CN112885957A - 压电传感器及其制备方法、显示装置 - Google Patents
压电传感器及其制备方法、显示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112885957A CN112885957A CN201911206016.7A CN201911206016A CN112885957A CN 112885957 A CN112885957 A CN 112885957A CN 201911206016 A CN201911206016 A CN 201911206016A CN 112885957 A CN112885957 A CN 112885957A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric
- pattern
- electrode
- forming
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 54
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 49
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 48
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 37
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 34
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 33
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 21
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 11
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 43
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 82
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- XPIIYLUXKKHAPJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene;hydrofluoride Chemical group F.FC=C(F)F XPIIYLUXKKHAPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008269 hand cream Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000011326 mechanical measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- -1 nickel-iron-aluminum Chemical compound 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 1
- 238000000233 ultraviolet lithography Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/101—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical and mechanical input and output, e.g. having combined actuator and sensor parts
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
本发明的实施例提供一种压电传感器及其制备方法、显示装置，涉及传感器技术领域，能够提高压电传感器的测量精度。其中的压电传感器，包括设置在衬底上的多个压电单元，每个所述压电单元包括层叠设置的第一电极、压电图案以及第二电极；所述压电图案的材料为压电材料。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种压电传感器及其制备方法、显示装置。
背景技术
超声波是一种具有频率高、波长短、方向性好、定向传播、穿透率高等优点的机械波。超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号，该其他能量信号通常是电信号。超声波传感器主要材料有压电晶体及镍铁铝合金两类。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电信号转变成机械振荡而产生超声波信号，同时当它接收到超声波信号时，也能将超声波信号转变成电信号，所以超声波传感器一般包括发送型和接收型两类，但也存在既能发送，同时也能接收的超声波传感器。
发明内容
本发明的实施例提供一种压电传感器及其制备方法、显示装置，能够提高压电传感器的测量精度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种压电传感器，包括设置在衬底上的多个压电单元，每个所述压电单元包括层叠设置的第一电极、压电图案以及第二电极；所述压电图案的材料为压电材料。
可选的，所述压电图案的尺寸为微米级或纳米级。
可选的，多个所述压电单元中的所述第二电极通过连接电极电连接在一起。所述第二电极与所述连接电极同层同材料。
可选的，所述压电图案的侧壁与所述衬底之间的夹角范围为85°～90°。
另一方面，提供一种显示装置，包括显示面板和如上所述的压电传感器。
可选的，述显示面板包括多个亚像素。
所述压电单元在所述显示面板上的正投影与至少一个所述亚像素具有重叠区域。
又一方面，提供一种压电传感器的制备方法，包括在衬底上形成多个压电单元；每个所述压电单元包括依次形成在所述衬底上的第一电极、压电图案以及第二电极；所述压电图案的材料为压电材料。
可选的，在所述衬底上形成压电图案和所述第二电极，包括：
在所述第一电极上形成压电薄膜。
在所述压电薄膜上形成光刻胶图案。
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述光刻胶图案覆盖的区域，以形成所述压电图案。
去除所述光刻胶图案，在所述压电图案上形成第二电极。
或者，在所述第一电极上形成压电薄膜。
在所述压电薄膜上形成保护图案；所述保护图案的材料为导电材料。
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述保护图案覆盖的区域，以形成所述压电图案。
在所述保护图案上形成导电层；所述保护图案和所述导电层中位于所述保护图案上的部分构成所述第二电极。
或者，在所述第一电极上形成压电薄膜。
在所述压电薄膜上形成第二电极。
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述第二电极覆盖的区域，以形成所述压电图案。
可选的，在所述压电薄膜上形成保护图案，或者，在所述压电薄膜上形成第二电极，包括：
在所述压电薄膜上形成导电层。
在所述导电层上形成光刻胶层。
对所述光刻胶层进行构图，形成光刻胶图案。
去除所述导电层中未被所述光刻胶图案的覆盖区域，以形成保护图案或第二电极。
可选的，所述刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
本发明的实施例提供了一种压电传感器及其制备方法、显示装置。其中的，压电传感器包括多个压电单元，每个压电单元包括层叠设置的第一电极、压电图案以及第二电极，从而使得每个压电单元可以独立控制，因此本发明可以实现对与压电图案尺寸对应的子测量区域的单独测量，测量精度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图2a为相关技术中一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图2b为相关技术中一种压电层的制备过程示意图；
图2c为相关技术中另一种压电层的制备过程示意图；
图3a为本发明实施例提供的另一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图3b为本发明实施例提供的另一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种压电传感器的纵截面结构示意图；
图6a为本发明实施例提供的一种压电图案和第二电极的制备方法流程示意图；
图6b-图6f为本发明实施例提供的一种压电图案和第二电极的制备过程示意图；
图7a为本发明实施例提供的另一种压电图案和第二电极的制备方法流程示意图；
图7b-图7h为本发明实施例提供的另一种压电图案和第二电极的制备过程示意图；
图8a为本发明实施例提供的另一种压电图案和第二电极的制备方法流程示意图；
图8b为本发明实施例提供的另一种压电图案和第二电极的制备过程示意图；
图9a-图9e为本发明实施例提供的一种形成保护图案或第二电极的制备过程示意图；
图10a-图10c为本发明实施例提供的一种显示装置的纵截面结构示意图；
图11a和图11b为本发明实施例提供的一种亚像素与压电单元的对应关系示意图。
附图标记：
1-压电传感器；10-压电单元；101-第一电极；102-第二电极；103-压电图案；104-连接电极；105-绝缘层；106-驱动电路层；107-第一金属薄膜；1070-保护图案；108-导电层；2-衬底；3-显示装置；31-显示面板；32-粘结层；4-压电薄膜；41-压电层；50-切割线；51-第一电极层；52-第二电极层；6-光刻胶层；61-光刻胶图案；7-手指。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
近年来，随着智能电子产品技术的发展，以及用户对于电子产品安全性、隐私性要求的提高，使得生物识别技术得到了快速发展，其中尤其以指纹识别技术和面部识别技术为代表。
其中，在指纹识别技术中，应用的是超声波识别技术对指纹进行识别。超声波识别技术在对指纹进行识别时，会通过压电传感器产生超声波信号，在超声波信号被手指反射后，压电传感器又能够接收超声波信号，并将接收到的超声波信号转换为电信号进行传输，从而识别出指纹信息。利用超声波识别技术对指纹进行识别时，能够不受手指上存在的污物影响，例如汗水、护手霜或凝露等污物，所以超声波识别技术具有更稳定、更精确的优点。
但是超声波识别技术不仅可以用于指纹识别技术中，其还可以应用于例如触觉反馈技术、医学测量、力学测量等技术中，所以超声波识别技术已成为目前的研究热点。
基于上述，本发明实施例提供一种压电传感器，该压电传感器可以产生上述的超声波信号，以及接收反射的超声波信号。
如图1所示，压电传感器1包括设置在衬底2上的多个压电单元10，每个压电单元10包括层叠设置的第一电极101、压电图案103以及第二电极102；压电图案103的材料为压电材料。层叠设置的第一电极101、压电图案103以及第二电极102，即压电图案103位于第一电极101和第二电极102之间。
可以理解的是，每个压电单元10中的第一电极101和第二电极102之间相互绝缘。
每个压电单元10包括第一电极101、压电图案103以及第二电极102，且多个压电单元10之间相互独立，也就是说每个压电单元10可以实现独立控制。
压电图案103的材料为压电材料，压电材料例如为铁电高分子聚合物，铁电高分子聚合物例如为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯三氟乙烯(PVDF-TrFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚四氟乙烯(TEFLON)中的一种或多种。
当经过极化处理的压电材料受到外力时，其沿极化方向的两表面将会产生相反的电荷，该过程称为正压电效应；相对地，当对压电材料施加电压时，压电材料本身处在电场当中，自身将会产生伸长或压缩的应力，从而产生超声波信号，该过程称为逆压电效应。压电传感器1主要利用正压电效应和逆压电效应进行工作。
上述，第一电极101和第二电极102的材料例如为金属或者透明导电氧化物，其中金属包括金属单质和合金，金属单质例如包括：银(Ag)、铝(Al)、铜(Cu)等；透明导电氧化物例如包括：氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。
压电图案103在第一电极101和第二电极102的作用下，可以产生超声波信号，以及接收超声波信号，并可以将接收的超声波信号转换为电信号，通过第一电极101和第二电极102进行传输。
示例的，衬底2可以为玻璃衬底、硅衬底或者其它组件等。其中的其它组件例如可以为：显示面板、触觉反馈组件、医学测量组件等。示例的，当衬底2为显示面板时，即直接在显示面板上形成多个压电单元10。
相关技术中，如图2a所示，在衬底2上依次设置有第一电极层51、压电层41和第二电极层52。其中，第一电极层51整层覆盖衬底2，压电层41整层覆盖第一电极层51，第二电极层52包括多个第二电极；压电层41的材料为压电材料。如图2b所示，压电层41可以通过先旋涂形成压电薄膜4，再沿切割线50将压电薄膜4切割成多个小块，将每个小块作为一个压电层41应用于压电传感器1中。或者，也可以如图2c所示，通过狭缝刮涂的方式形成包括多个图案的压电薄膜4，再沿切割线50将每个图案切割下来作为一个压电层41应用于压电传感器1中。
在上述的相关技术中，由于均是通过切割得到的压电层41，受切割技术的限制，切割出的压电层41的尺寸至少是毫米级的，而毫米级甚至更大尺寸的压电层41的测量精度均较低。也就是说，在相关技术中的压电传感器1中，由于其压电层41为一体结构，所以使得压电传感器1无法对与压电层41尺寸相对应的测量区域中的一些较小区域进行独立测量，从而使得该压电传感器1的测量精度较低。该处的测量区域的尺寸与压电层的尺寸相等，该测量区域例如可以位于显示面板中与手指直接接触的表面。也就是说，在相关技术中，若将测量区域划分为多个子测量区域，对于每个子测量区域，利用该相关技术中的压电传感器1无法实现对该子测量区域的单独测量，因此，相关技术中的压电传感器1的测量精度较低。
从而，可以理解的是，在本发明中，测量区域的面积等于所有压电单元10对应的区域的面积之和，也就是说，每个压电单元10对应一个子测量区域，在压电图案103的尺寸越小的情况下，子测量区域的尺寸也可以做的越小，子测量区域的尺寸越小，相同面积和尺寸的测量区域中子测量区域的数量则越多，测量精度越高。
在本发明的实施例中，压电传感器1包括多个压电单元10，每个压电单元10包括层叠设置的第一电极101、压电图案103以及第二电极102，从而使得每个压电单元10可以独立控制，因此本发明可以实现对与压电图案103尺寸对应的子测量区域的单独测量，测量精度较高。
可选的，压电图案103的尺寸为微米级或纳米级。即，压电图案103的尺寸可以小于1000微米，或者更进一步的可以小于1000纳米。压电图案103的尺寸越小，其测量精度就越高，因此，相对于毫米级的压电图案103，微米级或纳米级的压电图案103的测量精度更高。
可选的，如图3a和图3b所示，多个压电单元10中的第二电极102通过连接电极104电连接在一起；第二电极102与连接电极104同层同材料。
由于连接电极104的部分位于相邻的压电图案103之间，而第一电极101和第二电极102之间需要相互绝缘，因此，为了保证第一电极101和第二电极102相互绝缘，第一电极101和压电图案103的设置方式例如可以包括如图3a和图3b所示的结构。具体的，在图3a中，沿衬底2厚度方向，压电图案103在衬底2上的正投影与第一电极101在衬底2上的正投影完全重叠，所以为了保证第一电极101和第二电极102相互绝缘，可以在相邻的第一电极101之间设置绝缘层105；在该种结构中，由于压电图案103的形状规则，因此，在形成压电图案103时对刻蚀精度要求可以较低。在图3b中，沿衬底2厚度方向，压电图案103的正投影覆盖第一电极101的正投影，连接电极104的部分位于相邻的压电图案103之间，从而也保证了第一电极101和第二电极102相互绝缘，在该种结构下压电图案103的面积较大，测量精度更高。
第二电极102与连接电极104同层同材料，即，第二电极102与连接电极104基于同一承载面，通过同一次构图工艺进行制备，因此，可以理解的是，通过同一次构图工艺制备的第二电极102和连接电极104为一体结构，制备工艺简单，同时还可以简化压电传感器1的电路布线。
在此基础上，可选的，第二电极102可以作为公共电极。
可选的，压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角范围为85°～90°。
示例的，如图1所示，压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角α等于90°。
示例的，如图4所示，压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角α等于85°。
在本发明中，压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角α较大，相对于夹角α小于85°时，压电图案103的上表面(沿衬底2厚度方向且远离衬底2一侧的表面)的尺寸与其下表面的尺寸更为接近，一方面，上表面的尺寸越大，则压电传感器1的测量区域的面积越大；另一方面，相邻两个压电图案103之间的间距越小，压电传感器1的测量精度越高，而压电图案103上表面和下表面之间的尺寸越接近时，相邻两个压电图案103之间的间距可以做的越小。因此，当压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角α的范围在85°～90°之间时，可以使得压电传感器1的测量精度较高。
可选的，如图5所示，压电传感器1还包括设置在衬底2与压电单元10之间的驱动电路层106，驱动电路层106中包括多个TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)，每个压电单元10至少与一个TFT对应连接。示例的，压电单元10中的第一电极101与TFT电连接，驱动电路层106用于分别给每个第一电极101提供电压，具体电路连接关系需根据电路设计确定，本发明在此不做限定。
本发明实施例还提供一种压电传感器1的制备方法，在衬底2上形成多个压电单元10；每个压电单元10包括依次形成在衬底2上的第一电极101、压电图案103以及第二电极102；压电图案103的材料为压电材料。
示例的，衬底2为玻璃衬底。
可选的，压电材料为PVDF。
形成第一电极101例如可以通过磁控溅射的方式，在衬底2上形成金属薄膜，然后对该金属薄膜进行构图工艺，从而形成多个相互间隔的第一电极101。构图工艺例如可以包括曝光、显影和刻蚀。
上述压电传感器1的制备方法与上述的压电传感器1具有相同的有益效果，因此不再赘述。
可选的，如图6a所示，在衬底2上形成压电图案103和第二电极102，包括：
S1、如图6b所示，在第一电极101上形成压电薄膜4。
例如采用旋涂或者狭缝刮涂的方式，在第一电极101上形成压电薄膜4；然后在25℃～100℃的环境中对压电薄膜4进行低温固化，固化时间例如为20min～6h；最后在130℃～150℃的环境中对压电薄膜4进行高温晶化，晶化时间例如为1h～6h；从而完成了压电薄膜4的制备。
S2、结合图6c和图6d，在压电薄膜4上形成光刻胶图案61。
其中，如图6c所示，在压电薄膜4上形成光刻胶层6，利用掩膜版对光刻胶层6进行构图工艺，该构图工艺例如包括曝光、显影等，从而形成如图6d所示的光刻胶图案61。
S3、如图6e所示，通过刻蚀工艺，去除压电薄膜4上未被光刻胶图案61覆盖的区域，以形成压电图案103。
示例的，可以通过干法刻蚀工艺去除压电薄膜4上未被光刻胶图案61覆盖的区域。在干法刻蚀工艺的过程中，可以选择反应离子刻蚀或者等离子刻蚀的方式对压电薄膜4进行，但是反应离子刻蚀或者等离子刻蚀过程中所使用的气体需要选择一些对光刻胶没有刻蚀作用，仅对压电薄膜4有刻蚀作用的气体，从而用于保证光刻胶图案61的完整性，进而保证利用该光刻胶图案61刻蚀出的压电图案103的形状是符合预期设计的。
S4、结合6f和图1所示，去除光刻胶图案61，并在压电图案103上形成第二电极102。
直接对压电薄膜4进行构图工艺，制备工艺较为简单，有利于降低压电传感器1的生产成本。
可选的，如图7a所示，在衬底2上形成压电图案103和第二电极102，包括：
S10、如图6b所示，在第一电极101上形成压电薄膜4。
S20、如图7b-图7e所示，在压电薄膜4上形成保护图案1070；保护图案1070的材料为导电材料。导电材料例如为金属或透明导电氧化物。金属例如为Ag、Al、Ti(钛)、Mo(钼)等；透明导电氧化物例如为ITO、IZO、IGZO(铟镓锌氧化物)等。
可选的，保护图案1070的材质为Ag。
其中，如图7b所示，在压电薄膜4上形成第一金属薄膜107，然后对第一金属薄膜107进行构图工艺。在构图工艺的过程中，例如采用紫外光刻的方式形成保护图案1070。具体形成保护图案1070的过程为，首先，在第一金属薄膜107上形成光刻胶层6，即形成如图7c所示的结构；其次，对光刻胶层6进行刻蚀形成光刻胶图案61，即形成如图7d所示的结构；再次，利用光刻胶图案61对第一金属薄膜107进行刻蚀，形成保护图案1070，即形成如图7e所示的结构；最后，去除光刻胶图案61。
在上述过程中，形成第一金属薄膜107例如可采用丝印、磁控溅射、蒸镀等方式沉积形成。在构图工艺的过程中，还可以采用电子束光刻、激光直写等方式形成保护图案1070。
S30、如图7f所示，通过刻蚀工艺，去除压电薄膜4上未被保护图案1070覆盖的区域，以形成压电图案103。
在此过程中，需要利用保护图案1070为掩膜对压电薄膜4进行刻蚀，刻蚀时选择干法刻蚀工艺对压电薄膜4进行刻蚀，以形成压电图案103。在该干法刻蚀工艺的过程中，例如可以采用反应离子刻蚀或者等离子刻蚀的方式，且刻蚀过程中所使用的气体需要选择仅对压电薄膜4有刻蚀作用，而对保护图案1070无刻蚀作用的气体，该气体例如可以为O2(氧气)、O2与Ar(氩气)的混合物或者O2与He(氦气)的混合物中的任一种。
需要说明的是，本申请中干法刻蚀工艺过程中所选择的气体并不限于上述所列举的，刻蚀气体的选择需要根据各膜层的具体材料进行选择，在选择的过程中遵循的是选择那些对刻蚀过程中相关膜层具有较高刻蚀选择比的气体。示例的，上述的O2对压电薄膜4具有较快的刻蚀速率，但是对保护图案1070不具有刻蚀作用或者刻蚀速率很小，不会影响最终根据保护图案1070所形成的压电图案103的完整性的，所以O2是一种具有较高刻蚀选择比的气体。
S40、结合图7g和图7h所示，在保护图案1070上形成导电层108；保护图案1070和导电层108中位于保护图案1070上的部分构成第二电极102，导电层108中位于相邻保护图案1070之间的部分为连接电极104，连接电极104将多个第二电极102连接在一起。
由于第一电极101和第二电极102之间需要绝缘，因此在制作导电层108之前，可以先制备绝缘层105。示例的，如图7g所示，在相邻的压电图案103之间制作绝缘层105。或者，在相邻的第一电极101之间制作绝缘层105；或者，在相邻的保护图案1070之间形成绝缘层105。
当然也可以不制作绝缘层105，而将压电图案103和第一电极101的结构制备成如图3b所示的结构，本发明在此并不限定。
如图7h所示，导电层108整层覆盖所有保护图案1070，导电层108的材料例如为导电金属材料或透明导电氧化物。形成导电层108，例如可以通过旋涂的方式形成。由于导电层108整层覆盖所有保护图案1070，且保护图案1070的材料为导电材料，因此保护图案1070和导电层108是电连接的，从而所有第二电极102也是电连接在一起的。
在所有第二电极102电连接在一起时，第二电极102例如可以作为公共电极。
保护图案1070的材料可以和导电层108的材料相同，也可以不同。例如当保护图案1070和导电层108的材料均为Ag时，在如图7h所示的截面图中并不能观察到保护图案1070与导电层108之间的接触界面。当保护图案1070和导电层108的材料一个例如为Ag，另一个例如为Al时，在如图7h所示的截面图中可以观察到保护图案1070与导电层108之间的接触界面。
需要说明的是，在本发明的附图中，例如在图7h中，为了清楚的示意保护图案1070和导电层108的结构以及位置，对于二者进行了区分，从而使得在附图7h中可以观察到二者之间的接触界面，但本发明中对二者的材料是否相同，并不因此而限定。
在上述制备压电图案103和第二电极102的过程中，利用保护图案1070作为掩膜对压电薄膜4进行刻蚀，使得在刻蚀时，刻蚀气体的选择较多，对压电薄膜4的刻蚀难度较低，同时，所有的第二电极102电连接在一起，有利于降低压电传感器1的布线难度，降低不良率。
可选的，如图8a所示，在衬底2上形成压电图案103和第二电极102，包括：
S100、如图6b所示，在第一电极101上形成压电薄膜4。
S200、如图8b所示，在压电薄膜4上形成第二电极102。
形成第二电极102例如可以通过在压电薄膜4上形成第二金属薄膜，然后对第二金属薄膜进行构图工艺，形成多个第二电极102。形成第二金属薄膜例如可以通过丝印、磁控溅射和蒸镀等方式形成。
S300、如图1所示，通过刻蚀工艺，去除压电薄膜4上未被第二电极102覆盖的区域，以形成压电图案103。
上述压电图案103和第二电极102的制备工艺较为简单，制备效率较高，同时也有利于实现压电传感器1的轻薄化。
可选的，在压电薄膜4上形成保护图案1070，或者，在压电薄膜4上形成第二电极102，包括：
S201、如图9a所示，在压电薄膜4上形成导电层108。
示例的，导电层108例如通过丝印、磁控溅射和蒸镀等方式形成。
S202、如图9b所示，在导电层108上形成光刻胶层6。
S203、如图9c所示，对光刻胶层6进行构图，形成光刻胶图案61。
S204、如图9d所示，去除导电层108中未被光刻胶图案61的覆盖区域，以形成保护图案1070或第二电极102。
S205、如图9e所示，去除保护图案1070或第二电极102上侧的光刻胶图案61。
去除光刻胶图案61例如可以使用灰化工艺进行去除。
也就是说，在保护图案1070的材料为导电材料时，保护图案1070也直接可以作为第二电极102使用，从而可以减少制备工艺，提高压电传感器1的制备效率。
可选的，刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
在干法刻蚀工艺的过程中，由于使用的是气体进行刻蚀，因此刻蚀精度较湿法刻蚀工艺较高，从而可以使得压电图案103的侧壁与衬底2之间的夹角接近直角，有利于减少相邻两个压电图案103之间的间距，在衬底2尺寸相同的情况下，压电图案103之间的间距越小，压电图案103的数量可以更多，压电图案103的数量更多，则有利于提高压电传感器1的测量精度。
本发明实施例还提供一种显示装置3，如图10a-图10c所示，该显示装置3包括显示面板31和上述的压电传感器1。
其中，如图10a所示，压电传感器1位于显示面板31的与出光侧相对的另一侧(即显示面板31的下侧)，显示面板31的出光侧为靠近手指7的一侧(即显示面板31的上侧)。压电传感器1例如通过粘结层32粘附在显示面板31的下侧。在该种显示装置3的结构中，压电传感器1可以为全透明的，或者半透明的，或者非透明的，其均不会影响显示面板31的出光量，因此对于制备压电传感器1的材料、工艺等要求较低，制备较为简单。
如图10a所示，在第一电极101和第二电极102的作用下，压电图案103中的压电材料可以产生超声波信号，该过程为逆压电效应。当压电图案103产生的超声波信号遇到手指7上的指纹时，由于指纹表面存在谷和脊，从而导致超声波信号的反射界面不同。其中，谷对应的是空气界面，对超声波信号的阻抗较大，超声波信号穿过空气界面的量较少，从而反射的超声波信号的强度较大；脊对应的是固体界面，对超声波信号的阻抗较小，超声波信号穿过固体界面的量较多，从而反射的超声波信号的强度较低。当上述经过空气界面和固体界面反射的超声波信号被压电图案103接收后，压电图案103中的压电材料将产生压电效应，在第一电极101或第二电极102的表面产生多个局部电荷积累从而产生电信号，每个局部电荷积累的量与所接收的反射的超声波信号的强度正相关，对每个第一电极101或第二电极102所产生的电信号进行处理后便可以得到体现指纹信息的图像，从而实现了对指纹的识别。
需要说明的是，在第一电极101或第二电极102的表面产生多个局部电荷积累跟第一电极101和第二电极102的结构以及与驱动电路层106的电连接关系有关，在能够实现压电传感器1正常功能的情况下，在第一电极101还是第二电极102的表面产生电荷积累可做选择，因此本发明中对此并不做限定。
作为另一种可选方式，如图10b所示，在制备压电传感器1时，可以直接以显示面板31作为衬底2，在显示面板31上制备压电传感器1，该种结构的显示装置3的整体厚度较薄。
可选的，如图10c所示，压电传感器1位于显示面板31的出光侧。在该种结构的显示装置3中，为了保证显示面板31的出光量，需要压电传感器1中的所有膜层均为透明膜层。
或者，作为另一种可选方式，在能够保证显示面板31所需的出光量的情况下，压电传感器1的所有膜层中的一些膜层为半透明膜层，剩余膜层为透明膜层。
压电传感器1位于显示面板31的出光侧时，其与手指7之间的距离更近，有利于提高压电传感器1的测量精度。
可选的，显示面板31包括多个亚像素。压电单元10在显示面板31上的正投影与至少一个亚像素具有重叠区域。
压电单元10在显示面板31上的正投影与至少一个亚像素具有重叠区域，即，压电单元10的正投影可以与一个亚像素重叠，也可以与多个亚像素重叠，其中的重叠包括完全重叠和部分重叠。
可选的，如图11a所示，压电单元10的正投影与一个亚像素P的正投影完全重叠，即，每个亚像素P对应一个压电单元10。在该种显示装置3的结构下，由于对于每个亚像素P所对应的压电单元10均可以实现单独控制，也就是说此时测量区域的面积等于所有亚像素P的面积之和，每个子测量区域的尺寸等于一个亚像素P的尺寸，子测量区域A与亚像素P在显示面板31上所对应的区域B完全重合，此时显示面板31上每个亚像素P所对应的区域A中不存在无法测量的部分，因此，显示装置3整体的测量精度较高。其中，测量区域和亚像素P所对应的区域均位于与手指7直接接触的表面上，与手指7直接接触的表面例如可以为图10a中，沿显示面板31厚度方向的上表面。
需要说明的是，即使在压电单元10的正投影与一个亚像素P的正投影部分重叠时，其也是能实现对该亚像素所对应的区域的部分测量。例如图11b所示，两个亚像素对应一个压电单元10，其中，压电单元10对应的测量区域为A，每个亚像素所对应的区域为B，测量区域A与区域B重叠的区域为C，未重叠的部分为区域D，由于区域D并未与压电的单元的正投影重叠，因此，在一个亚像素P中，区域B可以被测量到，而区域D无法被测量到。也就是在每个亚像素P中，存在一些无法被测量的区域D，但该些无法被测量的区域D一般尺寸较小，因此对测量精度的影响可以忽略，而对于亚像素P所对应的区域B来说，由于重叠的区域C可以被测量到，所以每个亚像素P也可以被测量到。
在上述显示装置3中，压电单元10在显示面板31上的正投影与至少一个亚像素P具有重叠区域，从而可以实现对每个亚像素P所对应区域的测量，测量精度较高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种压电传感器，其特征在于，包括设置在衬底上的多个压电单元，每个所述压电单元包括层叠设置的第一电极、压电图案以及第二电极；所述压电图案的材料为压电材料。
2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电图案的尺寸为微米级或纳米级。
3.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，多个所述压电单元中的所述第二电极通过连接电极电连接在一起；
所述第二电极与所述连接电极同层同材料。
4.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电图案的侧壁与所述衬底之间的夹角范围为85°～90°。
5.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和如权利要求1～4任一项所述的压电传感器。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括多个亚像素；
所述压电单元在所述显示面板上的正投影与至少一个所述亚像素具有重叠区域。
7.一种压电传感器的制备方法，其特征在于，
在衬底上形成多个压电单元；每个所述压电单元包括依次形成在所述衬底上的第一电极、压电图案以及第二电极；所述压电图案的材料为压电材料。
8.根据权利要求7所述的压电传感器的制备方法，其特征在于，
在所述衬底上形成压电图案和所述第二电极，包括：
在所述第一电极上形成压电薄膜；
在所述压电薄膜上形成光刻胶图案；
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述光刻胶图案覆盖的区域，以形成所述压电图案；
去除所述光刻胶图案，在所述压电图案上形成第二电极；
或者，
在所述第一电极上形成压电薄膜；
在所述压电薄膜上形成保护图案；所述保护图案的材料为导电材料；
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述保护图案覆盖的区域，以形成所述压电图案；
在所述保护图案上形成导电层；所述保护图案和所述导电层中位于所述保护图案上的部分构成所述第二电极；
或者，在所述第一电极上形成压电薄膜；
在所述压电薄膜上形成第二电极；
通过刻蚀工艺，去除所述压电薄膜上未被所述第二电极覆盖的区域，以形成所述压电图案。
9.根据权利要求8所述的压电传感器的制备方法，其特征在于，
在所述压电薄膜上形成保护图案，或者，在所述压电薄膜上形成第二电极，包括：
在所述压电薄膜上形成导电层；
在所述导电层上形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行构图，形成光刻胶图案；
去除所述导电层中未被所述光刻胶图案的覆盖区域，以形成保护图案或第二电极。
10.根据权利要求8所述的压电传感器的制备方法，其特征在于，
所述刻蚀工艺为干法刻蚀工艺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911206016.7A CN112885957A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 压电传感器及其制备方法、显示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911206016.7A CN112885957A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 压电传感器及其制备方法、显示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112885957A true CN112885957A (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=76039705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911206016.7A Pending CN112885957A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 压电传感器及其制备方法、显示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112885957A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050078154A1 (en) * | 2002-01-15 | 2005-04-14 | Takanori Nakano | Piezoelectric actuator and ink-jet head, and ink-jet recorder |
| JP2016225420A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイスの製造方法、圧電デバイス、圧電モジュール、及び電子機器 |
| CN108217581A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-06-29 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
| CN108291796A (zh) * | 2015-11-13 | 2018-07-17 | 株式会社村田制作所 | 压电挠曲传感器以及检测装置 |
| CN110265544A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 压电传感器及制备方法、进行指纹识别的方法及电子设备 |
-
2019
- 2019-11-29 CN CN201911206016.7A patent/CN112885957A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050078154A1 (en) * | 2002-01-15 | 2005-04-14 | Takanori Nakano | Piezoelectric actuator and ink-jet head, and ink-jet recorder |
| JP2016225420A (ja) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電デバイスの製造方法、圧電デバイス、圧電モジュール、及び電子機器 |
| CN108291796A (zh) * | 2015-11-13 | 2018-07-17 | 株式会社村田制作所 | 压电挠曲传感器以及检测装置 |
| CN108217581A (zh) * | 2017-01-20 | 2018-06-29 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
| CN110265544A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-09-20 | 京东方科技集团股份有限公司 | 压电传感器及制备方法、进行指纹识别的方法及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110890455B (zh) | 压电传感器及其制备方法、显示装置 | |
| CN107919377B (zh) | 柔性显示装置及其制造方法 | |
| US10541282B2 (en) | Organic light emitting display having touch sensors and method of fabricating the same, and display device | |
| CN113013209B (zh) | 一种显示面板及其制备方法、显示装置 | |
| KR100980447B1 (ko) | 압전 기판을 이용한 투명 터치 패널 및 그 제조 방법 | |
| KR20180070218A (ko) | 표시 장치 및 그 제조 방법 | |
| US20190129539A1 (en) | Display device having touch sensors | |
| US20150346865A1 (en) | Touch screen panel | |
| CN110739327B (zh) | 阵列基板及其制造方法、显示装置 | |
| US11850629B2 (en) | Piezoelectric sensor assembly and manufacturing method thereof, display panel and electronic device | |
| KR101830209B1 (ko) | 압전 센서 제조 방법 및 이를 이용한 압전 센서 | |
| CN110459505B (zh) | 过孔连接结构及阵列基板的制造方法、阵列基板 | |
| CN102194991A (zh) | 压电元件、压电传感器、电子设备及压电元件的制造方法 | |
| JP2007123672A (ja) | 導電体構造、導電体構造の製造方法、素子基板および素子基板の製造方法 | |
| TW201907179A (zh) | 超音波感測模組及其製作方法、電子裝置 | |
| CN109614008B (zh) | 双面图案化的方法及触控面板的制造方法 | |
| CN110458135B (zh) | 一种超声波传感器及其制备方法、显示装置 | |
| CN111602466A (zh) | 显示装置和显示装置的制造方法 | |
| US11527701B2 (en) | Piezoelectric device and method of forming the same | |
| CN112885957A (zh) | 压电传感器及其制备方法、显示装置 | |
| CN108682692A (zh) | 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置 | |
| CN112541401A (zh) | 超声波指纹识别器件及其制备方法、显示装置 | |
| WO2013031847A1 (ja) | タッチパネルおよびタッチパネルの製造方法 | |
| TWI764361B (zh) | 觸控辨識裝置、顯示裝置及其製造方法 | |
| US9142654B2 (en) | Manufacturing method of oxide semiconductor thin film transistor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |