一种带指纹识别功能的触控面板的制作方法

本实用新型涉及半导体封装和应用领域，尤其涉及一种带指纹识别功能的触控面板。

背景技术：

指纹识别模块可以分为：

光学指纹模块：靠光的折射和反射原理识别指纹；

电容指纹模块：通过电容的数值变化来采集指纹；

射频指纹模块（刮擦指纹模块）：利用微量射频信号来探测纹路。

各个原理：

光学指纹模块，利用光的折射和反射原理，光从底部射向三棱镜，并经棱镜射出，射出的光线在手指表面指纹凹凸不平的线纹上折射的角镀及反射回去的光线明暗就会不一样。CMOS或者CCD的光学器件就会收集到不同明暗程镀的图片信息，就完成指纹的采集。

半导体指纹模块，无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到的不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集。

射频指纹模块，利用生物射频指纹识别技术，通过传感器本身发射出微量射频信号，穿透手指的表皮层去控测里层的纹路，来获得最佳的指纹图像。防伪指纹能力强，射频识别原理只对人的真皮皮肤有反应，从根本上杜绝了人造指纹的问题。

硅芯片的指纹采集器出现于90年代末，大部分硅芯片测量的是手指表面与芯片表面的直流电容场，这个电容场经A/D转换后成为灰镀数字图像。

现有方式是将感应功能区域直接做在芯片上，芯片采用LGA封装和TSV封装，被大量的使用于手机等消费类电子产品；因受最少感应面积和精镀需求，芯片本身的面积都很大; 如508DPI的精镀，感应像素112x88, 芯片感应面积需要5.6x4.4mm，感应精镀=像素/英寸， 112/（5.6/25.4）=508 Dot/Inch。

当前，移动电脑、手机等智能设备，集成指纹识别模块成为趋势，在不改变现有移动电脑、手机等智能设备的外观与结构，如何将指纹识别模块做到好用，便于操作，同时生产过程简单，成为业界的难题。

名词解释：

COB为英文Chip On Board的缩写,中文含义为板上芯片；板上芯片封装是裸芯片贴装技术之一，半导体芯片交接贴装在印刷电路板上，芯片与基板的电联接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。

FPC为英文Flexible Printed Circuit的缩写，中文含义为柔性印刷电路板，又称为柔性线路板、软性线路板、挠性线路板、软板、柔性PCB，是一种特殊的印制电路板。它的特点是重量轻、厚镀薄、柔软、可弯曲。主要使用于手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、液晶显示屏等很多产品。

COF为英文Chip On Film的缩写，芯片被直接安装在柔性PCB上。这种连接方式的集成镀较高，外围元件可以与IC一起安装在柔性PCB上，这是一种新兴技术。

ITO 为英文Indium Tin Oxides的缩写，是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜（透明ITO），通常有两个性能指标：电阻率和透光率。作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线。因此，铟锡氧化物通常喷涂在玻璃、塑料及电子显示屏上，用作透明导电薄膜。

导电胶：是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分， 通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起， 形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂，可以选择适宜的固化温镀进行粘接， 同时，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高镀集成化的迅速发展，导电胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率。导电胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，所以导电胶是替代铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。 按导电方向分为各向同性导电胶（ICAs,Isotropic Conductive Adhesive）和各向异性导电胶（ACAs,Anisotropic Conductive Adhesives）。ICA是指各个方向均导电的胶黏剂，可广泛用于多种电子领域；ACA则指在一个方向上如Z方向导电，而在X和Y方向不导电的胶黏剂。一般来说ACA的制备对设备和工艺要求较高，比较不容易实现，较多用于板的精细印刷等场合，如平板显示器（FPDs）中的板的印刷 。

ACF为英文Anisotropic Conductive Film的缩写:异方性导电胶膜,其特点在于Z轴电气导通方向与XY绝缘平面的电阻特性具有明显的差异性。当Z轴导通电阻值与XY平面绝缘电阻值的差异超过一定比值后，既可称为良好的导电异方性。

导电封框胶： 环氧树脂在液晶显示屏中作为封接材料用，封接材料实质上是胶黏剂，故称为封框胶、银点胶。环氧树脂是一种具有良好的粘接性、优异的电气性能及机械性能的高分子物质。用途最广泛的是二酚基丙烷与环氧氯丙烷所合成的环氧树脂。环氧树脂是线型大分子，在通常情况下，它是一种胶状流体。在特定条件下，它可以发生固化反应，变成有较高强镀的固态物质。仅仅对环氧树脂本身进行加热，并不能使它固化，必须加入固化剂。固化剂在反应中起催化剂的作用。它本身也可能参与反应，常见的固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、酸酐等。环氧树脂一旦固化，就不能再塑化或熔化。用作边框的环氧树脂，为了提高它的粘接性能和弹性，通常还加入一些填料，常用的填料为SiO2、Al2O3粉末。银点胶是在环氧树脂中加入银粉和固化剂组成的。环氧树脂本身是很好的绝缘体。

触摸屏（touch screen）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显示装置。

OGS触摸屏是在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传感器的一种技术下制作的电子产品触摸屏。一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重作用

COG工艺，为英文Chip on Glass的缩写，是一种加工工艺，将IC直接加工到玻璃上，经常在液晶模块生产过程中使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在现有的触摸控制显示屏上，集成指纹识别功能，简化了指纹识别模块集成到手机、移动智能设备的难度。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种带指纹识别功能的触控面板，包括用于感知指纹纹路的指纹感应模块、用于感知触控操作的触控感应模块；上述指纹感应模块包括：用于感知指纹纹路的指纹感应阵列信号线、指纹感应驱动单元，指纹感应阵列信号线包括：指纹感应行信号线、指纹感应列信号线；上述触控感应模块包括：用于触控感应的触控感应阵列信号线、触控感应驱动单元，触控感应阵列信号线包括：触控感应行信号线、触控感应列信号线；上述指纹感应阵列信号线行密度大于上述触控感应阵列信号线；指纹感应驱动单元分时驱动上述指纹感应行信号线、指纹感应列信号线，通过上述指纹感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小，识别出指纹纹路特征；触控感应驱动单元分时驱动上述触控感应行信号线、触控感应列信号线，通过上述触控感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令；上述指纹感应驱动单元与上述触控感应驱动单元集成设置在同一个芯片中。

可以是，上述的指纹感应阵列信号线与上述的触控感应阵列信号线位于触控面板的显示区；触控感应阵列信号线在触控面板的显示区均匀分布；指纹感应阵列信号线分布在触控面板的上部、下部、左部或右部，不完全覆盖触控面板；信号线位于同一透明导电基材上，信号线可以是透明ITO导电材料或透明导电纳米银。

可以是，上述触控感应列信号线、指纹感应列信号线分布在一号基材板上；上述指纹感应行信号线、触控感应行信号线分布在二号基材板上；上述一号基材板为玻璃，厚镀为0.2mm~0.4mm，上述二号基材板为0.1mm~0.2mm的玻璃，上述信号线由透明ITO导电材料或透明导电纳米银构成；一号基材板上包括多个导电连接点，上述导电连接点通过导线与触控感应驱动单元、指纹感应驱动单元电信号连接；二号基材板上包括多个导电连接点，上述导电连接点通过导线与触控感应行信号线、指纹感应行信号线电信号连接；上述一号基材板与二号基材板面对面通过连接胶水粘接，上述一号基材板上的导电连接点与二号基材板上的导电连接点对应贴合，上述导电连接点为导电封框胶。

可以是，触控感应阵列信号线在触控面板的显示区均匀分布；指纹感应阵列信号线分布在触控面板的非显示区；上述触控感应行感应点、触控感应行感应点引出线、触控感应列感应条带位于显示区，由透明镀膜材料构成；上述指纹感应行信号线、指纹感应列信号线为分布在非显示区，由透明镀膜材料构成或由非透明的金属材料镀膜。

可以是，上述触控感应行信号线包括触控感应行感应点、触控感应行感应点引出线、触控感应行汇集总线，触控感应行感应点引出线与触控感应行感应点电信号连接，触控感应行感应点引出线与触控感应行汇集总线电信号连接，触控感应行汇集总线电信号与触控感应驱动单元电信号连接；上述触控感应列信号线包括触控感应列感应条带、触控感应列汇集总线，触控感应列感应条带与触控感应列汇集总线电信号连接，触控感应列汇集总线电信号与触控感应驱动单元电信号连接；触控感应行感应点分布在触控感应列感应条带上分布的内凹槽中，上述内凹槽的边缘与触控感应行感应点的边缘形成感应电容；上述触控感应行感应点、触控感应行感应点引出线、触控感应列感应条带为由透明ITO镀膜材料构成，分布在透明玻璃基板表面，上述触控感应行汇集总线为钼铝钼镀膜，与上述透明ITO分布在不同的镀层；上述指纹感应行信号线、指纹感应列信号线为分布在不同镀层的钼铝钼镀膜或其他非透明金属材料镀膜，镀膜之间，包括绝缘镀层；或上述指纹感应行信号线、指纹感应列信号线为分布在不同基板的钼铝钼镀膜或其他非透明金属材料镀膜，上述基板面对面粘合，镀膜之间包括绝缘镀层或由粘合胶绝缘。

可以是，指纹感应阵列信号线分布的区域玻璃厚镀小于上述触控感应阵列信号线分布区域的玻璃厚镀；或触控面板集成的覆盖保护玻璃在指纹感应阵列信号线分布的区域有开孔；或上述开孔处可以外加0.1~0.4mm的玻璃或者陶瓷保护镜片。

可以是，还包括感知使用者按键操作的按键感应模块；按键感应模块包括：用于按键感应的按键感应阵列信号线、按键感应驱动单元；上述按键感应驱动单元、指纹感应驱动单元、触控感应驱动单元设置在同一个芯片中。

可以是，上述芯片位于柔性印刷电路板上，上述柔性印刷电路板与上述玻璃基板电信号连接；或上述芯片可以采用COG工艺直接加工在上述导电玻璃上。

一种用于处理触摸信号与指纹感应信号的芯片，包括用于处理感知指纹纹路的指纹感应驱动单元、用于感知触控操作的触控感应驱动单元；上述指纹感应驱动单元对外引出用于感知指纹纹路的指纹感应阵列信号线，具体包括：指纹感应行信号线、指纹感应列信号线；上述触控感应驱动单元对外引出用于触控感应的触控感应阵列信号线，具体包括：触控感应行信号线、触控感应列信号线；指纹感应驱动单元分时驱动上述指纹感应行信号线、指纹感应列信号线，通过上述指纹感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小，识别出指纹纹路特征；触控感应驱动单元分时驱动上述触控感应行信号线、触控感应列信号线，通过上述触控感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令。

可以是，上述芯片还包括按键感应驱动单元；上述按键感应驱动单元对外引出至少一对用于感知按键动作的按键感应阵列信号线，具体包括：按键感应行信号线、按键感应列信号线；按键感应驱动单元分时驱动上述按键感应行信号线、按键感应列信号线，通过上述按键感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令。

本实用新型的技术效果包括：1.采用玻璃或柔性电路板基材替代半导体指纹模块硅元做为指纹识别模块的架构，降低了生产成本；2.采用一个芯片同时实现触摸屏和指纹功能，减少了生产环节，降低了生产成本；3.采用同一层透明导电玻璃作为触摸屏和指纹的感应层基材，减少工艺过程；4.芯片可以采用COG工艺直接加工在所述导电功能玻璃上，也可以采用COF工艺把芯片先加工在FPC上再把FPC与导电功能玻璃相连接，简化了生产流程，同时提高了产品的良品率。

附图说明

图1电容式指纹模块的工作原理；

图2基于两片分离材料实现本实用新型的优选实施例示意图；

图3基于两片分离材料实现本实用新型的优选实施例层叠后示意图；

图4为指纹感应阵列信号线分布在面板一侧；

图5为指纹感应阵列信号线分布在面板上部；

图6为当前主流的手机触摸面板结构示意图；

图7在手机面板非显示区设置指纹感应阵列信号线；

图8为局部双层结构手机面板上设置指纹感应阵列信号线；

具体实施方式

下面结合各附图对本实用新型的内容进一步详述。

如图1所示，给出了电容式指纹模块的工作原理示意，手指纹路有突出纹路001，凹入纹路002，手指压在电容式指纹模块上，各个接触部分，在指纹模块内部或与纹路接触之间，产生不同寄生电阻021、031、011，通过检查不同点的电容值，得到指纹的信息。

如图2基于两片分离材料实现本实用新型的优选实施例示意图；

一种带指纹识别功能的触控面板，包括用于感知指纹纹路的指纹感应模块、用于感知触控操作的触控感应模块；

指纹感应模块包括：用于感知指纹纹路的指纹感应阵列信号线、指纹感应驱动单元，指纹感应阵列信号线包括：指纹感应行信号线2241、指纹感应列信号线2141；

触控感应模块包括：用于触控感应的触控感应阵列信号线、触控感应驱动单元，触控感应阵列信号线包括：触控感应行信号线2221、触控感应列信号线2121；

指纹感应阵列信号线行密度大于触控感应阵列信号线；

指纹感应驱动单元分时驱动指纹感应行信号线、指纹感应列信号线，通过指纹感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小，识别出指纹纹路特征；

触控感应驱动单元分时驱动触控感应行信号线、触控感应列信号线，通过触控感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令；

指纹感应驱动单元与触控感应驱动单元集成设置在同一个芯片2501中。

指纹感应阵列信号线与的触控感应阵列信号线位于触控面板的显示区；

触控感应阵列信号线在触控面板的显示区均匀分布；

指纹感应阵列信号线分布在触控面板的上部、下部、左部或右部，不完全覆盖触控面板。如图4，指纹感应阵列信号分布在2601，2602部分只有触摸功能，没有指纹识别功能；

图5，指纹感应阵列信号分布在2603，2604部分只有触摸功能，没有指纹识别功能；

如图2，触控感应列信号线、指纹感应列信号线分布在一号基材板2100上；

指纹感应行信号线、触控感应行信号线分布在二号基材板2200上；

一号基材板为玻璃，厚镀为0.2mm~0.4mm，二号基材板为0.1mm~0.2mm的玻璃，信号线由透明ITO材料构成；

一号基材板上包括多个导电连接点2111、2131，上述导电连接点通过导线2131、2132与触控感应驱动单元、指纹感应驱动单元电信号连接；

二号基材板上包括多个导电连接点2211、2231，上述导电连接点通过导线与触控感应行信号线2221、指纹感应行信号线电信号2241连接；

上述一号基材板与二号基材板面对面通过连接胶水粘接，上述一号基材板上的导电连接点与二号基材板上的导电连接点对应贴合，上述导电连接点为导电封框胶。

触控感应阵列信号线在触控面板的显示区均匀分布；

指纹感应阵列信号线分布在触控面板的非显示区。

透明ITO材料构成的导线，不影响显示屏的显示，但加工工艺要求比较高，需要多层基材板的层叠粘接。

如图6，当前传统的显示面板，一般包括一部分非显示区3001与显示区3002，在非显示区，会安置按键3101、3102、3103等按键。

如图7，在非显示区，分布指纹感应信号线，在显示区分布触控感应信号线，触控感应信号线包括触控感应行信号线，触控感应行信号线包括触控感应行感应点4112、触控感应行感应点引出线4113、触控感应行汇集总线4114，触控感应行感应点引出线与触控感应行感应点电信号连接，触控感应行感应点引出线与触控感应行汇集总线电信号连接，触控感应行汇集总线电信号与触控感应驱动单元4501电信号连接；

其中触控感应列信号线包括触控感应列感应条带4111、触控感应列汇集总线4115

，触控感应列感应条带与触控感应列汇集总线电信号连接，触控感应列汇集总线电信号与触控感应驱动单元4501电信号连接；

触控感应行感应点分布在触控感应列感应条带上分布的内凹槽4120中，内凹槽的边缘与触控感应行感应点的边缘形成感应电容；

触控感应行感应点、触控感应行感应点引出线、触控感应列感应条带为由透明ITO镀膜材料构成，分布在透明玻璃基板表面；

指纹感应行信号线、指纹感应列信号线为分布在不同镀层的钼铝钼镀膜，钼铝钼镀膜之间，包括绝缘镀层，图中4220部分为钼铝钼镀膜与绝缘镀层形成的多层结构，细节部分未画出；

触控感应行汇集总线4230为钼铝钼镀膜，与透明ITO分布在不同的镀层。

采用上述方法，可以在一块玻璃上，加工出行感应信号线与列感应信号，理想的状况下，可以做到镀一次ITO、一次钼铝钼镀膜、一次绝缘、第二次钼铝钼镀膜，完成多层结构的构件，并且实现需要连同的各个层次信号线的互通。

上述，为了加强指纹感应电容变化信号强镀，指纹感应阵列信号线分布的区域玻璃厚镀小于触控感应阵列信号线分布区域的玻璃厚镀；

或触控面板集成的覆盖保护玻璃在指纹感应阵列信号线分布的区域有开孔，在指纹感应区域有一层保护膜，该保护膜厚镀远小于保护玻璃的厚镀。

还包括感知使用者按键操作的按键感应模块；

按键感应模块包括：用于按键感应的按键感应阵列信号线4210、按键感应驱动单元；

按键感应驱动单元、指纹感应驱动单元、触控感应驱动单元设置在同一个芯片4501中。

按键感应阵列信号线可以是ITO镀膜或者钼铝钼镀膜，加工方法与相应镀层方法一致，按键感应阵列信号线最少可以只有一条行感应信号线与一条列感应信号线，相对简单。

芯片4501位于柔性印刷电路板上，柔性印刷电路板与玻璃基板电信号连接，芯片放置在柔性印刷电路板，便于手机控制信号的引入，方便加工。

也可以是芯片4501直接贴装在玻璃上。

如图8，为局部双层结构手机面板上设置指纹感应阵列信号线；在基板4500上，透明ITO镀膜材料构成触控感应行感应点、触控感应行感应点引出线，然后镀绝缘膜；

再镀一层钼铝钼镀膜，完成触控感应行汇集总线，指纹感应列信号线4221（或行信号线）与按键感应阵列信号线；

在局部基板4400上，由钼铝钼镀膜形成的指纹感应行信号线4222（或列信号线）；

基板4500与基板4400粘合起来后，信号线4222通过导电框胶引入位于基板4500上的芯片4501中。

上述芯片中集成按键感应驱动单元、指纹感应驱动单元、触控感应驱动单元，需要特定设计的驱动芯片， 一种用于处理触摸信号与指纹感应信号的芯片，包括用于处理感知指纹纹路的指纹感应驱动单元、用于感知触控操作的触控感应驱动单元；

指纹感应驱动单元对外引出用于感知指纹纹路的指纹感应阵列信号线，具体包括：指纹感应行信号线、指纹感应列信号线；

触控感应驱动单元对外引出用于触控感应的触控感应阵列信号线，具体包括：触控感应行信号线、触控感应列信号线；

指纹感应驱动单元分时驱动指纹感应行信号线、指纹感应列信号线，通过指纹感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小，识别出指纹纹路特征；

触控感应驱动单元分时驱动触控感应行信号线、触控感应列信号线，通过触控感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令。

上述芯片还包括按键感应驱动单元；按键感应驱动单元对外引出至少一对用于感知按键动作的按键感应阵列信号线，具体包括：按键感应行信号线、按键感应列信号线；

按键感应驱动单元分时驱动按键感应行信号线、按键感应列信号线，通过按键感应阵列信号线感应电容点阵列各个点的电容值大小与变化，识别出触控指令。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。