CN215298209U - 触摸唤醒检测电路、指纹识别装置、显示面板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触摸唤醒检测电路、指纹识别装置、显示面板及电子设备，该触摸唤醒检测电路用于在检测到唤醒动作的情况下控制指纹传感器阵列进入工作模式，该电路包括：若干电容感应装置，设置于指纹传感器阵列的周围，用于检测唤醒动作，并根据检测结果生成对应的感应电信号；若干比较器，设置于指纹传感器阵列的周围并与若干电容感应装置连接，用于接收感应电信号并与参考电压进行比较，以在比较结果表征检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号。本公开中的电路结构简单，在进行唤醒检测时所需启动的器件、模块数量少，在保证唤醒检测结果准确有效的同时，降低了触摸唤醒检测功耗。

Description

触摸唤醒检测电路、指纹识别装置、显示面板及电子设备

技术领域

本实用新型涉及触控技术领域，具体涉及一种触摸唤醒检测电路、指纹识别装置、显示面板及电子设备。

背景技术

随着用户对电子产品的感官体验、质量等方面的要求，越来越多的电子产品选择使用触摸按键代替机械按键，并由相应的处理单元对触摸按键进行检测来识别用户操作。其中，处理单元进行触摸检测的原理是利用用户在触碰面板时引起的屏下电容改变这一特性，设计了电压检测、脉冲检测等一系列方法，而这些方法中需要提供给等效电容进行充放电的模块。但由于移动终端的电池容量有限，为了降低指纹成像传感器的能耗，延长待机时间，因此电源管理一直是移动终端开发很重要的一部分。

唤醒检测技术是现有技术中的一种电源管理方法：在设备未被使用时，使设备进入休眠模式，以降低功耗；当设备被使用时，发送唤醒信号以唤醒设备，使设备从休眠模式转换为工作模式。

现有的在设备进入休眠模式后实现唤醒检测的方法一般为通过电容式指纹驱动芯片启动多个ADC(模数转换器)对传感器阵列区域的多个子区域进行采样量化、计算及判断后得到唤醒检测的结果，并最终根据检测结果决定是否唤醒微控制器以进行指纹识别。但该方法中，由于在进行唤醒检测时需要启动多个ADC、传感器阵列及数据采集计算等电路，因此系统的实际功耗仍然很高，不利于设备的长时间待机。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种触摸唤醒检测电路、指纹识别装置、显示面板及电子设备，该触摸唤醒检测电路的电路结构简单，在进行唤醒检测时所需启动的器件、模块数量少，在保证唤醒检测结果准确有效的同时，降低了触摸唤醒检测功耗。

根据本公开第一方面，提供了一触摸唤醒检测电路，用于在检测到唤醒动作的情况下控制指纹传感器阵列进入工作模式，该触摸唤醒检测电路包括：

若干电容感应装置，设置于所述指纹传感器阵列的周围，用于检测唤醒动作，并根据检测结果生成对应的感应电信号；

若干比较器，设置于所述指纹传感器阵列的周围并与所述若干电容感应装置连接，用于接收所述感应电信号并与参考电压进行比较，以在比较结果表征检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号。

可选地，所述指纹传感器阵列为矩形阵列，所述矩形阵列每一边的外围均设置有至少一组相互连接的电容感应装置和比较器。

可选地，所述指纹传感器阵列为圆形阵列，所述圆形阵列的周围设置有至少一组相互连接的电容感应装置和比较器。

可选地，每个电容感应装置均包括：

感应电容，包括第一极板和第二极板；

电流源，连接于所述感应电容的第二极板与参考地之间；

运算放大器，同相输入端与所述感应电容的第二极板连接，反相输入端接收基准电压，输出端输出所述感应电信号；

第一开关，连接于所述运算放大器的同相输入端与所述运算放大器的输出端之间；

反馈电容，连接于所述运算放大器的同相输入端与所述运算放大器的输出端之间。

可选地，所述感应电容的第一极板为所述感应电容的触摸电极，且所述感应电容的第一极板的形状和大小均与所述感应电容所在的电容感应装置的形状和大小相同。

可选地，所述感应电容的容值与所述反馈电容的容值的比值可调。

可选地，所述唤醒动作包括手指的触摸或手指的按压。

根据本公开第二方面，提供了一种指纹识别装置，包括：指纹传感器阵列；位于所述指纹传感器阵列周围的如上所述的触摸唤醒检测电路，所述触摸唤醒检测电路用于在检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号；以及分别与所述指纹传感器阵列和所述触摸唤醒检测电路连接的外围电路，所述外围电路用于在接收到所述唤醒信号的情况下控制所述指纹传感器阵列进入工作模式。

根据本公开第三方面，提供了一种显示面板，其中，包括：

如上述的指纹识别装置，所述指纹识别装置用于在被唤醒的情况下进行指纹检测。

可选地，所述显示面板包括：阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、液晶显示面板、发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、量子点显示面板、Mirco-LED显示面板、Mini-LED显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板或电润湿显示面板。

根据本公开第四方面，提供了一种电子设备，包括：主处理器；以及如上述的指纹识别装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种触摸唤醒检测电路，在指纹传感器阵列的周围布置有若干的电容感应装置和比较器，在进行触摸唤醒检测时，仅需启动比较器对指纹传感器阵列周围的电容感应装置获取的电信号进行判断即可获得相应的唤醒检测结果，与现有技术相比，本公开的技术方案由于减少了指纹传感器阵列及其辅助电路开启的时间，从而有效的降低了触摸检测唤醒功耗。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1示出一种指纹传感器阵列的结构示意图；

图2示出现有的一种唤醒检测电路的结构框图；

图3示出现有的一种唤醒检测电路中数据采集模块的电路结构示意图；

图4a示出根据本公开第一实施例提供的指纹传感器阵列周围唤醒检测电路的排列结构示意图；

图4b示出根据本公开第二实施例提供的指纹传感器阵列周围唤醒检测电路的排列结构示意图；

图5示出根据本公开实施例提供的唤醒检测电路的结构电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

指纹传感器芯片中包含有指纹传感器阵列，该指纹传感器阵列中的每个传感器可以为能够感测指纹特征的电容式指纹传感器、压力传感器或其它类型的传感器。以电容式指纹传感器为例，其包含有感应电容，该感应电容包括与后级电路连接的金属电极，以及接触手指以感应手指的触摸操作的触摸电极。当指纹传感器阵列处于工作模式且存在手指触摸时，由于手指上指纹纹路及深浅的区别，会导致电容式指纹传感器阵列中各个感应电容的电容值的不同，通过测量并记录各点传感器单元电容上的电压值就可以获得具有灰度级的指纹图像。而基于目前低功耗的要求，指纹传感器阵列一般情况下会处于低功耗的休眠模式，若要实现指纹传感器阵列的指纹检测与识别功能，还需对指纹传感器阵列或芯片进行唤醒操作。

结合图1和图2，现有的唤醒方法为基于指纹传感器阵列的指纹检测原理，将指纹传感器阵列100进行子集划分，以获得多个检测区域101，每个检测区域101中包含预定数量的电容式传感器，通过扫描该多个检测区域101来检测手指的按压情况。具体的，由传感器阵列控制模块10依次使能每个检测区域101，并由数据采集模块11依次获得每个检测区域101中所包含的电容式传感器的电容值，并进行采样量化，以及由数据计算模块12根据预先设置的每个检测区域101对应的权重计算获得当前检测时刻的检测值，进而由判断模块13对该检测值进行判断以得到唤醒检测的结果。

其中，数据采集模块11的电路结构如图3所示，其主要通过指纹传感器阵列中的多个电容感应模块获得各电容式传感器的电容值，并由模数转换器ADC 112对所获得的电容值进行量化输出。

也即是说，现有技术中需要启动指纹传感器阵列、多个ADC、及相应的数据计算单元等大量电路和器件才能实现触摸唤醒检测，其系统的实际功耗仍然很高。

针对这一问题，本实用新型设计了一种新的触摸唤醒检测电路，通过在指纹传感器阵列的周围增加新的电容感应装置，同时在新增的电容感应装置中采用电容值更大的感应电容来检测手指的唤醒动作，之后通过比较器对新增的电容感应装置获取的电信号即后文中所述的感应电信号进行比较后直接获得检测结果，以此来避免在进行触摸唤醒检测时由于开启指纹阵列传感器(即由多个感应像素组合成的指纹感应电路)及其辅助电路(包括多个ADC单元以及相应数据计算单元等电路)所存在的高功耗。

具体地，参考图4a和图4b，本公开中的触摸唤醒检测电路包括若干电容感应装置20(包括B1、B2、B3、B4、...)以及若干比较器21(包括A1、A2、A3、A4、...)，均设置在指纹传感器阵列100的周围，且每个电容感应装置20均对应连接有一个比较器21。该触摸唤醒检测电路用于在检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号以控制指纹传感器阵列100进入工作模式。同时，本公开中，由指纹传感器阵列100及其周围的触摸唤醒检测电路共同构成了具有指纹识别/检测功能的设备(如智能手机、平板电脑、门禁设备、智能家电等)上的指纹检测区域AA。

本公开中的唤醒动作包括但不限定于手指的按压及手指的触摸。其中，当有手指触摸或按压在该指纹检测区域AA上时，仅由指纹传感器阵列100周围的若干的电容感应装置20和若干的比较器21来进行唤醒检测，指纹传感器阵列100及其辅助电路在此过程中是不工作的，其仅在接收到唤醒信号后才开始进入工作模式，因此功耗很小。而且，基于常规的指纹检测区域AA与手指大小的匹配设计，当有手指触摸或按压在该指纹检测区域AA上时，至少会有部分触摸或按压在电容感应装置20的触摸电极上。同时，本公开的触摸唤醒检测电路设计，也能够保证即使手指触摸或按压在电容感应装置20的边缘位置，也能够有效的识别出手指的唤醒动作，保证了触摸唤醒检测结果的准确性。

本公开中，位于指纹传感器阵列100周围的电容感应装置20和比较器21的数量可以是任意的，形状也可以是多样的，本实用新型对此不作具体限定，只要可以在手指触摸或按压时，基于电容感应装置20中的感应电容的电容值所获得的电信号能够被比较器21进行直接比较以获得准确的唤醒检测结果即可。例如，在本公开的其中一个实施例中，指纹检测区域AA的形状为矩形，指纹传感器阵列100为矩形阵列，电容感应装置20的形状为长条形，比较器21的形状为方形；以及矩形的指纹传感器阵列100的每一边的外围均设置有至少一组相互连接的电容感应装置20和比较器21(如图4a中，矩形的指纹传感器阵列100的每一边的外围均设置有一组相互连接的电容感应装置20和比较器21；或如图4b中，矩形的指纹传感器阵列100的每一边的外围均设置有两组相互连接的电容感应装置20和比较器21)。同时，为确保对唤醒动作检测的准确性，可将指纹传感器阵列100周围的电容感应装置20设置在指纹检测区域AA中手指易触摸或按压的区域，而将比较器21设置在指纹检测区域AA中的角落等手指不易触摸或按压的区域。

在本公开的其它实施例中，指纹检测区域AA的形状还可为圆形或椭圆形，指纹传感器阵列100为相应的圆形阵列或椭圆形阵列，电容感应装置20为部分的环形，比较器21的形状为方形或部分的环形；以及圆形或椭圆形的指纹传感器阵列100的周围设置有至少一组相互连接的电容感应装置20和比较器21。

参考图5，本实施例中，若干电容感应装置20用于检测唤醒动作，并根据检测结果生成对应的感应电信号Vout1。其中，每个电容感应装置20均包括：感应电容Cs′、电流源I1、运算放大器201、第一开关K1以及反馈电容Cf′。

感应电容Cs′包括第一极板和第二极板；电流源I1连接于感应电容Cs′的第二极板与参考地之间；运算放大器201的同相输入端与感应电容Cs′的第二极板连接，运算放大器201的反相输入端接收基准电压REF_TFT，运算放大器的输出端输出感应电信号Vout1；第一开关K1连接于运算放大器201的同相输入端与运算放大器201的输出端之间；反馈电容Cf′连接于运算放大器201的同相输入端与运算放大器201的输出端之间。

需要说明的是，图5中所示出的电容感应装置20的电路结构仅是示例性的，其主要结构可以根据现有技术中的电容感应装置进行搭建，且其具体工作原理也可基于现有技术进行理解，此处不再赘述。图5中的电容感应装置20与现有技术的区别在于，由于本公开中的电容感应装置20是设置在指纹传感器阵列100的外围的，因此其中的感应电容Cs′的第一极板和第二极板的大小相比现有的设置在指纹传感器阵列100中的感应电容(如图3中的Cs)的更大，进而感应电容Cs′的容值更大。当检测到唤醒动作时，电容感应装置20输出的感应电信号Vout1的值更容易被比较器21进行直接比较。

进一步的，感应电容Cs′的第一极板为感应电容Cs′的触摸电极。且为更好的确保感应电容Cs′的容值符合系统要求，本实施例中感应电容Cs′的第一极板的形状和大小均与该感应电容Cs′所在的电容感应装置20的形状和大小相同或近似相同。

本实施例中，感应电容Cs′的容值与反馈电容Cf′的容值的比值是可调的，针对不同的应用场景设置合适的比值，能够确保在不同的应用场景下由电容感应装置20输出的感应电信号Vout1的值符合系统要求。

若干比较器21与若干电容感应装置20连接，用于接收感应电信号Vout1并与参考电压Vref进行比较，以在比较结果表征检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号Vout2。

可选地，当指纹传感器阵列100的周围设置有多组相互连接的电容感应装置20与比较器21时，可以仅在其中任一组中的比较器21输出有唤醒信号Vout2时控制指纹传感器阵列100进入工作模式。也可以将多组中的多个比较器21输出的多个信号进行整合处理，根据整合结果确定是否控制指纹传感器阵列100进入工作模式。

需要说明的是，本实用新型所公开的触摸唤醒检测电路可应用于任何具有电容式指纹驱动芯片(即电容式指纹传感器芯片)的装置或设备中，以在进行指纹传感器阵列的唤醒检测时能够以很小的功耗运行。

进一步地，本实用新型还公开一种指纹识别装置，该指纹识别装置中包括：如图4a至图5中所描述的指纹传感器阵列100、位于该指纹传感器阵列100周围的触摸唤醒检测电路、以及分别与指纹传感器阵列100和触摸唤醒检测电路连接的外围电路。其中，触摸唤醒检测电路用于在检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号Vout2，外围电路用于在接收到唤醒信号Vout2的情况下控制指纹传感器阵列100进入工作模式。

进一步地，本实用新型还公开一种显示面板，该显示面板包括：如上述所的指纹识别装置，该指纹识别装置用于在被唤醒的情况下进行指纹检测，并根据指纹检测结果决定是否解锁显示面板。

可选地，本公开中所涉及的显示面板包括但不限定于：阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、液晶显示面板、发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、量子点显示面板、Mirco-LED显示面板、Mini-LED显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板或电润湿显示面板。

进一步地，本实用新型还公开一种电子设备，该电子设备中包括：主处理器，以及如上所述的指纹识别装置。

可选地，该电子设备可以是包含有显示面板的电子设备，也可以是不包含有显示面板的电子设备。其中，当该电子设备为包含有显示面板的电子设备时，其所包含的显示面板可以为前述所涉及的包含有指纹识别装置的显示面板，也可以是单纯的不包含有指纹识别装置的显示面板。也即是说，该电子设备中所包含的指纹识别装置可以设置在显示面板上，也可以设置在除显示面板外的其它装置上，本实用新型对此不作限定。

综上，本实用新型通过在指纹传感器阵列的周围布置若干的电容感应装置和比较器，使得在进行触摸唤醒检测时，仅需启动比较器对指纹传感器阵列周围的电容感应装置获取的电信号进行判断即可获得相应的唤醒检测结果，与现有技术相比，本公开的技术方案由于减少了指纹传感器阵列及其辅助电路开启的时间，从而有效的降低了触摸检测唤醒功耗。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种触摸唤醒检测电路，用于在检测到唤醒动作的情况下控制指纹传感器阵列进入工作模式，其特征在于，所述触摸唤醒检测电路包括：

若干电容感应装置，设置于所述指纹传感器阵列的周围；

若干比较器，设置于所述指纹传感器阵列的周围，并与所述若干电容感应装置连接。

2.根据权利要求1所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述若干电容感应装置用于检测唤醒动作，并根据检测结果生成对应的感应电信号；

所述若干比较器用于接收所述感应电信号并与参考电压进行比较，以在比较结果表征检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号。

3.根据权利要求1所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述指纹传感器阵列为矩形阵列，所述矩形阵列每一边的外围均设置有至少一组相互连接的电容感应装置和比较器。

4.根据权利要求1所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述指纹传感器阵列为圆形阵列，所述圆形阵列的周围设置有至少一组相互连接的电容感应装置和比较器。

5.根据权利要求2所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，每个电容感应装置均包括：

感应电容，包括第一极板和第二极板；

电流源，连接于所述感应电容的第二极板与参考地之间；

运算放大器，同相输入端与所述感应电容的第二极板连接，反相输入端接收基准电压，输出端输出所述感应电信号；

第一开关，连接于所述运算放大器的同相输入端与所述运算放大器的输出端之间；

反馈电容，连接于所述运算放大器的同相输入端与所述运算放大器的输出端之间。

6.根据权利要求5所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述感应电容的第一极板为所述感应电容的触摸电极，且所述感应电容的第一极板的形状和大小均与所述感应电容所在的电容感应装置的形状和大小相同。

7.根据权利要求5所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述感应电容的容值与所述反馈电容的容值的比值可调。

8.根据权利要求1所述的触摸唤醒检测电路，其特征在于，所述唤醒动作包括手指的触摸或手指的按压。

9.一种指纹识别装置，其特征在于，包括：

指纹传感器阵列；

位于所述指纹传感器阵列周围的如权利要求1-8中任一项所述的触摸唤醒检测电路，所述触摸唤醒检测电路用于在检测到唤醒动作的情况下生成唤醒信号；以及

分别与所述指纹传感器阵列和所述触摸唤醒检测电路连接的外围电路，所述外围电路用于在接收到所述唤醒信号的情况下控制所述指纹传感器阵列进入工作模式。

10.一种显示面板，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的指纹识别装置，所述指纹识别装置用于在被唤醒的情况下进行指纹检测。

11.根据权利要求10所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板包括：阴极射线管显示面板、数字光处理显示面板、液晶显示面板、发光二极管显示面板、有机发光二极管显示面板、量子点显示面板、Mirco-LED显示面板、Mini-LED显示面板、场发射显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板或电润湿显示面板。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

主处理器；以及

如权利要求9所述的指纹识别装置。

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