CN105807976A - 静电传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静电传感器，包括一个传感单元和一个控制单元，所述传感单元包括至少一个第一传感元件，以及至少两个第一电极设置在该至少一个第一传感元件的两端并与该至少一个第一传感元件电连接，所述至少一第一传感元件为一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，当带有静电的物体靠近该第一传感元件时，该第一传感元件的电阻产生变化；该控制单通过导线于所述至少一个第一传感元件电连接，并通过向所述至少一个第一传感元件施加电压后测量该至少一个第一传感元件的电阻并输出电阻的信号。

Description

静电传感器
技术领域
本发明涉及一种电子传感器，尤其涉及一种静电传感器。
背景技术
近年来，伴随着移动电话与触摸导航系统等各种电子设备的高性能化和多样化的发展，在液晶等显示设备的前面安装透光性的触摸屏的电子设备逐步增加。这样的电子设备的使用者通过触摸屏，一边对位于触摸屏背面的显示设备的显示内容进行视觉确认，一边利用手指或笔等方式按压触摸屏来进行操作。由此，可以操作电子设备的各种功能。
某些触摸屏也可以识别悬停动作，也就是说，通过手或者触控笔靠近触摸屏但不用接触到触摸屏的面板而使得触摸屏可以感测到手或者触控笔在面板上的位置，从而可以控制电子设备来实现操作。
然而，现有技术中，尚且没有一种通过静电影响静电传感器的传感器件的电阻来实现不接触控制的静电传感器。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种通过静电影响静电传感器的传感器件的电阻来实现不接触控制的静电传感器。一种静电传感器，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：所述传感单元包括至少一个第一传感元件，以及至少两个第一电极设置在该至少一个第一传感元件的两端并与该至少一个第一传感元件电连接，所述至少一第一传感元件为一根一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，当带有静电的物体靠近该至少一个第一传感元件时，该至少一个第一传感元件的电阻产生变化；该控制单元通过导线与所述至少一个第一传感元件电连接，该控制单元向所述至少一个第一传感元件施加电压，并测量由于带有静电的物体靠近所导致的该至少一个第一传感元件的电阻变化。
一种静电传感器，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：所述传感单元包括一基底，多个第一传感元件相互平行且间隔地设置于所述基底的表面，每一第一传感元件两端分别设置一第一电极与该第一传感元件电连接，以及多个第二传感元件相互平行且间隔地设置于所述基底表面，并与所述多个第一传感元件相互绝缘交叉设置，每一第二传感元件的两端分别设置一第二电极并与该第二传感元件电连接，所述每个第一传感元件和每个所述第二传感元件均为一根一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，当带有静电的物体靠近该多个第一传感元件及多个第二传感元件时，该多个第一传感元件及多个第二传感元件的电阻产生变化；该控制单元通过导线与所述多个第一传感元件及多个第二传感元件电连接，该控制单元向所述多个第一传感元件及多个第二传感元件施加电压，并测量由于带有静电的物体靠近所导致的所述多个第一传感元件及多个第二传感元件的电阻变化。
与现有技术相比较，本发明所述静电传感器，由于所述第一传感元件和所述第二传感元件为一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，可通过带有静电的物体靠近引起第一传感元件及第二传感元件的电阻产生变化产生的信号来感测带有静电的物体的位置，更容易操作，方法简单，无需复杂的计算。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的静电传感器结构的俯视示意图。
图2为碳纳米管电子态密度分布曲线。
图3为用扫描隧道谱(STS)实测的碳纳米管常温下电子态密度分布曲线。
图4为本发明第一实施例提供的静电传感器结构的侧视示意图。
图5为本发明第二实施例提供的静电传感器结构示意图。
图6为本发明第三实施例提供的静电传感器结构示意图。
图7为本发明第四实施例提供的静电传感器结构示意图。
图8为本发明第五实施例提供的静电传感器结构示意图。
主要元件符号说明
静电传感器100，200，300，400，
500
传感单元10，20，30，40，50
基底14
控制单元60
电路控制模块62
电阻测试模块64
开关66
绝缘保护层80
第三电极120
第一电极122
第一传感元件124
第四电极160
第二电极162
第二传感元件164
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例的静电传感器。
请参阅图1，本发明第一实施例提供一种静电传感器100，其包括一传感单元10和一控制单元60。所述传感单元10包括一个基底14、一个第一传感元件124、两个第一电极122。所述第一传感元件124和所述两个第一电极122设置在所述基底14的表面。所述两个第一电极122间隔设置在所述第一传感元件124的两端，并与该第一传感元件124电连接。所述控制单元60包括一个电路控制模块62以及一个电阻测试模块64，通过导线与所述第一传感元件124两端的两个第一电极122电连接。所述控制单元60可以向所述第一传感元件124施加电压，并测量该第一传感元件124的电阻。
所述基底14为绝缘材料制成。在与显示器结合使用时，该基底14为透明的薄膜或薄板。在其他不需要透明的电子器件中使用时，该基底14可以为不透明的薄膜或者薄板。根据需要，该基底14的材料可以为玻璃、石英、二氧化硅、金刚石等硬性材料。所述基底14主要起支撑的作用。当用于特殊的柔性电子器件时，该基底14的材料也可为塑料或树脂等柔性材料。具体地，该基底14所用的材料选择为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等聚酯材料，以及聚醚砜(PES)、纤维素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯并环丁烯(BCB)及丙烯酸树脂等材料。该基底14的厚度为1毫米～1厘米。该基底14的面积，形状不限，可以根据实际需要选择。如做开关，该基底14可以很小，如果用在大型的显示装置，该基底14可以很大。本实施例中，该基底14的材料为2厘米乘2厘米的二氧化硅片，厚度为2毫米。该基底14可以是水平基底，也可以是弯曲基底。当该基底14为弯曲基底时，该基底14的表面为曲面。由于所述基底14主要起到支撑作用，可以理解，为了实现该静电传感器100的功能，该基底14为可选结构，也可以直接在所述第一传感元件124的两端分别设置第一电极122，并将其悬空设置，同样可以实现该静电传感器100的功能。
所述第一传感元件124可以通过任何方式固定于所述基底14的表面，只要保证上述第一传感元件124牢固设置于基底14表面即可。本实施例中，所述第一传感元件124通过绝缘胶粘附在所述基底14的表面。所述第一传感元件124为具有单晶结构的一维半导体纳米线状结构，其直径小于100纳米。当带有静电的物体靠近上述第一传感元件124时，该第一传感元件124的电阻产生变化，从而可以提供一个电阻变化的信号。
所述第一传感元件124为具有单晶结构的一维半导体纳米线状结构，其直径小于100纳米。所谓一维半导体纳米线状结构指的是具有较大长径比的线状半导体结构，其直径在纳米级，并且具有宏观的长度使得长径比可以大于1000：1。该第一传感元件124可以为一根超长的单壁半导体碳纳米管，如直径小于5纳米，长度大于1厘米的单壁半导体碳纳米管。该第一传感元件124还可以是一条半导体性的石墨烯窄带，该半导体石墨烯窄带的宽度小于10纳米，厚度小于5纳米，长度大于1厘米。该第一传感元件124还可以是一根硅纳米线，该硅纳米线的直径小于5纳米，长度大于1厘米，具有半导体性。本实施例中，该第一传感元件124为一根单壁半导体碳纳米管，长度为2厘米，直径为2纳米。
可以理解，本实例的所述传感单元10可以包括多个第一传感元件124间隔设置于所述基底14，所述多个第一传感元件124的两端分别与所述两个第一电极122电连接。
所述第一传感元件124为一维材料，当一个带静电的物体靠近该一维材料时，该带静电的物体产生的电场很容易影响到所述一维材料，导致该一维材料的费米面移动，电导率发生显著变化，从而使得该带静电的物体可以被一维材料感测到。所述一维材料对静电灵敏的响应是源于它的两个特点：
一、一维材料对电场几乎无法构成屏蔽，可以被外界电场完全地调控，而对三维导体材料来说，外加电场会因为其表面的屏蔽而较难影响到其内部；
二、由于量子限域效应，一维材料的电子态密度会出现很多奇点，当费米面在奇点附近移动时，电子态密度会发生剧烈变化，电子态密度的剧烈变化会导致一维材料电导率的显著变化。
因此，可以通过静电来调制一维材料的费米面在奇点附近移动，使得一维材料的电导率发生显著变化，从而应用于带静电物体的感测。因此，为了实现感测静电的功能，所述一维材料的费米面距奇点的距离应该在一个特定的范围内。
以手性指数为(10,4)的碳纳米管为例，如图2，可以看到该碳纳米管的态密度分布曲线具有很多奇点，在奇点处态密度取极大。奇点的分布是相对能量零点对称的，在未进行任何掺杂的理想状态下，费米能级落在0eV处。上述性质是所有一维材料共有的特征。如前面所提到的，使一维材料对静电有灵敏的响应须使“费米面在奇点附近移动”，即须使费米能级抬高或者降低至离0eV最近的奇点附近。参照图3，在实际情况下，由于热激发、表面吸附以及与周围环境的相互作用，一维材料的奇点会被展宽成一个半高宽为L峰，而且往往峰之间会交叠以至于峰位被埋没，但离0eV最近的奇点峰上升沿总是存在的。为了使一维材料对静电具有灵敏的响应，需要将费米面固定在距离奇点小于L/2处。在实际应用中，通过自然掺杂、人工掺杂等使一维材料费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV内，优选地在60～100meV内，内即可实现对静电具有灵敏的响应。
自然制备的碳纳米管样品暴露在空气中，由于吸附氧会形成p型掺杂，费米面距离态密度奇点的距离落在30～100meV内，从而自然制备的碳纳米管对静电有灵敏的响应。石墨烯窄带、半导体纳米线(例如硅纳米线)也会吸附氧而形成p型掺杂，可以理解，也可以用掺杂剂来调整它们的掺杂程度以符合费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV内的要求。
当带静电的物体靠近所述一维材料，调制其费米能级，会推动其费米能级位置的移动，对应的态密度也就变化了，电导率随之改变。故当考虑这一过程的灵敏度时，需要关注两点：
一、静电体对所述一维材料费米能级的调制效率；
二、态密度随费米能级移动的变化率。
对于第一点，它受一维材料的衬底、表面吸附等环境因素的强烈影响，从理论上定量确定是不可能的，我们只能从实验测量获得。以二氧化硅为例，二氧化硅基底的样品中，测量得到的调制效率为4×10-5。第二点是对一维材料的性质的要求，也就是要求一维材料电导率σ变化对费米面位置EF移动的陡率(dσ/dEF)/(σ/EF)的绝对值约大于10-1，或者大于10-3，这样静电体靠近所述一维材料，能引起不小于10％的电导变化，有利于信号检测。
在使用直径分布在2-3nm的碳纳米管做实验材料时，1000V(人手一般自然带电百伏到千伏，当人体与塑料、毛发摩擦后，则带电千伏以上)的静电体在靠近碳纳米管0.5cm处，被测量碳纳米管的电导减少一半，dσ/σ～1/2。调制效率取4×10-5，则dEF～40meV。碳纳米管能隙EF～150meV。从而实验中碳纳米管电导率σ变化对费米面位置EF移动的陡率绝对值约为2。由于一维材料的电子态密度会出现奇点，奇点附近态密度变化剧烈，从而电导率变化也剧烈。在石墨烯窄带、半导体纳米线等一维材料中，也都能满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10-3或者大于10-1的要求。如果要实现定性的感测带静电物体是否存在，需要满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10-3。如果要定量地感测静电量或者感测带静电物体的位置，需要提高灵敏度，则需要满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10-1。
所述两个第一电极122间隔设置于所述基底14的表面，位于所述第一传感元件124的两端，并与所述第一传感元件124电连接。所述第一电极122的材料不限，只要是导电材料均可。可以理解，所述第一电极122体形状不限，可采用现有触摸屏的电极形状。该第一电极122的材料可以为金、银、铜或钯。该第一电极122的材料还可为氧化铟锡(ITO)。本实施例中，所述第一电极122的材料为ITO。
所述控制单元60具有给所述第一传感元件124施加电压，并测量所述第一传感元件124的电阻的功能。只需给所述第一传感元件124施加电压，并测量给第一传感元件124的电阻就可以。本事实施例中，所述控制单元60包括一个电路控制模块62、一个电阻测试模块64以及一个开关66，通过导线与所述两个第一电极122电连接。在工作时，所述开关66闭合，通过所述电路控制模块62可以给所述第一传感元件124施加电压，所述电阻测试模块64可以测量该第一传感元件124的电阻。由于该第一传感元件124为一维半导体纳米结构，当带静电的物体靠近该第一传感元件124时，该一维半导体纳米结构的带隙结构受到带静电的物体的影响，使得该第一传感元件124的电阻发生变化，电阻的变化值和带静电的物体距离该第一传感元件124的距离有关，距离越近，变化值越大。这个电阻的变化值可以通过所述电阻测试模块64测量出来，并作为输出信号输出，从而实现开关控制。
另外，该实施例中的静电传感器100还可以感测带静电的物体到其第一传感元件124的距离。由于带静电的物体靠近所述第一传感元件124会引起该第一传感元件124电阻的变化，并且该电阻的变化与所述带静电物体距离所述第一传感元件124的距离有关，因此，可以根据所述第一传感元件124的电阻变化来判断所述带静电物体到第一传感元件124的距离。在应用时，可以设定一个电阻变化阈值，当带静电的物体到所述第一传感元件124的距离满足该电阻变化阈值时，该静电传感器100发出开启信号，从而实现开关的功能。
当将多个第一传感元件124平行间隔排列在所述基底14表面时，还可以实现在一个方向上悬空定位，即可以通过该静电传感器100确定带静电的物体在基底14上方的位置坐标，这可以应用于类似触摸屏的控制技术。在后面的实施例中，将详细介绍。
请参见图4，本发明第一实施例的静电传感器100还可以进一步包括一个个绝缘保护层80覆盖于所述基底14表面的所述第一传感元件124和第一电极122，从而对所述第一传感元件124进行保护。绝缘保护层80可以选用传统透明绝缘材质，例如聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚对苯二甲酸二乙酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethylMethAcrylate，PMMA)或薄化之玻璃。
请参阅图5，与第一实施例相比，本发明第二实施例的静电传感器200的传感单元20包括多个第一传感元件124相互平行且相互间隔设置于所述基底14的表面。每一个第一传感元件124的两端分别设置一个第一电极122与该第一传感元件124电连接。
图5中，在所述静电传感器200的基底14表面，在平行与所述基底14的表面的平面内定义了相互垂直的第一方向X和第二方向Y，以及一个第三方向Z垂直于所述第一方向X和第二方向Y确定的平面，也就是垂直于所述基底14的表面。所述多个第一传感元件124设置在该平面内。优选地，所述多个第一传感元件124等间隔设置，相邻的第一传感元件124之间的距离或者间隔取决于分辨率的选择，可以在2毫米至2厘米范围内。所述多个第一传感元件124在基底14的表面沿所述第一方向X延伸且相互间隔排列。所述多个第一传感元件124按排列顺序依次顺序编号，当有m个第一传感元件124在基底14的表面设置时，由X1，X2，…，Xm表示第1个第一传感元件124至第m个第一传感元件124，其中m为正整数，即具有相邻编号的第一传感元件124的实际位置相邻。通过多个开关66来控制，该多个第一传感元件124通过导线分别与所述控制单元60电连接，进而实现驱动施加电压给该多个第一传感元件124，以及每个第一传感元件124电阻的测量。可以理解，根据实际测量的需要，可以实现逐个扫描所述多个第一传感元件124，或者选择性扫描所述多个第一传感元件124，也可以同时扫描所述多个第一传感元件124。
第二实施例中，所述静电传感器200的控制单元60的电路控制模块62可以给每一第一传感元件124施加电压，所述电阻测试模块64可以测量每一第一传感元件124的电阻。当带有静电的物体(如人手)靠近该静电传感器200的基底14时，由于带静电的物体的静电场的影响，该基底14表面的靠近该带有静电的物体的多个第一传感元件124的电阻值将会发生变化。所述电阻测试模块64可以测出沿着Y方向上的不同第一传感元件124的电阻的变化。由于带静电的物体距离每个第一传感元件124的距离是不同的，所以每一个第一传感元件124的电阻的变化也是不同的。通常，最靠近带有静电的物体的第一传感元件124的电阻变化是最大的，对应所述第一传感元件124的编号，定义所述第一传感元件124对应的电阻变化值为RXm，就可以得到RX1，RX2，RX3，…，RXm共m个电阻变化值。可以根据上述m个电阻变化值来确定所述带静电的物体在所述基底14表面上方在所述第二方向Y上的位置，从而利用位置信息来实现指令的传送从而实现对电子器件的控制。还可以根据带静电的物体在Y方向上的移动来实现控制，如手势控制。
可以理解，实际工作时，并不一定需要测量所有的第一传感元件124的电阻，可以选择多个第一传感元件124进行扫描和测量，来确定所述带有静电物体的位置。上述靠近该带有静电的物体的多个第一传感元件124可以通过控制单元60扫描确定。比如，当所述带有静电的物体停留在所述静电传感器200的基底14表面上方时，距离该带有静电的物体的最近的第一传感元件124的电阻变化最大，通过所述控制单元60可以选择该该带有静电的物体的最近的第一传感元件124相邻的若干个第一传感元件124扫描，并测量若该干个第一传感元件124电阻的变化，从而获得带有静电的物体的位置。
另外，可以理解，本发明实施例的静电传感器200也可以测量该静电传感器200多个第一传感元件124所在平面的上方的带静电的物体在所述第三方向Z的位置。由于带静电的物体靠近所述第一传感元件124会引起该第一传感元件124电阻的变化，并且该电阻的变化与所述带静电物体距离所述第一传感元件124的距离有关，因此，可以根据所述第一传感元件124的电阻变化来判断所述带静电物体在第三那方向Z的位置。在实际工作时，可以设定一个阈值，当代有静电的物体距离所述基底14的表面小于一个距离值时，该静电传感器200就进入开启模式，从而可以测量带静电的物体的位置。
可以理解，本发明第二实施例中的静电传感器200亦可以包括第一实施例中的静电传感器100所包括的绝缘保护层80，覆盖于所述基底14表面的多个第一传感元件124和多个第一电极122，从而对该多个第一传感元件124及第一电极122进行保护。
请参见图6，本发明第三实施例提供一种静电传感器300，其包括一传感单元30和一控制单元60。该静电传感器300结构与第二实施例中的静电传感器200结构类似。本发明第三实施例的静电传感器300的传感单元30中的沿第一方向X排列的多个第一传感元件124与电极的连接关系与第二实施例的传感单元20不同。
该静电传感器300的传感单元30包括一基底14，沿第一方向X延伸排列的多个第一传感元件124，以及多个第一电极122和一个第三电极120。所述多个第一传感元件124等间隔设置。相邻的第一传感元件124之间的距离，或者间隔取决于分辨率的选择，可以在2毫米至2厘米范围内。每一个第一传感元件124的一端设置有一个第一电极122并与该第一传感元件124电连接，该每一个第一传感元件124的另一端均与所述第三电极120电连接。
所述第一传感元件124、所述多个第一电极122以及所述一个第三电极120均设置在所述基底14表面。设置方式不限，可以通过绝缘胶将其粘附在所述基底表面。所述第一电极122可以通过导电胶与所述第一传感元件124的一端固定，并实现电连接。所述第三电极120也可以通过导电胶与所述第一传感元件124的另一端固定，并实现电连接。所述第三电极120可以沿着所述第二方向Y延伸设置与所述基底14的表面。所述第三电极120的材料和所述第一电极122相同。
所述第三电极120，以及每一个第一传感元件124一端的第一电极122均可以通过导线与该静电传感器300的控制单元60电连接，从而使得该控制单元60可以通过其电路控制模块62分别向每一第一传感元件124施加电压，并通其电阻测试模块64测量所述每一个第一传感元件124的电阻。与第二实施例的静电传感器200相同，第三实施例中的静电传感器300可以感测到在其基底14上方的带静电的物体在第二方向Y上的位置，并用于电子器件的控制。第三实施例，通过一个第三电极120取代了第二实施例中的多个第一电极122，并实现了与第二实施例相同的功能，简化了结构。
可以理解，第三实施例的静电传感器300亦可以包括第一实施例中的静电传感器100所包括的绝缘保护层80，覆盖于所述基底14表面的所述多个第一传感元件124、所述多个第一电极122及所述一个第三电极120，从而对其进行保护。
请参阅图7，本发明第四实施例提供一种静电传感器400，其包括一传感单元40和一控制单元60。所述控制单元60与所述传感单元40电连接，用于控制所述传感单元40感测靠近该传感单元40的带静电的物体。
所述传感单元40包括一基底14、多个第一传感元件124、多个第二传感元件164、多个第一电极122以及多个第二电极162。所述多个第一传感元件124、多个第二传感元件164、多个第一电极122以及多个第二电极162设置在所述基底14表面。在所述静电传感器400的基底14表面，在平行与所述基底14的表面的平面内定义了相互垂直的第一方向X和第二方向Y，以及一个第三方向Z垂直于所述第一方向X和第二方向Y确定的平面，也就是垂直于所述基底14的表面。所述多个第一传感元件124沿着所述第一方向X延伸，并且相互平行间隔设置。所述多个第二传感元件164沿着所述第二方向Y延伸，并且相互平行间隔设置。优选地，所述多个第一传感元件124等间隔设置，所述多个第二传感元件164等间隔设置。所述多个第一传感元件124与所述多个第二传感元件164相互交叉并形成多个格子。所述第一传感元件124与所述第二传感元件164的材料相同。多个相互交叉的第一传感元件124和第二传感元件164确定的区域构成了感测区域，在这个区域的上方的带静电的物体可以被感测到。
所述多个第一传感元件124与所述多个第二传感元件164相互绝缘设置。所述多个第一传感元件124与所述多个第二传感元件164的绝缘方式不限，可以在所述多个第一传感元件124表面设置绝缘层后，再与所述第二传感元件164交叉设置。也可以在所述第一传感元件124与所述第二传感元件164交叉的部分设置绝缘间隔层，将第一传感元件124与所述第二传感元件164相互绝缘。本实施例中，通过在所述第一传感元件124与所述第二传感元件164交叉的位置设置绝缘层实现电绝缘。
将该多个第一传感元件124按排列顺序依次顺序编号，当有m个第一传感元件124在基底14的表面设置时，由X1，X2，…，Xm表示第1个第一传感元件124至第m个第一传感元件124，其中m为正整数，即具有相邻编号的第一传感元件124的实际位置相邻。该多个第一传感元件124通过导线分别与所述控制单元60电连接，每一个第一传感元件124均由一个开关66控制，进而实现施加电压给该多个第一传感元件124，以及每个第一传感元件124电阻的测量。
将该多个第二传感元件164按排列顺序依次顺序编号，当有n个第二传感元件164在基底14的表面设置时，由Y1，Y2，…，Ym表示第1个第二传感元件164至第n个第二传感元件164，其中n为正整数，即具有相邻编号的第二传感元件164的实际位置相邻。该多个第二传感元件164通过导线分别与所述控制单元60电连接，每一个第二传感元件164均由一个开关66控制，进而实现施加电压给该多个第二传感元件164的，以及每个第二传感元件164电阻的测量。
每一第一传感元件124的两端均设置一个第一电极122与该第一传感元件124电连接。每一第二传感元件164的两端均设置一个第二电极162与该第二传感元件164电连接。该第二电极162和所述第一电极122的材料相同。
本实施例中，所述静电传感器400的控制单元60的电路控制模块62可以给每一第一传感元件124施加电压，所述电阻测试模块64可以测量每一第一传感元件124的电阻，并由此来测量出靠近该静电传感器400的基底14上方的带静电的物体的位置。当带有静电的物体(如人手)靠近该静电传感器200的基底14时，由于带静电的物体的静电场的影响，该基底14表面的第一传感元件124的电阻值将会发生变化。所述电阻测试模块64可以测出沿着第二方向Y上的不同第一传感元件124的电阻的变化。由于带静电的物体距离每个第一传感元件124的距离是不同的，所以每一个第一传感元件124的电阻的变化也是不同的。对应所述第一传感元件124的编号，定义所述第一传感元件124对应的电阻变化值为RXm，就可以得到RX1，RX2，RX3，…，RXm共m个电阻变化值。由于相邻的所述第一传感元件124的距离是相等的，可以根据上述m个电阻变化值来确定所述带静电的物体在所述基底14表面上方在所述第二方向Y上的位置，从而利用位置信息来实现指令的传送从而实现对电子器件的控制。
所述静电传感器400的控制单元60的电路控制模块62可以给每一第二传感元件164施加电压，所述电阻测试模块64可以测量每一第二传感元件164的电阻。当带有静电的物体(如人手)靠近该静电传感器200的基底14时，由于带静电的物体的静电场的影响，该基底14表面的每一个第二传感元件164的电阻值将会发生变化。所述电阻测试模块64可以测出沿着第一方向X方向上的不同第一传感元件124的电阻的变化。由于带静电的物体距离每个第二传感元件164的距离是不同的，所以每一个第二传感元件164的电阻的变化也是不同的。对应所述第二传感元件164的编号，定义所述第二传感元件164对应的电阻变化值为RYn，就可以得到RY1，RY2，RY3，…，RYn共n个电阻变化值。由于相邻的所述第一传感元件124的距离是相等的，可以根据上述n个电阻变化值来确定所述带静电的物体在所述基底14表面上方在所述第一方向X上的位置，从而利用位置信息来实现指令的传送从而实现对电子器件的控制。
相对于第二、三实施例，本实施例的静电传感器400可以感测到在基底14表面上方带静电的物体在基底14所在平面的位置在X，Y方向的位置，从而可以确定带静电的物体在基底14所在平面的位置坐标。该位置坐标确定以后就可以实现通过位置坐标来控制电子器件的功能。
另外，可以理解，本发明实施例的静电传感器400也可以测量该静电传感器400多个第一传感元件124所在平面的上方的带静电的物体在所述第三方向Z的位置。由于带静电的物体靠近所述第一传感元件124会引起该第一传感元件124电阻的变化，并且该电阻的变化与所述带静电物体距离所述第一传感元件124的距离有关，因此，可以根据所述第一传感元件124的电阻变化来判断所述带静电物体在第三方向Z的位置。在实际工作时，可以设定一个阈值，当代有静电的物体距离所述基底14的表面小于一个距离值时，该静电传感器400就进入开启模式，从而可以测量带静电的物体的位置。
可以理解，本实施例的静电传感器400亦可以包括第一实施例中的静电传感器100所包括的绝缘保护层80，覆盖于所述基底14表面的多个第一传感元件124、多个第二传感元件164、多个第一电极122以及多个第二电极162，从而对该多个第一传感元件124以及多个第二传感元件164进行保护。
请参见图8，本发明第五实施例提供一种静电传感器500，其包括一传感单元50和一控制单元60。该静电传感器500结构与第四实施例中的静电传感器400结构类似。本发明第五实施例的静电传感器500的传感单元50中的沿第一方向X排列的多个第一传感元件124、多个第二传感元件164与电极的连接关系，与第四实施例的传感单元40不同。
该静电传感器500的传感单元50包括一基底14，沿第一方向X延伸排列的多个第一传感元件124，沿第二方向Y延伸排列的多个第二传感元件164，多个第一电极122，多个第二电极162，一个第三电极120和一个第四电极160。
所述多个第一传感元件124等间隔设置于所述基底14的表面。相邻的第一传感元件124之间的距离或者间隔取决于分辨率的选择，可以在2毫米至2厘米范围内。每一个第一传感元件124的一端设置有一个第一电极122并与该第一传感元件124电连接，该每一个第一传感元件124的另一端均与一个第三电极120电连接。
所述第三电极120，以及每一个第一传感元件124一端的第一电极122均可以通过导线与该静电传感器300的控制单元60电连接，从而使得该控制单元60可以通过其电路控制模块62分别向每一第一传感元件124施加电压，并通其电阻测试模块64测量所述每一个第一传感元件124的电阻。与第四实施例的静电传感器400相同，第五实施例中的静电传感器500可以感测到在其基底14上方的带静电的物体在第二方向Y上的位置，并用于电子器件的控制。
所述多个第二传感元件164等间隔设置于所述基底14的表面。相邻的第二传感元件164之间的距离或者间隔取决于分辨率的选择，可以在2毫米至2厘米范围内。每一个第二传感元件164的一端设置有一个第二电极162并与该第二传感元件164电连接，该每一个第二传感元件164的另一端均与所述第四电极160电连接。
所述第三电极120，以及每一个第二传感元件164一端的第二电极162均可以通过导线与该静电传感器500的控制单元60电连接，从而使得该控制单元60可以通过其电路控制模块62分别向每一第二传感元件164施加电压，并通其电阻测试模块64测量所述每一个第二传感元件164的电阻。与第四实施例的静电传感器400相同，第五实施例中的静电传感器500可以感测到在其基底14上方的带静电的物体在第一方向X上的位置，并用于电子器件的控制。
第五实施例中，通过一个第三电极120取代了第四实施例中的多个第一电极122，通过一个第四电极160取代了第四实施例中的多个第二电极162，并实现了与第四实施例相同的功能，简化了结构。
可以理解，第五实施例的静电传感器500亦可以包括第一实施例中的静电传感器100所包括的绝缘保护层80，覆盖于所述基底14表面的多个第一传感元件124以及多个第二传感元件164，从而对该多个第一传感元件124以及多个第二传感元件164进行保护。
与现有技术相比较，本发明所述静电传感器，通过带有静电的物体靠近引起第一传感元件及第二传感元件的电阻产生变化产生的信号来感测带有静电的物体的位置，更容易操作，方法简单，无需复杂的计算。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种静电传感器，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：
所述传感单元包括至少一个第一传感元件，以及至少两个第一电极设置在该至少一个第一传感元件的两端并与该至少一个第一传感元件电连接，所述至少一第一传感元件为一根一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，当带有静电的物体靠近该至少一个第一传感元件时，该至少一个第一传感元件的电阻产生变化；
该控制单元通过导线与所述至少一个第一传感元件电连接，该控制单元向所述至少一个第一传感元件施加电压，并测量由于带有静电的物体靠近所导致的该至少一个第一传感元件的电阻变化。
2.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，进一步包括一基底，所述该至少一个第一传感元件及所述至少两个第一电极设置于所述基底的表面。
3.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，所述至少一第一传感元件为单壁碳纳米管。
4.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，所述至少一第一传感元件为硅半导体纳米线。
5.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，所述至少一第一传感元件为石墨烯纳米带。
6.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，所述传感单元包括多个第一传感元件平行间隔设置于所述基底的表面。
7.如权利要求6所述的静电传感器，其特征在于，所述多个传感元件中，相邻的两个第一传感元件之间的间隔为2毫米～2厘米。
8.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，进一步包括一绝缘保护层覆盖在所述至少一第一传感元件表面，所述至少一第一传感元件设置在该绝缘保护层与所述基底的表面之间。
9.一种静电传感器，包括一个传感单元和一个控制单元，其特征在于：
所述传感单元包括一基底，多个第一传感元件相互平行且间隔地设置于所述基底的表面，每一第一传感元件两端分别设置一第一电极与该第一传感元件电连接，以及多个第二传感元件相互平行且间隔地设置于所述基底表面，并与所述多个第一传感元件相互绝缘交叉设置，每一第二传感元件的两端分别设置一第二电极并与该第二传感元件电连接，所述每个第一传感元件和每个所述第二传感元件均为一根一维半导体纳米结构，该一维半导体纳米结构的费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV，当带有静电的物体靠近该多个第一传感元件及多个第二传感元件时，该多个第一传感元件及多个第二传感元件的电阻产生变化；
该控制单元通过导线与所述多个第一传感元件及多个第二传感元件电连接，该控制单元向所述多个第一传感元件及多个第二传感元件施加电压，并测量由于带有静电的物体靠近所导致的所述多个第一传感元件及多个第二传感元件的电阻变化。
10.如权利要求9所述的静电传感器，其特征在于，所述多个第一传感元件和所述多个第二传感元件相互垂直。
11.如权利要求9所述的静电传感器，其特征在于，所述多个第一传感元件中任意两个相邻的第一传感元件之间的距离和所述多个第二传感元件中任意两个相邻的第二传感元件之间的距离相等。
12.如权利要求11所述的静电传感器，其特征在于，所述相邻的第一传感元件之间的距离为2毫米至2厘米。
13.如权利要求9所述的静电传感器，其特征在于，所述控制单元包括一电路控制模块以及一电阻测试模块，所述电路控制模块用于控制所述电阻测试模块给每一个第一传感元件以及每一第二传感元件施加电压，并测量每一个第一传感元件及每一个第二传感元件的电阻。
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