CN114035711B - 外触发触控传感阵列及其制备方法 - Google Patents

外触发触控传感阵列及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种外触发触控传感阵列及其制备方法。外触发触控传感阵列包括：衬底；双栅薄膜晶体管阵列，位于衬底表面，包括呈阵列排布的多个双栅薄膜晶体管；下隔离柱，位于双栅薄膜晶体管阵列背离衬底的表面；底层柔性防静电薄膜，位于下隔离柱上方，且底层柔性防静电薄膜朝向下隔离柱的底面具有共面电极、底层柔性防静电薄膜背离下隔离柱的顶面具有触发电极，触发电极为叉指电极，叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；上隔离柱，位于触发电极背离衬底的表面；顶层柔性防静电薄膜，位于上隔离柱上方，顶层柔性防静电薄膜朝向上隔离柱的底面具有共面顶电极。本发明提高传感阵列的刷新速率，降低了功耗。

Description

外触发触控传感阵列及其制备方法
技术领域
本发明涉及传感技术领域，尤其涉及一种外触发触控传感阵列及其制备方法。
背景技术
近年来，随着可穿戴产品的迅速发展，柔性传感器组件成为研究人员探索的热点课题之一。其中，柔性触控传感器尤其受到广泛的关注，在包括人工电子皮肤、柔性触屏、智能机器人及医疗健康等领域都具有非常广阔的市场前景。
目前，对柔性触控传感器的研究可基于多种工作原理，主要包括电容式、电阻式、压电式和薄膜晶体管式。对于大面积薄膜触控传感阵列，由于像素数量的急剧增加，其存在功耗高、驱动电路复杂、延时长、信号串扰严重等问题，难以满足复杂场景的应用需求。并且采用传统的全阵列逐行逐列扫描的方式实现对触控传感阵列表面的触控进行响应和识别，带来了显著的功耗并依赖于外围复杂的硅芯片控制电路。
因此，如何在满足低功耗的情况下，降低触控传感器的延时，从而实现对阵列集成结构和电路性能与功耗的设计优化，是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种外触发触控传感阵列及其制备方法，用于解决现有的触控传感阵列功耗较高、延时长的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种外触发触控传感阵列，包括：
衬底；
双栅薄膜晶体管阵列，位于所述衬底表面，包括呈阵列排布的多个双栅薄膜晶体管；
下隔离柱，位于所述双栅薄膜晶体管阵列背离所述衬底的表面；
底层柔性防静电薄膜，位于所述下隔离柱上方，且所述底层柔性防静电薄膜朝向所述下隔离柱的底面具有共面电极、所述底层柔性防静电薄膜背离所述下隔离柱的顶面具有触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；
上隔离柱，位于所述触发电极背离所述衬底的表面；
顶层柔性防静电薄膜，位于所述上隔离柱上方，所述顶层柔性防静电薄膜朝向所述上隔离柱的底面具有共面顶电极。
可选的，所述双栅薄膜晶体管包括：
位于所述衬底表面的底栅电极；
覆盖所述底栅电极的绝缘层；
位于所述绝缘层表面的源电极和漏电极；
覆盖所述源电极和所述漏电极的半导体层；
覆盖所述半导体层的钝化层；
覆盖所述钝化层的顶栅电极。
可选的，所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一行的所有所述双栅薄膜晶体管的所述底栅电极均与同一条行驱动线连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一列的所有所述双栅薄膜晶体管的所述漏电极均与同一条列扫描数据线连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，所有所述双栅薄膜晶体管的所述源电极均与同一条公共电极线连接。
可选的，所述触发电极的数量为多个，形成触发电极阵列；多个所述触发电极与所述双栅薄膜晶体管阵列中的多个所述双栅薄膜晶体管一一对应；
所述触发电极阵列中同一行的所述触发电极的第一部分连接至同一条所述触发行；
所述触发电极阵列中同一列的所述触发电极的第二部分连接至同一条触发列。
可选的，还包括：
压敏薄膜或者光敏薄膜，位于所述双栅薄膜晶体管与所述共面电极之间。
可选的，在沿垂直于所述衬底的方向上，同一个所述双栅薄膜晶体管中的所述顶栅电极的投影面积大于或等于所述底栅电极的投影面积。
可选的，所述上隔离柱和所述下隔离柱的材料均为聚二甲基硅氧烷、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯共混物、聚氨酯或者光刻胶。
可选的，所述下隔离柱的高度为1微米～50微米，相邻两个所述下隔离柱之间的间距为1个传感像素～50个传感像素；
所述上隔离柱的高度为1微米～50微米，相邻两个所述上隔离柱之间的间距为1个传感像素～50个传感像素。
可选的，所述双栅薄膜晶体管为有机薄膜晶体管、碳纳米管薄膜晶体管、非晶氧化物薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、或者多晶硅薄膜晶体管。
可选的，所述底层柔性防静电薄膜和所述顶层柔性防静电薄膜的材料均为聚氨酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或铂催化硅胶。
可选的，所述底栅电极、所述源电极、所述漏电极、所述顶栅电极、所述共面电极、所述触发电极以及所述共面顶电极的材料均为导电聚合物、碳基导电物、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种如上述任一项所述的外触发触控传感阵列的制备方法，包括如下步骤：
提供一衬底；
形成底栅电极和行驱动线于所述衬底表面；
形成覆盖所述底栅电极、所述行驱动线和所述衬底表面的绝缘层；
形成源电极、漏电极、列扫描数据线和公共电极线于所述绝缘层表面；
形成覆盖所述源电极、所述漏电极和所述绝缘层的半导体层；
形成覆盖所述半导体层的钝化层；
形成顶栅电极于所述钝化层表面；
形成共面电极于底层柔性防静电薄膜的底面、并形成触发电极于所述底层柔性防静电薄膜的顶面，所述共面电极背离所述底层柔性防静电薄膜的表面具有下隔离柱，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；
将所述底层柔性防静电薄膜贴合到所述钝化层表面，使得所述钝化层与所述下隔离柱接触；
形成共面顶电极于顶层柔性防静电薄膜的底面，所述共面顶电极背离所述顶层柔性防静电薄膜的表面具有上隔离柱；
将所述顶层柔性防静电薄膜贴合到所述底层柔性防静电薄膜表面，使得所述上隔离柱朝向所述触发电极。
本发明提供的外触发触控传感阵列及其制备方法，通过在所述外触发触控传感阵列中设置触发电极、共面电极和共面顶电极，当所述外触发触控传感阵列受到外界压力作用时，所述共面顶电极与所述触发电极接触，使得与所述触发电极相连的触发行和触发列的电压信号发生改变，从而能够使得后端的电路处理系统按照获得的触发地址信息只读取相应受触发位置下方的传感像素信息。同时使所述外触发触控传感阵列在受外力作用或者改变光照条件时调控双栅薄膜晶体管的顶栅电极的电压，从而调控双栅薄膜晶体管的性能，使触控位置和同一行未触控位置的双栅薄膜晶体管的电流出现显著差别，使电路系统读取输出的行列信号获得触控位置甚至触控力大小的信息。采用此种传感方式阵列结构和信号读取方式减少了阵列中所需读取的像素个数，提高传感阵列的刷新速率，降低了功耗。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列中的单元像素的结构示意图；
附图2是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列的等效电路图；
附图3是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列的制备方法流程图；
附图4-附图12是本发明具体实施方式在制备外触发触控传感阵列的过程中主要的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的外触发触控传感阵列及其制备方法的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种外触发触控传感阵列，附图1是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列中的单元像素的结构示意图，附图2是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列的等效电路图。如图1和图2所示，所述外触发触控传感阵列，包括：
衬底100；
双栅薄膜晶体管阵列，位于所述衬底100表面，包括呈阵列排布的多个双栅薄膜晶体管；
下隔离柱108，位于所述双栅薄膜晶体管阵列背离所述衬底100的表面；
底层柔性防静电薄膜110，位于所述下隔离柱108上方，且所述底层柔性防静电薄膜110朝向所述下隔离柱108的底面具有共面电极109、所述底层柔性防静电薄膜110背离所述下隔离柱108的顶面具有触发电极111，所述触发电极111为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；
上隔离柱112，位于所述触发电极111背离所述衬底100的表面；
顶层柔性防静电薄膜114，位于所述上隔离柱112上方，所述顶层柔性防静电薄膜114朝向所述上隔离柱112的底面具有共面顶电极113。
可选的，所述双栅薄膜晶体管包括：
位于所述衬底100表面的底栅电极101；
覆盖所述底栅电极101的绝缘层102；
位于所述绝缘层102表面的源电极104和漏电极103；
覆盖所述源电极104和所述漏电极103的半导体层105；
覆盖所述半导体层105的钝化层106；
覆盖所述钝化层106的顶栅电极107。
本具体实施方式中的多个是指两个以上。本具体实施方式中的底面是指朝向所述衬底100的表面，顶面是指背离所述衬底100且与所述底面相对的表面。具体来说，所述衬底100的材料可以为玻璃、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对二甲苯、聚二甲基硅氧烷中的一种或者两种以上的组合。所述衬底100作为所述外触发触控传感阵列的承载基底。
所述绝缘层102作为所述双栅薄膜晶体管的栅绝缘层，所述绝缘层102的材料可以为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、三氧化二铝、氧化锆、二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SiNx)等。
所述半导体层105的材料为有机半导体材料或是碳纳米或是无机的氧化锌、氧化铟镓锌、非晶硅、多晶硅材料。所述有机半导体材料为有机小分子、聚合物或者为有机小分子与绝缘聚合物共混的材料。例如，所述半导体层105的材料为6,13-双(三异丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(TIPS-pentacene)与聚苯乙烯(PS)的共混材料；或者，再例如，所述半导体层105的材料为氧化铟镓锌。
所述钝化层106材料可以为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SiNx)等。
可选的，所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一行的所有所述双栅薄膜晶体管的所述底栅电极101均与同一条行驱动线205连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一列的所有所述双栅薄膜晶体管的所述漏电极103均与同一条列扫描数据线206连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，所有所述双栅薄膜晶体管的所述源电极104均与同一条公共电极线203连接。
可选的，所述触发电极111的数量为多个，形成触发电极阵列；多个所述触发电极111与所述双栅薄膜晶体管阵列中的多个所述双栅薄膜晶体管一一对应；
所述触发电极阵列中同一行的所述触发电极111的第一部分连接至同一条所述触发行207；
所述触发电极阵列中同一列的所述触发电极的第二部分连接至同一条触发列209。
具体来说，如图2所示，所述外触发触控传感阵列中包括多条行驱动线205、多条列扫描数据线206、多条触发行207、多条触发列209和一条所述公共电极线203。行驱动器201连接多条所述行驱动线205，用于分别驱动每条所述行驱动线205。列驱动器202连接多条所述列扫描数据线206，用于分别驱动每条所述列扫描数据线206。所述触发行207的数量与所述双栅薄膜晶体管阵列的行数相同，所述触发列209的数量与所述双栅薄膜晶体管阵列的列数相同。触发行驱动器204连接多条所述触发行207，用于分别接收每条所述触发行207的行触发信号。触发列驱动器208连接多条所述触发列209，用于分别接收每条所述触发列209的列触发信号。所述触发电极阵列的行数与所述双栅薄膜晶体管阵列的行数相同，所述触发电极阵列的列数与所述双栅薄膜晶体管阵列的列数相同。所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行207、另一部分连接至对应的触发列209。所述共面顶电极113用于向所述触发电极111施加固定偏压。所述共面电极109用于向所述双栅薄膜晶体管的所述顶栅电极107施加固定偏压。所述共面电极109和所述共面顶电极113上的偏压均包括正压和负压，且所述共面电极109与所述共面顶电极113上的偏压可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
当所述外触发触控传感阵列受到外界压力时，所述共面顶电极113与所述触发电极111接触，使得与所述触发电极111相连的触发行207和触发列209的电压信号发生改变，能够使得后端的电路处理系统按照获得的触发地址信息只读取相应受触发位置下方的传感像素信息，同时使触控传感阵列在受力/改变光照时调控双栅薄膜晶体管的顶栅电极电压，调控双栅薄膜晶体管器件的性能，使触控位置和同一行未触控位置的双栅薄膜晶体管器件电流出现显著差别，使电路系统读取输出的行列信号获得触控位置，甚至触控力大小的信息。采用此种传感方式阵列结构和信号读取方式减少了阵列中所需读取的像素个数，提高传感阵列的刷新速率，降低了功耗。
可选的，所述外触发触控传感阵列还包括：
压敏薄膜或者光敏薄膜，位于所述双栅薄膜晶体管与所述共面电极109之间。
具体来说，所述下隔离柱108位于所述钝化层106表面，用于在所述顶栅电极107与所述共面电极109之间形成第一间隙，从而隔离所述顶栅电极107和所述共面电极109。所述共面电极109能够在单元传感像素受力作用时与所述顶栅电极107接触。所述共面电极109和双栅薄膜晶体管的所述顶栅电极107之间的所述第一空隙处可以具有电容式或电阻式的压敏薄膜或者光敏薄膜，用于在所述外触发触控传感阵列中单元传感像素受力作用或者改变光照条件时改变所述顶栅电极107的电压。
可选的，在沿垂直于所述衬底100的方向上，同一个所述双栅薄膜晶体管中的所述顶栅电极107的投影面积大于或等于所述底栅电极101的投影面积。
具体来说，同一个所述双栅薄膜晶体管中的所述顶栅电极107的投影面积大于或者等于所述底栅电极101的投影面积，能够使得：当在所述双栅薄膜晶体管与所述共面电极109之间集成电容式压敏薄膜时，增加电容压压敏薄膜的电极面积(增加电容)，提高与顶栅绝缘层电容的匹配度，提高传感灵敏性；当在所述双栅薄膜晶体管与所述共面电极109之间集成电阻式压敏薄膜时，增加压敏薄膜与顶栅电极的接触面积，提高均一性。
可选的，所述上隔离柱112和所述下隔离柱108的材料均为聚二甲基硅氧烷、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯共混物、聚氨酯或者光刻胶。
具体来说，所述上隔离柱112位于所述底层柔性防静电薄膜110上表面，用于在所述触发电极111与所述共面顶电极114之间形成第二间隙，从而隔离所述触发电极111和所述共面顶电极114。
可选的，所述下隔离柱108的高度为1微米～50微米，相邻两个所述下隔离柱108之间的间距为1个传感像素～50个传感像素；
所述上隔离柱112的高度为1微米～50微米，相邻两个所述上隔离柱112之间的间距为1个传感像素～50个传感像素。
本具体实施方式中所述的传感像素包括一个双栅薄膜晶体管以及位于该双栅薄膜晶体管上方的结构。所述传感像素的尺寸为所述外触发触控传感阵列的行尺寸(即所述传感像素的尺寸为所述外触发触控传感阵列中一行的尺寸)除以一行上的像素数量；或者，所述传感像素的尺寸为所述外触发触控传感阵列的列尺寸(即所述传感像素的尺寸为所述外触发触控传感阵列中一列的尺寸)除以一列上的像素数量。
可选的，所述双栅薄膜晶体管为有机薄膜晶体管、碳纳米管薄膜晶体管、非晶氧化物薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、或者多晶硅薄膜晶体管。
举例来说，所述非晶氧化物薄膜晶体管可以是但不限于氧化锌薄膜晶体管、氧化铟镓锌薄膜晶体管。
可选的，所述底层柔性防静电薄膜110和所述顶层柔性防静电薄膜114的材料均为聚氨酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或铂催化硅胶。
可选的，所述底栅电极101、所述源电极104、所述漏电极103、所述顶栅电极107、所述共面电极109、所述触发电极111以及所述共面顶电极113的材料均为导电聚合物、碳基导电物、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒。其中，所述导电聚合物可以为pH值酸性或中性的聚(3，4-乙撑二氧噻吩)、聚苯乙烯磺酸、聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯，所述碳基导电物可以为单层或多层石墨烯、石墨、炭黑、单壁或多壁碳纳米管等，所述金属可以为金、银、铜、铝或钼，所述金属氧化物可以为氧化铟锡或氟掺杂锡氧化物等。
不仅如此，本具体实施方式还提供了一种如上述任一项所述的外触发触控传感阵列的制备方法。附图3是本发明具体实施方式中外触发触控传感阵列的制备方法流程图，附图4-附图12是本发明具体实施方式在制备外触发触控传感阵列的过程中主要的结构示意图。本具体实施方式制备的外触发触控传感阵列的结构可参见图1和图2。如图1-图12所示，所述外触发触控传感阵列的制备方法，包括如下步骤：
步骤S31，提供一衬底100。
步骤S32，形成底栅电极101和行驱动线205于所述衬底100表面，如图4所示。
具体来说，在形成底栅电极101和行驱动线205之前，可以采用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水对所述衬底100进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理所述衬底100表面。
本具体实施方式在形成所述双栅薄膜晶体管阵列中的所有所述双栅薄膜晶体管中的所述底栅电极101的同时，形成与所述双栅薄膜晶体管阵列的行数相同数量的所述行驱动线205，且位于所述双栅薄膜晶体管阵列同一行的所有所述双栅薄膜晶体管的所述底栅电极101均与该行对应的一条所述行驱动线205的电连接。
所述行驱动线205和所述底栅电极101的材料可以均为导电聚合物、碳基导电物、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒。可以采用真空蒸镀、磁控溅射、光刻、喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷的方式在所述衬底100表面形成所述行驱动线205和所述底栅电极101。
步骤S33，形成覆盖所述底栅电极101、所述行驱动线205和所述衬底100表面的绝缘层102，如图5所示。
具体来说，所述绝缘层102的材料可以为有机绝缘层材料，例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)，也可以为无机的二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)等。所述绝缘层102的形成方法包括：采用真空蒸镀、等离子增强化学气相沉积、旋涂、刮涂或喷墨打印工艺形成绝缘薄膜。所述有机绝缘层材料成膜后采用波长为195nm～365nm的紫外光照射或者在加热条件下发生交联并烘干处理以形成绝缘层102。
步骤S34，形成源电极104、漏电极103、列扫描数据线206和公共电极线203于所述绝缘层102表面，如图6所示。
具体来说，在所述绝缘层102表面形成所述列扫描数据线206、所述公共电极线203、所述源电极104和所述漏电极103，所述双栅薄膜晶体管阵列中位于同一列所有所述双栅薄膜晶体管的所述漏电极103连接至对应的同一条列扫描数据线206，所述双栅薄膜晶体管阵列中所有的所述双栅薄膜晶体管的所述源电极104连接所述公共电极线203。
所述列扫描数据线206、所述公共电极线203、所述源电极104、所述漏电极103的材料可以均为导电聚合物、碳基导电物、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒等导电材料。可以采用真空蒸镀、磁控溅射、光刻、喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷的方式在所述绝缘层102表面形成所述列扫描数据线206、所述公共电极线203、所述源电极104和所述漏电极103。
步骤S35，形成覆盖所述源电极104、所述漏电极103和所述绝缘层102的半导体层105，如图7所示。
具体来说，可以采用等离子增强化学气相沉积、旋涂、刮涂、提拉或者喷墨打印工艺在所述绝缘层102、所述源电极104和所述漏电极103表面形成所述半导体层105。
在其他具体实施方式中，也可以先在所述绝缘层102表面形成所述半导体层105，而后再通过光刻、刻蚀工艺形成所述列扫描数据线206、所述公共电极线204、所述源电极104、以及所述漏电极103。
步骤S36，形成覆盖所述半导体层105的钝化层106，如图8所示。
具体来说，可以采用采用等离子增强化学气相沉积、旋涂、刮涂、提拉或者喷墨打印工艺形成所述钝化层106。
步骤S37，形成顶栅电极107于所述钝化层106表面，如图9所示。
具体来说，可以采用真空蒸镀、磁控溅射、光刻、喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷的方式在钝化层106表面形成所述顶栅电极107。
步骤S38，形成共面电极109于底层柔性防静电薄膜110的底面、并形成触发电极111于所述底层柔性防静电薄膜110的顶面，所述共面电极109背离所述底层柔性防静电薄膜110的表面具有下隔离柱108，所述触发电极111为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行207、第二部分连接至触发列209，如图10所示。
具体来说，可以采用真空蒸镀、磁控溅射、光刻、喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷的方式在所述底层柔性防静电薄膜110的底面形成所述共面电极109、以及在所述底层柔性防静电薄膜110的顶面形成所述触发电极111。为防止触发行207和触发列209短路，在触发行207和触发列209的交叉位置设置隔离层210，所述隔离层210的材料可以为有机的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)或是无机的二氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)、光刻胶等。所述隔离层210可以采用等离子增强化学气相沉底、光刻、喷墨打印、丝网印刷的方式形成。可以采用光刻、点胶、丝网印刷的方式于所述共面电极109背离所述底层柔性防静电薄膜110的表面形成所述下隔离柱108。
步骤S39，将所述底层柔性防静电薄膜110贴合到所述钝化层106表面，使得所述钝化层106与所述下隔离柱108接触，如图11所示。
步骤S40，形成共面顶电极113于顶层柔性防静电薄膜114的底面，所述共面顶电极113背离所述顶层柔性防静电薄膜114的表面具有上隔离柱112。
具体来说，可以采用真空蒸镀、磁控溅射、光刻、喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷的方式形成所述共面顶电极113。可以采用光刻，点胶、丝网印刷的方式形成所述上隔离柱112。
步骤S41，将所述顶层柔性防静电薄膜114贴合到所述底层柔性防静电薄膜110表面，使得所述上隔离柱112朝向所述触发电极111，如图12所示。
本具体实施方式提供的外触发触控传感阵列及其制备方法，通过在所述外触发触控传感阵列中设置触发电极、共面电极和共面顶电极，当所述外触发触控传感阵列受到外界压力作用时，所述共面顶电极与所述触发电极接触，使得与所述触发电极相连的触发行和触发列的电压信号发生改变，从而能够使得后端的电路处理系统按照获得的触发地址信息只读取相应受触发位置下方的传感像素信息。同时使所述外触发触控传感阵列在受外力作用或者改变光照条件时调控双栅薄膜晶体管的顶栅电极的电压，从而调控双栅薄膜晶体管的性能，使触控位置和同一行未触控位置的双栅薄膜晶体管的电流出现显著差别，使电路系统读取输出的行列信号获得触控位置甚至触控力大小的信息。采用此种传感方式阵列结构和信号读取方式减少了阵列中所需读取的像素个数，提高传感阵列的刷新速率，降低了功耗。
以下为形成所述外触发触控传感阵列的5个实施例。
实施例1
(1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水分别对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
(2)采用真空蒸镀的方式在聚酰亚胺衬底上制备行驱动线和双栅薄膜晶体管阵列的底栅电极；
(3)采用旋涂工艺在底栅电极上制备PVCN绝缘层薄膜，再进行紫外交联加热烘干；
(4)采用真空蒸镀的方式在衬底上制备列扫描数据线、公共电极线、双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极；
(5)采用自组装的方式在双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极表面修饰一层单分子层PFBT，以改善源电极、漏电极和半导体层的接触；
(6)采用刮涂工艺在绝缘层和源电极、漏电极表面形成有机半导体材料TIPS-pentacene和绝缘材料PS的共混层，然后以100℃进行退火30分钟以改善有机半导体层的结晶；
(7)采用等离子增强化学气相沉积的方式在半导体层表面制备二氧化硅钝化层；
(8)采用真空蒸镀方式在二氧化硅钝化层表面制备顶栅电极；
(9)采用丝网印刷的方式在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料的底层柔性防静电薄膜的上下表面分别形成共面电极和触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行、另一部分连接至对应的触发列；
(10)采用丝网印刷的方式在共面电极表面形成PDMS下隔离柱；
(11)将含有下隔离柱的底层柔性防静电薄膜按照下隔离柱朝下的方向贴合到顶栅电极表面；
(12)采用丝网印刷的方式在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料的顶层柔性防静电薄膜的表面形成共面顶电极；
(13)采用丝网印刷的方式在共面顶电极表面形成PDMS上隔离柱；
(14)将含有上隔离柱的顶层柔性防静电薄膜按照上隔离柱朝下的方向贴合到触发电极表面，形成外触发触控传感阵列。
实施例2
(1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水分别对聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
(2)采用磁控溅射和光刻工艺在聚酰亚胺衬底上制备行驱动线和双栅薄膜晶体管的底栅电极；
(3)采用等离子增强化学气相沉积工艺在底栅电极表面形成氮化硅绝缘层；
(4)采用等离子增强化学气相沉积和光刻工艺在绝缘层表面形成非晶硅半导体层；
(5)采用磁控溅射和光刻工艺制备列扫描数据线、公共电极线、双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极；
(7)采用等离子增强化学气相沉积的方式在半导体层表面制备二氧化硅钝化层；
(8)采用磁控溅射和光刻工艺制备的方式在二氧化硅钝化层表面制备顶栅电极；
(9)采用丝网印刷的方式在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材料的底层柔性防静电薄膜的上下表面分别形成共面电极和触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行、另一部分连接至对应的触发列；
(10)采用丝网印刷的方式在共面电极表面形成PDMS下隔离柱；
(11)将含有下隔离柱的底层柔性防静电薄膜按照下隔离柱朝下的方向贴合到顶栅电极表面；
(12)采用丝网印刷的方式在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)材料的顶层柔性防静电薄膜的表面形成共面顶电极；
(13)采用丝网印刷的方式在共面顶电极表面形成PDMS上隔离柱；
(14)将含有上隔离柱的顶层柔性防静电薄膜按照上隔离柱朝下的方向贴合到触发电极表面，形成外触发触控传感阵列。
实施例3
(1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水分别对聚酰亚胺(PI)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
(2)采用磁控溅射和光刻工艺在聚酰亚胺衬底上制备行驱动线和双栅薄膜晶体管的底栅电极；
(3)采用等离子增强化学气相沉积工艺在底栅电极表面形成氮化硅绝缘层；
(4)采用等离子增强化学气相沉积和光刻工艺在绝缘层表面形成氧化铟镓锌(IGZO)半导体层；
(5)采用磁控溅射和光刻工艺制备列扫描数据线、公共电极线、双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极；
(7)采用等离子增强化学气相沉积的方式在半导体层表面制备二氧化硅钝化层；
(8)采用磁控溅射和光刻工艺制备的方式在二氧化硅钝化层表面制备顶栅电极；
(9)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的底层柔性防静电薄膜的上下表面分别形成共面电极和触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行、另一部分连接至对应的触发列；
(10)采用丝网印刷的方式在共面电极表面形成PDMS下隔离柱；
(11)将含有下隔离柱的底层柔性防静电薄膜按照下隔离柱朝下的方向贴合到顶栅电极表面；
(12)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的顶层柔性防静电薄膜的表面形成共面顶电极；
(13)采用丝网印刷的方式在共面顶电极表面形成PDMS上隔离柱；
(14)将含有上隔离柱的顶层柔性防静电薄膜按照上隔离柱朝下的方向贴合到触发电极表面，形成外触发触控传感阵列。
实施例4
(1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水分别对聚酰亚胺(PI)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
(2)采用磁控溅射和光刻工艺在聚酰亚胺衬底上制备行驱动线和双栅薄膜晶体管的底栅电极；
(3)采用等离子增强化学气相沉积工艺在底栅电极表面形成氮化硅绝缘层；
(4)采用等离子增强化学气相沉积和光刻工艺在绝缘层表面形成氧化铟镓锌(IGZO)半导体层；
(5)采用磁控溅射和光刻工艺制备列扫描数据线、公共电极线、双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极；
(7)采用等离子增强化学气相沉积的方式在半导体层表面制备二氧化硅钝化层；
(8)采用磁控溅射和光刻工艺制备的方式在二氧化硅钝化层表面制备顶栅电极；
(9)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的底层柔性防静电薄膜的上下表面分别形成共面电极和触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行、另一部分连接至对应的触发列；
(10)采用丝网印刷的方式在共面电极表面形成PDMS下隔离柱；
(11)在下隔离柱之间的空隙处形成电容式压力敏感薄膜；
(12)将含有下隔离柱的底层柔性防静电薄膜按照下隔离柱朝下的方向贴合到顶栅电极表面；
(13)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的顶层柔性防静电薄膜的表面形成共面顶电极；
(14)采用丝网印刷的方式在共面顶电极表面形成PDMS上隔离柱；
(15)将含有上隔离柱的顶层柔性防静电薄膜按照上隔离柱朝下的方向贴合到触发电极表面，形成外触发触控传感阵列。
实施例5
(1)利用乙醇溶液、丙酮溶液和去离子水分别对聚酰亚胺(PI)衬底进行超声清洗，清洗后干燥，采用氧等离子体或紫外光/臭氧处理衬底表面；
(2)采用磁控溅射和光刻工艺在聚酰亚胺衬底上制备行驱动线和双栅薄膜晶体管的底栅电极；
(3)采用等离子增强化学气相沉积工艺在底栅电极表面形成氮化硅绝缘层；
(4)采用等离子增强化学气相沉积和光刻工艺在绝缘层表面形成氧化铟镓锌(IGZO)半导体层；
(5)采用磁控溅射和光刻工艺制备列扫描数据线、公共电极线、双栅薄膜晶体管的源电极和漏电极；
(7)采用等离子增强化学气相沉积的方式在半导体层表面制备二氧化硅钝化层；
(8)采用磁控溅射和光刻工艺制备的方式在二氧化硅钝化层表面制备顶栅电极；
(9)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的底层柔性防静电薄膜的上下表面分别形成共面电极和触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的一部分连接至对应的触发行、另一部分连接至对应的触发列；
(10)采用丝网印刷的方式在共面电极表面形成PDMS下隔离柱；
(11)在下隔离柱之间的空隙处形成电阻式压力敏感薄膜；
(12)将含有下隔离柱的底层柔性防静电薄膜按照下隔离柱朝下的方向贴合到顶栅电极表面；
(13)采用丝网印刷的方式在聚酰亚胺(PI)材料的顶层柔性防静电薄膜的表面形成共面顶电极；
(14)采用丝网印刷的方式在共面顶电极表面形成PDMS上隔离柱；
(15)将含有上隔离柱的顶层柔性防静电薄膜按照上隔离柱朝下的方向贴合到触发电极表面，形成外触发触控传感阵列。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种外触发触控传感阵列，其特征在于，包括：
衬底；
双栅薄膜晶体管阵列，位于所述衬底表面，包括呈阵列排布的多个双栅薄膜晶体管；
下隔离柱，位于所述双栅薄膜晶体管阵列背离所述衬底的表面；
底层柔性防静电薄膜，位于所述下隔离柱上方，且所述底层柔性防静电薄膜朝向所述下隔离柱的底面具有共面电极、所述底层柔性防静电薄膜背离所述下隔离柱的顶面具有触发电极，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；
上隔离柱，位于所述触发电极背离所述衬底的表面；
顶层柔性防静电薄膜，位于所述上隔离柱上方，所述顶层柔性防静电薄膜朝向所述上隔离柱的底面具有共面顶电极；
所述双栅薄膜晶体管包括：
位于所述衬底表面的底栅电极；
覆盖所述底栅电极的绝缘层；
位于所述绝缘层表面的源电极和漏电极；
覆盖所述源电极和所述漏电极的半导体层；
覆盖所述半导体层的钝化层；
覆盖所述钝化层的顶栅电极。
2.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一行的所有所述双栅薄膜晶体管的所述底栅电极均与同一条行驱动线连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，同一列的所有所述双栅薄膜晶体管的所述漏电极均与同一条列扫描数据线连接；
所述双栅薄膜晶体管阵列中，所有所述双栅薄膜晶体管的所述源电极均与同一条公共电极线连接。
3.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述触发电极的数量为多个，形成触发电极阵列；多个所述触发电极与所述双栅薄膜晶体管阵列中的多个所述双栅薄膜晶体管一一对应；
所述触发电极阵列中同一行的所述触发电极的第一部分连接至同一条所述触发行；
所述触发电极阵列中同一列的所述触发电极的第二部分连接至同一条触发列。
4.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，还包括：
压敏薄膜或者光敏薄膜，位于所述双栅薄膜晶体管与所述共面电极之间。
5.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，在沿垂直于所述衬底的方向上，同一个所述双栅薄膜晶体管中的所述顶栅电极的投影面积大于或等于所述底栅电极的投影面积。
6.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述上隔离柱和所述下隔离柱的材料均为聚二甲基硅氧烷、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯共混物、聚氨酯或者光刻胶。
7.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述下隔离柱的高度为1微米~50微米，相邻两个所述下隔离柱之间的间距为1个传感像素~50个传感像素；
所述上隔离柱的高度为1微米~50微米，相邻两个所述上隔离柱之间的间距为1个传感像素~50个传感像素。
8.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述双栅薄膜晶体管为有机薄膜晶体管、碳纳米管薄膜晶体管、非晶氧化物薄膜晶体管、非晶硅薄膜晶体管、或者多晶硅薄膜晶体管。
9.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述底层柔性防静电薄膜和所述顶层柔性防静电薄膜的材料均为聚氨酯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷或铂催化硅胶。
10.根据权利要求1所述的外触发触控传感阵列，其特征在于，所述底栅电极、所述源电极、所述漏电极、所述顶栅电极、所述共面电极、所述触发电极以及所述共面顶电极的材料均为导电聚合物、碳基导电物、金属、金属氧化物、金属纳米线、金属纳米颗粒或者金属氧化物纳米颗粒。
11.一种如权利要求1-10中任一项所述的外触发触控传感阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一衬底；
形成底栅电极和行驱动线于所述衬底表面；
形成覆盖所述底栅电极、所述行驱动线和所述衬底表面的绝缘层；
形成源电极、漏电极、列扫描数据线和公共电极线于所述绝缘层表面；
形成覆盖所述源电极、所述漏电极和所述绝缘层的半导体层；
形成覆盖所述半导体层的钝化层；
形成顶栅电极于所述钝化层表面；
形成共面电极于底层柔性防静电薄膜的底面、并形成触发电极于所述底层柔性防静电薄膜的顶面，所述共面电极背离所述底层柔性防静电薄膜的表面具有下隔离柱，所述触发电极为叉指电极，所述叉指电极的第一部分连接至触发行、第二部分连接至触发列；
将所述底层柔性防静电薄膜贴合到所述钝化层表面，使得所述钝化层与所述下隔离柱接触；
形成共面顶电极于顶层柔性防静电薄膜的底面，所述共面顶电极背离所述顶层柔性防静电薄膜的表面具有上隔离柱；
将所述顶层柔性防静电薄膜贴合到所述底层柔性防静电薄膜表面，使得所述上隔离柱朝向所述触发电极。
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