利用压电聚合物技术的音频扬声器和接近传感器制造技术

一种移动设备包括位于显示器下面的一个或多个压电聚合物层。一个或多个压电聚合物层可以被电气驱动以在d33拉伸模式或d31弯曲模式下工作。该移动设备在d33拉伸模式下充当超声传感器，而在d31弯曲模式下充当音频扬声器/麦克风或接近传感器。在d31弯曲模式下工作的压电聚合物层可以直接机械耦合到显示器、间接机械耦合到显示器并位于超声传感器叠层下面、或者集成在超声传感器叠层中。通过具有更大的面积、多层、多层情况下的双极或单极驱动、一个或多个刚性粘胶、间隔层、一个或多个质量特征、薄TFT层、厚压电聚合物层或其组合，可以增强或调制在d31弯曲模式下工作的压电聚合物层的信号性能。号性能。号性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用压电聚合物技术的音频扬声器和接近传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求题为“AUDIO SPEAKER AND PROXIMITY SENSOR WITH PIEZOELECTRIC POLYMER TECHNOLOGY”并于2021年5月11日提交的美国专利申请第17/302714号的优先权，该申请通过引用整体结合于此并用于所有目的。本申请还要求题为“IN
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DISPLAY SPEAKER AND GESTURE SENSOR WITH PIEZOELECTRIC POLYMER TECHNOLOGY”并于2020年5月29日提交的美国临时专利申请第62/704825号的优先权，该申请通过引用整体结合于此并用于所有目的。


[0003]本公开总体上涉及移动设备中的传感器系统，更具体地，涉及使用可以充当音频扬声器和接近或手势传感器的压电聚合物材料的移动设备中的超声传感器系统。

技术介绍

[0004]许多移动设备包括用于向移动设备认证用户的传感器，诸如指纹传感器。例如，在超声传感器系统中，超声发射器可以用于向待检测对象发送超声波。在穿过人的手指可以放置在其上的压板(platen)之后，超声波的一些部分遇到与压板接触的皮肤，例如指纹纹线，而超声波的其他部分遇到空气。可以基于与人的手指相关联的反射信号来获得指纹图像。
[0005]移动设备的进步带来了柔性显示器、三维覆盖玻璃和无边框设计。因此，越来越多的移动设备具有有限的空间来整合如此多的不同组件。移动设备可以装配有许多组件，包括接近传感器、耳机扬声器、麦克风和用于认证用户的传感器。这些组件中的每一个都构成了进入移动设备的附加组件，并且需要额外的组装步骤。

技术实现思路

[0006]本公开的设备、系统和方法各自具有几个方面，其中没有一个方面单独负责本文公开的期望属性。
[0007]本公开的主题的一个方面可以在移动设备中实施。该移动设备包括压板、位于压板下面的显示器、位于显示器下面的薄膜晶体管(TFT)层、与TFT层相邻并耦合到TFT层的压电聚合物层、以及与压电聚合物层相邻并耦合到压电聚合物层的电极层，其中压电聚合物层位于电极层与TFT层之间。压电聚合物层被配置为产生声波并在d33拉伸模式和d31弯曲模式下工作，其中d33拉伸模式在大约1MHz与大约100MHz之间的第一频率范围内工作以作为超声传感器，并且其中d31弯曲模式(1)在大约20kHz与大约1MHz之间的第二频率范围内工作以充当接近传感器，或者(2)在大约20Hz与大约20kHz之间的第三频率范围内工作以充当音频扬声器或麦克风。
[0008]在一些实施方式中，移动设备还包括位于压电聚合物层与显示器之间的间隔层，其中间隔层包括塑料、金属或玻璃材料。在一些实施方式中，间隔层被配置为在一个或多个
频率范围内调节由压电聚合物层产生的声波的信号输出和/或移动由压电聚合物层产生的声波的峰值频率。在一些实施方式中，间隔层的厚度至少比压电聚合物层的厚度大两倍。在一些实施方式中，TFT层的厚度至少比压板的厚度小两倍。在一些实施方式中，移动设备还包括位于TFT层与显示器之间的刚性环氧树脂粘胶层。在一些实施方式中，移动设备还包括附着到压电聚合物层的一个或多个质量特征，其中一个或多个质量特征包括塑料、金属或玻璃材料。在一些实施方式中，压电聚合物层的主表面跨越显示器的多于大约50％。在一些实施方式中，移动设备还包括位于压电聚合物层下面的一个或多个附加压电聚合物层。
[0009]本公开中描述的主题的另一创新方面可以在移动设备中实施。该移动设备包括压板、位于压板下面的显示器、位于显示器下面的TFT层、与TFT层相邻并耦合到TFT层的第一压电聚合物层、与第一压电聚合物层相邻并耦合到第一压电聚合物层的电极层、以及位于显示器下面的第二压电聚合物层，其中第一压电聚合物层位于电极层与TFT层之间，其中TFT层和第一压电聚合物层形成被配置为在d33拉伸模式下工作的超声传感器，其中第二压电聚合物层被配置为在d31弯曲模式下工作。
[0010]在一些实施方式中，d33拉伸模式被配置为在大约1MHz与大约100MHz之间的第一频率范围内工作，其中d31弯曲模式被配置为(1)在大约20kHz与大约1MHz之间的第二频率范围内工作以充当接近传感器，或者(2)在大约20Hz与大约20kHz之间的第三频率范围内工作以充当音频扬声器。在一些实施方式中，第一压电聚合物层是被配置为在d33拉伸模式或d31弯曲模式下工作的压电聚合物接收器层，其中d31弯曲模式被配置为在大约20Hz与大约20kHz之间的频率范围内工作以充当麦克风。在一些实施方式中，第二压电聚合物层在显示器的与超声传感器所占据的区域分离的区域中机械耦合到显示器。在一些实施方式中，第二压电聚合物层机械耦合到超声传感器并位于超声传感器下面。在一些实施方式中，移动设备还包括第二压电聚合物层与显示器之间的间隔层，其中间隔层包括塑料、金属或玻璃材料。在一些实施方式中，第二压电聚合物层被配置为产生声波，并且间隔层被配置为在一个或多个频率范围内调节由第二压电聚合物层产生的声波的信号输出和/或移动由第二压电聚合物层产生的声波的峰值频率。在一些实施方式中，间隔层的厚度至少比第二压电聚合物层的厚度大两倍。在一些实施方式中，TFT层的厚度至少比压板的厚度小两倍。在一些实施方式中，移动设备还包括位于TFT层与显示器之间的刚性环氧树脂粘胶层。在一些实施方式中，第二压电聚合物层的主表面跨越显示器的多于大约50％。
附图说明
[0011]本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。从描述、附图和权利要求中，其他特征、方面和优点将变得清晰。注意，下图的相对尺寸可能没有按比例绘制。
[0012]各个附图中相同的附图标记和名称指示相同的元素。
[0013]图1A示出了根据一些实施方式的示例超声感测系统的组件的框图表示。
[0014]图1B示出了包括图1A的超声感测系统的示例移动设备的组件的框图表示。
[0015]图1C示出了根据一些实施方式的示例移动设备的组件的框图表示，该示例移动设备包括超声传感器阵列、音频扬声器/麦克风和接近传感器阵列。
[0016]图2示出了根据一些实施方式的具有用于超声指纹成像的超声指纹传感器系统的
示例装置的截面示意图。
[0017]图3示出了根据一些实施方式的包括具有位于显示器下面的压电聚合物层的超声传感器系统的示例装置的截面示意图示，其中压电聚合物层被配置为在d33拉伸模式或d31弯曲模式下工作。
[0018]图4A示出了根据一些实施方式的包括具有位于显示器下面的第一压电聚合物层的超声传感器系统的示例装置的截面示意图示，其中该装置还包括集成在显示器下面与超声传感器系统分离的区域中的第二压电聚合物层。
[0019]图4B示出了根据一些实施方式的包括具有位于显示器下面的第一压电聚合物层的超声传感器系统的示例装置的截面示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种移动设备，包括：压板；显示器，位于所述压板下面；薄膜晶体管(TFT)层，位于所述显示器下面；压电聚合物层，与所述TFT层相邻并耦合到所述TFT层；以及电极层，与所述压电聚合物层相邻并耦合到所述压电聚合物层，其中所述压电聚合物层位于所述电极层与所述TFT层之间；其中所述压电聚合物层被配置为产生声波并在d33拉伸模式和d31弯曲模式下工作，其中所述d33拉伸模式在大约1MHz与大约100MHz之间的第一频率范围内工作以作为超声传感器，并且其中所述d31弯曲模式(1)在大约20kHz与大约1MHz之间的第二频率范围内工作以充当接近传感器，或者(2)在大约20Hz与大约20kHz之间的第三频率范围内工作以充当音频扬声器或麦克风。2.根据权利要求1所述的移动设备，还包括：间隔层，位于所述压电聚合物层与所述显示器之间，其中所述间隔层包括塑料、金属或玻璃材料。3.根据权利要求2所述的移动设备，其中所述间隔层被配置为在一个或多个频率范围内调节由所述压电聚合物层产生的声波的信号输出和/或移动由所述压电聚合物层产生的声波的峰值频率。4.根据权利要求2所述的移动设备，其中所述间隔层的厚度至少比所述压电聚合物层的厚度大两倍。5.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述TFT层的厚度至少比所述压板的厚度小两倍。6.根据权利要求1所述的移动设备，还包括：刚性环氧树脂粘胶层，位于所述TFT层与所述显示器之间。7.根据权利要求1所述的移动设备，还包括：一个或多个质量特征，附着到所述压电聚合物层，其中所述一个或多个质量特征包括塑料、金属或玻璃材料。8.根据权利要求7所述的移动设备，其中所述一个或多个质量特征至少部分覆盖所述压电聚合物层的主表面。9.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述压电聚合物层的主表面跨越所述显示器的多于大约50％。10.根据权利要求1所述的移动设备，还包括：一个或多个附加压电聚合物层，位于所述压电聚合物层下面。11.根据权利要求10所述的移动设备，其中所述压电聚合物层和所述一个或多个附加压电聚合物层一起布置在薄膜叠层中，使得所述薄膜叠层中的多个压电聚合物层以相反的极性交替驱动，或者所述多个压电聚合物层中的每一个以相同的极性驱动。12.根据权利要求1所述的移动设备，其中所述压电聚合物层包括聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯
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三氟乙烯(PVDF
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TrFE)共聚物，其中所述压板包括覆盖玻璃，其中所述TFT层的厚度等于或小于大约250μm。
13.一种移动设备，包括：压板；显示器，位于所述压板下面；薄膜晶体管(TFT)层，位于所述显示器下面；第一压电聚合物层，与所述TFT层相邻并耦合到所述TFT层；电极层，与所述第一压电聚合物层相邻并耦合到所述第一压电聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL斯特罗曼，HV潘查瓦，NI巴肯，Y卢，KD乔尔杰夫，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：