超声波感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种超声波感测装置适于设置在终端设备的平板层下方。超声波感测装置包括支撑层以及压电层。支撑层包括腔体。压电层形成在支撑层上方或基板下方。压电层朝平板层发射平面超声波至位于平板层上方的手指，并且手指反射反射声波。反射声波通过压电层至支撑层，以使腔体接收反射声波。因此，本发明专利技术的超声波感测装置可取得具有图像对比度佳的超声波感测图像。

【技术实现步骤摘要】
超声波感测装置
本专利技术涉及一种感测设备，尤其涉及一种超声波感测装置。
技术介绍
传统的超声波感测技术，大多单独采用压电式微加工超音波换能器(PiezoelectricMicromachinedUltrasonicTransducer，PMUT)架构来发射与接收超声波，或是单独采用电容式微加工超音波换能器(CapacitiveMicromachinedUltrasonicTransducer，CMUT)架构来发射与接收超声波。对此，传统的超声波感测技术由于具有超声波信号强度不足，因此存在较难穿透较硬、较厚或多层固体结构的问题，或者是由CMUT架构或PMUT架构所发射的超声波存在有球面波发散的缺点，而导致反射声波具有低信号噪声比(SignalNoiseRatio，SNR)以及图像对比度不佳的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种超声波感测装置，可具有良好的超声波感测效果。根据本专利技术的实施例，本专利技术的超声波感测装置适于设置在终端设备的平板层下方。超声波感测装置包括支撑层以及压电层。支撑层包括腔体。压电层形成在支撑层上方或形成在支撑层下方。压电层朝平板层发射平面超声波至位于平板层上方的手指，并且手指反射反射声波。反射声波通过压电层至支撑层，以使腔体接收反射声波。基于上述，本专利技术的超声波感测装置可通过压电层发射平面超声波至手指，并且通过腔体接收手指的反射声波，以取得具有图像对比度佳的超声波感测图像。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A为本专利技术一实施例的超声波感测装置的示意图；图1B为本专利技术另一实施例的超声波感测装置的示意图；图2为本专利技术一实施例的超声波感测装置的发射端电路的示意图；图3为本专利技术一实施例的超声波感测装置的接收端电路的示意图；图4为本专利技术另一实施例的超声波感测装置的接收端电路的示意图。附图标记说明20:平板层；30:手指；100:超声波感测装置；110:基板；120:支撑层；121～124:腔体；121_1～124_1:第一金属层；121_2～124_2:中间层；121_3～124_3:第二金属层；130:压电层；131:第一电极层；132:压电薄膜；133:第二电极层；140:黏着层；200:发射端电路；210:超音波发射器；220、320、420:电源单元；230、330、350、430:电阻；300、400:接收端电路；310、410:超音波接收器；340、440:放大器；360:电容；Vf:参考电压；Vout:输出端；P1:第一方向；P2:第二方向；P3:第三方向。具体实施方式现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。图1A为本专利技术一实施例的超声波感测装置的示意图。参考图1A，超声波感测装置100适于设置在终端设备的平板层20下方，并且用以感测放置在平板层20上的手指30的指纹，以实现屏下指纹感测功能。终端设备可例如是手机、平板等携带式电子装置等，并且平板层20可为显示面板、触控面板、透光面板或机壳等，诸如此类的具有特殊功能性的面板、一般面板、壳体或薄板层。然而，在一实施例中，终端设备亦可例如是汽车车门外侧把手或手表等，并且平板层20可为把手外壳或手表机壳，并且具有触控敏感区。换言之，超声波感测装置100可设置在把手或手表机壳的触控敏感区下，以提供指纹感测来搭配车门锁功能或使手表具有指纹感测功能。或者，在另一实施例中，终端设备可不包括平板层20，并且超声波感测装置100可用于提供皮肤感测(Skindetection)功能。在本实施例中，超声波感测装置100包括基板110、支撑层120、压电层130以及黏着层140。基板110可例如为薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)电路基板。基板110可平行于沿着第一方向P1以及第二方向P2延伸所形成的平面，其中第一方向P1、第二方向P2以及第三方向P3相互垂直。支撑层120可形成在基板110上，并且包括多个腔体121～124。压电层130可形成于支撑层120上方。压电层130与支撑层120之间还可包括其他介质层，或者压电层130可与支撑层120直接结合，而本专利技术并不加以限制。在本实施例中，黏着层140可形成于压电层130上方，并且平板层20可形成于黏着层140上方。压电层130与平板层20之间亦可包括其他材料层，而不限于黏着层140。在本实施例中，压电层130为一种具有压电特性的聚合物材料(polymer)或陶瓷材料(ceramic)。所述聚合物材料可例如是聚偏二氟乙烯(PVDF)。所述陶瓷材料可例如是氮化铝(AlN)或锆钛酸铅(PZT)。压电层130包括平行设置的第一电极层131以及第二电极层133，并且第一电极层131以及第二电极层133之间具有压电薄膜132。另外，本专利技术的支撑层120的腔体数量并不限于图1A所示。超声波感测装置100的支撑层120可例如包括有数组排列的多个腔体。在本实施例中，腔体121～124为一种平行电容结构。腔体121～124分别包括平行设置的第一金属层121_1～124_1以及第二金属层121_3～124_3，并且第一金属层121_1～124_1以及第二金属层121_3～124_3之间具有中间层121_2～124_2。在本实施例中，中间层121_2～124_2可为软性聚合物材料，例如有机聚合物(Polymer)，并且厚度可为介于0.5微米(um)至1微米之间，但本专利技术并不限于此。在一实施例中，中间层121_2～124_2亦可为流体(Fluid)或真空(Vacuum)，并且厚度为介于50纳米(nm)至200纳米之间，其中流体还可例如是空气(Air)或液体(Liquid)。在本实施例中，压电层130可作为超声波发射单元，并且腔体121～124可作为超声波接收单元。具体而言，压电层130的第一电极层131以及第二电极层133可施加交流电压，而使压电薄膜132产生平面超声波。压电层130可朝第三方向P3对平板层20发射平面超声波。平面超声波可经过黏着层140以及平板层20传递至平板层20上方的手指30。手指30的表面可依据平面超声波而对应地反射反射声波。接着，反射声波经过平板层20、压电层130以及黏着层140回传至支撑层120，而使支撑层120的腔体121～124接收反射声波。由于手指皮肤与空气的声波阻抗并不相同，因此平面超声波经由指纹的脊线与谷线反射的反射结果不同。所述指纹的脊线如图1A所示手指30与平板层20的接触处。所述指纹的谷线如图1A所示手指30与平板层20的未接触处。支撑层120的腔体121～124接收反射声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波感测装置，适于设置在终端设备的平板层下方，其特征在于，所述超声波感测装置包括：/n支撑层，包括腔体；以及/n压电层，形成在所述支撑层上方或者所述支撑层下方，/n其中所述压电层朝所述平板层发射平面超声波至位于所述平板层上方的手指，并且所述手指反射反射声波，其中所述反射声波通过所述压电层至所述支撑层，以使所述腔体接收所述反射声波。/n

【技术特征摘要】
20200210 US 62/972,6181.一种超声波感测装置，适于设置在终端设备的平板层下方，其特征在于，所述超声波感测装置包括：
支撑层，包括腔体；以及
压电层，形成在所述支撑层上方或者所述支撑层下方，
其中所述压电层朝所述平板层发射平面超声波至位于所述平板层上方的手指，并且所述手指反射反射声波，其中所述反射声波通过所述压电层至所述支撑层，以使所述腔体接收所述反射声波。


2.根据权利要求1所述的超声波感测装置，其特征在于，所述腔体包括平行设置的第一金属层以及第二金属层，并且所述第一金属层以及所述第二金属层之间具有中间层。


3.根据权利要求2所述的超声波感测装置，其特征在于，所述中间层为软性聚合物材料。


4.根据权利要求3所述的超声波感测装置，其特征在于，所述中间层的厚度为介于0.5微米至1微米之间。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王地宝，范成至，
申请(专利权)人：神盾股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71