具有指纹感测功能的触控显示装置及触控感测装置的制作方法

1.本发明为一种触控显示装置，尤指一种整合有指纹感测功能的触控显示装置。


背景技术：

2.指纹感测及触控是目前便携式电子设备(例如手机)常见的功能。电容式的指纹感测器及电容式触控感测器被广为使用。因应全屏幕或高屏占比(screen ratio)的趋势，如何将电容式触控感测器及电容式指纹感测器与显示器整合在一起，并降低显示器噪声的干扰，便成为重要的课题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种触控显示装置,可避免显示器噪声影响电容式触控感测器。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种具有指纹感测功能的触控显示装置，其包括：一第一导体层，包括以网格图案形成的一触控感测器，以及用于一指纹感测器的多条接收电极；一第二导体层，位于该第一导体层下方，该第二导体层包括一屏蔽区域供屏蔽该触控感测器，以及用于该指纹感测器的多条驱动电极，该多条驱动电极位于该多条接收电极的下方，且该多条驱动电极的方向与该多条接收电极的方向不相同；以及一显示部，位于该第二导体层下方。
5.本发明整合了电容式触控感测器、电容式指纹感测器与显示器，并且能够避免显示器的噪声影响电容式触控感测器。
6.本发明提出一种具有指纹感测功能的触控感测装置，其包括：一第一导体层，包括以网格图案形成的一触控感测器，以及用于一指纹感测器的多条接收电极；一绝缘基材，位于该第一导体层下方，用以承载该第一导体层；以及一第二导体层，位于该绝缘基材下方，该第二导体层包括一屏蔽区域供屏蔽该触控感测器，以及用于该指纹感测器的多条驱动电极，该多条驱动电极位于该多条接收电极的下方，且该多条驱动电极的方向与该多条接收电极的方向不相同。
7.本发明的有益功效在于：本发明整合了电容式触控感测器及电容式指纹感测器，且可避免显示器噪声影响电容式触控感测器。
8.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
9.图1为本发明一实施例的结构示意图。
10.图2为根据本发明一实施例的第一导体层、第二导体层及显示部的示意图。
11.图3为显示部的像素电极排列示意图。
12.图4a为根据本发明一实施例的触控感测器的结构示意图。
13.图4b为根据本发明的触控感测器的第一触控电极、第二触控电极的局部放大示意
图。
14.图5为根据本发明的指纹感测器的接收电极、驱动电极的局部示意图。
15.图6为本发明指纹感测器在触控感测模式下的连接示意图。
16.图7a、图7b为本发明指纹感测器在指纹感测模式下的连接示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
18.请参考图1、图2，本发明提供一种具有指纹感测功能的触控显示装置，包含一显示部10、一第一导体层20以及一第二导体层30。该第一导体层20包括以网格图案形成的一触控感测器21，以及用于一指纹感测器的多条接收电极rx。该第一导体层20还包括一走线区24用以形成多条走线。该多条走线用以连接触控感测器21及该多条接收电极rx，以传送或接收信号。在一实施例中，该第一导体层20下方设置一绝缘基材23，该绝缘基材23用以承载该第一导体层20。该第二导体层30位于该第一导体层20下方。该第二导体层30包括一屏蔽区域31以及用于该指纹感测器的多条驱动电极tx。该多条驱动电极tx位于该多条接收电极rx的下方。该多条驱动电极tx的方向与该多条接收电极rx的方向不相同。在一实施例中，该多条驱动电极tx与该多条接收电极rx相互垂直。该第二导体层30还包括一走线区32用以形成多条走线。该多条走线用以连接该多条驱动电极tx，以便接收来自触控集成电路或指纹感测集成电路的驱动信号。该显示部10位于该第二导体层30下方，该显示部10包括一可视区11与一非可视区12。该屏蔽区域31、该触控感测器21以及该可视区11在z方向上全部或部分重叠。该屏蔽区域31是一片导体材料，用来为触控感测器21提供屏蔽的作用，防止来自该显示部10的信号或噪声影响触控感测器21。该触控感测器21是电容式触控感测器，用于感测一导体物件(例如手指)的操作。该多条驱动电极tx与该多条接收电极rx形成一指纹感测器，用于感测指纹。在一实施例中，该第一导体层20、该绝缘基材23及该第二导体层30可构成一种具有指纹感测功能的触控感测装置。
19.于该第二导体层30及该显示部10之间可进一步设置一绝缘层40，以防止该显示部10与该第二导体层30电性接触。
20.该第一导体层20上方可进一步设置一保护盖板，在一实施例中，该保护盖板的厚度不大于300μm。
21.在一实施例中，该第二导体层30是一层金属薄膜，例如银，其厚度不大于10nm，光线穿透率可大于90％。该屏蔽区域31及该多条驱动电极tx是以该金属薄膜构成。
22.在一实施例中，显示部10为一有机发光二极体(oled)显示器，具有一可视区11及一非可视区12。可视区11用于显示图像，非可视区12可用于设置电子元件。在该可视区11内设有如图3所示多个规则排列的像素电极111，在一实施例中该多个像素电极111包含红色像素电极(r)、绿色像素电极(g)、蓝色像素电极(b)，该些像素电极111的排列方式可为其它形式不以图中表示为限。显示部10更包括光遮蔽部112。光遮蔽部112是所谓的黑色矩阵(black matrix,bm)。在z方向上，光遮蔽部112与像素电极111不重叠。在一实施例中，第一导体层20与第二导体层30以及显示部10的尺寸大致相同。
23.触控感测器21包含有图4a所示的第一轴向触控电极211及多个第二轴向触控电极212，各该第一轴向触控电极211与该多个第二轴向触控电极212之间为绝缘。本实施例中该
第一轴向触控电极211沿着x方向延伸，该第二轴向触控电极212沿着y方向延伸。各该第一轴向触控电极211与各该第二轴向触控电极212经由走线213电连接到一触控集成电路(图中未示出)。在本实施例中，多条接收电极rx是设置在触控感测器21底部的中央处，也就是该触控感测器21的边缘区域的中央，因此最后一条的第一轴向触控电极211a中间分成两段。第一轴向触控电极211a的两端分别经由走线213电连接该触控集成电路。在其他的实施例中，因应多条接收电极rx占据的区域，可能有一条以上的第一轴向触控电极211a被分成两段。这些被分成两段的第一轴向触控电极211a的两端也是分别经由走线213电连接触控集成电路。
24.接收电极rx与第一轴向触控电极211、第二轴向触控电极212都是形成在绝缘基材23的上表面，在一实施例中，第一轴向触控电极211、第二轴向触控电极212与接收电极rx的厚度相同。也就是说，多条接收电极rx与触控感测器21设置在同一个平面上，并且共平面。
25.图4b提供第一轴向触控电极211及第二轴向触控电极212的实施例。一条第一轴向触控电极211与一条第二轴向触控电极212的交汇形成一感应单元214。各该第一轴向触控电极211及各该第二轴向触控电极212是以金属网格(metal mesh)制作，其中包括由多个金属导线215交错排列构成的网格图案。在z方向上，该多个金属导线215不会与像素电极111重叠。多个金属导线215交错排列形成多个网眼，使得该显示部10的像素电极111不会被该触控感测器21遮蔽，换言之，该多个金属导线215与显示部10的光遮蔽部112在z方向上至少部分重叠。
26.关于该指纹感测器的接收电极rx与驱动电极tx的结构，请参看图5的示意图，多条接收电极rx1～rx3沿着x方向延伸。该多条驱动电极tx1～tx3位于该多条接收电极rx1～rx3的下方，每一条驱动电极tx以涂布细点的条状区块表示，沿着y方向延伸。相邻驱动电极tx间隔分离而不相连。与第一轴向触控电极211及各该第二轴向触控电极212的设计相似，该多条接收电极rx1～rx3也是由多个金属导线构成的网格图案。每条接收电极rx是以多个菱形网格单元横向连接构成，但网格单元的形状不以此为限。不同接收电极rx之间互相分离而不电连接。第一导体层20还包括一走线区24，走线区24具有金属导线215a～215c，用以分别连接接收电极rx1～rx3以传输信号。
27.根据本发明的触控显示装置可执行一触控感测模式或一指纹感测模式，在该触控感测模式下，该指纹感测器感测到的信息提供予一触控集成电路计算物件的触控坐标；在该指纹感测模式下，指纹感测器感测到的信息提供予一指纹感测集成电路，以产生指纹图像。以下针对两种模式分别说明。
28.一、触控感测模式：
29.在触控感测模式下，图6所示的触控集成电路25对于触控感测器21(见图4a或图4b)进行互容式扫描得到一第一感测信息。在该互容式扫描的过程中，触控集成电路施加驱动信号至该第二轴向触控电极212，并感测该多条第一轴向触控电极211。根据该互容式扫描的结果，触控集成电路获得触控感测器21的第一感测信息，该第一感测信息包括各个感应单元214的感应量。
30.在该触控感测模式下，指纹感测器的多条驱动电极tx与接收电极rx电连接至触控集成电路25以进行触控检测。图6提供的示意图说明在触控感测模式下，指纹感测器的配置及操作。如图6所示，tx1～tx9为驱动电极tx，rx1～rx5为接收电极rx。非可视区12内设置有
多个开关121、122、124与125，以及连接至触控集成电路25的多条导线123与126。开关121用来选择驱动电极tx，开关122是用来连接驱动电极tx至触控集成电路25或指纹感测集成电路50。开关124用来选择接收电极rx，导线126是用来连接接收电极rx至触控集成电路25或指纹感测集成电路50。开关121、122、124与125，可以用薄膜晶体管(thin-film transistor,tft)实现。在一实施例中，在触控感测模式下，开关121、122、124与125是由触控集成电路25控制。接收电极rx1、rx2、rx4与rx5都电连接在一起，并经由导线126连接至触控集成电路25。在其他的实施例中，增加一个开关将接收电极rx3连接到导线126也是可能的，如此一来，指纹感测器的所有接收电极rx1～rx5都电连接在一起。
31.借由对指纹感测器实施扫描可以获得一第二感测信息包括至少一个感应量。以互容式扫描为例，当该指纹感测器用于进行触控检测时，多条驱动电极tx被分成两组，具有相同的数量，这两组驱动电极tx的区域不重叠。以图6为例，借由控制开关121与122，驱动电极tx1～tx4电连接成第一组驱动电极，驱动电极tx6～tx9电连接成第二组驱动电极。触控集成电路25先发送驱动信号给第一组的驱动电极，并且从导线126接收第一信号。接下来，触控集成电路25再发送驱动信号给第二组的驱动电极，并且从导线126接收第二信号。根据该第一信号与第二信号，触控集成电路25可以产生两个感应量。这两个感应量可以视为在图4a中，多条接收电极rx占据的面积使得触控感测器21缺少的两个感应单元214的感应量。
32.前述的第一感测信息包括了触控感测器21的所有感应单元214的感应量，前述的第二感测信息包括了指纹感测器产生的一个或多个感应量。根据该第一感测信息与第二感测信息，触控集成电路25即可以计算出物件的接触坐标。
33.从图6的实施例可以了解，在该触控感测模式下，可视区12内的多个开关被控制使得该指纹感测器的至少两条接收电极电连接，以及至少两条驱动电极电连接，使得该指纹感测器形成至少一个感应单元。
34.二、指纹感测模式：
35.在指纹感测模式下，指纹感测器的多条驱动电极tx与接收电极rx电连接至指纹感测集成电路50。在该指纹感测模式的一实施例中，指纹感测集成电路50对该指纹感测器进行互容式扫描以获得所有驱动电极tx与接收电极rx交汇处的多个感应量。在该互容式扫描中，指纹感测集成电路50依序对各驱动电极tx施加驱动信号，并根据该多条接收电极rx的输出获得多个感应量。该指纹感测集成电路50根据获得的多个感应量识别使用者的指纹。
36.在该指纹感测模式的另一实施例中，可以将相邻两条驱动电极tx并联再施加驱动信号，以及将每两条接收电极rx并联以读取其输出，这种作法的优点是可以获得较大的感测信号。如图7a与7b的示意图所示，在非可视区12更包括多条导线127与128连接至指纹感测集成电路50。为求简洁，图7a与图7b中，省略触控集成电路25以及多条导线123与126。该多条导线123与126可以是以同一层的导体制作，而导线127与导线128则是由另一层的导体制作。在指纹感测模式下，指纹感测集成电路50控制开关122与125，使得驱动电极tx1～tx9以及接收电极rx1～rx5分别电连接至导线127与导线128。
37.指纹感测模式的第一时相如图7a所示。经由控制该多个开关121与124，相邻两条驱动电极(tx1,tx2)、(tx3,tx4)、(tx5,tx6)、(tx7,tx8)并联，相邻两条接收电极(rx1,rx2)与(rx3,rx4)并联。指纹感测集成电路50依序驱动这四组驱动电极并且由这两组接收电极接收感测信号。指纹感测模式的第二时相如图7b所示，经由控制该多个开关121与124，相邻
两条驱动电极(tx2,tx3)、(tx4,tx5)、(tx6,tx7)、(tx8,tx9)并联，相邻两条接收电极(rx2,rx3)与(rx4,rx5)并联。指纹感测集成电路50依序驱动这四组驱动电极并且由这两组接收电极接收感测信号。根据在该第一时相及该第二时相所获得的感测信号，指纹感测集成电路50即可产生一指纹图像，以进行指纹识别或注册。
38.相较于每次驱动一条驱动电极tx以及从一条接收电极rx接收信号的方法，图7a与图7b的实施例具有获得较大感测信号的优点，可以提高指纹感测的灵敏度。
39.在一实施例中，图7a的触控集成电路25与图7b的指纹感测集成电路50为分开的两颗集成电路装置，安装在与非可视区12连接的一柔性电路板上。在其他实施例中，触控集成电路25与指纹感测集成电路50亦可以整合成一颗集成电路装置。
40.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。