專利名稱：壓電陶瓷陣列薄膜的制作方法
技術領域：
本實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：
現有壓電陶瓷陣列薄膜的振動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小塊，但電極層的各個小塊仍然相互連接，在利用逆壓電效應時，整張壓電陶瓷陣列薄膜只能接收一個輸入信號，同時也只有一個振動狀態，無法實現復雜的功能，無法提供更好的觸覺體驗。在利用壓電效應時，無論按壓壓電陶瓷陣列薄膜的哪個位置都只有一個輸出信號，因此只能提供非常簡單的反饋信號。由于陶瓷層是一大張完整的陶瓷片，在輸入超聲信號時難以形成多個邊界固定的小單元，因此難以在空氣中產生非線性效應，無法解調出人耳可聽的聲音信號。
實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是現有壓電陶瓷陣列薄膜無法實現復雜的功能、無法提供復雜的反饋信號和無法解調出人耳可聽的聲音信號。為了解決上述技術問題，本實用新型實施例公開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壓電振動單元，所述多個壓電振動單元相互獨立的設置在所述基材上，每個所述壓電振動單元包括壓電陶瓷層和至少一對電極層，所述壓電陶瓷層夾設在所述至少一對電極層之間。在本實用新型的一較佳實施例中，每個所述壓電振動單元在同一時間接收的驅動信號相同或者相異。在本實用新型的一較佳實施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括保護層，所述壓電振動單元位于所述基材和所述保護層之間。在本實用新型的一較佳實施例中，所述基材和所述保護層均為韌性材料。在本實用新型的一較佳實施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜包括填充介質，所述填充介質位于所述基材和所述保護層之間。在本實用新型的一較佳實施例中，每個所述壓電振動單元包括驅動信號線和焊點，所述焊點與所述電極層焊接，所述驅動信號線與所述焊點連接。在本實用新型的一較佳實施例中，所述多個壓電振動單元在所述基材表面呈陣列分布。在本實用新型的一較佳實施例中，每個所述壓電振動單元的面積小于等于0.25平方厘米。在本實用新型的一較佳實施例中，所述壓電振動單元為矩形、圓形、三角形或者梯形。在本實用新型的一較佳實施例中，所述壓電陶瓷陣列薄膜的厚度大于等于I毫米。[0015]相較于現有技術，本實用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨立的壓電振動單元，可以實現多樣化的控制模式，其可以實現復雜的功能，能夠提供復雜的反饋信號，還能解調出人耳可聽的聲音信號。
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中:圖1是本實用新型壓電陶瓷陣列薄膜一較佳實施例的立體結構示意圖；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構剖面示意圖；圖4是圖1所示壓電陶瓷陣列薄膜的陣列分布舉例；圖5是本實用新型壓電陶瓷陣列薄膜的多個壓電振動單元振動的示意圖；圖6是本實用新型壓電陶瓷陣列薄膜的凸起和凹陷控制效果示意圖。
具體實施方式
下面將對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。本實用新型實施例公開了一種壓電陶瓷陣列薄膜，請參閱圖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和多個壓電振動單元11，所述多個壓電振動單元11相互獨立的設置在所述基材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。所述多個壓電振動單元11在所述基材10表面呈陣列分布，每個所述壓電振動單元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。每個所述壓電振動單元11包括壓電陶瓷層12和至少一對電極層13，所述壓電陶瓷層12夾設在所述至少一對電極層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。請參閱圖3，每個所述壓電振動單元11之間具有一定的物理獨立性，相鄰的壓電振動單元11之間填充以空氣或某種介質材料14以調整所述壓電陶瓷陣列薄膜I的整體振動特性。在本實施例中，每個所述壓電振動單元11的面積小于等于0.25平方厘米，也就是說，每個所述壓電振動單元11的尺寸是如此之小，使得在每一次觸摸過程中，使用者都可以同時觸摸到多個所述壓電振動單元11。進一步的，請參閱圖3，所述壓電陶瓷陣列薄膜I還可以包括保護層15和填充介質14，所述壓電振動單元11和所述填充介質14均位于所述基材10和所述保護層15之間。所述保護層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]每個所述壓電振動單元11包括驅動信號線16和焊點17，所述焊點17與所述電極層13焊接，所述驅動信號線16與所述焊點17連接，每個所述壓電振動單元11之間都相對獨立，但是給其提供驅動信號的所述驅動信號線16可以以某種形式相互導通。所述驅動信號線16的驅動信號由一信號生成模塊(圖未示)提供，此驅動信號經過功放模塊(圖未示)來驅動所述壓電振動單元11。其中，每個所述壓電振動單元11在同一時間接收的驅動信號可以相同，也可以不同。當每個所述壓電振動單元11在同一時間接收的驅動信號不同時，其根據各自的驅動信號產生各種不同的運動，從而可以提供豐富的控制模式，以下舉例說明所述壓電陶瓷陣列薄膜I的多種控制模式。控制模式一:當輸入的驅動信號為交流信號時，由于每個壓電振動單元11在不斷地做彎曲變化，就產生振動，且其振動的頻率與輸入信號的頻率相關，振動的幅度由信號的幅度來決定，多個相鄰壓電振動單元11同時給相同交流信號也可增強振幅。這種控制模式可以用于生成虛擬觸覺(Haptics)。控制模式二:當輸入的驅動信號為直流信號時，假如壓電振動單元11可以從自由狀態雙向彎曲，則可以實現在自由平面上穩定的凸起和凹陷效果；假如壓電振動單元11只能單向彎曲，則只能穩定實現凸起和凹陷中的一種效果。增加直流信號的幅度可增加凸起和凹陷的相對位移。此外，多個相鄰壓電振動單元11同時給相同的直流信號也可增加相對位移。這種控制模式也可以用于生成虛擬觸覺。控制模式三:在因逆壓電效應產生形變的同時，所述壓電陶瓷陣列薄膜I還同時存在壓電效應，在外來受力的作用下產生形變，進而產生電信號，不同位置的所述壓電振動單元11產生信號就可反映不同位置受到的壓力，并且同時可以采集多個點的壓力信號(點數上限與所述壓電振動單元11的個數相同)，對產生的壓力信號進行分析就可產生各種復雜的控制信號。這種控制模式可以用于觸摸控制、手寫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，如果對輸入的超聲波信號進行信號處理再由所述壓電陶瓷陣列薄膜I發出，由于超聲波在空氣中的非線性效應，可以解調出人耳可聽的信號，并且由于超聲的特性，此信號在空氣中的傳播有極強的指向性(私密性強)和極遠的傳播距離(低能量衰減)。請參閱圖4，當所述振動方式以圖4方式進行陣列分布時，區域A和區域B各自包含至少一個所述壓電振動單元，當區域A中的壓電振動單元以第一頻率進行振動的同時，區域B中的壓電振動單元以第二頻率進行振動，而除了區域A和區域B以外的區域C中的壓電振動單元都靜止。此時觸摸區域A、區域B和區域C可以同時體驗到不同的振動感受。請參閱圖5,圖5中左側部分為區域劃分圖,右側部分為時間-振幅不意圖，以壓電振動單元為圓形為例，A’、B’、C’為三個半徑依次增加的同心圓所圍成的三個區域，A'中的壓電振動單兀輸入信號為①，B'中的壓電振動單兀輸入信號為②，C1中的壓電振動單兀輸入信號為③。三個輸入信號的幅度相同，但相位依次相差90°。在這種驅動方式下,A’、B’和C’共同形成波浪狀振動模式。再請參閱圖6,圖6中左側部分為壓電振動單兀排列不意圖,右側部分為時間-振幅示意圖，再以壓電振動單元為圓形為例，一部分壓電振動單元A"被輸入直流信號①’，另一部分壓電振動單元11B"被輸入直流信號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的表面就產生交錯相間的凸起和凹陷。如果對凸起和凹陷的信號幅值、作用壓電振動單元位置進行更復雜的處理，所感受到的感覺會產生多種不同的變化。綜上所述，本實用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨立的壓電振動單元，可以實現多樣化的控制模式，其可以實現復雜的功能，能夠提供復雜的反饋信號，還能解調出人耳可聽的聲音信號。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
權利要求1.一種壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，包括基材和多個壓電振動單元，所述多個壓電振動單元相互獨立的設置在所述基材上，每個所述壓電振動單元包括壓電陶瓷層和至少一對電極層，所述壓電陶瓷層夾設在所述至少一對電極層之間。
2.根據權利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個所述壓電振動單元在同一時間接收的驅動信號相同或者相異。
3.根據權利要求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層，所述壓電振動單元位于所述基材和所述保護層之間。
4.根據權利要求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層均為韌性材料。
5.根據權利要求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，所述填充介質位于所述基材和所述保護層之間。
6.根據權利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個所述壓電振動單元包括驅動信號線和焊點，所述焊點與所述電極層焊接，所述驅動信號線與所述焊點連接。
7.根據權利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述多個壓電振動單元在所述基材表面呈陣列分布。
8.根據權利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，每個所述壓電振動單元的面積小于等于0.25平方厘米。
9.根據權利要求1所述的壓電陶瓷陣列薄膜，其特征在于，所述壓電振動單元為矩形、圓形、三角形或者梯形。
10.根據權利要求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。
專利摘要本實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振動單元，所述多個振動單元相互獨立的設置在所述基材上，每個所述振動單元包括壓電陶瓷層和至少一對電極層，所述壓電陶瓷層夾設在所述至少一對電極層之間。本實用新型的所述壓電陶瓷陣列薄膜采用相互獨立的壓電振動單元，可以實現多樣化的控制模式，其可以實現復雜的功能，能夠提供復雜的反饋信號，還能解調出人耳可聽的聲音信號。
文檔編號H04R17/00GK203057505SQ20122068657
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者王超, 張麗宏, 李剛 申請人:瑞聲聲學科技(常州)有限公司, 瑞聲聲學科技(深圳)有限公司, 瑞聲科技(南京)有限公司