CN220872983U - 一种屏幕 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种屏幕，该屏幕包括依次设置的基板、压电层和第一电极层。其中，第一电极层为多个阵列排布的第一电极结构组成，而基板和压电层均为面积较大的片状结构。本实用新型实施例通过上述设置，在屏幕上设置马达阵列，确保屏幕实现局部振动和多点振动。并且通过设置片状压电层和阵列状的第一电极结构，简化屏幕的制作过程，提升生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及触觉反馈技术领域。具体涉及一种屏幕。
背景技术
随着智能终端技术的发展，屏幕触控技术也在发生着巨大的变化，各大终端厂商也越来越注重屏幕的触控效果，以此来提高用户的使用体验，满足用户的个性化需求。为了给用户提供更好的操控体验，电子产品启动应用后，使用者触摸屏幕上的虚拟按钮会获得触觉反馈。
目前市场上电子产品只应用一颗转子马达(Eccentric Rotating Mass，ERM)或线性马达(Linear Resonant Actuator，LRA)。当使用者触控屏幕时，马达振动反馈应用于整部手机，不能在屏幕上根据对应触控点给出反馈，降低使用者的用户体验。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种屏幕，可以在使用者触碰屏幕任意位置时在该处提供触反馈。
本实用新型实施例提供了一种屏幕，所述屏幕包括：
基板；
压电层，设置在所述基板上；
第一电极层，设置在所述压电层远离所述基板一侧，所述第一电极层包括多个阵列排布的第一电极结构；
所述第一电极结构给所述压电层施加电场，所述压电层在所述电场中机械形变并带动所述基板运动。
进一步地，所述压电层为半导体或导体材质。
进一步地，所述压电层为绝缘体材质。
进一步地，所述屏幕还包括设置在所述压电层和所述基板之间的第二电极层。
进一步地，所述第二电极层包括多个阵列排布的第二电极结构。
进一步地，多个所述第一电极结构与多个所述第二电极结构尺寸相匹配且一一对应设置在所述压电层相对两侧，相对设置的所述第一电极结构和所述第二电极结构共同给所述压电层施加电场，所述压电层在所述电场中机械形变并带动所述基板运动。
进一步地，所述第二电极层与所述压电层尺寸相匹配，所述第二电极层在层叠方向上的投影覆盖所述第一电极层。
进一步地，所述屏幕还包括设置在所述第一电极层远离所述压电层一侧的导电结构，所述导电结构分别连接所有的所述第一电极结构。
进一步地，所述压电层的厚度为1μm-100μm，所述第一电极层的厚度为1μm-100μm。
进一步地，所述第一电极结构为圆形或多边形。
本实用新型实施例提供了一种屏幕，该屏幕包括依次设置的基板、压电层和第一电极层。其中，第一电极层由多个第一电极结构阵列排布构成，基板和压电层均为面积较大的片状结构。本实用新型实施例通过上述设置，在屏幕上设置马达阵列，确保屏幕实现局部振动和多点振动。并且通过设置片状压电层和阵列第一电极结构，简化屏幕的制作过程，提升生产效率。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本实用新型对比例提供的屏幕的侧视图；
图2是本实用新型实施例一提供的屏幕的爆炸图；
图3是本实用新型实施例一提供的屏幕的侧视图；
图4是本实用新型实施例二提供的屏幕的侧视图；
图5是本实用新型实施例三提供的屏幕的侧视图；
图6是本实用新型实施例一提供的具有导电结构的屏幕的侧视图。
附图标记说明：
1-基板；
2-压电层；
3-第一电极层；31-第一电极结构；
4-第二电极层；41-第二电极结构；
5-导电结构；6-马达。
具体实施方式
以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为易于说明，诸如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等的空间相关术语在此被用于描述图中例示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。将理解的是，空间相关术语可意欲包含设备在使用或操作中的除图中描绘的方位之外的不同的方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件于是将被定位为在该其它元件或特征“上方”。因而，示例术语“下方”能包含上方和下方的方位二者。设备可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它方位)，并且在此使用的空间相关描述词应该被相应地解释。
除非上下文明确要求，否则整个申请文件中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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，一类为振动反馈，一类为触觉再现技术。
图1是本实用新型对比例提供的屏幕的侧视图，该屏幕包括基板1和至少一个马达6。具体地，马达6为转子马达(Eccentric Rotating Mass，ERM)或线性马达(LinearResonant Actuator，LRA)，二者均具有较大的体积，会较大侵占电子产品内部空间，致使电池的体积减小，从而缩短了产品的续航时间。
进一步地，当仅设置单个马达6时，马达6的振动反馈应用于整个基板1，无法在屏幕指定位置给予振动反馈，也无法同时在多点给予反馈，使用者使用体验较差。当设置多个马达6时，将多个马达6分别安装在基板1上的安装过程较为复杂，提升了安装成本。
有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种屏幕，减小马达的体积的同时实现在屏幕指定位置进行振动反馈。
图2是本实用新型实施例一提供的屏幕的爆炸图，该屏幕包括依次设置的基板1、压电层2和第一电极层3。其中，基板1和压电层2为片状结构，第一电极层3由多个阵列排布的第一电极结构31构成。压电层2具有相对设置的第一面和第二面。在实施例一中，基板1贴合第一面设置，第一电极层3中的多个第一电极结构31在第二面上阵列设置。单个或多个第一电极结构31给压电层2施加不断变化的电场，与该第一电极结构31位置对应的压电层2由于电场的改变发生不同方向的机械形变并带动基板1运动，使得与该第一电极结构31处于相对位置处的基板1发生振动。
基板1为平板结构。压电层2为与基板1形状相匹配的片状结构，压电层2贴合在基板1需要进行振动的区域。在本实施例中，基板1和压电层2贴合面的尺寸与压电层2的第一面的尺寸相同，即，压电层2完全覆盖基板1的表面。
进一步地，基板1为玻璃材质或者由硅或二氧化硅(SiO2)制成的结构。基板1还可以由蓝宝石制成或者金属晶圆制成，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基板1。
在本实施例中，压电层2为半导体或导体材质。具体地，压电层2的材料可以为锆钛酸铅(Pb(Zr，Ti)O3，PZT)，还可以为氮化铝(AIN)、氧化锌(ZnO)、钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、铌酸钾(KNbO3)、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)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2的材料，在此不做限定。优选地，使用PZT制作压电层2。由于PZT具有高压电系数，保证了屏幕的压电特性。而且PZT具有较高的透光性，在将其集成到屏幕中时，不影响屏幕的显示质量。
由于压电层2为半导体或导体材质，只需要在压电层2单侧设置电极层即可在电极层通电时在压电层2中产生电场。第一电极层3为银、钯合金等导电材质构成。
在本实施例中，第一电极层3的厚度为1μm-100μm，压电层2的厚度为1μm-100μm，二者具体厚度可以根据本领域技术人员的实际使用需要来选择。一般地，压电效应与电场强度成正比，当第一电极层3提供的外加电压不变时，压电层2的厚度越薄，压电效应越强。由此，较薄的压电层2可以产生更明显的振动，也较薄的压电层2也有利于降低屏幕整体厚度，从而降低使用此屏幕的终端厚度。
图3是本实用新型实施例一提供的屏幕的侧视图。第一电极层3包括多个阵列排布的第一电极结构31。第一电极结构31可以为圆形或多边形，例如矩形、五边形、六边形灯形状。第一电极结构31尺寸和间距与数量相关，具体可以根据本领域技术人员的实际使用需要来选择。由于第一电极结构31的结构较为简单，相邻第一电极结构31的间距可以远小于对比例中设置多个马达6时马达6的间距，并且第一电极结构31之间没有装配间隙，空间利用率高。较小的间隙也使得第一电极结构31的覆盖范围更大，屏幕振动反馈的位置具有更高的精确度。
在使用时，第一电极层3被输入电信号，第一电极层3和可以导电的压电层2之间形成交变电场，在交变电场的作用下，压电层2产生形变并产生振动信号，该振动信号的频率与交变电场的频率相同，当振动信号的频率接近或等于基板1的固有频率时，基板1发生共振，具有较强的振幅，此时使用者触摸该处基板1即可感到振动。进一步地，可以同时对多个第一电极结构31发送电信号，从而屏幕实现多点同时振动反馈。
在生产时，先依次叠置基板1和压电层2，再形成阵列状的第一电极结构31，生产过程十分简便。或者，可以先设置片状的电极层，再去除部分区域的电极层，形成阵列状的第一电极结构31。相对于对比例具有更高的安装效率和更低的人工成本。
图4是本实用新型实施例二提供的屏幕的侧视图。如图4所示，屏幕还包括设置在压电层2和基板1之间的第二电极层4，第二电极层4包括多个阵列排布的第二电极结构41。多个第一电极结构31与多个第二电极结构41尺寸相匹配且一一对应设置在压电层2相对两侧。相对设置的第一电极结构31和第二电极结构41共同给压电层2施加电场，压电层2在电场中机械形变并带动基板1运动。第二电极层4与压电层2尺寸相匹配，第二电极层4在层叠方向上的投影与第一电极层3重合。
基板1为层状结构。压电层2为与基板1形状相匹配的层状结构。阵列状的第一电极层3和第二电极层4分别设置在压电层2的第一面和第二面。第二电极层4设置在压电层2和在基板1之间，第一电极层3和第二电极层4位于屏幕需要进行振动的区域。在本实施例中，基板1、压电层2的尺寸大于第一电极层3和第二电极层4的尺寸。即，基板1、压电层2的正投影均可以完全覆盖第一电极层3和第二电极层4的表面。
进一步地，基板1为玻璃材质或者由硅或二氧化硅(SiO2)制成的结构。基板1还可以由蓝宝石制成或者金属晶圆制成，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基板1。
在本实施例中，压电层2为绝缘材质。具体地，压电层2的材料可以为PVDF压电薄膜(polyvinylidene fluoride polymer，聚偏氟乙烯)，发泡PP(polypropylene，聚丙烯)、PET(polyethylene glycol terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(Polyethylenenaphthalate two formic acid glycol ester，聚萘二甲酸乙二醇酯)、PPS(Polyphenylene sulfide，聚苯硫醚)等聚和物，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2的材料，在此不做限定。优选地，使用PVDF压电薄膜制作压电层2。PVDF压电薄膜的质量轻，其密度只有PZT的四分之一，且具有高弹性柔顺性，可以加工成特定形状可以与任意被测表面完全贴合，易于加工。并且PVDF压电薄膜的机械强度高、抗冲击能力强，可以一定程度提升屏幕强度。
在实施例二中，由于压电层2为绝缘体，需要在压电层2相对两侧设置第一电极结构31和第二电极结构41才能为压电层2提供电场。第一电极层3和第二电极层4为银、钯合金等导电材质构成。具体地，可以将第二电极结构41看作顶电极，第一电极结构31看作底电极。在使用时，将底电极接地设置，并向顶电极加载高频交流信号，使得在底电极和顶电极之间的压电层2发生变形，并且带动基板1产生共振，实现屏幕振动。
进一步地，第一电极结构31和第二电极结构41的大小相同，位置处于压电层2相对两侧。第一电极结构31和第二电极结构41可以同为圆形或多边形，例如矩形、五边形、六边形灯形状。第一电极结构31和第二电极结构41尺寸和间距与数量相关，具体可以根据本领域技术人员的实际使用需要来选择。在本实施例中，第一电极结构31和第二电极结构41的尺寸相同且间距相等，从而驱动二者之间区域的压电层2振动。由于第一电极结构31和第二电极结构41的结构较为简单，其间距可以远小于对比例中设置多个马达6时马达6的间距，并且电极结构之间没有装配间隙，空间利用率高。较小的间隙也使得第一电极结构31和第二电极结构41的覆盖范围更大，屏幕振动反馈的位置具有更高的精确度。
在本实施例中，第一电极层3的厚度为1μm-100μm、第二电极层4的厚度为1μm-100μm、压电层2的厚度为1μm-100μm。一般地，压电效应与电场强度成正比，当第一电极层3和第二电极层4提供的外加电压不变时，压电层2的厚度越薄，压电效应越强。由此，较薄的压电层2可以产生更明显的振动，也较薄的压电层2也有利于降低屏幕整体厚度，从而降低使用此屏幕的终端厚度。此外，本实施例中虽然增加了一层电极层，但是绝缘的压电层2的厚度比非绝缘的压电层2厚度小，实施例一和实施例二的屏幕总厚度相差较小。
在使用时，第一电极层3和第二电极层4被输入电信号，第一电极层3和第二电极层4之间形成交变电场，位于第一电极结构31和第二电极结构41之间的压电层2处于交变电场下，此处的压电层2产生形变并产生振动信号，该振动信号的频率与交变电场的频率相同，当振动信号的频率接近或等于基板1的固有频率时，基板1发生共振，具有较强的振幅，此时使用者触摸该处基板1即可感到振动。进一步地，可以同时对多个第二电极结构41和对应的第一电极结构31发送电信号，从而屏幕实现多点同时振动反馈。
在生产时，先在基板1上设置阵列状的第二电极结构41，再在第二电极结构41上设置压电层2，最后在压电层2上设置阵列状的第一电极结构31，生产过程十分简便。或者，第一电极层3和第二电极层4均可以先设置片状的电极层，再去除部分区域的电极层，形成阵列状的电极结构。相对于对比例具有更高的安装效率和更低的人工成本。
图5是本实用新型实施例三提供的屏幕的侧视图。如图5所示，第二电极层4与压电层2形状相匹配，为尺寸较大的片状结构。第二电极层4与压电层2尺寸相匹配，第二电极层4与第一电极层3分别设置在压电层2两侧，第二电极层4在层叠方向上的投影覆盖第一电极层3。
基板1为平板结构。压电层2和第二电极层4均为与基板1形状相匹配的平板结构。第二电极层4设置在压电层2和在基板1之间，第一电极层3位于屏幕需要进行振动的区域。在本实施例中，基板1、压电层2和第二电极层4的尺寸大于第一电极层3的总尺寸。即，基板1、压电层2、第二电极层4的正投影均可以完全覆盖第一电极层3的表面。
进一步地，基板1、压电层2和电极层的材质如本实用新型实施例二中相同。由于压电层2为绝缘体，需要在压电层2相对两侧设置第一电极结构31和第二电极结构41才能为压电层2提供电场。具体地，可以将第二电极结构41看作顶电极，第一电极结构31看作底电极。在使用时将底电极接地设置，并向顶电极加载高频交流信号，使得在底电极和顶电极之间的压电层2发生变形，并且带动基板1产生共振，实现屏幕振动。
在使用时，第一电极层3和第二电极层4被输入电信号，第一电极层3和第二电极层4之间形成交变电场，位于第一电极结构31和第二电极结构41之间的压电层2处于交变电场下，此处的压电层2产生形变并产生振动信号，该振动信号的频率与交变电场的频率相同，当振动信号的频率接近或等于基板1的固有频率时，基板1发生共振，具有较强的振幅，此时使用者触摸该处基板1即可感到振动。由于压电层2和第二电极层4均为层状结构，第一电极结构31为阵列结构，屏幕在具有第一电极结构31位置处可以进行振动。但是由于第一电极结构31之间的间隙很小，使用者的触点尺寸远大于间隙尺寸，因而使用时屏幕任意位置均可以提供振动反馈。进一步地，可以同时对多个第一电极结构31发送电信号，从而屏幕实现多点同时振动反馈。
在生产时，先在基板1上设置第二电极层4，再在第二电极层4上设置压电层2，最后在压电层2上设置阵列状的第一电极结构31，生产过程十分简便。或者，依次设置基板1、第二电极层4和压电层2后，先设置片状的电极层，再去除部分区域的电极层，形成阵列状的第一电极结构31。以上两种生产方法均相对于实施例二具有更高的安装效率和更低的人工成本。
图6是本实用新型实施例一提供的具有导电结构的屏幕的侧视图。如图6所示，屏幕还包括设置在第一电极层3远离压电层2的导电结构5，导电结构5分别连接所有的第一电极结构31。导电结构5为需要进行振动的屏幕对应位置的第一电极结构31传输电信号从而使得该处压电层2在电场作用下振动。
本实用新型实施例二和实施例三的第一电极层3远离压电层2处也设置导电结构5(图中未示出)。在实施例二中，导电结构5分别连接所有的第一电极结构31和所有的第二电极结构41，并对需要振动的屏幕对应位置的第一电极结构31和第二电极结构41传输电信号从而使得该处压电层2在电场作用下振动。在实施例三中，导电结构5连接第二电极层4和所有第一电极结构31，并对第二电极层4和需要振动的屏幕对应位置的第一电极结构31传输电信号从而使得该处压电层2在电场作用下振动。
本实用新型实施例提供一种屏幕，该屏幕可以应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、移动上网装置(Mobile Internet Device，MID)、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)设备、机器人、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，本申请实施例不作具体限。
该屏幕包括依次设置的基板、压电层和第一电极层。其中，基板和压电层均为面积较大的片状结构。第一电极层为多个第一电极结构阵列排布构成的阵列结构。本实用新型实施例通过上述设置，在屏幕上设置马达阵列，确保屏幕实现局部振动和多点振动。并且通过设置片状压电层和阵列第一电极结构，简化屏幕的制作过程，提升生产效率。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种屏幕，其特征在于，所述屏幕包括：
基板(1)；
压电层(2)，设置在所述基板(1)上；
第一电极层(3)，设置在所述压电层(2)远离所述基板(1)一侧，所述第一电极层(3)包括多个阵列排布的第一电极结构(31)；
所述第一电极结构(31)给所述压电层(2)施加电场，所述压电层(2)在所述电场中机械形变并带动所述基板(1)运动。
2.根据权利要求1所述的屏幕，其特征在于，所述压电层(2)为半导体或导体材质。
3.根据权利要求1所述的屏幕，其特征在于，所述压电层(2)为绝缘体材质。
4.根据权利要求3所述的屏幕，其特征在于，所述屏幕还包括设置在所述压电层(2)和所述基板(1)之间的第二电极层(4)。
5.根据权利要求4所述的屏幕，其特征在于，所述第二电极层(4)包括多个阵列排布的第二电极结构(41)。
6.根据权利要求5所述的屏幕，其特征在于，多个所述第一电极结构(31)与多个所述第二电极结构(41)尺寸相匹配且一一对应设置在所述压电层(2)相对两侧，相对设置的所述第一电极结构(31)和所述第二电极结构(41)共同给所述压电层(2)施加电场，所述压电层(2)在所述电场中机械形变并带动所述基板(1)运动。
7.根据权利要求4所述的屏幕，其特征在于，所述第二电极层(4)与所述压电层(2)尺寸相匹配，所述第二电极层(4)在层叠方向上的投影覆盖所述第一电极层(3)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的屏幕，其特征在于，所述屏幕还包括设置在所述第一电极层(3)远离所述压电层(2)一侧的导电结构(5)，所述导电结构(5)分别连接所有的所述第一电极结构(31)。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的屏幕，其特征在于，所述压电层(2)的厚度为1μm-100μm，所述第一电极层(3)的厚度为1μm-100μm。
10.根据权利要求1-7中任一项所述的屏幕，其特征在于，所述第一电极结构(31)为圆形或多边形。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322607574.2U CN220872983U (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 一种屏幕 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322607574.2U CN220872983U (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 一种屏幕 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN220872983U true CN220872983U (zh) | 2024-04-30 |
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ID=90818551
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322607574.2U Active CN220872983U (zh) | 2023-09-25 | 2023-09-25 | 一种屏幕 |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2023
- 2023-09-25 CN CN202322607574.2U patent/CN220872983U/zh active Active
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