触控基板及制作方法、显示装置、指纹识别装置和方法与流程

本发明的实施例涉及一种触控基板及其制作方法、显示装置、指纹识别装置和方法。

背景技术：

近年来，随着科技的发展，具有生物识别功能的电子产品逐渐进入人们的生活工作中。指纹由于具有唯一性和不变性，可以用于个人身份鉴别，因而指纹识别技术备受人们重视。目前，基于硅基工艺的按压式与滑动式指纹识别技术已经整合入了电子产品中，未来人们关注的是电子产品的显示区域内的指纹识别技术。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种触控基板及其制作方法、显示装置、指纹识别装置和方法，以减少触控电极的信号线的数量。

本发明的至少一个实施例提供一种触控基板，其包括：衬底基板，其包括互不重叠的第一区域和第二区域；多个触控驱动电极，其设置于所述衬底基板上并且沿第一方向延伸；多个触控感应电极，其设置于所述衬底基板上并且沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向相交；以及多条信号线，其设置于所述衬底基板上。在该触控基板中，所述多个触控驱动电极包括设置于所述第一区域内的多个第一触控驱动电极和设置于所述第二区域内的多个第二触控驱动电极，并且每个第一触控驱动电极与一个第二触控驱动电极连接同一条信号线；和/或，所述多个触控感应电极包括设置于所述第一区域内的多个第一触控感应电极和设置于所述第二区域内的多个第二触控感应电极，每个第一触控感应电极与一个第二触控感应电极连接同一条信号线。

例如，在每个第一触控驱动电极连接一个第二触控驱动电极的情况下，所述第一区域和所述第二区域的沿所述第二方向的尺寸都大于或等于5mm；在每个第一触控感应电极连接一个第二触控感应电极的情况下，所述第一区域和所述第二区域的沿所述第一方向的尺寸都大于或等于5mm。

例如，相邻的触控感应电极和相邻的触控驱动电极的节距都为50～70微米。

例如，所述的触控基板还包括覆盖所述触控驱动电极和所述触控感应电极的覆盖层，所述覆盖层的厚度小于或等于300微米。

例如，所述覆盖层包括盖板，所述盖板的厚度小于或等于100微米。

例如，所述盖板为柔性盖板。

例如，所述覆盖层还包括光学胶，所述光学胶将所述盖板与设置有所述触控感应电极和触控驱动电极的所述衬底基板连接在一起。

例如，所述光学胶的介电常数为7～15。

例如，所述覆盖层还包括偏光片，所述偏光片设置于所述盖板的面向所述衬底基板一侧。

例如，所述衬底基板还包括与所述第一区域和所述第二区域不重叠的第三区域。所述多个触控驱动电极还包括设置于所述第三区域内的多个第三触控驱动电极，并且每个第一触控驱动电极、所述一个第二触控驱动电极和一个第三触控驱动电极连接同一条信号线；和/或，所述多个触控感应电极还包括设置于所述第三区域内的多个第三触控感应电极，每个第一触控感应电极、所述一个第二触控感应电极和一个第三触控感应电极连接同一条信号线。

本发明的至少一个实施例还提供一种显示装置，其包括以上任一项所述的触控基板。

本发明的至少一个实施例还提供一种指纹识别装置，其包括以上任一项所述的触控基板或以上所述的显示装置。

本发明的至少一个实施例还提供一种触控基板的制作方法，该方法包括：形成多个触控驱动电极，所述触控驱动电极沿第一方向延伸；形成多个触控感应电极，所述触控感应电极沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向相交；以及形成多条信号线。在该方法中，所述触控驱动电极、所述触控感应电极和所述信号线形成在衬底基板上，所述衬底基板包括互不重叠的第一区域和第二区域。并且，在该方法中，所述多个触控驱动电极包括设置于所述第一区域内的多个第一触控驱动电极和设置于所述第二区域内的多个第二触控驱动电极，并且每个第一触控驱动电极与一个第二触控驱动电极连接同一条信号线；和/或，所述多个触控感应电极包括设置于所述第一区域内的多个第一触控感应电极和设置于所述第二区域内的多个第二触控感应电极，每个第一触控感应电极与一个第二触控感应电极连接同一条信号线。

例如，所述的制作方法还包括：在所述衬底基板上形成所述触控驱动电极和所述触控感应电极之后，在所述衬底基板上形成覆盖层，所述覆盖层包括光学胶和盖板，所述光学胶将所述盖板与所述衬底基板连接在一起。

本发明的至少一个实施例还提供一种利用以上任一项所述的触控基板识别指纹的方法，该方法包括：根据所述触控驱动电极和所述触控感应电极之间的电容变化确定触摸位置；以及判断所述触摸位置与所述第一区域和所述第二区域的位置关系，在确定出所述触摸位置与所述第一区域交叠并且位于所述第二区域之外的情况下，进行指纹识别。

在本发明实施例中，同一种触控电极(触控驱动电极或触控感应电极)按照电极位置被划分成多个互不重叠的区域，同一区域内的触控电极彼此间隔开并且通过不同信号线引出后连接触控电路，不同区域内对应的触控电极连接在一起并通过同一条信号线引出后连接触控电路。与每个触控电极都连接一条信号线并且不同的触控电极连接不同的信号线的方式相比，本发明实施例可以大幅减少信号线的数量，因此本发明实施例可以有效提高显示区域的开口率并有利于实现显示屏的窄边框设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为触控电路中的基于互电容检测技术的等效检测电路模型；

图2a为本发明实施例提供的触控基板中触控感应电极被划分为两个区域的俯视示意图；

图2b为本发明实施例提供的触控基板中触控驱动电极被划分为三个区域的俯视示意图；

图3为本发明实施例提供的触控基板中触控感应电极被划分为三个区域的俯视示意图；

图4为本发明实施例提供的触控基板中触控感应电极被划分为两个区域并且触控驱动电极被划分为三个区域的俯视示意图；

图5为本发明实施例提供的触控基板的剖视示意图；

图6为本发明实施例提供的显示装置的剖视示意图；

图7为本发明实施例提供的指纹识别方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

互电容检测技术的原理为：电容传感器包括多条沿X向延伸的驱动线和多条沿Y向延伸的探测线，这些驱动线和探测线通过各自的信号线引出后都与触控电路连接，触控电路通过对驱动线侧施加电压并检测探测线侧的信号变化，可以根据驱动线确定Y坐标并且根据探测线确定X坐标。例如，在检测过程中，对X向驱动线进行逐行扫描，在扫描每一行驱动线时，均读取每条探测线上的信号，通过一轮的扫描，就可以把每个行列的交点都扫描到，因此共扫描X*Y个信号。由于这种检测方式可以确定多点的坐标，因此可以通过手指的谷脊与电容传感器(驱动线和探测线的组合)之间产生的电容大小实现同时对多个谷、脊状态的检测，以进行指纹识别。

例如，触控电路中的基于互电容检测技术的等效检测电路模型如图1所示，其中，101为信号源，102为驱动线与探测线之间的互电容，103为驱动线电阻，104为驱动线、探测线与触控电路中的公共电极层间的寄生电容，105为探测线电阻，106为检测电路。当手指触摸时，手指的触摸可等效为驱动线及探测线之间的互电容改变，而手指的脊由于距离电容传感器较近，对互电容的改变较大，手指的谷距离电容传感器较远，对互电容的改变比较小，根据检测电路的检测结果Vout可得出由此导致的微弱电流I的变化，以此来进行谷、脊的区分，可以实现指纹识别。

在研究中，本申请的发明人注意到，为了实现指纹识别，在互容式检测技术中，驱动线以及探测线的节距(pitch)通常设置为50至70μm；在此情形下，若想实现全屏指纹识别(即在整个显示区域内实现指纹识别)，根据显示屏的尺寸需在显示区域外设置上千条信号线，这些信号线既影响显示区域的开口率，又影响显示屏的边框尺寸。

本发明的至少一个实施例提供一种触控基板，如图2a和图2b所示，该触控基板包括具有互不重叠的第一区域和第二区域的衬底基板10，以及设置于衬底基板10上的多个触控驱动电极Tx(参见图2a中的Tx1-Txn和图2b中的Tx1-Tx3)、多个触控感应电极Rx(参见图2a中的Rx1-Rx2和图2b中的Rx1-Rxn)和多个信号线11。触控驱动电极Tx沿第一方向延伸；触控感应电极Rx与触控驱动电极Tx间隔设置(在垂直于衬底基板10板面的方向上，触控驱动电极Tx与触控感应电极Rx之间在二者交叉位置处通过绝缘层彼此间隔开)并且沿第二方向延伸，第二方向与第一方向相交；每条信号线11用于将与其连接的触控驱动电极或触控感应电极的信号引出。

在本发明的至少一个实施例中，如图2a所示，触控感应电极Rx包括设置于第一区域内且彼此间隔的多个第一触控感应电极Rx1和设置于第二区域内且彼此间隔的多个第二触控感应电极Rx2；每个第一触控感应电极Rx1与一个第二触控感应电极Rx2的上端连接在一起，并且二者中的一个的下端连接信号线11且另一个的下端不连接信号线11，由此实现每个第一触控感应电极Rx1与一个第二触控感应电极Rx2连接同一条信号线11。

在本发明的至少另一个实施例中，如图2b所示，触控驱动电极Tx包括设置于第一区域内且彼此间隔的多个第一触控驱动电极Tx1和设置于第二区域内且彼此间隔的多个第二触控驱动电极Tx2，并且每个第一触控驱动电极Tx1与一个第二触控驱动电极Tx2连接同一条信号线11。

在本发明实施例中，同一种触控电极(触控驱动电极或触控感应电极)按照电极位置被划分成多个互不重叠的区域，同一区域内的触控电极彼此间隔开并且通过不同信号线引出后连接触控电路(例如IC，即集成电路)，不同区域内对应的触控电极连接在一起并通过同一条信号线引出后连接触控电路。与每个触控电极都连接一条信号线并且不同的触控电极连接不同的信号线的方式相比，本发明实施例可以大幅减少信号线的数量，因此本发明实施例可以有效提高显示区域的开口率并有利于实现显示屏的窄边框设计。

例如，在本发明的至少一个实施例中，如图2b所示，衬底基板10还可以包括与第一区域和第二区域不重叠的第三区域；触控驱动电极Tx还包括设置于第三区域内且彼此间隔的多个第三触控驱动电极Tx3，并且每个第一触控驱动电极Tx1、一个第二触控驱动电极Tx2和一个第三触控驱动电极Tx3连接同一条信号线11。例如，对于分辨率为1920*1080的产品来说，可将所有的触控驱动电极(共1920个触控驱动电极)分成三个部分，例如每个部分的触控驱动电极的数量为640个，三个区域的触控驱动电极对应连接，这样就可以使触控驱动电极的信号线减少至原来的1/3。由此可见，本发明实施例可以使信号线的数量大幅减少，对窄边框设计十分有利。

在以上图2a中，触控感应电极Rx被划分成2个区域；在以上图2b中，触控驱动电极Tx被划分成3个区域。当然，本发明实施例包括但不限于图2a和图2b所示实施例。触控驱动电极和触控感应电极中的每一种都可以根据实际需要并按照位置被划分成至少两个区域(例如2个区域、3个区域或更多区域)，下面结合图3和图4进一步说明。

例如，在本发明的至少一个实施例中，触控感应电极Rx也可以被划分成3个区域，例如，如图3所示，触控感应电极Rx还包括设置于第三区域内的多个第三触控感应电极Rx3，每个第一触控感应电极Rx1、一个第二触控感应电极Rx2和一个第三触控感应电极Rx3连接同一条信号线11，以与触控电路连接。

例如，在本发明的至少一个实施例中，触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx都被划分成多个区域。例如，如图4所示，触控驱动电极Tx被划分成3个区域，触控感应电极Rx被划分成2个区域。也就是说，触控驱动电极Tx包括设置于互不重叠的不同区域内的第一触控驱动电极Tx1、第二触控驱动电极Tx2和第三触控驱动电极Tx3，并且每个第一触控驱动电极Tx1、一个第二触控驱动电极Tx2和一个第三触控驱动电极Tx3连接同一条信号线11，以通过该信号线11连接触控电路；触控感应电极Rx包括设置于互不重叠的不同区域内的第一触控感应电极Rx1和第二触控感应电极Rx2，并且每个第一触控感应电极Rx1与一个第二触控感应电极Rx2连接同一条信号线11，以通过该信号线11连接触控电路。

例如，在以上任一实施例中，不同区域内的触控驱动电极或触控感应电极的数量可以相等。例如，第一区域内的第一触控驱动电极与第二区域内的第二触控驱动电极的数量可以相等；以此类推，其它区域也可以类似设置。

本发明实施例提出一种可以实现全屏指纹识别的方案，例如，手指按压到某一区域时，通过该区域内的触控驱动电极与触控感应电极可以实现指纹识别应用。例如，当手指按压到图2a所示的第一区域和第二区域中的一个时，或者当手指按压到如图2b或图3所示的第一区域、第二区域和第三区域中的一个时，或者当手指按压到如图4所示的区域1至区域6中的一个时，可以通过被按压的区域中的触控电极进行指纹识别。在本发明实施例中，可以根据产品的屏幕尺寸对触控电极进行区域分割，为确保指纹识别的准确性，可以通过对区域的尺寸进行设置，以保证手指在某一区域按压时不会按压到其他区域。

例如，可以根据手指的尺寸来设置各区域的尺寸。例如，如图2a所示，在每个第一触控感应电极Rx1连接一个第二触控感应电极Rx2的情况下，第一区域和第二区域的沿第一方向的尺寸都大于或等于5mm；如图2b所示，在每个第一触控驱动电极Tx1连接一个第二触控驱动电极Tx2的情况下，第一区域和第二区域的沿第二方向的尺寸都大于或等于5mm。类似地，当触控电极还被划分为第三区域或更多区域时，这些区域沿相应方向的尺寸也可以都大于或等于5mm。通过这样的设置，有利于使手指按压屏幕时按压到一个区域内且不会按压到其他区域。

例如，为了实现指纹识别，可以根据手指的谷脊之间的距离来设置相邻的触控电极的节距。例如，相邻的触控感应电极和相邻的触控驱动电极的节距(pitch)都可以设置为50～70微米。

在电容式指纹识别技术中，当手指与指纹传感器(即上述触控驱动电极和触控感应电极)的距离比较远(比如超过300μm)时，手指与指纹传感器之间的电场信号会大幅衰减，这容易造成指纹难以识别。因此，可以通过对指纹传感器的被触摸侧的部件的厚度和材质等进行设置，以有利于实现指纹识别。

例如，如图5所示，本发明的至少一个实施例提供的触控基板还包括覆盖触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx(二者通过绝缘层12间隔开并且位置可以互换)的覆盖层13，覆盖层13的厚度小于或等于300微米。覆盖层13的厚度不超过300微米，有利于获得较大的手指与触控电极之间的电容，该电容容易被触控电路检测到，从而有利于实现电容式指纹识别。

例如，覆盖层13包括盖板133，盖板133可以保护触控基板，盖板133的厚度小于或等于100微米。采用较薄的盖板，有利于减小覆盖层13的整体厚度以获得较大的手指与触控电极之间的电容，从而有利于实现电容式指纹识别。

例如，盖板133可以为柔性盖板。采用柔性盖板，有利于避免手指按压时盖板因太薄而损坏。另一方面，采用柔性盖板有利于使本发明实施例应用于柔性显示屏中。

例如，覆盖层13还包括光学胶(OCA)132，光学胶132将盖板133与设置有触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx的衬底基板10连接在一起。例如，光学胶132的介电常数为7～15。光学胶采用介电常数较大的材料，有利于增大手指与触控电极之间的电容，从而有利于提高电容式指纹识别的检测结果。

例如，覆盖层13还包括偏光片131，偏光片131设置于盖板133的面向衬底基板10的一侧，例如设置于光学胶132的面向衬底基板10的一侧。偏光片131可以防止其下方的触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx反光，当然，偏光片131也可以防止其下方的其它电极反光。偏光片131可以采用较薄的偏光片，以减小对覆盖层13的厚度的影响。

例如，衬底基板10可以采用例如聚酰亚胺(PI)或类似的柔性塑料基板，这样有利于实现柔性显示屏。

需要说明的是，触控驱动电极Tx与触控感应电极Rx的结构包括但不限于图5所示实施例，也可以采用本领域中常用的其它结构，只要二者之间形成互电容即可。

本发明的至少一个实施例还提供一种显示装置，其包括以上任一项实施例提供的触控基板。

例如，本发明实施例提供的显示装置可以为主动发光式显示装置，这样的显示装置结构简单，有利于实现柔性显示屏。例如，该主动发光式显示装置可以通过将用于指纹识别的触控电极(触控驱动电极和触控感应电极)集成在发光背板的有效显示区，以实现全屏指纹识别。例如，该显示装置可以为OLED(有机发光二极管)显示装置或LED(发光二极管)显示装置等主动发光式显示装置。

例如，如图6所示，本发明的至少一个实施例提供的显示装置可以包括设置于衬底基板10上的多个发光单元14以及与分别连接发光单元14的开关元件(图6中未示出)。例如发光单元14可以为LED或OLED，为了防止水氧进入发光单元14内部，发光单元14可以被密封薄膜(有机薄膜或无机薄膜或二者的层叠结构)覆盖；例如，开关元件可以为LTPS(低温多晶硅)薄膜晶体管或其它类型的薄膜晶体管。通过设置发光单元14，可以使本发明实施例实现显示功能；发光单元14采用LED或OLED等，有利于使本发明实施例应用于柔性显示屏中。

当然，显示装置还可以包括其它结构，例如还包括覆盖发光单元14的绝缘层15、栅极驱动器(例如阵列基板行驱动器)、源极驱动器、栅线和数据线(图6中未示出)等。

图6以显示装置为主动发光式显示装置为例进行说明。当然，本发明实施例包括但不限于主动发光式显示装置。例如，该显示装置也可以为液晶显示装置。

例如，该显示装置可以为内嵌式(in cell)显示装置或覆盖表面式(on cell)显示装置。

本发明的至少一个实施例还提供一种指纹识别装置，其包括以上任一项实施例提供的触控基板或任一项实施例提供的显示装置。

本发明的至少一个实施例还提供一种触控基板的制作方法，其包括：形成多个触控驱动电极，该触控驱动电极沿第一方向延伸；形成多个触控感应电极，该触控感应电极沿第二方向延伸，第二方向与第一方向相交；以及形成多条信号线。在该制作方法中，触控驱动电极、触控感应电极和信号线形成在衬底基板上，衬底基板包括互不重叠的第一区域和第二区域。上述多个触控驱动电极包括设置于第一区域内的多个第一触控驱动电极和设置于第二区域内的多个第二触控驱动电极，并且每个第一触控驱动电极与一个第二触控驱动电极连接同一条信号线；和/或，上述多个触控感应电极包括设置于第一区域内的多个第一触控感应电极和设置于第二区域内的多个第二触控感应电极，每个第一触控感应电极与一个第二触控感应电极连接同一条信号线。

本发明实施例提供的方法制作的触控基板的俯视图可以如图2至图4所示。重复之处不再赘述。

例如，如图5所示，本发明的至少一个实施例提供的制作方法还包括：在衬底基板10上形成触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx之后，在衬底基板10上形成覆盖层13，覆盖层包括光学胶132和盖板133，光学胶132将盖板133与衬底基板10连接在一起。例如，该光学胶132可以采用介电常数较大的材料制作，以增大手指与触控电极之间的电容，从而提高电容式指纹识别的检测结果。

例如，形成覆盖层还可以包括形成覆盖触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx的偏光片131，以防止触控电极的反光。

例如，如图5所示的触控基板的制作方法可以包括如下步骤S51至步骤S53。

步骤S51：在衬底基板10上形成触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx以及将二者隔开的绝缘层。例如，在该步骤中，触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx都可以采用透明导电材料(例如氧化铟锡等透明导电金属氧化物)制作，并且二者的位置可以互换。

步骤S52：在触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx上贴附偏光片131。

步骤S53：在偏光片131上涂覆光学胶132，之后在光学胶132上设置盖板133，以为触控基板提供表面保护。

例如，在本发明的至少另一个实施例提供的制作方法中，也可以在盖板133上形成触控驱动电极Tx和触控感应电极Rx，之后将形成有这些电极的盖板通过光学胶132与衬底基板10连接在一起。

本发明的至少一个实施例还提供一种利用以上任一项实施例提供的触控基板识别指纹的方法，如图7所示，该方法包括：根据触控驱动电极和触控感应电极之间的电容变化确定触摸位置；以及判断触摸位置与第一区域和第二区域的位置关系，在确定出触摸位置与第一区域交叠并且位于第二区域之外的情况下，进行指纹识别。

例如，确定触摸位置以及确定触摸位置与第一区域和第二区域之间的位置关系，都可以通过触控基板上的触控电路实现。

类似地，当触控驱动电极或触控感应电极被划分为更多的区域时，本发明实施例提供的方法包括：在确定出触摸位置与一个区域交叠并且位于其余区域之外的情况下，进行指纹识别。例如，当确定出触摸位置只与如图2a所示的第一区域和第二区域中的一个交叠时，或者当确定出触摸位置只与如图2b或图3所示的第一区域、第二区域和第三区域中的一个交叠时，或者当确定出触摸位置只与如图4所示的区域1至区域6中的一个交叠时，则进行指纹识别。

上述触控基板及其制作方法、显示装置和指纹识别装置和方法的实施例可以互相参照。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。