对比文件名称：2014-08-21_发明申请_US20140232241A1 PIEZOELECTRIC ARRAY EMPLOYING INTEGRATED MEMS SWITCHES
目标专利名称：三端口压电超声换能器CN107107114B
模型名称：DeepSeek-R1
作为资深专利代理师，我将严格按照目标专利权利要求的技术特征划分，结合说明书原文进行解释，并对对比文件进行深度比对分析。
**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》** | 参见图2A及相关描述：“The piezoelectric membrane 210 is further coupled to a drive/sense electrode 221... the drive/sense electrode is coupled to a first pole of the MEMS switch 245... the MEMS switch 245 is operable to switchably pass a time varying sense or drive voltage signal between the drive/sense electrode 221 and the drive/sense channel 227.” (段落[0034]) | 目标专利中，该特征描述了使用PMUT的特定电极在特定时间段发射超声信号的基本操作。对比文件公开了压电膜（piezoelectric membrane 210）与驱动/感测电极（drive/sense electrode 221）耦合，该电极可通过MEMS开关（245）连接到驱动/感测通道（227）。当开关闭合时，施加到通道227的时变驱动电压信号可传递至驱动/感测电极221，从而使压电膜210振动并发射超声波。虽然对比文件未明确限定“第一时间段”，但其描述的开关控制功能隐含了在开关闭合的时间段内，电极可响应来自通道（可连接至外部收发器电路）的信号而工作于发射模式。因此，本领域技术人员能够从对比文件推断出该技术特征。 |
| **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》** | 参见图5A及相关描述：“The transducer element 502 also includes a bottom surface 506 that is attached to a top surface of the transducer substrate 501... An annular support 536, having a hole 541 with an axis of symmetry defining a center of the transducer element , mechanically couples the piezoelectric membrane 510 to the transducer substrate 501.” (段落[0052]) | 目标专利中，PMUT膜片是安置于腔上方、可振动的结构。对比文件图5A清晰地示出了换能器元件502，其包括由环形支撑536连接到衬底501的压电膜510。支撑536中心的孔541实质上在膜片下方形成了腔体，膜片（包含压电膜510等层）悬置于该腔上方。该结构与本领域公知的PMUT结构一致，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》** | 参见图5A：“The transducer element 502 includes a convex or dome-shaped piezoelectric membrane 510 disposed between a reference electrode 512 and a drive/sense electrode 514.” (段落[0051]) | 目标专利说明书（如[0004], [0005]段）表明，“压电层堆叠”包含压电层及与之关联的电极。对比文件图5A明确公开了换能器元件502包含压电膜（piezoelectric membrane 510），其被夹在参考电极512和驱动/感测电极514之间。这构成了一个典型的压电层堆叠结构（压电层位于两个电极之间）。因此，该特征被直接公开。 |
| **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》** | 参见图5A及相关描述：“a convex or dome-shaped piezoelectric membrane 510 disposed between a reference electrode 512 and a drive/sense electrode 514.” (段落[0051]) | 目标专利（如[0048]段）强调，其创新方面涉及具有三个或更多电极的PMUT，其中发射和接收电极可形成于同一电极层中，并都位于压电层的同一表面上（如[0010], [0013]段）。对比文件公开的压电层堆叠仅包含一个压电层（510）和两个电极（512, 514），且这两个电极分别位于压电层的两侧（上侧和下侧），而不是目标专利所要求的、均位于“压电层的第一表面上或附近”的两个电极（第一电极和第二电极）。对比文件未公开在压电层同一侧设置两个功能独立（发射与接收）的电极。 |
| **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>**《直接公开》** | 参见图2A及相关描述：“the drive/sense electrode is coupled to a first pole of the MEMS switch 245 while a second pole of the MEMS switch 245 is coupled to a drive/sense channel 227.” (段落[0034]) | 目标专利中，第一电极（发射电极）与收发器电路的一部分电连接。对比文件中，驱动/感测电极221通过MEMS开关245连接到驱动/感测通道227。通道227可进一步连接到外部控制器或ASIC（如图1C、1D中的212），这相当于收发器电路的一部分。因此，电极通过开关和通道与外部电路的电耦合关系被直接公开。 |
| **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》** | 参见图5A：“a convex or dome-shaped piezoelectric membrane 510 disposed between a reference electrode 512 and a drive/sense electrode 514.” (段落[0051]) | 目标专利（如[0010], [0013], [0040]段）明确且反复强调，其第一电极（发射电极）和第二电极（接收电极）都安置于“压电层的第一表面上或附近”，且该表面与腔对置。这是实现其“三端口”结构及同时收发功能的关键布局。对比文件公开的电极（512, 514）分别位于压电膜510的两侧（上侧和下侧），并非位于同一表面上。因此，该特定的电极布局特征未被公开。 |
| **技术特征G**<br>所述第一表面与所述腔对置。<br>**《隐含公开》** | 参见图5A：压电膜510位于参考电极512和驱动/感测电极514之间，下方为支撑536及孔541形成的腔。结合图5C：“the drive/sense electrode 514 is disposed below the bottom surface of the planar piezoelectric membrane 590, while the reference electrode 512 is disposed above the top surface.” (段落[0054]) | 目标专利中，“第一表面与所述腔对置”限定了承载第一、第二电极的表面朝向与腔相反的方向。对比文件图5A和图5C示出了两种电极配置。在图5C的平面膜片结构中，驱动/感测电极514位于平面压电膜590的下方（即靠近腔的一侧），而参考电极512位于上方。若将图5C中的上电极（512）视为目标专利的“第一电极”，则其所在的表面（压电层上表面）与腔对置。虽然对比文件未明确将此上电极用作发射或接收电极，但其示出了电极可位于压电层与腔对置的表面上的可能性。本领域技术人员可以理解，根据设计需要，电极可以布置在膜片的任一侧。因此，该位置关系被隐含公开。 |
| **技术特征H**<br>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》** | 对比文件未描述使用不同的电极同时进行发射和接收操作。其驱动/感测电极221/514是共用的（见段落[0034]），需要通过开关切换模式。 | 这是目标专利的核心创新点之一（参见[0008], [0048], [0050]段），旨在解决传统双端口PMUT因发射/接收切换（ts）导致信号重叠检测困难的问题（参见[0061]-[0063]段）。其要求通过不同的电极（第一电极和第二电极）分别连接至收发器电路的不同部分，并实现发射时间段与接收时间段的至少部分重叠（包括同时进行）。对比文件仅公开了一个驱动/感测电极，该电极通过同一个MEMS开关和通道，在驱动（发射）模式与感测（接收）模式之间切换（见段落[0034], [0057]），未公开使用两个独立的电极分别专用于发射和接收，更未公开这两个电极的操作时间段可以重叠。因此，该特征未被公开。 |
| **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》** | 对比文件未描述同时的发射和接收操作。 | 这是技术特征H的具体实施方式和目标专利的重要优势（参见[0009], [0015], [0021], [0048], [0066]段）。对比文件完全没有提及或暗示可以通过同一PMUT上的不同电极同时执行发射和接收功能。其操作模式是基于时间复用的切换。因此，该特征未被公开。 |
| **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》** | 对比文件未描述电极在膜片上的内部部分和外部部分的特定位置关系。 | 目标专利（如[0010], [0040], [0048]段）详细描述了优化电极布局以利用膜片振动时内部与外部区域相反的机械应力状态（拐点区），从而提高效率。对比文件中的电极（如图5A中的514）通常是覆盖大部分膜片区域的整体，并未分割为内部和外部部分并赋予不同的发射/接收功能。该特定的电极位置关系特征未被公开。 |
| **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》** | 对比文件未描述电极延伸超出腔壁的特征。 | 目标专利（如[0010], [0014], [0040]段）提及该特征作为电极布局的一种可能选项。对比文件中未公开任何电极具有超出下方腔体边界延伸的部分。 |
| **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>**《直接公开》** | 参见图5A：“a convex or dome-shaped piezoelectric membrane 510 disposed between a reference electrode 512 and a drive/sense electrode 514.” 以及图5C：“the drive/sense electrode 514 is disposed below the bottom surface of the planar piezoelectric membrane 590, while the reference electrode 512 is disposed above the top surface.” (段落[0051], [0054]) | 目标专利中，第三电极是参考电极，安置于压电层与腔之间（参见[0010], [0016]段）。在图5A的对比文件结构中，参考电极512位于压电膜510的下方。由于压电膜510下方是腔（由孔541形成），因此参考电极512实质上位于压电层（510）与腔之间。在图5C的平面膜片结构中，若将下电极514视为参考电极，其同样位于压电层（590）与腔之间。因此，该结构特征被直接公开。 |
| **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>**《直接公开》** | 参见段落[0034]：“A transducer element including a piezoelectric membrane is coupled, via a reference electrode 211, to a reference potential, such as ground.” | 目标专利中，第三电极作为共同的参考电极（参见[0010], [0016], [0017]段）。对比文件明确将其一个电极（图2A中的211，图5A中的512）描述为“参考电极（reference electrode）”并连接到参考电位（如地）。因此，该配置被直接公开。 |
| **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>**《直接公开》** | 参见段落[0034]：“coupled, via a reference electrode 211, to a reference potential, such as ground.” | 目标专利中，参考电极的电压被箝位到接地或其他参考电压（参见[0010]段）。对比文件明确说明参考电极耦合到参考电位，例如地（ground）。这直接公开了该特征。 |
| **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》** | 参见图5A及相关描述：“An annular support 536... mechanically couples the piezoelectric membrane 510 to the transducer substrate 501.” (段落[0052]) 以及段落[0002]：“a piezoelectric membrane capable of mechanical deflection of the membrane in response to a time-varying driving voltage.” | 目标专利描述了膜片由锚定结构支撑、悬置于腔上并可振动（参见[0005], [0011], [0018]段）。对比文件图5A公开了膜片（压电膜510）通过环形支撑536锚定在衬底上，下方有腔（孔541）。同时，对比文件明确指出压电膜能够响应时变驱动电压而发生机械偏转（挠曲）（段落[0002]），这即是其作为换能器进行发射和接收的操作模式。因此，该特征被直接公开。 |
| **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》** | 对比文件未具体描述电极所经历的应力循环特征。 | 目标专利（如[0011]段）结合其特定的电极布局（内部和外部），描述了每个电极经历的振荡负载循环。这是其理论工作原理的一部分。对比文件仅泛泛描述了膜片的机械偏转，未针对不同的电极区域分析或描述其应力状态和负载循环。 |
| **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》** | 对比文件未涉及电极应力循环的相位关系。 | 这是目标专利（[0011]段）描述的两种可能相位关系之一，取决于电极相对于拐点区的位置（参见[0070]段）。对比文件完全没有涉及此内容。 |
| **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》** | 对比文件未涉及电极应力循环的相位关系。 | 同技术特征Q，对比文件未涉及此内容。 |
| **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》** | 对比文件未涉及电极应力循环的相位关系。 | 同技术特征Q，对比文件未涉及此内容。 |
| **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>**《隐含公开》** | 参见段落[0034]：“the MEMS switch 245 is operable to switchably pass a time varying sense or drive voltage signal between the drive/sense electrode 221 and the drive/sense channel 227.” 以及段落[0057]：“controller 812 responsible for... switch addressed transducer elements between drive and sense modes.” | 目标专利（[0012]段）描述了第二电极（接收电极）本身也可被配置为在不同时间段切换其模式。虽然这是目标专利一个可选的实施方式（参见[0089]段及图19），但其本质仍是一个电极在驱动（发射）和感测（接收）模式之间的切换。对比文件明确公开了其驱动/感测电极（如221）可以通过开关和控制器，在驱动（drive）模式和感测（sense）模式之间切换（段落[0034], [0057]）。因此，一个电极可被配置为在不同时间段工作于不同模式的特征，被对比文件隐含公开。 |
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