CN110647253B - 触控显示面板和应用该触控显示面板的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种触控显示面板，所述触控显示面板包括：中央处理单元；开关模块；指纹识别部，用于感测并收集指纹信号，所述指纹识别部包括多个指纹识别电极；所述指纹识别电极与所述中央处理单元电性连接；主触控部，用于感测触摸位置，所述主触控部包括多个触控电极，至少一个所述触控电极通过开关模块与一个所述指纹识别电极电连接；所述中央处理单元进一步控制所述开关模块建立或断开至少一个所述触控电极和至少一个所述指纹识别电极之间的电连接。本发明还提供应用上述触控显示面板的电子装置。

Description

触控显示面板和应用该触控显示面板的电子装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种带有指纹识别功能的触控显示面板。
背景技术
随着移动通信技术的不断发展，智能手机已集合了各个领域的功能。例如，现有的智能手可收发电子邮件、播放视屏及音频文件、记录会议纪要甚至是开视屏会议等等。由于智能手机具有如此多的功能，因此，其完全性尤为重要，现有手机中主流的安全单元为指纹识别模块。
现有的应用于手机的指纹识别模块一般与手机的触控显示面板是两个彼此独立的元件，需要在组装时重新组装；再者，现有的触控显示面板或触控显示面板的外部普遍存在一组由薄膜晶体管组成的开关模块，该开关模块仅在面板制作完成后的品质测试阶段被使用，触控显示面板组装之后就不会再被使用。如何避免空间浪费并简化结构是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
一种触控显示面板，所述触控显示面板包括：
中央处理单元；
开关模块；
指纹识别部，用于感测并收集指纹信号，所述指纹识别部包括多个指纹识别电极；所述指纹识别电极与所述中央处理单元电性连接；
主触控部，用于感测触摸位置，所述主触控部包括多个触控电极，至少一个所述触控电极通过开关模块与一个所述指纹识别电极电连接；
所述中央处理单元进一步控制所述开关模块建立或断开至少一个所述触控电极和至少一个所述指纹识别电极之间的电连接。
本发明还提供应用上述触控显示面板的电子装置。
本发明的触控显示面板，通过在触控显示面板中嵌入指纹识别部，并使用开关模块作为控制指纹识别部与主触控部的电路的中枢，提升元件的利用率，并进一步使结构简化；由于不需要额外提供指纹识别模块，进而使得结构更加精简，减少了组装流程，降低成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例的触控显示面板的平面示意图。
图2为图1沿II-II方向的剖视示意图。
图3为本发明第一实施例触控显示面板的指纹识别部的局部放大示意图。
图4为本发明第一实施例的触控显示面板的局部放大示意图。
图5为本发明第二实施例的触控显示面板的平面示意图。
图6为本发明第三实施例的触控显示面板的平面示意图。
图7为本发明第四实施例的触控显示面板的平面示意图。
图8为本发明第四实施例的触控显示面板的局部放大示意图。
图9为应用本发明一实施例的触控显示面板的电子装置的示意图。
主要元件符号说明
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Figure GDA0004056696710000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
附图中示出了本发明的实施例，本发明可以通过多种不同形式实现，而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明更为全面和完整的公开，并使本领域的技术人员更充分地了解本发明的范围。为了清晰可见，在图中，层和区域的尺寸被放大了。
可以理解，尽管第一、第二等这些术语可以在这里使用来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应仅限于这些术语。这些术语只是被用来区分元件、组件、区域、层和/或部分与另外的元件、组件、区域、层和/或部分。因此，只要不脱离本发明的教导，下面所讨论的第一部分、组件、区域、层和/或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层和/或部分。
这里所用的专有名词仅用于描述特定的实施例而并非意图限定本发明。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图涵盖复数形式，除非上下文清楚指明是其它情况。还应该理解，当在说明书中使用术语“包含”、“包括”时，指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在。
这里参考剖面图描述本发明的实施例，这些剖面图是本发明理想化的实施例(和中间构造)的示意图。因而，由于制造工艺和/或公差而导致的图示的形状不同是可以预见的。因此，本发明的实施例不应解释为限于这里图示的区域的特定形状，而应包括例如由于制造而产生的形状的偏差。图中所示的区域本身仅是示意性的，它们的形状并非用于图示装置的实际形状，并且并非用于限制本发明的范围。
除非另外定义，这里所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所述领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解，比如在通用的辞典中所定义的那些的术语，应解释为具有与它们在相关领域的环境中的含义相一致的含义，而不应以过度理想化或过度正式的含义来解释，除非在本文中明确地定义。
下面参照附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。
第一实施例
如图1所示，是本发明第一实施例的触控显示面板10的平面示意图。触控显示面板10包括薄膜晶体管阵列基板11，以及位于薄膜晶体管阵列基板11上的开关模块16、位于薄膜晶体管阵列基板11一端的主触控部12、指纹识别部18及中央处理单元19。主触控部12用于感测触摸位置，指纹识别部18用于感测并收集指纹信号。
触控显示面板10还包括一显示区AA，显示区AA对应触控显示面板10的画面显示区域设置，主触控部12位于显示区AA内，开关模块16、指纹识别部18以及中央处理单元19位于显示区AA外。
如图2所示，为图1沿II-II方向的剖视示意图。薄膜晶体管阵列基板11还包括玻璃基板110、触控电极111、像素电极112、钝化层13以及走线15，其中，钝化层13包括第一钝化层131、第二钝化层132以及第三钝化层133。第一钝化层131设置于玻璃基板110上方，走线15设置于第一钝化层131远离玻璃基板110一侧，走线15可由一层导电材料蚀刻而成，走线15具有预定图案，第二钝化层132设置于第一钝化层131远离玻璃基板110一侧并覆盖走线15，第二钝化层132远离第一钝化层131一侧设置有多个呈矩阵排布且间隔设置的触控电极111，第二钝化层132上对应每个触控电极111至少开设有一个过孔14，每个触控电极111至少通过一个过孔14和至少一条走线15与开关模块16实现电连接，第三钝化层133覆盖多个触控电极111。第三钝化层133远离触控电极111一侧设置有多个呈矩阵排布的像素电极112，触控电极111可复用为公共电极，即，像素电极112与触控电极111相互配合以驱动位于薄膜晶体管阵列基板11外的液晶层中的液晶分子转动并实现画面的显示。可以理解的，薄膜晶体管阵列基板11所包括的元件并不仅限于上述列举的元件，玻璃基板110与第一钝化层131之间或像素电极112远离第三钝化层133一侧均可包括常规的薄膜晶体管阵列基板11的其他必要元件，此处不做赘述。如图1所示，多条走线15间隔排布，走线15由过孔14延伸出后大致沿同一方向平行延伸至显示区AA外，并与开关模块16电连接。
主触控部12为单层自容式电极结构，主触控部12内包括多个呈矩阵间隔排布的触控电极111，主触控部12通过多个触控电极111实现对触摸的感知，使用者在显示区AA进行触摸操作时，可根据触控电极111的电信号变化以感测触摸位置。于一实施例中，各触控电极111面积相等，触控电极111可为边长3mm至5mm的正方形。在其他实施例中，各触控电极111的面积及形状可为不全相等或者全不相等，且靠近主触控部12边缘的触控电极111的面积越小。
如图3所示，为本发明第一实施例的触控显示面板10的局部放大示意图。指纹识别部18位于薄膜晶体管阵列基板11上，指纹识别部18为单层自容式电极结构。指纹识别部18包括多个间隔排布的指纹识别电极181，指纹识别电极181可制作于薄膜晶体管阵列基板11上，指纹识别电极181可与触控电极111在同一道光蚀刻制程中被制作。指纹识别部18电连接开关模块16及中央处理单元19，钝化层13上对应每个指纹识别电极181开设有至少一个过孔14，开关模块16通过走线15和位于指纹识别电极181上方的过孔14与指纹识别电极181电连接，连接指纹识别电极181的走线15进一步由过孔14向中央处理单元19继续延伸并与中央处理单元19电连接。
指纹识别部18的面积小于或等于主触控部12的面积的百分之一，每个指纹识别电极181的面积小于或等于每个触控电极111的面积的百分之一。于一实施例中，多个指纹识别电极181具有相同的形状及面积，指纹识别电极181为边长30μm至50μm的正方形，多个触控电极111具有相同的形状及面积，且相邻两个指纹识别电极181之间的间距不大于单个指纹识别电极181的最大宽度。在其他实施例中，各指纹识别电极181的面积及形状可为不全相等或者全不相等，且靠近指纹识别部18边缘的指纹识别电极181的面积越小。人的手指上存在着凸起的脊和凹陷的谷，成年人的两个相邻的脊之间的距离范围约为0.2mm至0.5mm，儿童的两个相邻的脊之间的距离范围约为0.1mm。由于该实施例中单个指纹识别电极181的最大宽度远小于人手指中两个相邻的脊之间的距离，因此，指纹识别部18可根据多个指纹识别电极181的电容变化获取指纹信息以达成指纹识别的功效。可以理解地，当手指接触指纹识别部18时，脊对应的皮肤与指纹识别部18接触，可引起与之接触的指纹识别电极181的电容变化作为指纹识别信号，谷对应的皮肤不与指纹识别部18接触，不引起与之接触的指纹识别电极181的电容变化。指纹识别电极181的数量可小于或等于触控电极111的数量。在本实施方式中，指纹识别电极181的数量可等于触控电极111的数量。于一实施例中，指纹识别部18为一长不大于3cm、宽不大于50μm的矩形，指纹识别电极181的数量约为600个，指纹识别电极181间隔排布为一条状，使用者在使用指纹识别功能时，需将手指按压于指纹识别部18并向同一方向滑动，指纹识别部18可藉此收集足够的指纹信息以完成对指纹的识别。在其他实施例中，指纹识别部18可为其他合理的形状或尺寸，指纹识别电极181亦可呈矩阵排布，使用者将手指直接放置于指纹识别部18表面即可使指纹识别部18收集足够的指纹信息以完成对指纹的识别。
中央处理单元19还包括一第一信号控制线171、一第二信号控制线172及一公共电极线175，中央处理单元19通过第一信号控制线171、第二信号控制线172及公共电极线175与开关模块16电性连接。第一信号控制线171及第二信号控制线172用于将中央处理单元19发出的控制信号传至开关模块16，开关模块16依据控制信号调整其状态为断开或导通。公共电极线175可将中央处理单元19输出的公共电压信号传至开关模块16。
如图4所示，为本发明第一实施例的触控显示面板10的局部放大示意图。开关模块16包括多个开关单元160，开关单元160用于建立或断开触控电极111和指纹识别电极181的电性连接。每个开关单元160包括至少两个薄膜晶体管。于一实施例中，至少两个薄膜晶体管包括并联的第一薄膜晶体管161以及第二薄膜晶体管162，第一薄膜晶体管161以及第二薄膜晶体管162均包括源极、漏极以及栅极，栅极可控制源极与漏极之间的导通与断开。每个第一薄膜晶体管161的栅极通过第一信号控制线171与开关模块16电连接，每个第二薄膜晶体管162的栅极通过第二信号控制线172与开关模块16电连接。在本实施例中，第一薄膜晶体管161以及第二薄膜晶体管162的源极通过走线15同时与一个触控电极111电连接，第一薄膜晶体管161的漏极通过走线15与一个指纹识别电极181电连接，第二薄膜晶体管162的漏极通过公共电极线175与中央处理单元19电连接。在其他实施例中，第一薄膜晶体管161以及第二薄膜晶体管162的漏极通过走线15同时与一个触控电极111电性连接，第一薄膜晶体管161的源极通过走线15与一个指纹识别电极181电连接，第二薄膜晶体管162的源极通过公共电极线175与中央处理单元19电连接。
触控显示面板10可选择地工作在触控阶段和指纹识别阶段。
在触控阶段，中央处理单元19通过第二信号控制线172控制第二薄膜晶体管162断开，中央处理单元19控制第一薄膜晶体管161导通以建立触控电极111和指纹识别电极181之间的电性连接，触控电极111通过电性连接的开关单元160和指纹识别电极181输出触控感测信号给中央处理单元19，中央处理单元19通过同样的路径将公共电压传导至显示区AA内，中央处理单元19根据触控感测信号感测当前施加在触控显示面板10上触摸操作的位置，以实现触控操作。具体地，当使用者触摸主触控部12时，引起触控电极111的自电容的变化，被触摸的触控电极111的电容值与未被触摸的触控电极111的电容值存在明显差异，中央处理单元19通过对其电信号的处理判断触摸位置。
在触控阶段，指纹识别部18和主触控部12串联，指纹识别电极181亦可与触摸在指纹识别部18上的手指形成触摸电容，即指纹识别部18可能在该阶段被误触，进而产生触摸感测信号。由于触摸电容与触控电极111和指纹识别电极181的面积成正比，且单个指纹识别电极181的面积远小于单个触控电极111的面积，进而指纹识别电极181根据触摸操作产生的触摸电容的容值远远小于对应的触控电极111产生的触电容的容值。因此，在触控阶段，中央处理单元19忽略指纹识别部18在触控阶段产生的触摸感测信号，仅识别主触控部12在触控阶段产生的触摸感测信号。
在指纹识别阶段，中央处理单元19通过第一信号控制线171控制第一薄膜晶体管161断开，进而断开触控电极111和与其对应的指纹识别电极181之间的电性连接，同时，中央处理单元19通过第二信号控制线172控制第二薄膜晶体管162导通，使得触控电极111通过第二薄膜晶体管162及公共电极线175接收中央处理单元19输出的公共电压。触控电极111和指纹识别电极181之间的电性连接已断开，指纹识别电极181与中央处理单元19电性连接，指纹识别电极181将感测到的指纹信号输出给中央处理单元19，中央处理单元19根据指纹信号识别当前施加在触控显示面板10上的指纹，以实现指纹识别功能。
主触控部12的电信号无法传递至中央处理单元19，指纹识别部18的电信号变化可被中央处理单元19辨识并作出判断。
可以理解地，在触控显示面板的驱动过程中还包括显示阶段，显示阶段、触控阶段和指纹识别阶段交替开启，其中，触控阶段的时间长度大于指纹识别阶段的时间长度。例如，在16.67毫秒(1帧)内，触控显示面板10工作在触控阶段的时间总长度为2毫秒，触控显示面板10工作在指纹识别阶段的时间总长度为1毫秒，触控显示面板10工作在显示阶段的时间总长度为13.67毫秒。
本实施例的触控显示面板10中嵌入指纹识别部18，并使用开关模块16作为控制指纹识别部18与主触控部12的电路的中枢，提升元件的利用率，并进一步使结构简化；由于不需要额外提供指纹识别模块，进而使得结构更加精简，减少了组装流程，降低成本。
第二实施例
如图5所示，为本发明第二实施例的触控显示面板10的平面示意图。第二实施例与第一实施例的区别仅在于：在第二实施例中，触控电极111的数量大于指纹识别电极181的数量。部分触控电极111通过一个开关单元160和一个指纹识别电极181与中央处理单元19电连接，部分触控电极111通过开关单元160直接与中央处理单元19电连接。同时，通过开关单元160直接与中央处理单元19电连接的触控电极111对称设置于指纹识别部18的相对两侧。指纹识别部18大致位于显示区AA一侧区域的中心位置，由开关模块16引出的走线15中，位于两侧的走线15直接电连接到中央处理单元19，余下的走线15点连接到一个指纹识别电极181到中央处理单元19。
本实施例中，触控电极111的数量大于指纹识别电极181的数量，部分触控电极111未通过指纹识别电极181直接与中央处理单元19电连接，使得触控电极111的数量不会被指纹识别电极181的数量限制，可根据实际需要调整触控电极111的数量已获得不同的触控精度及触控范围。
第三实施例
如图6所示，为本发明第三实施例的触控显示面板10的平面示意图。第三实施例与第一实施例的区别仅在于：在第三实施例中，触控电极111的数量大于指纹识别电极181的数量。部分触控电极111通过一个开关单元160和一个指纹识别电极181与中央处理单元19电连接，部分触控电极111通过一个开关单元160直接与中央处理单元19电连接。同时，通过开关单元160直接与中央处理单元19电连接的触控电极111对称设置于指纹识别部18的相对两侧。指纹识别部18大致位于显示区AA一侧区域靠近边缘的位置，由开关模块16引出的走线15中，靠近指纹识别部18一侧的走线15直接电连接到中央处理单元19，余下的走线15点连接到一个指纹识别电极181到中央处理单元19。
本实施例中，触控电极111的数量大于指纹识别电极181的数量，部分触控电极111未通过指纹识别电极181直接与中央处理单元19电连接，使得触控电极111的数量不会被指纹识别电极181的数量限制，可根据实际需要调整触控电极111的数量已获得不同的触控精度及触控范围。
第四实施例
如图7所示，为本发明第四实施例的触控显示面板10的平面示意图。第四实施例与第一实施例的区别仅在于：触控电极111进一步包括多个第一触控电极111A和多个第二触控电极111B，公共电极线进一步包括第一公共电极线176以及第二公共电极线177，中央处理单元19还包括第三信号控制线173和第四信号控制线174。第一触控电极111A和第二触控电极111B沿第一方向X交替设置，且沿与第一方向X垂直的第二方向Y交替设置。开关模块16包括第一开关模块163以及第二开关模块164，第一开关模块163与第二开关模块164间隔设置。如图8所示，为本发明第四实施例的触控显示面板的局部放大示意图。第一开关模块163通过第一信号控制线171、第二信号控制线172及第一公共电极线176与中央处理单元19电连接，第二开关模块164通过第三信号控制线173、第四信号控制线174及第二公共电极线177与中央处理单元19电连接。第一触控电极111A通过第一开关模块163和对应的指纹识别电极181与中央处理单元19电连接；第二触控电极111B通过第二开关模块164和对应的指纹识别电极181与中央处理单元19电连接。
本实施例中，将开关模块16分为互相独立的第一开关模块163以及第二开关模块164，第一开关模块163以及第二开关模块164分别控制不同的触控电极111与指纹识别电极181之间的电连接的导通或断开。主触控部12并非连接于唯一的开关模块16，当第一开关模块163或者第二开关模块164中的一个因发生故障而持续断开时，至少还有另一部分触控电极111与中央处理单元19电连接而使得触控功能得以保持正常。
如图9所示，为应用本发明一实施例的触控显示面板10的电子装置1的示意图。该电子装置1包括主体2及设置于主体2内的触控显示面板10，该触控显示面板10可以为上述实施例一至实施例四所述的任一触控显示面板10。图8中仅以电子装置1为手机为例，在其它实施例中，该电子装置1也可为个人计算机、智能家电、工业控制器等。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种触控显示面板，其特征在于，所述触控显示面板包括：
中央处理单元；
开关模块，所述开关模块包括第一开关模块以及第二开关模块，所述中央处理单元分别电连接并控制所述第一开关模块及所述第二开关模块；
指纹识别部，用于感测并收集指纹信号，所述指纹识别部包括多个指纹识别电极；所述指纹识别电极与所述中央处理单元电性连接；
主触控部，用于感测触摸位置，所述主触控部包括多个触控电极，至少一个所述触控电极通过所述开关模块与一个所述指纹识别电极电连接，所述触控电极包括第一触控电极和第二触控电极，所述第一触控电极和所述第二触控电极沿一第一方向交替设置，且沿与所述第一方向垂直的第二方向交替设置；
所述中央处理单元进一步控制所述开关模块建立或断开至少一个所述触控电极和至少一个所述指纹识别电极之间的电连接，每个所述第一触控电极依次经所述第一开关模块、所述指纹识别电极电连接到所述中央处理单元，每个所述第二触控电极依次经所述第二开关模块、所述指纹识别电极电连接到所述中央处理单元；
所述开关模块断开所述触控电极与所述指纹识别电极之间的电连接时，所述触控电极的电信号不通过所述指纹识别电极传导至所述中央处理单元，所述指纹识别电极的电信号传导至所述中央处理单元；
所述开关模块导通所述触控电极与所述指纹识别电极之间的电连接时，每个所述触控电极的电信号依次经所述开关模块、一个所述指纹识别电极传导至所述中央处理单元，每个所述指纹识别电极的电信号传导至所述中央处理单元。
2.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述开关模块包括多个开关单元，每个所述开关单元包括两个并联的薄膜晶体管，每个所述薄膜晶体管均包括源极、漏极和栅极，至少一个所述开关单元建立或断开一个所述触控电极与一个所述指纹识别电极之间的电连接。
3.如权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于：一个所述触控电极同时电连接到一个所述开关单元的两个薄膜晶体管的源极，所述中央处理单元通过一公共电极线电连接所述开关单元的一个薄膜晶体管的漏极，一个所述指纹识别电极电连接所述开关单元的另一个薄膜晶体管的漏极，所述指纹识别电极电连接所述中央处理单元，所述中央处理单元电连接所述开关单元的两个薄膜晶体管的栅极。
4.如权利要求3所述的触控显示面板，其特征在于：所述中央处理单元还包括第一信号控制线及第二信号控制线，所述中央处理单元通过所述第一信号控制线电连接所述开关单元的一个薄膜晶体管的栅极，所述中央处理单元通过所述第二信号控制线电连接所述开关单元的另一个薄膜晶体管的栅极。
5.如权利要求4所述的触控显示面板，其特征在于：所述中央处理单元控制所述开关单元的薄膜晶体管的导通或断开，所述开关单元的两个薄膜晶体管中的一个导通时则另一个为断开。
6.如权利要求2所述的触控显示面板，其特征在于：所述触控电极的数量大于所述指纹识别电极的数量，至少一个所述触控电极通过所述开关单元直接与所述中央处理单元电连接。
7.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述指纹识别部的面积小于或等于所述主触控部的面积的百分之一。
8.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：每个所述指纹识别电极的面积小于或等于每个所述触控电极的面积的百分之一。
9.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述触控显示面板包括一显示区，所述显示区对应所述触控显示面板的画面显示区域设置，所述主触控部位于所述显示区内，所述指纹识别部位于所述显示区外，所述开关模块位于所述显示区外。
10.如权利要求1所述的触控显示面板，其特征在于：所述触控显示面板还包括一薄膜晶体管阵列基板，所述主触控部及所述指纹识别部均设置于所述薄膜晶体管阵列基板上。
11.如权利要求10所述的触控显示面板，其特征在于：所述指纹识别电极与所述触控电极在同一道光蚀刻制程中被制作。
12.一种电子装置，该电子装置包括本体及设置于该本体内的触控显示面板，其特征在于：所述触控显示面板为权利要求1至11中任意一项所述的触控显示面板。
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