TWI637190B - 具有接合壓電層之超音波感測器 - Google Patents

具有接合壓電層之超音波感測器 Download PDF

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大衛 威廉 柏恩斯
寇斯坦丁 狄米綽夫 德喬德傑夫
史蒂芬 麥克 哥捷維克
傑克 康維 二世 凱琴斯
約翰 凱斯 史齊奈德
那桑尼爾 羅伯特 班奈特
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Abstract

本發明提供關於一種用於偵測超音波能之超音波感測器的系統、方法及設備。在一些實施中，該超音波感測器包括一壓電接收器層，該壓電接收器層藉由一黏著劑而接合至安置於一基板上之一像素電路陣列，該陣列中之每一像素電路包括至少一薄膜電晶體(TFT)元件且具有電耦接至該像素電路之一像素輸入電極。形成超音波感測器之方法包括將壓電接收器層接合至TFT陣列。

Description

具有接合壓電層之超音波感測器 優先權主張
本申請案主張2013年6月3日申請之題為「具有接合壓電層之超音波感測器(ULTRASONIC SENSOR WITH BONDED PIEZOELECTRIC LAYER)」之美國臨時專利申請案第61/830,615號(代理人案號QUALP199P/133161P1)的優先權，該美國臨時專利申請案以其全文引用之方式併入本文中以用於所有目的。
本發明大體而言係關於超音波感測器，且更特定而言，係關於包括壓電發射器及接收器之超音波感測器陣列。
在超音波感測器系統中，超音波發射器可用以透過一或多個超音透射型媒體且朝向待偵測之物件發送超音波。發射器可與經組態以偵測超音波之自物件反射之部分的超音波感測器操作地耦接。舉例而言，在超音波指紋成像器中，可藉由在極短時間間隔期間啟動及停止發射器而產生超音波脈衝。在超音波脈衝遭遇之每一材料界面處，超音波脈衝之一部分被反射。
舉例而言，在超音波指紋成像器之內容脈絡中，超音波可行進穿過可置放人的手指之壓板，以獲得指紋影像。在穿過壓板之後，超音波之一些部分遭遇與壓板接觸之皮膚(例如，指紋脊線)，而超音波 之其他部分遭遇空氣(例如，指紋之鄰近脊線之間的凹部)，且可能被以不同強度反射回朝向超音波感測器。可處理與手指相關聯之經反射信號且將其轉換成表示經反射信號之信號強度的數位值。當在分佈區域內收集多個此等經反射信號時，可使用此等信號之數位值(例如)藉由將數位值轉換成影像藉此產生指紋之影像來產生分佈區域上之信號強度之圖形顯示。因此，超音波感測器系統可用作指紋成像器或其他類型之生物測定掃描器。在一些實施中，可將所偵測到之信號強度映射成手指之輪廓圖，該圖表示脊線結構細節之深度。
本申請案揭示一種設備，其包含：用於產生超音波能之一超音波發射器；一壓板；及用於偵測超音波能之一超音波接收器，其包括：一薄膜電晶體(TFT)像素電路陣列，其安置於一TFT基板上；一壓電接收器層，其具有第一及第二對置表面，該第一表面藉由一黏著劑而接合至該TFT基板；一接收器偏壓電極，其上覆該壓電接收器層之該第二表面，其中該壓電接收器層與該等TFT像素電路電通信。
本申請案揭示一種設備，其包含：用於偵測超音波能之一超音波接收器，包括：一薄膜電晶體(TFT)像素電路陣列，其安置於一TFT基板上；一壓電層，其具有第一及第二對置表面，該第一表面藉由一黏著劑而接合至該TFT基板；一接收器偏壓電極，其上覆壓電層之該第二表面；其中該壓電層與該等TFT像素電路電通信。
本申請案揭示一種設備，其包含：一薄膜電晶體(TFT)像素電路陣列，其安置於一TFT基板上；用於產生超音波能之一超音波發射器，其包括一壓電發射器層；用於偵測超音波能之一超音波接收器，其包括具有第一及第二對置表面之一壓電接收器層，該第一表面藉由一黏著劑而接合至該TFT基板；及包覆該TFT基板之一壓電膜，其中該壓電膜形成該壓電發射器層及該壓電接收器層。
本申請案揭示一種方法，其包含：提供一薄膜電晶體(TFT)基板；提供一壓電接收器；提供一壓電發射器；提供一可撓性印刷電路(FPC)；及組裝該TFT基板、該壓電接收器、該壓電發射器及該FPC以形成一超音波感測器。
10‧‧‧超音波感測器系統
20‧‧‧超音波發射器
21‧‧‧超音波
22‧‧‧壓電發射器層
23‧‧‧經反射超音波能
24‧‧‧第一發射器電極
24a‧‧‧第一發射器電極
24b‧‧‧第一發射器導線
25‧‧‧物件
26‧‧‧第二發射器電極
26a‧‧‧第二發射器電極
26b‧‧‧第二發射器導線
27‧‧‧凹部
28‧‧‧指紋脊線
30‧‧‧超音波接收器
32‧‧‧像素電路
33‧‧‧導電接合襯墊
33a‧‧‧第一發射器接合襯墊
33b‧‧‧第二發射器接合襯墊
33c‧‧‧接收器導電接合襯墊
33d‧‧‧TFT陣列導電接合襯墊
34‧‧‧基板
36‧‧‧壓電接收器層
38‧‧‧像素輸入電極
39‧‧‧接收器偏壓電極
39a‧‧‧接收器偏壓電極
39b‧‧‧接收器偏壓電極導線
40‧‧‧壓板
42‧‧‧曝露表面
50‧‧‧控制電子設備
60‧‧‧背側罩蓋
61‧‧‧氣隙
62‧‧‧黏著劑
64‧‧‧黏著劑
65‧‧‧黏著劑層
66‧‧‧黏著劑
68‧‧‧黏著劑
71‧‧‧黏著劑層
73‧‧‧黏著劑
80‧‧‧間隔件
81‧‧‧導電介層孔
83‧‧‧導電黏著劑
90‧‧‧可撓性印刷電路
92‧‧‧特殊應用積體電路
94‧‧‧加強件
96‧‧‧各向異性導電膜
100‧‧‧製造製程
120‧‧‧製程
本說明書中所描述的標的物之一或多個實施之細節闡述於隨附圖式及以下描述中。其他特徵、態樣及優勢將自該描述、該等圖式及申請專利範圍變得顯而易見。應注意，以下諸圖之相對尺寸可能未按比例繪製。
各圖式中之相似參考數字及名稱指示相似元件。
圖1A至圖1C展示超音波感測器系統之示意圖之實例。
圖2展示超音波感測器系統之分解圖之實例。
圖3A展示用於超音波感測器之像素之4×4像素陣列的實例。
圖3B展示超音波感測器系統之高階方塊圖之實例。
圖4展示包括接合壓電接收器膜之超音波感測器系統之示意圖的實例。
圖5及圖6為說明用於超音波感測器之製造製程之流程圖的實例。
圖7A至圖12C展示超音波感測器之各種組件之示意圖的實例。
以下描述係關於用於描述本發明之創新態樣之目的的某些實施。然而，一般熟習此項技術者將易於認識到，可以多種不同方式來應用本文之教示。所描述實施可在用於進行超音波感測之任何裝置、設備或系統中加以實施。另外，預期所描述實施可包括於多種電子裝置中或與多種電子裝置相關聯，該等電子裝置諸如(但不限於)：行動電話、具備多媒體網際網路功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、無 線裝置、智慧型電話、藍芽®裝置、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持型或攜帶型電腦、迷你筆記型電腦、筆記型電腦、智慧本、平板電腦、印表機、影印機、掃描器、傳真機、全球定位系統(GPS)接收器/導航儀、攝影機、數位媒體播放器(諸如，MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、腕錶、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀裝置(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(包括里程計顯示器及速度計顯示器等)、駕駛艙控制件及/或顯示器、攝影機景觀顯示器(諸如，車輛中之後視攝影機之顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標識、投影儀、建築結構、微波裝置、冰箱、立體聲系統、卡式錄音機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、攜帶型記憶體晶片、洗滌器、乾燥器、洗滌器/乾燥器、停車計時器、封裝(諸如，在包括微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中之封裝)、美觀結構(諸如，關於一件珠寶或衣服之影像顯示)及多種EMS裝置。本文之教示亦可用於諸如(但不限於)以下各者之應用中：電子開關裝置、射頻濾波器、感測器、加速度計、迴轉儀、運動感測裝置、磁力計、用於消費型電子設備之慣性組件、消費型電子產品之零件、可變電抗器、液晶裝置、電泳裝置、驅動方案、製造製程及電子測試裝備。因此，該等教示不意欲限於僅在諸圖中描繪之實施，而實情為，具有如一般熟習此項技術者將易於顯而易見之廣泛適用性。
本文所描述之一些實施係關於超音波感測器，其包括藉由黏著劑而接合至TFT陣列之壓電接收器膜。一些實施係關於用於形成超音波感測器之製程，包括將壓電接收器膜接合至TFT陣列。本文所描述之實施的優勢包括可藉由標準TFT陣列實施之超音波感測器。本文所描述之實施允許在不對TFT處理進行特殊修改之情況下接合壓電接收器膜。
圖1A至圖1C展示超音波感測器系統之示意圖之實例。如圖1A所示，超音波感測器系統10包括處於壓板40之下的超音波發射器20及超音波接收器30。超音波發射器20可為可產生超音波21(參見圖1B)之壓電發射器。超音波接收器30包括安置於基板上之壓電材料及像素電路陣列。在操作中，超音波發射器20產生穿過超音波接收器30行進至壓板40之曝露表面42的超音波21。在壓板40之曝露表面42處，超音波能可能被與壓板40接觸之物件25(諸如，指紋脊線28之皮膚)吸收或分散，或被反射回。在空氣接觸壓板40之曝露表面42之彼等位置(例如，指紋脊線28之間的凹部27)中，大部分超音波21將被反射回朝向超音波接收器30以用於進行偵測(參見圖1C)。控制電子設備50可耦接至超音波發射器20及超音波接收器30且可供應使得超音波發射器20產生一或多個超音波21之計時信號。控制電子設備50接著可自超音波接收器30接收指示經反射超音波能23之信號。控制電子設備50可使用自超音波接收器30接收之輸出信號來建構物件25之數位影像。在一些實施中，控制電子設備50亦可隨時間相繼地對輸出信號進行取樣，以偵測物件25之移動。
圖2展示超音波感測器系統10之分解圖之實例，超音波感測器系統10包括處於壓板40之下的超音波發射器20及超音波接收器30。超音波發射器20可為包括實質上平面壓電發射器層22之平面波產生器。可藉由以下操作產生超音波：取決於所施加之信號，向壓電層施加電壓以擴展或接觸該層，藉此產生平面波。可經由第一發射器電極24及第二發射器電極26將電壓施加至壓電發射器層22。以此方式，可藉由改變該層之厚度而產生超音波。此超音波朝向手指(或其他待偵測物件)行進，穿過壓板40。該波之未被待偵測物件吸收之部分可被反射以便穿過壓板40而傳回且由超音波接收器30接收。第一發射器電極24及第二發射器電極26可為金屬化電極，例如塗佈壓電發射器層22之對置側 的金屬層。
超音波接收器30可包括安置於亦被稱作背板之基板34上之像素電路32之陣列，及壓電接收器層36。在一些實施中，每一像素電路32可包括一或多個TFT元件且，在一些實施中，包括一或多個額外電路元件，諸如二極體、電容器及其類似者。每一像素電路32可經組態以將在接近像素電路之壓電接收器層36中產生之電荷轉換成電信號。每一像素電路32可包括將壓電接收器層36電耦接至像素電路32之像素輸入電極38。在所說明之實施中，接收器偏壓電極39安置於壓電接收器層36之接近壓板40之一側上。接收器偏壓電極39可為金屬化電極且可接地或經加偏壓以控制將哪些信號傳遞至TFT陣列。藉由壓電接收器層36將自壓板40之曝露(頂)表面反射之超音波能轉換成局部電荷。藉由像素輸入電極38收集此等局部電荷且將其傳遞至底層像素電路32。藉由像素電路32放大該等電荷且接著將其提供至處理經放大之信號之控制電子設備。圖3A中展示實例像素電路32之簡化示意圖，然而，一般熟習此項技術者將瞭解，可預期對簡化示意圖中所示之實例像素電路32之許多變化及修改。
控制電子設備50可與第一發射器電極24及第二發射器電極26電連接，以及與接收器偏壓電極39及基板34上之像素電路32電連接。控制電子設備50可實質上如先前關於圖1A至1C所論述般操作。
壓板40可為可在聲學上耦合至接收器之任何適當材料，其中實例包括塑膠、陶瓷及玻璃。在一些實施中，壓板40可為蓋板，例如用於顯示器之防護玻璃罩或玻璃鏡片。在需要時可經由(例如)3mm及3mm以上之相對較厚之壓板執行偵測及成像。
可根據各種實施使用之壓電材料之實例包括壓電聚合物，其具有適當聲學性質，例如介於約2.5兆瑞利(MRayl)與5兆瑞利之間的聲阻抗。可使用之壓電材料之特定實例包括鐵電聚合物，諸如聚偏二氟 乙烯(PVDF)及聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)共聚物。PVDF共聚物之實例包括60：40(莫耳百分比)之PVDF-TrFE、70：30之PVDF-TrFE、80：20之PVDF-TrFE及90：10之PVDR-TrFE。可使用之壓電材料之其他實例包括鐵氟能(Teflon)®及其他PTFE聚合物、聚二氯亞乙烯(PVDC)均聚物及共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)均聚物及共聚物及溴化二異丙胺(DIPAB)。
壓電發射器層22及壓電接收器層36中之每一者之厚度可經選擇以便適合於產生及接收超音波。在一實例中，PVDF壓電發射器層22約為28μm厚，且PVDF-TrFE接收器層36約為12μm厚。超音波之實例頻率之範圍為5MHz至30MHz，及波長約為四分之一毫米或更小。
圖1A至圖1C及圖2展示超音波感測器系統中之超音波發射器及超音波接收器之實例配置及其他可能配置。舉例而言，在一些實施中，超音波發射器20可處於超音波接收器30上方，亦即，更接近偵測之物件。在一些實施中，超音波感測器系統可包括聲波延遲層。舉例而言，可將聲波延遲層併入至超音波感測器系統10中介於超音波發射器20與超音波接收器30之間。聲波延遲層可用以調整超音波脈衝計時，且同時使超音波接收器30與超音波發射器20電絕緣。延遲層可具有實質上均勻厚度，其中用於延遲層之材料及/或延遲層之厚度經選擇以在經反射超音波能到達超音波接收器30之時間內提供所要延遲。在進行此操作中，在自超音波感測器系統10之其他部分反射之能量不太可能到達超音波接收器30時之時間範圍期間，可使得由於被物件反射產生的載運關於物件之資訊的能量脈衝在時間範圍期間到達超音波接收器30。在一些實施中，TFT基板34及/或壓板40可充當聲波延遲層。
圖3A描繪用於超音波感測器之像素之4×4像素陣列。舉例而言，每一像素可與壓電感測器材料之局部區、峰值偵測二極體及讀出電晶體相關聯；許多或全部此等元件可形成於背板上或背板中以形成像素 電路。實際上，每一像素之壓電感測器材料之局部區可將所接收之超音波能轉換成電荷。峰值偵測二極體可暫存由壓電感測器材料之局部區偵測之最大量的電荷。接著可(例如)經由列選擇機制、閘極驅動器或移位暫存器掃描像素陣列之每一列，且可觸發每一行之讀出電晶體以允許藉由額外電路(例如，多工器及A/D轉換器)讀取每一像素之峰值電荷之量值。像素電路可包括一或多個TFT以允許進行像素之閘控、定址及重設。
每一像素電路32可提供關於由超音波感測器系統10偵測到之物件之一小部分的資訊。雖然為了便於說明之目的，圖3A中所示之實例具有相對較粗糙之解析度，但本發明者已演示了具有約500像素每吋或更高之解析度之超音波感測器系統，該等超音波感測器系統經組態而具有實質上類似於圖2中所示之彼結構的層狀結構。可取決於預期偵測物件而選擇超音波感測器系統10之偵測區域。舉例而言，偵測區域範圍可自針對單一手指之5mm×5mm至針對四個手指之3吋×3吋。可在適當時針對物件使用更小及更大之區域。
圖3B展示超音波感測器系統之高階方塊圖之實例。所示之許多元件可形成控制電子設備50之部分。感測器控制器可包括控制單元，其經組態以控制感測器系統之各種態樣，例如，超音波發射器計時及激勵波形、用於超音波接收器及像素電路之偏壓電壓、像素定址、信號濾波及轉換、讀出訊框速率等。感測器控制器亦可包括自超音波感測器電路像素陣列接收資料之資料處理器。資料處理器可將數位化資料轉譯成指紋之影像資料或將該資料格式化以用於進一步處理。
舉例而言，控制單元可以規則間隔將發射器(Tx)激勵信號發送至Tx驅動器以使Tx驅動器激勵超音波發射器並產生平面超音波。控制單元可經由接收器(Rx)偏壓驅動器發送位準選擇輸入信號以對接收器偏壓電極加偏壓及允許藉由像素電路對聲學信號偵測進行閘控。解多 工器可用以開啟及關閉使得特定列或行之感測器像素電路提供輸出信號之閘極驅動器。來自像素之輸出信號可經由電荷放大器、諸如RC濾波器或抗混淆濾波器之濾波器及數位化器而發送至資料處理器。應注意，系統之數個部分可包括於TFT背板上，且其他部分可包括於相關聯之積體電路中。
如上文所指示，本文所描述之一些實施係關於超音波接收器，其包括藉由黏著劑而接合至TFT陣列之壓電接收器膜。一些實施係關於用於形成超音波感測器之製程，包括將壓電接收器膜接合至TFT陣列。
如本文所使用，「接合」係指藉由使用黏膠、膠著劑或其他黏著劑將兩個或兩個以上實體物件緊固在一起，及「接合」至如此緊固之兩個或兩個以上實體物件。黏著劑之實例包括液體非結構性黏著劑，諸如壓敏黏著劑(PSA)及熱塑性黏著劑。
圖4展示包括經接合壓電接收器層36之超音波感測器系統10之示意圖的實例。關於圖4給出包括經接合壓電膜之超音波感測器系統之各種組件的簡要描述，其中組件之細節及包括經接合壓電膜之超音波感測器系統之其他實例在下文關於圖7A至圖12C進一步加以論述。超音波感測器系統10包括壓板40、壓電接收器層36、TFT基板34及壓電發射器膜22，如上文參看圖1及圖2所論述。
可將壓電發射器膜22之兩側金屬化以形成可連接至第一發射器導線24b之第一發射器電極24a，及可連接至第二發射器導線26b之第二發射器電極26a。金屬化壓電發射器膜可藉由黏著劑68而接合至TFT基板34。
在圖4之實例中，間隔件80安置於壓電接收器層36與壓板40之間。間隔件80可為超音波感測器系統10之各種組件(包括附接至可撓性印刷電路(FPC)90之組件)提供間隙。應理解，可撓性印刷電路90可 包括FPC內或FPC之一側或兩側上之一或多個電極或電導體。如下文進一步論述，間隔件80在一些實施中可能不存在。若存在間隔件80，則可經由黏著劑62將間隔件80接合至壓板40及藉由黏著劑64將間隔件80接合至壓電接收器層36之金屬化側。
可將壓電接收器層36之一側金屬化以形成可連接至接收器偏壓電極導線39b之接收器偏壓電極39a。根據各種實施，接收器偏壓電極39a及接收器偏壓電極導線39b可使用相同或不同材料。壓電接收器膜36之另一側可藉由黏著劑66而接合至像素電路32。如上文關於圖2所論述，每一像素電路32可包括像素輸入電極38。壓電接收器膜36可經由像素輸入電極38電耦接或以其他方式連接至像素電路32。在一些實施中，壓電接收器層36經由黏著劑66而電容性地耦接至像素電路32。在一些實施中，壓電接收器層36經由(例如)各向異性導電或略微導電之黏著劑66而電阻性地耦接至像素電路32。
TFT基板34可為薄基板，例如玻璃或塑膠基板，在該基板上製造像素電路32。如上文所論述，在圖3A中展示像素電路32之實例。除像素電路32之外，TFT基板可具有在其上製造之額外組件，諸如一或多個導電接合襯墊33。在一些實施中，可安置背側罩蓋60以保護其內諸如發射器層22之元件免受機械損壞。罩蓋60可為罩蓋60內之元件提供保護以免受電磁干擾(EMI)影響或為罩蓋60外之裝置提供保護以免受由罩蓋內之元件產生之EMI影響。
FPC上可安裝有一或多個被動或主動組件。第一發射器導線24b、第二發射器導線26b及接收器偏壓電極導線39b可經組態以經由FPC 90與一或多個組件電通信。舉例而言，可撓性板上晶片(COF)附接之特殊應用積體電路(ASIC)92可安置於FPC 90上。超音波感測器系統10可進一步經組態以經由FPC 90連接至印刷電路板(PCB)或其他整合基板。在一些實施中，加強件94可附接至FPC 90。用於導線之材 料之實例包括導電墨水、銅膜及其他導體。在一些實施中，可使用線接合或編線。
圖5為說明用於超音波感測器之製造製程之流程圖的實例。在製造製程100之區塊102處，提供TFT基板。TFT基板可包括形成於其上的包括導電襯墊之像素電路，該等導電襯墊沈積於像素電路之輸入端上以形成像素輸入電極。如上文所指示，TFT基板亦可包括導電路由及接合襯墊以根據特定實施提供像素電路、超音波接收器、超音波發射器、可撓性印刷電路或其他電組件之間的連接。標準TFT處理可用以形成TFT基板。在一些實施中，TFT基板可包括具有介於約300微米與700微米之間的厚度的硼矽酸鹽玻璃。在一些實施中，可將玻璃薄化以減少感測器系統10之總厚度。在一些實施中，TFT基板34可包括具有小於約100微米之厚度的薄可撓性玻璃或塑膠層。TFT基板材料之實例包括硼矽酸鹽玻璃及可撓性聚合基板，包括：包括NeopulimTM透明聚醯亞胺之聚醯亞胺、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。
在製程100之區塊104處，提供壓電接收器(Rx)。在一些實施中，可以具有單側金屬化之壓電膜形式來提供壓電接收器。在區塊106處，提供壓電發射器(Tx)。在一些實施中，可以具有雙側金屬化之壓電膜形式來提供壓電發射器。
金屬化之實例包括諸如銀系墨水及銀系環氧樹脂之聚合物基質中的鎳銅(NiCu)、金(Au)及銀(Ag)。
在一些實施中，可提供單一壓電層用於接收器及發射器兩者。此等實施之實例在下文關於圖12A至圖12C加以論述。
可視情況根據特定實施執行區塊108及區塊110。在區塊108處，可提供間隔件。例示性間隔件材料包括玻璃基板(諸如，硼矽酸鹽玻璃、鹼石灰玻璃及GorillaTM玻璃)及塑膠基板。間隔件基板之實例厚 度之範圍可自約0.1mm至1mm。在區塊110處，可提供背側罩蓋。背側罩蓋可為諸如塗佈有金屬之塑膠或鍍錫鋼之材料。實例厚度之範圍可自50μm至200μm。
在區塊112處，可提供FPC或其他電連接構件。如上文所指示，FPC可具有附接至該FPC之一或多個電氣及/或機械組件，諸如ASIC、電阻器、電容器及機械加強件。
可在區塊114處組裝上述組件以形成超音波感測器元件。根據各種實施之總成之實例在下文關於圖6至圖12C進一步加以論述。接著可在接合至防護玻璃罩或其他壓板之前，在區塊116處校準及測試感測器元件。
圖6為說明用於超音波感測器之製造製程之流程圖的另一實例。圖6中之一或多個操作可作為上文所述方法100之區塊114之部分來執行。在製程120之區塊122處，藉由黏著劑將壓電接收器層接合至TFT基板。如下文進一步論述，黏著劑可為相對較薄的，具有實質上均勻厚度。接合壓電接收器層可包括任何適當接合製程，諸如真空接合、熱軋層壓、冷軋層壓、接觸式接合、熱壓接合、冷壓接合或其他黏著劑接合製程。選擇黏著劑且執行接合以避免聲學非均勻性，諸如氣泡或材料密度及聲速之較大變化。黏著劑之實例可包括壓敏黏著劑(PSA)及環氧樹脂。
在一些實施中，黏著劑在其厚度上為導電的，但在側向上為電阻性的。此等黏著劑之實例包括各向異性導電膜(ACF)。在一些實施中，可使用薄但具有適度電阻性之黏著劑，諸如(3-胺基丙基)三乙氧矽烷(APTES)。使用此黏著劑可減少或消除壓電接收器膜與TFT像素電路之間的電容性耦合。大體而言，壓電接收器層至TFT基板之黏著劑接合經選擇以在側向上為高度電阻性的，以便避免鄰近像素電路之間的電短路及以便維持TFT像素電路之定址能力。舉例而言，黏著劑 可具有大於約1MΩ-cm之電阻率。
導電透明黏著劑可由多官能黏合促進劑之調配物製成，該等黏合促進劑經選擇以使得官能基化學品適合於一對給定接合表面。在此等實施中用作導電透明黏著劑之合適材料的一實例為3-胺基丙基二乙氧矽烷(APTES)，但亦可使用其他材料。APTES在標準溫度及壓力(STP)下為液體，且可以約1至50體積% APTES之比率溶解於水或丙酮中。在一些實施中，比率可為約4體積% APTES，但亦可使用大於或小於4%之比率。可經由任何合適製程將APTES層塗覆至表面，該製程包括浸塗、旋塗、噴塗或其他施配法。可藉由施加壓力將鄰近表面接合至彼此，且可經由在接合製程期間施加熱而加速接合製程。舉例而言，可使用諸如熱壓、熱軋層壓或烘箱內之夾持之方法提供壓力及熱兩者。在一些實施中，在約80℃之溫度下施加壓力歷時兩個小時或更長提供充足黏著強度，而在室溫(約25℃)下可能需要至少24小時。應注意，根據各種實施，可在不修改標準TFT處理之情況下執行區塊122。舉例而言，可在不使像素電路短路或不以其他方式損壞像素電路之情況下執行接合。
在區塊124處，視情況將間隔件接合至壓電接收器。間隔件80可充當支座，其確保接收器偏壓電極導線39b及FPC 90不會干擾將TFT基板34與壓電接收器層36安裝於壓板40上。間隔件80亦可充當改良感測器效能之聲波延遲層。圖7A及圖7B展示具有間隔件及不具有間隔件之實施的實例。若使用間隔件，則可藉由黏著劑接合間隔件。如下文進一步論述，黏著劑可相對較薄，具有均勻厚度，且以避免聲學非均勻性(諸如，氣泡或材料密度或聲速之較大變化)之方式執行接合。黏著劑之實例可包括壓敏黏著劑及環氧樹脂。
在區塊126處，視情況將FPC接合至TFT基板。FPC上之一或多個電極可藉由諸如ACF之導電黏著劑而連接至TFT基板上之一或多個導 電襯墊。在下文關於圖12A至圖12C進一步論述之一些實施中，可將FPC接合至壓電接收器及壓電發射器中之一者或兩者。
在區塊128處，電連接接收器偏壓電極。根據各種實施，該電極可直接連接至FPC或連接至TFT基板上之導電襯墊以用於連接至FPC。在後一實施中，可在區塊126之前執行區塊128。連接接收器偏壓電極之材料之實例包括導電墨水、導電環氧樹脂及導電黏著劑。在一些實施中，FPC可結合TFT像素電路上覆TFT基板34或底襯於TFT基板34下，且可藉由熱壓接合及/或藉由使用單獨黏著劑而附接至接收器偏壓電極。在一些實施中，FPC可上覆TFT基板34或底襯於TFT基板34下，且可藉由熱壓接合及/或藉由使用單獨黏著劑而直接附接至壓電接收器層。在圖11A中展示此實施之實例。在一些實施中，在此附接期間之溫度可小於85℃。接收器連接之額外實例在下文關於圖10A至圖10C進一步加以論述。
在區塊130處，接合壓電發射器。在一些實施中，將壓電發射器接合至TFT基板之背側(亦即，其上不存在像素電路之側)，例如，如圖4中所描繪。在下文關於圖8C及圖8D進一步論述之一些實施中，將壓電發射器接合至壓電接收器。可使用如上文關於區塊124論述之黏著劑。
在區塊132處，電連接發射器電極。發射器電極可直接連接至FPC或連接至TFT基板上之導電接合襯墊。材料之實例包括導電墨水、導電環氧樹脂及導電黏著劑。在一些實施，FPC可結合TFT像素電路底襯於TFT基板下或上覆TFT基板，且藉由確保FPC與Tx電極之間的良好電傳導之導電黏著劑或其他接合法而附接至發射器電極。在一些實施中，FPC可結合TFT像素電路上覆TFT基板或底襯於TFT基板下，且可藉由熱壓接合及/或藉由使用單獨黏著劑而直接附接至壓電發射器層。在一些實施中，在此附接期間之溫度可小於85℃。發射器 連接之此等及其他實例在下文關於圖10A至圖10C及圖11B進一步加以論述。
在區塊134處，視情況將背側罩蓋接合至TFT基板。如下文關於圖9A及圖9B進一步論述，在一些實施中，背側罩蓋經設定大小以使得在發射器與背側罩蓋之間存在氣隙。在一些其他實施中，背側罩蓋機械接觸或接合至發射器或其他感測器組件。在此階段，可測試超音波感測器且將其接合至防護玻璃罩或其他壓板。
雖然圖5及圖6提供用於製造超音波感測器之製程的實例，但應瞭解，可以不同於所展示之特定次序之次序執行操作，且在一些實施中，可並行地執行各種操作。另外，可在不脫離本發明之範疇之情況下實施對所示製程之修改。舉例而言，自下文圖7A至12C之實例將理解，可將未加以描繪之各種其他操作併入於示意性說明之實例製程中。舉例而言，可在所說明之操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。類似地，在一些實施中，可能不執行所有所說明之操作。亦應理解，可包括其他元件及/或在下文示意圖中省略某些所說明之元件。
圖7A至圖12C展示超音波感測器之各種組件之示意圖的實例。此等圖中之實例提供額外細節及對上文關於圖4所描述之超音波感測器之替代實施。首先轉向圖7A及圖7B，壓電接收器層36經展示為藉由黏著劑66而接合至TFT基板34。儘管像素電路32展示為TFT基板34與壓電接收器層36之間的中間層，但黏著劑66可接觸像素電路32之像素輸入電極，以及像素電路32之間的區域中的TFT基板34之表面。圖7A及圖7B中亦展示：FPC 90，其具有附接至其之ASIC 92及加強件94且藉由接合至TFT陣列導電接合襯墊33d之ACF 96而電連接至像素電路32；及接收器偏壓電極39a，其藉由接收器偏壓電極導線39b而連接至接收器導電接合襯墊33c，接收器偏壓電極導線39b可為諸如銀系環氧 樹脂或銀系墨水之導電黏著劑材料。圖7A包括間隔件80，其藉由黏著劑64而接合至接收器偏壓電極39a且藉由黏著劑62而接合至壓板40。在圖7B中，不存在間隔件，其中接收器偏壓電極39a藉由黏著劑64直接接合至壓板40。黏著劑之實例在下文進一步加以描述。間隔件厚度之實例之範圍係自0.1mm至0.5mm；黏著劑厚度之實例之範圍係自0.001mm至0.25mm。在不使用間隔件之實施中，黏著劑64之厚度可處於此範圍之高端以為附接至FPC 90之組件提供空間。
如上文所指示，可使用超音波發射器及接收器之各種置放。圖8A至圖8D展示根據各種實施之配置的實例。諸圖經定向以使得壓板或防護玻璃罩將定位於每一堆疊上方。在圖8A中，包括壓電接收器層36、接收器偏壓電極39a及像素電路32之超音波接收器處於TFT基板34上方，且包括壓電發射器層22及第一發射器電極24a及第二發射器電極26a之超音波發射器處於TFT基板34下方。在圖8B中，超音波發射器處於TFT基板34上方，且超音波接收器處於TFT基板下方。圖8C展示超音波發射器及超音波接收器兩者處於TFT基板34上方之實施的實例。圖8D展示超音波發射器及超音波接收器兩者處於TFT基板34下方之實施的實例。應注意，在圖8A及圖8B之實例中，超音波發射器藉由黏著劑68而接合至TFT基板34，且第一發射器電極24a接合至TFT基板34。在圖8C及圖8D之實例中，超音波發射器藉由黏著劑69而接合至超音波接收器，且第一發射器電極24a接合至接收器偏壓電極39a。黏著劑68及69之實例包括壓敏黏著劑及環氧樹脂。在圖8A至圖8D之實例中，壓電接收器層36可藉由如上文所述之黏著劑66而接合至TFT基板34。
如上文關於區塊134所指示，可視情況將背側罩蓋接合至TFT基板。圖9A及圖9B展示包括背側罩蓋60之超音波感測器之實施的實例。背側罩蓋可包括足以減少電磁干擾(EMI)及改良聲學效能之金 屬。背側罩蓋之實例厚度之範圍係自約50μm至約200μm。在圖9A之實例中，背側罩蓋60與超音波發射器分開氣隙61。在一些實施中，氣隙可為約25μm至100μm厚。氣隙可提供機械隔離以防止組裝期間之可能損壞及防止發射器電極26a之偶然短路。聲學上，氣隙允許發射器更有效地操作，此係因為在朝向背側罩蓋之向後方向上自發射器發射之聲能大部分被反射回朝向壓板或防護玻璃罩。
在圖9B之實例中，背側罩蓋60藉由黏著劑層71直接接合至第二發射器電極26a。背側罩蓋60亦可藉由黏著劑層65而接合至TFT基板34。可用以接合背側金屬罩蓋之黏著劑之實例包括具有黏結強度以提供至TFT基板34之牢固可靠黏合的壓敏黏著劑及環氧樹脂。雖然圖9A及圖9B之實例中之背側金屬罩蓋圍封超音波發射器且附接至TFT基板34之背部，但在接收器處於底部之實施(諸如，諸如圖8B及圖8D中所示之彼等實施)中，背側罩蓋可圍封超音波接收器且附接至TFT像素電路所位於的TFT基板34之側面。應注意，第一發射器導線24a及第二發射器導線26a可穿過或在黏著劑層65之下路由，或穿過穿背側金屬罩蓋60之絕緣通道而路由。在一些實施(未圖示)中，可將聲學背襯層塗覆至發射器之外側或發射器與背側罩蓋60之間。背襯層可(例如)由聲學上吸收性材料製成，以自發射器之背側吸收經發射超音波能及避免返回朝向壓板或防護玻璃罩之不當反射。
圖9C展示背側罩蓋60形成緊密地包覆TFT基板34之框架的實例。來自底層發射器及/或接收器之導線可在背側罩蓋60與TFT基板34之間路由至FPC 90。
第一及第二發射器電極及接收器偏壓電極可以各種方式電連接。如上文所論述，在一些實施中，可使用線接合、導電黏著劑及導電墨水。圖10A至圖10C展示根據各種實施之連接的其他實例。首先轉向圖10A，金屬化壓電發射器層22包覆TFT基板34以連接至該基板 之前表面。TFT基板34包括第一發射器接合襯墊33a及第二發射器接合襯墊33b以用於將電極連接至TFT基板34上之導電佈線(未圖示)。導電佈線提供至FPC 90之電連接。第一發射器電極24a接觸上覆第一發射器接合襯墊33a之ACF 96。導電介層孔81可延伸穿過壓電發射器層22以將第二發射器電極26a電連接至ACF 96，ACF 96亦上覆第二發射器接合襯墊33b。根據各種實施，可對導電介層孔81填充導電材料或可使導電介層孔之側壁塗佈有導電材料。接收器偏壓電極導線39b可為導電黏著劑材料，諸如銀系環氧樹脂或銀系墨水，例如，該材料可經施配、經絲網印刷或經噴墨印刷以將接收器偏壓電極39a連接至接收器接合襯墊33c。
在圖10B之實例中，金屬化壓電發射器層22包覆TFT基板34以連接至該基板之前表面。第一發射器電極24a接觸上覆第一發射器接合襯墊33a之ACF 96，如圖10A中所示。第二發射器電極26a可藉由諸如銀系環氧樹脂或銀系墨水之導電黏著劑83而連接至第二發射器接合襯墊33b。舉例而言，導電黏著劑83可經施配或經噴墨印刷。在圖10C之實例中，可藉由ACF進行自發射器及接收器偏壓電極之所有連接，其中第二發射器電極26a經由導電介層孔81連接至ACF 96，如圖10A中所示。
如上文所指示，在一些實施中，FPC可上覆超音波發射器或接收器或底襯於超音波發射器或接收器下。在此等實施中，FPC之電極可與壓電層之金屬化電極或與壓電層本身直接電通信。圖11A及圖11B展示FPC之電極可與壓電層直接電通信的實施之實例。應注意，在一些實施中，FPC中之電極可藉由薄絕緣層與壓電層分開。舉例而言，FPC中之電極與壓電層之間的10μm至20μm之絕緣層將准許電極與壓電層兩者之間的電通信。圖11A展示上覆壓電接收器層36之FPC 90。應注意，不同於先前諸圖中所示之實施，壓電接收器層36未經金屬 化。FPC 90藉由黏著劑73而接合至壓板40。在一些實施中，FPC 90可上覆壓電接收器層36且可藉由熱壓接合及/或藉由使用單獨黏著劑而附接至壓電接收器層36。在一些實施中，在此附接期間之溫度可小於85℃。FPC 90可藉由ACF 96或其他適當導電材料連接至TFT基板34上之導電接合襯墊33。以此方式，可進行自超音波發射器及/或其他感測器組件至FPC 90之連接，如上文所述。
在圖11B之實例中，FPC 90直接附接至壓電發射器層22。在一些實施中，FPC 90藉由熱壓接合及/或藉由使用單獨黏著劑而附接至壓電發射器層22。在一些實施中，在此附接期間之溫度可小於85℃。壓電發射器層22在具有第一發射器電極24a之一側上經金屬化，第一發射器電極24a可經由導電介層孔81連接至FPC 90。在一些其他實施中，第二發射器電極為FPC 90內或FPC 90上之電極。在圖11B之實例中，可使用兩個FPC，一FPC接合至壓電發射器層22(如圖所示)，且另一FPC接合至TFT基板或壓電接收器層(未圖示)。
在一些實施中，壓電膜可包覆TFT基板以形成壓電發射器層22及壓電接收器層36兩者。圖12A展示TFT基板34經定向以使得其前表面經組態以面向上覆壓板的此實例。壓電發射器層22及壓電接收器層36係由單一壓電膜形成，其中壓電接收器層36處於TFT基板34上方且壓電發射器層22處於TFT基板34下方。圖12B展示TFT基板經定向以使得TFT像素電路32及壓電接收器層36處於TFT基板34下方且壓電發射器層22處於TFT基板34上方的實例。
ACF上覆TFT基板34上之第一發射器接合襯墊33a及第二發射器接合襯墊33b及接收器接合襯墊33c以電連接至第一發射器電極24a及第二發射器電極26a及接收器偏壓電極39a。導電介層孔81可將第二發射器電極26a及接收器偏壓電極39a連接至ACF。
圖12C展示用以形成壓電發射器層及壓電接收器層的PVDF壓電 膜之金屬化之實例。圖12C中之實例對應於如圖12B中所示之底部上之接收器及頂部上之發射器組態。如圖12C中所示，壓電膜可包括切口以促進彎曲及形成。圖12A至12C中所描繪之實施在發射器至接收器之厚度上具有低變化，可允許發射器及接收器自對準，且允許塗覆單側黏著劑以接合至TFT基板。在一些實施中，可將薄金屬電極與較厚金屬跡線(例如，銀系墨水)一起使用。
在圖4及圖7A至12B中示意性展示將超音波感測器之數層接合在一起之各種黏著劑層。在一些實施中，可依據可使用之三種通用類別之黏著劑中的一者來特性化此等黏著劑。上文在此等圖中展示之黏著劑62、64、68、69、71及71可將金屬接合至玻璃或塑膠(例如，將金屬電極接合至TFT基板、間隔件或壓板)，將金屬接合至金屬(例如，將金屬電極接合至金屬電極或罩蓋)，將玻璃或塑膠接合至玻璃或塑膠(例如，將玻璃或塑膠間隔件接合至玻璃或塑膠壓板)，或將可撓性印刷電路接合至此等材料中之任一者。可使用之黏著劑之實例包括壓敏黏著劑及環氧樹脂。根據各種實施，安置於超音波發射器及/或超音波接收器與壓板之間的黏著劑層可相對較薄，例如小於約25μm或小於約10μm，以使聲波反射及吸收最小化。黏著劑可具有實質上均勻厚度以用於達成均勻聲波反射及吸收。舉例而言，厚度變化可不大於+/- 2μm。執行接合且選擇黏著劑以防止形成聲學非均勻性，諸如氣泡或材料密度及聲速之較大變化。
黏著劑66將壓電接收器層接合至TFT基板，且可具有與上文關於黏著劑62、64、68、69、71及71所描述之性質相同之性質。如上文所論述，可使用諸如ACF之垂直導電黏著劑及諸如APTES之高度電阻性(略微導電)黏著劑。在一些實施中，黏著劑可具有至少約6MΩ-cm或至少約10MΩ-cm之側向電阻。在一些實施中，黏著劑可為略微導電的，具有大於約1MΩ-cm之電阻率。
黏著劑65可將金屬背側罩蓋接合至TFT基板。因而，該黏著劑具有高黏結強度且提供至TFT基板之可靠黏合。實例包括壓敏黏著劑及環氧樹脂。在一些實施中，相同材料亦可用於黏著劑71，該黏著劑將金屬罩蓋接合至超音波發射器。
本發明中所描述之製造方法之一或多個操作可在包括以下組件之設備中加以實施：用於置放一或多個組件、將兩個或兩個以上組件接合在一起及施配導電墨水或環氧樹脂之一或多個台或模組，及包括用於進行製程之程式指令的控制器。用於進行真空接合之模組可包括真空腔室及進氣口、出氣口、用於建立及維持真空之泵，及用於控制溫度之加熱器。用於進行層壓之模組可包括可移動壓機、進氣口、出氣口、用於控制壓力之泵、用於以受控饋送速率饋送待層壓之零件之旋轉滾筒，及用於控制溫度之加熱器。用於施配之模組可包括施配器及用於偵測對準之一或多個感測器。在一些實施中，控制器可包括一或多個記憶體裝置及一或多個處理器，該一或多個處理器經組態以執行程式指令以使得設備可執行根據所揭示實施之方法。處理器可包括中央處理單元(CPU)或電腦、類比及/或數位輸入/輸出連接、馬達控制器板及其他相似組件。用於實施適當製程操作之程式指令可在處理器上加以執行或藉由處理器執行。此等程式指令可儲存於記憶體裝置或與控制器相關聯之其他機器可讀媒體上，或其可經由網路來提供。
在一些實施中，控制器可控制設備之操作之全部、大部分或一子集。舉例而言，控制器可控制與施配導電墨水或層壓黏著劑相關聯之操作之全部或大部分。控制器可執行系統控制軟體，包括用於控制關於圖5及圖6進一步描述之特定製造製程的製程操作之計時、壓力位準、溫度位準及其他參數的指令集。在一些實施中，可使用儲存於與控制器相關聯之記憶體裝置上之其他電腦程式、指令碼或常式。
在一些實施中，使用者介面可與控制器相關聯。使用者介面可 包括顯示螢幕、顯示製程條件之圖形化軟體及使用者輸入裝置，諸如指標裝置、鍵盤、觸控式螢幕、麥克風及其他相似組件。
在一些實施中，用於控制設備之操作之程式指令可包括以任何習知電腦可讀程式設計語言(諸如，例如組合語言、C、C++、Pascal、Fortran或其他語言)撰寫之電腦程式碼。編譯對象程式碼或指令碼可藉由控制器之處理器執行以執行程式指令中所識別之任務。
在一些實施中，可藉由控制器之類比及/或數位輸入連接來提供用於監視製造製程之信號。可在控制器之類比及/或數位輸出連接上輸出用於控制製造製程之信號。
可將結合本文中所揭示之實施描述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。硬體與軟體之互換性已大體按功能性加以描述，且於上文所描述之各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟中加以說明。將此功能性實施於硬體抑或軟體中取決於特定應用及強加於整個系統上之設計約束。
用以實施結合本文中所揭示之態樣描述的各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及資料處理設備可藉由以下各者來實施或執行：通用單晶片或多晶片處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其經設計以執行本文中所描述之功能的任何組合。通用處理器可為微處理器，或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可實施為計算裝置之組合，諸如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、結合DSP核心之一或多個微處理器，或任何其他此組態。在一些實施中，可由特定用於給定功能之電路來執行特定步驟及方法。
在一或多個態樣中，所描述之功能可實施於硬體、數位電子電 路、電腦軟體、韌體(包括此說明書中所揭示之結構及其結構等效物)或其任何組合中。本說明書中所描述之標的物之實施亦可實施為編碼於電腦儲存媒體上之一或多個電腦程式(亦即，電腦程式指令之一或多個模組)以用於藉由設備執行或控制設備之操作。
若實施於軟體中，則可將該等功能作為一或多個指令或程式碼儲存於一電腦可讀媒體上或經由一電腦可讀媒體加以傳輸。本文中所揭示之方法或演算法之步驟可實施於可駐留於電腦可讀媒體上之處理器可執行軟體模組中。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體及通信媒體(包括可經啟用以將電腦程式自一處傳送至另一處的任何媒體)兩者。儲存媒體可為可由電腦存取之任何可用媒體。作為實例而非限制，此等電腦可讀媒體可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或可用於以指令或資料結構之形式儲存所要程式碼且可由電腦存取的任何其他媒體。又，可將任何連接適當地稱為電腦可讀媒體。如本文中所使用，磁碟及光碟包括緊密光碟(CD)、雷射光碟、光學光碟、數位影音光碟(DVD)、軟性磁碟及藍光光碟，其中磁碟通常以磁性方式再生資料，而光碟藉由雷射以光學方式再生資料。以上各者之組合亦可包括於電腦可讀媒體之範疇內。另外，方法或演算法之操作可作為程式碼及指令中之一者或任何組合或集合駐留於機器可讀媒體及電腦可讀媒體上，可將機器可讀媒體及電腦可讀媒體併入至電腦程式產品中。
對於熟習此項技術者而言，對本發明中所描述之實施之各種修改可為易於顯而易見的，且本文中所界定之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。因此，申請專利範圍並不意欲限於本文中所展示之實施，而應符合與本文中揭示之本發明、原理及新穎特徵相一致之最寬範疇。詞「例示性」在本文中排他地用於意謂「充當實例、例子或說明」。本文中描述為「例示性」之任何實 施未必應解釋為較其他可能性或實施較佳或有利。另外，一般熟習此項技術者將易於瞭解，術語「上部」及「下部」有時用於便於描述諸圖，且指示經適當定向之頁面上的對應於圖之定向的相對位置，且可能並不反映如所實施之裝置的適當定向。
在本說明書中在單獨實施之內容脈絡中描述之某些特徵亦可在單一實施中以組合方式加以實施。相反，在單一實施之內容脈絡中所描述之各種特徵亦可單獨地在多個實施中或以任何合適子組合方式實施。此外，儘管上文可能將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來主張，但在一些狀況下可將來自所主張之組合之一或多個特徵自該組合刪除，且所主張之組合可關於子組合或子組合之變化。
類似地，雖然在圖式中以特定次序描繪操作，但一般熟習此項技術者將易於認識到，無需以所示之特定次序或以順序次序來執行此等操作，或執行所有所說明之操作以達成所要結果。另外，圖式可能按流程圖之形式示意性地描繪一或多個實例製程。然而，可將未描繪之其他操作併入於示意性說明之實例製程中。舉例而言，可在所說明之操作中之任一者之前、之後、同時或之間執行一或多個額外操作。在某些情況下，多任務及並行處理可為有利的。此外，不應將上文所描述之實施中之各種系統組件的分離理解為在所有實施中需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統可大體上一起整合於單一軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。另外，其他實施處於以下申請專利範圍之範疇內。在一些狀況下，申請專利範圍中所引證之動作可以不同次序來執行且仍達成所要結果。

Claims (18)

  1. 一種感測設備，其包含：一超音波接收器，其用於偵測超音波能，該超音波接收器包括：一薄膜電晶體(TFT)像素電路陣列，其安置於一TFT基板上；一壓電層，其具有第一及第二對置表面，該第一表面藉由一黏著劑而接合至該TFT基板；及一接收器偏壓電極，其上覆該壓電層之該第二表面，其中該壓電層與該等TFT像素電路電通信。
  2. 如請求項1之感測設備，其中該黏著劑具有至少1MΩ-cm之一側向電阻率。
  3. 如請求項1之感測設備，其中該黏著劑選自一各向異性導電膜(ACF)及(3-胺基丙基)三乙氧矽烷(APTES)。
  4. 如請求項1之感測設備，其中該黏著劑具有不大於約10μm之一厚度。
  5. 如請求項1之感測設備，其進一步包含上覆該壓電層之該第二表面的一可撓性印刷電路(FPC)，其中該FPC包括該接收器偏壓電極，其中該FPC接合至該TFT基板上之一或多個導電襯墊。
  6. 如請求項1之感測設備，其中該壓電層電容性地耦接至該等TFT像素電路。
  7. 如請求項1之感測設備，其進一步包含：一超音波發射器，其用於產生超音波能；一壓板；及其中該壓電層為一壓電接收器層。
  8. 如請求項7之感測設備，其進一步包含接合在該壓板及該超音波接收器之間之一間隔件層。
  9. 如請求項7之感測設備，其進一步包含一保護罩蓋，該保護罩蓋處於該TFT基板之與該壓板相對之側上且接合至該TFT基板。
  10. 如請求項7之感測設備，其中該超音波發射器包括具有第一及第二對置表面之一壓電發射器層、上覆該第一表面之一第一發射器電極及上覆該第二表面之一第二發射器電極，其中該第一發射器電極及該第二發射器電極中之一者安置於一可撓性印刷電路上。
  11. 一種感測設備，其包含：一薄膜電晶體(TFT)像素電路陣列，其安置於一TFT基板上；一超音波發射器，其用於產生超音波能，該超音波發射器包括一壓電發射器層；一超音波接收器，其用於偵測超音波能，該超音波接收器包括具有第一及第二對置表面之一壓電接收器層，該第一表面藉由一黏著劑而接合至該TFT基板；及一壓電層，其包覆該TFT基板，其中該壓電層形成該壓電發射器層及該壓電接收器層。
  12. 如請求項11之感測設備，其進一步包含一壓板，且其中該壓電接收器層安置於該TFT基板與該壓板之間，或其中該壓電發射器層安置於該TFT基板與該壓板之間。
  13. 一種形成一感測設備之方法，其包含：提供一薄膜電晶體(TFT)基板；提供一壓電接收器；提供一壓電發射器；提供一可撓性印刷電路(FPC)；及 包括藉由一黏著劑將該壓電接收器接合至該TFT基板，組裝該TFT基板、該壓電接收器、該壓電發射器及該FPC以形成一超音波感測器。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包含提供一間隔件層及組裝該間隔件層與該TFT基板、該壓電接收器、該壓電發射器及該FPC以形成該超音波感測器。
  15. 如請求項13之方法，其進一步包含提供一背側罩蓋及組裝該背側罩蓋與該TFT基板、該壓電接收器、該壓電發射器及該FPC以形成該超音波感測器。
  16. 如請求項13之方法，其中組裝該TFT基板、該壓電接收器、該壓電發射器及該FPC包括：將該壓電接收器接合至該TFT基板；將該FPC接合至該TFT基板；電連接該壓電接收器之一接收器偏壓電極；接合該壓電發射器；及電連接該壓電發射器之發射器電極。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含將一間隔件層接合至該壓電接收器。
  18. 如請求項16之方法，其進一步包含接合一背側罩蓋。
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