CN105980968B - 微机械超声波换能器和显示器 - Google Patents

微机械超声波换能器和显示器 Download PDF

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Abstract

本公开揭示一种设备，所述设备能够包含定位在视觉显示器的背板下面、旁侧、与所述背板定位在一起、定位在所述背板上面或上方的微机械超声波换能器PMUT元件的一维或二维阵列。所述背板能够是薄膜晶体管TFT背板。所述PMUT元件阵列能够是压电微机械超声波换能器PMUT阵列或电容式微机械超声波换能器CMUT阵列。所述PMUT阵列能够经配置成在对应于多个频率范围的模式中运行。在低频模式中运行时，所述设备能够进行手势检测。高频模式可包含指纹传感器模式或触笔检测模式。

Description

微机械超声波换能器和显示器
优先权要求
本申请要求在2013年12月12日提交的标题为“微机械超声波换能器和显示器(MICROMECHANICAL ULTRASONIC TRANSDUCERS AND DISPLAY)”的美国临时专利申请号61/915,361以及在2014年7月8日提交的标题为“压电超声波换能器和工艺(PIEZOELECTRICULTRASONIC TRANSDUCERS AND PROCESS)”的美国临时专利申请号62/022,140的优先权，以上申请通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及包含传感器元件的显示器，并且更具体地说，涉及适合在用于生物计量感测、成像和触控或手势识别的电子传感器阵列或交互式显示器中使用的压电超声波换能器。
背景技术
现行的显示器触控屏，例如液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)触控屏，一般包含带有至少三个(例如RGB)子像元的像素，并依赖于覆盖的电容式触控屏来检测手指的触碰。电容式触控屏的分辨率一般不足以用于指纹成像或触笔检测，并且检测范围一般不足以用于手势检测，因为电容式触控检测通常受限于距触控屏表面几毫米的距离。
发明内容
本公开的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责本文所揭示的合乎需要的属性。在本公开中所描述的主题的一个新颖方面可以在包含接近显示器(例如，在…下面、旁侧、在…上或在…上面)定位的压电微机械超声波换能器(PMUT)元件阵列的设备中实现。所述设备可包含控制系统。
在一些实施方案中，所述控制系统能够进行是否要在低频模式和/或高频模式中运行所述PMUT阵列的至少一部分的确定。所述控制系统能够根据所述确定控制所述PMUT阵列的至少一部分在所述低频模式和/或所述高频模式中运行。所述显示装置可包含接口系统。在一些实例中，所述确定可至少部分根据从所述接口系统接收到的输入来进行。
根据一些实施方案，所述低频模式可对应于大致50kHz到200kHz的频率范围。在一些实例中，所述低频模式可对应于手势检测模式，其中，可检测接近所述显示器的自由空间手势。根据一些实施方案，所述高频模式可对应于大致1MHz到25MHz的频率范围。在一些实例中，所述高频模式可对应于指纹传感器模式或触笔检测模式。
在一些实施方案中，所述控制系统能够至少部分地基于在所述PMUT阵列在所述指纹传感器模式中运行时所采集的指纹数据来执行验证过程。在一些实施例中，所述设备可包含存储器系统。在一些此类实例中，所述验证过程可包括以下：经由所述显示器提供将至少一个手指定位在所述显示装置的表面上的提示；经由所述PMUT阵列的至少一部分接收至少一个指纹图像；确定对应于所述至少一个指纹图像的所接收到的指纹数据；以及比较所接收到的指纹数据和在所述存储器系统中的所存储的指纹数据。
根据一些实施方案，所述控制系统能够进行所述PMUT阵列的至少一部分是否要在所述高频模式、所述低频模式和/或中频模式中运行的确定。所述控制系统能够根据所述确定控制所述PMUT阵列的至少一部分以在所述高频模式、所述低频模式和/或所述中频模式中运行。在一些实例中，所述中频模式可对应于大致200kHz到1MHz的频率范围。根据一些实施方案，所述显示装置能够在所述控制系统在控制所述PMUT阵列的至少一部分在所述中频模式中运行时提供接触传感器功能。
在一些实施方案中，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的一些PMUT元件在所述低频模式中运行和所述PMUT阵列的其它PMUT元件在所述高频模式中运行。另选地或除此以外，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的相同PMUT元件在所述低频模式中运行和在所述高频模式中运行。在一些实例中，所述PMUT阵列可以是压电微机械超声波换能器(pMUT)阵列或电容式微机械超声波换能器(cMUT)阵列。
根据一些实施方案，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分，所述PMUT阵列的所述至少一部分用于波阵面波束成形、波束转向、接收侧波束成形或选择性读出返回信号中的至少一个。例如，在一些实施方案中，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分以产生基本上平面、球面或圆柱形形状的波阵面。在一些实施方案中，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分以在至少一个位置中产生相长或相消干涉。
在一些实例中，所述控制系统能够激励所述PMUT阵列的PMUT元件并经由所述相同PMUT元件检测响应。另选地或除此以外，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的第一PMUT元件作为声学发射器且控制所述PMUT阵列的第二PMUT元件作为声学接收器。
根据一些实施方案，所述PMUT阵列的至少一部分可以是有源矩阵PMUT阵列。在一些实例中，所述有源矩阵PMUT阵列可包含驱动电路和感测电路。在一些实施方案中，所述有源矩阵PMUT阵列可包含行和列寻址电路、多路复用器电路、多路分用器电路、本机放大电路和/或模数转换电路。
在一些实施方案中，所述PMUT阵列的至少一部分可基本上完全设置在所述显示器的后面。在一些此类实施方案中，所述PMUT阵列的单个PMUT元件可与所述显示器的单个像素对应。然而，在一些实例中，所述PMUT阵列的至少一部分可仅设置在所述显示器的一部分的后面。
另选地或除此以外，所述PMUT阵列的至少一部分可设置在所述显示器的外围区域中。根据一些实施方案，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的一部分，所述PMUT阵列的所述部分设置在所述显示器的外围区域中，用于指纹传感器功能、签名板功能、触笔检测功能、手势检测功能和/或按钮功能的。
在一些实例中，所述PMUT阵列的至少一部分可设置在衬底上。根据一些实施方案，所述衬底可以是玻璃衬底。然而，在替代的实施方案中，根据特定实施方案，所述衬底可以由可或不可为透明的另一种合适的材料形成。
根据一些实施方案，至少一个薄膜晶体管(TFT)阵列也可设置在所述衬底上。在一些此类实施方案中，至少一个TFT阵列可包含用于控制所述显示器的电路。在一些实例中，至少一个TFT阵列可包含用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的电路。在一些此类实施方案中，用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的所述电路和用于控制所述显示器的所述电路能够共享柔性排线。根据一些实施方案，包含用于控制所述显示器的电路的至少一个TFT阵列可设置在第二衬底上。
在一些实施方案中，所述设备可包含盖玻璃和设置在所述盖玻璃上的电极。所述电极可经配置用于至用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的电路的顶侧电连接。在一些此类实施方案中，所述电极可经配置用于与用于至少一个PMUT元件的电路的连接，所述至少一个PMUT元件可设置在所述显示器的外围上。
通过审核本公开，其它特征、方面和优点将变得显而易见。需要指出，本公开的附图和其它图示的相对尺寸可不按比例绘制。在本公开中所示出和描述的尺寸、厚度、布置、材料等仅借助于实例作出并且不应理解为限制。
附图说明
图1A是示出了显示装置的元件的实例的框图。
图1B示出了PMUT元件的实例。
图1C示出了CMUT元件的实例。
图2是示出了用于PMUT激励的频率范围的实例的曲线。
图3A示出了PMUT阵列的实例。
图3B-3F示出了TFT电路元件和PMUT元件的各种实例。
图4示出了在相同衬底上的有源组件和PMUT阵列的另一实例。
图5A示出了包含PMUT阵列的显示装置的实例。
图5B示出了具有与显示像素阵列共同延伸的PMUT阵列的显示装置的实例。
图5C示出了用于包含LCD显示器和PMUT阵列的显示装置的实例堆叠。
图5D示出了用于包含OLED显示器和PMUT阵列的显示装置的实例堆叠。
图6A示出了包含仅在显示器的一部分后面的PMUT阵列的显示装置的实例。
图6B-D示出了包含接近显示器的外围的PMUT阵列的显示装置的实例。
图7A-7F示出了设置在显示器的外围区域中的PMUT阵列的实例。
图8A和8B示出了说明包含如本文所述的至少一个PMUT阵列的显示装置的系统框图的实例。
在各个附图中的相同附图标号和名称指示相同元件。
具体实施方式
以下描述针对出于描述本公开的创新方面的目的的某些实施方案。然而，本领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述实施方案可在能够显示图像(不论运动(例如，视频)还是静止(例如，静态图像)，且不论文本、图形还是图片)的任何装置、设备或系统中实现。更具体地说，在此考虑了所描述的实施方案可包含于例如(但不限于)以下各项的各种电子装置中或与所述电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智慧本、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航器、相机、数字媒体播放器(例如MP3播放器)、摄录影机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、移动保健装置、计算机监视器、自动显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶舱控制件和/或显示器、摄像机视野显示器(例如，车辆中的后视摄像头的显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗涤器、干燥器、洗涤器/干燥器、停车计时器、封装(例如，在包含微机电系统(MEMS)应用的机电系统(EMS)应用以及非EMS应用中)、美学结构(例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示)以及各种EMS装置。本文中的教示还可用于例如(但不限于)以下无显示器应用中：电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺和电子测试装备。因此，所述教示并不旨在限于仅在附图中所描绘的实施方案，而是具有对本领域的技术人员而言将是显而易见的广泛适用性。
在显示装置上，具体地在移动显示装置上提供手势检测系统和/或指纹成像系统可能是有挑战性的。移动显示装置通常包含电容式触控系统(例如，投射电容式触控或PCT)。然而，电容式触控屏的分辨率一般不足以用于指纹成像或触笔检测。此外，由电容式触控屏所提供的检测的范围一般不足以用于手势检测，因为电容式触控检测通常受限于距所述触控屏表面的几个毫米。
本文所揭示的一些实施方案包含具有压电微机械超声波换能器(PMUT)元件的一或二维阵列的设备，所述压电微机械超声波换能器(PMUT)元件接近显示器的背板定位(例如，在下面、旁侧、在上或在上面)。所述背板可以是例如薄膜晶体管(TFT)背板。所述PMUT阵列或其子阵列可经配置在对应于多个频率范围的模式中运行。在所述低频模式中运行时，所述设备能够进行手势检测。高频模式可以是例如指纹传感器模式、触笔检测模式或触控检测模式。在一些实施方案中，所述PMUT阵列或子阵列的所述PMUT元件的一部分可在低频模式中运行，以及所述PMUT阵列或子阵列的第二部分可在高频模式中运行。在一些实施方案中，所述PMUT阵列的PMUT元件可在低频模式或高频模式任一者中运行。
在本公开中所描述的主题的特定方面可以经实施以获得以下潜在优点中的一或多者。一些实施方案可提供能够进行手势检测和指纹成像这二者的PMUT阵列。在一些此类实施方案中，所述PMUT阵列能够通过显示像素阵列的至少一部分发射和接收超声波信号。此类实施方案可以减小未被所述显示器占用的显示装置的外围面积。在一些实施方案中，所述PMUT阵列也可提供接触传感器功能。在一些此类实施方案中，可省略通常与显示装置一起设置的触控屏。然而，在其它实施方案中，可提供指纹传感器、签名板、触笔检测、手势检测和/或按钮功能的所述PMUT阵列的至少一部分可被定位在外围区域中。
此外，PMUT装置一般在硅衬底或绝缘体上硅(SOI)衬底上制造，所述衬底带有与在所述衬底外部的电路的连接。此类配置会限制在阵列中的PMUT装置的数量，可能需要至所述外部电路的大量互连，并且会潜在增加费用、封装限制以及损失信号完整性。在本文所提供的一些实施方案中，PMUT阵列可与TFT电路在相同衬底上共同制造，这可减少至外部电路的互连的数量并会潜在减少费用并提高信号完整性。PMUT元件与TFT电路的共同制造允许作为移动和固定显示器的特点的大阵列尺寸。PMUT元件和TFT电路在相同(例如共同)衬底上的共同制造减少在显示装置中组装的部件的数量并可减小显示装置的总厚度。与大阵列尺寸一起，外部互连的数量可大为减少，因为在PMUT元件和TFT电路之间的许多互连可利用在所述TFT衬底上的金属迹线完成。
压电微机械超声波换能器(PMUT)阵列可包含一或多个微观结构，例如可按压电方式致动的隔膜、平板、膜片或条带。所沉积的薄膜压电层和在所述微观结构上、中或下面所形成的相关联电极可用来以一或多种模式致动所述微观结构以生成超声波。在一些实施方案中，所述超声波可用于检测自由空间手势。在其它实施方案中，所述超声波可用于检测在显示装置的表面上的触碰。在更高频率(更短波长)的超声波可用于检测触笔或放在所述显示器表面上的其它较小或精细特征物体。在一些实施方案中，在具有充足尺寸的阵列中的高密度(例如，约500像素每英寸)PMUT元件可用于检测触笔的顶端和/或指纹的脊线和谷线的图像以用于校验或验证用户。所述PMUT元件可用作超声波接收器，其经配置检测可在从在空气中或在所述显示器的表面上的物体反射之后接收到的超声波。在本公开中提供的PMUT阵列的许多实例及其相关联应用通过引用并入本申请中。然而，在一些实施方案中，微机械超声波换能器(MUT)阵列可包含其它类型的MUT元件，例如电容式微机械超声波换能器(CMUT)元件。CMUT和PMUT元件的进一步描述是在下面关于图1B和1C进行描述。
图1A是示出了显示装置的元件的实例的框图。在此实例中，显示装置40包含显示器30、PMUT阵列105和控制系统110。PMUT阵列105可接近显示器30。在一些实施方案中，PMUT阵列105可与所述有效显示区域共同延伸并在与所述显示子像素基本上相同的平面中形成(例如，单元内配置)。在一些实施方案中，PMUT阵列105可与显示器30具有基本上相同的尺寸但定位在所述显示器的有效区域后面。在一些实施方案中，PMUT阵列105的至少一部分可基本上设置在整个显示器30的后面。在一些实施方案中，PMUT阵列105可设置在显示器30的仅一部分的后面。另选地或除此以外，PMUT阵列105的至少一部分可设置在显示器30的外围区域，例如在显示模块的有效显示区域外部的区域中。本文提供这些配置和其它配置的众多实例。
设置在显示器30的外围区域中的PMUT阵列105的部分可例如由控制系统110控制以提供指纹传感器功能、触控板或签名(例如触笔)板功能、触笔检测功能、手势检测功能和/或按钮功能。所述按钮功能可包括用或不用验证功能控制显示装置40的一些方面。因此，此类按钮可被称为“验证”按钮或“非验证”按钮。
PMUT阵列105可以是例如PMUT阵列或在一些实施方案中可以是CMUT阵列。控制系统110可包含一或多个处理器，例如一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)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑，例如TFT、分立硬件组件或其组合。控制系统110能够至少部分执行在本文中所描述的方法。
例如，控制系统110能够确定是否要在低频模式或高频模式中运行PMUT阵列105的至少一部分，并根据所述确定控制PMUT阵列105的至少一部分。显示装置40的一些实施方案可包含接口系统。所述确定过程可至少部分根据从所述接口系统接收到的输入来执行。所述接口系统可包含例如一或多个网络接口、用户接口等。所述接口系统可包含一或多个通用串行总线(USB)接口或类似接口。所述接口系统可包含无线或有线接口。
图2是示出了用于PMUT激励的频率范围的实例的曲线。在图2中，水平轴线表示根据对数尺度的潜在激励频率，以及垂直轴线对应于来自PMUT阵列中的一或多个PMUT元件的典型输出电压(Vout)。在此实例中，低频模式对应于大致50kHz和400kHz之间的频率范围，以及高频模式对应于大致5MHz和50MHz之间的频率范围。然而，在替代的实施方案中，所述低频模式和/或所述高频模式可对应于不同的频率范围。在一些此类实施方案中，所述低频模式可对应于大致50kHz至200kHz的频率范围，以及所述高频模式可对应于大致1MHz至25MHz的频率范围。另选地或除此以外，在一些实施方案中，所述PMUT阵列可经配置在对应于在所述低频范围和所述高频范围之间的频率范围(例如，约200kHz至约1MHz)的中频模式中运行。在所述中频模式中运行时，所述设备能够提供接触传感器功能和手势检测能力，尽管在某种程度上具有比所述高频模式更低的分辨率。
再次参考图1A，在一些实施方案中，在所述控制系统在所述低频模式中运行PMUT阵列105的至少一部分时，显示装置40能够发出比在显示装置40在所述高频模式中运行时能够相对更大程度穿透到空气中的声波。在一些实例中，此类较低频率声波可穿过多种覆盖层，例如盖玻璃、触控屏、显示阵列、背光和/或可根据所述实施方案改变的其它层传输。在一些实施方案中，所述较低频率声波可穿过在所述显示装置的所述盖玻璃或盖镜头中的一或多个孔洞传输。本文揭示了各种配置。
在一些实施方案中，端口可穿过所述覆盖层中的一或多个打开以优化从PMUT阵列105到空气中的耦合。所述较低频率声波可穿过在所述显示器表面上面的空气传输、从接近显示装置40的表面的一或多个物体反射，穿过空气传输并穿过所述覆盖层传输回来，并且由(例如，PMUT阵列105的)超声波接收器检测。因此，在所述低频模式中运行时，显示装置40能够以手势检测模式运行，其中，可检测接近所述显示器的自由空间手势。
在所述高频模式中运行时，显示装置40能够以相对较高分辨率成像。因此，显示装置40能够从物体，例如放在显示装置40的所述表面上的手指检测触控、指纹、触笔和/或生物计量信息。在一些实施方案中，所述高频模式可对应于触控检测模式和/或触笔检测模式。在一些实施方案中，所述高频模式可对应于指纹传感器模式。
在一些情况下，控制系统110能够至少部分地基于在PMUT阵列105的至少一部分在所述指纹传感器模式中运行时所采集的指纹数据来执行验证过程。所述验证过程可包括经由所述显示器提供将至少一个手指放在所述显示装置的表面上的提示并且经由PMUT阵列105的至少一部分接收至少一个指纹图像。在一些实施方案中，控制系统110控制以获得所述一或多个指纹图像的PMUT阵列105的所述部分可设置在显示装置40的外围区域中，例如在显示器30的边缘、侧面或拐角上。
控制系统110能够确定对应于所接收到的一或多个指纹图像的所接收到的指纹数据。如本文所使用的术语“指纹数据”包含可用于表征指纹细节点的数据，例如对应于指纹细节点的类型、位置、取向和/或间距的数据。指纹数据还可包含表面指纹的图案或图像信息以及与亚表面特征相关联的其它生物计量数据。
控制系统110能够比较所接收到的指纹数据和所存储的指纹数据以作为所述验证过程的一部分。在一些实施方案中，所存储的指纹数据可被存储于显示装置40的存储器系统中。所述存储器系统可包含一或多个非暂时性媒体，例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)。所述存储器系统可包含一或多个其它合适类型的非暂时性存储媒体，例如快闪存储器、一或多个硬盘驱动器等。在一些实施方案中，接口系统可包含在控制系统110和所述存储器系统之间的至少一个接口。然而，在一些实施方案中。所述验证过程可包括经由所述接口系统从另一装置检索所存储的指纹数据。例如，所存储的指纹数据可驻留在可经由因特网访问的服务器上。
在一些实施方案中，控制系统110能够控制PMUT阵列105以在中频模式中运行。在一些实施方案中，所述中频模式可对应于大致200kHz至1MHz的频率范围中的运行。显示装置40能够在控制系统110在控制PMUT阵列105的至少一部分在所述中频模式中运行时提供接触传感器功能。根据一些实施方案，控制系统110能够确定PMUT阵列105的至少一部分是否要在所述高频模式、所述低频模式或所述中频模式中运行，并根据所述确定控制PMUT阵列105的至少一部分在所述高频模式、所述低频模式或所述中频模式中运行。
在一些实施方案中，控制系统110能够寻址用于波阵面波束成形、波束转向、接收侧波束成形和/或选择性读出返回信号的PMUT阵列105的至少一部分。在一些实施方案中，控制系统110可控制PMUT阵列105的发射器阵列以产生特定形状的波阵面，例如平面、圆形(球面)或圆柱形波阵面。控制系统110可控制PMUT阵列105的发射器阵列的幅值和/或相位以在所需的位置中产生相长或相消干涉。例如，控制系统110可控制所述发射器阵列的幅值和/或相位以在已检测到触控或手势的显示装置40的一或多个位置中产生相长干扰。
平面超声波(例如，平面波)的生成和发射可通过以同时的方式激励和致动在PMUT阵列105中的大量PMUT元件来实现，这可生成带有基本上是平面波阵面的超声波。通过在PMUT阵列105中的单个PMUT元件充当球面波的源，所述PMUT元件的致动可在正向方向生成基本上球面的波。另选地，所述球面波可通过选择和激励单独的PMUT元件(中心元件)、确定围绕所述中心PMUT元件的PMUT元件的第一环并以延迟的方式致动所述第一环、确定围绕所述第一环的PMUT元件的第二环并以进一步延迟的方式致动所述第二环并按需要以此类推来生成。所述激励的时序可经选择以形成基本上球面的波阵面。相似地，圆柱形波可通过选择并激励一组成一行的PMUT元件利用PMUT元件的所述行充当所述圆柱形波的源来生成。另选地，所述圆柱形波可通过选择并激励一行PMUT元件(中心行)、确定并以可控的时间延迟激励与所述中心行等距的PMUT元件的相邻行并以此类推来生成。所述激励的时序可经选择以形成基本上圆柱形的波阵面。
在激励PMUT元件的阵列时可同时产生垂直于所述PMUT阵列行进的超声平面波，PMUT激励的相位控制可允许根据相位延迟的量在不同的方向重定向所述平面波。例如，如果10°的相位延迟应用于以波长的十分之一的距离间隔定位的PMUT元件的相邻行，则所述波阵面将以偏离法线约15.5°的角度传送平面波。在检测来自定位在所述PMUT阵列前面的物体的回波(反射部分)时以不同角度扫描平面波可允许检测所述物体的大致形状、距离和位置。连续确定物体的距离和位置可允许确定空气手势。
可利用传送侧波束成形的其它形式。例如，在PMUT阵列105中的一组PMUT元件可以以将超声波的波阵面聚焦在所述阵列前面的特定位置的方式被激发。例如，通过调节所选PMUT元件的时序(例如，相位)以便来自每个所选PMUT元件的所生成的波在预定时间到达在所述PMUT阵列前面的区域中的预定位置，所聚焦的波阵面可以是圆柱形或球面的。所聚焦的波阵面可在关注点生成明显更高的声压，并且通过在接收模式中运行所述PMUT阵列，来自在所述关注点的物体的反射信号可被检测。从不同的PMUT元件发出的波阵面可在所述聚焦区域中相长干涉。来自不同的PMUT元件的波阵面可在接近所述聚焦区域的区域中相消干涉，从而提供所聚焦波束能量(幅值)的进一步隔离并提高传回信号的信噪比。相似地，针对在PMUT阵列105中的不同PMUT元件进行检测的相位的控制允许接收侧波束成形，其中，传回信号可与距空间中的区域的距离相关并因此组合以在所述检测区中生成物体的图像。控制来自PMUT阵列105中的PMUT元件的传输波的频率、幅值和相位也可允许波束形成和波束成形。在一些实施方案中，不是针对每种运行模式或针对每一帧都需要读出在所述PMUT阵列中的所有PMUT元件。为节约处理时间和减少电池寿命的消耗，通过选择的一组PMUT元件检测出的传回信号可在采集期间读出。控制系统110可经配置以寻址用于波阵面波束成形、波束转向、接收侧波束成形或选择性读出返回信号的所述PMUT阵列的一部分。
在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含一或多个有源矩阵PMUT阵列。在此类实施方案中，通过在相同衬底上包含有源组件(例如，TFT)，所述有源矩阵PMUT阵列可以去除可能是无源PMUT阵列所需的大量外部互连。此类有源组件可以是控制系统110的一部分。一些此类有源矩阵PMUT阵列可包含驱动电路和感测电路这两者。在一些此类实施方案中，所述TFT能够以同步方式驱动PMUT阵列105的所述PMUT元件。另选地或除此以外，在一些实施方案中，所述TFT能够以相控的方式驱动PMUT阵列105的所述PMUT元件。所述有源矩阵也可包含检测来自PMUT阵列105的所述PMUT元件的传回信号的感测电路。
在一些实例中，控制系统110可包含行和列寻址电路。在一些实施方案中，控制系统110可包含多路复用器和/或多路分用器电路、本机放大电路、模/数(A/D)转换电路和/或其它控制电路。
图1B示出了PMUT元件的实例。PMUT元件100a可具有一或多层的压电材料，例如在压电层中的氮化铝(AlN)或铅锆钛酸盐(PZT)，所述压电层可用于致动所述PMUT元件以生成超声波或检测接收到的超声波。所述压电层堆叠可包含下部电极层112、压电层115和上部电极层114，其中压电层115夹在下部电极112和上部电极114的至少一部分之间。一或多个电介质层116可提供金属互连层118的电隔离，同时允许分别连接至下部电极112和上部电极114。所述压电层堆叠可设置在机械层130上方、下面或上面。锚结构170可支持悬置在空腔120和衬底160上方的所述PMUT膜片或隔膜。衬底160可具有用于驱动和感测PMUT 100a以及用于生成视觉显示的TFT电路。所述压电层堆叠和机械层130可响应于跨电极层114和112施加的驱动电压Va和Vb而挠曲、弯曲或振动。PMUT元件100a的振动可生成频率由所述驱动电压的激励频率所确定的超声波190。超声波撞击所述PMUT隔膜可致使随着所述隔膜的挠曲而生成感测电压Va和Vb。底层空腔120允许PMUT元件100a不接触底层衬底160偏转。PMUT元件100a的工作频率可被调适以用于高频运行、低频运行、中频运行或频率的组合。
图1C示出了CMUT元件的实例。CMUT元件100b可具有由锚结构170支撑在空腔120和衬底160上面的机械层130。在所述衬底上在所述空腔下面的下部电极112和在空腔120上面的上部电极114可利用施加于端子的激励电压Va和Vb驱动以生成超声波190。在电极112和114之间的电位差致使生成吸引CMUT元件100b的柔性隔膜朝着所述衬底向下的静电力。由于在这种配置中静电力是有吸引力的，无论Va大于Vb还是Vb大于Va，所述电极之一可能需要在相对高的直流电压偏压以允许较小施加的交流电压来驱动所述隔膜向上和向下。偏压也是感测在空腔120上面的所述CMUT隔膜的偏转所需的。
而在某种程度上比CMUT元件100b的制造更复杂的PMUT元件100a一般需要比CMUT元件100b更小的工作电压以生成相似的声功率。PMUT元件100a不遭受静电装置，例如CMUT元件100b的随之发生的吸合电压，从而允许更全面的行程。此外，CMUT元件100b可能需要明显更高的偏压以允许检测输入超声波。
图3A示出了PMUT阵列的实例。在此实例中，PMUT阵列105与TFT电路在相同衬底305上共同制造，在一些实施方案中，所述衬底可以是玻璃或塑料衬底。所述TFT电路可以是图1A的控制系统110的一部分。
所述TFT电路可包含行和列寻址电子装置、多路复用器、本机放大级和控制电路。在一些实例中，至少一个TFT阵列包含用于控制所述显示器的电路。根据一些实施方案，包含用于控制所述显示器的电路的至少一个TFT阵列可设置在第二衬底上。在一些实施方案中，至少一个TFT阵列包含用于控制PMUT阵列105的至少一部分的电路。根据一些此类实施方案，用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的电路和用于控制所述显示器的电路能够共享柔性排线。
图3B-3F示出了TFT电路元件和PMUT元件的各种实例。图3B示出了单个PMUT元件310，在此实例中，其是pMUT元件。PMUT阵列，例如图3A的PMUT阵列105，可包含本文所揭示的PMUT元件310和/或其它类型的PMUT元件的多个实例。在一些实例中，如在本文的其它地方更详细描述的，PMUT阵列105的PMUT元件310的至少一些可与显示器30的个别像素对应。
在图3B中所示的实例中，PMUT元件310可被配置为发射元件(Tx)和接收元件(Rx)这两者。在此实施方案中，TFT电路元件315可包含驱动器级和感测级。因此，在此实例中，TFT电路元件315能够致使PMUT元件310发出超声波。此外，在此实例中，TFT电路元件315能够检测来自相同PMUT元件310的响应，其对应于由PMUT元件310所感测的超声波。
在图3C中所示的实施方案中，PMUT元件310a能够充当声学发射器以及第二PMUT元件310b能够充当声学接收器。在此实例中，TFT电路元件315a能够控制PMUT元件310a以及TFT电路元件315b能够提供对应于由PMUT元件310b所感测的超声波的信号。
在一些配置中，PMUT阵列105的不同PMUT元件310能够在低频和高频运行(例如，用于手势和用于指纹/触笔检测)。在图3D中所示的实例中，PMUT元件310c能够充当高频(Hi-F)声学发射器和接收器，以及PMUT元件310d能够充当低频(Lo-F)声学发射器和接收器。虽然在图3D中，PMUT元件310c和PMUT元件310d被示为具有大致相同的尺寸，但是在一些实例中，PMUT元件310c可比PMUT元件310d更小。在此实施方案中，TFT电路元件315c能够控制PMUT元件310c以用于高频运行，以及TFT电路元件315d能够控制PMUT元件310d以用于低频运行。
在其它配置中，相同PMUT元件310可用于低频和高频运行。在图3E中所示的实例中，PMUT元件310e能够充当高频声学发射器和接收器以及充当低频声学发射器和接收器。在此实施方案中，TFT电路元件315e能够控制PMUT元件310e以用于高频运行和用于低频运行。在一种运行模式中，TFT电路元件315e可控制PMUT元件310e以在高频模式(例如，用于触控、触笔或指纹检测)或低频模式(例如，用于手势或低分辨率触控检测)中运行。在另一运行模式中，TFT电路元件315e可控制PMUT元件310e在交替模式中运行，该模式以相对高的速率(例如，以在约5帧每秒和约240帧每秒之间的帧率)在高频模式和低频模式之间翻转。在另一运行模式中，可利用具有高频分量和低频分量的驱动信号激励PMUT元件310e，以便低分辨率手势和高分辨率指纹成像可同时执行。电子滤波可用于区分在不同频率的所述传回信号。
图3F示出了PMUT阵列105的实例。在图3F中示出的PMUT阵列105可以是例如PMUT子阵列，即是较大PMUT阵列105的一部分。在此实例中，PMUT阵列105包含PMUT元件310f-310i。在这里，TFT电路元件315f包含用于控制PMUT元件310f-310i的行和列寻址电子装置。在此实例中，TFT电路元件315g包含多路复用器电路和本机放大电路。
图4示出了在相同衬底上的有源组件和PMUT阵列的另一实例。在此实例中，PMUT阵列105和TFT电路两者均设置在共同衬底305上，在一些实施方案中，共同衬底305可以是玻璃或塑料。在这里，所述TFT电路包含行驱动器405a和405b以及数据多路复用器和控制电路410。在这里，行驱动器405a和405b能够寻址PMUT阵列105的个别行。在一些实例中，所述TFT电路能够寻址PMUT阵列105的个别列、行、PMUT元件310和/或PMUT元件310的群组。
在此实例中，柔性垫415的阵列可提供与装置的其它组件的连通性。根据一些实施方案，在图4中示出的所述组件是显示装置，例如图1A的显示装置40的一部分。因此，在图4中示出的所述TFT电路可以是图1A的控制系统110的一部分。在一些实施方案中，经由柔性垫415输入的控制信号和/或数据可从控制系统110发送，以及经由柔性垫415输出的数据可例如经由柔性排线发送至控制系统110。在一些实例中，所述TFT电路以及用于控制所述显示器的所述电路能够共享连接至柔性垫415的柔性排线。在一些实施方案中，所述TFT电路(和/或控制系统110的其它组件)能够寻址用于波阵面波束成形、波束转向、接收侧波束成形和/或选择性读出返回信号的PMUT阵列105的至少一部分。
图5A示出了包含PMUT阵列的显示装置的实例。在此实例中显示装置40的单个显示像素505对应于PMUT阵列105的单个PMUT元件310。此类实施方案可在本文中被称作“单元内”实施方案。在一些实施方案中，PMUT元件310可与显示器30中的每个显示像素505对应。在一些实施方案中，PMUT元件310可被定位在显示像素505的一部分中或定位在显示器30的选择区域中，例如接近有效显示区域的拐角或边缘。
在此实例中，显示像素505包含红色子像素505a、绿色子像素505b以及蓝色子像素505c。其它单元内实施方案可包含带有不同数量和/或颜色的子像素的显示像素505。另外，其它单元内实施方案可具有并不包含子像素的显示像素505，例如多状态IMOD像素，所述像素的每个可以提供颜色范围。
在显示装置40的一些高分辨率实施方案中，显示器30可包含具有50微米的间隔或间距的像素500，其大致是每英寸500个点或像素。为了具有用于指纹检测的充分高的分辨率，指纹传感器阵列也可能需要具有每英寸约500个点或像素的间隔。因此，显示装置40的一些单元内实施方案，例如在图5A中示出的实施方案可提供高分辨率显示器30，以及具有用于指纹传感器功能的充分高的分辨率的PMUT阵列105。
在图5A中所示的单元内实施方案中，PMUT阵列105的PMUT元件310被定位在与所述显示子像素基本上相同的平面中，使得所述显示区域的一部分被所述PMUT元件利用。在此类实施方案中，PMUT元件310不透明或基本上不透明是合乎需要的。在其它单元内实施方案中，PMUT阵列105的每个PMUT元件310的一部分或全部可被定位在显示像素505的一或多个显示子像素上方或下方。在此类实施方案中，PMUT元件310透明或基本上透明是合乎需要的。
根据一些实施方案，PMUT阵列105的至少一部分可设置在基本上整个显示器30后面。图5B示出了具有与显示像素阵列共同延伸的PMUT阵列的显示装置的实例。在此实例中，PMUT阵列105被定位在显示器30后面：显示像素505是在PMUT元件310和观看者510之间。在此实例中，PMUT阵列105被设置在衬底305上，所述衬底可以由任何合适的材料形成。对于光将穿过衬底305传输的实施方案(例如，如果衬底305被定位在显示器30和背光面板之间)而言，衬底305可以是玻璃、塑料或另一种透明的或基本上基本上透明的材料。然而，如果光没有必要穿过衬底305传输(例如，如果衬底305被定位在背光面板下面或如果显示器30是发射型显示器，例如有机发光二极管(OLED)显示器)，则衬底305不必由透明的或基本上基本上透明的材料形成。在这里，显示器30包含在衬底515上的显示像素505的阵列，在一些实施方案中，所述衬底可以是玻璃或塑料衬底。
根据特定实施方案，PMUT阵列105可包含不同类型的PMUT元件310。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为用于超声波手势检测的低频发射器和/或接收器的PMUT元件310。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为例如用于超声波指纹、触笔和/或其它生物计量检测的高频发射器和/或接收器的PMUT元件310。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为例如用于手势检测和生物计量感测的低频和高频发射器和/或接收器这两者的PMUT元件310。在一些配置中，PMUT阵列105可包含能够提供按钮功能的PMUT元件310，所述按钮功能可以是验证按钮功能和/或非验证按钮功能。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置在中频模式中运行的PMUT元件310。在中频模式中运行时，显示装置40能够提供手势检测能力和/或接触传感器功能，虽然在某种程度上其比在低频或高频模式中运行具有更低的分辨率。
在图5B中示出的实例中，衬底305和衬底515可经由偶合剂520接合。在这里，衬底515和盖玻璃525经由粘着剂530接合。偶合剂520可包含硅酮、粘着剂，例如环氧树脂、压敏粘着剂(PSA)，或具有合适的声学和光学特性的其它材料。例如，偶合剂520可具有与衬底305和衬底515的较小或基本为零的声学阻抗失配。相似地，粘着剂530可具有与衬底515和盖玻璃525的较小的声学阻抗失配。优选地，在PMUT阵列105和盖玻璃525之间基本上没有气隙。
图5C示出了用于包含LCD显示器和PMUT阵列的显示装置的实例堆叠。为简单起见，未示出所述堆叠的粘着剂层。在这里，显示装置40可包含PMUT阵列105、背光面板532、LCD显示模块535、触控面板540和盖玻璃525。
在此实例中，PMUT阵列105可包含在衬底305上的pMUT阵列和TFT电路。在这里，背光面板532包含背光衬底、反射体薄膜、漫射体薄膜和亮度增强薄膜(BEF)。在此实施方案中，LCD显示模块535包含偏振层、TFT衬底、TFT电路、液晶材料、滤色片和滤色玻璃。在此实例中，触控面板540包含触控面板衬底(在此实例中，其由玻璃形成)和透明的电极层(在此实施方案中，其是氧化铟锡(ITO)层)。在一些实施方案中，用于控制PMUT阵列105的TFT电路和用于控制LCD显示模块535的TFT电路能够共享柔性排线。
图5D示出了包含OLED显示器和PMUT阵列的显示装置的实例堆叠。在此实例中，所述堆叠比图5C所示简单得多。包含TFT衬底、TFT电路和OLED材料的OLED显示模块545比图5C所示的LCD显示模块535简单得多。此外，因为OLED显示模块545是发射型显示模块，因此不需要背光面板。在一些实施方案中，用于控制PMUT阵列105的TFT电路和用于控制OLED显示模块545的TFT电路能够共享柔性排线。
如上所述，具有与显示像素阵列共同延伸的“全尺寸”PMUT阵列105可以提供各种潜在的优点。然而，附接到显示器30背面的全尺寸PMUT阵列105可大大添加费用并增加显示装置的厚度。
根据一些实施方案，PMUT阵列105的至少一部分可设置在显示器30的仅一部分后面。图6A示出了包含在显示器的仅一部分后面的PMUT阵列的显示装置的实例。在图6A中示出的所述元件与图5B中示出的那些元件基本上相似。然而，在图6A的实例中，被PMUT阵列105占用的区域605比被显示器30占用的区域610小得多。
在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为例如用于超声波指纹、触笔和/或其它生物计量检测的高频发射器和/或接收器的PMUT元件310。在一些此类实施方案中，PMUT阵列105可对应于显示装置40的指纹传感器区域或超声波触控板区域。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为用于超声波手势检测的低频发射器和/或接收器的PMUT元件310。在一些此类实施方案中，显示装置40可包含多个区域605，所述区域中的每个对应于PMUT阵列105。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置为例如用于手势检测和生物计量感测的低频和高频发射器和/或接收器这两者的PMUT元件310。在一些实施方案中，PMUT阵列105可包含可配置在中频模式中运行例如用于较低分辨率手势检测和/或接触传感器功能的PMUT元件310。
根据一些实施方案，PMUT阵列105的至少一部分可设置在显示器30的外围区域中。控制系统例如图1A的控制系统110能够控制设置在显示器30的外围区域中以用于生物计量传感器功能(例如指纹传感器功能)、触控板或签名(例如触笔)板功能、手势检测功能和/或按钮功能的PMUT阵列105的一部分。
图6B-D示出了包含接近显示器的外围的PMUT阵列的显示装置的实例。如图6B所示，显示装置40(示出其一部分)可包含连同PMUT阵列105在衬底660上形成的视觉显示器30。显示器30可光学和机械耦接至盖镜头或盖玻璃630。一或多个孔洞180可在盖玻璃630中形成以允许传送和接收声波和超声波190。孔洞180可包含例如一或多个圆形孔洞、长方形或方形孔洞、细长孔洞、锥形孔洞或狭槽。图6C示出了显示装置40的一部分，所述显示装置带有显示器30和在衬底660上形成的PMUT阵列105、带有光学和机械耦接至盖玻璃630的组合件，所述盖玻璃具有在其中形成的一或多个孔洞180。孔洞180可以声学耦合材料186例如硅酮凝胶来填充，以针对PMUT阵列105提供一些环境保护同时允许传送和接收超声波190。图6D示出了设置在耦合材料186上的薄盖或涂层188，所述耦合材料定位在盖玻璃630中形成的孔洞180之内。粘着剂层184可将保护膜片182连接至盖玻璃630，同时所述保护膜片可附接到可连同视觉显示器30在衬底660上形成的PMUT阵列105。涂层188可以是硬涂层，例如类金刚石碳(DLC)、丙烯酸，或足以适应超声波190的传送同时提供针对显示装置40的PMUT阵列105、相关联电路和显示器30的另外环境保护的其它合适的涂层材料。
图7A-7F示出了设置在显示器的外围区域中的PMUT阵列的实例。在这些实例中，用于所述显示器的TFT电路和用于PMUT阵列105的TFT电路设置在相同(例如共同)的衬底上。
例如，在图7A中，用于PMUT阵列105的TFT电路705与用于显示器的TFT电路730设置在相同衬底(衬底305)上。所述显示器可以是例如LCD或OLED显示器。在这里，数据多路复用器和控制电路410可经由扇出区域710连接至柔性垫415。在此实例中PMUT阵列105是可配置为指纹传感器或超声波触控板的单个pMUT阵列。然而，在替代的实施方案中，PMUT阵列105的至少一部分可经配置用于其它功能，例如手势检测功能和/或按钮功能。在此实施方案中，PMUT阵列105设置在显示装置40的在有效显示区域之外的拐角中。所述显示区域可与如图7A所示的TFT电路730的区域大致共同延伸。在一些实施方案中，在衬底305上的一或多个柔性垫可提供在TFT电路705和外部电路之间的电连接。一或多个柔性排线可附接和电连接到在衬底305上的柔性垫415的至少一部分。例如，柔性排线可在用于控制PMUT阵列105的至少一部分的电路和用于控制所述显示器的TFT电路730之间共享。
在图7B中，用于PMUT阵列105的TFT电路705与用于显示器的TFT电路730设置在相同衬底305上。在此实例中，PMUT阵列105包含PMUT子阵列105a和105b。在此实施方案中，PMUT子阵列105a-b设置在有效显示区域之外。在此实施方案中，PMUT子阵列105a和105b分别沿显示装置40的侧面715a和715b的至少一部分延伸。例如，低频PMUT元件的一维字符串可沿显示装置40的第一侧面715a定位，以及低频PMUT元件的另一字符串可沿显示装置40的第二侧面715b定位。在另一实例中，第一PMUT元件可沿第一侧面715a接近显示装置40的一个拐角定位，以及第二PMUT元件可沿第一侧面715a接近显示装置40的第二拐角定位。第三和第四PMUT元件可沿第二侧面715b接近显示装置40的第三和第四拐角定位。接近显示装置40的四个拐角中的每个配置的所述PMUT元件可允许经由手指、手或定位在显示装置40上方的其它物体的三角测量来进行手势检测。在子阵列中的一个以上的PMUT元件可在显示装置40的每个拐角中或沿一或多个侧面配置。在一些实例中，PMUT子阵列105a和105b可经配置用于手势检测。在此实施方案中，PMUT子阵列105a和105b可由TFT电路705驱动，所述TFT电路可设置在显示装置40的两个拐角中。在替代的实施方案中，TFT电路705和PMUT阵列105可经配置用于其它功能，例如指纹传感器功能或按钮功能。
在图7C中，PMUT阵列105包含PMUT子阵列105a、105b和105f，它们全部设置在所述有效显示区域之外。如图7B所示的实施方案，PMUT子阵列105a和105b可分别沿显示装置40的侧面715a和715b的一部分或全部延伸。在一些实例中，PMUT子阵列105a和105b可经配置用于手势检测。在此实施方案中，PMUT子阵列105f可经配置用于指纹传感器或超声波触控板功能。因此，在此实例中，用于PMUT阵列105的TFT电路705可包含用于指纹传感器和手势检测功能的TFT电路。
在图7D中，PMUT阵列105包含PMUT子阵列105g-105i，它们全部设置在所述有效显示区域之外。在这里，扇出区域710和柔性垫415偏移以允许用于PMUT子阵列105g-105i的空间。在此实施方案中，PMUT子阵列105g-105i可经配置用于按钮功能。因此，在此实例中，用于PMUT阵列105的TFT电路705可包含用于按钮功能的TFT电路。所述按钮功能可包括用或不用验证功能控制显示装置40的一些方面。因此，此类按钮可被称为“验证”按钮或“非验证”按钮。用于验证按钮的PMUT子阵列可比用于非验证按钮的PMUT子阵列包含多得多的PMUT元件310，以允许指纹的更高分辨率成像。在一些实例中，非验证按钮可与单个PMUT元件310、PMUT元件310的小(例如二乘二)阵列或PMUT元件310的较大阵列对应。
在一些实施方案中，PMUT子阵列105g-105i中的至少一个可经配置用于验证按钮功能，以及PMUT子阵列105g-105i中的至少一个可经配置用于非验证按钮功能。在此类实施方案中，用于PMUT阵列105的TFT电路705可包含用于验证按钮功能(例如指纹传感器功能)和非验证按钮功能的TFT电路。在一些实施方案中，验证按钮也可充当非验证按钮。
图7E包含PMUT子阵列105j和105k，所述PMUT子阵列中的每个可位于显示装置40的拐角中。在此实例中PMUT子阵列105j能够提供指纹传感器功能以及PMUT子阵列105k能够提供按钮功能。因此，在此实例中，用于PMUT阵列105的TFT电路705a包含用于指纹传感器功能的TFT电路，以及TFT电路705b包含用于按钮功能的TFT电路，所述按钮功能可以是验证按钮功能或非验证按钮功能。
图7F包含PMUT子阵列105a、105b和105l-105n。如图7B所示的实施方案，PMUT子阵列105a和105b分别沿显示装置40的侧面715a和715b的一部分或全部延伸。在此实例中PMUT子阵列105a和105b可经配置用于手势检测。
在此实施方案中，PMUT子阵列105l能够提供指纹传感器功能和手势检测功能这两者。在这里，PMUT子阵列105m能够提供按钮功能。在此实例中，PMUT子阵列105n能够提供手势检测功能和按钮功能这两者。因此，在此实例中，用于PMUT阵列105的TFT电路705c包含用于指纹传感器功能和手势检测功能的TFT电路。在这里，TFT电路705d包含用于按钮功能的TFT电路以及用于手势检测功能的TFT电路，其中，所述按钮功能可以是验证按钮功能或非验证按钮功能。
鉴于前述，对本领域普通技术人员将显而易见的是，各种其它配置在本公开的范围内。例如，一些替代的实施方案可包含设置在所述显示器外围的每个拐角中的PMUT子阵列，其能够提供手势检测功能。所述PMUT子阵列可提供发送和接收用于手势检测的超声波信号的完整能力。在一些实施方案中，在移动装置上的一或多个麦克风可用于接收由所述PMUT元件生成的超声波以进一步辅助手势检测。典型的麦克风具有受限的音频范围(例如100至10,000Hz响应)，而更高性能的音频麦克风可响应于高达180kHz或200kHz的超声波频率。所述麦克风可被定位在移动装置中的各个位置，例如接近所述装置面的底部。高性能电话可具有在电话壳体的正面和/或背面上用于提高音频清晰度和抵消噪声的多个麦克风。带有高频响应的麦克风可连同在接收模式中运行的PMUT元件辅助手势检测。因此，在一些替代的实施方案中，用于手势检测的至少一些接收器可以是显示装置的麦克风。
在一些实施方案中，触控面板和PMUT阵列105的至少部分可共享共同的柔性排线。根据一些实施方案，触控面板衬底或盖玻璃可具有另外电极，其用于顶侧电连接至位于显示区域的外围的PMUT阵列105的至少一部分。在一些此类实施方案中，这些另外电极可提供与控制系统的至少一部分的电连通性。
一些此类实施方案可具有包含设置在独立衬底上的独立TFT电路的控制系统，所述独立TFT电路用于所述显示器和用于PMUT阵列105的至少一部分，所述PMUT阵列105的至少一部分可设置在所述显示器的外围上。在一些此类实施方案中，这些另外电极可经配置用于与电路例如TFT电路、与经配置用于指纹传感器功能和/或手势检测功能的PMUT阵列105的一部分的电连通性。在一些此类实施方案中，这些另外电极可经配置用于与电路例如TFT电路、与经配置用于按钮功能(例如，验证或非验证按钮功能)的PMUT阵列105的一部分的电连通性。
图8A和8B示出了说明包含如本文所述的至少一个PMUT阵列的显示装置的系统框图的实例。显示装置40可例如是蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变体也说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和一或多个麦克风46。外壳41可以从包含注塑成型和真空成形的各种制造工艺中的任一种形成。另外，外壳41可由各种材料中的任一种制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。外壳41可包含可移除部分(未示出)，所述可移除部分可与具有不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换。
如本文所述，显示器30可以是包含双稳态或模拟显示器的各种显示器中的任一种。显示器30还可包含平板显示器，例如等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD，或非平板显示器，例如CRT或其它管式装置。另外，显示器30可以包含基于干涉式调制器(IMOD)的显示器。
显示装置40的组件在图8B中示意性地示出。显示装置40包含外壳41且可包含至少部分封装在其中的另外组件。例如，显示装置40包含网络接口27，其包含可以耦合到收发器47的天线43。网络接口27可以是用于可在显示装置40上显示的图像数据的源。因此，网络接口27是图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接至处理器21，处理器21连接至调节硬件52。调节硬件52能够调节信号(例如滤波或以其它方式操控信号)。调节硬件52可以连接至扬声器45和麦克风46。处理器21也可以连接至输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29可以耦合至帧缓冲器28和耦合至阵列驱动器22，所述阵列驱动器继而可以耦合至显示阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图8B中未具体描绘的元件)能够充当存储器装置且能够与处理器21通信。在一些实施方案中，电源50可以向特定显示装置40设计中的基本上所有组件提供电力。
在此实例中，显示装置40还可包含一或多个线性或二维PMUT阵列77。在一些实施方案中，PMUT阵列77的至少一部分可设置在显示器30后面。在一些此类实施方案中，PMUT阵列77可设置在显示器30的仅一部分后面，而在其它实施方案中，PMUT阵列77可设置在显示器30的基本上全部区域后面。在一些实施方案中，PMUT阵列77的至少一部分可被包含在显示阵列30的一或多个显示像素内。如本文所述，处理器21可以是能够(至少部分)控制PMUT阵列77的控制系统的一部分。因此，如在本文中其它地方所描述的控制系统110可包含处理器21和/或显示装置40的其它元件，例如TFT。
在一些实施方案中，处理器21(和/或控制系统110的另一元件)能够根据在PMUT阵列77在低频模式中运行时所检测到的一或多个手势提供用于控制显示装置40的输入。在一些实施方案中，处理器21(和/或控制系统110的另一元件)能够根据在PMUT阵列77在中频模式中运行时所确定的一或多个触控位置和/或动作提供用于控制显示装置40的输入。在一些实施方案中，处理器21(和/或控制系统110的另一元件)能够根据在PMUT阵列77在高频模式中运行时所确定的指纹数据或触笔输入数据提供用于控制显示装置40的输入。
网络接口27包含天线43及收发器47，使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻例如处理器21的数据处理需求。天线43可以传送和接收信号。在一些实施方案中，天线43根据包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g)的IEEE16.11标准或包含IEEE 802.11a、b、g、n及其进一步实施方案的IEEE 802.11标准发射和接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据标准发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43可以经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络(例如，利用3G、4G或5G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可以预处理从天线43接收的信号，使得其可由处理器21接收并进一步操控。收发器47也可以处理从处理器21接收的信号，使得所述信号可经由天线43从显示装置40传送。
在一些实施方案中，可由接收器替换收发器47。另外，在一些实施方案中，网络接口27可由可以存储或生成将发送至处理器21的图像数据的图像源替换。处理器21可以控制显示装置40的整体运行。处理器21接收数据，例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据，并将所述数据处理为原始图像数据或可易于被处理为原始图像数据的格式。处理器21可以将经处理数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。例如，此类图像特性可包含色彩、饱和度和灰度级。
处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的运行。调节硬件52可包含放大器和滤波器，其用于将信号传送到扬声器45且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可以是显示装置40内的分立组件，或可并入处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21生成的原始图像数据，且可适当地重新格式化所述原始图像数据以用于高速传送到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将所述原始图像数据重新格式化为具有类栅格格式的数据流，使得其具有适合于跨显示阵列30扫描的时间次序。接着驱动控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29例如LCD控制器往往作为单独集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但可以许多方式来实现此类控制器。例如，控制器可作为硬件嵌入在处理器21中，作为软件嵌入在处理器21中，或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的显示元件的x-y矩阵的数百且有时数千(或更多)个引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器30适于本文中所描述的任何类型的显示器。例如，驱动器控制器29可以是常规显示器控制器或IMOD显示元件控制器(例如多态IMOD(MS-IMOD)显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可以是常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，MS-IMOD显示元件驱动器)。此外，显示器30可以是常规的显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含IMOD显示元件阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22整合。此实施方案可适用于高度整合的系统，例如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。
在一些实施方案中，输入装置48能够允许例如用户控制显示装置40的运行。输入装置48可以包含小键盘(例如，QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏、与显示阵列30整合的触敏屏，或压敏或热敏膜。麦克风46能够充当用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的运行。
电源50可以包含各种能量存储装置。例如，电源50可以是可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自例如壁式插座或光伏装置或阵列的电力充电。替代地，可再充电电池可无线地充电。电源50也可以是可再生能源、电容器或太阳能电池，其包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电源50也能够从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干地点的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上述优化可在任何数目的硬件和/或软件组件中和以各种配置实现。
如本文所使用，指一列项目“中的至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包含单个成员。作为实例，“a、b或c中的至少一者”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
结合本文中揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法过程可实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已在功能性方面基本上加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中加以说明。此类功能在硬件还是软件中实现取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
结合本文中所揭示的方面描述的用以实现各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过以下各者来实现或执行：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)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件，或经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实现为计算装置的组合，例如DSP与微处理器、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处理器的组合，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定过程及方法可由特定针对给定功能的电路执行。
在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实现所描述的功能。本说明书中所描述的主题的实施方案也可实现为一或多个计算机程序，即，计算机程序指令的一或多个模块，所述计算机程序指令编码于计算机存储媒体上以供由数据处理设备执行或以控制数据处理设备的运行。
如果在软件中实现，则所述功能可作为一或多个指令或编码而存储于计算机可读媒体(例如，非暂时性媒体)上或经由所述计算机可读媒体传送。本文中所揭示的方法或算法的过程可以在可以驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实现。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体两者，所述通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可通过计算机访问的任何可供使用的媒体。以实例说明而非限制，非暂时性媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用的磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常是以磁性方式再现数据，而光盘是用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的运行可作为代码及指令中的任一者或任何组合或集合而驻留在可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
对于本领域的技术人员而言，本公开中所描述的实施方案的各种修改可为显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案。因此，权力要求书并不旨在限于本文中所示的实施方案，而应符合与本公开、本文所揭示的原理及新颖特征相一致的最广泛范围。另外，本领域的技术人员将易于了解，术语“上部”和“下部”、“上方”和“在下面”以及“覆盖”和“下伏”有时为了易于描述各图而使用，并且指示与在适当取向页面上的图的取向对应的相对位置，且可能并不反映所实施装置的正确取向。
在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合实现。相反地，在单个实施方案的上下文中描述的各种特征还可分开来在多个实施方案中实现或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上文可能将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征从所述组合中删除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
相似地，虽然在附图中按特定次序描绘操作，但此不应被理解为要求按所示的特定次序或按循序次序执行此类操作，或执行所有所说明的操作，以实现所要结果。另外，附图可能以流程图形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，可将未描绘的其它操作并入于经示意性说明的实例过程中。例如，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或之间执行一或多个另外操作。在某些情况下，多任务处理及并行处理可能是有利的。此外，不应将上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离理解为所有实施方案中需要此分离，且应理解所描述程序组件及系统一般可一同整合在单个软件产品中或封装至多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序来执行且仍实现所要结果。

Claims (32)

1.一种显示装置，包括：
衬底；
显示器，其耦合至所述衬底；
接近所述显示器的压电微机械超声波换能器PMUT阵列，其中所述PMUT阵列的至少一部分驻留在所述衬底上；
多个薄膜晶体管TFT，至少所述TFT的第一阵列驻留在所述衬底上且包括用于控制所述显示器的电路，且至少所述TFT的第二阵列驻留在所述衬底上且包括用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的电路；以及
控制系统。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制系统能够：
进行是否要使所述PMUT阵列的至少一部分在低频模式或高频模式中的至少一种中运行的确定；以及
根据所述确定控制所述PMUT阵列的至少一部分在所述低频模式或所述高频模式中的至少一种中运行。
3.根据权利要求2所述的显示装置，进一步包含接口系统，其中，所述确定是至少部分根据从所述接口系统接收到的输入而进行。
4.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述低频模式对应于50kHz至200kHz的频率范围。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述低频模式对应于手势检测模式，在所述模式中能检测接近所述显示器的自由空间手势。
6.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述高频模式对应于1MHz至25MHz的频率范围。
7.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述高频模式对应于指纹传感器模式或触笔检测模式。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述控制系统能够至少部分地基于在所述PMUT阵列在所述指纹传感器模式中运行时所采集的指纹数据来执行验证过程。
9.根据权利要求8所述的显示装置，进一步包含存储器系统，其中，所述验证过程包括：
经由所述显示器提供将至少一个手指放置在所述显示装置的表面上的提示；
经由所述PMUT阵列的至少一部分接收至少一个指纹图像；
确定对应于所述至少一个指纹图像的所接收到的指纹数据；以及
比较所述所接收到的指纹数据和在所述存储器系统中的所存储的指纹数据。
10.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述控制系统能够：
进行是否要使所述PMUT阵列的至少一部分在所述高频模式、所述低频模式或中频模式中运行的确定；以及
根据所述确定控制所述PMUT阵列的至少一部分在所述高频模式、所述低频模式或所述中频模式中运行。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述显示装置能够在所述控制系统正在控制所述PMUT阵列的至少一部分在所述中频模式中运行时提供接触传感器功能。
12.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述中频模式对应于200kHz至1MHz的频率范围。
13.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的第一PMUT元件在所述低频模式中运行以及控制所述PMUT阵列的第二PMUT元件在所述高频模式中运行。
14.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的PMUT元件在所述低频模式中运行以及在所述高频模式中运行。
15.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列是压电微机械超声波换能器pMUT阵列或电容式微机械超声波换能器cMUT阵列。
16.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分以用于波阵面波束成形、波束转向、接收侧波束成形或选择性读出返回信号中的至少一个。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分以产生基本上平面、球面或圆柱形形状的波阵面。
18.根据权利要求16所述的显示装置，其中，所述控制系统能够寻址所述PMUT阵列的至少一部分以在至少一个位置中产生相长或相消干涉。
19.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制系统能够激励所述PMUT阵列的PMUT元件并经由所述相同PMUT元件检测响应。
20.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制系统能够控制所述PMUT阵列的第一PMUT元件作为声学发射器且控制所述PMUT阵列的第二PMUT元件作为声学接收器。
21.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列的至少一部分是有源矩阵PMUT阵列。
22.根据权利要求21所述的显示装置，其中，所述有源矩阵PMUT阵列包含驱动电路和感测电路。
23.根据权利要求21所述的显示装置，其中，所述有源矩阵PMUT阵列包含行和列寻址电路、多路复用器电路、多路分用器电路、本机放大电路或模数转换电路中的至少一种。
24.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列的至少一部分设置在所述显示器的仅一部分后面。
25.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列的至少一部分设置在所述显示器的外围区域中。
26.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述控制系统能够控制设置在所述显示器的外围区域中的所述PMUT阵列的一部分以用于指纹传感器功能、签名板功能、触笔检测功能、手势检测功能或按钮功能中的至少一种。
27.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列的至少一部分设置在基本上整个所述显示器后面。
28.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述衬底是玻璃衬底。
29.根据权利要求1所述的显示装置，其中，用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的所述电路和用于控制所述显示器的所述电路能够共享柔性排线。
30.根据权利要求1所述的显示装置，进一步包括：
盖玻璃；
设置在所述盖玻璃上的电极，所述电极经配置用于至用于控制所述PMUT阵列的至少一部分的电路的顶侧电连接。
31.根据权利要求30所述的显示装置，其中，所述电极经配置用于和用于设置在所述显示器的外围上的至少一个PMUT元件的电路进行连接。
32.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述PMUT阵列的单个PMUT元件和所述显示器的单个像素对应。
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Families Citing this family (191)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9511994B2 (en) 2012-11-28 2016-12-06 Invensense, Inc. Aluminum nitride (AlN) devices with infrared absorption structural layer
US10726231B2 (en) 2012-11-28 2020-07-28 Invensense, Inc. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (PMUT) on integrated circuit (IC) for fingerprint sensing
US9618405B2 (en) 2014-08-06 2017-04-11 Invensense, Inc. Piezoelectric acoustic resonator based sensor
US10497747B2 (en) 2012-11-28 2019-12-03 Invensense, Inc. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (PMUT) on integrated circuit (IC) for fingerprint sensing
US9114977B2 (en) 2012-11-28 2015-08-25 Invensense, Inc. MEMS device and process for RF and low resistance applications
US10123775B2 (en) * 2013-03-14 2018-11-13 Volcano Corporation Transducer with protective layer and associated devices, systems, and methods
CN105980968B (zh) 2013-12-12 2019-05-07 高通股份有限公司 微机械超声波换能器和显示器
EP3110628B1 (en) * 2014-02-28 2019-07-03 The Regents of the University of California Variable thickness diaphragm for a wideband robust piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pmut)
US9931670B2 (en) * 2014-05-23 2018-04-03 Konica Minolta Laboratory U.S.A., Inc. Integrated ultrasound transducer
FR3026734B1 (fr) * 2014-10-02 2023-01-06 Commissariat Energie Atomique Structure mecanique comprenant un actionneur et des moyens d'amplification mecanique et procede de fabrication
KR102199359B1 (ko) * 2014-10-13 2021-01-07 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치 및 그 제조 방법
US10139479B2 (en) 2014-10-15 2018-11-27 Qualcomm Incorporated Superpixel array of piezoelectric ultrasonic transducers for 2-D beamforming
CN104706334B (zh) * 2015-03-30 2017-08-11 京东方科技集团股份有限公司 一种具有健康监测功能的显示面板及显示装置
US10387704B2 (en) * 2015-06-29 2019-08-20 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for enabling the touchscreen display of a mobile device
US10955976B2 (en) * 2015-07-09 2021-03-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Flexible display
US9928398B2 (en) 2015-08-17 2018-03-27 Invensense, Inc. Always-on sensor device for human touch
CN105046243B (zh) * 2015-08-25 2019-12-20 业成光电（深圳）有限公司 显示装置
US10722918B2 (en) 2015-09-03 2020-07-28 Qualcomm Incorporated Release hole plus contact via for fine pitch ultrasound transducer integration
KR101575086B1 (ko) 2015-09-08 2015-12-07 주식회사 알지에스전자 초음파를 이용한 터치입력 처리시스템
US10067229B2 (en) * 2015-09-24 2018-09-04 Qualcomm Incorporated Receive-side beam forming for an ultrasonic image sensor
US10948619B2 (en) * 2015-09-30 2021-03-16 Schlumberger Technology Corporation Acoustic transducer
KR102476610B1 (ko) 2015-10-02 2022-12-12 삼성전자주식회사 터치 패드, 이를 이용한 터치 스크린 및 전자 장치, 및 터치 패드의 제조 방법
US10635222B2 (en) * 2015-10-02 2020-04-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Touch pad and electronic apparatus using the same, and method of producing touch pad
US10497748B2 (en) * 2015-10-14 2019-12-03 Qualcomm Incorporated Integrated piezoelectric micromechanical ultrasonic transducer pixel and array
AT518599A3 (de) * 2015-10-30 2018-11-15 Essential Products Inc Fingerabdrucksensoren für Mobilgeräte
US9710689B2 (en) 2015-10-30 2017-07-18 Essential Products, Inc. Fingerprint sensors for mobile devices
KR20170053109A (ko) * 2015-11-05 2017-05-15 주식회사 모다이노칩 압력 센서 및 이를 구비하는 복합 소자
CN106951816A (zh) 2016-01-07 2017-07-14 上海箩箕技术有限公司 光学指纹传感器模组
CN106951817A (zh) * 2016-01-07 2017-07-14 上海箩箕技术有限公司 光学指纹传感器模组
SE539636C2 (en) 2016-03-14 2017-10-24 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device and method for capturing a fingerprint using the sensing device
JPWO2017168823A1 (ja) * 2016-03-31 2019-02-07 コニカミノルタ株式会社 ユーザーインターフェースモジュール及びスマートデバイス
US20190036004A1 (en) * 2016-04-01 2019-01-31 Intel Corporation Strain sensitive piezoelectric system with optical indicator
US9898640B2 (en) * 2016-05-02 2018-02-20 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device and method for capturing a fingerprint using the sensing device
US11813639B2 (en) * 2016-05-03 2023-11-14 Vanguard International Semiconductor Singapore Pte. Ltd. Electrode arrangement for a pMUT and pMUT transducer array
US10445547B2 (en) 2016-05-04 2019-10-15 Invensense, Inc. Device mountable packaging of ultrasonic transducers
US10670716B2 (en) 2016-05-04 2020-06-02 Invensense, Inc. Operating a two-dimensional array of ultrasonic transducers
US10656255B2 (en) 2016-05-04 2020-05-19 Invensense, Inc. Piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (PMUT)
US10315222B2 (en) 2016-05-04 2019-06-11 Invensense, Inc. Two-dimensional array of CMOS control elements
US10325915B2 (en) 2016-05-04 2019-06-18 Invensense, Inc. Two-dimensional array of CMOS control elements
CN105893985B (zh) * 2016-05-05 2018-04-03 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及其制造方法
US10562070B2 (en) 2016-05-10 2020-02-18 Invensense, Inc. Receive operation of an ultrasonic sensor
US10706835B2 (en) 2016-05-10 2020-07-07 Invensense, Inc. Transmit beamforming of a two-dimensional array of ultrasonic transducers
US10539539B2 (en) 2016-05-10 2020-01-21 Invensense, Inc. Operation of an ultrasonic sensor
US10632500B2 (en) 2016-05-10 2020-04-28 Invensense, Inc. Ultrasonic transducer with a non-uniform membrane
US11673165B2 (en) 2016-05-10 2023-06-13 Invensense, Inc. Ultrasonic transducer operable in a surface acoustic wave (SAW) mode
US10441975B2 (en) 2016-05-10 2019-10-15 Invensense, Inc. Supplemental sensor modes and systems for ultrasonic transducers
US10452887B2 (en) 2016-05-10 2019-10-22 Invensense, Inc. Operating a fingerprint sensor comprised of ultrasonic transducers
US10600403B2 (en) 2016-05-10 2020-03-24 Invensense, Inc. Transmit operation of an ultrasonic sensor
US10408797B2 (en) 2016-05-10 2019-09-10 Invensense, Inc. Sensing device with a temperature sensor
CN109313496B (zh) * 2016-06-09 2021-11-09 艾托有限公司 压电触摸装置
US9735185B1 (en) * 2016-06-10 2017-08-15 Essential Products, Inc. Hollowed electronic display
WO2017218299A1 (en) 2016-06-17 2017-12-21 Chirp Microsystems, Inc. Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers having stress relief features
JP6684167B2 (ja) * 2016-06-27 2020-04-22 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
US10721568B2 (en) * 2016-07-01 2020-07-21 Intel Corporation Piezoelectric package-integrated acoustic transducer devices
CN106250834B (zh) * 2016-07-25 2019-05-10 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别显示面板、其制作方法、其驱动方法及显示装置
CN106446817B (zh) * 2016-09-18 2018-03-20 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别器件、触摸显示面板和指纹识别器件驱动方法
WO2018081439A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Cts Corporation Transducer, transducer array, and method of making the same
KR101847295B1 (ko) * 2016-10-31 2018-05-28 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 초음파 신호의 송수신을 이용하는 사용자 인터페이스 장치
US10405101B2 (en) * 2016-11-14 2019-09-03 USound GmbH MEMS loudspeaker having an actuator structure and a diaphragm spaced apart therefrom
CN108122941A (zh) * 2016-11-28 2018-06-05 南昌欧菲生物识别技术有限公司 有机发光二极管显示屏指纹识别装置及电子设备
CN106598327B (zh) * 2016-11-30 2019-06-07 京东方科技集团股份有限公司 触控显示驱动单元电路、驱动方法、电路和显示装置
CN106530968B (zh) * 2016-12-27 2019-09-20 京东方科技集团股份有限公司 显示装置和显示装置的控制方法
CN106711320A (zh) * 2017-01-09 2017-05-24 清华大学 一种超声波指纹采集器件及其制备方法
CN108363938A (zh) * 2017-01-25 2018-08-03 众智光电科技股份有限公司 超声波生物识别传感器
KR20180091597A (ko) * 2017-02-07 2018-08-16 삼성전자주식회사 초음파 신호를 이용하여 지문 정보를 획득하는 전자 장치
CN116279746A (zh) 2017-02-27 2023-06-23 华为技术有限公司 车载系统的控制方法和装置
KR102264431B1 (ko) 2017-03-16 2021-06-15 삼성전자 주식회사 복수의 압전 소자를 구비하는 전자 장치
US11696506B2 (en) * 2017-03-29 2023-07-04 Nitto Denko Corporation Piezoelectric device with orientation control layer formed of sazo and manufacturing method thereof
CN108694364B (zh) * 2017-04-12 2021-10-19 清华大学 一种指纹采集装置及其制备方法
US10846501B2 (en) * 2017-04-28 2020-11-24 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Acoustic biometric touch scanner
US10489627B2 (en) 2017-04-28 2019-11-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Acoustic biometric touch scanner
US10891461B2 (en) 2017-05-22 2021-01-12 Invensense, Inc. Live fingerprint detection utilizing an integrated ultrasound and infrared sensor
US10474862B2 (en) 2017-06-01 2019-11-12 Invensense, Inc. Image generation in an electronic device using ultrasonic transducers
CN107220630B (zh) * 2017-06-07 2021-09-03 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其驱动方法、显示装置
US10569302B2 (en) 2017-06-26 2020-02-25 Qualcomm Incorporated Biometric sensor with force detection and ultrasonic imaging capability
US20180373913A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Qualcomm Incorporated Ultrasonic fingerprint sensor for under-display applications
CN107275376B (zh) * 2017-06-27 2019-12-20 上海天马微电子有限公司 一种显示面板及显示装置
US10643052B2 (en) 2017-06-28 2020-05-05 Invensense, Inc. Image generation in an electronic device using ultrasonic transducers
CN107563273B (zh) * 2017-07-06 2021-07-27 业泓科技(成都)有限公司 超声波感测模组及其制作方法、电子装置
DE102017116012A1 (de) * 2017-07-17 2019-01-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anzeigevorrichtungen und pixel für eine anzeigevorrichtung
CN107368227B (zh) * 2017-07-18 2019-12-06 京东方科技集团股份有限公司 一种触控显示基板、触控显示装置
CN107451567B (zh) * 2017-08-03 2021-02-26 北京小米移动软件有限公司 具有指纹识别功能的终端
CN107463900B (zh) * 2017-08-03 2020-11-20 北京小米移动软件有限公司 具有指纹识别功能的终端
KR102011565B1 (ko) * 2017-08-04 2019-08-16 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 비접촉 제스처 인식 시스템 및 그 방법
JP7089020B2 (ja) 2017-08-09 2022-06-21 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー 光学機器と統合された超音波生体感知デバイス
CN109426021B (zh) * 2017-08-25 2021-09-03 群创光电股份有限公司 显示装置
CN109472182B (zh) * 2017-09-08 2020-09-22 茂丞科技(深圳)有限公司 晶圆级超声波芯片规模制造及封装方法
CN109491552A (zh) * 2017-09-12 2019-03-19 南昌欧菲生物识别技术有限公司 电子设备
JP7172044B2 (ja) * 2017-09-12 2022-11-16 セイコーエプソン株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、圧電デバイス、および超音波センサー
KR102395636B1 (ko) * 2017-10-20 2022-05-06 엘지디스플레이 주식회사 압전 패널 스피커 및 이를 포함하는 전자 기기
SE1751354A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-01 Fingerprint Cards Ab Controllable ultrasonic fingerprint sensing system and method for controlling the system
US10936841B2 (en) 2017-12-01 2021-03-02 Invensense, Inc. Darkfield tracking
US10997388B2 (en) 2017-12-01 2021-05-04 Invensense, Inc. Darkfield contamination detection
US10984209B2 (en) 2017-12-01 2021-04-20 Invensense, Inc. Darkfield modeling
EP3412207B1 (de) 2017-12-12 2020-04-01 Siemens Healthcare GmbH Mammographie-bildgebung
EP3729331A4 (en) * 2017-12-21 2021-03-03 Fingerprint Cards AB DISPLAY ARRANGEMENT INCLUDING ULTRASOUND BIOMETRIC DETECTION SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE DISPLAY ARRANGEMENT
US11938515B2 (en) * 2017-12-22 2024-03-26 Invensense, Inc. Method for tuning the resonant frequency of a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer
KR102433315B1 (ko) 2017-12-27 2022-08-16 삼성전자주식회사 초음파 트랜스듀서가 임베디드된 유기 발광 다이오드 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
US11151355B2 (en) 2018-01-24 2021-10-19 Invensense, Inc. Generation of an estimated fingerprint
US11929731B2 (en) 2018-02-18 2024-03-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversely-excited film bulk acoustic resonator with optimized electrode mark, and pitch
US11509279B2 (en) 2020-07-18 2022-11-22 Resonant Inc. Acoustic resonators and filters with reduced temperature coefficient of frequency
US20210328574A1 (en) 2020-04-20 2021-10-21 Resonant Inc. Small transversely-excited film bulk acoustic resonators with enhanced q-factor
US20220116015A1 (en) 2018-06-15 2022-04-14 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator with optimized electrode thickness, mark, and pitch
US11323096B2 (en) 2018-06-15 2022-05-03 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator with periodic etched holes
US10755067B2 (en) 2018-03-22 2020-08-25 Invensense, Inc. Operating a fingerprint sensor comprised of ultrasonic transducers
KR102637666B1 (ko) * 2018-05-14 2024-02-16 엑소 이미징, 인크. 열압착 본딩, 공융 본딩, 및 솔더 본딩을 사용하는 마이크로머신 pMUT 어레이들 및 전자기기들을 위한 통합 기법들
US10719175B2 (en) * 2018-05-21 2020-07-21 UltraSense System, Inc. Ultrasonic touch sensor and system
US10585534B2 (en) 2018-05-21 2020-03-10 UltraSense Systems, Inc. Ultrasonic touch feature extraction
US10466844B1 (en) 2018-05-21 2019-11-05 UltraSense Systems, Inc. Ultrasonic touch and force input detection
US20190354238A1 (en) 2018-05-21 2019-11-21 UltraSense Systems, Inc. Ultrasonic touch detection and decision
US11333548B2 (en) 2018-05-23 2022-05-17 Cornell University Ultrasonic Fourier transform analog computing apparatus, method, and applications
US10754385B2 (en) * 2018-05-28 2020-08-25 Innovasonic, Inc. Display with acoustic or ultrasonic features
US11728785B2 (en) 2018-06-15 2023-08-15 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversely-excited film bulk acoustic resonator using pre-formed cavities
US11264966B2 (en) 2018-06-15 2022-03-01 Resonant Inc. Solidly-mounted transversely-excited film bulk acoustic resonator with diamond layers in Bragg reflector stack
KR102544608B1 (ko) * 2018-07-04 2023-06-19 삼성전자주식회사 생체 센서를 이용하여 획득된 생체 정보를 포함하는 이미지의 상태에 기반하여, 생체 정보와 관련된 인증을 수행 하는 방법 및 이를 구현한 전자 장치
CN109003950B (zh) * 2018-08-08 2021-05-25 苏州晶方半导体科技股份有限公司 一种超声波指纹芯片的封装结构以及封装方法
US20200074133A1 (en) * 2018-09-05 2020-03-05 Zeppelin Corporation Portable device with fingerprint pattern recognition module
KR102631709B1 (ko) * 2018-09-18 2024-01-31 삼성전자주식회사 생체신호 획득 장치 및 방법과, 생체정보 추정 장치
KR102486154B1 (ko) * 2018-11-02 2023-01-10 엘지디스플레이 주식회사 초음파 센서, 초음파 센싱 장치 및 디스플레이 장치
CN109341843B (zh) * 2018-11-08 2020-03-06 吉林大学 一种微振动传感器及其制备方法
US11329098B2 (en) 2018-11-08 2022-05-10 Vanguard International Semiconductor Singapore Pte. Ltd. Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers and methods for fabricating thereof
WO2020105757A1 (ko) * 2018-11-23 2020-05-28 엘지전자 주식회사 이동 단말기
TWI702741B (zh) * 2018-11-28 2020-08-21 茂丞科技股份有限公司 具懸浮結構的晶圓級超聲波晶片模組及其製造方法
TW202034217A (zh) * 2018-12-07 2020-09-16 美商蝴蝶網路公司 超音波指紋偵測和相關設備及方法
CA3121805A1 (en) 2018-12-07 2020-06-11 Octant, Inc. Systems for protein-protein interaction screening
KR20200070828A (ko) 2018-12-10 2020-06-18 삼성전자주식회사 전자기기의 지문인식 센서
TWI692888B (zh) * 2018-12-14 2020-05-01 茂丞科技股份有限公司 晶圓級超聲波晶片組件及其製造方法
CN109492623B (zh) 2018-12-28 2021-03-16 武汉华星光电技术有限公司 超声波指纹识别模组及显示面板
US10936843B2 (en) 2018-12-28 2021-03-02 Invensense, Inc. Segmented image acquisition
CN109905833B (zh) * 2018-12-31 2021-04-20 瑞声科技(新加坡)有限公司 Mems麦克风制造方法
CN111405455B (zh) * 2019-01-02 2022-06-07 京东方科技集团股份有限公司 发声装置及其制作方法以及显示装置
CN109815918B (zh) * 2019-01-28 2021-11-05 京东方科技集团股份有限公司 指纹识别模组及其制作方法和驱动方法、显示装置
CN109817679B (zh) * 2019-01-31 2020-10-16 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 Oled显示屏模组
US20200256966A1 (en) * 2019-02-08 2020-08-13 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Thermally conductive and antifouling boot for marine applications
KR102548486B1 (ko) * 2019-02-13 2023-06-28 삼성전자주식회사 디스플레이 및 이를 포함하는 전자 장치
JP7192640B2 (ja) * 2019-04-23 2022-12-20 株式会社Soken 超音波センサ
KR102551992B1 (ko) * 2019-05-02 2023-07-06 엘지디스플레이 주식회사 스캔 구동 회로, 초음파 센서 및 디스플레이 장치
KR102472120B1 (ko) 2019-05-03 2022-11-28 메이 선 테크놀로지 씨오 엘티디 의사-압전 d33 진동 장치 및 이를 통합하는 디스플레이
US11545612B2 (en) 2019-05-03 2023-01-03 May Sun Technology Co., Ltd. Pseudo-piezoelectric D33 device and electronic device using the same
WO2020229674A1 (de) * 2019-05-15 2020-11-19 Tdk Electronics Ag Ferroelektrischer sensor
CN111213152B (zh) * 2019-06-05 2021-07-16 深圳市汇顶科技股份有限公司 光学图像采集单元、光学图像采集系统、显示屏和电子设备
KR20200145967A (ko) 2019-06-21 2020-12-31 삼성디스플레이 주식회사 초음파 감지 장치를 포함하는 표시 장치
WO2020263875A1 (en) 2019-06-24 2020-12-30 Invensense, Inc. Fake finger detection using ridge features
US11216681B2 (en) 2019-06-25 2022-01-04 Invensense, Inc. Fake finger detection based on transient features
US11176345B2 (en) 2019-07-17 2021-11-16 Invensense, Inc. Ultrasonic fingerprint sensor with a contact layer of non-uniform thickness
US11216632B2 (en) 2019-07-17 2022-01-04 Invensense, Inc. Ultrasonic fingerprint sensor with a contact layer of non-uniform thickness
CN112279213B (zh) * 2019-07-22 2024-02-13 安徽奥飞声学科技有限公司 一种mems结构
US11232549B2 (en) 2019-08-23 2022-01-25 Invensense, Inc. Adapting a quality threshold for a fingerprint image
JP7327006B2 (ja) * 2019-08-30 2023-08-16 Tdk株式会社 振動デバイス
US11392789B2 (en) 2019-10-21 2022-07-19 Invensense, Inc. Fingerprint authentication using a synthetic enrollment image
TWI706561B (zh) 2019-11-18 2020-10-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置及其製造方法
EP3827906A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-02 Imec VZW A phased array ultrasound device for creating a pressure focus point
CN112978671A (zh) 2019-12-13 2021-06-18 奥矽半导体技术有限公司 力测量和触摸感测集成电路器件
CN112987989B (zh) * 2019-12-18 2022-04-15 北部湾大学 实验室超声波生物处理的屏显交互方法
US11706987B2 (en) * 2019-12-20 2023-07-18 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Semiconductor device and method of forming a semiconductor device
SE2050174A1 (en) * 2020-02-17 2021-08-18 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing module
KR20210111935A (ko) 2020-03-03 2021-09-14 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
IT202000004777A1 (it) * 2020-03-06 2021-09-06 St Microelectronics Srl Trasduttore ultrasonico microlavorato piezoelettrico
EP4100176A1 (en) 2020-03-09 2022-12-14 InvenSense, Inc. Ultrasonic fingerprint sensor with a contact layer of non-uniform thickness
US11243300B2 (en) 2020-03-10 2022-02-08 Invensense, Inc. Operating a fingerprint sensor comprised of ultrasonic transducers and a presence sensor
US11835400B2 (en) 2020-03-18 2023-12-05 UltraSense Systems, Inc. Force-measuring device testing system, force-measuring device calibration system, and a method of calibrating a force-measuring device
US11328165B2 (en) 2020-04-24 2022-05-10 Invensense, Inc. Pressure-based activation of fingerprint spoof detection
US11811391B2 (en) 2020-05-04 2023-11-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversely-excited film bulk acoustic resonator with etched conductor patterns
CN111722750A (zh) * 2020-05-15 2020-09-29 浙江工业大学 一种新型的触摸屏实现方法
US20210377670A1 (en) * 2020-05-29 2021-12-02 Qualcomm Incorporated Audio speaker and proximity sensor with piezoelectric polymer technology
TWM616810U (zh) * 2020-07-20 2021-09-11 神盾股份有限公司 指紋感測裝置
US11264969B1 (en) 2020-08-06 2022-03-01 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator comprising small cells
US11890643B2 (en) 2020-08-14 2024-02-06 Vanguard International Semiconductor Corporation Piezoelectric micromachined ultrasonic transducer and method of fabricating the same
US11271539B1 (en) 2020-08-19 2022-03-08 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator with tether-supported diaphragm
TWI732688B (zh) * 2020-09-24 2021-07-01 世界先進積體電路股份有限公司 壓電微機械超聲波換能器及其製作方法
US11405017B2 (en) 2020-10-05 2022-08-02 Resonant Inc. Acoustic matrix filters and radios using acoustic matrix filters
US11929733B2 (en) 2020-10-05 2024-03-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversely-excited film bulk acoustic resonator matrix filters with input and output impedances matched to radio frequency front end elements
US11476834B2 (en) 2020-10-05 2022-10-18 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonator matrix filters with switches in parallel with sub-filter shunt capacitors
US11658639B2 (en) 2020-10-05 2023-05-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Transversely-excited film bulk acoustic resonator matrix filters with noncontiguous passband
KR102430218B1 (ko) * 2020-10-20 2022-08-11 한국전자기술연구원 AlN(질화알루미늄) 박막 증착 방법
US11719671B2 (en) 2020-10-26 2023-08-08 UltraSense Systems, Inc. Methods of distinguishing among touch events
US11803274B2 (en) 2020-11-09 2023-10-31 UltraSense Systems, Inc. Multi-virtual button finger-touch input systems and methods of detecting a finger-touch event at one of a plurality of virtual buttons
US11405020B2 (en) 2020-11-26 2022-08-02 Resonant Inc. Transversely-excited film bulk acoustic resonators with structures to reduce acoustic energy leakage
US11586290B2 (en) 2020-12-10 2023-02-21 UltraSense Systems, Inc. User-input systems and methods of delineating a location of a virtual button by haptic feedback and of determining user-input
CN112871613A (zh) * 2020-12-19 2021-06-01 复旦大学 具有支撑柱的压电式微机械超声换能器
US11239816B1 (en) 2021-01-15 2022-02-01 Resonant Inc. Decoupled transversely-excited film bulk acoustic resonators
CN114791295A (zh) * 2021-01-25 2022-07-26 群创光电股份有限公司 电子装置及该电子装置中传感器的制造方法
KR20220129334A (ko) * 2021-03-16 2022-09-23 삼성전자주식회사 초음파를 이용하여 지문 이미지를 식별하는 전자 장치 및 이의 동작 방법
US11716566B2 (en) 2021-03-23 2023-08-01 Qualcomm Incorporated Segmented transducers for acoustic applications
US11681399B2 (en) 2021-06-30 2023-06-20 UltraSense Systems, Inc. User-input systems and methods of detecting a user input at a cover member of a user-input system
US11899143B2 (en) * 2021-07-12 2024-02-13 Robert Bosch Gmbh Ultrasound sensor array for parking assist systems
CN113703614B (zh) * 2021-08-30 2024-03-26 苏州清听声学科技有限公司 一种定向超声触控装置
US11881171B2 (en) * 2021-12-09 2024-01-23 Innolux Corporation Electronic device
US11481062B1 (en) 2022-02-14 2022-10-25 UltraSense Systems, Inc. Solid-state touch-enabled switch and related method
US11775073B1 (en) 2022-07-21 2023-10-03 UltraSense Systems, Inc. Integrated virtual button module, integrated virtual button system, and method of determining user input and providing user feedback
CN117548318A (zh) * 2022-08-05 2024-02-13 天津大学 具有支护层的pmut结构及其制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545971A (zh) * 2008-03-24 2009-09-30 财团法人工业技术研究院 超音波感测装置
CN102422305A (zh) * 2009-03-23 2012-04-18 索纳维森股份有限公司 用于压电陶瓷识别装置的改进的复用器

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1043185A (ja) * 1996-08-08 1998-02-17 Ge Yokogawa Medical Syst Ltd 超音波イメージング方法及び超音波イメージング装置
US6381197B1 (en) 1999-05-11 2002-04-30 Bernard J Savord Aperture control and apodization in a micro-machined ultrasonic transducer
US6953977B2 (en) 2000-02-08 2005-10-11 Boston Microsystems, Inc. Micromechanical piezoelectric device
CA2406684A1 (en) 2001-10-05 2003-04-05 Queen's University At Kingston Ultrasound transducer array
JP2004088056A (ja) * 2002-07-02 2004-03-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 圧電振動子とその実装方法、実装デバイス、それを用いた超音波プローブ、およびそれを用いた３次元超音波診断装置
US6836159B2 (en) * 2003-03-06 2004-12-28 General Electric Company Integrated high-voltage switching circuit for ultrasound transducer array
WO2005001611A2 (en) * 2003-05-30 2005-01-06 Privaris, Inc. A system and methods for assignation and use of media content subscription service privileges
JP4513596B2 (ja) 2004-08-25 2010-07-28 株式会社デンソー 超音波センサ
US7739912B2 (en) 2004-10-07 2010-06-22 Ultra-Scan Corporation Ultrasonic fingerprint scanning utilizing a plane wave
US20060181521A1 (en) * 2005-02-14 2006-08-17 Atrua Technologies, Inc. Systems for dynamically illuminating touch sensors
US7449821B2 (en) 2005-03-02 2008-11-11 Research Triangle Institute Piezoelectric micromachined ultrasonic transducer with air-backed cavities
US7880565B2 (en) 2005-08-03 2011-02-01 Kolo Technologies, Inc. Micro-electro-mechanical transducer having a surface plate
KR101337264B1 (ko) 2006-02-28 2013-12-05 삼성디스플레이 주식회사 터치 패널, 이를 구비한 표시 장치 및 그 제조 방법
US8098915B2 (en) 2006-05-25 2012-01-17 Ultra-Scan Corporation Longitudinal pulse wave array
JP2008186843A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Olympus Corp フレキシブル基板の接合構造
EP2017756A1 (de) 2007-07-20 2009-01-21 BrainLAB AG Verfahren zur Anzeige und/oder Bearbeitung bzw. Verarbeitung von Bilddaten medizinischen oder medizintechnischen Ursprungs mit Gestenerkennung
KR101493840B1 (ko) * 2008-03-14 2015-02-17 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치, 표시 시스템, 및 액정 표시 장치를 이용한물체 형상의 인식 방법
JP2009260723A (ja) 2008-04-17 2009-11-05 Asahi Kasei Electronics Co Ltd トランスデューサ
US8847466B2 (en) 2008-06-19 2014-09-30 Nxp B.V. Piezoelectric bimorph switch
EP2310093A2 (en) * 2008-07-10 2011-04-20 Cornell University Ultrasound wave generating apparatus
US7876026B2 (en) 2008-08-21 2011-01-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Large force and displacement piezoelectric MEMS lateral actuation
US7944121B2 (en) 2008-08-21 2011-05-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Negative vertical deflection piezoelectric MEMS actuators and method of fabrication
US8696573B2 (en) * 2008-11-10 2014-04-15 Canon Kabushiki Kaisha Ultrasonographic diagnostic system and ultrasonic diagnostic device
JP5293557B2 (ja) * 2008-12-17 2013-09-18 セイコーエプソン株式会社 超音波トランスデューサー、超音波トランスデューサーアレイ及び超音波デバイス
US8605960B2 (en) * 2009-03-02 2013-12-10 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Fingerprint sensing device
JP5177033B2 (ja) * 2009-03-18 2013-04-03 セイコーエプソン株式会社 入力装置、及び電子機器
US8508103B2 (en) * 2009-03-23 2013-08-13 Sonavation, Inc. Piezoelectric identification device and applications thereof
WO2011022101A2 (en) * 2009-05-22 2011-02-24 Arizona Board Of Regents, For And On Behalf Of Arizona State University Flexible antennas and related apparatuses and methods
JP2011048696A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Kyocera Corp 入力装置
US9274553B2 (en) * 2009-10-30 2016-03-01 Synaptics Incorporated Fingerprint sensor and integratable electronic display
CN101712028B (zh) 2009-11-13 2012-02-01 中国科学院声学研究所 一种薄膜超声换能器及其制备方法
US8593036B2 (en) 2010-02-26 2013-11-26 Mcb Clean Room Solutions, Llc High-efficiency MEMS micro-vibrational energy harvester and process for manufacturing same
WO2011112622A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-15 Ultra-Scan Corporation Biometric sensor with delay layer
JP4855558B2 (ja) * 2010-04-12 2012-01-18 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 超音波診断装置
US8907929B2 (en) * 2010-06-29 2014-12-09 Qualcomm Incorporated Touchless sensing and gesture recognition using continuous wave ultrasound signals
US8564314B2 (en) * 2010-11-02 2013-10-22 Atmel Corporation Capacitive touch sensor for identifying a fingerprint
US8539837B2 (en) 2010-12-10 2013-09-24 Palo Alto Research Center Incorporated Ultrasonic imaging using thin film transistor backplane
CN103493510B (zh) 2011-02-15 2016-09-14 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 使用微圆顶阵列的压电式换能器
KR101320138B1 (ko) * 2011-11-30 2013-10-23 삼성전기주식회사 지문 인식 센서 및 그 제조 방법
TWI585657B (zh) * 2012-02-02 2017-06-01 高通公司 具有顯示監視器之超音波觸控感應器
US8767512B2 (en) * 2012-05-01 2014-07-01 Fujifilm Dimatix, Inc. Multi-frequency ultra wide bandwidth transducer
US9454954B2 (en) 2012-05-01 2016-09-27 Fujifilm Dimatix, Inc. Ultra wide bandwidth transducer with dual electrode
US8890853B2 (en) 2013-01-11 2014-11-18 Sharp Laboratories Of America, Inc. In-pixel ultrasonic touch sensor for display applications
US9323397B2 (en) * 2013-03-11 2016-04-26 The Regents Of The University Of California In-air ultrasonic rangefinding and angle estimation
JP6616296B2 (ja) 2013-07-16 2019-12-04 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Ｍｕｔ指紋ｉｄシステム
CN105980968B (zh) 2013-12-12 2019-05-07 高通股份有限公司 微机械超声波换能器和显示器
JP6599968B2 (ja) 2014-07-08 2019-10-30 クアルコム，インコーポレイテッド 圧電超音波トランスデューサおよびプロセス
CN107120228A (zh) * 2017-06-06 2017-09-01 华北电力大学 一种带有对称辅助翼的三叉式叶片

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101545971A (zh) * 2008-03-24 2009-09-30 财团法人工业技术研究院 超音波感测装置
CN102422305A (zh) * 2009-03-23 2012-04-18 索纳维森股份有限公司 用于压电陶瓷识别装置的改进的复用器

Also Published As

Publication number Publication date
BR112016013140A2 (pt) 2017-08-08
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US20150165479A1 (en) 2015-06-18
WO2015089453A1 (en) 2015-06-18

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