CN115086830B - 一种定向显示装置及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定向显示装置及电子装置，所述定向显示装置包括显示屏和发声层，显示屏包括显示层和整体导电的底板，显示层设置于底板的外侧且靠近客户端，发声层设置于显示层和底板之间，发声层包括自显示层向底板方向相堆叠设置的第一电极、微结构和第二电极，显示层和第一电极构成发声层的振动层，第一电极和第二电极之间在微结构的作用下形成供振动层振动所需的空气间隙。本发明通过在现有显示屏的显示层和底板之间插入静电式的发声层，使得现有显示屏可以与发声层结合，实现屏幕的定向发声或传统屏幕发声，可应用于各种显示领域。

Description

一种定向显示装置及电子装置

技术领域

本发明涉及屏幕定向发声技术领域，具体涉及一种定向显示装置及电子装置。

背景技术

显示器件的超薄、窄边框、甚至全屏设计，留给发声装置的空间越来越小。而传统的发声装置体积较大，安装位置受到限制，在新一代的显示器件中很难有合适的位置和空间。因此，需要重新设计能够适应当前显示器件的需求的发声装置。

一些显示器件的生产厂商设计了以屏幕来进行发声的方式，屏幕发声技术作为一种表面音频技术，为多媒体视听设备音响提供了新的解决方案。目前，将显示器件与屏幕发声装置相结合的透明式屏幕定向扬声器正在研制中，利用屏幕自身振动作为扬声器，节约了传统扬声器的共振腔空间，同时定向传播特性满足了个人电子设备的隐私性要求和公众设备的互不干扰性要求。

如何将现有显示屏与定向扬声器相结合，使显示器可以集成屏幕定向发声、显示等多功能于一体，是目前需要解决的问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可与显示屏结合的定向显示装置及电子装置。

为实现上述目的，一方面，本发明提出了一种定向显示装置，包括显示屏和发声层，所述显示屏包括显示层和整体导电的底板，所述显示层设置于底板的外侧且靠近客户端，所述发声层设置于所述显示层和底板之间，所述发声层包括自显示层向底板方向相堆叠设置的第一电极、微结构和第二电极，所述显示层和所述第一电极构成所述发声层的振动层，所述第一电极和第二电极之间在所述微结构的作用下形成供所述振动层振动所需的空气间隙。

在一优选实施例中，所述显示屏为OLED显示屏、LED显示屏或LCD显示屏。

在一优选实施例中，所述显示层包括发光层，所述发声层设置于所述发光层和所述底板之间。

在一优选实施例中，所述显示层包括发光层和衬底，所述发声层设置于所述发光层和衬底之间，或者所述发声层设置于所述衬底和底板之间。。

在一优选实施例中，所述显示屏还包括保护层，所述保护层设置于显示层的外侧且靠近客户端。

在一优选实施例中，所述显示屏还包括偏光片，所述偏光片设置于所述保护层和显示层之间，或者所述偏光片设置于所述保护层和显示层之间且与保护层一体设置。

在一优选实施例中，所述第一电极包括第一导电层和第一边缘走线，所述第二电极包括第二导电层和第二边缘走线，所述第一边缘走线设置于所述第一导电层远离客户端的下表面的边缘，所述第二边缘走线设置于所述第二导电层靠近客户端的上表面的边缘，所述微结构位于所述第一导电层和第二导电层之间。

在一优选实施例中，所述第二导电层直接为所述底板，或者所述第二导电层设置于所述底板和第一电极之间。

在一优选实施例中，所述第一导电层和第二导电层采用氧化铟锡和/或纳米银，或者金属网格，或者金属网格与氧化铟锡或纳米银的复合结构。

在一优选实施例中，所述发声层还包括用于起绝缘作用的绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一电极和第二电极之间。

在一优选实施例中，所述第二导电层设置于所述底板靠近客户端的上表面时，所述第二导电层的方阻为毫欧级的。

在一优选实施例中，不同厚度的振动层配合不同形状的所述微结构，所述振动层的厚度为50um～1mm，所述微结构的大小为1cm以下，高度为2um～1mm，相邻两个微结构之间的中心距距离为10um～2cm。

在一优选实施例中，所述微结构排布形成多个按阵列排布的阵列单元，每个所述阵列单元为正六边形或正方形或其他规则或不规则形状。

在一优选实施例中，每个所述阵列单元的中心部设置一中心点，所述中心点的高度为边缘微结构的高度的一半以下。

在一优选实施例中，所述中心点和微结构采用丝印或曝光显影工艺实现。

在一优选实施例中，所述保护层为聚酰亚胺保护膜，所述微结构的材料采用干膜材料或透明油墨，所述透明油墨为聚酯或聚氨酯透明油墨。

另一方面，本发明提出了一种电子装置，包括上述所述的定向显示装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过在现有显示屏的显示层和底板之间插入静电式的发声层，使得现有显示屏可以与发声层结合，实现屏幕的定向发声或传统屏幕发声，可应用于各种显示领域。

2、本发明通过将显示屏的除底板外的其他层整体均作为声学发声层，将底板作为声学底座层，由于底板导电，所以可以直接将底板作为发声层的其中一个电极，或者在其表面设置的导电层可做到毫欧级别，可有效提高发声层的整体发声效率。

3、本发明通过将不同厚度的振动层配合不同形状、不同分布结构的微结构，且通过配合相应的参数设置及制备工艺，实现成品的整体透过率高，产生彩虹纹和摩尔纹概率低，且1KHz可听声声压级可达到70～80db。

4、本发明在发声单元的中部增设中间点，可以提高成品工作状态下的可靠性。

附图说明：

图1为本发明定向显示装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中发声层位于衬底和底板之间的结构示意图；

图3为本发明一实施例中发声层位于发光层和衬底之间的结构示意图；

图4为本发明一实施例中将底板直接作为第二电极的第二导电层的结构示意图；

图5为本发明另一实施例中发声层的结构示意图；

图6为本发明另一实施例中发声层位于衬底和底板之间的结构示意图；

图7为本发明同一厚度振动层对应微结构不同中心距的频率响应仿真曲线图；

图8为本发明不同厚度振动层的频率响应仿真曲线图。

附图标记为：

1、发声层，11、第一电极，111、第一导电层，112、第一边缘走线，12、微结构，13、第二电极，131、第二导电层，132、第二边缘走线，14、绝缘层，141、第一绝缘层，142、第二绝缘层，2、显示层，21、发光层，22、衬底，3、底板，4、偏光片，5、保护层，6、中心点。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本发明所揭示的一种定向显示装置及电子装置，通过在现有显示屏的显示层和底板之间插入静电式的发声层，使得现有显示屏可以与发声层结合，实现屏幕的定向发声，可应用于各种显示领域。

如图1所示，本发明实施例所揭示的一种定向显示装置，包括显示屏和发声层1，其中，显示屏包括显示层2和整体导电的底板3，发声层1则插设于显示层2和底板3之间，也就是说，除底板3外，底板3以上的所有层叠(包括显示层2和发声层1)整体作为声学发声层，底板3则作为声学底座层，在一实施例中，底板3可为SUS不锈钢板，厚度可采用150um。本发明的定向显示装置实现显示屏在能显示的同时也可以定向发声。

具体地，显示层2设置于底板3的外侧且靠近客户端设置，结合图2和图3所示，其具体可包括发光层21和衬底22，其中，发光层21位于靠近客户端的最外侧，衬底22位于发光层21和底板3之间。实施时，显示屏具体可采用OLED显示屏、LED显示屏或LCD显示屏，当显示屏为OLED显示屏时，发光层21具体可为OLED发光层，可采用的厚度为40um；衬底22可为聚酰亚胺PI衬底，可采用的厚度为50um。

实施时，发声层1可以插设在发光层21和衬底22之间，如图3所示，或者设置于衬底22和底板3之间，如图2所示。

本实施例中，结合图2～图6所示，发声层1具体包括自显示层向底板方向相堆叠设置的第一电极、微结构和第二电极，其中，第一电极11包括第一导电层111和第一边缘走线112，第二电极13包括第二导电层131和第二边缘走线132，第一边缘走线112设置于第一导电层111远离客户端的下表面的边缘，第二边缘走线132设置于第二导电层131靠近客户端的上表面的边缘，微结构12位于第一导电层111和第二导电层131之间。

实施时，第二导电层131可以直接采用可导电的底板3，如图4所示，也就是说直接将底板3作为第二导电层131，第二边缘走线132则设置于底板3远离客户端的下表面的边缘，此时，底板3和第二边缘走线132构成第二电极11。当然也可以在底板3靠近客户端的上表面上设置第二导电层131，如图2所示。但在图2所示的该实施例中，由于未做表面处理的底板3，其自身时整体导电，所以底板3上的第二导电层131的方阻可以为毫欧级的。由于导电层方阻越低越有利于产品整体声压级的提高，所以这种将底板3作为第二电极11或者第二电极11一部分的方案可以有效提高产品的整体发声效率。另外，由于产品整体的透光要求，本发明的第一导电层111和第二导电层131可采用氧化铟锡或者纳米银，或者氧化铟锡加纳米银，或者金属网格(metalmesh)，或者金属网格与氧化铟锡或纳米银的复合结构。实施时，第一导电层111和第二导电层131的方阻由于透光率要求一般大于10欧，但是第二导电层131由于底板3的自身导电性，可以做到毫欧级别的。

优选地，第一电极11和第二电极13之间还设置有用于使第一电极11和第二电极13之间绝缘的绝缘层14，绝缘层14的结构可以有多种，如可以在第一导电层111和第一边缘走线112的下方做整面覆盖住第一导电层111和第一边缘走线112的第一绝缘层141，同时在第二导电层131和第二边缘走线132的上方做整面覆盖住第二导电层131和第二边缘走线132的第二绝缘层142，或者只在一侧做整面绝缘层，如只在第一导电层111和第一边缘走线112的下方做整面覆盖住第一导电层111和第一边缘走线112的第一绝缘层141，又或者只在第二导电层131和第二边缘走线132的下方做整面覆盖住第二导电层131和第二边缘走线132的第二绝缘层142。又如也可以在第一边缘走线112的下方做覆盖住第一边缘走线112的第一边框绝缘层(图未示)，同时在第二导电层131和第二边缘走线132的上方做整面覆盖住第二导电层131和第二边缘走线132的第二绝缘层142又或者只在第二导电层131上做只覆盖住第二导电层131的第二中部绝缘层(图未示)；反之，也可以在第二边缘走线132的上方做覆盖住第二边缘走线132的第二边框绝缘层(图未示)，同时在第一导电层111和第一边缘走线112的下方做整面覆盖住第一导电层111和第一边缘走线112的第一绝缘层141又或者只在第一导电层111下方做只覆盖住第一导电层111的第一中部绝缘层(图未示)。当然，其他可实现第一电极11和第二电极13之间绝缘的绝缘层14结构同样也适用本发明，只要绝缘层14满足成品测试400V以上击穿电压即可，厚度可以根据材质变化而变化，即不限于这里所列举的这几种方式。

微结构12可以选择设置在第一绝缘层141的下方，也可以选择在第二绝缘层142上，优选在第二绝缘层142上，这样可以减小整个振动层的厚度，从而提高产品整个的声压级。实施时，微结构12的形状可以有多种，如圆柱状、三棱柱状、正方体状等，对应的横截面的形状即分别为圆形、三角形和方形。另外，理论上来说微结构的尺寸越小，最终成品的整体透过率是越高的，产品产生的彩虹纹和摩尔纹的概率是越低的，经试验，微结构12的大小可以设置为1cm以下，优选为600um以下，一般选取50um～100um。微结构12高度可设置为2um～1mm，优选为10um～17um。且理论上来说，微结构12之间的中心距距离越小，产品的谐振频率越高，但产品的整体透过率会越低；反之，微结构12之间的中心距距离越大，产品的谐振频率越低，但产品的整体透过率会越高，所以要选取相应的中心距来满足产品谐振频率高的同时，又要保证产品可达到高的产品透过率。经试验，相邻两个微结构12之间的中心距距离可设置为10um-2cm，优选为0.1mm-10mm，如具体可采用1.1mm的中心距离，此时，可以满足产品谐振频率高的同时，又能保证产品可达到高的产品透过率。实施时，微结构12可选用高透光率的干膜材料，或者聚酯，聚氨酯等的透明油墨。第一电极11和第二电极13之间在微结构12的作用下形成供振动层振动所需的空气间隙。

另外，不同厚度的振动层配合不同形状的微结构12，具体地，振动层的厚度可设置为50um～1mm。不同厚度的振动层需要搭配微结构12不同的中心距图案，在一定工作电压下，效率才能达到最大。如图7所示，为100um厚度振动层搭配不同中心距的频率响应声学仿真图。从图中可以看出，微结构12之间的中心距距离越小，产品的谐振频率越高，声压级越大；如图8所示，为不同厚度的振动层对应的频率响应声学仿真图。从图8中可以看出，振动层整体的厚度降低，产品的谐振频率越高，声压级越大。当然微结构12的形状和振动层的厚度等也不限于这里所限定的，其他满足声学仿真需求的大小、高度等的微结构12、振动层也适用本发明。

微结构12也可以排布形成多个按阵列排布的阵列单元(图未示)，每个阵列单元可以是正六边形或正方形或其他规则或不规则形状。

优选地，如图5所示，每个阵列单元的中心部可以增设一中心点6，可有效提高产品工作状态下的可靠性。实施时，中心点6的高度可设置为边缘微结构的高度的一半以下，如边缘微结构的高度为10um～17um，则中心点6的高度可设置为5um～8um。一般设计为5um～8um最佳。由于制程工艺和材料限制，丝印制程和曝光显影制程较容易实现中心点高度为5um～8um：丝印5um～8um可调节油墨粘度和搭配网版材质实现；干膜显影制程可选择原材厚度在5um～8um透明干膜，配合压膜曝光显影制程即可。

优选地，显示屏还可包括保护层5，保护层5实施时可采用聚酰亚胺(CPI)保护膜，或者其他材质的保护膜，保护膜的厚度可采用10um～80um，常用的几个优选厚度值分别为12um、25um、30um、50um、80um。且实施时，CPI保护膜可采用单层或多层，多层时，CPI保护膜之间全贴合。

在另一实施例中，显示屏还可包括偏光片(POL)4，偏光片4一般位于保护层5的下方(也就是靠近显示层2的一侧)，或者也可与保护层5一体设置。实施时，偏光片4的厚度一般为50um以上，常用的几个优选厚度分别为50um、70um、80um；当与保护层5一体设置时，常用厚度为80um。另外，偏光片4的下方是显示层2，或者在其他实施例中，偏光片4的下方是光学补偿膜(Cop，图未示)，光学补偿膜的下方是显示层2，也就是说，偏光片4设置于保护层5和显示层2之间，光学补偿膜5设置于偏光片4和显示层2之间。实施时，光学补偿膜的厚度一般为20um～40um，如可以采用30um。

如图3所示，当发声层1设置于发光层21和衬底22之间时，第一导电层111设置于靠近客户端一侧的发光层21的下方，第二导电层131则设置于靠近显示层一层的衬底的上方，此时，发光层21以上的层叠层(包括保护层5、偏光片4)、发光层21和第一电极11或发光层21以上的层叠层、发光层21、第一电极11和第一绝缘层141构成发声层1的振动层，除振动层外的其他结构则构成定向显示装置的底座。

如图2所示，当发声层1设置于衬底22和底板3之间时，第一导电层111设置于衬底的下方，第二导电层131则设置于底板的上方，此时，发光层21以上的层叠层(包括保护层5、偏光片4)、发光层21、衬底22和第一电极11或发光层21以上的层叠层、发光层21、衬底22、第一电极11和第一绝缘层141构成发声层1的振动层，除振动层外的其他结构则构成定向显示装置的底座。

本发明在将声学发声层与声学底座层进行框贴前，需要保证声学发声层得张紧度，在一实施例中，将声学发声层在框贴前保证全部老化完毕，尺寸不会在高温(一般为150℃)下造成涨缩，之后采用张紧治具或者张紧贴合机台，保证声学发声层一定张进度与声学底座层贴合，贴合后在声学发声层得四边采用AB胶或者硅胶再加热或者UV光照条件下固化，且固化过程中始终不撤掉张紧机制。在另一实施例中，声学发声层在框贴前保留材料涨缩空间，不采用任何张紧机制，如治具和机台，将声学底座层与上层的声学发声层框贴，声学发声层四边采用AB胶或者硅胶在加热或者UV光照条件下固化，且固化温度和时间与声学发声层涨缩节点温度和时间保持一致，如在一种实施案例中，横向(TD)和纵向(MD)方向＜1％的光学级PET膜材，其老化温度在150度，老化时间为1h，则采取150度以下固化的AB胶或硅胶，其热缩温度采用不低于150度，时间不低于1h。

本发明还揭示了一种电子装置，包括上述的定向显示装置，如电脑、电视、平板等需要用到显示器件的电子设备，即本发明可应用于各种显示领域，在实现显示的同时也可以定向发声，私密性比较好。

本发明的优点在于，1、本发明通过在现有显示屏的显示层和底板之间插入静电式的发声层，使得现有显示屏可以与发声层结合，实现屏幕的定向发声，可应用于各种显示领域。2、本发明通过将显示屏的除底板外的其他层整体均作为声学发声层，将底板作为声学底座层，由于底板导电，所以可以直接将底板作为发声层的其中一个电极，或者在其表面设置的导电层可做到毫欧级别，可有效提高发声层的整体发声效率。3、本发明通过将不同厚度的振动层配合不同形状、不同分布结构的微结构，且通过配合相应的参数设置及制备工艺，实现成品的整体透过率高，产生彩虹纹和摩尔纹概率低，且1KHz可听声声压级可达到70～80db。4、本发明在发声单元的中部增设中间点，可以提高成品工作状态下的可靠性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (15)

1.一种定向显示装置，其特征在于，包括显示屏和发声层，所述显示屏包括显示层和整体导电的底板，所述显示层设置于底板的外侧且靠近客户端，所述发声层设置于所述显示层和底板之间，所述发声层包括自显示层向底板方向相堆叠设置的第一电极、微结构和第二电极，所述显示层和所述第一电极构成所述发声层的振动层，所述第一电极和第二电极之间在所述微结构的作用下形成供所述振动层振动所需的空气间隙；所述底板直接作为所述第二电极或者作为所述第二电极的一部分，不同厚度的振动层配合不同形状的所述微结构，所述振动层的厚度为50um～1mm，所述微结构的大小为1cm以下，高度为2um～1mm，相邻两个微结构之间的中心距距离为10um～2cm。

2.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述显示屏为OLED显示屏、LED显示屏或LCD显示屏。

3.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述显示层包括发光层，所述发声层设置于所述发光层和所述底板之间。

4.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述显示层包括发光层和衬底，所述发声层设置于所述发光层和衬底之间，或者所述发声层设置于所述衬底和底板之间。

5.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述显示屏还包括保护层，所述保护层设置于显示层的外侧且靠近客户端。

6.如权利要求5所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述显示屏还包括偏光片，所述偏光片设置于所述保护层和显示层之间，或者所述偏光片设置于所述保护层和显示层之间且与保护层一体设置。

7.如权利要求1～6任一所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述第一电极包括第一导电层和第一边缘走线，所述第二电极包括第二导电层和第二边缘走线，所述第一边缘走线设置于所述第一导电层远离客户端的下表面的边缘，所述第二边缘走线设置于所述第二导电层靠近客户端的上表面的边缘，所述微结构位于所述第一导电层和第二导电层之间。

8.如权利要求7所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述第二导电层直接为所述底板，或者所述第二导电层设置于所述底板和第一电极之间。

9.如权利要求7所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层采用氧化铟锡和/或纳米银，或者金属网格，或者金属网格与氧化铟锡或纳米银的复合结构。

10.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述发声层还包括用于起绝缘作用的绝缘层，所述绝缘层设置于所述第一电极和第二电极之间。

11.如权利要求8所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述第二导电层设置于所述底板靠近客户端的上表面时，所述第二导电层的方阻为毫欧级的。

12.如权利要求1所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述微结构排布形成多个按阵列排布的阵列单元，每个所述阵列单元为正六边形或正方形或其他规则或不规则形状。

13.如权利要求12所述的一种定向显示装置，其特征在于，每个所述阵列单元的中心部设置一中心点，所述中心点的高度为边缘微结构的高度的一半以下。

14.如权利要求6所述的一种定向显示装置，其特征在于，所述保护层为聚酰亚胺保护膜，所述微结构的材料采用干膜材料或透明油墨，所述透明油墨为聚酯或聚氨酯透明油墨。

15.一种电子装置，其特征在于，包括上述权利要求1～14任意一项所述的定向显示装置。