[發(fā)明專(zhuān)利]類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置及整合其的顯示器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010364707.6
• 申請(qǐng)日: 2020-04-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111510105A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周正三
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 美三科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03H9/24
• 分類(lèi)號(hào): H03H9/24;G09G3/20;G06F3/041;G06K9/00
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 朱麗華

本發(fā)明提供一種類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置，至少包括多個(gè)電晶體以及多個(gè)接收器。該多個(gè)接收器電連接至這些電晶體，各電晶體控制對(duì)應(yīng)的各接收器接收被一物體反射一第一振波所產(chǎn)生的一第二振波而產(chǎn)生一感測(cè)信號(hào)。各接收器具有一第一電極、一第二電極及位于第一電極與第二電極之間且由半導(dǎo)體金屬化合物形成后產(chǎn)生的一納米間隙。本發(fā)明還提供一種整合有上述類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置的顯示器。本發(fā)明容易與半導(dǎo)體制程整合，加工容易、成本低、無(wú)污染性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置及整合其的顯示器，且特別是有關(guān)于一種具有集成化收發(fā)器的類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置，其可被應(yīng)用至各種電子裝置、設(shè)備及系統(tǒng)，以及有關(guān)于一種整合上述收發(fā)裝置的顯示器。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的振動(dòng)式收發(fā)器(或稱(chēng)傳感器或換能器(transducer))，譬如是聲波或超聲波收發(fā)器，可以用來(lái)作醫(yī)療器官影像的量測(cè)、手勢(shì)偵測(cè)、三維觸控、指紋感測(cè)、皮下生物資訊(微血管資訊、血流資訊)量測(cè)等，可以以空氣或流體當(dāng)作介質(zhì)，也可以是物體接觸式。傳統(tǒng)的實(shí)施技術(shù)通常是使用壓電材料，譬如是聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride,PVDF)或鋯鈦酸鉛(Lead Zirconate Titanate,PZT)等等，其操作的模式是使用材料的d33模式，亦即使施予材料的電場(chǎng)方向與其振動(dòng)方向平行。

圖1A與1B顯示一種傳統(tǒng)的d33振動(dòng)式收發(fā)器的示意圖。如圖1A與1B所示，傳統(tǒng)的d33振動(dòng)式收發(fā)器300包括一壓電材料塊310。壓電材料塊310的上端及下端被通以電壓源340而產(chǎn)生電場(chǎng)而使壓電材料變形，當(dāng)電場(chǎng)持續(xù)變化時(shí)，壓電材料塊310會(huì)沿著振動(dòng)方向320振動(dòng)，壓電材料塊310產(chǎn)生的電場(chǎng)方向330與振動(dòng)方向320平行時(shí)，稱(chēng)為操作在d33模式。譬如，在圖1A中，電壓源340分別對(duì)第一電極311與第二電極312施予負(fù)電壓及正電壓，造成朝上的電場(chǎng)方向330以及壓電材料塊310的收縮；而在圖1B中，電壓源340分別對(duì)第一電極311與第二電極312施予正電壓及負(fù)電壓，造成朝下的電場(chǎng)方向330以及壓電材料塊310的伸長(zhǎng)。當(dāng)施予圖1A與1B的交替電場(chǎng)時(shí)，可以造成壓電材料塊310的伸縮振動(dòng)。

在制造上，PVDF是一種工程塑膠，不易采用光刻(Lithography)等半導(dǎo)體制程來(lái)進(jìn)行曝光、顯影等加工方式，加工方式通常僅能依靠例如雷射加工。因此，要將PVDF整合到半導(dǎo)體制程是很有問(wèn)題的。PZT具有污染性，很難微加工，而且需要使用塊狀材料才能實(shí)現(xiàn)d33的操作模式(譬如薄膜PZT操作于d31模式)。塊狀材料的PZT通常采用燒結(jié)方式來(lái)生產(chǎn)，燒結(jié)溫度高達(dá)700至800℃，甚至高達(dá)1000℃。因此，傳統(tǒng)的d33的PZT元件都是獨(dú)立的元件，也很難整合到半導(dǎo)體的制程，甚至無(wú)法與集成電路制程做整合，將壓電元件制作整合于集成電路。且鉛對(duì)于半導(dǎo)體裝置又具有污染性。再者，PZT需要用白金當(dāng)作電極，使得制造成本高昂。

再者，傳統(tǒng)的壓電材料在操作時(shí)，所施加的電壓通常是幾十伏特到幾百伏特。這么高的電壓在系統(tǒng)整合時(shí)是一個(gè)問(wèn)題，與半導(dǎo)體制程整合時(shí)也是一大問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置，具有的優(yōu)點(diǎn)是容易與半導(dǎo)體制程整合，加工容易、成本低、無(wú)污染性。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種類(lèi)壓電d33振動(dòng)式裝置，至少包括多個(gè)電晶體以及多個(gè)接收器。這些接收器電連接至這些電晶體，各電晶體控制對(duì)應(yīng)的各接收器接收被一物體反射一第一振波所產(chǎn)生的一第二振波而產(chǎn)生一感測(cè)信號(hào)。各接收器具有一第一電極、一第二電極及位于第一電極與第二電極之間且由半導(dǎo)體金屬化合物形成后產(chǎn)生的一納米間隙。

優(yōu)選地，各該接收器更作為一發(fā)射器用，而作為一收發(fā)單元，該收發(fā)單元與該些電晶體的對(duì)應(yīng)的一個(gè)組成為一集成化收發(fā)器，于各該集成化收發(fā)器中，該電晶體于一第一時(shí)間點(diǎn)控制該收發(fā)單元發(fā)射出該第一振波以后，于一第二時(shí)間點(diǎn)控制該收發(fā)單元接收該第二振波。

優(yōu)選地，更包括：一基板，其中各該集成化收發(fā)器設(shè)置于該基板上，各該電晶體設(shè)置于該基板上或該基板內(nèi)，各該收發(fā)單元鄰近該電晶體。