本發(fā)明涉及一種電容式觸控裝置，特別是指一種具有指紋辨識(shí)功能的觸控裝置。

背景技術(shù)：

將觸控面板作為手持行動(dòng)裝置的輸入及顯示接口是已經(jīng)普遍采用的技術(shù)，且大多數(shù)是采用投射式電容式觸空面板。這些手持行動(dòng)裝置為了提高用戶(hù)數(shù)據(jù)的保密性，會(huì)配合特定的認(rèn)證機(jī)制來(lái)驗(yàn)證操作者，最常見(jiàn)的作法即是要求使用者需輸入一組正確的默認(rèn)密碼，若密碼正確方可允許用戶(hù)進(jìn)一步操作。但使用密碼作為認(rèn)證機(jī)制，用戶(hù)必須要逐一輸入密碼的各個(gè)字符，在操作方面相對(duì)較不便利，另一方面，密碼亦可能遭別人破解、盜用，因此安全性方面亦有待提升。

生物特征辨識(shí)具有唯一性與不變性，例如指紋、掌紋、人臉、虹膜等，都有專(zhuān)家學(xué)者提出相關(guān)的理論研究，目前使用在手持行動(dòng)裝置的生物特征主要是利用指紋。

中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN104021371A揭露一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備具有一可視區(qū)及一生物特征識(shí)別模塊，生物特征識(shí)別模塊可以形成在可視區(qū)內(nèi)部以提供生物特征識(shí)別功能，其中，在可視區(qū)或生物特征識(shí)別模塊內(nèi)分布有絕緣交錯(cuò)排列的第一電極線(xiàn)及第二電極線(xiàn)。此發(fā)明雖然實(shí)現(xiàn)了將生物特征識(shí)別模塊制作在可視區(qū)內(nèi)，允許使用者在可視區(qū)內(nèi)進(jìn)行生物特征操作。但是，延伸在生物特征識(shí)區(qū)域與可視區(qū)其它觸控區(qū)域的各條第一電極線(xiàn)或第二電極線(xiàn)本身的線(xiàn)寬 從頭到尾是均勻一致的，且其采用較粗線(xiàn)寬的第一電極線(xiàn)、第二電極線(xiàn)，相鄰第一電極線(xiàn)間的線(xiàn)距或是相鄰第二電極線(xiàn)間的線(xiàn)距會(huì)相對(duì)減小，在生物特征識(shí)別模塊內(nèi)可容納的第一電極線(xiàn)、第二電極線(xiàn)數(shù)量將受到限制，生物特征識(shí)別模塊內(nèi)的電極密度因此降低，自然無(wú)法提供較高分辨率及準(zhǔn)確率的辨識(shí)結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)在可視區(qū)內(nèi)部的生物特征辨識(shí)模塊其辨識(shí)分辨率有限，本發(fā)明的主要目的是提供一種具指紋辨識(shí)功能的觸控裝置，將指紋辨識(shí)區(qū)設(shè)置在可視區(qū)的內(nèi)部，并且在指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)允許容納更多的電極數(shù)量，提高指紋辨識(shí)結(jié)果的分辨率及準(zhǔn)確率。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明具指紋辨識(shí)功能的觸控裝置包含：

一基板本體，具有一可視區(qū)；

多個(gè)第一主電極及多個(gè)第二主電極，絕緣交錯(cuò)排列于該可視區(qū)內(nèi)；

一指紋辨識(shí)區(qū)，系設(shè)置于該可視區(qū)內(nèi)，在該指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)具有：

多個(gè)第一副電極及多個(gè)第二副電極，絕緣交錯(cuò)排列于該指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)，該第一副電極及第二副電極的排列密度大于該第一主電極及第二主電極的排列密度；

其中，部分的該第一主電極及第二主電極延伸至該指紋辨識(shí)區(qū)，且位于該指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)的第一主電極、第二主電極的線(xiàn)寬小于位于該指紋辨識(shí)區(qū)外的第一主電極、第二主電極的線(xiàn)寬。

本發(fā)明在該基板本體的可視區(qū)中設(shè)置了指紋辨識(shí)區(qū)，藉由細(xì)化位在指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)的第一主電極、第二主電極的線(xiàn)寬，使得通過(guò)指紋辨識(shí)區(qū)的各第一主電極、第二主電極具有不等的線(xiàn)寬，可相對(duì)節(jié)省指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)的布線(xiàn)面積，所節(jié) 省的面積可容納更多的第一副電極、第二副電極，提高該指紋辨識(shí)區(qū)的解析能力，從而改善指紋辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確率。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明觸控裝置第一實(shí)施例的平面示意圖。

圖2：本發(fā)明第一實(shí)施例使用一個(gè)控制電路的示意圖。

圖3：本發(fā)明第一實(shí)施例使用二個(gè)控制電路的示意圖。

圖4：本發(fā)明第一實(shí)施例中第一副電極的布線(xiàn)方式示意圖。

圖5：本發(fā)明觸控裝置第二實(shí)施例的平面示意圖。

圖6：本發(fā)明觸控裝置第三實(shí)施例的平面示意圖。

圖7：本發(fā)明觸控裝置基板本體第一實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8：本發(fā)明觸控裝置基板本體第二實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9：本發(fā)明觸控裝置基板本體第三實(shí)施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

1 基板本體 1a 下基板

1b 上基板 10 可視區(qū)

12 非可視區(qū) 20a、20b 第一主電極

30a、30b 第二主電極 40 指紋辨識(shí)區(qū)

50 第一副電極 60 第二副電極

70 控制電路 72 觸控控制電路

74 指紋辨識(shí)控制電路 90 光學(xué)膠

110 可視區(qū) 120 非可視區(qū)

130 指紋辨識(shí)區(qū)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

請(qǐng)參考圖1所示，本發(fā)明在第一實(shí)施例中，具指紋辨識(shí)功能的觸控裝置包含有一基板本體1、多個(gè)第一主電極20a，20b及多個(gè)第二主電極30a，30b。

基板本體1可由單片基板或雙片基板構(gòu)成，基板本體1具有一可視區(qū)10及位于可視區(qū)10至少一側(cè)的一非可視區(qū)12，本實(shí)施例以非可視區(qū)12圍繞可視區(qū)10來(lái)舉例說(shuō)明。多個(gè)第一主電極20a，20b沿第一軸向延伸并沿第二軸向間隔排列于可視區(qū)10內(nèi)，第二主電極30a，30b沿第二軸向延伸并沿第一軸向間隔排列在可視區(qū)10內(nèi)，且與第一主電極20a，20b相互絕緣交錯(cuò)。其中，第一軸向與第二軸向以一角度相交，例如二者相互垂直。第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b在本實(shí)施例中分別以驅(qū)動(dòng)電極(TX)、感應(yīng)電極(RX)為例說(shuō)明，但再另一實(shí)施例中，第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b可以對(duì)換為感應(yīng)電極(RX)與驅(qū)動(dòng)電極(TX)。第一主電極20a，20b與第二主電極30a，30b在可視區(qū)10內(nèi)交錯(cuò)構(gòu)成一觸控區(qū)域，用戶(hù)可以在觸控區(qū)域內(nèi)執(zhí)行觸控操作。

本發(fā)明在可視區(qū)10內(nèi)設(shè)有一指紋辨識(shí)區(qū)40，指紋辨識(shí)區(qū)40位于可視區(qū)10之一端邊，例如圖1中指紋辨識(shí)區(qū)40位于可視區(qū)10之下端邊。其中，本實(shí)施例指紋辨識(shí)區(qū)40的面積小于可視區(qū)10的面積，指紋辨識(shí)區(qū)40的面積與該可視區(qū)10面積的比值介在1:100～1:1。且指紋辨識(shí)區(qū)40的寬度W1小于可視區(qū)10的寬度W2，指紋辨識(shí)區(qū)40的長(zhǎng)度L1小于可視區(qū)10的長(zhǎng)度L2。其中有延伸到指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)部的第一主電極定義為第一主電極20b，同樣的，有延伸到指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)部的第二主電極定義為第二主電極30b。除此之外，在指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)還形成有多個(gè)第一副電極50與第二副電極60，其中，第一副電極50與第一主電極20a，20b相互平行排列而無(wú)電性連接，在相鄰的第一主電極20b之間 排列有多條的第一副電極50；第二副電極60與第二主電極30a，30b相互平行排列而無(wú)電性連接，在相鄰的第二主電極30a，30b之間排列有多條的第二副電極60。第一副電極50與第二副電極60同樣是相互絕緣交錯(cuò)排列，且排列密度大于第一主電極20a，20b及多個(gè)第二主電極30a，30b的排列密度。第一副電極50與第二副電極60的線(xiàn)寬小于或等于第一主電極20b與第二主電極30b位在指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)的線(xiàn)寬。較佳的，其中相鄰第一副電極50間的線(xiàn)距介在30～200微米之間，相鄰第二副電極60間的線(xiàn)距同樣介在30～200微米之間。本實(shí)施例中，第一副電極50與第二副電極60分別作為驅(qū)動(dòng)電極(TX)、感應(yīng)電極(RX)。

請(qǐng)參考圖2，第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b、第一副電極50與第二副電極60可電性連接到同一個(gè)控制電路(IC)70，由控制電路70負(fù)責(zé)計(jì)算觸控坐標(biāo)及辨識(shí)指紋，控制電路70可以是直接設(shè)置在基板本體1上與第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b電性連接，也可以是設(shè)置在一獨(dú)立的電路板上透過(guò)軟扁平電纜與第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b電性連接。

或是參考圖3，第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30b電性連接到一觸控控制電路(IC)72，觸控控制電路72負(fù)責(zé)觸控坐標(biāo)計(jì)算或等作業(yè)。第一副電極50、第二副電極60電性連接到獨(dú)立的一指紋辨識(shí)控制電路(IC)74，指紋辨識(shí)控制電路74主要負(fù)責(zé)辨識(shí)指紋。同樣地，觸控控制電路72、指紋辨識(shí)控制電路(IC)74也可以設(shè)置在基板本體1上，或是設(shè)置在一獨(dú)立的電路板上。

本發(fā)明因?yàn)閷⒅讣y辨識(shí)區(qū)40整合在可視區(qū)10內(nèi)，所以在操作方面可以區(qū)分為一觸控模式及一指紋辨識(shí)模式，例如以智能手機(jī)為例，使用者在平常操作智能手機(jī)時(shí)是處于觸控模式，當(dāng)手機(jī)重新啟動(dòng)或解除睡眠模式下，可處于指紋辨識(shí)模式以辨識(shí)用戶(hù)的身分。首先說(shuō)明在觸控模式下，圖2的控制電路70或圖 3的觸控控制電路72會(huì)驅(qū)動(dòng)可視區(qū)10內(nèi)的第一主電極20a，20b，再讀取第二主電極30a，30b上的感應(yīng)資料，根據(jù)讀取到的感應(yīng)數(shù)據(jù)判斷是否有對(duì)象操作在可視區(qū)10及對(duì)象的坐標(biāo)。在觸控模式下，只有第一主電極20a，20b、第二主電極30a，30工作，第一副電極50與第二副電極60處于未工作狀態(tài)。

在指紋辨識(shí)模式下，第一副電極50與第二副電極60處于工作狀態(tài)，延伸至指紋辨識(shí)區(qū)40的第一主電極20b、第一副電極30b也處于工作狀態(tài)，只有未通過(guò)指紋辨識(shí)區(qū)40的第一主電極20a、第二主電極30a處于未工作狀態(tài)。以圖2而言，可利用單一個(gè)控制電路70控制指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)部的電極，包括第一副電極50、第二副電極60、延伸至指紋辨識(shí)區(qū)40的第一主電極20b、第一副電極30b，并根據(jù)感應(yīng)資料辨識(shí)指紋。以圖3而言，觸控控制電路72與指紋辨識(shí)控制電路(IC)74可協(xié)同作業(yè)，共同控制指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)部的電極，并根據(jù)感應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行指紋辨識(shí)，其中，由觸控控制電路72所接收的感應(yīng)數(shù)據(jù)可以傳送給指紋辨識(shí)控制電路(IC)74，由指紋辨識(shí)控制電路(IC)74分析全部的感應(yīng)數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，通過(guò)指紋辨識(shí)區(qū)40的各第一主電極20b與各第二主電極30b在不同區(qū)域具有不同的線(xiàn)寬粗細(xì)，其它的第一主電極20a與第二主電極30a則是具有一致的線(xiàn)寬。其中，以各個(gè)延伸到指紋辨識(shí)區(qū)的各第一主電極20b或各第二主電極30b的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，具有位在指紋辨識(shí)區(qū)40以?xún)?nèi)的第一線(xiàn)段及位在指紋辨識(shí)區(qū)40以外的第二線(xiàn)段，第二線(xiàn)段與第一線(xiàn)段相連接，其中位在指紋辨識(shí)區(qū)40以?xún)?nèi)的第一線(xiàn)段具有相對(duì)較細(xì)的第一線(xiàn)寬，但位在指紋辨識(shí)區(qū)40范圍以外的第二線(xiàn)段具有相對(duì)較粗的第二線(xiàn)寬。在一實(shí)施例中，第一線(xiàn)寬與該第二線(xiàn)寬的比值介在1:10～9:10，進(jìn)一步的，第一線(xiàn)寬為0.01微米～200微米，或該第二線(xiàn)寬為1微米～2毫米。藉由細(xì)化位在指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)的線(xiàn)寬，可以減少第一主電極20b與第二主電極30b在指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)所占用的面積，所節(jié)省的面積 可供配置更多的第一副電極50、第二副電極60，增加指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)布設(shè)的電極密度，提高指紋辨識(shí)的分辨率及準(zhǔn)確率。為說(shuō)明排列在不同區(qū)域的電極密度，請(qǐng)參考圖4，位在指紋辨識(shí)區(qū)40內(nèi)的相鄰第一副電極50與相鄰第二副電極60的線(xiàn)距為第一距離d1；第一主電極20a，20b與相鄰第二主電極30a，30b在指紋辨識(shí)區(qū)40以外區(qū)域的線(xiàn)距為第二距離d2，該第一距離d1與第二距離d2的比例d1:d2介在1:50～1:100的范圍。

因?yàn)榈谝恢麟姌O20b及第二主電極30b本身的線(xiàn)寬在不同區(qū)域有粗細(xì)變化，本發(fā)明可以進(jìn)一步在觸控模式下加入補(bǔ)償機(jī)制，使延伸至指紋辨識(shí)區(qū)40的多個(gè)第一主電極20b、第二主電極30b能與其它第一主電極20a、第二主電極30a具有較一致的電氣特性。第一種補(bǔ)償機(jī)制可藉助軟件補(bǔ)償，即圖2的控制電路70或圖3的觸控控制電路72內(nèi)部所儲(chǔ)存的算法，對(duì)電極接收的感應(yīng)量進(jìn)行運(yùn)算補(bǔ)償，使感應(yīng)量不會(huì)因?yàn)榫€(xiàn)寬縮減而變?nèi)?；第二種補(bǔ)償機(jī)制是當(dāng)?shù)谝恢麟姌O20b/第二主電極30b在工作時(shí)，與其相鄰的第一副電極50/第二副電極60也一并加入工作，作為第一主電極20b/第二主電極30b的輔助電極，例如驅(qū)動(dòng)各第一主電極20b時(shí)，也同時(shí)驅(qū)動(dòng)其相鄰的第一副電極50(即同時(shí)驅(qū)動(dòng)三條電極)，在接收各第二主電極30上的感應(yīng)量時(shí)，也同時(shí)接收其相鄰的第二副電極60(即同時(shí)接收三條電極上的感應(yīng)量)，因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)或感應(yīng)時(shí)增加電極的工作數(shù)量，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)及感應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度，達(dá)到補(bǔ)償目的。

請(qǐng)參考圖4，在第一實(shí)施例中，多數(shù)個(gè)第一副電極50可利用指紋辨識(shí)區(qū)40中的空白區(qū)域進(jìn)行布線(xiàn)，各第一副電極50的端部(例如圖4為第一副電極50的左端或右端)可通過(guò)連接導(dǎo)線(xiàn)向下方延伸至非可視區(qū)12，再電性連接到控制電路70或指紋辨識(shí)控制電路74。各第二副電極60的下端可通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)電性連接到控制電路70或指紋辨識(shí)控制電路74。

請(qǐng)參考圖5，本發(fā)明的第二實(shí)施例大致上與第一實(shí)施例相同，差異點(diǎn)在于第二實(shí)施例中指紋辨識(shí)區(qū)40的寬度W1等于可視區(qū)10的寬度W2，指紋辨識(shí)區(qū)40的寬度L1小于可視區(qū)10的長(zhǎng)度L2，如此一來(lái)可加大指紋辨識(shí)區(qū)40的范圍，使用者在執(zhí)行指紋辨識(shí)的應(yīng)用時(shí)，可操作的面積變大也更加方便，甚至可以在指紋辨識(shí)區(qū)40實(shí)現(xiàn)手勢(shì)的識(shí)別，增加用戶(hù)體驗(yàn)。

請(qǐng)參考圖6，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，指紋辨識(shí)區(qū)40的范圍涵蓋了整個(gè)可視區(qū)10，使用者可以在可視區(qū)10的任何位置實(shí)現(xiàn)指紋辨識(shí)的操作。在可視區(qū)10內(nèi)，覆蓋有相互絕緣交錯(cuò)的多數(shù)個(gè)第一主電極20a及第二主電極30a，在相鄰的兩個(gè)第一主電極20a之間設(shè)有多數(shù)個(gè)相互間隔的第一副電極50，在相鄰的兩個(gè)第二主電極30a之間設(shè)有多數(shù)個(gè)相互間隔的第二副電極60，其中，第一副電極50與第二副電極60的排列密度高于第一主電極20a及第二主電極30a的排列密度，也就是在相鄰的第一主電極20a之間平行排列有多條的第一副電極50，在相鄰的第二主電極30a之間平行排列有多條的第二副電極60。第一副電極50與第二副電極60的線(xiàn)寬小于第一主電極20a及第二主電極30a的線(xiàn)寬，藉由細(xì)化第一副電極50與第二副電極60的線(xiàn)寬，可以在相鄰的第一主電極20a、第二主電極30a間容納較多數(shù)量的第一副電極50與第二副電極60，提高指紋辨識(shí)的分辨率。

在觸控模式下，圖6中只有第一主電極20a與第二主電極30a為工作狀態(tài)，第一副電極50與第二副電極60處于未工作狀態(tài)，以節(jié)省電力消耗。在指紋辨識(shí)模式下，可視區(qū)10內(nèi)的全部電極均為工作狀態(tài)，即第一主電極20a、第二主電極30a、第一副電極50與第二副電極60都處于工作狀態(tài)，以偵測(cè)使用者在可視區(qū)10內(nèi)的指紋觸碰。

為說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中第一主電極20a、20b、第二主電極30a、30b與第一 副電極50、第二副電極60的垂直層間關(guān)系，請(qǐng)參考圖7和圖8所示，前述基板本體1以包含一下基板1a及一上基板1b(cover glass)作為示例說(shuō)明，負(fù)責(zé)指紋辨識(shí)的第一副電極50、第二副電極60可形成在一下基板1a的表面，并與對(duì)應(yīng)的指紋辨識(shí)控制電路(IC)74電性連接，控制電路74同樣是設(shè)置在下基板1a的表面，與第一副電極50、第二副電極60位在同一平面上，可減少信號(hào)的傳遞路徑及衰減程度，當(dāng)使用者進(jìn)行指紋識(shí)別的操作時(shí)，能提高指紋辨識(shí)的精確率。而負(fù)責(zé)觸控作業(yè)的第一主電極20a、20b、第二主電極30a、30b，可以全部形成在下基板1a，例如與第一副電極50、第二副電極60位在同一平面上，也可以全部制作在上基板1b(如圖8)，或者第一主電極20a、20b位于下基板1a，第二主電極30a、30b位于上基板1b。上基板1b利用光學(xué)膠90與下基板1a互相相對(duì)黏合。

再請(qǐng)參考圖9，本發(fā)明的基板本體1可以是由單一的基板1c構(gòu)成，第一主電極20a、20b、第二主電極30a、30b與第一副電極50、第二副電極60均位在基板1c的同一表面，基板1c是供使用者觸控操作的基板1c，其中，使用者操作接觸在基板1c的另一相對(duì)表面?？刂齐娐?4也是設(shè)在基板1c且與所有電極位在同一平面上，控制電路74則位在非可視區(qū)12內(nèi)。本實(shí)施例相對(duì)圖7與圖8對(duì)應(yīng)的實(shí)施例，可節(jié)省一塊基板，使觸控裝置更加輕薄化。且將實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別的第一副電極50、第二副電極60及第一主電極20b、第二主電極30b直接設(shè)置于基板1c的表面，基板1c相對(duì)的另一表面即為觸控操作面，如此，可縮短觸摸物體與第一副電極50、第二副電極60及第一主電極20b、第二主電極30b之間的距離，提供指紋識(shí)別靈敏度。

綜上所述，本發(fā)明在基板本體的可視區(qū)中實(shí)現(xiàn)了指紋辨識(shí)的功能，用戶(hù)在可視區(qū)內(nèi)直接進(jìn)行指紋辨識(shí)的相關(guān)應(yīng)用，而不必局限于非可視區(qū)，經(jīng)由縮減位 指紋辨識(shí)區(qū)內(nèi)的第一主電極、第二主電極的線(xiàn)寬，可相對(duì)節(jié)省布線(xiàn)面積，所節(jié)省的面積可供容置更多的第一副電極、第二副電極，提高指紋辨識(shí)區(qū)的分辨率。無(wú)論在觸控模式或指紋辨識(shí)模式下，本發(fā)明僅驅(qū)動(dòng)部分的電極，可有效減少電力的消耗。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。