本發(fā)明涉及電子技術領域，尤其涉及的是一種指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置。

背景技術：

智能手機作為電子消費品在廣大用戶的工作、生活中占有重要的位置。自從帶有指紋識別功能的智能手機問世，指紋識別也逐漸成為實力廠商、旗艦新機的風向標。指紋識別在智能手機上的應用得到了前所未有的普及，而前置或后置指紋識別也逐漸成為了高端手機產(chǎn)品所必備的特質(zhì)。

目前市場中，支持指紋識別的手機已經(jīng)不少，其中iPhone5s/6/6 Plus/7是前置指紋識別手機的代表體驗最為出色。在安卓陣營里，OPPO、VIVO、華為、小米等廠商都相繼推出前置指紋識別的新機。目前市面上的前置指紋識別方案，在硬件上將指紋模組作為一個獨立模塊通過相應的接口連接到中央處理器，結(jié)構上在觸摸屏底部中心區(qū)域預留指紋模組的孔位，通過結(jié)構嵌套將指紋識別做到手機正面觸摸屏底部中心區(qū)域，便于操作。

但是，此種結(jié)構嵌套方案有以下缺點：

1、指紋是用戶經(jīng)常使用到的，很容易產(chǎn)生靜電，結(jié)構上指紋模組與觸摸屏邊緣會留有縫隙，靜電很容易通過縫隙進入內(nèi)部，導致指紋模組失效或產(chǎn)生其他問題。

2、由于指紋模組和觸摸屏是兩個相獨立的模塊，手機組裝生產(chǎn)中往往會出現(xiàn)裝配不良、偏位等問題；

3、指紋模組作為獨立的模塊通過獨立的接口與中央處理器連接，LCD顯示模組也需要獨立的接口連接中央處理器，指紋模組的外圍電路與接口需要占用本來就已經(jīng)十分有限的手機內(nèi)部空間以及PCB空間。

因而現(xiàn)有技術還有待改進和提高。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置，以解決現(xiàn)有指紋模組與觸摸屏相互獨立設置導致的靜電和接口占用空間的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術方案：

一種指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置，與中央處理器連接，其包括指紋模組、LCM模組和連接器；所述LCM模組包括觸摸屏蓋板、電路板和金屬底板；所述指紋模組設置在觸摸屏蓋板和金屬底板之間，連接器設置在LCM模組的電路板上，指紋模組的信號線和LCM模組的信號線均與連接器電連接，連接器與中央處理器電連接；指紋模組輸出的信號、LCM模組輸出的信號通過連接器與中央處理器進行數(shù)據(jù)交互。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述指紋模組包括指紋傳感器、指紋芯片和指紋模組支架；所述指紋傳感器采集觸摸屏蓋板的指紋識別區(qū)域的電容量的變化并傳輸給指紋芯片，指紋芯片將電容量的變化轉(zhuǎn)換成相應的指紋圖像，通過連接器傳輸至中央處理器中進行指紋圖像識別，指紋模組支架用于將電路板固定在觸摸屏蓋板和金屬底板之間。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述指紋模組支架的頂面與觸摸屏蓋板的內(nèi)側(cè)面抵接固定，指紋模組支架的底面與金屬底板的內(nèi)側(cè)面抵接固定，電路板固定在指紋模組支架的臺階面上；所述指紋傳感器設置在電路板的一面并緊貼觸摸屏蓋板的下方，所述指紋芯片設置在電路板的另一面。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述連接器包括接口、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一電阻、第二電阻和第三電阻；所述第一電容的一端連接接口的第16腳，第二電容的一端連接接口的第13腳，第三電容的一端連接接口的第14腳，第四電容的一端連接接口的第15腳；第一電容的另一端、第二電容的另一端、第三電容的另一端和第四電容的另一端相互連接并接地；

第一電阻的一端連接接口的第5腳，第一電阻的另一端連接LCM模組的同步檢測腳，第二電阻的一端連接接口的第6腳，第二電阻的另一端連接LCM模組的屏復位腳，第三電阻的一端連接接口的第7腳，第三電阻的另一端連接LCM模組的ID腳；

所述LCM模組的第一背光腳、偏壓電源正腳、第二背光腳、偏壓電源負腳、第四數(shù)據(jù)1腳、第四數(shù)據(jù)2腳、第三數(shù)據(jù)1腳、第三數(shù)據(jù)2腳、第二數(shù)據(jù)1腳、第二數(shù)據(jù)2腳、第一數(shù)據(jù)1腳、第一數(shù)據(jù)2腳、時鐘1腳、時鐘2腳與接口的第1腳、第2腳、第3腳、第4腳、第27腳、第28腳、第30腳、第31腳、第33腳、34腳、第36腳、第37腳、第39腳、第40腳一對一連接；

指紋模組的MOSI輸入腳、CLK時鐘腳、MISO輸出腳、SS同步腳與接口的第22腳、第23腳、第24腳、第25腳一對一連接。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述接口的型號為AXE540127D。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述連接器還包括第一TVS管、第二TVS管、第三TVS管、第四TVS管和第五TVS管；所述第一TVS管的一端連接第一電容的一端和接口的第16腳，第二TVS管的一端連接接口的第17腳，第三TVS管的一端連接接口的第18腳，第四TVS管的一端連接接口的第19腳，第五TVS管的一端連接接口的第20腳；第一TVS管的另一端、第二TVS管的另一端、第三TVS管的另一端、第四TVS管的另一端和第五TVS管的另一端相互連接并接地。

所述的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中，所述連接器還包括第六TVS管、第七TVS管、第八TVS管、第九TVS管和第十TVS管；所述第六TVS管的一端連接接口的第8腳，第七TVS管的一端連接接口的第9腳，第八TVS管的一端連接接口的第10腳，第九TVS管的一端連接接口的第11腳，第十TVS管的一端連接接口的第15腳；第六TVS管的另一端、第七TVS管的另一端、第八TVS管的另一端、第九TVS管的另一端和第十TVS管的另一端相互連接并接地。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置，包括指紋模組、LCM模組和連接器；所述LCM模組包括觸摸屏蓋板、電路板和金屬底板；所述指紋模組設置在觸摸屏蓋板和金屬底板之間，連接器設置在LCM模組的電路板上，指紋模組的信號線和LCM模組的信號線均與連接器電連接，連接器與中央處理器電連接；指紋模組輸出的信號、LCM模組輸出的信號通過連接器與中央處理器進行數(shù)據(jù)交互；通過將指紋模組內(nèi)嵌到觸摸屏中，從結(jié)構上看不會產(chǎn)生縫隙，就不會使靜電通過縫隙進入LCM模組內(nèi)部，解決了靜電使指紋模組失效的問題。同時，指紋模組、LCM模組、中央處理器三者之間通過一個連接器連接，省去了現(xiàn)有技術中指紋模組獨立的連接器，節(jié)省了手機內(nèi)部以及電路板（即PCB板）的空間。這樣該裝置就解決了靜電、裝配不良、接口占用空間的問題。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明提供的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明提供的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中指紋模組與LCM模組的截面圖。

圖3是本發(fā)明提供的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置中連接器的電路圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置，通過將指紋模組內(nèi)嵌到觸摸屏上，從結(jié)構上看不會產(chǎn)生縫隙，硬件上連接采用統(tǒng)一接口與中央處理器連接，將指紋模組的芯片及外圍電路整合到LCM（LCD顯示模組）上，省去了指紋模組獨立的連接器，節(jié)省了手機內(nèi)部以及PCB板空間，避免了靜電和組裝等導致的不良問題。為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請同時參閱圖1和圖2，本發(fā)明提供的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置包括指紋模組10、LCM模組20和連接器30；所述LCM模組20包括從上到下依次設置的觸摸屏蓋板210、電路板220和金屬底板230；所述指紋模組10設置在玻璃材質(zhì)的觸摸屏蓋板210和金屬底板230之間，連接器30設置在LCM模組20的電路板220上，指紋模組10的所有信號線和LCM模組20的所有信號線均與連接器30電連接，連接器30與中央處理器（即CPU）電連接。指紋模組10輸出的所有信號、LCM模組20輸出的所有信號通過連接器30與中央處理器進行交互。

指紋模組10設置在觸摸屏蓋板210和金屬底板230之間，相當于將指紋模組10內(nèi)嵌到觸摸屏中，與LCM模組20共用一個連接器30，并通過連接器30與CPU進行信號數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)對應的控制；從結(jié)構上看不會產(chǎn)生縫隙，就不會使靜電通過縫隙進入LCM模組20內(nèi)部，解決了靜電使指紋模組失效的問題。同時，指紋模組10、LCM模組20、中央處理器三者之間通過一個連接器30連接，省去了現(xiàn)有技術中指紋模組獨立的連接器，節(jié)省了手機內(nèi)部以及電路板（即PCB板）的空間。這樣該裝置就解決了靜電、裝配不良、接口占用空間的問題。

本實施例中，所述指紋模組10包括指紋傳感器110、指紋芯片120和指紋模組支架130。所述指紋模組支架130用于將電路板220固定在觸摸屏蓋板210和金屬底板230之間，如圖2所示，指紋模組支架130為階梯式支架，所述指紋模組支架130的頂面與觸摸屏蓋板的內(nèi)側(cè)面抵接固定，指紋模組支架的底面與金屬底板的內(nèi)側(cè)面抵接固定，電路板220可通過粘貼或焊接方式固定在階梯式支架的臺階面上。所述指紋傳感器110設置在電路板220的一面并緊貼觸摸屏蓋板210的下方，所述指紋芯片120設置在電路板220的另一面并與金屬底板230相對。

在具體實施時，可在觸摸屏蓋板210上設置指紋識別區(qū)域來表示指紋傳感器110所在位置。手指觸摸到指紋識別區(qū)域時，手指就成為電容的另一面，由于手指平面凹凸不平，凸處和凹處接觸觸摸屏蓋板210的實際距離大小不一致，形成的電容量也不一致，指紋傳感器110采集電容量的變化并傳輸給指紋芯片120，指紋芯片120通過內(nèi)部設置的算法將電容量的變化形成相應的指紋圖像，通過連接器30傳輸至中央處理器中。中央處理器再根據(jù)指紋圖像識別出唯一性的身份信息。

請一并參閱圖3，所述指紋模組10輸入輸出的信號包括：指紋電源電壓（分為3.3V 的AVDD電源FP_AVDD和1.8V的輸入輸出端口電壓VIO18_PMU）；SPI網(wǎng)絡信號（分為SS同步信號FP_SPI_SS、CLK時鐘信號FP_SPI_SCLK、MISO輸出信號FP_SPI_MISO和MOSI輸入信號FP_SPI_MOSI）；指紋ID檢測信號FP_ID；IRQ中斷信號FP_IRQ；SHUTDOWN復位信號FP_SHUTDOWN和主控HOME鍵控制信號HOMEKEY。其中，SPI網(wǎng)絡信號是CPU和指紋芯片之間的通信信號組。 MOSI輸入信號是CPU到指紋芯片的輸入信號，包含命令和地址序列的數(shù)據(jù)輸入。MISO輸出信號是指紋芯片到CPU的數(shù)據(jù)輸出。CLK時鐘信號FP_SPI_SCLK和SS同步信號FP_SPI_SS是CPU給指紋模組的時鐘和同步信號。指紋電源電壓（1.8V和3.3V）是給指紋模組提供的外部供電。

LCM模組20的所有信號包括5組MIPI線路（分為LCM_CLK_N/P、LCM_DATA0_N/P、LCM_DATA1_N/P、LCM_DATA2_N/P、LCM_ DATA3_N/P）；1.8V\2.8V的電源（VIO18_PMU、VIO28_PMU）；ID信號（GPIO_LCD_ID）；RST復位信號（包括屏的復位信號LCM_RST和觸摸屏的復位信號GPIO62_CTP_RST）；LCD（液晶顯示器）的背光電源（LEDA、LEDK）；CTP中斷信號（EINT10_CTP）；偏壓電源（AVDD+、AVDD-）；2.8V的TP電源（VGP1_2V8）；I2C線路（SDA1、SCL1）和LCD同步檢測信號DSI_TE。

所述連接器30包括接口J1、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3；所述第一電容C1的一端連接接口J1的第16腳，第二電容C2的一端連接接口J1的第13腳，第三電容C3的一端連接接口J1的第14腳，第四電容C4的一端連接接口J1的第15腳；第一電容C1的另一端、第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端和第四電容C4的另一端相互連接并接地；第一電阻R1的一端連接接口J1的第5腳，第一電阻R1的另一端連接LCM模組20的同步檢測腳（DSI_TE），第二電阻R2的一端連接接口J1的第6腳，第二電阻R2的另一端連接LCM模組20的屏復位腳（LCM_RST），第三電阻R3的一端連接接口J1的第7腳，第三電阻R3的另一端連接LCM模組20的ID腳（GPIO_LCD_ID）。

所述LCM模組20的第一背光腳（LEDA）、偏壓電源正腳（AVDD+）、第二背光腳（LEDK）、偏壓電源負腳（AVDD-）、第四數(shù)據(jù)1腳（LCM_ DATA3_ P）、第四數(shù)據(jù)2腳（LCM_ DATA3_ N）、第三數(shù)據(jù)1腳（LCM_ DATA2_ P）、第三數(shù)據(jù)2腳（LCM_ DATA2_ N）、第二數(shù)據(jù)1腳（LCM_ DATA1_ P）、第二數(shù)據(jù)2腳（LCM_ DATA1_ N）、第一數(shù)據(jù)1腳（LCM_ DATA0_ P）、第一數(shù)據(jù)2腳（LCM_ DATA0_ N）、時鐘1腳（LCM_ CLK_ P）、時鐘2腳（LCM_ CLK_ N）與接口J1的第1腳、第2腳、第3腳、第4腳、第27腳、第28腳、第30腳、第31腳、第33腳、34腳、第36腳、第37腳、第39腳、第40腳一對一連接。

指紋模組10的MOSI輸入腳（FP_SPI_MOSI）、CLK時鐘腳（FP_SPI_SCLK）、MISO輸出腳（FP_SPI_MISO）、SS同步腳（FP_SPI_SS）與接口J1的第22腳、第23腳、第24腳、第25腳一對一連接。

其中，MOSI輸入腳用于包含命令和地址序列的數(shù)據(jù)輸入，MOSI輸入信號FP_SPI_MOSI為串行輸入信號。MISO輸出腳用于將數(shù)據(jù)從設備中輸出，MISO輸出信號FP_SPI_MISO為串行輸出信號。CLK時鐘腳用于給設備提供一個時鐘和用于控制數(shù)據(jù)流流入或者流出設備，CLK時鐘信號FP_SPI_SCLK為串行時鐘。SS同步腳用于選擇設備。當 SS同步腳被釋放時，設備將會被取消，且在此時設備的 MOSI 輸入腳不接收任何數(shù)據(jù)。 SS同步腳上的電壓從高到低的轉(zhuǎn)變則實現(xiàn)啟動操作，從低到高轉(zhuǎn)變則為結(jié)束操作。

其中，所述接口J1的型號為XE540127D，將指紋膜組和LCM模組的所有信號合并到一個接口J1上，把指紋膜組和LCM膜組作為一個整體再通過接口J1連接到CPU，由CPU統(tǒng)一控制。結(jié)構上，指紋膜組和LCM模組不再作為獨立模塊采用獨立接口與CPU連接裝配，而是將指紋模組作為LCM模組的一部分已經(jīng)內(nèi)嵌到LCM模組中。指紋模組內(nèi)嵌后，其HMOE鍵功能也就不存在了，因此可以用雙擊指紋等方式實現(xiàn)HOME鍵功能。

進一步實施例中，所述連接器還包括第一TVS管V1、第二TVS管V2、第三TVS管V3、第四TVS管V4和第五TVS管V5；所述第一TVS管V1的一端連接第一電容C1的一端和接口J1的第16腳，第二TVS管V2的一端連接接口J1的第17腳，第三TVS管V3的一端連接接口J1的第18腳，第四TVS管V4的一端連接接口J1的第19腳，第五TVS管V5的一端連接接口J1的第20腳；第一TVS管V1的另一端、第二TVS管V2的另一端、第三TVS管V3的另一端、第四TVS管V4的另一端和第五TVS管V5的另一端相互連接并接地。

其中，第一TVS管V1、第二TVS管V2、第三TVS管V3、第四TVS管V4和第五TVS管V5均為雙向TVS管。這5個TVS管分別從指紋模組的AVDD電源、SHUTDOWN復位信號、IRQ中斷信號、指紋ID檢測信號、主控HOME鍵（主頁面鍵）控制信號對應的引腳并聯(lián)接到地，起到防靜電的作用、保護指紋芯片不被靜電損壞。

進一步實施例中，所述連接器還包括第六TVS管V6、第七TVS管V7、第八TVS管V8、第九TVS管V9和第十TVS管V10；所述第六TVS管V6的一端連接接口J1的第8腳，第七TVS管V7的一端連接接口J1的第9腳，第八TVS管V8的一端連接接口J1的第10腳，第九TVS管V9的一端連接接口J1的第11腳，第十TVS管V10的一端連接接口J1的第15腳；第六TVS管V6的另一端、第七TVS管V7的另一端、第八TVS管V8的另一端、第九TVS管V9的另一端和第十TVS管V10的另一端相互連接并接地。

其中，第六TVS管V6、第七TVS管V7、第八TVS管V8、第九TVS管V9和第十TVS管V10均為雙向TVS管（與上述的第一TVS管V1~第五TVS管V5的封裝不同）。這一組TVS管分別從TP（觸摸屏）的I2C信號、觸摸屏的復位信號、CTP中斷信號、2.8V電源的對應引腳上并聯(lián)接地的，作用是防止TP受靜電擾或損壞。

需要理解的是，CPU與指紋模組10、LCM模組20之間的信號處理和交互為現(xiàn)有技術，此處不作詳述。指紋模組10、LCM模組20上還有其他模塊結(jié)構，如電源模塊、導光板等，此處僅闡述與本實施例有關的結(jié)構，其他不做贅述。

具體實施時，指紋模組可以內(nèi)嵌到觸摸屏上任何位置，例如屏幕下邊緣上方的某個固定位置，以方便用戶指紋識別且不影響觸摸操作為主。

綜上所述，本發(fā)明的指紋模組與觸摸屏內(nèi)嵌的裝置，通過將指紋模組內(nèi)嵌到觸摸屏上，從結(jié)構上看不會產(chǎn)生縫隙，硬件上連接采用統(tǒng)一接口與中央處理器連接，將指紋模組的芯片及外圍電路整合到LCM模組上，省去了指紋模組獨立的連接器，節(jié)省了手機內(nèi)部以及PCB板空間，避免了靜電、裝配不良、接口占用空間的問題。

應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。