CN109068245A - 屏幕发声装置、发声显示屏及其制造方法和屏幕发声系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了超声波发生器、屏幕发声装置、发声显示屏及其制造方法和屏幕发声系统。屏幕发声装置包括：从下向上依次设置的基板、下电极层、超声波发生单元阵列和上电极层，其中：基板用于为屏幕发声装置提供支撑；下电极层设置于基板的上表面，包括用于提供超声波发生单元阵列中各个超声波发生单元的工作电压的下电极；超声波发生单元阵列设置于下电极层的上方，且包括多个按照预设超声图案排布的超声波发生单元；上电极层设置于超声波发生单元阵列的上方，包括用于提供超声波发生单元阵列中各个超声波发生单元的工作电压的上电极。从而减小了发声装置的空间占用，便于与显示面板集成，且能实现定向发声。

Description

屏幕发声装置、发声显示屏及其制造方法和屏幕发声系统
技术领域
本发明涉及用于生成声场的技术和图像显示技术，尤其涉及一种超声波发生器、屏幕发声装置、发声显示屏及其制造方法和屏幕发声系统。
背景技术
显示器件的超薄、窄边框、甚至全屏设计，留给发声装置的空间越来越小。而传统的发声装置体积较大，安装位置受到限制，在新一代的显示器件中很难有合适的位置和空间。因此，需要重新设计能够适应当前显示器件的需求的发声装置。并且，目前的发声装置多是基于硅基的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)结构工艺，在制造上，很难与显示面板集成。
一些显示器件的生产厂商设计了以屏幕来进行发声的方式。例如，在一些展会上展出了在OLED(Organic Light-Emitting Diode有机发光二极管)显示器中，利用整个OLED屏幕作为振膜，来实现发声的电视机。此种设计中，发声的过程中，显示屏幕是在整体振动的，并且为了便于驱动屏幕振动，驱动马达需要设计在屏幕中间位置，这就使得屏幕中间的振幅比边缘更大。从而，整个画面的显示会受到影响。
并且，这种以显示面板作为振膜的设计只能应用于OLED面板，不能应用于LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)面板。这是因为OLED面板柔性的特质，可以很好的对声音进行反馈；同时OLED面板材质比较轻薄，能够比较容易被驱动和实现振动发声。而液晶面板结构复杂，且并非柔性材质，因此不能对声音振动进行有效的还原，不能用于振动发声。
此外，此类屏幕发生装置的工作原理是采用传统激励器贴在屏幕背面，带动整个显示面板振动，因此要求大功率，器件体积也相对较大，不适合用在移动终端，例如手机、平板等电池供电和对小体积的设备中。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。提供一种屏幕发声装置、发声显示屏及其制造方法和屏幕发声系统。
为了达到上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出了一种超声波发生器，其包括：从下向上依次设置的基底、下电极、超声波发生单元和上电极，其中，
所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室是由刻蚀牺牲层形成的空腔，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层；
所述上电极和下电极用于为所述超声波发生单元提供所述工作电压。
在一些实施例中，所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元，所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层；或者
所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
为了达到上述目的，根据本发明第二方面的实施例提出了一种屏幕发声装置，其包括从下向上依次设置的基板、下电极层、超声波发生单元阵列和上电极层，其中：
所述超声波发生单元阵列包括多个按照预设超声图案排布的超声波发生单元，所述超声波发生单元用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；
所述上电极层和下电极层用于为所述超声波发生单元阵列中的各个超声波发生单元提供所述工作电压。
在一些实施例中，所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室为由牺牲层刻蚀形成的空腔结构；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
在一些实施例中，所述牺牲层位于所述基板上方，且与所述基板一体成型，材质相同，所述振动腔室由所述牺牲层刻蚀形成的凹槽实现；
所述下电极层为根据预定义的下电极图案设置的导电膜层，且粘附在所述凹槽底部。
在一些实施例中，所述牺牲层和所述下电极层为在所述基板上沉积的金属层，所述振动腔室由所述金属层刻蚀形成的凹槽实现；刻蚀后的所述金属层还用于实现所述下电极层。
在一些实施例中，所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元；所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。
在一些实施例中，所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
根据本发明可以用简单的平面结构实现发声，因此能够方便地与显示屏幕进行集成，例如作为可以作为独立的装置粘贴在显示屏的表面或者是可以与显示屏幕一起集成制造。从而能够节省空间占用，便于将电视机、显示器等集发声和显示功能于一体的设备制造得更为轻薄。而且，通过使用超声相控技术，基于超声波发生阵列的屏幕发声装置，不仅能实现常规发声，还可以实现定向发声、环绕发声等新型应用效果，为向显示集成的发声装置开发奠定了基础，同时降低了成本。
为了达到上述目的，根据本发明第三方面的实施例提出了一种屏幕发声装置的制造方法，其包括：
提供基板和制作牺牲层；
按照预设超声图案，对所述牺牲层进行刻蚀，形成多个空腔，作为超声波发生单元的振动腔室；
在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层；在所述振动腔室的上方，设置超声波发生层，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层；以及，
在所述超声波发生层的上方设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的上电极层。
在一些实施例中，所述提供基板和制作牺牲层包括：
将所述基板和所述牺牲层采用相同的材质一体成型制作，所述牺牲层位于所述基板上方；
所述在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层，包括：
按照预定义的下电极图案制备导电膜层作为下电极层；以及
将所述下电极层粘附在所述牺牲层刻蚀形成的振动腔室的底部。在一些实施例中，所述提供基板和制作牺牲层包括：
提供基板，在所述基板上沉积一层金属层，将所述金属层的一部分作为牺牲层；
所述在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层，包括：将刻蚀后的所述金属层作为下电极层。
通过上述方法，可以使用简单的工艺和步骤制造出发声显示屏，降低制造成本。
为了达到上述目的，根据本发明第四方面的实施例提出了另一种屏幕发声装置的制造方法，其包括：
在基板上沉积第一导电层，并按照预定义的下电极图案在所述第一导电层上进行刻蚀，形成下电极层；
在所述第一导电层之上沉积牺牲层；
在所述牺牲层之上沉积一层氮化硅层，并在所述氮化硅层上与超声波发生单元图案中的各个超声波发生单元对应的位置，刻蚀出相应的刻蚀孔；
在所述氮化硅层上沉积一层多孔硅层，所述多孔硅具有气孔；
通过所述气孔和所述刻蚀孔，所述牺牲层进行刻蚀，形成超声波发生单元的振动腔室；以及
沉积第二导电层，并按照预定义的上电极图案在所述第二导电层上进行刻蚀，形成上电极层。
在一些实施例中，在通过所述气孔和所述刻蚀孔，对所述牺牲层进行刻蚀，形成超声波发生单元的振动腔室之后，还包括：在所述多孔硅层上沉积压电膜层。
采用集成制造方法，可以使屏幕发声装置的机构更为紧凑，超声波单元的尺度可以做到像素级或者准像素级，从而能在超声相控阵列的控制下实现精确的定向发声。并且，上述制程也可以融合进显示面板的制造之中，将发声装置和显示装置一次制造完成。简化整体的工艺流程，节约成本。
为了达到上述目的，根据本发明第五方面的实施例提出了一种发声显示屏，其包括显示面板和屏幕发声装置，其中，所述屏幕发声装置为根据本发明第二方面所述的屏幕发声装置。
为了达到上述目的，根据本发明第六方面的实施例提出了一种OLED发声显示屏，包括OLED显示面板，还包括：
由多个超声波发生单元构成的超声波发生单元阵列，所述超声波发生单元设置于所述OLED显示屏的像素设计层，用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；以及
超声波发生单元阵列的驱动电路和上电极层、下电极层，所述上电极层和所述下电极层用于为所述超声波发生单元阵列中的各个超声波发生单元提供所述工作电压。在一些实施例中，所述OLED发声显示屏，包括自下向上依次设置的OLED基板、驱动电路层、第一绝缘层、第一电极层、像素设计层、第二电极层，以及封装层，其中：
所述驱动电路层包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路；
所述第一绝缘层用于隔离所述驱动电路层和所述第一电极层，并使得OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极电连接，以及使得超声波发生单元阵列的驱动电路和下电极电连接；
所述第一电极层包括按OLED第一极和按照预设下电极图案设置的超声波发生单元阵列的下电极；
所述像素设计层包括发光像素单元阵列和按照预设超声图案设置的超声波发生单元阵列；
所述第二电极层包括OLED第二极和按照预设上电极图案设置的超声波发生单元阵列的上电极；
所述封装层为薄膜封装层，用于对所述发声显示屏进行封装。
在一些实施例中，所述超声波发生单元阵列中的超声波发生单元设置在超声容纳孔中，所述超声容纳孔为按照预设超声图案在所述像素设计层上打的孔；
所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，
所述振动腔室由牺牲层刻蚀形成的空腔结构；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
在一些实施例中，所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述牺牲层为所述超声容纳孔内沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。
在一些实施例中，所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述超声波发生层包括在脉冲电压作用下发生形变，并推动周围介质振动产生超声波的压电膜层。
当所述显示面板为液晶显示面板时，所述屏幕发声装置可为贴附于所述液晶显示面板的表面上的附加结构，从而可以兼容已有的显示设备，便于升级改造。而当所述显示面板为有机发光二极管OLED显示面板时，所述屏幕发声装置为与所述OLED显示面板集成制造的一体化化结构，满足OLED显示设备本身更轻薄的追求。
为了达到上述目的，根据本发明第五方面的实施例提出了一种发声显示屏的制造方法，用于制造根据本发明第四方面所述的发声显示屏，其包括：
在基板上沉积并刻蚀驱动电路层，所述驱动电路层包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路；
在所述驱动电路层上方沉积第一绝缘层，并在所述第一绝缘层上设置通孔，所述通孔的位置根据预设第一极图案和预设下电极图案确定；
在所述第一绝缘层的通孔位置沉积透明导电层，以用于连接OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极，以及连接超声波发生单元阵列的驱动电路和屏幕发声装置的下电极；
在所述第一绝缘层的上方沉积像素设计层，并根据预设像素图案和预设超声图案在所述像素设计层上打孔，形成像素容纳孔和超声容纳孔；
在所述像素容纳孔的位置蒸镀发光材料，形成像素单元；在所述超声容纳孔的位置制作超声波发生单元；
在所述像素设计层的上方沉积第二电极层，所述第二电极层包括按照预设第二极图案设置的OLED第二极和按照预设上电极图案设置的屏幕发声装置的上电极；
在所述第二电极层的上方设置薄膜封装层，对所述发声显示屏进行封装。
通过在OLED背板上共用FPD玻璃基工艺制作微加工超声传感器和驱动电路通过本发明的发声显示屏和其集成制造方法，在OLED背板上共用FPD(平板显示)玻璃基工艺制作微加工超声波发生单元和驱动电路，可以制作像素数量的超声波发生单元，大大减小了超声波发生单元和驱动电路尺寸。并且，通过利用超声载波和相控阵技术实现屏幕发声和声频定向发射，提高了声音定向区域调节范围和声压强度。同时实现了扬声器显示集成，解决了全屏显示、超薄显示，扬声器无处安放的问题。
为了达到上述目的，根据本发明第六方面的实施例提出了一种屏幕发声系统，其包括屏幕发声装置和发声控制装置，其中：
所述屏幕发声装置为本发明第一方面所述的屏幕发声装置；
所述发声控制装置用于根据输入的音频信号控制所述屏幕发声装置发声。
本发明的屏幕发声系统，通过提供像素级平面排布的超声波发生单元阵列，大大减小了超声波发生单元和驱动电路尺寸，使发声装置和显示面板能够良好的结合并可以集成制造，减小了整体的体积，无需单独的发声装置布置空间。并且，通过利用超声载波和相控阵技术实现屏幕发声和声频定向发射，提高了声音定向区域调节范围和声压强度。同时实现了扬声器显示集成，解决了全屏显示、超薄显示，扬声器无处安放的问题。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的屏幕发声装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的屏幕发声装置的制造方法的流程示意图；
图3A是根据本发明一个实施例的屏幕发声装置的分解图；
图3B是根据本发明一个实施例的屏幕发声装置的剖面示意图；
图4A是根据本发明另一个实施例的屏幕发声装置的分解图；
图4B是根据本发明另一个实施例的屏幕发声装置的剖面示意图；
图5A、5B是根据本发明实施例的超声波发生阵列的排布图案示意图；
图6是超声波传感器的工作原理示意图；
图7是根据本发明实施例的采用电容式超声波发生单元的屏幕发声装置的剖面示意图；
图8是根据本发明实施例的采用压电式超声波发生单元的屏幕发声装置的剖面示意图；
图9是根据本发明实施例的屏幕发声装置的集成制造方法的流程示意图；
图10是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的剖面示意图；
图11是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的集成电路结构示意图；
图12是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的集成制造方法的流程示意图；
图13是根据本发明实施例的一种屏幕发声系统结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为了解决现有发声装置体积大，无法适用于超薄和轻型化显示装置中的集成的问题，本发明提出了一种屏幕发声装置。将分布于平面上的多个超声波发生单元构成阵列，控制所述阵列的不同位置的超声波发生单元产生不同的输出分量，并通过对输出分量的设计和控制，使得所述超声分量经过合成后，得到人耳可以听到的声波信号。
具体来说，可将欲发声的声频信号经过信号处理，得到两路(也可以是多路)子信号，根据所述子信号对超声信号进行调制，得到不同频率的超声波输出分量，将调制后的超声波发射到空气中。两列不同频率的超声波在空气中发声非线性交互作用，解调出可听声(差频波)。因为可听声是没有指向性的，而超声波可以由超声传感器阵列利用相控阵技术控制发射的方向、范围和距离，因此，使用本发明的屏幕发声装置，还可以进一步实现声频定向，私密收听。
下面参考附图对本发明的实施例进行详细的说明。
参见图1，图1是根据本发明实施例的屏幕发声装置的结构分解示意图。根据本发明的屏幕发声装置100，可包括从下向上依次设置的基板110、下电极层120、超声波发生单元阵列130和上电极层140。
其中，所述基板110用于为屏幕发声装置提供支撑；所述下电极层120设置于所述基板的上表面，包括用于提供所述超声波发生单元阵列130中各个超声波发生单元1301的工作电压的下电极；所述超声波发生单元阵列130设置于所述下电极层120的上方，且包括多个按照预设超声图案排布的超声波发生单元1301，所述超声波发生单元用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；所述上电极层140设置于所述超声波发生单元阵列的上方，包括用于提供所述超声波发生单元阵列中各个超声波发生单元的工作电压的上电极。
所述预设超声图案指的是超声波发生单元的排布图案。为了达到使各个超声波发生单元发出的超声波在工作电压控制下具有指定的频率，且在空间不同位置合成人耳可以听到的声波，超声波发生单元的位置可以根据发声的需求而预先进行设计。通过位置排布图案的位置阵列和控制各个单元频率来最终实现丰富的声场合成效果。
要说明的是，在本公开中，对于各个含有“层”的名词，例如，所述“上电极层”、“下电极层”，只是为了说明相应结构单元的功能而定义的名称，并不意味着其物理实现必须是以连续平面构成的结构。
本发明的屏幕发声装置可以由分立元件组装而成，上电极层140和下电极120层均采用按照预定义电极图案制造的导电材料层，超声波发生单元阵列130采用多个超声传感器按照预设超声图案排布构成。或者，超声波发生单元阵列130也可以采用集成制造的方式在基板上进行整体制作。
所述超声波发生单元1301可以参考相关技术中超声传感器的原理来实现。在实践中，可以采用与超声传感器类似的结构。只是超声传感器在工作时通常需要发出超声波和接收反射的回波，而本申请中，作为发声装置的一部分，超声波发生单元工作时只需要发出超声波而无需接收回波。
为了更好地实现本发明的屏幕发声目的，本实施例提出一种超声波发生器的结构。包括：从下向上依次设置的基底、下电极、超声波发生单元和上电极，其中，所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室是由刻蚀牺牲层形成的空腔，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动超声波发生层周围的介质振动产生超声波的薄膜层，例如，推动周围的空气介质振动发出超声波；所述上电极和下电极用于为所述超声波发生单元提供所述工作电压。
其中，当所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元时，所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。
当所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元时，所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
具体而言，为了能够便于与显示面板的配合使用和/或集成制造，本发明的实施例中，每个超声波发生单元可包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室为由牺牲层刻蚀形成的空腔；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
可选地，为了减少超声波发生层振动时的阻力，振动腔室可以设置为真空腔室，或者是尽量减少其中的空气量，使之接近真空。而超声波发生层，根据超声波发生原理的不同，可以采用电容式超声传感器中的振动膜层或者压电式超声传感器中的压电膜层。
具体而言，当所述超声波发生单元1301为电容式超声波发生单元时，所述超声波发生层包括在交变电压作用下位移震荡，并推动周围介质振动产生超声波的振动膜层。当所述超声波发生单元1301为压电式超声波发生单元时，所述超声波发生层包括在脉冲电压作用下发生形变，并推动周围介质振动产生超声波的压电膜层。
其中，各个超声波发生单元的振动腔室可以是多条平行的凹槽构成的阵列，也可以是多个平行和垂直的(即成矩阵阵列排布的)，或者是根据发声需求设计的任何预定义图案排布的，方块/圆形/或其他形状的小阵元。参见图5A，5B所示。其中，图5A中，各个超声单元的振动腔室为六边形，图5A中，各个超声单元的振动腔室为四边形。
超声波发生单元的尺寸可以做到像素级或者是准像素级，或者也可以比像素级更大的尺寸。更小的尺寸意味着可以在同样的面积内布设更多的超声发生单元，从而，为了获得相同的声强，每个超声单元的超声波功率可相对降低。并且，每个超声单元对振动膜层的强度要求可以相对降低，驱动电压也可以相对更低。此外，更多的超声波发生单元也意味着通过适当的控制方法，可以对输出的声场的分布进行更为精确的控制。
在制作时，可以先制备振动腔室，再贴合超声波发生层和上、下电极层。分立制作的工艺相对简单可控。或者，也可以集成制作，在基板上采用集成电路工艺一层层制作，如此可以实现高精度制作，以及与显示面板的集成制造。下面结合不同的结构实现和制造方式进行详细说明。
参见图2，其中示出了一种用于制造本发明的屏幕发声装置的制造方法，本实施例的制造方法为将各个部分分立制造的方案。制造方法可包括步骤以下步骤S110到S150。
S110，提供基板和在基板上形成牺牲层。牺牲层用来刻蚀形成振动腔室。根据不同的设计需求，屏幕发声装置的牺牲层可以是由基板的一部分来实现，根据预设超声图案直接刻蚀基板形成振动腔室。也可以是在基板上沉积金属层构成牺牲层，刻蚀金属层形成振动腔室。之后再在振动腔室之上覆盖超声波发生层。后文将针对这两种方式进行分别介绍。
S120，按照预设超声图案，对所述牺牲层进行刻蚀，形成多个空腔，作为超声波发生单元的振动腔室。例如，可以按照图5A、5B所示的图案或者其它图案刻蚀振动腔室。
S130，在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层。
S140，在所述振动腔室的上方，设置超声波发生层，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
所述超声波发生层可以为整面制作，根据超声发生原理的不同，可以振动膜层或者是PVDF、PET等压电薄膜。
S150，在所述超声波发生层的上方设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的上电极层。
为了能在与显示器集成使用时尽量少的影响显示效果，基板以及上、下电极层和超声波发生阵列均可采用透明材质制造。例如，基板可以采用玻璃或者其它透明的塑料、树脂等。上、下电极层可以使用透明电极。如此，可将根据本发明的屏幕发声装置设置于显示屏出光侧，而不会影响显示。同时，由于设置在出光侧，则发出的超声波亦较少受到其它结构的干扰，声场更容易控制。当然，作为可选的实施方式，本发明的屏幕发声装置也可以制造成不透明的结构，用于与显示器集成之外的场景。或者是也可设置于显示屏幕的非出光侧，此时，发出的超声波将会受到显示屏结构的一些影响，需要对声场更精细的控制和补偿。
通过上述屏幕发声装置和制造方法的描述可见，根据本发明可以用简单的平面结构实现发声，因此能够方便地与显示屏幕进行集成，例如作为可以作为独立的装置粘贴在显示屏的表面或者是可以与显示屏幕一起集成制造。从而能够节省空间占用，便于将电视机、显示器等集发声和显示功能于一体的设备制造得更为轻薄。而且，通过使用超声相控技术，基于超声波发生阵列的屏幕发声装置，不仅能实现常规发声，还可以实现定向发声、环绕发声等新型应用效果，为向显示集成的发声装置开发奠定了基础，同时降低了成本。
参见图3A和图3B，图3A是根据本发明一个实施例的屏幕发声装置的分解图，图3B是根据本发明一个实施例的屏幕发声装置的剖视图。
本实施例中，所述牺牲层位于所述基板上方，且与所述基板一体成型，材质相同。即可以将牺牲层是由基板的牺牲部分131实现，所述振动腔室由牺牲层刻蚀形成。要说明的是，为了便于对基板中作为牺牲层的那一部分，即牺牲部分131进行区分，图示中采用了与基板110不同的图例标记，但是二者实质上一个整体的不同局部，并且是相同的材质。
其中，基板110可以采用硬质的玻璃基板，以保证腔室的稳定，从而保证发声稳定。当然，也可以采用其它材质的基板，如具有相应硬度和透明度的塑料、树脂等材质。下电极层为根据预定义的下电极图案设置的导电膜层，且粘附在所述基板刻蚀形成的凹槽底部。
制备时，其中所述提供基板和制作牺牲层的步骤S110，具体实现为：将所述基板和所述牺牲层采用相同的材质一体成型制作，所述牺牲层位于所述基板上方。而步骤S130，在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层，则包括：按照所述预定义的下电极图案制备的导电膜层作为下电极层120；以及将所述下电极层120粘附在所述牺牲层刻蚀形成的振动腔室133的底部。下电极图案可以配合牺牲层刻蚀的凹槽的形状来预定义，例如，可制作出与凹槽形状匹配的预定义图案的下电极膜层，再整体粘附到凹槽底部。或者是，按照预定义图案进行电极的沉积。
根据超声波产生原理的不同，超声波发生层132可以是电容式超声传感器的振动膜层或者是压电式超声传感器的压电膜层。
上电极层可为整面的金属，例如Al、Cu、Ag、ITO等，也可以在步骤S140中，制作薄膜时在薄膜一侧制作上导电阴膜来作为上电极层140。
上电极层140和超声波发生层132之间可以使用导电胶151粘接。在牺牲层和超声波发生层132之间可以使用绝缘胶粘接，或者也可以不使用绝缘胶。
参见图4A和图4B，图4A是根据本发明另一个实施例的屏幕发声装置的分解图，图4B是根据本发明另一个实施例的屏幕发声装置的剖视图。
本实施例与图3A、3B实施例的主要区别在于，所述牺牲层和所述下电极层为在所述基板上沉积的金属层134，所述振动腔室由所述金属层134刻蚀形成的凹槽实现；刻蚀后的所述金属层还用于实现所述下电极层。
其中，基板110可以采用硬质的玻璃基板，以保证腔室的稳定，从而保证发声稳定。但是相对于上述结合图3A、3B描述的直接在基板上刻蚀振动腔室的实施例，则对基板的材质硬度要求相对降低。所述下电极层120则可直接由所述金属层134实现。
制备时，其中在所述提供基板和制作牺牲层的步骤S110，具体实现为：提供基板，在所述基板上沉积一层金属层，将所述金属层的一部分作为牺牲层。所述在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层的步骤S130，则包括：将刻蚀后的所述金属层134作为下电极层120。
根据超声波产生原理的不同，超声波发生层132可以是电容式超声传感器的振动膜层或者是压电式超声传感器的压电膜层。
上电极层可为整面的金属，例如Al、Cu、Ag、ITO等，也可以在步骤S140中，制作超声波发生层的薄膜时时在薄膜一侧制作上导电阴膜，作为上电极层140。
上电极层140和超声波发生层132之间可以使用导电胶151粘接。在牺牲层和超声波发生层132之间可以使用绝缘胶粘接，或者也可以不使用绝缘胶。
上述分立制造方式工艺简单，成本低，可以简单的步骤制造出发声显示屏。
在一些实施例中，也可以采用集成电路制造工艺，将整个屏幕发声装置进行整体制造来实现。如此，便于与显示面板的制造一体化完成。
根据超声波发生原理的不同，集成制造时，同样可以有电容式和压电式两种不同产品和方法。参见图6，图6是超声波传感器的工作原理示意图。
对于电容式超声波器件而言，发射模式下：在器件的上下电极间加直流电压时，静电力将振动薄膜拉向下电极，而薄膜中残余的张力与此拉力相抵。如果在振动薄膜上加同机械共振频率的交流电压，薄膜就会发生位移震荡并推动周围介质做功产生大量超声波；接收模式下：给薄膜以适当的直流偏压，当薄膜接受到超声波时，薄膜发生挠曲，极板电容变化产生交变电流，经跨导放大及后续处理产生输出电压，实现声能到电能的转换。
对压电式超声波传感器而言，在发射模式下：利用逆压电效应，在电极间加电压脉冲信号压电层形变，推动周围介质振动产生超声波；在接收模式下：利用正向压电效应，压电层接收超声波发生形变产生高频电压，放大输出。
图7是根据本发明实施例的采用电容式超声波发生单元的屏幕发声装置的剖面示意图。每个超声波发生单元连同其上下电极可以构成一个超声波发生器。所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元时，所述超声波发生层包括在交变电压作用下位移震荡，并推动周围介质振动产生超声波的振动膜层。
具体而言，在集成制造的屏幕发声装置中，所述牺牲层可以由下电极层上沉积的二氧化硅层实现，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现。所述超声波发生层则包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。
参见图7，其中示出了对应一个超声波发生单元位置范围的剖面分层结构。自下向上依次包括：基板11、下电极12、振动腔室13、氮化硅层15、多孔硅层16和上电极19。其中，氮化硅层15和多孔硅层16在制备中是为了对二氧化硅层进行刻蚀而设置的，同时，也可以作为电容式超声波发生单元的振动膜层，实现功能的复用。
图8是根据本发明实施例的采用压电式超声波发生单元的屏幕发声装置的剖面示意图。每个超声波发生单元连同其上下电极可以构成一个超声波发生器。本实施例中，所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述超声波发生层包括在脉冲电压作用下发生形变，并推动周围介质振动产生超声波的压电膜层。
具体而言，与采用电容式超声波发生单元类似，所述牺牲层可由下电极层上沉积的二氧化硅层实现，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现。所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。亦即，相对于结合图7描述的实施例，其区别在于多了一层压电膜层16。由压电薄膜形变带动氮化硅层15、多孔硅层16位移，推动周围介质震荡，产生超声波。
下面参照图9，对屏幕发声装置的集成制造方法进行详细说明。图9是根据本发明实施例的屏幕发声装置的集成制造方法的流程示意图。其中所示为采用电容式超声波发生单元的屏幕发声装置集成制造方法，屏幕发声装置的集成制造方法可包括步骤S210到S260。
S210，在基板上沉积第一导电层，并按照预定义的下电极图案在所述第一导电层上进行刻蚀，形成下电极层。第一导电层可以是多晶硅，也可以是金属铝、铜等导体材料。
S220，在所述第一导电层之上沉积一层牺牲层。例如可以沉积一层二氧化硅层，将所述二氧化硅等作为牺牲层。
S230，在所述二氧化硅层之上沉积一层氮化硅层，并在所述氮化硅层上与超声波发生单元图案中的各个超声波发生单元对应的位置，刻蚀出相应的刻蚀孔。刻蚀孔是为了后续对二氧化硅层进行刻蚀导入氟化氢，刻蚀孔的直径可以在1um到3um之间。
S240，在所述氮化硅层上沉积一层多孔硅层，所述多孔硅具有气孔。多孔硅同样是为了刻蚀二氧化硅之用。
在二氧化硅牺牲层刻蚀完成后，氮化硅层和多孔硅层则可以作为电容式超声波发生单元的振动膜层，实现功能的复用。振动膜层的厚度和材料的选取决定了器件的最佳发射频率，通过改变驱动电压可以控制器件发射不同频率的超声波。
S250，通过所述气孔和所述刻蚀孔，对所述牺牲层进行刻蚀，形成超声波发生单元的振动腔室。例如，可使用氟化氢进行刻蚀。为了减少超声波发生层运动的阻力，振动腔室可以是真空腔，或者越接近真空越好。
S260，沉积第二导电层，并按照预定义的上电极图案在所述第二导电层上进行刻蚀，形成上电极层。
对于采用电容式超声波发生单元的屏幕发声装置集成制造方法，虽然二者的超声波发生原理不同，但在结构上的差别仅仅在于一层压电薄膜，因此集成制造的工艺流程也是接近的。采用电容式超声波发生单元的屏幕发声装置的集成制造方法除了包括步骤S210到S260之外，在步骤S250和S260之间，还包括：在所述多孔硅层上沉积压电膜层，所述压电膜层在脉冲电压作用下发生形变，并产生超声波。多孔硅、氮化硅层和压电膜层共同振动，三者构成的薄膜厚度和材料的选取决定了器件的最佳发射频率。
采用集成制造方法，可以使屏幕发声装置的机构更为紧凑，超声波单元的尺度可以做到像素级或者准像素级，从而能在超声相控阵列的控制下实现精确的定向发声。并且，上述制程也可以融合进显示面板的制造之中，将发声装置和显示装置一次制造完成。简化整体的工艺流程，节约成本。
本发明还提供了一种发声显示屏，其包括显示面板和屏幕发声装置，其中，所述屏幕发声装置为根据上述各个实施例中任意一项所述的屏幕发声装置。
当所述显示面板为液晶显示面板时，所述屏幕发声装置可为贴附于所述液晶显示面板的表面上的附加结构，从而可以兼容已有的显示设备，便于升级改造。当然也可以是在液晶显示屏的制造过程中，增加上述屏幕发声装置的集成制造的流程，将发声显示屏共同制造完成。例如，屏幕发声装置的基板可以与液晶显示模块的封装表层的基板复用。
而当所述显示面板为有机发光二极管OLED显示面板时，则由于OLED显示屏本身更轻薄的追求，在一些事实例中，所述屏幕发声装置为与所述OLED显示面板集成制造的一体化化结构。
本发明提供了一种OLED发声显示屏，包括OLED显示面板，还包括：由多个超声波发生单元构成的超声波发生单元阵列，所述超声波发生单元设置于所述OLED显示屏的像素设计层，用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；以及超声波发生单元阵列的驱动电路和上电极层、下电极层，所述上电极层和所述下电极层用于为所述超声波发生单元阵列中的各个超声波发生单元提供所述工作电压。在OLED显示面板中，像素设计层通常用于设置显示单元，由树脂等易于刻蚀的材料形成，具有一定的厚度。由于显示单元与显示单元之间并非紧密排布的，在像素设计层中，显示单元之间的空隙，可以设置像素级的超声波发生单元，通过在像素设计层上刻蚀出相应体积的容纳孔来容纳超声波发生单元。
参见图10和图11，其中，图10是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的剖面示意图，图11是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的集成电路结构示意图。
OLED发声显示屏包括自下向上依次设置的OLED基板410、驱动电路层420、第一绝缘层430、第一电极层440、像素设计层460、第二电极层470，以及封装层480。
所述基板410用于为发声显示屏提供支撑。集成制造中，OLED显示面板和屏幕发声装置可以共用同一基板，进一步使得产品可以做到更轻薄。基板可以采用相关技术中常用的OLED显示面板的基板材料，如玻璃、树脂等，本实施例对此没有限制。
所述驱动电路层420包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路。例如，驱动电路可以采用TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)驱动电路。通过将OLED的像素单元和超声波发生单元布设在显示平面的不同位置，以及涉及OLED和超声波发生单元的驱动电路图案，能够实现将OLED的驱动电路和超声波发生单元的驱动电路在驱动电路层的合理布设。
参见图11，OLED的驱动电路可以包括开关TFT 421和驱动TFT 422，超声波发生单元的驱动电路可包括超声TFT 423，参考电压为Vref 424。根据相关技术中TFT集成电路的制造工艺，驱动电极层可以进一步包括：栅极绝缘层GI(Gate Insulator，)、第二栅极绝缘层GI2，以及层间介质ILD等子层，各个TFT(薄膜晶体管)的源极栅极，以及漏极等分别通过相应子层实现电隔离。
所述第一绝缘层430用于隔离所述驱动电路层和所述第一电极层，并使得OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极电连接，以及将超声波发生单元阵列的驱动电路和各个超声波发生单元的下电极电连接。例如，可在第一绝缘层上设置有通孔431，所述通孔填充有导电材料，用于连接OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极，以及连接超声波发生单元阵列的驱动电路和下电极。
所述第一电极层440可由透明电极层，例如ITO(氧化铟锡)电极层实现，包括按照预设第一极图案设置的OLED第一极441和按照预设下电极图案设置的超声波发生单元阵列的下电极442。OLED第一极441和超声波发生单元阵列的下电极442分别通过通孔431与相应的驱动电路电连接。
所述像素设计层(pixel design layer，PDL)460可包括发光EL像素单元阵列461和按照预设超声图案设置的超声波发生单元阵列462。PDL层可由树脂材料形成，其中发光EL像素单元阵列461可以是按照预设像素图案设置的电致发光EL像素单元阵列461。每个超声波发生单元包括振动腔室4621和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层4622，其中，所述振动腔室为牺牲层刻蚀形成的空腔；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质(例如空气)振动产生超声波的薄膜层。
超声波发生单元阵列中的超声波发生单元可设置在超声容纳孔中，所述超声容纳孔为按照预设超声图案在所述像素设计层上打的孔。
每个超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室由牺牲层刻蚀形成的空腔结构；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
具体地，所述超声波发生单元可为电容式超声波发生单元或压电式超声波发生单元。要说明的是，图11中，展示的超声波发生单元为类似图8所示的压电式超声波发生单元的结构形式。显然，所述超声波发生单元也可以替换为电容式，而其它结构不变。
超声波发生单元的具体结构和制造方法可以参考前述结合图7、图8对屏幕发声装置的描述中，对于超声波发生单元的介绍。在本实施例中，相当于用PDL层实现图7、图8实施例中的基板，起到屏幕发声装置中的基板对超声波发生单元的支撑作用。
当所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元时，所述超声波发生层包括在交变电压作用下位移震荡，并推动周围介质振动产生超声波的振动膜层。
所述牺牲层可以由所述超声容纳孔内沉积的二氧化硅层实现，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。其中，所述氮化硅层和多孔硅层是在二氧化硅层刻蚀工艺中用到的辅助层，刻蚀完成后用作振动膜层，实现功能的复用。
当所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元时，所述超声波发生层包括在脉冲电压作用下发生形变，并推动周围介质振动产生超声波的压电膜层。
所述牺牲层同样可以由所述超声容纳孔内沉积的二氧化硅层实现，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。其中，所述氮化硅层和多孔硅层是在二氧化硅层刻蚀工艺中用到的辅助层，刻蚀完成后与压电膜层共同构成超声发生层，实现功能的复用。
为了简化工艺，在一些实施例中，所述牺牲层也可以由所述像素设计层实现，所述振动腔室由所述像素设计层的树脂直接刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括设置在所述振动腔室之上的压电薄膜。受限于树脂材料自身的特性，此时，超声波发生效果可能会略逊于在容纳孔中沉积二氧化硅层进行刻蚀形成振动腔室的方式。
关于超声波发生单元的详细结构和集成制造工艺以及其它的特点，可以参考上述屏幕发声装置的各个实施例，其中所述的结构和方法均可应用于此。不再赘述。
所述第二电极层470可由ITO(氧化铟锡)电极层实现，包括OLED第二极471和按照预设上电极图案设置的超声波发生单元阵列的上电极472。其中，OLED第二极可按照预设第二极图案设置。
所述封装层480为薄膜封装层TFE，用于对所述发声显示屏进行封装。由于TFE很薄，超声波传感器靠近显示表面，可最大程度地保留超声波的能量。
要说明的是，其中可将第一极设置为阳极，第二极设置为阴极；也可以将二者交换，第一极设置为阴极，第二极设置为阳极。第一极图案和第二极图案可以其中一者为与EL单元对应设置，另一个者为整面电极，也可以二者皆为图案化设计。
图12是根据本发明实施例的OLED发声显示屏的集成制造方法的流程示意图，用于制造根据图11所示的OLED发声显示屏。其中，OLED发声显示屏的集成制造方法可包括步骤S310到S370。
S310，在基板上沉积并刻蚀驱动电路层，所述驱动电路层包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路。
S320，在所述驱动电路层上方沉积第一绝缘层，并在所述第一绝缘层上设置通孔，所述通孔的位置根据预设第一极图案和预设下电极图案确定。第一绝缘层可以采用树脂等绝缘材料。
S330，在所述第一绝缘层的通孔位置沉积透明导电层，例如氧化铟锡导电层，以用于连接OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极，以及连接超声波发生单元阵列的驱动电路和屏幕发声装置的下电极。
S340，在所述第一绝缘层的上方沉积像素设计层(PDL)，并根据预设像素图案和预设超声图案在所述像素设计层上打孔，形成像素容纳孔和超声容纳孔，其中，所述像素设计层可为绝缘的树脂层。
S350，在所述像素容纳孔的位置蒸镀发光材料，例如电致发光(EL)材料，形成像素单元；在所述超声容纳孔的位置制作超声波发生单元。根据电容式或压电式的不同，相应的超声波发生单元的制备方法可以参见上文中屏幕发声装置的超声波发生单元的说明，不再赘述。
S360，在所述像素设计层的上方沉积第二电极层，所述第二电极层包括按照预设第二极图案设置的OLED第二极和按照预设上电极图案设置的屏幕发声装置的上电极。其中，超声波发生单元可共用第二极做上电极，此时可以视为预设上电极图案为平面电极；当然也可设计与超声波发生阵列图案对应的上电极图案，并按照所述上电极图案制作上电极。
S370，在所述第二电极层的上方设置薄膜封装层，对所述发声显示屏进行封装。
通过在OLED背板上共用FPD玻璃基工艺制作微加工超声传感器和驱动电路通过本发明的发声显示屏和其集成制造方法，在OLED背板上共用FPD(平板显示)玻璃基工艺制作微加工超声波发生单元和驱动电路，可以制作像素数量的超声波发生单元，大大减小了超声波发生单元和驱动电路尺寸。并且，通过利用超声载波和相控阵技术实现屏幕发声和声频定向发射，提高了声音定向区域调节范围和声压强度。同时实现了扬声器显示集成，解决了全屏显示、超薄显示，扬声器无处安放的问题。
图13是根据本发明实施例的一种屏幕发声系统结构框图。其中，屏幕发声系统1包括屏幕发声装置100和发声控制装置200，其中所述屏幕发声装置为根据上述实施例中任意一项所述的屏幕发声装置。所述发声控制装置200用于根据输入的音频信号控制所述屏幕发声装置100发声。具体而言，所述发声控制装置200可包括：音频信号接收模块210，信号调制模块220，信号增益模块230和控制输出模块240。
音频信号接收模块210，用于接收音频信号。例如，在集成显示和发声功能的设备，例如电视机中，接收与画面匹配的声音信号。
信号调制模块220，用于根据接收的音频信号生成超声波发生单元阵列的超声控制信号。
超声波的频率要远高于人耳作为传感装置的接收声波信号的频率范围，因为并不能直接被人耳听到。而是需要经过将两路(或者多路)不同频率的超声信号进行合成，使得合成的信号频率在人耳听觉范围之内，从而被听到。因此，需要对音频信号进行调制。生成相应的两路超声控制信号。
可将超声波发生阵列中的所有超声波发生单元分为两组，每组分别受控于一路超声控制信号。工作时，两组分别用于发出第一超声信号和第二超声信号。音频输入信号可在第一和第二超声信号的相应组上被调制，使得第一和第二超声信号之间的差频为音频输入信号的基带频率。例如，第一超声信号是具有固定频率的超声载波，第二超声信号是该载波频率和基带音频信号之差。
要说明的是，超声波在空气中发声非线性交互作用，解调出可听声的过程与超声波发生单元的位置，超声波信号的频率、相位、方向等多种因素相关，以上仅仅是说明其工作原理。在实际的发声过程中，可以使用相关技术中超声相控阵技术的方法来控制生成超声信号。超声相控阵技术，是一种电扫描方式，不需要机械转动就可改变超声波发射方向。是通过电子系统来控制超声阵列中的各个阵元，按照一定的延迟时间规则发射超声波，从而控制超声声束的偏转和聚焦，得到定向声束。
由于超声波发生单元可以做到像素级，并且像素级的超声驱动TFT技术上也可以实现，因此，超声相控的粒度理论上也可以设计到以像素级为单位。从而在环境中生成精细度非常高的声场分布。可以根据实际的使用需求来设计超声相控的控制精度，而不止局限于分为两组这样简单的方式。
信号增益模块230，用于对所述超声控制信号进行功率放大和阻抗匹配，生成电压控制信号。
控制输出模块240，用于根据所述电压控制信号控制所述超声波发生单元阵列的上电极和下电极的电压，从而控制所述超声波发生单元阵列的输出。例如，以分为2组进行控制为例，控制输出模块240可以输出第一组传超声波发生单元阵列电压控制信号241，以及第二组传超声波发生单元阵列电压控制信号242。
本发明的屏幕发声系统，通过提供像素级平面排布的超声波发生单元阵列，大大减小了超声波发生单元和驱动电路尺寸，使发声装置和显示面板能够良好的结合并可以集成制造，减小了整体的体积，无需单独的发声装置布置空间。并且，通过利用超声载波和相控阵技术实现屏幕发声和声频定向发射，提高了声音定向区域调节范围和声压强度。同时实现了扬声器显示集成，解决了全屏显示、超薄显示，扬声器无处安放的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (20)

1.一种超声波发生器，其特征在于，包括：从下向上依次设置的基底、下电极、超声波发生单元和上电极，其中，
所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，所述振动腔室是由刻蚀牺牲层形成的空腔，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层；
所述上电极和下电极用于为所述超声波发生单元提供所述工作电压。
2.根据权利要求1所述的超声波发生器，其特征在于，
所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元，所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层；或者
所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
3.一种屏幕发声装置，其特征在于，包括从下向上依次设置的基板、下电极层、超声波发生单元阵列和上电极层，其中：
所述超声波发生单元阵列包括多个按照预设超声图案排布的超声波发生单元，所述超声波发生单元用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；
所述上电极层和下电极层用于为所述超声波发生单元阵列中的各个超声波发生单元提供所述工作电压。
4.根据权利要求3所述的屏幕发声装置，其特征在于，所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，
所述振动腔室为由牺牲层刻蚀形成的空腔结构；
所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
5.根据权利要求4所述的屏幕发声装置，其特征在于，
所述牺牲层位于所述基板上方，且与所述基板一体成型，材质相同，所述振动腔室由所述牺牲层刻蚀形成的凹槽实现；
所述下电极层为根据预定义的下电极图案设置的导电膜层，且粘附在所述凹槽底部。
6.根据权利要求4所述的屏幕发声装置，其特征在于，
所述牺牲层和所述下电极层为在所述基板上沉积的金属层，
所述振动腔室由所述金属层刻蚀形成的凹槽实现；
刻蚀后的所述金属层还用于实现所述下电极层。
7.根据权利要求4所述的屏幕发声装置，其特征在于，
所述超声波发生单元为电容式超声波发生单元；
所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；
所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层。
8.根据权利要求4所述的屏幕发声装置，其特征在于，
所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；
所述牺牲层为所述下电极层上沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；
所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
9.一种屏幕发声装置的制造方法，其特征在于，包括：
提供基板和制作牺牲层；
按照预设超声图案，对所述牺牲层进行刻蚀，形成多个空腔，作为超声波发生单元的振动腔室；
在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层；
在所述振动腔室的上方，设置超声波发生层，所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层；以及，
在所述超声波发生层的上方设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的上电极层。
10.根据权利要求9所述的屏幕发声装置的制造方法，其特征在于，
所述提供基板和制作牺牲层包括：将所述基板和所述牺牲层采用相同的材质一体成型制作，所述牺牲层位于所述基板上方；
所述在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层，包括：
按照预定义的下电极图案制备导电膜层作为下电极层；以及
将所述下电极层粘附在所述牺牲层刻蚀形成的振动腔室的底部。
11.根据权利要求9所述的屏幕发声装置的制造方法，其特征在于，
所述提供基板和制作牺牲层包括：制备基板，在所述基板上沉积一层金属层，将所述金属层的一部分作为牺牲层；
所述在所述振动腔室的底部设置用于为所述超声波发生单元提供工作电压的下电极层，包括：将刻蚀后的所述金属层作为下电极层。
12.一种屏幕发声装置的制造方法，其特征在于，包括：
在基板上沉积第一导电层，并按照预定义的下电极图案在所述第一导电层上进行刻蚀，形成下电极层；
在所述第一导电层之上沉积一层牺牲层；
在所述牺牲层之上沉积一层氮化硅层，并在所述氮化硅层上与超声波发生单元图案中的各个超声波发生单元对应的位置，刻蚀出相应的刻蚀孔；
在所述氮化硅层上沉积一层多孔硅层，所述多孔硅具有气孔；
通过所述气孔和所述刻蚀孔，对所述牺牲层进行刻蚀，形成超声波发生单元的振动腔室；以及
沉积第二导电层，并按照预定义的上电极图案在所述第二导电层上进行刻蚀，形成上电极层。
13.根据权利要求12所述的屏幕发声装置的制造方法，其特征在于，在所述通过所述气孔和所述刻蚀孔，对所述牺牲层进行刻蚀，形成超声波发生单元的振动腔室之后，还包括：
在所述多孔硅层上沉积压电膜层。
14.一种发声显示屏，其特征在于，包括显示面板和屏幕发声装置，其中，所述屏幕发声装置为根据权利要求1-8中任意一项所述的屏幕发声装置。
15.一种OLED发声显示屏，包括OLED显示面板，其特征在于，还包括：
由多个超声波发生单元构成的超声波发生单元阵列，所述超声波发生单元设置于所述OLED显示屏的像素设计层，用于在工作电压的控制下发出具有与所述工作电压对应的频率的超声波；以及
超声波发生单元阵列的驱动电路和上电极层、下电极层，所述上电极层和所述下电极层用于为所述超声波发生单元阵列中的各个超声波发生单元提供所述工作电压。
16.根据权利要求15所述的OLED发声显示屏，其特征在于，所述发声显示屏包括自下向上依次设置的OLED基板、驱动电路层、第一绝缘层、第一电极层、像素设计层、第二电极层，以及封装层，其中：
所述驱动电路层包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路；
所述第一绝缘层用于隔离所述驱动电路层和所述第一电极层，并使得OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极电连接，以及使得超声波发生单元阵列的驱动电路和下电极电连接；
所述第一电极层包括OLED第一极和按照预设下电极图案设置的超声波发生单元阵列的下电极；
所述像素设计层包括发光像素单元阵列和按照预设超声图案设置的超声波发生单元阵列；
所述第二电极层包括OLED第二极和按照预设上电极图案设置的超声波发生单元阵列的上电极；
所述封装层为薄膜封装层，用于对所述发声显示屏进行封装。
17.根据权利要求16所述的OLED发声显示屏，其特征在于，
所述超声波发生单元阵列中的超声波发生单元设置在超声容纳孔中，所述超声容纳孔为按照预设超声图案在所述像素设计层上打的孔；
所述超声波发生单元包括振动腔室和设置于所述振动腔室之上的超声波发生层，其中，
所述振动腔室为由牺牲层刻蚀形成的空腔结构；所述超声波发生层为在工作电压作用下推动周围介质振动产生超声波的薄膜层。
18.根据权利要求17所述的发声显示屏，其特征在于，所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述牺牲层为所述超声容纳孔内沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层和多孔硅层；或者
所述超声波发生单元为压电式超声波发生单元；所述牺牲层为所述超声容纳孔内沉积的二氧化硅层，所述振动腔室由所述二氧化硅层刻蚀形成的凹槽实现；所述超声波发生层包括自下向上依次沉积在所述二氧化硅层之上的氮化硅层、多孔硅层和压电薄膜。
19.一种OLED发声显示屏的制造方法，其特征在于，包括：
在基板上沉积并刻蚀驱动电路层，所述驱动电路层包括OLED的驱动控制电路和超声波发生单元阵列的驱动电路；
在所述驱动电路层上方沉积第一绝缘层，并在所述第一绝缘层上设置通孔，所述通孔的位置根据预设第一极图案和预设下电极图案确定；
在所述第一绝缘层的通孔位置沉积透明导电层，以用于连接OLED的驱动控制电路与OLED显示单元的第一极，以及连接超声波发生单元阵列的驱动电路和屏幕发声装置的下电极；
在所述第一绝缘层的上方沉积像素设计层，并根据预设像素图案和预设超声图案在所述像素设计层上打孔，形成像素容纳孔和超声容纳孔；
在所述像素容纳孔的位置蒸镀发光材料，形成像素单元；在所述超声容纳孔的位置制作超声波发生单元；
在所述像素设计层的上方沉积第二电极层，所述第二电极层包括按照预设第二极图案设置的OLED第二极和按照预设上电极图案设置的屏幕发声装置的上电极；
在所述第二电极层的上方设置薄膜封装层，对所述发声显示屏进行封装。
20.一种屏幕发声系统，其特征在于，包括屏幕发声装置和发声控制装置，其中：
所述屏幕发声装置为根据权利要求1-8中任意一项所述的屏幕发声装置；
所述发声控制装置用于根据输入的音频信号控制所述屏幕发声装置发声。
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