WO2016180148A1 - 指纹传感器及显示装置 - Google Patents

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sensing
fingerprint sensor
driving
sensing electrode
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刘英明
董学
王海生
丁小梁
杨盛际
赵卫杰
刘红娟
李昌峰
刘伟
邓立广
王磊
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京东方科技集团股份有限公司
北京京东方光电科技有限公司
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    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display

Definitions

  • the present invention relates to display technology, and in particular to a fingerprint sensor and a display device.
  • Fingerprints are invariant features that are inherent in the human body, unique and distinguishable from others. It consists of a series of ridges and valleys on the surface of the fingertip skin. The details of the composition of these ridges and valleys usually include details such as the bifurcation of the ridge, the end of the ridge, the arch, the tent arch, the left hand, the right hand, the spiral or the double spin, which determine the uniqueness of the fingerprint pattern.
  • the fingerprint recognition technology developed by it is an early technology used as personal authentication. According to different methods of fingerprint collection and input, fingerprint recognition technologies widely used and well-known include: optical imaging, thermal sensors, human body. Infrared sensors, etc.
  • the fingerprint collection data in the fingerprint reading process is acquired in part, so that the fingerprint verification needs to perform multiple data collection, which is cumbersome, how to collect data in a small number of times or collect all data at a time. Or, in the same time, multiple data acquisition to improve accuracy is an urgent technical problem to be solved.
  • a technical solution adopted to solve the technical problem of the present invention is a fingerprint sensor comprising: at least one driving electrode vertically disposed with respect to a desired direction of movement of a finger;
  • a plurality of sensing electrodes a plurality of the sensing electrodes are disposed in parallel, and disposed perpendicular to the driving electrodes, and there is no overlap between the plurality of sensing electrodes and the driving electrodes; wherein the number of the driving electrodes is smaller than The number of sensing electrodes.
  • One of the first sensing electrode and the second sensing electrode of each sensing electrode pair is connected to an input terminal of one inverter, and the other is connected to a forward input terminal of a differential amplifier, and the opposite The output of the phase comparator is coupled to the inverting input of the differential amplifier.
  • a first shield electrode is disposed between each adjacent pair of sensing electrodes.
  • the potential on the first shield electrode is 0V.
  • the fingerprint sensor comprises two driving electrodes, which are respectively a first driving electrode and a second driving electrode; and the plurality of sensing electrodes are divided into two groups, which are a first sensing electrode group and a second sensing electrode group respectively.
  • Each of the first sensing electrode groups is configured to receive a driving signal loaded on the first driving electrode, and is disposed between the first driving electrode and the second driving electrode;
  • Each of the sensing electrodes of the two sensing electrode groups is configured to receive a driving signal loaded on the second driving electrode, and is disposed at a side of the second driving electrode away from the first sensing electrode group.
  • the number of sensing electrodes in the first sensing electrode group is greater than the number of sensing electrodes in the second sensing electrode group.
  • the fingerprint sensor further includes a processing unit configured to capture a time difference between the first sensing electrode group and the second sensing electrode group to determine a speed at which the finger is scraped.
  • the potential on the second shield electrode is 0V.
  • the fingerprint sensor further includes a sensor chip electrically connected to the sensing electrode and the driving electrode to provide signals for the sensing electrode and the driving electrode.
  • a technical solution adopted to solve the technical problem of the present invention is a display device. Including the touch panel and the above fingerprint sensor.
  • the touch panel includes a sensing electrode and a driving electrode, wherein the sensing electrode of the fingerprint sensor is disposed in the same layer and the same material as the sensing electrode on the touch panel; the driving electrode and the touch of the fingerprint sensor
  • the drive electrodes on the panel are the same layer and the same material.
  • the sensor chip is bound to the touch panel by using a conductive double-sided tape.
  • the number of driving electrodes in the fingerprint sensor of the present invention is smaller than the number of the sensing electrodes, that is, one driving electrode corresponds to a plurality of sensing electrodes, when a driving signal is applied to one driving electrode, there will be a plurality of sensing electrodes. Receiving the drive signal can greatly improve the sensitivity of the fingerprint sensor.
  • the display device of the present invention has the above-described fingerprint sensor, its performance is better.
  • the embodiment provides a fingerprint sensor, which includes: At least one drive electrode (eg, Tx and Tx') disposed perpendicular to a desired direction of finger motion; a plurality of sense electrodes (eg, Rxn and Rxn' that detect fingerprint recess or bump position), multiple The sensing electrodes are disposed in parallel and disposed perpendicular to the driving electrodes, and there is no overlap between the plurality of sensing electrodes and the driving electrodes; wherein the number of the driving electrodes is smaller than the number of the sensing electrodes.
  • At least one drive electrode eg, Tx and Tx'
  • a plurality of sense electrodes eg, Rxn and Rxn' that detect fingerprint recess or bump position
  • each of the two adjacent sensing electrodes in the row direction is a pair, one of which is the first sensing electrode Rxn and the other is the second sensing electrode Rxn', where n is An integer greater than or equal to 1.
  • the fingerprint sensor includes two driving electrodes, which are a first driving electrode Tx and a second driving electrode Tx′ respectively; and the plurality of sensing electrodes are divided into two.
  • Each of the first sensing electrode groups is configured to receive a driving signal loaded on the first driving electrode Tx
  • the second sensing electrode is a first sensing electrode group and a second sensing electrode group.
  • Each of the sensing electrodes of the group is for receiving a driving signal loaded on the second driving electrode Tx'.
  • the finger When the finger is slid from the top to the fingerprint sensor (that is, the direction indicated by the arrow in FIG. 1), the finger is first scraped through the first sensing electrode group, and at this time, each sensing electrode pair in the first sensing electrode group
  • the first sensing electrode Rxn and the second sensing electrode Rxn' receive the driving signal from the first driving electrode Tx at the same time, since the first sensing electrode Rxn and the second sensing electrode Rxn' of each sensing electrode pair have the same size Therefore, the capacitance of the first sensing electrode Rxn of each of the sensing electrodes is the same as the capacitance of the second sensing electrode Rxn', and the sensing capacitance of the two and the finger The same is true.
  • each sensing electrode pair in the second sensing electrode group will receive the driving signal on the second driving electrode Tx', and at the same time in the second sensing electrode group.
  • Each of the sensing electrodes will capture the time difference between the sensing electrodes and the corresponding sensing electrodes in the first sensing electrode group to determine the speed of the finger fingerprint during the scratching, thereby uniformly splicing the fingerprint images of different speeds to be scraped (also Is the unified fingerprint graphic).
  • the sensing electrode of the fingerprint sensor in the embodiment is disposed in the same layer and the same material as the sensing electrode on the touch panel; the driving electrode of the fingerprint sensor is disposed in the same layer and the same material as the driving electrode on the touch panel.
  • the sensor chip is bound to the touch panel by using a conductive double-sided tape.
  • the bonding method of the conductive double-sided tape is simple in process and easy to operate.
  • the embodiment provides a display device including the fingerprint sensor described in Embodiment 1. Therefore, the display device of the embodiment has high touch sensitivity.

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Abstract

一种指纹传感器及显示装置，属于显示技术领域，其可解决现有的指纹传感器的灵敏度低的问题。指纹传感器，包括：至少一个驱动电极（Tx、Tx'），其相对于手指运动的期望方向垂直设置；多个感应电极（Rxn、Rxn'），多个所述感应电极（Rxn、Rxn'）平行设置，且与所述驱动电极（Tx、Tx'）垂直设置，多个所述感应电极（Rxn、Rxn'）与所述驱动电极（Tx、Tx'）之间无交叠；其中，所述驱动电极（Tx、Tx'）的数量小于所述感应电极（Rxn、Rxn'）的数量。该指纹传感器的灵敏度高。

Description

指纹传感器及显示装置 技术领域
本发明涉及显示技术，具体涉及一种指纹传感器及一种显示装置。
背景技术
指纹是人体与生俱来、独一无二并可与他人相区别的不变特征。它是由指端皮肤表面上的一系列脊和谷组成的。这些脊和谷的组成细节通常包括脊的分叉、脊的末端、拱形、帐篷式的拱形、左旋、右旋、螺旋或双旋等细节，这些决定了指纹图案的唯一性。由之发展而来的指纹识别技术是较早被作为个人身份验证的技术，根据指纹采集、输入的方式不同，目前广泛应用并被熟知的有指纹识别技术包括：光学成像、热敏传感器、人体红外传感器等。
在实际应用中，指纹读取过程中的指纹采集数据是一部分一部分获取的，这样指纹校验需要进行多次的数据采集，较为繁琐，如何以较少次数进行数据采集或者一次就采集全部数据，或者在相同时间内，进行多次数据采集以提高准确性是亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的指纹传感器存在的上述问题，提供一种灵敏度较高的指纹传感器及显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种指纹传感器，其包括：至少一个驱动电极，其相对于手指运动的期望方向垂直设置；
多个感应电极，多个所述感应电极平行设置，且与所述驱动电极垂直设置，多个所述感应电极与所述驱动电极之间无交叠；其中，所述驱动电极的数量小于所述感应电极的数量。
优选的是，在行方向上每两个相邻的所述感应电极构成为一个感应电极对，其中一者为第一感应电极，另一者为第二感应电极,所述指纹传感器还包括：多个反相器和多个差分放大器，其中
每个感应电极对中的所述第一感应电极和所述第二感应电极中的一者连接一个反相器的输入端，另一者连接一个差分放大器的正向输入端，且所述反相器的输出端连接至所述差分放大器的反向输入端。
进一步优选的是，在每相邻的两个感应电极对之间设置有一个第一屏蔽电极。
更进一步优选的是，所述第一屏蔽电极上的电位为0V。
优选的是，所述指纹传感器包括两个驱动电极，分别为第一驱动电极和第二驱动电极；多个所述感应电极分为两组，分别为第一感应电极组和第二感应电极组；其中，所述第一感应电极组中的各个感应电极用于接收第一驱动电极上加载的驱动信号，且设置在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间；所述第二感应电极组的各个感应电极用于接收第二驱动电极上加载的驱动信号，且设置在所述第二驱动电极远离所述第一感应电极组的一侧。
进一步优选的是，所述第一感应电极组中的感应电极的数量大于所述第二感应电极组中感应电极的数量。
进一步优选的是，所述指纹传感器还包括处理单元，用于抓取计算第一感应电极组到第二感应电极组之间的时间差，以判断手指刮擦的速度。
进一步优选的是，在所述第一驱动电极远离所述第一感应电极组的一侧设置有一个第二屏蔽电极，以及在所述第二驱动电极和所述第一感应电极组之间设置有另一第二屏蔽电极。
更进一步优选的是，所述第二屏蔽电极上的电位均为0V。
优选的是，所述指纹传感器还包括传感器芯片，所述传感器芯片与所述感应电极和驱动电极电性连接，以为所述感应电极和驱动电极提供信号。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其 包括触控面板和上述的指纹传感器。
优选的是，所述触控面板包括感应电极和驱动电极，其中，所述指纹传感器的感应电极与触控面板上的感应电极同层设置且材料相同；所述指纹传感器的驱动电极与触控面板上的驱动电极同层设置且材料相同。
进一步优选的是，所述传感器芯片采用导电双面胶绑定在触控面板上。
本发明具有如下有益效果：
由于本发明的指纹传感器中的驱动电极的数量小于所述感应电极的数量，也就是说一个驱动电极对应多个感应电极，故给一个驱动电极施加驱动信号时，将会有多个感应电极来接收该驱动信号，从而可以大大提高指纹传感器的灵敏度。
由于本发明的显示装置具有上述的指纹传感器，因此其性能更好。
附图说明
图1为本发明的实施例1的指纹传感器的示意图。
图2为本发明的实施例1的指纹传感器的一对感应电极用以消除噪声的结构示意图；
其中附图标记为：1：第一屏蔽电极；2：第二屏蔽电极；3：反相器；4：差分放大器；Rxn：第一感应电极；Rxn＇：第二感应电极；Tx：第一驱动电极；Tx＇：第二驱动电极。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
结合图1和2所示，本实施例提供一种指纹传感器，其包括： 至少一个驱动电极(例如，Tx和Tx＇)，其相对于手指运动的期望方向垂直设置；多个感应电极(例如，Rxn和Rxn＇，其可探测到指纹凹或者凸点位置)，多个所述感应电极平行设置，且与所述驱动电极垂直设置，多个所述感应电极与所述驱动电极之间无交叠；其中，所述驱动电极的数量小于所述感应电极的数量。
在本实施例的指纹传感器中的驱动电极的数量小于所述感应电极的数量，也就是说一个驱动电极对应多个感应电极，故给一个驱动电极施加驱动信号时，将会有多个感应电极来接收该驱动信号，从而可以大大提高指纹传感器的灵敏度。
优选的，如图2所示，在行方向上每两个相邻的所述感应电极为一对，其中一者为第一感应电极Rxn，另一者为第二感应电极Rxn＇，其中n为大于等于1的整数。所述指纹传感器还包括：多个反相器3和多个差分放大器4；每一对感应电极(所述第一感应电极Rxn和所述第二感应电极Rxn＇)中的一者连接一个所述反相器3的输入端，另一者连接一个差分放大器4的正向输入端，所述反相器3的输出端连接所述差分放大器4的反向输入端，如此设置可以消除所述第一感应电极Rxn和所述第二感应电极Rxn＇中的噪声。
之所以如此设置是因为，每一对感应电极中的第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇所感应到驱动电极上的驱动信号时，均会存在的一定的噪声，而且Rxn和Rxn＇同时接收信号，由于Rxn和Rxn＇对地电容一样，和手指感测电容一样，这样Rxn和Rxn＇引起的噪声也一样，此时假如将第一感应电极Rxn与反相器3连接，第一感应电极Rxn中的信号将会被反相，但是与此同时第一感应电极Rxn中的噪声并不会被反相器3所反相，之后将经反相器3反相后的第一感应电极Rxn中的信号和第二感应电极Rxn＇中的信号在差分放大器4中相减，结果第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇中的噪声将会相互抵消，而第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇中的信号将会被叠加。
进一步优选的，在相邻的感应电极对之间设置有一个第一屏 蔽电极1。
也就是说，每一对感应电极的两侧各设置有一个第一屏蔽电极1，用第一屏蔽电极1将任意两个相邻的感应电极对之间的信号进行屏蔽，以防止各对感应电极之间会产生信号干扰，从而影响指纹传感器的性能。
其中，所述第一屏蔽电极1上的电位为0V。可以理解的是，给第一屏蔽电极1上施加的电位为0V时，也就是将第一屏蔽电极1接地，以使任意两个相邻的感应电极对之间不产生电场，从而防止各感应电极对之间产生信号干扰，从而影响指纹传感器的性能。
作为本实施例的一种具体实施方式，如图1所示，该指纹传感器包括两个驱动电极，分别为第一驱动电极Tx和第二驱动电极Tx＇；多个所述感应电极分为两组，分别为第一感应电极组和第二感应电极组；其中，所述第一感应电极组中的各个感应电极用于接收第一驱动电极Tx上加载的驱动信号，所述第二感应电极组的各个感应电极用于接收第二驱动电极Tx＇上加载的驱动信号。
具体的，如图1所示，第一感应电极组和第二感应电极组均包括多个感应电极对，且在任意两个相邻的感应电极对之间均设置有一个第一屏蔽电极1。设于同一行的两个第一屏蔽电极1之间距离一般为25μm(也就是图中所示的“A”的宽度)，每一个感应电极对中的第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇的宽度是相同的，大约在6μm左右，且两者之间的距离与这两者分别到与各自最靠近的第一屏蔽电极1之间的距离相同，也大约在6μm左右。
在当手指从上至下滑过该指纹传感器时(也就是图1中箭头所指的方向)，首先手指刮擦经过第一感应电极组，此时第一感应电极组中的每一感应电极对中的第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇同时接收来自第一驱动电极Tx上的驱动信号，由于每一感应电极对中的第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇的尺寸相同，故每一感应电极中对的第一感应电极Rxn的对地电容和第二感应电极Rxn＇的对地电容相同，且两者和手指的感测电容 也是相同的，因此，每一对感应电极中的第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇在该过程中所产生的噪声是相同，此时假如将第一感应电极Rxn与反相器3连接，第一感应电极Rxn上的信号将会被反相，但是与此同时第一感应电极Rxn中的噪声并不会被反相器3所反相，之后经反相器3反相后的第一感应电极Rxn中的信号和第二感应电极Rxn＇中的信号在差分放大器4中相减，第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇中的噪声将会相互抵消，第一感应电极Rxn和第二感应电极Rxn＇中有用的信号则会相叠加。
接下来，手指刮擦至到第二感应电极组，此时第二感应电极组中的各感应电极对将会接收第二驱动电极Tx＇上的驱动信号，与此同时第二感应电极组中的各个感应电极将会抓取与第一感应电极组中对应的感应电极之间的时间差，以判断手指指纹在刮擦时的速度，从而将不同速度刮擦的指纹图像进行统一的拼接(也就是统一指纹图形)。
其中，第二感应电极组仅用于判断手指的刮擦速度，因此第二感应电极组中的感应电极的数量没有必要那么多，即优选第一感应电极组中的感应电极的数量大于所述第二感应电极组中感应电极的数量。
其中，上述的指纹传感器还包括处理单元，所述处理单元用于抓取计算第一感应电极组到第二感应电极组之间的时间差，以判断手指刮擦的速度。
其中，在上述的指纹传感器中，在所述第一驱动电极Tx远离所述第一感应电极组的一侧和所述第二驱动电极Tx＇远离所述第二感应电极组分别设置有第二屏蔽电极2，如图1所示。
进一步的，上述的第二屏蔽电极2上的电位为0V。
优选的，本实施例中的指纹传感器的感应电极与触控面板上的感应电极同层设置且材料相同；指纹传感器的驱动电极与触控面板上的驱动电极同层设置且材料相同。
具体的，在实施例中，指纹传感器的感应电极和驱动电极是 设于同一层的，触控的原理是自电容触控；因此，可以理解的是，触控面板的感应电极和驱动电极也是设于同一层的，从而有利于触控面板的轻薄化，且与指纹传感器的感应电极和驱动电极同层设置且材料相同，因此可以减小工艺步骤，大大节约生产成本。
优选的，指纹传感器还包括传感器芯片，所述传感器芯片与所述感应电极和驱动电极电性连接。也就是说采用传感器芯片为指纹传感器的各个驱动电极和各个感应电极提供信号，以使得布线简单。
其中，所述传感器芯片采用导电双面胶绑定在触控面板上。采用导电双面胶的绑定方式，工艺简单，易于操作。
实施例2：
本实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括实施例1中所述的指纹传感器。因此本实施例的显示装置的触控灵敏度高。
该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
当然，本实施例的显示装置中还可以包括其他常规结构，如电源单元、显示驱动单元等。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

  1. 一种指纹传感器，其特征在于，包括：
    至少一个驱动电极，其相对于手指运动的期望方向垂直设置；
    多个感应电极，多个所述感应电极平行设置，且与所述驱动电极垂直设置，多个所述感应电极与所述驱动电极之间无交叠；其中，所述驱动电极的数量小于所述感应电极的数量。
  2. 根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，在行方向上每两个相邻的所述感应电极构成为一个感应电极对，其中一者为第一感应电极，另一者为第二感应电极，所述指纹传感器还包括：多个反相器和多个差分放大器；
    每个感应电极对中的所述第一感应电极和所述第二感应电极中的一者连接一个反相器的输入端，另一者连接一个差分放大器的正向输入端，且反相器的输出端连接至所述差分放大器的反向输入端。
  3. 根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，在每相邻的两个感应电极对之间设置有一个第一屏蔽电极。
  4. 根据权利要求3所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一屏蔽电极上的电位为0V。
  5. 根据权利要求1-4中任一所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器包括两个驱动电极，分别为第一驱动电极和第二驱动电极；所述多个感应电极分为两组，分别为第一感应电极组和第二感应电极组；其中，所述第一感应电极组中的各个感应电极用于接收第一驱动电极上加载的驱动信号，且设置在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间；所述第二感应电极组的各个感应电极用于接收第二驱动电极上加载的驱动信号，且设置在所 述第二驱动电极远离所述第一感应电极组的一侧。
  6. 根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一感应电极组中的感应电极的数量大于所述第二感应电极组中感应电极的数量。
  7. 根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括处理单元，用于抓取计算第一感应电极组到第二感应电极组之间的时间差，以判断手指刮擦的速度。
  8. 根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，在所述第一驱动电极远离所述第一感应电极组的一侧设置有一个第二屏蔽电极，以及在所述第二驱动电极和所述第一感应电极组之间设置有另一第二屏蔽电极。
  9. 根据权利要求8所述的指纹传感器，其特征在于，所述第二屏蔽电极上的电位均为0V。
  10. 根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括传感器芯片，所述传感器芯片与所述感应电极和驱动电极电性连接，以为所述感应电极和驱动电极提供信号。
  11. 一种显示装置，包括触控面板，其特征在于，所述显示装置还包括权利要求1-9中任一项所述的指纹传感器。
  12. 根据权利要求11所述的显示装置，所述触控面板包括感应电极和驱动电极，其特征在于，所述指纹传感器的感应电极与触控面板上的感应电极同层设置且材料相同；所述指纹传感器的驱动电极与触控面板上的驱动电极同层设置且材料相同。
  13. 一种显示装置，包括触控面板，其特征在于，所述显示装置还包括权利要求10所述的指纹传感器。
  14. 根据权利要求13所述的显示装置，其特征在于，所述传感器芯片采用导电双面胶绑定在触控面板上。
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