CN114816037A - 一种触觉再现器件及其驱动方法、触觉再现装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种触觉再现器件及其驱动方法、触觉再现装置,涉及触觉再现技术领域,该触觉再现器件能够模拟纹理,实现触觉再现。触觉再现器件包括多个压电单元;各压电单元包括:层叠设置的第一电极、压电部和第二电极;第二电极包括:第一梳状电极和第二梳状电极;第一梳状电极包括:多个第一梳齿电极和连接多个第一梳齿电极的第一梳柄电极,第二梳状电极包括:多个第二梳齿电极和连接多个第二梳齿电极的第二梳柄电极,多个第一梳齿电极和多个第二梳齿电极相互交叉设置;第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内。本发明适用于触觉再现器件的制作。
Description
技术领域
本发明涉及触觉再现技术领域,尤其涉及一种触觉再现器件及其驱动方法、触觉再现装置。
背景技术
感觉不同物体的表面纹理是人类与周围环境互动的重要组成部分。纹理渲染技术在盲文阅读、安全驾驶和AR(Augmented Reality,增强现实)/VR(Virtual Reality,虚拟现实)领域中有着广阔的应用前景。尽管现代电子设备可以很好地再现视觉和音频信号,但纹理渲染技术仍处于发展的早期阶段。
发明内容
本发明的实施例提供一种触觉再现器件及其驱动方法、触觉再现装置,该触觉再现器件能够模拟纹理,进而实现触觉再现。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
一方面,提供了一种触觉再现器件,包括衬底、以及设置在所述衬底上呈阵列排布的多个压电单元;
各所述压电单元包括:依次层叠设置在所述衬底上的第一电极、压电部和第二电极;
所述第二电极包括:第一梳状电极和第二梳状电极;所述第一梳状电极包括:多个第一梳齿电极和连接多个所述第一梳齿电极的第一梳柄电极,所述第二梳状电极包括:多个第二梳齿电极和连接多个所述第二梳齿电极的第二梳柄电极,多个所述第一梳齿电极和多个所述第二梳齿电极相互交叉设置;
所述第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于所述第一梳状电极和所述第二梳状电极在所述衬底上的正投影以内。
可选的,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
或者,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内。
可选的,多个所述电极单元分为第一组和第二组,第一组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内,第二组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内。
可选的,第一组所述电极单元和第二组所述电极单元间隔排布。
可选的,所述电极单元包括多个相连的子电极。
可选的,多个所述子电极呈网格状排布,或者,多个所述子电极平行排布。
可选的,所述第一电极和所述第二电极的材料包括透明金属氧化物。
另一方面,提供了一种触觉再现装置,包括:显示面板和上述的的触觉再现器件;
其中,所述触觉再现器件设置在所述显示面板的出光侧,且被配置为根据所述显示面板的控制信号产生不同的振动,以改变所述触觉再现装置表面的有效摩擦系数。
再一方面,提供了一种触觉再现器件的驱动方法,所述方法包括:
向第二电极的第一梳状电极输入第一信号;
向第二电极的第二梳状电极输入第二信号;其中,所述第一信号和所述第二信号的电压信号不同;
向第一电极输入信号,使得所述第一电极与所述第二电极形成平行于压电部厚度方向的电场。
可选的,所述第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向多个所述电极单元输入第三信号;所述第三信号和所述第一信号的电压信号不同。
可选的,所述第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向多个所述电极单元输入第四信号;所述第四信号和所述第二信号的电压信号不同。
可选的,所述第一电极的多个电极单元分为第一组和第二组,第一组所述电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内,第二组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向第一组所述电极单元输入第三信号;其中,所述第三信号与所述第一信号的电压信号不同;
向第二组电极单元输入第四信号;其中,所述第四信号与所述第二信号的电压信号不同。
本发明的实施例提供了一种触觉再现器件及其驱动方法、触觉再现装置,该触觉再现器件包括衬底、以及设置在所述衬底上呈阵列排布的多个压电单元;各所述压电单元包括:依次层叠设置在所述衬底上的第一电极、压电部和第二电极;所述第二电极包括:第一梳状电极和第二梳状电极;所述第一梳状电极包括:多个第一梳齿电极和连接多个所述第一梳齿电极的第一梳柄电极,所述第二梳状电极包括:多个第二梳齿电极和连接多个所述第二梳齿电极的第二梳柄电极,多个所述第一梳齿电极和多个所述第二梳齿电极相互交叉设置;所述第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于所述第一梳状电极和所述第二梳状电极在所述衬底上的正投影以内。
那么,通过向第二电极的第一梳状电极和第二梳状电极分别输入不同电压信号,使得相邻的第一梳状电极和第二梳状电极之间产生电场,从而使得位于第一梳状电极和第二梳状电极之间的压电部产生振动。同时,通过向第一电极输入电压信号,使得第一电极和第二电极之间也产生电场,从而使得位于第一梳状电极和第二梳状电极下方的压电部产生振动。这样,在上述两种电场的作用下,压电部的振动得到有效增强,从而提升基于振动改变该器件表面有效摩擦系数的效率,进而提高模拟纹理的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术提供的一种触觉再现器件的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种触觉再现器件的结构示意图;
图3a、3b和3c为本发明实施例提供的三种触觉再现器件的立体结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种第二电极的结构示意图;
图5a为本发明实施例提供的一种第二电极的实物图;
图5b为图5a中区域A的放大图;
图6为本发明实施例提供另一种触觉再现器件的结构示意图;
图7为图3c中第一电极的结构示意图;
图8为图3b中第一电极的结构示意图;
图9为图3a中第一电极的结构示意图;
图10为本发明实施例提供的一种电极单元的结构示意图;
图11为本发明实施例提供的另一种电极单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中,采用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分,仅为了清楚描述本发明实施例的技术方案,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明的实施例中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的实施例中,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
相关技术中,参考图1所示,基于压电材料的触觉再现器件包括压电陶瓷膜(PZT膜)10、以及位于压电陶瓷膜10上侧的叉指电极。其中,叉指电极包括相互交叉设置的第一叉指11和第二叉指12。向该器件的第一叉指11和第二叉指12分别输入+V电压信号和-V电压信号,则压电陶瓷膜10位于第一叉指11和第二叉指12之间的部分能够在电场E下进行振动,但是叉指电极下方的压电陶瓷膜没有得到有效利用。图1中,P表示压电陶瓷膜产生的应变方向,+V电压信号是指大于基准电压的信号,-V电压信号是指小于基准电压的信号,基准电压信号可以是接地信号等等。
基于上述,本发明实施例提供了一种触觉再现器件,参考图2所示,包括衬底4、以及设置在衬底4上呈阵列排布的多个压电单元5。
各压电单元5包括:依次层叠设置在衬底4上的第一电极1、压电部3和第二电极2。
参考图4所示,第二电极包括:第一梳状电极20和第二梳状电极30;第一梳状电极20包括:多个第一梳齿电极21和连接多个第一梳齿电极21的第一梳柄电极31,第二梳状电极30包括:多个第二梳齿电极22和连接多个第二梳齿电极22的第二梳柄电极32,多个第一梳齿电极21和多个第二梳齿电极22相互交叉设置。
参考图7-图9所示,第一电极包括互不相连的多个电极单元11,多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内。
上述第一电极中,电极单元的具体结构不做限定,其可以包括单一的条状电极,或者包括多个子电极。
上述多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内包括:多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极在衬底上的正投影以内,示例的,参考图3a所示,仅在第一梳状电极的第一梳齿电极21下方设置有电极单元11;或者,多个电极单元在衬底上的正投影位于第二梳状电极在衬底上的正投影以内,示例的,参考图3b所示,仅在第二梳状电极的第二梳齿电极22的下方设置有电极单元11;或者,部分电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极在衬底上的正投影以内、其余电极单元在衬底上的正投影位于第二梳状电极在衬底上的正投影以内,示例的,参考图3c所示,在第一梳状电极的第一梳齿电极21和第二梳状电极的第二梳齿电极22的下方均设置有电极单元11。
上述第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内,从而实现在提高压电部的压电性能的前提下,尽可能地减少第一电极和第二电极之间的寄生电容,进而提高器件的可靠性。
上述第一电极和第二电极均采用导电材料制作,该导电材料可以包括透明金属氧化物,例如:氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)等等。或者,该导电材料还可以包括不透明的金属,例如:金、银、铜、铝等等。将上述触觉再现器件与显示面板结合,形成触觉再现装置时,为了降低触觉再现器件对于显示面板的显示效果的影响,可以采用透明金属氧化物制作第一电极和第二电极;若采用氧化铟锡或者铝掺杂氧化锌制作,电极的透过率高达80%,整体触觉再现器件的透过率可以达到70%以上,可以满足触觉再现装置对于透过率的要求。
上述第二电极的结构即为叉指电极结构。上述第一梳状电极中,多个第一梳齿电极可以穿过第一梳柄电极,也可以不穿过第一梳柄电极,图4以后者为例进行绘示。同样的,上述第二梳状电极中,多个第二梳齿电极可以穿过第二梳柄电极,也可以不穿过第二梳柄电极,图4以后者为例进行绘示。
上述第二电极中第一梳齿电极和第二梳齿电极的宽度、以及相邻第一梳齿电极和第二梳齿电极之间的距离均不做限定,示例的,参考图4所示,第一梳齿电极21的宽度L1、第二梳齿电极22的宽度L2、相邻第一梳齿电极21和第二梳齿电极22之间的距离L3可以均为10微米、15微米或者20微米等等,此时对应的叉指数分别为90、60和44。图5a为第二电极的实物图,图5b为图5a中区域A的放大图。
上述第一电极、压电部和第二电极的厚度均不作限定,示例的,上述第一电极的厚度可以是500纳米,压电部的厚度可以是2微米,第二电极的厚度可以是200纳米。压电部的厚度通常较薄(不高于2微米),在垂直于压电部方向的振动应变较小;第二电极采用叉指电极结构,相邻第一梳齿电极和第二梳齿电极之间的距离L3可以达到20微米,从而大幅增加压电部的横向振幅。
上述衬底可以是刚性衬底,例如:玻璃衬底;或者,还可以是柔性衬底,例如:PI(Polyimide,聚酰亚胺)衬底、PET(Polyethylene Terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)衬底或者PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)衬底等,这里不做限定。
上述压电部的材料不做限定,其可以是压电陶瓷(Piezoelectric Ceramics,PZT)等刚性压电材料,该压电陶瓷可以选用锆钛酸铅二元系压电陶瓷;或者,还可以是PVDF(Polyvinylidene fluoride,聚偏氟乙烯)、PVDF-TrFE(聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物)等柔性材料。
上述压电部具有压电效应(或称压电性能)。压电效应包括正压电效应和逆压电效应。当压电材料受到外力作用而变形时,压电材料的两个表面都会产生电荷,且电荷的极性相反,这种现象称为正压电效应。相反,当对压电材料施加电场时,压电材料会发生伸缩振动以致变形,这种现象称为逆压电效应。上述触觉再现器件基于逆压电效应,通过对压电部两侧的第一电极和第二电极施加信号,从而产生电场;压电部在电场作用下,发生振动,从而改变该器件表面的有效摩擦系数,进而实现纹理再现,需要说明的是,有效摩擦系数是指实际测试得到的,有效摩擦系数等于实测摩擦力与施加的压力的比值。
下面以图3a所示的结构具体说明。参考图3a所示,向第一电极的电极单元11、第二电极的第二梳状电极22分别施加第一电压(-V)信号,向第二电极的第一梳状电极21施加第二电压(+V)信号,则第一电极和第二电极之间形成垂直于压电部的电场E1,位于第一电极和第二电极之间的压电部产生的应变为d31E1;第二电极中,相邻第一梳齿电极21和第二梳齿电极22之间的电场为E2,位于相邻第一梳齿电极21和第二梳齿电极22之间的压电部30产生的应变为d33E2。那么,压电部的总应变为d31E1+d33E2,其中d31、d33是两种压电常数,d33和d31下标的第一个数字指的是电场方向,第二个数字指的是应力或应变的方向,d33的极化方向与应力方向相同,d31的极化方向与应力方向垂直。相较于图1所示的结构,应变的增加量为d31E1,从而提高了压电部的有效利用率,进而提高了压电性能。图3a仅示出了第一电极的电极单元11位于第一梳齿电极21下方的结构,其它结构情况可以参考上述,这里不再赘述。需要说明的是,图3a-图3c中,+V代表大于基准电压的电压信号,-V代表小于基准电压的电压信号,基准电压信号可以包括接地信号等。当然,第一电压信号和第二电压信号还可以包括其它类型的电压信号,只要满足第一电极和第二电极之间产生电场、第一梳状电极和第二梳状电极之间产生电场即可。
本发明实施例提供了一种触觉再现器件,通过向第二电极的第一梳状电极和第二梳状电极分别输入不同电压信号,使得相邻的第一梳状电极和第二梳状电极之间产生电场,从而使得位于第一梳状电极和第二梳状电极之间的压电部产生振动。同时,通过向第一电极输入电压信号,使得第一电极和第二电极之间也产生电场,从而使得位于第一梳状电极和第二梳状电极下方的压电部产生振动。这样,在上述两种电场的作用下,压电部的振动得到有效增强,从而提升基于振动改变该器件表面有效摩擦系数的效率,进而提高模拟纹理的效率。另外,第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内,从而实现在提高压电部的压电性能的前提下,最大程度的减少第一电极和第二电极之间的寄生电容,进而提高器件的可靠性。
下面提供一种第一电极的具体结构。
参考图3a和图9所示,多个电极单元11在衬底4上的正投影位于多个第一梳齿电极21在衬底4上的正投影以内;此时,仅在第一梳状电极的多个第一梳齿电极21的下方设置有多个电极单元11。图9为图3a中第一电极的结构示意图。
第一梳状电极中,各第一梳齿电极的下方可以均设置有一个电极单元,或者,部分第一梳齿电极的下方分别设置电极单元,其余第一梳齿电极的下方不设置电极单元;考虑到尽可能地提升压电部的应变量,选择前者。
上述图3a所示的结构,设计简单,便于后续驱动设计;同时,仅在第一梳状电极的多个第一梳齿电极的下方设置有多个电极单元,大幅减少第一电极和第二电极之间的寄生电容。
或者,参考图3b和图8所示,多个电极单元11在衬底4上的正投影位于多个第二梳齿电极22在衬底4上的正投影以内;此时,仅在第二梳状电极的多个第二梳齿电极22的下方设置有多个电极单元11。图8为图3b中第一电极的结构示意图。
第二梳状电极中,各第二梳齿电极的下方可以均设置有一个电极单元,或者,部分第二梳齿电极的下方分别设置电极单元,其余第二梳齿电极的下方不设置电极单元;考虑到尽可能地提升压电部的应变量,选择前者。
上述图3b所示的结构,设计简单,便于后续驱动设计;同时,仅在第二梳状电极的多个第二梳齿电极的下方设置有多个电极单元,大幅减少第一电极和第二电极之间的寄生电容。
下面提供另一种第一电极的具体结构。
参考图3c和图7所示,多个电极单元分为第一组和第二组,第一组电极单元(图7中位于第一行的多个电极单元11)在衬底4上的正投影位于多个第一梳齿电极21在衬底4上的正投影以内,第二组电极单元(图7中位于第二行的多个电极单元11)在衬底4上的正投影位于多个第二梳齿电极22在衬底4上的正投影以内;此时,第一组电极单元设置在第一梳状电极的多个第一梳齿电极21的下方,第二组电极单元设置在第二梳状电极的多个第二梳齿电极22的下方。图7为图3c中第一电极的结构示意图。
上述结构能够尽可能地增加压电部的有效区域,进而提高压电部的应变量,同时减少第一电极和第二电极之间的寄生电容。
为了进一步提高压电部的应变量,参考图7所示,上述第一组电极单元(图7中位于第一行的多个电极单元11)和第二组电极单元(图7中位于第二行的多个电极单元11)间隔排布。
可选的,电极单元包括多个相连的子电极。这里对于子电极的具体形状、以及多个子电极的排布方式均不做限定。
进一步可选的,为了有效分散电流密度,避免加过高电压时,单通道电流密度过大而引起线路烧毁,参考图10所示,多个子电极110呈网格状排布,此时,子电极可以呈线状;或者,参考图11所示,多个子电极110平行排布。参考图11所示,电极单元还可以包括连接线111,连接线111分别与子电极110相连。另外,若采用金、银、铜、铝等不透明金属制作电极单元,呈网格状排布的多个子电极结构还可以有效提高透过率,避免出现大量不透明区域,以利于与显示面板的集成。示例的,若子电极的线宽小于8微米,相邻子电极之间的间距小于8微米时,该电极单元的透过率可达到50%以上。
可选的,上述第一电极和第二电极的材料包括透明金属氧化物。示例的,该透明金属氧化物可以包括氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)等等。那么,将上述触觉再现器件与显示面板结合,形成触觉再现装置时,由于第一电极和第二电极的材料包括透明金属氧化物,则能够大幅降低触觉再现器件对于显示面板的显示效果的影响。示例的,若采用氧化铟锡或者铝掺杂氧化锌制作第一电极和第二电极,电极的透过率高达80%,整体触觉再现器件的透过率可以达到70%以上,可以满足触觉再现装置对于透过率的要求。
需要说明的是,上述触觉再现器件还可以包括多条电极引线或者多个连接电极,用于向第一电极和第二电极传输信号,以产生电场,使得压电部发生应变。示例的,参考图6所示,触觉再现器件还可以包括第一连接电极6和第二连接电极7,第一连接电极6与多个压电单元5中的第一梳柄电极31相连,第二连接电极7与多个电极单元2中的第二梳柄电极32相连,图6中,相邻两个压电单元的第二电极共用一个梳柄电极。
本发明实施例还提供了一种触觉再现装置,包括显示面板和上述的触觉再现器件。
其中,触觉再现器件设置在显示面板的出光侧,且被配置为根据显示面板的控制信号产生不同的振动,以改变触觉再现装置表面的有效摩擦系数。
上述显示面板可以是刚性显示面板,也可以是柔性显示面板(即可弯曲、可折叠);其类型可以是TN(Twisted Nematic,扭曲向列)型、VA(Vertical Alignment,垂直取向)型、IPS(In-Plane Switching,平面转换)型或ADS(Advanced Super Dimension Switch,高级超维场转换)型等液晶显示面板,还可以是OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)显示面板,还可以是Micro LED微显示面板或者Mini LED微显示面板;具体可以根据实际要求确定。
该触觉再现装置能够在不影响显示的情况下,实现触觉再现,产品性能好,用户体验佳。
本发明实施例又提供了一种如上述的触觉再现器件的驱动方法,该驱动方法包括:
S01、向第二电极的第一梳状电极输入第一信号。
具体的,可以通过电极引线向第一梳状电极的第一梳柄电极输入第一信号。
S02、向第二电极的第二梳状电极输入第二信号;其中,第一信号和第二信号的电压信号不同。
具体的,可以通过电极引线向第二梳状电极的第二梳柄电极输入第二信号。这里对于第一信号和第二信号的具体类型不做限定;示例的,上述第一信号可以包括基准电压信号,该基准电压信号可以是接地信号;第二信号可以包括依据基准电压信号为中间值上下波动的脉冲信号,该脉冲信号可以是正弦波或者是方波信号。例如:第一信号可以包括接地信号,即第一梳状电极接地,第二信号可以包括交流信号,交流电压值可以为1-3kV/mm。
S03、向第一电极输入信号,使得第一电极与第二电极形成平行于压电部厚度方向的电场。其中,压电部厚度是指压电部沿垂直于衬底方向的厚度。
通过执行步骤S01-S03,可以使得第一梳状电极和第二梳状电极之间的压电部产生d33振动,同时使得第一电极和第二电极之间的压电部产生d31振动,从而增大压电部的整体振动,提高压电部的应变量,进而提高触觉再现器件的性能。
下面根据第一电极的具体结构说明第一电极的具体驱动情况。
可选的,第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于第二电极的多个第一梳齿电极在衬底上的正投影以内,此时,仅在第一梳状电极的下方设置有多个电极单元。
S03、向第一电极输入信号包括:
S010、向多个电极单元输入第三信号;第三信号和第一信号的电压信号不同。
需要说明的是,第三信号与第二信号可以选择同一电压信号,例如:第三信号与第二信号可以均为脉冲信号;或者,第三信号与第二信号也可以选择不同电压信号,考虑到降低设计难度,可以选择前者。
可选的,第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于第二电极的多个第二梳齿电极在衬底上的正投影以内,此时,仅在第二梳状电极的下方设置有多个电极单元。
S03、向第一电极输入信号包括:
S020、向多个电极单元输入第四信号;第四信号和第二信号的电压信号不同。
需要说明的是,第四信号与第一信号可以选择同一电压信号,例如:第四信号与第一信号可以均为接地信号;或者,第四信号与第一信号也可以选择不同电压信号,考虑到降低设计难度,可以选择前者。
可选的,第一电极的多个电极单元分为第一组和第二组,第一组电极单元在衬底上的正投影位于第二电极的多个第一梳齿电极在衬底上的正投影以内,第二组电极单元在衬底上的正投影位于第二电极的多个第二梳齿电极在衬底上的正投影以内,此时,在第一梳状电极和第二梳状电极的下方均设置有多个电极单元。
S03、向第一电极输入信号包括:
S031、向第一组电极单元输入第三信号;其中,第三信号与第一信号的电压信号不同。
S032、向第二组电极单元输入第四信号;其中,第四信号与第二信号的电压信号不同。
需要说明的是,第三信号与第二信号可以选择同一电压信号,例如:第三信号与第二信号可以均为脉冲信号;或者,第三信号与第二信号也可以选择不同电压信号,考虑到降低设计难度,可以选择前者。
第四信号与第一信号可以选择同一电压信号,例如:第四信号与第一信号可以均为接地信号;或者,第四信号与第一信号也可以选择不同电压信号,考虑到降低设计难度,可以选择前者。
本发明实施例另提供了一种如上述触觉再现器件的制作方法,该制作方法包括:
S10、在衬底上依次形成层叠设置的多个第一电极、多个压电部和多个第二电极;其中,第二电极包括:第一梳状电极和第二梳状电极;第一梳状电极包括:多个第一梳齿电极和连接多个第一梳齿电极的第一梳柄电极,第二梳状电极包括:多个第二梳齿电极和连接多个第二梳齿电极的第二梳柄电极,多个第一梳齿电极和多个第二梳齿电极相互交叉设置;第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个电极单元在衬底上的正投影位于第一梳状电极和第二梳状电极在衬底上的正投影以内。
上述第一电极和第二电极可以采用光刻工艺制作,当然还可以采用其它工艺制作,这里不做限定。在第二电极制作完成后,该制作方法还可以包括:
S11、对多个第二电极进行极化。
具体的,可以将第二电极中第一梳状电极接地,第二梳状电极接高压,使压电部的极化方向为平面上的方向。
可选的,衬底包括刚性衬底;形成多个压电部包括:采用磁控溅射工艺形成多个压电部。
其中,压电部的膜层厚度可以为0.5-2微米。相比于溶胶凝胶的方法,使用磁控溅射方法制备具有制备工序简单,膜层致密无裂纹,厚度可精确控制,成分均匀等优点。尤其是使用玻璃衬底时,避免了溶胶凝胶制备膜层过程中的反复加热与冷却而造成的玻璃基板破裂的问题。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种触觉再现器件,其特征在于,包括衬底、以及设置在所述衬底上呈阵列排布的多个压电单元;
各所述压电单元包括:依次层叠设置在所述衬底上的第一电极、压电部和第二电极;
所述第二电极包括:第一梳状电极和第二梳状电极;所述第一梳状电极包括:多个第一梳齿电极和连接多个所述第一梳齿电极的第一梳柄电极,所述第二梳状电极包括:多个第二梳齿电极和连接多个所述第二梳齿电极的第二梳柄电极,多个所述第一梳齿电极和多个所述第二梳齿电极相互交叉设置;
所述第一电极包括互不相连的多个电极单元,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于所述第一梳状电极和所述第二梳状电极在所述衬底上的正投影以内。
2.根据权利要求1所述的触觉再现器件,其特征在于,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
或者,多个所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内。
3.根据权利要求1所述的触觉再现器件,其特征在于,多个所述电极单元分为第一组和第二组,第一组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内,第二组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于多个所述第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内。
4.根据权利要求3所述的触觉再现器件,其特征在于,第一组所述电极单元和第二组所述电极单元间隔排布。
5.根据权利要求1所述的触觉再现器件,其特征在于,所述电极单元包括多个相连的子电极。
6.根据权利要求5所述的触觉再现器件,其特征在于,多个所述子电极呈网格状排布,或者,多个所述子电极平行排布。
7.根据权利要求1-6任一项所述的触觉再现器件,其特征在于,所述第一电极和所述第二电极的材料包括透明金属氧化物。
8.一种触觉再现装置,其特征在于,包括显示面板和权利要求1-7任一项所述的触觉再现器件;
其中,所述触觉再现器件设置在所述显示面板的出光侧,且被配置为根据所述显示面板的控制信号产生不同的振动,以改变所述触觉再现装置表面的有效摩擦系数。
9.一种如权利要求1-7任一项所述的触觉再现器件的驱动方法,其特征在于,所述方法包括:
向第二电极的第一梳状电极输入第一信号;
向第二电极的第二梳状电极输入第二信号;其中,所述第一信号和所述第二信号的电压信号不同;
向第一电极输入信号,使得所述第一电极与所述第二电极形成平行于压电部厚度方向的电场。
10.根据权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,所述第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向多个所述电极单元输入第三信号;所述第三信号和所述第一信号的电压信号不同。
11.根据权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,所述第一电极的多个电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向多个所述电极单元输入第四信号;所述第四信号和所述第二信号的电压信号不同。
12.根据权利要求9所述的驱动方法,其特征在于,所述第一电极的多个电极单元分为第一组和第二组,第一组所述电极单元在衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第一梳齿电极在所述衬底上的正投影以内,第二组所述电极单元在所述衬底上的正投影位于所述第二电极的多个第二梳齿电极在所述衬底上的正投影以内;
所述向第一电极输入信号包括:
向第一组所述电极单元输入第三信号;其中,所述第三信号与所述第一信号的电压信号不同;
向第二组电极单元输入第四信号;其中,所述第四信号与所述第二信号的电压信号不同。
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