專(zhuān)利名稱(chēng)：壓電陶瓷陣列薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制模式多樣化的的壓電陶瓷陣列薄膜。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有壓電陶瓷陣列薄膜的振動(dòng)層中的陶瓷層是一大張完整的陶瓷片，只是其上的電極層被分割成了多個(gè)小塊，但電極層的各個(gè)小塊仍然相互連接，在利用逆壓電效應(yīng)時(shí)，整張壓電陶瓷陣列薄膜只能接收一個(gè)輸入信號(hào)，同時(shí)也只有一個(gè)振動(dòng)狀態(tài)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，無(wú)法提供更好的觸覺(jué)體驗(yàn)。在利用壓電效應(yīng)時(shí)，無(wú)論按壓壓電陶瓷陣列薄膜的哪個(gè)位置都只有一個(gè)輸出信號(hào)，因此只能提供非常簡(jiǎn)單的反饋信號(hào)。由于陶瓷層是一大張完整的陶瓷片，在輸入超聲信號(hào)時(shí)難以形成多個(gè)邊界固定的小單元，因此難以在空氣中產(chǎn)生非線性效應(yīng)，無(wú)法解調(diào)出人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有壓電陶瓷陣列薄膜無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能、無(wú)法提供復(fù)雜的反饋信號(hào)和無(wú)法解調(diào)出人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種壓電陶瓷陣列薄膜，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括基材和多個(gè)壓電振動(dòng)單元，所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元相互獨(dú)立的設(shè)置在所述基材上，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元包括壓電陶瓷層和至少一對(duì)電極層，所述壓電陶瓷層夾設(shè)在所述至少一對(duì)電極層之間。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元在同一時(shí)間接收的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同或者相異。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括保護(hù)層，所述壓電振動(dòng)單元位于所述基材和所述保護(hù)層之間。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述基材和所述保護(hù)層均為韌性材料。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括填充介質(zhì)，所述填充介質(zhì)位于所述基材和所述保護(hù)層之間。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和焊點(diǎn)，所述焊點(diǎn)與所述電極層焊接，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與所述焊點(diǎn)連接。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元在所述基材表面呈陣列分布。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元的面積小于等于0.25平方厘米。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述壓電振動(dòng)單元為矩形、圓形、三角形或者梯形。在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜的厚度大于等于I毫米。[0015]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨(dú)立的壓電振動(dòng)單元，可以實(shí)現(xiàn)多樣化的控制模式，其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，能夠提供復(fù)雜的反饋信號(hào)，還能解調(diào)出人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:圖1是本實(shí)用新型壓電陶瓷陣列薄膜一較佳實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示壓電陶瓷陣列薄膜的俯視示意圖；圖3是圖1所示壓電陶瓷陣列薄膜的部分結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4是圖1所示壓電陶瓷陣列薄膜的陣列分布舉例；圖5是本實(shí)用新型壓電陶瓷陣列薄膜的多個(gè)壓電振動(dòng)單元振動(dòng)的示意圖；圖6是本實(shí)用新型壓電陶瓷陣列薄膜的凸起和凹陷控制效果示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例公開(kāi)了一種壓電陶瓷陣列薄膜，請(qǐng)參閱圖1和圖2，所述壓電陶瓷陣列薄膜I的厚度大于等于I毫米，其包括基材10和多個(gè)壓電振動(dòng)單元11，所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元11相互獨(dú)立的設(shè)置在所述基材10上。其中，所述基材10為起承載作用的一層平面材料，其可以是柔軟可彎折的材料(如柔性板)，也可以是有一定硬度而不可彎折的材料(如金屬板或硬塑料平面)，還可以是由多層材料層疊而成。所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元11在所述基材10表面呈陣列分布，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11的形狀可以為矩形、圓形、三角形、梯形或者其它合適的多邊形。每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11包括壓電陶瓷層12和至少一對(duì)電極層13，所述壓電陶瓷層12夾設(shè)在所述至少一對(duì)電極層13之間。其中，所述壓電陶瓷層12可以由多層壓電陶瓷組成，當(dāng)然，所述壓電陶瓷層12的材料并不局限于壓電陶瓷，也可以是其它合適的壓電材料。請(qǐng)參閱圖3，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11之間具有一定的物理獨(dú)立性，相鄰的壓電振動(dòng)單元11之間填充以空氣或某種介質(zhì)材料14以調(diào)整所述壓電陶瓷陣列薄膜I的整體振動(dòng)特性。在本實(shí)施例中，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11的面積小于等于0.25平方厘米，也就是說(shuō)，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11的尺寸是如此之小，使得在每一次觸摸過(guò)程中，使用者都可以同時(shí)觸摸到多個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11。進(jìn)一步的，請(qǐng)參閱圖3，所述壓電陶瓷陣列薄膜I還可以包括保護(hù)層15和填充介質(zhì)14，所述壓電振動(dòng)單元11和所述填充介質(zhì)14均位于所述基材10和所述保護(hù)層15之間。所述保護(hù)層15和所述基材10可以都是韌性材料，兩者的材料甚至可以相同。[0027]每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)線16和焊點(diǎn)17，所述焊點(diǎn)17與所述電極層13焊接，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)線16與所述焊點(diǎn)17連接，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11之間都相對(duì)獨(dú)立，但是給其提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)線16可以以某種形式相互導(dǎo)通。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)線16的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由一信號(hào)生成模塊(圖未示)提供，此驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)功放模塊(圖未示)來(lái)驅(qū)動(dòng)所述壓電振動(dòng)單元11。其中，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11在同一時(shí)間接收的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以相同，也可以不同。當(dāng)每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元11在同一時(shí)間接收的驅(qū)動(dòng)信號(hào)不同時(shí)，其根據(jù)各自的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生各種不同的運(yùn)動(dòng)，從而可以提供豐富的控制模式，以下舉例說(shuō)明所述壓電陶瓷陣列薄膜I的多種控制模式?？刂颇Ｊ揭?當(dāng)輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為交流信號(hào)時(shí)，由于每個(gè)壓電振動(dòng)單元11在不斷地做彎曲變化，就產(chǎn)生振動(dòng)，且其振動(dòng)的頻率與輸入信號(hào)的頻率相關(guān)，振動(dòng)的幅度由信號(hào)的幅度來(lái)決定，多個(gè)相鄰壓電振動(dòng)單元11同時(shí)給相同交流信號(hào)也可增強(qiáng)振幅。這種控制模式可以用于生成虛擬觸覺(jué)(Haptics)。控制模式二:當(dāng)輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為直流信號(hào)時(shí)，假如壓電振動(dòng)單元11可以從自由狀態(tài)雙向彎曲，則可以實(shí)現(xiàn)在自由平面上穩(wěn)定的凸起和凹陷效果；假如壓電振動(dòng)單元11只能單向彎曲，則只能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)凸起和凹陷中的一種效果。增加直流信號(hào)的幅度可增加凸起和凹陷的相對(duì)位移。此外，多個(gè)相鄰壓電振動(dòng)單元11同時(shí)給相同的直流信號(hào)也可增加相對(duì)位移。這種控制模式也可以用于生成虛擬觸覺(jué)?？刂颇Ｊ饺?在因逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生形變的同時(shí)，所述壓電陶瓷陣列薄膜I還同時(shí)存在壓電效應(yīng)，在外來(lái)受力的作用下產(chǎn)生形變，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)，不同位置的所述壓電振動(dòng)單元11產(chǎn)生信號(hào)就可反映不同位置受到的壓力，并且同時(shí)可以采集多個(gè)點(diǎn)的壓力信號(hào)(點(diǎn)數(shù)上限與所述壓電振動(dòng)單元11的個(gè)數(shù)相同)，對(duì)產(chǎn)生的壓力信號(hào)進(jìn)行分析就可產(chǎn)生各種復(fù)雜的控制信號(hào)。這種控制模式可以用于觸摸控制、手寫(xiě)控制和虛擬按鍵等功能。控制模式四:所述壓電陶瓷陣列薄膜I可以等效為可輻射超聲波的超聲參量陣陣列，如果對(duì)輸入的超聲波信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理再由所述壓電陶瓷陣列薄膜I發(fā)出，由于超聲波在空氣中的非線性效應(yīng)，可以解調(diào)出人耳可聽(tīng)的信號(hào)，并且由于超聲的特性，此信號(hào)在空氣中的傳播有極強(qiáng)的指向性(私密性強(qiáng))和極遠(yuǎn)的傳播距離(低能量衰減)。請(qǐng)參閱圖4，當(dāng)所述振動(dòng)方式以圖4方式進(jìn)行陣列分布時(shí)，區(qū)域A和區(qū)域B各自包含至少一個(gè)所述壓電振動(dòng)單元，當(dāng)區(qū)域A中的壓電振動(dòng)單元以第一頻率進(jìn)行振動(dòng)的同時(shí)，區(qū)域B中的壓電振動(dòng)單元以第二頻率進(jìn)行振動(dòng)，而除了區(qū)域A和區(qū)域B以外的區(qū)域C中的壓電振動(dòng)單元都靜止。此時(shí)觸摸區(qū)域A、區(qū)域B和區(qū)域C可以同時(shí)體驗(yàn)到不同的振動(dòng)感受。請(qǐng)參閱圖5,圖5中左側(cè)部分為區(qū)域劃分圖,右側(cè)部分為時(shí)間-振幅不意圖，以壓電振動(dòng)單元為圓形為例，A’、B’、C’為三個(gè)半徑依次增加的同心圓所圍成的三個(gè)區(qū)域，A'中的壓電振動(dòng)單兀輸入信號(hào)為①，B'中的壓電振動(dòng)單兀輸入信號(hào)為②，C1中的壓電振動(dòng)單兀輸入信號(hào)為③。三個(gè)輸入信號(hào)的幅度相同，但相位依次相差90°。在這種驅(qū)動(dòng)方式下,A’、B’和C’共同形成波浪狀振動(dòng)模式。再請(qǐng)參閱圖6,圖6中左側(cè)部分為壓電振動(dòng)單兀排列不意圖,右側(cè)部分為時(shí)間-振幅示意圖，再以壓電振動(dòng)單元為圓形為例，一部分壓電振動(dòng)單元A"被輸入直流信號(hào)①’，另一部分壓電振動(dòng)單元11B"被輸入直流信號(hào)②’。A"從平衡位置偏移一定距離，B"從平衡位置以與A"反方向偏移一定距離。A"和B"都保持在各自的偏移位置不變，則所述壓電陶瓷陣列薄膜I的表面就產(chǎn)生交錯(cuò)相間的凸起和凹陷。如果對(duì)凸起和凹陷的信號(hào)幅值、作用壓電振動(dòng)單元位置進(jìn)行更復(fù)雜的處理，所感受到的感覺(jué)會(huì)產(chǎn)生多種不同的變化。綜上所述，本實(shí)用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨(dú)立的壓電振動(dòng)單元，可以實(shí)現(xiàn)多樣化的控制模式，其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，能夠提供復(fù)雜的反饋信號(hào)，還能解調(diào)出人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，包括基材和多個(gè)壓電振動(dòng)單元，所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元相互獨(dú)立的設(shè)置在所述基材上，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元包括壓電陶瓷層和至少一對(duì)電極層，所述壓電陶瓷層夾設(shè)在所述至少一對(duì)電極層之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元在同一時(shí)間接收的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同或者相異。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括保護(hù)層，所述壓電振動(dòng)單元位于所述基材和所述保護(hù)層之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述基材和所述保護(hù)層均為韌性材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括填充介質(zhì)，所述填充介質(zhì)位于所述基材和所述保護(hù)層之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)線和焊點(diǎn)，所述焊點(diǎn)與所述電極層焊接，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)線與所述焊點(diǎn)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述多個(gè)壓電振動(dòng)單元在所述基材表面呈陣列分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個(gè)所述壓電振動(dòng)單元的面積小于等于0.25平方厘米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述壓電振動(dòng)單元為矩形、圓形、三角形或者梯形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述壓電陶瓷陣列薄膜的厚度大于等于I毫米。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種壓電陶瓷陣列薄膜，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括基材和多個(gè)振動(dòng)單元，所述多個(gè)振動(dòng)單元相互獨(dú)立的設(shè)置在所述基材上，每個(gè)所述振動(dòng)單元包括壓電陶瓷層和至少一對(duì)電極層，所述壓電陶瓷層夾設(shè)在所述至少一對(duì)電極層之間。本實(shí)用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨(dú)立的壓電振動(dòng)單元，可以實(shí)現(xiàn)多樣化的控制模式，其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，能夠提供復(fù)雜的反饋信號(hào)，還能解調(diào)出人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R17/00GK203057505SQ20122068657
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者王超, 張麗宏, 李剛 申請(qǐng)人:瑞聲聲學(xué)科技(常州)有限公司, 瑞聲聲學(xué)科技(深圳)有限公司, 瑞聲科技(南京)有限公司