CN108460373B

CN108460373B - 一种指纹传感器及显示面板

Info

Publication number: CN108460373B
Application number: CN201810411948.4A
Authority: CN
Inventors: 李静; 崔宇
Original assignee: Xiamen Tianma Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Xiamen Tianma Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2018-05-02
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2038-05-02
Also published as: CN108460373A

Abstract

本发明提供了一种指纹传感器及显示面板，该指纹传感器包括多个指纹识别单元，指纹识别单元用于检测手指触摸，具体可以是进行指纹识别，如指纹采集、指纹解锁等。本发明提供的指纹传感器的指纹识别单元具有新的排布方式，多个指纹识别单元的中心点的连线构成多个椭圆形，且该多个椭圆形的中心重合。本发明通过对指纹识别单元形状的设计，排布方式更加近似指纹的谷脊纹路方向，使得触摸到传感器的指纹谷脊纹路可以接触到更多的指纹识别单元，从而使指纹识别更加准确快速。

Description

一种指纹传感器及显示面板

技术领域

本发明涉及传感技术领域，更具体地，涉及一种指纹传感器及显示面板。

背景技术

指纹是人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路，也叫掌印，即是表皮上突起的纹线，由于指纹重复率极小，因此指纹被称为“人体身份证”。

近年来，越来越多的应用增加指纹识别功能，用于移动支付解密等。因此提高指纹识别的灵敏度及精确度显得尤为重要。

申请内容

一方面，本发明提供一种指纹传感器，该指纹传感器包括多个指纹识别单元，所述指纹识别单元用于检测手指触摸，多个所述指纹识别单元的中心点的连线构成多个椭圆形，所述多个椭圆形的中心重合。

另一方面，本发明提供一种显示面板，该显示面板配置的指纹传感器，该指纹传感器包括多个指纹识别单元，多个所述指纹识别单元的中心点的连线构成多个椭圆形，所述多个椭圆形的中心重合。与现有技术相比，本发明提供的一种指纹传感器，至少实现了如下的有益效果：

通过对指纹识别单元排布的设计及指纹识别单元形状的设计，指纹的谷脊最大限度地被指纹识别单元检测到，从而高效获取指纹的谷脊纹路信息，以此提高指纹识别的准确度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

图1是现有技术指纹传感器的指纹识别单元的排布方式；

图2是本发明实施例的一种指纹识别单元的排布方式；

图3是本发明实施例的又一种指纹识别单元的排布方式；

图4是本发明实施例的一种指纹识别单元的形状及排布方式；

图5是本发明实施例的一种指纹识别单元的形状；

图6是本发明实施例的再一种指纹识别单元的形状；

图7是对图3指纹识别单元排布的补充图；

图8是本发明实施例的另一种指纹识别单元的排布方式；

图9是本发明实施例再一种指纹识别单元的排布方式；

图10是本发明的指纹识别单元的又一种设置；

图11是本发明提供的一种显示面板的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明实施例提供的一种指纹传感器及显示面板进行详细地说明。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

液晶显示面板，通过控制具有双折射性的液晶分子的转向来控制光线的透射或遮挡，从而实现显示功能。常见地，液晶显示面板包括相对设置的两个基板，其中一个基板上形成像素电极和公共电极，另一个基板上设置有黑矩阵，通过BM限定出显示面板的子像素，BM的开口区设置色阻，使未被BM遮挡的光线通过色阻后能够呈现不同的颜色，两个基板之间设置液晶层，通过集成电路在像素电极和公共电极之间施加一定的电压，来控制液晶层内液晶分子的转向。指纹识别单元可以通过利用自电容的原理，通过复用公共电极，对每个电极的一端加载指纹识别信号，并实时获取每个指纹侦测电极另一端的指纹识别信号，当手指靠近指纹识别元件时，由于手指指纹的谷脊高度不同，因此皮肤表面各点距离各电极的远近也不同，从而影响了电极的电容值，从而通过电极接收到的信号不同，从而检测出手指指纹谷脊的差异，从而实现指纹识别。指纹识别单元还可以是光感式的sensor，光感式的指纹识别单元通常复用背光源用做指纹识别使用的光源，光源透过指纹识别单元发出光线，遇到手指表面的指纹谷脊因此反射回指纹识别单元的光线的角度/强弱出现区别，指纹识别单元利用这些有区别的信号量，识别出不同的指纹。

而有机发光显示面板通常包括有机发光器件，在有机发光器件的阳极和阴极上施加电压后，有机发光器件的发光层能够发出光线，从而实现有机发光显示面板的自发光。有机发光显示面板的指纹识别功能可以通过电容式器件实现，现有技术通常是制作覆盖有指纹识别器件的盖板并外挂于显示面板实现的，也可以是利用光感式sensor，复用有机发光器件为指纹识别单元的光源实现指纹识别。

如图1所示，现有技术中，在指纹传感器1上，多个矩形的指纹识别单元10呈阵列式排布，以实现指纹识别功能。由于指纹的谷脊纹路排布并非以规整的水平或者竖直方向排布，因此现有技术中指纹谷脊纹路触摸到阵列排布的指纹识别单元数量较少，造成指纹识别不够精确。

本发明提供了一种指纹传感器，该指纹传感器包括多个指纹识别单元，指纹识别单元用于检测手指触摸，具体可以是进行指纹识别，如指纹采集、指纹解锁等。本发明提供的指纹传感器的指纹识别单元具有新的排布方式，请参考图2，图2是本发明实施例的一种指纹识别单元的排布方式。多个指纹识别单元10的中心点S的连线构成多个椭圆形，且该多个椭圆形的中心重合，如图2所示，多个指纹识别单元10的中心点S构成了3个椭圆形，且3个椭圆形的中心均为L点。

需要说明的是，本发明不对指纹识别单元10的具体个数做限定，也不对多个指纹识别单元10构成的椭圆形的个数做限定。进一步地，本发明提供的指纹传感器包括的指纹识别单元10可以构成的全部椭圆形的中心均在一点重合；也可以一部分椭圆形的中心在一点重合，一部分椭圆形的中心在另一点重合。更进一步地，本发明提供的指纹传感器包括的全部指纹识别单元10的中心点S的连线可以构成椭圆形，也可以只有部分指纹识别单元10的中心点的连线可以构成椭圆形。

本实施例中，通过将指纹识别单元10进行了特殊的排布，使得指纹识别单元10呈多个椭圆形排布。与现有技术中阵列排布方式相比，椭圆形排布的指纹识别单元10的排布方式更加近似指纹的谷脊纹路方向，使得触摸到传感器的指纹谷脊纹路可以接触到更多的指纹识别单元10，从而使指纹识别更加准确快速。

请继续参考图2，每个指纹识别单元10具有相同的形状，且面积相等。同时，多个指纹识别单元10的中心点S的连线构成多个椭圆形，多个椭圆形具有相同的中心L。该种指纹识别单元10的设计工艺简单，易于实现。

指纹识别单元10的面积也可以不完全相同，指纹识别单元10的排布规律可以为，靠近所述椭圆形中心的指纹识别单元10的面积小于远离椭圆形中心的所述指纹识别单元的面积。请参考图3，图3是本发明实施例的又一种指纹识别单元的排布方式，指纹识别单元10的中心点S连接形成3个不同的椭圆形，且3个不同椭圆形共有一个中心L。中心点S构成同一个椭圆形的指纹识别单元10的面积可以相同，不同椭圆形上对应的指纹识别单元10的面积可以不同。并且，靠近所述椭圆形中心L的指纹识别单元10的面积小于远离椭圆形中心L的所述指纹识别单元的面积。请继续参考图3，多个指纹识别单元103的中心点的连线构成一个椭圆形，多个指纹识别单元104的中心点的连线构成另一个椭圆形，多个指纹识别单元105的中心点的连线构成又一个椭圆形，3个椭圆形的中心重合在中心L。指纹识别单元103、指纹识别单元104及指纹识别单元105依次远离中心L，如图所示，103与椭圆中心的距离为h1，104与椭圆中心的距离为h2，105与椭圆中心的距离为h3，h1＜h2＜h3，指纹识别单元103的面积＜指纹识别单元104的面积＜指纹识别单元105的面积。也就是说，靠近所述椭圆形中心的指纹识别单元的面积小于远离椭圆形中心的所述指纹识别单元的面积。

由于人类的指纹的谷脊纹路的分布规律是手指边缘的指纹纹路较为稀疏或者较为规律，而靠近手指中心的指纹纹路较为密集或者较为复杂。因此本实施例中，渐变式的指纹识别单元10排布，靠近中心点的指纹识别单元10的面积小，从而在一定的单位面积内，指纹识别单元10的数量多，因此可以使得对手指中心的指纹纹路识别更加准确，从而进一步提高了指纹识别的速度及精确度。

进一步地，请参照图2-图6所示，指纹识别单元10的形状可以设置为多种形状。如图2-图3所示，指纹识别单元10的形状可以为矩形；如图4-图5所示，指纹识别单元10的形状可以为梯形，如图6所示，指纹识别单元10的形状也可以为曲面形状。

请参照图4-图5，多个梯形形状的指纹识别单元10的中心点S连接形成多个椭圆形，多个椭圆形的中心可以重合在一个点L。如图4所示，多个梯形的指纹识别单元10的中心点S连接形成3个椭圆形，3个椭圆形的中心点重合在中心点L。每个梯形的指纹识别单元10具有一个上底a和一个下底b，且上底a的长度小于下底b的长度，同时，上底a与椭圆形中心的距离小于下底b与椭圆形中心的距离，即上底a到中心点L的距离小于下底b到中心点L的距离。

需要说明的是，本发明中指纹识别单元10的形状可以是梯形，对每个指纹识别单元10的面积是否相等不做限定。每个指纹识别单元10的面积可以是相同的，如图4所示。此实施方式，工艺排布较为简单，易于实现。

每个指纹识别单元10的面积也可以是不完全相同的，梯形的指纹识别单元10的排布方式可以是，构成同一个椭圆形的指纹识别单元10的面积是相等的，并且构成不同椭圆形的指纹识别单元10的面积是不同的。具体请参考图5，指纹识别单元100，101，102均为梯形，其中，多个梯形的指纹识别单元100的中心点的连线构成一个椭圆形，多个指纹识别单元101的中心点的连线构成另一个椭圆形，多个指纹识别单元102的中心点的连线构成又一个椭圆形，3个椭圆形的中心重合在中心L。指纹识别单元102、指纹识别单元101及指纹识别单元100依次远离中心点L，其中指纹识别单元100的面积>指纹识别单元101的面积>指纹识别单元102的面积。

本实施例中由于指纹识别单元的上底a靠近中心点L，由于上底a的长度较短，并且靠近中心点L的指纹识别单元102的面积较小，因此在相同的接触面积内，感测到手指中心指纹的指纹识别单元10数量将进一步增加，从而提高指纹识别的准确度。

指纹识别单元10的形状，可以具有第一弧形边缘和/或第二弧形边缘，并且第一弧形边缘和/或第二弧形边缘与所述椭圆形无交叉。请参考图6，指纹识别单元10的形状可以是一种具有2条弧形边缘的形状，多个指纹识别单元10的中心连接形成多个椭圆形，且多个椭圆形的中心点重合在中心L。指纹识别单元10具有第一弧形边缘c和第二弧形边缘d，且第一弧形边缘c与第二弧形边缘d相对设置，且第一弧形边缘c，第二弧形边缘d与其所在的椭圆h不相交。需要说明的是，本实施例指纹识别单元10的形状也可以只存在一条弧形边缘c，且c与所在椭圆h不相交，指纹识别单元10其余的边缘不做限定。指纹识别单元10的形状也可以只存在一条弧形边缘d，且d与所在椭圆h不相交，指纹识别单元10其余的边缘不做限定。需要说明的是，指纹识别单元10与椭圆形相交的第三条边e和第四条边f不做限定，也就是说，第三条边e和第四条边f可以是线段，也可以是弧线。

本实施例中指纹识别单元10的数量不做特别的限定，也不对多个指纹识别单元10构成的椭圆形的个数做限定。进一步地，本发明提供的指纹传感器包括的指纹识别单元10可以构成的全部椭圆形的中心均在一点重合；也可以一部分椭圆形的中心在一点重合，一部分椭圆形的中心在另一点重合。更进一步，本发明提供的指纹传感器包括的全部指纹识别单元10的中心点S的连线可以构成椭圆形，也可以只有部分指纹识别单元10的中心点的连线可以构成椭圆形。

需要进一步说明的是，本实施例中，指纹识别单元10的面积可以是相同的，也可以是不同的。请参考图6，指纹识别单元10的面积是相同的。由于指纹的谷脊纹路排布并非是以规整的水平或者竖直方向排布，因此具有弧形边缘的指纹识别单元10更容易检测到指纹谷脊纹路的变化，同时相同形状和面积的指纹识别单元10，工艺实现上更为容易，利于量化生产。指纹识别单元10的面积也可以是不同的，以中心点L为准，越远离中心点L的指纹识别单元10的面积越大，越靠近中心点L的指纹识别单元10的面积越小，以渐变的方式排布。此实施方式，可以使靠近手指中心的指纹识别单元面积较小，使在相同的接触面积内，手指接触到的指纹识别单元的数量较多，从而提高指纹识别的准确度。

需要说明的是，本发明中提到的指纹识别单元10的面积，具有一定的取值范围，指纹识别单元10的面积取值范围为1600um²≤S≤3600um²。在工艺允许范围内，为了保证感应量，指纹识别单元的面积需占据总面积的80％。假设指纹识别单元的间距为5um时，指纹识别单元10的面积取值范围在1600um²≤S≤3600um，将使得指纹识别单元的面积占比在80％以上，从而保证了指纹识别的感应量，提高了指纹识别的灵敏度。

M个所述指纹识别单元的中心点的连线构成一个所述椭圆形，所述M为大于等于2的正整数；所述M个所述指纹识别单元中，相邻的两个所述指纹识别单元的距离为D，所述D为正数，且所述D为0um＜D＜5um。如图3所示，多个指纹识别单元的中心点的连线构成3个所述椭圆形，，2个相邻的指纹识别单元10之间的距离为D，其中D的取值范围为0um＜D＜5um。当指纹识别单元之间的距离D设置在0um＜D＜5um此取值范围内，可以提高指纹识别的信号量，从而提高指纹识别灵敏度。现在以面积为2500um²的指纹识别单元10为例，具体地说明这个有益效果。面积为2500um²的指纹识别单元10，当2个指纹识别单元之间的间距为6um时，不在D的优选取值范围内，此时指纹识别单元10的总面积占显示区域总面积比率为79.7％；当2个指纹识别单元10之间的间距为3um时，3um在D的取值范围内，指纹识别单元10的总面积占显示区域总面积比率为88.9％；因此，指纹识别单元10的面积占比提高了11％；信号量也同样增加11％，增加了触控的灵敏度。因此指纹间距D的取值范围为0um＜D＜5um可以提高指纹识别信号量，从而提高识别灵敏度。

多个指纹识别单元10的中心点的连线构成N个椭圆形，存在N个指纹识别单元10的中心点的连线为直线，且该N个指纹识别单元的中心点构成了不同的椭圆形，其中N为大于等于2的正整数。如图7所示，图7是对图3指纹识别单元排布的补充图，多个指纹识别单元10的中心点连接成3个椭圆形，且构成不同椭圆形的3个指纹识别单元10的中心点分别为S1，S2，S3，其中S1，S2，S3与中心点L的连线为直线。此种排布方式，较为规整，除了在工艺较易实现，也使得靠近中心点L的指纹识别单元10数量较多，由于指纹中心触摸到指纹识别区域的频次较高，从而提供了指纹识别的精确度。

进一步地，N个椭圆形均由M个指纹识别单元10的中心点的连线构成；N个指纹识别单元的中心点的连线为直线，且直线穿过椭圆形中心L，且N个指纹识别单元的中心点构成了不同的所述椭圆形；所述直线的数量为M条。请参考图8，图8是本发明实施例的另一种指纹识别单元的排布方式，3个椭圆形均分别由16个指纹识别单元10的中心点S的连线构成，即每16个指纹识别单元10构成一个椭圆形，且3个椭圆形的中心重合在点L。3个位于不同椭圆形上的指纹识别单元10的中心点S的连线为直线，且直线经过椭圆形的中心L，直线的数量为16条，也就是说，每个指纹识别单元10的中心均可以找到位于其他不同椭圆形上的指纹识别单元的中心，与之连成直线，并经过椭圆形的中心L。在本实施例中，由于每个指纹识别单元10的中心均可找到对应的指纹识别单元中心连成直线，且经过椭圆形的中心L，此排布方式更为规律，于工艺上较容易实现，并且此排布方式使得靠近中心点L的指纹识别单元更为密集，这样接触到手指中心的谷脊纹路相应地增加，从而提高了指纹识别的灵敏度。

M个所述指纹识别单元的中心点的连线构成一个所述椭圆形，所述M为大于等于2的正整数；X个所述指纹识别单元的中心点的连线构成另一个所述椭圆形，所述X为大于等于2的正整数；所述一个所述椭圆形的短轴长度大于所述另一个所述椭圆形的短轴长度；且所述M个所述指纹识别单元中，相邻的两个所述指纹识别单元的距离大于所述X个所述指纹识别单元中相邻的两个所述指纹识别单元的距离。具体请参考图9，图9是本发明实施例再一种指纹识别单元的排布方式，多个指纹识别单元10的中心点S构成了3个短轴不同的椭圆形，3个椭圆形的中心重合在中心点L，其中椭圆形T1的短轴X1，椭圆形T2的短轴X2，其中X1的长度小于X2的长度，且位于椭圆形T1上的相邻2个指纹识别单元10之间的距离为D1，位于椭圆形T2上的相邻2个指纹识别单元10之间的距离为D2，D2＞D1。

由于人类手指中心的纹路较为密集，因此本实施例，指纹识别单元中心位置排布密集，可以使手指中心的纹路被更多的指纹识别单元检测到，可以进一步提高指纹识别的灵敏度。

需要特别说明的是说明书中所述的椭圆形，是指纹识别单元的中心点排布形成的一种形状，并非客观存在的实际的椭圆形。

可选地，指纹识别单元10为电容式指纹识别单元或者为光学式指纹识别单元。

如图2-图9所示，指纹识别单元10可以是自容式触控电极，即指纹识别单元可以复用绝缘阵列排布的自容式触控电极；此外，每个指纹识别单元10也可以是单个的光学式指纹识别单元。

进一步地，请参考图10，图10是本发明的指纹识别单元的又一种设置，本实施指纹识别方式也可以利用互容原理。指纹识别单元10是由指纹驱动电极T1与指纹感应电极R1交叉绝缘设置，同时多个指纹识别单元10的中心点同样形成多个椭圆形(图中未标示)，多个椭圆形的中心重合在点L。指纹驱动电极T1传输驱动信号，指纹感应电极R1接收感应信号，当手指触摸时，由于手指指纹的谷脊高度不同，因此皮肤表面各点距离各电极的远近也不同，从而影响了电极的电容值，因此感应电极R1所接收到的信号不同，根据接收到的感应信号的不同从而实现指纹识别。具体在膜层设置中，指纹驱动电极T1设置于第一导电层，指纹感应电极设置于第二导电层，第一导电层及第二导电层远离玻璃基板依次堆叠，并且第一导电层及第二导电层之间设置有绝缘层。

本发明还提供一种显示面板，该显示面板可以包括上述任一实施例提供的指纹传感器。请参考图11，图11是本发明提供的一种显示面板的示意图。本发明的指纹传感器的指纹识别单元的排布设计及形状设计可应用在显示面板上，提高指纹识别的灵敏度及准确性。

Claims

1.一种指纹传感器，包括多个指纹识别单元，所述指纹识别单元用于检测手指指纹谷脊的差异，其特征在于：

多个所述指纹识别单元的中心点的连线构成多个椭圆形，所述多个椭圆形的中心重合；靠近所述椭圆形中心的所述指纹识别单元的面积小于远离所述椭圆形中心的所述指纹识别单元的面积；

M个所述指纹识别单元的中心点的连线构成一个所述椭圆形，所述M为大于等于2的正整数；X个所述指纹识别单元的中心点的连线构成另一个所述椭圆形，所述X为大于等于2的正整数；所述一个所述椭圆形的短轴长度大于所述另一个所述椭圆形的短轴长度；且所述M个所述指纹识别单元中，相邻的两个所述指纹识别单元的距离大于所述X个所述指纹识别单元中相邻的两个所述指纹识别单元的距离。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

所述指纹识别单元的形状为梯形，所述梯形具有上底及下底，所述上底的长度小于所述下底的长度；

所述上底与所述椭圆形中心的距离小于所述下底与所述椭圆形中心的距离。

3.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

所述指纹识别单元具有第一弧形边缘和/或第二弧形边缘，所述第一弧形边缘和/或第二弧形边缘与所述椭圆形无交叉。

4.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

每个所述指纹识别单元的面积为S，且所述S的取值范围为：1600um²≤S≤3600um²。

5.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

M个所述指纹识别单元的中心点的连线构成一个所述椭圆形，所述M为大于等于2的正整数；

所述M个所述指纹识别单元中，相邻的两个所述指纹识别单元的距离为D，所述D为正数，且所述D为0um＜D＜5um。

6.根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于：

多个所述指纹识别单元的中心点的连线构成N个椭圆形，存在N个指纹识别单元的中心点的连线为直线，且所述N个指纹识别单元的中心点构成了不同的所述椭圆形，所述N为大于等于2的正整数。

7.根据权利要求6所述的指纹传感器，其特征在于：所述N个椭圆形均由M个所述指纹识别单元的中心点的连线构成；

N个指纹识别单元的中心点的连线为直线，且所述M个指纹识别单元的中心点构成了不同的所述椭圆形；所述直线的数量为M条。

8.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

所述指纹识别单元为电容式指纹识别单元或者为光学式指纹识别单元。

9.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于：

所述指纹识别单元的形状为矩形。

10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1所述的指纹传感器。