具有指紋識別功能的觸控螢幕及電子裝置的製作方法

2023-07-19 01:37:36 2

本實用新型涉及顯示技術，具體涉及一種具有指紋識別功能的觸控螢幕及電子裝置。

背景技術：

目前，諸如手機、PAD等電子裝置通常包括指紋識別按鍵及用於響應用戶操作的觸控屏，指紋識別按鍵與觸控屏分開設置在電子裝置的本體上並各自實現自己的功能。然而，這種指紋識別按鍵與觸控屏分開設置的結構，減小了屏幕佔用電子裝置的尺寸比例，降低了用戶體驗。

技術實現要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種具有指紋識別的觸控螢幕及電子裝置。

本實用新型實施方式的一種具有指紋識別的觸控螢幕，所述觸控螢幕包括觸控面板及超聲波探頭。所述觸控面板包括依順序設置的蓋板、第一感應結構及第二感應結構；所述第一感應結構包括指紋感應的接收極線；所述第二感應結構包括指紋感應的發射極線。所述超聲波探頭包括第一壓電薄膜、第二壓電薄膜、所述接收極線及所述發射極線；所述第一壓電薄膜與所述觸控面板結合併與所述接收極線電連接，所述第二壓電薄膜與所述觸控面板結合併與所述發射極線電連接。

本實用新型實施方式的觸控螢幕將超聲波探頭集成在觸控面板上，使觸控螢幕既能實現觸控面板的觸控功能又能實現超聲波探頭的指紋識別功能，減小超聲波探頭佔用空間，使觸控螢幕可以使用的空間增大，提升用戶體驗。

在某些實施方式中，所述第一感應結構包括第一載體，所述第一載體為薄膜結構，所述第二感應結構包括第二載體所述第二載體為薄膜結構；所述蓋板、所述第一感應結構及所述第二感應結構組成的所述觸控面板為GFF架構的觸控螢幕。

在某些實施方式中，所述觸控螢幕包括第一固態光學膠，所述第一固態光學膠設置在所述蓋板及所述第一壓電薄膜之間。

在某些實施方式中，所述觸控螢幕包括第二固態光學膠，所述第二固態光學膠設置在所述第一壓電薄膜及所述第二感應結構之間。

在某些實施方式中，所述第一壓電薄膜位於靠近或遠離所述蓋板的所述第一感應結構一側，所述第二壓電薄膜位於靠近或遠離所述蓋板的所述第二感應結構一側。

在某些實施方式中，所述第一壓電薄膜的尺寸大小及所述第二壓電薄膜的尺寸大小與所述第一感應結構的尺寸大小一致。

在某些實施方式中，所述接收極線與所述發射極線在所述蓋板上的正投影正交或斜交。

本實用新型實施方式的一種電子裝置，包括上述任意一項實施方式所述的觸控螢幕及本體，所述觸控螢幕設置在所述本體上。

本實用新型實施方式的電子裝置將超聲波探頭集成在觸控面板上，使觸控螢幕既能實現觸控面板的觸控功能又能實現超聲波探頭的指紋識別功能，減小超聲波探頭佔用本體的空間，使觸控螢幕可以使用本體的空間增大， 提升用戶體驗。

在某些實施方式中，所述電子裝置包括設置在所述本體內的第一電路及處理晶片，所述處理晶片設置在所述第一電路上，所述第一電路電連接所述第一壓電薄膜及所述第二壓電薄膜，所述第一電路用於將所述第一壓電薄膜及所述第二壓電薄膜產生的兩個第一壓電信號傳輸到所述處理晶片，用於將所述第一壓電薄膜產生的超聲波傳輸到所述第二壓電薄膜，及用於將所述第一壓電薄膜及所述第二壓電薄膜產生的兩個第一指紋電信號傳輸到所述處理晶片，所述處理晶片用於將兩個所述第一壓電信號處理並整合得到第二壓電信號及將兩個所述第一指紋電信號處理並整合得到第二指紋電信號。

在某些實施方式中，所述電子裝置包括設置在所述本體內的第二電路及處理器，所述第二電路電連接所述接收極線及所述發射極線，所述第二電路用於將所述第二壓電信號轉化為壓電脈衝信號，用於將所述壓電脈衝信號傳輸到所述接收極線及所述發射極線，及用於將所述第二指紋電信號傳輸到所述處理器，所述處理器用於處理所述第二指紋電信號將所述第二指紋電信號轉化為數據信號。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本實用新型某些實施方式的電子裝置的示意圖。

圖2是圖1中電子裝置的觸控螢幕的結構示意圖。

圖3是本實用新型另一實施方式的觸控螢幕的結構示意圖。

圖4是本實用新型再一實施方式的觸控螢幕的結構示意圖。

圖5是本實用新型又一實施方式的觸控螢幕的結構示意圖。

圖6是本實用新型實施方式的第一壓電薄膜的結構示意圖。

圖7是本實用新型實施方式的第一壓電薄膜與第一感應結構的結構示意圖。

圖8是本實用新型實施方式的第二壓電薄膜與第二感應結構的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。附圖中相同或類似的標號自始至終表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。

另外，下面結合附圖描述的本實用新型的實施方式是示例性的，僅用於解釋本實用新型的實施方式，而不能理解為對本實用新型的限制。

請參閱圖1，本實用新型實施方式提供的電子裝置100包括具有指紋識別功能的觸控螢幕10、本體20、第一電路30、處理晶片32、第二電路40及處理器42。觸控螢幕10設置在本體20上，第一電路30、處理晶片32、第二電路40及處理器42設置在本體20內。電子裝置100可以是平板電腦、筆記本、手機、智能手環、智能手錶等智能終端中的任意一種。本實施方式僅以電子裝置100為手機作為示例進行說明。

請參閱圖2，觸控螢幕10包括觸控面板11、超聲波探頭12。觸控面板 11包括依順序設置的蓋板13、第一感應結構14、第二感應結構15。第一感應結構14包括指紋感應的接收極線141。第二感應結構15包括指紋感應的發射極線151。超聲波探頭12包括第一壓電薄膜16、第二壓電薄膜17、接收極線141及發射極線151。本實用新型實施方式的示例中，第一壓電薄膜16設置在蓋板13及第一感應結構14之間。第二壓電薄膜17設置在第一感應結構14及第二感應結構15之間。以圖1的方向而言，第一壓電薄膜16設置在蓋板13的下方，第一感應結構14設置在第一壓電薄膜16的下方，第二壓電薄膜17設置在第一感應結構14的下方，第二感應結構15設置在第二壓電薄膜17的下方。

觸控螢幕10包括第一固態光學膠18，第一固態光學膠18用於粘接蓋板13及第一壓電薄膜16。第一固態光學膠18可以是OCA(Optically Clear Adhesive)光學膠。

第一壓電薄膜16用於根據壓電效應產生一個第一壓電信號、利用壓電脈衝信號根據逆壓電效應產生超聲波、接收由手指及指紋模板反射的超聲波並根據壓電效應產生一個第一指紋電信號。本實施方式中，第一壓電薄膜16為聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，PVDF)壓電膜。

第一感應結構14包括第一面142，第一面142靠近第一壓電薄膜16，接收極線141形成在第一面142上。第一壓電薄膜16可通過粘膠粘接在第一面142上，接收極線141與第一壓電薄膜16電連接。請參閱圖7，第一感應結構14還包括第一載體143、設置在第一載體143上ITO層144、設置在ITO層144上的隔離層145及設置在隔離層145上的接收極線141。隔離層145用於隔離ITO層144及接收極線141以防止它們之間進行電連接，同時隔離層145用於承載接收極線141以便於接收極線141設置在隔 離層145上。具體地，第一載體143為薄膜結構。

觸控螢幕10包括第二固態光學膠19，第二固態光學膠19用於粘接第一感應結構14及第二壓電薄膜17。第二固態光學膠19也可以是OCA光學膠。

第二壓電薄膜17用於根據壓電效應產生一個第一壓電信號、利用壓電脈衝信號根據逆壓電效應產生超聲波、接收由手指及指紋模板反射的超聲波並根據壓電效應產生一個第一指紋電信號。本實施方式中，第二壓電薄膜17為PVDF壓電膜。

第二感應結構15包括第二面152，第二面152靠近第二壓電薄膜17，發射極線151形成在第二面152上。第二壓電薄膜17可通過粘膠粘接在第二面152上，發射極線151與第二壓電薄膜17電連接。請參閱圖8，第二感應結構15還包括第二載體153、設置在第二載體153上ITO層154、設置在ITO層154上的隔離層155及設置在隔離層155上的發射極線151。隔離層155用於隔離ITO層154及發射極線151以防止它們之間進行電連接，同時隔離層155用於承載發射極線151以便於發射極線151設置在隔離層155上。具體地，第二載體153為薄膜結構。

接收極線141與發射極線151在蓋板13上的正投影正交或斜交。優選的，接收極線141與發射極線151在蓋板13上的正投影正交。

第一感應結構14的尺寸大小、第二感應結構15的尺寸大小、第一壓電薄膜16的尺寸大小、第二壓電薄膜17的尺寸大小一致，接收極線141等間距地布滿在第一感應結構14上，發射極線151等間距地布滿在第二感應結構15上。

蓋板13、第一感應結構14及第二感應結構15組成的觸控面板11為 GFF架構的觸控螢幕。

請參閱圖1，處理晶片32設置在第一電路30上，第一電路30電連接第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17，第一電路30用於將第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17產生的兩個第一壓電信號傳輸到處理晶片32，用於將第一壓電薄膜16產生的超聲波傳輸到第二壓電薄膜17，及用於將第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17產生的兩個第一指紋電信號傳輸到處理晶片32。處理晶片32用於將兩個第一壓電信號處理並整合以得到強度提升的第二壓電信號及將兩個第一指紋電信號處理並整合得到強度提升的第二指紋電信號。

請參閱圖1，處理器42設置在第二電路40上，第二電路40電連接接收極線141及發射極線151。第二電路40用於將第二壓電信號轉化為壓電脈衝信號，用於將壓電脈衝信號傳輸到接收極線141及發射極線141，及用於將第二指紋電信號傳輸到處理器42。處理器42用於處理第二指紋電信號將其轉化為數據信號，同時將指數據信號保存到電子裝置100中作為指紋模板或將該數據信號與保存在電子裝置100的指紋模板進行對比。

當按壓在蓋板13上時，第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17在壓電效應作用下產生兩個第一壓電信號，兩個第一壓電信號由第一電路30傳輸到處理晶片32進行整合處理得到一個第二壓電信號；第二壓電信號由接收極線141及發射極線151傳輸到第二電路40，第二電路40處理第二壓電信號並轉化為壓電脈衝信號；壓電脈衝信號由第二電路40傳輸到第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17，第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17在壓電脈衝信號作用下產生逆壓電效應作用下會發生振動並產生超聲波；第一壓電薄膜16產生的超聲波由第一電路30傳輸到第二壓電薄膜17，發射極線151 將第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17產生的超聲波發射到設置在蓋板13上的手指或指紋模板後會反射超聲波指紋信號，超聲波指紋信號由第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17接收後在壓電效應作用下產生兩個第一指紋電信號；兩個第一指紋電信號由第一電路30傳輸到處理晶片32整合處理得到第二指紋電信號；第二指紋電信號由接收電極141及發射電極151經第二電路40傳輸到處理器42處理，處理器42用於將第二指紋電信號轉化為數據信號並保存到電子裝置100中作為指紋模板，或將該數據信號與保存在電子裝置100的指紋模板進行比較並確定該數據信號與指紋模板是否一致，以電子裝置100進行預設的操作。

蓋板13、第一感應結構14及第二感應結構15組成電容式觸控螢幕，也就是觸控面板11，因而具有觸控面板11觸控功能。具體地，第一感應結構14及第二感應結構15分別設置有電極，該電極與手指形成互電容或該電極形成自電容，當手指觸摸蓋板13時，根據電容的變化可得出接觸點的坐標值，根據坐標或坐標變化可實現預設的觸控功能。

本實用新型實施方式的電子裝置100將超聲波探頭12集成在觸控面板11上，使電子裝置100的觸控螢幕10既能實現觸控面板11的觸控功能又能實現超聲波探頭12的指紋識別功能，減小超聲波探頭12佔用本體20的空間，使觸控螢幕10佔用本體20的空間增大，提升用戶體驗。

觸控螢幕10的任意兩個相鄰的元件之間通過OCA光學膠或粘膠粘接，使得觸控螢幕10的結構更加穩固。

由於PVDF壓電膜質地柔軟、重量輕，匹配狀態好，PVDF壓電膜在厚度方向的伸縮振動的諧頻率很高，可以得到較寬的平坦響應，頻響寬度遠優於普通壓電陶瓷換能器。因此，使用PVDF壓電膜作為本實用新型實 施方式的第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17，使得第一壓電薄膜能夠將按壓在蓋板13上的指紋較好的轉化為指紋電信號，進而使觸控螢幕10能夠較好地識別指紋的指紋信息。

由於，第一感應結構14、第二感應結構15、第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17的尺寸大小一致，接收極線141及發射極線151分別等間距地布滿在第一感應結構14及第二感應結構15上。如此，使得觸控螢幕10在全屏範圍內能夠實現指紋識別。

接收極線141與發射極線151在蓋板13上的正投影正交，使得超聲波探頭12能夠較好地識別指紋。

由於觸控螢幕10包括兩塊壓電薄膜，第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17產生的信號會出現相互抵消或疊加效果不佳的情況，通過設置第一電路30及處理晶片32，使得第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17產生的信號能夠具有較好的疊加效果進而提升信號的強度。

請參閱圖1及圖3，以圖3的方向而言，在某些實施方式中，第一感應結構14設置在蓋板13的下方，第一固態光學膠18設置在蓋板13與第一感應結構14之間，第一壓電薄膜16設置在第一感應結構14的下方，第二感應結構15設置在第一壓電薄膜16的下方，第二固態光學膠19設置在第一壓電薄膜16及第二感應結構15之間，第二壓電薄膜17設置在第二感應結構15的下方。

請參閱圖1及圖4，以圖4的方向而言，在某些實施方式中，第一感應結構14設置在蓋板13的下方，第一固態光學膠18設置在蓋板13與第一感應結構14之間，第一壓電薄膜16設置在第一感應結構14的下方，第二壓電薄膜17設置在第一壓電薄膜16的下方，第二固態光學膠19設置在 第一壓電薄膜16及第二壓電薄膜17之間，第二感應結構15設置在第二壓電薄膜17的下方。

請參閱圖1及圖5，以圖5的方向而言，在某些實施方式中，第一壓電薄膜16設置在蓋板13的下方，第一固態光學膠18設置在蓋板13與第一壓電薄膜16之間，第一感應結構14設置在第一壓電薄膜16的下方，第二感應結構15設置在第一感應結構14的下方，第二固態光學膠19設置在第一感應結構14及第二感應結構15之間，第二壓電薄膜17設置在第二感應結構15的下方。

請參閱圖6，在某些實施方式中，第一壓電薄膜16包括多個等間距分布的壓電柱161、設置在壓電柱161之間及設置在壓電柱161外側的填充物162。壓電柱161在壓電效應產生作用下產生電信號或指紋電信號，並用於確定手指或指紋模板的按壓位置。填充物162用於隔離壓電柱161以防止壓電柱161之間電連接。在某些實施方式中，壓電柱161可由PVDF、鋯鈦酸鉛系(PZT)壓電陶瓷等其中一種材料製成。填充物162可由環氧樹脂、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)等其中的一種材料製成。

在某些實施方式中，壓電柱161的橫截面形狀可以是圓形、矩形、多邊形或其他形狀。

在某些實施方式中，第二壓電薄膜17選擇的材料與第一壓電薄膜16選擇的材料一致，也就是說，第二壓電薄膜17也包括多個等間距分布的第二壓電柱(圖未示)、設置在第二壓電柱之間及設置在第二壓電柱外側的填充物(圖未示)。

請參閱圖7，在某些實施方式中，第一感應結構14的第一面142形成有多個第一焊墊146，第一焊墊146與接收極線141電連接。第一壓電薄 膜16包括第二面163，第二面163靠近第一感應結構14，第二面163形成有多個第二焊墊164，第二焊墊164與第一壓電薄膜16電連接。第一焊墊146的數量與第二焊墊164的數量一致，第一焊墊146與第二焊墊164對應電連接。第一壓電薄膜16與第一感應結構14之間還可採用粘膠膠合，以使觸控螢幕10的結構更加穩固。

請參閱圖8，在某些實施方式中，發射極線151形成在第三面152上。第三面152形成有多個第三焊墊156，第三焊墊156與發射極線151電連接。第二壓電薄膜17包括第四面173，第四面173靠近第二感應結構15，第四面173形成有多個第四焊墊174，第四焊墊174與第二壓電薄膜17電連接。第三焊墊156與第四焊墊174對應電連接。第二壓電薄膜17與第二感應結構15之間還可採用粘膠膠合，以使觸控螢幕10的結構更加穩固。

在某些實施方式中，第二焊墊164的數量與壓電柱161的數量一致，每個第二焊墊164設置在一個對應的壓電柱161上。第四焊墊174的數量與第二壓電柱的數量一致，每個第四焊墊174設置在一個對應的第二壓電柱上。

在某些實施方式中，第一電路30通過接收極線141及發射極線151與第二電路40間接相連，第一電路30與第二電路40也可以直接相連。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高 度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「某些實施方式」、「一個實施方式」、「一些實施方式」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。