配置成用于避免潜指纹的指纹传感器的制作方法

配置成用于避免潜指纹的指纹传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年1月15日提交的题为“fingerprint sensor configured for avoidance of latent fingerprints(配置成用于避免潜指纹的指纹传感器)”的美国专利申请no.17/248,267的优先权，该申请由此通过援引被纳入。
技术领域
3.本公开一般涉及指纹传感器和使用此类系统的方法。
4.相关技术描述
5.包括超声的指纹传感器和其他类型的指纹传感器已被包括在诸如智能电话、取款机和汽车之类的设备中以用于认证用户。尽管一些现有指纹传感器可提供令人满意的性能，但是仍期望改进的指纹传感器。具体而言，现有指纹传感器由于潜指纹(即，经授权用户的、由于油和其他材料的沉积而留在表面上的指纹)而容易受到假阳性(false positive)认证。作为示例，即使没有实际手指存在，现有指纹传感器也可能被欺骗而接受潜指纹作为有效指纹。
6.概述
7.本公开的系统、方法和设备各自具有若干创新性方面，其中并不由任何单个方面全权负责本文中所公开的期望属性。
8.本公开中所描述的主题内容的一个创新性方面可在一种装置中实现。在一些示例中，该装置可包括显示器、指纹传感器和控制系统。在一些示例中，该指纹传感器可具有指纹感测表面，该指纹感测表面具有多个子区域。控制系统可包括一个或多个通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其组合。
9.在一些示例中，该控制系统可被配置成经由该显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在该指纹感测表面的该多个子区域中的给定子区域内。在一些示例中，该控制系统可被配置成使用该指纹传感器来从该指纹感测表面的该给定子区域获得该用户的指纹。在一些实现中，该控制系统可被置成从该指纹感测表面的该多个子区域中随机地或伪随机地选择该给定子区域。
10.根据一些示例，该控制系统可被配置成获得历史指纹位置的日志。每个历史指纹位置可例如指示该指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域。在一些示例中，该控制系统可被配置成基于该日志来标识该指纹感测表面的该给定子区域。在一些实例中，该日志可指示自从该重置操作以来没有从该给定子区域内获得先前指纹图像。
11.在一些示例中，该控制系统可被配置成基于该日志来确定自从该重置操作以来超过预定部分的该指纹感测表面已被用于获得指纹图像。根据一些示例，该控制系统可被配置成基于该确定、通过经由该显示器上的一个或多个视觉通知提示用户擦拭该指纹感测表面的至少某个部分来执行该重置操作。在一些实现中，该控制系统可被配置成将该给定子
区域添加到该历史指纹位置的日志中。
12.根据一些示例，该指纹传感器可具有触摸传感器功能性和/或该装置还可包括触摸传感器。根据一些此类示例，该控制系统可被配置成获得历史触摸位置的日志，每个历史触摸位置指示该指纹感测表面内的自从重置操作以来由该指纹传感器和/或该触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成基于该日志来标识该指纹感测表面的该给定子区域。在一些此类示例中，该日志可指示自从该重置操作以来没有从该给定子区域内获得先前触摸输入。
13.根据一些示例，该控制系统可被配置成标识该指纹感测表面的第一位置或第一区域。该第一位置或第一区域可与至少一个先前指纹图像的结束位置或结束区域相关联。该控制系统可被配置成通过以下操作来提示该用户将其手指放置在该给定子区域内：经由该显示器上的至少一个视觉通知来提示该用户跨该第一位置或第一区域滑动至少一根手指，并且在与该第一位置或第一区域不同的第二位置或第二区域处结束该至少一根手指的滑动。
14.本公开中所描述的主题内容的其他创新性方面可经由装置来实现。在一些示例中，该装置可包括显示器、指纹传感器和控制系统。在一些示例中，该指纹传感器可具有指纹感测表面。控制系统可包括一个或多个通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其组合。
15.在一些示例中，该控制系统可被配置成获得历史指纹位置的日志，每个历史指纹位置指示该指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成基于该日志来确定自从该重置操作以来超过预定部分的该指纹感测表面已被用于获得指纹图像。根据一些此类示例，该控制系统可被配置成基于该确定、通过经由该显示器上的一个或多个视觉通知提示用户擦拭该指纹感测表面来执行该重置操作。
16.根据一些示例，该指纹传感器可具有触摸传感器功能性和/或该装置可包括触摸传感器。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成获得历史触摸位置的日志。在一些实例中，每个历史触摸位置可指示该指纹感测表面内的自从该重置操作以来由该指纹传感器和/或该触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成基于该日志来确定自从该重置操作以来超过预定部分的该指纹感测表面已被用于接收至少一个触摸输入。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成基于该确定、通过经由该显示器上的一个或多个视觉通知提示该用户擦拭该指纹感测表面来执行该重置操作。
17.在一些示例中，该控制系统可被配置成经由该显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在该指纹感测表面的该多个子区域中的给定子区域内。在一些此类示例中，该控制系统可被配置成使用该指纹传感器来从该指纹感测表面的该给定子区域获得该用户的指纹。
18.本公开中所描述的主题内容的一些创新性方面可经由一种或多种方法来实现。一种此类方法涉及使用显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在指纹感测表面的多个子区域中的给定子区域内。在一些示例中，该方法涉及使用与该指纹感测表面
相关联的指纹传感器来从该指纹感测表面的该给定子区域获得该用户的指纹。根据一些示例，该方法可涉及从该指纹感测表面的该多个子区域中随机地或伪随机地选择该给定子区域。
19.根据一些示例，该方法可涉及获得历史指纹位置的日志。每个历史指纹位置可指示该指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域。在一些示例中，该方法可涉及基于该日志来选择该指纹感测表面的该给定子区域。在一些实例中，该日志可指示自从该重置操作以来没有从该给定子区域内获得先前指纹图像。在一些示例中，该方法可涉及基于该日志来确定自从该重置操作以来超过预定部分的该指纹感测表面已被用于获得指纹图像。在一些此类示例，该方法可涉及基于该确定、通过经由该显示器上的一个或多个视觉通知提示用户擦拭该指纹感测表面的至少某个部分来执行该重置操作。在一些示例中，该方法可涉及将该给定子区域添加到该历史指纹位置的日志中。
20.在一些示例中，该方法可涉及获得历史触摸位置的日志。在一些此类示例中，每个历史触摸位置可指示该指纹感测表面内的自从重置操作以来由该指纹传感器和/或由触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域。在一些此类示例中，该方法可涉及基于该日志来标识该指纹感测表面的该给定子区域。在一些实例中，该日志可指示自从该重置操作以来没有从该给定子区域内获得先前触摸输入。
21.根据一些示例，该方法可涉及标识该指纹感测表面的第一位置或第一区域。该第一位置或第一区域可与至少一个先前指纹图像的结束位置或结束区域相关联。提示该用户将其手指放置在该给定子区域内可涉及：经由该显示器上的至少一个视觉通知来提示该用户跨该第一位置或第一区域滑动至少一根手指，并且在与该第一位置或第一区域不同的第二位置或第二区域处结束该至少一根手指的滑动。
22.本文描述的操作、功能和/或方法中的一些或全部可由一个或多个设备根据存储在一个或多个非瞬态介质上的指令(例如，软件)来执行。此类非瞬态介质可包括诸如本文描述的那些存储器设备，包括但不限于随机存取存储器(ram)设备、只读存储器(rom)设备等。相应地，本公开中描述的主题的一些创新方面可经由其上存储有软件的一个或多个非瞬态介质来实现。
23.附图简述
24.本说明书中所描述的主题内容的一个或多个实现的细节在附图及以下描述中阐述。其他特征、方面和优点将从该描述、附图和权利要求书中变得明了。应注意，以下附图的相对尺寸可能并非按比例绘制。各个附图中相似的附图标记和命名指示相似要素。
25.图1a示出了由超声指纹传感器获得的潜指纹图像和活体指纹图像的示例。
26.图1b是示出根据一些公开的实现的装置的示例组件的框图。
27.图2a、2b、2c和2d是提供本文公开的一些方法的示例框的流程图。
28.图3a和3b示出与避免潜指纹相关联的图形用户界面的示例。
29.图4a示出了能够执行本文所述的至少一些方法的装置的横截面图的示例。
30.图4b代表性地描绘了用于超声指纹传感器的传感器像素的4
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4像素阵列的各方面。
31.图5a和5b示出了超声指纹传感器中的超声传送器和接收器的示例布置，其他布置也是可能的。
32.图5c示出了超声指纹传感器中的超声收发机阵列的示例。
33.详细描述
34.以下描述针对某些实现以旨在描述本公开的创新性方面。然而，本领域普通技术人员将容易认识到，本文的教导可按众多不同方式来应用。所描述的实现可以在包括如本文所公开的生物识别系统(biometric system)的任何设备、装置或系统中实现。另外，构想了所描述的实现可被包括各种电子设备中或与各种电子设备相关联，这些电子设备诸如但不限于：移动电话、启用因特网的多媒体蜂窝电话、移动电视接收机、无线设备、智能手机、智能卡、可穿戴设备(诸如手环、臂带、腕带、戒指、头带、贴片等)、设备、个人数据助理(pda)、无线电子邮件接收机、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本、智能本、平板电脑、打印机、复印机、扫描仪、传真设备、全球定位系统(gps)接收机/导航器、相机、数字多媒体播放器(诸如mp3播放器)、摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读设备(例如，电子阅读器)、移动健康设备、计算机监视器、自动显示器(包括里程计和速度表显示器等)、驾驶舱控制和/或显示器、相机视像显示器(诸如交通工具中后视相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放机、dvd播放机、cd播放机、vcr、收音机、便携式存储芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、自动取款机(atm)、停车计时器、封装(诸如在机电系统(ems)应用中，包括微机电系统(mems)应用、连同非ems应用)、审美结构(诸如在一件珠宝或衣服上的图像显示)和各种ems设备。本文中的教导还可被用于诸如但不限于电子开关设备、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测设备、磁力计、用于消费电子器件的惯性组件、消费电子产品的部件、汽车门、方向盘或其他汽车部件、变容管、液晶设备、电泳设备、驱动方案、制造过程和电子测试装备等应用中。因此，这些教导不旨在仅限于在附图中描绘的实现，而是具有广泛的适用性，如将对本领域的普通技术人员而言是显而易见的。
35.指纹传感器表面上的潜指纹(即，具有手指图案的残留物)很常见。在某些情况下，潜指纹可具有足够的脊-谷清晰度和足够的对比度，使得当由指纹传感器扫描时，潜指纹被错误地接受为来自经授权手指。换句话说，当经授权用户留下潜指纹并且稍后触发指纹传感器时，指纹传感器可能容易受到假阳性匹配的影响。(如本文所使用的，术语“手指”可以指代任何手指，包括拇指。相应地，如本文所使用的术语“指纹”可指代任何手指的指纹，包括拇指。
36.在一些实现中，一种装置可包括显示器、指纹传感器和控制系统。根据一些示例，该装置可被配置成用于经由显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在指纹传感器的给定子区域内，然后从该给定子区域内所产生的手指触摸来获得指纹。该装置可以按减少或消除在该给定子区域内存在潜指纹(即，具有手指图案的残留物)的可能性的方式来选择该给定子区域，由此减少或消除该装置对由于经授权用户留下的潜指纹带来的假阳性匹配的易感性。作为示例，该装置可基于历史指纹位置的一个或多个日志并且基于历史触摸位置(例如，由指纹传感器和/或该装置内的触摸传感器接收到的触摸输入)的一个或多个日志来随机地、伪随机地选择给定子区域。控制系统可进一步被配置成管理历史指纹位置(和/或触摸位置)的一个或多个日志，例如通过添加新指纹的位置、添加新触摸输入的位置、在接收到关于一个或多个位置已被擦除的指示之后(例如，在接收到滑过一位置的触摸输入之后)移除那些位置、以及在重置操作之后移除一个或多个位置(例如，在指令
用户从一个或多个位置擦除残留材料之后)。在一些示例中，控制系统可被配置成提示用户擦拭指纹传感器表面的一个或多个区域，并且这种提示可通过例如确定超过预定部分的指纹传感器表面可能已被潜指纹覆盖来触发。
37.可实现本公开所描述的主题内容的特定实现以达成以下潜在优点中的一者或多者。根据一些示例，指纹传感器可以能够以避免潜指纹的方式获得指纹，从而提高安全性。作为示例，当获得新指纹时，可避开指纹传感器中获得先前指纹的位置。作为另一示例，装置可跟踪获得先前指纹的位置并且可提示用户从那些位置清除潜指纹。因此，指纹传感器可以不太容易受到依赖于沉积在指纹传感器表面上的潜指纹的安全攻击。
38.图1a示出了由超声指纹传感器获得的潜指纹图像和活体指纹图像的示例。图像1是潜指纹(即，印有手指的图案的残留物)的图像，而图像3是由超声指纹传感器采集的活体指纹(即，手指)的图像。图像1也可被称为空气图像，因为图像1是在超声指纹传感器的表面上或附近没有诸如手指之类的物体的情况下采集的。相比之下，图像3是在超声指纹传感器表面或附近具有手指的情况下采集的。作为示例，指纹传感器的表面可包括图4a的压板425和/或图5a、5b和5c的压板40。
39.在这些示例中，图像1和图像3对应于同一手指的同一部分。图像3是在手指正触摸指纹传感器表面时获得的，而图像1是在手指从指纹传感器表面移走后获得的。从图1a中可看出，图像1与图像3非常匹配。结果是，存在超声指纹传感器可能错误地认证图像1并且因此错误地解锁设备或以其他方式认证用户的风险，尽管事实上用户在捕捉图像1时并未提供活体手指以供扫描。
40.图1b是示出根据一些公开的实现的装置的示例组件的框图。在此示例中，装置101包括指纹传感器102和控制系统106。装置101的一些实现可包括接口系统104。
41.指纹传感器102可以是任何期望类型的指纹传感器，包括但不限于：超声指纹传感器、光学指纹传感器、电容式指纹传感器、cmos指纹传感器和热指纹传感器。在一些示例中，指纹传感器102由各传感器类型(例如超声、光学、电容式、cmos和热指纹感测技术中的两种或更多种)的组合形成。应当理解，本公开指代超声指纹传感器或任何其他特定类型的指纹传感器的诸部分不限于超声指纹传感器技术或所引用的任何特定技术。本公开广泛地适用于指纹传感器，而不特定于超声指纹传感器或任何其他特定类型的指纹传感器。作为具体示例，光学指纹传感器对于潜指纹可能具有与超声指纹传感器类似的脆弱性，并且本文描述的技术可类似地适用于光学指纹传感器。
42.在一些示例中，如指纹传感器102内的虚线所建议的，指纹传感器102可被实现为包括超声接收器103和单独的超声传送器105的超声指纹传感器。在一些此类示例中，超声传送器105可以包括超声平面波生成器，诸如下文描述的那些。
43.然而，本文公开了指纹传感器102的各种示例，其中一些可以包括单独的超声传送器105，而其中一些可以不包括。尽管如图1b中示出为单独的元件，但在一些实现中，超声接收器103和超声传送器105可被组合在超声收发机系统中。例如，在一些实现中，指纹传感器102可以是超声传感器并且可包括压电接收器层，诸如聚偏二氟乙烯pvdf聚合物层或聚偏氟乙烯-三氟乙烯(pvdf-trfe)共聚物层。在一些实现中，单独的压电层可以用作超声传送器。在一些实现中，单个压电层可用作传送器和接收器两者。在包括压电层的一些实现中，可在压电层中使用其他压电材料，诸如氮化铝(aln)或锆钛酸铅(pzt)。在一些示例中，指纹
传感器102可包括超声换能器元件阵列，诸如压电微机械超声换能器(pmut)阵列、电容微机械超声换能器(cmut)阵列等。在一些此类示例中，单层pmut阵列中的pmut元件或单层cmut阵列中的cmut元件可被用作超声传送器连同超声接收器。
44.在超声传感器系统中，超声传送器可被用于通过超声传输介质或媒介而朝待检测的对象发送超声波。传送器可以与超声传感器可操作地耦合，该超声传感器被配置成检测从该对象所反射的超声波的各部分。例如，在超声指纹成像仪中，可以通过在非常短的时间区间期间启动和停止传送器来产生超声脉冲。在超声脉冲遇到的每个材料界面处，超声脉冲的一部分被反射。
45.例如，在超声指纹成像仪的情景中，超声波可穿过人的手指可放置于其上以获得指纹图像的压板。在穿过压板之后，超声波的一些部分遇到与压板接触的皮肤(例如指纹脊)，而超声波的其他部分遇到空气(例如指纹的相邻脊之间的谷)，并且可以不同强度反射回超声传感器。与手指相关联的反射信号可被处理并转换为表示反射信号的信号强度的数字值。当在分布式区域上收集多个此类反射信号时，此类信号的数字值可用于产生该分布式区域上的信号强度的图形显示，例如通过将数字值转换为图像，由此产生指纹的图像。因此，超声传感器系统可用作指纹成像仪或其他类型的生物识别扫描仪。在一些实现中，所检测到的信号强度可被映射到手指的轮廓图，该轮廓图代表脊结构细节的深度。
46.控制系统106可包括一个或多个通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其组合。根据一些示例，控制系统106可包括用于控制超声指纹传感器102的专用组件。控制系统106还可以包括一个或多个存储器设备(和/或被配置用于与一个或多个存储器设备通信)，诸如一个或多个随机存取存储器(ram)设备、只读存储器(rom)设备等。相应地，装置101可以具有包括一个或多个存储设备的存储器系统，尽管该存储器系统未在图1b中示出。控制系统106可被配置成用于从超声指纹传感器102(例如，从超声接收器103)接收和处理数据。如果装置101包括单独的超声传送器105，则控制系统106可被配置成用于控制超声传送器105，例如，如本文在其他地方所公开的。在一些实现中，控制系统106的功能性可在一个或多个控制器或处理器之间被划分，诸如在专用传感器控制器和移动设备的应用处理器之间。一些示例在下文描述。
47.装置101的一些实现可包括接口系统104。在一些示例中，接口系统104可包括无线接口系统。在一些实现中，接口系统104可以包括用户接口系统、一个或多个网络接口、控制系统106和存储器系统之间的一个或多个接口、和/或控制系统106和一个或多个外部设备接口(例如，端口或应用处理器)之间的一个或多个接口。作为示例，用户接口可包括显示器、扬声器、音频端口、视频端口、触摸板、触摸屏和按钮。
48.接口系统104可被配置成提供装置101的各组件之间的通信(其可包括有线或无线通信，诸如电通信、无线电通信等)。在一些此类示例中，接口系统104可被配置成提供控制系统106与超声指纹传感器102之间的通信。根据一些此类示例，接口系统104可将控制系统106的至少一部分耦合到超声指纹传感器102，例如经由导电材料(例如，经由导电金属线缆或迹线)。如果装置101包括与超声接收器103分开的超声传送器105，则接口系统104可被配置成提供控制系统106的至少一部分与超声传送器105之间的通信。根据一些示例，接口系统104可被配置成提供装置101与其他设备和/或人类之间的通信。在一些此类示例中，接口
系统104可包括一个或多个用户接口。在一些示例中，接口系统104可包括一个或多个网络接口和/或一个或多个外部设备接口(诸如一个或多个通用串行总线(usb)接口或串行外围接口(spi))。在一些实现中，装置101可包括存储器系统。在一些示例中，接口系统104可包括控制系统106与存储器系统之间的至少一个接口。
49.装置101可以在各种不同的上下文中使用，其中的一些示例在本文中公开。例如，在一些实现中，移动设备可以包括装置101的至少一部分。在一些实现中，可穿戴设备可包括装置101的至少一部分。例如，可穿戴设备可以是手环、臂带、腕带、戒指、头带或贴片。在一些实现中，控制系统106可以驻留在不止一个设备中。例如，控制系统106的一部分可以驻留在可穿戴设备中，而控制系统106的另一部分可以驻留在另一设备(诸如移动设备(例如，智能电话))中。在一些此类示例中，接口系统104还可以驻留在不止一个设备中。
50.图2a、2b、2c和2d是提供本文公开的一些方法的示例框的流程图。例如，图2a、2b、2c和2d的框可以由图1的装置101或类似装置来执行。与本文公开的其他方法一样，图2a中概述的方法200、图2b中概述的方法220、图2c中概述的方法240以及图2d中概述的方法260可包括比所指示的框更多或更少的框。此外，本文所公开的方法的框不一定按所指示的次序来执行。在一些示例中，本文公开的一些方法框可以并发地来执行。
51.根据图2a的示例，方法200是一种控制包括指纹传感器的装置的方法。根据此实现，框202涉及标识(例如，经由该装置的控制系统，诸如图1b中所示的装置101的控制系统106)表面的给定区域，该表面是超声指纹传感器表面或靠近指纹传感器所在区域的设备表面。该给定区域可以是以减少或消除潜指纹压印在所选区域上的概率的方式选择的区域。作为示例，可使用任何期望技术来标识该给定区域，所述技术包括但不限于：随机选择、伪随机选择、算法选择和基于日志(例如，指示潜指纹的可能存在的日志)的选择。给定某些设备的使用模式，随机和/或伪随机选择可提供来自潜指纹的安全风险的期望减少。类似地，历史指纹和/或触摸位置的日志可用于避开可能具有潜指纹的区域，从而提供来自潜指纹的安全风险的期望减少。
52.在此实现中，框204涉及经由显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户将其手指放置在框202中标识的给定区域内。作为示例，框204可涉及向用户呈现指示用户应该将其手指放置在框202中标识的给定区域内的视觉指示(诸如图3a的gui 300d的标记342)。作为附加示例，框204可涉及通过触觉反馈、通过音频反馈、和/或触觉、音频、视觉和其他反馈的任何期望组合来提示用户将其手指定位在该给定区域内。如果期望，则可在没有视觉提示的情况下提示用户将其手指定位在该给定区域内(例如，通过适当的音频命令和反馈，诸如触摸屏幕的命令以及向上、向右、向下、向左移动的后续命令等等，直到用户的手指位于该给定区域，通过适当的触觉反馈等等)。
53.在一些实施例中，取向可被视为框202和204的一部分，并且可被视为本文描述的其他方法中的对应框的一部分。作为示例，框202可涉及标识给定取向(作为给定位置的补充或替代)，其中可选择给定取向以减少潜指纹干扰正确认证的可能性，并且框204可涉及提示用户将其手指定向到给定取向。在此类实施例中，装置可维护历史指纹位置和/或触摸输入的取向的日志，作为标识给定取向的一部分。
54.在一些实施例中，指纹传感器表面(或靠近指纹传感器所在区域的表面)可被划分为任何期望数目的共同大小或不同大小的区域。在此类实施例中，框202可涉及选择这些区
域中的一个给定区域。作为特定示例，指纹传感器表面可被划分为4
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6区域的阵列，其中每个区域都是用于指纹认证的可能区域。
55.在此实现中，框206涉及控制(例如，经由装置的控制系统，诸如图1b中所示的装置101的控制系统106)指纹传感器以用于从框202中所标识的给定区域获得用户手指(也可称为“目标对象”)的指纹图像。在一些示例中，诸如当利用超声指纹传感器来实现指纹传感器时，框206可涉及向目标对象传送第一超声波。此外，框206可涉及控制该超声指纹传感器来传送1mhz到30mhz范围中的超声波。例如，可以控制该超声指纹传感器的超声传送器以用于传送第一超声波。此外，框206可涉及从超声指纹传感器接收第一超声接收器信号。第一超声接收器信号包括与第一超声波从目标对象的反射相对应的信号。
56.根据一些示例，该装置可包括触摸传感器系统。在一些此类示例中，方法200的先前过程可能已涉及由控制系统基于从触摸传感器系统所接收到的一个或多个信号来确定目标对象位置。在一些此类示例中，框206可涉及根据手指位置来控制指纹传感器。然而，在一些替换示例中，控制系统可被配置成用于基于从指纹传感器所接收到的一个或多个信号来确定手指位置。
57.在此实现中，框208涉及至少部分地基于在框206中所获得的指纹图像来执行认证过程。在一些情况下，框206可涉及获得指纹图像数据，并且框208可涉及认证指纹图像数据。如本文所使用的，术语“指纹图像数据”可一般指代从超声接收器获得的数据、或基于从超声接收器获得的信号的数据、或从利用另一技术的指纹传感器获得的数据。在一些实例中，指纹图像数据可至少部分地对应于诸如可包括指纹的手指之类的目标对象。指纹图像数据可以按或者可以不按人类可识别为图像的形式来呈现。例如，指纹图像数据可以是或可以包括其中布置和/或存储数值的数据结构。在一些示例中，数值可对应于从超声指纹传感器、光学传感器系统、电容传感器系统等接收到的信号。在一些示例中，指纹图像数据可对应于在时间窗口期间从传感器系统所接收到的信号。在一些实例中，指纹图像数据可对应于从特定区域(诸如指纹接触区域)所接收到的信号。
58.在一些示例中，框208可涉及从超声接收器信号或指纹传感器提取特征。认证过程可以至少部分地基于这些特征。根据一些示例，这些特征可以是指纹特征，诸如指纹细节点的位置、取向和/或类型。在一些此类示例中，指纹图像数据可以包括对在来自传感器系统(诸如超声指纹传感器)的至少一部分信号中所检测到的一个或多个指纹特征的指示。这些指纹特征可以包括一个或多个指纹脊线特征和一个或多个指纹谷线特征。例如，这些指纹特征可以由控制系统(诸如图1b的控制系统106)来检测。
59.在超声系统中，指示指纹脊线特征的信号一般可从超声指纹传感器的传感器像素获得，这些传感器像素响应于已从压板/指纹脊线界面反射的超声波。指示指纹谷线特征的信号一般可从传感器像素获得，这些传感器像素正响应于已从压板/指纹谷线界面反射的超声波。来自压板/指纹谷线界面的反射一般是来自压板/空气界面的反射，而对应于指纹脊线与压板接触的区域，来自压板/指纹脊线界面的反射一般是来自压板/皮肤界面的反射。因为压板/指纹谷线界面一般比压板/指纹脊线界面具有高得多的声阻抗对比度，所以压板/指纹谷线界面一般将产生相对较高幅度的反射。
60.根据图2b的示例，方法220是一种控制包括指纹传感器的装置的方法。根据此实现，框222涉及标识表面的给定区域，该表面是超声指纹传感器表面或者靠近指纹传感器所
在区域的设备表面。标识给定区域可涉及标识至少一个先前指纹图像的(诸)结束位置(例如，标识该表面上可能具有潜指纹的位置)。
61.在此实现中，框224涉及经由显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户沿着穿过框222中标识的给定区域的路径滑动他们的至少一根手指。
62.作为示例，框224可涉及向用户呈现指示用户应该沿着穿过框222中标识的给定区域的路径(例如，箭头本身代表路径)滑动其手指的视觉指示，诸如图3a的gui 300a的箭头306(其跨越至少一个先前指纹图像的结束位置304)。作为附加示例，框224可涉及通过触觉反馈、通过音频反馈、和/或通过触觉、音频、视觉和其他反馈的任何期望组合来提示用户定位和滑动其手指(跨该给定区域)。如果期望，则可在没有视觉提示的情况下提示用户定位和滑动其手指(跨该给定区域)(例如，通过适当的音频命令和反馈，诸如触摸屏幕的命令以及向上、向右、向下、向左移动的后续命令等等，直到用户的手指完成期望的运动等等)。一般而言，该装置可提示用户以任何合适的模式跨该表面移动其手指，而不需要限于单向滑动运动。作为示例，可要求用户填充形状、遵循蜿蜒或以其他方式改变方向至少一次的路径移动、绘制字母、数字或其他字符等。然而，可能期望提示用户以导致用户摩擦或擦拭被认为存在具有潜指纹的风险的一个或多个区域(此类位置通过本文公开的技术来确定，包括使用日志)的方式移动其手指，其中此类擦拭或摩擦动作被认为减少由潜指纹带来的安全风险。
63.在此实现中，框226涉及控制(例如，经由装置的控制系统，诸如图1b中所示的装置101的控制系统106)指纹传感器以用于在用户沿着跨框222中所标识的区域的路径滑动其(诸)手指期间和/或之后获得用户手指(也可称为目标对象)的指纹图像。在一些示例中，诸如当利用超声指纹传感器来实现指纹传感器时，框226可涉及向目标对象传送第一超声波并且可涉及从超声指纹传感器接收第一超声接收器信号。第一超声接收器信号包括与第一超声波从目标对象(诸如用户的(诸)手指)的反射相对应的信号。
64.在此实现中，框228涉及至少部分地基于在框226中获得的指纹图像和/或指纹图像数据的认证过程。
65.根据图2c的示例，方法240是一种控制包括指纹传感器的装置的方法。根据此实现，框242涉及跟踪表面的多个位置或区域的指纹残留状态，该表面是超声指纹传感器表面或者靠近超声指纹传感器所在区域的设备表面。在一些示例中，框242涉及维护潜在地具有潜指纹的位置或区域(诸如在获得指纹和触摸输入位置时使用的位置或区域)的一个或多个日志。作为示例，框242可涉及记录接收到新指纹的位置或区域和/或将此类位置或区域分类为潜在地包含潜指纹。框242可附加或替换地涉及记录接收到新触摸输入的位置或区域和/或将此类位置或区域分类为潜在地包含潜指纹。在一些实现中，框242还可涉及跟踪活动，诸如滑动触摸输入和用户对擦拭一个或多个位置的提示的响应，这些活动往往会移除潜指纹。在此类示例中，框242可涉及从一个或多个日志中移除潜指纹可能已被移除的位置和/或将此类位置分类为可能没有潜指纹。在一些实施例中，该装置可被配置成使得指纹残留状态以某种方式随着时间而消失。换句话说，有时可假设潜指纹随着时间而消失(由于使用、干燥等)，并且因此即使装置在收集新指纹时仅避开“新鲜”历史指纹的位置，也可实现额外的安全益处。
66.在可选框244中，装置可例如经由显示器上的视觉通知并基于指纹残留状态来提
示用户将其手指(或多根手指)放置在与获得指纹有关的至少一个位置或区域内。可以按减少或消除在所选择的位置或区域中具有潜指纹的概率的方式来选择位置或区域。结合图2a的框204和图2b的框224来描述此类操作和功能性的附加细节和示例。
67.在可选框246中，装置可例如经由显示器上的视觉通知并基于指纹残留状态来提示用户从表面的一个或多个位置或区域清除指纹残留物。被选择以进行清洁的区划或区域可以是被认为潜在地具有潜指纹的位置或区域(如通过框232中的跟踪所确定的)。
68.根据图2d的示例，方法240是一种控制包括指纹传感器的装置的方法。根据此实现，框262涉及跟踪表面的多个位置或区域的指纹残留状态，该表面是超声指纹传感器表面或者靠近超声指纹传感器所在区域的设备表面。在图2d的实现中，框262可涉及将指纹感测表面的每个位置或区域分类为被认为没有潜指纹的第一位置或区域或者被认为具有包含一个或多个潜指纹的风险的第二位置或区域。在一些示例中，框262涉及维护潜在地具有潜指纹的位置或区域(诸如在获得指纹和触摸输入位置时使用的位置或区域)的一个或多个日志。作为示例，框262可涉及记录接收到新指纹的位置或区域和/或将此类位置或区域分类为潜在地包含潜指纹。框262可附加或替换地涉及记录接收到新触摸输入的位置或区域和/或将此类位置或区域分类为潜在地包含潜指纹。在一些实现中，框262还可涉及跟踪活动，诸如滑动触摸输入和用户对擦拭一个或多个位置的提示的响应，这些活动往往会移除潜指纹。在此类示例中，框262可涉及从一个或多个日志中移除潜指纹可能已被移除的位置和/或将此类位置分类为可能没有潜指纹。
69.在此实现中，框264涉及确定第一位置或区域(例如，被认为没有潜指纹的位置或区域)的属性是否高于阈值。作为示例，框264可涉及确定第一位置或区域在指纹传感器表面区域上的组合面积是否超过阈值，该阈值诸如是指纹传感器表面区域的总表面积的约20％、约30％、约40％、约50％、约60％、约70％、约80％或大于约80％。作为另一示例，框264可涉及确定第一位置或区域的数目是否大于阈值，该阈值可低至零。在一些实施例中，在框264中可利用多个属性和相应的阈值(例如，以确定是前进到框266还是前进到框274)。例如，框264可涉及确定是否存在多于特定数目的第一位置或区域，并且还确定第一位置或区域的组合面积是否大于指纹传感器表面区域的总表面积的特定部分。
70.在此实现中，当第一位置或区域的属性高于阈值时(这可指示足够的指纹传感器表面区域被认为没有潜指纹以继续进行指纹认证尝试)，可执行框266。框266涉及标识各第一位置或区域中的一个给定的第一位置或区域(例如，被认为没有潜指纹的区域)。从第一位置或区域的集合中选择给定位置或区域可根据本文结合图2a、2b和2c的框202、222和244描述的任何技术来完成。
71.在此实现中，框268和270涉及提示用户将其手指放置在框266中标识的给定位置或区域内，并控制指纹传感器以从该给定位置或区域获得指纹图像。框268可对应于图2a的框204和图2b的框224，并且框268的提示可根据本文结合图2a的框204和图2b的框224描述的任何技术来完成。类似地，框270可对应于图2a的框206和图2b的框226，并且框270的控制可根据本文结合图2a的框206和图2b的框226描述的任何技术来完成。虽然未在图2d中示出，但应理解，可在框270之后执行认证过程，该认证过程可根据本文结合图2a的框208和图2b的框228描述的任何技术来完成。
72.在此实现中，框272涉及将各第一位置或区域中的一个给定的第一位置或区域重
新分类为第二位置或区域之一。具体而言，由于各第一位置或区域中的一个给定第一位置或区域被用于接收指纹(作为框268和270的一部分)，所以在框266中标识的给定的第一位置或区域现在可能具有潜指纹。因此，框272可涉及更新在框262中维护的日志以反映在框266中标识的给定的第一位置或区域现在可能具有潜指纹。
73.在此实现中，当第一位置或区域的属性处于或低于阈值时(这可指示没有足够的指纹传感器表面区域被认为没有潜指纹以继续进行指纹认证尝试)，可执行框274。框274涉及经由显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户从指纹感测表面去除指纹残留物。作为示例，可要求用户用其手指或其他物体填充形状、在蜿蜒或以其他方式改变方向至少一次的路径上移动其手指或其他物体、绘制字母、数字或其他字符等。可能期望提示用户以导致用户摩擦或擦拭被认为存在具有潜指纹的风险的一个或多个区域(例如，图2d的第一位置或区域)(此类位置通过本文公开的技术来确定，包括使用日志)的方式移动其手指，其中此类擦拭或摩擦动作被认为去除和/或充分篡改任何潜指纹以减少由此类潜指纹带来的任何安全风险。可基于指纹传感器表面的哪些部分被认为潜在地包含潜指纹来选择在框274的提示中提供的(诸)具体图案。作为示例，提示可包括穿过被认为潜在地包含潜指纹的每个位置或区域的蜿蜒路径。作为另一示例，在确定给定提示将穿过(例如，擦拭)比任何其他可用提示更多的被认为潜在地包含潜指纹的位置或区域之后，可从多个可用提示中选择该给定提示。
74.在此实现中，框276涉及基于在框274中提示的用户的清洁或擦拭而将一些或全部第二位置或区域(例如，被认为有包含潜指纹的风险的位置或区域)重新分类为第一位置或区域(例如，被认为没有潜指纹的位置或区域)。作为示例，框276涉及对在框274中提示用户清洁或擦拭的每个位置或区域进行重新分类。在一些实现中，框276可涉及验证用户实际上已经清洁或擦拭了框274中提示的位置或区域。作为示例，框276可涉及使用来自触摸传感器的输入(经由指纹传感器本身的触摸传感器功能性或经由单独的触摸传感器)来验证用户已经擦拭了一个或多个特定位置，以确认用户实际上已将其手指或物体压在指纹传感器表面上的(诸)期望位置和/或实际上跨(诸)期望位置滑动了(诸)手指或物体。
75.再次参考图2a、2b、2c和2d，在一些实现中，方法200、220、240和/或260可涉及执行反欺骗过程。根据一些实现，方法200、220、240和260可涉及取决于框200、220、240和260的认证过程和/或反欺骗过程(如果存在)中的一者或多者的结果的附加过程。例如，如果认证过程和/或反欺骗过程(如果有的话)成功结束，则控制系统可允许接入设备和/或安全区域。在一些此类实例中，控制系统可以解锁移动设备、膝上型计算机、门、汽车或另一设备。
76.图3a示出用于向用户提供作为获得指纹和避免潜指纹的一部分而沿着期望路径滑动其(诸)手指和/或将手指放置在期望位置的图形用户界面(gui)的示例。如gui 300a、300b和300c中所示，本文描述的装置可包括显示区域301并且可包括指纹感测表面302。在图3a的示例中，指纹感测表面302与大于一半的显示区域301重叠。应当领会，指纹感测表面302可与比图3a所示的显示区域更多或更少的显示区域301重叠。在一些示例中，指纹感测表面302基本上与整个显示区域301重叠(例如，显示区域301的任何区域也可用于获得指纹图像)。一般而言，增加指纹感测表面302的重叠(例如，增加指纹感测表面的尺寸)可改善用户体验并提高系统避免潜在的潜指纹的能力。
77.如由gui 300a、300b和300c所示，本文描述的装置可提示用户沿着期望路径滑动
其手指(诸如结合图2b的框224描述的)。在gui 300a的示例中，期望路径306延伸跨过采集至少一个先前指纹的位置或区域304(和/或接收到至少一个先前触摸输入的位置或区域304)。期望路径可采用任何期望方向(例如，上、下、左、右、对角线等)并且覆盖显示器或指纹感测表面的任何期望部分(优选地但不一定总是至少终止于指纹感测表面302内的位置，以促进指纹的采集)。虽然gui 300a、300b和300c解说了具有单个分段的简单路径，但是也可实现具有多个非平行段和/或弯曲或其他非线性段的更复杂路径。因此，用户沿着期望路径306滑动其手指可有效地擦除位置304处的任何潜指纹，从而减少由此类潜指纹带来的任何安全风险。
78.如gui 300d所示，本文描述的装置可提示用户将其手指放置在期望位置处(诸如结合图2a的框204、图2c的框244和图2d的框268描述的)。在gui 300d的示例中，显示标记342以提示用户将其手指放置在相应区域内。gui 300d可仅描绘指纹感测表面。如gui 300d中的网格线所示，指纹感测表面可被划分为区域340a、340b、
…
、340n。
79.图3b示出了用于向用户提供擦拭或以其他方式清洁指纹感测表面的提示的示例图形用户界面(gui)(例如，如结合图2c的框246和图2d的框274描述的)。具体而言，gui 300e示出了提示，由此请求用户“填充”形状(例如，通过将其手指滑过形状的每个部分(包括其内部))，从而擦拭指纹传感器表面的相关联区域。gui 300f和300g显示了提示，由此请求用户在指纹传感器表面上绘制字母(“x”和“w”)，从而擦拭指纹传感器表面的相关联区域。
80.图3a和3b的gui仅仅是解说性示例。
81.图4a示出了能够执行本文所述的至少一些方法的装置的横截面图的示例。例如，装置101可以能够执行本文参考图2a、2b、2c和2d描述的方法。在此，装置101是上文参照图1b所描述的装置101的示例。与本文示出和描述的其他实现一样，图4a中示出的元件的类型、元件的布置以及元件的尺寸仅通过示例的方式示出。
82.图4a示出了从目标对象反射的超声波的示例。在该示例中，目标对象是被所传送的超声波414声穿透的手指406。在此示例中，所传送的超声波414是可作为在图2a的框206、图2b的框226和图2d的框270中获得指纹图像的一部分而传送的超声波的实例。此处，由超声接收器103的至少一部分接收的反射超声波416是可作为在图2a的框206、图2b的框226和图2d的框270中获得指纹图像的一部分而被接收的超声波的反射的实例。
83.在该示例中，超声波由与超声接收器103分开的超声传送器105来传送。在图4a所示的示例中，装置101的至少一部分包括可用作平面波超声传送器的超声传送器105。在一些实现中，超声传送器105可包括压电传送器层，其中传送器激励电极布置在压电传送器层的每一侧。
84.在该示例中，超声接收器103用作超声接收器阵列。在一些此类示例中，超声接收器103可以包括部分地由tft电路系统形成的像素输入电极和传感器像素的阵列、压电材料(诸如pvdf或pvdf-trfe)的上覆压电接收器层420、以及位于压电接收器层上的上电极层(其有时将在本文中被称为接收器偏置电极)。合适的超声传送器和超声接收器阵列的示例如下所述。
85.然而，在替换的实现中，超声接收器103和超声传送器105可被组合在超声收发机阵列中。例如，在一些实现中，超声接收器103可包括压电接收器层，诸如pvdf聚合物层或
pvdf-trfe共聚物层。在一些实现中，单独的压电层可以用作超声传送器。在一些示例中，单个压电层可用作传送器和用作接收器。在一些实现中，可在压电层中使用其他压电材料，诸如氮化铝(aln)或锆钛酸铅(pzt)。在一些示例中，超声传感器102可包括超声换能器元件阵列，诸如压电微机械超声换能器(pmut)阵列、电容微机械超声换能器(cmut)阵列等。在一些此类示例中，压电接收器层、单层pmut阵列中的pmut元件或单层cmut阵列中的cmut元件可被用作超声传送器以及超声接收器。
86.在该示例中，所传送的超声波414已从超声传送器105通过传感器栈417传送进入上覆的手指406。在一些示例中，传感器栈417的各个层可以包括一个或多个玻璃的或对可见光基本透明的其他材料(诸如塑料或蓝宝石)的基板。在该示例中，传感器栈417包括与光源系统(未示出)耦合的基板410，根据一些实现，光源系统可以是显示器的背光。在替换的实现中，光源系统可被耦合到前光。相应地，在一些实现中，光源系统可被配置用于照亮显示器和目标对象。
87.在该实现中，基板410被耦合到用于超声接收器103的薄膜晶体管(tft)基板412。根据该示例，压电接收器层420覆盖超声接收器103的传感器像素402，并且压板425覆盖压电接收器层420。相应地，在此示例中，装置101能够穿过传感器栈417的一个或多个基板传送超声波414，传感器栈417包括具有基板412和压板425的超声波接收器103，压板425也可被视为基板。
88.在一些实现中，传感器像素402可以是透明的、部分透明的或基本上透明的，以使得装置101可以能够通过超声接收器103的元件来传送来自光源系统的光。在一些实现中，超声接收器103和相关联的电路系统可以形成在玻璃、塑料或硅基板之上或之中。
89.图4b代表性地描绘了用于超声指纹传感器的传感器像素的4
×
4像素阵列的各方面。每个传感器像素434可以例如与压电传感器材料(psm)的局部区域、像素输入电极437、峰值检测二极管(d1)和读出晶体管电路系统(m3)相关联；这些元件中的许多或全部可以形成在基板上或基板中以形成像素电路436。在实践中，每个传感器像素434的压电传感器材料的局部区域可以将所接收到的超声能量转换成电荷。峰值检测二极管d1可以记录由压电传感器材料psm的局部区域所检测到的最大电荷量。像素阵列435的每一行随后可以例如通过行选择机制、栅极驱动器或移位寄存器被扫描，并且每一列的读出晶体管电路系统m3可被触发以允许每个传感器像素434的峰值电荷量的幅度由附加电路系统(例如，复用器和a/d转换器)读取。像素电路436可以包括一个或多个tft以允许对传感器像素434的选通、寻址和复位。
90.每个像素电路436可提供关于由超声指纹传感器所检测到的对象的小部分的信息。尽管为了便于解说，图4b中所示的示例具有相对粗略的分辨率，但具有每英寸500个像素的数量级或更高分辨率的超声传感器可配置有恰适缩放的结构。超声指纹传感器的检测区域可取决于预期检测对象来选择。例如，该检测区域的范围可以从单根手指的约8mm x 3mm、5mm x 5mm或9mm x 4mm到四根手指的约3英寸x 3英寸。较小和较大的区域(包括正方形、矩形和非矩形几何形状)可恰适地用于目标对象。如果期望，则超声指纹传感器的尺寸可大于用于预期检测目标的所必需的尺寸，因为更大的超声指纹传感器可具有某些益处(包括在本文公开的技术下增强的避免潜指纹的能力)。作为示例，即使当预期检测对象是单根手指时，检测区域也可以是大约3英寸
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3英寸。作为具体示例，可取决于实现装置的预
期用途来选择检测区域。作为示例并且当在移动设备中实现时，检测区域可与移动设备的显示区域一样大。
91.图5a示出了超声指纹传感器的分解视图的示例。在该示例中，超声指纹传感器500a包括在压板40下方的超声传送器20和超声接收器30。根据一些实现，超声接收器30可以是图1b所示和上文所描述的超声接收器103的示例。在一些实现中，超声传送器20可以是图1b所示和上文所描述的超声传送器105的示例。超声传送器20可包括基本上平面的压电传送器层22，并且可被配置成用作平面波生成器。超声波可以通过以下方式来生成：向压电层施加电压以使该层取决于所施加的信号来膨胀或收缩，从而生成平面波。在此示例中，控制系统106可被配置成用于引起可经由第一传送器电极24和第二传送器电极26施加到平面压电传送器层22的电压。以此方式，可通过经由压电效应改变层的厚度来生成超声波。该所生成的超声波可朝手指(或待检测的其他对象)行进，从而穿过压板40。未被待检测的对象吸收或传送的部分波可被反射，以便通过压板40传回并且被超声接收器30接收。第一和第二传送器电极24和26可以是金属化电极，例如，覆盖压电传送器层22的相对侧的金属层。
92.超声接收器30可包括布置在基板34(其也可被称为背板)上的传感器像素电路32的阵列和压电接收器层36。在一些实现中，每个传感器像素电路32可包括一个或多个基于tft或基于硅的元件、电互连迹线，以及在一些实现中包括一个或多个附加的电路元件(诸如二极管、电容器等)。每个传感器像素电路32可被配置成将由邻近于该像素电路的压电接收器层36生成的表面电荷转换成电信号。每个传感器像素电路32可包括将压电接收器层36电耦合到传感器像素电路32的像素输入电极38。
93.在所解说的实现中，接收器偏置电极39被布置在压电接收器层36邻近压板40的一侧上。接收器偏置电极39可以是金属化电极，并且可以接地或偏置以控制哪些信号可被传递到传感器像素电路32的阵列。从压板40的暴露的(顶)表面反射的超声能量可由压电接收器层36转换成表面电荷。所生成的表面电荷可被耦合到像素输入电极38和下面的传感器像素电路32。电荷信号可由传感器像素电路32放大或缓冲并且提供给控制系统106。
94.控制系统106可以与第一传送器电极24和第二传送器电极26、以及与接收器偏置电极39和基板34上的传感器像素电路32电连接(直接地或间接地)。在一些实现中，控制系统106可以基本上如上所述地操作。例如，控制系统106可被配置成用于处理从传感器像素电路32所接收到的经放大的信号。
95.控制系统106可被配置成用于控制超声传送器20和/或超声接收器30以获取超声数据，其可包括指纹数据。根据一些实现，控制系统106可被配置成用于提供诸如本文所述的功能性。
96.无论超声指纹传感器500a是否包括单独的超声传送器20，在一些实现中，控制系统106可被配置成用于从超声数据获取属性信息。在一些示例中，控制系统106可被配置成用于至少部分地基于属性信息来控制对一个或多个设备的接入。超声指纹传感器500a(或相关联的设备)可包括包含一个或多个存储器设备的存储器系统。在一些实现中，控制系统106可以包括存储器系统的至少一部分。控制系统106可被配置成用于从超声数据获取属性信息并且将该属性信息存储在存储器系统中。在一些实现中，控制系统106可被配置成用于捕捉指纹图像、从指纹图像获取属性信息、并且将从指纹图像所获得的属性信息(其在本文中可被称为指纹图像信息)存储在存储器系统中。根据一些示例，控制系统106可被配置成
用于捕捉指纹图像、从指纹图像获取属性信息、并且存储从指纹图像获得的属性信息，即使在将超声传送器20维持在“关闭”状态时亦是如此。
97.在一些实现中，控制系统106可被配置成用于在超声成像模式下操作超声指纹传感器500a，并且可被配置成用于控制其他设备，诸如显示系统、通信系统等。在一些实现中，控制系统106可被配置成用于在电容成像模式下操作超声指纹传感器500a。
98.压板40可以是可与接收器声耦合的任何恰适的材料，其示例包括塑料、陶瓷、蓝宝石、金属和玻璃。在一些实现中，压板40可以是覆盖板，例如，用于显示器的覆盖玻璃或透镜玻璃。特别是当使用超声传送器20时，若需要，可以通过相对较厚的压板(例如，3mm及以上)来执行指纹检测和成像。然而，对于其中超声接收器30被配置成用于在电容检测模式下对指纹进行成像的实现，更薄且相对更顺应的压板40可能是期望的。根据一些此类实现，压板40可包括一种或多种聚合物(诸如一种或多种类型的聚对二甲苯)，并且可以显著更薄。在一些此类实现中，压板40可以是几十微米厚或者甚至小于10微米厚。
99.可被用于形成压电接收器层36的压电材料的示例包括具有恰适的声学性质(例如，在约2.5mrayl与5mrayl之间的声阻抗)的压电聚合物。可采用的压电材料的具体示例包括铁电聚合物，诸如聚偏氟乙烯(pvdf)和聚偏氟乙烯-三氟乙烯(pvdf-trfe)共聚物。pvdf共聚物的示例包括60:40(摩尔百分比)的pvdf-trfe、70:30的pvdf-trfe、80:20的pvdf-trfe和90:10的pvdr-trfe。可采用的压电材料的其他示例包括聚偏二氯乙烯(pvdc)均聚物和共聚物、聚四氟乙烯(ptfe)均聚物和共聚物、以及二异丙基溴化铵(dipab)。
100.压电传送器层22和压电接收器层36中的每一者的厚度可被选择以便适用于生成和接收超声波。在一个示例中，pvdf平面压电传送器层22约为28μm厚，并且pvdf-trfe接收器层36约为12μm厚。超声波的示例频率可在5mhz到30mhz的范围内，其中波长在毫米或更小的数量级。
101.图5b示出了超声指纹传感器的替换示例的分解视图。在该示例中，压电接收器层36已形成为分立元件37。在图5b所示的实现中，分立元件37中的每一者对应于单个像素输入电极38和单个传感器像素电路32。然而，在超声指纹传感器500b的替换实现中，在每一个分立元件37、单个像素输入电极38和单个传感器像素电路32之间不一定存在一对一的对应关系。例如，在一些实现中，对于单个分立元件37，可存在多个像素输入电极38和传感器像素电路32。
102.图5a和5b示出了超声指纹传感器中的超声传送器和接收器的示例布置，其中其他布置也是可能的。例如，在一些实现中，超声传送器20可以在超声接收器30的上方，并且因此更接近待检测的(诸)对象。在一些实现中，超声传送器可被包括在超声传感器阵列中(例如，单层传送器和接收器)。在一些实现中，超声指纹传感器可包括声学延迟层。例如，可以在超声传送器20和超声接收器30之间将声学延迟层纳入超声指纹传感器中。声学延迟层可被用于调整超声脉冲定时，并且同时使超声接收器30与超声传送器20电绝缘。声学延迟层可以具有基本上均匀的厚度，其中选择用于延迟层的材料和/或延迟层的厚度以在反射超声能量到达超声接收器30的时间方面提供期望的延迟。这样做，可以使藉由已被对象反射而携带关于对象的信息的能量脉冲的时间范围在从超声指纹传感器的其他部分反射的能量不太可能正到达超声接收器30的时间范围期间到达超声接收器30。在一些实现中，基板34和/或压板40可用作声学延迟层。
103.图5c示出了超声指纹传感器的示例的分解视图。在该示例中，超声指纹传感器500c包括在压板40下方的超声收发机阵列50。根据一些实现，超声收发机阵列50可用作图1b所示和上文所述的超声接收器103和超声传送器105两者。超声收发机阵列50可包括基本上平面的压电收发机层56，压电收发机层56被配置成用作平面波生成器。可通过跨收发机层56施加电压来生成超声波。控制系统106可被配置成用于生成收发机激励电压，该电压可经由一个或多个下面的像素输入电极38或一个或多个上面的收发机偏置电极59来施加到压电收发机层56。所生成的超声波可朝手指或待检测的其他对象行进，从而穿过压板40。未被该对象吸收或传送的部分波可被反射，以便通过压板40传回并且被超声收发机50接收。
104.超声收发机阵列50可包括布置在基板34上的传感器像素电路32的阵列。在一些实现中，每个传感器像素电路32可包括一个或多个基于tft或基于硅的元件、电互连迹线，以及在一些实现中包括一个或多个附加的电路元件(诸如二极管、电容器等)。每个传感器像素电路32可包括将压电收发机层56电耦合到传感器像素电路32的像素输入电极38。
105.在所解说的实现中，收发机偏置电极59被布置在压电收发机层56邻近压板40的一侧上。收发机偏置电极59可以是金属化电极，并且可以接地或偏置以控制哪些信号可被生成以及哪些反射信号可被传递到传感器像素电路32的阵列。从压板40的暴露的(顶)表面反射的超声能量可由压电收发机层56转换成表面电荷。所生成的表面电荷可被耦合到像素输入电极38和下面的传感器像素电路32。电荷信号可由传感器像素电路32放大或缓冲并且提供给控制系统106。
106.控制系统106可被电连接到(直接地或间接地)收发机偏置电极59和传感器基板34上的传感器像素电路32。在一些实现中，控制系统106可以基本上如上所述地操作。例如，控制系统106可被配置成用于处理从传感器像素电路32所接收到的经放大的信号。
107.控制系统106可被配置成用于控制超声收发机阵列50以获取超声数据，其可包括指纹数据。根据一些实现，控制系统106可被配置成用于提供诸如本文所述的功能性(例如，诸如本文所述的功能性)。
108.在具有超声收发机阵列的超声指纹传感器的其它示例中，传感器基板34的背面可直接或间接地附连到上面的压板40。在操作中，由压电收发机层56所生成的超声波可穿过传感器基板34和压板40，被压板40的表面反射，并且在被基板传感器34上或其内的传感器像素电路32检测到之前通过压板40和传感器基板34返回。
109.如本文中所使用的，引述一列项目“中的至少一者”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a、b或c中的至少一者”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c、以及a-b-c。
110.结合本文中所公开的实现来描述的各种解说性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法过程可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。硬件与软件的这种可互换性已以其功能性的形式作了一般化描述，并在上文描述的各种解说性组件、框、模块、电路和过程中作了解说。此类功能性是以硬件还是软件来实现取决于具体应用和加诸于整体系统的设计约束。
111.用于实现结合本文中所公开的方面来描述的各种解说性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理装置可用设计成执行本文中描述的功能的通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程
逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或者是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。在一些实现中，特定过程和方法可由专用于给定功能的电路系统来执行。
112.在一个或多个方面，所描述的功能可以在硬件、数字电子电路系统、计算机软件、固件(包括本说明书中所公开的结构及其结构等效物)中或在其任何组合中实现。本说明书中所描述的主题内容的实现也可实现为一个或多个计算机程序，即，编码在计算机存储介质上以供数据处理装置执行或用于控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或多个模块。
113.如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在计算机可读介质(诸如非瞬态介质)上或藉其进行传送。本文中所公开的方法或算法的过程可在可驻留在计算机可读介质上的处理器可执行软件模块中实现。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，包括可被实现成将计算机程序从一地转移到另一地的任何介质。存储介质可以是可被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，非瞬态介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能被用来存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。并且，任何连接也可被恰适地称为计算机可读介质。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。以上的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。附加地，方法或算法的操作可作为代码和指令之一或者代码和指令的任何组合或集合而驻留在可被纳入计算机程序产品中的机器可读介质和计算机可读介质上。
114.对本公开中描述的实现的各种改动对于本领域普通技术人员可能是明显的，并且本文中所定义的普适原理可应用于其他实现而不会脱离本公开的范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的实现，而是应被授予与权利要求、本文中所公开的原理和新颖性特征一致的最广范围。措辞“示例性”在本文中排他地(如果有的话)用来意指“用作示例、实例、或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实现不必然被解释为优于或胜过其他实现。
115.本说明书中在分开实现的上下文中描述的某些特征也可组合地实现在单个实现中。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可分开地或以任何合适的子组合实现在多个实现中。此外，虽然诸特征在上文可能被描述为以某些组合的方式起作用且甚至最初是如此要求保护的，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情形中可从该组合中去掉，且所要求保护的组合可以针对子组合、或子组合的变体。
116.类似地，虽然在附图中以特定次序描绘了诸操作，但这不应当被理解为要求此类操作以所示的特定次序或按顺序次序来执行、或要执行所有所解说的操作才能达成期望的结果。在某些环境中，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上文所描述的实现中的各种系统组件的分开不应被理解为在所有实现中都要求此类分开，并且应当理解，所描述的程序组件和系统一般可以一起整合在单个软件产品中或封装成多个软件产品。附加地，其他实现也落在所附权利要求书的范围内。在一些情形中，权利要求中叙述的动作可按不同次序来执行并且仍达成期望的结果。
117.将理解，除非任何特定描述的实现中的特征被显式地标识为彼此不兼容，或者周围上下文暗示它们是互斥的并且不容易在互补和/或支持意义上组合，本公开总体构想和设想那些互补实现的特定特征可被选择性地组合以提供一个或多个综合但略有不同的技术解决方案。因此，将进一步领会，以上描述仅作为示例给出，并且可以在本公开的范围内进行详细修改。

技术特征：
1.一种装置，包括：显示器；指纹传感器，所述指纹传感器具有指纹感测表面，所述指纹感测表面具有多个子区域；以及控制系统，所述控制系统被配置成：(a)经由所述显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在所述指纹感测表面的所述多个子区域中的给定子区域内；以及(b)使用所述指纹传感器来从所述指纹感测表面的所述给定子区域获得所述用户的指纹。2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制系统被配置成：(c)获得历史指纹位置的日志，每个历史指纹位置指示所述指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域；以及(d)基于所述日志来标识所述指纹感测表面的所述给定子区域，其中所述日志指示自从所述重置操作以来没有从所述给定子区域内获得先前指纹图像。3.如权利要求2所述的装置，其中所述控制系统被配置成：(e)基于所述日志来确定自从所述重置操作以来超过预定部分的所述指纹感测表面已被用于获得指纹图像；以及(f)基于(e)中的所述确定，通过经由所述显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户擦拭所述指纹感测表面的至少某个部分来执行所述重置操作。4.如权利要求2所述的装置，其中所述控制系统被进一步配置成将所述给定子区域添加到所述历史指纹位置的日志中。5.如权利要求1所述的装置，其中所述指纹传感器具有触摸传感器功能性和/或所述装置进一步包括触摸传感器，并且其中所述控制系统被进一步配置成：(c)获得历史触摸位置的日志，每个历史触摸位置指示所述指纹感测表面内的自从重置操作以来由所述指纹传感器和/或所述触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域；以及(d)基于所述日志来标识所述指纹感测表面的所述给定子区域，其中所述日志指示自从所述重置操作以来没有从所述给定子区域内获得先前触摸输入。6.如权利要求1所述的装置，其中所述控制系统被进一步配置成从所述指纹感测表面的所述多个子区域中随机地或伪随机地选择所述给定子区域。7.如权利要求1所述的装置，其中所述控制系统被进一步配置成标识所述指纹感测表面的第一位置或第一区域，其中所述第一位置或第一区域与至少一个先前指纹图像的结束位置或结束区域相关联，并且其中所述控制系统被配置成通过以下操作来提示所述用户将其手指放置在所述给定子区域内：经由所述显示器上的至少一个视觉通知来提示所述用户跨所述第一位置或第一区域滑动至少一根手指，并且在与所述第一位置或第一区域不同的第二位置或第二区域处结束所述至少一根手指的所述滑动。8.一种保护生物识别信息的方法，所述方法包括：使用显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在指纹感测表面的多个子区域中的给定子区域内；以及使用与所述指纹感测表面相关联的指纹传感器来从所述指纹感测表面的所述给定子
区域获得所述用户的指纹。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：获得历史指纹位置的日志，每个历史指纹位置指示所述指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域；以及基于所述日志来选择所述指纹感测表面的所述给定子区域，其中所述日志指示自从所述重置操作以来没有从所述给定子区域内获得先前指纹图像。10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：基于所述日志来确定自从所述重置操作以来超过预定部分的所述指纹感测表面已被用于获得指纹图像；以及基于(e)中的所述确定，通过经由所述显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户擦拭所述指纹感测表面的至少某个部分来执行所述重置操作。11.如权利要求9所述的方法，进一步包括将所述给定子区域添加到所述历史指纹位置的日志中。12.如权利要求8所述的方法，进一步包括：获得历史触摸位置的日志，每个历史触摸位置指示所述指纹感测表面内的自从重置操作以来由所述指纹传感器和/或由触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域；以及基于所述日志来标识所述指纹感测表面的所述给定子区域，其中所述日志指示自从所述重置操作以来没有从所述给定子区域内获得先前触摸输入。13.如权利要求8所述的方法，进一步包括从所述指纹感测表面的所述多个子区域中随机地或伪随机地选择所述给定子区域。14.如权利要求8所述的方法，进一步包括：标识所述指纹感测表面的第一位置或第一区域，其中所述第一位置或第一区域与至少一个先前指纹图像的结束位置或结束区域相关联，并且其中提示所述用户将其手指放置在所述给定子区域内包括：经由所述显示器上的至少一个视觉通知来提示所述用户跨所述第一位置或第一区域滑动至少一根手指，并且在与所述第一位置或第一区域不同的第二位置或第二区域处结束所述至少一根手指的所述滑动。15.一种装置，包括：显示器；具有指纹感测表面的指纹传感器；以及控制系统，所述控制系统被配置成：(a)获得历史指纹位置的日志，每个历史指纹位置指示所述指纹感测表面内的自从重置操作以来获得相应的先前指纹图像的位置或区域；(b)基于所述日志来确定自从所述重置操作以来超过预定部分的所述指纹感测表面已被用于获得指纹图像；(c)基于(ii)中的所述确定，通过经由所述显示器上的一个或多个视觉通知来提示用户擦拭所述指纹感测表面来执行所述重置操作。16.如权利要求15所述的装置，其中所述指纹传感器具有触摸传感器功能性和/或所述装置进一步包括触摸传感器，并且其中所述控制系统被进一步配置成：
(d)获得历史触摸位置的日志，每个历史触摸位置指示所述指纹感测表面内的自从所述重置操作以来由所述指纹传感器和/或所述触摸传感器接收到相应的先前触摸输入的位置或区域；(e)基于所述日志来确定自从所述重置操作以来超过预定部分的所述指纹感测表面已被用于接收至少一个触摸输入；以及(c)基于(e)中的所述确定，通过经由所述显示器上的一个或多个视觉通知来提示所述用户擦拭所述指纹感测表面来执行所述重置操作。17.如权利要求15所述的装置，其中所述控制系统被配置成：(d)经由所述显示器上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在所述指纹感测表面的所述多个子区域中的给定子区域内；以及(e)使用所述指纹传感器来从所述指纹感测表面的所述给定子区域获得所述用户的指纹。18.一种设备，包括：显示装置；指纹传感器装置，所述指纹传感器装置具有指纹感测表面，所述指纹感测表面具有多个子区域；以及控制系统装置，所述控制系统装置被配置成：(a)经由所述显示装置上的至少一个视觉通知来提示用户将其手指放置在所述指纹感测表面的所述多个子区域中的给定子区域内；以及(b)使用所述指纹传感器装置来从所述指纹感测表面的所述给定子区域获得所述用户的指纹。19.如权利要求18所述的设备，其中所述控制系统装置被进一步配置成从所述指纹感测表面的所述多个子区域中随机地或伪随机地选择所述给定子区域。20.如权利要求18所述的设备，其中所述控制系统装置被进一步配置成基于历史指纹位置的日志中的信息来从所述指纹感测表面的所述多个子区域中选择所述给定子区域。

技术总结
一种方法可包括提示用户将其手指放置在指纹感测表面的给定子区域内，然后获得该用户的指纹。该给定子区域可基于所确定或估计的该给定子区域包含潜指纹的概率来选择。作为示例，该给定子区域可随机地、伪随机地或者基于历史触摸和/或指纹位置的日志中的信息来确定。该方法还可涉及跟踪指纹感测表面的哪些子区域可能潜在地具有潜指纹。该方法可涉及当超过预定部分的该指纹感测表面已被用于获得指纹图像时提示该用户擦拭该指纹感测表面的一个或多个子区域。个或多个子区域。个或多个子区域。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：高通股份有限公司
技术研发日：2021.12.16
技术公布日：2023/9/7