CN113220153A - 一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 - Google Patents
一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113220153A CN113220153A CN202110076216.6A CN202110076216A CN113220153A CN 113220153 A CN113220153 A CN 113220153A CN 202110076216 A CN202110076216 A CN 202110076216A CN 113220153 A CN113220153 A CN 113220153A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- conductive
- insulating support
- support layer
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 26
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 19
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 12
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 11
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 8
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 7
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims description 7
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 13
- 238000013461 design Methods 0.000 description 12
- 239000010408 film Substances 0.000 description 10
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 241001678559 COVID-19 virus Species 0.000 description 1
- 240000004282 Grewia occidentalis Species 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/017—Gesture based interaction, e.g. based on a set of recognized hand gestures
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04102—Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04108—Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法，属于柔性传感器领域。由底层的绝缘支撑层和沉积在绝缘支撑层表面的导电感应层组成，绝缘支撑层和导电感应层的接触面为复合粗糙表面；采用四端检测由于手部移动引起的电荷在传感层表面的重新分布，实现基于手势的非接触式的传感与控制。这种双层结构具有通用性，其传感层可以选用氧化铟锡、铜等导电薄膜，支撑层可以选用玻璃、石英以及显示屏等。另一方面，我们将等离子体刻蚀工艺，在传感层表面制备了粗糙结构增加了比表面积，使传感器的输出信号获得了极大提升，从而为近场传感器提供了更高的灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于柔性传感器领域，涉及一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法。
背景技术
非接触式传感方法因其在人机交互、健康监测和医院医疗保健领域的巨大潜力而受到了广泛的关注，相比于接触式传感，非接触式在部分场合更加便利，比如说无物理接触的交互可能有助于减少诸如COVID-19病毒等病原体传播的机会，因此，通过非接触式方法控制电子设备是一个有应用前景的研究领域。
当前，以人体静电为天然信号源的非接触传感方式存在两个主要问题：一种是输出感应信号通常由于人体所携带的有限电荷而微弱，难以监测。另一个是导电感应电极通常依赖于刚性且不透明的金属阵列，不易与外部设备集成。
因此，亟需一种柔性、透明的，且输出信号高的非接触式传感器的创新设计。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法，该传感器为透明结构，能够实现非接触式的传感与控制，且信号易于监测。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种非接触式柔性透明传感器，由底层的绝缘支撑层和沉积在绝缘支撑层表面的导电感应层组成，绝缘支撑层和导电感应层的接触面为复合粗糙表面；
所述绝缘支撑层表面通过刻蚀形成纳米尺度的粗糙结构面，在该粗糙结构面表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为微米级，在未经刻蚀处理的绝缘支撑层表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为纳米级，形成复合粗糙表面；
绝缘支撑层和导电感应层均采用透明材料。
优选地，绝缘支撑层厚度为0.05～0.5mm，导电感应层的厚度为50～100nm。
进一步优选地，绝缘支撑层厚度为0.125mm，导电感应层的厚度为100nm。
优选地，所述绝缘支撑层采用透明材料PET或者PDMS；所述导电感应层采用透明材料ITO。
本发明还公开了一种非接触式柔性透明传感器的制备方法，包括以下步骤：
1)对透明基体进行真空等离子体刻蚀处理，在透明基体表面形成纳米尺度的粗糙结构，即获得绝缘支撑层；
2)在经步骤1)处理的绝缘支撑层的表面沉积导电透明材料形成导电感应层，制得非接触式柔性透明传感器。
优选地，还包括在制得的非接触式柔性透明传感器四周制备信号输出电极的操作，用于输出横向和纵向信号。信号输出电极为长方形，用于收集感应电荷。
步骤1)中，真空等离子体刻蚀是在腐蚀气体气氛下，在100～300W的功率下刻蚀100-300s。
进一步地优选地，腐蚀气体为氧气或者其它类似刻蚀气体。
进一步地优选地，步骤1)中，对电感耦合等离子体腔体抽真空，当真空度达到1×10-5Pa后将氧气通入到等离子体腔体中，流量设置为35.00sccm。
优选地，所述透明基体采用透明材料PET或者PDMS；所述导电透明材料为ITO。
优选地，绝缘支撑层厚度为0.05～0.5mm，导电感应层的厚度为50～100nm。
进一步优选地，绝缘支撑层厚度为0.125mm，导电感应层的厚度为100nm
通过控制导电感应层的靶材种类和沉积时间分别控制导电感应层的材料类型以及厚度，比如碳材料或者ITO或者金属纳米线等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的非接触式柔性透明传感器，是由底层的绝缘支撑层和上层的导电感应层组成，两层结构均柔性透明即组装成了透明传感器，绝缘支撑层为导电感应层提供依附的基体，导电感应层则起到传感的关键作用，其表面会在外部静电物体的感应下产生表面重新分布的静电层，由于人体本身携带大量的静电，即使是非接触的一些手势改变和运动也可以导致导电感应层产生对应的电荷分布变化。基于这种原理，可以通过分析表面电荷的重新分布来判断操作者的对应手势和动作。同时，由于静电输出信号一般较弱，为了提高传感器的信号强度，在绝缘支撑层的表面刻蚀产生纳米尺度的粗糙结构，未经处理的绝缘支撑层表面十分光滑，因而沉积导电感应层后的表面粗糙度也为纳米级别，而在经过刻蚀产生纳米尺度的粗糙结构的绝缘支撑层处沉积导电感应层的表面出现大量纳米线状结构，粗糙度达到微米级别。根据高斯定理中封闭区域电荷和面积的关系，这种复合的粗糙表面可以积累更多的感应电荷，从而提高传感器输出信号的幅值。
进一步地，本发明的双层结构具有通用性，其导电传感层可以选用氧化铟锡、铜等导电薄膜，绝缘支撑层可以选用玻璃、石英以及显示屏等。
本发明还公开了上述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，将等离子体刻蚀工艺，在传感层表面制备了粗糙结构增加了比表面积，使传感器的输出信号获得了极大提升，从而为近场传感器提供了更高的灵敏度。使用通用结构设计实现了非接触的感应识别，具有重要的应用价值。同时提出了增大近场传感器输出信号的有效方式，通过表面纳米结构的制备提高了输出信号。
附图说明
图1为本发明的非接触式柔性透明传感器的结构设计原理图；
图2为本发明的非接触式柔性透明传感器的实物照片；
图3为通过氧等离子体刻蚀后获得的粗糙表面表征照片；
图4为通过氧等离子体刻蚀后获得的粗糙表面纳米线状结构图；
图5为传感器输出信号测试结果图；其中，(a)为ITO感应层以及EIPG感应层制备的传感器输出信号；(b)为探测距离为5cm以及10cm情况下输出信号，响应时间为65ms；(c)为不同手势移动下的最大输出电压；(d)为手掌合拢和张开动作下输出信号；
图6为本发明中传感器用于非接触控制的实际应用方式；其中，(a)为传感器实现非接触控制的整体流程；(b)为单手实现图片跳转的操作和原理；(c)为双手实现图片放大的操作和原理；(d)为双手实现图片放大的操作和原理。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明非接触式柔性透明传感器制备方法，具体过程为：
1)将透明基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中，将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加100～300W的功率刻蚀100-300s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面沉积导电透明材料ITO，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
本发明的非接触式柔性透明传感器，由底层的绝缘支撑层和沉积在绝缘支撑层表面的导电感应层组成，绝缘支撑层和导电感应层的接触面为复合粗糙表面；
所述绝缘支撑层表面通过刻蚀形成纳米尺度的粗糙结构面，在该粗糙结构面表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为微米级，在未经刻蚀处理的绝缘支撑层表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为纳米级，形成复合粗糙表面；
绝缘支撑层和导电感应层均采用透明材料。
绝缘支撑层厚度为0.05～0.5mm，导电感应层的厚度为50～100nm。
所述绝缘支撑层采用透明材料PET或者PDMS；所述导电感应层采用透明材料ITO。
下面列举几个本发明的具体实施例：
实施例1
1)将PET基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中，将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加150W的功率刻蚀150s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面沉积导电透明材料ITO，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例2
1)将PDMS基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中，将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加100W的功率刻蚀200s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面沉积导电透明材料ITO，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例3
1)将玻璃基体放置于反应离子刻蚀腔中，将SF6通入到已抽真空的腔体内，然后施加120W的功率刻蚀150s，实现基体的初步结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面沉积导电透明材料ITO，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例4
1)将PET基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中。将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加300W的功率刻蚀300s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品制备银纳米线涂层，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例5
1)将PDMS基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中。将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加250W的功率刻蚀200s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品制备银纳米线涂层，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例6
1)将玻璃基体放置于反应离子刻蚀腔中，将SF6通入到已抽真空的腔体内，然后施加150W的功率刻蚀100s，实现基体的初步结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面制备银纳米线涂层，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)在传感器四端制备信号输出电极，用于输出横向和纵向信号；
4)通过对四端输出信号进行采集和分析，实现对应的操作命令。
实施例7
1)将PET基体放置于电感耦合等离子体刻蚀腔中。将氧气通入到已抽真空的腔体内，然后施加220W的功率刻蚀180s，实现基体的初步纳米结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面沉积导电透明材料ITO，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)将传感器一端制备信号输出电极，并制备多个传感器阵列；
4)通过对传感器阵列信号单独分析，实现对应的操作命令。
实施例8
1)将玻璃基体放置于反应离子刻蚀腔中，将SF6通入到已抽真空的腔体内，然后施加150W的功率刻蚀100s，实现基体的初步结构设计；
2)将粗糙表面转移至镀膜设备中，腔体抽真空后在样品表面制备银纳米线涂层，从而形成感应层，通过控制靶材种类和沉积时间可以控制沉积薄膜类型以及厚度；
3)将传感器一端制备信号输出电极，并制备多个传感器阵列；
4)通过对传感器阵列信号单独分析，实现对应的操作命令。
参见图1，为本发明的非接触式传感器的结构示意图，由底层绝缘基体支撑层和上层导电感应层组成。当两层结构均为柔性透明时，可组装为图2所示的透明传感器。其中绝缘支撑层的作用主要是为了给感应层提供依附的基体，感应层厚度和强度一般不足以在无支撑条件下独立工作，尤其是针对ITO和银纳米线等薄膜材料。而感应层则起到传感的关键作用，其表面会在外部静电物体的感应下产生表面重新分布的静电层，由于人体本身携带大量的静电，即使是非接触的一些手势改变和运动也可以导致感应层产生对应的电荷分布变化。基于这种原理，我们可以通过分析表面电荷的重新分布来判断擦作者的对应手势和动作。
由于静电输出信号一般较弱，为了提高传感器的信号强度，我们通过氧等离子体刻蚀在支撑层表面产生纳米尺度的粗糙结构(如图3所示)。未经处理的支撑层表面十分光滑，因而沉积感应层后的表面粗糙度也为纳米级别。而氧等离子体刻蚀后沉积感应层的表面出现大量纳米线状结构，粗糙度达到微米级别(如图4所示)。根据高斯定理中封闭区域电荷和面积的关系，这种复合的粗糙表面可以积累更多的感应电荷，从而提高传感器输出信号的幅值。
参见图5，(a)以ITO，EIPG以及含纳米线状结构的粗糙EIPG三种感应层为例(基体为透明PET支撑层)，将电压信号测试设备连接至传感器左侧，手掌在传感器上方5厘米处由左向右再返回左侧的动作，均会产生相似的信号类型，但拥有粗糙表面感应层的传感器具有更强的输出信号。(b)即使将手掌操作位置由5厘米远离至10厘米的距离，该传感器依旧能够产生清晰的输出信号特征。(c)不仅如此，不同志愿者的手势移动速度下，传感器仍然能够稳定工作。(d)为了进一步拓展应用范围，将手掌置于传感器上方后重复张开和合拢两种动作，由于每根手指会出现叠加效应，因此输出信号十分复杂，但仍旧可以根据信号的上升沿或下降沿对手势进行区分，这可能在医学上对于帕金森症的早期预测和诊断发挥一定作用。
参见图6，进一步对于本发明制备的透明柔性的非接触式传感器做了一些可能出现的应用测试，如(a)所示，可以通过在传感器的输出信号进行分析和提取，实现对于动作的识别，从而操控外部电子设备。在这种情形下，可以通过四角连接的方式在x和y方向分别外接两根测试线，从而对两个方向上的动作都进行识别。如(b)所示，x方向上的手势由左向右运动会导致x方向两角的输出信号出现正脉冲和负脉冲，而y方向基本无输出信号，信号分析后对电子设备上的图片进行对应的跳转操作。(c)，当两只手同时在x方向从传感器中心向边缘移动时，x方向两角均出现负脉冲信号，而y方向基本无输出信号，此时对应图片放大的指令操做。(d)当两只手同时在对角线方向从传感器中心向对角移动时，四角均出现负脉冲信号，此时对应图片缩小的指令操做。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种非接触式柔性透明传感器，其特征在于，由底层的绝缘支撑层和沉积在绝缘支撑层表面的导电感应层组成，绝缘支撑层和导电感应层的接触面为复合粗糙表面；
所述绝缘支撑层表面通过刻蚀形成纳米尺度的粗糙结构面，在该粗糙结构面表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为微米级，在未经刻蚀处理的绝缘支撑层表面沉积导电感应层后的表面粗糙度为纳米级，形成复合粗糙表面；
绝缘支撑层和导电感应层均采用透明材料。
2.根据权利要求1所述的非接触式柔性透明传感器，其特征在于，绝缘支撑层厚度为0.05～0.5mm，导电感应层的厚度为50～100nm。
3.根据权利要求1所述的非接触式柔性透明传感器，其特征在于，所述绝缘支撑层采用透明材料PET或者PDMS；所述导电感应层采用透明材料ITO。
4.一种非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对透明基体进行真空等离子体刻蚀处理，在透明基体表面形成纳米尺度的粗糙结构，即获得绝缘支撑层；
2)在经步骤1)处理的绝缘支撑层的表面沉积导电透明材料形成导电感应层，制得非接触式柔性透明传感器。
5.根据权利要求4所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，还包括在制得的非接触式柔性透明传感器四周制备信号输出电极的操作。
6.根据权利要求4所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，步骤1)中，真空等离子体刻蚀是在腐蚀气体气氛下，在100～300W的功率下刻蚀100-300s。
7.根据权利要求6所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，腐蚀气体为氧气。
8.根据权利要求4所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，所述透明基体采用透明材料PET或者PDMS；所述导电透明材料为ITO。
9.根据权利要求4所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，绝缘支撑层厚度为0.05～0.5mm，导电感应层的厚度为50～100nm。
10.根据权利要求4所述的非接触式柔性透明传感器的制备方法，其特征在于，通过控制导电感应层的靶材种类和沉积时间分别控制导电感应层的材料类型以及厚度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110076216.6A CN113220153A (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110076216.6A CN113220153A (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113220153A true CN113220153A (zh) | 2021-08-06 |
Family
ID=77084416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110076216.6A Pending CN113220153A (zh) | 2021-01-20 | 2021-01-20 | 一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113220153A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113978085A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-28 | 电子科技大学 | 感应表面结构及其制备方法、具有感应表面结构的产品 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104765479A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种触摸屏 |
| CN107422904A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-12-01 | 张家港康得新光电材料有限公司 | 触摸屏与电子设备 |
| JP2018106396A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | デクセリアルズ株式会社 | 透明導電積層体、タッチパネルおよび表示装置 |
| 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 |
-
2021
- 2021-01-20 CN CN202110076216.6A patent/CN113220153A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104765479A (zh) * | 2014-01-02 | 2015-07-08 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种触摸屏 |
| JP2018106396A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | デクセリアルズ株式会社 | 透明導電積層体、タッチパネルおよび表示装置 |
| CN107422904A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-12-01 | 张家港康得新光电材料有限公司 | 触摸屏与电子设备 |
| 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 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 韩向可，李军民主编: "传感器原理与应用", 成都：电子科技大学出版社, pages: 81 - 83 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113978085A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-28 | 电子科技大学 | 感应表面结构及其制备方法、具有感应表面结构的产品 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tang et al. | Triboelectric touch‐free screen sensor for noncontact gesture recognizing | |
| Park et al. | All MoS2-based large area, skin-attachable active-matrix tactile sensor | |
| Sun et al. | Flexible tactile electronic skin sensor with 3D force detection based on porous CNTs/PDMS nanocomposites | |
| Luo et al. | Microconformal electrode-dielectric integration for flexible ultrasensitive robotic tactile sensing | |
| US11954296B2 (en) | Flexible capacitive tactile sensor and method for manufacturing same and tactile sensing system | |
| Kang et al. | Graphene-based three-dimensional capacitive touch sensor for wearable electronics | |
| Zhao et al. | Large-scale integrated flexible tactile sensor array for sensitive smart robotic touch | |
| KR101807454B1 (ko) | 터치 입력과 촉각 피드백 어플리케이션을 위한 통합 압전 캔틸레버 액츄에이터 및 트랜지스터 | |
| KR102533531B1 (ko) | 전기화학 감지, 정전용량 감지 및 전계 방출 감지를 위한 나노구조 어레이 기반의 센서들 | |
| CN104714672B (zh) | 压敏型显示屏触控单元、触摸屏及其制造方法 | |
| TW201037587A (en) | Capacitance type touch member and method for producing the same, and capacitance type touch detection device | |
| Han et al. | Multi-functional stretchable and flexible sensor array to determine the location, shape, and pressure: Application in a smart robot | |
| JP2017537316A (ja) | 高分解能圧力検知 | |
| Guo et al. | Electromechanical coupling effects for data storage and synaptic devices | |
| Gao et al. | Flexible pressure sensor with wide linear sensing range for human–machine interaction | |
| CN113220153A (zh) | 一种非接触式柔性透明传感器及其制备方法 | |
| CN105067688A (zh) | 一种石墨烯/氧化锌异质结生物传感器 | |
| Liu et al. | Smart electronic skin having gesture recognition function by LSTM neural network | |
| Zhu et al. | A highly sensitive capacitive flexible tactile sensor based on a composite dielectric layer with a C-type symmetrical structure for wearable electronics | |
| TWI571778B (zh) | 觸摸和懸停感測裝置 | |
| Sim et al. | Psychological tactile sensor structure based on piezoelectric sensor arrays | |
| Alshawabkeh et al. | Additively manufactured capacitive proximity and tactile sensors for soft robotic systems | |
| Zhang et al. | Study of charged object sensing properties via an organic nanobelt | |
| Papakonstantinopoulos et al. | Highly sensitive stretchable sensor combined with low-power memristor for demonstration of artificial mechanoreceptor properties | |
| US20180267650A1 (en) | Single-surface position sensor and positioning methd thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |