TW202130196A - 圖形化薄膜壓電組件及其電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種圖形化薄膜壓電組件，其中包括：一壓電薄膜，所述壓電薄膜區分為多個壓電元件區塊，且所述壓電薄膜在每一所述壓電元件區塊的兩側面分別設置導電層；所述壓電薄膜及多個所述導電層具有可撓性，而使得所述圖形化薄膜壓電組件可彎曲；多個所述壓電元件區塊分別形成揚聲器、麥克風、壓力感測器、或觸壓感測器的其中之一。本發明同時提供一種使用所述圖形化薄膜壓電組件的電子裝置。
Description
本發明有關於一種圖形化薄膜壓電組件及其電子裝置，特別是有關於一種用於手機、手持電腦、筆記本電腦等類型電子裝置的圖形化薄膜壓電組件及其電子裝置。
現有的手機、平板電腦、以及各種手持電子裝置通常設置了顯示面板、揚聲器、麥克風、以及各種類型的電子元件和感測器以執行多樣化的輸出及輸入功能，然而現有電子裝置的各種電子元件以及感測器和顯示面板是分離的元件，因此使得電子裝置因為設置各種元件而體積增加，不僅使得結構複雜且不易縮小化。
由於以上原因，造成現有電子裝置所使用電子元件不易整合，而不利於電子裝置縮小化的缺點，故如何透過結構改良，以解決前述各項問題，已成為該項產品所欲解決的重要課題之一。
本發明主要目的，在於提供一種能夠解決現有電子元件無法整合，不利於電子裝置縮小化缺點的圖形化薄膜壓電組件及其電子裝置。
為了解決上述的技術問題，本發明一實施例提供一種圖形化薄膜壓電組件，用以設置於電子裝置的一安裝面上，其中包括：一壓電薄膜，所述壓電薄膜具有相對的兩側面；及多個導電層，分別設置於所述壓電薄膜的兩側面；其中，所述壓電薄膜能夠界定出多個壓電元件區塊，所述壓電薄膜在每一所述壓電元件區塊的兩側面分別具有一所述導電層，而使得所述壓電薄膜在多個所述壓電元件區塊的範圍內的兩側面緊密貼合兩所述導電層，多個所述壓電元件分別電性連接多個不同的處理單元，而使得多個所述壓電元件分別能夠用以作為揚聲器、麥克風、震動產生器、壓力感測器、或變形感測器的其中之一或其組合。
本發明一優選實施例，其中所述壓電薄膜由具有可撓性的壓電材料製成，而使得所述圖形化薄膜壓電組件具有可撓性，所述安裝面具有至少一曲面部分，所述曲面部分和所述安裝面的其餘部位位於不同平面上，當所述圖形化薄膜壓電組件設置於所述安裝面上時，多個所述壓電元件當中的至少一所述壓電元件位於至少一所述曲面部分上，而和其餘的所述壓電元件位於不同平面上。
本發明一優選實施例，其中所述壓電薄膜及多個所述導電層為透明。
本發明一優選實施例，其中所述壓電薄膜選自聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍(Nylon)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)的其中之一；其中所述導電層選自導電性奈米材料層、奈米金屬材料層、金屬氧化導電層、導電高分子材料層、或導電膠材料層的其中之一。
本發明一優選實施例，其中還包括多個導電線路和多個電路接點，多個所述導電線路設置於所述壓電薄膜的兩側面，且每一所述導電線路分別連接一所述導電層和一所述電路接點，而使得每一所述導電層分別透過一所述導線和一所述電路接點電性連接。
本發明一優選實施例，其中每一所述導電線路和所述壓電薄膜的表面之間分別設置一絕緣層，用以隔離多個所述導電線路和所述壓電薄膜。
本發明實施例還提供一種使用所述圖形化薄膜壓電組件，電子裝置。
本發明的有益效果，在於能夠將揚聲器、麥克風及多種壓電電子元件整合於同一薄膜上，而有助於簡化電子裝置構造並縮小體積。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“圖形化薄膜壓電組件及其電子裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
如圖1至圖10所示，本發明提供一種圖形化薄膜壓電組件30，以及設置有所述圖形化薄膜壓電組件30的電子裝置1。
如圖1至圖3所示，其中所述電子裝置1可以為手機、平板電腦、顯示器、筆電或其他類型的電子裝置。本實施例中，電子裝置為一手機，電子裝置1具有一本體部10，所述本體部10可以為電子裝置1的機殼，且於本體部10的一正面設置有一面板模組20，面板模組20包括一顯示面板21，以及覆蓋於顯示面板21外側的蓋板23。如圖2及圖3所示，本實施例中，本發明的圖形化薄膜壓電組件30設置於顯示面板21和蓋板23之間，並且顯示面板21的表面形成一安裝面22，用以供設置本發明的圖形化薄膜壓電組件30。
本實施例中，電子裝置1的顯示面板21為一具有曲面的顯示面板，顯示面板21的兩側邊具有一彎曲的側弧形面，可供使用者握持。因此使得顯示面板21外側的安裝面22形成具有多個曲面部分221，並且曲面部分221和安裝面22的其餘部位不在同一平面上。因此如圖2及圖3所示，當圖形化薄膜壓電組件30貼附於電子裝置1的安裝面22上時，也會形成和安裝面22以及曲面部分221相符合的曲面形狀。
如圖4及圖5所示，為本發明使用的圖形化薄膜壓電組件30第一實施例，其中包括：一壓電薄膜31，壓電薄膜31具有相對的兩側面。壓電薄膜31為採用具有壓電特性的高分子材料製成，例如：聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍(Nylon)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)，因此使得壓電薄膜31具有可撓性，而能夠隨著電子裝置1安裝面22的形狀而彎曲。
壓電薄膜31能夠規劃出多個壓電元件區塊33，壓電薄膜31在每一壓電元件區塊33的兩側面分別設置導電層32，而使得壓電薄膜31在各個壓電元件區塊33的範圍內形成了兩導電層32夾合於壓電薄膜31兩側表面的型態。兩導電層32透過蒸鍍、濺鍍、沈積、塗怖、印刷等方式設置於壓電薄膜31的兩側面。導電層32是採用導電材料製成，導電層32能夠選用的材料包括導電性奈米材料層、奈米金屬材料層、金屬氧化導電層、導電高分子材料層、或導電膠材料層。更詳細地說，當導電層22為奈米導電材料或奈米金屬時，可以選用的材料種類包括：奈米碳管、石墨烯、奈米碳球、奈米金、奈米銀、奈米金屬線等類型材料。當導電層22為金屬氧化導電層時，可以為氧化銦錫層(ITO)。此外，導電層22也能夠選用高分子導電材料或者是導電膠，其中透明導電高分子材料可以為本質型導電聚合物(intrinsically conductive polymer)，例如：聚乙炔、PEDOT。也可以為摻雜或混煉導電粒子的高分子材料薄膜或者是透明的導電膠。
如圖5所示，為本發明的壓電元件區塊33的工作原理的示意圖，由於兩導電層32緊密貼合於壓電薄膜31的兩側面，使得兩導電層32和壓電薄膜31彼此間能夠相互傳導電流。並且兩導電層32能夠連接一處理單元40的正極和負極，因此當處理單元40輸出電壓到兩導電層32時，將會使得壓電薄膜31的兩側面形成不同電性的電場，而使得壓電薄膜31因逆壓電作用而產生震動，因此使得壓電元件區塊33形成揚聲器或震動產生器。反之，當壓電薄膜31產生彎曲或受壓時，將會因為壓電作用而產生電壓，而使得兩導電層32的電壓強度產生變化，並且處理單元40透過偵測兩導電層32電壓變化，而產生偵測訊號。
請同時參考圖2及圖4所示，本發明第一實施例中，圖形化薄膜壓電組件30上的多個壓電元件區塊33分佈於壓電薄膜31的各個位置上，且至少一壓電元件區塊33位於電子裝置1安裝面22的曲面部分221上。並且各個不同壓電元件區塊33的導電層32彼此間不相互電性連接，因此使得壓電薄膜31上各個不同壓電元件區塊33位置分別形成彼此獨立的壓電元件。並且，多個壓電元件區塊分佈於壓電薄膜31的不同位置，且當圖形化薄膜壓電組件30設置於電子裝置1的安裝面22上時，並且位於不同位置的壓電元件區塊33分別構成不同類型的壓電元件，例如：揚聲器、震動產生器、麥克風、壓力感測器、或觸動感測器等類型電子元件的其中之一。
舉例來說，本實施例中，圖2及圖4中標示編號A1、A2的壓電元件區塊33的位置對應於顯示面板21的正面區域，並且其中編號A1的壓電元件區塊33具有較大的面積，而能夠被用作為電子裝置1的揚聲器，而編號A2的壓電元件區塊33面積較小，且其設置的位置能夠被運用作為電子裝置1的聽筒(Receiver)。此外編號A3、A4的壓電元件區塊33設置的位置對應於電子裝置1的顯示面板21兩側邊的曲面部分（亦即對應於安裝面22的曲面部分），因此能夠用以作為感測使用者的手指按壓的壓力感測器或觸壓感測器，用以偵測使用者的操作手勢，或者能夠作為震動產生器，用以產生觸壓回饋的震動訊號。
此外，壓電元件區塊33也能夠同時具備二種以上不同功能，例如：壓電元件區塊33能夠設置於顯示面板21的觸控區域中，並且壓電元件區塊33能夠用作為發聲元件，使得顯示面板21具備有螢幕發聲功能。而且壓電元件區塊33於操作碰觸螢幕時能夠用作為觸壓感測器，用以偵測操作者手指觸壓動作，並且於操作者手指觸壓壓電元件區塊33後，能夠透過導入電壓訊號到兩導電層32，而使得壓電元件區塊33產生震動，用以產生操作者觸壓回饋的觸感。
特別說明，本實施例中，由於圖形化薄膜壓電組件30設置於電子裝置1的顯示面板21上，因此壓電薄膜31及導電層32均採用透明材料製成，而使得圖形化薄膜壓電組件30成為透明。並且，圖形化薄膜壓電組件30的兩側面分別透過光學膠以全貼合方式貼合於顯示面板21以及蓋板23的表面，以使得本發明的圖形化薄膜壓電組件30和顯示面板21以及蓋板23之間的間隙消失，藉以提高透光性。
如圖6及圖7所示，為本發明圖形化薄膜壓電組件30的第二實施例，本實施例中，圖形化薄膜壓電組件30的一側邊向外延伸形成一連接部34，連接部34的兩側面設置多個電路接點36。並且本實施例中，在壓電薄膜31的兩側面還設置多個導電線路35，每一導電線路35的兩端分別連接於各個導電層32和電路接點36之間，而使得各個導電層32經由導電線路35連接電路接點36。所述電路接點36用以和電子裝置1的控制電路電性連接，而使得各個壓電元件區塊33經由電路接點36和電子裝置1的控制電路連接。
所述導電線路35是以蒸鍍、濺鍍、沈積、塗怖、印刷等方式設置於壓電薄膜31的兩側面，並且導電線路35能夠選用和導電層32相同材質製成。此外，為避免電流通過導電線路35時使得壓電薄膜31因逆壓電效應而震動，本實施例於每一導電線路35和壓電薄膜31的表面之間設置一絕緣層351，用以隔離導電線路35和壓電薄膜31。
更詳細地說，本實施例中，絕緣層351能夠為介電絕緣材料或高分子絕緣材料，並且於將導電層32設置於導電線路35的程序前，先行將絕緣層351設置於壓電薄膜31上預定形成導電線路35的位置上，接著再實施將導電線路35設置於壓電薄膜31上的步驟，便能夠形成如圖7所示的夾層結構，而使得導電線路35和壓電薄膜31之間形成絕緣。
如圖8所示，為本發明圖形化薄膜壓電組件30的第三實施例，本實施例的圖形化薄膜壓電組件30和第二實施例相同，薄膜壓電組件30的一側邊具有一連接部34，並且在壓電薄膜31的兩側面分別設置多個導電線路35、35a。如圖8所示，本實施例的特點，在於其中所述導電線路35係設置於壓電薄膜31上下兩側面的其中一側，並且連接和導電線路35同一側面的多個導電層32和多個設置於連接部34的電路接點36。並且在壓電薄膜31相對於導電線路35的另一側面還設置有多個導電線路35a，且導電線路35a連接於和導電線路35a相同一側面的導電層32和電路接點36a。並且，本實施例中，壓電薄膜31其中一側面的導電線路35和相對另一側的導電線路35a的延伸路徑彼此不相重疊，因此使得壓電薄膜31在導電線路35和導電線路35a延伸的路徑的兩側面不會同時帶有電場，而使得在壓電元件區塊33範圍以外的壓電薄膜31不會產生震動。
如圖9及圖10所示，為本發明圖形化薄膜壓電組件30的第四實施例，本實施例中，為在壓電元件區塊33的兩導電層32上分別設置一圖形化導體37，兩所述圖形化導體37彼此相對地設置於兩導電層32相對於壓電薄膜31的一側面。本實施例中，兩圖形化導體37呈環狀，並且環繞於兩所述導電層32的外圍。本實施例的壓電元件區塊33適合用作為揚聲器，電子裝置1的音訊處理器能夠電性連接圖形化導體37，再透過圖形化導體37將音源訊號的電壓訊號傳導到兩導電層32。本實施例中，圖形化導體37環繞於導電層32的外圍，因此使得音源訊號的電壓能夠以環狀平均地從導電層32的外圍傳導到導電層32，而使得導電層32的電場強度平均，藉以提高音量，並改善音質。
圖形化導體37可以由導電膠材料，或者由金屬材料、金屬導電材料所構成。當圖形化導體37採用導電膠材料時，能夠以塗布或印刷方式設置在導電層32表面，而當圖形化導體37採用導電金屬材料時，則能夠以電鍍或印刷方式設置在導電層32表面。
特別說明，本發明的圖形化導體37形狀不限於環形，其實際運用時，也能夠採用其他諸如：長條形、點狀、或各種幾何形狀。
如圖11所示，為本發明的壓電元件區塊33的一變化實施例的示意圖，本實施例中，壓電元件區塊33能夠規劃出一第一功能區塊331以及第二功能區塊332。第一功能區塊331和第二功能區塊332的其中之一為壓電元件區塊，而另一者為壓阻元件區塊。例如本實施例中，其中第一感應區331可以為壓電元件，例如：揚聲器、麥克風、震動產生器等，而第二感應區332為壓阻元件區塊。
更詳細地說，第一感應區331是由兩導電層32設置於壓電薄膜31的兩側面所形成，第一功能區塊331的功能和前述各實施例相似，因此不再重複說明。第二功能區塊332是在壓電薄膜31的至少一側面設置一壓阻感應線路38，當壓電薄膜32彎曲或變形時，壓阻感應線路38會產生阻抗的變化，因此能夠用作為偵測壓力大小或變形幅度的感測器。因此本實施例的壓電元件區塊33透過結合第一功能區塊331和第二功能區塊332，因此能夠同時產生多種類型的感測訊號。
綜上所述，本發明所提供的圖形化薄膜壓電組件30能夠將揚聲器、震動產生器、麥克風、壓力感測器、或觸動感測器等類型電子元件整合於同一薄膜組件上，因此能夠減少電子裝置的元件數量，也簡化空間配置，而達到縮小體積的目的。特別是本發明的技術能夠整合於電子裝置1的顯示面板上，而使得電子裝置1的顯示面板21同時具有前述的各種不同功能。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。
1:電子裝置
10:本體部
20:面板模組
21:顯示面板
22:安裝面
221:曲面部分
23:蓋板
30:圖形化薄膜壓電組件
31:壓電薄膜
32:導電層
33:壓電元件區塊
331:第一功能區塊
332:第二功能區塊
34:連接部
35、35a:導電線路
351:絕緣層
36、36a:電路接點
37:圖形化導體
38:壓阻感應線路
40:處理單元
圖1為本發明具有圖形化薄膜壓電組件的電子裝置的一實施例的立體組合示意圖。
圖2為本發明具有圖形化薄膜壓電組件的電子裝置的一實施例的立體分解示意圖。
圖3為本發明具有圖形化薄膜壓電組件的電子裝置的一實施例的組合剖面示意圖。
圖4為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第一實施例的俯視示意圖。
圖5為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第一實施例的放大剖面示意圖。
圖6為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第二實施例的俯視示意圖。
圖7為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第二實施例的局部放大剖面示意圖。
圖8為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第三實施例的俯視示意圖。
圖9為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第四實施例的俯視示意圖。
圖10為本發明具有圖形化薄膜壓電組件第四實施例的放大剖面示意圖。
圖11為本發明使用的壓電元件區塊一變化實施例的局部放大示意圖。
10:本體部
21:顯示面板
22:安裝面
221:曲面部分
23:蓋板
30:圖形化薄膜壓電組件
31:壓電薄膜
32:導電層
33:壓電元件區塊
Claims (11)
- 一種圖形化薄膜壓電組件，用以設置於電子裝置的一安裝面上，其中包括： 一壓電薄膜，所述壓電薄膜具有相對的兩側面；及 多個導電層，分別設置於所述壓電薄膜的兩側面； 其中，所述壓電薄膜能夠界定出多個壓電元件區塊，所述壓電薄膜在每一所述壓電元件區塊的兩側面分別具有一所述導電層，而使得所述壓電薄膜在多個所述壓電元件區塊的範圍內的兩側面緊密貼合兩所述導電層，多個所述壓電元件分別電性連接多個不同的處理單元，而使得多個所述壓電元件分別能夠用以作為揚聲器、麥克風、震動產生器、壓力感測器、或變形感測器的其中之一或其組合。
- 如請求項1所述的圖形化薄膜壓電組件，其中，所述壓電薄膜由具有可撓性的壓電材料製成，而使得所述圖形化薄膜壓電組件具有可撓性，所述安裝面具有至少一曲面部分，所述曲面部分和所述安裝面的其餘部位位於不同平面上，當所述圖形化薄膜壓電組件設置於所述安裝面上時，多個所述壓電元件當中的至少一所述壓電元件位於至少一所述曲面部分上，而和其餘的所述壓電元件位於不同平面上。
- 如請求項2所述的圖形化薄膜壓電組件，其中所述壓電薄膜及多個所述導電層為透明。
- 如請求項3所述的圖形化薄膜壓電組件，其中所述壓電薄膜選自聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍(Nylon)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)的其中之一；其中所述導電層選自導電性奈米材料層、奈米金屬材料層、金屬氧化導電層、導電高分子材料層、或導電膠材料層的其中之一。
- 如請求項1至4其中任一項所述的圖形化薄膜壓電組件，其中還包括多個導電線路和多個電路接點，多個所述導電線路設置於所述壓電薄膜的兩側面，且每一所述導電線路分別連接一所述導電層和一所述電路接點，而使得每一所述導電層分別透過一所述導線和一所述電路接點電性連接。
- 如請求項5所述的圖形化薄膜壓電組件，其中每一所述導電線路和所述壓電薄膜的表面之間分別設置一絕緣層，用以隔離多個所述導電線路和所述壓電薄膜。
- 如請求項5所述的圖形化薄膜壓電組件，其中位於所述壓電薄膜兩側面的所述導電線路的延伸路徑彼此不相重疊。
- 如請求項5所述的圖形化薄膜壓電組件，其中還包括多個圖形化導體，多個所述圖形化導體分別設置於多個所述導電層相對於所述壓電薄膜的一側面，並且每一所述導電線路分別連接於所述圖形化導體，並透過所述圖形化導體和所述導電層電性連接。
- 如請求項8所述的圖形化薄膜壓電組件，其中每一所述圖形化導體呈環狀，並且設置於所述導電層的外圍。
- 如請求項5所述的圖形化薄膜壓電組件，其中所述壓電元件區塊中區分為多個功能區塊，多個所述功能區塊中，至少一所述功能區塊為壓電元件區塊，另一所述功能區塊為壓阻元件區塊，所述壓阻元件區塊是由形成於所述壓電薄膜至少一側面的壓阻感應線路所形成。
- 一種電子裝置，包括： 一如請求項1至10其中任一項所述的圖形化薄膜壓電組件；及 一電子裝置本體，所述電子裝置本體具有一顯示面板，所述安裝面形成於所述顯示面板的表面，所述圖形化薄膜壓電組件設置於所述顯示面板上。
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