具有背面超聲波傳感器陣列的顯示器的制造方法
【專利說明】
[0001] 巧關(guān)申請案的香叉參考
[0002] 本申請案主張2013年6月3日申請的美國臨時專利申請案第61/830,624號的優(yōu) 先權(quán)權(quán)益，所述申請案的內(nèi)容W引用方式并入。另外，運個申請案主張2014年5月30日申 請的美國非臨時專利申請案第14/291，208號的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，所述申請案的內(nèi)容W引用方 式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明是有關(guān)于視覺顯示器及相關(guān)聯(lián)超聲波傳感器陣列。
【背景技術(shù)】
[0004] 當在具有視覺顯示器的顯示裝置中相關(guān)時，超聲波傳感器大體上包括遠離視覺顯 示器置放的離散傳感器。運個布置并非理想的。通過遠離視覺顯示器置放傳感器，裝置的 大小增加。舉例來說，具有視覺顯示器及外圍配置的指紋傳感器兩者的蜂窩電話的大小可 大于無指紋傳感器的蜂窩電話。此外，市售視覺顯示器并未在顯示裝置的整個表面上向用 戶提供功能性，因為視覺顯示器的周邊部分由電氣組件（例如光源、電氣跡線、地址線及用 于向用戶提供圖像的電子電路系統(tǒng)）占據(jù)。另外，市售顯示器的分層組件之間的氣隙或空 隙可引入障礙到高頻超聲波能的傳輸，使獲得關(guān)于正被感測的物體的準確信息的工作變得 復雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供關(guān)于裝置的信息，所述裝置具有能夠提供圖像的視覺顯示器及附接到 所述視覺顯示器的背面組件的超聲波傳感器陣列，例如超聲波區(qū)域陣列傳感器。所述背面 組件可為背光，并且所述超聲波傳感器陣列可附接到所述背光的距所述顯示裝置的成像表 面（例如壓板或蓋玻璃）最遠的表面，或可附接到所述背光的最靠近所述顯示裝置的所述 成像表面的表面。而且，所述超聲波傳感器陣列可定位于所述視覺顯示器的背光與底部偏 光器之間，或附接到所述視覺顯示器的顯示器TFT。
[0006] 所述背面組件可為波導。所述波導可為模形的。所述超聲波傳感器陣列可附接到 所述波導，W使得所述傳感器陣列的感測區(qū)域相對于所述視覺顯示器的成像表面成角度。
[0007] 在一些實施例中，所述超聲波傳感器陣列可附接到隔片，并且所述隔片可附接到 所述視覺顯示器的背面組件。舉例來說，可包含此隔片，W使得所述超聲波傳感器陣列與所 述成像表面相距所欲距離定位，及/或與所述裝置的其它組件絕緣。在運一實施例中，認為 所述超聲波傳感器陣列附接到所述視覺顯示器的所述背面組件，即使所述隔片存在于所述 超聲波傳感器陣列與所述視覺顯示器的所述背面組件之間。
[0008] 所述超聲波傳感器陣列具有感測區(qū)域，并且所述視覺顯示器具有圖像提供區(qū)域。 所述感測區(qū)域可小于所述圖像提供區(qū)域?；蛘撸龈袦y區(qū)域的大小可與所述圖像提供區(qū) 域大致相同。或者，所述感測區(qū)域可大于所述圖像提供區(qū)域。
[0009] 所述視覺顯示器可包含液晶材料（例如LCD面板）、有機發(fā)光二極管（例如OL邸 面板）、一或多個L邸或至少一個冷陰極巧光燈W產(chǎn)生圖像。
[0010] 所述視覺顯示器可具有帶有光轉(zhuǎn)向特征的波導。運些光轉(zhuǎn)向特征可填充有非氣態(tài) 材料（例如，OCR、0CA、環(huán)氧樹脂或PSA)，所述材料允許在超聲波能損失最小的情況下傳輸 由所述超聲波傳感器陣列發(fā)射的超聲波能。運一材料可具有介于約1. 5兆瑞到15兆瑞之 間的聲阻抗。
[0011] 所述視覺顯示器可具有用聲學透射材料彼此結(jié)合的一或多個組件層，所述聲學透 射材料例如具有類似于所述組件層的聲學性質(zhì)的材料。
[0012] 所述視覺顯示器可具有至少一個組件層，所述至少一個組件層具有填充所述至少 一個組件層的裂縫的聲學透射材料。
[0013] 本發(fā)明提供關(guān)于一種非暫時性計算機可讀媒體的信息，所述非暫時性計算機可讀 媒體存儲有可由處理器執(zhí)行W使所述處理器執(zhí)行W下操作的指令：（a)通過視覺顯示器顯 示圖像，及通過附接到所述視覺顯示器的背面組件的超聲波傳感器陣列檢測物體。所述視 覺顯示器、所述超聲波傳感器陣列及所述背面組件可為上文所描述的那些。
【附圖說明】
[0014] 為了更全面理解本發(fā)明的性質(zhì)及目標，應(yīng)參考隨附圖式及后續(xù)描述。簡單而言，所 述圖式為：
[0015] 圖1描繪禪合到視覺顯示器的超聲波傳感器陣列及定位于顯示裝置的表面上的 手指；
[0016] 圖2圖示超聲波傳感器系統(tǒng)的框圖；
[0017] 圖3A描繪附接到視覺顯示器的超聲波傳感器陣列，其中超聲波傳感器具有小于 視覺顯示器的圖像提供區(qū)域的感測區(qū)域； 陽01引圖3B為圖3A中所描繪的布置的平面圖；
[0019] 圖4描繪附接到視覺顯示器的超聲波傳感器陣列，其中超聲波傳感器具有大小與 視覺顯示器的圖像提供區(qū)域大致相同的感測區(qū)域；
[0020] 圖5A描繪附接到視覺顯示器的超聲波傳感器陣列，其中超聲波傳感器具有大于 視覺顯示器的圖像提供區(qū)域的感測區(qū)域；
[0021] 圖5B描繪附接到視覺顯示器的超聲波傳感器陣列，其中超聲波傳感器具有小于 圖像提供區(qū)域的感測區(qū)域，并且超聲波傳感器相對于圖像提供區(qū)域偏移W使得超聲波傳感 器的一部分延伸超過圖像提供區(qū)域的邊界；
[0022] 圖6描繪超聲波傳感器陣列及視覺顯示器的組件，其中超聲波傳感器陣列定位于 視覺顯示器的背光與其它組件之間；
[0023] 圖7描繪超聲波傳感器陣列及視覺顯示器的組件，其中超聲波傳感器陣列定位于 視覺顯示器的背光之后；
[0024] 圖8描繪超聲波傳感器陣列及視覺顯示器的組件，其中超聲波傳感器陣列定位于 視覺顯示器的背光及其它組件之后；
[00巧]圖9描繪超聲波傳感器陣列及視覺顯示器的一部分，其中超聲波傳感器陣列定位 于視覺顯示器的模形背光之后；
[00%] 圖10為例如蜂窩電話的移動裝置的框圖，移動裝置包含具有附接到視覺顯示器 的背面組件的超聲波傳感器陣列的裝置；及
[0027] 圖11為描繪可由處理器執(zhí)行的方法的步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 本發(fā)明描述若干類型的裝置1，所述裝置各自具有視覺顯示器4及超聲波傳感器 陣列7。視覺顯示器4具有通過視覺顯示器4的觀看側(cè)10向用戶提供圖像的能力。通常， 圖像是通過成像表面13提供給用戶，所述成像表面保護產(chǎn)生圖像的裝置且可包含實質(zhì)上 透明的材料（例如聚碳酸醋或藍寶石）的一或多個層。所述成像表面可替代性地被稱為"蓋 玻璃"或"蓋透鏡"，并且所述成像表面可由玻璃材料或例如塑料、藍寶石或其它合適材料的 非玻璃材料制成。成像表面13可包含額外防刮痕及防眩光層，并且可包含用于形成觸摸屏 的層。成像表面13可充當用于指紋檢測的壓板。
[0029] 視覺顯示器4通常包括若干不同組件，所述不同組件組裝在一起時協(xié)作W向用戶 提供圖像。當運些組件位于正被提供給用戶的圖像的路徑（例如成像表面）中時，運些組 件在本文中被稱為位于"圖像側(cè)"上。與圖像側(cè)對置的為"背面"。換句話說，并非位于正被 提供給用戶的圖像的路徑中的組件在本文中被稱為位于視覺顯示器4的組件的"背面"上。
[0030] 圖1大體上描繪視覺顯示器4與超聲波傳感器陣列7的組合。超聲波發(fā)射器16 在圖1中圖示為附接到TFT襯底19的第一側(cè)，并且超聲波接收器22圖示為附接到TFT襯 底19的第二側(cè)。超聲波發(fā)射器16可為可產(chǎn)生超聲波的壓電發(fā)射器。舉例來說，超聲波發(fā) 射器16可為包含實質(zhì)上平坦的壓電發(fā)射器層25的平面波產(chǎn)生器。超聲波可通過橫跨壓電 層25施加電壓而產(chǎn)生，W便使層25視所施加的電壓信號而膨脹或收縮，由此產(chǎn)生平面波。 電壓可通過第一發(fā)射器電極28及第二發(fā)射器電極31施加到壓電發(fā)射器層25。超聲波接收 器22可包含禪合到壓電接收器層37的接收器偏壓電極32。超聲波接收器22可禪合到像 素輸入電極34的陣列，所述像素輸入電極連接到TFT襯底19上的TFT電路系統(tǒng)。成像表 面13提供一表面，手指40圖示為位于所述表面上。
[0031] 可根據(jù)各種實施使用的壓電材料的實例包含具有適當超聲波性質(zhì)的壓電聚合物。 舉例來說，合適壓電材料可具有介于約2. 5兆瑞與約5兆瑞之間的聲阻抗。當在本文中使 用時，詞語"聲學"及其變體大體上指代許多類型的縱向波，包含超聲波。詳言之，可使用的 壓電材料包含鐵電聚合物，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。-化陽）共聚物。？￥0。共聚物的實例包含60:40(摩爾百分比）的？￥0。-化陽、70:30 的PVDF-Tr陽、80:20的PVDF-Tr陽及90:10的PVDR-Tr陽?？墒褂玫膲弘姴牧系钠渌鼘嵗?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 二異丙基錶值IPAB)。
[0032] 在操作中，超聲波發(fā)射器16可產(chǎn)生及發(fā)射超聲波脈沖。所述脈沖可穿過視覺顯示 器4的層朝向且穿過成像表面13行進。定位于或位于成像表面13上的物體40可傳輸或 吸收一些超聲波能，而未由物體40傳輸或吸收的一些超聲波能可穿過裝置1的成像表面13 及其它層反射回到超聲波接收器22 (也叫作"檢測器"）。舉例來說，當手指40置放于成像 表面13的表面上時，手指40的摩擦脊（化ictionridge)接觸成像表面13,而在手指40的 摩擦脊之間存在凹部的情況下，空氣接觸成像表面13。當來自超聲波發(fā)射器16的超聲波到 達成像表面13的手指40所位于的表面時，超聲波能的一部分可在手指40的隆起部接觸成 像表面13的那些位置處傳遞到手指40中并且在隆起部并未接觸成像表面13的那些位置 (亦即手指40的凹部）處實質(zhì)上反射。經(jīng)反射的超聲波能行進穿過成像表面13到達