具有外围配置的超声波生物计量传感器的显示器的制造方法
【专利说明】
[0001]相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案依据35U.S.C. § 119(e)主张2013年6月3日申请的第61/830, 582号 美国临时专利申请案以及2013年11月14日申请的第14/071，362号美国专利申请案的优 先权，所述申请案两者出于所有目的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及像素化数字显示模块。更确切地说，本发明涉及具有集成在其 中的超声波指纹和生物计量传感器的显示模块。
【背景技术】
[0004]在超声波传感器系统中，可以使用超声波发射器通过超声波透射介质或媒介朝向 有待检测的物体发送超声波。发射器可以操作性地与超声波传感器耦合，超声波传感器被 配置成检测从物体反射的超声波部分。举例来说，在超声波指纹成像器中，可以通过在非常 短的时间间隔期间开始和停止发射器，而产生超声波脉冲。在超声波脉冲遇到的每一材料 界面处，反射超声波脉冲的一部分。
[0005]举例来说，在超声波指纹成像器的上下文中，超声波可行进穿过上面可放置人的 手指的压板，以获得指纹图像。在穿过压板之后，超声波的一些部分遇到与压板接触的皮 肤，例如，指纹脊线，而超声波的其它部分遇到空气，例如指纹的邻近脊线之间的谷线，并且 可以用不同的强度朝向超声波传感器反射回去。与手指相关联的反射信号可以经处理并且 转换成表示反射信号的信号强度的数字值。当在分布式区域上收集多个此类反射信号时， 可以使用此类信号的数字值来产生所述分布式区域上的信号强度的图形显示，举例来说通 过将数字值转换成图像，由此产生指纹的图像。因此，超声波传感器系统可以用作指纹成像 器或其它类型的生物计量传感器。在一些实施方案中，所检测到的信号强度可以映射成手 指的等高线图，其表示脊线结构细节的深度。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法和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。
[0007]在一些实施方案中，可提供一种薄膜晶体管（TFT)底板。所述TFT底板可包含具 有第一侧和对置第二侧的衬底。显示像素电路的阵列可位于第一侧之上或之中，每一显示 像素电路经配置以致使显示装置的显示像素可连接到TFT底板以改变光发射、光透射或光 反射状态。传感器像素电路的阵列可位于第一侧之上或之中，每一传感器像素电路经配置 以形成传感器电路的经配置以读取从阵列位置提供到传感器电路的电荷的部分。显示像素 电路的阵列和传感器像素电路的阵列可占据TFT底板的不重叠区域。
[0008] 在TFT底板的一些实施方案中，传感器像素电路的阵列可经配置以形成用于压电 超声波生物计量传感器的压电传感器电路的部分。在一些此类实施方案中，压电超声波生 物计量传感器可为指纹传感器。在一些额外此些实施方案中，指纹传感器可足够大以同时 从至少两个手指俘获指纹。在一些实施方案中，压电超声波生物计量传感器可为掌纹传感 器。
[0009] 在TFT底板的一些实施方案中，TFT底板还可包含与传感器像素电路的阵列分离 的单一传感器像素电路，所述单一像素电路经配置以执行为超声波按钮。
[0010] 在TFT底板的一些实施方案中，TFT底板还可包含像素输入电极的阵列。在此些实 施方案中，每一像素输入电极可上覆在传感器像素电路的阵列中的一传感器像素电路上。 传感器像素电路可在第一方向上隔开第一间距距离，且每一像素输入电极可具有大于第一 间距距离的约70%且小于所述第一间距距离的在第一方向上的标称宽度。
[0011] 在TFT底板的一些实施方案中，TFT底板还可包含上覆在传感器像素电路的阵列 上的压电层。
[0012] 在TFT底板的一些实施方案中，传感器像素电路可以每英寸近似500个传感器像 素电路或更高的密度排列。
[0013] 在TFT底板的一些实施方案中，TFT底板还可包含多个显示数据迹线，其大体上彼 此平行且在TFT底板的由显示像素电路的阵列占据的区域内隔开第一间距距离。在此些实 施方案中，TFT底板还可包含显示扇出。显示数据迹线可隔开第一间距距离而进入所述显 示扇出，且可隔开小于所述第一间距距离的第二间距距离而退出所述显示扇出。所述显示 扇出可大体上位于传感器像素电路的阵列与显示像素电路的阵列之间。
[0014] 在TFT底板的一些此类实施方案中，TFT底板还可包含多个传感器数据迹线，其大 体上彼此平行且在TFT底板的由传感器像素电路的阵列占据的区域内隔开第三间距距离。 在此些TFT底板实施方案中，TFT底板还可包含传感器扇出。传感器数据迹线可隔开第三 间距距离而进入所述传感器扇出，且隔开小于所述第三间距距离的第四间距距离而退出所 述传感器扇出。
[0015] 在TFT底板的一些额外此些实施方案中，TFT底板还可包含显示驱动器芯片和传 感器驱动器芯片，其两者都位于TFT底板上。显示驱动器芯片可电连接到退出显示扇出且 具有第二间距距离的显示数据迹线，且传感器驱动器芯片可电连接到退出传感器扇出且具 有第四间距距离的传感器数据迹线。传感器驱动器芯片和显示驱动器芯片可为单独芯片。
[0016] 在TFT底板的一些额外实施方案中，TFT底板还可包含位于TFT底板上的组合式 显示和传感器驱动器芯片。所述组合式显示和传感器驱动器芯片可电连接到退出显示扇出 且具有第二间距距离的显示数据迹线以及退出传感器扇出且具有第四间距距离的传感器 数据迹线。所述组合式显示和传感器驱动器芯片可为单一集成芯片。
[0017] 在一些实施方案中，可提供显示模块。所述显示模块可具有经设定大小为大于显 示模块的主动显示区域的玻璃盖片。显示模块还可包含具有第一侧和对置第二侧的薄膜晶 体管（TFT)底板。TFT底板可具有位于第一侧之上或之中的显示像素电路的阵列和位于第 一侧之上或之中的传感器像素电路的阵列，每一传感器像素电路经配置以形成用于压电传 感器的压电传感器电路的一部分。显示像素电路的阵列和传感器像素电路的阵列可占据 TFT底板的不重叠区域。显示模块还可包含一或多个显示组件，其堆叠在玻璃盖片与TFT 底板之间且经配置以结合显示像素电路的阵列而提供显示模块的显示功能性。显示模块还 可包含超声波传感器系统。超声波传感器系统的至少一部分可位于TFT底板与玻璃盖片之 间，且传感器像素电路的阵列可形成超声波传感器系统的一部分。
[0018] 在一些此些显示模块实施方案中，超声波传感器系统可包含堆叠布置中的超声波 发射器和超声波接收器，且超声波发射器与玻璃盖片之间的距离和超声波接收器与玻璃盖 片之间的距离可均实质上不含间隙。
[0019] 在一些此些显不模块实施方案中，超声波发射器可包含插入在第一发射器电极与 第二发射器电极之间的压电超声波发射器层，且超声波接收器可包含插入在传感器像素电 路的阵列与接收器偏压电极之间的压电超声波接收器。在显示模块的一些额外此些实施方 案中，超声波接收器可插入在TFT底板与玻璃盖片之间。
[0020] 在一些实施方案中，显示模块可包含形成于玻璃盖片上的导电触摸层，且接收器 偏压电极可由导电触摸层的一部分提供。在一些额外此些实施方案中，围绕传感器像素电 路的阵列的导电触摸层可用银墨电加固，且传感器像素电路的阵列内的导电触摸层可实质 上不含银墨。如本文所使用，导电触摸层的电加固部分可与导电触摸层的剩余物的平均或 标称电导率相比具有实质上$父尚电导率。
[0021] 在显示模块的一些实施方案中，显示模块可包含与超声波接收器布置在堆叠配置 中的一或多个隔片。堆叠在玻璃盖片与TFT底板之间的所述一或多个显示组件可具有显示 堆叠厚度。超声波接收器（包括接收器偏压电极）可具有小于显示堆叠厚度的超声波接收 器厚度，且所述一或多个隔片和所述超声波接收器（包括接收器偏压电极和超声波接收器 与所述一或多个隔片之间的任何粘合剂或粘结层）的所述堆叠配置可具有实质上等于显 示堆叠厚度的第一堆叠厚度。
[0022] 在一些实施方案中，可提供一种薄膜晶体管（TFT)底板。TFT底板可包含：衬底， 其具有第一侧和对置第二侧；显示像素电路的阵列，其位于所述第一侧之上或之中，每一显 示像素电路经配置以致使显示装置的显示像素可与TFT底板连接以改变光发射、光透射或 光反射状态；以及传感器像素电路，其位于所述第一侧之上或之中，所述传感器像素电路经 配置以形成传感器电路的经配置以读取提供到所述传感器电路的电荷的部分。显示像素电 路的阵列和传感器像素电路可占据TFT底板的不重叠区域。
[0023] 在一些此类实施方案中，TFT底板可包含一或多个额外传感器像素电路。在一些 进一步此些实施方案中，传感器像素电路和所述一或多个额外传感器像素电路可经配置以 提供滑件控制。
[0024] 在TFT底板的一些实施方案中，传感器像素电路可经配置为按钮控制。
[0025] 在TFT底板的一些实施方案中，TFT底板还可包含位于所述第一侧之上或之中的 第二传感器像素电路的阵列，每一第二传感器像素电路经配置以形成第二传感器电路的经 配置以读取从阵列位置提供到所述第二传感器电路的电荷的部分。显示像素电路的阵列和 第二传感器像素电路的阵列可占据TFT底板的不重叠区域。
【附图说明】
[0026] 在附图和下文描述中阐述本说明书中描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 其它特征、方面和优点将从所述描述、图式和权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各 图的相对尺寸可能未按比例绘制。
[0027] 各个图式中的相同参考标号和名称指示相同元件。
[0028] 图1A-1C展示超声波传感器系统的示意图的实例。
[0029] 图2展示超声波传感器系统的分解图的实例。
[0030] 图3A展示超声波传感器的像素的4X4像素阵列的实例。
[0031] 图3B展示超声波传感器系统的高级框图的实例。
[0032] 图4描绘具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的实例。
[0033] 图5描绘具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的另一实例。
[0034] 图6描绘不具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的实例。
[0035] 图7描绘具有经修改以容纳集成超声波生物计量传感器的扇出的图6的显示模块 的实例。
[0036] 图8A描绘具有高宽度超声波生物计量传感器的图4的显示模块的实例。
[0037]图8B描绘具有用作掌纹传感器的高宽度超声波生物计量传感器的实例显示模块 的侧视图。
[0038] 图9描绘具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的实例的概念侧视图。
[0039] 图10描绘具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的另一实例的概念侧视 图。
[0040] 图11描绘具有集成超声波生物计量传感器的显示模块的另一实例的概念侧视 图。
[0041] 图12描绘类似于图4中展示的但具有集成到底板上的额外超声波按钮的显示模 块的平面图。
[0042] 图13描绘图11中展示的显示模块的触摸层的概念平面图。
【具体实施方式】
[0043] 以下描述针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领 域的一般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。所描述的实施方 案可以实施在任何用于超声波感测的装置、设备或系统中。此外，预期所描述的实施方案 可包含在多种电子装置中或与其相关联，例如（但不限于）：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、BlueU)〇thT〇装置、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、智能笔记本 计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描仪、传真装置、全球定位系统（GPS)接收器/导航 仪、相机、数字媒体播放器（例如，MP3播放器）、便携式摄像机、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