域中分别包含相邻的一个驱动块24与一个感应块16。即，71、72、73三个色点分别重叠于相邻的一个驱动块24与一个感应块16。由图可知，各驱动块与各感应块两两相互交错，两两之间形成互容电场，存在耦合电容。

以每个色点重叠于一个驱动块或一个感应块这种情况进行举例说明。如图7所示，像素点8包含：色点81，代表红色，色点82，代表绿色，色点83，代表蓝色；81、82、83三个色点与81"、82"、83"表示的区域分别对应重叠；其中，81"、82"、83"表示的各区域中分别包含一个驱动块24或一个感应块16，即，81、82、83三个色点分别重叠于一个驱动块24或一个感应块16。

需要说明的是，各驱动块、各感应块及各像素点的预设位置关系可以根据实际需要设计的，即调整驱动块与感应块的大小来设计；只要像素点与感应块/驱动块的尺寸匹配，本实施方式对此不做任何限制。

本发明第三实施方式涉及一种电子设备，例如手机。如图8所示，电子设备包含：壳体90、透明盖板10"、透明胶层11"、以及第二实施方式所述的显示屏12"。

本实施方式中，如图8所示，显示屏12"设置于壳体的容置腔；透明盖板10"固定于壳体90且遮盖容置腔，透明胶层11"设置于透明盖板10"与显示屏12"之间。设置透明胶层11"使得透明盖板10"与显示屏12"可靠固定(防止有间隙)，可靠实现指纹识别功能；此外，透明胶层11"属于光学透明胶层，例如OCA光学透明胶，还可以是其他光学透明胶层，本实施方式对此不作任何限制；当然，如果电子设备的结构做得十分精密，也可以不用设置透明胶层11"。

需要说明的是，透明盖板10"也可以直接整合在第二实施方式所述的显示模组中。

本发明第四实施方式涉及一种电子设备，例如手机。如图9所示，电子设备包含：壳体91、显示屏12’以及第一实施方式所述的指纹识别传感器13’。

本实施方式中，显示屏12’设置于壳体91的容置腔；指纹识别传感器13’设置于壳体91且遮盖容置腔，并且感应层面对显示屏12’，基板为透明基板。

更佳的，电子设备还包含透明盖板；指纹识别传感器13’设置于透明盖板，且与透明盖板一同设置于壳体91，指纹识别传感器13’面对显示屏12’。

本发明第五实施方式涉及一种功能启动方法，应用于第三实施方式或第四实施方式中任意一实施方式所述的电子设备，例如手机。如图10所示，功能启动方法包含以下步骤：

步骤501，在电子设备的锁屏界面中提供至少一指纹输入区域；

具体而言，当锁屏界面呈现出特定的系统应用时，需要指纹识别进行解密或执行某些特定操作时，显示如图11中编号14"虚线框所示的一个指纹输入区域，提示输入指纹；图11中指纹输入区域的位置仅为示例性说明，并不以此为限制。

步骤502，从指纹输入区域接收输入指纹，并生成指纹输入信息。其中，指纹输入信息包含输入指纹与指纹输入区域；

具体的，在指纹输入区域输入指纹后，指纹识别传感器和主控芯片进行指纹识别，读取指纹特征点，生成指纹输入信息。

步骤503，根据指纹输入信息与功能项的预设对应关系，启动指纹输入信息对应的功能项。

于实际上，用户在电子设备中已自定义指纹输入信息与指纹识别功能项的预设对应关系，此时指纹输入信息只需与用户先前自定义好的指纹输入信息匹配验证，从而启动指纹输入信息对应的指纹识别功能项。

需要说明的是，当锁屏界面呈现出常规画面和不需要指纹识别的操作时(即处于触控检测模式)，主控芯片通过指纹识别传感器接收触控信号，换算出一个对应系统图标或任务栏的执行指令；从而实现人手手指触摸、点击、滑动等功能。

当电子设备的锁屏界面中提供多个指纹输入区域时，如图12所示，例如将锁屏界面均分为9个区域，在应用系统中，该9个区域分别给用户自定义指纹输入信息与功能项的预设对应关系；每个区域输入的指纹可以是统一手指指纹，也可以是相互不同手指指纹(本发明对此不作任何限制)。亮屏后开启待指纹输入及识别指令，在锁屏界面提供9个指纹输入区域，例如为：

在15"-1位置输入左手食指指纹则可直接打开“某音乐播放器”

在15"-2位置输入左手食指指纹则可直接打开“某视频播放器”

还可以在其他指纹输入区域自定义指纹输入信息与功能项的预设对应关系，这里仅是示例性说明，实际中不限于此。

本实施方式相对于现有技术而言，在锁屏任意位置设置指纹输入区域及数目，在指纹输入区域任意定义预设手指指纹，不同的指纹输入区域对应的各指纹识别功能项可由不同的手指指纹开启，也可以由相同的手指指纹开启，从而实现更多的功能应用场景，提升了用户体验和指纹识别效率，并且，本实施方式可以区分指纹触控和指纹识别，需要触摸报点时输入报点信号，需要指纹识别时输入指纹信息。

需要说明的是，锁屏界面均分区域个数，即指纹输入区域数目可根据需要自定义，本实施方式不作任何限制；此外，实际中不局限于本实施方式设置的应用程序和应用程序顺序，用户皆可根据需要自行设置。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。