WO2020048559A1 - Module for a display device and/or operating device, display device and/or operating device, method for producing a module and means of transportation - Google Patents

Module for a display device and/or operating device, display device and/or operating device, method for producing a module and means of transportation Download PDF

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WO2020048559A1
WO2020048559A1 PCT/DE2019/100684 DE2019100684W WO2020048559A1 WO 2020048559 A1 WO2020048559 A1 WO 2020048559A1 DE 2019100684 W DE2019100684 W DE 2019100684W WO 2020048559 A1 WO2020048559 A1 WO 2020048559A1
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WO
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electrode
transparent
module
display
islands
Prior art date
Application number
PCT/DE2019/100684
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German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Schneider
Daniel Platz
Ulrich Schmid
Thomas Tille
Florian MIEDL
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302Sensors

Definitions

  • the invention relates to a module for a display and / or operating device, a method for producing a module, a display device and a
  • a haptic feedback of a display device to a user can currently be realized, in particular by a vibration when touched by the user, by means of piezo actuators or by the movement of the display or the surface by means of a magnet or an electric motor.
  • the piezo actuators with mechanical coupling elements which are generally not transparent, must be arranged in the edge area of the display, since the piezo actuators and the mechanical coupling elements otherwise restrict the view of the display.
  • US 2012/0313874 A1 and US 2012/0313766 A1 disclose piezo actuators which are attached to the edge of a display device.
  • the piezo actuators are completely coated on two sides with continuous electrodes. If an object such as a finger touches the display, a potential is applied to the electrodes. As a result, the piezo actuators are excited to vibrate via the piezoelectric effect and the object which touches the display device receives haptic feedback or feedback. However, the haptic feedback takes place simultaneously on the entire display. This means that sections of the display cannot be individually stimulated for haptic feedback.
  • additional mechanical coupling elements are also required here.
  • the present invention relates to a module for a display and / or operating device (e.g. for a display device).
  • a “module” is understood to mean a component which, in particular, on the area of a display and / or operating device, which is a graphic
  • a “display device” can also comprise a decorative surface. The module can focus on such an area
  • Display and / or control device are glued.
  • the module is transparent due to the features described below.
  • Transparency here means in particular a colorless transparency, such as that of a window glass.
  • the term of transparency used here at least requires that the graphically represented contents of a display of a display and / or operating device must be recognizable or visible for an observer through the module.
  • the module comprises a transparent substrate which is coated with a second transparent electrode.
  • the second transparent substrate which is coated with a second transparent electrode.
  • Electrode material is in turn coated on the other side with a second surface of a transparent piezoelectric material.
  • the second electrode is between the substrate and the transparent one
  • Piezoelectric material "sandwiched" arranged. Furthermore, a first surface of the transparent piezoelectric material has a first
  • the first transparent electrode here comprises a first matrix of electrode islands.
  • a transparent electrode layer which comprises a two-dimensional pattern, that is to say a first matrix of electrode islands, is on the
  • Electrode islands are to be understood as components of the first matrix which are insulated from one another (which are in particular arranged at a distance from one another).
  • the matrix, which is formed by the electrode islands can be configured, for example, in the form of a “V”, a “W”, a “checkerboard pattern” and / or a cross. It is particularly provided here that the electrode islands are spaced apart from one another.
  • Each electrode island can be connected to a voltage source. So electrode islands can be understood as individual layers of the transparent material (e.g. indium tin oxide) of the first electrode, which do not touch each other and which are arranged as a two-dimensional pattern on the first surface of the transparent piezoelectric layer.
  • the transparent material e.g. indium tin oxide
  • an electrode island can be arranged at a distance from the edge of the second surface. This means that the electrode island does not touch the edge of the first surface.
  • the electrode island can be supplied with current via a connection, preferably via a thin conductor track, with an electrode pad which is arranged outside the first surface and has a path to a voltage source.
  • Movement, in particular a vibration, of the piezoelectric material are excited, which in turn sets the transparent substrate in vibration. If the electrode island is spaced from the edge of the first surface, a haptic can be created at any position of the module
  • haptic feedback caused by the vibration of the transparent substrate.
  • Location selectivity can be achieved by varying the vibration of the entire plate depending on the finger position.
  • the first and / or the second electrode can be, for example, graphene and / or indium tin oxide (ITO) and / or silver nanowires and / or carbon nanotubes (CNT) and / or conductive polymers and / or Al-doped ZnO and / or nitrogen-doped diamond-like carbon and / or have carbon nanowires.
  • ITO indium tin oxide
  • CNT carbon nanotubes
  • conductive polymers and / or Al-doped ZnO and / or nitrogen-doped diamond-like carbon and / or have carbon nanowires.
  • the layer thickness of the electrodes, in particular the electrode islands, is, for example, at least 0.5 nm to e.g. 400 nm
  • Haptic feedback is no longer sufficiently perceptible in the layer thicknesses of the electrodes, in particular the electrode islands. If the layer thickness of the electrodes, in particular the
  • Electrode islands the transparency of the electrode material is no longer available.
  • Potassium niobate (KNb0 3 ) is a lithium-doped potassium niobate (K, Na) i- x Li x Nb0 3 and / or scandium aluminum nitride (AIScN), in question.
  • the layer thickness of the piezoelectric material for the piezoelectric layer is in particular 150 to 1500 nm. With smaller layer thicknesses, it may not be possible to apply sufficiently high voltages to the piezoelectric layer, while with excessive layer thicknesses problems regarding mechanical layer stresses and reduced transparency can occur.
  • the electrode islands can in particular have side lengths and / or diameters from 20 gm to 500 gm. With smaller side lengths and / or
  • Diameters can lead to unfavorable space losses in favor of wiring.
  • the module for a display and / or control device can on the part of the display and / or control device on which the graphic
  • Display contents are displayed and / or offered for interaction (i.e. the display).
  • the free side ie the uncoated side of the substrate
  • the free side can be applied directly to the display of the display and / or operating device. Due to the spatially immediately adjacent arrangement of the transparent electrodes relative to the piezoelectric material, additional mechanical coupling interfaces can be dispensed with, which makes the module easier and cheaper to manufacture.
  • additional mechanical coupling interfaces can be dispensed with, which makes the module easier and cheaper to manufacture.
  • at least one electrode island of the first matrix from the edge of the first surface, any position on the
  • the transparent module can be used for selective haptic feedback by exciting the piezoelectric material.
  • the transparent module according to the invention can be used to reduce the distortion of graphic display content, which occurs, for example, in the known non-transparent piezo actuators.
  • the first and the second surface of the transparent piezoelectric layer are parallel to one another.
  • the first and second electrodes are mounted on opposite sides of the transparent piezoelectric layer. In this way, an ideal arrangement for achieving haptic feedback can be achieved.
  • At least one of the electrode islands is arranged at a distance from an edge of the first surface.
  • the electrode island can be placed on the middle and / or arranged arbitrarily on a quadrant of the piezoelectric layer.
  • two or more electrode islands can be arranged at a distance from the edge of the first surface. All electrode islands are particularly advantageously arranged at a distance from the edge.
  • the electrodes spaced from the edge can have a line which carries the
  • a haptic feedback can be generated at any desired position of the module on electrode islands.
  • At least one of the electrode islands has its own independent voltage path to a voltage source.
  • a separate and independent circuit path for at least one of the electrode islands of the first matrix which is set up to electrically connect the electrode island to a voltage source.
  • This can be, for example, a conductor track which is connected with one as described above
  • Electrode pad is connected. This circuit path also includes
  • a transistor and / or a switch and / or a relay which connects the current path to a voltage source independently of the
  • Switching paths of the other electrode islands closes.
  • a small region of the module according to the invention can thus be selectively controlled individually and independently.
  • at least two and in particular all of the electrode islands can also have their own independent ones
  • the electrode island comprises an elliptical and / or a polygonal, in particular a square, shape.
  • a circular shape can also fall under the elliptical shape.
  • Punctiform electrode islands are also conceivable.
  • the second transparent electrode comprises a second matrix with a plurality of electrode islands.
  • the electrode islands of the first matrix and the second matrix are arranged congruently with one another. In this way, spatially optimized excitation of the piezoelectric layer can take place.
  • the present invention relates to a method for producing a module according to the first aspect of the invention.
  • a transparent substrate e.g. a glass plate and / or a transparent plastic, coated with the second transparent electrode. This can be done, for example, by applying physical vapor deposition, e.g. via sputtering and / or vapor deposition (comprising, for example, sputtering on indium tin oxide). You can then use a dry etching process or a
  • the electrode is structured using a lithography process.
  • the transparent piezoelectric material (for example lead zirconate titanate and / or doped and / or undoped aluminum nitride) is then deposited on the second transparent electrode.
  • This can be done using a conventional sputtering method, for example.
  • a conventional sol-gel process is also possible. In the case of the sol-gel process, in particular a further drying step can take place.
  • the transparent piezoelectric material on its first surface with a first Matrix coated by electrode islands As already described above, this can be done by sputtering.
  • the conductor tracks which
  • the coating technology used here corresponds to the technology used for coating the substrate.
  • the coatings can be structured, for example, by means of a lithography process and / or a dry etching process.
  • physical processes e.g. through argon ion bombardment
  • chemical processes e.g. Etching with chlorine-containing gases (especially when structuring AIN or ScAIN) is conceivable using an etching mask.
  • the structuring can also be carried out using LASER techniques.
  • the structure of the conductor track or the piezo material and in particular the electrode islands can be defined.
  • the invention relates to a display and / or operating device comprising a module according to the first aspect.
  • the module is arranged as a transparent module on the display area or the display of the display and / or control device.
  • the display and / or operating device can be an evaluation unit, e.g. a CPU and / or a microcontroller.
  • the display and / or operating device can be an evaluation unit, e.g. a CPU and / or a microcontroller.
  • a sensor e.g. a camera and / or one
  • Touch sensor e.g. a sensor glass included.
  • the display and / or operating device can comprise a voltage source.
  • the first and second transparent electrodes, in particular the electrode islands of the first and / or second matrix, can be connected to the voltage source.
  • the evaluation unit is set up to close the circuit with the two transparent electrodes and the voltage source via the control of switches and / or transistors and / or relays and thus to ensure that a potential is present at the transparent electrodes for exciting the piezoelectric material.
  • the evaluation unit can thus also cause a potential to be present at individual electrode islands in order to excite the transparent piezoelectric layer at the position of the respective electrode island and thus provide haptic feedback to one to effect any position of the transparent module.
  • Motion sensor and / or the camera can also be used with the
  • the evaluation unit can be set up to apply a potential at this point by connecting the electrodes accordingly.
  • the invention relates to a means of transportation comprising a display and / or operating device according to the third aspect.
  • the display and / or control device is fixed in the third aspect.
  • Means of transportation installed and not designed as a portable device.
  • automobiles in particular cars and / or trucks and / or planes and / or ships and / or motorcycles, are suitable as means of transportation in the sense of the invention.
  • FIG. 1 a shows an embodiment of a module according to the invention
  • Figure 1 b shows an embodiment of the display and / or
  • FIG. 2 shows an embodiment of the module according to the invention
  • Figure 3 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 4 is a flow diagram of an embodiment of the invention
  • FIG. 1 a shows an embodiment of a module 1 according to the invention.
  • the electrode islands 3a, 3b, 3c are a first matrix of a first
  • the transparent electrode 3 arranged in a "W shape".
  • a potential can be connected to the electrode islands 3a, 3b, 3c independently and separately using the lines 5 and the first electrode pads 6 and a circuit arranged thereon be created.
  • the transparent piezoelectric layer 2 (for example AIScN) is coated with electrode islands 3a, 3b, 3c, which have indium tin oxide, for example.
  • the dashed circular line shows the second transparent electrode 4, which has, for example, indium tin oxide.
  • the second transparent electrode 4 can be connected or connected to a second electrode pad 7, which is likewise arranged beneath the piezoelectric material 2 and is only shown for illustrative purposes.
  • the second transparent electrode 4 (below the transparent piezoelectric material 2) is arranged on a transparent substrate 12, for example glass.
  • FIG. 1 b shows an embodiment of the display and / or control device 10 according to the invention.
  • a cross section A-A of the module 1 according to the invention is shown.
  • a display 9, which serves to display the display contents and for interaction by a user, and a sensor 11, in particular a sensor glass, are shown here.
  • the sensor 11 can, for example, detect the finger 23 of a user who wants to interact with the content of the display 9 by touching it. After this has been recognized by the sensor 11, a time-varying potential is applied between the respective electrode island 3a, 3b, 3c and the second transparent electrode 4. This will create a
  • the user experiences the vibration or a haptic feedback at the position of his finger 23.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the module 1 according to the invention in order to illustrate the independent and separate switching paths of the electrode islands 3a, 3b, 3c.
  • the second transparent electrode 4 and the
  • Electrode islands 3a, 3b, 3c can be selectively connected to a voltage source 13. Furthermore, it is possible for each pair of electrodes comprising electrode island 3a, 3b, 3c and second transparent electrode 4 to have an individual voltage source. By closing one of the switches S1, S2, S3, one of the electrode islands 3a, 3b, 3c can be controlled separately. Should be a potential can only be applied to a first electrode island 3a, the first switch S1 can be closed. If this is to be done for the first and third electrode islands 3a, 3c, the first and third switches S1, S3 can be closed, etc. The closing and opening of switches S1, S2, S3 can be controlled by means of an evaluation unit 8.
  • Figure 3 shows an embodiment of an inventive
  • Means of transportation 20 comprising one
  • FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention for setting a module 1 for a display and / or
  • the transparent substrate 12 is coated with a second transparent electrode 4, e.g. Indium tin oxide, via a physical gas deposition process.
  • a second transparent electrode 4 e.g. Indium tin oxide
  • the second transparent is structured
  • Electrode 4 In a third step 300, the second transparent electrode 4 is coated with a transparent piezoelectric material (e.g. AIScN or PZT); For example, by sputtering and / or a sol-gel process. This is followed in a fourth step 400 by drying in the case of a sol-gel process.
  • the transparent piezoelectric layer 2 is coated by means of physical gas deposition (for example with indium tin oxide and metals, for example silver for the conductor tracks) around a matrix with electrode islands 3a, 3b, 3c, i.e. a first transparent electrode 3 on the transparent one to form piezoelectric layer 2.
  • the matrix and the conductor tracks are structured in order to obtain the module 1 according to the invention.
  • ITO is deposited on a transparent substrate by means of sputter deposition.
  • Subsequent structuring is carried out using lithography and dry etching. Then a sputter deposition of ScAIN onto the existing layer and a subsequent structuring takes place
  • ITO Lithography and dry etching.
  • ITO is deposited using sputter deposition and then structured using lithography and dry etching.
  • the entire surface is coated with a passivation layer (e.g. by means of low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and / or plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and / or sputtering), followed by an opening of the passivation layer at the points to them the two
  • LPCVD low pressure chemical vapor deposition
  • PECVD plasma-enhanced chemical vapor deposition
  • Electrodes are electrically contacted to the control by lithography and dry etching.

Abstract

The invention relates to a module (1) for a display device and/or operating device, wherein the module (1) comprises: - a first transparent electrode (3) with a first matrix of a number of electrode pads; - a transparent piezoelectric layer (2) having a first and a second surface; - a second transparent electrode (4); and - a transparent substrate (12), wherein the transparent substrate (12) is coated with the second transparent electrode (4) and the second transparent electrode (4) is arranged between the transparent substrate (12) and the transparent piezoelectric layer (2), and the first surface is coated with the first transparent electrode (3) and the second surface is coated with the second transparent electrode (4); and the electrode pads are arranged spaced apart from one another on the first surface of the transparent piezoelectric material (2).

Description

Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, Verfahren zur Herstellung eines Moduls und Fortbewegungsmittel  Module for a display and / or control device, display and / or control device, method for producing a module and means of transportation
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls, eine Displayvorrichtung und ein The invention relates to a module for a display and / or operating device, a method for producing a module, a display device and a
Fortbewegungsmittel. Means of transportation.
Derzeit kann eine haptische Rückmeldung einer Displayvorrichtung an einen Anwender, insbesondere durch eine Vibration bei einer Berührung durch den Anwender, mittels Piezoaktoren oder über die Bewegung des Displays bzw. der Oberfläche durch einen Magneten oder einen Elektromotor realisiert werden. Allerdings müssen die Piezoaktoren mit mechanischen Kopplungselementen, welche in der Regel nicht transparent sind, im Randbereich des Displays angeordnet sein, da die Piezoaktoren und die mechanischen Kopplungselemente ansonsten die Sicht auf das Display beschränken. A haptic feedback of a display device to a user can currently be realized, in particular by a vibration when touched by the user, by means of piezo actuators or by the movement of the display or the surface by means of a magnet or an electric motor. However, the piezo actuators with mechanical coupling elements, which are generally not transparent, must be arranged in the edge area of the display, since the piezo actuators and the mechanical coupling elements otherwise restrict the view of the display.
US 2012/0313874 A1 und US 2012/0313766 A1 offenbaren Piezoaktoren, welche am Rande einer Displayvorrichtung angebracht sind. Die Piezoaktoren sind auf zwei Seiten vollständig mit durchgehenden Elektroden beschichtet. Wird eine Berührung des Displays durch ein Objekt, z.B. einen Finger, erkannt, so wird ein Potential an die Elektroden angelegt. Hierdurch werden die Piezoaktoren über den piezoelektrischen Effekt zur Vibration angeregt und das Objekt, welches die Displayvorrichtung berührt, erfährt ein haptisches Feedback bzw. eine haptische Rückmeldung. Allerdings findet das haptische Feedback zeitgleich auf dem kompletten Display statt. Somit können Teilbereiche des Displays nicht einzeln für eine haptische Rückmeldung angeregt werden. Durch die Anordnung der Piezoaktoren im Randbereich des Displays werden auch hier zusätzliche mechanische Kopplungselemente benötigt. US 2012/0313874 A1 and US 2012/0313766 A1 disclose piezo actuators which are attached to the edge of a display device. The piezo actuators are completely coated on two sides with continuous electrodes. If an object such as a finger touches the display, a potential is applied to the electrodes. As a result, the piezo actuators are excited to vibrate via the piezoelectric effect and the object which touches the display device receives haptic feedback or feedback. However, the haptic feedback takes place simultaneously on the entire display. This means that sections of the display cannot be individually stimulated for haptic feedback. By the arrangement of the piezo actuators in the edge area of the display, additional mechanical coupling elements are also required here.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine positionsselektive haptische Rückmeldung auf einer Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung zu ermöglichen und die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik zu überwinden. It is therefore an object of the present invention to enable position-selective haptic feedback on a display and / or operating device and to overcome the disadvantages of the aforementioned prior art.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. The object is achieved by the independent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung (z.B. für eine Displayvorrichtung). Als „Modul“ wird hierbei ein Bauteil verstanden, welches insbesondere auf dem Bereich einer Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, welcher graphische According to a first aspect, the present invention relates to a module for a display and / or operating device (e.g. for a display device). In this context, a “module” is understood to mean a component which, in particular, on the area of a display and / or operating device, which is a graphic
Anzeigeinhalte darstellt und/oder eine direkte Interaktion mit den graphischen Anzeigeinhalten ermöglicht, bspw. einem Touchscreen, angeordnet werden kann. Ferner kann eine„Anzeigevorrichtung“ auch eine Dekoroberfläche umfassen. Das Modul kann insbesondere auf einen solchen Bereich der Represents display content and / or enables a direct interaction with the graphic display content, for example a touch screen. Furthermore, a “display device” can also comprise a decorative surface. The module can focus on such an area
Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung geklebt werden. Das Modul ist hierbei durch die in der Folge beschriebenen Merkmale transparent. Unter„Transparenz“ wird hierbei insbesondere eine farblose Transparenz, wie beispielsweise die eines Fensterglases, verstanden. Der hierin verwendete Transparenzbegriff erfordert zumindest jedoch, dass die graphisch dargestellten Inhalte eines Displays einer Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung für einen Beobachter durch das Modul hindurch erkennbar bzw. sichtbar sein müssen. Display and / or control device are glued. The module is transparent due to the features described below. “Transparency” here means in particular a colorless transparency, such as that of a window glass. However, the term of transparency used here at least requires that the graphically represented contents of a display of a display and / or operating device must be recognizable or visible for an observer through the module.
Das Modul umfasst ein transparentes Substrat, welches mit einer zweiten transparenten Elektrode beschichtet ist. Das zweite transparente The module comprises a transparent substrate which is coated with a second transparent electrode. The second transparent
Elektrodenmaterial ist wiederum auf dessen anderer Seite mit einer zweiten Fläche eines transparenten piezoelektrischen Materials beschichtet. Somit ist die zweite Elektrode zwischen dem Substrat und dem transparenten Electrode material is in turn coated on the other side with a second surface of a transparent piezoelectric material. Thus, the second electrode is between the substrate and the transparent one
piezoelektrischen Material„sandwichartig“ angeordnet. Ferner ist eine erste Fläche des transparenten piezoelektrischen Materials mit einer ersten Piezoelectric material "sandwiched" arranged. Furthermore, a first surface of the transparent piezoelectric material has a first
transparenten Elektrode beschichtet. Beispielsweise verlaufen die erste und die zweite Fläche der transparenten piezoelektrischen Schicht parallel. Mit anderen Worten sind die Elektroden auf einander gegenüberliegenden Flächen der transparenten piezoelektrischen Schicht angeordnet. Die erste transparente Elektrode umfasst hierbei eine erste Matrix von Elektrodeninseln. Mit anderen Worten ist eine transparente Elektrodenschicht, welche ein zweidimensionales Muster, also eine erste Matrix von Elektrodeninseln, umfasst, auf dem coated transparent electrode. For example, the first and the run second surface of the transparent piezoelectric layer in parallel. In other words, the electrodes are arranged on opposite surfaces of the transparent piezoelectric layer. The first transparent electrode here comprises a first matrix of electrode islands. In other words, a transparent electrode layer, which comprises a two-dimensional pattern, that is to say a first matrix of electrode islands, is on the
transparenten piezoelektrischen Material vorhanden. Elektrodeninseln sind hierbei als voneinander isolierte Bestandteile (welche insbesondere voneinander beabstandet angeordnet sind) der ersten Matrix aufzufassen. Die Matrix, welche durch die Elektrodeninseln gebildet wird, kann beispielsweise in Form eines„V“, eines„W“, eines„Schachbrettmusters“ und/oder eines Kreuzes ausgestaltet sein. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Elektrodeninseln voneinander beabstandet sind. Jede Elektrodeninsel kann hierbei mit einer Spannungsquelle verbunden sein. Also können Elektrodeninseln als vereinzelte Schichten des transparenten Materials (z.B. Indiumzinnoxid) der ersten Elektrode aufgefasst werden, welche einander nicht berühren und welche als zweidimensionales Muster auf der ersten Fläche der transparenten piezoelektrischen Schicht verteilt angeordnet sind. Diese Schichten können sowohl polygon, insbesondere rechteckig, als auch elliptisch ausgestaltet sein. Beispielsweise kann eine Elektrodeninsel beabstandet vom Rand der zweiten Fläche angeordnet sein. Das heißt also, dass die Elektrodeninsel den Rand der ersten Fläche nicht berührt. In diesem Fall kann die Elektrodeninsel über eine Verbindung, vorzugsweise über eine dünne Leiterbahn, mit einem Elektrodenpad, welches außerhalb der ersten Fläche angeordnet ist und einen Pfad zu einer Spannungsquelle aufweist, mit Strom versorgt werden. Somit kann durch ein Anlegen eines Potentials zwischen der ersten und der zweiten Elektrode, zwischen denen sich das transparente piezoelektrische Material befindet, über den piezoelektrischen Effekt eine transparent piezoelectric material available. Electrode islands are to be understood as components of the first matrix which are insulated from one another (which are in particular arranged at a distance from one another). The matrix, which is formed by the electrode islands, can be configured, for example, in the form of a “V”, a “W”, a “checkerboard pattern” and / or a cross. It is particularly provided here that the electrode islands are spaced apart from one another. Each electrode island can be connected to a voltage source. So electrode islands can be understood as individual layers of the transparent material (e.g. indium tin oxide) of the first electrode, which do not touch each other and which are arranged as a two-dimensional pattern on the first surface of the transparent piezoelectric layer. These layers can be both polygonal, in particular rectangular, and elliptical. For example, an electrode island can be arranged at a distance from the edge of the second surface. This means that the electrode island does not touch the edge of the first surface. In this case, the electrode island can be supplied with current via a connection, preferably via a thin conductor track, with an electrode pad which is arranged outside the first surface and has a path to a voltage source. Thus, by applying a potential between the first and the second electrode, between which the transparent piezoelectric material is located, one can use the piezoelectric effect
Bewegung, insbesondere eine Vibration, des piezoelektrischen Materials angeregt werden, welche wiederum das transparente Substrat in Vibration versetzt. Im Falle der Beabstandung der Elektrodeninsel von dem Rand der ersten Fläche kann dadurch an jeder Position des Moduls eine haptische Movement, in particular a vibration, of the piezoelectric material are excited, which in turn sets the transparent substrate in vibration. If the electrode island is spaced from the edge of the first surface, a haptic can be created at any position of the module
Rückmeldung durch die Vibration des transparenten Substrates verursacht werden. Somit kann für einen Anwender, welcher die Oberfläche des Moduls berührt, an jeder Stelle dieser Oberfläche eine haptische Rückmeldung verursacht werden. Eine Ortsselektivität kann dadurch erreicht werden, dass die Vibration der gesamten Platte fingerpositionsabhängig variiert wird. Weiterhin ist es möglich durch gezielte Ansteuerung der Elektrodeninseln eine ortsselektive von anderen Flächenbereichen unabhängige haptische Rückmeldung durch ortsselektive Vibration des transparenten Substrates zu verursachen. Feedback caused by the vibration of the transparent substrate. Thus, for a user who has the surface of the module touched, haptic feedback is caused at every point on this surface. Location selectivity can be achieved by varying the vibration of the entire plate depending on the finger position. Furthermore, it is possible, by targeted control of the electrode islands, to cause a location-selective haptic feedback that is independent of other surface areas by means of location-selective vibration of the transparent substrate.
Die erste und/oder die zweite Elektrode kann beispielsweise Graphen und/oder Indiumzinnoxid (ITO) und/oder Silbernanodrähte und/oder Carbon-Nanotubes (CNT) und/oder leitfähige Polymere und/oder Al-dotiertes ZnO und/oder stickstoffdotierten diamantartigen Kohlenstoff und/oder Carbon Nanowires aufweisen. The first and / or the second electrode can be, for example, graphene and / or indium tin oxide (ITO) and / or silver nanowires and / or carbon nanotubes (CNT) and / or conductive polymers and / or Al-doped ZnO and / or nitrogen-doped diamond-like carbon and / or have carbon nanowires.
Die Schichtdicke der Elektroden, insbesondere der Elektrodeninseln, beträgt beispielsweise mindestens 0,5 nm bis z.B. 400 nm. Bei zu geringen The layer thickness of the electrodes, in particular the electrode islands, is, for example, at least 0.5 nm to e.g. 400 nm
Schichtdicken der Elektroden, insbesondere der Elektrodeninseln, ist eine haptische Rückmeldung nicht mehr ausreichend wahrnehmbar. Bei einer Überschreitung der Schichtdicke der Elektroden, insbesondere der Haptic feedback is no longer sufficiently perceptible in the layer thicknesses of the electrodes, in particular the electrode islands. If the layer thickness of the electrodes, in particular the
Elektrodeninseln, ist die Transparenz des Elektrodenmaterials nicht mehr ausreichend vorhanden. Electrode islands, the transparency of the electrode material is no longer available.
Als transparente piezoelektrische Materialien für die piezoelektrische Schicht kommen insbesondere Bleizirkonattitanat (Pb(ZrxTii-x)03) und/oder Bleititanat (PbTi03) und/oder Bariumtitanat (BaTi03) und/oder Natriuminiobat (NaNb03) und/oder Kaliumniobat (KNb03) ein Lithium-dotiertes Kaliumnatriumniobat (K, Na)i-xLixNb03 und/oder Scandiumaluminiumnitrid (AIScN), in Frage. Die Schichtdicke des piezoelektrischen Materials für die piezoelektrische Schicht beträgt insbesondere 150 bis 1500 nm. Bei geringeren Schichtdicken können gegebenenfalls keine ausreichend hohen Spannungen an die piezoelektrische Schicht angelegt werden, während bei zu hohen Schichtdicken Probleme hinsichtlich von mechanischen Schichtspannungen sowie einer verringerten Transparenz auftreten können. Die Elektrodeninseln können insbesondere Seitenlängen und/oder Durchmesser von 20 gm bis 500 gm aufweisen. Bei kleineren Seitenlängen und/oder In particular, lead zirconate titanate (Pb (Zr x Tii x ) 0 3 ) and / or lead titanate (PbTi0 3 ) and / or barium titanate (BaTi0 3 ) and / or sodium iniobate (NaNb0 3 ) and / or come as transparent piezoelectric materials for the piezoelectric layer Potassium niobate (KNb0 3 ) is a lithium-doped potassium niobate (K, Na) i- x Li x Nb0 3 and / or scandium aluminum nitride (AIScN), in question. The layer thickness of the piezoelectric material for the piezoelectric layer is in particular 150 to 1500 nm. With smaller layer thicknesses, it may not be possible to apply sufficiently high voltages to the piezoelectric layer, while with excessive layer thicknesses problems regarding mechanical layer stresses and reduced transparency can occur. The electrode islands can in particular have side lengths and / or diameters from 20 gm to 500 gm. With smaller side lengths and / or
Durchmessern können unvorteilhafte Platzverluste zugunsten von Verdrahtungen auftreten. Diameters can lead to unfavorable space losses in favor of wiring.
Somit kann das Modul für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung auf den Teil der Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung, auf welchem die graphischen Thus, the module for a display and / or control device can on the part of the display and / or control device on which the graphic
Displayinhalte dargestellt und/oder zur Interaktion angeboten werden (also dem Display), angebracht werden. Beispielsweise kann die freie Seite, also die unbeschichtete Seite des Substrats, direkt auf das Display der Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung aufgebracht werden. Durch die räumlich unmittelbar angrenzende Anordnung der transparenten Elektroden zum piezoelektrischen Material kann somit auf zusätzliche mechanische Koppelschnittstellen verzichtet werden, was das Modul einfacher und kostengünstiger herstellbar macht. Zudem kann durch eine Beabstandung mindestens einer Elektrodeninsel der ersten Matrix vom Rand der ersten Fläche jede beliebige Position auf dem Display contents are displayed and / or offered for interaction (i.e. the display). For example, the free side, ie the uncoated side of the substrate, can be applied directly to the display of the display and / or operating device. Due to the spatially immediately adjacent arrangement of the transparent electrodes relative to the piezoelectric material, additional mechanical coupling interfaces can be dispensed with, which makes the module easier and cheaper to manufacture. In addition, by spacing at least one electrode island of the first matrix from the edge of the first surface, any position on the
transparenten Modul positionsselektiv durch die Anregung des piezoelektrischen Materials für eine haptische Rückmeldung verwendet werden. Überdies kann durch das erfindungsgemäße transparente Modul eine Verzerrung von graphischen Displayinhalten reduziert werden, welche beispielsweise bei den bekannten intransparenten Piezoaktoren auftritt. transparent module can be used for selective haptic feedback by exciting the piezoelectric material. In addition, the transparent module according to the invention can be used to reduce the distortion of graphic display content, which occurs, for example, in the known non-transparent piezo actuators.
Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. The subclaims show advantageous developments of the invention.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls sind die erste und die zweite Fläche der transparenten piezoelektrischen Schicht parallel zueinander. Mit anderen Worten sind die erste und die zweite Elektrode auf einander gegenüberliegenden Seiten der transparenten piezoelektrischen Schicht angebracht. Auf diese Weise kann eine ideale Anordnung zur Erreichung der haptischen Rückmeldung erzielt werden. In an advantageous development of the module according to the invention, the first and the second surface of the transparent piezoelectric layer are parallel to one another. In other words, the first and second electrodes are mounted on opposite sides of the transparent piezoelectric layer. In this way, an ideal arrangement for achieving haptic feedback can be achieved.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Moduls ist mindestens eine der Elektrodeninseln beabstandet von einem Rand der ersten Fläche angeordnet. Hierbei kann die Elektrodeninsel auf der Mitte und/oder auf einem Quadranten der piezoelektrischen Schicht beliebig angeordnet sein. Ferner können zwei oder mehr Elektrodeninseln vom Rand der ersten Fläche beabstandet angeordnet sein. Besonders vorteilhaft sind sämtliche Elektrodeninseln vom Rand beabstandet angeordnet. Hierbei können die vom Rand beabstandeten Elektroden eine Leitung aufweisen, welche die According to another advantageous development of the module according to the invention, at least one of the electrode islands is arranged at a distance from an edge of the first surface. The electrode island can be placed on the middle and / or arranged arbitrarily on a quadrant of the piezoelectric layer. Furthermore, two or more electrode islands can be arranged at a distance from the edge of the first surface. All electrode islands are particularly advantageously arranged at a distance from the edge. Here, the electrodes spaced from the edge can have a line which carries the
Elektrodeninseln mit einem Elektrodenpad verbindet, welches am Rand oder außerhalb der transparenten piezoelektrischen Schicht angeordnet sein kann. Durch die vom Rand der ersten Fläche beabstandete Anordnung der Connects electrode islands with an electrode pad, which can be arranged on the edge or outside of the transparent piezoelectric layer. Due to the arrangement of the spaced from the edge of the first surface
Elektrodeninseln kann eine haptische Rückmeldung an jeder beliebigen Position des Moduls ortsselektiv erzeugt werden. A haptic feedback can be generated at any desired position of the module on electrode islands.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moduls weist mindestens eine der Elektrodeninseln ihren eigenen unabhängigen Spannungspfad zu einer Spannungsquelle auf. Mit anderen Worten existiert für mindestens eine der Elektrodeninseln der ersten Matrix ein eigener und unabhängiger Schaltungspfad, welcher eingerichtet ist, die Elektrodeninsel elektrisch mit einer Spannungsquelle zu verbinden. Dies kann beispielsweise eine Leiterbahn sein, welche mit einem wie vorstehend beschriebenen In a further advantageous embodiment of the module according to the invention, at least one of the electrode islands has its own independent voltage path to a voltage source. In other words, there is a separate and independent circuit path for at least one of the electrode islands of the first matrix, which is set up to electrically connect the electrode island to a voltage source. This can be, for example, a conductor track which is connected with one as described above
Elektrodenpad verbunden ist. Dieser Schaltungspfad umfasst ferner Electrode pad is connected. This circuit path also includes
beispielsweise einen Transistor und/oder einen Schalter und/oder ein Relais, welches den Strompfad zu einer Spannungsquelle unabhängig von den for example a transistor and / or a switch and / or a relay, which connects the current path to a voltage source independently of the
Schaltpfaden der übrigen Elektrodeninseln schließt. Somit kann selektiv eine kleine Region des erfindungsgemäßen Moduls einzeln und unabhängig angesteuert werden. Ferner können auch mindestens zwei und insbesondere alle der Elektrodeninseln einen jeweils eigenen und unabhängigen Switching paths of the other electrode islands closes. A small region of the module according to the invention can thus be selectively controlled individually and independently. Furthermore, at least two and in particular all of the electrode islands can also have their own independent ones
Schaltungspfad zu einer eigenen, unabhängigen Spannungsquelle aufweisen. Have circuit path to its own independent voltage source.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Elektrodeninsel eine elliptische und/oder eine polygone, insbesondere eine viereckige, Form. Unter die elliptische Form kann zum Beispiel auch eine Kreisform fallen. Weiterhin sind auch punktförmige Elektrodeninseln denkbar. Beispielsweise kann im Falle von viereckigen Formen der Inseln auch eine Lamellenstruktur der ersten Matrix gebildet werden. Gemäß einer anderen Weiterbildung umfasst die zweite transparente Elektrode eine zweite Matrix mit mehreren Elektrodeninseln. Zur Vermeidung von In a further advantageous embodiment, the electrode island comprises an elliptical and / or a polygonal, in particular a square, shape. For example, a circular shape can also fall under the elliptical shape. Punctiform electrode islands are also conceivable. For example, in the case of quadrangular shapes of the islands, a lamella structure of the first matrix can also be formed. According to another development, the second transparent electrode comprises a second matrix with a plurality of electrode islands. To avoid
Wiederholungen seien alle Merkmale, Effekte und Vorteile, welche für die erste Elektrode mit der ersten Matrix gelten, hiermit auch auf die zweite Elektrode mit der zweiten Matrix bezogen. Insbesondere kann durch die Verwendung einer zweiten Matrix umfassend mehrere Elektrodeninseln gegenüber einer Repetitions are all features, effects and advantages, which apply to the first electrode with the first matrix, are also related to the second electrode with the second matrix. In particular, by using a second matrix comprising a plurality of electrode islands compared to one
Vollbeschichtung der Schichtstress innerhalb des erfindungsgemäßen Moduls reduziert werden. Full coating of the layer stress can be reduced within the module according to the invention.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Elektrodeninseln der ersten Matrix und der zweiten Matrix deckungsgleich zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann eine räumlich optimierte Anregung der piezoelektrischen Schicht erfolgen. In a preferred embodiment, the electrode islands of the first matrix and the second matrix are arranged congruently with one another. In this way, spatially optimized excitation of the piezoelectric layer can take place.
Die folgenden erfindungsgemäßen Aspekte umfassen die vorteilhaften The following aspects of the invention include the advantageous ones
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie die generellen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und die jeweils damit verbundenen technischen Effekte entsprechend. Refinements and developments as well as the general advantages of the device according to the invention and the technical effects associated therewith accordingly.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls gemäß dem ersten Erfindungsaspekt. Hierfür wird zunächst ein transparentes Substrat, z.B. eine Glasplatte und/oder ein transparenter Kunststoff, mit der zweiten transparenten Elektrode beschichtet. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Auftragens über eine physikalische Gasphasenabscheidung, z.B. über ein Sputtern und/oder ein Aufdampfen, (umfassend z.B. ein Aufsputtern von Indiumzinnoxid) erfolgen. Im Anschluss kann beispielsweise über ein Trockenätzverfahren oder ein According to a second aspect, the present invention relates to a method for producing a module according to the first aspect of the invention. A transparent substrate, e.g. a glass plate and / or a transparent plastic, coated with the second transparent electrode. This can be done, for example, by applying physical vapor deposition, e.g. via sputtering and / or vapor deposition (comprising, for example, sputtering on indium tin oxide). You can then use a dry etching process or a
Lithographieverfahren eine Strukturierung der Elektrode erfolgen. Danach wird das transparente piezoelektrische Material (z.B. Bleizirkonattitanat und/oder dotiertes und/oder undotiertes Aluminiumnitrid) auf die zweite transparente Elektrode abgeschieden. Dies kann beispielsweise über ein herkömmliches Sputterverfahren erfolgen. Alternativ ist beispielsweise auch ein herkömmliches Sol-Gel-Verfahren möglich. Im Falle des Sol-Gel-Verfahrens kann insbesondere ein weiterer Trocknungsschritt erfolgen. In einem weiteren Schritt wird das transparente piezoelektrische Material auf seiner ersten Fläche mit einer ersten Matrix von Elektrodeninseln beschichtet. Dies kann, wie bereits vorstehend beschrieben, mittels Aufsputtern erfolgen. Die Leiterbahnen, welche The electrode is structured using a lithography process. The transparent piezoelectric material (for example lead zirconate titanate and / or doped and / or undoped aluminum nitride) is then deposited on the second transparent electrode. This can be done using a conventional sputtering method, for example. Alternatively, for example, a conventional sol-gel process is also possible. In the case of the sol-gel process, in particular a further drying step can take place. In a further step, the transparent piezoelectric material on its first surface with a first Matrix coated by electrode islands. As already described above, this can be done by sputtering. The conductor tracks, which
vorzugsweise Metallkomponenten umfassen, werden insbesondere ebenfalls mit einem physikalischen Gasabscheidungsverfahren aufgetragen. Die verwendete Beschichtungstechnik entspricht hierbei der Technik bei der Beschichtung des Substrates. Die Strukturierung der Beschichtungen kann beispielsweise mittels eines Lithographieprozesses und/oder eines Trockenätzprozesses erfolgen. Hierbei sind physikalische Prozesse (z.B. durch Argonionenbeschuss) und/oder chemische Prozesse, wie z.B. Ätzen mit chlorhaltigen Gasen (insbesondere beim Strukturieren von AIN oder ScAIN), mithilfe einer Ätzmaske denkbar. Weiterhin kann die Strukturierung mittels LASER-Techniken erfolgen. So können insbesondere die Struktur der Leiterbahn bzw. des Piezomaterials und insbesondere der Elektrodeninseln definiert werden. preferably comprise metal components, are in particular also applied using a physical gas deposition process. The coating technology used here corresponds to the technology used for coating the substrate. The coatings can be structured, for example, by means of a lithography process and / or a dry etching process. Here, physical processes (e.g. through argon ion bombardment) and / or chemical processes, e.g. Etching with chlorine-containing gases (especially when structuring AIN or ScAIN) is conceivable using an etching mask. The structuring can also be carried out using LASER techniques. In particular, the structure of the conductor track or the piezo material and in particular the electrode islands can be defined.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung umfassend ein Modul gemäß dem ersten Aspekt. Das Modul ist hierbei als transparentes Modul auf dem Anzeigebereich bzw. dem Display der Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung angeordnet. Ferner kann die Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung eine Auswerteeinheit, z.B. eine CPU und/oder einen Mikrocontroller, umfassen. Zusätzlich kann die Anzeige- und/oder According to a third aspect, the invention relates to a display and / or operating device comprising a module according to the first aspect. The module is arranged as a transparent module on the display area or the display of the display and / or control device. Furthermore, the display and / or operating device can be an evaluation unit, e.g. a CPU and / or a microcontroller. In addition, the display and / or
Bedienvorrichtung einen Sensor, z.B. eine Kamera und/oder einen Operating device a sensor, e.g. a camera and / or one
Berührungssensor (z.B. ein Sensorglas), enthalten. Überdies kann die Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung eine Spannungsquelle umfassen. Hierbei können die erste und die zweite transparente Elektrode, insbesondere die Elektrodeninseln der ersten und/oder zweiten Matrix, mit der Spannungsquelle verbunden sein.Touch sensor (e.g. a sensor glass) included. In addition, the display and / or operating device can comprise a voltage source. The first and second transparent electrodes, in particular the electrode islands of the first and / or second matrix, can be connected to the voltage source.
Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, über die Steuerung von Schaltern und/oder Transistoren und/oder Relais den Stromkreis mit den beiden transparenten Elektroden und der Spannungsquelle zu schließen und somit dafür zu sorgen, dass ein Potential an den transparenten Elektroden zur Anregung des piezoelektrischen Materials anliegt. Die Auswerteeinheit kann somit auch bewirken, dass ein Potential an einzelnen Elektrodeninseln anliegt, um an der Position der jeweiligen Elektrodeninsel eine Anregung der transparenten piezoelektrischen Schicht und somit eine haptische Rückmeldung an einer beliebigen Position des transparenten Moduls zu bewirken. Der The evaluation unit is set up to close the circuit with the two transparent electrodes and the voltage source via the control of switches and / or transistors and / or relays and thus to ensure that a potential is present at the transparent electrodes for exciting the piezoelectric material. The evaluation unit can thus also cause a potential to be present at individual electrode islands in order to excite the transparent piezoelectric layer at the position of the respective electrode island and thus provide haptic feedback to one to effect any position of the transparent module. The
Bewegungssensor und/oder die Kamera können ebenfalls mit der Motion sensor and / or the camera can also be used with the
Auswerteeinheit verbunden sein. Sollte ein Objekt, beispielsweise unter Evaluation unit to be connected. Should an object, for example under
Berührung der Oberfläche des Moduls, von dem Sensor erkannt werden, kann die Auswerteeinheit eingerichtet sein, durch eine entsprechende Verschaltung der Elektroden an dieser Stelle ein Potential anzulegen. When the surface of the module is touched by the sensor, the evaluation unit can be set up to apply a potential at this point by connecting the electrodes accordingly.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Fortbewegungsmittel umfassend eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt. Hierbei ist die Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung fest in dem According to a fourth aspect, the invention relates to a means of transportation comprising a display and / or operating device according to the third aspect. Here, the display and / or control device is fixed in the
Fortbewegungsmittel eingebaut und nicht als tragbares Gerät ausgestaltet. Als Fortbewegungsmittel im Sinne der Erfindung kommen zum Beispiel Automobile, insbesondere PKW und/oder LKW und/oder Flugzeuge und/oder Schiffe und/oder Motorräder infrage. Means of transportation installed and not designed as a portable device. For example, automobiles, in particular cars and / or trucks and / or planes and / or ships and / or motorcycles, are suitable as means of transportation in the sense of the invention.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen: Further details, features and advantages of the invention result from the following description and the figures. Show it:
Figur 1 a eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Moduls, FIG. 1 a shows an embodiment of a module according to the invention,
Figur 1 b eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeige- und/oder Figure 1 b shows an embodiment of the display and / or
Bedienvorrichtung,  Operating device,
Figur 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls, FIG. 2 shows an embodiment of the module according to the invention,
Figur 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Figure 3 shows an embodiment of an inventive
Fortbewegungsmittels, und  Means of transportation, and
Figur 4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Figure 4 is a flow diagram of an embodiment of the invention
Verfahrens.  Procedure.
Figur 1 a zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Moduls 1 . Hierbei sind die Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c einer ersten Matrix einer ersten FIG. 1 a shows an embodiment of a module 1 according to the invention. Here, the electrode islands 3a, 3b, 3c are a first matrix of a first
transparenten Elektrode 3 in einer„W-Form“ angeordnet. An die Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c kann mithilfe der Leitungen 5 und der ersten Elektrodenpads 6 und eine daran angeordnete Schaltung jeweils unabhängig und separat ein Potential angelegt werden. Ferner ist die transparente piezoelektrische Schicht 2 (z.B. AIScN) mit Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c, welche beispielsweise Indiumzinnoxid aufweisen, beschichtet. Überdies zeigt die gestrichelte kreisförmige Linie die zweite transparente Elektrode 4, welche beispielsweise Indiumzinnoxid aufweist. Die zweite transparente Elektrode 4 kann mit einem zweiten Elektrodenpad 7, welches ebenfalls gedanklich unterhalb des piezoelektrischen Materials 2 angeordnet ist und nur zu illustrativen Zwecken gezeigt wird, verbunden bzw. verschaltet sein. Ferner ist die zweite transparente Elektrode 4 (unterhalb des transparenten piezoelektrischen Materials 2) auf einem transparenten Substrat 12, beispielsweise Glas, angeordnet. transparent electrode 3 arranged in a "W shape". A potential can be connected to the electrode islands 3a, 3b, 3c independently and separately using the lines 5 and the first electrode pads 6 and a circuit arranged thereon be created. Furthermore, the transparent piezoelectric layer 2 (for example AIScN) is coated with electrode islands 3a, 3b, 3c, which have indium tin oxide, for example. In addition, the dashed circular line shows the second transparent electrode 4, which has, for example, indium tin oxide. The second transparent electrode 4 can be connected or connected to a second electrode pad 7, which is likewise arranged beneath the piezoelectric material 2 and is only shown for illustrative purposes. Furthermore, the second transparent electrode 4 (below the transparent piezoelectric material 2) is arranged on a transparent substrate 12, for example glass.
Figur 1 b zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung 10. Hierbei wird ein Querschnitt A-A des erfindungsgemäßen Moduls 1 gezeigt. Zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen Modul 1 sind hier ein Display 9, welches der Anzeige von Displayinhalten und zur Interaktion durch einen Anwender dient, und ein Sensor 1 1 , insbesondere ein Sensorglas, gezeigt. Durch den Sensor 1 1 kann beispielsweise der Finger 23 eines Anwenders detektiert werden, welcher mit dem Inhalt des Displays 9 mittels einer Berührung interagieren möchte. Nachdem dies durch den Sensor 1 1 erkannt wurde, wird ein zeitveränderliches Potential zwischen der jeweiligen Elektrodeninsel 3a, 3b, 3c und der zweiten transparenten Elektrode 4 angelegt. Hierdurch wird eine FIG. 1 b shows an embodiment of the display and / or control device 10 according to the invention. Here, a cross section A-A of the module 1 according to the invention is shown. In addition to the module 1 according to the invention, a display 9, which serves to display the display contents and for interaction by a user, and a sensor 11, in particular a sensor glass, are shown here. The sensor 11 can, for example, detect the finger 23 of a user who wants to interact with the content of the display 9 by touching it. After this has been recognized by the sensor 11, a time-varying potential is applied between the respective electrode island 3a, 3b, 3c and the second transparent electrode 4. This will create a
Vibration der transparenten piezoelektrischen Schicht 2 an einer oder mehreren bestimmten ersten Elektrodeninseln 3a erzeugt, wodurch das transparente Substrat 12 in Vibration gebracht wird. Hierdurch erfährt der Anwender an der Position seines Fingers 23 die Vibration bzw. eine haptische Rückmeldung. Vibration of the transparent piezoelectric layer 2 generated on one or more specific first electrode islands 3a, whereby the transparent substrate 12 is vibrated. As a result, the user experiences the vibration or a haptic feedback at the position of his finger 23.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Moduls 1 , um die unabhängigen und separaten Schaltpfade der Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c zu illustrieren. Hierbei sind die zweite transparente Elektrode 4 und die FIG. 2 shows an embodiment of the module 1 according to the invention in order to illustrate the independent and separate switching paths of the electrode islands 3a, 3b, 3c. Here are the second transparent electrode 4 and the
Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c selektiv mit einer Spannungsquelle 13 verbindbar. Weiterhin ist es möglich, dass jedes Elektrodenpaar aus Elektrodeninsel 3a, 3b, 3c und zweiter transparenter Elektrode 4 eine individuelle Spannungsquelle aufweist. Durch ein Schließen einer der Schalter S1 , S2, S3 kann eine der Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c separat angesteuert werden. Soll ein Potential lediglich an eine erste Elektrodeninsel 3a angelegt werden, so kann der erste Schalter S1 geschlossen werden. Soll dies für die erste und dritte Elektrodeninsel 3a, 3c erfolgen, so können der erste und der dritte Schalter S1 , S3 geschlossen werden usw. Das Schließen und Öffnen der Schalter S1 , S2, S3 kann mittels einer Auswerteeinheit 8 gesteuert werden. Electrode islands 3a, 3b, 3c can be selectively connected to a voltage source 13. Furthermore, it is possible for each pair of electrodes comprising electrode island 3a, 3b, 3c and second transparent electrode 4 to have an individual voltage source. By closing one of the switches S1, S2, S3, one of the electrode islands 3a, 3b, 3c can be controlled separately. Should be a potential can only be applied to a first electrode island 3a, the first switch S1 can be closed. If this is to be done for the first and third electrode islands 3a, 3c, the first and third switches S1, S3 can be closed, etc. The closing and opening of switches S1, S2, S3 can be controlled by means of an evaluation unit 8.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Figure 3 shows an embodiment of an inventive
Fortbewegungsmittels 20 (in Form eines Automobils) umfassend eine Means of transportation 20 (in the form of an automobile) comprising one
erfindungsgemäße Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung 10. Mittels eines Sensors 1 1 , z.B. mittels eines kapazitiven Sensors, kann eine Berührung des Moduls 1 durch den Anwender erkannt werden. Über die Auswerteeinheit 8 kann eine Vibration an einer Position der Elektrodeninsel 3a, 3b, 3c angeregt werden. display and / or control device 10 according to the invention. By means of a sensor 11, e.g. By means of a capacitive sensor, touching of the module 1 can be recognized by the user. A vibration at a position of the electrode island 3a, 3b, 3c can be excited via the evaluation unit 8.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fierstellung eines Moduls 1 für eine Anzeige- und/oder FIG. 4 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention for setting a module 1 for a display and / or
Bedienvorrichtung 10. In einem ersten Schritt 100 erfolgt eine Beschichtung des transparenten Substrats 12 mit einer zweiten transparenten Elektrode 4, z.B. Indiumzinnoxid, über einen physikalischen Gasabscheidungsprozess. In einem zweiten Schritt 200 erfolgt eine Strukturierung der zweiten transparenten Operating device 10. In a first step 100, the transparent substrate 12 is coated with a second transparent electrode 4, e.g. Indium tin oxide, via a physical gas deposition process. In a second step 200, the second transparent is structured
Elektrode 4. In einem dritten Schritt 300 erfolgt eine Beschichtung der zweiten transparenten Elektrode 4 mit einem transparenten piezoelektrischen Material (z.B. AIScN oder PZT); bspw. über ein Sputtern und/oder ein Sol-Gel-Verfahren. Darauf folgt in einem vierten Schritt 400 eine Trocknung im Falle eines Sol-Gel- Verfahrens. Im fünften Schritt 500 erfolgt ein Beschichten der transparenten piezoelektrischen Schicht 2 mittels einer physikalischen Gasabscheidung (z.B. mit Indiumzinnoxid und Metallen, z.B. Silber für die Leiterbahnen), um eine Matrix mit Elektrodeninseln 3a, 3b, 3c, also eine erste transparente Elektrode 3 auf der transparenten piezoelektrischen Schicht 2 auszubilden. In einem sechsten Schritt 600 erfolgt eine Strukturierung der Matrix und der Leiterbahnen, um das erfindungsgemäße Modul 1 zu erhalten. Electrode 4. In a third step 300, the second transparent electrode 4 is coated with a transparent piezoelectric material (e.g. AIScN or PZT); For example, by sputtering and / or a sol-gel process. This is followed in a fourth step 400 by drying in the case of a sol-gel process. In the fifth step 500, the transparent piezoelectric layer 2 is coated by means of physical gas deposition (for example with indium tin oxide and metals, for example silver for the conductor tracks) around a matrix with electrode islands 3a, 3b, 3c, i.e. a first transparent electrode 3 on the transparent one to form piezoelectric layer 2. In a sixth step 600, the matrix and the conductor tracks are structured in order to obtain the module 1 according to the invention.
Zum besseren Verständnis sei die Erfindung anhand eines Anwendungsbeispiels erklärt. Auf ein transparentes Substrat wird ITO mittels Sputterabscheidung abgeschieden. Eine anschließende Strukturierung erfolgt mittels Lithographie und Trockenätzen. Anschließend erfolgt eine Sputterabscheidung von ScAIN auf die vorhandene Schicht und eine anschließende Strukturierung mittels For a better understanding, the invention is explained using an application example. ITO is deposited on a transparent substrate by means of sputter deposition. Subsequent structuring is carried out using lithography and dry etching. Then a sputter deposition of ScAIN onto the existing layer and a subsequent structuring takes place
Lithographie und Trockenätzen. Im nächsten Schritt erfolgen eine Abscheidung von ITO mittels Sputterabscheidung und eine anschließende Strukturierung mittels Lithographie und Trockenätzen. Abschließend erfolgt eine ganzflächige Beschichtung der Oberfläche mit einer Passivierungsschicht (z.B. durch Low Pressure Chemical Vapour Deposition (LPCVD) und/oder Plasma-enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) und/oder Sputtern), gefolgt von einer Öffnung der Passivierungsschicht an den Stellen, an denen die beiden Lithography and dry etching. In the next step, ITO is deposited using sputter deposition and then structured using lithography and dry etching. Finally, the entire surface is coated with a passivation layer (e.g. by means of low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and / or plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and / or sputtering), followed by an opening of the passivation layer at the points to them the two
Elektroden elektrisch an die Ansteuerung kontaktiert werden durch Lithographie und Trockenätzen. Electrodes are electrically contacted to the control by lithography and dry etching.
Bezugszeichenliste: Reference symbol list:
1 Modul 1 module
2 transparente piezoelektrische Schicht 2 transparent piezoelectric layer
3 erste transparente Elektrode 3 first transparent electrode
3a erste Elektrodeninsel  3a first electrode island
3b zweite Elektrodeninsel  3b second electrode island
3c dritte Elektrodeninsel  3c third electrode island
4 zweite transparente Elektrode 4 second transparent electrode
5 Leitung 5 line
6 erstes Elektrodenpad  6 first electrode pad
7 zweites Elektrodenpad  7 second electrode pad
8 Auswerteeinheit  8 evaluation unit
9 Display  9 display
10 Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung 1 1 Sensor  10 display and / or control device 1 1 sensor
12 transparentes Substrat 12 transparent substrate
13 Spannungsquelle 13 voltage source
20 Fortbewegungsmittel 20 means of transportation
23 Finger 23 fingers
A-A Querschnitt A-A cross section
51 erster Schalter  51 first switch
52 zweiter Schalter  52 second switch
53 dritter Schalter  53 third switch
100-600 Verfahrensschritte  100-600 process steps

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Modul (1 ) für eine Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung (10), wobei das Modul (1 ) 1. Module (1) for a display and / or operating device (10), the module (1)
• eine erste transparente Elektrode (3) mit einer ersten Matrix mehrerer Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c);  • a first transparent electrode (3) with a first matrix of a plurality of electrode islands (3a, 3b, 3c);
• eine transparente piezoelektrische Schicht (2) mit einer ersten und einer zweiten Fläche;  • a transparent piezoelectric layer (2) with a first and a second surface;
• eine zweite transparente Elektrode (4); und  • a second transparent electrode (4); and
• ein transparentes Substrat (12) umfasst, wobei  • comprises a transparent substrate (12), wherein
das transparente Substrat (12) mit der zweiten transparenten Elektrode (4) beschichtet ist und die zweite transparente Elektrode (4) zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten piezoelektrischen Schicht (2) angeordnet ist, und  the transparent substrate (12) is coated with the second transparent electrode (4) and the second transparent electrode (4) is arranged between the transparent substrate and the transparent piezoelectric layer (2), and
die erste Fläche mit der ersten transparenten Elektrode (3) beschichtet ist und die zweite Fläche mit der zweiten transparenten Elektrode (4) beschichtet ist; und die Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c) elektrisch voneinander isoliert auf der ersten Fläche des transparenten  the first surface is coated with the first transparent electrode (3) and the second surface is coated with the second transparent electrode (4); and the electrode islands (3a, 3b, 3c) electrically insulated from one another on the first surface of the transparent
piezoelektrischen Materials (2) angeordnet sind.  piezoelectric material (2) are arranged.
2. Modul (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die erste und die zweite Fläche parallel zueinander sind. 2. Module (1) according to claim 1, wherein the first and the second surface are parallel to each other.
3. Modul (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eine der 3. Module (1) according to claim 1 or 2, wherein at least one of the
Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c) der ersten Matrix beabstandet von einem Rand der ersten Fläche angeordnet ist.  Electrode islands (3a, 3b, 3c) of the first matrix are arranged spaced from an edge of the first surface.
4. Modul (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c) der ersten Matrix ihren eigenen 4. Module (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the electrode islands (3a, 3b, 3c) of the first matrix has its own
unabhängigen Schaltungspfad zu einer eigenen unabhängigen  independent circuit path to its own independent
Spannungsquelle (13) aufweist. Has voltage source (13).
5. Modul (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die 5. Module (1) according to any one of the preceding claims, wherein the
Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c) eine viereckige und/oder eine elliptische Form aufweisen.  Electrode islands (3a, 3b, 3c) have a square and / or an elliptical shape.
6. Modul (1 ) nach einen der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite 6. Module (1) according to any one of the preceding claims, wherein the second
transparente Elektrode (4) eine zweite Matrix mit mehreren Elektrodeninseln umfasst.  transparent electrode (4) comprises a second matrix with a plurality of electrode islands.
7. Modul (1 ) nach Anspruch 6, wobei die Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c) der ersten und der zweiten Matrix deckungsgleich zueinander angeordnet sind. 7. Module (1) according to claim 6, wherein the electrode islands (3a, 3b, 3c) of the first and the second matrix are arranged congruently to one another.
8. Verfahren zur Herstellung eines Moduls (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassend die Schritte: 8. The method for producing a module (1) according to one of claims 1 to 7, comprising the steps:
• Beschichten (100) einer zweiten Fläche eines transparenten Substrats (12) mit einer zweiten transparenten Elektrode (4);  • coating (100) a second surface of a transparent substrate (12) with a second transparent electrode (4);
• Beschichten (300) der zweiten Elektrode (4) mit einer transparenten piezoelektrischen Schicht (2); und  • coating (300) the second electrode (4) with a transparent piezoelectric layer (2); and
• Beschichten (500) einer ersten Fläche der transparenten  • coating (500) a first surface of the transparent
piezoelektrischen Schicht (2) mit einer ersten transparenten Elektrode (3) in Form einer ersten Matrix umfassend elektrisch voneinander isoliert angeordnete Elektrodeninseln (3a, 3b, 3c).  Piezoelectric layer (2) with a first transparent electrode (3) in the form of a first matrix comprising electrode islands (3a, 3b, 3c) arranged electrically insulated from one another.
9. Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung (10) umfassend ein Modul (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Modul (1 ) als transparentes Modul auf einem Display (9) der Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung (10) angeordnet ist. 9. display and / or control device (10) comprising a module (1) according to one of claims 1 to 7, wherein the module (1) as a transparent module on a display (9) of the display and / or control device (10) is arranged.
10. Fortbewegungsmittel (20) umfassend eine Anzeige- und/oder 10. Means of transportation (20) comprising a display and / or
Bedienvorrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei die Anzeige- und/oder Bedienvorrichtung (10) fest in das Fortbewegungsmittel (20) eingebaut ist.  Operating device (10) according to claim 9, wherein the display and / or operating device (10) is permanently installed in the means of transportation (20).
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