CN100347653C - 具有指纹辨识功能的透光触控板 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有指纹辨识功能的透光触控板。所述透光触控板设于显示面板的表面，具有至少一指纹辨识区域，并且包括一薄膜晶体管阵列、多条信号线、一透光导电图案层、一分隔图案层与一导电弹性膜层。其中，薄膜晶体管阵列是形成于指纹显示区域处的显示面板表面。多条信号线是位于薄膜晶体管阵列中，并连接各个薄膜晶体管。透光导电图案层是形成于信号线的上方，并与薄膜晶体管相连接。分隔图案层是位于显示面板表面，并且环绕指纹辨识区域。导电弹性膜层是位于分隔图案层的上方，并与透光导电图案层相互分离。
Description
技术领域
本发明是关于一种设于显示面板表面的透光触控板，尤其是一种具有指纹辨识功能的透光触控板。
背景技术
随着科技日益精进，电子产品的输入装置愈趋多元化。而在众多输入装置中，触控板是将输入装置与显示器的功能合而为一，除了可以节省输入装置所必须占据的空间外，触控板允许使用者直接在显示面板上输入的特性，也提供了更人性化的选择。因此，在许多的电子产品中，已逐渐使用触控板来取代键盘作为主要的输入装置。
请参照图1所示，是一典型电阻式透光触控板(transparent touchpane1)10的示意图。此透光触控板10是制作于显示面板(未图标)的表面，并且包括一透光导电层(ITO Layer)12、一透光导电膜(ITO Film)16与多个分隔点(spacer)14。其中，透光导电层12是直接制作于显示面板表面，而透光导电膜16是位于透光导电层12的上方，并且，分隔点14是夹合于透光导电层12与透光导电膜16间，使透光导电层12与透光导电膜16相互分离。
透光导电层12的相对两侧边12a与12b是通有相异的电压位准，而使透光导电层12上产生垂直于图中Y轴方向的电压梯度。同时，此透光导电膜16的相对两侧边16a与16b也通有相异的电压位准，而使透光导电膜上产生垂直于图中X轴方向的电压梯度。当手指对透光导电膜16施加压力，使透光导电膜16与透光导电层12相接触。将导致透光导电层12与透光导电膜16上的电压位准分布产生变化。而透过侦测透光导电膜16四个角落位置的电压位准值，即可推断出手指的压触位置。值得注意的是，此电阻式透光触控板10仅能侦测单一定点的压触信号，而无法侦测如指纹图案(finger print pattern)等多点压触信号。
请参照图2A与图2B所示，是一典型具指纹辨识功能的透光触控板20的俯视图与剖面图。而图2B是对应于图2A中的a-a剖面线。此透光触控板20是制作于一显示面板30上，并且，包括多个呈阵列分布的薄膜晶体管22、多个数据线24、多个扫描线26、一透光导电图案层27、一导电弹性膜层28与一分隔图案层29。其中，多个数据线24是纵向排列于显示面板30上，而多个扫描线26是横向排列于显示面板30上，以划分出多个方格。各个薄膜晶体管22是分别位于这些方格内，并且，其漏极D是连接至相邻的数据线24，而栅极G是连接至相邻扫描线26。
透光导电图案层27包括有多个区块27a，分别充满于这些方格内。并且，每一个区块27a是连接至此方格内的薄膜晶体管22的源极S。导电弹性膜层28是位于透光导电图案层27的上方。分隔图案层29是位于显示面板30上，并且环绕于透光触控板20的周围，以支撑导电弹性膜层28使与透光导电图案层27相互分离。
当手指对此透光触控板20施压，受到压触的部分导电弹性膜层28，是接触透光导电图案层27中相对应的区块27a。而使通入导电弹性膜层28的电信号，得以透过这些区块27a，传递至相对应的薄膜晶体管22的源极S。在此同时，扫描信号是透过扫描线26，对通入各个薄膜晶体管22的电信号逐列取样，并由数据线24判读此电信号所对应的薄膜晶体管22的位置，以判别压触位置。
在使用传统的透光触控板20的情况下，背光源所产生的光线必须依序穿透显示面板30、透光导电图案层27与导电弹性膜层28，才能将显示面板的画面传送到外界。而即使是采用高透光率的铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)来制作透光导电图案层27，光线在穿透至外界的过程中，也会有部分光线被此透光导电图案层27吸收，而影响显示器的发光效率。此外，若是透光导电图案层27仅覆盖显示面板30的部分表面，以提供指纹输入的功能，则在覆盖有透光导电图案层27处，显示面板30的画面亮度将明显低于其它未受覆盖的部分，而造成画面亮度不均影响显示效果。
于是，如何提高透光导电图案层的透光率，将对于显示面板的画面品质，有极为重要的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提高具指纹辨识功能的透光触控板的透光率。
本发明是提供一种具有指纹辨识功能的透光触控板，设于一显示面板表面。此透光触控板具有至少一指纹辨识区域，包括一薄膜晶体管阵列、多条信号线、一透光导电图案层、一分隔图案层与一导电弹性膜层。其中，薄膜晶体管阵列是形成于指纹显示区域处的显示面板表面。多条信号线是位于薄膜晶体管阵列中，并且，连接至各个薄膜晶体管。透光导电图案层是形成于信号线的上方，并与薄膜晶体管相连接。分隔图案层是位于显示面板表面，并且环绕指纹辨识区域。导电弹性膜层是位于分隔图案层的上方，并受到分隔图案层支撑，使与透光导电图案层相互分离。当导电弹性膜层受压与透光导电图案层相接触，一电性信号是传入薄膜晶体管，并透过信号线向外传递，以供感应触压位置。
本发明另提供一种平面显示器，至少具有一显示面板与一透光触控板，该透光触控板是贴附于该显示面板的表面，并且，该透光触控板具有至少一指纹辨识区域，其特征在于所述透光触控板包括：一薄膜晶体管阵列，是形成于该指纹显示区域处的显示面板表面；多条信号线，以棋盘状交错于该薄膜晶体管阵列中，并且，每一个薄膜晶体管的栅极与漏极分别连接有一该信号线；一透光导电图案层，是形成于该信号线的上方，并与该薄膜晶体管的源极连接；一分隔图案层，位于该显示面板表面，并且环绕该指纹辨识区域；一导电弹性膜层，位于该分隔图案层的上方，并受到该分隔图案层支撑使与该透光导电图案层相互分离；当该导电弹性膜层受压与该透光导电图案层相接触，一电性信号是传入该薄膜晶体管的电极，并透过该信号线向外传递，以供感应触压位置。
本发明还提供一种指纹辨识系统，设置于一显示面板的表面，其特征在于所述指纹辨识系统包括：一薄膜晶体管阵列，是形成于该显示面板表面；多条信号线，以棋盘状交错于该薄膜晶体管阵列中，并且，每一个薄膜晶体管的栅极与漏极分别连接有一该信号线；一透光导电图案层，是形成于该信号线的上方，并与该薄膜晶体管的源极连接；一分隔图案层，位于该显示面板表面；一导电弹性膜层，位于该分隔图案层的上方，并受到该分隔图案层支撑使与该透光导电图案层相互分离；一侦测单元，分别电性连接该导电弹性膜层与该信号线，以侦测指纹图案；当该导电弹性膜层受压与该透光导电图案层相接触，一电性信号是传入该薄膜晶体管的电极，并透过该信号线传递至该侦测单元，以供感应触压位置。
附图说明
图1是一典型电阻式透光触控板的示意图；
图2A与图2B是一典型具指纹辨识功能的透光触控板的剖面图与俯视图；
图3是本发明一平面显示器较佳实施例的示意图；
图4A与图4B是图3的指纹辨识区域一较佳实施例的剖面图与俯视图；
图5是透光导电图案层的区块，另一实施例的放大俯视图；
图6是透光导电图案层的区块，又一实施例的放大俯视图。
符号说明：
透光触控板～10，20，40 透光导电层～12
透光导电膜16 分隔点～14
薄膜晶体管～22，42 数据线～24，44
扫描线～26，46 透光导电图案层～27，47，57，67
区块～27a，47a，57a，67a 导电弹性膜层～28，48
分隔图案层～29，49 显示面板～30，50
弹性绝缘基板～482 导电镀层～484
第一延伸部～472 第二延伸部～474
第三延伸部～572 第四延伸部～574
第五延伸部～576
具体实施方式
关于本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
请参照图3所示，是本发明一平面显示器较佳实施例的示意图。如图中所示，此平面显示器具有一显示面板50与一透光触控板(transparent touch panel)40。其中，透光触控板40是贴附于显示面板50的表面，并且，在透光触控板40的左下角具有一指纹辨识区域F。
请参照图4A与图B所示，是图3的指纹辨识区域F一较佳实施例的俯视图与剖面图。而图4B是对应于图4A中的b-b剖面线。此透光触控板40在指纹辨识区域F处包括多个薄膜晶体管42、多个信号线44与46、一透光导电图案层47、一分隔图案层49与一导电弹性膜层48。其中，多个薄膜晶体管42是以阵列分布于指纹辨识区域F处的显示面板的上表面，以形成一薄膜晶体管阵列。上述信号线是包括多个相互平行、且纵向排列于指纹辨识区域F处的显示面板50的上表面的数据线44，与多个相互平行、且横向排列于指纹辨识区域F处的显示面板50的上表面的扫描线46。这些数据线44与扫描线46是呈现棋盘状交错于上述薄膜晶体管阵列中。并且，各个薄膜晶体管42的漏极D是连接至相邻的数据线44，而栅极G是连接至相邻扫描线46。
透光导电图案层47，一般由铟锡氧化物(ITO)所构成，是覆盖于指纹显示区域F处的显示面板50上方。并且，此透光导电图案层47是区分为多个相互分离的区块(islet)47a，分别对应至各个薄膜晶体管42，并连接至所对应的薄膜晶体管42的源极S。如图4A所示，透光导电图案层47的每一个区块47a是分别具有一第一延伸部472与一第二延伸部474，而呈现L型的外观。并且，第一延伸部472与第二延伸部474是由数据线44与扫描线46的交叉位置，分别沿着数据线44与扫描线46的走向延伸。此外，为了避免穿出显示面板50的光线受到各个区块47a的遮蔽，前述第一延伸部472与第二延伸部474的宽度，是受到于数据线44与扫描线46的宽度所限制。就一较佳实施例而言，第一延伸部472的线宽是数据线44线宽的1到1.5倍，而第二延伸部474的线宽是扫描线46线宽的1到1.5倍。
导电弹性膜层48是位于透光导电图案层47之上，并且包括一弹性绝缘基板482与一导电镀层484。其中，导电镀层484是位于弹性绝缘基板482的下表面。基本上，此导电镀层484可以是一铟锡氧化层或是一金属层。分隔图案层49是位于显示面板50上，并且环绕于透光触控板40的周围，以支撑导电弹性膜层48，使与透光导电图案层47相互分离。
为了侦测指纹信号，一侦测单元(未图标)是电连接导电弹性膜层48与各个数据线44。当手指对导电弹性膜层48施压，受到压触的部分导电弹性膜层48，是接触透光导电图案层47中相对应的区块47a。借此，通入导电弹性膜层48的电信号，得以传递至对应前述区块47a的薄膜晶体管42的源极S。同时，由扫描线46输入的扫描信号是逐列开启薄膜晶体管42，使此电信号得以透过数据线44向外传递至侦测单元，以供侦测单元判读电信号所对应的薄膜晶体管42的位置，进而判别压触位置。
值得注意的是，虽然在图4A与图4B中所描述的薄膜晶体管，是属底栅极(bottom gate)的薄膜晶体管，然而，并不限于此。本发明所使用的薄膜晶体管，是作为开关之用，以呈现指纹辨识的功能。因而不限于使用底栅极薄膜晶体管，顶栅极(top gate)薄膜晶体管亦可应用于本发明之中。
请参照图5，是透光导电图案层的区块57a另一实施例的放大俯视图。如图中所示，此区块57a是具有一第三延伸部572、一第四延伸部574与一第五延伸部576，而呈现T型的外观。其中，第三延伸部572与第四延伸部574是由数据线44与扫描线46的交叉位置，沿着数据线44的走向，分别往扫描线46的两侧延伸。而第五延伸部576，是由数据线44与扫描线46的交叉位置，沿着扫描线46的走向延伸。值得注意的是，相邻二区块57a的第三延伸部572与第四延伸部574必须保持一预定距离，以确保透光导电图案层57对于压触信号的辨识能力。
请参照图6，是透光导电图案层的区块67a又一实施例的放大俯视图。如图中所示，此区块67a是由数据线44与扫描线46的交叉位置，沿着扫描线46的走向延伸，而呈现I型的外观。值得注意的是，此I型区块67a的宽度是大于第四图中的第二延伸部474，以提供足够的接触面积，防止侦测信号过于微弱。而就一较佳实施例而言，此I形区块67a的线宽可以增加至扫描线46的线宽的八倍，而不至于对指纹辨识区域的透光率造成太大的影响。
基本上，指纹的宽度是介于400微米与500微米间，因此，为了提供足够的分辨率以侦测指纹，就一较佳实施例而言，本发明的透光触控板中，相邻二数据线44的距离必须小于100微米，而相邻二扫描线46的距离也必须小于100微米。
基本上，背光源所产生的光线在穿出显示面板50的过程中，将受到显示面板50的数据线、扫描线、薄膜晶体管阵列所遮蔽。而穿出显示面板50的光线在穿过本发明的透光触控板40时，又将受到透光触控板40中的数据线44、扫描线46与薄膜晶体管42所遮蔽。因此，就一较佳实施例而言，透光触控板40中的数据线44、扫描线46与薄膜晶体管42，是分别设于显示面板50的数据线、扫描线与薄膜晶体管阵列的正上方，以提高背光源的发光效率。
值得注意的是，虽然在图3中，只有透光触控板40的左下角处提供有指纹辨识功能。但是，若是透光触控板40中的导电弹性膜层48延伸覆盖显示面板50的全部显示表面，而透光导电图案层47也延伸覆盖显示面板48的全部显示表面。则透光触控板40的其它部分，也提供有一般触控板所具有的单点输入的功能。
相较于传统具指纹辨识功能的透光触控板，本发明具有下列优点：
一、如图4A与4B所示，本发明的透光导电图案层47中，每一个区块47a是包括一第一延伸部472与一第二延伸部474，分别位于数据线44与扫描线46的正上方。而由于背光源所产生的光线在穿过透光触控板40时，必然会被数据线44与扫描线46所遮蔽，因此，本发明的透光导电图案层47显然可以提高透光触控板40的开口率，以提升发光亮度。
二、由于本发明是透过数据线44侦测电信号的有无，以判别压触位置。而只要导电弹性膜层48与区块47a相接触，即可产生电信号，至于接触面积的大小，非其所问。因此，本发明的透光触控板40并不会对触控信号的产生造成影响。反之，由于本发明适度缩小了区块47a的尺寸，可以提高相邻区块47a的距离，以提高指纹的辨识能力。
Claims (20)
1.一种具有指纹辨识功能的透光触控板，设于一显示面板表面，具有至少一指纹辨识区域，其特征在于所述透光触控板包括：
一薄膜晶体管阵列，是形成于该指纹辨识区域处的显示面板表面；
多条信号线，位于该薄膜晶体管阵列中，并且，连接至各个薄膜晶体管；
一透光导电图案层，是形成于该信号线的上方，并与该薄膜晶体管相连接；
一分隔图案层，位于该显示面板表面，并且环绕该指纹辨识区域；
一导电弹性膜层，位于该分隔图案层的上方，并受到该分隔图案层支撑使与该透光导电图案层相互分离；
当该导电弹性膜层受压与该透光导电图案层相接触，一电性信号是传入该薄膜晶体管，并透过该信号线向外传递，以供感应触压位置。
2.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该透光导电图案层是区分为多个相互分离的区块。
3.根据权利要求2所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该透光导电图案层是与薄膜晶体管的源极电性连接。
4.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该信号线包括横向的扫描线及纵向的数据线。
5.根据权利要求4所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该透光导电图案层是形成于扫描线上方、数据线上方、或是同时位于扫描线与数据线的上方。
6.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该透光导电图案层的线宽是该信号线的线宽的八倍以下。
7.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该透光导电图案层是由铟锡氧化物所构成。
8.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该导电弹性膜层包括一弹性绝缘基板与一导电镀层，并且，该导电镀层是位于该弹性绝缘基板的下表面。
9.根据权利要求8所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该导电镀层是一铟锡氧化物层。
10.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该导电弹性膜层是延伸覆盖该显示面板的全部显示表面。
11.根据权利要求1所述的具有指纹辨识功能的透光触控板，其特征在于：该信号线是分别与薄膜电晶体的栅极及漏极电性连接。
12.一种平面显示器，至少具有一显示面板与一透光触控板，该透光触控板是贴附于该显示面板的表面，并且，该透光触控板具有至少一指纹辨识区域，其特征在于所述透光触控板包括：
一薄膜晶体管阵列，是形成于该指纹显示区域处的显示面板表面；
多条信号线，以棋盘状交错于该薄膜晶体管阵列中，并且，每一个薄膜晶体管的栅极与漏极分别连接有一该信号线；
一透光导电图案层，是形成于该信号线的上方，并与该薄膜晶体管的源极连接；
一分隔图案层，位于该显示面板表面，并且环绕该指纹辨识区域；
一导电弹性膜层，位于该分隔图案层的上方，并受到该分隔图案层支撑使与该透光导电图案层相互分离；
当该导电弹性膜层受压与该透光导电图案层相接触，一电性信号是传入该薄膜晶体管的电极，并透过该信号线向外传递，以供感应触压位置。
13.根据权利要求12所述的平面显示器，其特征在于：该透光导电图案层是区分为多个相互分离的区块，分别对应并连接至各个薄膜晶体管。
14.根据权利要求12所述的平面显示器，其特征在于：该信号线包括横向的扫描线及纵向的数据线。
15.根据权利要求14所述的平面显示器，其特征在于：该透光导电图案层是形成于扫描线上方、数据线上方、或是同时位于扫描线与数据线的上方。
16.根据权利要求12所述的平面显示器，其特征在于：该透光导电图案层的线宽是该信号线的线宽的八倍以下。
17.根据权利要求12所述的平面显示器，其特征在于：该透光导电图案层是由铟锡氧化物所构成。
18.根据权利要求12所述的平面显示器，其特征在于：该导电弹性膜层包括一弹性绝缘基板与一导电镀层，并且，该导电镀层是位于该弹性绝缘基板的下表面。
19.根据权利要求18所述的平面显示器，其特征在于：该导电镀层是一铟锡氧化物层。
20.一种指纹辨识系统，设置于一显示面板的表面，其特征在于所述指纹辨识系统包括：
一薄膜晶体管阵列，是形成于该显示面板表面；
多条信号线，以棋盘状交错于该薄膜晶体管阵列中，并且，每一个薄膜晶体管的栅极与漏极分别连接有一该信号线；
一透光导电图案层，是形成于该信号线的上方，并与该薄膜晶体管的源极连接；
一分隔图案层，位于该显示面板表面；
一导电弹性膜层，位于该分隔图案层的上方，并受到该分隔图案层支撑使与该透光导电图案层相互分离；
一侦测单元，分别电性连接该导电弹性膜层与该信号线，以侦测指纹图案；
当该导电弹性膜层受压与该透光导电图案层相接触，一电性信号是传入该薄膜晶体管的电极，并透过该信号线传递至该侦测单元，以供感应触压位置。
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