BR112019007362B1 - HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC DETECTION - Google Patents
HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC DETECTION Download PDFInfo
- Publication number
- BR112019007362B1 BR112019007362B1 BR112019007362-0A BR112019007362A BR112019007362B1 BR 112019007362 B1 BR112019007362 B1 BR 112019007362B1 BR 112019007362 A BR112019007362 A BR 112019007362A BR 112019007362 B1 BR112019007362 B1 BR 112019007362B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- ultrasonic
- fingerprint sensor
- mode
- detection
- capacitive
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 333
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 71
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 26
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims description 24
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 22
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 15
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 230000005057 finger movement Effects 0.000 claims description 3
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 claims description 2
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 173
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 96
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 31
- 230000006870 function Effects 0.000 description 28
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 10
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 6
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 230000010399 physical interaction Effects 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- KIJXMUOJNZXYHU-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylpropan-2-amine;hydrobromide Chemical compound [Br-].CC(C)[NH2+]C(C)C KIJXMUOJNZXYHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 238000012432 intermediate storage Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Sistemas, métodos e aparelhos para configurar um sensor de impressão digital para operar em um modo de detecção capacitiva e em um modo de detecção ultrassônica. Um sensor de impressão digital pode ser configurado para operar em um modo de detecção capacitiva acionando um eletrodo de detecção utilizando um controlador. Em algumas implementações, um objeto posicionado no ou próximo do eletrodo de detecção pode ser detectado utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva, e o controlador pode acionar eletrodos do sensor de impressão digital de forma diferente para configurar o sensor de impressão digital para operar em um modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um processador de aplicações pode ser instruído a autenticar uma impressão digital do objeto a partir de dados de imagem obtidos quando o sensor de impressão digital está operando no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um visor de um dispositivo móvel contendo o sensor de impressão digital pode ser destravado, ou o dispositivo móvel pode ser despertado quando a impressão digital é autenticada.Systems, methods and apparatus for configuring a fingerprint sensor to operate in a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode. A fingerprint sensor can be configured to operate in a capacitive sensing mode by driving a sensing electrode using a controller. In some implementations, an object positioned at or near the sensing electrode may be detected using the fingerprint sensor in capacitive sensing mode, and the controller may actuate fingerprint sensor electrodes differently to configure the fingerprint sensor. to operate in an ultrasonic detection mode. In some implementations, an application processor may be instructed to authenticate a fingerprint of the object from image data obtained when the fingerprint sensor is operating in ultrasonic detection mode. In some implementations, a display of a mobile device containing the fingerprint sensor may be unlocked, or the mobile device may be awakened when the fingerprint is authenticated.
Description
[0001] Essa revelação reivindica a prioridade para o Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 15/633.164 por D'Souza, e outros, depositado em 26 de junho de 2017 e intitulado HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING (Dossiê do advogado N° QUALP447US/163494), e ao Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos N° 62/407.386 por D'Souza, e outros, depositado em 12 de outubro de 2016 e intitulado HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING (Dossiê do advogado N° QUALP447PUS/163494P1), ambos aqui incorporados integralmente mediante referência e para todos os propósitos.[0001] This disclosure claims priority to United States Patent Application No. 15/633,164 by D'Souza, et al., filed on June 26, 2017 and titled HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING (Attorney's Dossier No. QUALP447US /163494), and to United States Provisional Patent Application No. 62/407,386 by D'Souza, et al., filed on October 12, 2016 and titled HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC SENSING (Attorney's Dossier No. QUALP447PUS/163494P1) , both incorporated herein in full by reference and for all purposes.
[0002] Essa revelação refere-se à ativação de dispositivo eletrônico com base em detecção capacitiva e ultrassônica.[0002] This disclosure refers to the activation of an electronic device based on capacitive and ultrasonic detection.
[0003] Em um sistema de sensor ultrassônico, um transmissor ultrassônico pode ser utilizado para enviar uma onda ultrassônica através de um meio, ou de meios de transmissão de forma ultrassônica, e em direção a um objeto a ser detectado. O transmissor pode ser acoplado operacionalmente com um sensor ultrassônico configurado para detectar partes da onda ultrassônica que são refletidas do objeto. Dispositivo de detecção de impressão digital ultrassônica, um pulso ultrassônico pode ser produzido iniciando e parando o transmissor durante um intervalo de tempo muito curto. Em cada interface de material encontrada pelo pulso ultrassônica, uma porção do pulso ultrassônico é refletida.[0003] In an ultrasonic sensor system, an ultrasonic transmitter can be used to send an ultrasonic wave through a medium, or ultrasonic transmission means, and towards an object to be detected. The transmitter may be operatively coupled with an ultrasonic sensor configured to detect portions of the ultrasonic wave that are reflected from the object. Ultrasonic fingerprint detection device, an ultrasonic pulse can be produced by starting and stopping the transmitter during a very short time interval. At each material interface encountered by the ultrasonic pulse, a portion of the ultrasonic pulse is reflected.
[0004] Por exemplo, no contexto de um meio de formação de imagem ultrassônico de impressão digital, a onda ultrassônica pode se deslocar através de uma placa sobre a qual um dedo de uma pessoa pode ser colocado para obter uma imagem de impressão digital. Depois de passar através da placa, algumas partes da onda ultrassônica encontram a pele que está em contato com a placa, por exemplo, cristas de impressão digital, enquanto outras partes da onda ultrassônica encontram o ar, por exemplo, vales entre cristas adjacentes de uma impressão digital, e podem ser refletidos com diferentes intensidades de volta para o sensor ultrassônico. Os sinais refletidos associados com o dedo podem ser processados e convertidos em um valor digital que representa a intensidade de sinal do sinal refletido. Quando múltiplos desses sinais refletidos são coletados sobre uma área distribuída, os valores digitais de tais sinais podem ser utilizados para produzir uma exibição gráfica da intensidade de sinal sobre a área distribuída, por exemplo, convertendo os valores digitais a uma imagem, assim produzindo uma imagem da impressão digital. Assim, um sistema de detecção ultrassônica pode ser usado como um formador de imagem digital ou outro tipo de scanner biométrico. Em algumas implementações, a intensidade de sinal detectada pode ser mapeada em um mapa de contorno do dedo que é representativo da profundidade do detalhe da estrutura da crista.[0004] For example, in the context of an ultrasonic fingerprint imaging means, the ultrasonic wave can travel through a plate on which a person's finger can be placed to obtain a fingerprint image. After passing through the plate, some parts of the ultrasonic wave encounter the skin that is in contact with the plate, e.g. fingerprint ridges, while other parts of the ultrasonic wave encounter air, e.g. valleys between adjacent ridges of a fingerprint, and can be reflected with different intensities back to the ultrasonic sensor. The reflected signals associated with the finger can be processed and converted into a digital value that represents the signal strength of the reflected signal. When multiples of such reflected signals are collected over a distributed area, the digital values of such signals can be used to produce a graphical display of the signal intensity over the distributed area, for example, converting the digital values to an image, thereby producing an image of the fingerprint. Thus, an ultrasonic detection system can be used as a digital imager or other type of biometric scanner. In some implementations, the detected signal intensity can be mapped onto a contour map of the finger that is representative of the depth of detail of the ridge structure.
[0005] Ativação inadvertida de um dispositivo móvel devido a objetos sem dedo em contato com ou próximo ao dispositivo móvel pode levar a um dreno de bateria indesejado, redução da vida útil da bateria e, às vezes, uma colocação incomoda de chamadas telefônicas ou iniciação de outras funções não pretendidas por um usuário autorizado. Em outras situações, a ativação do dispositivo móvel pode ser impedida em ambientes difíceis, tais como a exposição ao congelamento, ponto de orvalho, chuva, névoa, piscinas, spas, banheiras, chuveiros ou imersão total do dispositivo móvel em água. Os dedos molhados, doces ou parcialmente úmidos com gotículas locais de água podem também impedir o despertar do dispositivo.[0005] Inadvertent activation of a mobile device due to fingerless objects in contact with or near the mobile device can lead to unwanted battery drain, reduced battery life, and sometimes an annoying placement of phone calls or initiation other functions not intended by an authorized user. In other situations, activation of the mobile device may be prevented in difficult environments, such as exposure to freezing, dew point, rain, fog, swimming pools, spas, bathtubs, showers, or complete immersion of the mobile device in water. Wet, sweet or partially moist fingers with local water droplets may also prevent the device from waking up.
[0006] Os exemplos de sistemas, métodos, meios legíveis por computador e dispositivos desta descrição têm, cada um, vários aspectos inovadores, nenhum dos quais é exclusivamente responsável pelos atributos desejáveis aqui descritos.[0006] The examples of systems, methods, computer-readable media, and devices of this disclosure each have several innovative aspects, none of which are exclusively responsible for the desirable attributes described herein.
[0007] Em alguns aspectos, um sistema inclui um sensor de impressão digital tendo um ou mais eletrodos de detecção e um controlador. O controlador pode ser configurado para fornecer um ou mais primeiros sinais de acionamento a um ou mais eletrodos de detecção para configurar o sensor de impressão digital em um modo de detecção capacitiva, e fornecer um ou mais segundos sinais de acionamento para o um ou mais eletrodos de detecção para configurar o sensor de impressão digital em um modo de detecção ultrassônica. O um ou mais segundos sinais de acionamento podem ser diferentes de um ou mais primeiros sinais de acionamento.[0007] In some aspects, a system includes a fingerprint sensor having one or more sensing electrodes and a controller. The controller may be configured to provide one or more first drive signals to the one or more sensing electrodes to configure the fingerprint sensor in a capacitive sensing mode, and provide one or more second drive signals to the one or more electrodes. detection mode to configure the fingerprint sensor in an ultrasonic detection mode. The one or more second trigger signals may be different from the one or more first trigger signals.
[0008] Em algumas implementações, o controlador inclui um amplificador configurado para fornecer um ou mais segundos sinais de acionamento no modo de detecção ultrassônica. O amplificador pode ser configurado para estar em um estado de alta impedância no modo de detecção capacitiva, em que tal estado de impedância indica a operação do amplificador com uma impedância de saída maior do que a impedância de saída do amplificador no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, o controlador é configurado adicionalmente para configurar o sensor de impressão digital para operar no modo de detecção ultrassônica com base no sensor de impressão digital que detecta um toque no modo de detecção capacitiva. Em algumas implementações, um dispositivo móvel alojando o sensor de impressão digital é configurado para despertar a partir dE um modo de espera responsivo ao sensor de impressão digital que detecta o toque no modo de detecção capacitiva e no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um dispositivo móvel alojando o sensor de impressão digital é configurado para despertar de um modo de espera responsivo ao sensor de impressão digital que detecta o toque no modo de detecção capacitiva e uma impressão digital autorizada no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um dispositivo móvel alojando o sensor de impressão digital é configurado para permitir a um usuário mais acesso aos dados de dispositivo, programas, ou capacidades responsivos ao sensor de impressão digital que detecta o toque no modo de detecção capacitiva e uma impressão digital autorizada no modo de detecção ultrassônica.[0008] In some implementations, the controller includes an amplifier configured to provide one or more second drive signals in the ultrasonic detection mode. The amplifier may be configured to be in a high impedance state in capacitive sensing mode, wherein such impedance state indicates operation of the amplifier with an output impedance greater than the output impedance of the amplifier in ultrasonic sensing mode. In some implementations, the controller is further configured to configure the fingerprint sensor to operate in ultrasonic sensing mode based on the fingerprint sensor detecting a touch in capacitive sensing mode. In some implementations, a mobile device housing the fingerprint sensor is configured to wake up from a standby mode responsive to the fingerprint sensor that detects touch in capacitive sensing mode and ultrasonic sensing mode. In some implementations, a mobile device housing the fingerprint sensor is configured to wake from a sleep mode responsive to the fingerprint sensor detecting touch in capacitive sensing mode and an authorized fingerprint in ultrasonic sensing mode. In some implementations, a mobile device housing the fingerprint sensor is configured to allow a user further access to device data, programs, or capabilities responsive to the fingerprint sensor that detects touch in capacitive sensing mode and a fingerprint. authorized in ultrasonic detection mode.
[0009] Em algumas implementações, o controlador é configurado adicionalmente para fornecer, a um processador de aplicações configurado para executar autenticação de impressão digital, um sinal de interrupção que representa que um dedo correspondendo ao toque é detectado pelo sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva. Em algumas implementações, o controlador é configurado adicionalmente para determinar um limite de detecção de toque, que pode ser baseada pelo menos em parte em uma área de contato de um dedo em contato com o sensor de impressão digital. O limite de detecção de toque pode ser ajustado durante um processo de autenticação de impressão digital.[0009] In some implementations, the controller is further configured to provide, to an application processor configured to perform fingerprint authentication, an interrupt signal representing that a finger corresponding to the touch is detected by the fingerprint sensor in fingerprint mode. capacitive detection. In some implementations, the controller is further configured to determine a touch detection threshold, which may be based at least in part on a contact area of a finger in contact with the fingerprint sensor. The touch detection threshold can be adjusted during a fingerprint authentication process.
[0010] Em algumas implementações, o controlador é configurado adicionalmente para reportar um evento de levantamento dos dedos enquanto opera tanto no modo de detecção de capacitância como no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, o controlador é adicionalmente configurado para determinar uma temperatura correspondendo ao sensor de impressão digital. A detecção do toque no modo de detecção capacitiva pode ser baseada, pelo menos em parte, na temperatura.[0010] In some implementations, the controller is additionally configured to report a finger lift event while operating in either the capacitance sensing mode or the ultrasonic sensing mode. In some implementations, the controller is additionally configured to determine a temperature corresponding to the fingerprint sensor. Touch sensing in capacitive sensing mode can be based, at least in part, on temperature.
[0011] Em algumas implementações, o controlador inclui um conjunto de circuitos para gerar um primeiro sinal de acionamento armazenado em memória provisória fornecido ao pelo menos um eletrodo de detecção do sensor de impressão digital quando o sensor de impressão digital está no modo de detecção capacitiva. Em algumas implementações, o sensor de impressão digital inclui um ou mais transdutores ultrassônicas micromaquinados piezelétricos (PMUTs), um ou mais transdutores ultrassônicos micromaquinados (CMUTs), uma ou mais camadas de fluoreto de poli vinil (PVDF) , ou uma ou mais camadas de fluoreto de polivinilideno-trifluoroetileno (PVDF-TrFE).[0011] In some implementations, the controller includes a set of circuitry for generating a first buffered drive signal provided to the at least one detection electrode of the fingerprint sensor when the fingerprint sensor is in capacitive detection mode. . In some implementations, the fingerprint sensor includes one or more piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs), one or more micromachined ultrasonic transducers (CMUTs), one or more layers of polyvinyl fluoride (PVDF), or one or more layers of polyvinylidene-trifluoroethylene fluoride (PVDF-TrFE).
[0012] Em algumas implementações, os eletrodos de detecção do sensor de impressão digital incluem um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo. O primeiro eletrodo, tal como um eletrodo de tela sensível ao toque, é acoplado eletricamente ao controlador para fornecer um primeiro sinal para operar o sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva. O segundo eletrodo é eletricamente acoplado ao controlador para fornecer um segundo sinal para operar o sensor de impressão digital no modo de detecção de impressão digital ultrassônica. O primeiro eletrodo e o segundo eletrodo podem ser posicionados sob um vidro de cobertura de um dispositivo móvel, em torno do perímetro de um dispositivo móvel, sob uma tampa traseira de um dispositivo móvel, ou sob uma tela de um dispositivo de exibição, a título de exemplo. Em algumas implementações, o visor do dispositivo de exibição indica uma posição do sensor de impressão digital de acordo com a presente invenção um toque de dedo é detectado no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, o visor do dispositivo de exibição indica uma recomendação de uma posição na qual um usuário pode colocar o seu dedo. O primeiro eletrodo e/ou o segundo eletrodo podem ser configurados para detectar um gesto para os dedos.[0012] In some implementations, the fingerprint sensor detection electrodes include a first electrode and a second electrode. The first electrode, such as a touch screen electrode, is electrically coupled to the controller to provide a first signal for operating the fingerprint sensor in capacitive sensing mode. The second electrode is electrically coupled to the controller to provide a second signal to operate the fingerprint sensor in ultrasonic fingerprint detection mode. The first electrode and the second electrode may be positioned under a glass cover of a mobile device, around the perimeter of a mobile device, under a back cover of a mobile device, or under a screen of a display device, for example. example. In some implementations, the display of the display device indicates a position of the fingerprint sensor in accordance with the present invention a finger touch is detected in the capacitive sensing mode or in the ultrasonic sensing mode. In some implementations, the display device display indicates a recommendation of a position in which a user can place their finger. The first electrode and/or the second electrode may be configured to detect a finger gesture.
[0013] Em algumas implementações, o controlador pode configurar o um ou mais eletrodos de detecção no modo de detecção ultrassônica quando da indicação do uma mudança em movimento ou uma mudança na orientação de um acelerômetro em dispositivo ou um giroscópio em dispositivo, em que “no dispositivo” denota que o acelerômetro ou giroscópio é alojado dentro do mesmo dispositivo de envolvimento à medida que o controlador é, tal como onde um controlador e um acelerômetro são alojados dentro do mesmo aparelho telefônico em algumas implementações, o controlador pode ser configurado para ajustar uma taxa de detecção de dedo no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica quando da indicação de uma mudança no movimento ou uma mudança na orientação de um acelerômetro em dispositivo ou um giroscópio em dispositivo. Em algumas implementações, o controlador pode ser configurado para ajustar um limite de detecção de toque quando da indicação de uma mudança no movimento ou uma mudança na orientação de um acelerômetro em dispositivo ou um giroscópio em dispositivo. Em algumas implementações, o controlador pode ser configurado para detectar um sinal piezelétrico gerado acusticamente no modo de detecção capacitiva. Por exemplo, o sinal piezelétrico gerado acusticamente pode originar-se de uma derivação, uma fricção ou uma emissão acústica de um dedo.[0013] In some implementations, the controller may configure the one or more sensing electrodes in ultrasonic sensing mode upon indicating a change in motion or a change in orientation from an on-device accelerometer or an on-device gyroscope, wherein “ on device” denotes that the accelerometer or gyroscope is housed within the same enclosing device as the controller is, such as where a controller and an accelerometer are housed within the same telephone handset in some implementations, the controller may be configured to adjust a finger detection rate in capacitive detection mode or in ultrasonic detection mode when indicating a change in movement or a change in orientation of an on-device accelerometer or an on-device gyroscope. In some implementations, the controller may be configured to adjust a touch detection threshold upon indicating a change in motion or a change in orientation of an on-device accelerometer or an on-device gyroscope. In some implementations, the controller may be configured to detect an acoustically generated piezoelectric signal in capacitive sensing mode. For example, the acoustically generated piezoelectric signal may originate from a shunt, a friction, or an acoustic emission from a finger.
[0014] Em alguns aspectos, um método para configurar um sensor de impressão digital inclui configuração, por um controlador, o sensor de impressão digital para funcionar em um modo de detecção capacitiva; determinar que um objeto tocou um eletrodo de detecção utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva; configurando, pelo controlador, o sensor de impressão digital para funcionar em um modo de detecção ultrassônica; determinar que o objeto que tocou o eletrodo de detecção é um dedo utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção ultrassônica; e instruir um processador de aplicações para despertar e autenticar uma impressão digital do dedo.[0014] In some aspects, a method for configuring a fingerprint sensor includes configuring, by a controller, the fingerprint sensor to operate in a capacitive sensing mode; determining that an object has touched a detection electrode using the fingerprint sensor in capacitive detection mode; configuring, by the controller, the fingerprint sensor to operate in an ultrasonic detection mode; determining that the object that touched the detection electrode is a finger using the fingerprint sensor in ultrasonic detection mode; and instructing an application processor to wake up and authenticate a finger fingerprint.
[0015] Em algumas implementações, a configuração do sensor de impressão digital para funcionar no modo de detecção ultrassônica inclui o acionamento de um amplificador para a provisão de um sinal de acionamento para o sinal um eletrodo do sensor de impressão digital e configurando o amplificador para operar em um estado de alta impedância no modo de detecção capacitiva. Instruir o processador de aplicações para autenticar a impressão digital pode incluir a afirmação de um sinal de interrupção que representa que o objeto é determinado como sendo um dedo utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, o método pode ainda incluir o retorno a uma tela inicial ou o destravamento da rede um visor de um dispositivo móvel quando a impressão digital do dedo foi autenticada.[0015] In some implementations, configuring the fingerprint sensor to operate in ultrasonic detection mode includes driving an amplifier to provide a drive signal to signal an electrode of the fingerprint sensor and configuring the amplifier to operate in a high impedance state in capacitive sensing mode. Instructing the application processor to authenticate the fingerprint may include asserting an interrupt signal representing that the object is determined to be a finger using the fingerprint sensor in ultrasonic detection mode. In some implementations, the method may further include returning to a home screen or network unlocking a display of a mobile device when the finger print has been authenticated.
[0016] Em algumas implementações, o método pode incluir fazer com que as características adicionais dos sistemas descritos acima sejam realizadas.[0016] In some implementations, the method may include causing additional features of the systems described above to be realized.
[0017] Em alguns aspectos, um meio legível por computador não transitório armazena instruções executáveis por um ou mais processadores de um controlador para fazer com que um método seja executado para configurar um sensor de impressão digital. As instruções podem ser configuradas de modo que o método inclui configurar o sensor de impressão digital para funcionar em um modo de detecção capacitiva; determinar que um objeto tocou um eletrodo de detecção utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva; configurar o sensor de impressão digital para funcionar em um modo de detecção ultrassônica; determinar que o objeto que tocou o eletrodo de detecção é um dedo utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção ultrassônica; e instruir um processador de aplicações para autenticar uma impressão digital do dedo. Em algumas implementações, o método pode ainda incluir retornar para uma tela inicial ou desligamento de um dispositivo móvel quando a impressão digital do dedo foi autenticada.[0017] In some aspects, a non-transitory computer-readable medium stores instructions executable by one or more processors of a controller to cause a method to be executed for configuring a fingerprint sensor. The instructions may be configured so that the method includes configuring the fingerprint sensor to operate in a capacitive sensing mode; determining that an object has touched a detection electrode using the fingerprint sensor in capacitive detection mode; configure the fingerprint sensor to work in an ultrasonic detection mode; determining that the object that touched the detection electrode is a finger using the fingerprint sensor in ultrasonic detection mode; and instructing an application processor to authenticate a finger print. In some implementations, the method may further include returning to a home screen or shutting down a mobile device when the finger print has been authenticated.
[0018] Em algumas implementações, as instruções podem ser configuradas para fazer com que aspectos adicionais dos sistemas e/ou métodos descritos acima sejam realizados.[0018] In some implementations, instructions may be configured to cause additional aspects of the systems and/or methods described above to be performed.
[0019] Os detalhes de uma ou mais implementações do assunto descrito neste relatório descritivo são estabelecidos nos desenhos anexos e na descrição abaixo. Outras características, aspectos e vantagens se tornarão evidentes a partir da descrição, desenhos e reivindicações. Note que as dimensões relativas das figuras seguintes podem não ser desenhadas em escala.[0019] Details of one or more implementations of the subject matter described in this specification are set out in the attached drawings and in the description below. Other features, aspects and advantages will become apparent from the description, drawings and claims. Note that the relative dimensions of the following figures may not be drawn to scale.
[0020] Números de referência semelhantes e designações nos vários desenhos indicam elementos similares.[0020] Similar reference numbers and designations in the various drawings indicate similar elements.
[0021] A figura 1 mostra uma vista frontal de uma representação diagramática de um dispositivo móvel exemplar que inclui um sistema de detecção ultrassônica de acordo com algumas implementações.[0021] Figure 1 shows a front view of a diagrammatic representation of an exemplary mobile device that includes an ultrasonic detection system according to some implementations.
[0022] A figura 2A mostra uma representação em diagrama de blocos de componentes de um sistema de detecção ultrassônica exemplar de acordo com algumas implementações.[0022] Figure 2A shows a block diagram representation of components of an exemplary ultrasonic detection system according to some implementations.
[0023] A figura 2B mostra uma representação em diagrama de blocos de componentes de um dispositivo móvel exemplar que inclui o sistema de detecção ultrassônica da Figura 2A.[0023] Figure 2B shows a block diagram representation of components of an exemplary mobile device that includes the ultrasonic detection system of Figure 2A.
[0024] A figura 3 a mostra uma vista de projeção em seção transversal de uma representação diagramática de uma porção de um sistema de detecção ultrassônica exemplar de acordo com algumas implementações.[0024] Figure 3a shows a cross-sectional projection view of a diagrammatic representation of a portion of an exemplary ultrasonic detection system according to some implementations.
[0025] A figura 3B mostra uma vista lateral em seção transversal ampliada do sistema de detecção ultrassônica exemplar da Figura 3 a de acordo com algumas implementações.[0025] Figure 3B shows an enlarged cross-sectional side view of the exemplary ultrasonic detection system of Figure 3a according to some implementations.
[0026] A figura 4 A mostra uma vista de projeção explodida de componentes de exemplo do sistema de detecção ultrassônica exemplar das Figuras 3A e 3B de acordo com algumas implementações.[0026] Figure 4A shows an exploded projection view of example components of the exemplary ultrasonic detection system of Figures 3A and 3B according to some implementations.
[0027] A figura 4B mostra uma vista de projeção explodida de componentes de exemplo de um conjunto de transceptor ultrassônica em um sistema de sensor ultrassônico das Figuras 3A e 3B de acordo com algumas implementações.[0027] Figure 4B shows an exploded projection view of example components of an ultrasonic transceiver assembly in an ultrasonic sensor system of Figures 3A and 3B according to some implementations.
[0028] A figura 5 mostra um exemplo de utilização de um sensor de impressão digital em modos de detecção capacitiva e detecção ultrassônica para “despertar” um dispositivo eletrônico.[0028] Figure 5 shows an example of using a fingerprint sensor in capacitive detection and ultrasonic detection modes to “wake up” an electronic device.
[0029] A figura 6 mostra um exemplo de um fluxograma para usar o sensor de impressão digital em modos de detecção capacitiva e de detecção ultrassônica para despertar o dispositivo eletrônico.[0029] Figure 6 shows an example of a flowchart for using the fingerprint sensor in capacitive detection and ultrasonic detection modes to wake up the electronic device.
[0030] A figura 7A mostra um exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador configurando um sensor de impressão digital para operar em um modo de detecção capacitiva.[0030] Figure 7A shows an example of a circuit schematic of a controller circuit configuring a fingerprint sensor to operate in a capacitive detection mode.
[0031] A figura 7B mostra um exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador configurando um sensor de impressão digital para operar em um modo de detecção ultrassônica.[0031] Figure 7B shows an example of a circuit schematic of a controller circuit configuring a fingerprint sensor to operate in an ultrasonic detection mode.
[0032] A figura 8 mostra um exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos.[0032] Figure 8 shows an example of a circuit diagram of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive or ultrasonic detection modes.
[0033] A figura 9 mostra outro exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos.[0033] Figure 9 shows another example of a circuit diagram of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive or ultrasonic detection modes.
[0034] A figura 10 mostra outro exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos.[0034] Figure 10 shows another example of a circuit diagram of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive or ultrasonic detection modes.
[0035] A figura 11 mostra um exemplo de um diagrama de blocos de alto nível de um circuito controlador, sensor de impressão digital e um processador de aplicações.[0035] Figure 11 shows an example of a high-level block diagram of a controller circuit, fingerprint sensor and an application processor.
[0036] A figura 12 mostra outro exemplo de um diagrama de blocos de alto nível de um circuito controlador, sensor de impressão digital e processador de aplicações.[0036] Figure 12 shows another example of a high-level block diagram of a controller circuit, fingerprint sensor and application processor.
[0037] A figura 13 mostra um exemplo de ajuste de uma capacitância determinada utilizando o sensor de impressão digital com base em temperatura.[0037] Figure 13 shows an example of adjusting a capacitance determined using the temperature-based fingerprint sensor.
[0038] A figura 14 mostra um exemplo de um fluxograma para ajustar a capacitância determinada utilizando um sensor de impressão digital.[0038] Figure 14 shows an example of a flowchart for adjusting the capacitance determined using a fingerprint sensor.
[0039] A figura 15A mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica para detectar a presença de um objeto utilizando um sensor de impressão digital.[0039] Figure 15A shows an example of a flowchart for a method of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode to detect the presence of an object using a fingerprint sensor.
[0040] A figura 15B mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva para detectar inicialmente a presença de um objeto e de um modo de detecção ultrassônica para detectar a presença continuada do objeto e para detectar quando o objeto foi levantado utilizando um sensor de impressão digital.[0040] Figure 15B shows an example of a flowchart for a method of using a capacitive detection mode to initially detect the presence of an object and an ultrasonic detection mode to detect the continued presence of the object and to detect when the object was lifted using a fingerprint sensor.
[0041] A figura 15C mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva para detectar inicialmente a presença de um objeto, em ambos, no modo de detecção ultrassônica e no modo de detecção capacitiva para detectar a presença continuada do objeto e para detectar quando o objeto foi levantado utilizando um sensor de impressão digital.[0041] Figure 15C shows an example of a flowchart for a method of using a capacitive detection mode to initially detect the presence of an object, in both the ultrasonic detection mode and the capacitive detection mode to detect the presence continuous movement of the object and to detect when the object has been lifted using a fingerprint sensor.
[0042] A figura 16A mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção associados para despertar um dispositivo eletrônico.[0042] Figure 16A shows an example of using a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode with a fingerprint sensor and one or more associated sensing electrodes to wake up an electronic device.
[0043] A figura 16B mostra outro exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção associados para despertar um dispositivo eletrônico.[0043] Figure 16B shows another example of using a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode with a fingerprint sensor and one or more associated sensing electrodes to wake up an electronic device.
[0044] A figura 17 mostra uma vista lateral de uma configuração com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção posicionados sob um vidro de cobertura de um dispositivo de exibição.[0044] Figure 17 shows a side view of a configuration with a fingerprint sensor and one or more detection electrodes positioned under a cover glass of a display device.
[0045] A figura 18 mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital posicionado atrás de uma tela de um dispositivo eletrônico para despertar o dispositivo eletrônico.[0045] Figure 18 shows an example of using a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode with a fingerprint sensor positioned behind a screen of an electronic device to wake up the electronic device.
[0046] A figura 19 mostra uma vista lateral de uma configuração com um sensor de impressão digital posicionado atrás de uma tela de um dispositivo móvel.[0046] Figure 19 shows a side view of a configuration with a fingerprint sensor positioned behind a screen of a mobile device.
[0047] Figura 20 mostra um exemplo de um fluxograma para um método para guiar um usuário de Um Dispositivo de exibição de LCD ou OLED para posicionar um dedo acima de um sensor de impressão digital sob-LCD ou sob-OLED.[0047] Figure 20 shows an example of a flowchart for a method for guiding a user of an LCD or OLED display device to position a finger above an under-LCD or under-OLED fingerprint sensor.
[0048] A figura 21 mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção associados, posicionados atrás de uma tela de um dispositivo eletrônico para despertar o dispositivo eletrônico.[0048] Figure 21 shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode with a fingerprint sensor and one or more associated detection electrodes, positioned behind a screen of an electronic device to awaken the electronic device.
[0049] A figura 22 mostra uma vista lateral de uma configuração com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção associados posicionados atrás de uma tela de um dispositivo móvel.[0049] Figure 22 shows a side view of a configuration with a fingerprint sensor and one or more associated detection electrodes positioned behind a screen of a mobile device.
[0050] A figura 23 a mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção, associados, posicionados atrás de uma tampa traseira de um dispositivo eletrônico.[0050] Figure 23 a shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode with a fingerprint sensor and one or more associated detection electrodes positioned behind a back cover of an electronic device .
[0051] A figura 23B mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção, associados, posicionados atrás de uma tampa traseira de um dispositivo eletrônico para detectar movimentos de dedo.[0051] Figure 23B shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode with a fingerprint sensor and one or more associated detection electrodes positioned behind a back cover of an electronic device to detect finger movements.
[0052] A descrição a seguir é dirigida a certas implementações para a finalidade de descrever os aspectos inovadores desta descrição. No entanto, uma pessoa versada na técnica reconhecerá prontamente que t que os ensinamentos aqui podem ser aplicados em uma multidão de diferentes modos. As implementações descritas podem ser implementadas em qualquer dispositivo, aparelho ou sistema que inclua um sistema biométrico conforme aqui descrito para detecção ultrassônica. Além disso, é contemplado que as implementações descritas podem ser incluídas ou associadas a uma variedade de dispositivos eletrônicos tais como, mas não limitado a: telefones móveis, telefones celulares habilitados na Internet de multimídia, receptores de televisão móveis, dispositivos sem fio, telefones inteligentes, cartões inteligentes, dispositivos de vestuário tais como braceletes, tiras, cintas de pulso, anéis, bandas de cabeça e remendos, etc. Dispositivos Bluetooth ®, assistentes pessoais de dados (PDAs), receptores de correio eletrônico sem fio, computadores portáteis ou portáteis, netbooks, banners, livros inteligentes, tablets, impressoras, copiadoras, scanners, dispositivos de fac-símile, sistema de posicionamento global (GPS) receptores/navegadores, câmeras, tocadores de mídia digital (tais como aparelhos de reprodução de MP3), câmeras de vídeo, consoles de jogos, relógios de pulso, relógios, calculadoras, monitores de televisão, displays de painel plano, dispositivos de leitura eletrônica (por exemplo, e-readers), dispositivos de saúde móveis, monitores de computador, displays de automóveis (incluindo displays de odômetro e velocímetro, etc.), controles e/ou displays de cabine, telas de visualização de câmera (tal como o visor de uma câmera de visualização traseira em um veículo), fotografias eletrônicas, cartazes eletrônicos ou sinais, projetores, estruturas arquiteturais, micro-ondas, refrigeradores, sistemas estéreo, gravadores de cassete ou jogadores, tocadores de DVD, tocadores de CD, VCRs, rádios, chips de memória portáteis, lavadoras, secadoras, lavador/secadoras Máquinas de caixa automático (ATMs), medidores de estacionamento, embalagem (tal como em aplicações de sistemas eletromecânicos (EMS) incluindo sistemas microeletromecânicos (MEMS) aplicações, bem como aplicações não EMS), estruturas estéticas (como display de imagens em uma peça de joia ou roupas) e uma variedade de dispositivos EMS. Os ensinamentos aqui também podem ser usados em aplicações tais como, mas não limitado a dispositivos de comutação eletrônicos, filtros de radiofrequência, sensores, acelerômetros, giroscópios, dispositivos de detecção de movimento, magnetômetros, componentes inerciais para eletrônica de consumidor, partes de produtos eletrônicos de consumidor, varactores, dispositivos de cristal líquido, dispositivos eletroforéticos, esquemas de acionamento, processos de fabricação e equipamento de teste eletrônico. Assim, não se pretende que os ensinamentos sejam limitados às implementações descritas apenas nas Figuras, mas, ao invés disso, tem ampla aplicabilidade como será prontamente aparente para alguém versado na técnica.[0052] The following description is directed to certain implementations for the purpose of describing the innovative aspects of this description. However, one skilled in the art will readily recognize that the teachings herein can be applied in a multitude of different ways. The described implementations may be implemented in any device, apparatus or system that includes a biometric system as described herein for ultrasonic detection. Furthermore, it is contemplated that the described implementations may be included in or associated with a variety of electronic devices such as, but not limited to: mobile phones, multimedia Internet-enabled cell phones, mobile television receivers, wireless devices, smart phones , smart cards, clothing devices such as bracelets, straps, wrist straps, rings, headbands and patches, etc. Bluetooth® devices, personal data assistants (PDAs), wireless e-mail receivers, portable or portable computers, netbooks, banners, smart books, tablets, printers, copiers, scanners, facsimile devices, global positioning system ( GPS) receivers/navigators, cameras, digital media players (such as MP3 players), video cameras, game consoles, wristwatches, clocks, calculators, television monitors, flat panel displays, reading devices electronics (e.g., e-readers), mobile health devices, computer monitors, automobile displays (including odometer and speedometer displays, etc.), cabin controls and/or displays, camera view screens (such as the display of a rear view camera in a vehicle), electronic photographs, electronic posters or signs, projectors, architectural structures, microwaves, refrigerators, stereo systems, cassette recorders or players, DVD players, CD players, VCRs , radios, portable memory chips, washers, dryers, washer/dryers Automatic teller machines (ATMs), parking meters, packaging (such as in electromechanical systems (EMS) applications including microelectromechanical systems (MEMS) applications, as well as applications non-EMS), aesthetic structures (such as displaying images on a piece of jewelry or clothing), and a variety of EMS devices. The teachings herein may also be used in applications such as, but not limited to, electronic switching devices, radio frequency filters, sensors, accelerometers, gyroscopes, motion detection devices, magnetometers, inertial components for consumer electronics, parts of electronic products. devices, varactors, liquid crystal devices, electrophoretic devices, drive schemes, manufacturing processes and electronic test equipment. Thus, the teachings are not intended to be limited to the implementations described in the Figures alone, but rather have broad applicability as will be readily apparent to one skilled in the art.
[0053] Dispositivos eletrônicos tais como telefones inteligentes, tablets e dispositivos úteis, podem estar em um modo de operação de baixa potência no qual a tela de exibição e o processador de aplicações podem ser desligados ou em um modo de espera de baixa potência. Em algumas configurações, o dispositivo pode ser “despertado” e sair do modo de baixa potência ou desligado, pressionando um botão de liga/desliga dedicado ou detectando um dedo (isto é, qualquer um dos dedos da mão, incluindo o polegar, a parte carnuda do polegar perto da articulação basal do polegar, e a palma da mão) sobre um botão biométrico associado com o dispositivo móvel ou tocando uma tela sensível ao toque com um dedo. Os dedos podem ser detectados por meio de detecção capacitiva, o qual inclui a medição de uma mudança na capacitância em um circuito para detectar um toque (por exemplo, um dedo tocando ou golpear a tela sensível ao toque). Entretanto, outros objetos além de um dedo (por exemplo, um topo de mesa metálico, objetos em uma bolsa ou bolsa, uma bochecha de um usuário, etc.) a tela sensível ao toque também pode resultar em uma mudança na capacitância. Estes outros objetos podem criar uma determinação falsa de que um dedo tocou a tela sensível ao toque, resultando no processador de aplicações e na exibição da tela sensível ao toque para ligar quando elas devem permanecer desligadas. Além disso, um dedo que toca a tela sensível ao toque deve ser o do proprietário. Isto é, o processador de aplicações e a exibição da tela sensível ao toque devem ligar (por exemplo, desbloquear o dispositivo) quando um dedo do proprietário é detectado ao invés de outros objetos ou dedos de outras pessoas. O giro do processador de aplicações e exibição da tela sensível ao toque pode resultar em um alto consumo de corrente. Como resultado, falsos positivos podem drenar a bateria do dispositivo.[0053] Electronic devices such as smart phones, tablets and useful devices may be in a low-power operating mode in which the display screen and application processor may be turned off or in a low-power standby mode. In some configurations, the device can be “woken up” from low-power or off mode by pressing a dedicated power button or by detecting a finger (that is, any of the fingers on the hand, including the thumb, the pad of the thumb near the basal joint of the thumb, and the palm of the hand) over a biometric button associated with the mobile device or by touching a touch screen with a finger. Fingers can be detected using capacitive sensing, which includes measuring a change in capacitance in a circuit to detect a touch (e.g., a finger touching or swatting the touchscreen). However, objects other than a finger (e.g., a metal table top, objects in a purse or purse, a user's cheek, etc.) touching the touch screen can also result in a change in capacitance. These other objects may create a false determination that a finger has touched the touch screen, resulting in the application processor and touch screen display to turn on when they should remain off. Additionally, one finger touching the touchscreen must be the owner's. That is, the application processor and touchscreen display must turn on (e.g., unlock the device) when an owner's finger is detected rather than other objects or other people's fingers. Spinning of the application processor and touch screen display may result in high current consumption. As a result, false positives can drain the device's battery.
[0054] Em algumas implementações, um método de detecção de capacitância de duas etapas e detecção ultrassônica pode ser executado para “despertar” um processador de aplicação que pode incluir ligar um visor ou outras partes de um dispositivo móvel, a entrada de um modo de consumo de potência mais alto, ou a entrada de um modo que proporciona maior acesso ao software, dados, informações relacionadas a um usuário autenticado, ou capacidades de dispositivo. Por exemplo, um sensor de impressão digital pode ser configurado para operar em um modo de detecção capacitiva para detectar um toque e operar em um modo de detecção ultrassônica para detectar se o toque é proveniente de um dedo. Em algumas implementações, o mesmo eletrodo (ou eletrodos) do sensor de impressão digital pode ser usado em ambos os modos de detecção capacitiva e de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um ou mais eletrodos de detecção de ou associados com o sensor de impressão digital podem ser configurados para operar no modo de detecção capacitiva e um ou mais outros eletrodos de detecção podem ser configurados para operar no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, um conjunto completo de pixels de sensor piezelétrico ou um subconjunto menor de elementos de pixels no sensor de impressão digital podem ser usados ao operar no modo de detecção ultrassônica. Consequentemente, o sensor de impressão digital pode ser primeiramente configurado para operar no modo de detecção capacitiva e se um toque for detectado, então o sensor de impressão digital pode ser configurado para operar no modo de detecção ultrassônica para determinar se o toque é proveniente de um dedo. Um controlador pode incluir um circuito controlador e um ou mais circuitos controladores para fornecer diferentes conjuntos de um ou mais sinais de acionamento para o eletrodo (ou eletrodos) tal que o mesmo sensor de impressão digital possa comutar a operação entre os dois modos. Se o toque for proveniente de um dedo, o circuito controlador pode fornecer um sinal de interrupção como um indicador ou gatilho indicando que o processador de aplicação deve despertar , Autenticar uma impressão digital com base no dedo detectado durante o modo de detecção ultrassônica, e se autenticado, ligar a tela de exibição da tela sensível ao toque e destravar o dispositivo de modo que esteja em um modo operacional para o usuário. Em algumas implementações onde o processador de aplicações do dispositivo móvel já está despertado e o dispositivo móvel é destravado , o sinal de interrupção gerado pelo método de detecção capacitiva e ultrassônica de duas etapas pode fazer com que o dispositivo móvel retorne para a tela inicial e prepare a entrada adicional do usuário, caso o dispositivo móvel já não esteja em um modo de tela inicial, ou pode fazer com que o dispositivo móvel permita maior acesso ao software, dados, informação relacionada a um usuário autenticado, ou capacidades de dispositivo.[0054] In some implementations, a two-step capacitance sensing and ultrasonic sensing method may be performed to “wake up” an application processor which may include turning on a display or other parts of a mobile device, entering a mode of higher power consumption, or entering a mode that provides greater access to an authenticated user's software, data, related information, or device capabilities. For example, a fingerprint sensor may be configured to operate in a capacitive sensing mode to detect a touch and operate in an ultrasonic sensing mode to detect whether the touch is coming from a finger. In some implementations, the same fingerprint sensor electrode (or electrodes) can be used in both capacitive sensing and ultrasonic sensing modes. In some implementations, one or more sensing electrodes of or associated with the fingerprint sensor may be configured to operate in capacitive sensing mode and one or more other sensing electrodes may be configured to operate in ultrasonic sensing mode. In some implementations, a complete set of piezoelectric sensor pixels or a smaller subset of pixel elements in the fingerprint sensor may be used when operating in ultrasonic detection mode. Accordingly, the fingerprint sensor may first be configured to operate in capacitive sensing mode and if a touch is detected, then the fingerprint sensor may be configured to operate in ultrasonic detection mode to determine whether the touch is coming from a finger. A controller may include a controller circuit and one or more controller circuits for providing different sets of one or more drive signals to the electrode (or electrodes) such that the same fingerprint sensor can switch operation between the two modes. If the touch is coming from a finger, the controller circuit may provide an interrupt signal as an indicator or trigger indicating that the application processor should wake up, authenticate a fingerprint based on the finger detected during the ultrasonic detection mode, and if authenticated, turn on the touchscreen display screen, and unlock the device so that it is in a user-readable mode. In some implementations where the mobile device's application processor is already awake and the mobile device is unlocked, the interrupt signal generated by the two-step capacitive and ultrasonic sensing method may cause the mobile device to return to the home screen and prepare additional user input if the mobile device is not already in a home screen mode, or may cause the mobile device to allow greater access to software, data, information related to an authenticated user, or device capabilities.
[0055] Detecção de capacitância de duas etapas e detecção ultrassônica pode reduzir o número de falsos positivos e, portanto, reduzir o consumo de corrente do dispositivo e aumentar a vida útil da bateria do dispositivo. Adicionalmente, a detecção capacitiva frequentemente utiliza uma corrente mais baixa do que a detecção ultrassônica. Assim, primeiramente utilizando a detecção capacitiva antes de prosseguir com a detecção ultrassônica se pode proporcionar economias adicionais com relação à vida útil da bateria e impedir o uso não intencional ou inadvertido do dispositivo móvel.[0055] Two-step capacitance detection and ultrasonic detection can reduce the number of false positives and therefore reduce the current consumption of the device and increase the battery life of the device. Additionally, capacitive sensing often uses a lower current than ultrasonic sensing. Therefore, first using capacitive sensing before proceeding with ultrasonic sensing can provide additional savings in battery life and prevent unintentional or inadvertent use of the mobile device.
[0056] A figura 1 mostra uma representação diagramática de um dispositivo móvel exemplar 100 que inclui um sistema de detecção ultrassônica de acordo com algumas implementações. O dispositivo móvel 100 pode ser representativo, por exemplo, de vários dispositivos de computação portáteis, telefones celulares, telefones inteligentes, relógios inteligentes, dispositivos multimídia, dispositivos de jogos pessoais, computadores de mesa e computadores laptop, entre outros tipos de dispositivos de computação portáteis. Entretanto, várias implementações descritas aqui não são limitadas em aplicação a dispositivos de computação portáteis. De fato, várias técnicas e princípios aqui descritos podem ser aplicados em dispositivos e sistemas tradicionalmente não portáteis, tal como em monitores de computador, telas de televisão, quiosques, dispositivos de navegação de veículos e sistemas de áudio, entre outras aplicações. Adicionalmente, várias implementações descritas aqui não são limitadas em aplicação a dispositivos que incluem displays.[0056] Figure 1 shows a diagrammatic representation of an exemplary mobile device 100 that includes an ultrasonic detection system according to some implementations. The mobile device 100 may be representative of, for example, various portable computing devices, cell phones, smart phones, smart watches, multimedia devices, personal gaming devices, desktop computers, and laptop computers, among other types of portable computing devices. . However, several implementations described here are not limited in application to portable computing devices. In fact, several techniques and principles described here can be applied to traditionally non-portable devices and systems, such as computer monitors, television screens, kiosks, vehicle navigation devices and audio systems, among other applications. Additionally, various implementations described here are not limited in application to devices that include displays.
[0057] O dispositivo móvel 100 geralmente inclui um invólucro (também referido como um ”alojamento” ou “estojo”) 102 dentro da qual vários circuitos, sensores e outros componentes elétricos residem. Na implementação exemplar ilustrada, o dispositivo móvel 100 também inclui um display de tela sensível ao toque (também referido aqui como um “display sensível ao toque”) 104. O display de tela sensível ao toque 104 geralmente inclui um visor e uma tela sensível ao toque disposta sobre ou de outro modo incorporada em ou integrada com o visor. A tela 104 pode geralmente ser representativa de qualquer dentre uma variedade de tipos de exibição adequados que empregam qualquer uma de uma variedade de tecnologias de exibição adequadas. Por exemplo, o visor 104 pode ser um micro- obturador digital (DMS) visor com base em um diodo emissor de luz (LED) visor, um display de LED orgânico (OLED), um visor de cristal líquido (LCD), um visor LCD que utiliza LEDs como luzes traseiras, um display de plasma, um display baseado em modulador interferométrico (IMOD), ou outro tipo de tela adequada para uso em conjunto com sistemas de interface de utilizador sensíveis ao toque (UI).[0057] The mobile device 100 generally includes an enclosure (also referred to as a "housing" or "case") 102 within which various circuits, sensors, and other electrical components reside. In the illustrated exemplary implementation, the mobile device 100 also includes a touch screen display (also referred to herein as a “touch display”) 104. The touch screen display 104 generally includes a display and a touch screen. touch disposed on or otherwise incorporated into or integrated with the display. The screen 104 may generally be representative of any of a variety of suitable display types that employ any of a variety of suitable display technologies. For example, the display 104 may be a digital micro-shutter (DMS) display based on a light-emitting diode (LED) display, an organic LED display (OLED), a liquid crystal display (LCD), a LCD that uses LEDs as backlights, a plasma display, an interferometric modulator (IMOD)-based display, or another type of display suitable for use in conjunction with touch-sensitive user interface (UI) systems.
[0058] O dispositivo móvel 100 pode incluir vários outros dispositivos ou componentes para interagir com ou de outra forma comunicar informação a ou receber informação a partir de um usuário. Por exemplo, o dispositivo móvel 100 pode incluir um ou mais microfones 106, um ou mais alto-falantes 108 e, em alguns casos, um ou mais botões pelo menos parcialmente mecânicos 110. O dispositivo móvel 100 pode incluir vários outros componentes que permitem características adicionais tais como, por exemplo, uma ou mais câmeras de vídeo ou de imagem parada 112, uma ou mais interfaces de rede sem fio 114 (por exemplo, Bluetooth, WiFi ou celular) e uma ou mais interfaces não sem fio 116 (por exemplo, uma interface de barramento serial universal (USB) ou uma interface HDMI).[0058] The mobile device 100 may include various other devices or components for interacting with or otherwise communicating information to or receiving information from a user. For example, the mobile device 100 may include one or more microphones 106, one or more speakers 108, and, in some cases, one or more at least partially mechanical buttons 110. The mobile device 100 may include various other components that enable features additional devices such as, for example, one or more video or still image cameras 112, one or more wireless network interfaces 114 (e.g., Bluetooth, WiFi, or cellular), and one or more non-wireless interfaces 116 (e.g., , a universal serial bus (USB) interface, or an HDMI interface).
[0059] O dispositivo móvel 100 pode incluir um sistema de detecção ultrassônica 118 capaz de varrer e formar imagens de uma assinatura de objeto, tal como uma impressão digital, impressão de palma ou impressão de mão. Em algumas implementações, o sistema de detecção ultrassônica 118 pode funcionar como um botão de controle sensível ao toque. Em algumas implementações, um botão de controle sensível ao toque pode ser implementado com um sistema mecânico ou elétrico sensível à pressão que é posicionado sob ou sem tensão de outra forma integrada com o sistema de detecção ultrassônica 118. Em outras palavras, em algumas implementações, uma região ocupada pelo sistema de detecção ultrassônica 118 pode funcionar tanto como um botão de entrada do usuário para controlar o dispositivo móvel 100 bem como um sensor de impressão digital para permitir características de segurança tais como características de autenticação do usuário. Em algumas implementações, o sistema de detecção ultrassônica 118 pode ser posicionado sob o vidro de cobertura do visor ou sob uma porção do próprio mostrador. Em algumas implementações, o sistema de detecção ultrassônica 118 pode ser posicionado em uma parede lateral ou mesa no lado traseiro do recinto do dispositivo móvel 102. O recinto 102 pode alojar um sensor de impressão digital como parte do sistema de detecção ultrassônica 118 que é configurável para operar em um modo de detecção capacitiva ou um modo de detecção ultrassônica.[0059] Mobile device 100 may include an ultrasonic detection system 118 capable of scanning and imaging an object signature, such as a fingerprint, palm print, or handprint. In some implementations, the ultrasonic detection system 118 may function as a touch-sensitive control button. In some implementations, a touch-sensitive control button may be implemented with a pressure-sensitive mechanical or electrical system that is positioned under or without voltage otherwise integrated with the ultrasonic detection system 118. In other words, in some implementations, A region occupied by the ultrasonic detection system 118 may function as both a user input button for controlling the mobile device 100 as well as a fingerprint sensor to enable security features such as user authentication features. In some implementations, the ultrasonic detection system 118 may be positioned under the cover glass of the display or under a portion of the display itself. In some implementations, the ultrasonic detection system 118 may be positioned on a side wall or table on the rear side of the mobile device enclosure 102. The enclosure 102 may house a fingerprint sensor as part of the ultrasonic detection system 118 that is configurable. to operate in a capacitive sensing mode or an ultrasonic sensing mode.
[0060] A figura 2A mostra uma representação em diagrama de blocos de componentes de um sistema de detecção ultrassônica exemplar 200, de acordo com algumas implementações. Conforme mostrado, o sistema de detecção ultrassônica 200 pode incluir um sistema de sensor 202 e um sistema de controle 204 acoplado eletricamente ao sistema de sensor 202. O sistema de sensor 202 pode ser capaz de varrer um objeto e fornecer dados de imagem medidos brutos utilizáveis para obter uma assinatura de objeto tal como, por exemplo, uma impressão digital de um dedo humano. O sistema de controle 204 pode ser capaz de controlar o sistema de sensor 202 e processar os dados de imagem medidos brutos recebidos do sistema de sensor. Em algumas implementações, o sistema de detecção ultrassônica 200 pode incluir um sistema de interface 206 capaz de transmitir ou receber dados, tal como dados de imagem, medidos brutos ou processados, ou de vários componentes dentro ou integrados com o sistema de detecção ultrassônica 200 ou, em algumas implementações, a ou a partir de vários componentes Dispositivos ou outros sistemas externos ao modo de detecção ultrassônica.[0060] Figure 2A shows a block diagram representation of components of an exemplary ultrasonic detection system 200, according to some implementations. As shown, the ultrasonic detection system 200 may include a sensor system 202 and a control system 204 electrically coupled to the sensor system 202. The sensor system 202 may be capable of scanning an object and providing usable raw measured image data. to obtain an object signature such as, for example, a fingerprint of a human finger. The control system 204 may be capable of controlling the sensor system 202 and processing the raw measured image data received from the sensor system. In some implementations, the ultrasonic detection system 200 may include an interface system 206 capable of transmitting or receiving data, such as image data, raw or processed measurements, or from various components within or integrated with the ultrasonic detection system 200 or , in some implementations, to or from multiple component devices or other systems external to the ultrasonic detection mode.
[0061] A figura 2B mostra uma representação em diagrama de blocos de componentes de um dispositivo móvel exemplar 210 que inclui o sistema de detecção ultrassônica 200 da Figura 2 a, por exemplo, o dispositivo móvel 210 pode ser uma representação em diagrama de blocos do dispositivo móvel 100, mostrado e descrito com referência à Figura 1 acima. O sistema de sensor 202 do sistema de detecção ultrassônica 200 do dispositivo móvel 210 pode ser implementado com um arranjo de sensor ultrassônico 212. O sistema de controle 204 do sistema de detecção ultrassônica 200 pode ser implementado com um controlador 214 que é eletricamente acoplado ao arranjo de sensor ultrassônico 212. Enquanto o controlador 214 é mostrado e descrito como um único componente, em algumas implementações, o controlador 214 pode coletivamente referir-se a duas ou mais unidades de controle ou unidades de processamento mais distintas em comunicação elétrica entre si. Em algumas implementações, o controlador 214 pode incluir um ou mais dentre processador de chip único ou de múltiplos chips de finalidade geral, uma unidade central de processamento (CPU), um processador de sinais digitais (DSP), um processador de aplicações, um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável (PLD), porta discreta ou lógica de transistor, componentes físicos discretos, ou qualquer combinação deles, projetada para realizar as funções e operações descritas aqui.[0061] Figure 2B shows a block diagram representation of components of an exemplary mobile device 210 that includes the ultrasonic detection system 200 of Figure 2 a, for example, the mobile device 210 may be a block diagram representation of the mobile device 100, shown and described with reference to Figure 1 above. The sensor system 202 of the ultrasonic detection system 200 of the mobile device 210 may be implemented with an ultrasonic sensor array 212. The control system 204 of the ultrasonic detection system 200 may be implemented with a controller 214 that is electrically coupled to the array. of ultrasonic sensor 212. While controller 214 is shown and described as a single component, in some implementations, controller 214 may collectively refer to two or more more distinct control units or processing units in electrical communication with each other. In some implementations, controller 214 may include one or more of a general purpose single-chip or multi-chip processor, a central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), an application processor, a circuit application-specific integrated system (ASIC), a field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device (PLD), discrete gate or transistor logic, discrete physical components, or any combination thereof, designed to perform the functions and operations described here.
[0062] O sistema de detecção ultrassônica 200 da Figura 2B pode incluir um módulo de processamento de imagem 218. Em algumas implementações, os dados de imagem medidos brutos providos pelo arranjo de sensor ultrassônico 212 podem ser enviados, transmitidos, comunicado ou de outro modo fornecido ao módulo de processamento de imagem 218. O módulo de processamento de imagem 218 pode incluir qualquer combinação adequada de hardware, firmware e software configurado, adaptado ou de outro modo operável para processar os dados de imagem fornecidos pelo arranjo de sensor ultrassônico 212. Em algumas implementações, o módulo de processamento de imagem 218 pode incluir circuitos de processamento de sinal ou imagem ou componentes de circuito incluindo, por exemplo, amplificadores (tais como amplificadores de instrumentação ou amplificadores de armazenamento intermediário), misturadores analógicos ou digitais ou multiplicadores, comutadores, conversores analógico para digital (ADCs) filtros passivos ou filtros analógicos ativos, entre outros. Em algumas implementações, um ou mais desses circuitos ou componentes de circuito podem ser integrados dentro do controlador 214, por exemplo, onde o controlador 214 é implementado como um sistema em chip (SoC) ou sistema em pacote (SIP). Em algumas implementações, pode ser integrado um ou mais desses circuitos ou componentes de circuito dentro de um DSP incluído dentro ou acoplado ao controlador, em algumas implementações, o módulo de processamento de imagem 218 pode ser implementado pelo menos parcialmente através de software. Por exemplo, uma ou mais funções de, ou operações realizadas por, um ou mais dos circuitos ou componentes de circuito recém-descritos podem, em vez disso, ser realizados por um ou mais módulos de software que executam, por exemplo, em uma unidade de processamento do controlador 214 (tal como em um processador de uso geral ou um DSP). Em algumas implementações, o módulo de processamento de imagem 218 ou partes do mesmo pode ser implementado em software e pode rodar em um processador de aplicações, tal como o processador 220 associado com o dispositivo móvel o processador de aplicações pode ter um coprocessador dedicado e/ou módulos de software para o processamento seguro dos dados de imagem biométrica dentro do processador de aplicações (algumas vezes referido como a “zona de confiança”).[0062] The ultrasonic detection system 200 of Figure 2B may include an image processing module 218. In some implementations, the raw measured image data provided by the ultrasonic sensor array 212 may be sent, transmitted, communicated, or otherwise provided to the image processing module 218. The image processing module 218 may include any suitable combination of hardware, firmware and software configured, adapted or otherwise operable to process the image data provided by the ultrasonic sensor array 212. In In some implementations, the image processing module 218 may include signal or image processing circuits or circuit components including, for example, amplifiers (such as instrumentation amplifiers or intermediate storage amplifiers), analog or digital mixers or multipliers, switches , analog to digital converters (ADCs), passive filters or active analog filters, among others. In some implementations, one or more such circuits or circuit components may be integrated within the controller 214, for example, where the controller 214 is implemented as a system-on-chip (SoC) or system-in-package (SIP). In some implementations, one or more such circuits or circuit components may be integrated within a DSP included within or coupled to the controller; in some implementations, the image processing module 218 may be implemented at least partially through software. For example, one or more functions of, or operations performed by, one or more of the circuits or circuit components just described may, instead, be performed by one or more software modules executing, for example, in a unit processor 214 (such as in a general purpose processor or a DSP). In some implementations, the image processing module 218 or portions thereof may be implemented in software and may run on an application processor, such as the processor 220 associated with the mobile device, the application processor may have a dedicated coprocessor and/or or software modules for the secure processing of biometric image data within the application processor (sometimes referred to as the “zone of trust”).
[0063] Em algumas implementações, além do sistema de detecção ultrassônica 200, o dispositivo móvel 210 pode incluir um processador separado 220, uma memória 222, uma interface 216 e uma fonte de alimentação 224. Em algumas implementações, o controlador 214 do sistema de detecção ultrassônica 200 pode controlar o arranjo de sensor ultrassônico 212 e o módulo de processamento de imagem 218, e o processador 220 do dispositivo móvel 210 pode controlar outros componentes do dispositivo móvel 210. Em algumas implementações, o processador 220 comunica dados ao controlador 214, incluindo, por exemplo, instruções ou comandos. Em alguns tais implementações, o controlador 214 pode comunicar dados ao processador 220, incluindo, por exemplo, dados de imagem brutos ou processados (também referidos como “informação de imagem”). Deve-se entender também que, em algumas outras implementações, a funcionalidade do controlador 214 pode ser implementada inteiramente, ou pelo menos parcialmente, pelo processador 220. Em algumas tais implementações, um controlador separado 214 para o sistema de detecção ultrassônica 200 pode não ser requerido porque as funções do controlador 214 podem ser realizadas pelo processador 220 do dispositivo móvel 210.[0063] In some implementations, in addition to the ultrasonic detection system 200, the mobile device 210 may include a separate processor 220, a memory 222, an interface 216, and a power supply 224. In some implementations, the controller 214 of the ultrasonic detection 200 may control the ultrasonic sensor array 212 and the image processing module 218, and the processor 220 of the mobile device 210 may control other components of the mobile device 210. In some implementations, the processor 220 communicates data to the controller 214, including, for example, instructions or commands. In some such implementations, controller 214 may communicate data to processor 220, including, for example, raw or processed image data (also referred to as “image information”). It should also be understood that, in some other implementations, the functionality of controller 214 may be implemented entirely, or at least partially, by processor 220. In some such implementations, a separate controller 214 for the ultrasonic detection system 200 may not be available. required because the functions of the controller 214 can be performed by the processor 220 of the mobile device 210.
[0064] Dependendo da implementação, um ou ambos do controlador 214 e do processador 220 podem armazenar dados na memória 222. Por exemplo, os dados armazenados na memória 222 podem incluir dados de imagem medidos brutos, dados de imagem filtrados ou processados de outra forma, dados de imagem estimados, ou dados de imagem refinada final. A memória 222 pode armazenar código executável por processador ou outras instruções executáveis por computador capazes de execução por um ou ambos o controlador 214 e o processador 220 para executar várias operações (ou para fazer com que outros componentes tais como o arranjo de sensor ultrassônico 212, o módulo de processamento de imagem 218, ou outros módulos para realizar operações), incluindo qualquer um dos cálculos, computações, estimativas ou outras determinações descritas aqui. Deve ser também entendido que a memória 222 pode se referir coletivamente a um ou mais dispositivos de memória (ou “componentes”). Por exemplo, dependendo da implementação, o controlador 214 pode ter acesso a e armazenar dados em um diferente dispositivo de memória do que o processador 220. Em algumas implementações, um ou mais dos componentes de memória podem ser implementados como um arranjo de memória flash com base em NOR ou NAND. Em algumas outras implementações, um ou mais dos componentes de memória podem ser implementados como um tipo diferente de memória não volátil. Adicionalmente, em algumas implementações, um ou mais dos componentes de memória podem incluir um conjunto de memória volátil tal como, por exemplo, um tipo de RAM.[0064] Depending on the implementation, one or both of controller 214 and processor 220 may store data in memory 222. For example, data stored in memory 222 may include raw measured image data, filtered image data, or otherwise processed image data. , estimated image data, or final refined image data. Memory 222 may store processor-executable code or other computer-executable instructions capable of execution by either or both the controller 214 and the processor 220 to perform various operations (or to cause other components such as the ultrasonic sensor array 212, the image processing module 218, or other modules for performing operations), including any of the calculations, computations, estimates or other determinations described herein. It should also be understood that memory 222 may refer collectively to one or more memory devices (or “components”). For example, depending on the implementation, controller 214 may have access to and store data in a different memory device than processor 220. In some implementations, one or more of the memory components may be implemented as a flash memory array based on in NOR or NAND. In some other implementations, one or more of the memory components may be implemented as a different type of non-volatile memory. Additionally, in some implementations, one or more of the memory components may include a volatile memory pool such as, for example, a type of RAM.
[0065] m algumas implementações, o controlador 214 ou o processador 220 pode comunicar dados armazenados na memória 222 ou 204 dados recebidos diretamente do módulo de processamento de imagem 218 através de uma interface 216. Por Exemplo, tais dados comunicados podem incluir dados de imagem ou dados derivados ou de outra forma determinados a partir de dados de imagem. A interface 216 pode se referir coletivamente a uma ou mais interfaces de um ou mais vários tipos. Em algumas implementações, a interface 216 pode incluir uma interface de memória para receber dados a partir de armazenamento de dados para uma memória externa tal como um dispositivo de memória removível. Adicionalmente ou alternativamente, a interface 216 pode incluir uma ou mais interfaces de rede sem fio ou uma ou mais interfaces de rede cabeada que permitem a transferência de dados brutos ou processados, bem como a recepção de dados a partir de um dispositivo de computação externo, sistema ou servidor.[0065] In some implementations, controller 214 or processor 220 may communicate data stored in memory 222 or data 204 received directly from image processing module 218 via an interface 216. For example, such communicated data may include image data or data derived from or otherwise determined from image data. Interface 216 may collectively refer to one or more interfaces of one or more various types. In some implementations, interface 216 may include a memory interface for receiving data from data storage to an external memory such as a removable memory device. Additionally or alternatively, interface 216 may include one or more wireless network interfaces or one or more wired network interfaces that enable the transfer of raw or processed data, as well as the reception of data from an external computing device, system or server.
[0066] A fonte de energia 224 pode incluir um ou mais dentre uma variedade de dispositivos de armazenamento de energia. Por exemplo, o suprimento de energia 224 pode incluir uma bateria recarregável, tal como uma bateria de níquel-cádmio ou uma bateria de íon de lítio. Adicionalmente ou alternativamente, o suprimento de energia 224 pode incluir um ou mais supercapacitores. Em algumas implementações, o suprimento de energia 224 pode ser cobrável (ou “recarregável”) utilizando energia acessada a partir de, por exemplo, um soquete de parede (ou “saída”) ou um dispositivo fotovoltaico (ou “célula solar” ou “conjunto de células solares”) integrado com o dispositivo móvel 210. Adicionalmente ou alternativamente, a fonte de alimentação 224 pode ser cobrável sem fio. O suprimento de energia 224 pode incluir um circuito integrado de gerenciamento de energia e um sistema de gerenciamento de energia.[0066] The energy source 224 may include one or more of a variety of energy storage devices. For example, the power supply 224 may include a rechargeable battery, such as a nickel-cadmium battery or a lithium ion battery. Additionally or alternatively, the power supply 224 may include one or more supercapacitors. In some implementations, the power supply 224 may be chargeable (or “rechargeable”) using power accessed from, for example, a wall socket (or “outlet”) or a photovoltaic device (or “solar cell” or “ solar cell array”) integrated with the mobile device 210. Additionally or alternatively, the power supply 224 may be wirelessly chargeable. The power supply 224 may include a power management integrated circuit and a power management system.
[0067] Conforme usado a seguir, o termo “unidade de processamento” refere-se a qualquer combinação de um ou mais de um controlador de um sistema ultrassônica (por exemplo, o controlador 214), um módulo de processamento de imagem (por exemplo, o módulo de processamento de imagem 218), ou um processador separado de um dispositivo que inclui o sistema ultrassônico (por exemplo, o processador 220). Em outras palavras, as operações que são descritas abaixo como sendo realizadas por ou utilizando uma unidade de processamento podem ser realizadas por um ou mais de um controlador do sistema ultrassônica, um módulo de processamento de imagem, ou um processador separado de um dispositivo que inclui o sistema de detecção ultrassônica.[0067] As used below, the term “processing unit” refers to any combination of one or more of an ultrasonic system controller (e.g., controller 214), an image processing module (e.g., , the image processing module 218), or a processor separate from a device that includes the ultrasonic system (e.g., the processor 220). In other words, the operations that are described below as being performed by or using a processing unit may be performed by one or more of an ultrasonic system controller, an image processing module, or a separate processor of a device that includes the ultrasonic detection system.
[0068] A figura 3 a mostra uma vista de projeção em seção transversal de uma representação diagramática de uma porção de um sistema de detecção ultrassônica exemplar 300 de acordo com algumas implementações. A figura 3B mostra uma vista lateral em seção transversal ampliada do sistema de detecção ultrassônica exemplar 300 da figura 3 a de acordo com algumas implementações. Por exemplo, o sistema de detecção ultrassônica 300 pode implementar o sistema de detecção ultrassônica 118 descrito com referência à Figura 11 ou sistema de detecção ultrassônica 200 mostrado e descrito com referência à Figura 2 a e Figura 2B. O sistema de detecção ultrassônica 300 pode incluir um transdutor ultrassônico 302 que se sobrepõe a um substrato 304 e que fica subjacente a uma placa (por exemplo, “placa de cobertura” ou “vidro de cobertura”) 306. O transdutor ultrassônico 302 pode incluir um transmissor ultrassônico 308 e um receptor ultrassônico 310.[0068] Figure 3a shows a cross-sectional projection view of a diagrammatic representation of a portion of an exemplary ultrasonic detection system 300 according to some implementations. Figure 3B shows an enlarged cross-sectional side view of the exemplary ultrasonic detection system 300 of Figure 3a according to some implementations. For example, the ultrasonic detection system 300 may implement the ultrasonic detection system 118 described with reference to Figure 11 or the ultrasonic detection system 200 shown and described with reference to Figure 2a and Figure 2B. The ultrasonic detection system 300 may include an ultrasonic transducer 302 that overlies a substrate 304 and that underlies a plate (e.g., “cover plate” or “cover glass”) 306. The ultrasonic transducer 302 may include an ultrasonic transmitter 308 and an ultrasonic receiver 310.
[0069] O transmissor ultrassônico 308 é geralmente configurado para gerar e transmitir ondas ultrassônicas em direção à placa 306, e na implementação ilustrada, em direção a um dedo humano 312 posicionado sobre a superfície superior do cilindro 306. Em algumas implementações, o transmissor ultrassônico 308 pode mais especificamente ser configurado para gerar e transmitir ondas planas ultrassônicas em direção à placa 306. Por exemplo, o material piezelétrico do transmissor ultrassônico 308 pode ser configurado para converter os sinais elétricos providos pelo controlador de sistema de detecção ultrassônica em uma sequência contínua ou pulsada de ondas planas ultrassônicas em uma frequência de varredura. Em algumas implementações, o transmissor ultrassônico 308 inclui uma camada de material piezelétrico tal como, por exemplo, fluoreto de polivinilideno (PVDF) ou um copolímero PVDF tal como PVDF-TrFE. Em algumas implementações, outros materiais piezelétricos podem ser usados no transmissor ultrassônico 308 e/ou no receptor ultrassônico 310, tal como nitreto de alumínio (AIN) ou titanato zirconato de chumbo (PZT). Em algumas implementações, o transmissor ultrassônico 308 e/ou o receptor ultrassônico 310 podem adicionalmente de forma alternativa, incluir dispositivos ultrassônicos capacitivos, tais como transdutores ultrassônicos micromaquinados capacitivos (CMUTs) ou dispositivos ultrassônicos piezelétricos tais como transdutores ultrassônicos micromaquinados piezelétricos (PMUTs, também referidos como “transdutores ultrassônicos micromaquinados piezelétricos”).[0069] The ultrasonic transmitter 308 is generally configured to generate and transmit ultrasonic waves toward the plate 306, and in the illustrated implementation, toward a human finger 312 positioned on the top surface of the cylinder 306. In some implementations, the ultrasonic transmitter 308 may more specifically be configured to generate and transmit ultrasonic plane waves toward the plate 306. For example, the piezoelectric material of the ultrasonic transmitter 308 may be configured to convert the electrical signals provided by the ultrasonic detection system controller into a continuous sequence or pulsed ultrasonic plane waves at a sweep frequency. In some implementations, the ultrasonic transmitter 308 includes a layer of piezoelectric material such as, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or a PVDF copolymer such as PVDF-TrFE. In some implementations, other piezoelectric materials may be used in the ultrasonic transmitter 308 and/or the ultrasonic receiver 310, such as aluminum nitride (AIN) or lead zirconate titanate (PZT). In some implementations, the ultrasonic transmitter 308 and/or the ultrasonic receiver 310 may additionally alternatively include capacitive ultrasonic devices, such as capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUTs) or piezoelectric ultrasonic devices such as piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs, also referred to as as “piezoelectric micromachined ultrasonic transducers”).
[0070] O receptor ultrassônico 310 é geralmente configurado para detectar reflexões ultrassônicas 314 resultantes das interações das ondas ultrassônicas transmitidas pelo transmissor ultrassônico 308 com cristas 316 e vales 318 definindo A impressão digital do dedo 312 sendo escaneado. Em algumas implementações, o transmissor ultrassônico 308 se sobrepõe ao receptor ultrassônico 310, como, por exemplo, ilustrado nas Figuras 3A e 3B. Em algumas implementações, o receptor ultrassônico 310 pode se sobrepor ao transmissor ultrassônico 308 (conforme mostrado na Figura 4 a descrito abaixo). O receptor ultrassônico 310 pode ser configurado para gerar e emitir sinais elétricos de saída correspondentes às reflexões ultrassônicas detectadas. Em algumas implementações, o receptor ultrassônico 310 pode incluir uma segunda camada piezelétrica diferente da camada piezelétrica do transmissor ultrassônico 308. Por exemplo, o material piezelétrico do receptor ultrassônico 310 pode ser qualquer material piezelétrico adequado tal como, por exemplo, uma camada de PVDF ou um copolímero de PVDF-TrFE. A camada piezelétrica do receptor ultrassônico 310 pode converter vibrações causadas pelas reflexões ultrassônicas em sinais elétricos de saída. Em algumas implementações, o receptor ultrassônico 310 inclui ainda uma camada de transistor de película fina (TFT). Em algumas tais implementações, a camada de TFT pode incluir um conjunto de circuitos de pixel de sensor configurado para amplificar ou modular buffer dos sinais elétricos de saída gerados pela camada piezelétrica do receptor ultrassônico 310. Os sinais elétricos de saída providos pelo arranjo de circuitos de pixel de sensor podem então ser fornecidos como dados de imagem medida, brutos para a unidade de processamento para utilização no processamento dos dados de imagem, identificação de uma impressão digital associada aos dados de imagem, e em algumas aplicações de autenticação de um usuário associado com a impressão digital. Em algumas implementações, uma única camada piezelétrica pode servir como o transmissor ultrassônico 308 e 204 o receptor ultrassônico 310 (conforme mostrado na Figura 4B descrita abaixo). Em algumas implementações, o substrato 304 pode ser um substrato de vidro, plástico ou silício sobre o qual circuitos eletrônicos podem ser fabricados. Em algumas implementações, um conjunto de circuitos de pixel de sensor e circuito de interface associado ao receptor ultrassônico 310 podem ser configurados a partir de circuito CMOS formado em ou sobre o substrato 304. Em algumas implementações, o substrato 304 pode ser posicionado entre o cilindro 306 e o transmissor ultrassônico 308 e/ou o receptor ultrassônico 310. Em algumas implementações, o substrato 304 pode servir como a placa 306. Uma ou mais camadas protetoras, camadas de acoplamento acústico, camadas antimanchas, camadas adesivas, camadas decorativas, camadas condutoras ou outras camadas de revestimento (não mostradas) podem ser incluídas em um ou mais lados do substrato 304 e da placa 306.[0070] The ultrasonic receiver 310 is generally configured to detect ultrasonic reflections 314 resulting from the interactions of ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic transmitter 308 with ridges 316 and troughs 318 defining the fingerprint of the finger 312 being scanned. In some implementations, the ultrasonic transmitter 308 overlaps the ultrasonic receiver 310, as, for example, illustrated in Figures 3A and 3B. In some implementations, the ultrasonic receiver 310 may overlap the ultrasonic transmitter 308 (as shown in Figure 4a described below). The ultrasonic receiver 310 can be configured to generate and output electrical output signals corresponding to detected ultrasonic reflections. In some implementations, the ultrasonic receiver 310 may include a second piezoelectric layer different from the piezoelectric layer of the ultrasonic transmitter 308. For example, the piezoelectric material of the ultrasonic receiver 310 may be any suitable piezoelectric material such as, for example, a PVDF layer or a PVDF-TrFE copolymer. The piezoelectric layer of the ultrasonic receiver 310 can convert vibrations caused by ultrasonic reflections into electrical output signals. In some implementations, the ultrasonic receiver 310 further includes a thin film transistor (TFT) layer. In some such implementations, the TFT layer may include a sensor pixel circuitry configured to amplify or buffer modulate the output electrical signals generated by the piezoelectric layer of the ultrasonic receiver 310. The output electrical signals provided by the sensor circuitry arrangement sensor pixel may then be provided as raw, measured image data to the processing unit for use in processing the image data, identifying a fingerprint associated with the image data, and in some applications authenticating a user associated with the fingerprint. In some implementations, a single piezoelectric layer may serve as the ultrasonic transmitter 308 and the ultrasonic receiver 310 (as shown in Figure 4B described below). In some implementations, substrate 304 may be a glass, plastic, or silicon substrate upon which electronic circuits may be fabricated. In some implementations, a set of sensor pixel circuitry and interface circuitry associated with the ultrasonic receiver 310 may be configured from CMOS circuitry formed in or on the substrate 304. In some implementations, the substrate 304 may be positioned between the cylinder 306 and the ultrasonic transmitter 308 and/or the ultrasonic receiver 310. In some implementations, the substrate 304 may serve as the board 306. One or more protective layers, acoustic coupling layers, anti-tarnish layers, adhesive layers, decorative layers, conductive layers or other coating layers (not shown) may be included on one or more sides of the substrate 304 and the board 306.
[0071] A placa 306 pode ser formada de qualquer material adequado que possa ser acoplado acusticamente ao transmissor ultrassônico 308. Por exemplo, a placa 306 pode ser formada de uma ou mais de vidro, plástico, cerâmica, safira, metal ou liga metálica. Em algumas implementações, a placa 306 pode ser uma placa de cobertura tal como, por exemplo, um vidro de cobertura ou um vidro de lente de um visor subjacente. Em algumas implementações, a placa 306 pode incluir um ou mais polímeros, tal como um ou mais tipos de parileno, e pode ser substancialmente mais fina. Em algumas implementações, a placa 306 pode ter uma espessura na faixa de aproximadamente 10 micra (μm) a aproximadamente 1000 μm ou mais.[0071] The plate 306 can be formed from any suitable material that can be acoustically coupled to the ultrasonic transmitter 308. For example, the plate 306 can be formed from one or more glass, plastic, ceramic, sapphire, metal or metal alloy. In some implementations, the plate 306 may be a cover plate such as, for example, a cover glass or a lens glass of an underlying display. In some implementations, the plate 306 may include one or more polymers, such as one or more types of parylene, and may be substantially thinner. In some implementations, the plate 306 may have a thickness in the range of approximately 10 microns (μm) to approximately 1000 μm or more.
[0072] Em algumas implementações, o sistema de detecção ultrassônica 300 pode incluir ainda uma camada de focalização (não mostrada). Por exemplo, a camada de focalização pode ser posicionada acima do transmissor ultrassônico 308. A camada de focalização pode geralmente incluir uma ou mais lentes acústicas capazes de alterar os trajetos de ondas ultrassônicas transmitidas pelo transmissor ultrassônico 308. Em algumas implementações, as lentes podem ser implementadas como lentes cilíndricas, lentes esféricas ou lentes de zona. Em algumas implementações, algumas ou todas as lentes podem ser lentes côncavas, enquanto em algumas outras implementações algumas ou todas as lentes podem ser lentes convexas, ou incluir uma combinação de lentes côncavas e convexas.[0072] In some implementations, the ultrasonic detection system 300 may further include a focusing layer (not shown). For example, the focusing layer may be positioned above the ultrasonic transmitter 308. The focusing layer may generally include one or more acoustic lenses capable of altering the paths of ultrasonic waves transmitted by the ultrasonic transmitter 308. In some implementations, the lenses may be implemented as cylindrical lenses, spherical lenses or zone lenses. In some implementations, some or all of the lenses may be concave lenses, while in some other implementations some or all of the lenses may be convex lenses, or include a combination of concave and convex lenses.
[0073] Em algumas implementações que incluem tal camada de focalização, o sistema de detecção ultrassônica 300 pode incluir adicionalmente uma camada de coincidência acústica para assegurar acoplamento acústico apropriado entre a lente de focalização e um objeto, tal como um dedo, posicionado sobre a placa 306. Por exemplo, a camada de coincidência acústica pode incluir um epóxi dopado com partículas que alteram a densidade da camada de coincidência acústica. Se a densidade da camada de coincidência acústica for mudada, então, a impedância acústica irá também mudar de acordo com a mudança na densidade, caso a velocidade acústica permaneça constante. Em implementações alternativas, a camada de coincidência acústica pode incluir borracha de silicone dopada com metal ou com pó cerâmico. Em algumas implementações, estratégias de amostragem para processamento de sinais de saída podem ser implementadas por MT que tiram vantagem de reflexões ultrassônicas que são recebidas através de uma lente da camada de focalização. Por exemplo, uma onda ultrassônica que vem de trás a partir de um ponto focal da lente vai se deslocar para o interior da lente e da lente pode se propagar em direção a múltiplos elementos receptores em um conjunto receptor que satisfaz o princípio de reciprocidade acústica. Dependendo da intensidade de sinal vindo do campo disperso, um ajuste do número de elementos receptores ativos é possível. Em geral, mais elementos receptores são ativados para receber as ondas ultrassônicas devolvidas, quanto maior a relação de sinal/ruído (S/R). Em algumas implementações, uma ou mais camadas de acoplamento acústico podem ser posicionadas em um ou ambos os lados do cilindro 306, com ou sem uma camada de focalização.[0073] In some implementations that include such a focusing layer, the ultrasonic detection system 300 may additionally include an acoustic coincidence layer to ensure appropriate acoustic coupling between the focusing lens and an object, such as a finger, positioned on the plate. 306. For example, the acoustic coincidence layer may include an epoxy doped with particles that alter the density of the acoustic coincidence layer. If the density of the acoustic coincidence layer is changed, then the acoustic impedance will also change in accordance with the change in density if the acoustic velocity remains constant. In alternative implementations, the acoustic coincidence layer may include silicone rubber doped with metal or ceramic powder. In some implementations, sampling strategies for processing output signals may be implemented by MT that take advantage of ultrasonic reflections that are received through a focusing layer lens. For example, an ultrasonic wave that comes from behind a focal point of the lens will travel into the lens and the lens can propagate toward multiple receiving elements in a receiving assembly that satisfies the principle of acoustic reciprocity. Depending on the signal strength coming from the stray field, an adjustment of the number of active receiving elements is possible. In general, the more receiving elements are activated to receive the returned ultrasonic waves, the higher the signal-to-noise (S/N) ratio. In some implementations, one or more acoustic coupling layers may be positioned on one or both sides of the cylinder 306, with or without a focusing layer.
[0074] A figura 4 a mostra uma vista de projeção explodida de componentes de exemplo do sistema de detecção ultrassônica exemplar 300 das Figuras 3A e 3B de acordo com algumas implementações. O transmissor ultrassônico 308 pode incluir uma camada transmissora piezelétrica substancialmente plana 422 capaz de funcionar como um gerador de onda plana. Ondas ultrassônicas podem ser geradas pela aplicação de uma tensão através da camada transmissora piezelétrica 422 para expandir ou contrair a camada, dependendo do sinal de tensão aplicado, gerando assim uma onda plana. Neste exemplo, a unidade de processamento (não mostrada) é capaz de fazer com que uma tensão de excitação do transmissor seja aplicada através da camada transmissora piezelétrica 422 através de um primeiro eletrodo transmissor 424 e um segundo eletrodo transmissor 426. Os primeiro e segundo eletrodos de transmissor 424 e 426 podem ser eletrodos metalizados, por exemplo, camadas metálicas que revestem lados opostos da camada transmissora piezelétrica 422. Como resultado Do efeito piezelétrico, a voltagem de excitação de transmissor aplicada causa mudanças na espessura da camada transmissora piezelétrica 422, e de tal maneira, gera ondas ultrassônicas na frequência da voltagem de excitação do transmissor. Em algumas implementações, o primeiro eletrodo transmissor 424 e/ou o segundo eletrodo transmissor 426 podem ser usados como um eletrodo detector capacitivo de acordo com a presente invenção operação em um modo de detecção capacitiva e como um eletrodo de detecção ultrassônica, quando operando em um modo de detecção ultrassônica.[0074] Figure 4a shows an exploded projection view of example components of the exemplary ultrasonic detection system 300 of Figures 3A and 3B according to some implementations. The ultrasonic transmitter 308 may include a substantially flat piezoelectric transmitter layer 422 capable of functioning as a plane wave generator. Ultrasonic waves can be generated by applying a voltage across the piezoelectric transmitter layer 422 to expand or contract the layer depending on the applied voltage signal, thereby generating a plane wave. In this example, the processing unit (not shown) is capable of causing a transmitter excitation voltage to be applied across the piezoelectric transmitter layer 422 via a first transmitter electrode 424 and a second transmitter electrode 426. The first and second electrodes transmitter layers 424 and 426 may be metallized electrodes, e.g., metallic layers coating opposite sides of the piezoelectric transmitter layer 422. As a result of the piezoelectric effect, the applied transmitter excitation voltage causes changes in the thickness of the piezoelectric transmitter layer 422, and In this way, it generates ultrasonic waves at the frequency of the transmitter's excitation voltage. In some implementations, the first transmitting electrode 424 and/or the second transmitting electrode 426 may be used as a capacitive detector electrode in accordance with the present invention operating in a capacitive sensing mode and as an ultrasonic sensing electrode when operating in a ultrasonic detection mode.
[0075] As ondas ultrassônicas podem se deslocar para um objeto alvo tal como um dedo, passando através do cilindro 306. Uma porção das ondas ultrassônicas, não absorvida ou transmitida pelo objeto alvo pode ser refletida de volta através do cilindro 306 e recebida pelo receptor ultrassônico 310, que, na implementação ilustrada na Figura 4 a, sobrepõe-se ao transmissor ultrassônico 308. O receptor ultrassônico 310 pode incluir um conjunto de circuitos de pixel de sensor 432 dispostos em um substrato 434 e uma camada receptora piezelétrica 436. Em algumas implementações, cada circuito de pixel de sensor 432 pode incluir um ou mais elementos de transistor CMOS com base em TFT ou silício, traços de interconexão elétrica e, em algumas implementações, um ou mais elementos de circuito adicionais tais como díodos, capacitores e similares. Cada circuito de pixel de sensor 432 pode ser configurado para converter a carga de superfície gerada na camada receptora piezelétrica 436 próxima ao circuito de pixel em um sinal elétrico. Cada circuito de pixel de sensor 432 pode incluir um eletrodo de entrada de pixel 438 que acopla eletricamente a camada de receptor piezelétrico 436 ao circuito de pixel de sensor 432.[0075] The ultrasonic waves can travel to a target object such as a finger by passing through the cylinder 306. A portion of the ultrasonic waves, not absorbed or transmitted by the target object, can be reflected back through the cylinder 306 and received by the receiver ultrasonic transmitter 310, which, in the implementation illustrated in Figure 4 a, overlaps the ultrasonic transmitter 308. The ultrasonic receiver 310 may include a set of sensor pixel circuits 432 disposed on a substrate 434 and a piezoelectric receiver layer 436. In some implementations, each sensor pixel circuit 432 may include one or more TFT or silicon-based CMOS transistor elements, electrical interconnect traces, and, in some implementations, one or more additional circuit elements such as diodes, capacitors, and the like. Each sensor pixel circuit 432 may be configured to convert surface charge generated in the piezoelectric receiving layer 436 proximal to the pixel circuit into an electrical signal. Each sensor pixel circuit 432 may include a pixel input electrode 438 that electrically couples the piezoelectric receiver layer 436 to the sensor pixel circuit 432.
[0076] Na implementação ilustrada, um eletrodo de polarização de receptor 440 é disposto no lado da camada receptora piezelétrica 436 próxima à placa 306. O eletrodo de polarização do receptor 440 e pode ser um eletrodo metalizado e pode ser aterrados para o conjunto de circuitos de pixel de sensor 432. Por exemplo, quando configurado para operar em um modo de detecção ultrassônica, o eletrodo de polarização do receptor 440 pode servir como um eletrodo de detecção. O eletrodo de polarização de receptor 440 pode ser acionado com um primeiro nível de tensão correspondendo a um modo de bloco durante a geração de uma onda ultrassônica, um segundo nível de tensão correspondendo a um modo de amostra quando ondas ultrassônicas refletidas são recebidas pelos circuitos de pixel de sensor, e um terceiro nível de tensão correspondendo a um modo de retenção para reter os sinais elétricos de saída pelo circuito de pixel até que os sinais elétricos de saída sejam cronometrados para fora do conjunto de circuitos de pixel de sensor. Energia ultrassônica que é refletida a partir da superfície exposta (superior/superior) a superfície 442 do cilindro 306 pode ser convertida em carga superficial pela camada receptora piezelétrica 436. A Carga de superfície gerada pode ser acoplada aos eletrodos de entrada de pixel 438 e circuitos de pixel de sensor subjacente 432. O sinal de carga pode ser amplificado ou armazenado temporariamente pelos circuitos de pixel de sensor 432 e fornecido à unidade de processamento. A unidade de processamento pode ser eletricamente conectada (direta ou indiretamente) com o primeiro eletrodo transmissor 424 e o segundo eletrodo transmissor 426, bem como com o eletrodo de polarização de receptor 440 e os circuitos de pixel de sensor 432 no substrato 434. Em algumas implementações, a unidade de processamento pode operar substancialmente como descrito acima. Por exemplo, a unidade de processamento pode ser capaz de processar os sinais recebidos dos circuitos de pixel de sensor 432. Em algumas implementações, o eletrodo de polarização do receptor 440 pode ser reconfigurado como um eletrodo de detecção ao operar em um modo de detecção capacitiva e ser dotado de sinais de acionamento apropriados para detectar o toque de um dedo ou outro objeto.[0076] In the illustrated implementation, a receiver bias electrode 440 is disposed on the side of the piezoelectric receiver layer 436 proximate to the plate 306. The receiver bias electrode 440 may be a metallized electrode and may be grounded to the circuitry. of sensor pixel 432. For example, when configured to operate in an ultrasonic detection mode, the polarization electrode of the receiver 440 may serve as a detection electrode. Receiver bias electrode 440 may be driven with a first voltage level corresponding to a block mode during generation of an ultrasonic wave, a second voltage level corresponding to a sample mode when reflected ultrasonic waves are received by the receiver circuits. sensor pixel, and a third voltage level corresponding to a hold mode for retaining the output electrical signals by the pixel circuitry until the output electrical signals are clocked out of the sensor pixel circuitry. Ultrasonic energy that is reflected from the exposed surface (top/top) surface 442 of cylinder 306 can be converted into surface charge by the piezoelectric receiving layer 436. The generated surface charge can be coupled to pixel input electrodes 438 and circuitry of underlying sensor pixel 432. The charge signal may be amplified or temporarily stored by the sensor pixel circuitry 432 and provided to the processing unit. The processing unit may be electrically connected (directly or indirectly) with the first transmitting electrode 424 and the second transmitting electrode 426, as well as with the receiving bias electrode 440 and the sensor pixel circuits 432 on the substrate 434. In some implementations, the processing unit may operate substantially as described above. For example, the processing unit may be capable of processing signals received from sensor pixel circuits 432. In some implementations, the receiver bias electrode 440 may be reconfigured as a sensing electrode when operating in a capacitive sensing mode. and be provided with appropriate trigger signals to detect the touch of a finger or other object.
[0077] Alguns exemplos de materiais piezelétricos adequados que podem ser usados para formar a camada transmissora piezelétrica 422 ou a camada receptora piezelétrica 436 incluem polímeros piezelétricos com propriedades acústicas apropriadas, por exemplo, uma impedância acústica entre aproximadamente 2,5 MRayls e 5 MRayls. Exemplos específicos de materiais piezelétricos que podem ser empregados incluem polímeros ferroelétricos tais como fluoreto de polivinilideno (PVDF) copolímeros de fluoreto de polivinilideno-trifluoroetileno (PVDF-TrFE). Exemplos de copolímeros de PVDF incluem 60:40 (percentagem molar) de PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, e 90:10 PVDR-TrFE. Outros exemplos de materiais piezelétricos que podem ser utilizados incluem cloreto de polivinilideno (PVDC) homopolímeros e copolímeros, homopolímeros e copolímeros de politetrafluoretileno (PTFE) e brometo de diisopropilamônio (DIPAB). Em algumas implementações, outros materiais piezelétricos podem ser usados na camada transmissora piezelétrica 422 e/ou na camada receptora piezelétrica 436, tal como nitreto de alumínio (AIN) ou titanato de zirconato de chumbo (PZT).[0077] Some examples of suitable piezoelectric materials that can be used to form the piezoelectric transmitter layer 422 or the piezoelectric receiver layer 436 include piezoelectric polymers with appropriate acoustic properties, for example, an acoustic impedance between approximately 2.5 MRayls and 5 MRayls. Specific examples of piezoelectric materials that may be employed include ferroelectric polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene (PVDF-TrFE) copolymers. Examples of PVDF copolymers include 60:40 (molar percentage) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, and 90:10 PVDR-TrFE. Other examples of piezoelectric materials that can be used include polyvinylidene chloride (PVDC) homopolymers and copolymers, polytetrafluoroethylene (PTFE) homopolymers and copolymers, and diisopropylammonium bromide (DIPAB). In some implementations, other piezoelectric materials may be used in the piezoelectric transmitter layer 422 and/or the piezoelectric receiver layer 436, such as aluminum nitride (AIN) or lead zirconate titanate (PZT).
[0078] A espessura de cada uma das camadas transmissoras piezelétricas 422 e da camada receptora piezelétrica 436 é selecionada de modo a ser adequado para a geração e recepção de ondas ultrassônicas, respectivamente. Em um exemplo, uma camada transmissora piezelétrica de PVDF 422 é de aproximadamente 28 μm de espessura e um a camada receptora de PVDF-TrFE 436 tem aproximadamente 12 μm de espessura. As frequências de exemplo das ondas ultrassônicas podem estar na faixa de cerca de 1 mega-hertz (MHz) a cerca de 100 MHz, com comprimentos de onda da ordem de um milímetro ou menos.[0078] The thickness of each of the piezoelectric transmitter layers 422 and the piezoelectric receiving layer 436 is selected so as to be suitable for the generation and reception of ultrasonic waves, respectively. In one example, a piezoelectric transmitter layer of PVDF 422 is approximately 28 μm thick and a receiving layer of PVDF-TrFE 436 is approximately 12 μm thick. Example frequencies of ultrasonic waves can be in the range of about 1 megahertz (MHz) to about 100 MHz, with wavelengths on the order of a millimeter or less.
[0079] Como discutido aqui, o primeiro eletrodo transmissor 424, o segundo eletrodo transmissor 426 e o eletrodo de polarização de receptor 440 podem ser acionados (isto é, fornecidos) tal que o sistema de detecção ultrassônica 300 pode operar em um modo de detecção ultrassônica, conforme discutido acima, bem como em um modo de detecção capacitiva. Isto é, os mesmos eletrodos do sistema de detecção ultrassônica 202 podem ser usados para implementar um sensor de impressão digital (por exemplo, utilizando um ou mais transdutores ultrassônicas micromaquinados piezelétricos) para operar no modo de detecção capacitiva e no modo de detecção ultrassônica. Como discutido anteriormente, o uso do mesmo sensor de impressão digital para implementar detecção capacitiva e detecção ultrassônica pode permitir a redução de falsos positivos de um dedo tocando a tela sensível ao toque e reduzir o dreno da bateria do dispositivo.[0079] As discussed herein, the first transmitting electrode 424, the second transmitting electrode 426, and the receiving bias electrode 440 may be actuated (i.e., provided) such that the ultrasonic detection system 300 may operate in a detection mode. ultrasonic, as discussed above, as well as in a capacitive sensing mode. That is, the same electrodes of the ultrasonic detection system 202 can be used to implement a fingerprint sensor (e.g., using one or more piezoelectric micromachined ultrasonic transducers) to operate in the capacitive detection mode and in the ultrasonic detection mode. As previously discussed, using the same fingerprint sensor to implement capacitive sensing and ultrasonic sensing can enable the reduction of false positives from a finger touching the touchscreen and reduce device battery drain.
[0080] A figura 4B mostra uma vista de projeção explodida de componentes de exemplo de um arranjo de transceptor ultrassônica em um sistema de detecção ultrassônica 300 das Figuras 3A e 3B de acordo com algumas implementações. Neste exemplo, o sistema de detecção ultrassônica 300 inclui um conjunto de transceptor ultrassônico 450 sob uma placa 306. O conjunto de transceptor ultrassônica 450 pode servir como o arranjo de sensor ultrassônico 212 que é mostrado na Figura 2B e descrito acima. O conjunto de transceptor ultrassônico 450 pode incluir uma camada de transceptor piezelétrico 456 substancialmente plana capaz de funcionar como um gerador de onda plana. Ondas ultrassônicas podem ser geradas pela aplicação de uma voltagem através da camada de transceptor piezelétrico 456. O sistema de controle 204 pode ser capaz de gerar uma tensão de excitação de transceptor que pode ser aplicada através da camada de transceptor piezelétrico 456 através de uma ou mais antenas eletrodos de entrada de pixel mais subjacentes 438 ou um ou mais eletrodos de polarização de transceptor sobrepostos 460. A onda ultrassônica gerada pode se deslocar em direção a um dedo ou outro objeto a ser detectado, passando através da placa 306. Uma porção da onda não absorvida ou transmitida pelo objeto pode ser refletida de modo a passar de volta através da placa 306 e ser recebida pelo conjunto de transceptor ultrassônico 50. O arranjo de transceptor ultrassônico 50 pode servir como um transmissor ultrassônico e um receptor ultrassônico utilizando uma única camada de transceptor piezelétrico 456.[0080] Figure 4B shows an exploded projection view of example components of an ultrasonic transceiver arrangement in an ultrasonic detection system 300 of Figures 3A and 3B according to some implementations. In this example, the ultrasonic detection system 300 includes an ultrasonic transceiver assembly 450 under a plate 306. The ultrasonic transceiver assembly 450 can serve as the ultrasonic sensor array 212 that is shown in Figure 2B and described above. The ultrasonic transceiver assembly 450 may include a substantially flat piezoelectric transceiver layer 456 capable of functioning as a plane wave generator. Ultrasonic waves may be generated by applying a voltage across the piezoelectric transceiver layer 456. The control system 204 may be capable of generating a transceiver excitation voltage that may be applied across the piezoelectric transceiver layer 456 through one or more antennas more underlying pixel input electrodes 438 or one or more overlapping transceiver bias electrodes 460. The generated ultrasonic wave may travel toward a finger or other object to be detected, passing through the plate 306. A portion of the wave not absorbed or transmitted by the object may be reflected so as to pass back through the plate 306 and be received by the ultrasonic transceiver array 50. The ultrasonic transceiver array 50 may serve as an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver utilizing a single layer of piezoelectric transceiver 456.
[0081] O conjunto de transceptor ultrassônico 450 pode incluir um conjunto de circuitos de pixel de sensor 432 dispostos em um substrato de sensor 434. Em algumas implementações, cada circuito de pixel de sensor 432 pode incluir um ou mais elementos baseados em TFT ou silício, traços elétricos de interconexão e, em algumas implementações, um ou mais elementos de circuito adicionais, tais como díodos, capacitores e semelhantes. Cada circuito de pixel de sensor 432 pode incluir um eletrodo de entrada de pixel 438 que acopla eletricamente a camada de transceptor piezelétrico 456 ao circuito de pixel de sensor 432.[0081] The ultrasonic transceiver assembly 450 may include a set of sensor pixel circuits 432 disposed on a sensor substrate 434. In some implementations, each sensor pixel circuit 432 may include one or more TFT or silicon-based elements , interconnect electrical traces, and, in some implementations, one or more additional circuit elements, such as diodes, capacitors, and the like. Each sensor pixel circuit 432 may include a pixel input electrode 438 that electrically couples the piezoelectric transceiver layer 456 to the sensor pixel circuit 432.
[0082] Na implementação ilustrada, o eletrodo de polarização de transceptor 460 é disposto em um lado do transceptor a camada de transceptor piezelétrico 456 próxima à placa 306. O eletrodo de orientação do transceptor 460 pode ser utilizado um eletrodo metalizado e pode ser aterrado ou polarizado para controlar quais sinais podem ser gerados e cujos sinais refletidos podem ser passados para o conjunto de circuitos de pixel de sensor 432. Energia ultrassônica que é refletida a partir da superfície exposta (top) a superfície 442 do cilindro 306 pode ser convertida em carga de superfície pela camada de transceptor piezelétrico 456. A carga de superfície gerada pode ser acoplada aos eletrodos de entrada de pixel 438 e aos circuitos de pixel de sensor subjacente 432. O Sinal de carga pode ser amplificado ou amplificado ou armazenado temporariamente pelos circuitos de pixel de sensor 432 e provido ao sistema de controle 204.[0082] In the illustrated implementation, the transceiver bias electrode 460 is disposed on one side of the transceiver and the piezoelectric transceiver layer 456 proximate to the plate 306. The transceiver orientation electrode 460 may be used a metallized electrode and may be grounded or grounded. polarized to control which signals can be generated and whose reflected signals can be passed to the sensor pixel circuitry 432. Ultrasonic energy that is reflected from the exposed (top) surface 442 of the cylinder 306 can be converted into charge surface charge by the piezoelectric transceiver layer 456. The generated surface charge may be coupled to the pixel input electrodes 438 and the underlying sensor pixel circuitry 432. The charge signal may be amplified or temporarily amplified or stored by the pixel circuitry sensor 432 and provided with control system 204.
[0083] O sistema de controle 204 pode ser conectado eletricamente (direta ou indiretamente) para o eletrodo de polarização de transceptor 460 e os circuitos de pixel de sensor 432 no substrato de sensor 434. Em algumas implementações, o sistema de controle 204 pode operar substancialmente como descrito acima. Por exemplo, o sistema de controle 204 pode ser capaz de processar o sinal amplificado ou amplificado sinais de saída elétricos tamponados recebidos dos circuitos de pixel de sensor 432.[0083] The control system 204 may be electrically connected (directly or indirectly) to the transceiver bias electrode 460 and the sensor pixel circuits 432 on the sensor substrate 434. In some implementations, the control system 204 may operate substantially as described above. For example, the control system 204 may be capable of processing signal amplified or buffered electrical output signals received from the sensor pixel circuits 432 .
[0084] O sistema de controle 204 pode ser capaz de controlar o conjunto de transceptor ultrassônico 450 para obter dados de imagem ultrassônica, que pode incluir dados de imagem digital. De acordo com algumas implementações, o sistema de controle 204 pode ser capaz de fornecer funcionalidade tal como aquela descrita aqui, por exemplo, tal como descrito aqui com referência às Figuras 1-3B e Figuras 5-20.[0084] The control system 204 may be capable of controlling the ultrasonic transceiver assembly 450 to obtain ultrasonic image data, which may include digital image data. According to some implementations, the control system 204 may be capable of providing functionality such as that described herein, for example, as described herein with reference to Figures 1-3B and Figures 5-20.
[0085] Em outros exemplos de um sistema de sensor ultrassônico com um conjunto de transceptores ultrassônicos, um lado traseiro do substrato sensor 434 pode ser ligado diretamente ou indiretamente a uma placa sobrejacente 306. Em operação, ondas ultrassônicas geradas pela camada de transceptor piezelétrico 456 podem se deslocar através do substrato sensor 434 e da placa 306, refletir a superfície 442 da placa 306 , e se deslocar de volta através do cilindro 306 e do substrato de sensor 434 antes de ser detectado pelos circuitos de pixel de sensor 432 sobre ou no sensor de substrato 434.[0085] In other examples of an ultrasonic sensor system with an array of ultrasonic transceivers, a rear side of the sensing substrate 434 may be attached directly or indirectly to an overlying plate 306. In operation, ultrasonic waves generated by the piezoelectric transceiver layer 456 may travel through the sensor substrate 434 and the plate 306, reflect the surface 442 of the plate 306, and travel back through the cylinder 306 and the sensor substrate 434 before being detected by the sensor pixel circuitry 432 on or in the substrate sensor 434.
[0086] Em maiores detalhes, a Figura 5 mostra um exemplo de utilização de um sensor de impressão digital em modos de detecção capacitiva e de detecção ultrassônica para “despertar” um dispositivo eletrônico. Na Figura 5, o dispositivo eletrônico 505 (por exemplo, dispositivo móvel210) inclui o circuito controlador 520 (por exemplo, o controlador 214 na Figura 2B) que pode comutar o sensor 525 (por exemplo, pelo menos um dos sensores ultrassônicos do arranjo de sensor ultrassônico 212 do sistema de detecção ultrassônica 202 na Figura 2B) para operar entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica. A figura 6 mostra um exemplo de um fluxograma para usar o sensor de impressão digital em modos de detecção capacitiva e sensor ultrassônico para despertar o dispositivo eletrônico. Na Figura 6, no bloco 605, um dispositivo eletrônico pode estar em um estado “bloqueado” no qual o um processador de aplicações e visor do dispositivo eletrônico são desligados ou estão em um modo de espera de baixa potência. Por exemplo, na Figura 5, no tempo 550, o dispositivo eletrônico 505 está no estado travado. Isso resulta no visor 510 (isto é, um visor de uma tela sensível ao toque do dispositivo eletrônico505) sendo desligado (isto é, nenhum conteúdo visual de imagem está sendo exibido) e o processador de aplicações 530 (por exemplo, o processador 220 na Figura 2B) pode ser desligado ou em um modo de “repouso” de potência relativamente baixa.[0086] In greater detail, Figure 5 shows an example of using a fingerprint sensor in capacitive detection and ultrasonic detection modes to “wake up” an electronic device. In Figure 5, electronic device 505 (e.g., mobile device 210) includes controller circuit 520 (e.g., controller 214 in Figure 2B) that can switch sensor 525 (e.g., at least one of the ultrasonic sensors of the ultrasonic sensor 212 of the ultrasonic detection system 202 in Figure 2B) to operate between a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode. Figure 6 shows an example of a flowchart for using the fingerprint sensor in capacitive sensing and ultrasonic sensing modes to wake up the electronic device. In Figure 6, in block 605, an electronic device may be in a “locked” state in which an application processor and display of the electronic device are turned off or are in a low-power standby mode. For example, in Figure 5, at time 550, the electronic device 505 is in the locked state. This results in the display 510 (i.e., a touchscreen display of the electronic device 505) being turned off (i.e., no visual image content is being displayed) and the application processor 530 (e.g., the processor 220 in the Figure 2B) can be turned off or in a relatively low power “sleep” mode.
[0087] A seguir, no bloco 610, um objeto pode ser detectado utilizando detecção capacitiva. Por exemplo, na Figura 5, no tempo 550, o dedo 515 é colocado acima do sensor 525 que faz parte de um botão de autenticação ultrassônica (por exemplo, “botão de iniciar”) do dispositivo eletrônico 505. Em algumas implementações, o sensor 525 pode ser parte de um botão eletromecânico que pode validar ou de outra forma autenticar um usuário e é utilizado inserido através de uma região de recorte no vidro de cobertura do visor 510. Em algumas implementações (tal como ilustrado na Figura 5), o sensor 525 pode ser posicionado atrás do vidro de cobertura do visor 510 sem exigir recortes no vidro de cobertura. No exemplo simplificado da Figura 5, o circuito controlador 520 tem também sensor configurado 525 para operar em um modo de detecção capacitiva, como representado com o estado do comutador no dispositivo eletrônico 505. Isso resulta no sensor 525 utilizado para implementar um sistema de detecção capacitiva, e, portanto, um objeto posicionado próximo ou no visor 510, sensor 525, ou outro eletrodo de detecção formado sobre ou sob o vidro de cobertura do dispositivo eletrônico 505 pode ser detectado. Por exemplo, a capacitância do objeto no botão ou dispositivo de exibição pode ser modelada como parte de um divisor de tensão capacitiva com um dos eletrodos do sensor 525 e uma tensão correspondendo à capacitância pode ser “lida” por um circuito sensor correspondente, conforme discutido anteriormente. Em algumas implementações, um ou mais eletrodos de uma tela sensível ao toque tal como um toque capacitivo projetado (PCT) a tela sensível ao toque pode servir como um eletrodo de detecção quando operando no modo de detecção capacitiva. Toque de um eletrodo de detecção, conforme usado por todo este relatório, refere-se ao toque físico do eletrodo de detecção com um objeto tal como um dedo e/ou que entra fisicamente em contato ou toque de quaisquer camadas dielétricas, revestimentos, pratos, outras camadas ou outros materiais que podem ser posicionados entre o eletrodo de detecção e o dedo através do qual o dedo pode ser detectado. O toque de um eletrodo de detecção pode se referir a um objeto tal como um dedo que é posicionado no ou próximo ao eletrodo de detecção para permitir a detecção do objeto utilizando o modo de detecção capacitiva ou o modo de detecção ultrassônica.[0087] Next, in block 610, an object can be detected using capacitive detection. For example, in Figure 5, at time 550, finger 515 is placed above sensor 525 that is part of an ultrasonic authentication button (e.g., “start button”) of electronic device 505. In some implementations, the sensor 525 may be part of an electromechanical button that can validate or otherwise authenticate a user and is used inserted through a cutout region in the cover glass of the display 510. In some implementations (such as illustrated in Figure 5), the sensor 525 can be positioned behind the cover glass of the display 510 without requiring cutouts in the cover glass. In the simplified example of Figure 5, controller circuit 520 also has configured sensor 525 to operate in a capacitive sensing mode, as represented with the switch state in electronic device 505. This results in sensor 525 being used to implement a capacitive sensing system. , and therefore, an object positioned near or on the display 510, sensor 525, or other detection electrode formed on or under the cover glass of the electronic device 505 can be detected. For example, the capacitance of the object in the button or display device can be modeled as part of a capacitive voltage divider with one of the sensor electrodes 525 and a voltage corresponding to the capacitance can be “read” by a corresponding sensor circuit, as discussed previously. In some implementations, one or more electrodes of a touch screen such as a projected capacitive touch (PCT) touch screen may serve as a sensing electrode when operating in capacitive sensing mode. Touching a sensing electrode, as used throughout this report, refers to the physical touching of the sensing electrode with an object such as a finger and/or that physically comes into contact with or touches any dielectric layers, coatings, plates, other layers or other materials that can be positioned between the sensing electrode and the finger through which the finger can be detected. Touching a sensing electrode may refer to an object such as a finger that is positioned on or near the sensing electrode to enable detection of the object using the capacitive sensing mode or the ultrasonic sensing mode.
[0088] Se um objeto for determinado como tendo sido posicionado próximo ou no visor 510, o sensor 525 ou outro eletrodo de detecção (por exemplo, com base na tensão de leitura), então no bloco 615, se o objeto for um dedo é provável que um dedo possa, então, ser determinado utilizando detecção ultrassônica. Por exemplo, na Figura 5, o circuito controlador 520 pode configurar o sensor 525 para operar em um modo de detecção ultrassônica, conforme representado na mudança do estado do comutador no dispositivo eletrônico 505. Isso resulta no sensor 525 transmitindo e recebendo ondas ultrassônicas, conforme discutido anteriormente, para gerar e fornecer dados de imagem de impressão digital correspondentes a uma imagem de impressão digital completa ou parcial do dedo 515. O conjunto completo de pixels de sensor piezelétrico ou uma coleção menor de pixels de sensor de sensor 525 pode ser usado.[0088] If an object is determined to have been positioned near or in display 510, sensor 525, or other sensing electrode (e.g., based on reading voltage), then in block 615, if the object is a finger is It is likely that a finger can then be determined using ultrasonic detection. For example, in Figure 5, the controller circuit 520 may configure the sensor 525 to operate in an ultrasonic detection mode, as represented by changing the state of the switch in the electronic device 505. This results in the sensor 525 transmitting and receiving ultrasonic waves, as shown. discussed previously, to generate and provide fingerprint image data corresponding to a complete or partial fingerprint image of finger 515. The complete set of piezoelectric sensor pixels or a smaller collection of sensor pixels of sensor 525 may be used.
[0089] Se o circuito controlador 520 determinar que o objeto é determinado como sendo um dedo (por exemplo, reconhece com base nos dados que o dedo 515 tem cristas e vales ou outras características de uma impressão digital pertencente a um dedo, tal como uma impedância acústica que cai dentro de uma faixa de um dedo), então no bloco 620, o circuito controlador 520 pode “despertar” um processador de aplicações. Por exemplo, na Figura 5, o processador de aplicações 530 pode ser ativado (ou ativado, inicializado, etc.) a partir de um modo de espera ou estado desligado pelo circuito controlador 520 asseverando (por exemplo, mudando de um nível lógico a partir de um primeiro nível para um segundo nível, diferente, tal como baixa voltagem para alta voltagem) um sinal de interrupção 560 mediante a determinação de que um objeto (por exemplo, dedo 515) o toque de pelo menos um dos eletrodos de detecção é, de fato, um dedo utilizando o sensor 525 no modo de detecção ultrassônica. O sinal de interrupção asseverado pode representar que o objeto é determinado como sendo um dedo e serve para instruir o processador de aplicações para autenticar a impressão digital. Em algumas implementações, o circuito controlador 520 ou o processador de aplicações 530 também pode ligar o visor 510.[0089] If the controller circuit 520 determines that the object is determined to be a finger (e.g., recognizes based on the data that the finger 515 has ridges and valleys or other characteristics of a fingerprint belonging to a finger, such as a acoustic impedance that falls within a finger's range), then in block 620, controller circuit 520 can “wake up” an application processor. For example, in Figure 5, application processor 530 may be activated (or activated, initialized, etc.) from a standby or off state by controller circuitry 520 asserting (e.g., changing a logic level from from a first level to a second, different level, such as low voltage to high voltage) an interrupt signal 560 upon determining that an object (e.g., finger 515) touching at least one of the sensing electrodes is, in fact, a finger using the 525 sensor in ultrasonic detection mode. The asserted interrupt signal may represent that the object is determined to be a finger and serves to instruct the application processor to authenticate the fingerprint. In some implementations, the controller circuit 520 or the application processor 530 may also power the display 510.
[0090] Em seguida, no bloco 625, a autenticação de impressão digital pode ser realizada. Por exemplo, o processador de aplicações 530 pode obter os dados de imagem digital (por exemplo, recebendo os dados correspondentes armazenados na memória pelo circuito controlador520) e então determinar se os dados de imagem de impressão digital representam uma impressão digital de um usuário autorizado do dispositivo eletrônico 505 pelo uso, por exemplo, um processo de equiparação e autenticação. Caso positivo, então no bloco 630, o dispositivo pode ser destravado ou em algumas implementações destravando o visor 510 e retornar a uma tela inicial. Por exemplo, na Figura 5, no tempo 555, o visor 510 é ligado e o dispositivo eletrônico 505 foi destravado (por exemplo, a maior parte ou a funcionalidade operacional total e o software do dispositivo eletrônico 505 estão agora disponíveis para uso). Os dados de imagem para a impressão digital autorizada podem ter sido fornecidos anteriormente pelo usuário (por exemplo, o proprietário), por exemplo, durante o estabelecimento do dispositivo eletrônico 505 ou durante a afiliação e estabelecimento das características de segurança do dispositivo eletrônico.[0090] Then, at block 625, fingerprint authentication can be performed. For example, the application processor 530 may obtain the digital image data (e.g., by receiving the corresponding data stored in memory by the controller circuit 520) and then determine whether the fingerprint image data represents a fingerprint of an authorized user of the electronic device 505 by using, for example, a matching and authentication process. If so, then at block 630, the device may be unlocked or in some implementations unlocking the display 510 and returning to a home screen. For example, in Figure 5, at time 555, the display 510 is turned on and the electronic device 505 has been unlocked (e.g., most or all of the operational functionality and software of the electronic device 505 is now available for use). The image data for the authorized fingerprint may have been previously provided by the user (e.g., the owner), for example, during the establishment of the electronic device 505 or during the affiliation and establishment of the security features of the electronic device.
[0091] Em mais detalhes, o sensor 525 pode comutar de operar em um modo de detecção capacitiva para o um modo de detecção ultrassônica (ou modo de detecção ultrassônica para o modo de detecção capacitiva) com base em como os eletrodos são acionados. A figura 7 mostra um exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador configurando um sensor de impressão digital para operar em um modo de detecção capacitiva. Na Figura 7 a, o circuito controlador 520 inclui um módulo de toque capacitivo 705 usado para fornecer um sinal para o eletrodo de polarização 725 do receptor (por exemplo, eletrodo de polarização de receptor 440 ou eletrodo de polarização de transceptor 460) do sensor 525 se o comutador 735 (por exemplo, implementado por um transistor de efeito de campo semicondutor de óxido metálico do tipo n ou tipo p (MOSFET), um transistor de película fina (TFT), etc.) é ligado (isto é, o interruptor está em uma posição fechada, conforme representado na Figura 7A, de modo que o comutador de saída do módulo de toque capacitivo 705 pode acionar o eletrodo de orientação do receptor 725).[0091] In more detail, sensor 525 can switch from operating in a capacitive sensing mode to an ultrasonic sensing mode (or ultrasonic sensing mode to capacitive sensing mode) based on how the electrodes are actuated. Figure 7 shows an example of a circuit schematic of a controller circuit configuring a fingerprint sensor to operate in a capacitive sensing mode. In Figure 7 a, controller circuit 520 includes a capacitive touch module 705 used to provide a signal to the receiver bias electrode 725 (e.g., receiver bias electrode 440 or transceiver bias electrode 460) of the sensor 525 If the switch 735 (e.g., implemented by an n-type or p-type metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET), a thin-film transistor (TFT), etc.) is turned on (i.e., the switch is in a closed position, as depicted in Figure 7A, so that the output switch of the capacitive touch module 705 can drive the orientation electrode of the receiver 725).
[0092] Em algumas implementações, o sinal de acionamento gerado pelo módulo de toque capacitivo 705 pode incluir KT um sinal de salto de frequência tendo duas ou mais frequências que são aplicadas em uma sequência predeterminada. Por exemplo, uma sequência de três ou cinco frequências diferentes pode ser gerada por meio do módulo de toque capacitivo 705 e aplicada ao eletrodo de detecção ao operar no modo de detecção capacitiva. Em algumas implementações, o sinal de acionamento gerado pelo módulo de toque capacitivo 705 pode incluir fase de pré-carga e fase de compartilhamento de carga de uma sequência de conversão, onde uma voltagem de referência é aplicada a um capacitor de referência interno e um conversor analógico para digital (ADC) para zero a saída ADC na fase de pré- carga, e onde a carga sobre o capacitor de referência é compartilhada por meio de um eletrodo de detecção com a capacitância de um dedo e de quaisquer capacitâncias parasitas, tal como a capacitância PVDF na fase de compartilhamento de carga. A saída do ADC na fase de compartilhamento de carga proporciona uma medida da capacitância do dedo e se um dedo está presente comparando a saída ADC a um valor limite de detecção de toque. Medições consecutivas utilizando a sequência de conversão com cada medição permite que uma determinação seja feita de quaisquer mudanças na capacitância detectada, tal como um toque de dedo ou uma elevação de dedo. Adicionalmente, o amplificador 715 do circuito controlador 520 pode ter sua saída desconectada (por exemplo, estar em um estado de alta impedância, flutuante, não acionado, triplamente estabelecido, etc. Tal que o amplificador 715 não está acionando sua saída) de tal modo que o módulo de toque capacitivo 705 pode acionar o eletrodo de polarização do receptor 725 sem qualquer contenção. Em algumas implementações, ambos os amplificadores 715 e 720 podem ser desligados (isto é, desligados) para reduzir o consumo de energia, porque não são necessários para o sensor 525 operar em um modo de detecção capacitiva. Um eletrodo de polarização de receptor 725, um divisor de tensão capacitiva pode ser modelado com uma tensão correspondendo à capacitância do objeto sobre a tela sensível ao toque sendo determinada. As representações dos amplificadores 715 e 720 são simplificadas. Por exemplo, elas podem incluir terminais de entrada aterrados adicionais. Os sinais de acionamento e as técnicas para operação em um modo de detecção capacitiva podem ser aplicados a um ou mais eletrodos de detecção configurados em um dispositivo móvel. O circuito controlador 520 pode ser configurado para fornecer (por exemplo, gerar, comutar e aplicar) os sinais de acionamento para um ou mais eletrodos de detecção para operar no modo de detecção capacitiva.[0092] In some implementations, the drive signal generated by the capacitive touch module 705 may include KT a frequency hopping signal having two or more frequencies that are applied in a predetermined sequence. For example, a sequence of three or five different frequencies may be generated via the capacitive touch module 705 and applied to the sensing electrode when operating in the capacitive sensing mode. In some implementations, the drive signal generated by the capacitive touch module 705 may include the pre-charge phase and charge-sharing phase of a conversion sequence, where a reference voltage is applied to an internal reference capacitor and a converter. analog to digital (ADC) to zero the ADC output in the pre-charge phase, and where the charge on the reference capacitor is shared via a sensing electrode with finger capacitance and any parasitic capacitances such as the PVDF capacitance in the charge sharing phase. The ADC output in the charge sharing phase provides a measure of the finger capacitance and whether a finger is present by comparing the ADC output to a touch detection threshold value. Consecutive measurements using the conversion sequence with each measurement allows a determination to be made of any changes in detected capacitance, such as a finger tap or finger lift. Additionally, the amplifier 715 of the controller circuit 520 may have its output disconnected (e.g., be in a high-impedance state, floating, not driven, triply set, etc. such that the amplifier 715 is not driving its output) such that that the capacitive touch module 705 can drive the bias electrode of the receiver 725 without any restraint. In some implementations, both amplifiers 715 and 720 may be turned off (i.e., turned off) to reduce power consumption because they are not required for sensor 525 to operate in a capacitive sensing mode. A receiver bias electrode 725, a capacitive voltage divider can be modeled with a voltage corresponding to the capacitance of the object on the touch screen being determined. The representations of amplifiers 715 and 720 are simplified. For example, they may include additional grounded input terminals. Drive signals and techniques for operating in a capacitive sensing mode may be applied to one or more sensing electrodes configured on a mobile device. The controller circuit 520 may be configured to provide (e.g., generate, switch, and apply) the drive signals to one or more sensing electrodes to operate in the capacitive sensing mode.
[0093] Em operação, um dedo de um usuário pode contatar ou ficar posicionado suficientemente perto do eletrodo de polarização do receptor 725 do sensor 525 e a capacitância adicional devido ao dedo podem ser detectados pelo módulo de toque capacitivo 705. Detecção do um dedo em contato com ou próximo ao eletrodo de orientação do receptor 725 pode permitir que o circuito controlador 520 gere um sinal detectado por toque que pode, por sua vez, ser usado para despertar um dispositivo móvel, disparando sequências adicionais para autenticar o dedo, ou iniciar outra função, tal como uma função de botão-inicial.[0093] In operation, a user's finger may contact or be positioned sufficiently close to the polarization electrode of the receiver 725 of the sensor 525 and the additional capacitance due to the finger may be detected by the capacitive touch module 705. Detection of the finger in Contact with or near the orientation electrode of the receiver 725 may allow the controller circuit 520 to generate a touch-sensed signal that may, in turn, be used to wake up a mobile device, triggering additional sequences to authenticate the finger, or initiate another function, such as a home-button function.
[0094] Em contraste, a Figura 7B mostra um exemplo de um esquema de circuito controlador 520 configurando um sensor de impressão digital 525 para operar em um modo de detecção ultrassônica. Na Figura 7B, o circuito de controle 710 pode acionar amplificadores 715 e 720 e configurar o comutador 735 para desligar (isto é, a chave está em uma posição aberta, conforme representado na Figura 7B, tal que o módulo de toque capacitivo 705 não aciona o eletrodo de orientação do receptor 725). Isso resulta em um eletrodo de polarização de receptor 725 do sensor 525 acionado pelo amplificador 715 e o eletrodo de polarização de diodo 730 (por exemplo, um sinal de controle para controlar circuitos de pixel de sensor432) acionado pelo amplificador 720. O eletrodo de polarização 725 do receptor pode ser acionado para uma tensão muito mais alta utilizando o amplificador 715. Por exemplo, para operar o sensor 525 em um modo de detecção capacitiva, o eletrodo de polarização 725 do receptor pode receber um sinal de 1,8 volt (V) pelo módulo de toque capacitivo 705. Em contraste, para operar o sensor 525 em um modo de detecção ultrassônica, o eletrodo de polarização do receptor 725 pode ser dotado de um sinal 4-17 V pelo amplificador 715. Adicionalmente, o eletrodo de polarização de diodo 730 pode ser acionado de acordo com o modo de operação de detecção ultrassônica. Por exemplo, o eletrodo de polarização de diodo pode ser acionado com um primeiro nível de tensão correspondendo a um modo de bloco durante a geração de uma onda ultrassônica, um segundo nível de tensão correspondendo a um modo de amostra quando ondas ultrassônicas refletidas são recebidas pelos circuitos de pixel de sensor, e um terceiro nível de tensão correspondendo a um modo de retenção para reter os sinais elétricos de saída pelo circuito de pixel até que os sinais elétricos de saída sejam cronometrados para fora do conjunto de circuitos de pixel de sensor.[0094] In contrast, Figure 7B shows an example of a controller circuit schematic 520 configuring a fingerprint sensor 525 to operate in an ultrasonic detection mode. In Figure 7B, the control circuit 710 may drive amplifiers 715 and 720 and set the switch 735 to off (i.e., the switch is in an open position, as depicted in Figure 7B, such that the capacitive touch module 705 does not drive the receiver orientation electrode 725). This results in a receiver bias electrode 725 of the sensor 525 driven by the amplifier 715 and the diode bias electrode 730 (e.g., a control signal for controlling sensor 432 pixel circuits) driven by the amplifier 720. The bias electrode 725 of the receiver can be driven to a much higher voltage using amplifier 715. For example, to operate the sensor 525 in a capacitive sensing mode, the bias electrode 725 of the receiver can receive a signal of 1.8 volts (V ) by the capacitive touch module 705. In contrast, to operate the sensor 525 in an ultrasonic detection mode, the receiver bias electrode 725 may be provided with a 4-17 V signal by the amplifier 715. Additionally, the bias electrode of diode 730 can be driven according to the ultrasonic detection mode of operation. For example, the diode bias electrode may be driven with a first voltage level corresponding to a block mode during generation of an ultrasonic wave, a second voltage level corresponding to a sample mode when reflected ultrasonic waves are received by the sensor pixel circuitry, and a third voltage level corresponding to a hold mode for retaining the output electrical signals by the pixel circuit until the output electrical signals are clocked out of the sensor pixel circuitry.
[0095] O sensor 525 pode ser configurado em uma variedade de outras maneiras para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos. A figura 8 mostra outro exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos. Na Figura 8, o circuito para o circuito controlador 520 pode ser incluído dentro de chips separados, por exemplo, o circuito controlador 520a pode incluir um módulo de toque de capacitância externa 705 enquanto o circuito controlador 520b inclui o comutador 735, amplificadores 715 e 720, e circuito de controle 710. Por exemplo, para configurar o sensor 525 em um modo de detecção capacitiva na Figura 8, o comutador 735 pode ser ligado de tal modo que o módulo de toque de capacitância 705 aciona o eletrodo de polarização de receptor 725 e a saída do amplificador 715 é ajustada para um estado de alta impedância. O eletrodo de polarização de diodo 730 pode ser aterrado (por exemplo, acionado pelo amplificador 720, de modo que forneça uma tensão correspondendo ao terra). Para configurar o sensor 525 em um modo de detecção ultrassônica, o comutador 735 pode ser aberto de tal modo que o eletrodo de polarização 725 do receptor não é mais acionado pelo módulo de toque de capacitância 705. Ao invés disso, amplificadores 715 e 720 podem fornecer sinais de acionamento para o eletrodo de polarização de receptor 725 e o eletrodo de polarização de diodo 730, respectivamente, quando configurado para operar no modo de detecção ultrassônica. Em várias implementações, tais como aquelas mostradas nas Figuras 7 a, 7B e 8, o comutador 735 pode estar fisicamente localizado no módulo de toque de capacitância externa 705, em um controlador ASIC associado ao circuito controlador 520, dentro do sensor 525, ou como um componente externo ao módulo de toque 705 e ao controlador ASIC.[0095] Sensor 525 can be configured in a variety of other ways to operate in capacitive or ultrasonic detection modes. Figure 8 shows another example of a circuit schematic of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive or ultrasonic detection modes. In Figure 8, the circuitry for the controller circuit 520 may be included within separate chips, for example, the controller circuit 520a may include an external capacitance touch module 705 while the controller circuit 520b includes the switch 735, amplifiers 715 and 720 , and control circuit 710. For example, to configure the sensor 525 in a capacitive sensing mode in Figure 8, the switch 735 can be turned on such that the capacitance touch module 705 drives the receiver bias electrode 725 and the output of amplifier 715 is adjusted to a high impedance state. The diode bias electrode 730 may be grounded (e.g., driven by the amplifier 720 so that it provides a voltage corresponding to ground). To configure the sensor 525 in an ultrasonic detection mode, the switch 735 can be opened such that the receiver bias electrode 725 is no longer driven by the capacitance touch module 705. Instead, amplifiers 715 and 720 can provide drive signals to the receiver bias electrode 725 and the diode bias electrode 730, respectively, when configured to operate in the ultrasonic detection mode. In various implementations, such as those shown in Figures 7a, 7B, and 8, the switch 735 may be physically located in the external capacitance touch module 705, in a controller ASIC associated with the controller circuit 520, within the sensor 525, or as a component external to the 705 touch module and ASIC controller.
[0096] Os exemplos das Figuras 7A, 7B e 8 usam o eletrodo de polarização de receptor 725 tanto para detecção capacitiva como de ultrassom. Isto é, o eletrodo de polarização do receptor 725 pode ser usado para detectar o capacitância de um objeto repousando sobre ou próximo do eletrodo de polarização do receptor e do para detecção ultrassônica para determinar que o objeto é um dedo acionando o eletrodo de polarização de receptor 725 e circuito associado no sensor 525 diferentemente.[0096] The examples in Figures 7A, 7B and 8 use the receiver polarization electrode 725 for both capacitive and ultrasound detection. That is, the receiver bias electrode 725 can be used to detect the capacitance of an object resting on or near the receiver bias electrode and for ultrasonic detection to determine that the object is a finger by actuating the receiver bias electrode. 725 and associated circuit in sensor 525 differently.
[0097] Entretanto, eletrodos separados podem ser usados para detecção capacitiva e detecção ultrassônica. Por exemplo, o eletrodo de polarização de receptor 725 pode ser usado para a detecção capacitiva e o eletrodo de polarização do receptor 725 e o eletrodo de polarização do diodo 730 podem ser usados para detecção ultrassônica. A figura 9 mostra outro exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitiva e detecção ultrassônica. Na Figura 9, o eletrodo de polarização de receptor 725 pode ser acionado por um módulo de toque capacitivo 705 e um eletrodo de polarização de diodo 730 pode ser aterrado ou ajustado em outro potencial fixo para operar o sensor 525 em um modo de detecção capacitiva. Em comparação, no modo de detecção ultrassônica, o eletrodo de polarização de receptor 725 pode ser aterrado e o amplificador 720 pode ser acionado para fornecer um sinal ativo para o eletrodo de polarização de diodo 730 para permitir a detecção ultrassônica. Nessa implementação, o amplificador 715 e o comutador 735 podem ser removidos ou operados em um estado de alta impedância em relação aos exemplos das Figuras 7 a e 7B.[0097] However, separate electrodes can be used for capacitive detection and ultrasonic detection. For example, the receiver bias electrode 725 can be used for capacitive detection and the receiver bias electrode 725 and the diode bias electrode 730 can be used for ultrasonic detection. Figure 9 shows another example of a circuit schematic of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive sensing and ultrasonic sensing modes. In Figure 9, the receiver bias electrode 725 may be driven by a capacitive touch module 705 and a diode bias electrode 730 may be grounded or set at another fixed potential to operate the sensor 525 in a capacitive sensing mode. In comparison, in the ultrasonic detection mode, the receiver bias electrode 725 may be grounded and the amplifier 720 may be driven to provide an active signal to the diode bias electrode 730 to enable ultrasonic detection. In this implementation, amplifier 715 and switch 735 may be removed or operated in a high impedance state relative to the examples in Figures 7a and 7B.
[0098] A figura 10 mostra outro exemplo de um esquema de circuito de um circuito controlador para configurar um sensor de impressão digital para operar em modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos. Na Figura 10, o eletrodo de orientação de receptor 725 pode ser acionado pelo módulo de toque de capacitância 705 e o eletrodo de polarização de diodo 730 pode ser aterrado (por exemplo, o circuito de controle 710 pode acionar o amplificador 720 de tal forma que uma tensão correspondendo ao terra (por exemplo, 0 V em alguns cenários) é aplicada ao eletrodo de polarização de diodo 730) para configurar o sensor 525 em um modo de detecção capacitiva. Em contraste, para configurar o sensor 525 em um modo de detecção ultrassônica, o circuito de controle 710 pode aterrar o eletrodo de orientação do receptor 725 ligando o comutador 1005 (por exemplo, MOSFET tipo n ou tipo p) e fornecer um sinal ativo para o eletrodo de polarização de diodo 730 utilizando o amplificador 720 para operar o sensor 525 no modo de detecção ultrassônica.[0098] Figure 10 shows another example of a circuit diagram of a controller circuit for configuring a fingerprint sensor to operate in capacitive or ultrasonic detection modes. In Figure 10, the receiver orientation electrode 725 may be driven by the capacitance touch module 705 and the diode bias electrode 730 may be grounded (e.g., the control circuit 710 may drive the amplifier 720 such that a voltage corresponding to ground (e.g., 0 V in some scenarios) is applied to the diode bias electrode 730) to configure the sensor 525 in a capacitive sensing mode. In contrast, to configure the sensor 525 in an ultrasonic detection mode, the control circuit 710 may ground the orientation electrode of the receiver 725 by turning on the switch 1005 (e.g., n-type or p-type MOSFET) and provide an active signal to the diode bias electrode 730 using the amplifier 720 to operate the sensor 525 in the ultrasonic detection mode.
[0099] Conforme discutido anteriormente, o sensor 525 pode ser configurado para estar em um modo de detecção capacitiva para determinar se um objeto tocou ou fica posicionado próximo ao eletrodo de polarização do receptor do sensor ultrassônico, e então subsequentemente configurado para estar em um modo de detecção ultrassônica para determinar se esse objeto é um dedo. Se o objeto for determinado como um dedo, então, um indicador pode ser afirmado para indicar que um processador de aplicações deve despertar e autenticar uma impressão digital do dedo (por exemplo, determinar se ela corresponde ou é similar a uma impressão digital do proprietário ou usuário registrado do dispositivo). Se autenticado, então o processador de aplicações pode ligar o visor da tela sensível ao toque e destravar o dispositivo para uso normal.[0099] As discussed previously, the sensor 525 may be configured to be in a capacitive sensing mode to determine whether an object has touched or is positioned near the polarization electrode of the ultrasonic sensor receiver, and then subsequently configured to be in a mode ultrasonic detection method to determine whether this object is a finger. If the object is determined to be a finger, then an indicator may be asserted to indicate that an application processor should wake up and authenticate a fingerprint of the finger (e.g., determine whether it matches or is similar to a fingerprint of the owner or registered user of the device). If authenticated, then the application processor can turn on the touchscreen display and unlock the device for normal use.
[0100] A figura 11 mostra um exemplo de um diagrama de blocos de alto nível de um circuito controlador, sensor de impressão digital e processador de aplicações. Na Figura 11, a extremidade frontal analógica de toque capacitiva 1110 e a extremidade frontal analógica ultrassônica 1115 incluem o circuito usado para acionar os eletrodos do sensor 525. O circuito de interface 1105 (por exemplo, incluindo circuito de controle 710, comutador 1005, etc. nas figuras anteriores) seleciona o conjunto de circuitos de extremidade frontal usado para acionar aqueles eletrodos. O microcontrolador 1120 pode determinar se o sensor 525 detecta a presença de um objeto no ou próximo do sensor de impressão digital 525 no modo de detecção capacitiva e no determinar se o circuito de interface 1105 deve comutar o sensor 525 para operar no modo de detecção ultrassônica para determinar se o objeto é um dedo. As informações relativas aos resultados do modo de detecção capacitiva e no modo de detecção ultrassônica podem ser armazenadas na memória 1125 Por exemplo, o microcontrolador 1120 pode armazenar os dados representando a informação de medição de capacitância do sensor 525 no modo de detecção capacitiva e os dados de imagem do sensor 525 no modo de detecção ultrassônica. Em algumas implementações, os dados que representam as condições de medição, tais como a temperatura, se um toque é um toque “forte” ou um “toque fraco” (por exemplo, a probabilidade de um toque), e outras métricas também podem ser armazenadas. O gerador de relógio 1135 pode ser um gerador de relógio de baixa potência para o cronometro de despertar 1130 que é usado para operar a extremidade frontal analógica de toque capacitiva 1110.[0100] Figure 11 shows an example of a high-level block diagram of a controller circuit, fingerprint sensor and application processor. In Figure 11, the capacitive touch analog front end 1110 and the ultrasonic analog front end 1115 include the circuit used to drive the sensor electrodes 525. The interface circuit 1105 (e.g., including control circuit 710, switch 1005, etc. . in the previous figures) selects the front end circuitry used to drive those electrodes. The microcontroller 1120 may determine whether the sensor 525 detects the presence of an object at or near the fingerprint sensor 525 in the capacitive detection mode and determine whether the interface circuit 1105 should switch the sensor 525 to operate in the ultrasonic detection mode. to determine whether the object is a finger. Information relating to the results of the capacitive sensing mode and the ultrasonic sensing mode may be stored in the memory 1125. For example, the microcontroller 1120 may store the data representing the capacitance measurement information of the sensor 525 in the capacitive sensing mode and the data image image from the 525 sensor in ultrasonic detection mode. In some implementations, data representing measurement conditions, such as temperature, whether a touch is a “strong” touch or a “weak touch” (e.g., the probability of a touch), and other metrics may also be stored. The clock generator 1135 may be a low-power clock generator for the wake-up timer 1130 that is used to operate the capacitive touch analog front end 1110.
[0101] Se o objeto for um dedo, um sinal de interrupção 560 pode ser afirmado e fornecido ao processador de aplicações 530. Como resultado, o processador de aplicações 530 pode ler os dados armazenados na memória 1125, por exemplo, através de uma interface escravo de barramento serial I2C 1140. Isso restringe o processador de aplicações 530 para ter acesso à memória 1125 e não microcontrolador 1120, e, portanto, aumentar a segurança do circuito controlador 520 (por exemplo, impedindo o acesso à memória embutida do microcontrolador 1120). Se os dados correspondem a uma impressão digital que corresponde ou é suficientemente similar a uma impressão digital autorizada, então, o processador de aplicações 530 pode destravar o dispositivo eletrônico (por exemplo, um dispositivo móvel) e/ou ligar o visor da tela sensível ao toque. Por exemplo, os dados de impressão digital, autorizados podem ser armazenados na memória e acessíveis pelo processador de aplicações 530. Em algumas implementações, uma ou mais partes do processador de aplicações 530 podem despertar quando um sinal de interrupção 560 é recebido e o processador de aplicações 530 pode ser instruído para autenticar a impressão digital de um dedo. Um gabarito de consulta gerado durante um processo de autenticação a partir dos dados de imagem de impressão digital ultrassônica, recebidos do sensor 525 pode ser comparado a um ou mais gabaritos registrados gerados durante um processo de cadastro utilizando um ou mais algoritmos de comparação para determinar Se a impressão digital deve ser autenticada.[0101] If the object is a finger, an interrupt signal 560 may be asserted and provided to application processor 530. As a result, application processor 530 may read data stored in memory 1125, for example, via an interface I2C serial bus slave 1140. This restricts the application processor 530 to have access to the memory 1125 and not the microcontroller 1120, and therefore increases the security of the controller circuit 520 (e.g., by preventing access to the built-in memory of the microcontroller 1120). . If the data matches a fingerprint that matches or is sufficiently similar to an authorized fingerprint, then the application processor 530 may unlock the electronic device (e.g., a mobile device) and/or turn on the touchscreen display. touch. For example, authorized fingerprint data may be stored in memory and accessible by application processor 530. In some implementations, one or more portions of application processor 530 may wake up when an interrupt signal 560 is received and the application processor 530 may wake up. 530 applications can be instructed to authenticate the fingerprint of a finger. A query template generated during an authentication process from ultrasonic fingerprint image data received from sensor 525 may be compared to one or more registered templates generated during an enrollment process using one or more comparison algorithms to determine whether the fingerprint must be authenticated.
[0102] Em algumas implementações, o microcontrolador 1120 pode autenticar a impressão digital com base nos dados gerados a partir do sensor 525. Se a impressão digital for autenticada, então o microcontrolador 1120 pode afirmar o sinal de interrupção 560 para instruir o processador de aplicações 530 para destravar o dispositivo eletrônico. Quando a impressão digital foi autenticada, uma exibição do dispositivo móvel e/ou do dispositivo móvel pode ser destravada. Em algumas implementações, quando o dispositivo móvel e o visor já estão ativos e destravados de um processo de autenticação anterior, o dispositivo móvel pode retornar para uma tela inicial quando um dedo é colocado, por exemplo, em um botão de iniciar ou outro eletrodo de detecção designado.[0102] In some implementations, the microcontroller 1120 may authenticate the fingerprint based on data generated from the sensor 525. If the fingerprint is authenticated, then the microcontroller 1120 may assert interrupt signal 560 to instruct the application processor 530 to unlock the electronic device. When the fingerprint has been authenticated, a display of the mobile device and/or mobile device can be unlocked. In some implementations, when the mobile device and display are already active and unlocked from a previous authentication process, the mobile device may return to a home screen when a finger is placed on, for example, a home button or other electrode electrode. designated detection.
[0103] A figura 12 mostra outro exemplo de um diagrama de blocos de alto nível de um circuito controlador, sensor de impressão digital e processador de aplicações. Na Figura 12, o processador de aplicações 530 inclui um sistema operacional de alto nível (HLOS) 1205, zona de confiança 1210 e SPI mestre 1215. O circuito controlador 520 pode incluir SPI escravo 1220. O processador de aplicações 530 pode acessar os dados armazenados pelo microcontrolador 1120 através de um barramento de interface periférica serial (SPI) implementado pelo SPI mestre 1215 e SPI escravo 1220. Por exemplo, o barramento SPI pode operar em um modo de impressão digital seguro e um modo de toque capacitivo. No modo de impressão digital seguro, a zona de confiança 1210 do processador de aplicações 530 pode “possuir” o barramento SPI e ter acesso a todo o circuito controlador 520 (por exemplo, todo o espaço de endereço, incluindo os dados gerados e armazenados a partir do modo de detecção capacitiva e do modo de detecção ultrassônica). No modo de toque capacitivo, HLOS 1205 pode “possuir” o barramento SPI e o processador de aplicações 530 pode ter acesso restrito à memória e registradores que estão armazenando dados do sensor 525 que estão no modo de detecção capacitiva.[0103] Figure 12 shows another example of a high-level block diagram of a controller circuit, fingerprint sensor and application processor. In Figure 12, application processor 530 includes a high-level operating system (HLOS) 1205, trust zone 1210, and SPI master 1215. Controller circuitry 520 may include SPI slave 1220. Application processor 530 may access stored data by the microcontroller 1120 via a serial peripheral interface (SPI) bus implemented by the SPI master 1215 and SPI slave 1220. For example, the SPI bus can operate in a secure fingerprint mode and a capacitive touch mode. In secure fingerprint mode, the trust zone 1210 of the application processor 530 may “own” the SPI bus and have access to the entire controller circuit 520 (e.g., the entire address space, including data generated and stored at from capacitive sensing mode and ultrasonic sensing mode). In capacitive touch mode, HLOS 1205 may “own” the SPI bus and application processor 530 may have restricted access to memory and registers that are storing data from sensor 525 that is in capacitive sensing mode.
[0104] A detecção de capacitância de duas etapas e a detecção ultrassônica, descritas acima, podem reduzir o número de falsos positivos de um objeto tocando a tela sensível ao toque sendo um dedo com uma impressão digital autenticável, e, portanto, reduzir o consumo de corrente do dispositivo e aumentar a vida útil da bateria do dispositivo. Por exemplo, em alguns cenários, a detecção de capacitância e a detecção ultrassônica híbrida de duas etapas pode reduzir o consumo de corrente do dispositivo eletrônico a partir de cerca de 200 microampères (μA) se apenas detecção ultrassônica for usada para desbloquear o dispositivo eletrônico abaixo de 40 μA. Além disso, as técnicas de duas etapas descritas aqui podem reduzir o número de alarmes falsos do processador de aplicações 530 e exibição da tela sensível ao toque. Por exemplo, alguns dispositivos eletrônicos podem experimentar muitos toques sem dedo, quando o dispositivo é travado e comutado pode inadvertidamente destravar ou executar operações mais intensivas para verificar ou de outra forma autenticar o toque.[0104] Two-step capacitance detection and ultrasonic detection, described above, can reduce the number of false positives of an object touching the touch screen being a finger with an authenticable fingerprint, and therefore reduce power consumption. device current and increase device battery life. For example, in some scenarios, capacitance detection and two-step hybrid ultrasonic detection can reduce the current consumption of the electronic device from about 200 microamperes (μA) if only ultrasonic detection is used to unlock the electronic device below of 40 μA. Furthermore, the two-step techniques described here can reduce the number of false alarms from the application processor 530 and touch screen display. For example, some electronic devices may experience many fingerless touches, when the device is locked and switched it may inadvertently unlock or perform more intensive operations to verify or otherwise authenticate the touch.
[0105] Como discutido anteriormente, o sensor 525 pode incluir material tal como PVDF ou PLT PVDF-TrFE que é parte do divisor de tensão capacitiva usado para detectar um toque. Materiais como PVDF ou PVDF-TrFE podem experimentar uma maior dependência de temperatura de capacitância do que outros materiais dielétricos tal como vidro, e, portanto, o sensor 525 pode precisar de calibragem adicional com base na temperatura. Isso contrasta com os sensores de outros sistemas de detecção capacitiva nos quais a determinação da capacitância não depende fortemente da temperatura. Consequentemente, em algumas implementações, a capacitância determinada utilizando o sensor 525 pode ser ajustada com base na temperatura, por exemplo, de sensor 525.[0105] As discussed previously, sensor 525 may include material such as PVDF or PLT PVDF-TrFE that is part of the capacitive voltage divider used to detect a touch. Materials such as PVDF or PVDF-TrFE may experience a greater temperature dependence of capacitance than other dielectric materials such as glass, and therefore the 525 sensor may need additional temperature-based calibration. This contrasts with sensors in other capacitive sensing systems in which the determination of capacitance does not depend strongly on temperature. Accordingly, in some implementations, the capacitance determined using sensor 525 may be adjusted based on the temperature, e.g., of sensor 525.
[0106] A figura 13 mostra um exemplo de ajuste de uma capacitância determinada utilizando o sensor de impressão digital com base em temperatura. Na Figura 13, a temperatura corrente do sensor 525 pode ser determinada (por exemplo, por circuito controlador520) para gerar a temperatura corrente 1305 que utiliza, por exemplo, um diodo de junção p-n sensível à temperatura formado como parte do circuito sensor sobre ou no substrato de sensor. Adicionalmente, a temperatura média do sensor 525 pode ser determinada para gerar a temperatura média 1310. A temperatura média 1310 pode ser uma média de funcionamento do sensor várias temperaturas passadas do sensor 525 e incorporam a temperatura corrente 1305 para a provisão de uma nova temperatura média atualizada 1310 do sensor 525. Em algumas implementações, a temperatura média pode ser a saída de uma resposta de impulso finita de primeira ou segunda ordem (FIR) filtro ou filtro de resposta de impulso infinita (IIR) que opera em uma corrente de medições de temperatura a partir do diodo sensível à temperatura. A temperatura corrente 1305 pode ser subtraída da temperatura média 1310 (ou vice-versa) para gerar ALU 1320 representando a diferença na temperatura entre a temperatura corrente 1305 e a temperatura média 1310. ALU 1320 pode então ser ajustada (por exemplo, multiplicada) pelo fator de calibração 1315. O fator de calibração 1315 pode ser um ajuste que representa variações de processo e outros desvios que podem ser corrigidos durante um processo de calibração baseado em como o sensor 525 foi fabricado. Consequentemente, o desvio de capacitância 1325 pode ser gerado. A capacitância medida 1330 pode ser a capacitância do objeto (ou porção do mesmo) sobre ou próximo ao eletrodo de polarização do receptor conforme medido pelo sensor 525. A capacitância medida 1330 pode então ser ajustada (por exemplo, compensação por adição, subtração, etc.) com base no deslocamento de capacitância 1325 para gerar a capacitância ajustada 1335. Se A capacitância ajustada 1335 corresponde a uma capacitância similar à de um dedo, então, o modo de detecção ultrassônica pode começar, conforme discutido anteriormente.[0106] Figure 13 shows an example of adjusting a capacitance determined using the temperature-based fingerprint sensor. In Figure 13, the current temperature of sensor 525 can be determined (e.g., by controller circuit 520) to generate current temperature 1305 using, for example, a temperature-sensitive p-n junction diode formed as part of the sensor circuit on or at the sensor substrate. Additionally, the average temperature of the sensor 525 may be determined to generate the average temperature 1310. The average temperature 1310 may be an average of the sensor operating several past temperatures of the sensor 525 and incorporate the current temperature 1305 to provide a new average temperature. updated 1310 of sensor 525. In some implementations, the average temperature may be the output of a first- or second-order finite impulse response (FIR) filter or infinite impulse response (IIR) filter that operates on a stream of measurements of temperature from the temperature sensitive diode. The current temperature 1305 can be subtracted from the average temperature 1310 (or vice versa) to generate ALU 1320 representing the difference in temperature between the current temperature 1305 and the average temperature 1310. ALU 1320 can then be adjusted (e.g., multiplied) by calibration factor 1315. Calibration factor 1315 may be an adjustment that represents process variations and other deviations that may be corrected during a calibration process based on how the sensor 525 was manufactured. Consequently, capacitance deviation 1325 may be generated. The measured capacitance 1330 may be the capacitance of the object (or portion thereof) on or near the receiver bias electrode as measured by the sensor 525. The measured capacitance 1330 may then be adjusted (e.g., compensation by addition, subtraction, etc. .) based on the capacitance shift 1325 to generate the adjusted capacitance 1335. If the adjusted capacitance 1335 corresponds to a finger-like capacitance, then the ultrasonic detection mode can begin, as discussed previously.
[0107] A figura 14 mostra um exemplo de um fluxograma para ajustar a capacitância determinada utilizando o sensor de impressão digital. Na Figura 14, no bloco 1405, a temperatura pode ser determinada. Por exemplo, o circuito controlador 520 pode determinar a temperatura quando o sensor 525 está operando no modo de detecção capacitiva. A seguir, no bloco 1410, a temperatura média pode ser determinada. Por exemplo, o circuito controlador 520 pode manter a trilha de uma média de funcionamento da temperatura do sensor 525 e, portanto, a média de funcionamento pode ser atualizada para levar em conta a temperatura determinada no bloco 1405. A média de funcionamento pode ser baseada em centenas ou milhares de medições, ou mais.[0107] Figure 14 shows an example of a flowchart for adjusting the capacitance determined using the fingerprint sensor. In Figure 14, in block 1405, the temperature can be determined. For example, controller circuit 520 may determine temperature when sensor 525 is operating in capacitive sensing mode. Next, in block 1410, the average temperature can be determined. For example, the controller circuit 520 may keep track of an operating average temperature of the sensor 525 and therefore the operating average may be updated to take into account the temperature determined in block 1405. The operating average may be based on in hundreds or thousands of measurements, or more.
[0108] No bloco 1415, a diferença entre a temperatura determinada no bloco 1405 e a temperatura média determinada no bloco 1410 pode ser determinada. No bloco 1420, o circuito controlador 520 pode usar a diferença obtida a partir do bloco 1415 e ajustar a diferença pela aplicação de um fator de calibração para gerar um deslocamento de capacitância. A seguir, no bloco 1425, a capacitância medida pode ser determinada. Por exemplo, o sensor 525 pode estar no modo de detecção capacitiva e uma voltagem pode ser lida pelo circuito controlador 520, conforme discutido anteriormente, e correlacionado com uma capacitância que pode ser usada para determinar se o objeto tocando ou próximo do eletrodo de polarização do receptor é um dedo. No bloco 1430, a capacitância medida pode ser ajustada pelo deslocamento de capacitância para gerar uma capacitância medida ajustada. Essa capacitância medida ajustada representa a capacitância do objeto, ou uma parte do objeto, enquanto levando em conta a dependência de temperatura do sensor 525 na determinação da capacitância. No bloco 1435, o sensor pode ser configurado para operar no modo de detecção ultrassônica, com base na capacitância medida ajustada. Por exemplo, se a capacitância medida ajustada está dentro de uma faixa de capacitância limite representativa de um dedo, então o circuito controlador 520 pode configurar o sensor 525 para operar no modo de detecção ultrassônica, conforme discutido anteriormente.[0108] In block 1415, the difference between the temperature determined in block 1405 and the average temperature determined in block 1410 can be determined. In block 1420, controller circuit 520 may use the difference obtained from block 1415 and adjust the difference by applying a calibration factor to generate a capacitance shift. Next, in block 1425, the measured capacitance can be determined. For example, the sensor 525 may be in capacitive sensing mode and a voltage may be read by the controller circuit 520, as discussed previously, and correlated with a capacitance that may be used to determine whether the object touching or near the polarization electrode of the receiver is a finger. In block 1430, the measured capacitance can be adjusted by the capacitance shift to generate an adjusted measured capacitance. This adjusted measured capacitance represents the capacitance of the object, or a part of the object, while taking into account the temperature dependence of the sensor 525 in determining the capacitance. In block 1435, the sensor can be configured to operate in ultrasonic detection mode, based on the adjusted measured capacitance. For example, if the adjusted measured capacitance is within a threshold capacitance range representative of a finger, then the controller circuit 520 may configure the sensor 525 to operate in the ultrasonic detection mode, as discussed previously.
[0109] Como outro exemplo de ajuste da capacitância medida 1330 para fornecer uma capacitância ajustada 1335, a capacitância medida 1330 pode ser ajustada para compensar variações de fabricação do sensor de impressão digital 525. Variações de fabricação podem incluir variações na constante dielétrica e espessura do vidro de cobertura, camadas de tinta, vários adesivos e outras camadas formadas durante a fabricação do sensor. Variações de fabricação podem conduzir a variações de unidade para unidade na mudança de capacitância quando um usuário toca ou está posicionado próximo a um eletrodo de detecção do sensor de impressão digital. A mudança de capacitância quando um usuário toca ou é posicionada próxima a um eletrodo de detecção do sensor de impressão digital pode ser referida como a “capacitância de toque”. A variação na capacitância de toque devido às variações de fabricação pode alterar a resposta devido a um “toque parcial” onde um dedo de um usuário está em contacto com apenas uma porção da área ativa do sensor. Variação na capacitância de toque de unidade para unidade e sensibilidade a um toque parcial de um usuário podem levar a uma experiência de usuário menos do que satisfatória, se não acomodada. Por exemplo, um vidro de cobertura mais grosso, uma camada de tinta ou de adesivo e/ou um vidro de cobertura inferior, a tinta ou a constante dielétrica de adesivo conduzirá a uma menor capacitância de toque sem ajustes correspondentes, e o dispositivo móvel pode ser menos sensível a toque parcial de um usuário e pode precisar ser contatado por uma porção maior de um dedo para detecção de dedo comparado a outro dispositivo móvel com espessuras nominais e constantes dielétricas. Alternativa, uma camada de vidro, tinta ou adesivo de cobertura mais fina e/ou vidro de cobertura mais elevada, a tinta ou a constante dielétrica de adesivo conduzirá a uma maior capacitância de toque, e o dispositivo móvel pode ser mais sensível a toque parcial de um dedo, que pode conduzir a detecção inadvertida por um objeto sem dedo.[0109] As another example of adjusting the measured capacitance 1330 to provide an adjusted capacitance 1335, the measured capacitance 1330 may be adjusted to compensate for manufacturing variations of the fingerprint sensor 525. Manufacturing variations may include variations in the dielectric constant and thickness of the cover glass, layers of paint, various adhesives and other layers formed during sensor manufacturing. Manufacturing variations may lead to unit-to-unit variations in capacitance change when a user touches or is positioned near a fingerprint sensor sensing electrode. The change in capacitance when a user touches or is positioned near a fingerprint sensor sensing electrode can be referred to as the “touch capacitance”. Variation in touch capacitance due to manufacturing variations can alter the response due to a “partial touch” where a user's finger is in contact with only a portion of the sensor's active area. Variation in touch capacitance from unit to unit and sensitivity to a user's partial touch can lead to a less than satisfactory, if not accommodated, user experience. For example, a thicker cover glass, a layer of paint or adhesive and/or a lower cover glass, paint or adhesive dielectric constant will lead to lower touch capacitance without corresponding adjustments, and the mobile device may be less sensitive to a user's partial touch and may need to be contacted by a larger portion of a finger for finger detection compared to another mobile device with nominal thicknesses and dielectric constants. Alternatively, a thinner coating layer of glass, paint or adhesive and/or higher coverage glass, paint or adhesive dielectric constant will lead to greater touch capacitance, and the mobile device may be more sensitive to partial touch of a finger, which may lead to inadvertent detection by a fingerless object.
[0110] Método de calibrar um eletrodo de detecção capacitiva de um sensor de impressão digital para detectar um toque de um dedo e para levar em conta várias variações de fabricação que utiliza o sensor de impressão digital para determinar a área de contato de um dedo ou dedo de um alvo de calibração de dedo que está em contato com ou em contato parcial com a área ativa do sensor de impressão digital e, então, utilizando a área de contato determinada para fornecer uma capacitância ajustada 1335. O alvo de calibração de dedo pode incluir um material semelhante a dedo que pode ser posicionado sobre o eletrodo de detecção do sensor de impressão digital durante uma sequência de calibração realizada em uma fábrica durante um processo de montagem e teste. Em algumas implementações, a capacitância de toque de um usuário pode ser medida durante um processo de cadastro de impressão digital e refinada de forma adaptativa durante processos subsequentes de autenticação de impressão digital.[0110] Method of calibrating a capacitive sensing electrode of a fingerprint sensor to detect a touch of a finger and to account for various manufacturing variations that utilize the fingerprint sensor to determine the contact area of a finger or finger of a finger calibration target that is in contact with or in partial contact with the active area of the fingerprint sensor and then utilizing the determined contact area to provide an adjusted capacitance 1335. The finger calibration target may include a finger-like material that can be positioned over the detection electrode of the fingerprint sensor during a calibration sequence performed in a factory during an assembly and testing process. In some implementations, a user's touch capacitance may be measured during a fingerprint enrollment process and adaptively refined during subsequent fingerprint authentication processes.
[0111] Durante uma primeira etapa, uma capacitância de toque pode ser medida e estimada uma imagem de impressão digital pode ser adquirida durante um processo de cadastro ou um processo de autenticação subsequente. A medição de capacitância e a aquisição de imagem de impressão digital podem ser tomadas consecutivamente durante o mesmo evento de contato com os dedos. Por exemplo, a imagem de impressão digital pode ser adquirida antes da medição de capacitância ou a imagem de impressão digital pode ser adquirida após amedição de capacitância. Durante uma segunda etapa, a área de contato do dedo do usuário no a área ativa do sensor de impressão digital pode ser estimada ou de outra forma determinada a partir da imagem digital adquirida utilizando, por exemplo, características visuais tais como cristas, vales e minúcias de impressão digital, ou utilizando diferenças e variâncias de valores de nível de cinza de pequenos blocos de pixels de sensor no conjunto de sensores ultrassônicas para determinar um limite de impressão digital entre o ar e um objeto tal como um dedo e determinar a área de contato do limite de impressão digital determinado. Durante uma terceira etapa, uma capacitância de toque de contato total pode ser calculada, que é a capacitância de toque quando o dedo do usuário entra em contato com toda a área ativa do sensor. A capacitância de toque de contato total pode ser calculada a partir da relação da área ativa de sensor dividida pela área de contato de dedo determinada. A capacitância de toque de contato total calculada pode ser refinada pela produção de medições de capacitância adicionais e determinações da área de contato com os dedos e cálculo de uma média, mediana ou outra medida estatística apropriada da capacitância de toque de contato total. A capacitância de toque de contato total pode ser inicialmente calculada durante a rolagem de impressão digital e ajustada de forma adaptativa ou refinada durante os processos subsequentes de associação e autenticação de impressão digital. Durante uma quarta etapa, um limite de detecção de toque e um limite de detecção de levantamento podem ser ajustados ou de outro modo determinados de acordo com a capacitância de toque de contato total, que pode ser baseada em parte na área de contato do dedo em contato com o sensor de impressão digital. Em algumas implementações com uma espessura nominal de vidro de revestimento, o limite de detecção de toque pode ser estabelecido igual a cerca de um quarto da capacitância de toque total. Por exemplo, se a capacitância de toque de contato total For determinada como sendo 100 picofarad (pF), o limite de detecção de toque pode ser ajustado igual a 25 pF. Em um exemplo onde o vidro de cobertura do dispositivo móvel é mais fino do que o nominal e a capacitância de toque de contato total é determinada como sendo de 110 pF, o limite de detecção de toque pode ser estabelecido igual a 27,5 pF. Em um exemplo onde o vidro de cobertura do dispositivo móvel é mais espesso do que o nominal e a capacitância de toque de contato total é determinada como sendo de 90 pF, o limite de detecção de toque pode ser ajustado igual a 22,5 pF. De maneira similar, o limite de detecção de levantamento, que auxilia na determinação de quando um dedo foi levantado do sensor, pode ser ajustado em conformidade. Em algumas implementações, uma vez que uma sonda tenha sido levantada e a capacitância medida está abaixo do limite de detecção de toque, a capacitância de linha de base de não contato pode ser medida e armazenada como um valor de capacitância de não toque de linha de base que pode ser comparado com a capacitância parcial ou parcial as capacitâncias de toque completo e os valores de capacitância de linha de base não toque anteriores para determinar ou ajustar o limite de detecção de toque ou o limite de detecção de levantamento. Em algumas implementações, o limite de detecção de toque e/ou o limite de detecção de levantamento pode ser armazenado com os gabaritos de cadastro de um usuário gerado durante um processo de cadastro.[0111] During a first step, a touch capacitance can be measured and estimated and a fingerprint image can be acquired during a registration process or a subsequent authentication process. Capacitance measurement and fingerprint image acquisition can be taken consecutively during the same finger contact event. For example, the fingerprint image may be acquired before the capacitance measurement or the fingerprint image may be acquired after the capacitance measurement. During a second step, the contact area of the user's finger on the active area of the fingerprint sensor may be estimated or otherwise determined from the acquired digital image using, for example, visual features such as ridges, valleys and minutiae. fingerprint, or using differences and variances in gray level values of small blocks of sensor pixels in the ultrasonic sensor array to determine a fingerprint boundary between air and an object such as a finger and determine the contact area of the determined fingerprint limit. During a third step, a total contact touch capacitance can be calculated, which is the touch capacitance when the user's finger comes into contact with the entire active area of the sensor. The total contact touch capacitance can be calculated from the ratio of the active sensor area divided by the determined finger contact area. The calculated total contact touch capacitance may be refined by producing additional capacitance measurements and finger contact area determinations and calculating an average, median, or other appropriate statistical measure of the total contact touch capacitance. Full contact touch capacitance can be initially calculated during fingerprint scrolling and adaptively adjusted or refined during subsequent fingerprint association and authentication processes. During a fourth step, a touch detection threshold and a lift detection threshold may be adjusted or otherwise determined in accordance with the total contact touch capacitance, which may be based in part on the contact area of the finger in contact with the fingerprint sensor. In some implementations with a nominal coating glass thickness, the touch detection threshold may be set equal to about one-quarter of the total touch capacitance. For example, if the total contact touch capacitance is determined to be 100 picofarad (pF), the touch detection limit can be set equal to 25 pF. In an example where the cover glass of the mobile device is thinner than nominal and the total contact touch capacitance is determined to be 110 pF, the touch detection limit can be set equal to 27.5 pF. In an example where the cover glass of the mobile device is thicker than nominal and the total contact touch capacitance is determined to be 90 pF, the touch detection threshold can be set equal to 22.5 pF. Similarly, the lift detection threshold, which helps determine when a finger has been lifted from the sensor, can be adjusted accordingly. In some implementations, once a probe has been raised and the measured capacitance is below the touch detection threshold, the non-contact baseline capacitance can be measured and stored as a line non-touch capacitance value. baseline that can be compared with the partial capacitance or partial full touch capacitances and the previous non-touch baseline capacitance values to determine or adjust the touch detection limit or the lift detection limit. In some implementations, the touch detection threshold and/or the lift detection threshold may be stored with a user's registration templates generated during a registration process.
[0112] Para reduzir ainda mais a dependência de temperatura da capacitância medida 1330, a capacitância da camada receptora piezelétrica 436 pode ser cancelada utilizando um método de blindagem ativo. A capacitância da camada receptora piezelétrica 436 (ou camada transceptora piezelétrica 456 em algumas implementações) pode ser uma função aumentada de temperatura à medida que a constante dielétrica da camada piezelétrica de PVDF ou PVDF-TrFE pode variar com a temperatura, mais do que outros materiais dielétricos no sensor 525. Quando o método de blindagem ativa é empregado, um ou mais eletrodos inferiores (tal como um ou mais eletrodos de entrada de pixel 438) que são acoplados a uma superfície inferior da camada receptora piezelétrica 436, pode ser acionado com uma versão armazenada do sinal de acionamento que é usado para acionar o eletrodo de polarização de receptor 440 (ou eletrodo de polarização de transceptor 460 em algumas implementações). O sinal de acionamento temporário gerado pelo conjunto de circuitos do controlador associado com o controlador pode ser provido a um ou mais eletrodos do sensor de impressão digital quando o sensor de impressão digital é configurado no modo de detecção capacitiva. O eletrodo de polarização do receptor 440 pode servir como um eletrodo de detecção e como um eletrodo superior para o capacitor com a camada receptora piezelétrica 436 como a camada dielétrica. Por exemplo, se o sinal de acionamento aplicado ao eletrodo de polarização do receptor 440 é aumentado em 0,5 V, o sinal de acionamento armazenado temporariamente aplicado ao eletrodo inferior (s) da camada receptora piezelétrica 436 também pode ser aumentado por 0,5V similarmente, se o sinal de acionamento aplicado ao eletrodo de polarização do receptor 440 é diminuído por 0,7 V, o sinal de acionamento tamponado aplicado ao eletrodo inferior (s) a camada receptora piezelétrica 436 também pode ser diminuída por 0,7V O eletrodo inferior (s) da camada receptora piezelétrica 436 pode, portanto, servir como um escudo ativo para cancelar a capacitância da camada receptora piezelétrica 436 junto com a dependência de temperatura associada. Em algumas implementações, o sinal de acionamento utilizado para acionar o eletrodo de polarização de receptor 440 em um modo de detecção capacitiva pode ser gerado por circuito de cancelamento ativo que pode incluir amplificadores e circuitos de condicionamento de sinal tais como filtros de tempo contínuo. Em algumas implementações, o circuito de cancelamento ativo pode ser implementado no controlador aplicado ao eletrodo de polarização de receptor 440 como entrada para gerar o sinal de acionamento armazenado temporariamente que pode ser conectado ao eletrodo inferior (s) da camada receptora piezelétrica 436.[0112] To further reduce the temperature dependence of the measured capacitance 1330, the capacitance of the piezoelectric receiving layer 436 can be canceled using an active shielding method. The capacitance of the piezoelectric receiver layer 436 (or piezoelectric transceiver layer 456 in some implementations) may be an increased function of temperature as the dielectric constant of the PVDF or PVDF-TrFE piezoelectric layer may vary with temperature more than other materials. dielectrics in the sensor 525. When the active shielding method is employed, one or more lower electrodes (such as one or more pixel input electrodes 438) that are coupled to a lower surface of the piezoelectric receiving layer 436, may be actuated with a stored version of the drive signal that is used to drive the receiver bias electrode 440 (or transceiver bias electrode 460 in some implementations). The temporary drive signal generated by the controller circuitry associated with the controller may be provided to one or more electrodes of the fingerprint sensor when the fingerprint sensor is configured in capacitive sensing mode. The receiver bias electrode 440 can serve as a detection electrode and as a top electrode for the capacitor with the piezoelectric receiver layer 436 as the dielectric layer. For example, if the drive signal applied to the receiver bias electrode 440 is increased by 0.5 V, the temporarily stored drive signal applied to the bottom electrode(s) of the piezoelectric receiver layer 436 may also be increased by 0.5 V. Similarly, if the drive signal applied to the receiver bias electrode 440 is decreased by 0.7 V, the buffered drive signal applied to the bottom electrode(s) of the piezoelectric receiving layer 436 may also be decreased by 0.7 V. bottom(s) of the piezoelectric receiver layer 436 can therefore serve as an active shield to cancel the capacitance of the piezoelectric receiver layer 436 along with the associated temperature dependence. In some implementations, the drive signal used to drive the receiver bias electrode 440 in a capacitive sensing mode may be generated by active cancellation circuitry which may include amplifiers and signal conditioning circuits such as continuous time filters. In some implementations, the active cancellation circuit may be implemented in the controller applied to the receiver bias electrode 440 as input to generate the temporarily stored drive signal that may be connected to the bottom electrode(s) of the piezoelectric receiver layer 436.
[0113] O microcontrolador 1120, o circuito controlador 520 e o processador de aplicações 530 podem incluir uma variedade de circuitos para implementar as técnicas discutidas aqui. Por exemplo, o microcontrolador 1120, o circuito controlador 520 e o processador de aplicações 530 podem incluir, cada um, (ou ter acesso a) um ou mais processadores, memória e outros componentes ou circuitos de hardware. Os processadores podem ser usados para executar instruções armazenadas em memória para implementar as técnicas aqui descritas.[0113] The microcontroller 1120, the controller circuit 520, and the application processor 530 may include a variety of circuits to implement the techniques discussed herein. For example, the microcontroller 1120, the controller circuit 520, and the application processor 530 may each include (or have access to) one or more processors, memory, and other hardware components or circuits. Processors can be used to execute instructions stored in memory to implement the techniques described herein.
[0114] A figura 15A mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica para detectar a presença de um objeto utilizando um sensor de impressão digital 525, conforme ilustrado na Figura 5 e descrito com relação às Figuras 1 a 14. Quando um objeto tal como um dedo 515 é posicionado sobre ou próximo a um eletrodo de detecção do sensor de impressão digital 525, o dedo pode estar detectando o uso do sensor de impressão digital que opera em um modo de detecção capacitiva, conforme mostrado no bloco 1505. Um dedo detectado utilizando o modo de detecção capacitiva também pode ser detectado com o sensor de impressão digital operando no modo ultrassônico, conforme mostrado no bloco 1510 Em algumas implementações, o sensor de impressão digital pode ser configurado para operar no modo de detecção ultrassônica de acordo com a presente invenção um toque de um dedo ou outro objeto foi detectado no modo de detecção capacitiva. A combinação da detecção capacitiva e da detecção ultrassônica do dedo pode ser utilizada para determinar um estado de detecção de objeto com um maior nível de certeza, conforme mostrado no bloco 1515. Um estado de detecção de objeto afirmativo pode ser usado, por exemplo, para enviar um sinal de interrupção para um processador de aplicações associado e prosseguir com o desligamento do processador de aplicações, autenticar o dedo e destravando o dispositivo. Em algumas implementações, o sinal de interrupção pode ser fornecido ao processador de aplicações para representar que um dedo correspondendo a um toque foi detectado pelo sensor de impressão digital que opera no modo de detecção capacitiva, no modo de detecção ultrassônica, ou ambos, o modo de detecção capacitiva e o modo de detecção ultrassônica.[0114] Figure 15A shows an example of a flowchart for a method of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode to detect the presence of an object using a fingerprint sensor 525, as illustrated in Figure 5 and described with respect to Figures 1 to 14. When an object such as a finger 515 is positioned on or near a sensing electrode of the fingerprint sensor 525, the finger may be detecting the use of the fingerprint sensor operating in a capacitive sensing mode, as shown in block 1505. A finger detected using the capacitive sensing mode may also be detected with the fingerprint sensor operating in ultrasonic mode, as shown in block 1510. In some implementations, the fingerprint sensor may be configured to operate in the ultrasonic detection mode in accordance with the present invention a touch of a finger or other object has been detected in the capacitive detection mode. The combination of capacitive detection and ultrasonic finger detection can be used to determine an object detection state with a greater level of certainty, as shown in block 1515. An affirmative object detection state can be used, for example, to send an interrupt signal to an associated application processor and proceed with shutting down the application processor, authenticating the finger and unlocking the device. In some implementations, the interrupt signal may be provided to the application processor to represent that a finger corresponding to a touch has been detected by the fingerprint sensor operating in capacitive detection mode, ultrasonic detection mode, or both. capacitive detection mode and ultrasonic detection mode.
[0115] A figura 15B mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva para detectar inicialmente a presença de um objeto, como mostrado no bloco 1520. Se nenhum objeto ou dedo tiver sido detectado, o modo de detecção capacitiva pode ser invocado em base periódica (por exemplo, da ordem de cinco a vinte vezes por segundo) como representado pela via “não” do bloco 1525. Se um objeto/dedo tiver sido detectado, então, um evento de toque pode ser reportado como mostrado no bloco 1530. O relatório do evento de toque pode incluir o envio de um sinal de interrupção para o processador de aplicações conforme descrito com relação ao bloco 1515 da figura 15, como mostrado no bloco 1535 e no bloco 1540, e para relatar quando o objeto/dedo foi levantado conforme mostrado no bloco 1545. O evento de elevação de dedo reportado pode fazer com que o sistema de sensor retorne para o modo de detecção capacitiva de baixa potência, conforme mostrado no bloco 1520. Em algumas implementações, um controlador, sensor de impressão digital e um ou mais eletrodos de detecção podem ser configurados para relatar um evento de levantamento dos dedos enquanto operando no modo de detecção capacitiva, o modo de detecção ultrassônica, ou ambos, o modo de detecção capacitiva e o modo de detecção ultrassônica.[0115] Figure 15B shows an example of a flowchart for a method of using a capacitive detection mode to initially detect the presence of an object, as shown in block 1520. If no object or finger has been detected, the detection mode Capacitive sensing may be invoked on a periodic basis (e.g., on the order of five to twenty times per second) as represented by the “no” path of block 1525. If an object/finger has been detected, then a touch event may be reported as shown in block 1530. Reporting the touch event may include sending an interrupt signal to the application processor as described with respect to block 1515 of Figure 15, as shown in block 1535 and block 1540, and to report when the object/finger has been lifted as shown in block 1545. The reported finger lift event may cause the sensor system to return to the low power capacitive sensing mode as shown in block 1520. In some implementations, a controller, fingerprint sensor, and one or more sensing electrodes may be configured to report a finger lift event while operating in the capacitive sensing mode, the ultrasonic sensing mode, or both the capacitive sensing mode and the ultrasonic detection.
[0116] A figura 15C mostra um exemplo de um fluxograma para um método de utilização de um modo de detecção capacitiva para detectar inicialmente a presença de um objeto, como mostrado no bloco 1550. Se nenhum objeto ou sonda tiver sido detectado, o modo de detecção capacitiva pode ser invocado em uma base regular ou periódica, conforme mostrado com o caminho “não” a partir do bloco 1555. Se um objeto/dedo tiver sido detectado, então um evento de toque pode ser reportado. Tanto o modo de detecção capacitiva como um modo de detecção ultrassônica pode ser usado para determinar quase continuamente que o objeto/dedo permanece em contato com ou está próximo do eletrodo de detecção, conforme mostrado no bloco 1560 e no bloco 1565. Quando a presença do objeto/dedo não é mais detectada com ambos os modos de detecção capacitiva e ultrassônica, um evento de levantamento dos dedos pode ser reportado como mostrado no bloco 1570 e bloco 1575. O evento de elevação de dedo reportado pode fazer com que o sistema de sensor retorne para o modo de detecção capacitiva de baixa potência, conforme mostrado no bloco 1550.[0116] Figure 15C shows an example of a flow chart for a method of using a capacitive detection mode to initially detect the presence of an object, as shown in block 1550. If no object or probe has been detected, the detection mode Capacitive sensing may be invoked on a regular or periodic basis, as shown with the “no” path from block 1555. If an object/finger has been detected, then a touch event may be reported. Either the capacitive sensing mode or an ultrasonic sensing mode can be used to almost continuously determine that the object/finger remains in contact with or is close to the sensing electrode, as shown in block 1560 and block 1565. When the presence of the object/finger is no longer detected with both capacitive and ultrasonic detection modes, a finger lift event may be reported as shown in block 1570 and block 1575. The reported finger lift event may cause the sensor system to return to low power capacitive sensing mode as shown in block 1550.
[0117] Alternativamente ou em adição aos métodos de detecção de capacitância e ultrassônicos mostrados e descritos com relação às Figuras 15A-15C, lógica de decisão para despertar o processador de aplicações e autenticar uma impressão digital pode usar a entrada de um ou mais acelerômetros e giroscópios incluídos no dispositivo móvel. Os acelerômetros e giroscópios em dispositivo podem fornecer indicação de mudanças no movimento e/ou orientação do dispositivo móvel que pode indicar a intenção do usuário para despertar e usar o dispositivo móvel. Os acelerômetros e giroscópios podem incluir um ou mais sensores microeletromecânicos (MEMS), circuitos analógicos de sinal misto e processamento de sinais, e microcontroladores Os acelerômetros e giroscópios podem incluir firmware embutido e algoritmos, que pode executar algoritmos para detectar e quantificar a magnitude e direção de mudanças no movimento e/ou orientação do dispositivo móvel. Os acelerômetros e giroscópios juntamente com firmware e algoritmos associados podem ser incluídos em módulos independentes no dispositivo móvel. Em algumas implementações, os acelerômetros e giroscópios podem alavancar processamento de sinal e/ou capacidades computacionais e funções de controle de um dispositivo de núcleo-sensor compartilhado ou de uma seção dedicada tal como uma ilha de baixa potência do processador de aplicações no dispositivo móvel. Sinais de saída a partir dos acelerômetros em dispositivo ou giroscópios que indicam uma mudança em movimento ou uma mudança na orientação do dispositivo móvel podem ser utilizados por intermédio do controlador para configurar um ou mais eletrodos de detecção no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica em antecipação a um evento de toque iminente.[0117] Alternatively or in addition to the capacitance and ultrasonic sensing methods shown and described with respect to Figures 15A-15C, decision logic for waking up the application processor and authenticating a fingerprint may use input from one or more accelerometers and gyroscopes included in the mobile device. In-device accelerometers and gyroscopes may provide indication of changes in the movement and/or orientation of the mobile device that may indicate the user's intent to wake up and use the mobile device. Accelerometers and gyroscopes may include one or more microelectromechanical sensors (MEMS), analog mixed-signal and signal processing circuits, and microcontrollers. Accelerometers and gyroscopes may include embedded firmware and algorithms, which can execute algorithms to detect and quantify magnitude and direction changes in the movement and/or orientation of the mobile device. Accelerometers and gyroscopes along with associated firmware and algorithms can be included in independent modules on the mobile device. In some implementations, the accelerometers and gyroscopes may leverage signal processing and/or computational capabilities and control functions of a shared core-sensor device or a dedicated section such as a low-power island of the application processor in the mobile device. Output signals from on-device accelerometers or gyroscopes that indicate a change in motion or a change in orientation of the mobile device may be used via the controller to configure one or more sensing electrodes in capacitive sensing mode or sensing mode. ultrasonic in anticipation of an imminent touch event.
[0118] Em algumas implementações que utilizam detecção de movimento e/ou orientação pelos acelerômetros e giroscópios, a taxa de detecção capacitiva e/ou ultrassônica para detecção de dedo pode ser alterada com base em indicações de sinais de acelerômetro e giroscópio. Por exemplo, a detecção de movimento pode conduzir à detecção capacitiva e/ou detecção ultrassônica a ser realizada mais frequentemente. Em outro exemplo, quando nenhum movimento ou mudança na orientação foi detectado por um período prolongado, a detecção capacitiva e/ou ultrassônica para detecção de dedo pode ser realizada com menos frequência. O controlador pode ser configurado para ajustar uma taxa de detecção de dedo no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica quando da indicação de uma mudança no movimento ou uma mudança na orientação de um acelerômetro em dispositivo ou um giroscópio em dispositivo.[0118] In some implementations that utilize motion and/or orientation detection by accelerometers and gyroscopes, the capacitive and/or ultrasonic detection rate for finger detection may be changed based on indications from accelerometer and gyroscope signals. For example, motion detection may lead to capacitive detection and/or ultrasonic detection being performed more frequently. In another example, when no movement or change in orientation has been detected for an extended period of time, capacitive and/or ultrasonic detection for finger detection may be performed less frequently. The controller may be configured to adjust a finger detection rate in capacitive detection mode or in ultrasonic detection mode upon indication of a change in motion or a change in orientation of an on-device accelerometer or an on-device gyroscope.
[0119] Outro exemplo de utilização de detecção de movimento e/ou orientação pelos acelerômetros em dispositivo e giroscópios, os limites de detecção utilizados pelos algoritmos de detecção capacitiva e detecção ultrassônica podem ser alterados com base em entradas de acelerômetro e giroscópio. Detecção de rotação do dispositivo móvel em direção ao usuário pelos acelerômetros e/ou giroscópios podem indicar uma maior probabilidade de que o usuário pretende utilizar o dispositivo móvel e os limites de detecção de detecção capacitiva e detecção ultrassônica podem ser configurados de acordo com um nível mais baixo. Alternativamente, a detecção de rotação do dispositivo móvel para longe do usuário pelos acelerômetros e/ou giroscópios pode indicar uma menor probabilidade de que o usuário deseje usar o dispositivo móvel e a detecção capacitiva e detecção de detecção ultrassônica os limites podem ser configurados com um nível mais alto. O controlador pode ser configurado para ajustar o limite de detecção de toque e/ou um limite de detecção de levantamento de dedo quando da indicação de uma mudança no movimento ou uma mudança na orientação de um acelerômetro em dispositivo ou um giroscópio em dispositivo.[0119] Another example of using motion and/or orientation detection by in-device accelerometers and gyroscopes, the detection thresholds used by the capacitive detection and ultrasonic detection algorithms can be changed based on accelerometer and gyroscope inputs. Detection of rotation of the mobile device towards the user by accelerometers and/or gyroscopes may indicate a greater probability that the user intends to use the mobile device and detection thresholds for capacitive sensing and ultrasonic sensing may be configured to a higher level. low. Alternatively, detection of rotation of the mobile device away from the user by accelerometers and/or gyroscopes may indicate a lower likelihood that the user will wish to use the mobile device, and the capacitive sensing and ultrasonic sensing thresholds may be configured with a level higher. The controller may be configured to adjust a touch detection threshold and/or a finger lift detection threshold upon indication of a change in movement or a change in orientation of an on-device accelerometer or an on-device gyroscope.
[0120] Em algumas implementações, o conjunto de acelerômetros e giroscópios (por exemplo, sensores de taxa angular) no dispositivo móvel pode ser configurado para despertar partes do dispositivo no que pode ser referido como uma operação de sacudimento-e-despertar. Sinais de saída de um ou mais acelerômetros e/ou giroscópios no conjunto de sensores podem ser recebidos por um ASIC ou um processador de aplicações associado com o sensor de impressão digital para aumentar a taxa de detecção do dedo para o modo de detecção capacitiva ou O modo de detecção ultrassônica e para permitir rapidamente que um usuário seja autenticado. A operação de sacudir e despertar pode, em alguns exemplos, ligar uma parte de um visor para auxiliar o usuário em um processo de autenticação. Em algumas implementações, o limite de detecção de toque pode ser baixado tanto no modo de detecção capacitiva como no modo de detecção ultrassônica por meio de detecção de uma faixa específica e sequência de sinais de saída a partir dos acelerômetros e giroscópios em dispositivo. Em algumas implementações, o limite de detecção de toque pode ser ajustado para zero para o modo de detecção capacitiva ou para o modo de detecção ultrassônica se a faixa e a sequência de sinais de saída a partir dos acelerômetros e giroscópios em dispositivo satisfizerem um critério de aceitação para reduzir a latência associada ao processo de autenticação.[0120] In some implementations, the array of accelerometers and gyroscopes (e.g., angular rate sensors) in the mobile device may be configured to wake portions of the device in what may be referred to as a shake-and-wake operation. Output signals from one or more accelerometers and/or gyroscopes in the sensor array may be received by an ASIC or an applications processor associated with the fingerprint sensor to increase the finger detection rate for capacitive or O detection mode. ultrasonic detection mode and to quickly allow a user to be authenticated. The shake and wake operation may, in some examples, turn on a portion of a display to assist the user in an authentication process. In some implementations, the touch detection threshold can be lowered in both capacitive detection mode and ultrasonic detection mode by detecting a specific range and sequence of output signals from the on-device accelerometers and gyroscopes. In some implementations, the touch detection threshold may be set to zero for capacitive detection mode or for ultrasonic detection mode if the range and sequence of output signals from the accelerometers and gyroscopes on the device satisfy a criterion of acceptance to reduce the latency associated with the authentication process.
[0121] A figura 16A mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital 525 dotado de um ou mais eletrodos de detecção associados 1641, 1642 para despertar um dispositivo eletrônico 505. Dispositivo Eletrônico 505 pode incluir um circuito controlador 520 que pode comutar o sensor 525 para operar entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica conforme descrito acima com relação à figura 5 e figura 6. O dispositivo eletrônico 505 pode estar em um estado bloqueado no qual um processador de aplicações 530 e um visor 510 do dispositivo eletrônico 505 são desligados ou estão em um modo de espera de baixa potência. Por exemplo, na Figura 16A no tempo 1650, o dispositivo eletrônico 505 está em um estado travado. Isso resulta no visor 510 ser desligado e o processador de aplicações 530 desligado ou operando ou em um modo de espera de potência relativamente baixa.[0121] Figure 16A shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode with a fingerprint sensor 525 provided with one or more associated detection electrodes 1641, 1642 to awaken an electronic device 505. Device Electronic device 505 may include a controller circuit 520 that may switch sensor 525 to operate between a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode as described above with respect to Figure 5 and Figure 6. Electronic device 505 may be in a locked state in which an application processor 530 and a display 510 of the electronic device 505 are turned off or are in a low-power standby mode. For example, in Figure 16A at time 1650, electronic device 505 is in a locked state. This results in the display 510 being turned off and the application processor 530 shut down or operating or in a relatively low power standby mode.
[0122] Um objeto tal como um dedo 515 pode ser detectado utilizando o modo de detecção capacitiva e um dos eletrodos de detecção 1641, 1642. Por exemplo, na Figura 16A, no tempo 1650, o dedo 515 é posicionado no ou próximo do eletrodo de detecção 1641 e é detectado utilizando o sensor 525 com o eletrodo de detecção 1641 operando em um modo de detecção capacitiva. Na implementação mostrada, os eletrodos de detecção 1641 e 1642 são eletrodos condutivos (por exemplo, eletrodos interdigitados) formados sob o vidro de cobertura do dispositivo eletrônico 505. Em alguns exemplos, os eletrodos de detecção 1641 e 1642 podem ser impressos em tela no interior do vidro de cobertura ou formados como parte de um circuito impresso flexível (por exemplo, “flex”) que é aderido ao interior do vidro de cobertura e que pode ser conectada diretamente ao sensor de dedo 525. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1641 e 1642 podem ser configurados como substancialmente quadrados, retangulares ou outros eletrodos configurados adequadamente.[0122] An object such as a finger 515 can be detected using the capacitive detection mode and one of the detection electrodes 1641, 1642. For example, in Figure 16A, at time 1650, the finger 515 is positioned at or near the electrode detection electrode 1641 and is detected using sensor 525 with detection electrode 1641 operating in a capacitive detection mode. In the implementation shown, the sensing electrodes 1641 and 1642 are conductive electrodes (e.g., interdigitated electrodes) formed under the cover glass of the electronic device 505. In some examples, the sensing electrodes 1641 and 1642 may be screen printed on the inside of the cover glass or formed as part of a flexible (e.g., “flex”) printed circuit that is adhered to the interior of the cover glass and which can be connected directly to the finger sensor 525. In some implementations, the detection electrodes 1641 and 1642 may be configured as substantially square, rectangular, or other suitably configured electrodes.
[0123] Se um objeto tal como um dedo 515 é detectado utilizando o modo de detecção capacitiva, então, se o objeto é um dedo, pode ser determinado utilizando-se um modo de detecção ultrassônica. O sensor 525 pode transmitir e receber ondas ultrassônicas para fornecer dados de imagem correspondentes a uma imagem digital completa ou parcial do dedo 515. Se for determinado que o objeto é um dedo, então, o circuito controlador 520 pode despertar o processador de aplicações 530 e em algumas implementações, o circuito controlador 520 ou o processador de aplicações 530 também pode ligar a tela 510 e a autenticação de impressão digital pode ser realizada. Se os dados de imagem de impressão digital corresponder a uma impressão digital de um usuário autorizado do dispositivo eletrônico 505, o dispositivo eletrônico 505 pode ser destravado. Por exemplo, na Figura 16A no tempo 1655 quando o dedo 515 se move sobre o sensor 525, o modo de leitura capacitiva utilizando eletrodos de detecção 1641, 1642 ou um eletrodo de polarização de receptor de sensor 525 pode ser entrelaçado com o modo de detecção ultrassônica para detectar e autenticar o dedo 515 após o qual o visor 510 pode ser ligado e o dispositivo eletrônico 505 destravado. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1641 e 1642 associados com o sensor de impressão digital 525 pode ser configurado e acoplado ao circuito controlador 520 de modo que esses sinais podem ser fornecidos para e a partir dos eletrodos de detecção 1641 e 1642, ao operar o sensor de impressão digital 525 no modo de detecção capacitiva, enquanto o eletrodo de polarização do receptor do sensor 525 pode ser configurado e acoplado ao circuito do controlador 520, de modo que os sinais possam ser fornecidos para e do eletrodo de polarização do receptor, ao operar o sensor de impressão digital 525 no modo de detecção ultrassônica. Conforme descrito acima com relação à Figura 16 a, os eletrodos de detecção 1641 e 1642 e o eletrodo de polarização do receptor do sensor de impressão digital 525 podem ser posicionados sob um vidro de cobertura de um dispositivo móvel.[0123] If an object such as a finger 515 is detected using the capacitive detection mode, then whether the object is a finger can be determined using an ultrasonic detection mode. The sensor 525 may transmit and receive ultrasonic waves to provide image data corresponding to a complete or partial digital image of the finger 515. If it is determined that the object is a finger, then the controller circuit 520 may awaken the applications processor 530 and In some implementations, the controller circuit 520 or the application processor 530 may also power the screen 510 and fingerprint authentication may be performed. If the fingerprint image data matches a fingerprint of an authorized user of the electronic device 505, the electronic device 505 can be unlocked. For example, in Figure 16A at time 1655 when the finger 515 moves over the sensor 525, the capacitive reading mode using detection electrodes 1641, 1642 or a sensor receiver bias electrode 525 may be intertwined with the detection mode. ultrasound to detect and authenticate the finger 515 after which the display 510 can be turned on and the electronic device 505 unlocked. In some implementations, the sensing electrodes 1641 and 1642 associated with the fingerprint sensor 525 may be configured and coupled to the controller circuit 520 such that these signals may be provided to and from the sensing electrodes 1641 and 1642, when operating. the fingerprint sensor 525 in capacitive sensing mode, while the receiver bias electrode of the sensor 525 may be configured and coupled to the controller circuitry 520 such that signals may be provided to and from the receiver bias electrode, when operating the 525 fingerprint sensor in ultrasonic detection mode. As described above with respect to Figure 16 a, the detection electrodes 1641 and 1642 and the fingerprint sensor receiver polarization electrode 525 may be positioned under a cover glass of a mobile device.
[0124] A figura 16B mostra outro exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital 525 e um ou mais eletrodos de detecção 1643, 1644 associado com o sensor de impressão digital 525 para despertar um dispositivo eletrônico 505. Conforme descrito com relação à Figura 16A, o dispositivo eletrônico 505 pode incluir um circuito controlador 520 que pode comutar o sensor 525 e/ou eletrodos de detecção 1643, 1644 para operar entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica como descrito acima com relação à figura 5 e figura 6. Como mostrado na figura 16B no tempo 1650, o dispositivo eletrônico 505 pode estar em estado travado. O dedo 515 pode ser detectado utilizando um modo de detecção capacitiva e/ou um modo ultrassônico com um dos eletrodos de detecção 1643, 1644 ou um eletrodo de polarização de receptor do sensor 525. Na implementação mostrada, os eletrodos de detecção 1643 e 1644 incluem eletrodos condutivos e uma camada piezelétrica posicionada entre os eletrodos condutivos que estão dispostos sob a cobertura de vidro ou visor 510 do dispositivo eletrônico 505. Os eletrodos de detecção, a camada piezelétrica e os eletrodos condutivos formam uma pilha de sensores (isto é, um botão) que pode ser utilizado para detecção capacitiva e para detecção ultrassônica tanto no modo de detecção capacitiva como no modo de detecção ultrassônica. Em alguns exemplos, os eletrodos de detecção 1643 e 1644 podem ser formados em um substrato ou sistema separado como parte de um circuito impresso flexível que é aderido ao interior do vidro de cobertura. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1643 e 1644 e as camadas piezelétricas subjacentes com eletrodos de excitação associados podem ser configurados como substancialmente quadrados ou retangulares. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1643 e 1644 e as camadas piezelétricas subjacentes pode ser fabricado em comum com e no mesmo substrato que o sensor 525. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1643 e 1644 da figura 16A (e/ou os eletrodos de detecção 1641 e 1642 da figura 16A) em coordenação com o sensor 525, pode ser usado como menu, botões de início e retorno, embora outras funções e definições de botão tenham sido contempladas.[0124] Figure 16B shows another example of using a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode with a fingerprint sensor 525 and one or more sensing electrodes 1643, 1644 associated with the fingerprint sensor 525 to wake up 16A, the electronic device 505 may include a controller circuit 520 that may switch the sensor 525 and/or sensing electrodes 1643, 1644 to operate between a capacitive sensing mode and a capacitive sensing mode. ultrasonic detection as described above with respect to Figure 5 and Figure 6. As shown in Figure 16B at time 1650, the electronic device 505 may be in a locked state. The finger 515 may be detected using a capacitive detection mode and/or an ultrasonic mode with one of the detection electrodes 1643, 1644 or a sensor receiver bias electrode 525. In the implementation shown, the detection electrodes 1643 and 1644 include conductive electrodes and a piezoelectric layer positioned between the conductive electrodes that are disposed under the glass cover or display 510 of the electronic device 505. The sensing electrodes, the piezoelectric layer and the conductive electrodes form a sensor stack (i.e., a button ) which can be used for capacitive detection and ultrasonic detection in both capacitive detection mode and ultrasonic detection mode. In some examples, the detection electrodes 1643 and 1644 may be formed on a separate substrate or system as part of a flexible printed circuit that is adhered to the interior of the cover glass. In some implementations, the detection electrodes 1643 and 1644 and the underlying piezoelectric layers with associated excitation electrodes may be configured as substantially square or rectangular. In some implementations, the sensing electrodes 1643 and 1644 and the underlying piezoelectric layers may be manufactured in common with and on the same substrate as the sensor 525. In some implementations, the sensing electrodes 1643 and 1644 of FIG. 16A (and/or the detection electrodes 1641 and 1642 of Figure 16A) in coordination with sensor 525, can be used as menu, home and return buttons, although other functions and button definitions have been contemplated.
[0125] Se um dedo 515 é detectado utilizando o modo de detecção capacitiva e/ou o modo de detecção ultrassônica, então o circuito controlador 520 pode despertar o processador de aplicações 530 e ligar o visor 510 ou efetuar outra função tal como validar ou autenticar o dedo 515. Por exemplo, à medida que o dedo 515 se movimenta sobre e acima do sensor 525, o modo de detecção capacitiva e/ou o modo ultrassônica utilizando eletrodos de detecção 1643, 1644 ou um eletrodo de polarização de receptor de sensor 525 pode detectar o dedo 515 e o sensor 525 pode autenticar o dedo 515 após o que o visor 510 pode ser ligado e o dispositivo eletrônico 505 destravado conforme ilustrado na figura 16B. Em algumas configurações, um ou mais dos eletrodos de detecção 1643, 1644 ou o eletrodo de polarização do receptor do sensor 525 pode ser configurado para detectar um gesto para os dedos.[0125] If a finger 515 is detected using the capacitive detection mode and/or the ultrasonic detection mode, then the controller circuit 520 may wake up the application processor 530 and turn on the display 510 or perform another function such as validate or authenticate the finger 515. For example, as the finger 515 moves over and above the sensor 525, the capacitive sensing mode and/or the ultrasonic mode using sensing electrodes 1643, 1644 or a sensor receiver bias electrode 525 can detect the finger 515 and the sensor 525 can authenticate the finger 515 after which the display 510 can be turned on and the electronic device 505 unlocked as illustrated in Figure 16B. In some embodiments, one or more of the detection electrodes 1643, 1644 or the sensor receiver bias electrode 525 may be configured to detect a finger gesture.
[0126] A figura 17 mostra uma vista lateral de uma configuração 1700 com um sensor de impressão digital 525 e um ou mais eletrodos de detecção capacitivas e/ou ultrassônicas 1745 associados com o sensor de impressão digital 525 posicionado sob um vidro de cobertura de um visor 510. O sensor 525 e/ou os eletrodos de detecção 1745 podem ser configurados para operar em um modo de detecção capacitiva ou um modo de detecção ultrassônica, conforme descrito acima com relação às Figuras 1 a 16B no exemplo mostrado na Figura 17, o sensor 525 é posicionado embaixo de uma parte de uma camada de cobertura comum que pode servir como um cilindro 306 para o sensor 525 e como uma tela sensível ao toque ou vidro de cobertura para a tela 510. O sensor de impressão digital 525 pode ter um substrato separado ou em algumas implementações ter um substrato comum com o visor 510. Os eletrodos de detecção 1745 podem ser impressos em tela no interior do vidro de cobertura ou formados como parte de um cabo flexível (não mostrado) que é acoplado ao interior do vidro de cobertura e que pode ser conectado diretamente ao sensor de dedo 525. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1745 podem incluir um ou mais eletrodos condutivos e uma camada piezelétrica posicionada entre eletrodos condutores de interconexão. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1745 podem ser formados em um substrato ou sistema separado parte de um circuito impresso flexível que é aderido ao interior do vidro de cobertura. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1745 e as camadas piezelétricas subjacentes com eletrodos de interconexão podem ser configurados como substancialmente quadrados ou retangulares. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção 1745 e as camadas piezelétricas subjacentes podem ser coaxiais fabricado com e no mesmo substrato que o sensor 525. Em algumas implementações, o sensor 525 e os eletrodos de detecção 1745 podem ser periféricos à área ativa do visor, que pode incluir uma camada de substrato de display 1720 e uma camada de vidro de filtro de cor de exibição 1740. Em configurações alternativas, o sensor 525 e/ou os eletrodos de detecção 1745 podem ser posicionados em uma chanfradura, no lado ou na parte posterior de um recinto de dispositivo móvel (não mostrado). Em algumas implementações, o sensor 525 pode ser posicionado como parte de um botão ultrassônico. O botão ultrassônico pode ser mecânico ou não mecânico. Por exemplo, o botão ultrassônico pode ser acoplado mecanicamente a um comutador eletromecânico. O botão ultrassônico pode ser de autenticação ou em algumas implementações de não autenticação.[0126] Figure 17 shows a side view of a configuration 1700 with a fingerprint sensor 525 and one or more capacitive and/or ultrasonic detection electrodes 1745 associated with the fingerprint sensor 525 positioned under a cover glass of a display 510. The sensor 525 and/or the sensing electrodes 1745 may be configured to operate in a capacitive sensing mode or an ultrasonic sensing mode as described above with respect to Figures 1 to 16B in the example shown in Figure 17, the sensor 525 is positioned beneath a portion of a common cover layer that may serve as a cylinder 306 for sensor 525 and as a touch screen or cover glass for screen 510. Fingerprint sensor 525 may have a separate substrate or in some implementations have a common substrate with the display 510. The detection electrodes 1745 may be screen printed on the inside of the cover glass or formed as part of a flexible cable (not shown) that is coupled to the inside of the glass covering and which may be connected directly to the finger sensor 525. In some implementations, the sensing electrodes 1745 may include one or more conductive electrodes and a piezoelectric layer positioned between interconnecting conductive electrodes. In some implementations, the detection electrodes 1745 may be formed on a separate substrate or system part of a flexible printed circuit that is adhered to the interior of the cover glass. In some implementations, the sensing electrodes 1745 and the underlying piezoelectric layers with interconnecting electrodes may be configured as substantially square or rectangular. In some implementations, the sensing electrodes 1745 and the underlying piezoelectric layers may be coaxially manufactured with and on the same substrate as the sensor 525. In some implementations, the sensor 525 and the sensing electrodes 1745 may be peripheral to the active area of the display. which may include a display substrate layer 1720 and a display color filter glass layer 1740. In alternative configurations, the sensor 525 and/or the detection electrodes 1745 may be positioned in a notch, on the side, or on the back of a mobile device enclosure (not shown). In some implementations, sensor 525 may be positioned as part of an ultrasonic button. The ultrasonic button can be mechanical or non-mechanical. For example, the ultrasonic button can be mechanically coupled to an electromechanical switch. The ultrasonic button can be authentication or in some implementations non-authentication.
[0127] A figura 18 mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital 525 posicionado atrás de um visor 510 de um dispositivo eletrônico 505 para ativar o dispositivo eletrônico 505. O dispositivo eletrônico 505 pode incluir um circuito controlador 520 que pode comutar o sensor 525 para operar entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica conforme descrito acima com relação à Figura 5 e Figura 6. O dispositivo eletrônico 505 pode inicialmente estar em um estado bloqueado no qual um visor 510 e um processador de aplicações 530 do dispositivo eletrônico 505 são desligados ou em um modo de espera de baixa potência, como ilustrado na Figura 18 no tempo 1850. Quando um objeto tal como um dedo 515 é detectado no ou próximo ao sensor 525 utilizando o modo de detecção capacitiva e/ou o modo de detecção ultrassônica, uma porção do visor 510 pode ligar para indicar e destacar a posição onde o sensor de impressão digital está localizado conforme ilustrado na Figura 18 no tempo 1855. Como representado na Figura 18, texto indicando “Colocação de Dedo Aqui para Destravar” é mostrado junto com um ícone circular gerado graficamente 565, embora muitos outros ícones e/ou texto fornecidos como orientação para um usuário para indicar a posição do sensor de impressão digital foram contemplados. Os modos de detecção capacitiva e/ou ultrassônica podem continuar a ser usados até que o dedo 515 seja convertido em imagem, em cujo momento os dados de imagem podem ser analisados e o dispositivo eletrônico 505 destravado se o processo de autenticação for executado com sucesso. O sensor 525 pode ser posicionado embaixo de uma porção do visor 510, que pode ser uma tela LCD, uma tela OLED ou outro tipo de exibição. Em algumas implementações, um ou mais eletrodos de uma tela sensível ao toque do dispositivo eletrônico 505 pode servir como um eletrodo de detecção para o sensor de impressão digital 525 quando operando em um modo de detecção capacitiva, permitindo que os sinais de porções não ativas do visor 510 sem o sensor de impressão digital 525 sejam ignorados pelo circuito controlador 520 enquanto permitindo que sinais devido a um toque de dedo de porções ativas do visor 510 com o sensor de impressão digital 525 sejam detectados, reduzindo adicionalmente a ativação inadvertida do dispositivo eletrônico 505.[0127] Figure 18 shows an example of using a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode with a fingerprint sensor 525 positioned behind a display 510 of an electronic device 505 to activate the electronic device 505. The device electronic device 505 may include a controller circuit 520 that may switch sensor 525 to operate between a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode as described above with respect to Figure 5 and Figure 6. The electronic device 505 may initially be in a state locked in which a display 510 and an application processor 530 of the electronic device 505 are turned off or in a low-power standby mode, as illustrated in Figure 18 at time 1850. to the sensor 525 using the capacitive sensing mode and/or the ultrasonic sensing mode, a portion of the display 510 may turn on to indicate and highlight the position where the fingerprint sensor is located as illustrated in Figure 18 at time 1855. As depicted In Figure 18, text indicating “Place Finger Here to Unlock” is shown along with a graphically generated circular icon 565, although many other icons and/or text provided as guidance to a user to indicate the position of the fingerprint sensor have been contemplated. . The capacitive and/or ultrasonic sensing modes may continue to be used until the finger 515 is converted into an image, at which time the image data may be analyzed and the electronic device 505 unlocked if the authentication process is successfully performed. The sensor 525 may be positioned beneath a portion of the display 510, which may be an LCD screen, an OLED screen, or another type of display. In some implementations, one or more electrodes of a touch screen of the electronic device 505 may serve as a sensing electrode for the fingerprint sensor 525 when operating in a capacitive sensing mode, allowing signals from non-active portions of the display 510 without the fingerprint sensor 525 are ignored by the controller circuit 520 while allowing signals due to a finger touch of active portions of the display 510 with the fingerprint sensor 525 to be detected, further reducing inadvertent activation of the electronic device 505 .
[0128] A figura 19 mostra uma vista lateral de uma configuração 1900 com um sensor de impressão digital 525, posicionado atrás de uma porção de um monitor 510. O sensor de impressão digital 525 é posicionado embaixo de um visor de LCD ou OLED 510 e um vidro de cobertura ou janela tela sensível ao toque que serve como um cilindro 306 para o sensor 525. O sensor 525 e os eletrodos de detecção associados podem ser configurados para operar em um modo de detecção capacitiva ou um modo de detecção ultrassônica, conforme descrito acima com relação às Figuras 1 a 16B. Em algumas implementações, o sensor 525 pode estar localizado próximo ao topo, fundo, borda ou em algum lugar em uma porção interior do visor, que pode incluir uma camada de substrato de TFT 1720 e outras camadas 1740 de uma tela LCD ou OLED. Em outros exemplos, o sensor 525 pode ser posicionado embaixo ou atrás de todo o visor 510. Em outros exemplos, o sensor 525 pode ser integrado dentro da camada de substrato de TFT de exibição 1720. O sensor 525 pode ser integrado com o substrato de TFT de exibição, compartilhamento de substratos de TFT comuns com a área ativa do sensor 525 que cobre alguns, nenhuma ou toda a área ativa do visor.[0128] Figure 19 shows a side view of a configuration 1900 with a fingerprint sensor 525, positioned behind a portion of a monitor 510. The fingerprint sensor 525 is positioned below an LCD or OLED display 510 and a cover glass or touch screen window that serves as a cylinder 306 for the sensor 525. The sensor 525 and associated sensing electrodes may be configured to operate in a capacitive sensing mode or an ultrasonic sensing mode as described above with respect to Figures 1 to 16B. In some implementations, the sensor 525 may be located near the top, bottom, edge, or somewhere in an interior portion of the display, which may include a TFT substrate layer 1720 and other layers 1740 of an LCD or OLED screen. In other examples, the sensor 525 may be positioned underneath or behind the entire display 510. In other examples, the sensor 525 may be integrated within the display TFT substrate layer 1720. The sensor 525 may be integrated with the display substrate Display TFT, sharing common TFT substrates with the active area of the 525 sensor that covers some, none, or all of the active area of the display.
[0129] A figura 20 mostra um exemplo de um fluxograma para um método 2000 para guiar um usuário de Um Dispositivo de exibição de LCD ou OLED para posicionar um dedo acima de um sensor de impressão digital sob-LCD ou sob-OLED. Ícones com base em exibição gráfica podem ser úteis para configurações de display secundário uma vez que o uso de tintas coloridas ou outros indícios permanentes para marcar a posição do sensor de impressão digital que pode obstruir a visão de um usuário do dispositivo de exibição (por exemplo, um dispositivo móvel ou um dispositivo eletrônico) pode ser evitado. Em algumas implementações, a presença de um dedo pode ser detectada por meio de eletrodos de detecção capacitiva de uma tela sensível ao toque sobrepondo a tela enquanto a tela está desligada. Em algumas implementações, os eletrodos de detecção dedicados como parte de ou perto do sensor de impressão digital ultrassônica pode ser usado para detectar a presença de um dedo. No bloco 2005, um dedo de um usuário posicionado sobre uma superfície do visor pode ser detectado utilizando um modo de detecção capacitiva, tal como descrito com relação às Figuras 5-12 acima com, por exemplo, a tela sensível ao toque ou um eletrodo de detecção dedicado. No bloco 2010, após a detecção da presença do dedo, um ícone de sensor de impressão digital pode ser iluminado no visor. Em algumas implementações, a tela pode ser parcialmente destravada para exibir somente o ícone de sensor de impressão digital ou outra informação seletiva para guiar o usuário. Em algumas implementações, uma porção do visor pode ser iluminada enquanto em um modo de baixa potência, e o ícone pode ser realçado ou outra informação seletiva fornecida ao usuário quando o dedo é detectado. No bloco 2015, um dedo pode ser detectado no visor acima da janela sensor de impressão digital utilizando um modo de detecção capacitiva, um modo de detecção ultrassônica, ou ambos, um modo de detecção capacitiva e ultrassônico, tal como descrito acima. Com relação às Figuras 15A-15C no bloco 2020, o usuário pode ser autenticado e o display destravado. Em configurações alternativas, tal como o uso de uma tela OLED, o visor pode mostrar continuamente o ícone do sensor de impressão digital ou outras informações seletivas utilizando um subconjunto dos pixels de exibição para guiar o usuário enquanto o dispositivo móvel permanece bloqueado.[0129] Figure 20 shows an example of a flowchart for a method 2000 for guiding a user of an LCD or OLED display device to position a finger above an under-LCD or under-OLED fingerprint sensor. Graphical display-based icons can be useful for secondary display configurations since the use of colored inks or other permanent indicia to mark the position of the fingerprint sensor may obstruct a user's view of the display device (e.g. , a mobile device or an electronic device) can be avoided. In some implementations, the presence of a finger can be detected via capacitive sensing electrodes of a touchscreen overlaying the screen while the screen is off. In some implementations, dedicated sensing electrodes as part of or near the ultrasonic fingerprint sensor may be used to detect the presence of a finger. In block 2005, a user's finger positioned on a display surface may be detected using a capacitive sensing mode, such as described with respect to Figures 5-12 above with, for example, the touch screen or a touch electrode. dedicated detection. In the 2010 block, after detecting the presence of the finger, a fingerprint sensor icon may be illuminated on the display. In some implementations, the screen may be partially unlocked to display only the fingerprint sensor icon or other selective information to guide the user. In some implementations, a portion of the display may be illuminated while in a low power mode, and the icon may be highlighted or other selective information provided to the user when the finger is detected. In block 2015, a finger may be detected on the display above the fingerprint sensor window using a capacitive detection mode, an ultrasonic detection mode, or both a capacitive and an ultrasonic detection mode, as described above. With respect to Figures 15A-15C in block 2020, the user can be authenticated and the display unlocked. In alternative configurations, such as using an OLED screen, the display may continuously show the fingerprint sensor icon or other selective information using a subset of the display pixels to guide the user while the mobile device remains locked.
[0130] A figura 21 mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica com um sensor de impressão digital 525 e um ou mais eletrodos de detecção associados 2141, 2142, 2143 e 2144 posicionados atrás de um visor 510 de um dispositivo eletrônico 505 para despertar ou de outra forma interagir com o dispositivo eletrônico 505. Sensores 2141, 2142, 2143 e 2144 podem incluir uma camada piezelétrica subjacente e eletrodos condutivos para formar uma pilha de sensores (isto é, um botão ultrassônico) que pode ser usado para detecção capacitiva ou detector para detecção ultrassônica tanto no modo de detecção capacitiva como no modo de detecção ultrassônica. O dispositivo eletrônico 505 pode incluir um circuito controlador 520 que pode comutar o sensor 525 com um eletrodo de polarização do receptor e/ou eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143, 2144 para operar entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica conforme descrito acima com relação à Figura 5 e Figura 6. O dispositivo eletrônico 505 pode inicialmente estar em um estado bloqueado no qual o visor 510 e um processador de aplicações 530 do dispositivo eletrônico 505 são desligados ou em um modo de espera de baixa potência, como ilustrado na Figura 21 no tempo 2150. Quando um objeto tal como um dedo 515 é detectado sobre ou próximo ao sensor 525 ou eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143, 2144, utilizando o modo de detecção capacitiva e/ou o modo de detecção ultrassônica, uma porção do visor 510 pode ligar para destacar onde o sensor de impressão digital está localizado conforme ilustrado na Figura 21 no tempo 2155. Texto, tal como “colocar o dedo aqui para destravar” ou outro texto adequado pode ser mostrado junto com um ícone circular gerado graficamente 565 como aplicável para guiar um usuário no qual colocar um dedo para desbloquear o dispositivo móvel ou para iniciar outra função tal como uma função de pagamento. Os modos de detecção capacitiva e/ou ultrassônica podem continuar a ser usados até que o dedo 515 seja convertido em imagem, em cujo momento os dados de imagem podem ser analisados e o dispositivo eletrônico 505 destravado se o processo de autenticação for executado com sucesso. O sensor 525 e os eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143 e 2144 podem ser posicionados embaixo de uma porção do visor 510, tal como um visor LCD ou um visor OLED. O sensor 525 e os eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143, 2144 podem continuar a perceber e/ou autenticar o usuário ou realizar outras funções em resposta aos movimentos do dedo 515 tal como batida, batida dupla, toque, giro, pressão ou outro movimento indicativo. Em algumas configurações, um ou mais dos eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143, 2144 ou o eletrodo de polarização do receptor do sensor 525 pode ser configurado para detectar gestos de dedo. Os eletrodos de detecção 2141, 2142, 2143, 2144 podem ser acoplados a uma ou mais camadas piezelétricas para permitir a detecção capacitiva e/ou ultrassônica. Como ilustrado na Figura 21, o eletrodo de detecção 2141 e o eletrodo de detecção 2142 podem ser usados para detectar os movimentos na direção da esquerda para a direita ou na direção da direita para a esquerda, enquanto o eletrodo de detecção 2143 e o eletrodo de detecção 2144 podem ser usados para detectar movimentos na direção de cima para baixo ou na direção de baixo para cima. Eletrodos de detecção adicionais (não mostrados) associado com o sensor de impressão digital 525 podem estar localizados diagonalmente ao sensor de impressão digital 525 e em outras localizações com relação ao sensor de impressão digital 525 tal como um arranjo de três por três (3x3) ou maior para auxiliar adicional na detecção de gesto. Sensores de detecção 2141, 2142, 2143 e 2144 podem incluir uma ou mais camadas piezelétricas posicionadas entre eletrodos condutivos para permitir a operação em um modo capacitivo ou um modo ultrassônico.[0130] Figure 21 shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode with a fingerprint sensor 525 and one or more associated detection electrodes 2141, 2142, 2143 and 2144 positioned behind a display. 510 of an electronic device 505 to wake up or otherwise interact with the electronic device 505. Sensors 2141, 2142, 2143 and 2144 may include an underlying piezoelectric layer and conductive electrodes to form a sensor stack (i.e., an ultrasonic button). which can be used for capacitive detection or detector for ultrasonic detection in both capacitive detection mode and ultrasonic detection mode. The electronic device 505 may include a controller circuit 520 that may switch the sensor 525 with a receiver bias electrode and/or sensing electrodes 2141, 2142, 2143, 2144 to operate between a capacitive sensing mode and an ultrasonic sensing mode. as described above with respect to Figure 5 and Figure 6. The electronic device 505 may initially be in a locked state in which the display 510 and an application processor 530 of the electronic device 505 are turned off or in a low power standby mode, as illustrated in Figure 21 at time 2150. When an object such as a finger 515 is detected on or near the sensor 525 or detection electrodes 2141, 2142, 2143, 2144, using the capacitive detection mode and/or the detection mode ultrasonic, a portion of the display 510 may turn on to highlight where the fingerprint sensor is located as illustrated in Figure 21 at time 2155. Text, such as “put your finger here to unlock” or other suitable text may be displayed along with a graphically generated circular icon 565 as applicable to guide a user on which to place a finger to unlock the mobile device or to initiate another function such as a payment function. The capacitive and/or ultrasonic sensing modes may continue to be used until the finger 515 is converted into an image, at which time the image data may be analyzed and the electronic device 505 unlocked if the authentication process is successfully performed. The sensor 525 and the detection electrodes 2141, 2142, 2143 and 2144 may be positioned beneath a portion of the display 510, such as an LCD display or an OLED display. The sensor 525 and the sensing electrodes 2141, 2142, 2143, 2144 may continue to sense and/or authenticate the user or perform other functions in response to movements of the finger 515 such as tapping, double-tapping, tapping, rotating, pressing or otherwise. indicative movement. In some embodiments, one or more of the sensing electrodes 2141, 2142, 2143, 2144 or the sensor receiver bias electrode 525 may be configured to detect finger gestures. Sensing electrodes 2141, 2142, 2143, 2144 may be coupled to one or more piezoelectric layers to enable capacitive and/or ultrasonic sensing. As illustrated in Figure 21, the sensing electrode 2141 and the sensing electrode 2142 can be used to detect movements in the left-to-right direction or the right-to-left direction, while the sensing electrode 2143 and the detection 2144 can be used to detect movements in the top-down direction or the bottom-up direction. Additional sensing electrodes (not shown) associated with the fingerprint sensor 525 may be located diagonally to the fingerprint sensor 525 and in other locations relative to the fingerprint sensor 525 such as a three-by-three (3x3) arrangement or larger to further assist with gesture detection. Detection sensors 2141, 2142, 2143 and 2144 may include one or more piezoelectric layers positioned between conductive electrodes to enable operation in a capacitive mode or an ultrasonic mode.
[0131] A figura 22 mostra uma vista lateral de uma configuração 2200 com um sensor de impressão digital 525 e um ou mais eletrodos de detecção associados 2243, 2244 posicionados atrás de um visor 510 de um dispositivo móvel. O sensor de impressão digital 525 e os eletrodos de detecção 2243, 2244 são posicionados embaixo de Um Visor de LCD ou OLED 510 e um vidro ou tela de toque de cobertura que serve como um cilindro 306 para o sensor 525. O Sensor 525 e/ou eletrodos de detecção 2243, 2244 ou outros eletrodos de detecção associados, tais como um ou mais eletrodos em ou sobre a tela sensível ao toque (por exemplo, um “eletrodo de tela sensível ao toque”) pode ser configurado para operar em um modo de detecção capacitiva ou um modo de detecção ultrassônica, conforme descrito acima com relação às Figuras 1 a 21. Em algumas implementações, o sensor 525 pode estar localizado próximo ao topo, fundo, borda ou em algum lugar em uma porção interior do visor, que pode incluir uma camada de substrato de TFT 1720 e outras camadas 1740 de uma tela LCD ou OLED. Em outros exemplos, o sensor 525 pode ser posicionado embaixo ou atrás de todo o visor 510. Em outros exemplos, o sensor 525 pode ser integrado dentro da camada de substrato de TFT de exibição 1720. O sensor 525 e os eletrodos de detecção 2243, 2244 podem ser integrados com o substrato de TFT de exibição, compartilhando substratos de TFT comuns com a área ativa do sensor 525 cobrindo parte, nenhuma ou toda a área ativa do visor. Os eletrodos de detecção 2243, 2244 podem ser acoplados a uma ou mais camadas piezelétricas e eletrodos condutores associados para permitir a operação em modos capacitivos e/ou ultrassônicas.[0131] Figure 22 shows a side view of a configuration 2200 with a fingerprint sensor 525 and one or more associated detection electrodes 2243, 2244 positioned behind a display 510 of a mobile device. The fingerprint sensor 525 and detection electrodes 2243, 2244 are positioned beneath an LCD or OLED display 510 and a glass or touch screen cover that serves as a cylinder 306 for the sensor 525. The Sensor 525 is/ or sensing electrodes 2243, 2244 or other associated sensing electrodes, such as one or more electrodes in or on the touch screen (e.g., a “touch screen electrode”) may be configured to operate in a mode of capacitive sensing or an ultrasonic sensing mode, as described above with respect to Figures 1 through 21. In some implementations, the sensor 525 may be located near the top, bottom, edge, or somewhere on an interior portion of the display, which may include a TFT substrate layer 1720 and other layers 1740 of an LCD or OLED screen. In other examples, the sensor 525 may be positioned underneath or behind the entire display 510. In other examples, the sensor 525 may be integrated within the display TFT substrate layer 1720. The sensor 525 and the sensing electrodes 2243, 2244 can be integrated with the display TFT substrate, sharing common TFT substrates with the active area of the sensor 525 covering part, none or all of the active area of the display. Detection electrodes 2243, 2244 may be coupled to one or more piezoelectric layers and associated conductive electrodes to enable operation in capacitive and/or ultrasonic modes.
[0132] A figura 23 a mostra um exemplo de utilização de um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica em uma configuração 2300 com um sensor de impressão digital 525 e um ou mais eletrodos de detecção, associados 2341, 2342, 2343, 2344 posicionados atrás de uma tampa traseira de um dispositivo eletrônico 505. Sensores 2341, 2342, 2343, 2344 podem incluir camadas piezelétricas subjacentes e eletrodos para formar uma pilha de detecção que pode ser utilizada para detecção capacitiva ou para detecção ultrassônica tanto no modo de detecção capacitiva como no modo de detecção ultrassônica. O sensor de impressão digital 525 pode ser configurado para despertar ou de outra forma interagir com o dispositivo eletrônico 505. O dispositivo eletrônico 505 pode incluir um circuito controlador 520 que pode comutar o sensor 525 com um eletrodo de polarização de receptor e/ou eletrodos de detecção 2341, 2342, 2343, 2344 para operar entre um modo de detecção capacitiva e/ou um modo de detecção ultrassônica conforme descrito acima com relação à Figura 5 e Figura 6. Os modos de detecção capacitiva e/ou ultrassônica podem ser usados para detectar o dedo 515 e realizar outras funções, tal como o dispositivo eletrônico portátil 505, autenticação de um usuário, ou interação com uma aplicação executando na rede o processador de aplicações 530 tal como a tomada de uma imagem enquanto o dispositivo eletrônico 505 é subaquático. O sensor 525 com um eletrodo de polarização de receptor e eletrodos de detecção 2341, 2342, 2343, 2344 pode ser configurado para continuar a perceber e/ou autenticar o usuário ou realizar outras funções em resposta à detecção de gestos de dedo e movimentos do dedo 515 tal como batida, batida dupla, toque, pressão ou outro movimento indicativo de tal gesto de golpe como representado com a seta 2360, conforme ilustrado na Figura 23B. Eletrodos de detecção ultrassônica e/ou capacitivos adicionais (não mostrados) associados com o sensor de impressão digital 525 pode estar localizado diagonalmente ao sensor de impressão digital 525 ou em outras localizações com relação ao sensor de impressão digital 525 para auxiliar adicional na detecção de gesto.[0132] Figure 23 a shows an example of using a capacitive detection mode and an ultrasonic detection mode in a configuration 2300 with a fingerprint sensor 525 and one or more associated detection electrodes 2341, 2342, 2343, 2344 positioned behind a back cover of an electronic device 505. Sensors 2341, 2342, 2343, 2344 may include underlying piezoelectric layers and electrodes to form a sensing stack that can be used for capacitive sensing or for ultrasonic sensing in either sensing mode capacitive as in ultrasonic detection mode. The fingerprint sensor 525 may be configured to wake up or otherwise interact with the electronic device 505. The electronic device 505 may include a controller circuit 520 that may switch the sensor 525 with a receiver bias electrode and/or sensor electrodes. detection modes 2341, 2342, 2343, 2344 to operate between a capacitive detection mode and/or an ultrasonic detection mode as described above with respect to Figure 5 and Figure 6. Capacitive and/or ultrasonic detection modes can be used to detect the finger 515 and perform other functions, such as the portable electronic device 505 authenticating a user, or interacting with an application running on the network the application processor 530 such as taking an image while the electronic device 505 is underwater. The sensor 525 with a receiver bias electrode and sensing electrodes 2341, 2342, 2343, 2344 may be configured to continue to sense and/or authenticate the user or perform other functions in response to detecting finger gestures and finger movements. 515 such as tapping, double tapping, tapping, pressing or other movement indicative of such a striking gesture as represented with arrow 2360, as illustrated in Figure 23B. Additional ultrasonic and/or capacitive sensing electrodes (not shown) associated with the fingerprint sensor 525 may be located diagonally to the fingerprint sensor 525 or at other locations relative to the fingerprint sensor 525 to further assist in gesture detection .
[0133] Em algumas implementações, a cobertura traseira de um dispositivo móvel ou eletrônico tal como o dispositivo eletrônico 505 na configuração 2300 mostrada em t nas Figuras 23A e 23B, pode ser formada de qualquer material adequado que possa ser acoplado acusticamente ao sensor de impressão digital ultrassônica 525. Por exemplo, a cobertura traseira pode ser formada de um ou mais de vidro, plástico, cerâmica, safira, metal ou liga metálica incluindo titânio, alumínio ou uma liga de alumínio, ou laminados dos mesmos.[0133] In some implementations, the rear cover of a mobile or electronic device such as electronic device 505 in configuration 2300 shown at t in Figures 23A and 23B, may be formed from any suitable material that can be acoustically coupled to the print sensor. digital ultrasonic 525. For example, the back cover may be formed from one or more of glass, plastic, ceramic, sapphire, metal or metal alloy including titanium, aluminum or an aluminum alloy, or laminates thereof.
[0134] Alternativa ou além dos métodos de detecção de capacitância e ultrassom mostrados e descritos com relação às Figuras 15A-15C e as operações de sacudir e despertar com acelerômetros em dispositivo e sensores de taxa angular descritos acima, sinais piezelétricos de forças e sons gerados por um usuário que interage com o dispositivo móvel podem ser incluídos em vários aspectos de ativação híbrida. Um usuário pode tocar, bater, friccionar, pressionar, dobrar, flexionar, pegar, apertar ou de outra forma fisicamente interagir com o invólucro ou visor de um dispositivo móvel. As interações físicas com o dispositivo móvel podem gerar sons ou emissões acústicas que podem gerar carga de superfície em uma ou mais das camadas piezelétricas associadas ao sensor de impressão digital e aos eletrodos de detecção que são configurados no dispositivo móvel. Os sinais piezelétricos gerados acusticamente podem, por sua vez, ser detectados nos modos de detecção capacitivas ou ultrassônicos. Em algumas implementações, as interações físicas tais como prensagem, flexão, flexão, agarramento ou aperto do dispositivo móvel por um usuário podem gerar sinais piezelétricos as forças aplicadas que são detectadas e podem disparar, iniciar, ou de outra forma interagir com uma ou mais aplicações que correm no dispositivo móvel. Por exemplo, agarrando ou apertar o recinto do dispositivo móvel com uma pega do lado direito ou do lado esquerdo pode ser detectado para reduzir odores inadvertidos de detecção de toque não intencional com dispositivos tendo grandes displays e chanfros pequenos ou não existentes.[0134] Alternative to or in addition to the capacitance and ultrasound detection methods shown and described with respect to Figures 15A-15C and the shaking and waking operations with in-device accelerometers and angular rate sensors described above, piezoelectric force signals and generated sounds by a user interacting with the mobile device can be included in various aspects of hybrid activation. A user may touch, tap, rub, press, bend, flex, pick up, squeeze, or otherwise physically interact with the housing or display of a mobile device. Physical interactions with the mobile device may generate sounds or acoustic emissions that may generate surface charge on one or more of the piezoelectric layers associated with the fingerprint sensor and sensing electrodes that are configured on the mobile device. Acoustically generated piezoelectric signals can in turn be detected in capacitive or ultrasonic detection modes. In some implementations, physical interactions such as pressing, bending, flexing, grasping, or squeezing the mobile device by a user may generate piezoelectric signals and applied forces that are detected and may trigger, initiate, or otherwise interact with one or more applications. that run on the mobile device. For example, grabbing or squeezing the mobile device enclosure with a right-side or left-side grip can be detected to reduce inadvertent odors from unintentional touch detection with devices having large displays and small or non-existent bezels.
[0135] Em algumas implementações, o controlador e um ou mais eletrodos de detecção podem ser configurados para detectar um sinal piezelétrico gerado acusticamente no modo de detecção capacitiva. Os sinais piezelétricos gerados acusticamente podem originar-se de uma derivação, uma fricção, emissão acústica ou outra interação física a partir de um dedo de um usuário interagindo com o dispositivo móvel. Por exemplo, um ADC no módulo de toque capacitivo que opera em um modo de detecção capacitiva pode detectar e solucionar medir os sinais piezelétricos gerados acusticamente a partir de uma camada piezelétrica que é acoplada a um eletrodo de detecção capacitiva e ADC. A amplitude, forma de onda ou assinatura do sinal piezelétrico pode satisfazer um critério de aceitação tal como um limite de detecção de toque e permitir avanço para um modo de detecção ultrassônica para detectar um objeto tal como um dedo ou para formação de imagem de um dedo para autenticação. Em algumas implementações, o controlador e um ou mais eletrodos de detecção podem ser configurados para detectar e detectar medir sinais piezelétricos gerados acusticamente enquanto operando no modo de detecção ultrassônica. Por exemplo, um ou mais circuitos de pixel em um conjunto de sensores ultrassônicos podem ser reajustados e INT configurado para detectar quaisquer sinais acusticamente gerados com um detector de pico em pixel. Os sinais detectados podem ser cronometrados e lidos para determinar se o dispositivo deve ser despertado ou outra função iniciada. Ao operar no modo de detecção ultrassônica, sinais piezelétricos gerados acusticamente podem ser detectados para iniciar uma função de despertar ou outras funções sem gerar e transmitir uma onda ultrassônica que é normalmente usada para formação de imagem ultrassônica.[0135] In some implementations, the controller and one or more sensing electrodes may be configured to detect an acoustically generated piezoelectric signal in capacitive sensing mode. Acoustically generated piezoelectric signals may originate from a shunt, friction, acoustic emission, or other physical interaction from a user's finger interacting with the mobile device. For example, an ADC in the capacitive touch module that operates in a capacitive sensing mode can detect and resolve acoustically generated piezoelectric signals from a piezoelectric layer that is coupled to a capacitive sensing electrode and ADC. The amplitude, waveform or signature of the piezoelectric signal may satisfy an acceptance criterion such as a touch detection threshold and allow advancement to an ultrasonic detection mode for detecting an object such as a finger or for imaging a finger. for authentication. In some implementations, the controller and one or more sensing electrodes may be configured to detect and measure acoustically generated piezoelectric signals while operating in the ultrasonic sensing mode. For example, one or more pixel circuits in an ultrasonic sensor array may be retuned and INT configured to detect any acoustically generated signals with an in-pixel peak detector. The detected signals can be timed and read to determine whether the device should be woken up or another function initiated. When operating in ultrasonic detection mode, acoustically generated piezoelectric signals can be detected to initiate a wake-up function or other functions without generating and transmitting an ultrasonic wave that is normally used for ultrasonic imaging.
[0136] Em algumas implementações, a detecção de dedo pode ocorrer com uma combinação de audição passiva e imagem ativa. Durante um processo de detecção de dedo, a detecção de sinais piezelétricos gerados acusticamente em um modo passivo de audição pode ocorrer a uma taxa de amostragem nominal da ordem de 1 kHz. Em paralelo, um modo de detecção ultrassônica ativo para detecção de ativação ultrassônica com lançamento e detecção de ondas ultrassônicas pode ocorrer a uma taxa de amostragem diferente, tal como uma taxa entre 1 e 100 Hz. As varreduras completas ou parciais podem ser feitas durante o modo de detecção ativo. Se tanto o modo de audição passivo como o modo de detecção ativo (ou ambos) detecta a presença de um dedo durante o processo de detecção de dedo, um processo de verificação de dedo pode ser acionado. Durante o processo de verificação de dedo, o dedo pode ser convertido em imagem ultrassônica com uma varredura completa e uma determinação feita se o objeto detectado for, de fato, um dedo. Um sinal de interrupção pode ser enviado para o processador de aplicações para despertar o processo de aplicações e executar um processo de autenticação de impressão digital.[0136] In some implementations, finger detection may occur with a combination of passive listening and active imaging. During a finger detection process, detection of acoustically generated piezoelectric signals in a passive listening mode can occur at a nominal sampling rate on the order of 1 kHz. In parallel, an active ultrasonic detection mode for ultrasonic activation detection with launch and detection of ultrasonic waves can occur at a different sampling rate, such as a rate between 1 and 100 Hz. Complete or partial scans can be made during the active detection mode. If either the passive listening mode or the active detection mode (or both) detects the presence of a finger during the finger detection process, a finger verification process may be triggered. During the finger verification process, the finger can be converted into an ultrasonic image with a full scan and a determination made if the detected object is, in fact, a finger. An interrupt signal can be sent to the application processor to wake up the application process and perform a fingerprint authentication process.
[0137] Ações induzidas pelo usuário, tais como curvatura, flexão, aperto ou aperto do invólucro ou visor do dispositivo móvel, podem resultar em sinais piezelétricos que podem ser detectados tanto no modo de detecção capacitiva como no modo de detecção ultrassônica a partir de um sensor de impressão digital que é acoplado ao invólucro ou visor do dispositivo. Detecção de ações induzidas pelo usuário pode resultar em uma ou mais partes do dispositivo móvel despertar ou iniciação de outra função tal como um processo de autenticação ou uma manipulação de tela. A prensagem física de um dedo no sensor de impressão digital pode resultar em uma força ou pressão aplicada induzida pelo usuário sobre a camada piezelétrica que gera um sinal piezelétrico para detecção nos modos de detecção capacitiva ou ultrassônica e que também pode resultar em uma ou mais partes do dispositivo móvel despertando ou iniciando outra função.[0137] User-induced actions, such as bending, bending, squeezing, or squeezing the mobile device housing or display, may result in piezoelectric signals that can be detected in both capacitive sensing mode and ultrasonic sensing mode from a fingerprint sensor that is attached to the device casing or display. Detection of user-induced actions may result in one or more parts of the mobile device awakening or initiation of another function such as an authentication process or a screen manipulation. Physically pressing a finger on the fingerprint sensor may result in a user-induced applied force or pressure on the piezoelectric layer that generates a piezoelectric signal for detection in capacitive or ultrasonic detection modes and which may also result in one or more parts of the mobile device waking up or starting another function.
[0138] Configurações tais como aquelas ilustradas nas Figuras 18, 19, 21 e 22 de um dispositivo eletrônico 505 com um sensor de impressão digital 525 posicionado atrás e acoplado a um visor 510 tal como um visor LCD ou OLED, a capacidade de detectar um toque de dedo ou uma elevação de dedo pela medição de uma capacitância de dedo pode ser reduzida. Os sinais piezelétricos gerados a partir de uma interação física com o visor podem ser detectados quando operando no modo de detecção capacitiva ou ultrassônica e servem como uma primeira ou segunda etapa em um processo de despertar antes da formação de imagem de um dedo ultrassônica e autenticar a impressão digital. Por exemplo, uma derivação, um atrito ou uma emissão acústica a partir do uma ação induzida por usuário com um dedo no visor pode ser detectada através do visor. Detecção de uma ação induzida pelo usuário detectando um sinal piezelétrico gerado acusticamente pode fazer com que outras funções sejam iniciadas tal como retornando a uma tela inicial ou iluminação de uma porção do visor.[0138] Configurations such as those illustrated in Figures 18, 19, 21 and 22 of an electronic device 505 with a fingerprint sensor 525 positioned behind and coupled to a display 510 such as an LCD or OLED display, the ability to detect a finger touch or a finger lift by measuring a finger capacitance can be reduced. Piezoelectric signals generated from a physical interaction with the display can be detected when operating in capacitive or ultrasonic sensing mode and serve as a first or second step in a wake-up process prior to imaging an ultrasonic finger and authenticating the fingerprint. For example, a shunt, a friction or an acoustic emission from a user-induced action with a finger on the display can be detected through the display. Detection of a user-induced action by detecting an acoustically generated piezoelectric signal may cause other functions to be initiated such as returning to a home screen or illuminating a portion of the display.
[0139] Com configurações tais como as ilustradas nas Figuras 23 a 23 B de um dispositivo eletrônico 505 tendo uma tampa traseira construída a partir de um metal ou liga metálica tal como titânio, alumínio ou uma liga de alumínio, a capacidade de detectar uma capacitância de dedo através da tampa de suporte de metal. Para determinar um toque de dedo ou um evento de levantamento de dedo, pode ser limitado. Ativação híbrida utilizando um sinal piezelétrico gerado a partir de uma interação física pode ser detectada ao operar no modo de detecção capacitiva ou ultrassônica e servir como uma primeira ou segunda etapa em um processo de despertar antes da formação de imagem de um dedo ultrassônica e autenticar a impressão digital ou executar outra função. Por exemplo, uma derivação, um atrito, ou uma emissão acústica pode ser detectada através da tampa de suporte de metal a partir do uma ação induzida por usuário com um dedo interagindo com o dispositivo móvel e o dispositivo móvel pode responder conformemente.[0139] With configurations such as those illustrated in Figures 23 to 23 B of an electronic device 505 having a back cover constructed from a metal or metal alloy such as titanium, aluminum or an aluminum alloy, the ability to detect a capacitance finger through the metal support cover. To determine a finger touch or finger lift event may be limited. Hybrid activation utilizing a piezoelectric signal generated from a physical interaction can be detected when operating in capacitive or ultrasonic sensing mode and serve as a first or second step in a wake-up process prior to imaging an ultrasonic finger and authenticating the fingerprint or perform another function. For example, a shunt, a friction, or an acoustic emission can be detected through the metal support cover from a user-induced action with a finger interacting with the mobile device and the mobile device can respond accordingly.
[0140] A medida que a maioria dos materiais piezelétricos é piroelétrico em que a carga de superfície é gerada em resposta a uma mudança na temperatura, o calor de um dedo posicionado contra a tampa de suporte de metal pode gerar um sinal piezelétrico induzido por calor a partir de um sensor de impressão digital ultrassônica acoplado à tampa de suporte de metal que pode ser detectada no modo de detecção capacitiva ou ultrassônica. O sinal piezelétrico induzido por calor detectado pode satisfazer um critério de aceitação tal como um limite de detecção de toque e permitir avanço para um modo de detecção ultrassônica para detecção ou formação de imagem do dedo.[0140] Since most piezoelectric materials are pyroelectric in that surface charge is generated in response to a change in temperature, heat from a finger positioned against the metal support cap can generate a heat-induced piezoelectric signal from an ultrasonic fingerprint sensor attached to the metal support cover that can be detected in capacitive or ultrasonic detection mode. The detected heat-induced piezoelectric signal may satisfy an acceptance criterion such as a touch detection threshold and allow advancement to an ultrasonic detection mode for detecting or imaging the finger.
[0141] Utilização de dois ou mais pixels de sensor espacialmente separados de um conjunto de sensores ultrassônicas em um processo de medição temporal pode permitir a determinação da origem dos sinais piezelétricos gerados acusticamente ou do sinal piezelétrico induzido por calor. Por exemplo, um som ou uma emissão acústica gerada por uma interação de utilizador com o dispositivo móvel tal como uma derivação ou toque no visor ou tampa traseira pode ser detectado e a direção e distância da interação do usuário para o conjunto sensor podem ser determinadas por comparação de um ou mais sinais piezelétricos adquiridos em dois momentos diferentes. Medições subsequentes de sinais piezelétricos gerados acusticamente ou sinais piezelétricos induzidos por calor podem permitir a determinação de um ou mais gestos de dedo, tal como uma derivação, batida dupla, toque, golpe ou pressão.[0141] Using two or more spatially separated sensor pixels from an ultrasonic sensor array in a temporal measurement process may allow determination of the origin of acoustically generated piezoelectric signals or heat-induced piezoelectric signal. For example, a sound or acoustic emission generated by a user interaction with the mobile device such as a tap or tap on the display or back cover may be detected and the direction and distance of the user interaction to the sensor assembly may be determined by comparison of one or more piezoelectric signals acquired at two different times. Subsequent measurements of acoustically generated piezoelectric signals or heat-induced piezoelectric signals may allow determination of one or more finger gestures, such as a tap, double tap, tap, swipe, or press.
[0142] Como usado aqui, uma frase se referindo a “pelo menos uma de” uma lista de itens refere-se a qualquer combinação desses itens, incluindo elementos simples. Como exemplo, “pelo menos um dentre: a, b ou c” é destinado a cobrir: a, b, c, a-b, a-c, b-c e a-b-c.[0142] As used herein, a phrase referring to “at least one of” a list of items refers to any combination of those items, including single elements. As an example, “at least one of: a, b or c” is intended to cover: a, b, c, a-b, a-c, b-c and a-b-c.
[0143] As várias lógicas, blocos lógicos, módulos, circuitos e processos de algoritmos descritos com relação às implementações descritas aqui podem ser implementados como hardware eletrônico, software de computador, ou combinações de ambos. A permutabilidade de hardware e software foi descrita genericamente em termos de funcionalidade e ilustrada nos vários componentes ilustrativos, blocos, módulos, circuitos e processos descritos acima. Se tal funcionalidade é implementada em hardware ou software depende da aplicação específica e das restrições de projeto impostas ao sistema global.[0143] The various logics, logic blocks, modules, circuits, and algorithm processes described with respect to the implementations described herein may be implemented as electronic hardware, computer software, or combinations of both. The interchangeability of hardware and software has been described generically in terms of functionality and illustrated in the various illustrative components, blocks, modules, circuits and processes described above. Whether such functionality is implemented in hardware or software depends on the specific application and the design constraints imposed on the overall system.
[0144] O hardware e aparelho de processamento de dados utilizado para implementar as várias lógicas, blocos lógicos, módulos e circuitos descritos em conexão com os aspectos aqui descritos podem ser implementados ou realizados com um processador de chip único ou de múltiplos chips de finalidade geral, um processador de sinal digital (DSP), um circuito integrado específico de aplicação (ASIC), um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável, porta discreta ou lógica de transistor, componentes de hardware discretos, ou qualquer combinação dos mesmos, projetada para realizar as funções aqui descritas. Um processador de uso geral pode ser um microprocessador ou qualquer processador, controlador, microcontrolador ou máquina de estado convencional. Um processador pode ser implementado como uma combinação de dispositivos de computação, por exemplo, uma combinação de Um DSP e um microprocessador, uma pluralidade de microprocessadores, um ou mais microprocessadores em conjunto com um núcleo DSP, ou qualquer outra configuração. Em algumas implementações, processos e métodos específicos podem ser realizados por circuito que é específico a uma determinada função.[0144] The hardware and data processing apparatus used to implement the various logics, logic blocks, modules and circuits described in connection with the aspects described herein can be implemented or realized with a general purpose single-chip or multi-chip processor , a digital signal processor (DSP), an application-specific integrated circuit (ASIC), a field-programmable gate array (FPGA) or other programmable logic device, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or any combination thereof, designed to perform the functions described here. A general-purpose processor can be a microprocessor or any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. A processor may be implemented as a combination of computing devices, for example, a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other configuration. In some implementations, specific processes and methods may be performed by circuitry that is specific to a particular function.
[0145] Em um ou mais aspectos, as funções descritas podem ser implementadas em hardware, circuito eletrônico digital, software de computador, firmware, nas estruturas apresentadas neste relatório e seus equivalentes estruturais, ou em qualquer combinação das mesmas. Implementações do assunto descrito neste relatório descritivo podem ser implementadas como um ou mais programas de computador, isto é, um ou mais módulos de instruções de programa de computador, codificada em um meio de armazenamento de computador para execução por, ou para controlar a operação do aparelho de processamento de dados.[0145] In one or more aspects, the functions described may be implemented in hardware, digital electronic circuitry, computer software, firmware, in the structures presented in this report and their structural equivalents, or in any combination thereof. Implementations of the subject matter described in this specification may be implemented as one or more computer programs, that is, one or more computer program instruction modules, encoded on a computer storage medium for execution by, or to control the operation of, the data processing device.
[0146] Se implementado em software, as funções podem ser armazenadas ou transmitidas uma ou mais instruções ou código em um meio legível por computador, tal como um meio não transitório. Os processos de um método ou algoritmo aqui descritos podem ser implementados em um módulo de software executável por processador que pode residir em um meio legível por computador. Meios passíveis de leitura por computador incluem meios de armazenamento de computador e meios de comunicação incluindo qualquer meio que possa ser habilitado para transferir um programa de computador de um lugar para outro. A mídia de armazenamento pode ser qualquer mídia disponível que possa ser acessada por um computador. A título de exemplo e não de limitação, a mídia não transitória pode incluir RAM, ROM, EEPROM, CD- ROM ou outro armazenamento de disco óptico, armazenamento de disco magnético ou outros dispositivos de armazenamento magnético, ou qualquer outro meio que possa ser usado para armazenar o código de programa desejado na forma de instruções ou estruturas de dados e que pode ser acessado por um computador. Também, qualquer conexão pode ser apropriadamente denominada um meio legível por computador. Disco e disco, como usado aqui, inclui disco compacto (CD) disco laser, disco óptico, disco versátil digital (DVD) disco flexível e disco Blu-ray onde discos usualmente reproduzem dados magneticamente, enquanto discos reproduzem dados opticamente com lasers. Combinações do dito acima também devem ser incluídas no escopo da mídia legível por computador. Adicionalmente, as operações de um método ou algoritmo podem residir como uma ou qualquer combinação ou algoritmo conjunto de códigos e instruções em meio legível por máquina e meio legível por computador, que pode ser incorporado em um produto de programa de computador.[0146] If implemented in software, the functions may be stored or transmitted one or more instructions or code on a computer-readable medium, such as a non-transitory medium. The processes of a method or algorithm described herein may be implemented in a processor-executable software module that may reside on a computer-readable medium. Computer readable media include computer storage media and communication media including any medium that can be enabled to transfer a computer program from one place to another. Storage media can be any available media that can be accessed by a computer. By way of example and not limitation, non-transitory media may include RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or any other medium that may be used to store desired program code in the form of instructions or data structures and which can be accessed by a computer. Also, any connection can appropriately be called a computer-readable medium. Disc and disc, as used herein, includes compact disc (CD), laser disc, optical disc, digital versatile disc (DVD), flexible disc and Blu-ray disc where discs usually reproduce data magnetically, while discs reproduce data optically with lasers. Combinations of the above shall also be included in the scope of computer-readable media. Additionally, the operations of a method or algorithm may reside as one or any combination or algorithm set of codes and instructions on a machine-readable medium and computer-readable medium, which may be embodied in a computer program product.
[0147] Várias modificações nas implementações descritas nesta descrição podem ser facilmente evidentes para aqueles versados na técnica, e os princípios genéricos aqui definidos podem ser aplicados a outras implementações sem se afastar do espírito ou escopo desta revelação. Assim, a descrição não se destina a ser limitada às implementações aqui apresentadas, devendo receber o escopo mais amplo compatível com as reivindicações, os princípios e as novas características aqui descritas. A palavra “exemplar” é usada exclusivamente aqui, caso seja, para significar “servindo como um exemplo, caso ou ilustração.” Qualquer implementação aqui descrita como “exemplar” não deve ser necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa em relação a outras implementações.[0147] Various modifications to the implementations described in this description may be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other implementations without departing from the spirit or scope of this disclosure. Accordingly, the description is not intended to be limited to the implementations presented here, but should be given the broadest scope compatible with the claims, principles and new features described here. The word “exemplary” is used exclusively here, if at all, to mean “serving as an example, case, or illustration.” Any implementation described here as “exemplary” should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other implementations.
[0148] Certas características que são descritas neste relatório descritivo no contexto de implementações separadas também podem ser implementadas em combinação em uma única implementação. Inversamente, várias características que são descritas no contexto de uma única implementação também podem ser implementadas em múltiplas implementações separadamente ou em qualquer subcombinação. Além disso, embora as características possam ser descritas acima, de acordo com a presente invenção atuando em certas combinações e mesmo inicialmente reivindicado como tal, uma ou mais características de uma combinação reivindicada podem, em alguns casos, ser excluídas da combinação, e a combinação reivindicada pode ser dirigida a uma subcombinação ou variação de uma subcombinação.[0148] Certain features that are described in this specification in the context of separate implementations may also be implemented in combination in a single implementation. Conversely, several features that are described in the context of a single implementation may also be implemented in multiple implementations separately or in any subcombination. Furthermore, although features may be described above, according to the present invention acting in certain combinations and even initially claimed as such, one or more features of a claimed combination may, in some cases, be excluded from the combination, and the combination claimed may be directed to a subcombination or variation of a subcombination.
[0149] Similarmente, enquanto as operações são representadas nos desenhos em uma ordem específica, isso não deve ser entendido como requerendo que tais operações sejam realizadas na ordem particular mostrada ou em ordem sequencial, ou que todas as operações ilustradas sejam realizadas, para obter resultados desejáveis. Em certas circunstancias, processamento multitarefa e paralelo pode ser vantajoso. Além disso, a separação de vários componentes de sistema nas implementações descritas acima não devem ser entendidas como requerendo tal separação em todas as implementações, e deve ser entendido que os componentes e sistemas de programa descritos podem geralmente ser integrados em um único produto de software ou embalados em múltiplos produtos de software. Adicionalmente, outras implementações estão dentro do escopo das reivindicações a seguir. Em alguns casos, as ações citadas nas reivindicações podem ser realizadas em uma ordem diferente e ainda obter resultados desejáveis.[0149] Similarly, while the operations are represented in the drawings in a specific order, this should not be understood as requiring that such operations be performed in the particular order shown or in sequential order, or that all illustrated operations be performed, to obtain results desirable. In certain circumstances, multitasking and parallel processing may be advantageous. Furthermore, the separation of various system components in the implementations described above should not be understood as requiring such separation in all implementations, and it should be understood that the described program components and systems can generally be integrated into a single software product or packaged into multiple software products. Additionally, other implementations are within the scope of the following claims. In some cases, the actions cited in the claims can be performed in a different order and still obtain desirable results.
[0150] Será entendido que a menos que as características em qualquer uma das implementações descritas em particular sejam expressamente identificadas como incompatíveis umas com as outras ou o contexto circundante implique que elas sejam mutuamente exclusivas e não prontamente combináveis em um sentido complementar e/ou apoiador, a totalidade desta revelação considera e prevê que aspectos específicos das implementações complementares podem ser seletivamente combinados para fornecer uma ou mais soluções técnicas abrangentes, mas ligeiramente diferentes. Será, portanto, ainda considerado que a descrição acima foi feita apenas como exemplo e que podem ser feitas modificações em detalhe dentro do escopo desta revelação.[0150] It will be understood that unless the features in any of the particular described implementations are expressly identified as incompatible with each other or the surrounding context implies that they are mutually exclusive and not readily combinable in a complementary and/or supportive sense , the entirety of this disclosure considers and anticipates that specific aspects of complementary implementations may be selectively combined to provide one or more comprehensive but slightly different technical solutions. It will therefore be further considered that the above description has been made by way of example only and that modifications may be made in detail within the scope of this disclosure.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662407386P | 2016-10-12 | 2016-10-12 | |
US62/407,386 | 2016-10-12 | ||
US15/633,164 | 2017-06-26 | ||
US15/633,164 US10235552B2 (en) | 2016-10-12 | 2017-06-26 | Hybrid capacitive and ultrasonic sensing |
PCT/US2017/048270 WO2018071098A1 (en) | 2016-10-12 | 2017-08-23 | Hybrid capacitive and ultrasonic sensing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR112019007362A2 BR112019007362A2 (en) | 2019-07-16 |
BR112019007362B1 true BR112019007362B1 (en) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10733409B2 (en) | Hybrid capacitive and ultrasonic sensing | |
US10699095B2 (en) | Dual-mode capacitive and ultrasonic fingerprint and touch sensor | |
US11126814B2 (en) | Ultrasonic fingerprint sensor with flexible substrate | |
US10503309B2 (en) | Drive scheme for ultrasonic transducer pixel readout | |
US11366543B2 (en) | Biometric sensor with force detection and ultrasonic imaging capability | |
US10438040B2 (en) | Multi-functional ultrasonic fingerprint sensor | |
US10515255B2 (en) | Fingerprint sensor with bioimpedance indicator | |
US10552658B2 (en) | Biometric sensor with finger-force navigation | |
US10891458B2 (en) | Module architecture for large area ultrasonic fingerprint sensor | |
US20180373913A1 (en) | Ultrasonic fingerprint sensor for under-display applications | |
US10929636B2 (en) | Ultrasonic fingerprint sensor with electrically nonconductive acoustic layer | |
US20190079186A1 (en) | Ultrasonic transducer pixel readout circuitry and methods for ultrasonic phase imaging | |
KR20160108390A (en) | Ultrasonic imaging with acoustic resonant cavity | |
US20200175291A1 (en) | Spoof and liveness detection via pyroelectric indications | |
US20180307342A1 (en) | Chip seal ring for capacitive touch sensing | |
BR112019007362B1 (en) | HYBRID CAPACITIVE AND ULTRASONIC DETECTION |