本發(fā)明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種觸碰傳感單元、傳感陣列、及智能設備。

背景技術：

隨著科技的快速發(fā)展，智能設備廣泛應用于智能家居、公共安全等領域，出現(xiàn)了具有移動物體定位追蹤需求的產(chǎn)品，如智能地毯等，也出現(xiàn)了具有圖像采集、接觸應力分布測繪需求的產(chǎn)品，如指紋采集等的圖像采集儀，接觸應力分布測繪儀。

然而，目前尚未出現(xiàn)基于接觸起電效應的觸碰傳感器件。并且，對于目前的傳感器件而言，各種功能電極的結構設計不盡合理，占用面積大，單位面積可布置的觸碰單元數(shù)量受限，并且陣列質(zhì)地普遍較硬，限制了其大面積應用。

此外，申請人在研制觸碰傳感單元的過程中還發(fā)現(xiàn)，因接觸起電而產(chǎn)生的感生電荷將在空間中產(chǎn)生以接觸位置為中心的電場分布，接觸點處周圍其他觸碰傳感單元的相應電極處于該電場中，也會產(chǎn)生感生電信號，這些產(chǎn)生的感生電信號會極大的影響接觸點的識別精度，從而降低傳感矩陣的識別效率。如何解決該問題已經(jīng)成為觸碰傳感單元研制成功與否的關鍵。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

針對傳統(tǒng)觸碰傳感陣列質(zhì)地硬，無法實現(xiàn)大面積連續(xù)應用的缺點，本發(fā)明提供了一種觸碰傳感單元、傳感陣列及智能設備。

(二)技術方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種觸碰傳感單元。該觸碰傳感單元包括：基底10；設置在基底10上的互相絕緣的第一電極21和第二電極22；起電組件40，用于感應物體的觸碰而產(chǎn)生感應電信號；其中，感應電 信號在第一電極21和第二電極22產(chǎn)生感生電信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種觸碰傳感陣列。該觸碰傳感陣列包含m行n列的如上述的觸碰傳感單元，其中：沿第一方向的n個觸碰傳感單元的第一電極21通過串聯(lián)起來，構成一路第一方向信號采集電路，該觸碰傳感陣列共計m路的第一方向信號采集電路，各路之間相互絕緣；沿第二方向的m個觸碰傳感單元的第二電極22串聯(lián)起來，構成一路第二方向信號采集電路，該觸碰傳感陣列共計n路的第二方向信號采集電路，各路之間相互絕緣。

根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，還提供了一種觸控面板。該觸控面板采用上述的傳感單元或觸碰傳感陣列。

根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，還提供了一種智能設備。該智能設備采用上述的觸碰傳感陣列。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種圖案采集儀。該圖案采集儀采用上述的智能設備。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種接觸應力分布測繪儀。該應力分布表征儀采用上述的智能設備。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種地毯。該地毯采用上述的智能設備。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發(fā)明觸碰傳感單元、傳感陣列及智能設備具有以下有益效果：

(1)傳感單元為主動式無源傳感單元，在工作時不需要外加電源，且為主動式激發(fā)電信號，克服了傳統(tǒng)基于硅基等半導體傳感器件需要有源供電的缺點，在降低器件能耗的同時并且擴大了器件應用的范圍；

(2)采用柔性可彎曲可卷曲的材料作為基底層，采用柔性導電材料作為電極材料，整個觸碰傳感單元陣列構成柔性器件，且可彎曲可卷曲，克服了傳統(tǒng)基于硅基等半導體傳感器件質(zhì)硬的缺點；

(3)所用到的材料易獲取，價廉，制備過程中能耗低，工序簡單，加工、操作、控制及使用簡單，制備的傳感陣列器件為柔性器件，可彎曲可卷曲，并且能夠?qū)崿F(xiàn)整體大面積使用同時保持較高的識別精度。與傳統(tǒng) 基于硅基等半導體材料的傳感器相比，克服了其昂貴，制備工序復雜，能耗高，并且不能實現(xiàn)整體大面積使用的缺點；

(4)本發(fā)明傳感單元的連接方式為同行同列串聯(lián)，不同行不同列之間絕緣的連接方式，極大的簡化了傳感單元矩陣的內(nèi)部連接方式，也簡化了傳感器件的制作方式；

(5)在觸碰單元的兩電極之間增加了抗干擾電極。該抗干擾電極可以降低以接觸點位置為中心的周圍觸碰傳感單元的兩電極的感應電信號的強度，提高觸碰位置點處傳感單元中兩電極的感生電信號與未觸碰點傳感單元中兩電極的感生電信號的強度差別，從而可以提高傳感陣列的傳輸信息精度，提高識別分辨率；

(6)本發(fā)明傳感單元的圖案化設計集成了三種不同功能的電極模塊，簡化了器件的結構，實現(xiàn)根據(jù)單個傳感單元所激發(fā)的電信號即可定位該傳感單元位置及物體與該傳感單元的接觸應力大小、傳感單元陣列采集接觸物體的形狀及測繪物體與傳感單元的接觸應力分布的功能，并且降低了傳感單元內(nèi)部電極之間以及傳感單元之間電信號的相互影響。

由于具有上述優(yōu)點，本發(fā)明提出的觸碰傳感單元能夠滿足對于物體示蹤定位，運動軌跡實時追蹤，圖像采集或接觸應力分布測繪功能的一種或多種需求。可以廣泛應用于觸控面板、手寫電子簽名、指紋等圖案識別、接觸應力分布測繪等智能設備產(chǎn)品，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例觸碰傳感單元的橫截面剖視圖；

圖2為圖1所示觸碰傳感單元的爆炸圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施例觸碰傳感陣列中信號采集電路的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施例觸碰傳感陣列制備方法的流程圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明第四實施例觸碰傳感單元的立體圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明第七實施例觸碰傳感單元的爆炸圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明第八實施例觸碰傳感單元的爆炸圖。

【主要元件】

10-柔性基底；

21-第一電極；

21a-第一部分； 21b-第二部分； 21c-第三部分；

22-第二電極；

22a-第一部分； 22b-第二部分； 22c-第三部分；

21′-電性連接部

30-抗干擾電極；

31-第一絕緣層； 32-第二絕緣層；

40-起電組件；

41-第一起電層； 42-第二起電層。

具體實施方式

本發(fā)明采用普通柔性材料作為基底，用柔性導電材料作為電極，以柔性起電材料作為起電層，在保證靈敏度的條件下，具有價廉、柔性可卷曲，輕、薄且能實現(xiàn)整體大面積應用。

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

一、第一實施例

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種主動式無源觸碰傳感單元。該傳感單元無需提供外加電源供電工作，而是利用觸碰時產(chǎn)生的感生電信號作為識別電信號實現(xiàn)主動式工作。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例觸碰傳感單元的橫截面剖視圖。圖2為圖1所示觸碰傳感單元的爆炸圖。請參照圖1和圖2，本實施例觸碰傳感單元包括：

柔性基底10；

第一電極21，呈柱狀，形成于柔性基底10上；

電性連接部21′，形成于第一電極21沿第一方向的至少一側，沿第一方向相鄰的觸碰傳感單元的第一電極通過該電性連接部21′連接；

第二電極22，形成于第一電極21的外側，其與內(nèi)側的第一電極21絕緣，與下方的電性連接部21′絕緣；

抗干擾電極30，形成于第一電極21的外側，電性連接部21′和第二電極22之間，其與內(nèi)側的第一電極21絕緣，其下方通過第一絕緣層31與電性連接部21′絕緣，其上方通過第二絕緣層32與第二電極22絕緣；

起電組件40，形成于第一電極21和第二電極22的上方，包括：第一 起電層41和第二起電層42，其中，第二起電層42下表面電性連接至第一電極21和第二電極22的上表面；

其中，電性連接部21′和第二電極22分別引出該觸碰傳感單元的第一方向信號采集端和第二方向信號采集端，第一電極21、電性連接部21′、第二電極22、抗干擾電極30、第一絕緣層31、第二絕緣層32均采用柔性材料制備。

以下分別對本實施例觸碰傳感單元的各個組成部分進行詳細說明。

柔性基底10起到支撐起整個觸碰傳感單元(整個觸碰傳感陣列)的作用，采用可卷曲并且具有一定力學強度的柔性材料。一般情況下，可以選用無紡布材料、聚酰亞胺等高分子材料、紡織材料、碳纖維材料、樹脂材料等等作為柔性襯底來支撐觸碰傳感單元。

第一電極21、電性連接部21′第二電極22、抗干擾電極30均由柔性、可卷曲的導電材料制備，例如：導電布材料、金屬薄膜材料等等。第一絕緣層31和第二絕緣層32均由柔性、可卷曲的絕緣材料制備，例如：聚酰亞胺材料、聚乙烯材料、紙材料等等。

第一起電層41和第二起電層42同樣由柔性、可卷曲的材料制備，兩者的材料為位于摩擦電極序上不同位置的材料。其中，摩擦電極序是指根據(jù)材料對電荷的吸引程度將其進行的排序，兩種材料在相互接觸的瞬間，在接觸面上正電荷從摩擦電極序中極性較負的材料表面轉(zhuǎn)移至摩擦電極序中極性較正的材料表面。關于摩擦電極序及相關材料的詳細說明，可參照本發(fā)明的申請人的在先專利(申請?zhí)枺?01310355924.9；201410193259.2；201410486066.6等)。

本實施例中，采用柔性基底，并且采用柔性的電極、絕緣層和起電層，從而整個觸碰傳感單元(整個觸碰傳感陣列)為柔性器件。柔性器件能夠大大的擴大其應用范圍，如對使用的底面的平整度有更高的容忍度，即使表面不平仍然不影響其使用，此外，柔性器件是可彎曲可卷曲的器件，能夠應用在彎曲的底面上并且做到很好的貼合，能夠?qū)崿F(xiàn)整體大面積使用。

本實施例中，柔性基底10的尺寸和形狀視在其上制備的自驅(qū)動觸碰傳感陣列的數(shù)量、尺寸和形狀而定，其厚度一般介于10nm～10cm之間。

第一起電層41和第二起電層42形成于第一電極21和第二電極22的 上方，兩者可緊貼亦可懸空。位于下方的第二起電層42電性連接至第一電極21和第二電極22。

本實施例中，感生電信號由第一起電層41和第二起電層42接觸產(chǎn)生，該觸碰傳感單元在工作時不需要外加電源，為主動式激發(fā)電信號，克服了傳統(tǒng)基于硅基等半導體傳感器件需要有源供電的缺點，在降低器件能耗的同時擴大了器件應用的范圍。

請參照圖1和圖2，第一電極21的徑向尺寸視整個觸碰傳感單元的尺寸而定，其厚度等于電性連接部21′、第一絕緣層31、抗干擾電極30、第二絕緣層32、第二電極21的厚度之和。第一電極21與電性連接部21′的下表面處于基底10的同一表面上。

本實施例中，第一電極21為長方體，但本發(fā)明并不以此為限，其還可以是其他類型的柱形，例如圓柱形、橢圓柱形、正方柱形、三角柱形等。

電性連接部21′用于第一方向上相鄰的觸碰傳感單元的第一電極的電性連接，其可以為條帶狀，也可以為面。本實施例中，電性連接部21′呈條帶狀，其厚度小于第一電極21的厚度，其寬度小于第一電極21寬度。

請參照圖2，第二電極22、抗干擾電極30的形狀和尺寸由第一電極21的形狀和尺寸所確定，兩者的厚度一般介于10nm～10cm之間。兩者的厚度可以相同，也可以不同。

本實施例中，第二電極22內(nèi)側和第一電極21外側之間無其他絕緣介質(zhì)，即僅通過空氣進行絕緣。當然，本領域技術人員也可以根據(jù)實際需要，在兩者之間填充絕緣介質(zhì)。同樣，抗干擾電極30內(nèi)側和第一電極21外側之間可以通過空氣或絕緣介質(zhì)實現(xiàn)絕緣。

需要注意的是，第二電極22內(nèi)側與第一電極21外側之間的距離d₁＞0mm，抗干擾電極30內(nèi)側與第一電極21外側之間的距離d₂＞0mm。一般情況下，d₁≥d₂。

同樣，第一絕緣層31、第二絕緣層32的形狀和尺寸由第一電極21和第二電極22的形狀和尺寸所確定，其厚度一般介于10nm～10cm之間。兩絕緣層避免了不同功能的電極單元之間相互導通。

可見，本實施例中，通過互補圖案設計，將第一電極21、第二電極22和抗干擾電極30巧妙的組合起來，極大的節(jié)約了空間，能夠在有限的 面積內(nèi)集成更多的觸碰傳感單元。

當有物體與本實施例觸碰傳感單元接觸時，如圖1，第一起電層41與第二起電層42因接觸起電效應將在第一起電層41和第二起電層42表面產(chǎn)生感生電荷，第二起電層42表面產(chǎn)生的感生電荷將在第一電極21和第二電極22產(chǎn)生感生電信號，并且該感生電信號通過第一電極21(和電性連接部21′)和第二電極22導出。

其中，因接觸起電而產(chǎn)生的感生電荷將在空間中產(chǎn)生以接觸位置為中心的電場分布，接觸點處周圍其他觸碰傳感單元的第一電極21和第二電極22處于該電場中，也會產(chǎn)生感生電信號，這些產(chǎn)生的感生電信號會極大的影響接觸點的識別精度，從而降低傳感矩陣的識別效率。

本實施例中，通過引入抗干擾電極30，在第一電極21和第二電極22之間增加裸露的抗干擾電極30，接觸起電產(chǎn)生的感生電荷的空間電場線將大部分終止于引入的抗干擾電極，從而降低了接觸點周圍其他觸碰傳感單元所產(chǎn)生的感生電信號，大大提高接觸點處觸碰傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號與未接觸點處觸碰傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號的強度差別，從而可以提高整個傳感陣列的傳輸信息精度，提高識別分辨率。

在其他實施方式中，也可以不設置抗干擾電極。

在其他實施方式中，第一電極21和第二電極22的設置方式有多種選擇，并不限于這種內(nèi)外套層模式，兩個電極只要分隔設置即可。

需要特別說明的是，本實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。另外，本實施例可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內(nèi)近似于相應值。

二、第二實施例

基于第一實施例的觸碰傳感單元，在本發(fā)明的第二個示例性實施例中，還提供一種觸碰傳感陣列。

圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實施例觸碰傳感陣列中信號采集電路的示意圖。請參照圖3，該傳感陣列包括：8×8共計64個觸碰傳感單元。其中，64 個觸碰傳感單元的第一起電層和第二起電層連成一片。

其中，沿第一方向的8個觸碰傳感單元的第一電極21通過電性連接部21′串聯(lián)起來，構成一路第一方向信號采集電路。第一方向信號采集電路共計8路(A～H)，路與路之間相互絕緣。沿第二方向的8個觸碰傳感單元的第二電極22串聯(lián)起來，構成一路第二方向信號采集電路。同樣，第二方向信號采集電路共計8路(a～h)，路與路之間相互絕緣。

本實施例中，第一方向和第二方向相互垂直，但本發(fā)明并不以此為限。在本發(fā)明其他實施例中，第一方向和第二方向的夾角θ滿足：0°＜θ≤90°，也可以實現(xiàn)本發(fā)明，在后續(xù)實施例中將給出相應說明。

本實施例中，64個觸碰傳感單元的第一起電層41和第二起電層42連成一片。在本發(fā)明其他實施例中，可以是部分的觸碰傳感單元連成一片，或者單一的觸碰傳感單元不與其他觸碰傳感單元相連，均不影響本發(fā)明的實施。

此外，本實施例中，64個觸碰傳感單元處于同一片基底10上。該基底10為柔性襯底，例如無紡布材料、聚酰亞胺等高分子材料、紡織材料、碳纖維材料、樹脂材料等等。

需要特別注意的是，在本實施例觸碰傳感陣列中，各個觸碰傳感單元的抗干擾電極30相互獨立，彼此不連接，從而每個抗干擾電極30在其所在的傳感單元內(nèi)起作用。

當物體接觸本實施例觸碰傳感陣列中的某個傳感單元時，如第一實施例所述，該傳感單元的第一起電層41和第二起電層42層因接觸起電效應將產(chǎn)生感生電信號，第一電極21導出的感生電信號將沿著所在的第一方向信號采集電路輸出。第二電極22導出的感生電信號將沿著所在的第二方向信號采集電路輸出，根據(jù)笛卡爾坐標定位原理，將采集到的電信號沿著圖3所示坐標追溯逆推，從而得到物體觸摸點的位置信息，可實現(xiàn)物體示蹤定位，實時追蹤，也可對物體圖案進行采集。傳輸信號的強弱可表示物體與傳感陣列接觸時的接觸應力大小，進而可對物體與傳感陣列接觸時的接觸應力分布進行測繪。

需要說明的是，本發(fā)明觸碰傳感陣列中觸碰傳感單元的行數(shù)和列數(shù)可以根據(jù)需要進行設計，而不局限于本實施例中特定的行數(shù)或列數(shù)。

三、第三實施例

在本發(fā)明的第三個實施例中，還提供了一種第二實施例所述傳感陣列的制備方法。圖4為根據(jù)本發(fā)明第三實施例觸碰傳感陣列制備方法的流程圖。請參照圖1、圖2和圖4，本實施例觸碰傳感陣列制備方法包括：

步驟A：選擇并裁剪合適尺寸的柔性基底10，在該柔性基底10上標記好64個觸碰傳感單元的位置；

后續(xù)步驟中每個觸碰傳感單元將形成于相應的位置上。

步驟B：于柔性基底10的表面形成64個觸碰傳感單元的第一電極21及電性連接部21′，其中，沿第一方向的8個觸碰傳感單元的第一電極21通過電性連接部21′串聯(lián)起來，構成一路第一方向信號采集電路；

本步驟中，先旋涂抗刻蝕劑，曝光顯影后沉積金屬，而后形成各個觸碰傳感單元的第一電極和相應的電性連接部。也就是說，本實施例中，第一電極21和電性連接部21′是同時形成的。

當然，在本發(fā)明其他實施例中，也可以是首先沉積柔性導電層，而后通過刻蝕形成各個觸碰傳感單元的第一電極21和相應的電性連接部21′。

如圖4和圖2所示，8路彼此絕緣的第一方向信號采集電路(A～H)中，每一路信號采集電路由相鄰的觸碰傳感單元中的第一電極21通過電性連接部21′彼此串聯(lián)構成，共計m路的第一方向信號采集電路，相鄰的信號采集電路彼此絕緣。

步驟C：在各個觸碰傳感單元的第一電極21的外側，電性連接部21′的上方形成第一絕緣層；

第一絕緣層31形成于第一電極21及電性連接部21′所組成的8路第一方向信號采集電路表面，覆蓋每路第一方向信號采集電路的電性連接部21′的上表面、第一電極21的側壁以及第一電極21與電性連接部21′的連接處。本實施例中，各觸碰傳感單元的第一絕緣層31連成一片。

步驟D：在各個觸碰傳感單元的第一絕緣層31上形成抗干擾電極30；

抗干擾電極30與第一電極21及電性連接部21′間通過第一絕緣層31絕緣。64個觸碰傳感單元的抗干擾電極30彼此沒有電性連接。

步驟E：在各個觸碰傳感單元的抗干擾電極30上形成第二絕緣層32；

步驟F：在各個觸碰傳感單元的第二絕緣層32上形成第二電極22， 其中，沿第二方向的8個觸碰傳感單元的第二電極22串聯(lián)起來，構成一路第二方向信號采集電路，整個傳感陣列共形成8路的第二方向信號采集電路；

其中，64個觸碰傳感單元的第二電極22形成于第二絕緣層32表面，共有8路標記為a～h的彼此絕緣的第二信號采集電路，每一路信號采集電路由相鄰的觸碰傳感單元中的第二電極22彼此串聯(lián)構成，相鄰的第二方向信號采集電路彼此絕緣。

步驟G：在傳感陣列中各個觸碰傳感單元的第一電極21和第二電極22的上表面形成起電組件；

其中，起電組件40與第一電極21和第二電極22可緊貼亦可懸空。起電組件40可以為兩層，可以為一層，也可沒有，將在下文進行詳細說明。此外，多個觸碰傳感單元的起電組件40連成一片。

為了達到簡要說明的目的，上述第一實施例中任何可作相同應用的技術特征敘述皆并于此，無需再重復相同敘述。此外，需要特別說明的是，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無限制于以上所列，且可根據(jù)所需設計而變化或重新安排。

四、第四實施例

在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，還提供了另一種觸碰傳感單元。該觸碰傳感單元無需提供外加電源供電工作，而是利用觸碰時產(chǎn)生的感生電信號作為識別電信號實現(xiàn)自驅(qū)動式工作。本實施例觸碰傳感單元與第一實施例觸碰傳感單元相比，區(qū)別之處在于：與實施例一中對于觸碰傳感單元中電極圖案化設計不同。

圖5為根據(jù)本發(fā)明第四實施例觸碰傳感單元的立體圖。請參照圖5，本實施例觸碰傳感單元包括：基底10、第一電極21、第一絕緣層31、抗干擾電極30、第二絕緣層32、第二電極22和起電組件40。

其中，第一絕緣層31、抗干擾電極30和第二絕緣層32在觸碰傳感單元的中間位置自下而上形成，均呈十字形狀。該三層的形狀相同，位置對應，從而將該觸碰傳感單元的基底10和起電組件40之間的區(qū)域在水平面上分為四個區(qū)域-第一區(qū)域、第二區(qū)域、第三區(qū)域和第四區(qū)域。其中，第一區(qū)域和第三區(qū)域為對角的區(qū)域，第二區(qū)域和第四區(qū)域為對角的區(qū)域。

其中，第一電極21包括：位于第二區(qū)域的第一部分21a、位于第四區(qū)域的第二部分21b和連接該第一部分和第二部分的呈條帶狀的第三部分21c。第二電極22包括：位于第一區(qū)域的第一部分22a、位于第三區(qū)域的第二部分22b和連接該第一部分和第二部分的呈條帶狀的第三部分22c。

其中，第一電極的第一部分21a、第二部分21b以及第三部分21c與第二電極的第一部分22a、第二部分22b位于基底10的同一表面上。抗干擾電極形成于第一電極的第三部分21c與第二電極第三部分22c之間，其下表面通過第一絕緣層31與第一電極第三部分21c的上表面實現(xiàn)電性絕緣，其上表面通過第二絕緣層32與第二電極第三部分22c的下表面實現(xiàn)電性絕緣。

其中，第一電極的第一部分21a、第二部分21b的上表面；第二電極的第一部分22a、第二部分22b的上表面同時與第二起電層42下表面電性連接。

請參照圖5，第一電極的第一部分21a、第二部分21b；第二電極的第一部分22a、第二部分22b的形狀為矩形，徑向尺寸局限于觸碰傳感單元，厚度一般介于10nm～10cm之間。第一電極和第二電極的厚度可以相同，也可以不同。

需要說明的是，上述第一電極的第一部分21a、第二部分21b；第二電極的第一部分22a、第二部分22b的形狀還可以是除矩形之外的其他形狀，例如：圓形、三角形、橢圓形、多邊形等，只要滿足相應的尺寸與電性連接關系，均可以實現(xiàn)本發(fā)明。

本實施例中，抗干擾電極30與外側的第一電極的第一部分21a、第二部分21b以及第二電極的第一部分22a、第二部分22b之間可以僅通過空氣實現(xiàn)絕緣?？垢蓴_電極30外側與第一電極的第一部分21a和第二部分21b內(nèi)側之間的距離d₃＞0mm，與第二電極的第一部分22a和第二部分22b內(nèi)側之間的距離d₄＞0mm。

需要注意的是，除了采用空氣絕緣之外，本領域技術人員也可以根據(jù)實際需要，在抗干擾電極和第一電極(和第二電極)之間填充絕緣介質(zhì)來實現(xiàn)絕緣，此處不再詳述。

同樣，第一絕緣層31、第二絕緣層32的形狀和尺寸由抗干擾電極30 的形狀和尺寸所確定，其厚度一般介于10nm～10cm之間。兩絕緣層避免了不同功能的電極單元之間相互導通。

可見，本實施例中，通過互補圖案設計，將第一電極21、第二電極22和抗干擾電極30巧妙的組合起來，極大的節(jié)約了空間，能夠在有限的面積內(nèi)集成更多的觸碰傳感單元。同時，這樣的結構設計，可以減小器件在厚度方向的尺寸。

本實施例中，起電組件40包括：第一起電層41和第二起電層42。其中，第一起電層41和第二起電層42形成于第一電極21和第二電極22的上方。其中，第一起電層41位于第二起電層42上，兩者可緊貼亦可懸空。第二起電層42電性連接至第一電極21和第二電極22。

為了達到簡要說明的目的，上述第一實施例中任何可作相同應用的技術特征敘述皆并于此，無需再重復相同敘述。本實施例所能起到的大部分有益效果與第一實施例類似，此處不再重復說明。

五、第五實施例

基于第四實施例的觸碰傳感單元，在本發(fā)明的第五個示例性實施例中，還提供一種觸碰傳感陣列。

本實施例觸碰傳感陣列與第二實施例的觸碰傳感陣列相比，區(qū)別之處在于：矩陣的排布方式不同，其中，第一方向信號采集電路與第二信號采集電路呈銳角分布。

此外，本實施例觸碰傳感陣列中，各個觸碰傳感單元中的抗干擾電極30彼此之間存在電性連接，可以為所有抗干擾電極30全部連接成一個整體，也可以任意個數(shù)的抗干擾電極30以任意組合或任意方式彼此相連接。

本實施例中，由于第一方向信號采集電路與第二方向信號采集電路角度以及抗干擾電極30連接方式存在區(qū)別，因此，本實施例單位面積排布信號采集電路更密，位置點處傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號與未接觸點傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號的強度差別得到進一步增強。

為了達到簡要說明的目的，上述第二實施例中任何可作相同應用的技術特征敘述皆并于此，無需再重復相同敘述。

六、第六實施例

在本發(fā)明的第六個實施例中，還提供了一種第五實施例所述傳感陣列的制備方法。請參照圖5和圖3，本實施例觸碰傳感陣列制備方法包括：

步驟A′：選擇并裁剪合適尺寸的柔性基底10，在該柔性基底10上標記好64個觸碰傳感單元的位置；

以下步驟中每個觸碰傳感單元形成于相對的位置上，不再另行贅述。

步驟B′：于柔性基底10的表面形成64個觸碰傳感單元的第一電極21，其中，沿第一方向的8個觸碰傳感單元的第一電極21串聯(lián)起來，構成一路第一方向信號采集電路；

此處形成的第一電極21包括：第一部分21a、第二部分21b和第三部分21c，該三部分同時形成。

如圖4所示，共有8路標記為A～H的彼此絕緣的第一方向信號采集電路，每一路信號采集電路由相鄰的觸碰傳感單元中的第一電極21彼此串聯(lián)構成，相鄰的信號采集電路彼此絕緣。

步驟C′：在每一觸碰傳感單元第一電極第三部分21c及相鄰觸碰傳感單元第一電極21連接線的表面形成第一絕緣層31；

第一絕緣層31形成于第一電極21所組成的8路第一方向信號采集電路表面。

步驟D′：在每一觸碰傳感單元的第一絕緣層31上形成抗干擾電極30；

抗干擾電極30形成于第一電極的第一部分21a、第二部分21b和第二電極的第一部分22a、第二部分22b之間。64個抗干擾電極30電性連接。

步驟E′：在每一觸碰傳感單元的抗干擾電極30上形成第二絕緣層32；

步驟F′：在每一觸碰傳感單元的第二絕緣層32上形成第二電極第三部分22c，并且在基底10相應位置形成第二電極的第一部分22a、第二部分22b，其中，沿第二方向的8個觸碰傳感單元的第二電極22串聯(lián)起來，構成一路第二方向信號采集電路，共形成8路的第二方向信號采集電路；

如圖5所示，64個觸碰傳感單元的第二電極的第一部分22a、第二部分22b形成于基底10表面，第二電極第三部分22c形成于第二絕緣層32表面，如圖4所示，共有8路標記為a～h的彼此絕緣的第二信號采集電路，每一路信號采集電路由相鄰的觸碰傳感單元中的第二電極22彼此串聯(lián)構成，相鄰的第二方向信號采集電路彼此絕緣。

本實施例中，第二電極的第一部分22a、第二部分22b和第三部分22c同時形成。而在本發(fā)明其他實施例中，可以在步驟B′中形成第二電極的第一部分22a和第二部分22b，而在本步驟中僅形成第三部分22c。

步驟G′：在每一觸碰傳感單元的第一電極21和第二電極22的表面形成起電組件40；

其中，起電組件40與第一電極21和第二電極22可緊貼亦可懸空。起電組件40可以為兩層，可以為一層，也可沒有，將在下文進行詳細說明。此外，多個觸碰傳感單元的起電組件40連成一片。

需要說明的是，由于圖案化設計存在區(qū)別，因此，本實施例應用于超大范圍的位置定位、圖案采集或接觸應力分布測繪效果會更好。

為了達到簡要說明的目的，上述第三實施例中任何可作相同應用的技術特征敘述皆并于此，無需再重復相同敘述。

七、第七實施例

在本發(fā)明的第七個實施例中，提供了一種觸碰傳感單元。請參照圖6并比照圖2，本實施例觸碰傳感單元與第一實施例觸碰傳感單元的結構大體類似，區(qū)別僅在于：其僅有一層起電層。

該起電層的下表面電性連接至所述第一電極21和第二電極22的上表面。此外，該起電層的材料不同于第一電極21和第二電極22，即該起電層由與第一電極21和第二電極22位于摩擦電極序上不同位置的材料制備。

本實施例中僅有一起電層，當物體接觸傳感單元時，物體與起電層之間因為接觸起電效應將在物體與起電層上均產(chǎn)生剩余感生電荷，相應地，所接觸位置的第一電極21和第二電極22將產(chǎn)生感生電信號；因接觸起電而產(chǎn)生的感生電荷將在空間中產(chǎn)生以接觸位置為中心的電場分布，接觸點處周圍集成傳感電極單元的第一電極21和第二電極22也處于該電場中，也會產(chǎn)生感生電信號，抗干擾電極30的作用是降低以接觸點位置為中心的周圍集成傳感單元的第一電極21和第二電極22感應電信號的強度，提高位置點處傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號與未接觸點傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號的強度差別。

八、第八實施例

在本發(fā)明的第八個實施例中，提供了一種觸碰傳感單元。請參照圖7 并比照圖2，本實施例觸碰傳感單元與第一實施例觸碰傳感單元的結構大體類似，區(qū)別僅在于：其沒有起電層。其中，由第一電極21和第二電極22兼做起電組件40。

本實施例沒有起電層，當物體接觸傳感單元時，物體與傳感單元電極之間因為接觸起電效應將在物體與電極上均產(chǎn)生剩余感生電荷，相應地，所接觸位置的第一電極21和第二電極22將產(chǎn)生感生電信號；因接觸起電而產(chǎn)生的感生電荷將在空間中產(chǎn)生以接觸位置為中心的電場分布，接觸點處周圍集成傳感電極單元的第一電極21和第二電極22也處于該電場中，也會產(chǎn)生感生電信號，抗干擾電極30的作用是降低以接觸點位置為中心的周圍集成傳感單元的第一電極21和第二電極22感應電信號的強度，提高位置點處傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號與未接觸點傳感單元中第一電極21和第二電極22的感生電信號的強度差別。

九、第九實施例

在本發(fā)明的第九個實施例中，還提供了一種觸碰面板。該觸碰面板采用第二實施例或第五實施例中所給出的傳感陣列。

當物體觸碰該觸碰面板的傳感陣列時，可確定該物體的形狀及其在觸碰面板中的位置，并且可實時的跟蹤該物體的位置。當有多個物體觸碰該面板時，根據(jù)后端程序定義的相關操作，可實現(xiàn)多點觸碰的放大、縮小或其他定義操作。

其中，該觸控面板可以應用于智能手機觸摸屏、平板電腦觸摸屏等領域。

十、第十實施例

在本發(fā)明的第五個實施例中，還提供了一種圖案采集儀。該圖案采集儀采用第二實施例或第五實施例中所給出的傳感陣列。

當物體與圖案采集儀接觸時，可獲得該物體圖案的高分辨圖像。

十一、第十一實施例

在本發(fā)明的第六個實施例中，還提供了一種接觸應力分布測繪儀。該接觸應力分布測繪儀采用第二實施例或第五實施例中所給出的傳感陣列。

當物體與接觸應力分布測繪儀接觸時，可獲得該物體與接觸應力分布測繪儀接觸時的各部位接觸應力大小分布。

十二、第十二實施例

在本發(fā)明的第五個實施例中，還提供了一種智能地毯。該智能地毯采用第二實施例或第五實施例中所給出的傳感陣列。

當物體在該智能地毯上移動時，可確定該物體形狀及其在智能地毯上的位置，并且可實時地跟蹤該物體的位置。當有多個物體觸碰該面板時，根據(jù)后端程序定義，可實現(xiàn)多物體的追蹤。

需要說明的是，除了圖案采集儀、接觸應力分布測繪儀、智能地毯之外，該傳感陣列還可應用于其他具有物體運動軌跡實時追蹤、物體圖案采集、接觸應力分布測繪需求的智能設備類產(chǎn)品。

至此，已經(jīng)結合附圖對本發(fā)明十個實施例進行了詳細描述。依據(jù)以上描述，本領域技術人員應當對本發(fā)明驅(qū)動觸碰傳感單元、傳感陣列智能設備類產(chǎn)品及其制造方法有了清楚的認識。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換，例如：

(1)第一電極和第二電極形狀還可以為三角形、平行四邊形等規(guī)則形狀和圓形、橢圓等曲線形狀或其他不規(guī)則形式；

(2)上述各實施例均以觸碰傳感單元為例進行說明，但本發(fā)明還可以應用于其他的具有類似結構的第一電極和第二電極的非觸碰傳感單元。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種可卷曲、可大面積連續(xù)使用的主動式無源柔性傳感陣列。該傳感陣列利用接觸起電效應產(chǎn)生感生電信號實現(xiàn)自驅(qū)動工作；通過對傳感單元進行圖案化設計，極大的抑制干擾信號的強度；通過對傳感單元矩陣排布方式的設計實現(xiàn)傳感單元的緊密排布。本發(fā)明可以精確實現(xiàn)單點定位、多點識別、圖像采集、接觸應力分布測繪、位置動態(tài)追蹤等功能，滿足手寫電子簽名、指紋識別、圖像采集、接觸應力分布測繪、示蹤定位等需求，可廣泛應用于電子產(chǎn)品觸摸屏、智能家居等智能設備類產(chǎn)品中，在物聯(lián)網(wǎng)、安防、公共安全等諸多領域也有廣泛的應用前景。此外，該傳感陣列的制備方法簡單，成本低廉，對使用環(huán)境要求較低，滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。