CN204965276U - 具有指纹识别功能的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种具有指纹识别功能的显示装置，所述显示装置包括基板、触控集成芯片与处理器。其中，所述基板上设置触控电极层，所述触控电极层包括多个平行的触控电极以及指纹识别区域，所述指纹识别区域包括至少一个同时用作指纹识别的触控电极，每个所述同时用作指纹识别的触控电极包括多个指纹识别微电极，每个指纹识别微电极的区域包括多个像素；所述触控集成芯片与每个所述指纹识别微电极通过至少一根引线电连接，所述引线设置在所述像素的黑色矩阵位置处；所述处理器与所述触控集成芯片连接。本实用新型的具有指纹识别功能的显示装置将指纹识别功能与触控功能集成在一起，降低了显示装置的厚度与设计成本，且减少了制程时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种具有指纹识别功能的显示装置。
背景技术
随着电子科技技术的不断发展，指纹识别被广泛地应用于手机、个人数字助理(PDA)、电脑等电子设备的显示屏中。目前，业界主要采用的指纹识别技术为电容式指纹识别技术，电容式指纹识别技术主要分为电容传感器架构与射频传感器架构。电容传感器架构利用手指的嵴和峪与感应电极之间所形成的电容值的大小来探测手指的嵴和峪的位置从而形成指纹图像数据，射频传感器架构主要是通过发射电极发射微量的射频信号至手指，该射频信号穿透手指的表层获取里层的纹路，感应电极感应获取到纹路信息以获取指纹信息。
目前，业界最常用的指纹识别方法主要有以下两种：(一)将指纹识别功能单独集成在移动设备的菜单(Home)键，其主要是将触觉开关、指纹识别传感器、不锈钢检测环以及蓝宝石水晶依次由下至上设置在Home键中，当手指轻触Home键即可实现手机的解锁；(二)将指纹识别传感器单独设置在电子设备的显示屏上，并且指纹识别传感器与外部的指纹识别集成芯片连接，当手指触摸到显示屏时，指纹识别传感器将捕捉到的信息发送至指纹识别集成芯片，通过指纹识别集成芯片处理以实现指纹识别功能。
但是，上述方法(一)中需要另外在Home键位置单独设置触觉开关、指纹识别传感器、不锈钢检测环等硬件设备，提高了制程时间与设计成本，且使得电子设备的显示屏Home键位置的面积扩大；方法(二)中增加了电子设备的显示屏的厚度，并且需要在显示屏制作完成后再增加指纹识别功能，提高了电子设备的制程时间与成本。
因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。
实用新型内容
鉴于以上问题，本实用新型提供一种制程时间短、设计成本低且厚度薄的具有指纹识别功能的显示装置。
本实用新型提供一种具有指纹识别功能的显示装置，所述显示装置包括基板、触控集成芯片以及处理器。其中，所述基板上设置有触控电极层，所述触控电极层包括多个平行的触控电极以及指纹识别区域，所述指纹识别区域包括至少一个同时用作指纹识别的触控电极，每个所述同时用作指纹识别的触控电极包括多个指纹识别微电极，每个所述指纹识别微电极的区域包括多个像素；所述触控集成芯片与每个所述指纹识别微电极通过至少一根引线电连接，所述引线设置在所述像素的黑色矩阵位置处；所述处理器与所述触控集成芯片连接。
进一步地，所述指纹识别区域面积为1平方厘米。
进一步地，所述同时用作指纹识别的触控电极的数目为四个。
进一步地，每个所述同时用作指纹识别的触控电极包括100个所述指纹识别微电极。
进一步地，每个所述指纹识别微电极的区域包括36个像素。
进一步地，每个所述同时用作指纹识别的触控电极的边长均为5000微米。
进一步地，每个所述指纹识别微电极的边长均为500微米。
进一步地，所述基板为彩色滤光片基板。
进一步地，所述基板为阵列基板。
进一步地，所述触控电极层与公共电极层共用。
本实用新型的具有指纹识别功能的显示装置通过将指纹识别功能集成在指纹识别区域的触控电极上，无需在显示装置上单独设置指纹识别器电极，且无需单独将指纹识别功能设置在Home键位置，降低了显示装置的厚度与设计成本。此外，由于指纹识别功能时集成在指纹识别区域的触控电极上，其可在显示装置的制作过程中随着显示装置一起完成，提高了设计制程的集中度，减少了制程时间。
附图说明
图1为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的剖面结构示意图。
图2为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的触控电极层的平面示意图。
图3为图2中所示触控电极层的指纹识别区域中每个同时用作指纹识别的触控电极的放大示意图。
图4为本实用新型一实施例所提供的指纹识别微电极的放大示意图。
图5为本实用新型一实施例所提供的指纹识别区域中每个指纹识别微电极的走线放大示意图。
图6为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的功能实现示意图。
图7为本实用新型一实施例所提供的具有指纹别功能的显示装置的工作原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具有指纹识别功能的显示装置其具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
请参考图1，图1为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的剖面结构示意图。如图1所示，本实用新型所提供的具有指纹识别功能的显示装置包括基板10、彩色滤光片基板20、设置在基板10与彩色滤光片基板20之间的液晶层30、触控集成芯片40(图1中未示出，请参考图6)与处理器50(图1中未示出，请参考图6)。其中，彩色滤光片基板20包括基底200、设置在基底200上的彩色滤光片201以及设置在彩色滤光片201上的平坦层202。
进一步地，基板10上依次设置有第一绝缘层11、设置在第一绝缘层11上的数据线12、设置在数据线12上的第二绝缘层13、设置在第二绝缘层13上的像素电极层14、设置在像素电极层14上的第三绝缘层15、设置在第三绝缘层15上的触控电极层17，触控电极层17与触控集成芯片40连接，触控集成芯片40与处理器50连接。其中，触控电极层17与公共电极层共用，也就是说，触控电极层17可以同时切换触摸功能与显示功能，当显示装置处于显示阶段时，触控电极层17充当公共电极，当显示装置处于触摸阶段时，触控电极层17发挥触摸功能。需要说明的是，在本实施例中，触控电极层17设置在基板10上，该基板10为阵列基板，在其他实施例中，触控电极层17也可以设置在彩色滤光片基板20上。
进一步地，请参考图2，图2为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的触控电极层的平面示意图。如图2所示，基板10上的触控电极层17包括多个平行的触控电极170与指纹识别区域171，指纹识别区域171包括至少一个同时用作指纹识别的触控电极172，优选地，该指纹识别区域171包括四个同时用作指纹识别的触控电极172，该四个同时用作指纹识别的触控电极172两两相邻。需要说明的是，在本实施例中，指纹识别区域171位于触控电极层17的中心位置，换言之，指纹识别区域171位于显示装置的中心位置，当然本领域技术人员可以理解的是，指纹识别区域171也可以位于触控电极层17的左上角位置、右上角位置、左下角位置或者右下角位置的任一位置，也就是说，指纹识别区域171可位于显示装置的左上角位置、右上角位置、左下角位置或者右下角位置的任一位置。
进一步地，请同时参考图2、图3与图4，图3为图2中所示触控电极层的指纹识别区域中每个同时用作指纹识别的触控电极的放大示意图，图4为本实用新型一实施例所提供的指纹识别微电极的放大示意图。如图2、图3与图4所示，触控电极层17中的指纹识别区域171中的每个同时用作指纹识别的触控电极172包括多个指纹识别微电极174，每个指纹识别微电极174区域包括多个像素176。此外，每个同时用作指纹识别的触控电极172的形状为正方形，且其边长为5000微米，每个指纹识别微电极174的形状也为正方形，且每个指纹识别微电极174的边长为500微米，因此，每个同时用作指纹识别的触控电极172包括10＊10个指纹识别微电极174。
此外，由于指纹识别微电极174的边长为500微米，而每个像素176的边长为83微米，因此，每个指纹识别微电极174的区域可包含6＊6个像素176(图4中仅示出四个)，而每个像素176包含有红色子像素176a、绿色子像素176b以及蓝色子像素176c，并且红色子像素176a与绿色子像素176b之间、绿色子像素176b与蓝色子像素176c之间以及蓝色子像素176c与红色子像素176a之间均设置有黑色矩阵178(图4中未示出，请参考图5)。在本实施例中，由于指纹识别区域171中的每个同时用作指纹识别的触控电极172的边长为5000微米，且同时用作指纹识别的触控电极172的数目为4个，因此本实施例的指纹识别区域的长度为10000微米即1厘米，宽度也为10000微米即1厘米，因此，本实施例的指纹识别区域171的面积为1平方厘米，其相当于人体手指指头大小。
请同时参考图2、图3与图5，图5为本实用新型一实施例所提供的指纹识别区域中每个指纹识别微电极的走线示意图。如图2、图3与图5所示，本实施例中仅以一个同时用作指纹识别的触控电极172中的六个指纹识别微电极174的走线为例说明指纹识别区域171中的同时用作指纹识别的触控电极172的走线。需要说明的是，本实用新型提供的显示装置的触控电极层17中的多个触控电极170以及指纹识别区域171中的同时用作指纹识别的触控电极172均通过引线180与触控集成芯片40连接。
进一步地，在本实施例中，请参考图5，指纹识别区域171中的每个同时用作指纹识别的触控电极172中的每个指纹识别微电极174通过单独的一根引线180与触控集成芯片40连接，触控集成芯片40可同时实现触控功能与指纹识别功能，并且指纹识别区域171中的同时用作指纹识别的触控电极172既能够满足触控功能，同时又可实现指纹识别功能，如此设计，使得显示装置无需再重新单独将指纹识别功能设置在Home键位置或者是在显示装置的显示屏上再增加一层指纹识别传感器，降低了显示装置的厚度与设计成本，并且具有指纹识别功能的触控电极172可与触控电极170在一道制程中完成，减少了制程时间。
进一步地，在其他实施例中，若触控集成芯片40的触控功能与指纹识别功能需要两个不同的集成芯片来完成，则指纹识别区域171中的每个指纹识别微电极174需通过两根引线180分别与具有触控功能的集成芯片以及具有指纹识别功能的集成芯片连接。
此外，请参考图5，由于每个指纹识别微电极174的区域包含多个像素176，且每个像素176的各个子像素之间均设置有黑色矩阵178，引线180设置在任一子像素间隔处的黑色矩阵178的位置处，换言之，引线180走在任一子像素间隔处的黑色矩阵178上。本实施例中，由于每个指纹识别微电极174通过单独的一根引线180与触控集成芯片40连接，且引线180走线在黑色矩阵178上，不影响显示装置显示画面，保证了显示装置的显示质量。
请同时参考图5、图6与图7，图6为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的功能实现示意图，图7为本实用新型一实施例所提供的具有指纹识别功能的显示装置的工作原理图。如图5、图6与图7所示，指纹识别区域171的同时用作指纹识别功能的触控电极172中的指纹识别微电极174通过引线180与触控集成芯片40连接，触控集成芯片40与处理器50连接，处理器50与触控集成芯片40之间采用I2C(Inter－IntegratedCircuit)总线通信方式，需要说明的是，触控集成芯片40与处理器50之间的通信方式并不局限于I2C一种通信方式，触控集成芯片40与处理器50之间也可以采用串行外设接口(SerialPeripheralInterface，SPI)等其他通信方式。
具体地，当处理器50的控制端拉低(SHUTDUWN)时，则触控集成芯片40进入睡眠模式，此时，触控集成芯片40消耗最少的功率；当显示装置的显示屏幕点亮时，处理器50自启动内部的应用程序APP，进而在显示屏幕上显示出指纹识别区域171，并且此时处理器50的控制端唤醒(WAKEUP)触控集成芯片40的睡眠模式，处理器50向触控集成芯片40发送启动命令，使得触控集成芯片40开始进入工作模式。
进一步地，当手指触摸到显示屏幕的指纹识别区域171时，手指的嵴和峪分别与指纹识别区域171中的指纹识别微电极174形成电容，并且由于手指的嵴为凸起，峪为凹下，手指的嵴和峪与指纹识别微电极174之间的距离不相同，因此，手指的嵴与指纹识别微电极174所形成的电容C1的容值和手指的峪与指纹识别微电极174所形成的电容C2是我容值不相同。触控集成芯片40采集电容C1与C2的电容值，并根据不同的电容值判断手指的嵴和峪的位置信息，进而通过手指的嵴和峪的位置信息获取手指的指纹信息，并且触控集成芯片40可通过中断引脚INT向处理器50发送中断请求以向处理器50发送获取到的指纹信息，处理器50接收到触控集成芯片40发送的中断请求后通过时钟信号线SCL向触控集成芯片40发送时钟信号，并通过串行数据线SDA接收触控集成芯片40发送的指纹信息，并将接收到的指纹信息与存储在处理器50内部的手指指纹的基准信息进行对比，若接收到的指纹信息与存储的基准信息相同，处理器50内部的应用程序APP完成识别工作，进入显示装置的使用页面，并且处理器50发送成功确认的指令至触控集成芯片40，触控集成芯片40则进入触摸功能。需要说明的是，本实施例中的手指指纹的基准信息是使用者在初次使用指纹识别功能，将其指纹信息作为后续对比的基准信息导入处理器50的内部存储设备中的指纹信息。
本实用新型的具有指纹识别功能的显示装置通过将指纹识别功能集成在指纹识别区域的触控电极上，无需在显示装置上单独设置指纹识别器电极，且无需单独将指纹识别功能设置在Home键位置，降低了显示装置的厚度与设计成本。此外，由于指纹识别功能时集成在指纹识别区域的触控电极上，其可在显示装置的制作过程中随着显示装置一起完成，提高了设计制程的集中度，减少了制程时间。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
基板，所述基板上设置有触控电极层，所述触控电极层包括多个平行的触控电极以及指纹识别区域，所述指纹识别区域包括至少一个同时用作指纹识别的触控电极，每个所述同时用作指纹识别的触控电极包括多个指纹识别微电极，每个所述指纹识别微电极的区域包括多个像素；
触控集成芯片，所述触控集成芯片与每个所述指纹识别微电极通过至少一根引线电连接，所述引线设置在所述像素的黑色矩阵位置处；以及
处理器，所述处理器与所述触控集成芯片连接。
2.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述指纹识别区域面积为1平方厘米。
3.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述同时用作指纹识别的触控电极的数目为四个。
4.根据权利要求3所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，每个所述同时用作指纹识别的触控电极包括100个所述指纹识别微电极。
5.根据权利要求4所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，每个所述指纹识别微电极的区域包括36个像素。
6.根据权利要求3所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，每个所述同时用作指纹识别的触控电极的边长均为5000微米。
7.根据权利要求4所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，每个所述指纹识别微电极的边长均为500微米。
8.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述基板为彩色滤光片基板。
9.根据权利要求1所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述基板为阵列基板。
10.根据权利要求8或9所述的具有指纹识别功能的显示装置，其特征在于，所述触控电极层与公共电极层共用。
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