# 专利特征比对评估报告
**对比文件名称**: 2010-07-01_发明申请_US20100168583A1 ENHANCED ULTRASOUND IMAGING PROBES USING FLEXURE MODE PIEZOELECTRIC TRANSDUCERS
**目标专利名称**: 217三端口压电超声换能器CN107107114B
**模型名称**: GPT-4
作为资深专利代理师，我将根据目标专利权利要求划分的技术特征，结合说明书对特征的解释，对对比文件进行逐一比对分析。本次评估将严格遵循直接公开和隐含公开的判断标准。
## 特征比对表格
| 技术特征描述及公开性判断结果 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A**<br>在第一时间段期间，响应于来自收发器电路的信号，借助于压电微机械超声换能器PMUT的第一电极发射第一超声信号，<br>**《隐含公开》** | 对比文件[0004]段：“pMUTs generate or transmit ultrasonic energy through application of AC voltage to a piezoelectric material suspended membrane causing it to undergo flexural mode resonance.”<br>对比文件[0039]段：“In one aspect of the method, a bipolar transmit voltage is applied that is above the coercive voltage of the piezoelectric material... This results in higher acoustic energy output from the membrane...” | 对比文件明确公开了向PMUT的压电元件施加交流电压（来自控制电路）以发射超声波。虽然未明确使用“第一时间段”和“第一电极”的表述，但“发射超声信号”是PMUT的基本功能之一。本领域技术人员阅读对比文件后，能够毫无疑义地理解到“响应于来自电路的信号，借助于PMUT的电极发射超声信号”这一技术方案。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征B**<br>所述PMUT包含安置于腔上方的膜片，<br>**《直接公开》** | 对比文件[0004]段：“...a piezoelectric material suspended membrane...”<br>对比文件[0048]段图2说明文字：“...piezoelectric membranes 35...”<br>对比文件[0048]段：“The air-backed cavities provide optimum acoustic performance. The air-backed cavity 50 allows greater vibration in the piezoelectric membrane 35...” | 对比文件明确、直接地描述了PMUT包含悬浮的压电膜片（suspended membrane），并且该膜片位于空气背腔（air-backed cavity）上方以实现更好的振动性能。这与目标专利中“安置于腔上方的膜片”的技术特征完全相同。因此，该技术特征被对比文件直接公开。 |
| **技术特征C**<br>所述膜片包含压电层堆叠，<br>**《直接公开》** | 对比文件[0048]段：“Top electrode 32 and bottom electrode 20 sandwich piezoelectric array elements 22...”<br>对比文件[0056]段：“...piezoelectric elements 22 of the pMUT device...”<br>对比文件图2、5等图示了包含压电层和电极的堆叠结构。 | 对比文件中的pMUT元件明确由压电材料层和上下电极构成，即形成了压电层堆叠结构。例如，图2展示了被上下电极夹在中间的压电阵列元件22。这直接公开了“膜片包含压电层堆叠”这一特征。 |
| **技术特征D**<br>所述压电层堆叠包含压电层、所述第一电极和第二电极，<br>**《未公开》** | 对比文件[0048]段描述了“top electrode 32”和“bottom electrode 20”。<br>对比文件[0055]段描述了“pairs of spaced-apart bottom electrodes”。 | 对比文件公开了pMUT具有电极，例如顶电极和底电极。然而，目标专利权利要求中的“第一电极和第二电极”特指均位于压电层同一侧（与腔对置的表面）且功能独立的两个电极（分别用于发射和接收）。对比文件中的顶电极和底电极通常构成一个端口（用于对一个压电区域施加电场），并未公开在同一压电层堆叠的同一侧表面上设置两个功能独立的电极。对比文件[0055]段的“pairs of... bottom electrodes”是位于衬底上的底电极对，用于接触压电元件，其作用与目标专利中位于膜片同一侧的两个独立电极不同。因此，该技术特征既未被直接公开，也未被隐含公开。 |
| **技术特征E**<br>所述第一电极与所述收发器电路的第一部分电耦合，<br>**《未公开》** | 对比文件[0048]段：“...the patterned through-wafer interconnects 42 provide direct electrical connection from the piezoelectric membranes 35 to the semiconductor device 44...”<br>对比文件[0052]段：“Because each piezoelectric element 22 is electrically isolated... the individual elements may be separately driven...” | 对比文件公开了PMUT的电极通过穿硅互连等方式与半导体器件（包含控制电路）电连接。但是，目标专利中“与收发器电路的第一部分电耦合”隐含了发射电路部分与一个特定电极（第一电极）连接。对比文件未区分收发器电路的不同部分与不同电极的连接关系，其电路连接是针对整个压电元件的驱动和接收。因此，该特定连接关系未被公开。 |
| **技术特征F**<br>且所述第一电极和所述第二电极中的每一者安置于所述压电层的第一表面上或附近，<br>**《未公开》** | 对比文件[0048]段：“Top electrode 32 and bottom electrode 20 sandwich piezoelectric array elements 22”。 | 对比文件公开的电极布置是典型的“三明治”结构，即一个电极在压电层上表面（顶电极），另一个在压电层下表面（底电极）。这与目标专利要求两个电极都位于“压电层的第一表面上或附近”（即同一侧）的技术方案完全不同。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征G**<br>所述第一表面与所述腔对置<br>**《直接公开》** | 对比文件[0048]段结合图2：“The air-backed cavities provide optimum acoustic performance... The air-backed cavity 50 allows greater vibration in the piezoelectric membrane 35...” | 在对比文件图2所示的pMUT结构中，压电膜片35（包含压电层和电极）面向空气背腔50。因此，压电层面向腔的表面（可视为“第一表面”）与腔是对置关系。这直接公开了该特征。 |
| **技术特征H**<br>和在第二时间段期间，借助于所述第二电极接收第二超声信号，所述第二电极与所述收发器电路的第二且不同的部分电耦合，其中所述第一时间段和所述第二时间段至少部分地重叠。<br>**《未公开》** | 对比文件[0004]段：“Received ultrasonic energy is transformed by the pMUT, with the ultrasonic energy generating a piezoelectric voltage (‘receive signal’) due to flexural mode resonance vibrations of the microfabricated membrane.”<br>对比文件[0032]段：“A method for generating enhanced receive signals of a flex mode transducer is provided. The method comprises applying a DC bias during and/or prior to receive flexural mode resonance of a piezoelectric element.” | 对比文件公开了PMUT可以接收超声信号并将其转换为电信号（接收信号）。然而，目标专利的核心创新点之一在于“借助于第二电极接收”且“第一时间段和第二时间段至少部分地重叠”，这为实现同时或部分重叠的发射和接收提供了硬件基础。对比文件全文描述的是传统的脉冲回波操作模式，即发射和接收在时间上是分时的。其“增强接收信号”的方法是通过施加直流偏压等信号处理手段，而非通过一个独立的第二电极在发射时段进行接收。对比文件没有公开使用一个独立的第二电极进行接收，更没有公开该电极连接到收发器电路中一个独立且不同的部分（接收电路），并在时间上与发射至少部分重叠地工作。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征I**<br>其进一步包括同时地借助于所述第一电极发射所述第一超声信号并借助于所述第二电极接收所述第二超声信号。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 这是技术特征H中“至少部分地重叠”情况的进一步限定和具体化，即完全同时的发射和接收。如对特征H的分析，对比文件未公开使用两个独立电极实现发射和接收功能，因此更不可能公开这两个功能同时进行。对比文件的发射和接收是使用同一压电元件（通过同一对电极）在不同时间段进行的。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征J**<br>其中：所述第一电极安置于所述膜片的内部部分中，且所述第二电极安置于所述膜片的外部部分中，所述外部部分接近于所述腔的壁且处在所述壁与所述第一电极之间。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 这是对两个独立电极在膜片上具体空间位置的限定。对比文件完全没有描述或暗示在单个PMUT膜片上设置内部和外部两个独立电极的布局。其电极通常是覆盖整个压电元件区域或规则图案（如叉指状）。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征K**<br>其中所述第二电极的一部分延伸超出所述腔的所述壁。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 这是对第二电极具体形状和位置的进一步限定。对比文件未公开任何关于电极延伸超出腔壁的配置。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征L**<br>其中所述膜片包含第三电极，所述第三电极安置于所述压电层与所述腔之间。<br>**《未公开》** | 对比文件[0048]段描述了“bottom electrode 20”。该底电极位于压电层之下。 | 对比文件中的底电极（bottom electrode 20）位于压电层和衬底/腔之间。然而，在目标专利的语境中，“第三电极”是与第一、第二电极功能不同的参考电极。对比文件的底电极是用于驱动/接收的功能电极之一（与顶电极配对），而非专门配置的参考电极。且目标专利要求第三电极与第一、第二电极在同一压电层的两侧，而对比文件的底电极与顶电极配对，其系统架构不同。因此，不能认为对比文件公开了作为“参考电极”的第三电极。该技术特征未被公开。 |
| **技术特征M**<br>其中所述第三电极被配置为与所述第一电极和所述第二电极中的每一者一样的参考电极。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 如上所述，对比文件没有公开专门配置的、作为公共参考电极的第三电极。其底电极是功能电极。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征N**<br>其中所述参考电极的电压箝位到接地或其它参考电压。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 这是对参考电极工作状态的限定。对比文件未公开此类配置。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征O**<br>其中：所述膜片受锚定结构支撑并在所述腔上方延伸，所述膜片经配置以在所述PMUT接收或发射超声信号时，经历挠曲运动和振动中的一者或两者并在第一挠曲模式中操作。<br>**《直接公开》** | 对比文件[0004]段：“...suspended membrane causing it to undergo flexural mode resonance.”<br>对比文件[0004]段：“This causes flextensional motion of the membrane to generate acoustic transmit output from the device.”<br>对比文件[0028]段：“The terms ‘flexural mode,’ ‘flexure mode,’ ‘flex mode’ and ‘flextensional mode’ are used interchangeably...” | 对比文件的核心就是关于“弯曲模式（flexure mode）”压电换能器。其明确公开了悬浮膜片（suspended membrane）在电信号激励下发生弯曲模式共振（经历挠曲运动和振动）以发射超声波，以及在接收超声波时发生弯曲模式共振产生电信号。这直接公开了膜片被支撑、在腔上方延伸、并在操作时经历挠曲运动/振动的特征。 |
| **技术特征P**<br>其中，在所述第一挠曲模式中，所述第一电极和所述第二电极中的每一者经历包含拉伸和压缩应力的交替周期的相应的第一振荡负载循环和第二振荡负载循环。<br>**《未公开》** | 对比文件[0004]段描述了膜片经历弯曲模式共振，这本质上涉及拉伸和压缩应力。 | 对比文件公开了膜片在弯曲振动时会产生应力变化。然而，目标专利该特征限定了“第一电极和第二电极中的每一者”经历各自的振荡负载循环，这预设了存在两个独立电极，且每个电极覆盖的膜片区域经历应力循环。对比文件未公开具有两个独立电极的PMUT结构，因此无法得出两个电极各自经历负载循环的结论。该技术特征未被公开。 |
| **技术特征Q**<br>其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环大致同相。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 这是对两个假设存在的独立电极所经历应力循环相位关系的限定。对比文件未涉及此内容。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征R**<br>其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环异相。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 同特征Q，对比文件未涉及此内容。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征S**<br>其中所述第一振荡负载循环和所述第二振荡负载循环异相180°。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 同特征Q、R，对比文件未涉及此内容。因此，该技术特征未被公开。 |
| **技术特征T**<br>其中所述第二电极经配置以在所述第一时间段期间处于发射模式中且在所述第二时间段期间处于接收模式中。<br>**《未公开》** | 无相应公开内容。 | 该特征描述了第二电极可在发射和接收模式间切换。对比文件全文未提及任何电极具有可切换的发射/接收模式配置。其发射和接收都是通过同一个压电元件（及电极对）实现的。因此，该技术特征未被公开。 |
## 结论
综上所述，对比文件US20100168583A1公开了目标专利中关于PMUT基本结构（膜片、腔、压电层堆叠、弯曲模式操作）以及发射超声波功能的技术特征。然而，**对比文件完全没有公开目标专利最核心、最具创新性的技术特征：在单个PMUT膜片的压电层同一侧设置两个功能独立且空间分离的电极（第一电极和第二电极），并利用这两个电极实现发射和接收信号在时间上至少部分重叠甚至同时的操作**。此外，对比文件也未公开由此核心特征衍生出的具体电极布局、参考电极配置、负载循环相位关系等从属特征。
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