BR112019007362B1 - Detecção híbrida capacitiva e ultrassônica - Google Patents

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.

Description

DADOS DE PRIORIDADE

[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.

CAMPO TÉCNICO

[0002] Essa revelação refere-se à ativação de dispositivo eletrônico com base em detecção capacitiva e ultrassônica.

DESCRIÇÃO DA TECNOLOGIA RELACIONADA

[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.

[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.

[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.

SUMÁRIO

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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).

[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.

[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.

[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.

[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.

[0016] Em algumas implementações, o método pode incluir fazer com que as características adicionais dos sistemas descritos acima sejam realizadas.

[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.

[0018] Em algumas implementações, as instruções podem ser configuradas para fazer com que aspectos adicionais dos sistemas e/ou métodos descritos acima sejam realizados.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[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.

[0020] Números de referência semelhantes e designações nos vários desenhos indicam elementos similares.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[0037] A figura 13 mostra um exemplo de ajuste de uma capacitância determinada utilizando o sensor de impressão digital com base em temperatura.

[0038] A figura 14 mostra um exemplo de um fluxograma para ajustar a capacitância determinada utilizando um sensor de impressão digital.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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).

[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).

[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.

[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.

[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.

[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”).

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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”).

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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).

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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).

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

Claims (15)

1. Sistema caracterizado por compreender: um sensor de impressão digital (525) tendo um ou mais eletrodos de detecção; e um controlador configurado para comutar o sensor de impressão digital (525) entre um modo de detecção capacitivo e um modo de detecção ultrassônica e para: fornecer um ou mais primeiros sinais de acionamento para o um ou mais eletrodos de detecção quando o sensor de impressão digital (525) estiver no modo de detecção capacitiva, e fornecer um ou mais segundos sinais de acionamento para o um ou mais eletrodos de detecção quando o sensor de impressão digital (525) estiver no modo de detecção ultrassônica, o um ou mais segundos sinais de acionamento diferentes do um ou mais primeiros sinais de acionamento; em que o mesmo um ou mais eletrodos de detecção são usados tanto no modo de detecção capacitiva quanto no modo de detecção ultrassônica.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador compreender um amplificador configurado para: fornecer o um ou mais segundos sinais de acionamento no modo de detecção ultrassônica, e estar em um estado de alta impedância no modo de detecção capacitiva.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser configurado para comutar o sensor de impressão digital para o modo de detecção ultrassônica com base no sensor de impressão digital detectar um toque no modo de detecção capacitiva.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo móvel alojando o sensor de impressão digital, o dispositivo móvel configurado para despertar a partir de um modo de espera em resposta ao sensor de impressão digital detectar o toque no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo controlador ser configurado adicionalmente para realizar um ou mais dentre os seguintes: fornecer, a um processador de aplicações para executar autenticação de impressão digital, um sinal de interrupção representando que um dedo correspondendo ao toque é detectado pelo sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva, determinar um limite de detecção de toque, o limite de detecção de toque baseado, 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 capaz de ser ajustado durante um processo de autenticação de impressão digital, relatar um evento de levantamento de dedo enquanto opera no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica, determinar uma temperatura correspondendo ao sensor de impressão digital, a detecção do toque no modo de detecção capacitiva baseada, pelo menos em parte, na temperatura.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador compreender um conjunto de circuitos para gerar um primeiro sinal de acionamento armazenado em memória provisória fornecido para pelo menos um eletrodo de detecção do sensor de impressão digital quando o sensor de impressão digital estiver no modo de detecção capacitiva.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sensor de impressão digital compreender um ou mais transdutores ultrassônicos micromaquinados piezelétricos, PMUTs, um ou mais transdutores ultrassônicos micromaquinados capacitivos, CMUTs, uma ou mais camadas de fluoreto de polivinilideno, PVDF, ou uma ou mais camadas de fluoreto de polivinilideno-trifluoroetileno, PVDF-TrFE.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo um ou mais eletrodos de detecção do sensor de impressão digital compreenderem um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo, o primeiro eletrodo acoplado para fornecer um primeiro sinal quando o sensor de impressão digital estiver no modo de detecção capacitiva, o segundo eletrodo acoplado para fornecer um segundo sinal quando o sensor de impressão digital estiver no modo de detecção ultrassônica, em que o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo são posicionados preferivelmente sob um vidro de cobertura de um dispositivo móvel ou sob uma tampa traseira do dispositivo móvel, ou em que o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo são posicionados sob uma tela de um dispositivo de exibição, a tela do dispositivo de exibição indicando uma posição do sensor de impressão digital quando um toque de dedo for detectado no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica, ou em que o primeiro eletrodo é um eletrodo de tela sensível ao toque, ou em que pelo menos um dentre o primeiro eletrodo ou o segundo eletrodo é configurado para detectar um movimento de dedo.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser configurado para realizar um ou mais dentre: configurar o um ou mais eletrodos de detecção no modo de detecção ultrassônica após indicação de uma mudança de movimento ou uma mudança de orientação a partir de um acelerômetro em dispositivo ou de um giroscópio em dispositivo, ajustar uma taxa de detecção de dedo no modo de detecção capacitiva ou no modo de detecção ultrassônica após indicação de uma mudança de movimento ou uma mudança de orientação a partir de um acelerômetro em dispositivo ou de um giroscópio em dispositivo, ou ajustar um limite de detecção de toque após indicação de uma mudança de movimento ou uma mudança de orientação a partir de um acelerômetro em dispositivo ou de um giroscópio em dispositivo.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser configurado para detectar um sinal piezelétrico gerado acusticamente no modo de detecção capacitiva, o sinal piezelétrico gerado acusticamente originário de uma batida de leve, um atrito ou uma emissão acústica a partir de um dedo.

11. Método para operar um sensor de impressão digital (525), o método caracterizado por compreender: operar o sensor de impressão digital (525) em um modo de detecção capacitiva, o sensor de impressão digital (525) tendo um ou mais eletrodos de detecção, em que um controlador é configurado para comutar o sensor de impressão digital (525) entre um modo de detecção capacitiva e um modo de detecção ultrassônica e o mesmo um ou mais eletrodos de detecção são usados tanto no modo de detecção capacitiva quanto no modo de detecção ultrassônica; determinar, pelo sensor de impressão digital (525) operando no modo de detecção capacitiva, que um objeto tocou o um ou mais eletrodos de detecção; comutar, com o controlador, o sensor de impressão digital (525) para funcionar no modo de detecção ultrassônica; e, com o controlador, executar um ou ambos dentre: determinar, utilizando o sensor de impressão digital (525) no modo de detecção ultrassônica, se o objeto é um dedo; e instruir um processador de aplicações para autenticar uma impressão digital do dedo.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por comutar o sensor de impressão digital para funcionar no modo de detecção ultrassônica compreender acionar um amplificador para fornecer um sinal de acionamento a um eletrodo do sensor de impressão digital.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por operar o sensor de impressão digital no modo de detecção capacitiva compreender controlar um amplificador para operar em um estado de alta impedância.

14. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por instruir o processador de aplicações para autenticar a impressão digital compreender asseverar um sinal de interrupção representando que o objeto é determinado a ser um dedo utilizando o sensor de impressão digital no modo de detecção ultrassônica.

15. Memória caracterizada por compreender instruções armazenadas na mesma que, quando executadas por um ou mais processadores de um controlador, fazem com que o um ou mais processadores realizem o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 11 a 14.