触控与指纹识别模组及其制备方法、电子终端与流程

本发明涉及人机交互技术领域，特别是涉及一种触控与指纹识别模组及其制备方法、电子终端。

背景技术：

指纹是手指表面皮肤凸凹不平形成的纹路，由多种嵴和沟状图形构成。指纹特征即手指表面嵴和沟组成平滑纹理模式，其随机性很强，指纹特征具有唯一性、稳定性特点，据此可实现身份识别。

电容式指纹识别利用手指纹路的山谷和山脊与电容器之间距离不同产生电容变化量不同，形成手指指纹图案，通过软件处理提起指纹特征值，在跟预先保存模板特征值做比对，实现指纹识别功能。

现在市面上手机指纹主要分正面按键、背面按键、侧边按键指纹模组，指纹识别区域位置固定需要占用手机空间。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种触控与指纹识别模组及其制备方法、电子终端，能够有效节省现有触控设备的按键指纹模组空间。

本发明实施例提供一种触控与指纹识别模组，设置于显示屏表面，并包括：处理芯片、第一电极层、第二电极层、位于第一电极层与第二电极层之间作为间隔层的绝缘层；

所述第一电极层，作为指纹识别和触控的第一电极层，包括多根依次排列的第一电极线；

所述第二电极层，作为指纹识别和触控的第二电极层，包括多根依次排列的第二电极线；

第一电极层的第一电极线与第二电极层的第二电极线交错布置，且均连接至所述处理芯片，所述处理芯片对来自所述第一电极线和/或第二电极线的信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置。

第一电极层的第一电极线与第二电极层的第二电极线交错布置，即第一电极层与第二电极层平行或基本平行。第一电极线与第二电极线形成一定夹角，可选夹角为10°-150°，可选为70°-100°，更可选为80°-90°。

其中，第一电极线和第二电极线采用导电材料制作，例如ITO或金属。

手指的指纹与第一电极和第二电极之间引起耦合电容，电容信号传输至处理芯片，以处理芯片对电容信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置，从而实现指纹识别与触控功能；该两项功能的集成，实现了全屏指纹识别，从而省去了触控组件的空间，操作更加便捷。

在本发明实施例中，所述的第一电极线的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。所述的第二电极线的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。在本申请中，第一电极层的第一电极线的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层的第二电极线的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

例如一个触控与指纹识别模组里面的第一电极层有4根第一电极线，这4根第一电极线的线宽可以全部相同：均为0.004mm；也可以全部不同：分别为0.002mm、0.003mm、0.004mm、0.005mm；也可以部分相同：分别为0.002mm、0.002mm、0.004mm、0.005mm。

在本发明实施例中，所述相邻的两根第一电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。所述相邻的两根第二电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。在本申请中，第一电极层的第一电极线之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层的第二电极线之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

例如一个触控与指纹识别模组里面的第一电极层有4根第一电极线，这4根第一电极线具有3个间距可以全部相同：均为0.05mm；也可以全部不同：分别为0.05mm、0.06mm、0.07mm；也可以部分相同：分别为0.06mm、0.06mm、0.07mm。

可选的是，所述的第一电极线与第二电极线相互垂直布置，即每根第一电极线与每根第二电极线垂直。

可选的是，所述的绝缘层为绝缘树脂。绝缘树脂将第一电极层与第二电极层隔开。

在本发明实施例中，所述的第一电极层为接收极、第二电极层为发射极；或所述的第一电极层为发射极，第二电极层为接收极。接收极在显示装置或电子终端显示屏表面，位于靠近指纹的一侧，发射极位于接收极后方或下方，远离指纹的一侧。在本发明实施例中，所述的模组底部设置有处理芯片，所述处理芯片通过金属引线与所述模组进行连接。处理芯片可以检测手指纹路嵴和峪的电容变化量，也可以检测手指触摸时电容变化量，通过检测电容变化量来确认手指触控位置，实现采集指纹和手指识别，以及屏幕触控的功能；

可选的是，所述处理芯片首先判断触控面积，在所述触控面积大于阈值时，提高感测灵敏度以获取所述指纹。

本发明实施例提供一种电子终端，包括上述触控与指纹识别模组，所述的触控与指纹识别模组位于显示装置中靠近指纹的一侧，即位于电子终端显示屏的表面。

按照一般的LCM结构，从与指纹直接接触的一侧往背面依次排序为盖板、OCA(光学胶)、上偏光片、触控与指纹识别模组、彩色滤光片玻璃、液晶、VCOM/TFT玻璃、下偏光片等。

本发明实施例提供的电子终端包括所述的一种触控与指纹识别模组，设置于显示屏表面，并包括：处理芯片、第一电极层、第二电极层、位于第一电极层与第二电极层之间作为间隔层的绝缘层；

所述第一电极层，作为指纹识别和触控的第一电极层，包括多根依次排列的第一电极线；

所述第二电极层，作为指纹识别和触控的第二电极层，包括多根依次排列的第二电极线；

第一电极层的第一电极线与第二电极层的第二电极线交错布置，且均连接至所述处理芯片，所述处理芯片对来自所述第一电极线和/或第二电极线的信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置。

可选的是，所述的第一电极线的线宽为0.001mm-0.010mm。所述的第二电极线的线宽为0.001mm-0.010mm。

可选的是，所述相邻的两根第一电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm。所述相邻的两根第二电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm。

可选的是，所述的第一电极线与第二电极线相互垂直布置。

可选的是，所述的绝缘层为绝缘树脂。

一般，所述的第一电极层为接收极、第二电极层为发射极；或所述的第一电极层为发射极，第二电极层为接收极。

在本发明实施例中，所述处理芯片首先判断触控面积，在所述触控面积大于阈值时，提高感测灵敏度以获取所述指纹。

本发明实施例提供一种制备上述触控与指纹识别模组的方法，包括以下步骤：

1)在显示屏玻璃表面依次布置第一电极线，形成第一电极层；

2)在第一电极层上涂布绝缘材料，形成绝缘层；

3)在绝缘层上依次布置第二电极线，形成第二电极层；

4)第一电极线与第二电极线交错布置，且均连接至处理芯片；

所述第一电极层，作为指纹识别和触控的第一电极层；所述第二电极层，作为指纹识别和触控的第二电极层。

在本发明实施例中，使用导电材料，例如ITO或金属，做第一电极层和第二电极层。

在本发明实施例中，所述的第一电极层为接收极、第二电极层为发射极；或所述的第一电极层为发射极，第二电极层为接收极。接收极在显示屏中，靠近指纹的一侧，发射极位于接收极的后方或下方，远离指纹的一侧。两个电极层实现指纹信息的收集与发送。

在本发明实施例中，所述的第一电极线的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。所述的第二电极线的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。在本申请中，第一电极层的第一电极线的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层的第二电极线的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

在本发明实施例中，所述相邻的两根第一电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。所述相邻的两根第二电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。在本申请中，第一电极层的第一电极线之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层的第二电极线之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

可选的是，所述的第一电极线与第二电极线相互垂直布置，即每根第一电极线与每根第二电极线均垂直。

可选的是，所述步骤1)具体为：在玻璃表面用导电材料ITO或金属依次布置第一电极线，形成第一电极层。

可选的是，所述的步骤2)具体为：在第一电极层上涂布绝缘树脂，形成绝缘层。

可选的是，所述的步骤3)具体为：在绝缘层上用导电材料ITO或金属依次布置第二电极线，形成第二电极层。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1)省掉按键指纹模组，采用触控与指纹识别集成化，能够有效利用屏幕空间，节约成本，触控操作更便捷；整屏实现多指任意位置指纹识别，相对于传统的指纹识别，安全性能更好，识别操作更方便。

2)制备简单，成本低，市场应用更广泛。

附图说明

图1是本发明的触控与指纹识别模组实施例的正视示意图；

图2是本发明的触控与指纹识别模组实施例的侧视示意图；

图3是本发明电子终端实施例的结构示意图；

图4是本发明制备触控与指纹识别模组方法实施例的示意图；

附图标记：

1、第一电极层；2、第二电极层；3、绝缘层；4、指纹识别处理器；5、金属引线；N、电子终端的触控与指纹识别模组；M、电子终端的液晶显示屏；L、电子终端盖板。

具体实施方式

参阅图1和图2，本发明一种触控与指纹识别模组实施例，所述触控与指纹识别模组设置于显示屏表面，并包括：第一电极层1、第二电极层2、处理芯片4、位于第一电极层与第二电极层之间作为间隔层的绝缘层3；

所述第一电极层1，作为指纹识别和触控的第一电极层，包括多根依次排列的第一电极线11；

所述第二电极层2，作为指纹识别和触控的第二电极层，包括多根依次排列的第二电极线21；

第一电极层1的第一电极线11与第二电极层2的第二电极线21交错布置，且均连接至所述处理芯片4，所述处理芯片4对来自所述第一电极线11和/或第二电极线21的信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置。

第一电极层1的第一电极线11与第二电极层2的第二电极线21交错布置，即第一电极层1与第二电极层21平行或基本平行。第一电极线11与第二电极线21形成一定夹角，可选夹角10°-150°，可选为70°-100°，更可选为80°-90°。

第一电极线和第二电极线采用导电材料制作，例如ITO或金属。

手指的指纹与第一电极层1和第二电极层2之间引起耦合电容，电容信号传输至处理芯片，以处理芯片对电容信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置，从而实现指纹识别与触控功能，是该两项功能的集成，实现了全屏指纹识别，从而省去了触控组件的空间，操作更加便捷。

在实施例中，所述的第一电极线11的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。所述的第二电极线21的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。在本申请中，第一电极层1的第一电极线11的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层2的第二电极线21的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

例如一个触控与指纹识别模组里面的第一电极层有4根第一电极线，这4根第一电极线的线宽可以全部相同：均为0.004mm；也可以全部不同：分别为0.002mm、0.003mm、0.004mm、0.005mm；也可以部分相同：分别为0.002mm、0.002mm、0.004mm、0.005mm。

在实施例中，所述相邻的两根第一电极线11之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。所述相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。例如，第一电极层1的第一电极线11之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层2的第二电极线21之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

例如一个触控与指纹识别模组里面的第一电极层有4根第一电极线，这4根第一电极线具有3个间距可以全部相同：均为0.05mm；也可以全部不同：分别为0.05mm、0.06mm、0.07mm；也可以部分相同：分别为0.06mm、0.06mm、0.07mm。

可选的是，所述的第一电极线11与第二电极线21相互垂直布置，即每根第一电极线与每根第二电极线垂直。

可选的是，所述的绝缘层3为绝缘树脂。绝缘树脂将第一电极层1与第二电极层2隔开。

在实施例中，所述的第一电极层1为接收极、第二电极层2为发射极；或所述的第一电极层1为发射极，第二电极层2为接收极。接收极在显示屏中，靠近指纹的一侧，发射极位于接收极后方或下方，远离指纹的一侧。

在实施例中，所述的模组底部设置有处理芯片4，所述处理芯片4通过金属引线5与所述模组进行连接。处理芯片4可以检测手指纹路嵴和峪的电容变化量，也可以检测手指触摸时电容变化量，通过检测电容变化量来确认手指触控位置，实现采集指纹和手指识别，以及屏幕触控的功能；

可选的是，所述处理芯片4首先判断触控面积，在所述触控面积大于阈值时，提高感测灵敏度以获取所述指纹。比如，处理芯片4在检测到触控信号时，确定其是否一般的触控操作还是指纹输入，根据确定结果来让触控与指纹识别模组处于触控模式还是指纹识别模式。可以依据触控面积来决定触控操作还是指纹输入。因此，预先设置一个触控面积的阈值。

具体地，包括如下过程：

A、以默认电压驱动触控与指纹识别模组工作；

B、当处理芯片4发现有触控信号时，计算其触控面积；

C、判断触控面积是否大于阈值；

D、若小于阈值，让触控与指纹识别模组处于触控模式，继续以默认电压驱动触控与指纹识别模组工作，否则，让触控与指纹识别模组处于指纹识别模式，以大于默认电压的电压驱动触控与指纹识别模组工作，获取指纹。

因为指纹的获取需要较高的精确度，因此以大于默认电压的电压驱动触控与指纹识别模组工作，能够确保准确获取指纹；同时，平时以默认电压工作，节省功耗。

本发明一种电子终端实施例，包括上述本发明第一种实施方式中的触控与指纹识别模组，所述的触控与指纹识别模组位于显示装置中靠近指纹的一侧，即电子终端显示屏表面，靠近指纹的一侧。

按照一般的LCM结构，从与指纹直接接触的一侧往背面依次排序为盖板、OCA(光学胶)、上偏光片、触控与指纹识别模组、彩色滤光片玻璃、液晶显示屏、VCOM/TFT玻璃、下偏光片等。

在实施例中，触控与指纹识别模组N设置在液晶显示屏M表面上，触控与指纹识别模组前面为终端盖板L。上偏光片、彩色滤光片玻璃、VCOM/TFT玻璃、下偏光片等在图3中未表示出。

本发明一种电子终端实施例包括上述本发明一种触控与指纹识别模组实施例中所述的触控与指纹识别模组，设置于显示屏表面，并包括：处理芯片、第一电极层、第二电极层、位于第一电极层与第二电极层之间作为间隔层的绝缘层；

所述第一电极层，作为指纹识别和触控的第一电极层，包括多根依次排列的第一电极线；

所述第二电极层，作为指纹识别和触控的第二电极层，包括多根依次排列的第二电极线；

第一电极层的第一电极线与第二电极层的第二电极线交错布置，且均连接至所述处理芯片，所述处理芯片对来自所述第一电极线和/或第二电极线的信号进行处理，以获得指纹和/或触控位置。

可选的是，所述的第一电极线的线宽为0.001mm-0.010mm。所述的第二电极线的线宽为0.001mm-0.010mm。

可选的是，所述相邻的两根第一电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm。所述相邻的两根第二电极线之间的距离为0.02mm-0.15mm。

可选的是，所述的第一电极线与第二电极线相互垂直布置。

可选的是，所述的绝缘层为绝缘树脂。

一般，所述的第一电极层为接收极、第二电极层为发射极；或所述的第一电极层为发射极，第二电极层为接收极。

在实施例中，所述处理芯片首先判断触控面积，在所述触控面积大于阈值时，提高感测灵敏度以获取所述指纹。

本发明一种制备上述触控与指纹识别模组的方法实施例，包括以下步骤：

1)在显示屏玻璃表面依次布置第一电极线11，形成第一电极层1；

2)在第一电极层上涂布绝缘材料，形成绝缘层3；

3)在绝缘层上依次布置第二电极线21，形成第二电极层2；

4)第一电极线11与第二电极线21交错布置，且均连接至处理芯片；

所述第一电极层1，作为指纹识别和触控的第一电极层；所述第二电极层2，作为指纹识别和触控的第二电极层。

在本发明实施例中，使用导电材料，例如ITO或金属，做第一电极层和第二电极层。

在实施例中，所述的第一电极层1为接收极、第二电极层2为发射极；或所述的第一电极层1为发射极，第二电极层2为接收极。接收极在显示屏中，靠近指纹的一侧，发射极位于接收极的后方或下方，远离指纹的一侧。

在本发明实施例中，所述的第一电极线11的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。所述的第二电极线21的线宽为0.001mm-0.010mm，可选0.002mm-0.008mm，更可选为0.003mm-0.005mm。在本申请中，第一电极层1的第一电极线21的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层2的第二电极线21的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

在实施例中，所述相邻的两根第一电极线11之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。所述相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.02mm-0.15mm，可选为0.04mm-0.10mm，更可选为0.06mm-0.08mm。在本申请中，第一电极层1的第一电极线11之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。同理，第二电极层2的第二电极线21之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。

可选的是，所述的第一电极线11与第二电极线21相互垂直布置，即每根第一电极线与每根第二电极线均垂直。

可选的是，所述步骤1)具体为：在玻璃表面用导电材料ITO或金属依次布置第一电极线11，形成第一电极层1。

可选的是，所述步骤2)具体为：在第一电极层上涂布绝缘树脂，形成绝缘层3。

可选的是，所述步骤3)具体为：在绝缘层3上用导电材料ITO或金属依次布置第二电极线21，形成第二电极层2。

实施例1

结合图1和图2，一种触控与指纹识别模组，包括：作为接收极的第一电极层1、作为发射极的第二电极层2、位于第一电极层1与第二电极层2之间作为间隔层的绝缘层3；第一电极层1，作为指纹识别和触控的第一电极层，包括多根依次排列的第一电极线11。第二电极层2，作为指纹识别和触控的第二电极层，包括多根依次排列的第二电极线21；第一电极层1的第一电极线11与第二电极层2的第二电极线21交错布置。第一电极线11和第二电极线21采用ITO材料制作。绝缘层3材料为绝缘树脂。第一电极线11的线宽为0.001mm；第二电极线21的线宽为0.001mm。相邻的两根第一电极线11之间的距离为0.02mm；相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.02mm。第一电极线11与第二电极线21互相成90°夹角，即为垂直。模组底部设置有处理芯片4，所述处理芯片4通过金属引线5与第一电极线11和第二电极线21进行连接。

以5寸为例，可视区大小为62.1mm*110.4mm，接收极和发射极相互交叉两者之间距离0.02*0.02mm,单根金属线宽度为0.001mm,可视区共计需要接收极(3100)+发射极(5520)，两者相加共计需要8620个PAD(管脚)，把金属引线拉倒玻璃底端，连接处理芯片。

实施例2

重复实施1，只是第一电极线11的线宽为0.01mm；第二电极线21 的线宽为0.01mm。相邻的两根第一电极线11之间的距离为0.15mm；相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.15mm。第一电极线11与第二电极线21互相成90°夹角，即为垂直。

以5寸为例，可视区大小为62.1mm*110.4mm，接收极和发射极相互交叉两者之间距离0.15*0.15mm,单根金属线宽度为0.01mm,可视区共计需要接收极(414)+发射极(736)，两者相加共计需要1150个PAD(管脚),把金属引线拉倒玻璃底端，连接处理芯片。

实施例3

重复实施例1，只是第一电极线11的线宽为0.005mm；第二电极线21的线宽为0.002mm。相邻的两根第一电极线11之间的距离为0.08mm；相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.06mm。第一电极线11与第二电极线21互相成90°夹角，即为垂直。

以5寸为例，可视区大小为62.1mm*110.4mm，接收极和发射极相互交叉两者之间距离0.08*0.06mm,单根第一电极金属线宽度为0.05mm,单根第二电极金属线宽度为0.002mm，可视区共计需要接收极(776)+发射极(1833)，两者相加共计需要2609个PAD(管脚),把金属引线拉倒玻璃底端，连接处理芯片。

实施例4

参照图3，一种制备上述触控与指纹识别模组的方法，包括以下步骤：

1)在显示屏玻璃表面用导电材料ITO依次布置第一电极线11，形成第一电极层1；

2)在第一电极层上涂布绝缘树脂，形成绝缘层3；

3)在绝缘层上用导电材料ITO依次布置第二电极线21，形成第二电极层2；

4)第一电极线11和第二电极线21垂直布置，均连接至处理芯片4；

所述第一电极层1，作为指纹识别和触控的第一电极层；所述第二电极层2，作为指纹识别和触控的第二电极层，从而形成触控和指纹识别模组。

第一电极线11的线宽范围为0.001mm-0.010mm。第二电极线21的线宽为范围0.001mm-0.010mm。第一电极层1的第一电极线21的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等。第二电极层2的第二电极线21的线宽可以全部相等、部分相等、全部不相等。

相邻的两根第一电极线11之间的距离范围为0.02mm-0.15mm。相邻的两根第二电极线21之间的距离为0.02mm-0.15mm。第一电极层1的第一电极线11之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等，可选为全部相等。第二电极层2的第二电极线21之间的距离可以全部相等、部分相等、全部不相等。

实施例5

参照图3，一种电子终端，包括触控与指纹识别模组，触控与指纹识别模组N设置在液晶显示屏M表面上，触控与指纹识别模组前面为终端盖板L。电子终端中包括的上偏光片、彩色滤光片玻璃、VCOM/TFT玻璃、下偏光片等部件在图3中未表示出。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。