本發(fā)明涉及觸摸屏及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種觸控傳感器及制備方法。

背景技術(shù)：

觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式，它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備，主要應(yīng)用于公共信息的查詢、領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。而觸控傳感器是觸摸屏實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。自平板觸摸顯示技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，如何優(yōu)化傳感器的性能提高傳感器與觸摸屏的兼容性一直都是研究人員十分重視的研究方向。

傳統(tǒng)的觸控傳感器大多采用三明治結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)的局限性，傳統(tǒng)觸控傳感器的功能往往不如人意。并且在加工方面，由于過(guò)分依賴于材料本身的特性，傳統(tǒng)的觸摸屏制造工藝與傳統(tǒng)的觸控傳感器工藝不能兼容，適得其反。目前，一些觸控傳感器雖然實(shí)現(xiàn)了能夠感應(yīng)不同方向上所施加應(yīng)力的功能，但依然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精確度低、制造成本高、可靠性低的問(wèn)題。雖然最近有一些平板觸摸傳感器開(kāi)始注重對(duì)傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善并提出了一些新的結(jié)構(gòu)，例如：金字塔型傳感器、空心球型傳感器等。但是空心球型傳感器的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜導(dǎo)致工藝成本太高且制造效率低；金字塔形傳感器結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，總體性能較差。為了解決目前平板觸摸傳感器的性能問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新穎的觸控傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，意在優(yōu)化傳感器的性能，降低傳感器的制造成本，并能精確檢測(cè)壓力的位置和大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新穎的觸控傳感器及制備方法，意在優(yōu)化傳感器的性能并降低傳感器的制造成本，并能精確檢測(cè)壓力的位置和大小。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種觸控傳感器，所述觸控傳感器包括：基板、左電極、右電極、壓阻薄膜、支撐層、壓力柱和柔性層；所述左電極和所述右電極立于所述基板上，所述左電極和所述右電極高度相同；所述壓阻薄膜覆蓋在所述左電極和所述右電極上方，所述壓阻薄膜連接所述左電極和所述右電極；所述支撐層覆蓋于所述壓阻薄膜表面；所述壓力柱直立于所述支撐層上；所述柔性層平鋪于所述壓力柱上方。

可選的，所述左電極和所述右電極與所述基板呈設(shè)定角度，所述左電極外側(cè)位于所述基板左側(cè)邊緣，所述右電極外側(cè)位于所述基板右側(cè)邊緣，所述左電極和所述右電極不接觸。

可選的，所述壓阻薄膜與所述基板平行；所述支撐層與所述壓阻薄膜粘連在一起，所述支撐層與所述壓阻薄膜頂部寬度一致。

可選的，所述壓力柱為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述壓力柱垂直居中于所述支撐層；所述柔性層與所述基板平行，所述柔性層寬度與所述基板寬度一致。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種觸控傳感器制備方法，所述方法包括：

在經(jīng)過(guò)清洗和干燥的基板上濺射一層金屬膜作為電極，采用圖形光刻工藝刻蝕出左電極和右電極；

采用微納制造工藝在所述左電極和所述右電極上方制造出壓阻薄膜；

在所述壓阻薄膜的上方采用旋涂工藝鍍上一層柔性絕緣材料作為支撐層；

在所述支撐層上方旋涂一層絕緣橡膠膜，采用圖形光刻工藝將所述絕緣橡膠膜刻蝕成單個(gè)圓柱體作為壓力柱；

將聚酰亞胺柔性材料覆蓋在所述壓力柱上，加工形成柔性層。

可選的，所述在經(jīng)過(guò)清洗和干燥的基板上濺射一層金屬膜作為電極，采用圖形光刻工藝刻蝕出左電極和右電極包括：

在經(jīng)過(guò)清洗和干燥的基板上濺射一層金屬膜作為電極，所述金屬膜的厚度為4μm；

采用圖形光刻工藝刻蝕出左右兩個(gè)電極，所述左電極和所述右電極立于所述基板上，所述左電極和所述右電極高度相同；所述左電極和所述右電極與所述基板呈設(shè)定角度，所述左電極外側(cè)位于所述基板左側(cè)邊緣，所述右電極外側(cè)位于所述基板右側(cè)邊緣，所述左電極和所述右電極不接觸。

可選的，所述采用微納制造工藝在所述左電極和所述右電極上方制造出壓阻薄膜包括：

采用微納制造工藝在所述左電極和所述右電極上覆蓋一層厚度均勻的壓阻材料；

通過(guò)圖形光刻以及刻蝕工藝使所述壓阻材料完整連接所述左電極和所述右電極頂部，形成所述壓阻薄膜；所述壓阻薄膜與所述基板平行。

可選的，所述在所述壓阻薄膜的上方采用旋涂工藝鍍上一層柔性絕緣材料作為支撐層包括：

在所述壓阻材料薄膜的上方采用旋涂工藝鍍上一層厚度與所述壓阻薄膜相同的柔性絕緣材料作為支撐層，所述支撐層與所述壓阻材料粘連在一起，所述支撐層與所述壓阻薄膜頂部寬度一致；

對(duì)所述支撐層做退火處理。

可選的，所述在所述支撐層上方旋涂一層絕緣橡膠膜，采用圖形光刻工藝將所述絕緣橡膠膜刻蝕成單個(gè)圓柱體作為壓力柱包括：

待所述支撐層做好以后，在所述支撐層的上方旋涂一層絕緣橡膠膜；

對(duì)所述絕緣橡膠膜做烘干處理，烘干條件為90℃下恒溫?zé)岷?50秒；

采用圖形光刻工藝將烘干后的所述絕緣橡膠膜刻蝕成單個(gè)圓柱體作為壓力柱，所述壓力柱垂直居中于所述支撐層。

可選的，所述將聚酰亞胺柔性材料覆蓋在所述壓力柱上，加工形成柔性層包括：

在清洗干凈的玻璃基板上旋涂一層厚度為8μm的聚酰亞胺柔性材料，在350℃條件下退火處理1小時(shí)，然后采用機(jī)械剝離的方法將所述聚酰亞胺柔性材料從玻璃基板上剝離下來(lái)，平鋪于所述壓力柱上方；

使所述聚酰亞胺柔性材料與所述基板平行，加工形成與所述基板寬度一致的所述柔性層。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明在傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上結(jié)合了梯形傳感器和空心球傳感器各自在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的觸控傳感器，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且大大改善了傳感器的性能，并能精確檢測(cè)壓力的位置和大小。

2、傳統(tǒng)觸控傳感器在實(shí)現(xiàn)壓力的檢測(cè)時(shí)，其檢測(cè)精度主要依賴于傳感器材料的性能，必須采用反應(yīng)靈敏、價(jià)格昂貴的壓敏材料。而本發(fā)明提出的一種觸控傳感器及其制備方法，通過(guò)改進(jìn)觸控傳感器的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力位置和大小的測(cè)量，解除了傳統(tǒng)觸控傳感器過(guò)分依賴材料帶來(lái)的限制，大大提高了加工效率并降低了加工成本。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明觸控傳感器實(shí)施例的截面示意圖；

圖2為本發(fā)明觸控傳感器實(shí)施例的工作原理示意圖；

圖3為本發(fā)明觸控傳感器制備方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種新型的觸控傳感器裝置及制備方法。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明觸控傳感器實(shí)施例的截面示意圖。

如圖1所示的一種觸控傳感器，所述觸控傳感器包括：基板101、左電極102、右電極103、壓阻薄膜104、支撐層105、壓力柱106和柔性層107。所述左電極102和所述右電極103立于所述基板101上，所述左電極102和所述右電極103高度相同。所述壓阻薄膜104覆蓋在所述左電極102和所述右電極103上方，所述壓阻薄膜104連接所述左電極102和所述右電極103。所述支撐層105覆蓋于所述壓阻薄膜104表面。所述壓力柱106直立于所述支撐層105上。所述柔性層107平鋪于所述壓力柱106上方。

其中，所述左電極102和所述右電極103與所述基板102呈設(shè)定角度，所述左電極102和所述右電極103為傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)。所述左電極102外側(cè)位于所述基板101左側(cè)邊緣，所述右電極103外側(cè)位于所述基板101右側(cè)邊緣，所述左電極102和所述右電極103不接觸。

其中，所述壓阻薄膜104與所述基板101平行；所述支撐層105與所述壓阻薄膜104粘連在一起，所述支撐層105與所述壓阻薄膜104頂部寬度一致。

其中，所述壓力柱106為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述壓力柱106垂直居中于所述支撐層105。所述壓力柱106的直徑小于所述支撐層105的寬度。所述柔性層107與所述基板101平行，所述柔性層107寬度與所述基板101寬度一致。

圖2為本發(fā)明觸控傳感器實(shí)施例的工作原理示意圖。

當(dāng)本發(fā)明所述觸控傳感器不受任何外力時(shí)，其截面形態(tài)如圖1所示，所述壓阻薄膜104和所述支撐層105均處于水平自然狀態(tài)，此時(shí)所述壓阻薄膜104的電阻為初始電阻。

參見(jiàn)圖2，當(dāng)本發(fā)明所述觸控傳感器受到外界的壓力時(shí)，所述壓阻薄膜104、所述支撐層105和所述柔性層107處于向下彎曲的狀態(tài)。并且所述壓阻薄膜104的彎曲程度隨著外界壓力的變化而發(fā)生變化，此時(shí)所述壓阻薄膜104的電阻隨著彎曲程度的變化而發(fā)生變化。在所述壓阻薄膜104兩端施加恒定電壓的情況下，其輸出電流也隨著所述壓阻薄膜104的電阻值變化而發(fā)生變化。則能夠通過(guò)算法得出所述觸控傳感器受到的外界壓力值和輸出電流的線性或非線性關(guān)系，從而能夠根據(jù)檢測(cè)到的輸出電流大小確定所述觸控傳感器受到的外界壓力值。

進(jìn)一步的，可以通過(guò)陣列將每個(gè)所述觸控傳感器以網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形式制作成觸控面板，當(dāng)有外力施加在觸控面板上時(shí)，由于每個(gè)觸控傳感器受力大小不均勻，可以得到其受力大小的梯度，從而根據(jù)最大的梯度確定外力的施加位置，并根據(jù)觸控傳感器單元陣列，以坐標(biāo)的形式表示出所施加外力的位置。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所述觸控傳感器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上結(jié)合了梯形傳感器和空心球傳感器各自在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種新型結(jié)構(gòu)的觸控傳感器，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而且大大改善了傳感器的性能，并能精確檢測(cè)壓力的位置和大小。

圖3為本發(fā)明觸控傳感器制備方法的工藝流程圖。

參見(jiàn)圖3，一種觸控傳感器制備方法，所述方法包括：

步驟201：在經(jīng)過(guò)清洗和干燥的基板上濺射一層金屬膜作為電極，采用圖形光刻工藝刻蝕出左電極和右電極，具體包括：

在經(jīng)過(guò)清洗和干燥的基板上濺射一層金屬膜作為電極，所述金屬膜的厚度為4μm；

采用圖形光刻工藝刻蝕出左右兩個(gè)電極，所述左電極和所述右電極立于所述基板上，所述左電極和所述右電極高度相同；所述左電極和所述右電極與所述基板呈設(shè)定角度，所述左電極和所述右電極為傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)；所述左電極外側(cè)位于所述基板左側(cè)邊緣，所述右電極外側(cè)位于所述基板右側(cè)邊緣，所述左電極和所述右電極不接觸。

步驟202：采用微納制造工藝在所述左電極和所述右電極上方制造出壓阻薄膜，具體包括：

采用微納制造工藝在所述左電極和所述右電極上覆蓋一層厚度均勻的壓阻材料，所述壓阻材料的厚度為2-3μm；

通過(guò)圖形光刻以及刻蝕工藝使所述壓阻材料完整連接所述左電極和所述右電極頂部，形成所述壓阻薄膜；所述壓阻薄膜與所述基板平行。

步驟203：在所述壓阻薄膜的上方采用旋涂工藝鍍上一層柔性絕緣材料作為支撐層，具體包括：

在所述壓阻材料薄膜的上方采用旋涂工藝鍍上一層厚度與所述壓阻薄膜相同的柔性絕緣材料作為支撐層，所述支撐層與所述壓阻材料粘連在一起，所述支撐層與所述壓阻薄膜頂部寬度一致；

對(duì)所述支撐層做退火處理，消除所述支撐層表面的殘余應(yīng)力。

其中，利用旋涂上一層柔性絕緣材料起到緩沖和支撐的作用。

步驟204：在所述支撐層上方旋涂一層絕緣橡膠膜，采用圖形光刻工藝將所述絕緣橡膠膜刻蝕成單個(gè)圓柱體作為壓力柱，具體包括：

待所述支撐層做好以后，在所述支撐層的上方旋涂一層絕緣橡膠膜，要求所述絕緣橡膠膜具有一定的厚度；

對(duì)所述絕緣橡膠膜做烘干處理，烘干條件為90℃下恒溫?zé)岷?50秒；

采用圖形光刻工藝將烘干后的所述絕緣橡膠膜刻蝕成單個(gè)圓柱體作為壓力柱，起到傳遞壓力的作用，所述壓力柱垂直居中于所述支撐層。

步驟205：將聚酰亞胺柔性材料覆蓋在所述壓力柱上，加工形成柔性層，具體包括：

在清洗干凈的玻璃基板上旋涂一層厚度為8μm的pi(聚酰亞胺)柔性材料，在350℃條件下退火處理1小時(shí)，然后采用機(jī)械剝離的方法將所述pi(聚酰亞胺)柔性材料從玻璃基板上剝離下來(lái)，平鋪于所述壓力柱上方；

使所述pi(聚酰亞胺)柔性材料與所述基板平行，加工形成與所述基板寬度一致的所述柔性層。

傳統(tǒng)觸控傳感器在實(shí)現(xiàn)壓力的檢測(cè)時(shí)，其檢測(cè)精度主要依賴于傳感器材料的性能，必須采用反應(yīng)靈敏、價(jià)格昂貴的壓敏材料。而本發(fā)明提出的一種觸控傳感器及其制備方法，主要通過(guò)觸控傳感器的新型結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力位置和大小的測(cè)量，解除了傳統(tǒng)觸控傳感器過(guò)分依賴材料帶來(lái)的限制，大大提高了加工效率并降低了加工成本。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。