超声换能器及其制作方法、显示面板与流程

本发明涉及传感，尤其涉及超声换能器及其制作方法、显示面板。

背景技术：

1、指纹识别技术在手机、平板电脑等移动终端以及门禁系统、保险柜等安全防护领域具有广泛地应用。目前指纹识别技术中指纹采集的实现方式主要有光学式、电容式和超声成像式，其中超声波指纹识别技术的指纹采集具有3d特性，并且用户手指可以不接触指纹采集设备，可以提高识别的安全性和用户的使用体验。

2、超声波指纹识别技术常采用压电式微机械超声换能器(piezoelectricmicromachined ultrasonic transducers，简称pmut)或者电容式微机械超声换能器(capacitive micromachined ultrasonic transducers，简单cmut)作为超声波的发射器件和接收器件。cmut相较于传统的pmut具有更大的信号带宽和穿透能力，在超声成像领域受到极大关注。目前cmut还存在振腔制作难度大，良率低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种超声换能器及其制作方法、显示面板，用以提高产品良率。

2、本发明的第一方面，提供一种超声换能器，包括：

3、驱动背板；

4、第一导电层，位于驱动背板之上；第一导电层包括第一电极，第一电极与驱动背板电连接；

5、第一无机层，位于第一导电层背离驱动背板的一侧；第一无机层与第一导电层之间具有振腔；一个振腔的四周环绕设置有多个微结构；

6、第二导电层，位于第一无机层背离驱动背板的一侧；第二导电层包括第二电极。

7、在本发明提供的超声换能器中，多个微结构包括沿垂直于驱动背板的方向贯穿第一无机层的多个通孔。

8、在本发明提供的超声换能器中，第一无机层与第一导电层之间还具有刻蚀腔；第一无机层具有沿垂直于驱动背板的方向贯穿第一无机层的刻蚀过孔；刻蚀腔分别与刻蚀过孔和振腔连接以形成刻蚀通道；

9、其中，环绕同一个振腔设置的多个通孔中，部分通孔复用为刻蚀过孔而与刻蚀腔连接，且至少部分通孔不与刻蚀腔连接。

10、在本发明提供的超声换能器中，多个微结构包括位于第一无机层背离驱动背板一侧的表面的多个凸起结构。

11、在本发明提供的超声换能器中，第一无机层与第一导电层之间还具有刻蚀腔；第一无机层具有沿垂直于驱动背板的方向贯穿第一无机层的刻蚀过孔；刻蚀腔分别与刻蚀过孔和振腔连接以形成刻蚀通道；

12、其中，凸起结构在驱动背板上的正投影与刻蚀过孔在驱动背板上的正投影不重叠。

13、在本发明提供的超声换能器中，微结构在驱动背板上正投影的形状与振腔在驱动背板上的正投影的形状相似。

14、在本发明提供的超声换能器中，振腔在驱动背板上的正投影为中心对称图形；环绕同一个振腔设置的多个微结构关于该振腔的对称中心对称分布。

15、在本发明提供的超声换能器中，振腔在驱动背板上的正投影的形状为圆形；微结构在驱动背板上的正投影为圆形。

16、在本发明提供的超声换能器中，环绕同一个振腔设置的多个微结构中，任意一个微结构在驱动背板上的正投影与该振腔在驱动背板上的正投影之间的间距大小为2μm-10μm。

17、在本发明提供的超声换能器中，环绕同一个振腔设置的多个微结构中，各微结构在驱动背板上的正投影的面积之和小于或等于该振腔在驱动背板上的正投影的面积的1/10。

18、在本发明提供的超声换能器中，环绕同一个振腔设置的多个微结构中，各微结构围绕该振腔排列成多圈；位于同一圈的各微结构在驱动背板上的正投影，与被环绕的振腔在驱动背板上的正投影之间的间距相同；位于同一圈的各微结构在驱动背板上的正投影之间的间距相同。

19、本发明的第二方面，提供一种显示面板，包括上述任一项的超声换能器。

20、本发明的第三方面，提供一种显示装置，包括上述任一项的显示面板。

21、本发明的第四方面，提供一种超声换能器的制作方法，包括：

22、在驱动背板的一侧形成第一导电层；第一导电层包括第一电极，第一电极与驱动背板电连接；

23、在第一导电层背离驱动背板的一侧制作牺牲层，刻蚀牺牲层形成振腔图形和刻蚀腔图形；刻蚀腔图形与振腔图形相连接；

24、在牺牲层背离第一导电层的一侧制作第一无机层，对第一无机层进行刻蚀形成环绕振腔图形的微结构和沿垂直于驱动背板的方向贯穿第一无机层的刻蚀过孔；刻蚀过孔暴露出刻蚀腔图形；

25、采用湿法刻蚀牺牲层，使刻蚀液通过刻蚀过孔依次刻蚀刻蚀腔图形和振腔图形，形成振腔和刻蚀腔；

26、在第一无机层背离驱动背板的一侧形成第二导电层；第二导电层包括第二电极。

27、在本发明提供的方法中，对第一无机层进行刻蚀形成环绕振腔图形的微结构，具体包括：

28、刻蚀第一无机层以形成多个沿垂直于驱动背板的方向贯穿第一无机层的通孔。

29、在本发明提供的方法中，对第一无机层进行刻蚀形成环绕振腔图形的微结构，具体包括：

30、刻蚀第一无机层以在第一无机层背离驱动背板一侧的表面形成多个凸起结构。

31、本发明有益效果如下：

32、本发明提供了一种超声换能器及其制作方法、显示面板，超声换能器包括：驱动背板、第一导电层、第一无机层和第二导电层。其中，第一导电层位于驱动背板之上，第一导电层包括第一电极，第一电极与驱动背板电连接。第一无机层位于第一导电层背离驱动背板的一侧，第一无机层与第一导电层之间具有振腔，一个振腔的四周环绕设置有多个微结构。第二导电层位于第一无机层背离驱动背板的一侧，第二导电层包括第二电极。通过微结构释放制作振腔的过程中产生的内应力，并且在基板受到外力时可以延缓应力传递过程，当外力撤去后微结构恢复原来的形状，避免与振腔重叠区域的第一无机层发生较大程度的变形，有利于提高产品良率。

技术特征：

1.一种超声换能器，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述多个微结构包括沿垂直于所述驱动背板的方向贯穿所述第一无机层的多个通孔。

3.如权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述第一无机层与所述第一导电层之间还具有刻蚀腔；所述第一无机层具有沿垂直于所述驱动背板的方向贯穿所述第一无机层的刻蚀过孔；所述刻蚀腔分别与所述刻蚀过孔和所述振腔连接以形成刻蚀通道；

4.如权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述多个微结构包括位于所述第一无机层背离所述驱动背板一侧的表面的多个凸起结构。

5.如权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，所述第一无机层与所述第一导电层之间还具有刻蚀腔；所述第一无机层具有沿垂直于所述驱动背板的方向贯穿所述第一无机层的刻蚀过孔；所述刻蚀腔分别与所述刻蚀过孔和所述振腔连接以形成刻蚀通道；

6.如权利要求1～5任一项所述的超声换能器，其特征在于，所述微结构在所述驱动背板上正投影的形状与所述振腔在所述驱动背板上的正投影的形状相似。

7.如权利要求6所述的超声换能器，其特征在于，所述振腔在所述驱动背板上的正投影为中心对称图形；环绕同一个所述振腔设置的多个所述微结构关于该振腔的对称中心对称分布。

8.如权利要求7所述的超声换能器，其特征在于，所述振腔在所述驱动背板上的正投影的形状为圆形；所述微结构在所述驱动背板上的正投影为圆形。

9.如权利要求1～5任一项所述的超声换能器，其特征在于，环绕同一个所述振腔设置的多个所述微结构中，任意一个所述微结构在所述驱动背板上的正投影与该振腔在所述驱动背板上的正投影之间的间距大小为2μm-10μm。

10.如权利要求9所述的超声换能器，其特征在于，环绕同一个所述振腔设置的多个所述微结构中，各所述微结构在所述驱动背板上的正投影的面积之和小于或等于该振腔在所述驱动背板上的正投影的面积的1/10。

11.如权利要求1～5任一项所述的超声换能器，其特征在于，环绕同一个所述振腔设置的多个所述微结构中，各所述微结构围绕该振腔排列成多圈；位于同一圈的各所述微结构在所述驱动背板上的正投影，与被环绕的所述振腔在所述驱动背板上的正投影之间的间距相同；位于同一圈的各所述微结构在所述驱动背板上的正投影之间的间距相同。

12.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的超声换能器。

13.一种超声换能器的制作方法，其特征在于，包括：

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述对所述第一无机层进行刻蚀形成环绕所述振腔图形的微结构，具体包括：

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述对所述第一无机层进行刻蚀形成环绕所述振腔图形的微结构，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种超声换能器及其制作方法、显示面板，超声换能器包括：驱动背板、第一导电层、第一无机层和第二导电层。其中，第一导电层位于驱动背板之上，第一导电层包括第一电极，第一电极与驱动背板电连接。第一无机层位于第一导电层背离驱动背板的一侧，第一无机层与第一导电层之间具有振腔，一个振腔的四周环绕设置有多个微结构。第二导电层位于第一无机层背离驱动背板的一侧，第二导电层包括第二电极。有利于提高产品良率。

技术研发人员：侯东飞,张超,崔钊,张锋,刘文渠,孟德天,董立文,吕志军,宋梦亚
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15