CN116209975A - 振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置 - Google Patents

振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置 Download PDF

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CN116209975A CN202180002318.1A CN202180002318A CN116209975A CN 116209975 A CN116209975 A CN 116209975A CN 202180002318 A CN202180002318 A CN 202180002318A CN 116209975 A CN116209975 A CN 116209975A
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刘晓彤
陈右儒
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Abstract

一种振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置，振动面板包括：衬底基板(1)，具有至少一个振动单元(A)，每一振动单元(A)对应的衬底基板(1)开设有至少一个环状镂空图案(11)，每一振动单元(A)对应的环状镂空图案(11)在衬底基板(1)上的正投影非封闭，且各振动单元(A)对应的环状镂空图案(11)的总面积不同；至少一个驱动器(2)，位于衬底基板(1)的一侧，每一驱动器(2)被配置为带动至少一个振动单元(A)独立振动。

Description

振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置 技术领域
本公开涉及传感器技术领域，特别涉及一种振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置。
背景技术
触觉反馈(Haptics)为现今科技开发的重点，具体地，触觉反馈能够透过触觉，使终端跟人体产生交互。触觉反馈又可以分为两类，一类为触觉再现技术，一类为振动反馈。
发明内容
本公开实施例提供了一种振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置，具体方案如下：
本公开实施例提供的一种振动面板，包括：衬底基板，具有至少一个振动单元，每一所述振动单元对应的所述衬底基板开设有至少一个环状镂空图案，每一所述振动单元对应的环状镂空图案在所述衬底基板上的正投影非封闭，且各所述振动单元对应的环状镂空图案的总面积不同；
至少一个驱动器，位于所述衬底基板的一侧，每一所述驱动器被配置为带动至少一个所述振动单元独立振动。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，还包括位于所述衬底基板的一侧的增强结构，且所述增强结构位于所述环状镂空图案的最内侧区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述增强结构包括配重层，所述配重层与所述驱动器位于所述衬底基板的同一侧。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述配重层的材料包括以下至少之一：Mo、Cu、Al。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述配重层的形状为轴对称图形或中心对称图形，所述配重层的中心与所述振动单元的中心重合。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述配重层的形状包括以下至少之一：
方形；
圆形；
环形；
多边形；
环状结构，所述环状结构包括间隔设置的多个子结构，多个所述子结构围绕所述振动单元的中心均匀间隔排布。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述增强结构包括凸起层，所述凸起层与所述驱动器位于所述衬底基板的相对侧。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述凸起层的材料包括以下至少之一：聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸类塑料、聚碳酸酯。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述凸起层的形状为轴对称图形或中心对称图形，所述凸起层的中心与所述振动单元的中心重合。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述凸起层为整体结构；
或，所述凸起层包括位于所述振动单元中心的第一凸起部以及围绕所述第一凸起部排布的至少一个环状第二凸起部，所述环状第二凸起部在所述衬底基板上的正投影封闭或非封闭；
或，所述凸起层仅包括部围绕所述振动单元的中心排布的至少一个环状第二凸起部，所述环状第二凸起部在所述衬底基板上的正投影封闭或非封闭。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，非封闭的所述环状第二凸起部包括偶数个第二子凸起部，位置相对的两所述第二子凸起部以所述振动单元的中心为对称中心对称设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述环状镂空图案的图形包括中心对称图形，且所述中心对称图形的对称中心与所述振动单元的中心重合。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述环状镂空图案包括多个子部，所述多个子部围绕所述振动单元的中心均匀间隔排布；
所述子部的形状包括以下任意一种形状：圆弧状、多边形框状。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述子部的个数包括偶数个，位置相对的两所述子部以所述振动单元的中心为对称中心对称设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，对于总面积不同的所述环状镂空图案对应的各所述振动单元，各所述振动单元内的环状镂空图案的数量相同，各所述振动单元内的环状镂空图案的尺寸不同；
或者，对于总面积不同的所述环状镂空图案对应的各所述振动单元，各所述振动单元内的环状镂空图案的数量不同，各所述振动单元内的环状镂空图案的尺寸相同。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，每一所述驱动器带动四个振动单元独立振动，所述四个振动单元中的每一所述振动单元对应的镂空图案的总面积不同，所述驱动器位于所述四个振动单元的中心位置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所 述驱动器为压电器件，所述压电器件包括层叠设置在所述衬底基板上的第一电极、压电层和第二电极；
同一行所述压电器件对应的第一电极为同一电极，且所述第一电极沿第一方向延伸；同一列所述压电器件对应的第二电极为同一电极，且所述第二电极沿第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向交叉设置。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，所述驱动器为压电器件，所述压电器件包括层叠设置在所述衬底基板上的第一电极、压电层和第二电极；
所述振动面板还包括交叉设置的多条扫描线和多条电压输入线，所述多条扫描线和多条电压输入线限定出多个振动区域，每一所述振动区域包括所述四个振动单元；
每一所述振动区域包括一开关晶体管，同一行所述压电器件对应的各所述开关晶体管的栅极与同一条所述扫描线电连接，同一列所述压电器件对应的各所述开关晶体管的第一极与同一条所述电压输入线电连接，所述开关晶体管的第二极与对应的所述压电器件的第一电极电连接，所述压电器件的第二电极与固定电位端电连接。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述振动面板中，每一所述振动区域还包括电容，所述电容的第一端连接于所述开关晶体管的第二极与所述压电器件的第一电极之间，所述电容的第二端连接于所述压电器件的第二电极与所述固定电位端之间。
相应地，本公开实施例还提供了一种振动装置，包括上述任一项所述的振动面板。
相应地，本公开实施例还提供了一种振动面板的制作方法，包括：
提供一衬底基板；所述衬底基板具有至少一个振动单元，每一所述振动单元对应的所述衬底基板开设有至少一个环状镂空图案，每一所述振动单元对应的环状镂空图案在所述衬底上的正投影非封闭，且各所述振动单元对应的环状镂空图案的总面积不同；
在所述衬底基板的一侧制作至少一个驱动器；其中，每一所述驱动器被配置为带动至少一个所述振动单元独立振动。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，还包括：
在所述衬底基板的一侧制作增强结构；其中，所述增强结构位于所述环状镂空图案的最内侧区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，所述增强结构包括配重层，采用蒸镀或贴合的方式在所述衬底基板的一侧制作所述配重层；其中，所述配重层与所述驱动器位于所述衬底基板的同一侧，且所述配重层位于所述环状镂空图案内的最内侧区域。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述制作方法中，所述增强结构包括凸起层，采用涂布或贴附的方式在所述衬底基板的一侧制作所述凸起层；其中，所述凸起层与所述驱动器位于所述衬底基板的相对侧，且所述凸起层位于所述环状镂空图案内的最内侧区域。
相应地，本公开实施例还提供了一种用于驱动上述任一项所述的振动面板的驱动方法，包括：
调整驱动驱动器的交流电压的频率，实现各所述振动单元独立振动；
调整驱动驱动器的交流电压的电压大小，调控目标区域对应的所述驱动器的振动幅度。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，对所述第一电极和所述第二电极加载交流电压，所述第一电极和所述第二电极交叠区域的压电层发生振动，以带动目标位置的振动单元振动。
在一种可能的实现方式中，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，向所述扫描线逐行加载扫描信号，向目标位置对应的所述压电器件对应的所述电压输入线输入交流电压，所述目标位置对应的压电层发生振动，以带动所述目标位置的振动单元振动。
附图说明
图1为本公开实施例提供的振动面板的俯视示意图；
图2为图1中沿CC’方向的截面示意图；
图3A-图3E为本公开实施例提供的配重层的示意图；
图4为本公开实施例提供的又一种振动面板的结构示意图；
图5为本公开实施例提供的又一种振动面板的结构示意图；
图6A-图6B为图4和图5中凸起层的截面示意同；
图7A-图7F为本公开实施例提供的凸起层的示意图；
图8为图1中的局部放大示意图；
图9为本公开实施例提供的一种驱动振动面板的电路示意图；
图10为本公开实施例提供的又一种驱动振动面板的电路示意图；
图11为图10中一个振动区域对应的等效电路示意图；
图12为图10中一个振动区域对应的开关晶体管和压电器件的膜层截面示意图；
图13为图10对应的扫描时序图；
图14为图10对应的局部振动示意图；
图15为图10中一个振动区域对应的又一种等效电路示意图；
图16为本公开实施例提供的振动面板的制作方法流程图；
图17为本公开实施例提供的振动面板的驱动方法流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。并且在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
需要注意的是，附图中各图形的尺寸和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。并且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。
本公开实施例提供了一种振动面板，如图1和图2所示，图1为振动面板的俯视示意图，图2为图1中沿CC’方向的截面示意图，该振动面板包括：
衬底基板1，具有至少一个振动单元A(图1以衬底基板1具有呈阵列排布的多个振动单元A为例)，每一振动单元A对应的衬底基板1开设有至少一个环状镂空图案11，每一振动单元A对应的环状镂空图案11在衬底上A的正投影非封闭，且各振动单元A对应的环状镂空图案11的总面积不同；
至少一个驱动器2，位于衬底基板1的一侧，每一驱动器2被配置为带动至少一个振动单元A独立振动。
需要说明的是，每一驱动器2被配置为带动至少一个振动单元A独立振动，是指当衬底基板1具有多个振动单元时，一个驱动器2可以对应一个或多个振动单元A，每一振动单元A对应的振动频率是不同的，例如一个驱动器2对应两个振动单元A，在向驱动器2施加第一频率的交流信号时，该驱动器2带动其中一个振动单元A独立振动，在向驱动器2施加第二频率的交流信号时，该驱动器2带动另一个振动单元A独立振动，依次类推。
本公开实施例提供的上述振动面板，通过在衬底基板1的各振动单元A刻蚀出非封闭且总面积不同的环状镂空图案11，由于各振动单元A的环状镂空图 案11的总面积不同，则各环状镂空图案能够产生振动所需要施加的信号的频率也不同，因此通过对不同的振动单元施加不同的频率信号，可以实现各振动单元A独立振动，从而控制衬底基板1产生局部振动，相比于现有技术中衬底基板整体振动，本公开实现局部振动可以降低功耗以及降低由于振动产生的振动面板发热问题，从而提高器件性能。
在具体实施时，衬底基板可以为由玻璃制成的基板，还可以为由硅或二氧化硅(SiO2)制成的基板，还可以为由蓝宝石制成的基板，还可以为由金属晶圆制成的基板，在此不做限定，本领域技术人员可以根据实际应用需要来设置衬底基板。
通过不同的驱动频率使面板产生局部振动，然而对于一些面积较大的表面，单纯只依靠驱动频率的调节会增加设计难度。并且，实现触觉再现功能的面板局部振动方案，在将其应用到智能手环时，长时间作用容易与手背贴附在一起，影响振动效果。因此，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图1和图2所示，还包括位于衬底基板1的一侧的增强结构3，且增强结构3位于环状镂空图案11的最内侧区域。本公开通过在环状镂空图案11的最内侧区域设置增强结构3，可以增强局部振动的触感，提升用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图2所示，增强结构3包括配重层3'，配重层3'与驱动器2位于衬底基板1的同一侧。具体地，在振动单元A的镂空图案11最内侧区域制备一些配重层3'(质量块)，可以增加振动单元A的质量，在不增加系统谐振频率的基础上增加局部振动的作用力，从而提高局部振动的触感。另外，对于局部振动的触感F＝ma，a为振动区域的加速度值，m为振动系统的质量。根据振动理论，系统的谐振频率
Figure PCTCN2021115047-APPB-000001
其中，k为系统等效刚度，m为系统等效质量。本公开只在局部区域增加m的质量，不会引起谐振频率的大幅提高，因此可以保证局部振动区域的频率范围在皮肤敏感范围之内(0-1000Hz)。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图2所示，配 重层3'的材料包括但不限于以下至少之一：Mo、Cu、Al。具体地，可以采用这些材料形成特定形状的配重层，通过蒸镀、贴合等方式固定在图1所示的振动单元A对应的镂空图案11的最内侧区域，实现增强触感，提高用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图1和图2所示，配重层3'的形状可以为轴对称图形或中心对称图形，配重层3'的中心与振动单元A的中心重合。这样将轴对称图形或中心对称图形的配重层3'固定在图1所示的振动单元A对应的镂空图案11的最内侧区域时，可以使得振动单元A各个位置处振动的均匀性。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图1和图2所示，配重层3'的形状为方形，当然不限于此，例如配重层3'的形状还包括以下至少之一：
如图3A所示，配重层3'的形状为圆形；
如图3B所示，配重层3'的形状为环形；
如图3C和图3D所示，配重层3'的形状为多边形，具体地，图3C所示的配重层3'的形状为五边形，图3D所示的配重层3'的形状为六边形；
如图3E所示，配重层3'的形状为环状结构，环状结构包括间隔设置的多个子结构B，多个子结构B围绕图1中振动单元A的中心均匀间隔排布。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图4所示，增强结构3包括凸起层3”，凸起层3”与驱动器2位于衬底基板1的相对侧，即凸起层3”与配重层3'位于衬底基板1的两侧且对应设置，本公开通过在振动单元A的镂空图案11最内侧区域增加凸起层3”，可以进一步增强触感，并且在智能腕带等产品的应用中，凸起层3”可以防止与皮肤进行大面积的贴敷造成的触感减弱现象，进一步提高局部振动的触感，进一步提升用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图5所示，增强结构3包括图2所示的配重层3'和图4所示的凸起层3”，配重层3'与驱动器2位于衬底基板1的同一侧，凸起层3”与驱动器2位于衬底基板1的相对侧，即凸起层3”与配重层3'位于衬底基板1的两侧且对应设置，本公开通过在振动单元A的 镂空图案11最内侧区域增加配重层3'和凸起层3”，可以更进一步增强触感，更进一步提升用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图4和图5所示，凸起层3”的材料包括但不限于以下至少之一：聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸类塑料(PET)、聚碳酸酯(PC)。具体地，可以采用PDMS、PET、PC等材料制备出具有表面凸起的一些图形，通过涂布或贴敷的方式固定在图1所示的振动单元A对应的镂空图案11的最内侧区域(与配重层3'位于衬底基板1的两侧且对应设置)，实现增强触感，提高用户体验。
在具体实施时，如图6A和图6B所示，各凸起层3”的高度可以相同，也可以不同。具体地，如图6A所示，各凸起层3”的高度相同；如图6B所示，各凸起层3”的高度不同。进一步地，各凸起层3”的高度范围为0mm～5mm。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图4和图5所示，凸起层3”的形状可以为轴对称图形或中心对称图形，凸起层3”的中心与振动单元A的中心重合。这样将轴对称图形或中心对称图形的凸起层3”固定在图1所示的振动单元A对应的镂空图案11的最内侧区域时，可以使得振动单元A各个位置处振动的均匀性。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，凸起层3”可以为整体结构，例如图7A所示，凸起层3”的形状为五角形，当然不限于此；
或，凸起层3”包括位于振动单元A中心的第一凸起部D以及围绕第一凸起部D排布的至少一个环状第二凸起部E，环状第二凸起部E在衬底基板上的正投影封闭或非封闭，例如图7B和图7C所示的结构，当然不限于此；
或，凸起层3”仅包括部围绕振动单元A的中心排布的至少一个环状第二凸起部E，环状第二凸起部E在衬底基板上的正投影封闭或非封闭，例如图7D-图7F所示的结构，当然不限于此。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图7B-图7F所示，非封闭的环状第二凸起部E包括偶数个第二子凸起部E1，位置相对的两第二子凸起部E1以振动单元A的中心为对称中心对称设置。
具体地，图7A-图7F所示的各凸起层3”固定在图1中各振动单元A的镂空图案11的最内侧区域。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图8所示，图8为图1中局部振动单元A的放大示意图，环状镂空图案11的图形包括中心对称图形，且中心对称图形的对称中心与振动单元A的中心重合，可以保证振动单元A各个位置处振动的均匀性。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图8所示，环状镂空图案11包括多个子部111，多个子部111围绕振动单元A的中心均匀间隔排布；
子部111的形状包括但不限于以下任意一种形状：圆弧状、多边形框状等，本公开实施例是以子部111的形状为圆弧状为例进行示意的。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图8所示，子部111的个数包括偶数个，位置相对的两子部111以振动单元A的中心为对称中心对称设置，以保证振动单元A各个位置处振动的均匀性，提高用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图8所示，对于总面积不同的环状镂空图案11对应的各振动单元A，各振动单元A内的环状镂空图案11的数量相同，各振动单元A内的环状镂空图案11的尺寸不同；例如图8中左上角、右上角和左下角三个振动单元A对应的环状镂空图案11的数量相同，但该三个振动单元A内的环状镂空图案11的尺寸不同，从而实现左上角、右上角和左下角三个振动单元A内的环状镂空图案11的总面积不同；
或者，对于总面积不同的环状镂空图案11对应的各振动单元A，各振动单元A内的环状镂空图案11的数量不同，各振动单元A内的环状镂空图案11的尺寸相同，例如图8中左上角和右下角两个振动单元A对应的环状镂空图案11的数量不同，但该两个振动单元A内的环状镂空图案11的尺寸相同，从而实现左上角和右下角两个振动单元A内的环状镂空图案11的总面积不同。
需要说明的是，环状镂空图案11的尺寸是指，例如当环状镂空图案11为圆弧状时，其尺寸是指管径。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图1所示，每一驱动器2带动四个振动单元A独立振动，四个振动单元A中的每一振动单元A对应的镂空图案11的总面积不同，驱动器2位于四个振动单元A的中心位置。当然，在具体实施时，也可以一个驱动器2带动一个振动单元A振动。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图2、图4、图5和图9所示，驱动器2可以为压电器件2，压电器件2包括层叠设置在衬底基板1上的第一电极21、压电层22和第二电极23；
如图9所示，同一行压电器件2对应的第一电极21为同一电极，且第一电极21沿第一方向X延伸；同一列压电器件2对应的第二电极23为同一电极，且第二电极23沿第二方向Y延伸；第一方向X和第二方向Y交叉设置。
具体地，如图9所示，对于多个振动单元A，设计出阵列化的电极走线，不仅可以通过频率对局部振动的区域进行控制，还可以通过电压信号的调节，对振幅进行调控，提高触觉感受。具体，通过调整驱动压电器件2的交流电压的频率，可以实现各振动单元A独立振动；通过调整驱动压电器件2的交流电压的电压大小，可以实现调控目标区域(例如任意位置的振动单元A)对应的压电器件2的振动幅度。例如对第一电极21和第二电极23加载交流电压，第一电极21和第二电极23交叠区域的压电层22发生振动，以带动目标位置的振动单元振动(例如任意位置的振动单元A)。因此，本公开实施例可以实现频率和驱动信号对局部振动位置和幅度双重调控，实现更精细的触觉体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图2、图4、图5和图10所示，驱动器2可以为压电器件2，压电器件2包括层叠设置在衬底基板1上的第一电极21、压电层22和第二电极23；
如图10所示，振动面板还包括交叉设置的多条扫描线(G1、G2、G3……)和多条电压输入线(D1、D2、D3……)，多条扫描线(G1、G2、G3……)和多条电压输入线(D1、D2、D3……)限定出多个振动区域P，每一振动区域P包括四个振动单元A；
每一振动区域P包括一开关晶体管T1，如图10-图12所示，图11为图10中 一个振动区域P的开关晶体管T1和压电器件2等效电路示意图，图12为图10中一个振动区域P的开关晶体管T1和压电器件2的膜层截面示意图，开关晶体管T1包括：叠层设置的栅极G、第一绝缘层4、有源层5、第二绝缘层6、源极S和漏极D，源极S和漏极D分别通过贯穿第二绝缘层6的过孔与有源层5电连接，第一电极21与对应开关晶体管T1的漏极D电连接，同一列压电器件2共用同一条第二电极23，同一行压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与同一条扫描线电连接(例如第一行压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第一条扫描线G1电连接，第二行压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第二条扫描线G2电连接，第三行压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第三条扫描线G3电连接……)，同一列压电器件2对应的各开关晶体管T1的第一极与同一条电压输入线电连接(例如第一列压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第一条电压输入线D1电连接，第二列压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第二条电压输入线D2电连接，第三列压电器件2对应的各开关晶体管T1的栅极与第三条电压输入线D3电连接……)，开关晶体管T1的第二极与对应的压电器件2的第一电极21电连接，压电器件2的第二电极与固定电位端VSS电连接。
具体地，如图10-图12所示，通过引入开关晶体管T1，对压电器件2进行有源驱动。可以通过逐行扫描的方式，向扫描线(G1、G2、G3……)逐行加载扫描信号，如图13所示，图13为扫描时序，这样就可以实现逐行的局部振动单元的控制，向目标位置对应的压电器件2对应的电压输入线(D1、D2、D3……)输入交流电压，目标位置对应的压电器件2发生振动，以带动目标位置的振动单元A振动，就可以对选定的振动单元A进行驱动，从而实现振动图案的形，如图14所示，图14中的黑色方块表示发生振动的振动单元，白色方块表示未发生振动的振动单元。另外，通过调节输入至第一电极21的电压大小，还可以实现调整发生振动单元的振幅。
因此本公开实施例可以实现频率和驱动信号对局部振动位置和幅度双重调控，实现更精细的触觉体验。
具体地，如图10所示，所有扫描线(G1、G2、G3……)可以与扫描驱动 电路电连接，所有电压输入线(D1、D2、D3……)可以与数据驱动电路电连接。
需要说明的是，图9和图10是为了说明压电器件的驱动方式，图9和图10的振动单元A内没有示意出配重层和/或凸起层。
在具体实施时，在采用图10所示的结构逐行扫描时，为了保证前一行扫描时的振动图案保留至下一行扫描之前，在本公开实施例提供的上述振动面板中，如图15所示，每一振动区域P还包括电容C1，电容C1的第一端连接于开关晶体管T1的第二极与压电器件2的第一电极21之间，电容C1的第二端连接于压电器件2的第二电极23与固定电位端VSS之间。具体地，电容C1可以维持压电器件2的第一电极21和第二电极23之间的电压，直至下一行扫描开始。
综上所述，本公开实施例提供的上述振动面板，可以实现提高局部振动的触感，以及可以实现频率和驱动信号对局部振动位置和幅度双重调控，实现更精细的触觉体验。
需要说明的是，本公开实施例是以驱动器为压电器件为例进行说明的，当然，在具体实施时，驱动器也可以为线性马达等，在此不作限定。
在具体实施时，压电层的材料可以为锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O 3，PZT)，还可以为氮化铝(AlN)、ZnO(氧化锌)、钛酸钡(BaTiO 3)、钛酸铅(PbTiO 3)、铌酸钾(KNbO 3)、铌酸锂(LiNbO 3)、钽酸锂(LiTaO 3)、硅酸镓镧(La 3Ga 5SiO 14)中的至少一种，具体可以根据本领域技术人员的实际使用需要来选择制作压电层的材料，在此不做限定。其中，在使用PZT制成压电层时，由于PZT具有高压电系数，保证了相应的振动面板的压电特性，可以将相应的振动面板应用到触觉反馈器件中，而且PZT具有较高的透光性，在将其集成到显示器件中时，不影响显示器件的显示质量。
在具体实施过程中，上述电极可以是由氧化铟锡(ITO)制成，还可以是由氧化铟锌(IZO)制成，还可以是由钛金(Ti-Au)合金、钛铝钛(Ti-Al-Ti)合金、钛钼(Ti-Mo)合金中的一种制成，此外，还可以是由钛(Ti)、金(Au)、银(Ag)、钼(Mo)、铜(Cu)、钨(W)、铬(Cr)中的一种制成，本领域技 术人员可以根据实际应用需要来设置上述电极，在此不做限定。
当然，该振动面板除了上述提及的各种膜层之外，还可以根据实际应用设置其它膜层。
本公开实施例提供的振动面板可应用于医疗，汽车电子，运动追踪系统等领域。尤其适用于可穿戴设备领域，医疗体外或植入人体内部的监测及治疗使用，或者应用于人工智能的电子皮肤等领域。具体地，可以将振动面板应用于刹车片、键盘、移动终端、游戏手柄、车载等可产生振动和力学特性的振动面板中。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种振动面板的制作方法，如图16所示，包括：
S1601、提供一衬底基板；衬底基板具有至少一个振动单元，每一振动单元对应的衬底基板开设有至少一个环状镂空图案，每一振动单元对应的环状镂空图案在衬底上的正投影非封闭，且各振动单元对应的环状镂空图案的总面积不同；
S1602、在衬底基板的一侧制作至少一个驱动器；其中，每一驱动器被配置为带动至少一个振动单元独立振动。
本公开实施例提供的上述振动面板的制作方法，通过在衬底基板的各振动单元刻蚀出非封闭且总面积不同的环状镂空图案，由于各振动单元的环状镂空图案的总面积不同，则各环状镂空图案能够产生振动所需要施加的信号的频率也不同，因此通过对不同的振动单元施加不同的频率信号，可以实现各振动单元独立振动，从而控制衬底基板产生局部振动，相比于现有技术中衬底基板整体振动，本公开实现局部振动可以降低功耗以及降低由于振动产生的振动面板发热问题，从而提高器件性能。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述制作方法中，还包括：
在衬底基板的一侧制作增强结构；其中，增强结构位于环状镂空图案的最内侧区域。通过在环状镂空图案的最内侧区域设置增强结构，可以增强局部振动的触感，提升用户体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述制作方法中，增强结构包括配重层，可以采用蒸镀或贴合的方式在衬底基板的一侧制作配重层；其中，配重层与驱动器位于衬底基板的同一侧，且配重层位于环状镂空图案内的最内侧区域。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述制作方法中，增强结构包括凸起层，可以采用涂布或贴附的方式在衬底基板的一侧制作凸起层；其中，凸起层与驱动器位于衬底基板的相对侧，且凸起层位于环状镂空图案内的最内侧区域。
需要说明的是，增强结构可以只包括配重层，可以只包括凸起层，也可以同时包括配重层和凸起层。
具体地，本公开实施例提供的上述制作方法可以参见图2、图4和图5的结构进行描述。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种用于驱动上述振动面板的驱动方法，如图17所示，包括：
S1701、调整驱动驱动器的交流电压的频率，实现各振动单元独立振动；
S1702、调整驱动驱动器的交流电压的电压大小，调控目标区域对应的驱动器的振动幅度。
本公开实施例提供的振动面板的驱动方法，可以实现频率和驱动信号对局部振动位置和幅度双重调控，实现更精细的触觉体验。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，对第一电极和第二电极加载交流电压，第一电极和第二电极交叠区域的压电层发生振动，以带动目标位置的振动单元振动。
在具体实施时，在本公开实施例提供的上述驱动方法中，向扫描线逐行加载扫描信号，向目标位置对应的压电器件对应的电压输入线输入交流电压，目标位置对应的压电层发生振动，以带动目标位置的振动单元振动。
具体地，本公开实施例提供的上述驱动方法可以前面振动面板实施例中图9和图10相关驱动方法的描述，在此不做赘述。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种振动装置，包括本公开实施例提供的上述振动面板。由于该振动装置解决问题的原理与前述一种振动面板相似，因此该振动装置的实施可以参见前述振动面板的实施，重复之处不再赘述。该振动装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示或触控功能的产品或部件。
在具体实施时，本公开实施例提供的上述振动装置还可以包括本领域技术人员熟知的其他膜层，在此不做详述。
在具体实施时，通过振动装置可以确定人体触控的位置，从而产生对应的振动波形、振幅和频率，可以实现人机交互。当然，还可以根据实际需要将振动装置应用在医疗，汽车电子，运动追踪系统等领域，在此不再详述。
本公开实施例提供了一种振动面板、其制作方法、其驱动方法及振动装置，通过在衬底基板的各振动单元刻蚀出非封闭且总面积不同的环状镂空图案，通过施加不同的频率信号，就可以控制衬底基板的局部振动；通过在环状镂空图案的最内侧区域设置增强结构，可以增强局部振动的触感，提升用户体验。
尽管已描述了本公开的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本公开实施例进行各种改动和变型而不脱离本公开实施例的精神和范围。这样，倘若本公开实施例的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (27)

  1. 一种振动面板，其中，包括：
    衬底基板，具有至少一个振动单元，每一所述振动单元对应的所述衬底基板开设有至少一个环状镂空图案，每一所述振动单元对应的环状镂空图案在所述衬底基板上的正投影非封闭，且各所述振动单元对应的环状镂空图案的总面积不同；
    至少一个驱动器，位于所述衬底基板的一侧，每一所述驱动器被配置为带动至少一个所述振动单元独立振动。
  2. 如权利要求1所述的振动面板，其中，还包括位于所述衬底基板的一侧的增强结构，且所述增强结构位于所述环状镂空图案的最内侧区域。
  3. 如权利要求2所述的振动面板，其中，所述增强结构包括配重层，所述配重层与所述驱动器位于所述衬底基板的同一侧。
  4. 如权利要求3所述的振动面板，其中，所述配重层的材料包括以下至少之一：Mo、Cu、Al。
  5. 如权利要求3所述的振动面板，其中，所述配重层的形状为轴对称图形或中心对称图形，所述配重层的中心与所述振动单元的中心重合。
  6. 如权利要求5所述的振动面板，其中，所述配重层的形状包括以下至少之一：
    方形；
    圆形；
    环形；
    多边形；
    环状结构，所述环状结构包括间隔设置的多个子结构，多个所述子结构围绕所述振动单元的中心均匀间隔排布。
  7. 如权利要求2-6任一项所述的振动面板，其中，所述增强结构包括凸起层，所述凸起层与所述驱动器位于所述衬底基板的相对侧。
  8. 如权利要求7所述的振动面板，其中，所述凸起层的材料包括以下至少之一：聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸类塑料、聚碳酸酯。
  9. 如权利要求7所述的振动面板，其中，所述凸起层的形状为轴对称图形或中心对称图形，所述凸起层的中心与所述振动单元的中心重合。
  10. 如权利要求9所述的振动面板，其中，所述凸起层为整体结构；
    或，所述凸起层包括位于所述振动单元中心的第一凸起部以及围绕所述第一凸起部排布的至少一个环状第二凸起部，所述环状第二凸起部在所述衬底基板上的正投影封闭或非封闭；
    或，所述凸起层仅包括部围绕所述振动单元的中心排布的至少一个环状第二凸起部，所述环状第二凸起部在所述衬底基板上的正投影封闭或非封闭。
  11. 如权利要求10所述的振动面板，其中，非封闭的所述环状第二凸起部包括偶数个第二子凸起部，位置相对的两所述第二子凸起部以所述振动单元的中心为对称中心对称设置。
  12. 如权利要求1-11任一项所述的振动面板，其中，所述环状镂空图案的图形包括中心对称图形，且所述中心对称图形的对称中心与所述振动单元的中心重合。
  13. 如权利要求1-11任一项所述的振动面板，其中，所述环状镂空图案包括多个子部，所述多个子部围绕所述振动单元的中心均匀间隔排布；
    所述子部的形状包括以下任意一种形状：圆弧状、多边形框状。
  14. 如权利要求13所述的振动面板，其中，所述子部的个数包括偶数个，位置相对的两所述子部以所述振动单元的中心为对称中心对称设置。
  15. 如权利要求1-11任一项所述的振动面板，其中，对于总面积不同的所述环状镂空图案对应的各所述振动单元，各所述振动单元内的环状镂空图案的数量相同，各所述振动单元内的环状镂空图案的尺寸不同；
    或者，对于总面积不同的所述环状镂空图案对应的各所述振动单元，各所述振动单元内的环状镂空图案的数量不同，各所述振动单元内的环状镂空图案的尺寸相同。
  16. 如权利要求1-15任一项所述的振动面板，其中，每一所述驱动器带动四个振动单元独立振动，所述四个振动单元中的每一所述振动单元对应的镂空图案的总面积不同，所述驱动器位于所述四个振动单元的中心位置。
  17. 如权利要求16所述的振动面板，其中，所述驱动器为压电器件，所述压电器件包括层叠设置在所述衬底基板上的第一电极、压电层和第二电极；
    同一行所述压电器件对应的第一电极为同一电极，且所述第一电极沿第一方向延伸；同一列所述压电器件对应的第二电极为同一电极，且所述第二电极沿第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向交叉设置。
  18. 如权利要求16所述的振动面板，其中，所述驱动器为压电器件，所述压电器件包括层叠设置在所述衬底基板上的第一电极、压电层和第二电极；
    所述振动面板还包括交叉设置的多条扫描线和多条电压输入线，所述多条扫描线和多条电压输入线限定出多个振动区域，每一所述振动区域包括所述四个振动单元；
    每一所述振动区域包括一开关晶体管，同一行所述压电器件对应的各所述开关晶体管的栅极与同一条所述扫描线电连接，同一列所述压电器件对应的各所述开关晶体管的第一极与同一条所述电压输入线电连接，所述开关晶体管的第二极与对应的所述压电器件的第一电极电连接，所述压电器件的第二电极与固定电位端电连接。
  19. 如权利要求18所述的振动面板，其中，每一所述振动区域还包括电容，所述电容的第一端连接于所述开关晶体管的第二极与所述压电器件的第一电极之间，所述电容的第二端连接于所述压电器件的第二电极与所述固定电位端之间。
  20. 一种振动装置，其中，包括如权利要求1-19任一项所述的振动面板。
  21. 一种振动面板的制作方法，其中，包括：
    提供一衬底基板；所述衬底基板具有至少一个振动单元，每一所述振动单元对应的所述衬底基板开设有至少一个环状镂空图案，每一所述振动单元对应的环状镂空图案在所述衬底上的正投影非封闭，且各所述振动单元对应 的环状镂空图案的总面积不同；
    在所述衬底基板的一侧制作至少一个驱动器；其中，每一所述驱动器被配置为带动至少一个所述振动单元独立振动。
  22. 如权利要求21所述的制作方法，其中，还包括：
    在所述衬底基板的一侧制作增强结构；其中，所述增强结构位于所述环状镂空图案的最内侧区域。
  23. 如权利要求22所述的制作方法，其中，所述增强结构包括配重层，采用蒸镀或贴合的方式在所述衬底基板的一侧制作所述配重层；其中，所述配重层与所述驱动器位于所述衬底基板的同一侧，且所述配重层位于所述环状镂空图案内的最内侧区域。
  24. 如权利要求22或23所述的制作方法，其中，所述增强结构包括凸起层，采用涂布或贴附的方式在所述衬底基板的一侧制作所述凸起层；其中，所述凸起层与所述驱动器位于所述衬底基板的相对侧，且所述凸起层位于所述环状镂空图案内的最内侧区域。
  25. 一种用于驱动如权利要求1-19任一项所述的振动面板的驱动方法，其中，包括：
    调整驱动驱动器的交流电压的频率，实现各所述振动单元独立振动；
    调整驱动驱动器的交流电压的电压大小，调控目标区域对应的所述驱动器的振动幅度。
  26. 如权利要求25所述的驱动方法，其中，对所述第一电极和所述第二电极加载交流电压，所述第一电极和所述第二电极交叠区域的压电层发生振动，以带动目标位置的振动单元振动。
  27. 如权利要求25所述的驱动方法，其中，向所述扫描线逐行加载扫描信号，向目标位置对应的所述压电器件对应的所述电压输入线输入交流电压，所述目标位置对应的压电层发生振动，以带动所述目标位置的振动单元振动。
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