CN106940603B - 一种触控传感器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控传感器及制备方法，所述触控传感器包括基板、左电极、右电极、压阻薄膜、支撑层、压力柱和柔性层；所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述压阻薄膜覆盖在所述左电极和所述右电极上方，所述压阻薄膜连接所述左电极和所述右电极；所述支撑层覆盖于所述压阻薄膜表面；所述压力柱直立于所述支撑层上；所述柔性层平铺于所述压力柱上方。本发明公开的触控传感器及制备方法在保证精确检测压力位置和大小的基础上，优化了传感器的性能，降低了传感器的制造成本。

Description

一种触控传感器及制备方法

技术领域

本发明涉及触摸屏及传感器技术领域，特别是涉及一种触控传感器及制备方法。

背景技术

触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式，它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备，主要应用于公共信息的查询、领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。而触控传感器是触摸屏实现自动检测和自动控制的首要环节。自平板触摸显示技术问世以来，如何优化传感器的性能提高传感器与触摸屏的兼容性一直都是研究人员十分重视的研究方向。

传统的触控传感器大多采用三明治结构，由于其结构的局限性，传统触控传感器的功能往往不如人意。并且在加工方面，由于过分依赖于材料本身的特性，传统的触摸屏制造工艺与传统的触控传感器工艺不能兼容，适得其反。目前，一些触控传感器虽然实现了能够感应不同方向上所施加应力的功能，但依然存在结构复杂、精确度低、制造成本高、可靠性低的问题。虽然最近有一些平板触摸传感器开始注重对传感器的结构进行完善并提出了一些新的结构，例如：金字塔型传感器、空心球型传感器等。但是空心球型传感器的结构过于复杂导致工艺成本太高且制造效率低；金字塔形传感器结构过于简单，总体性能较差。为了解决目前平板触摸传感器的性能问题，本发明提出了一种新颖的触控传感器结构及制备方法，意在优化传感器的性能，降低传感器的制造成本，并能精确检测压力的位置和大小。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的触控传感器及制备方法，意在优化传感器的性能并降低传感器的制造成本，并能精确检测压力的位置和大小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种触控传感器，所述触控传感器包括：基板、左电极、右电极、压阻薄膜、支撑层、压力柱和柔性层；所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述压阻薄膜覆盖在所述左电极和所述右电极上方，所述压阻薄膜连接所述左电极和所述右电极；所述支撑层覆盖于所述压阻薄膜表面；所述压力柱直立于所述支撑层上；所述柔性层平铺于所述压力柱上方。

可选的，所述左电极和所述右电极与所述基板呈设定角度，所述左电极外侧位于所述基板左侧边缘，所述右电极外侧位于所述基板右侧边缘，所述左电极和所述右电极不接触。

可选的，所述压阻薄膜与所述基板平行；所述支撑层与所述压阻薄膜粘连在一起，所述支撑层与所述压阻薄膜顶部宽度一致。

可选的，所述压力柱为圆柱体结构，所述压力柱垂直居中于所述支撑层；所述柔性层与所述基板平行，所述柔性层宽度与所述基板宽度一致。

本发明还公开了一种触控传感器制备方法，所述方法包括：

在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，采用图形光刻工艺刻蚀出左电极和右电极；

采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上方制造出压阻薄膜；

在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层柔性绝缘材料作为支撑层；

在所述支撑层上方旋涂一层绝缘橡胶膜，采用图形光刻工艺将所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱；

将聚酰亚胺柔性材料覆盖在所述压力柱上，加工形成柔性层。

可选的，所述在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，采用图形光刻工艺刻蚀出左电极和右电极包括：

在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，所述金属膜的厚度为4μm；

采用图形光刻工艺刻蚀出左右两个电极，所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述左电极和所述右电极与所述基板呈设定角度，所述左电极外侧位于所述基板左侧边缘，所述右电极外侧位于所述基板右侧边缘，所述左电极和所述右电极不接触。

可选的，所述采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上方制造出压阻薄膜包括：

采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上覆盖一层厚度均匀的压阻材料；

通过图形光刻以及刻蚀工艺使所述压阻材料完整连接所述左电极和所述右电极顶部，形成所述压阻薄膜；所述压阻薄膜与所述基板平行。

可选的，所述在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层柔性绝缘材料作为支撑层包括：

在所述压阻材料薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层厚度与所述压阻薄膜相同的柔性绝缘材料作为支撑层，所述支撑层与所述压阻材料粘连在一起，所述支撑层与所述压阻薄膜顶部宽度一致；

对所述支撑层做退火处理。

可选的，所述在所述支撑层上方旋涂一层绝缘橡胶膜，采用图形光刻工艺将所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱包括：

待所述支撑层做好以后，在所述支撑层的上方旋涂一层绝缘橡胶膜；

对所述绝缘橡胶膜做烘干处理，烘干条件为90℃下恒温热烘150秒；

采用图形光刻工艺将烘干后的所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱，所述压力柱垂直居中于所述支撑层。

可选的，所述将聚酰亚胺柔性材料覆盖在所述压力柱上，加工形成柔性层包括：

在清洗干净的玻璃基板上旋涂一层厚度为8μm的聚酰亚胺柔性材料，在350℃条件下退火处理1小时，然后采用机械剥离的方法将所述聚酰亚胺柔性材料从玻璃基板上剥离下来，平铺于所述压力柱上方；

使所述聚酰亚胺柔性材料与所述基板平行，加工形成与所述基板宽度一致的所述柔性层。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、本发明在传感器结构设计上结合了梯形传感器和空心球传感器各自在结构上的优点，提出了一种新型结构的触控传感器，不仅结构简单而且大大改善了传感器的性能，并能精确检测压力的位置和大小。

2、传统触控传感器在实现压力的检测时，其检测精度主要依赖于传感器材料的性能，必须采用反应灵敏、价格昂贵的压敏材料。而本发明提出的一种触控传感器及其制备方法，通过改进触控传感器的结构来实现压力位置和大小的测量，解除了传统触控传感器过分依赖材料带来的限制，大大提高了加工效率并降低了加工成本。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明触控传感器实施例的截面示意图；

图2为本发明触控传感器实施例的工作原理示意图；

图3为本发明触控传感器制备方法的工艺流程图。

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。

本发明的目的是提供一种新型的触控传感器装置及制备方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明触控传感器实施例的截面示意图。

如图1所示的一种触控传感器，所述触控传感器包括：基板101、左电极102、右电极103、压阻薄膜104、支撑层105、压力柱106和柔性层107。所述左电极102和所述右电极103立于所述基板101上，所述左电极102和所述右电极103高度相同。所述压阻薄膜104覆盖在所述左电极102和所述右电极103上方，所述压阻薄膜104连接所述左电极102和所述右电极103。所述支撑层105覆盖于所述压阻薄膜104表面。所述压力柱106直立于所述支撑层105上。所述柔性层107平铺于所述压力柱106上方。

其中，所述左电极102和所述右电极103与所述基板102呈设定角度，所述左电极102和所述右电极103为倾斜的柱状结构。所述左电极102外侧位于所述基板101左侧边缘，所述右电极103外侧位于所述基板101右侧边缘，所述左电极102和所述右电极103不接触。

其中，所述压阻薄膜104与所述基板101平行；所述支撑层105与所述压阻薄膜104粘连在一起，所述支撑层105与所述压阻薄膜104顶部宽度一致。

其中，所述压力柱106为圆柱体结构，所述压力柱106垂直居中于所述支撑层105。所述压力柱106的直径小于所述支撑层105的宽度。所述柔性层107与所述基板101平行，所述柔性层107宽度与所述基板101宽度一致。

图2为本发明触控传感器实施例的工作原理示意图。

当本发明所述触控传感器不受任何外力时，其截面形态如图1所示，所述压阻薄膜104和所述支撑层105均处于水平自然状态，此时所述压阻薄膜104的电阻为初始电阻。

参见图2，当本发明所述触控传感器受到外界的压力时，所述压阻薄膜104、所述支撑层105和所述柔性层107处于向下弯曲的状态。并且所述压阻薄膜104的弯曲程度随着外界压力的变化而发生变化，此时所述压阻薄膜104的电阻随着弯曲程度的变化而发生变化。在所述压阻薄膜104两端施加恒定电压的情况下，其输出电流也随着所述压阻薄膜104的电阻值变化而发生变化。则能够通过算法得出所述触控传感器受到的外界压力值和输出电流的线性或非线性关系，从而能够根据检测到的输出电流大小确定所述触控传感器受到的外界压力值。

进一步的，可以通过阵列将每个所述触控传感器以网格结构的形式制作成触控面板，当有外力施加在触控面板上时，由于每个触控传感器受力大小不均匀，可以得到其受力大小的梯度，从而根据最大的梯度确定外力的施加位置，并根据触控传感器单元阵列，以坐标的形式表示出所施加外力的位置。

本发明的优点在于，所述触控传感器在结构设计上结合了梯形传感器和空心球传感器各自在结构上的优点，提出了一种新型结构的触控传感器，不仅结构简单而且大大改善了传感器的性能，并能精确检测压力的位置和大小。

图3为本发明触控传感器制备方法的工艺流程图。

参见图3，一种触控传感器制备方法，所述方法包括：

步骤201：在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，采用图形光刻工艺刻蚀出左电极和右电极，具体包括：

在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，所述金属膜的厚度为4μm；

采用图形光刻工艺刻蚀出左右两个电极，所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述左电极和所述右电极与所述基板呈设定角度，所述左电极和所述右电极为倾斜的柱状结构；所述左电极外侧位于所述基板左侧边缘，所述右电极外侧位于所述基板右侧边缘，所述左电极和所述右电极不接触。

步骤202：采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上方制造出压阻薄膜，具体包括：

采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上覆盖一层厚度均匀的压阻材料，所述压阻材料的厚度为2-3μm；

通过图形光刻以及刻蚀工艺使所述压阻材料完整连接所述左电极和所述右电极顶部，形成所述压阻薄膜；所述压阻薄膜与所述基板平行。

步骤203：在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层柔性绝缘材料作为支撑层，具体包括：

在所述压阻材料薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层厚度与所述压阻薄膜相同的柔性绝缘材料作为支撑层，所述支撑层与所述压阻材料粘连在一起，所述支撑层与所述压阻薄膜顶部宽度一致；

对所述支撑层做退火处理，消除所述支撑层表面的残余应力。

其中，利用旋涂上一层柔性绝缘材料起到缓冲和支撑的作用。

步骤204：在所述支撑层上方旋涂一层绝缘橡胶膜，采用图形光刻工艺将所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱，具体包括：

待所述支撑层做好以后，在所述支撑层的上方旋涂一层绝缘橡胶膜，要求所述绝缘橡胶膜具有一定的厚度；

对所述绝缘橡胶膜做烘干处理，烘干条件为90℃下恒温热烘150秒；

采用图形光刻工艺将烘干后的所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱，起到传递压力的作用，所述压力柱垂直居中于所述支撑层。

步骤205：将聚酰亚胺柔性材料覆盖在所述压力柱上，加工形成柔性层，具体包括：

在清洗干净的玻璃基板上旋涂一层厚度为8μm的PI(聚酰亚胺)柔性材料，在350℃条件下退火处理1小时，然后采用机械剥离的方法将所述PI(聚酰亚胺)柔性材料从玻璃基板上剥离下来，平铺于所述压力柱上方；

使所述PI(聚酰亚胺)柔性材料与所述基板平行，加工形成与所述基板宽度一致的所述柔性层。

传统触控传感器在实现压力的检测时，其检测精度主要依赖于传感器材料的性能，必须采用反应灵敏、价格昂贵的压敏材料。而本发明提出的一种触控传感器及其制备方法，主要通过触控传感器的新型结构来实现压力位置和大小的测量，解除了传统触控传感器过分依赖材料带来的限制，大大提高了加工效率并降低了加工成本。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种触控传感器，其特征在于，包括：基板、左电极、右电极、压阻薄膜、支撑层、压力柱和柔性层；所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述左电极和所述右电极与所述基板呈设定角度，所述左电极和所述右电极为倾斜的柱状结构；所述左电极外侧位于所述基板左侧边缘，所述右电极外侧位于所述基板右侧边缘，所述左电极和所述右电极不接触；所述压阻薄膜覆盖在所述左电极和所述右电极上方，所述压阻薄膜连接所述左电极和所述右电极；所述支撑层覆盖于所述压阻薄膜表面；所述压力柱直立于所述支撑层上；所述柔性层平铺于所述压力柱上方。

2.如权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，所述压阻薄膜与所述基板平行；所述支撑层与所述压阻薄膜粘连在一起，所述支撑层与所述压阻薄膜顶部宽度一致。

3.如权利要求1所述的触控传感器，其特征在于，所述压力柱为圆柱体结构，所述压力柱垂直居中于所述支撑层；所述柔性层与所述基板平行，所述柔性层宽度与所述基板宽度一致。

4.一种触控传感器制备方法，其特征在于，所述方法包括：

在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，采用图形光刻工艺刻蚀出左电极和右电极；所述在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，采用图形光刻工艺刻蚀出左电极和右电极包括：

在经过清洗和干燥的基板上溅射一层金属膜作为电极，所述金属膜的厚度为4μm；

采用图形光刻工艺刻蚀出左右两个电极，所述左电极和所述右电极立于所述基板上，所述左电极和所述右电极高度相同；所述左电极和所述右电极与所述基板呈设定角度，所述左电极和所述右电极为倾斜的柱状结构；所述左电极外侧位于所述基板左侧边缘，所述右电极外侧位于所述基板右侧边缘，所述左电极和所述右电极不接触；

采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上方制造出压阻薄膜；

在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层柔性绝缘材料作为支撑层；

在所述支撑层上方旋涂一层绝缘橡胶膜，采用图形光刻工艺将所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱；

将聚酰亚胺柔性材料覆盖在所述压力柱上，加工形成柔性层。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上方制造出压阻薄膜包括：

采用微纳制造工艺在所述左电极和所述右电极上覆盖一层厚度均匀的压阻材料；

通过图形光刻以及刻蚀工艺使所述压阻材料完整连接所述左电极和所述右电极顶部，形成所述压阻薄膜；所述压阻薄膜与所述基板平行。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层柔性绝缘材料作为支撑层包括：

在所述压阻薄膜的上方采用旋涂工艺镀上一层厚度与所述压阻薄膜相同的柔性绝缘材料作为支撑层，所述支撑层与所述压阻薄膜粘连在一起，所述支撑层与所述压阻薄膜顶部宽度一致；

对所述支撑层做退火处理。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述支撑层上方旋涂一层绝缘橡胶膜，采用图形光刻工艺将所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱包括：

待所述支撑层做好以后，在所述支撑层的上方旋涂一层绝缘橡胶膜；

对所述绝缘橡胶膜做烘干处理，烘干条件为90℃下恒温热烘150秒；

采用图形光刻工艺将烘干后的所述绝缘橡胶膜刻蚀成单个圆柱体作为压力柱，所述压力柱垂直居中于所述支撑层。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将聚酰亚胺柔性材料覆盖在所述压力柱上，加工形成柔性层包括：

在清洗干净的玻璃基板上旋涂一层厚度为8μm的聚酰亚胺柔性材料，在350℃条件下退火处理1小时，然后采用机械剥离的方法将所述聚酰亚胺柔性材料从玻璃基板上剥离下来，平铺于所述压力柱上方；

使所述聚酰亚胺柔性材料与所述基板平行，加工形成与所述基板宽度一致的所述柔性层。