波传感器系统可包含声波延迟 层。举例来说，可将声波延迟层并入至超声波传感器系统10中介于超声波发射器20与超声 波接收器30之间。声波延迟层可用以调整超声波脉冲计时，且同时使超声波接收器30与 超声波发射器20电绝缘。延迟层可具有实质上均匀厚度，其中用于延迟层的材料及/或延 迟层的厚度经选择以在经反射超声波能到达超声波接收器30的时间内提供所要延迟。在 进行此操作中，在自超声波传感器系统10的其它部分反射的能量不太可能到达超声波接 收器30时的时间范围期间，可使得由于被对象反射产生的载运关于对象的信息的能量脉 冲在时间范围期间到达超声波接收器30。在一些实施方案中，TFT衬底34及/或压板40 可充当声波延迟层。
[0031] 图3A描绘用于超声波传感器的像素的4X4像素阵列。举例来说，每一像素可与 压电传感器材料的局部区、峰值检测二极管及读出晶体管相关联；许多或全部这些组件可 形成于背板上或背板中以形成像素电路。实际上，每一像素的压电传感器材料的局部区可 将所接收的超声波能转换成电荷。峰值检测二极管可暂存由压电传感器材料的局部区检测 的最大量的电荷。接着可（例如）经由行选择机制、栅极驱动器或移位寄存器扫描像素阵 列的每一行，且可触发每一列的读出晶体管以允许通过额外电路（例如，多路复用器及A/D 转换器）读取每一像素的峰值电荷的量值。像素电路可包含一或多个TFT以允许进行像素 的门控、寻址及重设。
[0032] 每一像素电路32可提供关于由超声波传感器系统10检测到的对象的一小部分的 信息。虽然为了便于说明的目的，图3A中所示的实例具有相对较粗糙的分辨率，但本发明 者已演示了具有约500像素每英寸或更高的分辨率的超声波传感器系统，所述超声波传感 器系统经配置而具有实质上类似于图2中所示的所述结构的层状结构。可取决于预期检测 对象而选择超声波传感器系统10的检测区域。举例来说，检测区域范围可自针对单一手指 的5_X 5mm至针对四个手指的3英寸X 3英寸。可在适当时针对对象使用更小及更大的 区域。
[0033] 图3B展示超声波传感器系统的高阶框图的实例。所示的许多组件可形成控制电 子设备50的部分。传感器控制器可包含控制单元，其经配置以控制传感器系统的各种方 面，例如，超声波发射器计时及激励波形、用于超声波接收器及像素电路的偏置电压、像素 寻址、信号滤波及转换、读出讯框速率等。传感器控制器也可包含自超声波传感器电路像素 阵列接收数据的数据处理器。数据处理器可将数字化数据转译成指纹的影像数据或将所述 数据格式化以用于进一步处理。
[0034] 举例来说，控制单元可以规则间隔将发射器（Tx)激励信号发送至Tx驱动器以使 Tx驱动器激励超声波发射器并产生平面超声波。控制单元可经由接收器（Rx)偏置驱动器 发送水平选择输入信号以对接收器偏置电极加偏置及允许通过像素电路对声学信号检测 进行门控。多路分用器可用以开启及关闭使得特定行或列的传感器像素电路提供输出信号 的栅极驱动器。来自像素的输出信号可经由电荷放大器、例如RC滤波器或抗混淆滤波器的 滤波器及数字化器而发送至数据处理器。应注意，系统的数个部分可包含于TFT背板上，且 其它部分可包含于相关联的集成电路中。
[0035] 如上文所指示，本文所描述的一些实施是关于超声波接收器，其包含通过胶粘剂 而接合到TFT阵列的压电接收器层。一些实施是关于用于形成超声波传感器的过程，包含 将压电接收器层接合到TFT阵列。
[0036] 如本文所使用，"接合"是指通过使用黏胶、胶着剂或其它胶粘剂将两个或两个以 上实体对象紧固在一起，及"接合"至如此紧固的两个或两个以上实体对象。胶粘剂的实例 包含一组分及两组分环氧树脂、氰基丙烯酸酯、硅酮、聚胺基甲酸酯、热塑物、弹性胶粘剂、 热固性胶粘剂、UV固化胶粘剂、热固化胶粘剂、热熔胶粘剂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、丙烯酸 酯、聚酰胺、接触型胶粘剂及压敏胶粘剂（PSA)。
[0037] 本文中所描述的一些实施是关于超声波指纹成像器。如本文中所使用，术语"指 纹"可指指纹或指印。
[0038] 图4展示包含经接合压电接收器层36的超声波传感器系统10的示意图的实例。 关于图4给出包含经接合压电层的超声波传感器系统的各种组件的简要描述，其中组件的 细节及包含经接合压电层的超声波传感器系统的其它实例在下文关于图7A至13G进一步 加以论述。超声波传感器系统10包含压板40、压电接收器层36、TFT衬底34及压电发射 器层22,如上文参看图1及图2所论述。
[0039] 可将压电发射器膜22的两侧金属化或以其它方式涂布有导电材料以形成可连接 到第一发射器导线24b的第一发射器电极24a，及可连接到第二发射器导线26b的第二发射 器电极26a。金属化压电发射器膜可通过胶粘剂68而接合到TFT衬底34。图4及图7A至 12B中为了清楚起见放大胶粘剂68及例如胶粘剂62、胶粘剂64及胶粘剂66的其它胶粘剂 层，且图中的其它相似层大体上未按比例绘制。
[0040] 在图4的实例中，间隔件层80安置于压电接收器层36与压板40之间。间隔件层 80可为超声波传感器系统10的各种组件（包含附接到柔性印刷电路（FPC) 90的组件）提 供间隙。柔性印刷电路也可被简单地称为"可挠件"。应理解，FPC 90可包含FPC 90内或 FPC 90的一侧或两侧上的一或多个电极或电导体。如下文进一步论述，间隔件层80在一些 实施方案中可能不存在。如果存在间隔件层80,则可经由胶粘剂62将间隔件层80接合到 压板40及通过胶粘剂64将间隔件层80接合到压电接收器层36的金属化侧。
[0041] 可将压电接收器层36的一侧金属化以形成可连接到接收器偏置电极导线39b的 接收器偏置电极39a。根据各种实施，接收器偏置电极39a及接收器偏置电极导线39b可 使用相同或不同材料。压电接收器层36的另一侧可通过胶粘剂66而接合到像素电路32。 如上文关于图2所论述，每一像素电路32可包含像素输入电极。压电接收器层36可经由 像素输入电极电耦合或以其它方式连接到像素电路32。在一些实施方案中，压电接收器层 36经由胶粘剂66而电容性地耦合到像素电路32。在一些实施方案中，压电接收器层36经 由（例如）各向异性导电或略微导电的胶粘剂66而电阻性地耦合到像素电路32。
[0042] TFT衬底34可为薄衬底，例如玻璃或塑料衬底，在所述衬底上制造像素电路32。在 一些实施方案中，TFT衬底34可为硅、单晶硅或其它半导体材料，例如硅晶片或绝缘体上硅 晶片。像素电路32及相关于TFT衬底34的其它电路可由衬底（例如，常规硅装置晶片） 中制造的晶体管形成。如上文所论述，在图3A中展示像素电路32的实例。除像素电路32 之外，TFT衬底可具有在其上制造的额外组件，例如一或多个导电接合衬垫33。在一些实施 方案中，可安置保护性背侧罩盖60以保护其内例如压电发射器层22的组件免受机械或环 境损坏。保护性罩盖60可为罩盖60内的组件提供保护以免受电磁干扰（EMI)影响或为罩 盖60外的装置提供保护以免受由罩盖内的组件产生的EMI影响。
[0043] FPC 90上可安装有一或多个被动或主动组件。第一发射器导线24b、第二发射器 导线26b及接收器偏置电极导线39b可经配置以经由FPC 90与这些组件中的一或多者电 通信。举例来说，柔性板上芯片（COF)附接的特殊应用集成电路（ASIC) 92可安置于FPC 90 的一侧或另一侧上。例如电容器、电阻器及电感器的一或多个离散装置可包含于FPC 90的 一或两侧上（未图示）。超声波传感器系统10可进一步经配置以经由FPC 90连接到印刷 电路板（PCB)或其它整合衬底。在一些实施方案中，一或多个加强件94可附接到FPC 90。 用于导线的材料的实例包含导电墨水、铜膜及其它导体。在一些实施方案中，可使用线接合 或编线。加强件材料的实例包含导电及绝热材料两者，例如铝、阳极化铝、不锈钢、例如FR4 的印刷电路板材料、聚酰亚胺材料及热塑物。
[0044] 图5为说明用于超声波传感器的制造过程的流程图的实例。在制造过程100的块 102处，提供TFT衬底。TFT衬底可包含形成于其上的包含导电衬垫的像素电路，所述导电 衬垫沉积于像素电路的输入端上以形成像素输入电极。如上文所指示，TFT衬底也可包含导 电路由及接合衬垫以根据特定实施方案提供像素电路、超声波接收器、超声波发射器、柔性 印刷电路或其它电组件之间的连接。标准TFT处理可用以形成TFT衬底。在一些实施方案 中，TFT衬底可包含具有介于约300微米与700微米之间的厚度的硼硅酸盐玻璃。在一些实 施方案中，可将玻璃薄化以减少传感器系统10的总厚度。在一些实施方案中，TFT衬底34 可包含具有小于约300微米或小于约100微米的厚度的薄柔性玻璃或塑料层。TFT衬底材 料的实例包含硼硅酸盐玻璃及柔性聚合衬底，包含：包含Neopulim?透明聚酰亚胺的聚酰 亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)及聚萘二甲酸乙二酯（PEN)。
[0045] 在过程100的框104处，提供压电接收器层。在一些实施方案中，可将压电接收器 提供为具有单侧金属化的压电层形式。在框106处，提供压电发射器（Tx)。在一些实施方 案中，可将压电发射器提供为具有单侧或双侧金属化的压电层。
[0046] 用于接收器或发射器电极层的金属化的实例包含铝（Al)、铝合金、铜（Cu)、铜合 金、镍-铜（NiCu)、金（Au)、铂-金（PtAu)、铬-金（CrAu)、铬-铝（CrAl)、铬-铜（CrCu)、 具有铜及金的铬、银、ITO或其它导电氧化物及例如银系墨水的聚合物基质中的银（Ag)、银 系环氧树脂或聚氨基甲酸酯（AgUr)。举例来说，一或多个接收器或发射器电极层可由沉积 在具有大约〇· I ym与0· 5 μL?之间的厚度的铜或铜合金层的顶部上的大约15nm与50nm之 间厚的镍或铬层形成。例如聚氨脂、丙烯酸、聚对二甲苯薄层的保护涂层或类金刚石涂层 (DLC)可安置在金属化上以提供防刮擦及腐蚀性。
[0047] 在一些实施方案中，可提供单一压电层用于呈包覆配置的接收器及发射器两者。 这些实施的实例在下文关于图12A到13G加以论述。
[0048] 可任选地根据特定实施方案执行框108及框110。在框108处，可提供间隔件层。 实例性间隔件材料包含玻璃衬底（例如，硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃及Gorilla?玻璃）及 例如聚碳酸酯的塑料衬底。间隔件层的实例厚度的范围可自约〇· Imm至Imm或Imm以上。 在框110处，可提供背侧保护性罩盖。背侧罩盖可为例如涂布有金属的塑料或镀锡钢的材 料。实例厚度的范围可自约50μπι至200 μπι或200 μπι以上。
[0049] 在框112处，可提供一或多个FPC或其它电连接装置。如上文所指示，FPC可具有 附接到所述FPC的一或多个电气及/或机械组件，例如ASIC、电阻器、电容器及机械加强件。
[0050] 可在块114处组装上述组件以形成超声波传感器组件。根据各种实施的总成的实 例在下文关于图6至13G进一步加以论述。接着可在接合到防护玻璃罩或其它压板之前， 在块116处任选地校准及测试传感器组件。在一些实施方案中，例如聚氨脂层、丙烯酸涂 层、聚对二甲苯或DLC的薄涂层可涂覆至压电接收器层的外表面以充当压板并提供防刮擦 性及环境保护。
[0051] 图6为说明用于超声波传感器的制造过程的流程图的另一实例。图6中的一或多 个操作可作为上文所述方法100的块114的部分来执行。在过程120的块122处，通过胶 粘剂将压电接收器层接合到TFT衬底。如下文进一步论述，胶粘剂可为相对较薄的，具有实 质上均匀厚度。接合压电接收器层可包含任何适当接合过程，例如真空接合、热乳层压、冷 乳层压、接触式接合、热压接合、冷压接合或其它胶粘剂接合过程。液体胶粘剂涂覆过程的 实例包含施配、微量施配、网板印刷、丝印法、冲压、凹版印刷、槽缝式涂布、槽模涂布、喷涂、 刷涂、浸渍、滚筒或反向滚筒涂覆、鼓刀涂覆、盘条涂覆及由喷墨或浸渍笔的涂覆。选择胶粘 剂且执行接合以避免声学非均匀