CN117412637A - 显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置，显示面板包括显示模块和设于显示模块显示侧的盖板，盖板远离显示模块的一侧设有多个阵列排布的触觉反馈执行器，触觉反馈执行器包括第一电极、压电件和第二电极，第一电极靠近盖板设置，第一电极包括聚合物导电薄膜。触觉反馈执行器的第一电极为聚合物导电薄膜，聚合物导电薄膜具有低模量易形变的优点，因此能够有效吸收压电件振动的能量，从而减少向下层盖板传递的阵动，减少盖板与触觉反馈执行器发生共振的可能性，以实现对单个触觉反馈执行器所在位置的振动控制，以更精确地反馈材料表面真实粗糙度。阵列排布的触觉反馈执行器，可单独反馈各自所在位置的振幅大小。

Description

显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置

技术领域

本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置。

背景技术

虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的实用交互技术，在生成培训、医疗训练、生活娱乐等领域的应用越来越广泛。为了使得虚拟场景更加逼真，让用户实时感知到所视虚拟再现物体的形状和纹理等触觉信息，加入了利用形变、静电力、振动、电刺激及电压等方式产生具有真实感的触觉反馈技术。

目前，触觉反馈技术一般是利用压电件的逆压电效应，将电能转化为机械能，压电件产生振动实现触觉反馈，但是对于物体表面真实粗糙度的复现仍然缺乏行之有效的实现方案。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置，用于实现对物体表面真实粗糙度的复现。具体技术方案如下：

本申请实施例第一方面提供一种显示面板，所述显示面板包括显示模块和设于显示模块显示侧的盖板，所述盖板远离所述显示模块的一侧设有多个阵列排布的触觉反馈执行器，所述触觉反馈执行器包括第一电极、压电件和第二电极，所述第一电极靠近所述盖板设置，所述第一电极为聚合物导电薄膜。

根据本申请第一方面提供的显示面板，其还可以具有如下技术特征：

在一些实施例中，所述显示模块包括阵列排布的多个像素点，所述触觉反馈执行器与所述像素点一一对应设置。

在一些实施例中，所述第一电极沿所述显示面板厚度方的正投影覆盖所述盖板，多个阵列排布的所述触觉反馈执行器共用一个所述第一电极。

在一些实施例中，所述第二电极沿所述显示面板厚度方向的正投影不超出所述压电件沿所述显示面板厚度方向的正投影范围。

在一些实施例中，所述触觉反馈执行器还包括隔离膜，所述隔离薄膜设于所述聚合物导电薄膜靠近所述显示模块的一侧，所述隔离膜的弹性模量小于所述盖板的弹性模量。

在一些实施例中，所述聚合物导电薄膜为乙烯二氧噻吩单体或者聚吡咯；所述聚合物导电薄膜的厚度为20μm-200μm。

在一些实施例中，所述第二电极为金、铂或者氧化铟锡；所述第二电极的厚度为200nm-500nm。

在一些实施例中，所述压电件的制作材料为有机压电材料或者无机压电材料；所述压电件的厚度为5μm-100μm。

在一些实施例中，所述第二电极远离所述显示模块的一侧设有绝缘膜，所述绝缘膜的弹性模量低于100MPa，所述绝缘膜的厚度为5μm-20μm。

在一些实施例中，所述压电件沿垂直于所述厚度方向的尺寸为5μm×5μm至500μm×500μm；相邻所述压电件之间的间距大于等于100μm。

本申请第二方面提供一种触觉反馈执行器的制作方法，所述触觉反馈执行器为以上所述的显示面板所使用的触觉反馈执行器，包括以下步骤：

在第一基板上形成聚合物导电薄膜，所述第一基板为所述盖板。

在第二基板上沉积第二电极。

在所述第二电极上沉积压电件。

将所述第一基板和所述第二基板键合，所述第二基板位于远离所述显示模块的一侧。

对所述第二基板进行减薄，直至露出所述第二电极。

对所述第二电极和所述压电件分别进行图案化。

本申请第三方面提供一种显示装置，所述显示装置为以上所述的显示面板。

本申请实施例有益效果：

本申请实施例提供的显示面板、触觉反馈执行器的制作方法及显示装置，其显示面板包括触觉反馈执行器，通过在显示模块的盖板上设有多个阵列排布的触觉反馈执行器，根据材料表面粗糙度不同，每个触觉反馈执行器会施加不同的电压，从而使触觉反馈执行器产生不同的振幅。而每个触觉反馈执行器能够单独反馈各自所在位置的振幅大小，从而实现对物体表面真实粗糙度的复现。触觉反馈执行器的第一电极包括聚合物导电薄膜，聚合物导电薄膜具有低模量易形变的优点，因此能够有效吸收压电件振动的能量，从而减少向下层盖板传递的阵动，减少盖板与触觉反馈执行器发生共振的可能性，以实现对单个触觉反馈执行器所在位置的振动控制，以更精确地反馈材料表面真实粗糙度。因此当触觉感知组织(如手指等)滑过屏幕表面时，触觉反馈执行器能够复现当前场景中材料表面的实际粗糙度，使得用户手指的感知细胞感知到与显示面板当前场景对应的触觉，增加用户体验。

当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例所提供的显示面板在一种实施例中的截面结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的显示面板在一种实施例中的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的触觉反馈执行器阵列排布的截面结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的单个触觉反馈执行器的截面结构示意图；

图5为图3中触觉反馈执行器设置绝缘膜的截面结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的触觉反馈执行器的制作方法示意图。

附图标记如下：显示模块10；盖板20；触觉反馈执行器30；第一电极31；压电件32；第二电极33；隔离膜34；绝缘膜35；第一基板36；第二基板37；厚度方向H。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前的触觉反馈系统中，对于实物的真实触感的反馈依旧是缺乏的。为了实现对实物表面真实粗糙度的复现，本申请实施例第一方面提供一种显示面板，图1为显示面板在一种实施例中的截面结构示意图，图2为显示面板在一种实施例中的俯视结构示意图，图3为触觉反馈执行器30阵列排布的截面结构示意图，图4为单个触觉反馈执行器30的截面结构示意图。参加图1、图2、图3和图4所示，显示面板包括显示模块10和设于显示模块10显示侧的盖板20，盖板20远离显示模块10的一侧设有多个阵列排布的触觉反馈执行器30，触觉反馈执行器30包括第一电极31、压电件32和第二电极33，第一电极31靠近盖板20设置，第一电极31包括聚合物导电薄膜。

通过在显示模块10的盖板20上设有多个阵列排布的触觉反馈执行器30，根据材料表面粗糙度不同，每个触觉反馈执行器30会施加不同的电压，从而使触觉反馈执行器30产生不同的振幅。而每个触觉反馈执行器30能够单独反馈各自所在位置的振幅大小，从而实现对物体表面真实粗糙度的复现。

触觉反馈执行器30的第一电极31包括聚合物导电薄膜，聚合物导电薄膜具有低弹性模量易形变的优点，因此能够有效吸收压电件32振动的能量，从而减少向下层盖板20传递的阵动，减少盖板20与触觉反馈执行器30发生共振的可能性，以实现对单个触觉反馈执行器30所在位置的振动控制，以更精确地反馈材料表面真实粗糙度。

其中，盖板20可以为玻璃基板或者硅基基板，本申请对此不做限制。另外，本申请实施例中的显示面板可以为液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)，也可以为有机电致发光显示屏(Organic Light Emitting Diode，OLED)，即本申请实施例中的触觉反馈执行器30可以用于LCD，也可用于OLED。

在一些实施例中，如图2所示，显示模块10包括阵列排布的多个像素点，触觉反馈执行器30与像素点一一对应设置。

在本实施例中，触觉反馈执行器30与显示模块10的像素点一一对应设置，能够准确的反映每一像素点的振动情况，提高材料表面真实粗糙度的复现精度。

可选地，如图1、图2和图3所示，第一电极31沿显示面板厚度方的正投影覆盖盖板20，多个阵列排布的触觉反馈执行器30共用一个第一电极31。

本实施例中，第一电极31整层设置，多个触觉反馈执行器30共用一个第一电极31，一方面可以降低第一电极31的制作难度。另一方面，对触觉反馈执行器30进行单独控制时，只需通过对第二电极33进行单独控制即可，简化控制过程。

在一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，第二电极33沿显示面板厚度方向H的正投影不超出压电件32沿显示面板厚度方向H的正投影范围。即第二电极33沿显示面板厚度方向H的正投影面积小于第一电极31沿显示面板厚度方向H的正投影面积，或者至多第二电极33沿显示面板厚度方向H的正投影面积与与第一电极31沿显示面板厚度方向H的正投影面积相等。

上述设置，能够避免第二电极33发生坍塌，而与第一电极31接触导致短路的现象。

在一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，触觉反馈执行器30还包括隔离膜，隔离膜设于聚合物导电薄膜靠近显示模块10的一侧，隔离膜34的弹性模量小于盖板20的弹性模量。

在盖板20远离显示模块10的一侧首先设置一层隔离膜34，然后再在隔离膜34的基础上形成聚合物导电薄膜，由于隔离膜34具有良好的绝缘性能，降低盖板20下方的部件对触觉反馈执行器30造成不必要的干扰。

同聚合物导电薄膜一样，隔离膜34也为整层设置，因此隔离膜34可以通过沉积的方式形成。隔离膜34的弹性模量小于盖板20的弹性模量，使得隔离膜34能够有效吸收压电件32振动的能量，从而减少向下层盖板20传递的阵动，减少盖板20与触觉反馈执行器30发生共振的可能性，以实现对单个触觉反馈执行器30所在位置的振动控制，以更精确地反馈材料表面真实粗糙度。

可选地，隔离膜34可以为聚酰亚胺膜或者PET膜。隔离膜34的厚度可以为5μm-100μm。隔离膜34的厚度越大，隔离效果越好，但是隔离膜34越大，导致显示面板的厚度越大，不利于显示面板的轻薄化。

可选地，聚合物导电薄膜可以为但不限于乙烯二氧噻吩单体或者聚吡咯等材料，形成聚合物导电薄膜的材料需具有导电特性且弹性模量较低的特点，具体地，弹性模量可以低于50MPa。

聚合物导电薄膜的厚度为20μm-200μm，比如可以为20μm、30μm、50μm、100μm、200μm等。

聚合物导电薄膜的厚度也就是第一电极31的厚度，聚合物导电薄膜的厚度越大，触觉反馈执行器30的电压承受能力也越大，有利于提高触觉反馈执行器30的使用寿命，但是电极厚度的增加也会增加电阻，导致电流传输受阻，降低触觉反馈执行器30的导电性能，另外，聚合物导电薄膜的厚度越大，也会增加触觉反馈执行器30局部的热耗散，引起温度升高，影响器件的使用寿命。因此综合以上两方面的考虑，聚合物导电薄膜的厚度为20μm-200μm，使得触觉反馈执行器30既具有良好的导电性能，又具有较长的使用寿命。

在一些实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，第二电极33为金、铂或者氧化铟锡；第二电极33的厚度为200nm-500nm，比如可以为200nm、250nm、300nm、200nm。

金或铂具有良好的导电性，能够降低触觉反馈执行器30的电阻，提高触觉反馈执行器30的导电性能。

氧化铟锡为透明材料，有利于提高显示面板的光线透过率，提高显示面板的显示效果。

第二电极33的厚度为200nm-500nm，在保证触觉反馈执行器30的器件性能的前提下，有利于减薄触觉反馈执行器30的厚度。

在一些实施例中，压电件32的制作材料可以为有机压电材料或者无机压电材料。

可选地，无机压电材料可以为但不限于PZT(PbZrTiO₃，锆钛酸铅)、AlN(氮化铝)、石英晶体、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等具有压电性能的材料。有机压电材料可以为但不限于PVDF(polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯)。

压电件32可以通过sputter(溅射法)、溶胶凝胶法、气溶胶法等方法进行制备。

其中，PZT制成的压电件32具有压电相应高的优点。PVDF制成的压电件32具有耐候性、耐腐蚀性好，便于做成大尺寸压电件32的优点。AlN制成的压电件32具有耐高温、耐腐蚀、导热性能好等优点。

在一些实施例中，压电件32的厚度为5μm-100μm，比如可以为5μm、10μm、20μm、50μm、100μm等。

压电件32越厚，振动效果越好，5μm是能保证振动效果的临界值，因此压电件32的厚度应大于等于5μm。压电件32的厚度越大，制备难度也越大，为节约成本，压电件32的厚度应小于等于100μm。

在一些实施例中，如图5所示，第二电极33远离显示模块10的一侧设有绝缘膜35，绝缘膜35的弹性模量低于100MPa，绝缘膜35的厚度为5μm-20μm，比如可以为5μm、10、15μm、20μm。

绝缘膜35一方面能够防止第二电极33之间发生短路，另一方面绝缘膜35的弹性模量较低，能够准确的反映压电材料在振动过程中产生的凹凸感，提高用户体验。

可选地，绝缘膜35可以为PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)薄膜。

在一些实施例中，如图2所示，压电件32沿垂直于厚度方向H的尺寸为5μm×5μm至500μm×500μm；相邻压电件32之间的间距大于大于等于100μm。

由于实际物体的粗糙程度不同，因此对压电件32尺寸的要求也就不同，实际物体表面越粗糙则压电件32的尺寸可以大一些，实际物体表面越光滑则压电件32的尺寸可以小一些。基于此，将压电件32沿垂直于厚度方向H的尺寸设计为5μm×5μm至500μm×500μm，能够更好地反馈实际物体的表面粗糙度。可选地，压电件32的尺寸可以为40μm×40μm，更接近人体手指的分辨率。

相邻压电件32之间的间距大于等于100μm，能够降低相邻压电件32之间的振动发生相互干扰的风险，从而使得每个压电件32清晰准确地反馈当前位置的实际振幅大小，提高复现画面的真实感。

对于实际物体的表面材质(如木材、金属、塑料、纺织品等)，粗糙度很大程度决定了材质的区别。粗糙度可以看做是表面点的凸起或凹陷，造成手指在触摸过程中压力的变化，从而导致材质的触感不同。为了如实反馈实际物体表面的粗糙度，可通过AFM(AtomicForce Microscope，原子力显微镜)等表征手段可以测量物体表面的粗糙程度。将这种粗糙度的数据作为数据库，调节阵列式触觉反馈执行器30中像素点的振幅，能够在一定程度上复现材料表面实际的粗糙度，进一步复现真实触感。

具体操作如下，利用物体表面采集的粗糙度数据库，知道物体表面某些点的凸起程度，多数物体凸起度在纳米与几个微米之间。而压电件32通过尺寸、厚度、电压设计可以实现几纳米至几十微米的振动幅值。这样通过对像素级压电件32的精确控制，可以复现物体表面的实际凹凸程度。这样人手在触摸活动过程中，可以感受到粗糙度及纹理的变化，从而重现物体的材质。

本申请第二方面提供一种触觉反馈执行器30的制作方法，触觉反馈执行器30为以上所述的显示面板所使用的触觉反馈执行器30，如图6所示，包括以下步骤：

S100：在第一基板36上形成聚合物导电薄膜，第一基板36为盖板20。

S200：在第二基板37上沉积第二电极33。

S300：在第二电极33上沉积压电件32。

S400：将第一基板36和第二基板37键合，第二基板37位于远离显示模块10的一侧。

S500：对第二基板37进行减薄，直至露出第二电极33。

S600：对第二电极33和压电件32分别进行图案化。

本实施例中第一电极31和第二电极33分别在第一基板36和第二基板37上进行制作，制作完成后再通过第一基板36和第二基板37之间的键合工艺，将其合二为一，键合工艺为传统技术常用的键合工艺。然后，再对第二基板37进行减薄，露出第二电极33，并对第二电极33和压电件32分别进行图案化，图案化可采用干法刻蚀或者湿法刻蚀工艺进行，刻蚀后，第二电极33在垂直于显示面板厚度方向H上的尺寸小于等于压电件32在垂直于显示面板厚度方向H上的尺寸，从而得到触觉反馈执行器30。当触觉反馈执行器30应用于显示面板时，可以直接将盖板20作为第一基板36，在盖板20上直接制作第一电极31。

进一步地，在制作第一电极31之前还包括以下步骤：

S101：在第一基板36上沉积隔离膜34。

本申请实施例第三方面提供一种显示装置，显示装置包括以上所述的显示面板。其中，显示装置可以为车载显示器、平板电脑等装置。通过在靠近显示面板的表面设置触觉反馈执行器30，当触觉感知组织(如手指等)滑过屏幕表面时，触觉反馈执行器30能够复现当前场景中材料表面的实际粗糙度，使得用户手指的感知细胞感知到与显示面板当前场景对应的触觉，增加用户体验。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (12)

1.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括显示模块和设于显示模块显示侧的盖板，所述盖板远离所述显示模块的一侧设有多个阵列排布的触觉反馈执行器，所述触觉反馈执行器包括第一电极、压电件和第二电极，所述第一电极靠近所述盖板设置，所述第一电极为聚合物导电薄膜。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示模块包括阵列排布的多个像素点，所述触觉反馈执行器与所述像素点一一对应设置。

3.根据权利要求1或2所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极沿所述显示面板厚度方的正投影覆盖所述盖板，多个阵列排布的所述触觉反馈执行器共用一个所述第一电极。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第二电极沿所述显示面板厚度方向的正投影不超出所述压电件沿所述显示面板厚度方向的正投影范围。

5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述触觉反馈执行器还包括隔离膜，所述隔离膜设于所述聚合物导电薄膜靠近所述显示模块的一侧，所述隔离膜的弹性模量小于所述盖板的弹性模量。

6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述聚合物导电薄膜为乙烯二氧噻吩单体或者聚吡咯；所述聚合物导电薄膜的厚度为20μm-200μm。

7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第二电极为金、铂或者氧化铟锡；所述第二电极的厚度为200nm-500nm。

8.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述压电件的制作材料为有机压电材料或者无机压电材料；所述压电件的厚度为5μm-100μm。

9.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第二电极远离所述显示模块的一侧设有绝缘膜，所述绝缘膜的弹性模量低于100MPa，所述绝缘膜的厚度为5μm-20μm。

10.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述压电件沿垂直于所述厚度方向的尺寸为5μm×5μm至500μm×500μm；相邻所述压电件之间的间距大于等于100μm。

11.一种触觉反馈执行器的制作方法，所述触觉反馈执行器为权利要求1-10中任一项的显示面板所使用的触觉反馈执行器，其特征在于，包括以下步骤：

在第一基板上形成聚合物导电薄膜，所述第一基板为所述盖板；

在第二基板上沉积第二电极；

在所述第二电极上沉积压电件；

将所述第一基板和所述第二基板键合，所述第二基板位于远离所述显示模块的一侧；

对所述第二基板进行减薄，直至露出所述第二电极；

对所述第二电极和所述压电件分别进行图案化。

12.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-10中任一项所述的显示面板。