(57)【要約】  ディスプレイデバイスが画像を提供することができる視覚ディスプレイと、視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波センサアレイとを有する。超音波センサアレイは超音波エリアアレイセンサとすることができる。たとえば、背面構成要素はバックライト、光導波路またはディスプレイＴＦＴとすることができる。
2016522507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を提供することができる視覚ディスプレイと、
前記視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサとを備える、ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記ディスプレイデバイスの画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記ディスプレイデバイスの画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記視覚ディスプレイの画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記視覚ディスプレイが、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記視覚ディスプレイが、光変向機構を備える光導波路を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサによって放射された超音波エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記非ガス材料が約１．５ＭＲａｙｌ〜約１５ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有する、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記視覚ディスプレイが、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記視覚ディスプレイが、前記少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１９】
画像を表示するための手段と、
前記画像を表示するための手段の背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサを用いて物体を検出するための手段とを備える、デバイス。
【請求項２０】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記物体を検出するための手段が、前記画像を表示するための手段の画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記物体を検出するための手段が、前記画像を表示するための手段の画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項２３に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記表示するための手段の画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記画像を表示するための手段が、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記画像を表示するための手段が、光変向機構を備える導波路を含む、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサからの音響エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項３１に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記画像を表示するための手段が、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備える、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記画像を表示するための手段が、前記少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備える、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記物体を検出するための手段が、視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項３７】
プロセッサに動作を実行させるために前記プロセッサによって実行可能である命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記動作が、
視覚ディスプレイを介して画像を表示することと、
前記視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサを介して物体を検出することとを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３９】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイの画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項３８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４０】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイの画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項３８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４１】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４２】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項４１に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４３】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記視覚ディスプレイの画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４４】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４５】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４６】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４７】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４８】
前記視覚ディスプレイが、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４９】
前記視覚ディスプレイが、光変向機構を備える光導波路を含む、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５０】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサからの音響エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項４９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５１】
前記視覚ディスプレイが、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備える、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５２】
前記視覚ディスプレイが、前記少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備える、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５３】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５４】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項３７に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１３年６月３日に出願された米国仮出願第６１／８３０６２４号の優先権の恩典を主張する。さらに、本出願は、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１４年５月３０日に出願された米国特許出願第１４／２９１２０８号の優先権の恩典を主張する。
【０００２】
本開示は視覚ディスプレイ、および関連する超音波センサアレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
視覚ディスプレイを有するディスプレイデバイスに関連付けられるとき、超音波センサは一般的に、視覚ディスプレイから切り離して配置される個別のセンサから構成される。そのような構成は理想的ではない。センサを視覚ディスプレイから切り離して配置することによって、デバイスのサイズが大きくなる。たとえば、視覚ディスプレイおよび周辺に構成される指紋センサを有する携帯電話のサイズは、指紋センサを備えない携帯電話より大きい場合がある。さらに、市販されている視覚ディスプレイは、視覚ディスプレイの外周部分が、光源、電気的トレース、アドレス線およびユーザに画像を提供するための電子回路のような電気的構成要素によって占有されるため、ディスプレイデバイスの全表面上で、機能をユーザまで拡張しない。さらに、市販されているディスプレイの層状構成要素間の空隙または空所が、高周波超音波エネルギーの透過に対する障壁を導入する場合があり、検知されている物体についての正確な情報を入手する努力を難しくする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、画像を提供することができる視覚ディスプレイと、視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる、超音波エリアアレイセンサのような超音波センサアレイとを有するディスプレイについての情報を提供する。背面構成要素はバックライトとすることができ、超音波センサアレイは、ディスプレイデバイスのプラテンまたはカバーガラスのような、画像表示面から最も離れたバックライトの表面に取り付けられる場合があるか、またはディスプレイデバイスの画像表示面に最も近いバックライトの表面に取り付けられる場合がある。また、超音波センサアレイは、バックライトと、視覚ディスプレイの底部偏光子との間に位置決めすることができるか、または視覚ディスプレイのディスプレイＴＦＴに取り付けることができる。
【０００５】
背面構成要素は導波路とすることができる。導波路はくさび形とすることができる。超音波センサアレイは、センサアレイの検知エリアが視覚ディスプレイの画像表示面に対して角度をなすように導波路に取り付けることができる。
【０００６】
いくつかの実施形態では、超音波センサアレイはスペーサに取り付けることができ、スペーサは、視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けることができる。たとえば、そのようなスペーサは、超音波センサアレイが画像表示面から所望の距離に位置決めされ、および／またはデバイスの他の構成要素から絶縁されるように含まれる場合がある。そのような実施形態では、超音波センサアレイは、超音波センサアレイと視覚ディスプレイの背面構成要素との間にスペーサが存在する場合であっても、視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられると見なされる。
【０００７】
超音波センサアレイは検知エリアを有し、視覚ディスプレイは画像提供エリアを有する。検知エリアは、画像提供エリアより小さくすることができる。または、検知エリアは画像提供エリアと概ね同じサイズにすることができる。または、検知エリアは画像提供エリアより大きくすることができる。
【０００８】
視覚ディスプレイは、画像を生成する、液晶材料（たとえば、ＬＣＤパネル）、有機発光ダイオード（たとえば、ＯＬＥＤパネル）、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含むことができる。
【０００９】
視覚ディスプレイは、光変向機構を備える導波路を有することができる。そのような光変向機構は、超音波エネルギーの損失を最小限に抑えながら、超音波センサアレイによって放射された超音波エネルギーを透過できるようにする、ＯＣＲ、ＯＣＡ、エポキシまたはＰＳＡのような非ガス材料で充填することができる。そのような材料は、約１．５ＭＲａｙｌ〜約１５ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有することができる。
【００１０】
視覚ディスプレイは、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を有することができ、たとえば、その材料は構成要素層に類似の音響特性を有する。
【００１１】
視覚ディスプレイは、少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を有することができる。
【００１２】
本開示は、プロセッサに、（ａ）視覚ディスプレイを介して画像を表示し、視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波センサアレイを介して物体を検出する動作を実行させるために、プロセッサによって実行可能である命令を記憶している非一時的コンピュータ可読媒体についての情報を提供する。視覚ディスプレイ、超音波センサアレイおよび背面構成要素は、上記のものとすることができる。
【００１３】
本発明の性質および目的をより深く理解してもらうために、添付の図面および後続の説明が参照されるべきである。手短には、図面は以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】視覚ディスプレイに結合される超音波センサアレイと、ディスプレイデバイスの１つの表面上に位置決めされる指とを示す図である。
【図２】超音波センサシステムのブロック図である。
【図３Ａ】超音波センサが視覚ディスプレイの画像提供エリアより小さい検知エリアを有する場合の、視覚ディスプレイに取り付けられる超音波センサアレイを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示される構成の平面図である。
【図４】超音波センサが視覚ディスプレイの画像提供エリアと概ね同じサイズである検知エリアを有する場合の、視覚ディスプレイに取り付けられる超音波センサアレイを示す図である。
【図５Ａ】超音波センサが視覚ディスプレイの画像提供エリアより大きい検知エリアを有する場合の、視覚ディスプレイに取り付けられる超音波センサアレイを示す図である。
【図５Ｂ】超音波センサが画像提供エリアより小さい検知エリアを有し、超音波センサの一部が画像提供エリアの境界を越えて延在するように、超音波センサが画像提供エリアに対してオフセットされる場合の、視覚ディスプレイに取り付けられる超音波センサアレイを示す図である。
【図６】超音波センサアレイが視覚ディスプレイのバックライトと他の構成要素との間の位置決めされる場合の、超音波センサアレイおよび視覚ディスプレイの構成要素を示す図である。
【図７】超音波センサアレイが視覚ディスプレイのバックライトの後方に位置決めされる場合の、超音波センサアレイおよび視覚ディスプレイの構成要素を示す図である。
【図８】超音波センサアレイが視覚ディスプレイのバックライトおよび他の構成要素の後方に位置決めされる場合の、超音波センサアレイおよび視覚ディスプレイの構成要素を示す図である。
【図９】超音波センサアレイが視覚ディスプレイのくさび形バックライトの後方に位置決めされる場合の、超音波センサアレイと、視覚ディスプレイの一部とを示す図である。
【図１０】視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波センサアレイを有するデバイスを含む、携帯電話のようなモバイルデバイスのブロック図である。
【図１１】プロセッサによって実行することができる方法のステップを表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本開示はいくつかのタイプのデバイス１を記述し、各デバイスは視覚ディスプレイ４と、超音波センサアレイ７とを有する。視覚ディスプレイ４は、視覚ディスプレイ４の視認側１０を介してユーザに画像を提供することができる。通常、画像は画像表示面１３を介してユーザに提供され、画像表示面は、画像を生成するデバイスを保護し、ポリカーボネートまたはサファイアのような実質的に透明な材料からなる１つまたは複数の層を含むことができる。画像表示面は、代替的には、「カバーガラス」または「カバーレンズ」と呼ばれる場合もあり、ガラス材料、またはプラスチック、サファイアもしくは他の適切な材料のような非ガラス材料から形成することができる。画像表示面１３は、傷に強く、グレアを抑えるさらなる層を含むことができ、タッチスクリーンを形成するための層を含むこともできる。画像表示面１３は、指紋検出のためのプラテンとしての役割を果たすことができる。
【００１６】
視覚ディスプレイ４は、多くの場合に、いくつかの異なる構成要素から構成され、それらの構成要素は、組み立てられたときに、ユーザに画像を提供するように協動する。そのような構成要素が、画像表示面のような、ユーザに画像が提供される経路内に存在するとき、それらの構成要素は、本明細書において、「画像面」上に存在すると言われる。画像面の反対側には、「背面」がある。すなわち、ユーザに画像が提供される経路内に存在しない構成要素は、本明細書において、視覚ディスプレイ４の構成要素の「背面」上に存在すると言われる。
【００１７】
図１は、視覚ディスプレイ４および超音波センサアレイ７の組合せを全体として示す。図１には、ＴＦＴ基板１９の第１の面に取り付けられる超音波送信機１６が示され、ＴＦＴ基板１９の第２の面に取り付けられる超音波受信機２２が示される。超音波送信機１６は、超音波を生成することができる圧電送信機とすることができる。たとえば、圧電送信機１６は、概ね平坦な圧電送信機層２５を含む平面波発生器とすることができる。印加される電圧信号に応じて、層２５を膨張および収縮させ、それにより平面波を生成するために、圧電層２５にわたって電圧を印加することによって超音波を生成することができる。電圧は、第１の送信機電極２８と第２の送信機電極３１とを介して、圧電送信機層２５に印加することができる。超音波受信機２２は、圧電受信機層３７に結合される受信機バイアス電極３２を含むことができる。超音波受信機２２は、ＴＦＴ基板１９上のＴＦＴ回路に接続されるピクセル入力電極のアレイ３４に結合することができる。画像表示面１３は、指４０が存在するように示される表面を提供する。
【００１８】
種々の実施態様に従って利用される場合がある圧電材料の例は、適切な超音波特性を有する圧電ポリマーを含む。たとえば、適切な圧電材料は、約２．５ＭＲａｙｌｓ〜約５ＭＲａｙｌｓの音響インピーダンスを有することができる。本明細書において用いられるときに、「音響」という用語、およびその派生語は一般的に、超音波を含む数多くのタイプの縦波を指している。詳細には、利用することができる圧電材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ）およびポリフッ化ビニリデン−三フッ化エチレン（ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）コポリマーを含む。ＰＶＤＦコポリマーの例は、６０：４０（モル百分率）ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、７０：３０ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ、８０：２０ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥおよび９０：１０ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥを含む。利用することができる圧電材料の他の例は、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ：ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）ホモポリマーおよびコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）ホモポリマーおよびコポリマー、臭化ジイソプロピルアンモニウム（ＤＩＰＡＢ：ｄｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｂｒｏｍｉｄｅ）を含む。
【００１９】
動作時に、超音波送信機１６は、超音波パルスを生成し、放射することができる。パルスは、視覚ディスプレイ４の層を通って、画像表示面１３に向かって進行し、画像表示面１３を通り抜けることができる。画像表示面１３上に位置決めされるか、または存在する物体４０が超音波エネルギーのある量を透過または吸収することができ、一方、物体４０によって透過または吸収されない超音波は、画像表示面１３およびデバイス１の他の層を通して、超音波受信機２２（別名、「検出器」）に戻るように反射される場合がある。たとえば、画像表示面１３の表面上に指４０が置かれるとき、指４０の皮膚紋理が画像表示面１３と接触し、一方、指４０の皮膚紋理間に谷間が存在する場所では、空気が画像表示面１３と接触する。超音波送信機１６からの超音波が、指４０が存在する画像表示面１３の表面に達するとき、超音波エネルギーの一部は、指４０の紋理が画像表示面１３と接触する場所では、指の中に入ることができ、紋理が画像表示面１３と接触しない場所（すなわち、指４０の谷間）では、実質的に反射する。反射された超音波エネルギーは、画像表示面１３を通って受信機２２まで進み、受信機において、反射された超音波エネルギーが検出される。反射された超音波エネルギーを検出する受信機２２のエリアと、反射された超音波エネルギーを検出しないエリアとを識別することによって、指紋に対応するデータセットを作成することができる。そのデータセットは、指紋の画像を作成するために用いることができるか、または一致するものが存在するか否かを判断するための他のデータセットと比較することができる。ユーザが、画像表示面１３上に複数の指、手のひら、または他の物体を置く場合には、複数の指紋または他のバイオメトリック特徴が同時に取り込まれる場合があることに留意されたい。
【００２０】
図２は、超音波センサシステム４３の一例を表すハイレベルブロック図である。図示される要素のうちの多くは、制御電子回路の一部を形成することができる。センサコントローラ４６は、センサシステム４３の種々の態様、数ある中でも、たとえば、（ａ）超音波送信機タイミングおよび励起波形、（ｂ）超音波受信機およびピクセル回路のためのバイアス電圧、（ｃ）ピクセルアドレッシング、（ｄ）信号フィルタリングおよび変換、ならびに（ｅ）読み出しフレームレートを制御するように構成される制御ユニット４９を含むことができる。センサコントローラ４６は、超音波センサアレイ７からデータを受信し、そのデータを、画像表示面１３上に存在する物体に対応する画像データに翻訳するか、またはさらなる処理のためにデータをフォーマットするデータプロセッサ５２も含むことができる。
【００２１】
制御ユニット４９は、送信機（Ｔｘ）ドライバ５５に超音波送信機１６を励起させ、平面超音波を生成させるために、一定の間隔でＴｘ励起信号をＴｘドライバ５５に送ることができる。制御ユニット４９は、受信機バイアス電極にバイアスをかけ、ピクセル回路によって音響信号検出をゲーティングできるようにするために、受信機（Ｒｘ）バイアスドライバ５８を通してレベル選択入力信号を送ることができる。デマルチプレクサ６１を用いてゲートドライバ６４をオンおよびオフに切り替えることができ、それにより、センサピクセル回路の特定の行または列が、センサアレイ７のピクセル入力電極３４のアレイから出力信号を与える。センサアレイ７からの出力信号は、電荷増幅器６７、フィルタ７０（ＲＣフィルタまたはアンチエイリアシングフィルタなど）、デジタイザ７３を通して、データプロセッサ５２に送ることができる。超音波センサシステム４３の一部はＴＦＴパネル７６に含まれる場合があり、他の部分は関連する集積回路内に含まれる場合があることに留意されたい。
【００２２】
視覚ディスプレイ４は、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、放射、反射、透過、半透過、干渉計、またはマイクロシャッタ技術を利用するディスプレイを含む、数多くのタイプにおいて提供される。視覚ディスプレイ４は、複数の構成要素を含むことができる（図６〜図９を参照）。視覚ディスプレイ４のタイプによるが、これらの構成要素は、画像表示面１３と、１つまたは複数の偏光子７９と、カラーフィルタガラス８２と、液晶材料層８５と、ディスプレイＴＦＴ８８と、ＴＦＴが位置決めされる基板と、視覚ディスプレイ４の一方の側から別の側に光を分配し、ユーザに画像を提供するために光の方向を変更するように構成される光導波路９１と、バックライト向上フィルム９４（ＢＥＦ：ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）と、修正プリズムフィルム（ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｐｒｉｓｍ  ｆｉｌｍ）（たとえば、プリズムアップ（ｐｒｉｓｍｓ  ｕｐ）もしくはプリズムダウン（ｐｒｉｓｍｓ  ｄｏｗｎ）、丸みを帯びた先端部および／または谷部を備えるプリズム、修正プリズム角）と、拡散シート９７とを含むことができる。光導波路９１は平面形またはくさび形とすることができる。光導波路９１は、１つまたは複数のＬＥＤまたは冷陰極蛍光ライト（ＣＣＦＬ）を含むことができる１つまたは複数のエッジ光源または背面ライトアレイに関連付けることができる。光導波路は、ＴＩＲ（内部全反射）を介して実効的な光変向を助長するようにくさび形とすることができる。光をディスプレイピクセルに向け、かつ光の不要な放射が導波路の背面を通り抜けるのを防ぐために、白色塗料、金属、または多層誘電体のコーティングもしくは部分コーティングのような底部反射板が、平面形またはくさび形導波路上に含まれる場合がある。ディスプレイ構成要素の材料および位置決めを注意深く選択することによって、超音波は実効的に視覚ディスプレイ４を通り抜けることができる。
【００２３】
超音波センサによって、情報を収集できるようになる。詳細には、超音波センサアレイは小型の個別ユニットとして製造することができ、個別ユニットは異なるサイズに作製することができ、そのようなアレイは、指４０の皮膚紋理表面の隆起部または谷部のような非常に小さな特徴部を検出することができる。超音波センサアレイ７が視覚ディスプレイ４の画像提供エリアの一部（図３Ａを参照）またはすべて（図４を参照）を実効的に覆うように、超音波センサアレイ７を適切な大きさにし、視覚ディスプレイ構成要素上に位置決めすることができる。
【００２４】
図３Ｂは、図３Ａに示される視覚ディスプレイ４の超音波センサアレイ７に関連付けられる検知エリア１００と、画像提供エリア１０３との相対的な位置決めおよびサイズを示す平面図を表す。検知エリア１００によって、視覚ディスプレイ４の表面付近の、または表面上の物体についての情報を収集できるようになる。図３Ｂは、長さＬＳおよび幅ＷＳを有する検知エリア１００を表す。また、図３Ｂは、視覚ディスプレイ４が画像を提供することができる画像提供エリア１０３の長さＬＩおよび幅ＷＩも特定する。図３Ａおよび図３Ｂに示される実施形態では、検知エリア１００の面積（ＬＳ×ＷＳ）は、画像提供エリア１０３の面積（ＬＩ×ＷＩ）より小さい。図４に示される実施形態では、検知エリア１００は画像提供エリア１０３と実質的に同じサイズである。
【００２５】
代替的には、超音波センサアレイ７は、検知エリア１００が視覚ディスプレイ４の１つまたは複数のエッジを越えて延在するようなサイズにすることができ（図５Ａを参照）、この構成は、画像提供エリア１０３付近の領域を、超音波センサアレイ７を介してユーザから情報を収集し、および／または命令を受信するために利用できるようにする機会をもたらす。たとえば、画像提供エリア１０３内に制御アイコンを位置決めし、ユーザがバイオメトリック情報（たとえば、指紋）および／または視覚ディスプレイ４に関連付けられるデバイス（たとえば、携帯電話）への所定の制御命令を与えることができる場所を識別するために用いることができる。超音波センサアレイ７は、接着剤によって視覚ディスプレイ４の背面構成要素に取り付けることができ、そのような接着剤は、樹脂、エポキシ、アクリル、ポリウレタン、ポリマー結合層、感圧接着剤、または、膠から形成される接着剤とすることができる。
【００２６】
図５Ｂは、超音波検知エリア１００が画像提供エリア１０３より小さいが、検知エリア１００が画像提供エリア１０３のエッジを越えて延在するように、検知エリア１００がオフセットされる、さらなる実施形態を示す。このようにして、図３Ａおよび図５Ａに示される実施形態の利点を理解することができる。いくつかの実施態様では、検知エリア１００は、１つまたは複数の側において画像提供エリア１０３と重なり合うことができる。
【００２７】
検知エリア１００および／または画像提供エリア１０３は長方形である必要はないことに留意されたい。他の形状も可能である。さらに、検知エリア１００および画像提供エリア１０３の相対的なサイズ、ならびにそれらのエリア１００、１０３の位置決めに関して先に確認された概念は、それでも、長方形以外の形状を有するエリア１００、１０３の場合にも適用可能である。
【００２８】
超音波センサアレイ７を用いて指紋を収集するとき、白抜きの四角、塗りつぶしの長方形、または指先の粗い画像のようなアイコンを用いて、ユーザの皮膚紋理表面の画像を収集するために指４０を置く時点および視覚ディスプレイ４の画像表示面１３上の場所をユーザに指示することができる。適切な時点で視覚ディスプレイ４上にアイコンを表示することによって、視覚ディスプレイ４の一部に指４０を押し付けるようにユーザに指示することができる。超音波センサアレイ７が画像提供エリア１０３と実質的に同じサイズである構成では（図４）、アイコンまたは他の位置指示グラフィックもしくはテキストを、画像提供エリア１０３上のどこにでも表示することができる。センサアレイ７が視覚ディスプレイ４より小さい構成では（図３）、ユーザの皮膚紋理表面の画像を取り込むことができるように、アイコン、グラフィックまたは文字を超音波センサアレイ７の能動エリアの上方に表示することができる。ユーザの指紋が取り込まれた後に、アイコンは画像提供エリア１０３から消去することができる。指４０を離してもよいことをユーザに気づかせるために、テキストコマンド、可聴コマンド、画像提供エリア１０３を介して与えられる視覚的特徴、触覚反応、または他の適切な通知をユーザに与えることができる。
【００２９】
視覚ディスプレイ４と結合されるとき、超音波センサアレイ７を用いて、視覚ディスプレイ４の画像表示面１３と接触する物体を検出することができる。そのような物体は指４０またはスタイラスを含むことができる。結果として、視覚ディスプレイ４を介してアイコンを表示することができ、その後、ユーザは、アイコンのエリア内の画像表示面１３を軽く押すか、またはタッピングする（指４０またはスタイラスによる）ことによって、そのアイコンを選択することができる。そのように押すこと、またはタッピングすることは、超音波センサアレイ７によって（超音波送信機による超音波の生成を伴って、または伴うことはなく）検出することができ、その検出を用いて、機能を開始することができるか、または別の動作を行わせることができる。
【００３０】
ピクセル入力電極３４のサイズおよび間隔は、所望の解像度を与えるように選択することができる。このようにして、超音波センサアレイ７の構成は、高い解像度、中程度の解像度、または低い解像度を与えるように製造することができる。それゆえ、類似の解像度、または異なる解像度を有する視覚ディスプレイ４および超音波センサアレイ７を選択することができる。いくつかの実施態様では、解像度は、超音波センサアレイ７から画像情報を取り込むときに、特定の行および列を選択することによって、または１つおきの行および列のような特定の行および列を省くことによって電子工学的に設定することができる。
【００３１】
いくつかの構成では、超音波センサアレイ７は、バックライト１０６と、視覚ディスプレイ４の底部偏光子７９との間に（図６を参照）、または視覚ディスプレイ４を構成する構成要素スタック内のより上位の構成要素との間に位置決めすることができる。たとえば、超音波センサアレイ７は、ディスプレイＴＦＴ８８に取り付けることができる（図３Ａ、図４および図５Ａを参照）。超音波センサレイ７がこの位置に位置するとき、超音波センサアレイ７は、バックライト１０６から生じる光を部分的に遮断する場合があるが、バックライト１０６から放射され、視覚ディスプレイ４を通り抜ける光透過の損失は最小限に抑えることができる。たとえば、超音波センサアレイ７は、実質的に透明なガラスまたはプラスチックのような、透明基板上に作製することができる。基板上に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ，ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、インジウム−ガリウム酸化亜鉛（ＩＧＺＯ，ｉｎｄｉｕｍ−ｇａｌｌｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、薄い非晶質もしくは多結晶シリコンのような、適度に透明な半導体層から形成することができる。金属相互接続のために多くの場合に用いられる金属層は細く、そして構成によっては、疎らにすることができ、それにより、光の透過を遮断するのを最小限にする。代替的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ，ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ−ｏｘｉｄｅ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ，ｉｎｄｉｕｍ−ｚｉｎｃ−ｏｘｉｄｅ）のような透明導電性材料を、ＴＦＴ回路間の電気的相互接続のために用いることができる。超音波センサアレイ７が視覚ディスプレイ４全体を横切る構成では、バックライト１０６からの光放射は、超音波センサアレイ７を含むことに起因する何らかの損失を補償するように増加させることができる。超音波センサアレイ７が単に画像提供エリア１０３の一部を横切るにすぎない構成では、バックライト１０６は、その部分においてより多くの光を放射するように構成することができる。代替的には、画像提供エリア１０３から光を実質的に均一に透過できるようにするために、バックライト１０６と、視覚ディスプレイ４の他の構成要素との間に位置決めされる超音波センサアレイ７の周囲にわずかに吸収性のフィルタ層を位置決めすることができる。いくつかの実施態様では、センサアレイ７の遮断する領域下に局所的に反射機構を配置して、光を反射してバックライトの中に戻し、それにより、光がリサイクルされ、センサアレイ７の遮断されない領域において再放射されるようにすることができる。これらの構成によれば、超音波センサアレイからの超音波エネルギーが、各層からの反射を最小限に抑えながら視覚ディスプレイ４を構成する層を横切ることができるようになり、それにより、バックライトの効率を実質的に保持しながら、たとえば、大幅に異なる音響インピーダンスを有する層間で生じる可能性がある反射のある量を回避できるようになる場合がある。
【００３２】
図７は、平面導光バックライトを有する視覚ディスプレイ４の断面図を示しており、超音波センサアレイ７がバックライト１０６の全体または一部の後方に位置決めされている。平面導光バックライト１０６は、視覚ディスプレイ４の１つまたは複数の側面付近に光源１０９を有する。光源１０９は、冷陰極蛍光ライト（ＣＣＦＬ，ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）、１つまたは複数の白色ＬＥＤのアレイ、多色ＬＥＤ（たとえば、赤色、緑色および青色）のアレイ、または他の適切な発光体を含むことができる。バックライト１０６の光導波路９１は、導波路９１の背面上に選択的に配置される白色材料のドット１１２を有することができ、それにより、導波路９１を通って進行する光が、白色ドット１１２に衝当し、画像提供エリア１０３に向かって上方に反射される。ドットに衝当しない光は、光導波路９１内を進行し続けることができ、ドットに衝当するまで、内部全反射（ＴＩＲ，ｔｏｔａｌ  ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）によって導波路９１の上面および底面から反射される。ドット１１２は、エッジ照明型バックライト１０６から光の実質的に均一の放射を提供するように、面密度およびサイズを変更しながら位置決めすることができる。代替的には、光導波路９１は、小さなファセットのような、ガラスの中に形成される光変向機構を有することができる。ファセットは、円形、正方形または長方形とすることができ、光導波路９１に沿って進行している光の向きを画像提供エリア１０３に向かって変更するために湾曲した側壁、または角度をなす側壁を備える。ファセットは、たとえば、角度をなすか、または湾曲した側壁と、平坦な底面とを備える切頭円錐とすることができる。ファセット側壁は、反射率をさらに高めるために、パターニングされた薄い金属層でコーティングすることができる。ファセットは、金属、接着剤またはポリマーのような固体材料で充填することができ、それにより、損失を最小限に抑えながら、超音波センサアレイ７からの音響エネルギーを透過できるようにする。ファセットは、バックライト１０６から実質的に均一の放射を提供するように、面密度またはサイズを変更しながら選択的に形成することができる。
【００３３】
図７に示される構成と同様の構成に関して、視覚ディスプレイ４のバックライト１０６および他の構成要素を通して画像表示面１３に向かう音響波のより均一の透過を促進するように、構成要素内または構成要素間の空所または間隙は最小限に抑えられるべきであることに留意されたい。望ましくない反射を最小限に抑えるために、接着剤を用いて、超音波センサアレイ７を光変向バックライト１０６に取り付けることができ、光変向バックライト１０６を視覚ディスプレイ４の他の構成要素に取り付けることができる。接着剤は、最小の空所および遮断を有し、視覚ディスプレイ４の構成要素と音響的に一致するように選択することができる。平坦なバックライト１０６のＴＩＲ特性を保持するために、光変向バックライト１０６の上下の主面に低屈折率層（図示せず）を取り付けることができる。
【００３４】
図８は、平坦なバックライト１０６と、バックライト１０６の後方に位置決めされる超音波センサアレイ７とを有する視覚ディスプレイ４の断面図を示す。図３Ａ〜図５Ｂに関して先に説明されたように、超音波センサアレイ７は、視覚ディスプレイ４の一部または全体の後方に位置決めすることができ、構成によっては、視覚ディスプレイ４の１つまたは複数のエッジを越えて延在することができる。バックライト１０６からＬＣＤディスプレイ４の能動エリアを通して光の均一な分布を達成するために、視覚ディスプレイ４のバックライト１０６と他の構成要素との間に、拡散板９７および輝度向上フィルム９４（ＢＥＦ）からなる１つまたは複数の層を位置決めすることができる。従来、これらのＢＥＦおよび拡散板層９４、９７は、接着剤を用いることなく互いに積重される個々のシートを含む。その場合に、これらの緩く積重された層は空隙および空所を有する場合があり、それらの空隙および空所が、高周波音響エネルギーが視覚ディスプレイ４を透過するのを制限する。音響的な透過を改善するために、ＢＥＦおよび拡散板層９４、９７は、視覚ディスプレイ４に設置される前に、互いに結合または積層することができる。従来の輝度向上フィルム９４はフィルムの表面上に形成される複数の小さなプリズム機構を含み、バックライト１０６からの光の分布を制御するためにエアインターフェースを当てにするので、接着剤を含むには、空気に比べて結合接着剤の屈折率が高いことを考慮するために、任意のレンズ機構またはプリズム機構（たとえば、先鋭化されたピラミッド形の点）の１つまたは複数の含まれる角度が緩くされることを必要とする場合がある。
【００３５】
図９は、くさび形バックライト１０６と、バックライト１０６の後方に位置決めされる超音波センサアレイ７とを有する視覚ディスプレイ４の断面図を示す。くさび形バックライト１０６によれば、ＴＩＲ成功の判定基準が満たされなくなるまで、光導波路９１に沿って進行する光が上面および底面から内部反射できるようになり、判定基準が満たされなくなった時点で、光が導波路９１を出る。くさびの角度は、一般的に、バックライト１０６からの光の均一の放射を達成するように選択される。超音波センサアレイ７を収容するために、光導波路９１の１つの主面は明白に反射性にすることができ、たとえば、白色塗料でコーティングすることができるか、または薄い金属層を用いて反射性にすることができる。光導波路９１の他方の主面（発光表面）は、ＴＩＲの広がりを制御するために低屈折率膜で覆うことができ、導波路９１の角度は、導波路９１にわたって光を拡散させるように制御することができる。
【００３６】
光変向くさび形バックライト１０６は、物体４０の存在によって画像表示面１３において反射される超音波が、広がりながら遅延するようにして超音波受信機２２に到達するという利点を有することができる。ピクセル入力電極３４のアレイの１つのラインは、ピクセル入力電極３４のアレイの隣接するラインとはわずかに異なる時点において、反射された超音波信号を受信することになる。電荷を読み出す前に電荷減衰を補償するために、いくつかの既存の超音波システムは、ピクセル入力電極３４上の電荷をリフレッシュするために、超音波送信機１６を何度も起動する必要があるので、これは有利である可能性がある。電荷が減衰する前に、ピクセル入力電極３４上の電荷が読み出されない場合には、照射時に別の試みがなされなければならない。くさび形構成によれば、反射された超音波エネルギー波は、ピクセル入力電極３４の先行する行の直後に、ピクセル入力電極３４の特定の行に到達することになる。これは、単一の照射パルスまたは波の間により多くのライン読み出しイベントを可能にし、超音波センサアレイ７の電力消費量を低減することができる。
【００３７】
指４０が存在する画像表示面１３の表面と平行でないように超音波センサアレイ７を位置決めする利点を達成するために、くさび形バックライト１０６は必要でないことに留意されたい。検知エリア１００は、画像表示面１３の表面に対して他の手段によって角度を付けられる場合がある。たとえば、視覚ディスプレイ４の画像表示面１３に対してある角度で超音波センサアレイ７を位置決めするために、超音波センサアレイ７と視覚ディスプレイ４（またはその構成要素）との間にくさび材料を挿入することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、視覚ディスプレイ４の構成要素間および構成要素内の間隙および空所を、理想的には、高い光学的透過を有し（たとえば、実質的に透明であり）、たとえば、１．５ＭＲａｙｌ〜１５ＭＲａｙｌ範囲の音響インピーダンスを有し、低い光学屈折率（たとえば、１．２５〜１．６）を有し、バブルまたは空所の数が少なく、経時的に、および所望の温度範囲にわたって安定している材料で充填することができる。このようにして、そうでなければ空気を含むことになっていた隙間は、代わりに、大量の超音波エネルギーが反射する可能性が低い物質を含む。これらの目的を果たすのに適している場合がある材料は、先に特定されたような、数多くのタイプの接着剤を含むことができる。たとえば、視覚ディスプレイ４内の構成要素層内、および構成要素層間において通常見られる空隙は、超音波センサアレイ７によって使用される超音波エネルギーの反射を最小化または解消するために、構成要素層に類似の音響特性を有する音響透過性材料で充填することができる。たとえば、光学用透明樹脂（ＯＣＲ，ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｌｅａｒ  ｒｅｓｉｎ）、光学用透明接着剤（ＯＣＡ，ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｃｌｅａｒ  ａｄｈｅｓｉｖｅ）、エポキシ、シリコーンゲル、ポリウレタンおよびアクリルが、この目的を果たすために用いられる場合がある音響透過材料である。
【００３９】
超音波を用いて機能するセンサアレイ７の場合、ディスプレイスタックを通して伝搬するのを容易にするために、空隙を充填するために、音響的に一致する結合材料および／または透過媒体が必要とされる場合があるか、または機械的に安定させるために、構成要素のスタックの層間に音響的に一致する結合材料および／または透過媒体が必要とされる場合があることは認識されたい。この材料は、光路に適合し、光透過に及ぼす影響を最小限にするように選択されるべきである。たとえば、エポキシ、感圧接着剤（ＰＳＡ）、ＯＣＡまたはＯＣＲのような接着剤を用いて、光の損失を最小限に抑えながら、層を機械的に、音響的に、かつ光学的に結合することができる。これらの層は、たとえば、減圧積層、熱間圧延積層、冷間圧延積層、熱間圧縮、冷間圧縮、または他の適切な結合技法によって被着することができる。空所および空隙を最小限に抑えることは、良好な光学的透過のために重要であり、良好な音響的透過にとって不可欠である。これらの方法は、超音波センサアレイ７をディスプレイスタックに取り付けるために用いることもできる。
【００４０】
ここで、超音波センサアレイ７が視覚ディスプレイ４と結合することを、視覚ディスプレイ４を製造する際に都合の良い段階において実行できることは認識されよう。たとえば、超音波センサアレイ７は、視覚ディスプレイ４の製造が完了した後に、またはバックライト１０６または光導波路９１を取り付ける直前のような、製造プロセスのステップ間で視覚ディスプレイ４に結合することができる。その場合に、超音波センサアレイ７を視覚ディスプレイ４と組み合わせることは、視覚ディスプレイ４の製造プロセスをほとんど、またはまったく中断することなく成し遂げることができる。
【００４１】
上記のデバイス１のうちの１つまたは複数を超音波検知のためのデバイス、装置、またはシステムにおいて実現することができる。さらに、説明された実施態様は、限定はしないが、モバイル電話、マルチメディアインターネットによって使用できる携帯電話、モバイルテレビ受像機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ，ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｄａｔａ  ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、複写機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全地球測位システム（ＧＰＳ，ｇｌｏｂａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレーヤ（たとえば、ＭＰ３プレーヤ）、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子読取りデバイス（たとえば、電子リーダー）、コンピュータモニタ、自動車用ディスプレイ（走行距離計ディスプレイおよび速度計ディスプレイなどを含む）、コックピット制御機器および／またはディスプレイ、カメラ視野ディスプレイ（車両における後方視野カメラの表示など）、電子写真、街頭ビジョンまたは電子看板、映写機、建築構造、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯／乾燥機、駐車メータ、パッケージ構造（微小電気機械システム（ＭＥＭＳ，ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）アプリケーションを含む電気機械システム（ＥＭＳ，ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）、ならびに非ＥＭＳアプリケーションにおけるものなど）、美的構造（たとえば、宝石または洋服への画像の表示）、ならびに様々なＥＭＳデバイスなどの様々な電子デバイスに含まれる場合があるか、またはそれらの電子デバイスに関連付けられる場合があると考えられる。
【００４２】
図１０は、モバイルデバイス１５００の特定の例示的な実施形態のブロック図である。モバイルデバイス１５００は、メモリ１５３２に結合される、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ，ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などのプロセッサ１５１０を含む。例示では、プロセッサ１５１０は、メモリ１５３２のような、コンピュータ可読媒体上に記憶することができる画像処理ロジック１５６４を含む。プロセッサ１５１０が処理ロジック１５６４を実行するようにプログラムされるとき、デバイス１５００は、取り込まれた画像の画像特徴を識別することができる。プロセッサ１５１０は、モバイルデバイス１５００に割り当てられる種々のタスクを実行するように動作可能とすることができる。特定の実施形態では、メモリ１５３２は、命令１５６０を含む非一時的コンピュータ可読媒体である。プロセッサ１５１０は、メモリ１５３２に記憶された命令１５６０を実行し、モバイルデバイスに割り当てられたタスクを実行するように構成することができる。別の例示では、メモリ１５３２はカメラ１５７０によって取り込まれた画像を記憶することができる。
【００４３】
図１０はまた、プロセッサ１５１０および視覚ディスプレイ１５２８に結合されるディスプレイコントローラ１５２６を示す。視覚ディスプレイ１５２８は、図３Ａ〜図８に示されるディスプレイのうちのいずれかに対応することができる。視覚ディスプレイ１５２８は、図３Ａ〜図８の視覚ディスプレイと同様に、タッチスクリーンとすることができる。コーダ／デコーダ（コーデック）１５３４も、プロセッサ１５１０に結合することができる。スピーカ１５３６およびマイクロフォン１５３８は、コーデック１５３４に結合することができる。特定の実施形態では、マイクロフォン１５３８は、音声信号を取り込むように構成することができる。マイクロフォン１５３８は、カメラ１５７０が映像を取り込む間に、音声信号を取り込むように構成することもできる。
【００４４】
図１０は、ワイヤレスコントローラ１５４０が、プロセッサ１５１０およびアンテナ１５４２に結合できることも示す。特定の実施形態では、プロセッサ１５１０、ディスプレイコントローラ１５２６、メモリ１５３２、コーデック１５３４、およびワイヤレスコントローラ１５４０は、システムインパッケージデバイスまたはシステムオンチップ（「ＳｏＣ」）デバイス１５２２に含まれる。特定の実施形態では、入力デバイス１５３０および電源１５４４はＳｏＣデバイス１５２２に結合される。特定の実施形態では、図１０に示されるように、視覚ディスプレイ１５２８、入力デバイス１５３０、スピーカ１５３６、マイクロフォン１５３８、アンテナ１５４２、電源１５４４およびカメラ１５７０は、ＳｏＣデバイス１５２２の外部にある。しかしながら、視覚ディスプレイ１５２８、入力デバイス１５３０、スピーカ１５３６、マイクロフォン１５３８、アンテナ１５４２、電源１５４４、およびカメラ１５７０の各々は、インターフェースまたはコントローラなどの、ＳｏＣデバイス１５２２の構成要素に結合することができる。
【００４５】
ここで、一実施形態が、（ａ）画像を表示するための手段と、（ｂ）表示手段の背面構成要素に取り付けられる超音波を用いて物体を検出するための手段とを有する、デバイス１の形をとること場合があることは認識されよう。また、一実施形態が、プロセッサ１５１０に（ａ）視覚ディスプレイを介して画像を表示することと、（ｂ）視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波センサアレイを介して物体を検出することとを含む、動作を実行させるために、プロセッサ１５１０によって実行可能である命令１５６０を記憶するコンピュータ可読媒体の形をとることができる。図１１は、これらの動作を表す流れ図である。
【００４６】
本明細書において実施形態が説明されてきたが、本発明はそのような実施形態には限定されない。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施形態を行うことができることは理解されたい。それゆえ、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその妥当な解釈によってのみ制限されると見なされる。
【符号の説明】
【００４７】
４  視覚ディスプレイ
７  超音波センサアレイ
１３  撮像面
１６  超音波送信機
１９  ＴＦＴ基板
２２  超音波受信機、検出器
２５  圧電送信機層
２８  第１の送信機電極
３１  第２の送信機電極
３２  受信機バイアス電極
３４  ピクセル入力電極のアレイ
３７  圧電受信機層
４０  指、物体
４３  超音波センサシステム
４６  センサコントローラ
４９  制御ユニット
５２  データプロセッサ
５５  送信機（Ｔｘ）ドライバ
５８  受信機（Ｒｘ）バイアスドライバ
６１  デマルチプレクサ
６４  ゲートドライバ
６７  電荷増幅器
７０  フィルタ
７３  デジタイザ
７６  ＴＦＴパネル
７９  偏光子
８２  カラーフィルタガラス
８５  液晶材料層
８８  ディスプレイＴＦＴ
９１  光導波路
９４  バックライト向上フィルム、輝度向上フィルム
９７  拡散シート
１００  検知エリア
１０３  画像提供エリア
１０６  バックライト
１０９  光源
１１２  ドット
１５００  モバイルデバイス
１５１０  プロセッサ
１５２２  システムインパッケージデバイスまたはシステムオンチップ（「ＳｏＣ」）デバイス
１５２６  ディスプレイコントローラ
１５２８  視覚ディスプレイ
１５３０  入力デバイス
１５３２  メモリ
１５３４  コーダ／デコーダ（コーデック）
１５３６  スピーカ
１５３８  マイクロフォン
１５４０  ワイヤレスコントローラ
１５４２  アンテナ
１５４４  電源
１５６０  命令
１５６４  画像処理ロジック
１５７０  カメラ
【図１】
2016522507.tif 000003
【図２】
2016522507.tif 000004
【図３Ａ】
2016522507.tif 000005
【図３Ｂ】
2016522507.tif 000006
【図４】
2016522507.tif 000007
【図５Ａ】
2016522507.tif 000008
【図５Ｂ】
2016522507.tif 000009
【図６】
2016522507.tif 000010
【図７】
2016522507.tif 000011
【図８】
2016522507.tif 000012
【図９】
2016522507.tif 000013
【図１０】
2016522507.tif 000014
【図１１】
2016522507.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月3日(2015.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を提供することができる視覚ディスプレイと、
前記視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサとを備え、
前記視覚ディスプレイが、少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備え、
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイを通して超音波を前記視覚ディスプレイの画像表示面に存在する物体に送るように構成される、ディスプレイデバイス。
【請求項２】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記ディスプレイデバイスの前記画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記ディスプレイデバイスの前記画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記視覚ディスプレイの前記画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記視覚ディスプレイが、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記視覚ディスプレイが、光変向機構を備える光導波路を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサによって放射された超音波エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記非ガス材料が約１．５ＭＲａｙｌ〜約１５ＭＲａｙｌの音響インピーダンスを有する、請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記視覚ディスプレイが、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１８】
画像を表示するための手段と、
画像を表示するための前記手段の背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサを用いて物体を検出するための手段とを備え、
前記画像を表示するための手段が、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備え、
前記物体を検出するための手段が、前記画像を表示するための手段を通して超音波をディスプレイの画像表示面に存在する物体に送るように構成される、デバイス。
【請求項１９】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記物体を検出するための手段が、前記画像を表示するための手段の前記画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記物体を検出するための手段が、前記画像を表示するための手段の前記画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記画像を表示するための手段の前記画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２７】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２８】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記画像を表示するための手段が画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２９】
前記画像を表示するための手段が、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項３０】
前記画像を表示するための手段が、光変向機構を備える導波路を含む、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項３１】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサからの音響エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項３０に記載のデバイス。
【請求項３２】
前記画像を表示するための手段が、前記少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備える、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項３３】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記物体を検出するための手段が、視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項１８に記載のデバイス。
【請求項３５】
プロセッサに動作を実行させるために前記プロセッサによって実行可能である命令を記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記動作が、
視覚ディスプレイを介して画像を表示することと、
前記視覚ディスプレイの背面構成要素に取り付けられる超音波エリアアレイセンサを介して物体を検出することとを含み、
前記視覚ディスプレイが、少なくとも１つの構成要素層の隙間を充填する音響透過性材料を有する少なくとも１つの構成要素層を備え、
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイを通して超音波を前記視覚ディスプレイの画像表示面に存在する物体に送るように構成される、コンピュータ可読媒体。
【請求項３６】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３７】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイの前記画像表示面から最も離れている前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項３６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイの前記画像表示面に最も近い前記バックライトの表面に取り付けられる、請求項３６に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項３９】
前記背面構成要素が光導波路である、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４０】
前記光導波路が平坦形またはくさび形である、請求項３９に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４１】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記超音波エリアアレイセンサの検知エリアが前記視覚ディスプレイの前記画像表示面に対して角度をなすように取り付けられる、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４２】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより小さい、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４３】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアと実質的に同じサイズである、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４４】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアより大きい、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４５】
前記超音波エリアアレイセンサが検知エリアを有し、前記視覚ディスプレイが画像提供エリアを有し、前記検知エリアが前記画像提供エリアの少なくとも１つのエッジと重なり合う、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４６】
前記視覚ディスプレイが、画像を生成するための液晶材料、有機発光ダイオード、１つまたは複数のＬＥＤ、または少なくとも１つの冷陰極蛍光ランプを含む、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４７】
前記視覚ディスプレイが、光変向機構を備える光導波路を含む、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４８】
前記光変向機構が、前記超音波エリアアレイセンサからの音響エネルギーを透過できるようにする非ガス材料で充填される、請求項４７に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項４９】
前記視覚ディスプレイが、音響透過性材料で互いに結合される１つまたは複数の構成要素層を備える、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５０】
前記背面構成要素がバックライトである、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５１】
前記超音波エリアアレイセンサが、前記視覚ディスプレイのバックライトとディスプレイＴＦＴとの間に位置決めされる、請求項３５に記載のコンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
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