CN110914832A - 用于显示器下应用的超声波指纹传感器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示用于显示器下超声波指纹传感器的方法、装置、设备及系统。显示装置可包含压板、下伏于所述压板的显示器及下伏于所述显示器的超声波指纹传感器，其中所述超声波指纹传感器经配置以经由通过所述压板及所述显示器的声学路径发射并接收超声波。光阻断层及/或电屏蔽层可设置于所述超声波指纹传感器与所述显示器之间，其中所述光阻断层及/或所述电屏蔽层在所述声学路径中。机械应力隔离层可设置于所述超声波指纹传感器与所述显示器之间，其中所述机械应力隔离层在所述声学路径中。

Description

用于显示器下应用的超声波指纹传感器

相关申请案的交叉引用

本申请案要求保护2018年6月12日申请且标题为“用于显示器下应用的超声波指纹传感器(ULTRASONIC FINGERPRINT SENSOR FOR UNDER-DISPLAY APPLICATIONS)”的美国专利申请案第16/006,640号的优先权权益，所述美国专利申请案要求保护2017年6月26日申请且标题为“用于OLED显示器下应用的超声波指纹传感器(ULTRASONIC FINGERPRINTSENSOR FOR UNDER-OLED DISPLAY APPLICATIONS)”的美国临时专利申请案第62/525,154号的优先权，所述专利申请案各自特此以全文引用的方式且出于所有目的并入。

技术领域

本发明大体上涉及超声波指纹传感器系统，且更确切地说涉及并有显示器下应用的超声波指纹传感器系统。

背景技术

在超声波传感器系统中，可使用超声波发射器以经由超声波发射媒体并朝向待检测的物件发送超声波。发射器可以操作方式与超声波传感器耦合，所述超声波传感器经配置以检测超声波的从物件反射的部分。举例来说，在超声波指纹成像器中，超声波脉冲可通过在极短时间间隔期间启动并停止发射器来产生。在超声波脉冲遭遇的每一材料界面处，反射超声波脉冲的一部分。

举例来说，在超声波指纹成像器的上下文中，超声波可行进穿过压板，人员手指可放置于所述压板上以获得指纹图像。在通过压板之后，超声波的一些部分遭遇与压板接触的皮肤，例如，指纹脊纹，而超声波的其它部分遭遇空气，例如指纹的邻接脊纹之间的谷纹，且可以不同强度朝向超声波传感器反射回。与手指相关联的经反射信号可经处理并转换为数字值，所述数字值表示经反射信号的信号强度。当在分布式区域上收集到多个此类经反射信号时，此类信号的数字值可用以例如通过将数字值转换为图像而在所述分布式区域上方产生信号强度的图形显示，由此产生指纹的图像。因此，超声波传感器系统可用作指纹成像器或其它类型的生物测定扫描仪。在一些实施方案中，所检测信号强度可映射成手指的等高线图，所述高线图表示脊纹结构细节的深度。

超声波传感器系统可作为指纹传感器系统并入于显示装置中以认证用户。显示装置的发展以致使柔性显示器、三维防护玻璃罩及无槽框设计。因此，越来越多的显示装置具有有限空间来并入用于指纹传感器系统或玻璃下指纹传感器系统的离散按钮，所述指纹传感器系统或玻璃下指纹传感器系统定位于显示装置的显示器的外周。玻璃下及显示器下指纹传感器系统可为显示装置提供额外功能性及空间，且可对额外认证软件应用程序开放用于改进的用户接口。

发明内容

本发明的装置、系统及方法各具有若干方面，所述方面中的单一方面皆不单独负责本文中所揭示的合乎需要的属性。

本发明的主题的一个方面可实施于一种设备中。所述设备包含：显示器；超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波；所述超声波传感器系统与所述显示器之间的光阻断层，所述光阻断层定位于所述声学路径中；及所述显示器与所述超声波传感器系统之间的粘接层。所述粘接层定位于所述声学路径中且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离。

在一些实施方案中，所述设备进一步包含所述超声波传感器系统与所述显示器之间的电屏蔽层，所述电屏蔽层为导电的且接地，所述电屏蔽层定位于所述声学路径中。所述电屏蔽层及所述光阻断层中的每一者可为无孔的或为基本上无孔的。在一些实施方案中，所述显示器为有机发光二极管(OLED)显示器。在一些实施方案中，所述显示器为形成于塑料衬底上的柔性OLED显示器。在一些实施方案中，所述粘接层包含环氧树脂类粘接剂，所述环氧树脂类粘接剂包含热塑性油墨。在一些实施方案中，所述设备进一步包含在所述粘接层与所述超声波传感器系统之间的机械应力隔离层，其中所述机械应力隔离层包含塑料材料。在一些实施方案中，所述超声波传感器系统包含：传感器衬底，其上面安置有多个传感器像素电路；压电收发器层，其耦合至所述传感器衬底且包含经配置以产生所述超声波的压电材料；及电极层，其耦合至所述压电收发器层。在一些实施方案中，所述压电收发器层包含聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯三氟乙烯(PVDF-TrFE)共聚物、锆钛酸铅(PZT)、氮化铝(AlN)及其复合物。在一些实施方案中，所述传感器衬底包括选自由以下组成的群组的材料：玻璃、塑料、硅及不锈钢。

本发明中所描述的主题的另一创新方面可在一种设备中实施。所述设备包含：显示器；超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波；及所述超声波传感器系统与所述显示器之间的粘接层，所述粘接层定位于所述声学路径中。

在一些实施方案中，所述设备进一步包含在所述粘接层与所述超声波传感器系统之间的机械应力隔离层，所述机械应力隔离层包含塑料材料且定位于所述声学路径中。在一些实施方案中，所述超声波传感器系统横跨所述显示器的整个或基本上整个作用区域。在一些实施方案中，所述显示器为有机发光二极管(OLED)显示器。在一些实施方案中，所述粘接层为可修复的且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离，所述粘接层包含压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。在一些实施方案中，所述设备进一步包含：所述粘接层与所述显示器之间的光阻断层，所述光阻断层定位于所述声学路径中；及所述粘接层与所述显示器之间的电屏蔽层，所述电屏蔽层为导电的且接地，所述电屏蔽层定位于所述声学路径中，其中所述光阻断层及所述电屏蔽层中的每一者为无孔的或基本上无孔的。

本发明中所描述的主题的另一创新方面可在一种设备中实施。所述设备包含：显示器；超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波；及所述超声波传感器系统与所述显示器之间的多功能膜，其中所述多功能膜包含光阻断层、电屏蔽层、粘接层、机械应力隔离层或其组合，所述多功能膜定位于所述声学路径中。

本发明中描述的主题的另一创新方面可实施于一种制造设备的方法中。所述方法包含：提供显示装置，其中所述显示装置包含压板及下伏于所述压板的显示器；接合光阻断层、电屏蔽层、机械应力隔离层或其组合至所述显示器，其中所述电屏蔽层为导电的且接地；及将超声波传感器系统接合至所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合，其中所述超声波传感器系统下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器及所述压板的声学路径中发射并接收超声波，其中所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合是在所述声学路径中。

在一些实施方案中，接合所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合包含层压所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合至所述显示器。在一些实施方案中，所述方法进一步包含将粘接层接合至所述显示器以至少允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离，其中所述粘接层定位于所述声学路径中。

本发明中所描述的主题的另一创新方面可在一种设备中实施。所述设备包含：显示器；及超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波。所述超声波传感器系统包含：柔性衬底，其上面安置有多个传感器像素电路；及压电收发器层，其耦合至所述柔性衬底且包含经配置以产生所述超声波的压电材料。所述设备进一步包含所述压电收发器层与所述显示器之间的第一高声学阻抗层。

在一些实施方案中，所述第一高声学阻抗层包含光阻断层及电屏蔽层中的一者或两者。在一些实施方案中，所述第一高声学阻抗层包含邻近于所述压电收发器层的电极层。在一些实施方案中，高声学阻抗值层具有大于约5.0兆瑞利的声学阻抗值。所述设备进一步包含所述显示器与所述超声波传感器系统之间的粘接层，所述粘接层定位于所述声学路径中且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离。在一些实施方案中，所述柔性衬底包含聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰亚胺、不锈钢箔、薄膜硅或其它柔性材料。在一些实施方案中，所述设备进一步包含在所述超声波传感器系统的背侧上的第二高声学阻抗层。

附图说明

本说明书中所描述的主题的一或多个实施的细节阐述于随附图式及以下描述中。其它特征、方面以及优点从描述、图式以及权利要求书将变得显而易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。

各种图式中的相同参考数字及名称指示相同元件。

图1展示根据一些实施的包含一超声波感测系统的实例移动装置的图解表示的正视图。

图2A展示根据一些实施的实例超声波感测系统的组件的框图表示。

图2B展示包含图2A的超声波感测系统的实例移动装置的组件的框图表示。

图3A展示根据一些实施的实例超声波感测系统的一部分的图解表示的横截面投影图。

图3B展示根据一些实施的图3A的实例超声波感测系统的放大的横截面侧视图。

图4A展示根据一些实施的图3A及3B的实例超声波感测系统的实例组件的分解投影图。

图4B展示根据一些实施的图3A及3B的超声波传感器系统中超声波收发器阵列的实例组件的分解投影图。

图5展示根据一些实施的使用指纹传感器的实例，其中所述指纹传感器并未在显示器下。

图6展示根据一些实施的使用指纹传感器的实例，其中所述指纹传感器是在显示器下。

图7展示实例压板下超声波传感器系统与柔性印刷电路(FPC)的横截面视图。

图8A展示根据一些实施的包含压板及下伏于压板的显示器的实例装置的横截面示意图。

图8B展示根据一些实施的实例超声波指纹传感器系统的横截面示意图。

图9A展示根据一些实施的实例装置的横截面示意图，所述实例装置包含压板、下伏于压板的显示器以及下伏于显示器的光阻断层及电屏蔽层。

图9B展示根据一些实施的待附接或接合至图9A的装置且下伏于显示器的实例超声波指纹传感器系统的横截面示意图。

图10A展示根据一些实施的实例装置的横截面示意图，所述实例装置包含下伏于显示器的超声波指纹传感器系统及从超声波指纹传感器系统起的声学路径。

图10B展示根据一些其它实施的实例装置的横截面示意图，所述实例装置包含下伏于显示器的超声波指纹传感器系统及从超声波指纹传感器系统起的声学路径。

图11A至11F展示根据一些实施的处于“接收器向下”定向的各种实例超声波传感器系统的横截面示意图。

图12A至12F展示根据一些实施的处于“接收器向上”定向的各种实例超声波传感器系统的横截面示意图。

图13A至13B展示根据一些实施的包含泡沫背衬层的各种实例超声波传感器系统的横截面示意图。

图14A展示根据一些实施的处于“接收器向上”定向的实例柔性超声波传感器系统的横截面示意图。

图14B展示根据一些实施的处于“接收器向下”定向的实例柔性超声波传感器系统的横截面示意图。

图15展示“软性”及“硬质”衬底中且运用上覆及/或下伏于“软性”衬底的不同层反射的声学信号的数据。

图16A至16D展示各种实例装置的横截面示意图，所述实例装置包含显示器且并有光阻断层、电屏蔽层及下伏于显示器的超声波传感器系统。

图17展示制造一设备的实例方法，所述设备包含下伏于显示器的超声波传感器系统。

图18展示使用电容性感测模式及超声波感测模式以唤醒电子装置的实例，其中超声波指纹传感器定位于电子装置的显示器后方。

图19展示一配置的横截面侧向示意图，其中超声波指纹传感器定位于移动装置的显示器后方。

图20展示导引LCD或OLED显示装置的用户将手指定位于LCD下或OLED下指纹传感器上方的方法的流程图的实例。

具体实施方式

以下描述出于描述本发明的创新方面的目的是针对某些实施例。然而，所属领域的一般技术人员将易于认识到，本文中的教示可以许多不同方式来应用。所描述实施可实施于包含如本文中所揭示的用于超声波感测的生物测定系统的任何装置、设备或系统中。另外，预期到，所描述实施可包含于多种电子装置中或与其相关联，多种电子装置是诸如但不限于：移动电话、具备多媒体因特网能力的蜂窝电话、移动电视接收器、无线装置、智能手机、智能卡、可穿戴式装置(诸如，手镯、臂带、腕带、戒指、头带及贴片等)、

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、迷你笔记型计算机、笔记型计算机、智能笔记型计算机、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(诸如，MP3播放器)、摄录影机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监控器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、移动健康装置、计算机监控器、汽车显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶员座舱控制器及/或显示器、相机视图显示器(诸如，车辆中的后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或标识、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体声系统、卡匣记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、自动柜员机(ATM)、停车计时器、封装(诸如，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(诸如，一件珠宝或服装上的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示内容也可用于诸如(但不限于)以下各者的应用中：电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、回转仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子件的惯性组件、消费型电子产品的零件、可变电抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造制程，及电子测试装备。因此，所述教示内容并不旨在限于仅在图式中描绘的实施，而实情为具有如所属领域的一般技术人员将易于显而易见的广泛适用性。

显示器下指纹传感器系统可设置于显示装置或设备中。许多高端显示器使用有机发光二极管(OLED)显示器或有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器。本发明的一些显示器可设置于也可被称作柔性OLED显示器的塑料有机发光二极管(pOLED)显示器中。基于电容的指纹传感器可需要可与显示器的电功能干扰的电磁信号。在显示器内连同关联导电迹线一起产生或传送的信号可减小电容指纹感测能力。基于光学的指纹系统可在显示装置包含光阻断层或大量金属迹线的处受到限制或显现为无用的。基于超声波的指纹传感器可在显示器下并入于显示装置中。基于超声波的指纹传感器可在具有光阻断层的显示装置的显示器下且在不干扰显示装置的电功能情况下予以并入。

针对本文中所描述的超声波指纹传感器系统的配置及技术可适合于与柔性显示器、曲面显示器、曲面防护玻璃罩及新兴2.5D或三维显示器一起使用。指纹的超声波成像很大程度上不受OLED显示器及其它显示器类型中的小型特征，诸如像素或触控屏电极影响。由于超声波及电域本质上为不同的，因此电光域与电声波域之间的串扰被减小。超声波指纹传感器系统与显示器的其它部分之间的串扰及非所要相互作用部分归因于下文描述的光阻断、电磁干扰(EMI)减小、电屏蔽、应力隔离、散热及热扩散层的使用而被进一步减小或最小化。

基于超声波的指纹传感器经配置以在通过显示装置的显示器的声学路径中发射并接收超声波。光阻断层及电屏蔽层中的至少一个可定位于基于超声波的指纹传感器与显示器之间，其中光阻断层及电屏蔽层可是在声学路径中。在一些实施方案中，光阻断层及电屏蔽层中的每一者为基本上无孔的。在一些实施方案中，机械应力隔离层可定位于基于超声波的指纹传感器与显示器之间。具体来说，机械应力隔离层可包含塑料材料，且机械应力隔离层可定位于下伏于显示器的粘接层与基于超声波的指纹传感器之间。在一些实施方案中，基于超声波的指纹传感器可包含压电层及安置于柔性衬底上的像素电路阵列，其中高声学阻抗层安置于压电层与显示器之间。在一些实施方案中，额外高声学阻抗层可安置于压电层和与显示器相对的表面之间，其中额外高声学阻抗层并非在声学路径中。在一些实施方案中，低声学阻抗层安置于压电层与显示器之间以产生阻抗失配。高声学阻抗层或低声学阻抗层产生声学阻抗失配以在高声学阻抗层与低声学阻抗层之间的界面处反射更多声能。在一些实施方案中，基于超声波的指纹传感器可包含下伏于压电层的多孔泡沫背衬层。在与柔性或可弯曲显示器相关的一些实施方案中，基于超声波的指纹传感器可包含压电层及安置于柔性塑料衬底上的像素电路阵列，其中柔性塑料衬底与柔性显示器边缘对边缘附接且延伸。

可实施本发明中所描述的主题的特定实施方案以实现下列潜在优势中的一或多者。显示器下指纹传感器增大显示装置的作用显示区域的功能性。此外，显示器下指纹传感器可减小形式因数，且可并入于无槽框显示装置中。显示器下配置为了改进的性能、传感器放置的更大灵活性及更好用户体验而允许较大传感器作用区域。光阻断层可通过设置机械应力隔离而在显示装置中提供机械功能，且通过设置非反射性吸收层而提供光学功能，使得可见光并不穿透所述非反射吸收层。超声波指纹传感器系统可通过光阻断层发射并接收超声波。电屏蔽层可通过设置电或电磁势垒或与其它电组件的EMI屏蔽件提供电功能，且减小电磁干扰。电屏蔽层可通过提供热耗散且改进显示器的背部处的温度均匀性而提供热功能。超声波指纹传感器系统可通过电屏蔽层发射并接收超声波。光阻断层及电屏蔽层可减小通过超声波指纹传感器系统接收到的“噪声”量。附接、层压或以其它方式将超声波指纹传感器系统接合至显示器可引起可不利地影响显示器外观及性能的机械应力。然而，定位于超声波指纹传感器与显示器之间的机械应力隔离层可消除或以其它方式减小这些应力。此外，机械应力隔离层可提供用于外壳及/或边缘密封件的区域以机械地保护超声波指纹传感器免受物理及/或环境影响。机械应力隔离层上且下伏于显示器的可拆卸(例如可剥离)粘接层为易于更换及/或修整可允许超声波传感器与显示器更容易分离。超声波指纹传感器可实施为柔性传感器，且为了额外功能性并入于柔性电子件、三维显示器及曲面显示器中。超声波指纹传感器系统可横越显示装置的显示区域全域且并非仅局部地实施，这样允许连续用户认证且允许手指在显示器上任何地方的认证及验证。此外，超声波指纹传感器可为了改进的性能包含所选择的低及高声学阻抗层以减小超声波沿着声学路径的反射。显示器背部处的多孔泡沫背衬层可提供机械衬垫或支架且为了改进的指纹成像增大背衬层界面处的声学反射。

图1展示根据一些实施方案的包含超声波感测系统的实例移动装置100的图解表示。移动装置100可表示例如各种便携式计算装置，诸如蜂窝电话、智能手机、智能手表、多媒体装置、个人游戏装置、平板计算机及膝上型计算机外加其它类型的便携式计算装置。然而，本文中所描述的各种实施方案在应用上并不限于便携式计算装置。实际上，本文中所揭示的各种技术及原理在传统上可应用于非便携式装置及系统中，诸如用于计算机监控器、电视显示器、信息站(kiosk)、车辆导航装置及音频系统外加其它应用中。另外，本文中所描述的各种实施在应用上并不限于包含显示器的装置。

移动装置100通常包含壳体(也被称作“外壳”或“机壳”)102，各种电路、传感器及其它电组件驻留于所述壳体内。在所说明的实例实施方案中，移动装置100也包含触控屏显示器(在本文中也被称作“触敏式显示器”)104。触控屏显示器104通常包含显示器及触控屏，所述触控屏布置于显示器上方或以其它方式并入至显示器中或与显示器集成。显示器104可通常表示使用多种合适显示技术中的任一者的多种合适显示器类型中的任一者。举例来说，显示器104可为基于数字微型快门(digital micro-shutter；DMS)的显示器、发光二极管(LED)显示器、有机LED(OLED)显示器、液晶显示器(LCD)、使用LED作为背光的LCD显示器、等离子显示器、基于干涉式调制器(IMOD)的显示器，或适合于结合触敏式用户接口(UI)系统使用的另一类型的显示器。

移动装置100可包含用于与用户互动或以其它方式将信息传达至用户或从用户接收信息的各种其它装置或组件。举例来说，移动装置100可包含一或多个麦克风106、一或多个扬声器108且在一些状况下一或多个至少部分机械按钮110。移动装置100可包含实现额外特征的各种其它组件，诸如一或多个视频或静态图像相机112、一或多个无线网路接口114(例如，蓝芽、WiFi或蜂窝接口)，及一或多个非无线接口116(例如，通用串行总线(USB)接口或HDMI接口)。

移动装置100可包含能够扫描诸如指纹、掌纹或手纹的物件签名及对物件签名成像的超声波感测系统118。在一些实施方案中，超声波感测系统118可充当触敏式控制按钮。在一些实施方案中，触敏式控制按钮可通过机械或电压敏式系统实施，所述机械或电压敏式系统定位于超声波感测系统118之下或以其它方式与所述超声波感测系统集成。换句话说，在一些实施方案中，通过超声波感测系统118占用的区可既充当用户输入按钮以控制移动装置100以及又充当指纹传感器以实现诸如用户认证特征的安全特征。在一些实施方案中，超声波感测系统118可定位于显示器的防护玻璃罩之下或如本文中所描述的显示器自身的一部分之下。在一些实施方案中，超声波感测系统118可定位于移动装置壳体102的侧壁上或背侧上。

图2A展示根据一些实施的实例超声波感测系统200的组件的框图表示。如图所示，超声波感测系统200可包含传感器系统202及电耦合至传感器系统202的控制系统204。传感器系统202可能能够扫描物件并提供可用原始所测量图像数据以获得物件签名，例如人的手指的指纹。控制系统204可能能够控制传感器系统202并处理接收自传感器系统的原始所测量图像数据。在一些实施方案中，超声波感测系统200可包含接口系统206，其能够发射诸如原始或经处理所测量图像数据的数据至超声波感测系统200内或与所述超声波感测系统集成的各种组件或从所述各种组件接收数据；或在一些实施方案中发送所述数据至超声波感测系统外部的各种组件、装置或其它系统，或者从所述各种组件、装置或其它系统接收所述数据。

图2B展示包含图2A的超声波感测系统200的实例移动装置210的组件的框图表示。举例来说，移动装置210可为展示于以上图1中且参看图1描述的移动装置100的框图表示。移动装置210的超声波感测系统200的传感器系统202可通过超声波传感器阵列212实施。超声波感测系统200的控制系统204可通过电耦合至超声波传感器阵列212的控制器214实施。虽然所述控制器214展示并描述为单一组件，但在一些实施方案中，控制器214可共同指彼此电连通的两个或多于两个的独特控制单元或处理单元。在一些实施方案中，控制器214可包含以下中的一或多者：通用单芯片或多芯片处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、应用程序处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置(PLD)、离散闸或晶体管逻辑、离散硬件组件，或经设计以执行本文中所描述的功能及操作的任何组合。

图2B的超声波感测系统200可包含图像处理模块218。在一些实施方案中，通过超声波传感器阵列212提供的原始所测量图像数据可经发送、发射、传达或以其它方式提供至图像处理模块218。图像处理模块218可包含经配置、经调适或以其它方式可操作以处理由超声波传感器阵列212提供的图像数据的硬件、固件及软件的任何合适组合。在一些实施方案中，图像处理模块218可包含信号或图像处理电路或电路组件，包含例如放大器(诸如，测试设备放大器或缓冲器放大器)、模拟或数字混合器或乘法器、交换器、模/数传感器(ADC)、无源滤波器或有源模拟滤波器外加其它。在一些实施方案中，此类电路或电路组件中的一或多者可集成于控制器214内，例如，其中所述控制器214实施为片上系统(SoC)或系统级封装(SIP)。在一些实施方案中，此类电路或电路组件中的一或多者可集成于包含在控制器214内或耦合至所述控制器的DSP内。在一些实施方案中，图像处理模块218可至少部分经由软件来实施。举例来说，刚刚描述的电路或电路组件中的一或多者的一或多个功能或由电路或电路组件中的一或多者执行的一或多个操作可实情为通过例如在控制器214的处理单元中(诸如，通用处理器或DSP中)执行的一或多个软件模块来执行。在一些实施方案中，图像处理模块218或其部分可以软件实施，所述软件可在诸如与移动装置210相关联的处理器220的应用程序处理器上执行。应用程序处理器可具有用于在应用程序处理器(有时被称作“信任区”)内安全地处理生物测定图像数据的专用共处理器及/或软件模块。

在一些实施方案中，除超声波感测系统200外，移动装置210可包含分离处理器220、存储器222、接口216及电源供应器224。在一些实施方案中，超声波感测系统200的控制器214可控制超声波传感器阵列212及图像处理模块218，且移动装置210的处理器220可控制移动装置210的其它组件。在一些实施方案中，处理器220将包含例如指令或命令的数据传达至控制器214。在一些此类实施方案中，控制器214可将包含例如原始或经处理图像数据(也被称作“图像信息”)的数据传达至处理器220。也应理解，在一些其它实施方案中，控制器214的功能性可完全或至少部分由处理器220实施。在一些此类实施方案中，超声波感测系统200的独立控制器214可能并不被需要，这是因为控制器214的功能可通过移动装置210的处理器220来执行。

取决于实施方案，控制器214及处理器220中的一者或两者可将数据存储于存储器222中。举例来说，存储于存储器222中的数据可包含原始经测量图像数据、经滤波或以其它方式处理的图像数据、所估计图像数据或最终精细化的图像数据。存储器222可存储处理器可执行的代码或其它可执行计算机可读指令，所述代码或所述指令能够由控制器214及处理器220中的一者或两者执行以执行各种操作(或使得诸如超声波传感器阵列212、图像处理模块218或其它模块的其它组件执行操作)，所述操作包含演算、计算、估计或本文中所描述的其它确定中的任一者。也应理解，存储器222可共同指一或多个存储器装置(或“组件”)。举例来说，取决于实施方案，控制器214可存取不同于处理器220的存储器装置中的数据并将数据存储于所述存储器装置中。在一些实施方案中，存储器组件中的一或多者可实施为基于NOR或NAND的闪速存储器阵列。在一些其它实施方案中，存储器组件中的一或多者可实施为不同类型的非易失性存储器。另外，在一些实施方案中，存储器组件中的一或多者可包含非易失性存储器阵列，诸如一类型的RAM。

在一些实施方案中，控制器214或处理器220可经由接口216传达存储于存储器222中的数据或直接从图像处理模块218接收的数据。举例来说，此经传达数据可包含图像数据或从图像数据导出或以其它方式从图像数据确定的数据。接口216可共同指一或多个各种类型的一或多个接口。在一些实施方案中，接口216可包含用于从诸如抽取式存储器装置的外部存储器接收数据或存储数据至所述外部存储器的存储器接口。另外或替代地，接口216可包含启用原始或经处理数据至外部计算装置、系统或服务器的传送以及数据从外部计算装置、系统或服务器的接收的一或多个无线网路接口或一或多个有线网路接口。

电源供应器224可提供电力至移动装置210中的组件中的一些或全部。电源供应器224可包含多种能量存储装置中的一或多者。举例来说，电源供应器224可包含可再充电电池，诸如，镍镉电池或锂离子电池。另外或替代地，电源供应器224可包含一或多个超级电容器。在一些实施方案中，电源供应器224可为使用从例如壁式插座(或“电源插座”)或与移动装置210集成的光伏打装置(或“太阳能电池”或“太阳能电池阵列”)存取的电力可充电的(或“可再充电的”)。另外或替代地，电源供应器224可为可无线地充电的。电源供应器224可包含功率管理集成电路及电力管理系统。

如下文所使用，术语“处理单元”指以下中的一或多者的任何组合：超声波系统的控制器(例如，控制器214)、图像处理模块(例如，图像处理模块218)，或包含超声波系统的装置的独立处理器(例如，处理器220)。换句话说，下文描述为通过处理器单元执行或使用处理单元执行的操作可通过以下中的一或多者执行：超声波系统的控制器、图像处理模块，或包含超声波感测系统的装置的独立处理器。

图3A展示根据一些实施方案的实例超声波感测系统300的一部分的图解表示的横截面投影图。图3B展示根据一些实施方案的图3A的实例超声波感测系统300的放大的横截面侧视图。举例来说，超声波感测系统300可实施参看图1描述的超声波感测系统118或参看图2A及2B所展示并描述的超声波感测系统200。超声波感测系统300可包含上覆于衬底304且下伏于压板(例如，“盖板”或“防护玻璃罩”)306的超声波传感器302。超声波传感器302可包含超声波发射器308及超声波接收器310两者。

超声波发射器308通常经配置以产生超声波且朝向压板306且在所说明实施方案中朝向定位于压板306的上表面上的人类手指312发射所述超声波。在一些实施方案中，超声波发射器308可更具体来说经配置以产生超声波平面波并朝向所述压板306发射超声波平面波。举例来说，超声波发射器308的压电材料可经配置以将通过超声波感测系统的控制器提供的电信号以扫描频率转换成连续或脉冲化的超声波平面波序列。在一些实施方案中，超声波发射器308包含压电材料层，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)或诸如PVDF-TrFE的PVDF共聚物的层。在一些实施方案中，诸如氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)或钛酸铋钠的其它压电材料可用于超声波发射器308及/或超声波接收器310中。在一些实施方案中，超声波发射器308及/或超声波接收器310可另外或可替代地包含诸如电容微机电超声波传感器(CMUT)的电容超声波装置或诸如压电微机电超声波传感器(PMUT，也被称作“压电微机械超声波传感器”)的压电超声波装置。

超声波接收器310通常经配置以检测由通过超声波发射器308发射的超声波与界定正被扫描的手指312的指纹的脊纹316及谷纹318的互动引起的超声波反射314。在一些实施方案中，超声波发射器308上覆于超声波接收器310，如例如图3A及3B中所说明。在一些实施方案中，超声波接收器310可上覆于超声波发射器308(如在下文描述的图4A中所展示)。超声波接收器310可经配置以产生并输出对应于检测到的超声波反射的电输出信号。在一些实施方案中，超声波接收器310可包含不同于超声波发射器308的压电层的第二压电层。举例来说，超声波接收器310的压电材料可为任何合适压电材料，例如，PVDF或PVDF-TrFE共聚物层。超声波接收器310的压电层可将由超声波反射引起的振动转换成电输出信号。在一些实施方案中，超声波接收器310进一步包含薄膜晶体管(TFT)层。在一些此类实施方案中，TFT层可包含传感器像素电路阵列，其经配置以放大或缓冲通过超声波接收器310的压电层产生的电输出信号。通过传感器像素电路阵列提供的电输出信号可接着经提供作为原始所测量图像数据至处理单元用于处理图像数据、识别与图像数据相关联的指纹且在一些应用中认证与指纹相关联的用户。在一些实施方案中，单一压电层可充当超声波发射器308及超声波接收器310(如下文描述的图4B中所展示)。在一些实施方案中，衬底304可为电子电路可制造于上面的玻璃、塑料或硅衬底。在一些实施方案中，超声波接收器310的传感器像素电路阵列及关联接口电路可由形成于衬底304中或上的CMOS电路配置。在一些实施方案中，衬底304可定位于压板306与超声波发射器308及/或超声波接收器310之间。在一些实施方案中，衬底304可充当压板306。一或多个保护性层、声波匹配层、抗污层、粘接层、修饰层、导电层或其它涂层(图中未展示)可包含于衬底304及压板306的一或多个侧上。

压板306可由可声学耦合至超声波发射器308的任何合适材料形成。举例来说，压板306可由玻璃、塑料、陶瓷、蓝宝石、金属或金属合金中的一或多者形成。在一些实施方案中，压板306可为盖板，诸如下伏显示器的防护玻璃罩或透镜玻璃。在一些实施方案中，压板306可包含一或多种聚合物，诸如一或多种类型的聚对二甲苯，且可基本上更薄。在一些实施方案中，压板306厚度可在约10微米(μm)至约1000μm的范围内或大于约1000μm。

在一些实施方案中，超声波感测系统300可进一步包含聚焦层(图中未展示)。举例来说，聚焦层可定位于超声波发射器308上方。聚焦层可通常包含能够变更通过超声波发射器308发射的超声波的路径的一或多个声学透镜。在一些实施方案中，透镜可实施为圆筒形透镜、球面透镜或分区透镜。在一些实施方案中，透镜中的一些或全部可为凹透镜，而在一些其它实施方案中，透镜中的一些或全部可为凸透镜，或包含凹透镜与凸透镜的组合。

在包含此聚焦层的一些实施方案中，超声波感测系统300可另外包含声波匹配层以确保聚焦透镜与定位于压板306上的诸如手指的物件之间的恰当声学耦合。举例来说，声学匹配层可包含掺杂有粒子的环氧树脂，所述粒子改变声学匹配层的密度。如果声学匹配层的密度改变，那么声学阻抗也将在声学速率保持恒定情况下根据密度改变而改变。在替代性实施方案中，声学匹配层可包含掺杂有金属或陶瓷粉末的硅酮橡胶。在一些实施方案中，可实施用于处理输出信号的取样策略，所述取样策略利用经由聚焦层的透镜接收到的超声波反射。举例来说，从透镜的焦点传回的超声波将行进至透镜中，且可朝向接收器阵列中的多个接收器元件传播，从而满足超声波互反性原理。取决于从分散场传回的信号强度，有可能调整数个有源接收器元件。一般来说，经启动以接收传回的超声波的接收器元件越多，则信噪比(SNR)越高。在一些实施方案中，一或多个声学匹配层可在有或无聚焦层情况下定位于压板306的一侧或两侧上。

图4展示根据一些实施的图3A及3B的实例超声波感测系统300的实例组件的分解投影视图。超声波发射器308可包含能够充当平面波产生器的基本上平面的压电发射器层422。取决于所施加的电压信号，超声波可通过越过压电发射器层422施加电压以扩展或收缩层来产生，由此产生平面波。在此实例中，处理单元(图中未展示)能够使得发射器激励电压经由第一发射器电极424及第二发射器电极426越过压电发射器层422而施加。第一发射器电极424及第二发射器电极426可为金属化电极，例如，涂布压电发射器层422的相对侧的金属层。由于压电效应，所施加的发射器激励电压引起压电发射器层422的厚度的改变，且以此方式产生处于发射器激励电压的频率的超声波。

超声波可朝向诸如手指的目标物件行进，从而穿过压板306。超声波的未由目标物件吸收或发射的一部分可经由压板306反射回且由超声波接收器310接收，所述超声波接收器在说明于图4A中的实施方案中上覆于超声波发射器308。超声波接收器310可包含安置于衬底434及压电接收器层436上的传感器像素电路432的阵列。在一些实施方案中，每一传感器像素电路432可包含一或多个TFT或硅类CMOS晶体管元件、电互连件迹线，且在一些实施方案中包含诸如二极管、电容器及类似者的一或多个额外电路元件。每一传感器像素电路432可经配置以将接近于像素电路的压电接收器层436中产生的表面电荷转换成电信号。每一传感器像素电路432可包含像素输入电极438，其将压电接收器层436电耦合至传感器像素电路432。

在所说明的实施方案中，接收器偏压电极440是安置于压电接收器层436的接近压板306的一侧上。接收器偏压电极440可为金属化电极且可接地或偏压以控制哪些信号可传递至传感器像素电路432的阵列。从压板306的暴露(上部/顶部)表面442反射的超声波能量可通过压电接收器层436转化成表面电荷。所产生的表面电荷可耦合至像素输入电极438且下伏传感器像素电路432。电荷信号可通过传感器像素电路432放大或缓冲，且提供给处理单元。处理单元可与第一发射器电极424及第二发射器电极426电连接(直接或间接地)，以及与衬底434上的接收器偏压电极440及传感器像素电路432电连接。在一些实施方案中，处理单元可大体上如上文所描述操作。举例来说，处理单元可能能够处理接收自传感器像素电路432的信号。

可用以形成压电发射器层422或压电接收器层436的合适压电材料的一些实例包含具有例如介于约2.5兆瑞利与5兆瑞利之间的声学阻抗的适当声学性质的压电聚合物。可采用的压电材料的特定实例包含铁电聚合物，诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)及聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)共聚物。PVDF共聚物的实例包含60:40(摩尔百分比)的PVDF-TrFE、70:30的PVDF-TrFE、80:20的PVDF-TrFE及90:10的PVDR-TrFE。可利用的压电材料的其它实例包含聚氯亚乙烯(PVDC)均聚物及共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)均聚物及共聚物以及溴化二异丙胺(DIPAB)。在一些实施方案中，诸如氮化铝(AlN)、锆钛酸铅(PZT)或钛酸铋钠的其它压电材料可用于压电发射器422及/或压电接收器层436中。

压电发射器层422及压电接收器层436中的每一者的厚度经选择以便适合于分别产生及接收超声波。在一个实例中，PVDF压电发射器层422大致为28μm厚，且PVDF-TrFE接收器层436大致为12μm厚。超声波的实例频率可是在约1兆赫兹(MHz)至约100MHz的范围内，其中波长为约1毫米或1毫米以下。

图4B展示根据一些实施的图3A及3B的超声波感测系统300中超声波收发器阵列的实例组件的分解投影视图。在此实例中，超声波感测系统300包含压板306下的超声波收发器阵列450。超声波收发器阵列450可充当展示于图2B中且上文所描述的超声波传感器阵列212。超声波收发器阵列450可包含能够充当平面波产生器的基本上平面的压电收发器层456。超声波可通过越过收发器层456施加电压而产生。控制系统204可能能够产生收发器激励电压，所述收发器激励电压可经由一或多个下伏像素输入电极438或一或多个上覆收发器偏压电极460越过压电收发器层456而施加。所产生的超声波可穿过压板306朝向手指或待检测的其它物件行进。波的未由物件吸收或发射的一部分可经反射以便通过压板306传递回且由超声波收发器阵列450接收。超声波收发器阵列450可使用单一压电收发器层456充当超声波发射器及超声波接收器两者。

超声波收发器阵列450可包含安置于传感器衬底434上的传感器像素电路432的阵列。在一些实施方案中，每一传感器像素电路432可包含一或多个TFT或硅类元件、电互连迹线，及在一些实施方案中一或多个额外电路元件，诸如二极管、电容器及类似者。每一传感器像素电路432可包含像素输入电极438，其将压电压电收发器层456电耦合至传感器像素电路432。

在所说明的实施方案中，收发器偏压电极460安置于压电收发器层456的接近压板306的一侧上。收发器偏压电极460可为金属化电极且可接地或加偏压以控制可产生哪些信号且哪些经反射信号可经传递至传感器像素电路432的阵列。从压板306的暴露(顶部)表面442反射的超声波能量可由压电收发器层456转换成表面电荷。所产生的表面电荷可耦合至像素输入电极438及下伏传感器像素电路432。电荷信号可由传感器像素电路432放大或缓冲且提供至控制系统204。

控制系统204可电(直接地或间接地)连接至传感器衬底434上的收发器偏压电极460及传感器像素电路432。在一些实施方案中，控制系统204可大体上如上文所描述操作。举例来说，控制系统204可能能够处理接收自传感器像素电路432的经放大或缓冲的电输出信号。

控制系统204可能能够控制超声波收发器阵列450以获得超声波图像数据，所述超声波图像数据可包含指纹图像数据。根据一些实施，控制系统204可能能够提供功能性，诸如本文中所描述的功能性，例如，诸如本文中参看图1至3B、5至14B以及16A至16D描述的功能性。

在具有超声波收发器阵列的超声波传感器系统的其它实例中，传感器衬底434的背侧可直接地或间接地附接至上覆压板306。在操作中，通过压电收发器层456产生的超声波可行进穿过传感器衬底434及压板306，反射脱离压板306的表面442，且在通过衬底传感器434上或中的传感器像素电路432检测到的前通过压板306及传感器衬底434行进返回。

包含移动装置及智能电话的许多电子装置使用指纹认证作为存取控制的一种方法。超声波指纹传感器可认证用户的指纹，其中通过压电材料产生的超声波可行进穿过个人手指放置于上面的压板。超声波的一些部分遭遇与压板接触的皮肤，诸如指纹脊纹，而超声波的其它部分遭遇空气，例如，指纹的两个脊纹之间的谷纹。超声波以不同强度朝向超声波传感器阵列反射回。与手指相关联的经反射信号可经处理且转换为表示经反射信号的信号强度的数字值，且可获得指纹图像。

图5展示根据一些实施方案的使用指纹传感器的实例，其中所述指纹传感器并未在显示器下。在图5中，电子装置505(例如，移动装置210)包含控制器电路(例如，图2B中的控制器214)，其可操作传感器525(例如，图2B中超声波传感器系统202的超声波传感器或超声波传感器阵列212中的至少一个)。在一些实施方案中，控制器电路可切换传感器525以在电容感测模式与超声波感测模式之间操作。举例来说，传感器525可经配置以处于电容感测模式以确定物件是已经触控还是定位于超声波传感器的接收器偏压电极附近，且接着随后经配置以处于超声波感测模式以确定物件是否为手指515。

如图5中所示，在时间550，手指515放置于传感器525上方，所述传感器为电子装置505的超声波认证按钮(例如，“首页按钮”)的部分。在一些实施方案中，传感器525可为机电按钮的部分，所述机电按钮可认证用户且经由显示器510的防护玻璃罩中的切开区插入。因此，传感器525可与视觉图像内容显示于显示器510中的位置分离地定位。在时间550，电子装置505可处于锁定状态、关断状态或处于相对低电力的“休眠”模式。物件或手指515可经确定为已定位于显示器510、传感器525或其它感测电极附近或上。接着，在时间555，控制器电路在手指515的指纹经认证情况下可“唤醒”应用程序处理器且使得显示器510被接通。举例来说，应用程序处理器可获得指纹图像数据(例如，通过接收由控制器电路存储于存储器中的对应数据)，且接着确定指纹图像数据是否表示电子装置505的经授权用户的指纹。经授权指纹的图像数据可先前已通过用户(例如，所有者)例如在电子装置505的设置期间或在电子装置505的安全特征的登入且设置期间提供。

图6展示根据一些实施方案的使用指纹传感器的实例，其中所述指纹传感器是在显示器下。在图6中，电子装置605(例如，移动装置210)包含控制器电路(例如，图2B中的控制器214)，其可操作传感器625(例如，图2B中超声波传感器系统202的超声波传感器或超声波传感器阵列212中的至少一个)。与传感器525放置于显示器510的防护玻璃罩的切开区中的图5相比较，图6中的传感器625放置于显示器610的可显示视觉图像内容的区中。在显示器610的显示区域中具有传感器625可改进用户接口且增大电子装置605的显示器610的功能性。传感器625并非必须是如图5中所论述的机电按钮的部分。因此，当手指615定位于传感器625附近或上时，传感器625可认证用户的指纹。传感器625可使用如下文所述的超声波指纹传感器系统而认证用户的指纹。

图7展示实例压板下超声波传感器系统与柔性印刷电路(FPC)的横截面视图。在图7中，超声波传感器系统700位于压板710下面或下伏于所述压板。压板710可被认为在超声波传感器系统700“前方”、“上方”或“上覆于所述超声波传感器系统”，且超声波传感器系统700可被认为在压板710“后方”、“下方”或“下伏于所述压板”。如本文中所使用的此类术语为取决于装置的定向的相对术语。在一些实施方案中，超声波传感器系统700通过第一粘接剂760耦合至压板710。手指705可按压压板710以启动超声波传感器系统700。在一些实施方案中，压板710可为显示装置(例如，移动装置)的防护玻璃罩。在一些实施方案中，压板710可包含诸如有机发光二极管(OLED)或有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示器的一部分。

超声波传感器系统700可包含传感器衬底740、安置于传感器衬底740上的多个传感器电路745、收发器层720及电极层715。收发器层720可被称为“压电层”或“压电收发器层”。电极层715可被称为“收发器电极层”。在一些实施方案中，收发器层720可对应于图4B的压电收发器层456，或可对应于图4A的压电接收器层436及压电发射器层422中的一或两者。超声波传感器系统700可进一步包含钝化层(图中未展示)。不同实施可将不同材料用于传感器衬底740。举例来说，传感器衬底740可包含硅衬底、绝缘体上硅(SOI)衬底、薄膜晶体管(TFT)衬底、玻璃衬底、塑料衬底、陶瓷衬底及/或其一组合。

多个传感器电路745可形成于传感器衬底740上方或上，诸如TFT电路形成于TFT衬底上，或互补金氧半导体(CMOS)电路形成于硅衬底上或中。在一些实施方案中，收发器层720可定位于多个传感器电路745上方。收发器层720可充当超声波的发射器及接收器两者，其中收发器层720经配置以发射至少一个超声波/信号，且接收或检测至少一个超声波/信号。因此，收发器层720可包含一或多个压电层及一或多个电极层以使得收发器层能够发射及接收超声波。

超声波为频率高于约20kHz的声波。在一些实施方案中，超声波频率介于约1MHz与约100MHz之间，诸如约5MHz与约20MHz之间。声波为具有与行进方向相同的振动方向的纵向波。声波按下媒体中的粒子，不管媒体为固体、液体或气体。声波以声速行进，所述声速取决于声波穿过的媒体。材料中的声学阻抗测量对由施加至材料的声学压力产生的声学流动的反抗。声学阻抗使得能够确定声能在边界处的反射及发射。如果两种媒体的声学阻抗极其不同，那么大部分声能将被反射，而非越过边界予以发射。声学阻抗可以瑞利或兆瑞利为单位依据帕斯卡-秒/米(PA-s/m或kg/s/m²)测量。

多个传感器电路745可包含薄膜晶体管电路的阵列。举例来说，传感器电路745可包含像素电路的阵列，其中每一像素电路可包含一或多个TFT。像素电路可经配置以响应于接收到的超声波将接近于所述像素电路的收发器层产生的电荷转换成电信号。来自传感器电路745的输出信号可经发送至控制器或用于信号处理的其它电路。

在一些实施方案中，收发器电极层715可经安置、定位、放置或形成于收发器层720上方。收发器电极层715可包含耦合至收发器层720的一或多个导电层/迹线。在一些实施方案中，收发器电极层715可包含银墨。在一些实施方案中，收发器电极层715可包含铜。超声波可通过提供电信号至收发器电极层715来产生并发射。此外，钝化层(图中未展示)可经安置、定位、放置或形成于收发器电极层715的至少数个部分上方。钝化层可包含电绝缘材料的一或多个层。传感器衬底740及传感器电路745、压电收发器层720及收发器电极层715可定位于压板710下。

图7展示耦合至传感器衬底740的柔性印刷电路(FPC)725。然而，在本发明中应理解，传感器衬底740可耦合至刚性印刷电路板(PCB)或其它电路。FPC 725可被称为挠性条带、挠性缆线、挠性电路或简单地为“挠性的”。FPC 725可包含一或多个介电层及一或多个互连件(例如，迹线、通孔及衬垫)。在一些实施方案中，FPC 725可电耦合至控制器或对至/自传感器电路745的信号进行信号处理的其它电路。在一些实施方案中，FPC725可从超声波传感器系统700的前侧环绕至超声波传感器系统700的背侧。

在图7中，超声波传感器系统700可使用第一粘接剂760及边缘封闭剂755附接至压板710。超声波传感器系统700可进一步包含用于保护超声波传感器系统700的传感器外壳或盖子730。传感器外壳730可经由第二粘接剂765耦合至压板710的一部分且可经由第三粘接剂750耦合至传感器衬底740的一部分且FPC 725的一部分。在一些实施方案中，传感器外壳730可在传感器衬底740的作用区域上方很大程度上悬置。传感器外壳730可耦合至传感器衬底740，使得空腔735形成于传感器衬底740的背侧与传感器外壳730之间。在一些实施方案中，传感器外壳730可包含一或多个塑料或金属层。在一些实施方案中，传感器外壳730及空腔735可允许传感器衬底740与空腔735之间的界面作为超声波传感器系统700的声学势垒操作。在一些实施方案中，空腔735可提供空间从而收纳声学屏蔽结构，所述声学遮蔽结构经配置以吸收、截获超声波或以其它方式使超声波衰减。FPC 725可缠绕传感器衬底740及传感器外壳730，其中FPC 725附接至传感器外壳730的背侧。

压板下超声波传感器系统700可如图7中所展示设置于显示装置中，但显示器下超声波传感器系统不必设置于显示装置中，如压板下超声波传感器系统中一般。因此，包含显示器下超声波传感器系统的显示装置可不同于压板下超声波传感器系统而构建。

图8A展示根据一些实施的包含压板及下伏于压板的显示器的实例装置的横截面示意图。显示装置可包含显示器865，诸如基于DMS的显示器、LED显示器、OLED显示器、LCD、等离子显示器、基于IMOD的显示器，或适合于结合触敏式用户接口使用的另一类型的显示器。在一些实施方案中，显示器865可经修改以减小或移除可妨碍超声波成像能够的空气间隙。在图8A中，显示器865是下伏于压板805的OLED显示器，所述压板是诸如防护玻璃罩、防护透镜或OLED堆叠的外部层或任何关联触控屏。

图8A中的OLED显示器865可包含多个薄膜层810、815、820、825、830、835、845及850。薄膜层810、815、820、825、830、835、845及850中的至少一些包含数个有机材料层或塑料材料层。有机材料或塑料材料可取决于采用哪些材料而提供一色彩范围。OLED显示器865可包含布置成矩阵的多个像素840。OLED显示器865可包含通过有源矩阵驱动的像素电路行及列，从而寻址像素840。在一些实施方案中，OLED显示器865可进一步包含触敏式膜的一或多个层810、815，包含感测电极的一或多个层。在OLED显示器865(例如，OLED堆叠)中的有机发光材料上方形成的一或多个层810、815对于可见光可为基本上透明的。如本文中所使用的大体透明性度可经定义为约70％或大于70％(诸如约80％或大于80％，或甚至约90％或大于90％)的可见光的透射率。OLED显示器865的额外层可视情况包含滤色器、偏光器、抗反射膜、粘接层、势垒层、光学层及一或多个涂层或覆盖层。在一些实施方案中，OLED显示器865可为具有玻璃防护层的玻璃OLED显示器。玻璃OLED显示器865中的像素电路可安置于玻璃衬底与玻璃防护层之间。

通常，OLED显示器865可包含一或多个背衬层855、860。一或多个背衬层855、860可使OLED显示器865与显示装置的其它电子件或组件，诸如电池、RF组件、印刷电路板、用于支撑电子组件的框架等分离。在一些实施方案中，一或多个背衬层855、860可包含光阻断层855及电屏蔽层860。光阻断层855可包含对于可见光不透光或基本上不透光的一或多种材料。如本文中所使用为基本上不透光或基本上不透明的可界定为对可见光的约70％或大于70％诸如约80％或大于80％或甚至约90％或大于90％的吸收率。当OLED显示器865正起作用或接通时，光阻断层855可防止或以其它方式限制可见光至显示装置的背部的发射。此外，光阻断层855可提供机械功能作为用于保护OLED显示器865免受外力影响的衬垫。在一些实施方案中，OLED显示器865中的光阻断层855可包含多孔黑色泡沫。

在一些实施方案中，一或多个背衬层855、860可包含电屏蔽层860。电屏蔽层860可包含一或多个导电材料且可经电接地。电屏蔽层860可用来防止或以其它方式限制与OLED显示器865的电干扰，确切地说当OLED显示器865正起作用或接通时。举例来说，电屏蔽层860可限制来自诸如电池充电器、数字或模拟电子件、RF组件等的近旁电子件的电干扰。此外，电屏蔽层860可提供热耗散且改进显示器的背部处的温度均一性，这是由于高温梯度可在OLED显示器865附近发生，所述高温梯度可通过OLED显示器865附近的电子电路及其它装置(例如，电池)引起。在一些实施方案中，OLED显示器865中的电屏蔽层860可包含厚的铜条带。举例来说，铜条带厚度可大于约50μm、大于约20μm、大于约10μm或大于约6μm。

然而，如上文所描述的光阻断层855及电屏蔽层860中的一者或两者可包含孔、空隙或并不允许超声波有效地穿过的空气间隙。空隙及空气间隙也可存在于与光阻断层855及电屏蔽层860中的一或多者的界面处。空隙及空气间隙也可存在于玻璃OLED显示器中的玻璃防护层与玻璃衬底之间。另外，电屏蔽层860可过厚，且减小传播通过其的超声波的信号。

如本文中所揭示的显示装置可包含与诸如图8A中的OLED显示器865的显示器集成的超声波指纹传感器系统，所述超声波指纹传感器系统在不使超声波指纹传感器系统的性能降级情况下保持OLED显示器865的光阻断及电屏蔽功能性。集成可例如通过接合(例如，层压)超声波指纹传感器系统至显示器865的背侧而发生。超声波指纹传感器系统与显示器865集成可在不使显示装置的性能降级情况下发生。在一些实施方案中，超声波指纹传感器系统的集成可在不损害显示装置及其组件情况下为易于替换及/或修整超声波指纹传感器系统及显示器865中的一或两者而提供。

图8B展示根据一些实施的实例超声波指纹传感器系统的横截面示意图。图8B中的超声波指纹传感器系统895可包含传感器衬底870、耦合至传感器衬底870的压电收发器层880、收发器电极层885、钝化层890及耦合至传感器衬底870的FPC 875。图8B中的超声波指纹传感器系统895的方面可相同或类似于图1、2A至2B、3A至3B、4A至4B及5至7中的超声波指纹传感器系统。然而，图8A中超声波指纹传感器系统895与OLED显示器865集成可使超声波指纹传感器系统895及显示器865中的一或多者的性能受到限制或降级。举例来说，超声波指纹传感器系统895的集成可引入可使OLED显示器865的外观变形且使所述OLED显示器的性能降级的应力。另外或在替代例中，图8A的超声波指纹传感器系统895与OLED显示器865的集成可通过限制声学信号的发射而减小超声波指纹传感器系统895的效应。

显示器865及超声波指纹传感器系统895中的一或两者可经修改以在不使超声波指纹传感器系统895或显示器865的性能降级情况下有效地使超声波指纹传感器系统895与显示器865集成。图9A展示根据一些实施的包含以下各者的实例装置900的横截面示意图：防护玻璃罩905、下伏于防护玻璃罩905的显示器965以及光阻断层955及下伏于显示器965的电屏蔽层960。图9B展示根据一些实施的待附接或接合至图9A的装置900且下伏于显示器965的实例超声波指纹传感器系统995的横截面示意图。如上文所述，超声波指纹传感器系统995包含传感器衬底970、耦合至传感器衬底970的压电收发器层980、收发器电极层985、钝化层990及耦合至传感器衬底970的FPC 975。

在图9A中，图8A的光阻断层855通过图9A中的无孔光阻断层955替换以准许超声波的有效发射，且图8A的电屏蔽层860通过图9A中的薄电屏蔽层960替换以准许超声波的有效发射。无孔光阻断层955及/或电屏蔽层960在一些实施方案中可局部定位于超声波指纹传感器系统995的作用区域之间，而在其它实施方案中，无孔阻断层955及/或电屏蔽层960可延伸超出超声波指纹传感器系统995的作用区域且可延伸至显示器965的边缘。在一些实施方案中，在图9A的显示器965包含玻璃防护罩层，玻璃防护罩层与衬底玻璃之间的空隙及/或空气间隙可填充有填充材料，诸如基本上透明的油或聚合物，由此允许超声波的有效发射。无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960可是定位于显示器965与超声波指纹传感器系统之间的多功能膜，诸如图9B中的超声波指纹传感器系统995或描述于图11A至11F、12A至12F及13A至13B中的超声波指纹传感器系统中的任一者。在一些实施方案中，无孔光阻断层955可包含彩色塑料材料诸如黑色聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；或彩色聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯或PMMA等；一或多个油漆层；一或多个彩色油墨层；或经涂布塑料层。在一些实施方案中，薄电屏蔽层960可包含金属化塑料或诸如铜的金属。在一些实施方案中，薄金属箔可充当光阻断层且充当电屏蔽层。薄金属箔可定位于塑料材料层上或附接至所述塑料材料层。在一些实施方案中，薄电屏蔽层960厚度可介于0.05μm与约10μm之间，或约0.1μm与约9μm之间。在一些实施方案中，包括薄金属层或金属化塑料层的电屏蔽层960的厚度可介于约0.1μm与约25μm之间或约0.1μm与约50μm之间。无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960以及其之间的界面中的每一者为基本上无空隙的且为基本上无孔的。虽然图9A展示无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960作为至少两个离散层，但应理解，无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960可经集成为单一层或单一材料。举例来说，油漆层与诸如金属薄片的导电组件可充当显示器965上的光阻断层及电屏蔽层两者。在一些实施方案中，定位于超声波指纹传感器系统995与显示器965之间的单一粘接剂可充当粘接层、光阻断层、超声波传导层及电屏蔽层。

图9A中的显示器965可包含OLED显示器堆叠，其中OLED显示器堆叠包含多个薄膜层910、915、920、925、930、935、945及950。OLED显示器堆叠可包含布置成矩阵的多个像素940。在一些实施方案中，安置于OLED显示器堆叠与超声波感测系统995之间的光阻断层955可包含指数匹配层，其与OLED显示器堆叠的较低层指数匹配。举例来说，光阻断层955的光学折射率可与OLED显示器堆叠的最低层的光学折射率匹配或基本上匹配以使来自OLED显示器堆叠与光阻断层955之间的界面的光学反射最小化。光阻断层955的光学指数可经控制以是在OLED显示器堆叠的最底层的光学指数的例如0.05内以避免非所要内反射。在一些实施方案中，光阻断层955可包含已组合有合适光阻断组件的指数受控光学通透粘接剂或光学通透树脂，诸如油漆、油墨、颜料、着色剂、彩色纤维或碳、石墨、石墨烯或金属粒子。光阻断层955中的金属粒子或其它导电材料也可充当电屏蔽件。在一些实施方案中，OLED显示器堆叠中泡沫层的一部分可注入有光阻断材料以使空隙最小化且允许超声波通过OLED显示器堆叠的有效发射。在一些实施方案中，OLED显示器堆叠中的泡沫层可为导电的，且充当电隔离层。在一些实施方案中，光阻断层955或注入泡沫层可贯穿作用区域延伸，且在一些实例中延伸至显示器965的边缘。

在图9B中，机械应力隔离层993及粘接层994可添加至超声波指纹传感器系统995以允许在至显示器965及/或超声波指纹传感器系统995的最小应力转移情况下附接或接合至显示器965。通过施配的环氧树脂、边缘密封剂或其它粘接剂材料的固化引起的机械应力可导致OLED显示器堆叠的机械变形且产生可对于用户可见的伪影。机械应力隔离层993及粘接层994可为定位于显示器965与超声波指纹传感器系统995之间的多功能膜的部分。在一些实施方案中，用于附接或接合至显示器965的粘接层994可包含压敏式粘接剂(PSA)或环氧树脂。在一些实施方案中，机械应力隔离层993可包含塑料材料，诸如PET、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或聚酰亚胺。在一些实施方案中，用于机械应力隔离层993中的材料可经选择以使与OLED显示器堆叠中的材料的热膨胀系数失配最小化。在一些实施方案中，粘接层992可设置为下伏于机械应力隔离层993。举例来说，此粘接层992可包含结构粘接剂，诸如热固化环氧树脂或UV可固化环氧树脂。机械应力隔离层993可关于材料及厚度进行选择以在超声波指纹传感器系统995附接或接合至显示器965之后即限制应力在超声波指纹传感器系统995与显示器965之间的转移。虽然图9A至9B展示无孔光阻断层955、薄电屏蔽层960及机械应力隔离层993为离散层，但应理解，机械应力隔离层993可与无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960中的一者或两者经集成为单一层或单一材料。

多功能膜可包含无孔光阻断层955及薄电屏蔽层960，使得超声波指纹传感器系统995以超声波方式与显示器965(例如，OLED显示器)耦合，允许超声波通过显示器965从超声波指纹传感器系统995通过，消除或减小可见光至超声波指纹传感器系统995的发射，且消除或减小至超声波指纹传感器系统995的电噪声。在一些实施方案中，多功能膜可包含机械应力隔离层993上方的粘接层994，使得超声波指纹传感器系统995消除或减小应力(例如，层压应力)，所述应力可由附接或接合超声波指纹传感器系统995引入或可由边缘密封施加过程引入。举例来说，超声波指纹传感器系统995可层压于显示器965上，同时使可使显示器965的外观及性能失真的层压应力最小化。粘接层994也可允许容易地再加工、替换并修整超声波指纹传感器系统995及显示器965。在一些实施方案中，短小突出部或延伸部可包含于粘接层994或机械应力隔离层993中的一或多者上以允许从显示器965剥离并移除超声波指纹传感器系统995而不引起对显示器965的装饰或功能损害。粘接层994可为可再加工的，且经配置以允许超声波指纹传感器系统995与显示器965分离。在一些实施方案中，粘接层994可为压敏式粘接层以准许易于再加工。在一些实施方案中，粘接层994可包含诸如热塑性油墨的环氧树脂类粘接剂。热塑性油墨可经配置以溶解于合适有机溶剂中，由此允许超声波指纹传感器系统995与显示器965之间的分离以易于再加工。应理解，作为再加工制程的部分将超声波指纹传感器系统995附接至显示器965的背侧上或替换所述显示器可强加类似监督以避免间隙、粒子、空隙及其它不利特征，前述各者可妨碍超声波图像信息的输送并减小信号完整性。

机械应力隔离层993可安置于超声波指纹传感器系统995上方或上。在一些实施方案中，机械应力隔离层993的表面区域延伸超出超声波指纹传感器系统995的机械应力隔离层993附接或接合至的表面。如图9B中所示，机械应力隔离层993可延伸超出超声波指纹传感器系统995的外周。在一些实施方案中，机械应力隔离层993可横跨显示器965的整个显示区域且在一些实施方案中横越至显示器965的边缘。经延伸区域提供用于外壳或盖子的平台，使得超声波指纹传感器系统995可受到保护并围封。经延伸区域也提供边缘密封件991的区域以围绕传感器及传感器衬底970的侧壁形成以为了超声波指纹传感器系统995的改进的可靠性于在OLED堆叠中不引起图像伪影情况下保护且封装超声波指纹传感器系统995。在一些实施方案中，机械应力隔离层993提供用于传感器至显示器层压的基本上平坦的表面。在一些实施方案中，机械应力隔离层993允许超声波指纹传感器系统995被封装，使得其可通过薄层(例如，变薄的玻璃及硅衬底)处置且经处置从而附接或接合至玻璃、塑料、金属或其它材料。

图10A展示根据一些实施方案的实例装置1000的横截面示意图，所述实例装置包含下伏于显示器1065的超声波指纹传感器系统1095及从超声波指纹传感器系统1095起的声学路径1050。如上文所述，超声波指纹传感器系统1095可包含传感器衬底1070、耦合至传感器衬底1070的压电收发器层1080、收发器电极层1085、钝化层1090及耦合至传感器衬底1070的FPC 1075。超声波指纹传感器系统1095可经配置以在通过显示装置1000的显示器1065的声学路径1050中发射并接收超声波，其中超声波指纹传感器系统1095下伏于显示装置1000的显示器1065。从超声波指纹传感器系统1095发射的超声波中的至少一些可通过定位于显示器1065、触控屏、压板或防护玻璃罩1005的外表面上的物件1030(例如，手指)反射回。声学路径1050可通过超声波至且从超声波指纹传感器系统1095的传播界定，其允许诸如手指的物件1030与显示器1065的外表面、触控屏、压板或防护玻璃罩1005接触以被成像。为了集成显示器1065与下伏超声波指纹传感器系统1095，多功能膜1055可定位于超声波指纹传感器系统1095与显示器1065之间，使得多功能膜1055是在声学路径1050中。在一些实施方案中，多功能膜1055包含光阻断层、电屏蔽层、粘接层及机械应力隔离层中的一或多者，前述各者中的一或多者是在声学路径1050中。在一些实施方案中，光阻断层、电屏蔽层、机械应力隔离层及机械应力隔离层与显示器1065之间的粘接层中的每一者定位于声学路径1050中。

图10B展示根据一些其它实施方案的实例装置1000的横截面示意图，所述实例装置包含下伏于显示器1065的超声波指纹传感器系统1095及从超声波指纹传感器系统1095起的声学路径1050。在图10B中，多功能膜1055可通过将超声波指纹传感器系统1095连接至显示器1065的粘接层1060替换。在一些实施方案中，粘接层1060包含环氧树脂或压敏式粘接剂。环氧树脂可包含环氧树脂类粘接剂，其中环氧树脂类粘接剂可包含经配置以溶解于合适有机溶剂中的热塑性油墨。在一些实施方案中，粘接层1060可提供除将超声波指纹传感器系统1095粘着至显示器1065的外的功能，包含机械应力隔离度及光阻断功能。

机械应力隔离层可根据如图11A至11F、12A至12F以及13A至13B中所展示的各种实施方案与超声波指纹传感器系统集成。图11A至11F展示根据一些实施方案的处于“接收器向下”定向的各种实例超声波指纹传感器系统1100的横截面示意图。图12A至12F展示根据一些实施方案的处于“接收器向上”定向的各种实例超声波指纹传感器系统1200的横截面示意图。超声波指纹传感器系统可定向于“接收器向下”定向或“接收器向上”定向。在“接收器向下”定向中，压电收发器层下伏于传感器衬底，使得传感器衬底是处于声学路径中。FPC可耦合至传感器衬底，使得FPC在“接收器向下”定向中下伏于传感器衬底。在“接收器向上”定向中，压电收发器层上覆于传感器衬底，使得传感器衬底不在声学路径中。确切地说，收发器电极层及钝化层处于声学路径中。FPC可耦合至传感器衬底，使得FPC在“接收器向上”定向中上覆于传感器衬底。

在图11A至11F中，超声波指纹传感器系统1100中的每一者包含传感器衬底1130、压电收发器层1140、收发器电极层1145、钝化层1150(除在图11F中外)，及耦合至传感器衬底1130的FPC 1120。压电收发器层1140可包含压电材料，其经配置以在施加电压之后发射超声波。合适压电材料的实例包含PVDF或PVDF-TrFE共聚物。在一些实施方案中，压电材料经配置以接收超声波且产生表面电荷，所述表面电荷经提供至安置于传感器衬底1130中或上的传感器像素电路。传感器衬底1130可包含多个传感器像素电路1135，诸如传感器像素电路的TFT阵列。传感器衬底1130上的传感器像素电路1135可放大或缓冲所产生的表面电荷以提供电输出信号至FPC 1120或控制系统(图中未展示)。处于“接收器向下”定向的超声波指纹传感器系统1100包含收发器电极层1145，其下伏于压电收发器层1140且耦合至压电收发器层1140。在一些实施方案中，收发器电极层1145可包含金属化电极，其可经接地或偏压以控制哪些信号可以产生以及哪些经反射信号可传递至安置于传感器衬底1130上的多个传感器像素电路1135。处于“接收器向下”定向的超声波指纹传感器系统1100可包含下伏于收发器电极层1145或收发器电极层1145的至少数个部分的钝化层1150。钝化层1150可包含诸如氮化硅、二氧化硅、苯并环丁烯(BCB)、聚酰亚胺的电绝缘材料，诸如加热固化环氧树脂、UV可固化树脂、丙烯类、环氧树脂的热固化材料，或者其它合适材料的一或多个层以提供对下伏电极、压电收发器层1140、互连件、电迹线、电及电子组件及电子电路的保护。钝化层1150的厚度可经选择以使超声波指纹传感器系统1100的效率最大化。在一些实施方案中，钝化层1150可被印刷、喷涂或层压于收发器电极层1145的外部部分上。

在图11A至11F中的超声波指纹传感器系统中的每一者中，机械应力隔离层1110在“接收器向下”定向中可安置于传感器衬底1130上方。虽然机械应力隔离层1130在图11A至11F中展示为独立且离散的层，但应理解，图9A中的无孔光阻断层955或图10中的多功能膜1055除展示于图11A至11F中的机械应力隔离层1110外或在对所述机械应力隔离层的替代例中可充当机械应力隔离层。

在图11A至11D中的超声波指纹传感器系统1100中的每一者中，机械应力隔离层1110定位于两个粘接层1105、1125之间。在一些实施方案中，定位于机械应力隔离层1110与显示器(图中未展示)之间的第一粘接层1105可包含压敏式粘接剂。在一些实施方案中，机械应力隔离层1110与传感器衬底1130之间的第二粘接层1125可包含结构粘接剂，诸如热固化环氧树脂。边缘密封件1115可设置于机械应力隔离层1110上且超声波指纹传感器系统1100的侧面周围，且在一些实施方案中在背侧上以密封且保护超声波指纹传感器系统1100作为封装体。边缘密封件1115可用来保护超声波指纹传感器系统1100免受周围环境、湿气进入及外力影响。在一些实施方案中，边缘密封件1115可包含热固化环氧树脂。机械应力隔离层1110启用边缘密封件1115，使得边缘密封件1115并不直接附接或接合至显示器，而所述直接附接或接合原本使得对显示器赋予应力及变形。

图11A如图所示并不包含下伏于超声波指纹传感器系统1100的钝化层1150的额外背衬层或结构。在此配置中，空气充当有效背衬层。然而，空气背衬层可提供对与其它组件的无意接触的不充分保护，这样可导致对超声波成像的干扰及对传感器系统1100的潜在机械损害。在图11B中，超声波指纹传感器系统进一步包含泡沫背衬层1155(也被称作“泡沫衬垫物”或“泡沫层”)以及相对于图11A的超声波指纹传感器系统1100下伏于泡沫背衬层1155的加强杆1160。在一些实施方案中，超声波指纹传感器系统1100包含加强杆1160及下伏于泡沫背衬层1155的电屏蔽件。可为不锈钢或在一些实施方案中为铝的冲压层的加强杆1160可经电接地以提供有效电屏蔽件。

泡沫背衬层1155可具有极其靠近于空气且基本上低于压电收发器层1140的声学阻抗，使得声波发射至泡沫背衬层1155及后续层中被显著地减小。泡沫背衬层1155可具有基本上不同于压电收发器层1140的声学阻抗。泡沫背衬层1155与压电收发器层1140之间的声学阻抗失配基本上不同。贯穿本发明关于声学阻抗的术语“基本上不同”是指比进行比较的声学阻抗值大于或小于至少五倍、至少八倍、至少十倍或至少100倍的声学阻抗值。以所述方式，泡沫背衬层1155可提供传播超声波的全反射或几乎全反射。此外，泡沫背衬层1155可提供用于保护超声波指纹传感器系统1100的机械支撑件及衬垫。当外力从触控传感器的背侧的其它组件或物件施加至超声波指纹传感器系统1100时，声能可失去，除非提供泡沫背衬层或其它保护件(例如，传感器外壳及空气空腔)。关于泡沫背衬层1155的细节进一步关于图13A至13B来论述。

在图11B中，加强杆1160可充当盖子，且可耦合至超声波指纹传感器系统1100的背侧。在一些实施方案中，加强杆1100可包括晶圆、衬底、面板、子衬底，或者一或多个塑料、金属、玻璃或硅层。在一些实施方案中，加强杆1160可具有高挠曲模量及机械强度以结构且环境上保护超声波指纹感测系统1100。泡沫背衬层1155及加强杆1160可组合以提供密封传感器系统1100免受外部湿气影响且为了较高可靠性改进湿气保护的能力。在一些实施方案中，空气背衬层可与泡沫背衬层1155组合且定位于收发器电极层1145与加强杆1160之间以提供额外声学隔离。

在图11C中，超声波指纹传感器系统1100相对于图11A的超声波指纹传感器系统1100进一步包含加强杆1160及空腔1165。空腔1165可为界定于超声波指纹传感器系统1100的加强杆1160与钝化层1150之间的气隙。一或多个间隔物可用以控制间隙高度或空腔1165的高度。空腔1165形成空气背衬层，所述背衬层可提供与压电收发器层1140、收发器电极层1145及钝化层1150的基本声学阻抗失配，使得空腔1165可提供传播超声波的全反射或几乎全反射。电屏蔽件可与加强杆1160一起进一步设置于超声波指纹传感器系统1100的背侧上。在一些实施方案中，加强杆1160可经电接地且充当电屏蔽件。

在图11D中，超声波指纹传感器系统1100相对于图11A的超声波指纹传感器系统1100进一步包含传感器外壳1170及空腔1165。空腔1165在超声波指纹传感器系统1100的传感器外壳1170与至少钝化层1150之间形成气隙或空气背衬层(也被称作“空气衬垫物”)。在一些实施方案中，传感器外壳1170包含一或多个塑料或金属层。传感器外壳1170可安置于机械应力隔离层1110上以提供超声波指纹传感器系统1100的囊封。电屏蔽件可连同传感器外壳1170设置于超声波指纹传感器系统1100的背侧上。如关于图11C所描述，加强杆可电接地且充当电屏蔽件。加强杆可经包含作为传感器外壳1170的部分，或包含在所述传感器外壳1170上。

在展示于图11E至11F中的超声波指纹传感器系统1100中，机械应力隔离层1110可作为模制结构形成于超声波指纹传感器系统1100周围。替代定位于机械应力隔离层1110与传感器衬底1130之间的粘接层且替代在“接收器向下”定向中超声波指纹传感器系统1100周围的边缘密封件，机械应力隔离层1110可经模制以包围超声波指纹传感器系统1100作为封装。因此，机械应力隔离层1110形成于超声波指纹传感器系统1100的前侧、边缘及背侧上。在一些实施方案中，空腔可在传感器作用区域后方形成于模制机械应力隔离层1110中以充当用于改进的声学隔离的空气背衬层。

在图11E中，超声波指纹传感器系统1100包含下伏于钝化层1150的泡沫背衬层1155。泡沫背衬层1155可提供机械功能(例如，衬垫)及声学功能(例如，超声波的反射)中的一或两者。电屏蔽件1175可安置于超声波指纹传感器系统1100的背侧上，其中背侧上的机械应力隔离层1110定位于电屏蔽件1175与泡沫背衬层1155之间。在一些实施方案中，空气背衬层可与泡沫背衬层1155组合，且两者定位于收发器电极层1145与模制机械应力隔离层1110的背侧部分之间以提供额外声学隔离。

在图11F中，超声波指纹传感器系统1100包含下伏于背侧上的机械应力隔离层1110的电屏蔽件1175。然而，与图11E形成对比，超声波指纹传感器系统1100并不包含泡沫背衬层或钝化层。在一些实施方案中，空气背衬层可在传感器作用区域后方形成于模制机械应力隔离层1110中。

在图12A至12F中，超声波指纹传感器系统1200中的每一者处于“接收器向上”定向，且类似于图11A至11F中所展示包含传感器衬底1230、压电收发器层1240、收发器电极层1245、钝化层1250及耦合至传感器衬底1230的FPC 1220。类似于展示于图11A至11D中的配置，机械应力隔离层1210可定位于至少两个粘接层1205、1225之间，如图12A至12D中所展示。类似于展示于图11E至11F中的配置，机械应力隔离层1210可在超声波指纹传感器系统1200周围模制，如图12E至12F中所展示。

处于“接收器向上”定向的超声波指纹传感器系统1200包含压电收发器层1240，其耦合至传感器衬底1230且上覆于所述传感器衬底，其中多个传感器像素电路1235安置于传感器衬底上。收发器电极层1245可耦合至压电收发器层1240且上覆于所述压电收发器层，且钝化层1250可上覆于收发器电极层1245或收发器电极层1245的至少数个部分。在图12B中，泡沫背衬层1255连同加强杆1260及电屏蔽件中的一者或两者在超声波指纹传感器系统1200的背侧处下伏于传感器衬底1230。在图12C中，空腔1265以及加强杆1260及电屏蔽件中的一者或两者在超声波指纹传感器系统1200的背侧处下伏于传感器衬底1230。在图12D中，空腔1265以及外壳1270及电屏蔽件中的一者或两者在超声波指纹传感器系统1200的背侧处下伏于传感器衬底1230。在图12E中，机械应力隔离层1210可模制于超声波指纹传感器系统1200周围，其中泡沫背衬层1255下伏于传感器衬底1230且电屏蔽件1275在超声波指纹传感器系统1200的背侧处下伏于机械应力隔离层1210。在图12F中，机械应力隔离层1210可模制于超声波指纹传感器系统1200周围，其中电屏蔽件1275在超声波指纹传感器系统1200的背侧处下伏于机械应力隔离层1210。不存在泡沫背衬层1255。在一些实施方案中，空腔可在传感器作用区域后方形成于模制应力隔离材料中以充当空气背衬层。在展示于图12B至12D中的实施方案中，加强杆1260可经电接地且充当电屏蔽件。在展示于图12E至12F中的实施方案中，电屏蔽件1275可经电接地且充当机械加强杆。

图13A至13B展示根据一些实施的包含泡沫背衬层1355的各种实例超声波传感器系统1300的横截面示意图。图13A至13B中的超声波传感器系统1300是处于“接收器向下”定向，尽管应理解，泡沫背衬层1355也可设置为处于“接收器向上”定向。超声波传感器系统1300包含至少传感器衬底1330、耦合于传感器衬底1330的压电收发器层1340、耦合至压电收发器层1340的收发器电极层1345、钝化层1350及耦合至传感器衬底1330的FPC 1320。在图13A至13B中，多功能膜1310可定位于超声波传感器系统1300与显示器1301之间。多功能膜1310可包含机械应力隔离层、无孔光阻断层及薄电屏蔽层中的一或多者。在一些实施方案中，机械应力隔离层、无孔光阻断层及薄电屏蔽层可经集成作为单层或单一材料。多功能膜1310可定位于至少两个粘接层1305、1325之间从而附接或接合至超声波传感器系统1300以及附接或接合至显示器1301。边缘密封件1315可设置于超声波传感器系统1300周围，且安置于多功能膜1310上。

在图13A至13B中，泡沫背衬层1355在背侧处下伏于超声波传感器系统1300。在一些实施方案中，泡沫背衬层1355可经由粘接层1353附接或接合至钝化层1350。在一些实施方案中，粘接层1353可包含压敏式粘接剂。具有气袋的泡沫背衬层1355可足够多孔以提供超声波的全反射或几乎全反射。在一些实施方案中，泡沫背衬层1355厚度可介于约10μm与约500μm之间，或约50μm与约200μm之间。在一些实施方案中，泡沫背衬层1355可包含基本上不透明的聚合物材料，诸如基本上不透明的聚丙烯泡沫材料。举例来说，基本上不透明的聚丙烯泡沫材料可为通过日本大阪日东电工株式会社制造的SCF-400系列泡沫材料中的一者。用于泡沫背衬层1355中的封闭气室式泡沫或半封闭气室式泡沫允许改进的边缘密封件及声学性能在于，边缘封闭剂受到约束而不能进入泡沫并不能变更泡沫背衬层1355的声学阻抗。

在图13A中，加强杆1360及电屏蔽件中的一者或两者下伏于泡沫背衬层。加强杆1360及电屏蔽件中的一者或两者可经由粘接层1357附接或接合至泡沫背衬层1355。在图13B中，塑料层1365下伏于泡沫背衬层1355，且金属层1370下伏于塑料层1365。塑料层1365经由粘接层1357附接或接合至泡沫背衬层1355。

越来越多的电子装置包含与柔性显示器装置及柔性电子件相容的材料。显示装置中有机材料的并入可引入机械柔性至装置。在一些实施方案中，超声波传感器系统如本文中所描述可实施为柔性超声波传感器系统。在一些实施方案中，柔性超声波传感器系统可包含柔性衬底，所述柔性衬底包含聚合物材料，诸如聚酰亚胺、PEN或PET。在一些实施方案中，柔性衬底可包含薄的不锈钢层、不锈钢箔、变薄的玻璃、变薄的硅、薄膜硅或其它柔性材料。柔性衬底的厚度可低于约250μm，且在一些实例中低于约100μm，且在一些实例中介于约50μm与约100μm之间，其中TFT或CMOS电路形成于柔性衬底中或上。柔性衬底可适合于与柔性显示器、曲面显示器、曲面防护玻璃罩及新兴2.5D及三维显示器一起使用。柔性衬底可允许超声波传感器系统覆盖显示器的整个作用区域或基本上整个作用区域。

图14A展示根据一些实施的处于“接收器向上”定向的实例柔性超声波传感器系统1495的横截面示意图。柔性超声波传感器系统1495下伏于显示器1465，其中粘接剂1494定位于柔性超声波传感器系统1495与显示器1465之间。在一些实施方案中，粘接剂1494可为压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。显示器1465可下伏于压板或防护玻璃罩1405。在一些实施方案中，显示器1465可包含OLED显示器或AMOLED显示器，或也被称作柔性OLED显示器的pOLED(塑料OLED)。在一些实施方案中，电屏蔽层1460可定位于显示器1465与粘接剂1494之间。举例来说，电屏蔽层1460可包含诸如金属涂层的导电材料。在一些实施方案中，光阻断层1455可定位于显示器1465与粘接剂1494之间。

处于“接收器向上”定向的柔性超声波传感器系统1495可包含上面安置有多个传感器像素电路1496的柔性衬底1470。压电收发器层1480可耦合至柔性衬底1470且安置于所述柔性衬底上。电极层1485可耦合至压电收发器层1480且安置于所述压电收发器层上，且钝化层1490安置于电极层1485的至少一部分上。FPC 1475可电且机械地耦合至柔性衬底1470。柔性超声波传感器系统1495可进一步包含柔性超声波传感器系统1495的背侧上的可选背衬层1492。背衬层1492可包含光学不透明层及导电阻断层中的一者或两者以提供光阻断功能及/或电屏蔽功能。

强发射侧压力波的产生可促使柔性超声波传感器系统1495为有效的。强发射侧压力波可通过设计膜堆叠来产生，所述膜堆叠具有用于反射超声波的强声学阻抗失配接口。强声学压力产生超声波的较大反射，从而改进超声波成像的质量。数个材料层之间的强声学阻抗失配可导致超声波的全反射或几乎全反射。作为一实例，空气与塑料之间的界面产生低声学阻抗失配，而空气与金属或玻璃之间的界面产生高声学阻抗失配。

具有高声学阻抗值的层或材料本文中可被称作“硬质”材料，且具有低声学阻抗值的层或材料本文中可被称作“软性”材料。声学阻抗值可以兆瑞利为单位来测量。以下表1列出一系列材料及其声学阻抗值。高声学阻抗值可大于约5.0兆瑞利，且低声学阻抗值可介于约0.0兆瑞利与约5.0兆瑞利之间。大体来说，金属、陶瓷及玻璃可被认为是具有高声学阻抗值；塑料及聚合物可被认为是具有低声学阻抗值；且空气可被认为是具有极低声学阻抗值。

表1

材料	声学阻抗值(兆瑞利)
		不锈钢	45.7
铜	39.1
		玻璃	13.1
银墨	8.9
		压电聚合物	4.0
环氧树脂	3.4
		PET(聚对苯二甲酸乙二酯)	3.3
钝化Epoly膜	3.1
		压敏式粘接剂	2.0
空气	0.0

在图14A及14B中，柔性衬底1470与层1410、1415、1420、1425、1430、1435及1445之间的声学阻抗失配可能并不充足或显著到足以产生强发射侧压力波。鉴于非柔性超声波传感器系统可包含诸如邻近于压电收发器层1480的玻璃的“硬质”衬底材料，柔性超声波传感器系统1495可通过在压电收发器层1480与显示器1465之间及/或在压电收发器层1480与柔性超声波传感器系统1495的背侧之间并有“硬质”材料来补偿。并有具有高声学阻抗值的层来产生强声学阻抗失配可促进强发射侧压力波的产生。在一些实施方案中，具有高声学阻抗值的层可是在显示器1465与压电收发器层1480之间。此外或在替代例中，具有高声学阻抗值的层可在压电层1480与柔性超声波传感器系统1495的背侧之间。

在图14A中，在一些实施方案中，光阻断层1455可包含具有高声学阻抗值的材料。在一些实施方案中，电屏蔽层1460可包含具有高声学阻抗值的材料。光阻断层1455及电屏蔽层1460中的一者或两者可在与粘接剂1494或压电收发器层1480的界面处提供高声学阻抗失配。粘接剂1494及/或压电收发器层1480可包含具有低声学阻抗值的“软性”材料。在一些实施方案中，电极层1485可包含具有高声学阻抗值的材料。电极层1485可在与压电收发器层1480的界面处提供高声学阻抗失配。具有高声学阻抗值的材料的实例在上文展示，所述材料可包含但不限于铜、电镀电极或类似于银墨的填充材料。高声学阻抗值可导致基本上足以导致超声波的全反射或几乎全反射的声学阻抗失配。

在一些实施方案中，背衬层1492可具有高声学阻抗。因此，下伏于柔性衬底1470为具有高声学阻抗的层，其提供与一或多个邻近层或材料(例如，空气)的基本声学阻抗失配。举例来说，在背衬层1492形成与空气的界面处，声学阻抗失配可基本上足以导致超声波的全反射或几乎全反射。一般来说，界面处的空气提供用于反射超声波的易得边界条件。

图14B展示根据一些实施的处于“接收器向下”定向的实例柔性超声波传感器系统1495的横截面示意图。柔性超声波传感器系统1495下伏于显示器1465，其中粘接剂1494定位于柔性超声波传感器系统1495与显示器1465之间。在一些实施方案中，粘接剂1494可为压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。显示器1465可下伏于压板或防护玻璃罩1405。在一些实施方案中，显示器1465可包含OLED显示器或AMOLED显示器。在一些实施方案中，电屏蔽层1460可定位于显示器1465与粘接剂1494之间。举例来说，电屏蔽层1460可包含诸如金属涂层的导电材料。在一些实施方案中，光阻断层1455可定位于显示器1465与粘接剂1494之间。

处于“接收器向下”定向的柔性超声波传感器系统1495可包含柔性衬底1470，其在柔性衬底1470的背离显示器1465的侧面上安置有多个传感器像素电路1496。压电收发器层1480可耦合至柔性衬底1470且下伏于所述柔性衬底。电极层1485可耦合至压电收发器层1480且下伏于所述压电收发器层，且钝化层1490可下伏于电极层1485的至少一部分。FPC1475可耦合至柔性衬底1470且下伏于所述柔性衬底。柔性超声波传感器系统1495可进一步包含柔性超声波传感器系统1495的背侧上的可选背衬层1492。背衬层1492可包含光学不透明层及导电阻断层中的一者或两者以提供光阻断功能及/或电屏蔽功能。

在图14B中，在一些实施方案中，光阻断层1455可包含具有高声学阻抗值的材料。在一些实施方案中，电屏蔽层1460可包含具有高声学阻抗值的材料。光阻断层1455及电屏蔽层1460中的一者或两者可在与粘接剂1494或柔性衬底1470的界面处提供高声学阻抗失配。粘接剂1494及/或柔性衬底1470可包含具有低声学阻抗值的“软性”材料。在一些实施方案中，像素电路1496的阵列可电镀或涂布有金属或“硬质”材料，所述金属或“硬质”材料具有高声学阻抗值以在与压电收发器层1480的界面处提供高声学阻抗失配。在一些实施方案中，柔性衬底1470与粘接剂1494之间的层(图中未展示)可包含具有高声学阻抗值的材料。具有高声学阻抗值的材料的实例在上文予以展示，其可包含但不限于铜、电镀电极或类似于银墨的填充材料。高声学阻抗值可导致基本上足以导致超声波的全反射或几乎全反射的声学阻抗失配。

下伏于压电收发器层1480可为“硬质”材料的一或多个层。在一些实施方案中，电极层1485可包含具有高声学阻抗值的材料。电极层1485可在与压电收发器层1480的界面处提供高声学阻抗失配。在一些实施方案中，背衬层1492可具有高声学阻抗。因此，下伏于压电收发器层1480为具有高声学阻抗的层，其提供与一或多个邻近层或材料(例如，空气)的基本声学阻抗失配。举例来说，在背衬层1492形成与空气的界面处，声学阻抗失配可基本上足以导致超声波的全反射或几乎全反射。

柔性超声波传感器系统启用大面积传感器的产生。在一些实施方案中，柔性衬底横跨显示器的整个作用区域。在一些实施方案中，传感器像素电路的TFT阵列及压电收发器层横跨显示器的整个作用区域。安置于柔性衬底上的压电收发器层及多个传感器像素电路不必经区域化至显示器的特定区域。确切地说，压电收发器层及多个传感器像素电路安置于上面的衬底可横跨显示器。柔性超声波传感器系统相较于刚性衬底至少部分归因于易于层压柔性衬底而可覆盖显示器的整个作用区域。经由获取及认证指纹图像来认证用户不必在显示器的特定区处执行，从而允许在显示装置的显示器上任何地方的连续认证。

图15展示“软”及“硬”衬底中且运用上覆及/或下伏于“软”衬底的不同层反射的声学信号的模拟数据。图15中的数据展示依据发射器频率经由一系列材料反射的声学信号的百分数。系列材料中的每一者包含至少一衬底材料、电极材料及钝化材料。系列材料中的每一者进一步包含压电材料。图15中由铜制成的电极材料厚度为9μm或15μm。图15中的钝化材料厚度为0.1μm或12.5μm。图15中的“参考”数据展示玻璃衬底、硅衬底及不锈钢衬底中反射的声学信号的百分数。“参考”数据中经反射声学信号的百分数为相对高的，特别是对于玻璃衬底及硅衬底来说。

系列材料按“接收器向下”定向布置的PET衬底的经反射声学信号的百分数被减小。在PET衬底上添加电镀金属基本上增大“接收器向下”定向中经反射声学信号的百分数，其中电镀金属包含12.5μm的铜或5μm的铜。然而，在显示器与PET衬底之间添加金属膜的确不增大反射声学信号的百分数。当系列材料按“接收器向上”定向布置时，PET衬底的经反射声学信号的百分数为相对高的。在不受任何理论限制的情况下，在“接收器向上”定向上与电极层的界面及与空气的界面提供基本声学失配，所述基本声学阻抗失配提供声学信号的较大反射。

图16A至16D展示各种实例装置1600的横截面示意图，所述实例装置包含显示器1610且并有光阻断层1615、电屏蔽层1620及下伏于显示器1610的超声波传感器系统1630。图16A至16D中不同实施方案中的每一者表示修改或制造显示器1610以附接或接合至下伏于显示器1610的超声波传感器系统1630的不同方式。

在图16A中，显示器可包含作为第二光阻断层1625的多孔黑色泡沫及作为第二电屏蔽层1635的厚铜条带。多孔黑色泡沫及厚的铜条带的至少一部分可经移除以形成切开区从而暴露显示器1610的背侧。诸如无孔不透光塑料材料的第一光阻断层1615可接合至显示器1610的背侧。诸如薄金属层或金属化塑料的第一电屏蔽层1620可接合至第一光阻断层1615的背侧。如本文中在图8B、9B、10A至10B、11A至11F、12A至12F、13A至13B及14A至14B中较早描述的超声波传感器系统1630可接合至第一电屏蔽层1620的背侧。

在图16B中，作为第二光阻断层1625的多孔黑色泡沫及作为第二电屏蔽层1635的厚铜条带整个被移除或从未设置于显示器1610的背侧上。在这些实施方案中，诸如无孔不透光塑料材料的第一光阻断层1615可直接接合至显示器1610的背侧。诸如薄金属层或金属化塑料层的第一电屏蔽层1620可结合至第一光阻断层1615的背侧。第一光阻断层1615及第一电屏蔽层1620不必区域化至显示器1610中的区域，而是可横跨显示器1610的整个作用区域。如本文中在图8B、9B、10A至10B、11A至11F、12A至12F、13A至13B及14A至14B中较早描述的超声波传感器系统1630可接合至第一电屏蔽层1620的背侧。

在图16C中，多孔黑色泡沫及厚铜条带可具备第一光阻断层1615及第一电屏蔽层1620或之后将第一光阻断层1615及第一电屏蔽层1620接合至显示器1610的背侧。作为第二光阻断层1625的多孔黑色泡沫及作为第二电屏蔽层1635的厚铜条带可设置于第一电屏蔽层1620的数个部分上。如本文中在图8B、9B、10A至10B、11A至11F、12A至12F、13A至13B及14A至14B中较早描述的超声波传感器系统1630可接合至第一电屏蔽层1620的背侧。图16C中的此布置可给予对与超声波传感器系统1630的光干扰及电干扰的额外保护。

在图16D中，多孔黑色泡沫及厚铜条带可具备第一光阻断层1615及第一电屏蔽层1620或之后将第一光阻断层1615及第一电屏蔽层1620接合至显示器1610的背侧。作为第二光阻断层1625的多孔黑色泡沫及作为第二电屏蔽层1635的厚铜条带可安置于第一电屏蔽层1620的背侧上。不同于在图16C中，图16D中的多孔黑色泡沫及厚铜条带在背侧处覆盖超声波传感器系统1630。如本文中在图8B、9B、10A至10B、11A至11F、12A至12F、13A至13B及14A至14B中较早描述的超声波传感器系统1630可接合至第一电屏蔽层1620的背侧。图16D中的此布置可给予对与超声波传感器系统1630的光干扰及电干扰的额外保护。请注意，图16A至16D中特征的尺寸如在本发明中的其它地方一般可能并未按比例绘制。举例来说，超声波指纹传感器系统1630的厚度可能可观地薄于多孔黑色泡沫且薄于显示器堆叠中的层。

在一些实施方案中，支撑显示器及电话总成中的其它电子组件的中间框架可经修改以充当超声波指纹传感器系统上方的保护性盖子。保护性盖子区可通过多孔黑色泡沫层及具有用于超声波指纹传感器系统的切开区的粘接层支撑，且可在四个侧及背部中的每一者处包围超声波指纹传感器系统。选择性配置的铜条带层可包含于多孔黑色泡沫层与中间框架之间。中间框架可充当传感器外壳。中间框架可允许空腔或空气背衬层形成于超声波指纹传感器系统与中间框架的内表面之间。中间框架可经勾画轮廓、冲压或以其它方式成形以提供显示器与中间框架之间供超声波指纹传感器驻留的合适空腔区。在一些实施方案中，泡沫背衬层在有或无空气背衬层情况下可包含于空腔区中。在一些实施方案中，开口可设置于电话中间框架中以容纳超声波指纹感测系统及关联层。在一些实施方案中，与超声波指纹感测系统相关联的FPC的一部分可定位于中间框架的开口上方以提供感测系统的盖子。

电屏蔽层、光阻断层及机械应力隔离层中的一或多者可通过在显示器的背部处提供改进的热耗散及更好温度均一性而提供热功能。热可例如从显示器的数个部分或从诸如移动装置中电池的近旁组件非均一地产生。在一些实施方案中，定位于显示器与超声波传感器系统之间的所选择材料的单层或复合层可提供热功能。举例来说，除为了改进的显示器性能的热扩散及热耗散功能，单一铜层可提供电屏蔽、光阻断及应力隔离能力。在另一实例中，有或无其它电屏蔽层、光阻断层或机械应力隔离层情况下的石墨烯层可提供热功能。

一或多个声学匹配层可包含于超声波指纹传感器系统中以使传感器堆叠内且传感器堆叠与OLED显示器之间的声学反射最小化。举例来说，一或多个声学匹配层可插入于以下各者中的任一者之间以改进传感器堆叠的声学性能：钝化层、压电层、电极层、衬底层、光阻断层、电屏蔽层、机械应力隔离层、导热层或粘接层。

图17展示制造设备的实例方法，所述设备包含下伏于显示器的超声波传感器系统。可以不同次序或在不同、较少或额外操作情况下执行过程1700。

在过程1700的框1710处，提供一种显示装置，其中显示装置包含压板及下伏于所述压板的显示器。在一些实施方案中，压板可包含防护玻璃罩、透镜盖子，或显示器的外部层，或任何关联触控屏。在一些实施方案中，显示器可包含OLED显示器或AMOLED显示器。在一些实施方案中，显示器可包含黑色泡沫条带层及显示器的背侧上的铜条带层。

在过程1700的框1720处，黑色泡沫条带层及铜条带层的至少一部分视需要从显示装置移除。这可暴露显示器的背侧。在一些实施方案中，黑色泡沫条带层足够多孔以防止超声波的有效发射，且铜条带层足够厚以防止超声波的有效发射。

在过程1700的框1730处，光阻断层、电屏蔽层、机械应力隔离层或其组合可接合至显示器，其中电屏蔽层为导电的且接地。在一些实施方案中，接合光阻断层、电屏蔽层及/或机械应力隔离层包含将光阻断层、电屏蔽层及/或机械应力隔离层层压至显示器。举例来说，光阻断层、电屏蔽层及/或机械应力隔离层可使用卷对卷层压而层压至显示器的背侧。在一些实施方案中，光阻断层基本上为不透明的，且为基本上无孔的。在一些实施方案中，电屏蔽层可包含厚度介于约0.05μm与约10μm或约0.1μm与约6μm之间的金属或金属化塑料。在一些实施方案中，机械应力隔离层可包含塑料材料。机械应力隔离层可下伏于粘接剂以减小可经赋予至显示器及超声波传感器系统中的一者或两者的应力。

在过程1700的框1740处，将超声波传感器系统接合至所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合，其中所述超声波传感器系统下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器及所述压板的声学路径中发射并接收超声波，且其中所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合是在所述声学路径中。在一些实施方案中，接合超声波传感器系统包含将超声波传感器层压至光阻断层、电屏蔽层及/或机械应力隔离层。举例来说，超声波传感器系统可使用真空层压来层压。

超声波传感器系统可包含传感器衬底、耦合至传感器衬底的压电收发器层、收发器电极层、钝化层及耦合至传感器衬底的FPC。在一些实施方案中，超声波传感器系统可进一步包含超声波传感器系统的背侧上的一或多个背衬层，其中一或多个背衬层可包含导电及/或基本上光学不透明材料。

在一些实施方案中，光阻断层及电屏蔽层中的至少一个可接合至显示器的背侧，使得超声波传感器系统可从显示器拆卸(例如，可剥离)。拆离可在不损害超声波传感器系统或显示器情况下发生。举例来说，光阻断层及电屏蔽层中的至少一者可经由粘接层接合至显示器的背侧，其中粘接层可包含压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。在一些实施方案中，超声波传感器系统可接合至光阻断层及电屏蔽层中的至少一者，使得超声波传感器系统可从显示器拆离。拆离可在不损害超声波传感器系统或显示器情况下发生。举例来说，超声波传感器系统可经由粘接层接合至光阻断层及电屏蔽层中的至少一者，其中粘接层可包含压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。

图18展示使用电容感测模式及超声波感测模式的实例，其中指纹传感器525定位于电子装置505的显示器510后方以唤醒电子装置505。电子装置505可包含控制器214，所述控制器可切换传感器525以在电容感测模式与超声波感测模式之间操作。电子装置505最初可处于电子装置505的显示器510及应用程序处理器关断的锁定状态或低功率休眠模式，如在时间1850处在图18中所说明。当诸如手指515的物件使用电容感测模式及/或超声波感测模式在传感器525上或附近检测到时，显示器510的一部分可经接通以指示且高亮显示指纹传感器定位的位置，如在时间1855于图18中所说明。如图18中所描绘，指示“将手指放置于此处以解锁”的文字连同以图形方式产生的环形图标565展示，尽管已预期到经提供作为对用户的导引以指示指纹传感器的位置的许多其它图标及/或文字。电容及/或超声波感测模式可继续使用，直到指纹515成像，此时，图像数据可经分析，且电子装置505在认证过程经成功地执行情况下解锁。传感器525可在显示器510的一部分下面定位，所述显示器可为LCD显示器、OLED显示器或其它类型的显示器。在一些实施方案中，电子装置505的触控屏的一或多个电极在以电容感测模式操作时可充当指纹传感器525的感测电极，从而允许在无指纹传感器525情况下来自显示器510的非作用部分的信号通过所述控制器电路520忽略，同时允许信号归因于来自显示器510的作用部分的手指触控通过指纹传感器525被检测到，从而进一步减小电子装置505的无意唤醒。

图19展示指纹传感器525定位于显示器510的一部分后方的配置1900的侧视图。指纹传感器525定位于LCD或OLED显示器510以及充当传感器525的压板306的防护玻璃罩或触控屏下方。传感器525及关联感测电极可经配置而以电容感测模式或超声波感测模式操作。在一些实施方案中，传感器525可定位于显示器顶部、底部、边缘或内部部分中的某处，其可包含LCD或OLED显示器的TFT衬底层1920及其它层1940。在其它实例中，传感器525可定位于显示器510的全部的下面或后方。在其它实例中，传感器525可集成于显示器TFT的衬底层1920内。传感器525可与显示器TFT衬底集成，从而共享共同TFT衬底，其中传感器525的作用区域覆盖显示器的作用区域的一些、皆不覆盖作用区域或覆盖所述作用区域的全部。

图20展示导引LCD或OLED显示装置的用户将手指定位于LCD下或OLED下指纹传感器上方的方法2000的流程图的实例。基于图形显示器的图标可有助于显示器下配置，这是由于可避免使用彩色油墨或其它永久性标志来标记指纹传感器的位置，所述指纹传感器可遮蔽显示装置(例如，移动装置或电子装置)的用户的检视。在一些实施方案中，手指的存在在显示器关断时可通过上覆显示器的触控屏的电容感测电极检测到。在一些实施方案中，专用感测电极作为超声波指纹传感器的部分或在所述超声波指纹传感器附近可用以检测手指的存在。在框2005中，用户的定位于显示器的表面上的手指可使用电容感测模式运用例如触控屏或专用感测电极来检测。在框2010中，在检测到手指的存在之后，指纹传感器图标可在显示器上照亮。在一些实施方案中，显示器可经部分解锁以显示仅指纹传感器图标或其它选择性信息以导引用户。在一些实施方案中，显示器的一部分在处于低功率模式时可经照亮，且图标可经增强或其它选择性信息在检测到手指时提供至用户。在框2015处，手指可使用电容感测模式、超声波感测模式或电容感测模式及超声波感测模式两者在指纹传感器上方于显示器上检测到。在框2020中，用户可经认证，且显示器被解锁。在诸如使用OLED屏幕的替代性配置中，显示器在使移动装置保持锁定可使用显示像素的子集连续地展示指纹传感器图标或其它选择性信息从而导引用户。

如本文中所使用，提及项目的列表“中的至少一者”的短语指那些项目的任何组合，包含单一成员。作为一实例，“a、b或c中的至少一者”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。

结合本文中所揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法过程可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体按功能性加以描述，且于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。将此功能性实施于硬件还是软件中取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。

用于实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备可通过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)或其它可编程逻辑装置、离散闸或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器可经实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一或多个微处理器或任何其它此配置。在一些实施方案中，特定过程及方法可由特定于给定功能的电路来执行。

在一或多个方面中，所描述的功能可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件、在本说明书中揭示的结构及其结构等效物或其任何组合实施。本说明书中所描述的主题的实施可实施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，其编码于计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。

如果以软件实施，那么所述功能可作为一或多个指令或代码而存储于计算机可读媒体(诸如，非暂时性媒体)上或经由计算机可读媒体(诸如，非暂时性媒体)发射。本文中所揭示的方法或算法的过程可以可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体(包含可经启用以将计算机程序从一处转移至另一处的任何媒体)两者。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例且非限制，非暂时性媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构的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。又，可将任何连接恰当地称为计算机可读媒体。如本文中所使用的磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘用激光以光学方式再生数据。以上各者的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码及指令的一个或任何组合或集合驻留在机器可读媒体及计算机可读媒体上，所述媒体可并入至计算机程序产品中。

本发明中所描述的实施方案的各种修改对于具有一般技术者来说可为易于显而易见的，且本文中所界定的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施方案。因此，本发明并不旨在限于本文中所展示的实施方案，而是应符合与本文中所揭示的权利要求书、原理及新颖特征相一致的最广泛范围。词语“示范性”在本文中独占地使用(若存在)，以表示“充当实例、个例或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施方案不必解译为比其它实施方案优选或有利。

在单独实施方案的情况下描述于此说明书中的某些特征也可在单个实施方案中以组合形式实施。相反，在单一实施方案的上下文中情况下所描述的各种特征也可单独地在多个实施方案中或以任何合适子组合而实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此来要求保护，但来自所要求保护组合的一或多个特征在一些状况下可从所述组合删除，且所要求保护组合可是针对子组合或子组合的变化。

类似地，尽管在图式中以特定次序来描绘操作，但不应将此理解为需要以所展示的特定次序或以顺序次序执行这些操作，或执行所有所说明操作以达成合乎需要的结果。在某些情形下，多任务及并行处理可为有利的。此外，不应将在上述实施方案中的各种系统组件的分离理解为需要在所有实例中进行此分离，且应理解，所描述的程序组件及系统可大体上在单个软件产品中集成在一起或经封装至多个软件产品中。另外，其它实施是在以下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执行且仍达成所要结果。

应理解，除非明确地识别特定描述实施方案中的任一者中的特征彼此不相容，或周围上下文暗示其具有彼此排它性且不容易在互补及/或支持意义上组合，否则本发明的全部内容预期且设想到，那些互补实例的特定特征可经选择性组合，以提供一或多个全面、但稍许不同的技术解决方案。因此应进一步了解，已仅借助于实例给出以上描述，且细节修改可在本发明的范围内进行。

Claims (31)

1.一种设备，其包括：

显示器；

超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波；

所述超声波传感器系统与所述显示器之间的光阻断层，所述光阻断层定位于所述声学路径中；及

所述显示器与所述超声波传感器系统之间的粘接层，所述粘接层定位于所述声学路径中且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离。

2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

所述超声波传感器系统与所述显示器之间的电屏蔽层，所述电屏蔽层为导电的且接地，所述电屏蔽层定位于所述声学路径中。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述电屏蔽层及所述光阻断层中的每一者为无孔的或为基本上无孔的。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述光阻断层包含不透光塑料材料，且所述电屏蔽层包含厚度介于约0.1μm与约9μm之间的金属或金属化塑料。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述显示器为有机发光二极管OLED显示器。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述显示器为形成于塑料衬底上的柔性OLED显示器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述粘接层包含压敏式粘接剂。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述粘接层包含环氧树脂类粘接剂，所述环氧树脂类粘接剂包含热塑性油墨。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其进一步包括：

在所述粘接层与所述超声波传感器系统之间的机械应力隔离层，其中所述机械应力隔离层包含塑料材料。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中所述超声波传感器系统包含：

传感器衬底，其上面安置有多个传感器像素电路；

压电收发器层，其耦合至所述传感器衬底且包含经配置以产生所述超声波的压电材料；及

电极层，其耦合至所述压电收发器层。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述压电收发器层下伏于所述传感器衬底，且所述电极层下伏于所述压电收发器层。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述压电收发器层下伏于所述电极层，且所述传感器衬底下伏于所述压电收发器层。

13.根据权利要求10所述的设备，其中所述压电收发器层包含聚偏二氟乙烯PVDF、聚偏二氟乙烯三氟乙烯PVDF-TrFE共聚物、锆钛酸铅PZT、氮化铝AlN及其复合物。

14.根据权利要求10所述的设备，其中所述传感器衬底包括选自由以下组成的群组的材料：玻璃、塑料、硅及不锈钢。

15.一种设备，其包括：

显示器；

超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的一声学路径中发射并接收超声波；及

所述超声波传感器系统与所述显示器之间的粘接层，所述粘接层定位于所述声学路径中。

16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包括：

在所述粘接层与所述超声波传感器系统之间的机械应力隔离层，所述机械应力隔离层包含塑料材料且定位于所述声学路径中。

17.根据权利要求15所述的设备，其中所述超声波传感器系统横跨所述显示器的整个或基本上整个作用区域。

18.根据权利要求15所述的设备，其中所述显示器为有机发光二极管OLED显示器。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的设备，其中所述粘接层为可修复的且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离，所述粘接层包含压敏式粘接剂或环氧树脂类粘接剂。

20.根据权利要求15至18中任一项所述的设备，其进一步包括：

所述粘接层与所述显示器之间的光阻断层，所述光阻断层定位于所述声学路径中；及

所述粘接层与所述显示器之间的电屏蔽层，所述电屏蔽层为导电的且接地，所述电屏蔽层定位于所述声学路径中，其中所述光阻断层及所述电屏蔽层中的每一者为无孔的或基本上无孔的。

21.一种设备，其包括：

显示器；

超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波；及

所述超声波传感器系统与所述显示器之间的多功能膜，其中所述多功能膜包含光阻断层、电屏蔽层、粘接层、机械应力隔离层或其组合，所述多功能膜定位于所述声学路径中。

22.一种制造设备的方法，所述方法包括：

提供显示装置，其中所述显示装置包含压板及下伏于所述压板的显示器；

接合光阻断层、电屏蔽层、机械应力隔离层或其组合至所述显示器，其中所述电屏蔽层为导电的且接地；及

将超声波传感器系统接合至所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合，其中所述超声波传感器系统下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器及所述压板的声学路径中发射并接收超声波，其中所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合是在所述声学路径中。

23.根据权利要求22所述的方法，其中接合所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合包含层压所述光阻断层、所述电屏蔽层、所述机械应力隔离层或其组合至所述显示器。

24.根据权利要求22所述的方法，其进一步包括：

将粘接层接合至所述显示器以至少允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离，其中所述粘接层定位于所述声学路径中。

25.一种设备，其包括：

显示器；

超声波传感器系统，其下伏于所述显示器且经配置以在通过所述显示器的声学路径中发射并接收超声波，其中所述超声波传感器系统包括：

柔性衬底，其上面安置有多个传感器像素电路；及

压电收发器层，其耦合至所述柔性衬底且包含经配置以产生所述超声波的压电材料；及

所述压电收发器层与所述显示器之间的第一高声学阻抗层。

26.根据权利要求25所述的设备，其中所述第一高声学阻抗层包含光阻断层及电屏蔽层中的一者或两者。

27.根据权利要求25所述的设备，其中所述第一高声学阻抗层包含邻近于所述压电收发器层的电极层。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其中高声学阻抗值层具有大于约5.0兆瑞利的声学阻抗值。

29.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其进一步包括：

所述显示器与所述超声波传感器系统之间的粘接层，所述粘接层定位于所述声学路径中且经配置以允许所述超声波传感器系统与所述显示器分离。

30.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其中所述柔性衬底包含聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚萘二甲酸乙二酯PEN、聚酰亚胺、不锈钢箔、薄膜硅或其它柔性材料。

31.根据权利要求25至27中任一项所述的设备，其进一步包括：

在所述超声波传感器系统的背侧上的第二高声学阻抗层。

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