CN111289022A - 一种传感器及其驱动方法和制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种传感器及其驱动方法和制备方法。该传感器包括背板，设置在背板上的发声结构和背衬，背衬位于发声结构的背离背板的一侧；发声结构包括发射电极、接收电极、压电层和信号引线，发射电极、接收电极和压电层分别位于不同层，且发射电极、接收电极和压电层相互叠置；接收电极呈阵列排布，背板上还设置有接收检测电路，接收检测电路位于发声结构靠近背板的一侧，接收电极连接接收检测电路，发射电极呈阵列排布，且每个发射电极单独连接一条信号引线。该传感器，能实现对每个图案化电极的独立信号控制，通过向不同的发射电极提供不同相位的驱动信号，从而使发射电极上的驱动信号之间具有相位延迟，进而实现传感器的点声源功能。

Description

一种传感器及其驱动方法和制备方法
技术领域
本发明属于声源技术领域，具体涉及一种传感器及其驱动方法和制备方法。
背景技术
在超声波传感器结构中，现有结构是压电层23上下分别配置发射电极21和接收电极22，如图1所示，超声波传感器既能进行超声波的发射，又能进行超声波的接收检测。
现有的超声波传感器结构中，发射电极21为整面，接收电极22呈像素阵列式分布。超声波传感器在发射超声波时，整面结构的发射电极21只能实现超声波的面发射，即实现超声波传感器面声源的功能，而无法实现超声波传感器点声源的功能。
发明内容
本发明针对现有超声波传感器无法实现超声波传感器点声源功能的问题，提供一种传感器及其驱动方法和制备方法。该传感器，通过将发射电极设计为呈阵列排布的多个图案化电极，且每个发射电极单独连接一条信号引线，能够实现对每个图案化电极的独立信号控制，通过向不同的发射电极提供不同相位的驱动信号，从而使发射电极上的驱动信号之间具有相位延迟，基于相增干涉在某选定位置处产生相控阵声源信号聚焦的效果，进而实现传感器点声源的功能。
本发明提供一种传感器，包括背板，设置在所述背板上的发声结构和背衬，所述背衬位于所述发声结构的背离所述背板的一侧；所述发声结构包括发射电极、接收电极、压电层和信号引线，所述发射电极、所述接收电极和所述压电层分别位于不同层，且所述发射电极、所述接收电极和所述压电层相互叠置；所述接收电极呈阵列排布，所述背板上还设置有接收检测电路，所述接收检测电路位于所述发声结构靠近所述背板的一侧，所述接收电极连接所述接收检测电路，所述发射电极呈阵列排布，且每个所述发射电极单独连接一条所述信号引线。
可选地，一个所述发射电极在所述背板上的正投影对应覆盖n×n的所述接收电极阵列在所述背板上的正投影；其中，n为1-9。
可选地，所述发射电极为方块电极。
可选地，所述接收检测电路包括二极管和三极管，所述三极管包括栅极、第一极和第二极，所述二极管包括第三极和第四极，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极采用相同材料且同层设置，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极与所述发声结构之间设置有第一绝缘层；
所述发射电极位于所述压电层背离所述背板的一侧，所述接收电极位于所述压电层靠近所述背板的一侧，所述接收电极与所述压电层之间设置有第二绝缘层；
所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层中的过孔连接所述接收电极。
可选地，所述信号引线与所述发射电极同层设置；
所述发射电极与所述背衬之间还设置有第三绝缘层。
可选地，所述信号引线位于所述发射电极的背离所述压电层的一侧，且所述发射电极与所述信号引线之间还设置有第四绝缘层；所述信号引线与所述发射电极通过开设在所述第四绝缘层中的过孔连接；
所述信号引线与所述背衬之间还设置有第五绝缘层。
可选地，所述信号引线与所述三极管的第一极采用相同材料且同层设置，所述信号引线通过开设在所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述压电层中的过孔连接所述发射电极；
所述发射电极与所述背衬之间还设置有第三绝缘层。
可选地，所述接收检测电路包括二极管和三极管，所述三极管包括栅极、第一极和第二极，所述二极管包括第三极和第四极，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极采用相同材料且同层设置，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极与所述发声结构之间设置有第一绝缘层；
所述接收电极位于所述压电层靠近所述背板的一侧，所述发射电极位于所述接收电极靠近所述背板的一侧，所述接收电极与所述压电层之间设置有第二绝缘层，所述发射电极与所述接收电极之间设置有第六绝缘层。
可选地，所述信号引线与所述发射电极同层设置；
所述发射电极上设置有镂空区域，所述镂空区域中填充有所述第六绝缘层材料，所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层和所述镂空区域内所述第六绝缘层材料中的过孔连接所述接收电极。
可选地，所述信号引线与所述三极管的第一极采用相同材料且同层设置；所述信号引线通过开设在所述第一绝缘层中的过孔连接所述发射电极；
所述发射电极上设置有镂空区域，所述镂空区域中填充有所述第六绝缘层材料，所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层和所述镂空区域内所述第六绝缘层材料中的过孔连接所述接收电极。
可选地，所述发射电极和所述信号引线均采用金属导电材料，所述背衬采用银。
本发明还提供一种上述传感器的驱动方法，包括向接收电极输入接地电压信号，向发射电极输入驱动电压信号，不同的所述发射电极输入的驱动电压信号的相位不同。
本发明还提供一种传感器的制备方法，包括在背板上先后制备发声结构和背衬，制备所述发声结构包括形成发射电极、接收电极、压电层和信号引线，所述发射电极、所述接收电极和所述压电层分别形成于不同层；采用构图工艺形成阵列排布的所述接收电极，在背板上制备发声结构之前还包括制备接收检测电路，使所述接收电极与所述接收检测电路连接，采用构图工艺形成阵列排布的所述发射电极和所述信号引线的图形，并使每个所述发射电极单独连接一条所述信号引线。
可选地，采用一次构图工艺同时形成所述发射电极和所述信号引线的图形。
可选地，制备所述接收检测电路包括制备二极管和三极管，制备所述三极管包括形成栅极、第一极和第二极的步骤；制备所述二极管包括形成第三极和第四极的步骤；
所述三极管的第一极和第二极、所述二极管的第三极以及所述信号引线采用一次构图工艺同时形成。
本发明的有益效果：本发明所提供的传感器，通过将发射电极设计为呈阵列排布的多个图案化电极，且每个发射电极单独连接一条信号引线，能够实现对每个图案化电极的独立信号控制，通过向不同的发射电极提供不同相位的驱动信号，从而使发射电极上的驱动信号之间具有相位延迟，基于相增干涉在某选定位置处产生相控阵声源信号聚焦的效果，进而实现传感器的点声源功能。
附图说明
图1为现有超声波传感器的结构剖视图；
图2为本发明实施例1中传感器的发射电极和信号引线同层设置的结构俯视示意图；
图3为本发明实施例1中传感器的结构剖视示意图；
图4为本发明实施例2中传感器的结构剖视图；
图5为本发明实施例3中传感器的结构剖视图；
图6为本发明实施例3中传感器的发射电极和信号引线不同层设置的结构俯视示意图；
图7为本发明实施例4中传感器的结构剖视图；
图8为本发明实施例5中传感器的结构剖视图；
图9为本发明实施例5和6中传感器的发射电极的结构俯视示意图；
图10为本发明实施例6中传感器的结构剖视图。
其中附图标记为：
1、背板；2、发声结构；21、发射电极；210、镂空区域；22、接收电极；23、压电层；24、信号引线；3、背衬；4、接收检测电路；41、二极管；410、第三极；411、第四极；42、三极管；420、栅极；421、第一极；422、第二极；5、第一绝缘层；6、第二绝缘层；7、第三绝缘层；8、第四绝缘层；9、第五绝缘层；10、第六绝缘层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明一种传感器及其驱动和制备方法作进一步详细描述。
实施例1
本实施例提供一种传感器，如图2和图3所示，包括背板1、设置在背板1上的发声结构2和背衬3，背衬3位于发声结构2的背离背板1的一侧；发声结构2包括发射电极21、接收电极、压电层和信号引线24，发射电极21、接收电极和压电层分别位于不同层，且发射电极21、接收电极和压电层相互叠置；接收电极呈阵列排布，背板1上还设置有接收检测电路4，接收检测电路4位于发声结构2靠近背板1的一侧，接收电极连接接收检测电路4，发射电极21呈阵列排布，且每个发射电极21单独连接一条信号引线24。
通过将发射电极21设计为呈阵列排布的多个图案化电极，且每个发射电极21单独连接一条信号引线24，能够实现对每个图案化电极的独立信号控制，在传感器的声源信号(如超声波)发射阶段，将接收电极置于零电位或接地电位，发射电极21输入激励脉冲信号，从而有脉冲电压作用于压电层，压电层在发射电极21和接收电极的电压差作用下发生形变，发射声源信号；通过向不同的发射电极21提供不同相位的激励脉冲信号，从而使发射电极21上的激励脉冲信号之间具有相位延迟，基于相增干涉在某选定位置处产生相控阵声源信号聚焦的效果，进而实现传感器的点声源功能。
其中，相控阵声源信号聚焦的原理为：每个发射电极21到达聚焦位置处的声程差通过向其提供激励脉冲信号的时间不同来实现，激励时间差就是每个发射电极21到达聚焦位置处的声程差，以不同发射电极21到达聚焦位置处的声程差计算得到延迟时间。每个发射电极21在不同的时刻被激励，从而发射出带有相位差的声源信号，这些声源信号在到达聚焦位置处时具有相同的相位，实现干涉增强，从而形成聚焦，进而实现传感器的点声源功能。
具体的根据不同发射电极21到达聚焦位置处的声程差计算延迟时间的算法为现有算法，这里不再赘述。
优选的，本实施例中，一个发射电极21在背板1上的正投影对应覆盖n×n的接收电极阵列在背板1上的正投影；其中，n为1-9。其中，发射电极21为方块电极。如：一个发射电极21对应覆盖一个3×3、5×5或7×7的接收电极阵列，一个发射电极21对应接收电极阵列的大小可以根据点聚焦需求来确定，点聚焦需求主要包括聚焦能量和聚焦宽度，从聚焦能量(即聚焦峰)和聚焦宽度(即焦点宽度)来看，发射电极21的尺寸建议是3×3的接收电极阵列。需要说明的是，发射电极21的尺寸具体依据接收电极阵列中每个接收电极的大小不同而不同。
该传感器可以为超声波点声源，也可以为其他点声源。
需要说明的是，本发明中是对传感器的发射声源信号的发射电极21进行了改进，以实现传感器的点声源功能，而未对传感器对声源信号进行接收检测的部分进行改进，接收检测电路4就是在传感器对声源信号进行接收检测时对接收电极上接收到的声源信号进行检测，从而实现对声源信号的感测功能。由于传感器兼具声源信号发射功能和声源信号感测功能，所以接收检测电路4集成于传感器中。
基于上述结构的传感器，本实施例还提供一种该传感器的驱动方法，包括向接收电极输入接地电压信号，向发射电极输入驱动电压信号，不同的发射电极输入的驱动电压信号的相位不同。
其中，向发射电极输入的驱动电压信号为激励脉冲信号。向不同发射电极输入激励脉冲信号的时间不同，从而使不同的发射电极在不同的时刻被激励，进而能够发射出带有相位差的声源信号，这些声源信号在到达聚焦位置处时具有相同的相位，实现干涉增强，从而形成聚焦，进而实现传感器的点声源功能。激励时间差就是每个发射电极到达聚焦位置处的声程差，根据不同发射电极到达聚焦位置处的声程差计算得到不同发射电极的激励时间差。
具体的根据不同发射电极到达聚焦位置处的声程差计算得到不同发射电极的激励时间差的算法为现有算法，这里不再赘述。
需要说明的是，本发明中只是对传感器的发射声源信号的发射电极进行了改进，以实现传感器的点声源功能，而未对传感器对声源信号进行接收检测的部分进行改进，因此，接收检测电路在本实施例中的传感器驱动时不发挥任何作用，本实施例中传感器实现点声源功能时，只需要向接收电极输入接地电压信号。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种该传感器的制备方法，包括在背板上先后制备发声结构和背衬，制备发声结构包括形成发射电极、接收电极、压电层和信号引线，发射电极、接收电极和压电层分别形成于不同层；采用构图工艺形成阵列排布的接收电极，在背板上制备发声结构之前还包括制备接收检测电路，使接收电极与接收检测电路连接，采用构图工艺形成阵列排布的发射电极和信号引线的图形，并使每个发射电极单独连接一条信号引线。
其中，构图工艺包括成膜、曝光、显影、刻蚀等步骤，采用构图工艺形成的发射电极和信号引线的图形精度较高，能够获得较细的信号引线的图形，而采用传统丝印工艺制备的信号引线，由于丝印的精度大于60μm，所以无法制备获得较细的信号引线，且采用传统丝印工艺形成的整面金属膜层，也很难通过传统刻蚀工艺实现阵列排布的发射电极的图案化。因此，通过采用构图工艺形成发射电极和信号引线的图形，能够实现发射电极阵列的图案化和信号引线的图案化，同时还能提高发射电极和信号引线的图形的制备精度。
另外，接收检测电路的制备也采用传统方法，这里不再赘述。
实施例2
本实施例提供一种传感器，如图4所示，包括背板1，设置在背板1上的发声结构2和背衬3，背衬3位于发声结构2的背离背板1的一侧；发声结构2包括发射电极21、接收电极22、压电层23和信号引线24，发射电极21、接收电极22和压电层23分别位于不同层，且发射电极21、接收电极22和压电层23相互叠置；接收电极22呈阵列排布，背板1上还设置有接收检测电路4，接收检测电路4位于发声结构2靠近背板1的一侧，接收电极22连接接收检测电路4，发射电极21呈阵列排布，且每个发射电极21单独连接一条信号引线24。
通过将发射电极21设计为呈阵列排布的多个图案化电极，且每个发射电极21单独连接一条信号引线24，能够实现对每个图案化电极的独立信号控制，在传感器的声源信号(如超声波)发射阶段，将接收电极22置于零电位或接地电位，发射电极21输入激励脉冲信号，从而有脉冲电压作用于压电层23，压电层23在发射电极21和接收电极22的电压差作用下发生形变，发射声源信号；通过向不同的发射电极21提供不同相位的激励脉冲信号，从而使发射电极21上的激励脉冲信号之间具有相位延迟，基于相增干涉在某选定位置处产生相控阵声源信号聚焦的效果，进而实现传感器的点声源功能。
其中，相控阵声源信号聚焦的原理为：每个发射电极21到达聚焦位置处的声程差通过向其提供激励脉冲信号的时间不同来实现，激励时间差就是每个发射电极21到达聚焦位置处的声程差，以不同发射电极21到达聚焦位置处的声程差计算得到延迟时间。每个发射电极21在不同的时刻被激励，从而发射出带有相位差的声源信号，这些声源信号在到达聚焦位置处时具有相同的相位，实现干涉增强，从而形成聚焦，进而实现传感器的点声源功能。
具体的根据不同发射电极21到达聚焦位置处的声程差计算延迟时间的算法为现有算法，这里不再赘述。
优选的，本实施例中，一个发射电极21在背板1上的正投影对应覆盖n×n的接收电极22阵列在背板1上的正投影；其中，n为1-9。其中，发射电极21为方块电极。如：一个发射电极21对应覆盖一个3×3、5×5或7×7的接收电极22阵列，一个发射电极21对应接收电极22阵列的大小可以根据点聚焦需求来确定，点聚焦需求主要包括聚焦能量和聚焦宽度，从聚焦能量(即聚焦峰)和聚焦宽度(即焦点宽度)来看，发射电极21的尺寸建议是3×3的接收电极22阵列。需要说明的是，发射电极21的尺寸具体依据接收电极22阵列中每个接收电极22的大小不同而不同。
需要说明的是，当传感器用于显示面板实现对声源信号的感测功能时，如传感器用于显示面板实现该显示面板的声控触摸，接收电极22可以复用作显示面板中的像素电极。
如图4所示，在实施例1中传感器结构的基础上，本实施例中，接收检测电路4包括二极管41和三极管42，三极管42包括栅极420、第一极421和第二极422，二极管41包括第三极410和第四极411，三极管42的第一极421和第二极422以及二极管41的第三极410采用相同材料且同层设置，三极管42的第一极421和第二极422以及二极管41的第三极410与发声结构2之间设置有第一绝缘层5；发射电极21位于压电层23背离背板1的一侧，接收电极22位于压电层23靠近背板1的一侧，接收电极22与压电层23之间设置有第二绝缘层6；三极管42的第一极421和二极管41的第三极410通过开设在第一绝缘层5中的过孔连接接收电极22。
其中，三极管42的第一极421和第二极422分别为三极管的源极和漏极，二极管41的第三极410和第四极411分别为二极管41的输入电极和输出电极，本发明中是对传感器的发射声源信号的发射电极21进行了改进，以实现传感器的点声源功能，而未对传感器对声源信号进行接收检测的部分进行改进，而接收检测电路4属于传感器对声源信号进行接收检测的部分，接收检测电路4中二极管41和三极管42的具体设置依据传感器对声源信号的接收检测确定，具体设置情况均采用目前比较成熟的技术方案，这里不再赘述，这里只是示意性地说明一下接收检测电路4的存在及其位置设置。
本实施例中，信号引线24与发射电极21同层设置；发射电极21与背衬3之间还设置有第三绝缘层7。第三绝缘层7的作用是将发射电极21及信号引线24与背衬3隔开，相对于现有面声源中背衬既充当发射电极又充当背衬的情况，本实施例中的背衬3只起到对声源信号(如超声波)进行吸收和反射的背衬作用，增强声源信号的发射效果，而不再发挥发射电极的作用。
本实施例中，发射电极21和信号引线24均采用金属导电材料，背衬3采用银。采用银制作的背衬3，通过传统的丝印工艺能够形成厚度较大的银浆背衬3，这样的背衬3对声源信号具有更好的吸收和反射作用，增强声源信号的发射效果。
基于上述结构的传感器，本实施例还提供一种该传感器的驱动方法，该驱动方法与实施例1中传感器的驱动方法相同，这里不再赘述。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种该传感器的制备方法，在实施例1中传感器制备方法的基础上，本实施例中传感器的制备方法进一步包括，采用一次构图工艺同时形成发射电极和信号引线的图形。由于本实施例中发射电极和信号引线同层设置，所以采用一次构图工艺同时形成发射电极和信号引线的图形能够节省工艺步骤，降低工艺成本。其中，发射电极和信号引线采用相同的导电材料制备。
另外，本实施例中传感器的制备方法中，制备接收检测电路包括制备二极管和三极管，制备三极管包括形成栅极、第一极和第二极的步骤；制备二极管包括形成第三极和第四极的步骤；制备形成接收检测电路之后且在制备发声结构之前还包括形成第一绝缘层及其中过孔(三极管的第一极和二极管的第三极连接接收电极的过孔)的步骤。
制备发声结构包括先后在形成第一绝缘层的背板上制备形成接收电极、压电层、发射电极。发声结构各层的制备方法为传统工艺，此处不再赘述。在形成接收电极之后且形成压电层之前还包括形成第二绝缘层的步骤；在形成发射电极之后且形成背衬之前还包括形成第三绝缘层的步骤。
本实施例中，背衬采用传统丝印工艺制备，背衬采用银浆形成。传统丝印工艺能够制备厚度较大的银浆膜层，从而使背衬对声源信号具有更好的吸收和反射作用，增强声源信号的发射效果。
需要说明的是，背衬也可以采用传统构图工艺制备。
实施例3
在实施例1中传感器结构的基础上，本实施例提供一种传感器，与实施例2中传感器不同的是，如图5和图6所示，信号引线24位于发射电极21的背离压电层23的一侧，且发射电极21与信号引线24之间还设置有第四绝缘层8；信号引线24与发射电极21通过开设在第四绝缘层8中的过孔连接；信号引线24与背衬3之间还设置有第五绝缘层9。
通过将信号引线24单独设置在一层上，相比于实施例1中将发射电极21和信号引线24同层设置的方案，由于每个发射电极21均需要单独连接一条信号引线24，所以如此设置能够避免图案化发射电极21所在层的布线空间不足，确保每个发射电极21均能通过不同的信号引线24单独引出，从而确保发射电极21上输入驱动电压信号的准确性，进而提升传感器的点声源实现效果。
本实施例中传感器的其他结构与实施例2中相同，此处不再赘述。
本实施例中传感器的驱动方法与实施例2中相同，此处不再赘述。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种传感器的制备方法，与实施例2中的制备方法不同的是，分别采用一次构图工艺形成发射电极和信号引线的图形。即形成发射电极和信号引线分别采用一次构图工艺。
另外，本实施例中传感器的制备方法在形成发射电极之后且形成信号引线之前还包括形成第四绝缘层及其中过孔(发射电极连接信号引线的过孔)的步骤；在形成信号引线之后且形成背衬之前还包括形成第五绝缘层的步骤。
本实施例中传感器制备方法的其他步骤与实施例2中相同，此处不再赘述。
实施例4
在实施例1中传感器结构的基础上，本实施例提供一种传感器，与实施例2-3不同的是，如图7所示，信号引线24与三极管42的第一极421采用相同材料且同层设置，信号引线24通过开设在第一绝缘层5、第二绝缘层6和压电层23中的过孔连接发射电极21；发射电极21与背衬3之间还设置有第三绝缘层7。
通过使信号引线24与三极管42的第一极421采用相同材料且同层设置，一方面能够节省工艺步骤，降低工艺成本，另一方面还能避免图案化发射电极21所在层的布线空间不足，确保每个发射电极21均能通过不同的信号引线24单独引出，从而确保发射电极21上输入驱动电压信号的准确性，进而提升传感器的点声源实现效果。
本实施例中传感器的其他结构设置与实施例2中相同，此处不再赘述。
本实施例中传感器的驱动方法与实施例2中相同，此处不再赘述。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种传感器的制备方法，与实施例2中的制备方法不同的是，信号引线与三极管的第一极和第二极以及二极管的第三极采用一次构图工艺同时形成。
另外，在形成第一绝缘层的图形的同时还形成其中的过孔(信号引线连接发射电极的过孔)；在形成第二绝缘层的图形的同时还形成其中的过孔(信号引线连接发射电极的过孔)；在形成压电层的图形的同时还形成其中的过孔(信号引线连接发射电极的过孔)。
本实施例中传感器制备方法的其他步骤与实施例2中相同，此处不再赘述。
实施例5
在实施例1中传感器结构的基础上，本实施例提供一种传感器，与实施例2-4不同的是，如图8所示，接收检测电路4包括二极管41和三极管42，三极管42包括栅极420、第一极421和第二极422，二极管41包括第三极410和第四极411，三极管42的第一极421和第二极422以及二极管41的第三极410采用相同材料且同层设置，三极管42的第一极421和第二极422以及二极管41的第三极410与发声结构2之间设置有第一绝缘层5；接收电极22位于压电层23靠近背板1的一侧，发射电极21位于接收电极22靠近背板1的一侧，接收电极22与压电层23之间设置有第二绝缘层6，发射电极21与接收电极22之间设置有第六绝缘层10。压电层23与背衬3之间无需再设置绝缘层。
信号引线24与发射电极21同层设置；如图9所示，发射电极21上设置有镂空区域210，镂空区域210中填充有第六绝缘层材料，三极管42的第一极421和二极管41的第三极410通过开设在第一绝缘层5和镂空区域210内第六绝缘层材料中的过孔连接接收电极22。
其中，发射电极21和信号引线24均采用金属导电材料，背衬3采用银。
需要说明的是，本实施例中，也可以将信号引线与发射电极分别设置于不同层，如实施例3中信号引线与发射电极的设置方式，这里不再赘述。
本实施例中传感器的其他结构与实施例1中相同，此处不再赘述。
本实施例中传感器的驱动方法与实施例1中相同，此处不再赘述。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种传感器的制备方法，与实施例1中的制备方法不同的是，形成发声结构包括先后在形成第一绝缘层的背板上形成发射电极、接收电极和压电层的步骤。形成发射电极的同时还形成发射电极上的镂空区域的图形。在形成发射电极之后且形成接收电极之前还包括形成第六绝缘层及其中过孔(三极管的第一极和二极管的第三极与接收电极连接的过孔)的步骤。
本实施例中传感器制备方法的其他步骤与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例6
在实施例1中传感器结构的基础上，本实施例提供一种传感器，与实施例5不同的是，如图10所示，信号引线24与三极管42的第一极421采用相同材料且同层设置；信号引线24通过开设在第一绝缘层5中的过孔连接发射电极21；发射电极21与接收电极22之间设置有第六绝缘层10，如图9所示，发射电极21上设置有镂空区域210，镂空区域210中填充有第六绝缘层材料，三极管42的第一极421和二极管41的第三极410通过开设在第一绝缘层5和镂空区域210内第六绝缘层材料中的过孔连接接收电极22。
本实施例中传感器的其他结构与实施例5中相同，此处不再赘述。
本实施例中传感器的驱动方法与实施例5中相同，此处不再赘述。
基于传感器的上述结构，本实施例还提供一种传感器的制备方法，与实施例5中的制备方法不同的是，信号引线与三极管的第一极和第二极以及二极管的第三极采用一次构图工艺同时形成。
本实施例中传感器制备方法的其他步骤与实施例5中相同，此处不再赘述。
本发明的有益效果：本发明所提供的传感器，通过将发射电极设计为呈阵列排布的多个图案化电极，且每个发射电极单独连接一条信号引线，能够实现对每个图案化电极的独立信号控制，在声源信号发射阶段，压电层在发射电极和接收电极的电压差作用下发生形变，发射声源信号；通过向不同的发射电极提供不同相位的驱动信号，从而使发射电极上的驱动信号之间具有相位延迟，基于相增干涉在某选定位置处产生相控阵声源信号聚焦的效果，进而实现传感器的点声源功能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种传感器，包括背板，设置在所述背板上的发声结构和背衬，所述背衬位于所述发声结构的背离所述背板的一侧；所述发声结构包括发射电极、接收电极、压电层和信号引线，所述发射电极、所述接收电极和所述压电层分别位于不同层，且所述发射电极、所述接收电极和所述压电层相互叠置；所述接收电极呈阵列排布，所述背板上还设置有接收检测电路，所述接收检测电路位于所述发声结构靠近所述背板的一侧，所述接收电极连接所述接收检测电路，其特征在于，所述发射电极呈阵列排布，且每个所述发射电极单独连接一条所述信号引线。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，一个所述发射电极在所述背板上的正投影对应覆盖n×n的所述接收电极阵列在所述背板上的正投影；其中，n为1-9。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述发射电极为方块电极。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的传感器，其特征在于，所述接收检测电路包括二极管和三极管，所述三极管包括栅极、第一极和第二极，所述二极管包括第三极和第四极，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极采用相同材料且同层设置，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极与所述发声结构之间设置有第一绝缘层；
所述发射电极位于所述压电层背离所述背板的一侧，所述接收电极位于所述压电层靠近所述背板的一侧，所述接收电极与所述压电层之间设置有第二绝缘层；
所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层中的过孔连接所述接收电极。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述信号引线与所述发射电极同层设置；
所述发射电极与所述背衬之间还设置有第三绝缘层。
6.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述信号引线位于所述发射电极的背离所述压电层的一侧，且所述发射电极与所述信号引线之间还设置有第四绝缘层；所述信号引线与所述发射电极通过开设在所述第四绝缘层中的过孔连接；
所述信号引线与所述背衬之间还设置有第五绝缘层。
7.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述信号引线与所述三极管的第一极采用相同材料且同层设置，所述信号引线通过开设在所述第一绝缘层、所述第二绝缘层和所述压电层中的过孔连接所述发射电极；
所述发射电极与所述背衬之间还设置有第三绝缘层。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的传感器，其特征在于，所述接收检测电路包括二极管和三极管，所述三极管包括栅极、第一极和第二极，所述二极管包括第三极和第四极，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极采用相同材料且同层设置，所述三极管的第一极和第二极以及所述二极管的第三极与所述发声结构之间设置有第一绝缘层；
所述接收电极位于所述压电层靠近所述背板的一侧，所述发射电极位于所述接收电极靠近所述背板的一侧，所述接收电极与所述压电层之间设置有第二绝缘层，所述发射电极与所述接收电极之间设置有第六绝缘层。
9.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述信号引线与所述发射电极同层设置；
所述发射电极上设置有镂空区域，所述镂空区域中填充有所述第六绝缘层材料，所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层和所述镂空区域内所述第六绝缘层材料中的过孔连接所述接收电极。
10.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述信号引线与所述三极管的第一极采用相同材料且同层设置；所述信号引线通过开设在所述第一绝缘层中的过孔连接所述发射电极；
所述发射电极上设置有镂空区域，所述镂空区域中填充有所述第六绝缘层材料，所述三极管的第一极和所述二极管的第三极通过开设在所述第一绝缘层和所述镂空区域内所述第六绝缘层材料中的过孔连接所述接收电极。
11.根据权利要求8所述的传感器，其特征在于，所述发射电极和所述信号引线均采用金属导电材料，所述背衬采用银。
12.一种如权利要求1-11任意一项所述的传感器的驱动方法，包括向接收电极输入接地电压信号，向发射电极输入驱动电压信号，其特征在于，不同的所述发射电极输入的驱动电压信号的相位不同。
13.一种传感器的制备方法，包括在背板上先后制备发声结构和背衬，制备所述发声结构包括形成发射电极、接收电极、压电层和信号引线，所述发射电极、所述接收电极和所述压电层分别形成于不同层；采用构图工艺形成阵列排布的所述接收电极，在背板上制备发声结构之前还包括制备接收检测电路，使所述接收电极与所述接收检测电路连接，其特征在于，采用构图工艺形成阵列排布的所述发射电极和所述信号引线的图形，并使每个所述发射电极单独连接一条所述信号引线。
14.根据权利要求13所述的传感器的制备方法，其特征在于，采用一次构图工艺同时形成所述发射电极和所述信号引线的图形。
15.根据权利要求13所述的传感器的制备方法，其特征在于，制备所述接收检测电路包括制备二极管和三极管，制备所述三极管包括形成栅极、第一极和第二极的步骤；制备所述二极管包括形成第三极和第四极的步骤；
所述三极管的第一极和第二极、所述二极管的第三极以及所述信号引线采用一次构图工艺同时形成。
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李衍等: "超声波阵列探头的结构和特性", 《无损探伤》 *
李衍等: "超声波阵列探头的结构和特性", 《无损探伤》, no. 06, 25 December 2005 (2005-12-25), pages 1 - 5 *
靳世久等: "超声相控阵检测技术的发展及应用", 《电子测量与仪器学报》 *
靳世久等: "超声相控阵检测技术的发展及应用", 《电子测量与仪器学报》, vol. 28, no. 9, 30 September 2014 (2014-09-30), pages 925 - 934 *
魏文卿等: "线阵相控换能器阵列参数对聚焦性能的影响分析", 《声学技术》 *
魏文卿等: "线阵相控换能器阵列参数对聚焦性能的影响分析", 《声学技术》, no. 02, 15 April 2018 (2018-04-15), pages 192 - 199 *

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US11475694B2 (en) * 2020-10-30 2022-10-18 Reco Technology (Chengdu) Co., Ltd. Touch recognition device, display device and manufacturing method thereof

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