CN109901755B - 触控装置及使用该触控装置的触控显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触控装置及使用该触控装置的触控显示装置，该触控装置包含：触控区，该触控区包含以第一网格距离设置的第一检测单元矩阵；指纹检测区，该指纹检测区包含以第二网格距离设置的第二检测单元矩阵；以及控制电路，用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述触控区时，控制所述指纹检测区以大于所述第二网格距离的第三网格距离进行所述检测操作，且当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，控制所述指纹检测区以所述第二网格距离进行所述检测操作。

Description

触控装置及使用该触控装置的触控显示装置

本申请是申请号为201410440277.6、申请日为2014年09月01日、名称为“触控显示装置及其运作方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明有关一种触控显示装置，更特别有关一种具触控和指纹识别功能的触控显示装置及其运作方法。

背景技术

随着数位装置的盛行，数位信息的安全性也逐渐受到重视，传统通过要求使用者输入密码的方式，除了使用者密码可能被他人窃取外，为了进一步提高安全性，使用者每隔预定期间会被要求重新设置一组密码，因此可能会出现忘记密码而无法登入***的情形。

近年来，生理特征已逐渐取代使用者密码而成为保护数位信息安全的一种方式，其中，指纹因具有其唯一性且操作方便，因此可作为登入***的一种认证方式。然而，分离式指纹识别装置于使用上并不方便，因此较佳能够搭配于电脑***的周边装置以进行身分认证。

发明内容

有鉴于此，本发明还提出一种包含内建有指纹检测功能的触控面板的触控显示装置及其运作方法。

本发明提供一种触控显示装置及其运作方法，其指纹检测区同时具有触控检测和指纹检测的功能。

本发明还提供一种触控显示装置及其运作方法，其可根据不同操作条件调整指纹检测区的有效网格距离。

本发明提供一种触控装置，包含触控区、指纹检测区以及控制电路。所述触控区包含以第一网格距离设置的第一检测单元矩阵。所述指纹检测区包含以第二网格距离设置的第二检测单元矩阵。所述控制电路用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述触控区时，控制所述指纹检测区以大于所述第二网格距离的第三网格距离进行所述检测操作，且当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，控制所述指纹检测区以所述第二网格距离进行所述检测操作。

本发明还提供一种触控显示装置，该触控显示装置包含显示器及触控装置。所述显示器包含基板。所述触控装置结合于所述基板并包含触控区、指纹检测区及控制电路。所述触控区包含以第一网格距离设置的透明电极。所述指纹检测区包含以第二网格距离设置的透明电极，其中所述第二网格距离小于所述第一网格距离。所述控制电路用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中当判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，所述控制电路耦接所述指纹检测区的所有透明电极以进行所述检测操作，且当判断所述第一个触控位置不位于所述指纹检测区时，所述控制电路仅耦接所述指纹检测区的部分透明电极以进行所述检测操作。

本发明还提供一种触控显示装置，该触控显示装置包含显示器及触控装置。所述显示器包含基板。所述触控装置结合于所述基板并包含触控区、指纹检测区及控制电路。所述触控区包含以第一网格距离设置的透明电极。所述指纹检测区包含以第二网格距离设置的透明电极，其中所述第二网格距离小于所述第一网格距离。所述控制电路用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中当判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，所述控制电路驱动所述指纹检测区的所有透明电极以进行所述检测操作，且当判断所述第一个触控位置不位于所述指纹检测区时，所述控制电路不耦接所述指纹检测区的所述透明电极。

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，详细说明如下。此外，于本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，在此先述明。

附图说明

图1为本发明一实施例的触控显示装置的示意图；

图2为本发明一实施例的触控显示装置的元件配置的示意图；

图3为本发明一实施例的触控显示装置的运作方法的流程图；

图4为本发明一实施例的触控显示装置的操作示意图；

图5为本发明另一实施例的触控显示装置的元件配置的示意图。

附图标记说明

S30-S331 步驟

具体实施方式

请参照图1所示，其为本发明一实施例的触控显示装置10的方块示意图。触控显示装置10包含显示器11和触控装置13；其中，所述触控装置13例如可为电容式触控装置或电阻式触控装置(本说明中以电容式触控装置为例进行说明)，并结合于所述显示器11的显示面的一侧。换句话说，使用者通过所述触控装置13观看所述显示器11的显示影像，因此所述触控装置13较佳由透明材质，例如于玻璃基板或透明塑胶基板上形成透明电极(例如氧化铟锡)而成。所述显示器11例如可为液晶显示器、电浆显示器、有机发光二极体显示器等，并无特定限制；本说明中以液晶显示器为例进行说明。

液晶显示器包含第一玻璃基板111和第二玻璃基板113，其间夹设有液晶层115以控制光通过量；其中，液晶显示器的显示原理已为已知，故于此不再赘述。

一实施例中，所述触控装置13结合于所述第一玻璃基板111上并相对所述显示器11的影像显示区117(或称主动区)而设置。例如，所述触控装置13包含透明基板以及沿第一方向(例如X方向)和沿第二方向(例如Y方向)延伸的多个透明电极以在其间形成互感电容(mutual capacitance)；其中，所述透明电极可分别形成于所述透明基板的同一侧或两侧，并无特定限制。此外，某些实施例中，所述触控装置13可仅包含一层透明电极，其与所述显示器11内的其他透明电极(例如共通电极)间形成互感电容。因此，当导体靠近所述触控装置13时即能改变电容值，根据电容值变化量即可进行触控检测和指纹检测。

一透明基板上的透明电极层形成互感或自感等电容式触控装置的方式已为已知，例如可参照由本申请案相同受让人所拥有的美国专利申请第2012/0182253号，其所公开内容通过引用的方式并入本文中。

必须说明的是，虽然图1中显示所述触控装置13直接设置于所述第一玻璃基板111上，但本发明并不以此为限。所述触控装置13可通过其他层，例如偏光层、保护层和/或介电层结合于所述第一玻璃基板111。

请同时参照图1和2所示，图2为本发明一实施例的触控显示装置10的元件配置的示意图。所述触控装置13包含触控区130、指纹检测区131以及控制电路(IC)15；其中，所述触控区130和所述指纹检测区131均相对于所述影像显示区117而设置，例如通过使用者图形介面(GUI)，可将所述触控区130和所述指纹检测区131对应于所述影像显示区117的相关位置。必需说明的是，所述触控区130可大致相等于所述影像显示区117，图2中为了说明的目的而将两者分别绘示。其它实施例中，所述触控区130与所述影像显示区117的尺寸关系可根据不同应用而定，并无特定限制。

所述触控区130包含以第一网格距离(grid distance)设置的第一检测单元矩阵；其中，每一所述第一检测单元指由一对透明电极所形成的互感电容。例如，所述第一检测单元矩阵可由多个延伸于第一方向(例如X方向)的第一透明电极130X与多个延伸于第二方向(例如Y方向)的第二透明电极130Y所形成。所述第一网格距离可指所述第一透明电极130X的间距(pitch)和/或所述第二透明电极130Y的间距，例如所述第一网格距离可介于1mm-10mm间，其可根据面板尺寸和检测解析度而决定。此外，X方向和Y方向的第一网格距离可相同或相异，并无特定限制。一实施例中，X方向和Y方向大致互相垂直。

所述指纹检测区131包含以第二网格距离设置的第二检测单元矩阵；其中，每一所述第二检测单元指由一对透明电极所形成的互感电容并相对于所述影像显示区117的部分设置。例如，所述第二检测单元矩阵可由多个延伸于第一方向X的第三透明电极131X相对所述影像显示区117的部分设置于至少两个所述第一透明电极130X间与多个延伸于第二方向Y的第四透明电极131Y相对所述影像显示区117的所述部分设置于至少两个所述第二透明电极130Y间所形成，例如图2中显示于4条第一透明电极130X与4条第二透明电极130Y间形成所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y。必须说明的是，所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的数量和位置根据不同应用而定，并不限于图2中所揭示的数量和位置，例如所述指纹检测区131可相对于所述影像显示区117的左下角、右上角、左上角等。同理，所述第二网格距离可指所述第三透明电极131X的间距和/或所述第四透明电极131Y的间距，由于指纹检测区131用以检测指纹，所述第二网格距离远小于所述第一网格距离，例如所述第二网格距离可介于5μm-200μm间，其可根据指纹检测区131的尺寸和检测解析度而决定。此外，X方向和Y方向的第二网格距离可相同或相异，并无特定限制。

必须说明的是，虽然图2中显示所述指纹检测区131中包含部分第一透明电极130X与第二透明电极130Y，但本发明并不以此为限。根据所述第一玻璃基板111上走线的不同，所述指纹检测区131的透明电极可独立于所述触控区130的透明电极。

所述控制电路15用以控制所述触控区130以及所述指纹检测区131的检测操作，例如可同时或依次进行控制。所述控制电路15同时通过所述玻璃基板111上的走线17电性连接至所述透明电极130X、131X、130Y、131Y。此处所述检测操作指所述控制电路15通过走线17输入驱动信号至所述透明电极130X、131X并从所述透明电极130Y、131Y接收电容变化信号，例如电压变化信号或电流变化信号；所述控制电路15即可根据电容变化信号进行触控检测或指纹检测。也即，本实施例中所述透明电极130X、131X可作为驱动电极而所述透明电极130Y、131Y可作为感测电极。其他实施例中，也可反向配置驱动和感测电极，并无特定限制。所述驱动信号例如可为方波、弦波或其他适当信号。

一实施例中，所述控制电路15可利用晶粒玻璃接合(chip on glass,COG)或晶粒软模接合(chip on film,COF)等技术直接形成于所述玻璃基板111上，并位于相对所述影像显示区117以外的位置，如图2所示。所述走线17可利用光刻工艺(Lithography ProcessTechnology)形成于所述玻璃基板111上，且所述走线17的部分可能进入相对所述影像显示区117内。一实施例中，所述控制电路15可呈长条状，其具有较低的成本，并具有长度方向；其中，所述控制电路15的所述长度方向超出所述触控区130(或相对所述影像显示区117)边缘一预设距离D。借此，所述预设距离D的部分可用以直接通过平行的多个走线17电性连接至所述透明电极130X和131X。所述控制电路15并耦接至控制所述显示器11运作的印刷电路板PCB(不限定是印刷电路板，也可以是软性电路板FPC)，以耦接于所述显示器11。必须说明的是，虽然图2中所述控制电路15的所述长度方向延伸于所述第一方向X，其他实施例中所述控制电路15的所述长度方向也可延伸于所述第二方向Y，只要其长度方向超出所述触控区130边缘一预设距离D即可。

例如一实施例中，所述控制电路15可固定地耦接所述第一透明电极130X和所述第二透明电极130Y，并通过控制多个薄膜电晶体(未绘示)以选择性耦接所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y；其中，所述薄膜电晶体同样可通过光刻工艺直接形成于所述玻璃基板111上。

本说明中，所述控制电路15还可根据第一个触控位置调整所述指纹检测区131的有效网格距离；其中，所述有效网格距离指所述控制电路15实际上输入驱动信号的第三透明电极131X以及读取感测信号的第四透明电极131Y间的有效电极间距(effectivepitch)。所述第一个触控位置指未休眠模式下，预设时间未检测到导体后第一次检测到导体的位置；其中，所述预设时间短于进入休眠模式的等待时间。某些实施例中，休眠模式下所述触控区130可能停止检测功能而待使用者认证登入后方才动作，此时所述第一个触控位置则须位于所述指纹检测区13。

一实施例中，可通过部分或全部耦接所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y以调整有效网格距离。例如，所述控制电路15于每次扫描期间依次驱动所述第一透明电极130X与所耦接的所述第三透明电极131X并依次读取所述第二透明电极130Y与所耦接的所述第四透明电极131Y。当耦接的所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的数目越高，有效网格距离则越大；而当耦接的所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的数目越低，有效网格距离则越小。可以了解的是，所述控制电路15较佳等距地驱动或耦接部份所述第三透明电极131X以及等距地读取或耦接部份所述第四透明电极131Y。

一实施例中，当所述控制电路15判断所述第一个触控位置(例如图4的T1)位于所述指纹检测区131(即位于所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的部分以内)时，控制所述指纹检测区131以所述第二网格距离进行所述检测操作，即所有第三透明电极131X均作为驱动电极而所有第四透明电极131Y均作为感测电极，或反向配置。例如，所述控制电路15通过所述薄膜电晶体耦接所有所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y，而两条第三透明电极131和/或两条第四透明电极131Y的电极间距即为第二网格距离。

一实施例中，当所述控制电路15判断所述第一个触控位置(例如图4的T1)位于所述触控区130(即位于所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的部分以外)时，控制所述指纹检测区131以第三网格距离进行所述检测操作。一实施例中，所述控制电路15不通过所述薄膜电晶体耦接所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y，即所有第三透明电极131X均不作为驱动电极而所有第四透明电极131Y均不作为感测电极。一实施例中，所述控制电路15通过所述薄膜电晶体耦接部分所述第三透明电极131X和部分所述第四透明电极131Y。某些实施例中，所述第三网格距离大于所述第二网格距离且小于或等于所述第一网格距离，而此时所述第三网格距离即为有效网格距离。

一实施例中，当所述控制电路15判断连续触控位置从所述触控区130进入所述指纹检测区131(即从所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y的部分以外进入所述部分以内)时，例如图4所示，控制所述指纹检测区131以第三网格距离进行所述检测操作，例如所述控制电路15不通过所述薄膜电晶体耦接所述第三透明电极131X和所述第四透明电极131Y，或通过所述薄膜电晶体耦接部分所述第三透明电极131X和部分所述第四透明电极131Y。藉此，所述指纹检测区131也可同时作为触控操作的检测范围。

一实施例中，所述控制电路15检测到所述第一个触控位置前，控制所述指纹检测区131以初始网格距离进行所述检测操作，其中所述初始网格距离可大于所述第二网格距离且小于或等于所述第一网格距离。借此，可降低等待检测指纹所需的高耗能。

请参照图3所示，其为本发明一实施例的触控显示装置的运作方法的流程图，包括下列步骤：判断第一个触控位置(步骤S31)；当所述第一个触控位置位于指纹检测区时，控制所述指纹检测区以最小网格距离进行指纹检测(步骤S33-S331)；以及当所述第一个触控位置位于触控区时，控制所述指纹检测区以大于所述最小网格距离的有效网格距离进行触控检测(步骤S32-S321)。

步骤S31：于未休眠模式下，所述控制电路15可根据第一个触控位置(如图4的T1)调整所述指纹检测区131的有效网格距离。因此，所述控制电路15先判断第一个触控位置T1的位置。

步骤S33-S331：当所述第一个触控位置T1位于所述指纹检测区131时，所述控制电路15判定使用者欲进行指纹识别，因此控制所述指纹检测区131以最小网格距离进行指纹检测。例如一实施例中，所述控制电路15于第一扫描期间检测所述第一个触控位置T1位于所述指纹检测区131，因此于下一个扫描期间调整网格距离为所述最小网格距离；其中，所述第一扫描期间的有效网格距离大于所述最小网格距离。一实施例中，所述最小网格距离即所述指纹检测区131的实际上透明电极的间距(例如第二网格距离)，其已详述于前，故于此不再赘述。

步骤S32-S321：当所述第一个触控位置T1位于所述触控区130时，所述控制电路15判定使用者欲进行触控操作，因此可降低指纹检测区131的检测解析度而控制所述指纹检测区131以大于所述最小网格距离的有效网格距离进行触控检测；其中，所述有效网格距离由所述控制电路15实际驱动或耦接的透明电极的有效电极间距决定，其已详述于前，故于此不再赘述。

此外，当所述控制电路15判断连续触控位置由所述触控区130进入所述指纹检测区131时，仍判定使用者欲进行触控操作而控制所述指纹检测区131以所述有效网格距离进行触控检测。然而，当所述控制电路15判断导体系离开触控面预设时间后才进入所述指纹检测区131，可视作第一个触控位置位于所述指纹检测区131而实施步骤S33-S331。

此外，为节省整体耗能，本实施例的运作方法可还在检测到所述第一个触控位置前的扫描期间，控制所述指纹检测区131以初始网格距离进行触控检测，其中所述初始网格距离可大于所述最小网格距离且小于或等于所述触控区130的所述网格距离。当检测到所述第一个触控位置的下一个扫描期间，根据所述第一个触控位置决定是否调整有效网格距离。

换句话说，本说明中，只有当第一个触控位置位于所述指纹检测区131时，所述控制电路15才同时驱动或耦接所有所述指纹检测区131的透明电极，其他状态下，所述控制电路15仅耦接部分或完全不耦接所述指纹检测区131的透明电极，例如所述第三透明电极131X和第四透明电极131Y。

请参照图5所示，其显示本发明另一实施例的触控显示装置10'的元件配置的示意图。图5与图2的差异在于，图5中，所述指纹检测区131'设置于相对所述显示器11的影像显示区117以外的部分(例如黑区)的所述第一基板111上，同样的，所述控制电路15'同样可通过晶粒玻璃接合(COG)或晶粒软模接合(COF)等制程直接形成于所述玻璃基板111上，并通过异向性导电膜(ACF)19耦接至所述触控区130'的透明电极，以使所述控制电路15'仍同时控制所述触控区130'和所述指纹检测区131'的检测操作。换句话说，所述触控区130'和指纹检测区131'分别设置，以使所述触控区130'相对于所述显示器11的影像显示区117内而所述指纹检测区131'相对于所述显示器11的边框位置；也即，所述指纹检测区131'于另一透明基板(不同于所述触控区130'的透明基板)上利用透明电极形成互感式电容而制作。同样地，所述触控区130'的网格距离大于所述指纹检测区131'的网格距离。

必须说明的是，虽然上述实施例中以互感式触控装置为例进行说明，但本发明并不以此为限，本发明也可适用于自感式触控装置或电阻式触控装置。本发明实施例的触控显示装置10可适用于各种数位信息***，例如可携式电子装置和固设型电子设备，并无特定限制。

必须说明的是，虽然上述实施例中以薄膜电晶体为例说明所述控制电路15与所述透明电极131X、131Y的连接或不连接，然而本发明并不以此为限。所述控制电路15也可通过本身的开关元件或信号控制来选择性地耦接所述透明电极131X、131Y。此外，虽然上述实施例中以玻璃基板为例说明，所述基板并不限于玻璃基板，也可为其他透明材质的基板。

综上所述，指纹识别因具有其独特性和使用便利性，因此可作为数位数据中安全锁的解锁方式。因此，本发明还提供一种触控显示装置(图2、4)及其运作方法(图3)，其可根据不同的初始触控位置而调整指纹检测区的检测解析度，以使指纹检测区同时具有触控检测以和指纹检测的功能，借以提高其实用性。

虽然本发明已通过前述实例披露，但是其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域中具有通常知识的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种触控装置，该触控装置包含：

触控区，该触控区包含以第一网格距离设置的第一检测单元矩阵；

指纹检测区，该指纹检测区包含以第二网格距离设置的第二检测单元矩阵；以及

控制电路，用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中

当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述触控区时，控制所述指纹检测区以大于所述第二网格距离的第三网格距离进行所述检测操作，且

当所述控制电路判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，控制所述指纹检测区以所述第二网格距离进行所述检测操作。

2.根据权利要求1所述的触控装置，其中当所述控制电路判断连续触控位置从所述触控区进入所述指纹检测区时，控制所述指纹检测区以所述第三网格距离进行所述检测操作。

3.根据权利要求1或2所述的触控装置，其中所述第三网格距离还小于或等于所述第一网格距离。

4.根据权利要求1所述的触控装置，其中所述控制电路在检测到所述第一个触控位置之前，控制所述指纹检测区以初始网格距离进行所述检测操作。

5.根据权利要求4所述的触控装置，其中所述初始网格距离大于所述第二网格距离且小于或等于所述第一网格距离。

6.一种触控显示装置，该触控显示装置包含：

显示器，该显示器包含基板；以及

触控装置，该触控装置结合于所述基板，并包含：

触控区，该触控区包含以第一网格距离设置的透明电极；

指纹检测区，该指纹检测区包含以第二网格距离设置的透明电极，其中所述第二网格距离小于所述第一网格距离；以及

控制电路，用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中

当判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，所述控制电路耦接所述指纹检测区的所有透明电极以进行所述检测操作，且

当判断所述第一个触控位置不位于所述指纹检测区时，所述控制电路仅耦接所述指纹检测区的部分透明电极以进行所述检测操作。

7.根据权利要求6所述的触控显示装置，其中所述控制电路在检测到所述第一个触控位置之前，控制所述指纹检测区以初始网格距离进行所述检测操作，其中所述初始网格距离大于所述第二网格距离且小于或等于所述第一网格距离。

8.根据权利要求6所述的触控显示装置，其中所述控制电路通过多个薄膜电晶体选择性耦接所述指纹检测区的所述透明电极。

9.一种触控显示装置，该触控显示装置包含：

显示器，该显示器包含基板；以及

触控装置，该触控装置结合于所述基板，并包含：

触控区，该触控区包含以第一网格距离设置的透明电极；

指纹检测区，该指纹检测区包含以第二网格距离设置的透明电极，其中所述第二网格距离小于所述第一网格距离；以及

控制电路，用以控制所述触控区和所述指纹检测区的检测操作，并根据第一个触控位置调整所述指纹检测区的有效网格距离，其中

当判断所述第一个触控位置位于所述指纹检测区时，所述控制电路驱动所述指纹检测区的所有透明电极以进行所述检测操作，且

当判断所述第一个触控位置不位于所述指纹检测区时，所述控制电路不耦接所述指纹检测区的所述透明电极。

10.根据权利要求9所述的触控显示装置，其中所述控制电路在检测到所述第一个触控位置之前，控制所述指纹检测区以初始网格距离进行所述检测操作，其中所述初始网格距离大于所述第二网格距离且小于或等于所述第一网格距离。

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