CN105784254A - 一种柔性压力传感器及触摸屏 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种柔性压力传感器及触摸屏。该柔性压力传感器包括介质层以及位于所述介质层上方的第一电极层和位于所述介质层下方的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层同时为金属网格透明电极层或金属纳米线透明电极层。本发明实施例通过采用上述技术方案，将金属网格透明电极或金属纳米线透明电极作为电极层，可以大大提高柔性压力传感器的柔性，避免电极出现龟裂的情况，提高柔性压力传感器电极的通透性，还可以极大的减小电极与柔性衬底所产生的内应力，从而提高柔性压力传感器的实用性，扩大柔性压力传感器的使用领域，并可以将介质层与第二电极层相邻的一侧制为倒金字塔结构,进一步提高柔性压力传感器的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种压力传感器及触摸屏。
背景技术
近年来，随着微电子技术、新材料制备工艺的发展，柔性压力传感器越来越多的被应用到了电子皮肤、可穿戴电子设备、智能机器人等领域。
柔性压力传感器通常包含电极层、介质层和支承层。目前，在制作柔性压力传感器时多采用氧化铟锡(IndiumTinOxides，ITO)作为柔性压力传感器的透明电极。作为一种N型铟锡氧化物半导体，ITO具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线，因此，常被喷涂在玻璃、塑料及电子显示屏上用作透明电极。但是，ITO材料本身具有较高的脆性，弯曲角度不能太大，否则极易出现龟裂，影响电极的导通性，限制了柔性压力传感器的进一步发展和应用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种柔性压力传感器及触摸屏，以解决现有技术中柔性压力传感器电极具有较高的脆性，易出现龟裂，影响电极通透性的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种柔性压力传感器，包括：介质层以及位于所述介质层上方的第一电极层和位于所述介质层下方的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层同时为金属网格透明电极层或金属纳米线透明电极层。
进一步地，所述金属网格为菱形金属网格；所述金属纳米线透明电极层为银纳米线透明电极层。
进一步地，所述介质层与所述第二电极层相邻的一侧为侧截面是三角形、矩形、梯形或圆弧形的几何体结构。
进一步地，所述介质层与所述第二电极层相邻的一侧为倒金字塔结构。
进一步地，所述第一电极层和所述第二电极层的厚度为50nm，所述介质层厚度为100μm，所述倒金字塔结构的厚度(高度)为20μm。
进一步地，所述介质层为柔性高分子材料。
进一步地，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷。
进一步地，所述柔性压力传感器还包括：支撑层，位于与所述介质层的倒金字塔相邻的第二电极层的另一侧，用于支撑所述第二电极层。
进一步地，所述柔性压力传感器为电容式柔性压力传感器。
第二方面，本发明实施例还提供了一种触摸屏，包括：本发明任一实施例提出的柔性压力传感器。
本发明实施例提供的柔性压力传感器，利用金属网格透明电极或金属纳米线透明电极制备所述柔性压力传感器的第一电极层和第二电极层，采用柔性高分子材料制备介质层，可以大大提高柔性压力传感器的柔性，避免电极出现龟裂的情况，提高柔性压力传感器电极的通透性，同时采用金属网格透明电极能极大的减小电极与柔性衬底所产生的内应力，从而提高柔性压力传感器的实用性，扩大柔性压力传感器的使用领域，并可以将介质层与第二电极层相邻的一侧制为倒金字塔结构,进一步提高柔性压力传感器的灵敏度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例一提供的柔性压力传感器的结构示意图；
图2A-图2G为本发明实施例一提供的柔性压力传感器电极层的制备工艺示意图；
图3A-图3G为本发明实施例一提供的柔性压力传感器介质层的制备工艺示意图；
图4所示为本发明实施例二提供的触摸屏的阵列基板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
本发明实施例一提供一种柔性压力传感器。图1是本发明实施例一提供的柔性压力传感器的结构示意图，如图1所示，所述柔性压力传感器包括：
介质层120以及位于所述介质层120上方的第一电极层110和位于所述介质层120下方的第二电极层130，其中，所述第一电极层110和所述第二电极层130同时为金属网格透明电极层或金属纳米线透明电极层。
在此，第一电极层110和第二电极层130是完全相同的两个电极层，即，当第一电极层110为金属网格透明电极层时，第二电极层130应为同样材料制备的金属网格透明电极层；当第一电极层110为金属纳米线透明电极层时，第二电极层130应为同样材料制备的金属纳米线透明电极层。
在此，需要指出的是，制备网格形状透明电极的材料不一定必须为金属，还可以是其他一些非金属材料或高分子材料，例如，PET(PolyethyleneTerephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(PolyethyleneNaphthalate，聚萘二甲酸乙二醇酯)或石墨烯、碳纳米管等，但是，考虑到网格形状透明电极的导电性、柔性和延展性，以及网格形状透明电极的生产效率，优选的，可以采用金属材料或者合金来制备该网格形状透明电极，即金属网格透明电极。金属网格透明电极的网格形状可以制备成任意形状，例如，可以制备成菱形、矩形或六边形等，此处不作限制。
进一步地，所述金属网格为菱形金属网格；所述金属纳米线透明电极层为银纳米线透明电极层。
根据光学相关知识可知，当两金属线相互交搭在一起时，通常会产生云纹效应。这里，云纹效应指的是观察者从网格线相互平行角度观察，会出现明暗相间的云纹的现象，云纹效应的强弱通常会受到线距和观察者观察角度的影响，因此，优选的，可以将金属网格透明电极的金属网格制备成菱形结构，以降低观察者观察金属网格产生的云纹效应。
示例性的，当第一电极层110和第二电极层130均为金属网格透明电极层时，制备该金属网格透明电极的材料可以为任意的金属或者合金，例如，可以选用金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、铬(Cr)、镍(Ni)等。此时，如果需要提高金属网格透明电极层的性能，优选的，可以选用金材料来制备该金属网格透明电极；如果需要降低金属网格透明电极层的制作成本，优选的，可以选用铜材料来制备该金属网格透明电极。
当第一电极层110和第二电极层130均为金属纳米线透明电极层时，制备该金属纳米线透明电极层的材料可以为任意的金属或者合金，例如，可以选用金、银、铜等，此处不作限制。优选的，所述金属纳米线透明电极层为银纳米线透明电极层。
当第一电极层110和第二电极层130为金属网格透明电极层时，可以采用黄光工艺或纳米压印工艺制备得到第一电极层110和第二电极层130。其中，在半导体行业里，将硅片等晶片进行涂胶、软烘、曝光、显影和/或硬烤等操作，使其光刻出一定图形的工艺称为黄光工艺，黄光工艺是精细电路的主要制备工艺之一；纳米压印工艺是一种将一具有纳米图案的模板以机械力(高温、高压)在涂有高分子材料的硅基板上等比例压印复制纳米图案的技术，其加工分辨力只于模板图案的尺寸有关，而不受光学光刻的最短曝光波长的物理限制，具有产量高、成本低和工艺简单的优点，是纳米尺寸电子器件的重要制作技术，根据制备工艺的不同，通常可分为热压印光刻技术、紫外硬化压印光刻技术、软压印光刻技术和激光辅助直接光刻技术等。
示例性的，如图2A-图2G所示，第一电极层110和第二电极层130的制备过程可以为：
a、清洗衬底并将其烘干(如图2A所示)。其中，衬底可以是较硬或较软的透明聚合物，如PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)或PET等。
b、对衬底进行表面处理以使衬底表面变得粗糙，从而增加衬底和金属薄膜之间的粘附力(如图2B所示)。在对沉底进行表面处理时，可以采用等离子体处理技术对其进行表面处理，等离子体可以采用氧等离子体或臭氧等离子体等，此处不作限制。示例性的，当采用等离子对沉底表明进行处理时，可以施加范围为5mT-20mT的压力对衬底进行轰击，对衬底轰击时，轰击时间不宜过长(通常应不超过30s)以免影响衬底的透过，例如对衬底轰击的时间可以为10s-20s。优选的，可以采用氧等离子体对衬底表面进行处理，轰击时的压力可以为8mT，轰击时间可以为15s。
c、采用蒸镀或溅射工艺在衬底表面镀金属薄膜(如图2C所示)。其中，蒸镀指的是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基片表面析出的过程；溅射指的是在真空状态下以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面的过程。在此，金属薄膜可以是Cu、Au、Al、Cr、Ni等，优选的，可以采用Cr5nm+Cu200nm(即，厚度为5nm的Cr和厚度为200nm的Cu)以增加金属薄膜的粘附力并降低材料成本。
d、对金属薄膜进行表面处理并在金属薄膜表面涂覆光刻胶(或压力胶)(如图2D所示)。示例性的，可以采用化学药剂对金属薄膜进行表面处理，以提高金属薄膜与光刻胶(或压力胶)之间的粘附力。
e、在光刻胶(或压力胶)表面放置掩膜板，并采用黄光工艺(或纳米压印工艺)将掩膜层上的图形转移到光刻胶(或压力胶)上面(如图2E所示)。示例性的，采用黄光工艺实现图形转移时，可以采用普通2μm以下的黄光照射覆盖有掩膜板的光刻胶表面。
f、对金属薄膜进行刻蚀，以实现光刻胶图形转移到金属薄膜上(如图2F所示)。在此，对金属薄膜进行刻蚀时，可以采用湿法刻蚀，也可以采用干法刻蚀，此处不作限制。其中，湿法刻蚀是一种将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术；干法刻蚀是一种用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，通常可分为物理性刻蚀、化学性刻蚀和物理化学刻蚀三种。
g、在刻蚀完成的金属薄膜表面涂覆光学保护胶，以防止金属薄膜被腐蚀(如图2G所示)，在实际制备时，该步骤有时可以省略。
进一步地，所述介质层120与所述第二电极层130相邻的一侧为侧截面是三角形、矩形、梯形或圆弧形的几何体结构。例如，介质层120与第二电极层130相邻的一侧可以为圆锥体、圆柱体、截面为梯形的六面体、球体或半球体等几何体结构，此处不作限制。
进一步地，所述介质层120与所述第二电极层130相邻的一侧为倒金字塔结构。在此，介质层120的倒金字塔部分为尖形结构，受力时变化较灵敏，可以提高柔性压力传感器的灵敏度；介质层120的非倒金字塔区域可以对第一电极层110起到支撑作用，从而避免第一电极层110出现塌陷的情况。
进一步地，所述第一电极层110和所述第二电极层130的厚度为50nm；所述介质层120厚度为100μm，所述倒金字塔结构的厚度(高度)为20μm。
在制备第一电极层110和第二电极层130时，电极层的厚度应进行合理设置，若电极层设置过厚，会影响第一电极层110和第二电极层130的透光性；若电极层设置过薄，又会降低第一电极层110和第二电极层130的导电性。示例性的，第一电极层110和第二电极层130的厚度的范围可以为30-500nm，，综合考虑电极层厚度对第一电极层110和第二电极层130透光性能和导电性能的影响，优选的，第一电极层110和第二电极层130的厚度可以设置为50nm。
当介质层120倒金字塔结构和介质层120非倒金字塔区域的厚度比比值太大时，虽然可以进一步提高柔性压力传感器的灵敏度，但会使得介质层120不能对第一电极层110起到很好的支撑作用，导致第一电极层110出现塌陷的情况；当该比值太小时，虽然可以避免第一电极层110出现塌陷的情况，但是会降低柔性压力传感器的灵敏度，因此，在进行实际生产时，应合理设计介质层120倒金字塔结构和介质层120非倒金字塔区域的厚度比。示例性的，介质层120的厚度范围可以为5-500μm，相应的，介质层120倒金字塔结构厚度(高度)的范围可以为5-100μm，优选的，介质层120的厚度可以设置为100μm，介质层120倒金字塔结构的厚度(高度)可以设置为20μm，此时，相应的，介质层120非倒金字塔区域的厚度为80μm。
进一步地，所述介质层120为柔性高分子材料。在此，该柔性高分子材料需为透明材料，因为聚二甲基硅氧烷具有无味、透明度高、耐热性、耐寒性、导热性、防水性、透光性(透光率100％)、良好的化学稳定性、黏度随温度变化小、表面张力小等特点，所以，优选的，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷。
示例性的，如图3A-3G所示，本发明实施例提出的介质层120的制备过程可以为：
A、对硅片进行清洗和烘干(如图3A所示)。
B、在硅片表面镀一层二氧化硅(SiO2)薄膜作为图形转移时的过渡层，从而对硅片衬底起到保护作用(如图3B所示)。在向硅片表面镀二氧化硅薄膜时，可以采用PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)工艺，也可以采用LPCVD(LowPressureChemicalVaporDeposition，低压力化学气相沉积法)等其他化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，CVD)工艺，还可以采用溅射的方式将二氧化硅镀到硅片表面。其中，PECVD工艺是一种借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，进而在基片上沉积出所期望的薄膜的技术，PECVD工艺具有基本温度低、沉积速率快、成膜质量好、针孔较少、不易龟裂等优点，因此，优选的，可以采用PECVD工艺将二氧化硅镀到硅片表面。
C、在二氧化硅薄膜表面涂覆光刻胶(或压力胶)，并采用黄光工艺(或纳米压印工艺)将掩膜板上的图形转移到光刻胶(或压力胶)上(如图3C所示)。
D、干法刻蚀二氧化硅薄膜，从而将光刻胶(或压力胶)图形转移到二氧化硅薄膜上(如图3D所示)。在此，可以采用RIE(ReactiveIonEtching，反应离子刻蚀)或ICP-CVD(InductiveCoupledPlasma-ChemicalVaporDeposition，感应耦合等离子体-化学气相沉积)设备刻蚀二氧化硅薄膜；在对二氧化硅薄膜进行干法刻蚀时，可以选用氟化硫或氟化碳等可以与二氧化硅产生化学反应的气体来进行刻蚀，此处不作限制。
E、采用氢氧化钾(KOH)刻蚀体系刻蚀出倒金字塔结构的硅模板(如图3E所示)。其中，氢氧化钾为液体，采用湿法刻蚀工艺对硅片进行刻蚀以形成硅模板。硅是各向异性的材料，在采用氢氧化钾对硅片进行刻蚀时，硅片100和110方向刻蚀速度比较快，111方向刻蚀速度比较慢，因此可以在硅片上刻蚀出倒金字塔结构以形成具有倒金字塔结构的硅模板。
F、去除硅模板表面的光刻胶(或压力胶)，并在硅模板表面旋涂一定厚度的PDMS(如图3F所示)。优选的，PDMS液体的主液和凝固剂的比例可以为10:1，从而在保证PDMS可以对第一电极层起到支撑作用的前提下提高PDMS介质层的柔性。
G、对涂覆的PDMS进行烘干、揭膜以得到具有倒金字塔结构的介质层(如图3G所示)。
进一步地，所述柔性压力传感器还包括：支撑层140，位于与所述介质层120的倒金字塔相邻的第二电极层130的另一侧，用于支撑所述第二电极层130。
在此，如果柔性压力传感器的第二电极层130较硬、受力时能独自维持当前形状，则可以不设置支撑层140；如果柔性压力传感器的第二电极层130非常柔软，受力时无法维持当前形状，则需要在第二电极层130的下面设置支承层140，以对第二电极层130起到支撑的作用，从而保证柔性压力传感器性能的稳定性。
进一步地，所述柔性压力传感器为电容式柔性压力传感器。
其中，压力传感器是一种能感受外界压力，并能将感受到的外界压力按照一定的规律变换成为电信号或其他形式的信息输出，以满足信息的传输、处理和/或控制等要求的传感器。本发明实施例提出的柔性压力传感器既可以是电容式压力传感器，也可以是电阻式压力传感器，但是，考虑到传感器的灵敏度以及制备的难易程度，优选的，本发明实施例提出的柔性压力传感器可以为电容式柔性压力传感器。
本发明实施例通过采用上述技术方案，利用金属网格透明电极或金属纳米线透明电极制备所述柔性压力传感器的第一电极层和第二电极层，采用柔性高分子材料制备介质层，并将介质层与第二电极层相邻的一侧制为倒金字塔结构，可以大大提高柔性压力传感器的柔性，避免电极易出现龟裂的情况，提高柔性压力传感器电极的通透性，同时采用金属网格透明电极能极大的减小电极与柔性衬底所产生的内应力，从而提高柔性压力传感器的实用性，扩大柔性压力传感器的使用领域。
此外，同采用ITO作为电极层制备的柔性压力传感器相比，倒金字塔结构能够量产，可以降低柔性压力传感器的制造成本；通过上述制备工艺制备得到的第一电极层和第二电极层的各透明电极可以达到纳米级别，在保证电极透过率的前提下，可以明显降低电极的方阻值(采用本发明实施例制备得到的电极方阻可以达到5Ω/sq以下，而采用ITO制备的电极一般只能达到50Ω/sq左右)，有效地提高电极层的最大制备尺寸(采用本发明实施例可以制备得到尺寸为50寸以上的电极层，而采用ITO制备的电极层尺寸一般只能做到10-12寸)，因此可以被广泛的应用到大面积、柔性可弯曲机器人用人造皮肤，以及可穿戴电子器件等具有巨大的市场需求量的相关应用领域，满足人们对柔性压力传感器柔性和导通性的需求。
实施例二
本发明实施例二提供一种触摸屏，图4所示为本实施例提供的触摸屏的阵列基板的结构示意图，本实施例以上述实施例为基础，本实施例所述的触摸屏的阵列基板410上配置有本发明任一实施例所述的柔性压力传感器420。
本实施例提出的触摸屏，利用金属网格透明电极或金属纳米线透明电极制备所述柔性压力传感器的第一电极层和第二电极层，采用柔性高分子材料制备介质层，可以大大提高柔性压力传感器的柔性，避免电极出现龟裂的情况，提高柔性压力传感器电极的通透性，同时采用金属网格透明电极能极大的减小电极与柔性衬底所产生的内应力，从而提高柔性压力传感器的实用性，扩大柔性压力传感器的使用领域，并可以将介质层与第二电极层相邻的一侧制为倒金字塔结构,进一步提高柔性压力传感器的灵敏度。此外，因为本发明上述实施例提出的柔性压力传感器具有很高的灵敏度，所以，本实施例提出的触摸屏还可以根据用户触摸压力的大小产生不同的控制指令进而产生不同的操作(如玩游戏时所使用技能力度的大小等)，而不需要再去点击其他的按键进行选择控制，从而简化用户的操作步骤，提高人们对手机和平板电脑等触摸屏设备的使用体验。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括介质层以及位于所述介质层上方的第一电极层和位于所述介质层下方的第二电极层，
所述第一电极层和所述第二电极层同时为金属网格透明电极层或金属纳米线透明电极层。
2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述金属网格为菱形金属网格；所述金属纳米线透明电极层为银纳米线透明电极层。
3.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述介质层与所述第二电极层相邻的一侧为侧截面是三角形、矩形、梯形或圆弧形的几何体结构。
4.根据权利要求3所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述介质层与所述第二电极层相邻的一侧为倒金字塔结构。
5.根据权利要求4所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层的厚度为50nm，所述介质层厚度为100μm，所述倒金字塔结构的厚度(高度)为20μm。
6.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述介质层为柔性高分子材料。
7.根据权利要求6所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性高分子材料为聚二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，还包括：
支撑层，位于与所述介质层的倒金字塔相邻的第二电极层的另一侧，用于支撑所述第二电极层。
9.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述柔性压力传感器为电容式柔性压力传感器。
10.一种触摸屏，其特征在于，包括：权利要求1-9任一所述的柔性压力传感器。
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|---|---|
| CN (1) | CN105784254A (zh) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106095193A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-11-09 | 江苏日久光电股份有限公司 | 具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器 |
| CN106370324A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 基于共形石墨烯的电容式压力传感器及其制备方法 |
| CN106802200A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-06 | 北京航空航天大学 | 一种柔性矢量触滑觉复合传感器 |
| CN106813811A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-09 | 南京大学 | 一种高灵敏度电容型柔性压力传感器 |
| CN106843622A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-13 | 赵宗轩 | 采用Ag ITO制作电容触摸屏功能片的制作方法 |
| CN106959175A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-18 | 合肥工业大学 | 一种基于金字塔结构的全柔性电容式滑触觉传感器 |
| CN107204289A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制作方法、显示面板 |
| CN107664545A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-06 | 南京外国语学校 | 一种以天然微结构为模板的电容型柔性压力传感器 |
| CN108200242A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 张文翰 | 一种防折弯的手机 |
| CN109407872A (zh) * | 2017-08-17 | 2019-03-01 | 上海和辉光电有限公司 | 一种柔性触控传感器及其制备方法、显示面板、显示装置 |
| CN109696260A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-30 | 电子科技大学 | 一种新型压力敏感元结构 |
| CN110403592A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 五邑大学 | 一种腕带式心率计 |
| CN110542494A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-12-06 | 浙江大学 | 一种基于复合结构介质层的电容式柔性三维力触觉传感器 |
| WO2019242412A1 (zh) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控结构、触控方法和触控装置 |
| CN111488077A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-08-04 | Tcl华星光电技术有限公司 | 触控面板以及显示装置 |
| CN114354029A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-15 | 北京航空航天大学 | 柔性碳纳米管复合薄膜制备方法、柔性传感器及制备方法 |
| CN114705332A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-05 | 西安思微传感科技有限公司 | 一种高灵敏度低非线性压力传感器及制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102339179A (zh) * | 2010-07-16 | 2012-02-01 | 义隆电子股份有限公司 | 三维触控感应器及其应用方法 |
| CN102736807A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 义隆电子股份有限公司 | 电容式触控板 |
| CN102968234A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 南昌欧菲光科技有限公司 | 一种具有架桥结构的Film电容式触摸屏 |
| CN103777830A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-05-07 | 北京京东方光电科技有限公司 | 触摸屏和显示装置 |
| CN104714672A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | 压敏型显示屏触控单元、触摸屏及其制造方法 |
| US20150227230A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Ronald Steven Cok | Micro-wire touch screen with thin cover |
| CN105183208A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-23 | 厦门变格新材料科技有限公司 | 一种基于金属网格能够感应触摸位置和压力的触摸屏 |
-
2016
- 2016-04-20 CN CN201610243709.3A patent/CN105784254A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102339179A (zh) * | 2010-07-16 | 2012-02-01 | 义隆电子股份有限公司 | 三维触控感应器及其应用方法 |
| CN102736807A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 义隆电子股份有限公司 | 电容式触控板 |
| CN102968234A (zh) * | 2012-11-27 | 2013-03-13 | 南昌欧菲光科技有限公司 | 一种具有架桥结构的Film电容式触摸屏 |
| CN104714672A (zh) * | 2013-12-11 | 2015-06-17 | 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 | 压敏型显示屏触控单元、触摸屏及其制造方法 |
| CN103777830A (zh) * | 2014-01-08 | 2014-05-07 | 北京京东方光电科技有限公司 | 触摸屏和显示装置 |
| US20150227230A1 (en) * | 2014-02-12 | 2015-08-13 | Ronald Steven Cok | Micro-wire touch screen with thin cover |
| CN105183208A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-23 | 厦门变格新材料科技有限公司 | 一种基于金属网格能够感应触摸位置和压力的触摸屏 |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106095193A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-11-09 | 江苏日久光电股份有限公司 | 具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器 |
| CN106370324A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-01 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 基于共形石墨烯的电容式压力传感器及其制备方法 |
| CN106813811B (zh) * | 2017-01-20 | 2019-04-05 | 南京大学 | 一种高灵敏度电容型柔性压力传感器 |
| CN106813811A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-09 | 南京大学 | 一种高灵敏度电容型柔性压力传感器 |
| CN106802200A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-06 | 北京航空航天大学 | 一种柔性矢量触滑觉复合传感器 |
| CN106843622A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-06-13 | 赵宗轩 | 采用Ag ITO制作电容触摸屏功能片的制作方法 |
| CN106959175A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-18 | 合肥工业大学 | 一种基于金字塔结构的全柔性电容式滑触觉传感器 |
| CN106959175B (zh) * | 2017-03-21 | 2019-07-19 | 合肥工业大学 | 一种基于金字塔结构的全柔性电容式滑触觉传感器 |
| US10607854B2 (en) | 2017-06-05 | 2020-03-31 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Manufacturing method of electrode pattern, thin film transistor and manufacturing method thereof, and display panel |
| CN107204289A (zh) * | 2017-06-05 | 2017-09-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制作方法、显示面板 |
| CN107204289B (zh) * | 2017-06-05 | 2019-11-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种薄膜晶体管及其制作方法、显示面板 |
| CN109407872A (zh) * | 2017-08-17 | 2019-03-01 | 上海和辉光电有限公司 | 一种柔性触控传感器及其制备方法、显示面板、显示装置 |
| CN107664545A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-06 | 南京外国语学校 | 一种以天然微结构为模板的电容型柔性压力传感器 |
| CN108200242A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-06-22 | 张文翰 | 一种防折弯的手机 |
| CN110403592A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 五邑大学 | 一种腕带式心率计 |
| US11249581B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-02-15 | Beijing Boe Display Technology Co., Ltd. | Touch control structure, touch control method and touch control device |
| WO2019242412A1 (zh) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 京东方科技集团股份有限公司 | 触控结构、触控方法和触控装置 |
| CN109696260A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-04-30 | 电子科技大学 | 一种新型压力敏感元结构 |
| CN110542494A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-12-06 | 浙江大学 | 一种基于复合结构介质层的电容式柔性三维力触觉传感器 |
| CN111488077A (zh) * | 2020-04-08 | 2020-08-04 | Tcl华星光电技术有限公司 | 触控面板以及显示装置 |
| CN114354029A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-04-15 | 北京航空航天大学 | 柔性碳纳米管复合薄膜制备方法、柔性传感器及制备方法 |
| CN114705332A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-07-05 | 西安思微传感科技有限公司 | 一种高灵敏度低非线性压力传感器及制备方法 |
| CN114705332B (zh) * | 2022-05-06 | 2024-09-10 | 西安思微传感科技有限公司 | 一种高灵敏度低非线性压力传感器及制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |