CN110309820A - 指纹检测的装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种指纹检测的装置，设置于电子设备的显示屏下方，所述装置包括传感器芯片阵列和MCU，所述传感器芯片阵列包括第一芯片组和第二芯片组，第一芯片组中的芯片复用第一信号线，第二芯片组中的芯片复用第二信号线，其中，在所述传感器芯片阵列的任一行和列中，所述第一芯片组中的芯片和所述第二芯片组中的芯片交替排布，所述MCU用于：在一个时刻，控制所述第一芯片组中的一个第一芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测，其中，所述第一芯片使用所述第一信号线与所述MCU之间进行通信；和/或，在所述时刻，控制所述第二芯片组中的一个第二芯片对所述手指进行指纹检测，其中，所述第二芯片使用所述第二信号线与所述MCU之间进行通信。

Description

指纹检测的装置和电子设备

技术领域

本申请涉及指纹识别领域，并且更具体地，涉及一种指纹检测的装置和电子设备。

背景技术

光学屏下指纹识别技术是通过光学指纹模组采集光线在手指发生反射或透射形成的光信号，该光信号中携带手指的指纹信息，从而实现屏下指纹识别。光学指纹模组中可能包括多个传感器芯片，以实现大面积指纹检测，但是，这导致了相应的器件和走线的增多，增加了光学指纹模组的结构复杂度，也增加了功耗。

发明内容

本申请实施例提供一种指纹检测的装置和电子设备，所述装置具有更低的结构复杂度。

第一方面，提供了一种指纹检测的装置，所述装置设置于电子设备的显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测，所述装置包括传感器芯片阵列和MCU，所述传感器芯片阵列包括第一芯片组和第二芯片组，所述第一芯片组中的芯片复用第一信号线，所述第二芯片组中的芯片复用第二信号线，其中，在所述传感器芯片阵列的任一行和任一列中，所述第一芯片组中的芯片和所述第二芯片组中的芯片交替排布，所述MCU用于：在一个时刻，控制所述第一芯片组中的一个第一芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测，其中，所述第一芯片使用所述第一信号线与所述MCU之间进行通信；和/或，在所述时刻，控制所述第二芯片组中的一个第二芯片对所述手指进行指纹检测，其中，所述第二芯片使用所述第二信号线与所述MCU之间进行通信。

在该方案中，指纹检测装置中的指纹传感器芯片阵列被划分为两个芯片组，其中，在传感器芯片阵列的任一行和任一列中，两个芯片组中的芯片交替排布。这样，手指同时按压在同一芯片组中的两个芯片上方的概率较低。因此，通过设置每个芯片组中的各个芯片复用一个信号线，且一个时刻仅控制同一芯片组中的一个芯片进行指纹检测，从而能够减少指纹检测装置中的走线，使指纹检测装置的结构更加紧凑，且由于避免了大量传感器芯片同时工作，因此也节省了功耗。

在一种可能的实现方式中，所述第一信号线和所述第二信号线用于传输指纹数据、时钟信号和复位信号中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述第一芯片组和所述第二芯片组通过以下任意一种通信方式与所述MCU之间进行通信：串行***接口（Serial Peripheral Interface，SPI）通信、通用非同步收发传输器（Universal Asynchronous Transceiver and Transmitter，UART）通信、内部集成电路（Inter Integrated Circuit，I2C）通信。

在一种可能的实现方式中，所述传感器芯片阵列中的每个芯片使用各自独立的信号线与所述MCU之间进行片选CS信号和中断INT信号的传输。

在一种可能的实现方式中，所述MCU具体用于：接收所述电子设备的处理器发送的指令，并基于所述指令，在所述时刻控制所述第一芯片和/或所述第二芯片进行指纹检测。

在一种可能的实现方式中，所述第一芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容。

在一种可能的实现方式中，所述用于相同功能模块的电源包括：用于相同功能模块的模拟电源和/或用于相同功能模块的数字电源。

在一种可能的实现方式中，所述电源电容为去耦电容。

第二方面，提供了一种指纹检测的装置，所述装置设置于电子设备的显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测，所述装置包括传感器芯片阵列和微程序控制单元MCU，所述传感器芯片阵列包括第一芯片组和第二芯片组，所述第一芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，其中，在所述传感器芯片阵列的任一行和任一列中，所述第一芯片组中的传感器芯片和所述第二芯片组中的传感器芯片交替排布，所述MCU用于：在一个时刻，控制所述第一芯片组中的一个芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测；和/或，在所述时刻，控制所述第二芯片组中的一个芯片对所述手指进行指纹检测。

在该方案中，指纹检测装置中的指纹传感器芯片阵列被划分为两个芯片组，其中，在传感器芯片阵列的任一行和任一列中，两个芯片组中的芯片交替排布。这样，手指同时按压在同一芯片组中的两个芯片上方的概率较低。因此，通过设置一个芯片组中的多个芯片共用一个电源电容，且一个时刻仅控制同一芯片组中的一个芯片进行指纹检测，能够减少指纹检测装置中的电容数量，使指纹检测装置的结构更加紧凑，且由于避免了大量传感器芯片同时工作，因此也节省了功耗。

在一种可能的实现方式中，所述用于相同功能模块的电源包括：用于相同功能模块的模拟电源和/或用于相同功能模块的数字电源。

在一种可能的实现方式中，所述电源电容为去耦电容。

第三方面，提供了一种电子设备，包括：显示屏；处理器；以及，第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的指纹检测的装置，或者第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的指纹检测的装置。

其中，所述处理器与MCU连接，以通过所述MCU控制所述装置中的传感器芯片阵列进行指纹检测。

附图说明

图1和图3是本申请可以适用的电子设备的示意图。

图2和图4分别是图1和图3所示的电子设备沿A-A’方向的剖面示意图。

图5是本申请实施例的指纹检测的装置的示意性框图。

图6是本申请实施例的第一芯片组和第二芯片组的示意图。

图7是本申请实施例的芯片组复用信号线的示意图。

图8是本申请实施例的芯片组共用电容的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

应理解，本申请实施例可以应用于指纹***，包括但不限于光学、超声波或其他指纹识别***和基于光学、超声波或其他指纹成像的医疗诊断产品，本申请实施例仅以光学指纹***为例进行说明，但不应对本申请实施例构成任何限定，本申请实施例同样适用于其他采用光学、超声波或其他成像技术的***等。

作为一种常见的应用场景，本申请实施例提供的光学指纹***可以应用在智能手机、平板电脑以及其他具有显示屏的移动终端或者其他电子设备；更具体地，在上述电子设备中，光学指纹模组可以设置在显示屏下方的局部区域或者全部区域，从而形成屏下（Under-display或Under-screen）光学指纹***。或者，所述光学指纹模组也可以部分或者全部集成至所述电子设备的显示屏内部，从而形成屏内（In-display或In-screen）光学指纹***。

光学屏下指纹识别技术使用从设备显示组件的顶面返回的光来进行指纹感应和其他感应操作。该返回的光携带与该顶面接触的物体，例如手指的信息，通过采集和检测该手指返回的光，实现位于显示屏下方的特定光学传感器模块的光学指纹检测。光学传感器模块的设计可以为通过恰当地配置用于采集和检测返回的光的光学元件来实现期望的光学成像。

图1和图3示出了本申请实施例可以适用的电子设备的示意图。其中，图1和图3为电子设备10的定向示意图，图2和图4分别为图1和图3所示的电子设备10沿A-A’方向的部分剖面示意图。

所述电子设备10包括显示屏120和光学指纹模组130。其中，所述光学指纹模组130设置在所述显示屏120下方的局部区域。所述光学指纹模组130包括光学指纹传感器，所述光学指纹传感器包括具有多个光学感应单元131（也可以称为像素、感光像素、像素单元等）的感应阵列133。所述感应阵列133所在区域或者其感应区域为所述光学指纹模组130的指纹检测区域103。如图1所示，所述指纹检测区域103位于所述显示屏120的显示区域之中。在一种替代实施例中，所述光学指纹模组130还可以设置在其他位置，比如设置在所述显示屏120的侧面或者所述电子设备10的边缘非透光区域，并通过光路设计来将来自所述显示屏120的至少部分显示区域的光信号导引到所述光学指纹模组130，从而使得所述指纹检测区域103实际上位于所述显示屏120的显示区域。

应理解，所述指纹检测区域103的面积可以与所述光学指纹模组130的感应阵列133的面积不同，例如通过透镜成像的光路设计、反射式折叠光路设计或者其他光线会聚或者反射等光路设计，使得所述光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积大于所述光学指纹模组130的感应阵列133的面积。在其他替代实现方式中，如果采用例如光线准直的方式进行光路引导，所述光学指纹模组130的指纹检测区域103也可以设计成与所述光学指纹模组130的感应阵列133的面积基本一致。

因此，用户在需要对所述电子设备10进行解锁或者其他指纹验证的时候，只需要将手指按压在位于所述显示屏120的指纹检测区域103，便可以实现指纹输入。由于指纹检测可以在屏内实现，因此采用上述结构的电子设备10无需其正面专门预留空间来设置指纹按键（比如Home键），从而可以采用全面屏方案，即所述显示屏120的显示区域可以基本扩展到整个电子设备10的正面。

作为一种可选的实现方式，如图2所示，所述光学指纹模组130包括光检测部分134和光学组件132。所述光检测部分134包括所述感应阵列133以及与所述感应阵列133电性连接的读取电路及其他辅助电路，其可以通过半导体工艺制作在一个芯片（Die）上，形成光学指纹芯片或者光学指纹传感器，也称为传感器芯片或芯片等。所述感应阵列133具体为光探测器（Photo detector）阵列，其包括多个呈阵列式分布的光探测器，所述光探测器可以作为如上所述的光学感应单元。所述光学组件132可以设置在所述光检测部分134的感应阵列133的上方，其可以具体包括滤光层（Filter）、导光层或光路引导结构、以及其他光学元件，所述滤光层可以用于滤除穿透手指的环境光，而所述导光层主要用于从手指表面反射回来的反射光导引至所述感应阵列133进行光学检测。

在具体实现上，所述光学组件132可以与所述光检测部分134封装在同一个光学指纹部件。例如，所述光学组件132可以与所述光学检测部分134封装在同一个光学指纹芯片，也可以将所述光学组件132设置在所述光检测部分134所在的芯片外部，比如将所述光学组件132贴合在所述芯片上方，或者将所述光学组件132的部分元件集成在上述芯片中。

其中，所述光学组件132的导光层有多种实现方案。例如，所述导光层可以具体为在半导体硅片制作而成的准直器（Collimator）层，其具有多个准直单元或者微孔阵列，所述准直单元可以具体为小孔，从手指反射回来的反射光中，垂直入射到所述准直单元的光线可以穿过并被其下方的光学感应单元接收，而入射角度过大的光线在所述准直单元内部经过多次反射被衰减掉，因此每一个光学感应单元基本只能接收到其正上方的指纹纹路反射回来的反射光，从而所述感应阵列133便可以检测出手指的指纹图像。

在另一种实现方式中，所述导光层也可以为光学透镜（Lens）层，其具有一个或多个透镜单元，例如由一个或多个非球面透镜组成的透镜组，其用于将从手指反射回来的反射光会聚到其下方的光检测部分134的感应阵列133，使得所述感应阵列133可以基于所述反射光进行成像，从而得到所述手指的指纹图像。可选地，所述光学透镜层在所述透镜单元的光路中还可以形成有针孔，所述针孔可以配合所述光学透镜层扩大所述光学指纹模组130的视场，以提高所述光学指纹模组130的指纹成像效果。

在其他实现方式中，所述导光层也可以具体采用微透镜（Micro-Lens）层，所述微透镜层具有由多个微透镜形成的微透镜阵列，其可以通过半导体生长工艺或者其他工艺形成在所述光检测部分134的感应阵列133上方，并且每一个微透镜可以分别对应于所述感应阵列133的其中一个感应单元。所述微透镜层和所述感应单元之间还可以形成其他光学膜层，比如介质层或者钝化层。进一步地，所述微透镜层和所述感应单元之间还可以包括具有微孔的挡光层（或称为遮光层、阻光层等），其中所述微孔形成在其对应的微透镜和感应单元之间，所述挡光层可以阻挡相邻微透镜和感应单元之间的光学干扰，并使得所述感应单元所对应的光线通过所述微透镜会聚到所述微孔内部，并经由所述微孔传输到所述感应单元以进行光学指纹成像。

应理解，上述导光层的几种实现方案可以单独使用也可以结合使用。例如，可以在所述准直器层或者所述光学透镜层的上方或下方进一步设置微透镜层。当然，在所述准直器层或者所述光学透镜层与所述微透镜层结合使用时，其具体叠层结构或者光路可能需要按照实际需要进行调整。

作为一种可选的实现方式，所述显示屏120可以采用具有自发光显示单元的显示屏，比如有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED）显示屏或者微型发光二极管（Micro-LED）显示屏。以采用OLED显示屏为例，所述光学指纹模组130可以利用所述OLED显示屏120位于所述指纹检测区域103的显示单元（即OLED光源）作为光学指纹检测的激励光源。当手指140按压在所述指纹检测区域103时，所述显示屏120向所述指纹检测区域103上方的手指140发出一束光111，光111在手指140的表面发生反射形成反射光或者经过所述手指140内部散射而形成散射光。在相关专利申请中，为便于描述，也将上述反射光和散射光统称为反射光。由于指纹的脊（ridge）141与谷（valley）142对于光的反射能力不同，因此，来自指纹脊的反射光151和来自指纹谷的反射光152具有不同的光强，反射光经过光学组件132后，被所述光学指纹模组130中的感应阵列133接收并转换为相应的电信号，即指纹检测信号。基于所述指纹检测信号便可以获得指纹图像数据，并且可以进一步进行指纹匹配验证，从而在所述电子设备10中实现光学指纹识别功能。

在其他实现方式中，所述光学指纹模组130也可以采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号。在这种情况下，所述光学指纹模组130可以适用于非自发光显示屏，比如液晶显示屏或者其他的被动发光显示屏。以应用在具有背光模组和液晶面板的液晶显示屏为例，为支持液晶显示屏的屏下指纹检测，所述电子设备10的光学指纹***还可以包括用于光学指纹检测的激励光源，所述激励光源可以具体为红外光源或者特定波长非可见光的光源，其可以设置在所述液晶显示屏的背光模组下方或者设置在所述电子设备10的保护盖板下方的边缘区域，而所述光学指纹模组130可以设置液晶面板或者保护盖板的边缘区域下方并通过光路引导以使得指纹检测光可以到达所述光学指纹模组130；或者，所述光学指纹模组130也可以设置在所述背光模组下方，且所述背光模组通过对扩散片、增亮片、反射片等膜层进行开孔或者其他光学设计以允许指纹检测光穿过液晶面板和背光模组并到达所述光学指纹模组130。当采用所述光学指纹模组130采用内置光源或者外置光源来提供用于进行指纹检测的光信号时，其检测原理与上面描述内容是一致的。

应理解，在具体实现上，所述电子设备10还可以包括透明保护盖板，所述盖板可以为玻璃盖板或者蓝宝石盖板，其位于所述显示屏120的上方并覆盖所述电子设备10的正面。因此，本申请实施例中，所谓的手指按压在所述显示屏120实际上是指按压在所述显示屏120上方的盖板或者覆盖所述盖板的保护层表面。

所述电子设备10还可以包括电路板150，电路板150设置在所述光学指纹模组130的下方。光学指纹模组130可以通过背胶粘接在电路板150上，并通过焊盘及金属线焊接与电路板150实现电性连接。光学指纹模组130可以通过电路板150实现与其他***电路或者电子设备10的其他元件的电性互连和信号传输。例如，光学指纹模组130可以通过电路板150接收电子设备10的处理单元的控制信号，并且还可以通过电路板150将来自光学指纹模组130的指纹检测信号输出给终端设备10的处理单元或者控制单元等。

在某些实现方式中，所述光学指纹模组130可以仅包括一个光学指纹传感器，此时光学指纹模组130的指纹检测区域103的面积较小且位置固定，因此用户在进行指纹输入时需要将手指按压到所述指纹检测区域103的特定位置，否则光学指纹模组130可能无法采集到指纹图像而造成用户体验不佳。在其他替代实施例中，所述光学指纹模组130可以包括多个光学指纹传感器。所述多个光学指纹传感器可以通过拼接的方式并排设置在所述显示屏120的下方，且所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述光学指纹模组130的指纹检测区域103。从而所述光学指纹模组130的指纹检测区域103可以扩展到所述显示屏的下半部分的主要区域，即扩展到手指惯常按压区域，从而实现盲按式指纹输入操作。进一步地，当所述光学指纹传感器数量足够时，所述指纹检测区域103还可以扩展到半个显示区域甚至整个显示区域，从而实现半屏或者全屏指纹检测。

例如，如图3和图4所示的电子设备10，所述电子设备10中的光学指纹模组130包括多个光学指纹传感器，所述多个光学指纹传感器可以通过例如拼接等方式并排设置在所述显示屏120的下方，且所述多个光学指纹传感器的感应区域共同构成所述光学指纹模组130的指纹检测区域103。

可选地，与所述光学指纹模组130的多个光学指纹传感器相对应，所述光学组件132中可以包括多个导光层，每个导光层分别对应一个光学指纹传感器，并分别贴合设置在其对应的光学指纹传感器的上方。或者，所述多个光学指纹传感器也可以共享一个整体的导光层，即所述导光层具有一个足够大的面积以覆盖所述多个光学指纹传感器的感应阵列。

另外，所述光学组件132还可以包括其他光学元件，比如滤光层（Filter）或其他光学膜片，其可以设置在所述导光层和所述光学指纹传感器之间，或者设置在所述显示屏120与所述导光层之间，主要用于隔离外界干扰光对光学指纹检测的影响。其中，所述滤光片可以用于滤除穿透手指并经过所述显示屏120进入所述光学指纹传感器的环境光。与所述导光层相类似，所述滤光片可以针对每个光学指纹传感器分别设置以滤除干扰光，或者也可以采用一个大面积的滤光片同时覆盖所述多个光学指纹传感器。

所述导光层也可以采用光学镜头（Lens）来代替，所述光学镜头上方可以通过遮光材料形成小孔配合所述光学镜头将指纹检测光会聚到下方的光学指纹传感器以实现指纹成像。类似地，每一个光学指纹传感器可以分别配置一个光学镜头以进行指纹成像，或者，所述多个光学指纹传感器也可以利用同一个光学镜头来实现光线会聚和指纹成像。在其他替代实施例中，每一个光学指纹传感器甚至还可以具有两个感应阵列（Dual Array）或者多个感应阵列（Multi-Array），且同时配置两个或多个光学镜头配合所述两个或多个感应阵列进行光学成像，从而减小成像距离并增强成像效果。

当采用例如图3所示的多个光学指纹传感器进行指纹识别时，由于光学指纹传感器的数量增加，与光学指纹传感器相关的通信线路和电容等也增加，从而增加了光学指纹模组的结构的复杂度。

本申请实施例提出了一种指纹检测方案，能够使光学指纹模组具有更加紧凑的结构。

以下，将上述光学指纹模组130中的光学指纹传感器也称为传感器芯片或者芯片。

图5是本申请实施例的指纹检测的装置300的示意性框图。所述装置300设置于电子设备的显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测。如图5所示，所述装置300包括传感器芯片阵列310和微程序控制单元（Micro-programmed Control Unit，MCU）320。所述传感器芯片阵列310包括第一芯片组311和第二芯片组312。

其中，在所述传感器芯片阵列310的任一行和任一列中，所述第一芯片组311中的芯片和所述第二芯片组312中的芯片交替排布。

在本申请的一种实现方式中，所述第一芯片组311中的芯片复用第一信号线321，所述第二芯片组312中的芯片复用第二信号线322。

其中，所述MCU 320用于：

在一个时刻，控制所述第一芯片组311中的一个第一芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测，其中，所述第一芯片使用所述第一信号线与所述MCU之间进行通信；和/或，

在所述时刻，控制所述第二芯片组322中的一个第二芯片对所述手指进行指纹检测，其中，所述第二芯片使用所述第二信号线与所述MCU之间进行通信。

该实施例中，指纹检测装置中的指纹传感器芯片阵列被划分为两个芯片组，即第一芯片组和第二芯片组。其中，在传感器芯片阵列的任一行和任一列中，两个芯片组中的芯片交替排布。这样，手指同时按压在同一芯片组中的两个芯片上方的概率较低。因此，通过设置每个芯片组中的各个芯片复用一个信号线，且一个时刻仅控制同一芯片组中的一个芯片进行指纹检测，从而能够减少指纹检测装置中的走线，使指纹检测装置的结构更加紧凑，且由于避免了大量传感器芯片同时工作，因此也节省了功耗。

应理解，所述传感器芯片阵列310可以包括一行或者多行传感器芯片，或者包括一列或者多列传感器芯片。其中，所述传感器芯片阵列310仅包括一行传感器芯片时，在该行传感器芯片中，第一芯片组311中的芯片和第二芯片组312中的芯片交替排布。所述传感器芯片阵列310仅包括一列传感器芯片时，在该列传感器芯片中，第一芯片组311中的芯片和第二芯片组312中的芯片交替排布。

图6示出了几种可能的指纹检测区域，其中所述指纹检测区域包括多个子区域，分别对应于传感器芯片阵列310中的多个传感器芯片，其中每个传感器芯片用于检测其对应的子区域内的指纹。

如图6中的（a）所示，传感器芯片阵列310包括2个芯片，其中第一芯片组311包括芯片1，第二芯片组312包括芯片2。如图6中的（b）所示，传感器芯片阵列310包括3个芯片，其中第一芯片组311包括芯片1和芯片3，第二芯片组312包括芯片2。如图6中的（c）和（d）所示，传感器芯片阵列310包括4个芯片，其中第一芯片组311包括芯片1和芯片3，第二芯片组312包括芯片2和芯片4。如图6中的（e）所示，传感器芯片阵列310包括6个芯片，其中第一芯片组311包括芯片1、芯片3和芯片5，第二芯片组312包括芯片2、芯片4和芯片6。如图6中的（f）所示，传感器芯片阵列310包括8个芯片，其中第一芯片组311包括芯片1、芯片3、芯片6和芯片8，第二芯片组312包括芯片2、芯片4、芯片5和芯片7。

可以看出，在图6中，非相邻的芯片或者对角位置的芯片属于同一个芯片组。例如，如图6中的（c）所示，由于手指的按压面积有限，通常不会大到能够同时覆盖芯片1和芯片3，或者同时覆盖芯片2和芯片4，因此将非相邻的芯片1和芯片3作为第一芯片组311，将非相邻的芯片2和芯片4作为第二芯片组312。第一芯片组311和第二芯片组312可以并行工作，但是同一个芯片组内每次仅控制一个芯片进行指纹检测。比如手指按压在第一芯片组311的芯片1和第二芯片组312的芯片2上方的区域时，芯片1和芯片2可以同时对该手指返回的光信号进行检测，但此时第一芯片组311中的芯片3和第二芯片组的芯片4不工作。

又例如，如图6中的（e）所示，手指按压在芯片2和芯片3上方的区域时，芯片2和芯片3可以同时对该手指返回的光信号进行检测，但是在芯片2和芯片3工作的同时，第一芯片组311和第二芯片组312中的其余芯片不工作。手指按压在芯片5和芯片6上方的区域时，芯片5和芯片6可以同时对该手指返回的光信号进行检测，但是在芯片5和芯片6工作的同时，第一芯片组311和第二芯片组312中的其余芯片不工作。

以上所示的指纹传感器芯片的数量、尺寸和排布情况仅为示例，可以根据实际需求进行调整。例如，传感器芯片阵列中的芯片数量还可以为其他值，该传感器芯片阵列可以呈方形或圆形。

该实施例中，MCU 320可以与主机（Host）相连，该主机包括电子设备的处理器，该处理器例如为电子设备的主控。其中，MCU 320可以接收电子设备的主控发送的指令，并根据该指令，在所述时刻控制第一芯片组311中的一个第一芯片和/或第二芯片组312中的一个第二芯片对该手指进行指纹检测。

换句话说，主机通过MCU 320做桥接，以管理所述传感器芯片阵列310的通信。

电子设备的主控能够从触控面板获取到手指的按压信息，例如手指的按压区域和按压位置等按压信息，并根据这些按压信息确定需要使用哪个芯片组中的哪个传感器芯片对该手指进行指纹检测。电子设备的主控可以向MCU 320发送指令，指示由某个传感器芯片对该手指进行指纹检测。MCU 320接收到该指令后，通过相应的信号线向该传感器芯片发送该指令，从而该传感器芯片在接收到该指令后对该手指进行指纹检测。

第一芯片组311中的芯片复用第一信号线321，第二芯片组312中的芯片复用第二信号线322。第一信号线321和第二信号线322例如可以用于传输指纹数据（DATA）、时钟信号（CLOCK）和复位信号（RESET）等信号中的至少一种。其中，所述时钟信号用于信号收发同步，例如，传感器芯片需要按照接收到的时钟信号将采集到的指纹数据发送给MCU 320，以避免误码。所述指纹数据即传感器芯片采集到的手指返回的光信号经过简单处理后得到的数据，该数据携带该手指的指纹信息。所述复位信号用于使传感器芯片恢复至初始状态。

而对于另一些信号，例如片选（Chip Selection，CS）信号和中断（Interrupt，INT）信号等，所述传感器芯片阵列310中的每个芯片可以使用各自独立的信号线与MCU 320之间进行CS信号和INT信号的传输。所述片选信号可以用来在每个芯片组中选择特定芯片以进行指纹检测。

所述第一信号线321每次仅用于第一芯片组311中的一个第一芯片与MCU 320之间进行通信。所述第二信号线322每次仅用于第二芯片组312中的一个第二芯片与MCU 320之间进行通信。也就是说，所述第一芯片与所述第二芯片可以分别使用第一信号线321和第二信号线322同时与MCU 320进行通信，但是，第一芯片组311内的其他芯片不会与该第一芯片同时使用第一信号线321与MCU 320通信，第二芯片组312内的其他芯片不会与该第二芯片同时使用第二信号线322与MCU 320通信。

以图7为例，主机100通过MCU 320做桥接，通过MCU 320管理传感器芯片阵列310中的各个芯片。MCU 320通过第一信号线321与第一芯片组311中的芯片1、芯片3等不相邻或对角位置的芯片连接，MCU 320通过第二信号线322与第二芯片组312中的芯片2、芯片4等不相邻或对角位置的芯片连接。第一信号线321和第二信号线322分别用于传输相应芯片组的芯片获取的指纹数据、时钟信号和复位信号等。MCU 320通过信号线①、信号线②、信号线③、信号线④、……、信号线分别连接芯片1、芯片2、芯片3、芯片4、……、芯片N，并且信号线①、信号线②、信号线③、信号线④、……、信号线分别用于传输芯片1、芯片2、芯片3、芯片4、……、芯片N的片选信号和中断信号。

在一个时刻，第一芯片组311中仅有一个芯片在工作，以使用第一信号线321与MCU320之间的信号传输。在一个时刻，第二芯片组312中仅有一个芯片在工作，以使用第二信号线322与MCU 320之间的信号传输。

例如，在图7中，当手指的按压区域位于芯片1和芯片2上方时，主机100通过MCU320将片选（CS）信号发送给芯片1和芯片2，芯片1和芯片2的片选信号分别通过信号线①和信号线②传输至芯片1和芯片2。芯片1和芯片2开启，并对该手指进行指纹检测，从而获取指纹数据，并分别通过信号线①和信号线②将中断（INT）通过MCU 320发送给主机100，以通知主机100来拿取指纹数据。芯片1和芯片2获取的指纹数据可以分别通过第一信号线321和第二信号线322传输至MCU 320，并进一步传输至主机100。主机100收到指纹数据后，可以通过MCU 320将复位（RESET）信号分别通过第一信号线321和第二信号线322发送给芯片1和芯片2，从而芯片1和芯片2恢复至初始状态。

图7中以SPI通信为例进行说明，示出了SPI通信下的连接方式。在实际应用中，也可以采用其他通信方式控制传感器芯片阵列310进行指纹检测，例如UART通信和I2C通信。

采用图7所示的复用信号线的方式，一方面可以解决多传感器芯片的场景下走线偏多的问题，大大减小了信号线的数量；另一方面由于每个芯片组中每次仅有一个传感器芯片工作，因而有利于节省功耗。

在本申请的另一种实现方式中，所述第一芯片组311中各个芯片的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组312中各个芯片的电源共用一个电源电容。其中，所述MCU 320用于：

在一个时刻，控制所述第一芯片组311中的一个芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测；和/或，

在所述时刻，控制所述第二芯片组312中的一个芯片对所述手指进行指纹检测。

该实施例中，通过设置一个芯片组中的多个芯片共用一个电源电容，且一个时刻仅控制同一芯片组中的一个芯片进行指纹检测，能够减少指纹检测装置中的电容数量，使指纹检测装置的结构更加紧凑，且由于避免了大量传感器芯片同时工作，因此也节省了功耗。

所述电源电容例如可以是去耦电容，或称为退耦电容，该电容连接在芯片的电源和地之间，可以用于实现储蓄电能、退耦、降噪、稳定、缓冲等作用。本申请对所述电源电容不做限定，例如也可以是一个芯片组共用其他旁路电容。

所述第一芯片组311中各个芯片的电源共用一个电源电容，该电源电容每次仅供第一芯片组311中的一个芯片使用，而不会同时与第一芯片组311中的多个芯片之间导通。所述第二芯片组312中各个芯片的电源共用一个电源电容，该电源电容每次仅供第二芯片组312中的一个芯片使用，而不会同时与第二芯片组312中的多个芯片之间导通。

前述的同一芯片组中各个芯片的电源，例如可以包括以下电源中的至少一种：同一芯片组中各个芯片的供电电源、同一芯片组中各个芯片的用于相同功能模块的模拟电源、同一芯片组中各个芯片的用于相同功能模块的数字电源。

也就是说，每个芯片组中各个芯片的供电电源可以共用一个电源电容，和/或，每个芯片组中各个芯片的用于相同功能模块的电源也可以共用一个电源电容。

其中，所述第一芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容。

一个芯片的供电电源例如为AVDD，AVDD用于为该芯片提供总电压。对于相同型号的芯片，每个芯片组中各个芯片的AVDD相同，每个芯片组中各个芯片的AVDD可以共用同一个电源电容。

一个芯片上的不同功能模块所需的电压可能不同，因此该芯片的用于不同功能模块的电源是不同的。该芯片上的不同功能模块例如包括：模数转换电路（Analog toDigital Converter，ADC）、现场可编程增益放大器（Field Programmable GainAmplifier，FPGA）、光电二极管（Photodiode，PD）等功能模块。

一个芯片上的不同功能模块在工作时对电压有不同需求，其对应的模拟电源和数字电源不同。但是，同一芯片组的不同芯片上的相同功能模块在工作时所需的电压通常是相同的，因此，同一芯片组的不同芯片上的用于相同功能模块的电源可以共用同一个电源电容。例如，同一芯片组中各个芯片的用于ADC模块的电源可以共用一个电容，同一芯片组中各个芯片的用于PD模块的电源可以共用一个电容，等等。

以图8为例，第一芯片组311包括芯片1、芯片3、……、芯片N-1，第二芯片组312包括芯片2、芯片4、……、芯片N。其中，第一芯片组311中的各个芯片的AVDD电源均连接电容C1，而第二芯片组312中的各个芯片的AVDD均连接电容C2。对AVDD进行处理后可以得到对电压有不同需求的各个功能模块的模拟电源（Analog Power），例如ADC、FPGA、PD等功能模块。其中，本申请实施例中，在一个芯片组中，各个芯片的用于相同功能模块且提供相同电压的模拟电源共用一个电容。图8中为了简洁，每个芯片中仅示出一个模拟电源，第一芯片组311的各个芯片中的该模拟电源均连接电容C3，而第二芯片组312的各个芯片中的该模拟电源均连接电容C4。

类似地，在图8中，第一芯片组311的各个芯片中的数字电源均连接电容C5，而第二芯片组312的各个芯片中的数字电源均连接电容C6。该数字电源用于为各个数字逻辑和输入输出（Input/Output，I/O）接口等进行供电。

芯片的各个电源通常由电源管理单元（Power Management Unit，PMU）进行管理，当关闭该芯片的PMU后，该芯片停止工作。在共用电容的传感器芯片中，在同一时刻仅开启其中一个传感器芯片的PMU，其他传感器芯片内部的PMU均关闭。例如，当第一芯片组311中的一个芯片的PMU开启时，该芯片可以通过第一信号线路321与MCU 320进行通信，从而进行指纹检测；当第二芯片组312中的一个芯片的PMU开启时，该芯片可以通过第二信号线路322与MCU 320进行通信，从而进行指纹检测。

采用图8所示的共电源电容的方式，一方面可以减少电源电容的数目，降低成本，使指纹检测装置300的结构更加紧凑；另一方面由于每个芯片组中每次仅有一个传感器芯片工作，因而有利于节省功耗。

本申请实施例中的上述各种实现方式可以单独实现，或者结合在一起实现。本申请对此不做限定。例如，该装置300可以同时采用例如图7所示的复用信号线的连接方式，以及例如图8所示的共电源电容的连接方式。例如，每个芯片组中的一个芯片开启时，该芯片可以使用共用的电容以及信号线，从而进行指纹检测，而该芯片组中的其他芯片不同使用该电容和该信号线。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：显示屏、处理器、以及上述本申请各种实施例中的指纹检测的装置300。

其中，所述处理器与MCU连接，以通过所述MCU控制所述装置300中的传感器芯片阵列310进行指纹检测。该处理器例如为电子设备的主控，该MCU例如前述的MCU 320。

所述显示屏可以为普通的非折叠显示屏，也可以为可折叠显示屏或称为柔性显示屏。

作为示例而非限定，本申请实施例中的电子设备可以为终端设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机电脑、游戏设备、车载电子设备或穿戴式智能设备等便携式或移动计算设备，以及电子数据库、汽车、银行自动柜员机（Automated Teller Machine，ATM）等其他电子设备。该穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或部分的功能，例如：智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等设备。

需要说明的是，在不冲突的前提下，本申请描述的各个实施例和/或各个实施例中的技术特征可以任意的相互组合，组合之后得到的技术方案也应落入本申请的保护范围。

应理解，本申请实施例中的具体的例子只是为了帮助本领域技术人员更好地理解本申请实施例，而非限制本申请实施例的范围，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形均落在本申请的保护范围内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种指纹检测的装置，其特征在于，所述装置设置于电子设备的显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测，所述装置包括传感器芯片阵列和微程序控制单元MCU，所述传感器芯片阵列包括第一芯片组和第二芯片组，所述第一芯片组中的芯片复用第一信号线，所述第二芯片组中的芯片复用第二信号线，其中，在所述传感器芯片阵列的任一行和任一列中，所述第一芯片组中的芯片和所述第二芯片组中的芯片交替排布，所述MCU用于：

在一个时刻，控制所述第一芯片组中的一个第一芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测，其中，所述第一芯片使用所述第一信号线与所述MCU之间进行通信；和/或，

在所述时刻，控制所述第二芯片组中的一个第二芯片对所述手指进行指纹检测，其中，所述第二芯片使用所述第二信号线与所述MCU之间进行通信。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一信号线和所述第二信号线用于传输指纹数据、时钟信号和复位信号中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一芯片组和所述第二芯片组通过以下任意一种通信方式与所述MCU之间进行通信：

串行***接口SPI通信、通用非同步收发传输器UART通信、内部集成电路I2C通信。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器芯片阵列中的每个芯片使用各自独立的信号线与所述MCU之间进行片选CS信号和中断INT信号的传输。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述MCU具体用于：

接收所述电子设备的处理器发送的指令，并基于所述指令，在所述时刻控制所述第一芯片和/或所述第二芯片进行指纹检测。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述用于相同功能模块的电源包括：

用于相同功能模块的模拟电源和/或用于相同功能模块的数字电源。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电源电容为去耦电容。

9.一种指纹检测的装置，其特征在于，所述装置设置于电子设备的显示屏下方，以实现屏下光学指纹检测，所述装置包括传感器芯片阵列和微程序控制单元MCU，所述传感器芯片阵列包括第一芯片组和第二芯片组，所述第一芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，所述第二芯片组中各个芯片的供电电源共用一个电源电容和/或各个芯片的用于相同功能模块的电源共用一个电源电容，其中，在所述传感器芯片阵列的任一行和任一列中，所述第一芯片组中的传感器芯片和所述第二芯片组中的传感器芯片交替排布，所述MCU用于：

在一个时刻，控制所述第一芯片组中的一个芯片对所述显示屏上方的手指进行指纹检测；和/或，

在所述时刻，控制所述第二芯片组中的一个芯片对所述手指进行指纹检测。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述用于相同功能模块的电源包括：

用于相同功能模块的模拟电源和/或用于相同功能模块的数字电源。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述电源电容为去耦电容。

12.一种电子设备，其特征在于，包括显示屏、处理器、以及根据权利要求1至11中任一项所述的指纹检测的装置，其中，所述处理器与微程序控制单元MCU连接，以通过所述MCU控制所述装置中的传感器芯片阵列进行指纹检测。