專利名稱：振動材料、虛擬觸覺生成器、觸控模組及振膜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種振動材料及應用所述振動材料的虛擬觸覺生成器、觸控模組及振膜。
背景技術：
一種與本發(fā)明相關的揚聲器振膜包括基材層及振動層。所述基材層與所述振動層
疊合設置。
在上述揚聲器振膜中，所述振動層表面包括第一電極層、壓電陶瓷層及第二電極層。所述第一電極層設置在所述基材層表面形成所述第一電極。所述壓電陶瓷層疊設在所述第一電極層上，所述壓電陶瓷層是一完整的片狀壓電陶瓷層，其覆蓋所述第一電極層。所述第二電極層設置在所述壓電陶瓷層上，使得所述壓電陶瓷層夾設在所述第一電極層與所述第二電極層之間。當上述揚聲器振膜工作時，其接收電驅(qū)動信號，對應施加至所述壓電陶瓷層，由于所述壓電陶瓷層自身的逆壓電效應，對應產(chǎn)生振動物理壓力或者振動作用，對應產(chǎn)生物理性變。當輸入的電驅(qū)動信號是交流信號時，則所述壓電陶瓷層對應產(chǎn)生振動，迫使氣體流動，進而產(chǎn)生聲音。然而，在上述揚聲器振膜中，仍存在如下缺陷所述振動層不是由若干可獨立控制的振動單元組成，所述壓電陶瓷層呈整體片狀結(jié)構，并未分成獨立的小單元，所以在利用逆壓電效應時，所述振膜I只能接收單一輸入信號，同時也只有一個振動狀態(tài)，無法實現(xiàn)復雜的功能，無法提供更好的觸覺體驗。另一方面，在利用壓電效應時，無論按壓振膜的任何位置，都只有一個輸出信號，因此只能提供非常簡單的反饋信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術問題是現(xiàn)有振膜的材料只有的那一振動狀態(tài)，無法實現(xiàn)復雜功能的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例公開了一種振動材料，其包括基材層及多個振動模組，所述多個振動模組陣列設置在所述基材層表面，所述振動模組包括壓電陶瓷振動單元。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述壓電陶瓷振動單元包括至少二電極層及夾設于所述二電極層之間的壓電陶瓷組件。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述壓電陶瓷組件包括單一壓電陶瓷層或者復合壓電陶瓷層。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述二電極層分別是第一電極層及第二電極層，所述第一電極層夾設在所述基材層表面與所述壓電陶瓷組件之間。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述相鄰振動模組之間間隔設置。
在本發(fā)明的一較佳實施例中，每二相鄰振動模組之間填充諧振介質(zhì)。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述振動材料還包括一保護層，所述保護層設于所述基材層表面，并與所述振動模組分居所述基材層的二相對側(cè)，或者所述保護層設于所述振動模組表面并與所述基材層分居所述振動模組的二相對側(cè)。在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述保護層包括多個呈矩陣設置的保護單元，每二相鄰保護單元之間間隔設置，且每一保護單元與其中一振動模組相對應。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例還公開了一種虛擬觸覺生成器，其包括信號生成模組及振動驅(qū)動模組，所述信號生成模組傳輸多個驅(qū)動信號至所述振動驅(qū)動模組，所述振動驅(qū)動模組包括振動材料，所述振動材料包括基材層及陣列形成于所述基材層的多個壓電陶瓷振動單元，所述振動驅(qū)動模組接收驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號對應驅(qū)動所述振動驅(qū)動模組的壓電陶瓷振動單元振動。 在本發(fā)明的一較佳實施例中，所述驅(qū)動信號是交流信號或者直流信號。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例還公開了一種觸控模組，其包括基材層、控制器及壓電陶瓷振動單元陣列，所述壓電陶瓷振動單元陣列設置在所述基材層表面，每一壓電陶瓷振動單元包括一信號線，所述壓電陶瓷振動單元接收外界物理壓力信號，并轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)所述信號線傳輸至所述控制器。為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例還公開了一種揚聲器振膜，其包括一基材層及多個壓電陶瓷振動單元，所述多個壓電陶瓷振動單元陣列形成在所述基材層表面。相較于相關技術，本發(fā)明的振動材料表面設置多個壓電陶瓷振動單元，當所述振動材料工作時，可以對每一個壓電陶瓷振動單元單獨進行控制，在逆壓電效應的作用下，每一個壓電陶瓷振動單元受其所接收的信號作用而發(fā)生翹曲，進而產(chǎn)生振動、凸起或凹陷，每一個壓電陶瓷振動單元的狀態(tài)都可以與振動材料上其他壓電陶瓷振動單元不同，由此可以實現(xiàn)豐富的振動模式。


為了更清楚地說明本發(fā)明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發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中圖I是本發(fā)明所揭示一種振動材料的立體組裝結(jié)構示意圖。圖2是圖I所示振動材料的立體分解示意圖。圖3是圖I所示振動材料的側(cè)面剖視圖。圖4是圖I所示振動材料的振動狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明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發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明所揭示的一種振動材料如圖I所示。所述振動材料2包括一基材層21、多個振動模組23及一保護層25。所述多個振動模組23及所述保護層25對應設置在所述基材層21的二相對側(cè)表面，或者保護層25設于所述振動模組23表面并與基材層21分別對應設置在振動模組23的二相對側(cè)表面。當然，保護層25也可以設置兩層，從而將振動模組23及基材層21夾在中間。所述基材層21是采用可撓材料加工而成的層狀基材，其在外力作用下，能夠?qū)巫儚澢?，如塑膠基材、樹脂材料等。再請同時參閱圖2及圖3,其中圖2是圖I所示振動材料的立體分解示意圖，圖3是圖I所示振動材料的側(cè)面剖視圖。所述振動模組23是產(chǎn)生振動信號的單元，所述多個振動模組23陣列設置在所述基材層表面。所述多個振動模組23呈矩陣排列，每二相鄰所述振動模組23之間形成一間隔(未標示)，在本實施方式中，所述間隔內(nèi)空置設置，當然，為提高諧振效果，還可以提供一介質(zhì)層填充在所述相鄰振動模組23之間的間隔內(nèi)。所述振動模組23包括壓電陶瓷振動單元230，每一壓電陶瓷振動單元230包括層 疊設置的第一電極231、壓電陶瓷組件233及第二電極235。所述第一電極231緊貼所述基材層21表面設置，所述壓電陶瓷組件233疊設在所述第一電極231上，所述第二電極235疊設在所述壓電陶瓷組件233上。所述第一電極231同樣呈矩陣排布，其直接形成在所述基材層21表面，同時每一第一電極231對應包括一信號線2311,所述信號線2311 —端連接所述第一電極231,另一端延伸連接至外部信號處理器(圖未示)。所述多個第一電極231陣列排布，在所述基材層21表面形成第一電極陣列(未標不)。同樣，所述第二電極235對應也呈矩陣排布，所述多個第二電極235形成第二電極層(未標示)。所述壓電陶瓷組件233是單一的壓電陶瓷層，所述壓電陶瓷層具有壓電效應和逆壓電效應，在外力作用下，所述壓電陶瓷產(chǎn)生形變，引起壓電陶瓷表面帶電，即壓電效應；反之，在施加激勵電場，壓電陶瓷將產(chǎn)生機械形變，即逆壓電效應。當然，作為上述實施方式的進一步改進，所述壓電陶瓷組件233還可以是多層壓電陶瓷層疊置后的復合壓電陶瓷。所述保護層25包括多個呈矩陣設置的保護單元251，所述多個保護單元251間隔陣列設置，形成所述保護層25。所述保護單元251對應所述壓電陶瓷振動單元230位置相對應。所述保護層25保護所述振動材料免于外無接觸損壞。在上述振動材料2作為揚聲器的振膜工作時，其工作原理如圖4所示。外部驅(qū)動器施加驅(qū)動信號至所述振動模組23，所述振動模組23接收驅(qū)動信號后，所述壓電陶瓷振動單元230對應產(chǎn)生逆壓電效應，做彎曲變化。具體來講，當輸入的驅(qū)動信號為交流信號時，由于每個壓電陶瓷振動單元230在不斷地做彎曲變化，就產(chǎn)生振動，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，多個相鄰壓電陶瓷振動單元230同時給相同交流信號也可增強振幅。當輸入驅(qū)動信號為直流信號時，則所述壓電陶瓷振動單元230可以從自由狀態(tài)雙向彎曲，既可以實現(xiàn)在自由平面上穩(wěn)定的凸起效果，又可實現(xiàn)凹陷效果。如果所述壓電陶瓷振動單元230只能單向彎曲，則只能穩(wěn)定實現(xiàn)凸起和凹陷中的一種效果。另，增加直流驅(qū)動信號的幅度可增加凸起和凹陷的相對位移。多個相鄰壓電陶瓷振動單元230同時給相同的直流信號也可增加相對位移。如此實現(xiàn)所述振動材料2的振動。在本發(fā)明的振動材料2中，當所述壓電陶瓷振動單元230工作時，可以對每一個壓電陶瓷振動單元230單獨進行控制，在逆壓電效應的作用下，每一個壓電陶瓷振動單元230受其所接收的信號作用而發(fā)生翹曲，進而產(chǎn)生振動、凸起或凹陷，每一個的狀態(tài)都可以與振動材料2上的其余壓電陶瓷振動單元230不同，由此可以實現(xiàn)豐富的薄膜振動模式。作為本發(fā)明所揭示振動材料2的應用，本發(fā)明還提供一種虛擬觸覺生成器。所述虛擬觸覺生成器包括信號生成模組及振動驅(qū)動模組，所述信號生成模組傳輸多個驅(qū)動信號至所述振動驅(qū)動模組，所述振動驅(qū)動模組包括振動材料，所述振動材料包括基材層及陣列形成于所述基材層的多個壓電陶瓷振動單元230，所述振動驅(qū)動模組接收驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號對應驅(qū)動所述振動驅(qū)動模組的壓電陶瓷振動單元230振動。
在上述虛擬觸覺生成器中，當輸入信號為交流信號時，由于每個壓電陶瓷振動單元230對應產(chǎn)生振動，其振動的頻率與幅度由驅(qū)動信號決定。當輸入信號為直流信號時，所述壓電陶瓷振動單元230對應在自由平面產(chǎn)生凸起和凹陷效果，給用戶以虛擬凹凸觸覺。作為本發(fā)明所揭示振動材料2的另一種應用，本發(fā)明還提供一種應用所述振動材料2的觸控模組。所述觸控模組包括基材層21、控制器(圖未示)及壓電陶瓷振動單元陣列，所述壓電陶瓷振動單元陣列設置在所述基材層表面，每一壓電陶瓷振動單元230包括一信號線2311，所述壓電陶瓷振動單元230接收外界物理壓力信號，并轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)所述信號線2311傳輸至所述控制器。因逆壓電效應產(chǎn)生形變的同時，所述振動材料2還同時存在壓電效應，在外來受力的作用下產(chǎn)生形變，進而產(chǎn)生電信號，不同位置的壓電陶瓷振動單元230產(chǎn)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，因此可以實現(xiàn)對觸控模組表面不同位置對應產(chǎn)生的信號進行分析就可產(chǎn)生各種復雜的控制信號。再者，作為所述振動材料2的第三種應用，本發(fā)明提供一種揚聲器振膜。所述揚聲器振膜包括一基材層21及多個壓電陶瓷振動單元230，所述多個壓電陶瓷振動單元230陣列形成在所述基材層21表面。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)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，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種振動材料，包括 基材層；及 多個振動模組，所述多個振動模組陣列設置在所述基材層表面，其特征在于，所述振動模組包括壓電陶瓷振動單元。
2.根據(jù)權利要求I所述的振動材料，其特征在于，所述壓電陶瓷振動單元包括至少二電極層及夾設于所述電極層之間的壓電陶瓷組件。
3.根據(jù)權利要求2所述的振動材料，其特征在于，所述壓電陶瓷組件包括單一壓電陶瓷層或者復合壓電陶瓷層。
4.根據(jù)權利要求2所述的振動材料，其特征在于，所述二電極層分別是第一電極層及第二電極層，所述第一電極層夾設在所述基材層表面與所述壓電陶瓷組件之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的振動材料，其特征在于，所述相鄰振動模組之間間隔設置。
6.根據(jù)權利要求5所述的振動材料，其特征在于，每二相鄰振動模組之間填充諧振介質(zhì)。
7.根據(jù)權利要求6所述的振動材料，其特征在于，所述振動材料還包括一保護層，所述保護層設于所述基材層表面并與所述振動模組分居所述基材層的二相對側(cè)，或者所述保護層設于所述振動模組表面并與所述基材層分居所述振動模組的二相對側(cè)。
8.根據(jù)權利要求7所述的振動材料，其特征在于，所述保護層包括多個呈矩陣設置的保護單元，每二相鄰保護單元之間間隔設置，且每一保護單元與其中一振動模組相對應。
9.一種虛擬觸覺生成器，其包括 信號生成模組 '及 振動驅(qū)動模組，所述信號生成模組傳輸多個驅(qū)動信號至所述振動驅(qū)動模組，其特征在于，所述振動驅(qū)動模組包括振動材料，所述振動材料包括基材層及陣列形成于所述基材層的多個壓電陶瓷振動單元，所述振動驅(qū)動模組接收驅(qū)動信號，所述驅(qū)動信號對應驅(qū)動所述振動驅(qū)動模組的壓電陶瓷振動單元振動。
10.根據(jù)權利要求9所述的虛擬觸覺生成器，其特征在于，所述驅(qū)動信號是交流信號或者直流信號。
11.一種觸控模組,包括 基材層；及 控制器，其特征在于所述觸控模組還包括壓電陶瓷振動單元陣列，所述壓電陶瓷振動單元陣列設置在所述基材層表面，每一壓電陶瓷振動單元包括一信號線，所述壓電陶瓷振動單元接收外界物理壓力信號，并轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)所述信號線傳輸至所述控制器。
12.—種揚聲器振膜,其包括一基材層，其特征在于，所述揚聲器振膜還包括多個壓電陶瓷振動單元，所述多個壓電陶瓷振動單元陣列形成在所述基材層表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種振動材料，其包括基材層及多個振動模組，所述多個振動模組陣列設置在所述基材層表面，所述振動模組包括壓電陶瓷振動單元。本發(fā)明的振動材料的每一個壓電陶瓷振動單元獨立發(fā)生翹曲，進而產(chǎn)生振動、凸起或凹陷，實現(xiàn)豐富的振動模式。本發(fā)明同時還提供應用所述振動材料的虛擬觸覺生成器、觸控模組及振膜。
文檔編號H04R7/06GK102946579SQ20121044553
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權日2012年11月9日
發(fā)明者王超, 張麗宏, 李剛 申請人:瑞聲聲學科技(深圳)有限公司, 瑞聲科技(南京)有限公司, 瑞聲聲學科技(常州)有限公司