一种全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法与流程

本发明涉及触摸屏技术领域，特别是涉及一种全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法。

背景技术：

触摸屏(touchscreen)又称为"触控屏"、"触控面板"，是一种可接收触头等输入讯号的感应式装置，当接触了屏幕时，屏幕上的传感器系统可根据预先编程的程序驱动各种连接装置，可用以取代机械式的按钮面板。触摸屏作为一种最新的输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互设备。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是一种极富吸引力的全新多媒体交互设备，应用领域非常广泛，由于避免了机械式按键可能造成的按键可靠性低、易损坏的缺点，具有使用寿命长、节省空间的优点，主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。

现有的智能手机等电子设备都会装备指纹识别模组，指纹识别模组与触摸屏是分离式设计，需要在设备的后盖、前盖上面开通孔或者挖凹槽，这样使得整体的工艺复杂，提高制造成本，同时会造成设备的前盖或者后盖强度降低，并且进行指纹识别需要在特定的位置识别，如果我们单手操作设备时，指纹识别会变得很麻烦。对于传统的触摸屏，无指纹识别功能，只能进行触控，不能进行指纹识别。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法，将指纹识别和触摸功能集成在一起，实现全屏幕指纹识别，在屏幕的任何位置进行指纹解锁，同时也可以在触摸时实时的进行指纹识别，做到实时的身份识别。节省了设备内部空间，使设备的体积更小。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法，包括：

步骤1，在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层；

步骤2，对所述玻璃层的正面和背面的石墨烯层按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀；

步骤3，对所述正面的石墨烯层的表面设置盖板层。

其中，所述步骤1，包括：

步骤11，在铜箔的表面采用常压cvd法生长单层石墨烯层；

步骤12，将热膨胀胶带粘附在所述铜箔表面的石墨烯层上；

步骤13，将带有所述热膨胀胶带、所述石墨烯层的铜箔在腐蚀液体中浸泡，将所述石墨烯层下的铜箔腐蚀掉，获得表面覆盖有所述石墨烯层的热膨胀胶带；

步骤14，将所述表面覆盖有所述石墨烯层的热膨胀胶带的石墨烯层粘附在玻璃层的正面，通过加热将所述石墨烯层与所述热膨胀胶带分离，实现将所述石墨烯层转移在所述玻璃表面；

步骤15；重复所述步骤11～步骤14，在所述玻璃层的背面制备单层石墨烯层。

其中，所述步骤2，包括：

对所述玻璃的表面的石墨烯层按照预定的传感器图案、走线图案进行icp刻蚀或激光刻蚀。

其中，在所述步骤3之后，还包括：

步骤4，对所述盖板层的上表面进行agaraf处理。

除此之外，本发明实施例还提供了一种全屏指纹识别的电容式触摸屏，包括从上到下依次设置的agaraf层、蓝宝石盖板层、指纹识别触控感应层、玻璃层和指纹识别触控驱动层，所述指纹识别触控感应层和所述指纹识别触控驱动层为按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀后的指纹识别触控感应层和指纹识别触控驱动层。

其中，所述蓝宝石盖板层的厚度为25μm～50μm。

其中，所述指纹识别触控感应层为石墨烯层、ito层或纳米银层。

其中，所述指纹识别触控驱动层为ito层或纳米银层。

其中，所述指纹识别触控感应层的传感器像素为50μm*50μm～70μm*70μm。

其中，所述指纹识别触控感应层的传感器像素的走线之间的间距为50μm～70μm。

本发明实施例所提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法，包括：

步骤1，在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层；

步骤2，对所述玻璃层的正面和背面的石墨烯层按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀；

步骤3，对所述正面的石墨烯层的表面设置盖板层。

本发明实施例还提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏，包括从上到下依次设置的agaraf层、蓝宝石盖板层、指纹识别触控感应层、玻璃层和指纹识别触控驱动层，所述指纹识别触控感应层和所述指纹识别触控驱动层为按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀后的指纹识别触控感应层和指纹识别触控驱动层。

所述全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法，通过在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层之类的指纹识别触控感应层和指纹识别触控驱动层，并按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀获得传感器，实现在屏幕上进行触控识别的同时获得指纹识别的能力，即将指纹识别与触控识别集成到电容触摸屏，获得全屏幕指纹识别的功能，无需在电子设备的其它位置独立设置触摸屏，降低了电子设备的制造成本和体积，提高了触摸屏的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；

图3为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的再一种具体实施方式的步骤流程示意图；

图4为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏的一种具体实施方式中指纹识别触控感应层的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏的一种具体实施方式中指纹识别触控驱动层的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏在一种具体实施方式中进行指纹识别时的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。

请参考图1～图3，图1为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；图3为本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法的再一种具体实施方式的步骤流程示意图。

在一种具体实施方式中，所述全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法，包括：

步骤1，在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层；以玻璃层为基底，在玻璃层的正面和背面设置单层石墨烯层，是由于石墨烯是透明导电层，具有极高的电子迁移率，即使厚度很薄，方阻也不会很大，能够降低器件的耗电量，在本发明中还可以使用其它的透明导电层替换石墨烯层，例如使用ito层或纳米银代替石墨烯层。

步骤2，对所述玻璃层的正面和背面的石墨烯层按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀；通过将正面和背面的石墨按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀，形成多个传感器像素，而对于每个传感器像素，其尺寸可以相等，也可以不相等。而本发明对于传感器图案、走线图案及其尺寸参数也不做具体限定，只要能够满足在触摸屏的正面进行按压时，能够将指纹的山峰和山谷对应传感器之间的电容值差别检测出来进行区分，从而识别指纹的纹路。这时由于指纹相邻的山谷和山谷或者山峰和山峰之间的距离为300μm～500μm，相邻的山谷和山峰之间的高度差为100μm～400μm，由于指纹的山谷和山峰距离传感器的距离不同，造成对应位置处的传感器像素的电容变化量不同，根据传感器像素的电容值的改变量就可以推测出指纹相对应的纹路，从而达到指纹识别的目的，同时也检测出了手指触摸的位置，用以实现触控操作。这样，就可以实现全屏指纹识别，由于指纹识别使用的感应通道较多，触控需要的感应通道较少，指纹解锁后，可以通过ic和软件，选用其中的某些通道来只实现触控的功能，关闭指纹识别的功能，降低功耗。也可以同时进行指纹识别和触控，可以进行实时的指纹识别。

在本发明的一个实施例中，传感器像素70μm*70μm，走线之间的距离为50μm，即如果将石墨烯层刻蚀为条纹状，石墨烯条纹的宽度为70μm，相邻条纹之间的间距为50μm。

在一种实施例中，位于玻璃层正面和背面的石墨烯层进行等间距刻蚀，正面和背面的刻蚀方向垂直，在指纹对正面石墨烯层进行感应的过程中，正面的石墨烯层与背面石墨烯层相交的地方即为传感器像素，该处对应的电容值可以通过对正面和背面的石墨烯层进行施加电压扫描获得，由于指纹峰和谷感应的电容值不同，这样就获得了相对应处的指纹纹路中的峰和谷对应的纹路，实现指纹的识别。在本发明中，指纹识别与触控操作的识别可以同步进行，也可以异步进行，本发明对此不作具体限定。

步骤3，对所述正面的石墨烯层的表面设置盖板层；由于指纹的感应信号很小，因此在制作电容屏时尽量选择介电常数较高的盖板层作为电容的电介质。在本发明的一个实施例中，采用50μm厚度的超薄蓝宝石盖板作为盖板层，这时由于蓝宝石盖板主要成分为al2o3，其介电常数高，与其它的盖板相比较，在同等厚度条件下，其电容值更大，对应的在进行触摸时电容值的改变幅度也更大，便于检测到在触控时的指纹识别，提高识别精确度，当然在发明中并不限定采用蓝宝石盖板，也可以采用其它材质的盖板层，本发明对盖板层的材质和厚度不作具体限定。

在本发明中关键的步骤是在玻璃层的正面和背面设置透明导电层，例如设置石墨烯层，可以采用多种的方法和方式，本发明对此不作具体限定，在本发明一个实施例中，所述步骤1，包括：

步骤11，在铜箔的表面采用常压cvd法生长单层石墨烯层；当然，也可以采用其它的方式，或者以其它的衬底为基底进行单层石墨烯层的淀积，在本发明中采用的铜箔的厚度一般较小，这样便于后续的腐蚀去除，而且厚度很小时腐蚀速度快，能够减少整个工艺的时间，减少腐蚀过程中释放的热量，减少对石墨烯层的破坏，铜箔的厚度一般为25μm～30μm在一实施例中，铜箔的厚度为25μm。

步骤12，将热膨胀胶带粘附在所述铜箔表面的石墨烯层上；这一步骤是为后续的步骤中将铜箔腐蚀后，将石墨烯层转移到热膨胀胶带，这是由于不能够直接在热膨胀胶带上进行石墨烯层的生长，因而采用这种方式进行石墨烯层的转移，在本发明中除了使用热膨胀胶带外，还可以使用pmma等，本发明对此不作具体限定。

步骤13，将带有所述热膨胀胶带、所述石墨烯层的铜箔在腐蚀液体中浸泡，将所述石墨烯层下的铜箔腐蚀掉，获得表面覆盖有所述石墨烯层的热膨胀胶带；本发明对腐蚀所述铝箔的腐蚀液不做限定，对腐蚀时间不作具体限定。

步骤14，将所述表面覆盖有所述石墨烯层的热膨胀胶带的石墨烯层粘附在玻璃层的正面，通过加热将所述石墨烯层与所述热膨胀胶带分离，实现将所述石墨烯层转移在所述玻璃表面；

步骤15；重复所述步骤11～步骤14，在所述玻璃层的背面制备单层石墨烯层。

采用这种方式在玻璃层的正面和背面设置单层石墨烯层，方法简单成本低，效率高，能够降低工艺成本。

在本发明中，所述步骤2，包括：

对所述玻璃表面的石墨烯层按照预定的传感器图案、走线图案进行icp刻蚀或激光刻蚀。

当然，在本发明中，对于预定的传感器图案、走线图案及其尺寸参数不做具体限定，在本发明中对石墨烯层的刻蚀工艺并不限定于icp刻蚀和激光刻蚀，还可以使用其它的刻蚀工艺。

在所述步骤3之后，还包括步骤4，对所述盖板层的上表面进行agaraf处理，其中，af(anti-finger)是指防指纹，就是使污染物不容易附着于产品外观表面，因此具有防指纹(人的手上有油脂)与防油污的功效，且因为膜层结构让镀膜表面有较为平滑的接触面，所以也有抗刮的功能，能够提高触摸屏使用时的精确度和对指纹识别的精确度；ag(anti-glare)是指防眩光，眩光是一种不良照明现象，当外在光源亮度极高或背景与显示屏幕的亮度差异较大时，就会产生眩光，会让消费者使用上造成视觉不舒适，通过防眩光处理，能够避免使用时的视觉不舒适；ar(anti-reflection)，能够降低玻璃反射，增加玻璃透过率。

通过全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法获得的电容式触摸屏，由于指纹识别使用的感应通道较多，触控需要的感应通道较少，可以在指纹解锁后，通过ic和软件，选用其中的某些通道来只实现触控的功能，关闭指纹识别的功能，降低功耗。也可以同时进行指纹识别和触控，可以进行实时的指纹识别。

此外，由于通过全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法获得的电容式触摸屏，可以进行全屏指纹识别，那么在进行指纹识别时，就不限定于仅仅是单一指纹的识别，可以是多个手指同时触摸进行指纹识别，甚至是手掌的某一区域触摸代替指纹触摸，使得识别的范围更大，进一步提高识别的范围和设备加密的能力。

本发明中的全屏指纹识别的电容式触摸屏制作方法，通过在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层之类的指纹识别触控感应层和指纹识别触控驱动层，并按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀获得能够进行识别的传感器，实现在屏幕上进行触控识别的同时获得指纹识别的能力，即将指纹识别与触控识别集成到电容触摸屏，使得可以在全屏幕进行指纹识别，无需在电子设备的其它位置独立设置触摸屏，降了低电子设备的制造成本和体积，提高了触摸屏的应用范围。

当然，本发明中的全屏指纹识别的电容式触摸屏除了具备全屏指纹识别的功能之外，其它的部分也可以与现有的电容触摸屏相同，例如，同样具有油墨区和可视区。

除此之外，本发明实施例还提供了一种全屏指纹识别的电容式触摸屏，如图4～6所示，包括从上到下依次设置的agaraf层10、蓝宝石盖板层20、指纹识别触控感应层30、玻璃层40和指纹识别触控驱动层50，所述指纹识别触控感应层30和所述指纹识别触控驱动层50为按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀后的指纹识别触控感应层30和指纹识别触控驱动层50。

本发明中的全屏指纹识别的电容式触摸屏，通过在玻璃层40的正面、背面设置指纹识别触控感应层30、指纹识别触控驱动层50，由于指纹识别触控感应层30和所述指纹识别触控驱动层50为按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀后的指纹识别触控感应层30和指纹识别触控驱动层50，这样就获得了用于感应指纹的传感器，通过指纹识别触控中指纹的峰和谷所引起的传感器像素的电容值或其变化值不同，实现指纹识别以及触控识别。

本发明中agaraf层10是对蓝宝石盖板层20进行agaraf表面处理后获得的，对所述agaraf层的厚度不做具体限定，af(anti-finger)是指防指纹，就是使污染物不容易附着于产品外观表面，因此具有防指纹(人的手上有油脂)与防油污的功效，且因为膜层结构让镀膜表面有较为平滑的接触面，所以也有抗刮的功能，能够提高触摸屏使用时的精确度和对指纹识别的精确度；ag(anti-glare)是指防眩光，眩光是一种不良照明现象，当外在光源亮度极高或背景与显示屏幕的亮度差异较大时，就会产生眩光，会让消费者使用上造成视觉不舒适，通过防眩光处理，能够避免使用时的视觉不舒适；ar(anti-reflection)，能够降低玻璃反射，增加玻璃透过率。

本发明中的所述蓝宝石盖板层20的厚度为超薄蓝宝石盖板层20，其主要成分为al2o3，介电常数高，有利于提高传感器的电容值，使得在指纹触摸识别过程中，传感器像素的电容值的改变量较传统的盖板层在其它条件相同的前提下大，有利于提高指纹识别的精确度，其厚度一般为25μm～50μm。

本发明对于玻璃层的厚度不做具体限定。

在本发明实施例中的全屏指纹识别的电容式触摸屏中，指纹识别触控感层通过获得指纹触控，形成对应传感器像素的电容值的变化，指纹识别触控驱动层50与指纹识别触控感应层配合通过将对应位置处的传感器像素的电容值的变化输出，通过多个传感器像素配合获得指纹的纹路，然后由设备的其它部件进行指纹解析和识别，由于是在电容屏的正面，因此指纹识别触控驱动层50与指纹识别触控感应层必须都是透明导电层，所述指纹识别触控感应层30为石墨烯层、ito层或纳米银层中的一种，所述指纹识别触控驱动层50为石墨烯层、ito层或纳米银层中的一种，为减少工艺复杂程度，一般指纹识别触控感应层30与指纹识别触控驱动层50的材质相同，如都为单层石墨烯层，二者的厚度一般也相等，如果选用其它材质如ito层或纳米银层，本发明对其厚度不做具体限定。

本发明对于指纹识别传感器不做具体限定，由于指纹只有微米级，指纹的相邻山谷之间的距离为300μm～500um，因此指纹的传感器像素必须比其最小值还小，同时为了提高指纹识别的精确度，所述指纹识别触控感应层30的传感器像素一般为50μm*50μm～70μm*70μm，在一实施例中，指纹识别触控感应层30的传感器像素为70μm*70μm。

需要指出的是，本发明对于指纹识别触控感应层30和所述指纹识别触控驱动层50为按照预定的传感器图案、走线图案不做具体限定，在一种实施例中，如图4和图5所示，位于玻璃层40正面的指纹识别触控感应层30和背面的指纹识别触控驱动层50进行刻蚀，正面和背面的刻蚀方向垂直，在指纹对正面进行按压的过程中，如图7所示，正面的石墨烯层与背面石墨烯层相交点即为传感器像素，该处对应的电容值可以通过对正面和背面的石墨烯层进行施加电压扫描获得，由于有指纹峰和无谷感应的电容值不同，这样就获得了相对应处的指纹纹路中的峰和谷对应的纹路，实现指纹的识别。例如，在本发明的一个实施例中，传感器像素70μm*70μm，走线之间的距离为50μm，即如果正面的指纹触控感应层30为条纹状，条纹的宽度为70μm，相邻条纹之间的间距为50μm，在本发明中，指纹识别与触控操作的识别可以同步进行，也可以异步进行，本发明对此不作具体限定。

在本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏中，所述指纹识别触控感应层30的传感器像素的走线之间的间距为50μm～70μm。

在本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏中，由于指纹识别使用的感应通道较多，触控需要的感应通道较少，指纹解锁后，可以通过ic和软件，选用其中的某些通道来只实现触控的功能，关闭指纹识别的功能，降低功耗。也可以同时进行指纹识别和触控，可以进行实时的指纹识别。

综上所述，本发明实施例提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法，通过在玻璃层的正面和背面制备单层石墨烯层的指纹识别触控感应层和指纹识别触控驱动层，并按照预定的传感器图案、走线图案进行刻蚀获得传感器，实现在屏幕上进行触控识别的同时获得指纹识别的能力，即将指纹识别与触控识别集成到电容触摸屏，获得全屏幕指纹识别的功能，无需在电子设备的其它位置独立设置触摸屏，降了低电子设备的制造成本和体积，提高了触摸屏的应用范围。

以上对本发明所提供的全屏指纹识别的电容式触摸屏及其制作方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。