# 特征比对分析
## 对比文件名称
2014-08-07_发明申请_US20140219521A1 BIOMETRIC SENSING DEVICE FOR THREE DIMENSIONAL IMAGING OF SUBCUTANEOUS STRUCTURES EMBEDDED WITHIN FINGER TISSUE
## 目标专利名称
三端口压电超声换能器 CN107107114B
## 本次调用模型名称
DeepSeek-R1
## 特征比对表格
| 技术特征描述及公开性判断 | 对比文件原文引用 | 公开性论述 |
| **技术特征A《直接公开》**<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 | [0054]段："During this transmit cycle, switch 27 is switched to ground by processor 13 to ground the receive electrodes 20... transmit beam 46 is launched into the tissue of the finger 30..."<br>[0060]段："In the ultrasound imaging mode the receive electrodes 19 are grounded during the transmission cycle or phase..."<br>图6A-6B及相应描述说明了发射孔径的选择和发射信号的施加。 | 对比文件明确公开了在发射周期（第一时间段）期间，处理器13控制信号发生器12通过选定的发射电极（对应于第一电极）施加输入信号，从而发射超声波束（第一超声信号）。这直接对应于技术特征A中“在第一时间段期间，响应于来自收发器电路的信号，借助于...第一电极发射第一超声信号”。处理器13和信号发生器12共同构成了收发器电路的功能。 |
| **技术特征B《隐含公开》**<br>所述PMUT包含安置于腔上方的膜片 | [0004]段："Sonavation, Inc. ... manufactures biometric sensing devices having a ceramic Micro-Electro Mechanical System (MEMS) piezoelectric array..."<br>[0032]段："each element 11 is 40 microns square by 100 microns deep, thereby yielding a dense sensor array 10 having a 20 MHz fundamental frequency sonic wave elements 11. A spacing of 10 microns is used between elements 11..."<br>图1B展示了由填充材料17隔开的压电元件11阵列。 | 对比文件公开了MEMS压电阵列，其由独立的压电陶瓷支柱（元件11）组成，这些支柱被填充材料17隔开并安装在支撑衬底24上。虽然未明确提及“安置于腔上方的膜片”，但MEMS压电换能器的常规构造包含可振动的结构。本领域技术人员能够理解，为了实现超声振动，压电元件必须具有某种可移动的机械结构（例如膜片或悬臂梁），并且其下方通常需要空腔以实现有效的振动。因此，对比文件隐含公开了具有可振动结构（可视为广义的“膜片”）的压电超声换能器。 |
| **技术特征C《隐含公开》**<br>所述膜片包含压电层堆叠 | [0004]段："The piezo-ceramic elements 11 can have shapes other than rectangular..."<br>[0031]段："Sensor array elements 11 may be of lead zirconate titanate (PZT) or other material having similar properties, preferably, PZT 1-3 composite." | 对比文件明确指出阵列元件11由压电材料（如PZT）制成。虽然其描述为“支柱”或“元件”，而非明确的分层“堆叠”，但对于MEMS压电换能器而言，压电材料本身通常与电极结合构成功能单元。本领域技术人员能够毫无疑义地推断，用于超声发射和接收的压电元件必然包含压电材料层以及与之电耦合的电极，这实质上构成了一个压电功能堆叠。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征D《直接公开》**<br>所述压电层堆叠包含压电层、所述第一电极和第二电极 | [0032]段："Transmit electrodes (or lines) 19 and receive electrodes (or lines) ... are provided above and below, respectively, along sensor array 10."<br>图1A、2显示了分别位于元件顶部和底部的发射电极19和接收电极20。 | 对比文件明确公开了压电元件11具有压电材料（如PZT），并且具有位于其上的发射电极19（对应于第一电极）和位于其下的接收电极20（对应于第二电极）。这直接构成了压电层（元件11的压电材料）以及第一和第二电极。因此，技术特征D被直接公开。 |
| **技术特征E《直接公开》**<br>所述第一电极与所述收发器电路的第一部分电耦合 | [0030]段："...the input signal generated by input signal generator 12 is coupled to sensor array 10 by a signal multiplexer 15a..."<br>[0032]段及图2：发射电极19连接到多路复用器15a。 | 对比文件明确公开了发射电极19（第一电极）通过多路复用器15a与信号发生器12（收发器电路的一部分）电连接。这直接对应于“第一电极与收发器电路的第一部分电耦合”。 |
| **技术特征F《未公开》**<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 | [0032]段："Transmit electrodes (or lines) 19 and receive electrodes (or lines) ... are provided **above and below**, respectively, along sensor array 10."（强调为后加） | 在目标专利中，第一和第二电极都位于压电层的**同一侧**（与腔对置的第一表面）。而在对比文件中，发射电极19和接收电极20明确分别位于压电元件11的**顶部和底部**（即不同表面）。两者电极的物理位置和布局存在根本差异。该特征未被公开。 |
| **技术特征G《未公开》**<br>所述第一表面与所述腔对置 | 对比文件未描述“腔”结构。元件11是实心支柱，嵌入在填充材料17中（图1B）。 | 目标专利的核心结构之一是“安置于腔上方的膜片”，腔是膜片能够振动的重要条件。对比文件中的压电元件是实心陶瓷支柱，周围是固体填充材料，没有公开任何“腔”结构，更谈不上电极表面与腔对置。该特征未被公开。 |
| **技术特征H《未公开》**<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。 | [0054]段："During this transmit cycle, switch 27 is switched to ground by processor 13 to ground the receive electrodes 20..."<br>[0056]段："After transmit beam 46 is launched... and an additional period for ring down... the receive cycle can then begin."<br>[0060]段："...the receive electrodes 19 are grounded during the transmission cycle or phase while switched off from ground during the receive phase during which all transmitting elements 11 are grounded." | 对比文件明确描述了**分时**操作：在发射周期，接收电极被接地；在发射波束发射并有一段振铃衰减时间后，才开始接收周期，此时发射电极被接地。这种操作模式是为了防止发射信号对接收电路造成干扰或损坏，明确排除了发射和接收时间段的重叠。而目标专利的核心创新点之一正是允许发射和接收时间段至少部分重叠甚至同时进行。因此，该特征未被公开。 |
| **技术特征I《未公开》**<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。 | 同上（技术特征H的引用）。对比文件的操作模式是严格分时的。 | 如特征H所述，对比文件的操作模式是发射和接收交替进行，且有明确的接地切换以防止同时操作。目标专利所强调的“同时”发射和接收，在对比文件中既未明确描述，也与其揭示的接地切换机制相矛盾。因此，该特征未被公开。 |
| **技术特征J《未公开》**<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。 | 对比文件未描述“膜片”、“腔的壁”、“内部部分”、“外部部分”等结构。电极19和20是覆盖整个元件顶部和底部的导线，或是按行/列排列的导线（图2）。 | 该特征涉及目标专利特有的电极空间布局：在单个膜片上，将第一（发射）电极置于内部，第二（接收）电极置于外部并靠近腔壁。对比文件中的电极是覆盖整个元件阵列的行和列导线，不存在单个振动结构上的内部/外部电极划分。该特征未被公开。 |
| **技术特征K《未公开》**<br>其中所述第二电极的一部分延伸超出所述腔的所述壁。 | 对比文件未描述“腔”和“腔的壁”。 | 该特征依赖于目标专利特有的腔体结构。对比文件中无相应结构，故未被公开。 |
| **技术特征L《未公开》**<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。 | 对比文件仅描述了发射电极和接收电极（19, 20），未描述任何第三电极。 | 目标专利的三端口设计包含一个独立的参考（第三）电极。对比文件的系统是双端口（发射和接收）设计，没有公开第三电极。该特征未被公开。 |
| **技术特征M《未公开》**<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。 | 对比文件未描述第三电极或参考电极。虽然有接地开关（26,27），但它们是在不同时间将发射或接收电极连接到地，并非一个始终连接的公共参考电极。 | 目标专利的参考电极是一个始终与发射和接收电极配合使用的共同电极。对比文件没有这样的结构。虽然其有接地操作，但作用是为了在非活动期间屏蔽电极，而非作为信号参考。该特征未被公开。 |
| **技术特征N《隐含公开》**<br>其中所述参考电极的电压箝位到接地或其它参考电压。 | [0035]段："The benefit of ground switches 26 and 27 is that it avoids additional switching... thereby avoiding unwanted additional capacitive loads..."<br>[0054], [0056], [0060]段：描述了在发射周期将接收电极接地，在接收周期将发射电极接地。 | 对比文件虽然没有目标专利所述的独立参考电极，但其公开了通过接地开关（26, 27）将非活动状态的电极（发射或接收电极）箝位到地电位。这揭示了在超声换能器操作中，将某些电极电位固定到参考地以减少串扰和寄生负载的技术思想。虽然实现方式（通过开关切换）和目标（屏蔽非活动电极）与目标专利（固定连接的参考电极）有所不同，但本领域技术人员可以从中得到将电极电位箝位到参考电压以改善性能的技术启示。因此，该特征被隐含公开。 |
| **技术特征O《未公开》**<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。 | 对比文件描述的是实心压电陶瓷支柱的振动，而非“安置于腔上方的膜片”的“挠曲运动”。其振动模式是压电材料本身的体振动。 | 目标专利明确限定了“膜片”在“腔”上方的“挠曲”运动模式。对比文件中的元件是实心支柱，其振动机制是压电材料的逆压电效应导致的体积形变，与薄膜在腔上的弯曲振动（挠曲）在结构原理和振动模式上有本质区别。该特征未被公开。 |
| **技术特征P《隐含公开》**<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。 | [0004]段："When this piezoelectric material is formed into a pillar ... it has a unique set of properties that enable it to mechanically oscillate when an electric field is applied..."<br>[0040]段："When an element 11 is driven at a resonant frequency ... its oscillation is directed or transmitted..." | 对比文件公开了压电元件在电信号驱动下发生机械振荡。本领域公知，压电材料在振荡时，其内部必然产生交替的拉伸和压缩应力。虽然对比文件未明确描述电极所经历的“负载循环”，但电极附着在振荡的压电材料上，必然会经历材料形变带来的应力变化。因此，可以合理推断出该特征。 |
| **技术特征Q《未公开》**<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。 | 对比文件未分析或提及不同电极所经历的应力循环之间的相位关系。 | 目标专利详细讨论了电极间应力循环的相位关系（同相或异相），这是优化其多端口性能的一个重要方面。对比文件完全没有涉及此内容。该特征未被公开。 |
| **技术特征R《未公开》**<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。 | 同上。 | 未被公开。 |
| **技术特征S《未公开》**<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°。 | 同上。 | 未被公开。 |
| **技术特征T《未公开》**<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。 | 对比文件中，电极功能是固定的：发射电极19只用于发射，接收电极20只用于接收（见[0032]段）。没有描述任何电极可以在发射和接收模式之间切换。 | 目标专利的此特征描述了电极的可切换功能。对比文件明确采用了发射和接收电极分离的固定架构，与可切换模式的特征相悖。该特征未被公开。 |
## 结论
根据以上比对分析：
- **直接公开**的技术特征有：A, D, E。
- **隐含公开**的技术特征有：B, C, N, P。
- **其余技术特征（F, G, H, I, J, K, L, M, O, Q, R, S, T）均未被对比文件公开**，主要涉及目标专利特有的三端口结构、腔上膜片设计、电极在膜片上的特定布局、发射与接收时间段的重叠/同时操作、应力循环相位关系以及电极模式切换等创新点。
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