具有涂布的壓電層的超聲波接收器的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的奪叉引用
[0002] 本申請案主張2013年6月3日提交的名稱為"帶有涂布的壓電層的超聲波接收 器（ULTRASONIC RECEIVER WITH COATED PIEZOELECTRIC LAYER)" 的美國臨時專利申請第 61/830, 572號（代理人案號QUALP198P/133120P1)，以及2014年2月7日提交的名稱為 "帶有涂布的壓電層的超聲波接收器（ULTRASONIC RECEIVER WITH COATED PIEZOELECTRIC LAYER) "的美國專利申請案第14/175, 876號的優(yōu)先權(quán)，其中的每一份專利以引用的方式并 入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明大體上涉及超聲波接收器。
【背景技術(shù)】
[0004] 在超聲波傳感器系統(tǒng)中，可以使用超聲波發(fā)射器通過超聲波透射介質(zhì)朝向有待檢 測的對象發(fā)送超聲波。發(fā)射器可以操作性地與超聲波傳感器耦合，超聲波傳感器被配置成 檢測從對象反射的超聲波部分。舉例來說，在超聲波指紋成像器中，可以通過在非常短的時 間間隔期間開始和停止發(fā)射器，而產(chǎn)生超聲波脈沖。在超聲波脈沖遇到的每一材料界面處， 反射超聲波脈沖的一部分。
[0005] 舉例來說，在超聲波指紋成像器的上下文中，超聲波可以穿過一個上面放置著人 的手指的壓板，以獲得指紋圖像。在穿過壓板之后，超聲波的一些部分遇到與壓板接觸的皮 膚，例如，指紋脊線，而超聲波的其它部分遇到空氣，例如指紋的鄰近脊線之間的谷線，并且 可以用不同的強度朝向超聲波傳感器反射回去。與手指相關(guān)聯(lián)的反射信號可以經(jīng)處理并且 轉(zhuǎn)換成表示反射信號的信號強度的數(shù)字值。當在分布式區(qū)域上收集多個此類反射信號時， 可以使用此類信號的數(shù)字值來產(chǎn)生所述分布式區(qū)域上的信號強度的圖形顯示，舉例來說通 過將數(shù)字值轉(zhuǎn)換成圖像，由此產(chǎn)生指紋的圖像。因此，超聲波傳感器系統(tǒng)可以用作指紋成像 器或其它類型的生物計量掃描儀。在一些實施方案中，所檢測到的信號強度可以映射成手 指的等高線圖，其表示脊線結(jié)構(gòu)細節(jié)的深度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，其中沒有單個方面單獨負責 本文所揭示的合乎需要的屬性。
[0007] 本發(fā)明中描述的主題的一個新穎方面可以在包含超聲波接收器的設(shè)備中實施，所 述超聲波接收器用于檢測在超聲波接收器的第一表面接收到的超聲波能量。所述超聲波接 收器包含安置在襯底上的像素電路陣列，所述陣列中的每一像素電路包含至少一個薄膜晶 體管（TFT)元件并且具有電耦合到所述像素電路的像素輸入電極。通過形成壓電層以便與 所述像素輸入電極電接觸而制造所述超聲波接收器。形成所述壓電層包含將含有聚合物的 溶液涂布到所述像素電路陣列上，使所述聚合物結(jié)晶以形成結(jié)晶聚合物層，以及使所述結(jié) 晶聚合物層成極。
[0008] 在一個實施方案中，所述像素輸入電極可以由導(dǎo)電薄膜形成。
[0009] 在另一個實施方案中，形成所述壓電層可以包含將助粘劑涂布到像素電路陣列 上。
[0010] 在另一實施方案中，可以通過旋涂、槽縫式涂布、浸漬、施配、噴射或另一涂布工藝 執(zhí)行涂布含有聚合物的溶液。
[0011] 在又一實施方案中，所述聚合物可以包含鐵電聚合物。所述聚合物可以具有特性 居里溫度和熔點，并且使聚合物結(jié)晶可以包含在居里溫度與熔點之間的溫度下焙烤所述聚 合物至少一個小時。
[0012] 在另一個實施方案中，可以在成極之前施加導(dǎo)電材料以將像素電路的端子電短路 到接地。所述導(dǎo)電材料可以是導(dǎo)電橡膠或?qū)щ娔?br>[0013] 在另一實施方案中，所述設(shè)備可以包含沉積在壓電層上的接收器偏置電極。所述 接收器偏置電極可以包含第一銅子層和第二鎳子層。所述第一子層可為約150埃厚，并且 所述第二鎳子層可為約850埃厚。
[0014] 在一個實施方案中，一種用于制造被配置成檢測在超聲波接收器的第一表面接收 到的超聲波能量的超聲波接收器的方法包含：形成壓電層以便與像素輸入電極電接觸，其 中所述超聲波接收器包含安置在襯底上的像素電路陣列，所述陣列中的每一像素電路包含 至少一個薄膜晶體管（TFT)元件并且具有電耦合到像素電路的像素輸入電極。形成所述壓 電層包含將含有聚合物的溶液涂布到所述像素電路陣列上，使所述聚合物結(jié)晶以形成結(jié)晶 聚合物層，以及使所述結(jié)晶聚合物層成極。成極可以包含通過聚合物層施加具有每微米150 伏與200伏之間的場強度的電場。
[0015] 在一個實施方案中，一種設(shè)備包含超聲波發(fā)射器、壓板和安置在超聲波發(fā)射器與 壓板之間的超聲波接收器，所述超聲波接收器包含安置在襯底上的像素電路陣列，所述陣 列中的每一像素電路包含薄膜晶體管（TFT)元件并且具有電耦合到像素電路的像素輸入 電極，所述超聲波接收器被配置成檢測從接觸壓板的對象反射的超聲波能量，所述反射的 超聲波能量是由超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波能量與對象的相互相用產(chǎn)生的，所述超聲波接 收器包含安置在像素電路陣列與壓板之間的壓電層。所述壓電層與所述像素輸入電極電接 觸。所述壓電層是通過以下操作形成的：將含有聚合物的溶液涂布到所述像素電路陣列上， 使所述聚合物結(jié)晶以形成結(jié)晶聚合物層，以及使所述結(jié)晶聚合物層成極。
[0016] 在一個實施方案中，一種設(shè)備包含用于檢測在超聲波傳感器的第一表面接收到的 超聲波能量的超聲波接收器。所述超聲波傳感器包含安置在襯底上的像素電路陣列，所述 陣列中的每一像素電路包含至少一個薄膜晶體管（TFT)元件并且具有電耦合到所述像素 電路的像素輸入電極，以及與所述像素輸入電極電接觸的壓電層。所述壓電層包含成極的 結(jié)晶聚合物層。
[0017] 在附圖及下文描述中闡述本說明書中描述的主題的一或多個實施方案的細節(jié)。其 它特征、方面和優(yōu)點將從所述描述、圖式和權(quán)利要求書而變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖 的相對尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說明】
[0018] 在附圖及以下描述中闡述本說明書中描述的主題的一或多個實施方案的細節(jié)。其 它特征、方面及優(yōu)點將從所述描述、圖式及權(quán)利要求書而變得顯而易見。應(yīng)注意，以下各圖 的相對尺寸可能未按比例繪制。
[0019] 各個圖式中的相同元件符號及名稱指示相同元件。
[0020] 圖1A-1C展示超聲波傳感器系統(tǒng)的示意圖的實例。
[0021] 圖2展示超聲波傳感器系統(tǒng)的分解圖的實例。
[0022] 圖3A展示超聲波傳感器的像素的4X4像素陣列的實例。
[0023] 圖3B展示超聲波傳感器系統(tǒng)的高級框圖的實例。
[0024] 圖4展示根據(jù)一實施方案的超聲波傳感器系統(tǒng)的實例的幾個視圖。
[0025] 圖5展示根據(jù)一實施方案的制造超聲波接收器的工藝流程的實例。
[0026] 圖6圖解說明助粘劑涂覆工藝的實例實施方案。
[0027] 圖7圖解說明涂布和結(jié)晶工藝的實例實施方案。
[0028] 圖8圖解說明成極工藝的實例實施方案。
[0029] 圖9圖解說明金屬化工藝的實例實施方案。
[0030] 各個圖式中的相同元件符號及名稱指示相同元件。
【具體實施方式】
[0031] 以下描述是針對出于描述本發(fā)明的新穎方面的目的的某些實施方案。然而，所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認識到，可以許多不同方式應(yīng)用本文中的教示。所述描述的實施方 案可以實施在任何用于超聲波感測的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中。此外，預(yù)期所描述實施方案可包 含在例如（但不限于）以下各者等多種電子裝置中或與所述多種電子裝置相關(guān)聯(lián)：移動電 話、具多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩式電話、移動電視接收器、無線裝置、智能電話、Bluetooth·?: 裝置、個人數(shù)據(jù)助理（PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、上網(wǎng)本、筆記本 計算機、智能筆記本計算機、平板計算機、打印機、復(fù)印機、掃描儀、傳真裝置、全球定位系統(tǒng) (GPS)接收器/導(dǎo)航儀、相機、數(shù)字媒體播放器（例如，MP3播放器）、攝錄影機、游戲控制臺、 腕表、時鐘、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置（例如，電子閱讀器）、計算機 監(jiān)視器、自動顯示器（包含里程表及速度計顯示器等），駕駛艙控制件及/或顯示器、相機 視圖顯示器（例如，車輛中的后視相機的顯示器）、電子照片、電子廣告牌或標志、投影儀、 建筑結(jié)構(gòu)、微波、冰箱、立體聲系統(tǒng)、卡匣記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音 機、便攜式存儲器芯片、洗滌器、干燥器、洗滌干燥器、停車計時器、封裝（例如，在包含微機 電系統(tǒng)（MEMS)應(yīng)用的機電系統(tǒng)（EMS)應(yīng)用以及非EMS應(yīng)用中）、美學結(jié)構(gòu)（例如，關(guān)于一件 珠寶或服裝的圖像的顯示）及多種EMS裝置。本文中的教示還可用于例如但不限于下面的 應(yīng)用中：電子開關(guān)裝置、射頻濾波器、傳感器、加速計、陀螺儀、運動感測裝置、磁力計、用于 消費型電子裝置的慣性組件、消費型電子產(chǎn)品的零件、變?nèi)萜鳌⒁壕аb置、電泳裝置、驅(qū)動方 案、制造工藝及電子測試裝備。