TWI670634B - 觸控面板及其驅動控制方法、觸控顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控面板及其驅動控制方法、觸控顯示裝置，本發明主要包括：第一電極，第二電極，以及第三電極；第一電極、第二電極和第三電極三者之間相互絕緣，第一電極與第二電極交叉設置形成觸控膜層，第二電極與第三電極交叉設置形成為指紋識別膜層。從而，減少了觸控面板上的佈線數量以及密集程度，降低對顯示膜層的發光子像素的遮擋。而且，還可以在觸控面板上利用第二電極分別實現觸控功能和指紋識別功能，提升共用電極利用率，簡化結構設計。

Description

觸控面板及其驅動控制方法、觸控顯示裝置
本發明涉及觸控技術領域，尤其涉及一種觸控面板及其驅動控制方法、觸控顯示裝置。
隨著觸控技術和顯示技術的發展，觸控顯示裝置已越來越多的受到人們的追捧，其不但可節省空間，方便攜帶，而且用戶通過手指或者觸控筆等就可直接操作，使用舒適，非常便捷。目前，已廣泛應用各個技術領域，例如市場常見的個人數文書處理(PDA)、觸控類智慧移動終端(比如手機)、手提式筆記型電腦等等。
以觸控類智慧移動終端為例，隨著智慧移動終端的快速發展，超高屏占比的智慧移動終端憑藉其能夠給使用者帶來極致的視覺體驗，越來越受到更多廠商和消費者的推崇。然而，隨著智慧移動終端的顯示幕占比越來越大，智慧移動終端的顯示幕下側留給用戶用於安全認證的指紋識別模組的空間也越來越小。在這種情況下，為了給使用者帶來更便捷的使用體驗，有些廠商則考慮直接將指紋識別模組設置在智慧移動終端的觸控顯示區域中，以便使用者能夠同時在觸控顯示區域進行觸控操作和指紋識別操作。
但是，觸控膜層以及指紋識別膜層目前都是分別佈線的，導致指紋識別區域的佈線數目較多且佈線密集，容易對觸控面板的出光造成遮擋。
本發明實施例提供一種觸控面板及其驅動控制方法、觸控顯示裝置，用以解決現有技術中存在的上述技術問題。
為了解決上述技術問題，本發明實施例採用下述技術方案：
一種觸控面板，包括：第一電極，第二電極，以及第三電極；其中，第一電極、第二電極和第三電極三者之間相互絕緣，第一電極與第二電極交叉設置形成觸控膜層，第二電極與第三電極交叉設置形成為指紋識別膜層。
根據本發明的一實施方式，上述第一電極為觸控驅動電極，第三電極為指紋驅動電極，第二電極為觸控膜層和指紋識別膜層的共用感應電極，或者，第一電極為觸控感應電極，第三電極為指紋感應電極，第二電極為觸控膜層和指紋識別膜層的共用驅動電極。
根據本發明的一實施方式，上述指紋識別膜層對應設置於觸控面板的預設目的地區域，預設目的地區域為觸控面板的特定局部區域，或是觸控面板的全部區域。
根據本發明的一實施方式，上述對應預設目的地區域的第二電極的線寬小於第一閾值，和/或，對應預設目的地區域的相鄰第二電極的中心間距小於第二閾值。
根據本發明的一實施方式，上述對應預設目的地區域的第二電極的線寬範圍為3-5μm，對應預設目的地區域的相鄰第二電極的中心間距範圍為8-12μm。
根據本發明的一實施方式，上述第二電極設置在第一電極所在膜層和第二電極所在膜層之間。
根據本發明的一實施方式，上述還包括：顯示膜層，顯示膜層中設置有呈陣列式排布的多個發光子像素；以及指紋識別膜層中電極圖案在觸控膜層上的正投影，與顯示膜層中發光子像素在觸控膜層上的正投影不重合。
根據本發明的一實施方式，上述對應預設目的地區域的第二電極具有鏤空圖案。
一種驅動控制觸控面板的方法，其特徵在於，包括：在觸控模式下，依次為多條第一電極載入第一驅動信號，同時為多條第二電極載入第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為多條第三電極載入第二驅動信號，同時為多條第二電極同時載入第二感應信號；或者，在觸控模式下，依次為多條第二電極載入第一驅動信號，同時為多條第一電極同時載入第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為多條第二電極載入第二驅動信號，同時為多條第三電極同時載入第二感應信號。
一種觸控顯示裝置，包括的觸控面板。
本發明實施例採用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：
通過共用第二電極，使得第一電極與第二電極可以形成觸控膜層，同時，第二電極還可以與第三電極形成指紋識別膜層，從而，減少了觸控面板上的佈線數量以及密集程度，降低對顯示膜層的發光子像素的遮擋。而且，還可以在觸控面板上利用第二電極分別實現觸控功能和指紋識別功能，提升共用電極利用率，簡化結構設計。
1、2‧‧‧結構
11、RX、TX‧‧‧第一電極
12、Tx、Rx、12a、12b‧‧‧第二電極
13、rx、tx‧‧‧第三電極
14‧‧‧顯示膜層
141‧‧‧發光子像素
S‧‧‧觸控面板
M‧‧‧電極圖案
在附圖中：圖1為本發明提供的觸控面板的結構示意圖；圖2(a)和圖2(b)分別為本發明中所涉及的第二電極共用的兩種結構示意圖；圖3(a)和圖3(b)分別為本發明提供的分佈有指紋識別膜層的觸控面板的結構示意圖；圖4為本發明提供的觸控面板的剖面結構示意圖；圖5(a)和圖5(b)為本發明提供的觸控面板的觸控功能與指紋識別功能進行切換過程中的引腳連接關係示意圖；以及圖6(a)和圖6(b)為本發明提供的觸控面板的觸控功能與指紋識別功能進行切換過程中的引腳連接關係示意圖。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。
以下結合附圖，詳細說明本發明各實施例提供的技術方案。
參照圖1所示，為本發明提供的觸控面板的結構示意圖，該觸控面板主要包括：
多條沿第一方向(如圖1中橫向x方向)排列的第一電極11，多條沿第二方向(如圖1中縱向y方向)排列的第二電極12，以及多條沿第三方向(如圖1中橫向x方向)排列的第三電極13；其中，第一電極11、第二電極12和 第三電極13三者之間相互絕緣，第一電極11與第二電極12交叉設置形成為觸控膜層，第二電極12與第三電極13交叉設置形成為指紋識別膜層。
其中，第一電極11與第二電極12交叉的角度不限，第二電極12與第三電極13交叉角度不限，那麼，第一電極11與第三電極13的延伸方向可以相同，也可以存在一定交叉角度。
由此，在本發明方案中，通過共用第二電極，使得第一電極與第二電極可以形成觸控膜層，同時，第二電極還可以與第三電極形成指紋識別膜層，從而，減少了觸控面板上的佈線數量以及密集程度，降低對顯示膜層的發光子像素的遮擋。而且，還可以在觸控面板上利用第二電極分別實現觸控功能和指紋識別功能，提升共用電極利用率，簡化結構設計。
在本發明中，第二電極為共用電極，具體地，至少可以存在以下結構設計：
結構1：
參照圖2(a)所示，第一電極RX為觸控感應電極，第三電極rx為指紋感應電極，第二電極Tx為觸控膜層和指紋識別膜層的共用驅動電極。由此，結構2以第二電極作為共用觸控電極，實現觸控功能和指紋識別功能，提升共用電極利用率，簡化結構設計。
結構2：
參照圖2(b)所示，第一電極TX為觸控驅動電極，第三電極tx為指紋驅動電極，第二電極Rx為觸控膜層和指紋識別膜層的共用感應電極。由此，結構1以第二電極作為共用感應電極，實現觸控功能和指紋識別功能，提升共用電極利用率，簡化結構設計。
需要說明的是，在本發明中，指紋識別膜層對應設置於觸控面板的預設目的地區域，預設目的地區域為觸控面板的特定局部區域，或是觸控面板的全部區域。換言之，指紋識別膜層可以分佈在觸控面板的部分區域，即特定局部區域，這樣，既可以基於共用電極實現指紋識別和觸控，也可以僅在局部設計，簡化結構；也可以分佈在觸控面板的整個面板內，從而實現全屏指紋識別。
具體參照圖3(a)所示，指紋識別膜層(第二電極12與第三電極13絕緣交叉而成的膜層)對應設置於觸控面板S的特定局部區域(圖中虛線框區域)，對應預設目的地區域(即特定局部區域)的第二電極12a的線寬小於第一閾值，和/或，對應預設目的地區域(即特定局部區域)的相鄰第二電極的中心間距小於第二閾值。其中，第一閾值為可以實現指紋識別的最大線寬，超過線寬就無法有效識別指紋；第二閾值為可以實現指紋識別的最大中心間距，超過中心間距也無法有效識別指紋。針對預設目的地區域的第二電極12，只要滿足這兩個條件中的一個即可，也可以同時滿足兩個條件。例如，對應預設目的地區域的第二電極的線寬範圍為3-5μm，對應預設目的地區域的相鄰第二電極的中心間距範圍為8-12μm。而對應預設目的地區域以外區域的第二電極12b，其線寬以及電極中心間距均可以按照觸控電極的規格進行設計，只要能夠實現觸控功能即可。
另外，參照圖3(b)所示，指紋識別膜層對應設置於觸控面板S的整個面板內(圖中虛線框區域)，從而，所有第二電極12的線寬均小於第一閾值，和/或，對應預設目的地區域的相鄰第二電極的中心間距小於第二閾值。
可選地，在本發明中，第二電極可以設置在第一電極的表面(即第一電極遠離第三電極的表面)，或是，設置在第三電極的表面(即第三電極的遠離第一電極的表面)，或是，設置在第一電極所在膜層和第三電極所在膜層之間。本發明並不對此進行限定，而在設計時，考慮到第二電極為共用電極，因此，優選以設置在第一電極所在膜層和第三電極所在膜層之間為較佳選擇。
可選地，在本發明中，參照圖4所示，觸控面板還包括：顯示膜層14，顯示膜層14中設置有呈陣列式排布的多個發光子像素141；指紋識別膜層中電極圖案M(第三電極13以及對應預設目的地區域的第二電極12a)在觸控膜層上的正投影，與顯示膜層14中發光子像素141在觸控膜層上的正投影不重合。從而，合理避讓顯示膜層中的發光子像素，避免指紋識別膜層對顯示膜層中發光子像素的遮擋，保證觸控面板的出光效率。
可選地，在本發明中，還可以存在指紋識別膜層中電極圖案在觸控膜層上的正投影，與顯示膜層中發光子像素在觸控膜層上的正投影部分重合的情況。
可選地，在本發明中，對應預設目的地區域的第二電極具有鏤空圖案。具體實現時，考慮到第二電極需要合理避讓顯示膜層的發光子像素，因此，第二電極的正投影一般設計位於發光子像素的縫隙處，尤其針對高PPI的觸控面板而言，發光子像素的間距較小，縫隙相應比較窄，為了保證指紋識別膜層的容值足夠，可以分別在兩個縫隙處設計一條第二電極，而第二電極分設為兩條細線，在兩個縫隙處所夾發光子像素對應的位置，第二電極呈鏤空狀，從而，既可以合理避讓發光子像素，又可以保證足夠的容值，實現指紋識 別。可選地，在本發明中，鏤空結構並不限定為如上舉例，還可以為一條第二電極分設在多個縫隙處，在相鄰縫隙處的發光子像素對應的位置，第二電極呈鏤空狀。
另外，需要說明的是，在本發明中，第一電極的形狀以及預設目的地區域以外的第二電極的圖案不限，可以為菱形電極圖案也可以為條狀電極圖案。
同時，本發明還提供了一種觸控顯示裝置，包括：如上述任一項的觸控面板。此外，觸控顯示裝置可以為手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記型電腦、數碼相框、導航儀、智慧穿戴設備、VR、AR等任何具有顯示功能的產品或部件。對於顯示裝置的其它必不可少的組成部分均為本領域的普通技術人員應該理解具有的，在此不做贅述，也不應作為對本發明的限制。
可選地，在本發明中，還提供了一種驅動控制上述觸控面板的方法。考慮到第二電極可以作為共用驅動電極使用，也可以作為共用感應電極使用。那麼，相應地，可以存在以下驅動控制方法：--第二電極為共用感應電極：在觸控模式下，依次為沿第一方向延伸的多條第一電極載入第一驅動信號，為沿第二方向延伸的多條第二電極同時載入第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為沿第三方向延伸的多條第三電極載入第二驅動信號，為沿第二方向延伸的多條第二電極同時載入第二感應信號。
具體地，依次掃描驅動沿第一方向延伸的各個第一電極，掃描時載入的為觸控所用的第一驅動信號，同時，在同一時間為沿第二方向延伸的 各個第二電極載入觸控所用的第一感應信號。其中，多個第一電極分別連接至不同的引腳，例如，參照圖5(a)所示，第一電極分別為TX1-TX3，分別引至觸控驅動引腳1-觸控驅動引腳3，可選地，第一電極的個數不止3個，本發明只是示例。多個第二電極Rx1-Rxn，對應預設區域的第二電極Rx2-Rx15，相鄰預設個數的第二電極連接至同一個引腳，如圖5(a)中，第二電極Rx2-Rx15相當於預設區域以外的第二電極(例如Rx1)所占寬度，那麼，第二電極Rx2-Rx7連接至同一個觸控感應引腳2，第二電極Rx8-Rx15連接至同一個觸控感應引腳3；對應預設區域以外的第二電極分別連接至不同的引腳，即第二電極Rx1連接至觸控感應引腳1，第二電極Rx16連接至觸控感應引腳16。
當切換至指紋識別模式時，依次掃描驅動沿第三方向延伸的各個第三電極，掃描時載入的為指紋識別所用的第二驅動信號，同時，在同一時間為沿第二方向延伸且位於預設目的地區域的第二電極載入指紋識別所用的第二感應信號。此時，第一電極載入的第一驅動信號可以不作處理，仍保持掃描狀態。而將第二電極載入的信號進行切換，即將對應預設目的地區域的第二電極連接的觸控所用引腳切換為指紋識別所用引腳，具體地，參照圖5(b)所示，第二電極Rx2-Rx7連接的觸控感應引腳2切換為：第二電極Rx2-Rx7分別連接至指紋識別引腳1-指紋識別引腳6，第二電極Rx8-Rx15連接的觸控感應引腳3切換為：第二電極Rx8-Rx15分別連接至指紋識別引腳7-指紋識別引腳14。多個第三電極分別連接至不同的引腳，即第三電極分別為tx1-txn，分別引至指紋驅動引腳1-指紋驅動引腳n。
--第二電極為共用驅動電極：
在觸控模式下，依次為沿第二方向延伸的多條第二電極載入第一驅動信號，為沿第一方向延伸的多條第一電極同時載入第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為沿第二方向延伸的多條第二電極載入第二驅動信號，為沿第三方向延伸的多條第三電極同時載入第二感應信號。
具體地，依次掃描驅動沿第二方向延伸的各個第二電極，掃描時載入的為觸控所用的第一驅動信號，同時，在同一時間為沿第一方向延伸的各個第一電極載入觸控所用的第一感應信號。其中，多個第二電極Tx1-Txn中，對應預設區域的第二電極Tx2-Tx15，相鄰預設個數的第二電極連接至同一個引腳，如圖6(a)中，第二電極Tx2-Tx7相當於預設區域以外的第二電極(例如Tx1)所占寬度，那麼，第二電極Tx2-Tx7連接至同一個觸控驅動引腳2，第二電極Tx8-Tx15連接至同一個觸控驅動引腳3；對應預設區域以外的第二電極分別連接至不同的引腳，即第二電極Tx1連接至觸控驅動引腳1，第二電極Tx16連接至觸控驅動引腳4。多個沿第一方向延伸的第一電極RX1-RX3分別引至觸控感應引腳1-觸控感應引腳3。
當切換至指紋識別模式時，依次掃描驅動沿第二方向延伸且位於預設目的地區域的各個第二電極，掃描時載入的為指紋識別所用的第二驅動信號，同時，在同一時間為沿第三方向延伸的第三電極載入指紋識別所用的第二感應信號。此時，第二電極載入的第一感應信號可以不作處理，仍保持輸入狀態。而將第二電極載入的信號進行切換，即將對應預設目的地區域的第二電極連接的觸控所用引腳切換為指紋識別所用引腳，具體地，參照圖6(b)所示，第二電極Tx2-Tx7連接的觸控驅動引腳2切換為：第二電極Tx2-Tx7分別連 接至指紋驅動引腳1-指紋驅動引腳6，第二電極Tx8-Tx15連接的觸控感應引腳3切換為：第二電極Tx7-Tx15分別連接至指紋驅動引腳7-指紋驅動引腳14。多個第三電極分別連接至不同的引腳，即第三電極分別為rx1-rxn，分別引至指紋驅動引腳1-指紋驅動引腳n。
需要說明的是，在本發明中，上述指紋識別電路以及觸控電路的開關切換可以通過驅動IC實現，也可以通過TFT開關實現，並不對此進行限定。

Claims (9)

  1. 一種觸控面板，其中，包括：一顯示膜層、一第一電極、一第二電極，以及一第三電極；其中，該第一電極、該第二電極和該第三電極三者之間相互絕緣，該第一電極與該第二電極交叉設置形成一觸控膜層，該第二電極與該第三電極交叉設置形成為一指紋識別膜層，該顯示膜層中設置有呈陣列式排布的多個發光子像素，且該第二電極的正投影位於該些發光子像素的縫隙處。
  2. 如請求項1所述的觸控面板，其中，該第一電極為觸控驅動電極，該第三電極為指紋驅動電極，該第二電極為該觸控膜層和該指紋識別膜層的共用感應電極，或者，該第一電極為觸控感應電極，該第三電極為指紋感應電極，該第二電極為該觸控膜層和該指紋識別膜層的共用驅動電極。
  3. 如請求項1所述的觸控面板，其中，該指紋識別膜層對應設置於該觸控面板的該預設目的地區域，該預設目的地區域為該觸控面板的局部區域，或是該觸控面板的全部區域。
  4. 如請求項3所述的觸控面板，其中，對應該預設目的地區域的該第二電極的線寬小於第一閾值，對應該預設目的地區域的相鄰該第二電極的中心間距小於第二閾值。
  5. 如請求項4所述的觸控面板，其中，對應該預設目的地區域的該第二電極的線寬範圍為3-5μm，對應該預設目的地區域的相鄰該第二電極的中心間距範圍為8-12μm。
  6. 如請求項3所述的觸控面板，其中，對應該預設目的地區域的該第二電極具有鏤空圖案。
  7. 如請求項1所述的觸控面板，其中，該第二電極設置在該第一電極所在膜層和該第三電極所在膜層之間。
  8. 如請求項1至7任一項所述的觸控面板，其中，該指紋識別膜層中一電極圖案在該觸控膜層上的正投影，與該顯示膜層中該發光子像素在該觸控膜層上的正投影不重合。
  9. 一種驅動控制請求項1-8任一項所述觸控面板的方法，其中，包括：在觸控模式下，依次為多條第一電極載入一第一驅動信號，同時為多條第二電極載入一第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為多條第三電極載入一第二驅動信號，同時為該些條第二電極載入一第二感應信號；或者，在觸控模式下，依次為多條第二電極載入一第一驅動信號，同時為多條第一電極載入一第一感應信號；當切換至指紋識別模式時，依次為該些條第二電極載入一第二驅動信號，同時為多條第三電極載入第二感應信號。
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