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用于触摸输入和触觉反馈应用的集成式压电悬臂致动器和晶体管.pdf

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用于 触摸 输入 触觉 反馈 应用 集成 压电 悬臂 致动器 晶体管
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摘要
申请专利号:

CN201680000914.5

申请日:

2016.06.03

公开号:

CN106662899A

公开日:

2017.05.10

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法?#19978;?#24773;: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 1/16申请日:20160603|||公开
IPC分类号: G06F1/16; G06F3/01; G06F3/041 主分类号: G06F1/16
申请人: ?#31243;?#22522;础工业全球技术公司
发明人: 杰西·阿方索·卡拉韦奥·福乐易斯卡斯; 易普拉辛·胡韦什; 穆罕默德·N·阿尔迈德豪恩; 里达·贝拉
地址: 荷兰贝亨奥普佐姆
优?#28909;ǎ?/td> 2015.06.26 US 62/185,506
专利代理机构: 北京柏杉松知识产权代理事务所(普通合伙) 11413 代理人: 谢攀;刘继富
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201680000914.5

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2018.05.11|||2017.06.06|||2017.05.10

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

可以生成用户反馈并且可以通过集成到电子设备中的单个半导体元件来接收用户输入。单个半导体元件可以包括与晶体管(例如薄膜晶体管)集成的压电悬臂致动器,使得致动器与晶体管电绝缘但机械地附接到晶体管。一种集成方式是将致动器的压电薄膜延伸到晶体管的栅电极叠层中。悬臂致动器可以被控制以提供触觉反馈。可以通过与悬臂致动器集成的晶体管而与悬臂致动器的控制独立地并且可能同时地接收用户输入。

权利要求书

1.一种装置,包括:
晶体管,所述晶体管包括至少源电极、漏电极和栅电极;以及
包括压电材料的悬臂致动器,
其中,所述悬臂致动器通过所述晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶
体管并且与所述晶体管集成,
其中,所述悬臂致动器包括与所述源电极、所述漏电极和所述栅电极分离的至少两个
电极,其中,所述至少两个电极包括第一电极和第二电极,并且
其中,所述至少两个电极允许与通过所述源电极、所述漏电极和所述栅电极访问所述
晶体管独立地同时致动所述悬臂致动器。
2.如权利要求1所述的装置,还包括:耦接到所述晶体管的至少所述源电极、所述漏电
极和所述栅电极的感测电路,其中,所述感测电路配置为通过感测所述晶体管的阈值电压
的变化来检测施加到所述悬臂致动器的压力。
3.如权利要求2所述的装置,其中,所述压电材料包括热电材料,并且其中,所述感测电
路配置为检测所述悬臂致动器周围的环境温度。
4.如权利要求1所述的装置,还包括:耦接到所述悬臂致动器的所述至少两个电极的触
觉反馈电路。
5.如权利要求4所述的装置,其中,所述触觉反馈电路配置为生成直流(DC)信号或交流
(AC)信号,以偏转所述悬臂致动器。
6.如权利要求5所述的装置,其中,所述触觉反馈电路配置为生成直流(DC)信号并模拟
从表面升起的按钮。
7.如权利要求5所述的装置,其中,所述触觉反馈电路配置为生成交流(AC)信号和抖动
效应。
8.如权利要求1所述的装置,其中,所述悬臂致动器包括PVDF,和/或所述悬臂致动器包
括附接在所述压电材料的?#29420;?#25152;述晶体管的远端处的负载。
9.如权利要求1所述的装置,其中,所述晶体管包括以下各项中的至少一项:交错式底
栅薄膜晶体管(TFT)、共面底栅TFT、交错式顶栅TFT和共面顶栅TFT。
10.如权利要求1所述的装置,其中,所述晶体管和所述悬臂集成在?#20801;?#35774;备中,其中,
所述?#20801;?#35774;备是电子设备的一部分,所述电子设备包括以下各项中的至少一种:移动设备、
蜂窝式电话、笔记本电脑、平板电脑、媒体播放器、全球定位系统(GPS)设备和电子书阅读
器。
11.如权利要求1所述的装置,其中,所述晶体管还包括:
第一半导体?#26723;?#21306;;
第二半导体?#26723;?#21306;;
在所述第一半导体?#26723;?#21306;和所述第二半导体?#26723;?#21306;上的介电层;和
在所述第一半导体?#26723;?#21306;和所述第二半导体?#26723;?#21306;上的压电层,
其中,所述栅电极在所述第一半导体?#26723;?#21306;上和所述第二半导体?#26723;?#21306;上延伸。
12.如权利要求11所述的装置,其中,所述第一半导体?#26723;?#21306;包括p-型半导体,并且其
中,所述第二半导体?#26723;?#21306;包括n-型半导体。
13.如权利要求12所述的装置,还包括:
耦接到所述第一半导体?#26723;?#21306;的第一源电极;
耦接到所述第二半导体?#26723;?#21306;的第二源电极;和
耦接到所述第一半导体?#26723;?#21306;并耦接到所述第二半导体?#26723;?#21306;的漏电极。
14.如权利要求13所述的装置,还包括:
耦接到所述第一源电极和所述漏电极的第一传感器电路,其中,所述第一传感器电路
配置为测量所述压电层内的压电效应;和
耦接到所述第二源电极和所述漏电极的第二传感器电路,其中,所述第二传感器电路
配置为测量所述压电层内的热电效应。
15.一种能够向用户提供触觉反馈的电子设备,所述电子设备包括:
触觉反馈设备的阵列,其中,所述触觉反馈设备的阵列中的至少一个触觉反馈设备包
括:
晶体管,所述晶体管包括至少源电极、漏电极和栅电极;和
包括压电材料的悬臂致动器,
其中,所述悬臂致动器通过所述晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶
体管并且与所述晶体管集成,
其中,所述悬臂致动器包括与所述源电极、所述漏电极和所述栅电极分离的至少两个
电极,其中,所述至少两个电极包括第一电极和第二电极,并且
其中,所述至少两个电极允许与通过所述源电极、所述漏电极和所述栅电极访问所述
晶体管独立地同时致动所述悬臂致动器。
16.如权利要求15所述的实现触觉反馈的设备,还包括:与所述触觉反馈设备的阵列耦
接的处理器,其中,所述处理器配置为接收来?#36816;?#36848;触觉反馈设备的阵列的信号,并且配置
为基于所接收的信号确定用户输入,或者所述处理器配置为确定触觉反馈感觉以提供给用
户,并且配置为生成信号,?#22791;?#20449;号被提供给所述触觉反馈设备的阵列时导致所述用户接
收所确定的触觉反馈感觉。
17.如权利要求15所述的实现触觉反馈的设备,还包括?#21512;允?#35774;备,其中,所述触觉反馈
设备的阵列位于所述?#20801;?#35774;备上。
18.一种方法,包括:
通过晶体管来检测指示对电子设备的用户输入的压电膜的感应电荷的变化,其中,所
述压电膜与所述晶体管电绝缘,但机械地连接到所述晶体管;
通过耦接到所述晶体管的处理器,至少部分地基于所述感应电荷的变化来确定是否有
?#28304;?#24863;器的压力,其中,所述感应电荷的变化是至少部分地基于耦接到所述压电膜的晶体
管的阈值电压来确定的;
通过所述处理器,至少部分地基于所确定的所述传感器处的压力来处理所述用户输
入;和
通过所述处理器,至少部分地基于所接收的用户输入来执行操作。
19.如权利要求18所述的方法,还包括?#21512;?#25152;述传感器的所述压电膜输出信号,其中,该
信号引起所述传感器的致动器运动,其中,该信号包括被选择以使所述致动器运动确定的
距离的直流(DC)信号;或者,向所述传感器的所述压电膜输出信号,其中,该信号包括被选
择以在所述致动器中引起振动的交流(AC)信号。
20.如权利要求18所述的方法,其中,检测感应电荷中的所述变化的步骤和向所述传感
器的所述压电膜输出所述信号的步骤是同时执行的。

?#24471;?#20070;

用于触摸输入和触觉反馈应用的集成式压电悬臂致动器和晶体管

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年6月26日提交的美国临时专利申请第62/185506号的优?#28909;?br />的权益,故通过引用的方式将其全部内容并入本文。

技术领域

本公开内容涉及用户输入和与电子设备的交互。更具体地,本公开内容涉及对用
户输入的处理以及通过压电悬臂向用户提供触觉反馈。

背景技术

电子设备,尤其是消费性电子产品,必须通过用于从用户接收输入的装置和用于
向用户提供输出的装置来与该设备的用户交互。输入的常规形式包括键盘和鼠标设备,还
包括新型触摸屏设备。输出的常规形式包括数字式?#20801;?#22120;和?#35874;?#24335;灯,而且还包括新型液
晶?#20801;?#22120;(LCD)技术。

许多电子设备提供的输出的另一?#20013;?#24335;是触觉反馈。例如,许多智能手机包括转
动质量电动机,该转动质量电动机在用户触摸屏幕?#34987;?#32773;为了指示新的电子邮件或来电的
通知?#34987;?#38663;动。然而,这种触觉反馈是极其受限的,并且不局限于智能手机的任何特定部
分。另外,电动机是较大的物体,其制约智能手机的设计并且限制设计者?#26723;?#26234;能手机的厚
度和其他尺寸的能力。此外,与由电动机所提供的能力相比,尤其是与智能手机内的基于薄
膜半导体的元件相比,电动机消耗显著的功率。

这些相同的电子设备中的许多?#35272;?#35302;觉传感以从用户接收输入。在图1中?#22659;?#20102;
一种常规的触觉传感技术。图1是具有电容式触摸屏的常规智能手机。智能手机100可以包
括用于提供上述触觉反馈的转动质量电动机110。智能手机100还可以包括触摸屏120。触摸
屏120的一部分被放大以?#20801;?#21253;括透明材料122的屏幕120的剖面。透明材料122可以位于传
感器124A至E上。传感器124A至E可以根据传感器124A至E中的每个传感器的电容变化来检
测用户输入,例如施加到透明材料122的力。例如,用户按压传感器124C附近的屏幕120会导
致屏幕120中的电容126B、126C和126D变化,而该变化可被传感器124B、124C和124D分别检
测到。智能手机100内的处理器可以检测到电容126B、126C和126D的变化,并且将该变化与
传感器124B、124C和124D的已知的x和y位置相关联,以确定用户输入的位置。电动机110和
触摸屏120的配置将用户输入与触觉反馈分离。此外,触觉反馈之所以不与触摸屏120相关
联?#19988;?#20026;无法将触觉反馈传递到触摸屏120的特定位置。

其它常规触觉传感技术例如包括基于随接触位置和/或所施加力变化的电阻变化
对输入进行处理的电阻式或压阻式传感器。这些电阻式传感器消耗显著量的功率。另外,它
们仅能够测量一个接触点,并且无法检测所施加的力的量。另一常规触觉传感技术是通过
量子隧道效应将应力转化为调制电流密度的隧道效应传感器。然而,它们需要电荷耦合器
件(CCD)摄像机,CCD摄像机体积大并且难以集成到电子设备中。另一种常规触觉传感技术
是电容传感器,其基于接触点中的电容变化来检测输入。该技术提供静态检测,但是缺乏对
所施加的力或压力的量进行量化的能力。其它的常规触觉传感技术包括基于超声波的传感
器、光学传感器和基于磁的传感器。然而,这些传感器?#21152;?#20110;重量和尺寸问题而难以集成到
电子设备中。

以上仅对常规电子设备以及?#20999;?#35774;备的输入和输出的一些缺点作了?#24471;鰲?#28982;而这
些缺点?#24471;?#38656;要对用户输入和用户反馈进行进一步改进,以改善电子设备、例如消费者的
智能手机与用户交互的能力。

发明内容

可以生成用户反馈,并通过集成到电子设备中的单个半导体元件接收用户输入。
单个半导体元件可以包括与晶体管(例如薄膜晶体管)集成的压电悬臂致动器,使得致动器
与晶体管电绝缘但机械地附接到晶体管。一种集成方式是将致动器的压电薄膜延伸到晶体
管的栅电极叠层中。压电薄膜通常可以是绝缘材料,使得金属膜可以放置在压电材料的远
离晶体管的栅电极叠层的那部?#31181;?#22260;。这些金属膜包括两个电极以在没有向对晶体管有影
响的两个电极施?#26377;?#21495;的情况下控制致动器的偏转。独立于致动器的受控偏转并在一些实
施例中与其同时地,延伸到晶体管的栅电极叠层中的压电膜可以基于对致动器施加的力而
改变晶体管的电气特性。压电膜延伸到晶体管中可以基于施加到致动器的力而在晶体管的
栅电极叠层的界面处感应出电荷。感应电荷可以导致晶体管的阈值电压的改变,这可以通
过耦接到晶体管的适当电路来检测。

集成有晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件可以是这样的元件的阵列的一部
分。例如,阵列可以横跨跨越手套的多个?#31181;?#30340;集成元件,或阵列可以横跨跨过智能手机中
的?#20801;?#35774;备的集成元件。这样的集成元件阵列可以由处理器进行协调以提供触觉反馈,例
如模拟物理按钮。这种局部触觉反馈可以通过静态偏转的方式(例如在?#20801;?#23631;中弹出的按
钮),或者通过使用悬臂致动器振动来传递。这样的集成元件阵列也可以用于接收用户输
入,例如与由悬臂致动器所产生的升起的按钮交互的用户输入。悬臂致动器能够提供多信
号检测,例如力、压力、振动和/或温度的检测。

根据一个实施例,一种装置可以包括晶体管,所述晶体管包括至少源电极、漏电极
和栅电极。该设备还可以包括含有压电材料的悬臂致动器,其中,所述悬臂致动器通过所述
晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶体管并且与所述晶体管集成,其中,
所述悬臂致动器包括与所述源电极、所述漏电极和所述栅电极分离的至少两个电极,其中,
所述至少两个电极包括第一电极和第二电极,并且其中,所述至少两个电极允许与通过所
述源电极、所述漏电极和所述栅电极访问所述晶体管独立地同时致动所述悬臂致动器。

根据另一个实施例,公开了一种能够向用户提供触觉反馈的电子设备。该电子设
备可以包括触觉反馈设备的阵列,其中该触觉反馈设备的阵列的至少一个触觉反馈设备包
括:晶体管,所述晶体管包括至少源电极、漏电极和栅电极的;以及含有压电材料的悬臂致
动器。所述悬臂致动器可以通过所述晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶
体管并且与所述晶体管集成。所述悬臂致动器可以包括与所述源电极、所述漏电极和所述
栅电极分离的至少两个电极。此外,所述至少两个电极可以允许与通过所述源电极、所述漏
电极和所述栅电极访问所述晶体管独立地同时致动所述悬臂致动器。所述电子设备可以包
括:移动设备、蜂窝电话、笔记本电脑、平板电脑、媒体播放器、全球定位系统(GPS)设备、电
子书阅读器、贴片、和/或手套。

根据进一步的实施例,一种方法可以包括?#21644;?#36807;晶体管来检测指示对电子设备的
用户输入的压电膜的感应电荷的变化,其中,所述压电膜与所述晶体管电绝缘,但机械地连
接到所述晶体管;通过耦接到所述晶体管的处理器,至少部分地基于所述感应电荷的变化
来确定是否有?#28304;?#24863;器的压力,其中,所述感应电荷的变化是至少部分地基于耦接到所述
压电膜的晶体管的阈值电压来确定的;通过所述处理器,至少部分地基于所确定的所述传
感器处的压力来处理所述用户输入;和/或通过所述处理器,至少部分地基于所接收的用户
输入来执行操作。

根据另外的实施例,一种制造用于电子设备的单个半导体元件的方法可以包括:
在基底上放置顶部栅结构;在顶部栅结构上放置有源半导体层以形成叠层;在该叠层上放
置源电极和漏电极;在该叠层上放置压电层;在该叠层上的压电层上放置顶部栅电极;和/
或图案化该叠层以形成各个栅格,每个栅格包括晶体管和悬臂致动器。

根据一个实施例,一种操作具有集成有晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件的
电子设备的方法可以包括:接收来?#28304;?#29702;器的指示提供给用户的触觉反馈的类型的控制信
号;根据所指示的触觉反馈的类型生成反馈信号;和/或将反馈信号施加到第一电极和第二
电极,以在悬臂致动器中引发所指示的类型的触觉反馈。触觉反馈的类型可以包括在?#20801;?br />设备上模拟按钮和/或创建振动。

根据进一步的实施例,一种装置可以包括:第一半导体?#26723;?#21306;;第二半导体?#26723;?br />区;在第一半导体?#26723;?#21306;和第二半导体?#26723;?#21306;上的介电层;在第一半导体?#26723;?#21306;和第二半
导体?#26723;?#21306;上的压电层;和/或在第一半导体?#26723;?#21306;和第二半导体?#26723;?#21306;上的栅电极。第一
半导体?#26723;?#21306;包括p型半导体,并且第二半导体?#26723;?#21306;包括n型半导体。该装置还可以包括:
耦接到第一半导体?#26723;?#21306;的第一源电极;耦接到第二半导体?#26723;?#21306;的第二源电极;和/或耦
接到第一半导体?#26723;?#21306;并耦接到第二半导体?#26723;?#21306;的漏电极。该装置还可以包括:耦接到
第一源电极和漏电极的第一传感器电路,其中,该第一传感器电路配置为测量压电层内的
压电效应;和/或耦接到第二源电极和漏电极的第二传感器电路,其中,该第二传感器电路
配置为测量压电层内的热电效应。

在本发明的上下文中描述了二十四(24)个实施例。实施例1包括一种装置。该装置
包括具有至少源电极、漏电极和栅电极的晶体管;和含有压电材料的悬臂致动器,其中,所
述悬臂致动器通过所述晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶体管并且与
所述晶体管集成,其中所述悬臂致动器包括与所述源电极、所述漏电极和所述栅电极分离
的至少两个电极,其中,所述至少两个电极包括第一电极和第二电极,并且其中,所述至少
两个电极允许与通过所述源电极、所述漏电极和所述栅电极访问所述晶体管独立地同时致
动所述悬臂致动器。实施例2是实施例1中的所述装置,该装置还包括:耦接到所述晶体管的
至少所述源电极、漏电极和栅电极的感测电路,其中,该感测电路配置为通过感测晶体管的
阈值电压的变化来检测施加到悬臂致动器的压力。实施例3是实施例2中所述装置,其中,所
述压电材料包括热电材料,并且其中,所述感测电路配置为检测悬臂致动器周围的环境温
度。实施例4是实施例1至3中的任一实施例的所述装置,该装置还包括:耦接到所述悬臂致
动器的所述至少两个电极的触觉反馈电路。实施例5是实施例4中的所述装置,其中,所述触
觉反馈电路配置为生成直流(DC)信号以偏转悬臂致动器。实施例6是实施例5中的所述装
置,其中,所述触觉反馈电路配置为模拟从表面升起的按钮。实施例7是实施例4中所述装
置,其中,所述触觉反馈电路配置为生成交流(AC)信号以偏转悬臂致动器。实施例8是实施
例7中的所述装置,其中,所述触觉反馈电路配置为生成抖动效应。实施例9是实施例1至8中
的任一实施例中的所述装置,其中,所述悬臂致动器包括PVDF。实施例10是实施例1至9中的
任一实施例中的所述装置,其中,所述悬臂致动器包括附接在所述压电材料的?#29420;?#25152;述晶
体管的远端处的负载。实施例11是实施例1至10中的任一实施例中的所述装置,其中,所述
晶体管包括交错式底栅薄膜晶体管(TFT)、共面底栅TFT、交错式顶栅TFT和共面顶栅TFT中
的至少一个。实施例12是实施例1至11中的任一实施例中的所述装置,其中,所述晶体管和
悬臂都集成在?#20801;?#35774;备中,其中,所述?#20801;?#35774;备是电子设备的一部分,所述电子设备包括以
下各项中的至少一种:移动设备、蜂窝式电话、笔记本电脑、平板电脑、媒体播放器、全球定
位系统(GPS)设备和电子书阅读器。

实施例13包括一种能够向用户提供触觉反馈的电子设备。该电子设备能够包括触
觉反馈设备的阵列,其中,该触觉反馈设备的阵列的至少一个触觉反馈设备包括:具有至少
源电极、漏电极和栅电极的晶体管;以及含有压电材料的悬臂致动器,其中所述悬臂致动器
通过所述晶体管的所述栅电极电绝缘地但机械地连接到所述晶体管并且与所述晶体管集
成,其中所述悬臂致动器包括与所述源电极、所述漏电极和所述栅电极分离的至少两个电
极,其中,所述至少两个电极包括第一电极和第二电极,并且其中所述至少两个电极允许与
通过所述源电极、所述漏电极和所述栅电极访问所述晶体管独立地同时致动所述悬臂致动
器。实施例14是实施例13的能够触觉反馈的设备,其还包括与触觉反馈设备的阵列耦接的
处理器,其中所述处理器配置为接收来自触觉反馈设备的阵列的信号,并且配置为根据所
接收的信号确定用户输入。实施例15是实施例13至14中任一实施例中的所述能够触觉反馈
的设备,其还包括耦接到触觉反馈设备的阵列的处理器,其中所述处理器配置为生成信号,
?#22791;?#20449;号被提供给所述触觉反馈设备的阵列时导致所述用户接收所确定的触觉反馈感觉。
实施例16是实施例13至15中任一实施例中的所述能够触觉反馈的设备,其还包括?#20801;?#35774;
备,其中触觉反馈设备的阵列位于?#20801;?#35774;备之上。

实施例17包括一种方法,该方法可以包括?#21644;?#36807;晶体管来检测指示对电子设备的
用户输入的压电膜的感应电荷的变化,其中,所述压电膜与所述晶体管电绝缘,但机械地连
接到所述晶体管;通过耦接到所述晶体管的处理器,至少部分地基于所述感应电荷的变化
来确定是否有?#28304;?#24863;器的压力,其中,所述感应电荷的变化是至少部分地基于耦接到所述
压电膜的晶体管的阈值电压来确定的;通过所述处理器,至少部分地基于所确定的所述传
感器处的压力来处理所述用户输入;和通过所述处理器,至少部分地基于所接收的用户输
入来执行操作。实施例18是实施例17的所述方法,其还包括?#21512;?#25152;述传感器的所述压电膜输
出信号,其中,该信号引起所述传感器的致动器运动,其中,该信号包括被选择以使所述致
动器运动确定的距离的直流(DC)信号。实施例19是实施例17的所述方法,其还包括?#21512;?#25152;述
传感器的所述压电膜输出信号,其中,该信号包括被选择以在所述致动器中引起振动的交
流(AC)信号。实施例20是实施例17至19中的任一实施例中的所述方法,其中检测感应电荷
的变化的步骤和向传感器的压电膜输出信号的步骤是同时执行的。

实施例21是实施例1至12中的任一实施例中的所述装置,其中晶体管还包括:第一
半导体?#26723;?#21306;;第二半导体?#26723;?#21306;;在第一半导体?#26723;?#21306;和第二半导体?#26723;?#21306;上的介电层;
在第一半导体?#26723;?#21306;和第二半导体?#26723;?#21306;之上的压电层;其中栅电极在第一半导体?#26723;?#21306;
之上和第二半导体?#26723;?#21306;之上延伸。实施例22是实施例21的所述装置,其中第一半导体沟
道区包括p-型半导体,并且其中第二半导体?#26723;?#21306;包括n型半导体。实施例23是实施例21至
22的任一实施例中的所述装置,其还包括:耦接到第一半导体?#26723;?#21306;的第一源电极;耦接到
第二半导体?#26723;?#21306;的第二源电极;和耦接到第一半导体?#26723;?#21306;并耦接到第二半导体?#26723;?#21306;
的漏电极。实施例24是实施例23中的所述装置,其进一步包括耦接到第一源电极和漏电极
的第一传感器电路,其中第一传感器电路配置为测量压电层内的压电效应;和耦接到第二
源电极和漏电极的第二传感器电路,其中第二传感器电路配置为测量压电层内的热电效
应。

前述内容已相当广泛地概括了本发明的实施例的某些特征和技术优势,以便可以
更好地理解下面的具体实施方式。下文中会?#24471;?#21478;外的特征和优点以形成本发明的权利要
求的主题。本领域普通技术人员应当可以领会,所公开的概念和特定实施例可以易于用作
用于实施相同或相似的目的而修改或设计其它结构的基础。本领域普通技术人?#34987;?#24212;?#24065;?br />识到此类等效构造不脱离如所附权利要求中所述的本发明的精神和范围。会在结合附图考
虑?#22791;?#22909;地根据以?#28388;得?#21152;以理解另外的特征。然而,应当清楚地理解,附图中的每个仅以
?#24471;?#21644;描述的目的而提供,并非旨在限制本发明。

附图?#24471;?br />

为了更加全面地理解所公开的系统和方法,现在结合附图参考如?#28388;得鰲?br />

图1为具有电容式触摸屏的常规智能手机。

图2为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,集成了晶体管与悬臂致动器的单个半
导体元件的示图。

图3为?#22659;?#26681;据本公开内容的某些实施例,图2的单个半导体元件的操作的框图。

图4A-C为根据本公开内容的某些实施例,集成有一个或更多个单个半导体元件的
电子设备的示图,其中,该单个半导体元件集成有晶体管和悬臂致动器。

图5为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,通过集成有晶体管和悬臂致动器的单
个半导体元件来接收用户输入的方法的流程图。

图6为?#22659;?#26681;据本公开内容的某些实施例,与悬臂致动器集成的晶体管的电气特
性的示图。

图7为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,基于施加到悬臂致动器的力,与悬臂致
动器集成的晶体管的阈值电压的变化的示图。

图8为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,基于与悬臂致动器集成的晶体管的阈
值电压的变化而确定的施加到悬臂致动器的力的示图。

图9为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,通过集成有晶体管和悬臂致动器的单
个半导体元件向用户提供触觉反馈的方法的流程图。

图10A-D为根据本公开内容的某些实施例,用于集成有晶体管和悬臂致动器的单
个半导体元件的晶体管的各种配置的示图。

图11为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,集成有晶体管和悬臂致动器的单个半
导体元件的互补金属氧化物半导体(CMOS)型配置的示图。

具体实施方式

图2为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,集成有晶体管和悬臂致动器的单个半
导体元件的示图。单个半导体元件200包括悬臂致动器230和晶体管210,例如薄膜晶体管
(TFT)。悬臂致动器230可以包括从悬臂致动器230延伸到晶体管210中的压电膜240。具体
地,压电膜240可以在栅电极214和半导体?#26723;?18之间延伸到晶体管210的栅电极叠层中。
由于压电膜240通常是不良导体,所以悬臂致动器230与晶体管210电绝缘,但机械地附接到
晶体管210。

悬臂致动器230还可以包括第一导电层236、第二导电层238、耦接到第一导电层
236的第一电极、以及耦接到第二导电层238的第二电极。虽然第一和第二电极称为结构元
件,但是该电极本身可以是第一导电层236和第二导电层238。替代地,针对接触点的附加结
构可以附接到第一导电层236和第二导电层238,例如焊盘。第一导电层236可以放置在压电
膜240的一侧,并且第二导电层238可以放置在压电膜240的大致相对侧。第一和第二导电膜
236和238分别耦接到第一电极和第二电极。第一和第二导电膜236和238可以与晶体管210
电绝缘,使得可以将信号施加到第一电极和第二电极以引起压电层240通过例如偏转或振
动来进行响应。在一个实施例中,致动器230可以包括用于将致动器230与基底202锚固的锚
固件232和234。

悬臂致动器230可以具有负载242(或突起)以调整悬臂致动器230的振动参数,例
如振幅和?#24503;省?#36127;载242也可以例如在集成于?#20801;?#35774;备中时用作从屏幕弹出的物理按钮。当
将直流(DC)电压施加到第一和第二电极时,压电膜240与该DC电压的幅值成比例地偏转。因
此,可以将DC信号施加到?#28304;酉允?#35774;备的表面凸起的按钮进行模拟的第一和第二电极,这
向用户提供直接到皮肤的反馈。当将交流(AC)电压施加到第一和第二电极时,压电膜240以
与该AC信号相对应的特定幅度、相位和?#24503;式?#34892;振动。因此,可以施加AC信号来在局部区域
中,例如?#20801;?#35774;备的一部分,产生“摇动”效果。通过改变AC信号以改变振动参数,可以生成
不同的感觉。

单个半导体元件200可以构造在基底202上,例如玻璃、聚碳酸酯、PMMA、PET、PEN、
聚酰?#21069;?#25110;任何其它透明聚合物或透明无机基底。电极212、214、216、236和238可以由导电
透明聚合物(例如PEDOT:PSS)、透明导电氧化物(例如ITO、AZO、F:SnO2和锌基氧化物)、石墨
烯和石墨烯类材料、金属基纳米线和/或纳米颗粒(例如银纳米线、铜纳米线、碳纳米管以及
其他碳基结构)、金属网、或纳米网来构造。电极212、214、216、236和238中的每一个可以由
不同的材料来构造,或者电极212、214、216、236和238中的一些可以?#19978;?#21516;的材料来构造。
半导体218可以由p型材料(例如SnO、Cu2O、CuO、Ga:SnO2)、有机半导体(例如并五苯)和/或其
它小分子材料来构造,或者可以由n型材料来构造,例如ZnO、IGZO、SnO2、a-Si:H、锌基材料、
In2O3和/或CdO。介电层220可以由氧化物基电介质(例如SiO2、TiO2、Al2O3、HfO2)、线性聚合
物电介质(例如PMMA和SU-8)、或其它绝缘材料来构造。压电层240可以由PVDF及其共聚物
(例如PVDF-TrFE和PVDF-TrFE-CFE)、聚对二甲苯、PDMS、聚丙烯、有孔隙的电荷聚合物、透明
纳米复合材料(例如SU-8矩阵中的ZnO)、或其他压电材料来构造。在一些实施例中,压电层
240也可以表现出允许使用单个半导体元件200来检测元件200附近的温度变化的热电效
应。

晶体管210可以包括双层栅极电介?#21097;?#20854;包含介电材料220和从悬臂致动器230延
伸出的压电膜240。当悬臂致动器230处于没有施加应变的稳定状态时,晶体管210具?#26800;?#19968;
阈值电压(VT)并?#20801;?#22343;衡特性。具体地,晶体管210在均衡特性期间?#25925;境?#26080;迟滞,使得描
述晶体管210的特性的传递曲线在执行多次扫描?#34987;?#28335;本身。下面的等式描述当在栅电极
214处施加电压时从源电极212通过p型半导体?#26723;?18流向漏电极216的电流:


其中,IDS是源漏电流,μFE是场效应迁移?#21097;珻OX是栅极电介质电容,W/L是半导体沟
道218的宽度长度比,VGS是栅极电压,VT是阈值电压并且VDS是源漏电压。虽然描述的是p型半
导体?#26723;?18,但是半导体?#26723;?18还可以是n型,并且推导出类似的等式来描述对这样的
NMOS晶体管210的操作。使用该等式,可以确定晶体管210的阈值电压VT,并且可以将其与先
前的确定和/或查?#20918;?#36827;行比较以确定阈值电压VT的变化,并且确定是否有压力或力已施
加到悬臂致动器230。图2的单个半导体元件200可以耦接到电路以执行对阈值电压VT的确
定和/或执行与单个半导体元件200的其他操作,例如导致悬臂致动器230偏转或振动。

图3是?#22659;?#26681;据本公开内容的某些实施例,图2的单个半导体元件的操作的框图。
电子设备300可以包括单个半导体元件200,该单个半导体元件200可以是图2中所示的集成
TFT晶体管210和悬臂致动器230。单个半导体元件200可以具有用于与其他电?#26041;?#34892;通信的
若干电极,包括漏电极212、栅电极214、源电极216、第一悬臂电极和第二悬臂电极。交流
(AC)电压源312可以耦接在第一和第二悬臂电极之间。AC电压源312可以通过开关314与电
极断开。AC电压源312可以将信号提供给悬臂致动器230以向用户创建例如振动反馈。另外
地或替代地,直流(DC)电压源316可以耦接在第一和第二悬臂电极之间。DC电压源316可以
通过开关318与电极断开。DC电压源316可以将信号提供给悬臂致动器230以向用户创建例
如在?#20801;?#35774;备上创建物理按钮的静态偏转。

触觉反馈可以由单个半导体元件200通过控制器310来提供。控制器310可以耦接
到电压源312和316以产生使源312和316对悬臂致动器230施?#26377;?#21495;从而导致所期望的效果
的控制信号。所期望的效果可以通过耦接到控制器310的处理器330来确定。处理器330可以
执行存储在存储器340中的操作系统342和/或应用程序340,并且该操作系统342和应用程
序340可以包括通过提供触觉反馈来与用户交互的代码。例如,应用程序340可以通过针对
操作系统342的应用程序编程接口(API)来指令处理器330在?#20801;?#35774;备(未?#22659;?上创建按
钮。该?#20801;?#35774;备可以包括单个半导体元件(诸如集成的晶体管和悬臂200)的阵列。然后,处
理器330可以指令控制器310在元件阵列内的特定位置处创建静态偏转。然后,控制器310可
以确定元件200处于所期望按钮的范围内,并且命令DC电压源316使元件200的悬臂致动器
偏转。虽然描述的是单独的控制器310和处理器330,但是分配给控制器310或处理器330的
功能可以替代地分配给其他电路。例如,由控制器310执行的功能可以集成到处理器330中。
控制器310也可以根据期望的提供给用户的触觉反馈来控制开关314和318与源312和316耦
接或断开。

单个半导体元件200也可以用于通过传感器电路320来感测压力、力和/或其它量。
传感器320可以耦接到漏电极212、栅电极214和源电极216中的一个或更多个。传感器320可
以执行例如对元件200的晶体管210的阈值电压VT进行测量之类的操作。在对阈值电压VT的
测量或其它测量期间,传感器320可以将各种不同的电压VG施加到栅电极214,并且测量通
过漏电极212和源电极216的电流IDS。传感器320可以将测量值报告给处理器330,借此处理
器330可以执行进一步的计算以确定例如施加的力、施加的压力的量或者其他量。由处理器
330执行的进一步的计算可以例如包括:确定对电子设备的用户输入,例如用户在触摸屏上
所触摸的位置,或确定由用户输入到触摸屏的?#36136;啤?#22788;理器330可以将该用户输入报告给操
作系统342和/或应用程序340。然后,操作系统342和/或应用程序340可以采取适当的动作
来响应该用户输入。虽然描述的是单独的传感器320和处理器330,但是分配到传感器320或
处理器330的功能可以替代地分配到其他电路。例如,由传感器320执行的功能可以集成到
处理器330中。

诸如图2中所示的一个或更多个单个半导体元件连同诸如图3中所示的支持电路
可以合并到电子设备中以提供输入/输出功能。例如,可以通过图2的单个半导体元件200的
晶体管210来接收用户输入,并且可以通过悬臂致动器230来提供触觉反馈。图4A至4C为根
据本公开内容的某些实施例,集成有一个或更多个单个半导体元件的电子设备的示图,其
中,该半导体元件集成有晶体管和悬臂致动器。

图4A?#22659;?#20102;智能手机400,其包括合并有单个半导体元件404(例如图2中所示的集
成的传感器和悬臂致动器)的阵列的?#20801;?#35774;备402。当构造智能手机400时,可以将元件404
放置在?#20801;?#22120;(例如液晶?#20801;?#22120;(LCD))的顶部。附加元件和/或保护层可以放置在元件404
上。元件404可以用于在?#20801;?#35774;备402上传递局部的触觉反馈和/或接收与用户在?#20801;?#35774;备
402上的触摸位置相关的用户输入。

图4B?#22659;?#20102;手套410,其包括元件412中的一个或更多个,例如图2中所示的集成的
传感器和悬臂致动器。元件412可以布置在手套410上的各个不同位置处,例如在手套410的
指尖上。元件412可以耦接到处理器和集成到手套410中的其它电路。替代地,手套410可以
通过有线或无线连接与处理来自元件412的信号以及生成针对元件412的控制信号的设备
(例如计算机或智能手机)进行通信。手套410可以在用户的手的特定?#31181;?#19978;或特定部位向
用户提供触觉反馈。当用户在手套410中作出手部动作或摆动?#31181;?#26102;,手套410还可以接收
用户输入。

图4C?#22659;?#20102;贴片420,其包括一个或更多个元件422,例如图2中所示的集成的传感
器和悬臂致动器。贴片420可以制造为旨在为了医疗应用而应用到人的皮肤上的小型基底。
元件422可以耦接到处理器和集成到贴片420中的其它电路。替代地,贴片420可以通过有线
或无线连接与处理来自元件422的信号并生成针对元件422的控制信号的设备(例如计算机
或智能手机)进行通信。

可以通过例如图2中所示的单个半导体元件200,通过如图5的流程图中所示的处
理从该元件获得的信息而来接收用户输入。图5为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,通过
集成有晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件来接收用户输入的方法的流程图。方法500
在方框502开始于:检测与压电悬臂集成的晶体管的阈值电压VT的变化。阈值电压VT的变化
可能归因于由压电悬臂上的力、压力或其他效应而引起的晶体管的栅电极处的感应电荷。
方框502处的步骤可以包括测量晶体管的阈值电压VT。然后,在方框504处,能够根据阈值电
压VT的变化来确定是否有压力施加到悬臂致动器。

当在方框502和504处确定阈值电压VT存在变化并计算出所施加的压力之后,可以
在方框506处对用户输入进行处理。方框506处的步骤可以包括例如确定用户在触摸屏上施
加压力的位置。方框506处的步骤还可以包括在触摸屏的一部分上跟踪所施加的压力以确
定在触摸屏上作出?#36136;疲?#20363;如圈出?#20801;?#22312;触摸屏上的文本的一部?#21482;?#20351;?#20801;?#22312;触摸屏上的
文本的一部分高?#26009;允盡?#22312;方框508处,基于方框506的所处理的用户输入,在电子设备上执
行操作。例如,可以将在方框506处处理的用户输入圆圈提供给应用程序,并且该应用程序
?#36816;?#22280;出的文本执行高?#26009;允?#25110;其他文本格式。

然后,在方框510处,可以基于方框506的用户输入或在方框508处执行的操作来将
触觉反馈提供给用户。可以通过与在方框502中检测到其阈值电压VT变化的晶体管集成的
那个压电悬臂来提供触觉反馈。在一个实施例中,该反馈可以通过在方框502处经历阈值电
压VT变化的那个晶体管来提供给用户。例如,?#20801;?#23631;可以在高?#26009;允?#30340;文本附近振动短暂
的半秒或振动一秒来引起用户注意最新的高?#26009;允?#30340;文本。在另外的示例中,可以弹出对
话框以确认用户使用“OK?#34987;頡?#21462;消”按钮来选择文本。可以通过将DC电压施加到在?#20801;?#23631;上
?#20801;盡癘K?#34987;頡?#21462;消”按钮处的特定悬臂致动器,来使“OK?#34987;頡?#21462;消”按钮升出?#20801;?#23631;的表面。
对话框的位置可以在用户高?#26009;允?#30340;文本的位置附近。

返回参照图5的步骤502,晶体管的阈值电压VT是晶体管的可测量电气特性。图6为
?#22659;?#26681;据本公开内容的某些实施例,与悬臂致动器集成的晶体管的电气特性的示图。图600
?#22659;?#20102;线602,其?#22659;?#26230;体管(例如图2中所示的晶体管210)对变化的栅源电压VGS的响应。通
常,由于VGS的幅值随固定的漏源电压VDS增大,所以对数y轴上所示的通过晶体管的电流IDS
增大。在图610中?#22659;?#20102;晶体管的阈值电压VT的计算。图610的线612以线性标度?#22659;?#38024;对变
化的栅源电压VGS的通过晶体管的电流IDS。可以根据线612的线性区域的斜率绘制出以形式
y=mx+b的线614。线614与x轴的交点表示晶体管的阈值电压VT。对于在图610的线612中测
量的晶体管而言,阈值电压VT为约1伏。阈值电压VT可以定义为当导电?#26723;?或电介质/半导
体界面附近的堆积层)刚开始连接源电极和漏电极时,栅源电压VGS的值。由于栅极半导体功
函数差、半导体背景载流子浓度、以及在电介质、半导体和电介质/半导体界面中的陷阱电
荷的密度,使得阈值电压VT偏离理想值(大约0V)。

可以在与图6中所示的?#20999;?#31034;图相类似的示图中?#22659;?#30001;于例如由施加到与晶体管
集成的悬臂致动器的力所引起的栅极叠层中的感应电荷而导致的晶体管的阈值电压VT的
变化。当在悬臂部分中存在应变的情况下,例如借助于力、压力、偏转或振动,通过压电膜自
身的压电性质而在该压电膜中感应出电荷,如下面的等式所述:

D3=d33T33+ε33E33

其中,D是电位移,T是机械应力,E是电场,d33是压电常数,并且ε33是介电常数。然
后,作为所施加的机械应力的函数的电压可以以如下方式进行估算:


其中,s是厚度,ε是压电材料的相对介电常数并且ε0是真空中的介电常数。

这些等式表明,电位移或电荷能够通过电场和所施加的力F或应力T来控制。与所
述应变成比例的感应电荷使晶体管的栅极介电电容(COX)变化,这改变了晶体管的传输特
性。然后,栅极电容的变化被转换为阈值电压VT的变化,能够通过适当的电路(例如参考图3
描述的电路)来检测这种阈值电压的变化。此外,由于压电膜中感应的电荷与应变成正比,
因?#31639;?#20540;电压VT的变化可以直接与应变成正比。对于该给定的配置,阈值电压VT在正向或负
向上的变化可以指示应力的存在,例如来自用户的触摸,而变化的幅值感测施加在悬臂致
动器上的力的量。利用在一区域(例如智能手机中的触摸屏的区域)上的传感器的阵列也能
够感测到压力,这?#19988;?#20026;压力能够作为存在于某个区域上的力来进行计算。可以调节内置
到电子设备中的每平方厘米的致动器的数量以获得期望的分辨率。另外,能够通过识别阈
值电压VT的变化的幅度和?#24503;?#26469;检测振动。

图7为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,基于施加在悬臂致动器上的力,与悬臂
致动器集成的晶体管的阈值电压的变化的示图。在图700中,线704中?#22659;?#22312;悬臂致动器处
于施加应力的情况下的晶体管的传输特性,而线602中?#22659;?#22312;悬臂致动器没有被施加应力
的情况下的晶体管。在图710中,计算图700中所示的两个晶体管的阈值电压VT。来自线612
的第一晶体管的阈值电压VT能够被计算为在大约1伏处的截距722。能够通过绘制线718并
且?#39029;?#22312;x轴上的大约1.75伏的截距来计算来自线714的第二晶体管的阈值电压VT。返回参
照图5,可以在方法500的步骤502处确定大约0.75伏特的阈值电压的变化,并且通过步骤
504、506和508来进一步处理,以便基于通过集成有晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件
接收的用户输入来控制电子设备。

如图8所示,检测到的单个半导体元件中的阈值电压VT的变化可以与施加到悬臂
致动器的力成正比。图8为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,基于与悬臂致动器集成的晶
体管的阈值电压的变化所确定的施加到悬臂致动器上的力的示图。图800?#22659;?#20102;线802,其
?#22659;?#23545;于与悬臂致动器集成的晶体管而言,施加到悬臂致动器的力和测量出的阈值电压VT
之间的关系。线802?#22659;?#25152;施加力和阈值电压VT变化之间的近似线性的关系。返回参照图5,
在一个实施例中,通过编程到处理器(例如图3的处理器330)中的已知的算法或等式,可以
在方框504处来确定施加到悬臂的压力。在另一个实施例中,查?#20918;?#21487;以存储在图3的存储
器340中,使得处理器330能够将检测到的阈值电压VT的变化转换成所施加力的值。在另外
的实施例中,算法、方程或查?#20918;?#21487;以包括校准调整。例如,当用户第一次设置电子设备时,
可以要求该用户在悬臂致动器上以不同的力度进行按压,并且处理器330可以随着用户提
供校准输入而执行测量。这样的校准过程可以允许电子设备适应于将会由不同用户施加的
不同压力。校准过程还可以允许电子设备适应于集成的晶体管和悬臂致动器的轻微的制造
差异。

以上描述了利用图2中所示的单个半导体元件接收和处理用户输入,然而,单个半
导体元件还可以用于向用户提供反馈。图9为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,通过集成
有晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件来向用户提供触觉反馈的方法的流程图。方法
900在方框902开始于?#21644;?#36807;集成的晶体管和压电悬臂来接收触觉反馈的指示以提供给用
户。例如参照图3,处理器330可以从应用程序340接收指令以模拟智能手机的?#20801;?#35774;备上的
按钮。在方框904处,确定是应当通过悬臂致动器的感应振动还是静态偏转来提供反馈。

如果通过静态偏转来提供反馈,那么方法900前进到方框906,即,将直流(DC)信号
施加到与晶体管集成的压电悬臂。可以例如通过耦接到图2的悬臂致动器210的两个电极来
施加DC信号。如果通过感应振动来提供反馈,那么方法900前进到方框908,即,将交流(AC)
信号施加到与晶体管集成的压电悬臂。AC信号同样可以施加到图2的悬臂致动器210的电
极。在一个实施例中,反馈可以包括静态偏转和感应振动两者。在本实施例中,施加到压电
悬臂的AC信号可以具有DC偏置,使得DC偏置不为零,并且DC偏置具有造成静态偏转连同感
应振动的效应。

当在方框906或方框908处提供反馈之后,方法900可以前进到方框910。在方框910
处,可以通过与压电悬臂集成的晶体管来接收用户输入。例如,当通过悬臂致动器将物理按
钮呈现在智能手机的?#20801;?#35774;备上时,可以通过耦接到悬臂致动器的晶体管来检测在该按钮
上按压的用户输入。在该示例中,可以与将触觉反馈提供给用户同时地接收该用户输入。因
此,用户输入可以直接响应于反馈而接收。

虽然图2中?#22659;?#20102;并?#20197;?#19978;面描述了特定的晶体管结构,但是图2的单个半导体元
件200的晶体管并不限于特定的晶体管配置。其它晶体管配置也可以与悬臂致动器集成。例
如,图10A至D为根据本公开内容的某些实施例,集成有晶体管和悬臂致动器的单个半导体
元件的晶体管的不同配置的示图。图10A?#22659;?#21487;以合并入根据本公开内容的一个实施例的
图2的单个半导体元件200中的底栅交错式TFT结构。图10B?#22659;?#21487;以并入根据本公开内容的
一个实施例的图2的单个半导体元件200中的底栅共面TFT结构。图10C?#22659;?#21487;以并入根据本
公开内容的一个实施例的图2的单个半导体元件200中的顶栅交错式TFT结构。图10D?#22659;?#21487;
以并入根据本公开内容的一个实施例的图2的单个半导体元件200中的顶栅共面TFT结构。

此外,虽然单个晶体管?#22659;?#20026;与悬臂致动器集成在图2的单个半导体元件200中,
但是多个晶体管可以与压电材料或悬臂致动器集成,例如在互补金属氧化物半导体(CMOS)
结构中。图11为?#22659;?#26681;据本公开内容的一个实施例,集成有晶体管和悬臂致动器的单个半
导体元件的互补金属氧化物半导体(CMOS)型配置的示图。单个半导体元件1100可以包括与
晶体管集成的压电层1116。该晶体管可以包括n型半导体?#26723;?112和p型半导体?#26723;?114。
与元件1100的通信可以通过第一源电极1102、第二源电极1104、公共栅电极1106和公共漏
电极1108来进行。悬臂致动器(未?#22659;?可以类似于图2的悬臂致动器230从公共栅电极1106
延伸出。

当在元件1100的CMOS状结构中使用两个半导体(n型1112和p型1114)时,能够检测
压电效应(例如触摸、力、压力和/或振动),连同热电效应(例如温度)。如果由于压电效应引
起的感应电荷导致p型半导体1114中的阈值电压VT变化,那么能够在n型半导体1112中检测
到热电效应。还能够进行检测,使得通过p型半导体1114检测热电效应并且通过n型半导体
1112检测压电效应。

图2中所示的单个半导体元件和上述单个半导体元件的其它配置可以通过常规薄
膜处理技术的新颖组合来制造。在一个实施例中,顶栅结构可以在刚性玻璃基底上制成。可
以通过DC反应磁控溅射来放置透明的p型一氧化锡(SnO)半导体有源层。然后,源和漏电极
可以是从钛和金源蒸发的电子束。接着,可以在源极和漏极的放置之后对放置的叠层进行
退火以结晶出SnO有源层。然后,可以将P型(VDF-TrFE-CFE)共聚物压电材料粉末溶入二甲
基甲酰胺(DMF)中以获得溶液,其中,将该溶液过滤和离心在SnO膜上,接着是聚合物的软
烘。然后,可以将该膜进行退火以改?#24179;?#26230;度。接着,可以对铝顶栅电极进行热蒸发以完成
叠层。该设备的层可以通过常规的光刻技术和剥离工艺来图案化。

虽然?#24471;?#30340;是制造的一个特定方法,但是可以使用许多其它的制造方法以获得具
有集成的晶体管和悬臂致动器的单个半导体元件的相同或相似的配置。例如,所描述的方
法使用不透明电极,其包括?#36873;?#37329;和?#31890;?#20294;是在该过程中可以用透明电极,例如氧化铟锡
(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、石墨烯、银纳米线或任何其他有机或无机的可用透明电极来替
代。

如果实施在固件和/或软件中,则上述功能、例如相对于图5和图9的流程图的功能
可以存储为在计算机可读介质上的一个或更多个指令或代码。示例包括用数据结构编码的
非临时性计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物
理计算机存储介质。存储介质可以是能够通过计算机访问的任何可用介质。以举例的方式
而非限制,这样的计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可
擦除可编程只读存储器(EEPROM)、压缩盘只读存储器(CD-ROM)或其它光盘存储器、磁盘存
储器或其它磁?#28304;?#20648;设备,或能够用于将期望的程序代码以指令或数据结构的形式进行存
储并能够通过计算机访问的任何其它介质。磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光
盘、数字多功能盘(DVD)、软盘以及蓝光光盘。通常,磁盘磁?#32536;?#20877;现数据,而光盘光学地再
现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围之内。

除了存储在计算机可读介质上之外,可以将指令和/或数据提供为在包含于通信
装置中的传输介质上的信号。例如,通信装置可以包括具有对指令和数据的指示的信号的
收发器。指令和数据配置为使一个或更多个处理器实现权利要求中所概括的功能。

虽然已经详细地?#24471;?#20102;本公开内容和某些代表性优点,但是应当理解,在不脱离
由所附权利要求限定的本公开内容的精神和范围的情况下,在此能够作出各种改变、替换
和变更。此外,本申请的范围并不旨在限于本?#24471;?#20070;中所描述的工艺、机器、制造、事件的组
合、装置、方法和步骤的具体实施例。正如本领域普通技术人员中的一个会从本公开内容容
易地领会的一样,可以利用当前存在的或者以后要开发的、与本文中所描述的对应实施例
执行基本上相同的功能或实?#21482;?#26412;上相同的结果的工艺、机器、制造、事件的组合、装置、方
法或步骤。因此,所附权利要求旨在将这样的工艺、机器、制造、事件的组合、装置、方法或步
骤包括在其范围内。

关于本文
本文标题:用于触摸输入和触觉反馈应用的集成式压电悬臂致动器和晶体管.pdf
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