具有背面超声波传感器阵列的显示器的制造方法
【专利说明】
[0001] 巧关申请案的香叉参考
[0002] 本申请案主张2013年6月3日申请的美国临时专利申请案第61/830,624号的优 先权权益，所述申请案的內容W引用方式并入。另外，运个申请案主张2014年5月30日申 请的美国非临时专利申请案第14/291，208号的优先权权益，所述申请案的內容W引用方 式并入。
技术领域
[0003] 本发明是有关于视觉显示器及相关联超声波传感器阵列。
【背景技术】
[0004] 当在具有视觉显示器的显示装置中相关时，超声波传感器大体上包括远离视觉显 示器置放的离散传感器。运个布置并非理想的。通过远离视觉显示器置放传感器，装置的 大小增加。举例来说，具有视觉显示器及外围配置的指纹传感器两者的蜂窝电话的大小可 大于无指纹传感器的蜂窝电话。此外，市售视觉显示器并未在显示装置的整个表面上向用 户提供功能性，因为视觉显示器的周边部分由电气组件（例如光源、电气迹线、地址线及用 于向用户提供图像的电子电路系统）占据。另外，市售显示器的分层组件之间的气隙或空 隙可引入障碍到高頻超声波能的传输，使获得关于正被感测的物体的准确信息的工作变得 复杂。
【发明内容】
[0005] 本发明提供关于装置的信息，所述装置具有能夠提供图像的视觉显示器及附接到 所述视觉显示器的背面组件的超声波传感器阵列，例如超声波区域阵列传感器。所述背面 组件可为背光，并且所述超声波传感器阵列可附接到所述背光的距所述显示装置的成像表 面（例如压板或盖玻璃）最远的表面，或可附接到所述背光的最靠近所述显示装置的所述 成像表面的表面。而且，所述超声波传感器阵列可定位于所述视觉显示器的背光与底部偏 光器之间，或附接到所述视觉显示器的显示器TFT。
[0006] 所述背面组件可为波导。所述波导可为模形的。所述超声波传感器阵列可附接到 所述波导，W使得所述传感器阵列的感测区域相对于所述视觉显示器的成像表面成角度。
[0007] 在一些实施例中，所述超声波传感器阵列可附接到隔片，并且所述隔片可附接到 所述视觉显示器的背面组件。举例来说，可包含此隔片，W使得所述超声波传感器阵列与所 述成像表面相距所欲距离定位，及/或与所述装置的其它组件绝缘。在运一实施例中，认为 所述超声波传感器阵列附接到所述视觉显示器的所述背面组件，即使所述隔片存在于所述 超声波传感器阵列与所述视觉显示器的所述背面组件之间。
[0008] 所述超声波传感器阵列具有感测区域，并且所述视觉显示器具有图像提供区域。 所述感测区域可小于所述图像提供区域。或者，所述感测区域的大小可与所述图像提供区 域大致相同。或者，所述感测区域可大于所述图像提供区域。
[0009] 所述视觉显示器可包含液晶材料（例如LCD面板）、有机发光二极管（例如OL邸 面板）、一或多个L邸或至少一个冷阴极巧光灯W产生图像。
[0010] 所述视觉显示器可具有带有光转向特征的波导。运些光转向特征可填充有非气态 材料（例如，OCR、0CA、环氧树脂或PSA)，所述材料允许在超声波能损失最小的情況下传输 由所述超声波传感器阵列发射的超声波能。运一材料可具有介于约1. 5兆瑞到15兆瑞之 间的声阻抗。
[0011] 所述视觉显示器可具有用声学透射材料彼此结合的一或多个组件层，所述声学透 射材料例如具有类似于所述组件层的声学性质的材料。
[0012] 所述视觉显示器可具有至少一个组件层，所述至少一个组件层具有填充所述至少 一个组件层的裂缝的声学透射材料。
[0013] 本发明提供关于一种非暂时性计算机可读媒体的信息，所述非暂时性计算机可读 媒体存储有可由处理器执行W使所述处理器执行W下操作的指令：（a)通过视觉显示器显 示图像，及通过附接到所述视觉显示器的背面组件的超声波传感器阵列检测物体。所述视 觉显示器、所述超声波传感器阵列及所述背面组件可为上文所描述的那些。
【附图说明】
[0014] 为了更全面理解本发明的性质及目标，应参考随附图式及后续描述。简单而言，所 述图式为：
[0015] 图1描绘禪合到视觉显示器的超声波传感器阵列及定位于显示装置的表面上的 手指；
[0016] 图2图示超声波传感器系统的框图；
[0017] 图3A描绘附接到视觉显示器的超声波传感器阵列，其中超声波传感器具有小于 视觉显示器的图像提供区域的感测区域； 阳01引图3B为图3A中所描绘的布置的平面图；
[0019] 图4描绘附接到视觉显示器的超声波传感器阵列，其中超声波传感器具有大小与 视觉显示器的图像提供区域大致相同的感测区域；
[0020] 图5A描绘附接到视觉显示器的超声波传感器阵列，其中超声波传感器具有大于 视觉显示器的图像提供区域的感测区域；
[0021] 图5B描绘附接到视觉显示器的超声波传感器阵列，其中超声波传感器具有小于 图像提供区域的感测区域，并且超声波传感器相对于图像提供区域偏移W使得超声波传感 器的一部分延伸超过图像提供区域的边界；
[0022] 图6描绘超声波传感器阵列及视觉显示器的组件，其中超声波传感器阵列定位于 视觉显示器的背光与其它组件之间；
[0023] 图7描绘超声波传感器阵列及视觉显示器的组件，其中超声波传感器阵列定位于 视觉显示器的背光之后；
[0024] 图8描绘超声波传感器阵列及视觉显示器的组件，其中超声波传感器阵列定位于 视觉显示器的背光及其它组件之后；
[00巧]图9描绘超声波传感器阵列及视觉显示器的一部分，其中超声波传感器阵列定位 于视觉显示器的模形背光之后；
[00%] 图10为例如蜂窝电话的移动装置的框图，移动装置包含具有附接到视觉显示器 的背面组件的超声波传感器阵列的装置；及
[0027] 图11为描绘可由处理器执行的方法的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0028] 本发明描述若干类型的装置1，所述装置各自具有视觉显示器4及超声波传感器 阵列7。视觉显示器4具有通过视觉显示器4的观看侧10向用户提供图像的能力。通常， 图像是通过成像表面13提供给用户，所述成像表面保护产生图像的装置且可包含实质上 透明的材料（例如聚碳酸醋或蓝宝石）的一或多个层。所述成像表面可替代性地被称为"盖 玻璃"或"盖透镜"，并且所述成像表面可由玻璃材料或例如塑料、蓝宝石或其它合适材料的 非玻璃材料制成。成像表面13可包含额外防刮痕及防眩光层，并且可包含用于形成触摸屏 的层。成像表面13可充当用于指纹检测的压板。
[0029] 视觉显示器4通常包括若干不同组件，所述不同组件组装在一起时协作W向用户 提供图像。当运些组件位于正被提供给用户的图像的路径（例如成像表面）中时，运些组 件在本文中被称为位于"图像侧"上。与图像侧对置的为"背面"。换句话说，并非位于正被 提供给用户的图像的路径中的组件在本文中被称为位于视觉显示器4的组件的"背面"上。
[0030] 图1大体上描绘视觉显示器4与超声波传感器阵列7的组合。超声波发射器16 在图1中图示为附接到TFT衬底19的第一侧，并且超声波接收器22图示为附接到TFT衬 底19的第二侧。超声波发射器16可为可产生超声波的压电发射器。举例来说，超声波发 射器16可为包含实质上平坦的压电发射器层25的平面波产生器。超声波可通过橫跨压电 层25施加电压而产生，W便使层25视所施加的电压信号而膨胀或收缩，由此产生平面波。 电压可通过第一发射器电极28及第二发射器电极31施加到压电发射器层25。超声波接收 器22可包含禪合到压电接收器层37的接收器偏压电极32。超声波接收器22可禪合到像 素输入电极34的阵列，所述像素输入电极连接到TFT衬底19上的TFT电路系统。成像表 面13提供一表面，手指40图示为位于所述表面上。
[0031] 可根据各种实施使用的压电材料的实例包含具有适当超声波性质的压电聚合物。 举例来说，合适压电材料可具有介于约2. 5兆瑞与约5兆瑞之间的声阻抗。当在本文中使 用时，词语"声学"及其变体大体上指代许多类型的纵向波，包含超声波。详言之，可使用的 压电材料包含铁电聚合物，例如聚偏二氣乙締（PVD巧共聚物及聚偏二氣乙締氣乙締 任￥0。-化阳）共聚物。？￥0。共聚物的实例包含60:40(摩尔百分比）的？￥0。-化阳、70:30 的PVDF-Tr阳、80:20的PVDF-Tr阳及90:10的PVDR-Tr阳。可使用的压电材料的其它实例 包含聚偏二氯乙締（PVDC)均聚物及共聚物、聚四氣乙締（PTF巧均聚物及共聚物W及漠化 二异丙基錶值IPAB)。
[0032] 在操作中，超声波发射器16可产生及发射超声波脉冲。所述脉冲可穿过视觉显示 器4的层朝向且穿过成像表面13行进。定位于或位于成像表面13上的物体40可传输或 吸收一些超声波能，而未由物体40传输或吸收的一些超声波能可穿过装置1的成像表面13 及其它层反射回到超声波接收器22 (也叫作"检测器"）。举例来说，当手指40置放于成像 表面13的表面上时，手指40的摩擦脊（化ictionridge)接触成像表面13,而在手指40的 摩擦脊之间存在凹部的情況下，空气接触成像表面13。当来自超声波发射器16的超声波到 达成像表面13的手指40所位于的表面时，超声波能的一部分可在手指40的隆起部接触成 像表面13的那些位置处传递到手指40中并且在隆起部并未接触成像表面13的那些位置 (亦即手指40的凹部）处实质上反射。经反射的超声波能行进穿过成像表面13到达