一種單電極觸摸傳感器及其制備方法
【專利摘要】一種單電極觸摸傳感器及其制備方法。本發(fā)明利用觸摸動(dòng)作施加者和觸摸層材料具有不同的摩擦電性質(zhì)而構(gòu)建出單電極、自驅(qū)動(dòng)型觸摸傳感器。當(dāng)觸摸動(dòng)作施加者在觸摸層上進(jìn)行接觸-分離或滑動(dòng)等動(dòng)作時(shí)，會(huì)觸發(fā)觸摸傳感器的電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)制，并自動(dòng)對(duì)外輸出電信號(hào)，從而使觸摸動(dòng)作被記錄并被反饋，實(shí)現(xiàn)傳感器的功能。本發(fā)明的單電極觸摸傳感器可以對(duì)觸摸動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，具有成本低、自驅(qū)動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在智能電子設(shè)備和人機(jī)互動(dòng)界面中有非常廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種單電極觸摸傳感器及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種觸摸傳感器及其制備方法，特別涉及一種單電極觸摸傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的摩擦電發(fā)電機(jī)的工作原理是基于兩種不同的摩擦電材料的相互接觸和分離，但是，所有已經(jīng)報(bào)道的摩擦發(fā)電機(jī)都是基于導(dǎo)電金屬沉積在摩擦電薄膜材料表面，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸出電能。這將導(dǎo)致器件制作成本的增加。同時(shí)，我們很難在一些摩擦材料上制作電極，比如皮膚、空氣，這些限制極大的妨礙了這種摩擦電發(fā)電機(jī)的發(fā)展。
[0003]觸摸傳感器是通過(guò)把觸摸器件的信號(hào)轉(zhuǎn)化成與之成線性或者任意函數(shù)關(guān)系的電阻或者電壓輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸的探測(cè)。它在機(jī)器人、人機(jī)界面和安全系統(tǒng)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的觸摸傳感器主要是基于壓電阻和電容變化的工作原理，外部供電對(duì)于這些傳感器的正常工作是必不可少的。由于依賴外部能源供電的觸摸傳感器很難在未來(lái)的能源危機(jī)中得到廣泛地應(yīng)用，發(fā)展一種自驅(qū)動(dòng)的觸摸傳感器是從根本上解決這些器件長(zhǎng)期而穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。利用摩擦電發(fā)電機(jī)來(lái)制作觸摸傳感器不但可以對(duì)觸摸進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)控，同時(shí)也可以對(duì)外輸出電源， 對(duì)其他器件進(jìn)行供電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有追蹤系統(tǒng)的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種自驅(qū)動(dòng)的觸摸傳感器。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種單電極觸摸傳感器，包括:觸摸層、一端與等電位源電連接的感測(cè)電極層和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件，其中，所述感測(cè)電極層貼合于所述觸摸層的下表面，所述感測(cè)電極層與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件電連接；
[0005]優(yōu)選地，所述觸摸層為單層的薄層或薄膜，厚度為IOOnm-1mm ；
[0006]優(yōu)選地,所述厚度為500nm-800 U m ；
[0007]優(yōu)選地，所述觸摸層選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯；
[0008]優(yōu)選地，所述觸摸層的上表面全部或部分設(shè)置微納結(jié)構(gòu)；
[0009]優(yōu)選地，所述微納結(jié)構(gòu)選自納米線、納米顆粒、納米棒、納米管、納米花，以及由上述結(jié)構(gòu)組成的陣列；
[0010]優(yōu)選地，所述微納結(jié)構(gòu)為線狀、立方體或四棱錐單元組成的陣列，每個(gè)單元的尺寸為 10nm-50 u m ；
[0011]優(yōu)選地，所述感測(cè)電極層選自金屬、合金、導(dǎo)電氧化物和有機(jī)物導(dǎo)體；
[0012]優(yōu)選地，所述金屬為金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒；所述合金為選自金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的一種或多種所形成的合金，所述導(dǎo)電氧化物為氧化銦錫ITO ;所述有機(jī)物導(dǎo)體為自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類(lèi)化合物、聚苯胺和/或聚噻吩；
[0013]優(yōu)選地，所述感測(cè)電極層為平板、薄片或薄膜，所述薄膜的厚度為10nm-5mm ；
[0014]優(yōu)選地，所述感測(cè)電極層由若干貼合在所述觸摸層下表面的分立的電極單元構(gòu)成，每個(gè)所述電極單元均與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件形成電連接；
[0015]優(yōu)選地，每個(gè)所述電極單元為規(guī)則或不規(guī)則圖形，并且各所述電極單元的尺寸和形狀相同或不同；
[0016]優(yōu)選地，所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件包含若干個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，各所述信號(hào)監(jiān)測(cè)單元相同或不同；
[0017]優(yōu)選地，所述觸摸層由若干觸摸單元構(gòu)成，所述分立的電極單元貼合在所述觸摸單元的下表面；
[0018]優(yōu)選地，各所述觸摸單元為分立的或部分連接形成圖形排列，每個(gè)所述觸摸單元相同或不同；
[0019]優(yōu)選地，所述觸摸單元與所述電極單元的形狀和尺寸基本一致，并且每個(gè)觸摸單元的下表面對(duì)應(yīng)貼合一個(gè)所述電極單元；
[0020]優(yōu)選地，還包括隔離層，用于填充相鄰的所述電極單元和相鄰的所述觸摸單元之間的空隙；
[0021]優(yōu)選地，所述隔離層為摩擦電中性的物質(zhì)；
[0022]優(yōu)選地，所述觸摸層和感測(cè)電極層為硬質(zhì)材料或柔性材料；
[0023]優(yōu)選地，所述等電位源通過(guò)接地或由外部補(bǔ)償電路提供；
[0024]優(yōu)選地，所述與等電位源的電連接通過(guò)所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件或加載電阻實(shí)現(xiàn)；
[0025]優(yōu)選地，所述加載電阻的阻值為IMQ-200M Q ；
[0026]優(yōu)選地，包含2個(gè)以上所述加載電阻，并且每個(gè)加載電阻相同或不同。
[0027]本發(fā)明還提供一種與前述觸摸傳感器配合使用的觸摸筆，其特征在于所述觸摸筆包括與所述觸摸層相接觸的觸點(diǎn)，并且觸點(diǎn)材料與所述觸摸層材料的摩擦電特性不同；
[0028]優(yōu)選所述觸點(diǎn)材料為絕緣體、半導(dǎo)體或?qū)w；
[0029]優(yōu)選地，所述絕緣體為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯和聚異丁烯；
[0030]優(yōu)選地，所述觸點(diǎn)與所述觸摸層相接觸的表面尺寸大于或基本等于所述感測(cè)電極層中電極單元的與所述觸摸層貼合部分的尺寸。
[0031]本發(fā)明還提供一種前述觸摸傳感器的制備方法，包括如下步驟:
[0032](I)準(zhǔn)備觸摸層；
[0033](2)準(zhǔn)備所需的感測(cè)電極層，將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件的一個(gè)輸入端電連接；
[0034](3)將信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的另一個(gè)輸入端與等電位源電連接；
[0035](4)將觸摸層貼合在感測(cè)電極層的上表面，使二者緊密接觸；
[0036]優(yōu)選地，所述步驟(2 )為將多個(gè)電極單元進(jìn)行圖形化排列，并將每個(gè)所述電極單元均與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行電連接；
[0037]優(yōu)選地，所述感測(cè)電極層為金屬材料，并且步驟(2)為在觸摸層的下表面通過(guò)沉積、磁控濺射、蒸鍍或印刷打印技術(shù)制備所述感測(cè)電極層，并將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件的一個(gè)輸入端電連接，同時(shí)步驟(4)省略；
[0038]優(yōu)選地，步驟(3)之后還包括步驟(3-1 )，在所述感測(cè)電極層和等電位源之間連接加載電阻，使其與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件并聯(lián)或串聯(lián)。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的單電極觸摸傳感器具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0040]1、首次制作了基于單電極摩擦電發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)觸摸傳感器。該傳感器不需要外部的供電單元，主要依靠手指或觸控筆與觸摸層材料的接觸、分離和滑動(dòng)來(lái)觸發(fā)摩擦電發(fā)電機(jī)發(fā)出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸動(dòng)作的實(shí)時(shí)記錄和監(jiān)控。
[0041]2、該觸摸傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作的優(yōu)點(diǎn)，能夠方便的應(yīng)用于手機(jī)、平板電腦等智能電子設(shè)備和人機(jī)交互界面中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]通過(guò)附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于顯示出本發(fā)明的主旨。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。此外，以下實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明并非用來(lái)限制本發(fā)明。
[0043]圖1為本發(fā)明觸摸傳感器的一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明觸摸傳感器對(duì)接觸-分離動(dòng)作的傳感工作原理圖；
[0045]圖3為本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖4為本發(fā)明觸摸傳感器對(duì)滑動(dòng)動(dòng)作的傳感工作原理圖；
[0047]圖5為本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖6為本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖7為本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖8為圖7所示結(jié)構(gòu)對(duì)滑動(dòng)動(dòng)作的傳感工作原理圖；
[0051]圖9為本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖10為本發(fā)明觸摸傳感器響應(yīng)信號(hào)隨施加壓力變化的示意圖；
[0053]圖11為本發(fā)明實(shí)施例2所制備的觸摸傳感器的實(shí)物照片；
[0054]圖12為本發(fā)明實(shí)施例2所制備的觸摸傳感器對(duì)手指接觸和離開(kāi)的響應(yīng)信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0055]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。
[0056]其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說(shuō)明，所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0057]圖1所示的是本發(fā)明觸摸傳感器的一種典型結(jié)構(gòu):依次包括觸摸層10、一端與等電位源40電連接的感測(cè)電極層20和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30，其中感測(cè)電極層20貼合于觸摸層10的下表面，感測(cè)電極層20與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30電連接。為了方便說(shuō)明，以下將結(jié)合圖1的典型結(jié)構(gòu)來(lái)描述本發(fā)明的原理、各部件的選擇原則以及材料范圍，但是很顯然這些內(nèi)容并不僅局限于圖1所示的實(shí)施例，而是可以用于本發(fā)明所公開(kāi)的所有技術(shù)方案。
[0058]本發(fā)明的發(fā)電機(jī)工作原理參見(jiàn)圖2進(jìn)行說(shuō)明，由于工作原理僅與觸摸動(dòng)作的施加者和觸摸層之間相互接觸的部分有關(guān)，因此圖2中僅對(duì)二者實(shí)際發(fā)生接觸的部分表面進(jìn)行描述。當(dāng)觸摸動(dòng)作的施加者100，例如手指接觸觸摸層10時(shí)，由于皮膚與觸摸層10的摩擦電性質(zhì)不同，二者之間存在得電子能力的差異，以皮膚失電子能力較強(qiáng)為例，二者接觸后接觸表面的微結(jié)構(gòu)之間會(huì)產(chǎn)生微小的切向滑動(dòng)，從而形成摩擦產(chǎn)生表面電荷，其中皮膚表面帶有正電荷，而觸摸層10的表面則帶負(fù)電荷(參見(jiàn)圖2-a)。當(dāng)手指100離開(kāi)后，破壞了在皮膚和觸摸層10表面電荷的平衡，電子會(huì)從感測(cè)電極層20向等電位源40流動(dòng)，信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30可以監(jiān)測(cè)到相應(yīng)的電信號(hào)輸出(參見(jiàn)圖2-b)。當(dāng)手指100與觸摸層10完全分離后，電荷達(dá)到平衡沒(méi)有電子流動(dòng)(參見(jiàn)圖2-c)。當(dāng)手指100再次向觸摸層10表面靠近時(shí)，將導(dǎo)致電子從等電位源40向感測(cè)電極層20流動(dòng)，向信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30輸出相反方向的電流(參見(jiàn)圖2-d)。當(dāng)手指100與觸摸層10再次完全接觸后，由于表面電荷呈平衡狀態(tài)，并沒(méi)有電子在外電路中流動(dòng)，觀察不到電流輸出(參見(jiàn)圖2-a)。
[0059]本發(fā)明中涉及的材料摩擦電性質(zhì)是指一種材料在與其他材料發(fā)生摩擦或接觸的過(guò)程中顯示出來(lái)的得失電子能力，即兩種不同的材料相接觸或摩擦?xí)r一個(gè)帶正電，一個(gè)帶負(fù)電，說(shuō)明這兩種材料的得電子能力不同，亦即二者的摩擦電性質(zhì)不同。例如，聚合物尼龍與鋁箔接觸的時(shí)候，其表面帶正電，即失電子能力較強(qiáng)，聚合物聚四氟乙烯與鋁箔接觸的時(shí)候，其表面帶負(fù)電，即得電子能力較強(qiáng)。
[0060]以下聚合物材料均可用于本發(fā)明的觸摸層10中，并且按照排列的順序具有越來(lái)越強(qiáng)的得電子能力:聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。限于篇幅的原因，并不能對(duì)所有可能的材料進(jìn)行窮舉，此處僅列出幾種具體的聚合物材料從人們參考，但是顯然這些具體的材料并不能成為本發(fā)明保護(hù)范圍的限制性因素，因?yàn)樵诎l(fā)明的啟示下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)這些材料所具有的摩擦電特性很容易選擇其他類(lèi)似的材料。
[0061]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)觸摸層10的材料與觸摸動(dòng)作的施加者之間得電子能力相差越大時(shí)，摩擦電發(fā)電機(jī)輸出的電信號(hào)越強(qiáng)，所以，當(dāng)觸摸動(dòng)作的施加者材料可以確定的情況下，可以根據(jù)上面列出的順序選擇合適的聚合物材料作為觸摸層10，以獲得最佳的電信號(hào)輸出性能。
[0062]為了提高摩擦電發(fā)電機(jī)的輸出性能，優(yōu)選在觸摸層10的上表面，即沒(méi)有設(shè)置感測(cè)電極層20的表面，全部或部分設(shè)置微納結(jié)構(gòu)，以增加觸摸層10和觸摸動(dòng)作施加者100的有效接觸面積，提高二者的表面電荷密度，該微納結(jié)構(gòu)優(yōu)選為納米線、微米線、納米顆粒、納米棒、微米棒、納米管、微米管、納米花，以及由這些結(jié)構(gòu)組成的陣列，特別是由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列。該陣列可以是通過(guò)光刻蝕等方法制備的線狀、立方體、或者四棱錐形狀的陣列，陣列中每個(gè)微納結(jié)構(gòu)單元的尺寸在納米到微米量級(jí)，優(yōu)選為10nm-50 y m，更優(yōu)選為50nm-10 ii m,更優(yōu)選為100nm_5 y m,具體微微納結(jié)構(gòu)的單元尺寸、形狀不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍。
[0063]觸摸層10 —般為單層的薄層或薄膜,厚度在IOOnm-1mm之間,優(yōu)選500nm-800 u m,更優(yōu)選10 il m-500 u m?？梢允褂檬惺鄣谋∧?也可以通過(guò)旋涂等方法制備。
[0064]觸摸動(dòng)作施加者一般為手或觸摸筆，其中手指的皮膚在干燥時(shí)可能呈絕緣狀態(tài)，在潮濕的條件下可能為導(dǎo)體。但是，無(wú)論在任何狀態(tài)下，與非皮膚的觸摸層10材料相比，其摩擦電特性都會(huì)具有較大差異，因此由其施加的觸摸動(dòng)作都會(huì)產(chǎn)生明顯的信號(hào)輸出。如果使用觸摸筆，則需要注意觸摸筆與觸摸層相接觸的觸點(diǎn)材料應(yīng)與觸摸層10的材料不同，最好二者的摩擦電特性有較大區(qū)別，以便使傳感器更為靈敏。但是并不限定觸摸筆的觸點(diǎn)材料必須為導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，因?yàn)樵谶@幾類(lèi)材料中均存在與摩擦層10材料的摩擦電特性差別較大的材料，而且還要根據(jù)摩擦層10材料的改變來(lái)做調(diào)整。例如，觸摸層10為聚二甲基硅氧烷(PDMS)，觸摸筆的觸點(diǎn)材料可以為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯和聚異丁烯等。在本發(fā)明已經(jīng)給出了摩擦層10與觸摸筆觸點(diǎn)材料之間的作用原理以及選材原則的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)具體確定二者的材料種類(lèi)。因此，對(duì)觸摸動(dòng)作施加者觸點(diǎn)材料的選擇都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0065]感測(cè)電極層20由導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述的導(dǎo)電材料可選自金屬、銦錫氧化物、有機(jī)物導(dǎo)體或摻雜的半導(dǎo)體，感測(cè)電極層20可以為平板、薄片或薄膜，其中薄膜厚度的可選范圍為10nm-5mm,優(yōu)選為50nm-lmm,優(yōu)選為100nm_500 y m。本領(lǐng)域常用的材料為:金屬，包括金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒；由選自金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的一種或多種所形成的合金；導(dǎo)電氧化物，例如氧化銦錫IT0;有機(jī)物導(dǎo)體一般為導(dǎo)電高分子，包括自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類(lèi)化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。感測(cè)電極層20可通過(guò)直接貼合或沉積等常規(guī)方式貼合在觸摸層10的下表面，以形成緊密接觸。
[0066]本發(fā)明并不限定觸摸層10和感測(cè)電極層20必須是硬質(zhì)材料，也可以選擇柔性材料，因?yàn)椴牧系挠捕葘?duì)觸摸動(dòng)作的感知和電信號(hào)的輸出效果并沒(méi)有明顯影響。如需摩擦面維持平面，還可以通過(guò)其他部件的支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇觸摸層10和感測(cè)電極 層20的材料硬度。
[0067]感測(cè)電極層20與等電位源40形成電連接是本發(fā)明傳感器正常工作的關(guān)鍵，該等電位源可以通過(guò)接地提供，也可以由外部的補(bǔ)償電路來(lái)提供。本發(fā)明中所稱的“接地”是指連接到能提供或接受大量電荷的物體上，其中的“地”是指任何一點(diǎn)的電位按慣例取為零的大地或?qū)щ娢镔|(zhì)，例如艦船、運(yùn)載工具或電子設(shè)備的金屬外殼等。所述的電連接既可以直接通過(guò)信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)連接加載電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)(參見(jiàn)圖3-b，標(biāo)記為701、702、……和705的即為加載電阻)，即感測(cè)電極層20通過(guò)該加載電阻與等電位源40實(shí)現(xiàn)電連接，需要供電或進(jìn)行信號(hào)監(jiān)測(cè)的信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30通過(guò)與該加載電阻并聯(lián)或串聯(lián)來(lái)監(jiān)測(cè)電信號(hào)。加載電阻和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30的電阻值對(duì)輸出電壓的影響較大，如果電阻值較大，則分配在負(fù)載和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30上的電壓就增大。一般選擇其電阻值為1MQ-200MQ，優(yōu)選 IOM Q-100M Q。
[0068]圖3_a所示的是本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)，包括:觸摸層10、一端與等電位源40電連接的感測(cè)電極層20和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30，所述感測(cè)電極層20由若干貼合在觸摸層10下表面的分立的電極單元201構(gòu)成，每個(gè)電極單元201均與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30形成電連接。該傳感器各部件的選擇原則均與圖1所述的方式相同，此處不再贅述。
[0069]對(duì)于電極單元201，其材料的選擇和厚度與前述的感測(cè)電極20相同，優(yōu)選為薄膜，最好通過(guò)沉積的方式在觸摸層10的下表面制備。每個(gè)電極單元201可以是規(guī)則圖形，也可以是不規(guī)則圖形，具體可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。優(yōu)選規(guī)則圖形，特別是中心對(duì)稱圖形，以利于整體布圖設(shè)計(jì)，例如三角形、正方形、菱形、正六邊形、正八邊形等規(guī)則多邊形，也可以是圓形。圖5和圖6分別是電極單元201為正方形和正六邊形時(shí)的布局設(shè)計(jì)。這兩種布局都是將觸摸層10的下表面鋪滿電極單元201，目的是對(duì)整個(gè)觸摸層10進(jìn)行觸摸感測(cè)，為此需要在邊角處補(bǔ)充其他形狀的電極單元，例如梯形的電極單元202和三角形的電極單元203。還可以采取在觸摸層10的部分下表面設(shè)置電極單元201，以實(shí)現(xiàn)僅對(duì)需要監(jiān)測(cè)位置的觸摸傳感。所有電極單元的尺寸和形狀可以相同，也可以不同，根據(jù)布局需要能夠進(jìn)行各種調(diào)整。
[0070]電極單元201與觸摸層10貼合部分的尺寸和相鄰電極單元201之間的間距均與觸摸傳感器的精度相關(guān)。在相同面積的觸摸層10下，排布的電極單元201越多，對(duì)于接觸位置的定位越精確；另一方面，電極單元201的尺寸越大，電信號(hào)的輸出越強(qiáng)；同時(shí)，電極單元201的尺寸還應(yīng)與觸摸動(dòng)作施加者，例如手指或觸摸筆，在施加觸摸動(dòng)作時(shí)與觸摸層10接觸的表面尺寸匹配,優(yōu)選二者的尺寸可比，更優(yōu)選二者接近或觸摸動(dòng)作施加者在施加觸摸動(dòng)作時(shí)與觸摸層10接觸的表面尺寸大于或基本等于電極單兀201與觸摸層10貼合部分的尺寸。
[0071]本實(shí)施方式除了與圖1所示的方式類(lèi)似，能夠?qū)佑|-分離式的觸摸動(dòng)作產(chǎn)生傳感信號(hào)之外，還能夠監(jiān)測(cè)滑動(dòng)式的觸摸動(dòng)作。其原理如圖4所示:當(dāng)觸摸動(dòng)作的施加者100與觸摸層10接觸后，由于接觸摩擦效應(yīng)，觸摸動(dòng)作施加者100的下表面產(chǎn)生正電荷，而觸摸層10與之相應(yīng)的部分產(chǎn)生等量的負(fù)電荷(參見(jiàn)圖4-a);當(dāng)觸摸動(dòng)作施加者100在觸摸層10的上表面沿箭頭方向滑動(dòng)時(shí)，由于二者接觸面的變化而導(dǎo)致表面電荷發(fā)生失配，為了平衡由此產(chǎn)生的電勢(shì)差，負(fù)電荷由電極單元201流向等電位源40，從而在信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30上有電信號(hào)輸出，該信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30通過(guò)定位功能即可顯示出在該位置有觸摸活動(dòng)(參見(jiàn)圖4_b);觸摸動(dòng)作施加者100繼續(xù)沿箭頭方向滑動(dòng)并完全與左側(cè)第一個(gè)電極單元201分離后，該電極單元201上感應(yīng)出等量的正電荷，以平衡所對(duì)應(yīng)的觸摸層10上留下的表面電荷,而觸摸動(dòng)作施加者100與觸摸層10之間則又重復(fù)之前步驟a的動(dòng)作，即在二者的接觸表面通過(guò)滑動(dòng)摩擦形成等量的表面電荷(參見(jiàn)圖4-c)。對(duì)于左側(cè)第一個(gè)電極單元201及其所對(duì)應(yīng)的觸摸層10上的表面電荷、以及沒(méi)有電極單元201對(duì)應(yīng)的觸摸層10上的表面電荷，在環(huán)境條件下均會(huì)慢慢消失，最終恢復(fù)到?jīng)]有摩擦的初始狀態(tài)，該恢復(fù)過(guò)程產(chǎn)生的微弱電流可以作為噪音予以屏蔽，對(duì)傳感器的正常工作不會(huì)造成任何影響。
[0072]圖3_b是在觸摸傳感器中連接加載電阻的典型結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)均與圖3_a相同，區(qū)別僅在于每個(gè)電極單元201均通過(guò)一個(gè)加載電阻與等電位源40實(shí)現(xiàn)電連接，而多個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元(附圖標(biāo)記為301、302、303、304和305)分別與加載電阻并聯(lián)。這種方式可以通過(guò)調(diào)整加載電阻的阻值，來(lái)方便的控制輸出信號(hào)的強(qiáng)弱。當(dāng)含有2個(gè)以上加載電阻時(shí)，這些加載電阻可以相同也可以不同，加載電阻的阻值增加會(huì)使輸出電壓增加，使用者可以根據(jù)實(shí)際的需要來(lái)調(diào)整與不同位置的電極單元201相連的加載電阻，以使輸出信號(hào)滿足需要。
[0073]圖5所示的是本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)，包括:觸摸層10、一端與等電位源40電連接的感測(cè)電極層20和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30，所述感測(cè)電極層20由若干貼合在觸摸層10下表面的分立的電極單元201構(gòu)成，每個(gè)電極單元201均與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30形成電連接，所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30包含若干個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，在圖中分別以第一信號(hào)監(jiān)測(cè)單元301、第二信號(hào)監(jiān)測(cè)單元302和第三信號(hào)監(jiān)測(cè)單元303表示。這些信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的類(lèi)型可以相同，只是分別連接不同的電極單元201，這種方案適用于一個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的監(jiān)測(cè)通道數(shù)目不足的情況。當(dāng)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的監(jiān)測(cè)通道數(shù)目足夠時(shí)，每個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元都可以與所有電極單元201相連，但是這些信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的類(lèi)型是不同的，例如第一信號(hào)監(jiān)測(cè)單元301用于監(jiān)測(cè)電流，第二信號(hào)監(jiān)測(cè)單元302用于監(jiān)測(cè)電壓，第三信號(hào)監(jiān)測(cè)單元303用于監(jiān)測(cè)電流密度等等。這種方案能夠同時(shí)獲得多種信號(hào)，從而對(duì)觸摸動(dòng)作實(shí)現(xiàn)多維度的分析，使傳感器的信號(hào)更為精準(zhǔn)。至于信號(hào)檢測(cè)單元的選擇則是本領(lǐng)域的常規(guī)手段，本發(fā)明的要點(diǎn)不在于此，因此不再贅述。
[0074]圖7所示的是本發(fā)明觸摸傳感器的另一種典型結(jié)構(gòu)，包括:觸摸層10、一端與等電位源40電連接的感測(cè)電極層20和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30，所述觸摸層10由若干觸摸單元101構(gòu)成，所述感測(cè)電極層20由若干貼合在觸摸單元101下表面的分立的電極單元201構(gòu)成，每個(gè)電極單元201均與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30形成電連接。
[0075]其中，觸摸單元101可以是分立的，也可以是部分連接形成一定圖形排列的。同時(shí)，每個(gè)觸摸單元可以相同也可以不同，例如對(duì)于一些敏感度要求較高的部位，可以采用表面具有微納結(jié)構(gòu)的材料，或者摩擦電特性與觸摸動(dòng)作施加者差別較大的材料；對(duì)于定位精度要求高的部位可以用小尺寸的觸摸單元提高布局密度。在這些調(diào)整原則的指導(dǎo)下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)觸摸單元101進(jìn)行材料、尺寸和形狀的組合，以達(dá)到合適的布局。
[0076]圖7所示的電極單元201與觸摸單元101的形狀和尺寸基本一致，并且每個(gè)觸摸單元101下表面對(duì)應(yīng)貼合一個(gè)電極單元201，這只是一種具體的實(shí)施方式，實(shí)際在應(yīng)用過(guò)程中并沒(méi)有這種限制。電極單元201在每個(gè)觸摸單元101的下表面既可以設(shè)置I個(gè)，也可以設(shè)置多個(gè)；其形狀既可以和觸摸單元101類(lèi)似，也可以完全不同。
[0077]位于感測(cè)電極層20下表面的支撐元件50既可以是傳感器本身的一部分，也可以由傳感器的安裝環(huán)境提供，因此并不必須屬于傳感器的組成部分。制作支撐元件50的材料最好是絕緣的，可以是硬質(zhì)的也可以是柔性的，只要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠?qū)τ|摸單元101和電極單元201進(jìn)行支撐即可。
[0078]這種結(jié)構(gòu)觸摸傳感器的工作原理如圖8所示:當(dāng)觸摸動(dòng)作的施加者100與觸摸單元101接觸后，由于接觸摩擦效應(yīng)，觸摸動(dòng)作施加者100的下表面產(chǎn)生正電荷，而觸摸單元101的上表面則產(chǎn)生等量的負(fù)電荷(參見(jiàn)圖8-a);當(dāng)觸摸動(dòng)作施加者100沿箭頭方向滑動(dòng)時(shí)，由于摩擦面積的變化而導(dǎo)致觸摸單元101的表面電荷發(fā)生失配，為了平衡由此產(chǎn)生的電勢(shì)差，負(fù)電荷由電極單元201流向等電位源40，從而在信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30上有電信號(hào)輸出，該信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30通過(guò)定位功能即可顯示出在第一個(gè)觸摸單元101的位置有觸摸活動(dòng)(參見(jiàn)圖8-b);觸摸動(dòng)作施加者100繼續(xù)沿箭頭方向滑動(dòng)并與左側(cè)第一個(gè)觸摸單元101完全分離后，與之相應(yīng)的電極單元201上感應(yīng)出等量的正電荷，以平衡觸摸單元101上留下的表面電荷，而觸摸動(dòng)作施加者100與第二個(gè)觸摸單元101之間則通過(guò)滑動(dòng)摩擦又逐漸使第二個(gè)觸摸單元101的上表面帶上部分負(fù)電荷，(參見(jiàn)圖8-c);當(dāng)觸摸動(dòng)作施加者100與第二個(gè)觸摸單元101完全接觸后，在第二個(gè)觸摸單元101的上表面形成的表面電荷達(dá)到最多(參見(jiàn)圖8-d)，當(dāng)觸摸動(dòng)作施加者100繼續(xù)沿箭頭方向滑動(dòng)時(shí)，則相當(dāng)于重復(fù)步驟a-d的動(dòng)作。
[0079]圖9所示的實(shí)施方式與圖7所示的類(lèi)似，區(qū)別僅在于在相鄰的電極單元201之間和相鄰的觸摸單元101之間的空隙處都填充了隔離層60。該隔離層60的作用是使觸摸平面保持平整，同時(shí)增加其機(jī)械強(qiáng)度和壽命。最好選擇摩擦電特性呈中性的材料制備，例如木板和有機(jī)玻璃。
[0080]本發(fā)明的觸摸傳感器不僅能夠?qū)τ|摸動(dòng)作進(jìn)行感知、定位，而且還能夠感測(cè)觸摸時(shí)施加的壓力。以觸摸層10為聚二甲基硅氧烷、感測(cè)電極層20為氧化銦錫ITO薄膜、按照?qǐng)D3所示方式組裝形成的4X4傳感器為例，研究了輸出電信號(hào)對(duì)觸摸壓力的響應(yīng)，結(jié)果如圖10所示。其中，圖10-a為本觸摸傳感器在工作時(shí)的實(shí)物照片。可以看出，按壓不同電極單元201所對(duì)應(yīng)的觸摸層10部分，在信號(hào)檢測(cè)元件30上會(huì)顯示在相應(yīng)位置有電信號(hào)輸出，并且隨著按壓力度的增加，輸出電壓也逐漸增大(參見(jiàn)圖10-b至圖10-e，信號(hào)顏色越深，代表輸出電信號(hào)越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)于按壓力度的增加)。將該傳感器固定在一個(gè)塑料圓筒上后(參見(jiàn)圖10-f)，其傳感特性依然沒(méi)有發(fā)生變化，用手指在傳感器的不同位置上施加不同的壓力時(shí)，輸出信號(hào)仍然有明顯的差別(參見(jiàn)圖10-g)。
[0081]采用如下方法制備本發(fā)明的觸摸傳感器:
[0082](I)準(zhǔn)備觸摸層10;
[0083](2)準(zhǔn)備所需的感測(cè)電極層20，將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30的一個(gè)輸入端電連接；
[0084](3)將信號(hào)監(jiān)測(cè)單元30的另一個(gè)輸入端與等電位源40電連接；
[0085](4)將觸摸層10貼合在感測(cè)電極層20的上表面，使二者緊密接觸。
[0086]當(dāng)手指等觸摸動(dòng)作施加者接觸觸摸層10的時(shí)候，由于皮膚和觸摸層10材料摩擦電特性的不同，將導(dǎo)致傳感器對(duì)外輸出信號(hào)，通過(guò)信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)分析這些信號(hào)，我們可以知道觸摸動(dòng)作發(fā)生的位置。
[0087]如果感測(cè)電極20由多個(gè)電極單元201構(gòu)成，步驟(2)則需要先將多個(gè)電極單元201按照所需圖形排列，并將每個(gè)電極單元201均與信號(hào)監(jiān)測(cè)單元30進(jìn)行電連接，然后再進(jìn)行步驟(3)。
[0088]如果信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30的電阻較小，則步驟(3)之后還包括步驟(3-1)，在所述感測(cè)電極層和等電位源之間連接加載電阻，使其與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件并聯(lián)。
[0089]對(duì)于感測(cè)電極層20為金屬材料的觸摸傳感器，優(yōu)選步驟(2)為在觸摸層10的下表面通過(guò)沉積、磁控濺射、蒸鍍或印刷打印技術(shù)的方法制備感測(cè)電極層20，并將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件30的一個(gè)輸入端電連接，同時(shí)步驟(4)省略。
[0090]實(shí)施例1:單感測(cè)電極觸摸傳感器的制備
[0091]切割一個(gè)長(zhǎng)IOcmX寬IOcmX厚25 ii m的Al箔作為電極層，在電極層的上面通過(guò)旋涂的方法制作一層聚合物(PDMS)作為一種摩擦電材料。用銅導(dǎo)線連接Al箔，并和一個(gè)電阻相連接，電阻的另外一端接地。銅線也和一個(gè)電壓表相連接，當(dāng)用手觸摸聚合物層PDMS時(shí)候，電壓表有相應(yīng)的電信號(hào)輸出，說(shuō)明能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)手和聚合物層PDMS分離的時(shí)候，有相反的電信號(hào)可以被觀察到。
[0092]實(shí)施例2:多電極單元觸摸傳感器的制備
[0093]利用激光切割一個(gè)長(zhǎng)IOcmX寬IOcmX厚1.59mm的有機(jī)玻璃作為器件的支撐元件。利用磁控濺射的方法，在支撐元件上制作16個(gè)長(zhǎng)IcmX寬Icm透明的電極單元(ITO)陣列，從而形成感測(cè)電極層。用16根銅導(dǎo)線分別將16個(gè)電極單元與16個(gè)電阻連接，每個(gè)電阻的另外一端接地。同時(shí)，每個(gè)電阻均與一個(gè)電壓測(cè)試裝置并聯(lián)。在感測(cè)電極層的上面制作一層聚合物材料聚二甲基硅氧烷PDMS，使其完全蓋住整個(gè)電極陣列。當(dāng)用手指接觸電極單元上面的聚合物材料表面時(shí)，由于皮膚和聚合物層摩擦性質(zhì)的不同，并可以對(duì)外輸出電信號(hào)。通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的采集，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸的位置和壓力進(jìn)行探測(cè)。該系統(tǒng)直接利用摩擦發(fā)電機(jī)作為觸發(fā)的傳感器，不需要外部供電，可以有效的節(jié)約能源，并能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。圖11為本實(shí)施例的實(shí)物照片，圖12為手指接觸和離開(kāi)時(shí)觸摸傳感器輸出的電壓信號(hào)。
[0094]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單電極觸摸傳感器，其特征在于包括: 觸摸層、一端與等電位源電連接的感測(cè)電極層和信號(hào)監(jiān)測(cè)元件， 其中，所述感測(cè)電極層貼合于所述觸摸層的下表面， 所述感測(cè)電極層與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸層為單層的薄層或薄膜，厚度為 lOOnm-lmm。
3.如權(quán)利要求2所述的觸摸傳感器，其特征在于所述厚度為500nm-800u m。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸層選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯丁二烯、天然橡膠、聚丙烯腈、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氯乙 烯、聚二甲基硅氧烷和聚四氟乙烯。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸層的上表面全部或部分設(shè)置微納結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的觸摸傳感器，其特征在于所述微納結(jié)構(gòu)選自納米線、納米顆粒、納米棒、納米管、納米花，以及由上述結(jié)構(gòu)組成的陣列。
7.如權(quán)利要求5所述的觸摸傳感器，其特征在于所述微納結(jié)構(gòu)為線狀、立方體或四棱錐單元組成的陣列，每個(gè)單元的尺寸為10nm-50 u m。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述感測(cè)電極層選自金屬、合金、導(dǎo)電氧化物和有機(jī)物導(dǎo)體。
9.如權(quán)利要求8所述的觸摸傳感器，其特征在于所述金屬為金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻或硒；所述合金為選自金、銀、鉬、鋁、鎳、銅、鈦、鉻和硒中的一種或多種所形成的合金，所述導(dǎo)電氧化物為氧化銦錫ITO ;所述有機(jī)物導(dǎo)體為自聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁類(lèi)化合物、聚苯胺和/或聚噻吩。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述感測(cè)電極層為平板、薄片或薄膜，所述薄膜的厚度為10nm-5mm。
11.如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述感測(cè)電極層由若干貼合在所述觸摸層下表面的分立的電極單元構(gòu)成，每個(gè)所述電極單元均與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件形成電連接。
12.如權(quán)利要求11所述的觸摸傳感器，其特征在于每個(gè)所述電極單元為規(guī)則或不規(guī)則圖形，并且各所述電極單元的尺寸和形狀相同或不同。
13.如權(quán)利要求11或12所述的觸摸傳感器，其特征在于所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件包含若干個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)單元，各所述信號(hào)監(jiān)測(cè)單元相同或不同。
14.如權(quán)利要求11-13任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸層由若干觸摸單元構(gòu)成，所述分立的電極單元貼合在所述觸摸單元的下表面。
15.如權(quán)利要求14所述的觸摸傳感器，其特征在于各所述觸摸單元為分立的或部分連接形成圖形排列，每個(gè)所述觸摸單元相同或不同。
16.如權(quán)利要求14或15所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸單元與所述電極單元的形狀和尺寸基本一致，并且每個(gè)觸摸單元的下表面對(duì)應(yīng)貼合一個(gè)所述電極單元。
17.如權(quán)利要求14-16任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于還包括隔離層，用于填充相鄰的所述電極單元和相鄰的所述觸摸單元之間的空隙。
18.如權(quán)利要求17所述的觸摸傳感器，其特征在于所述隔離層為摩擦電中性的物質(zhì)。
19.如權(quán)利要求1-18任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述觸摸層和感測(cè)電極層為硬質(zhì)材料或柔性材料。
20.如權(quán)利要求1-19任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述等電位源通過(guò)接地或由外部補(bǔ)償電路提供。
21.如權(quán)利要求1-20任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器，其特征在于所述與等電位源的電連接通過(guò)所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件或加載電阻實(shí)現(xiàn)。
22.如權(quán)利要求21所述的觸摸傳感器，其特征在于所述加載電阻的阻值為1MQ-200MQ。
23.如權(quán)利要求21或22所述的觸摸傳感器，其特征在于包含2個(gè)以上所述加載電阻，并且每個(gè)加載電阻相同或不同。
24.一種與權(quán)利要求1-23所述的觸摸傳感器配合使用的觸摸筆，其特征在于所述觸摸筆包括與所述觸摸層相接觸的觸點(diǎn)，并且觸點(diǎn)材料與所述觸摸層材料的摩擦電特性不同。
25.如權(quán)利要求24所述的觸摸筆，其特征在于所述觸點(diǎn)材料為絕緣體、半導(dǎo)體或?qū)w。
26.如權(quán)利要求25所述的觸摸筆，其特征在于所述絕緣體為聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯和聚異丁烯。
27.如權(quán)利要求24-26任一項(xiàng)所述的觸摸筆，其特征在于所述觸點(diǎn)與所述觸摸層相接觸的表面尺寸大于或基本等于所述感測(cè)電極層中電極單元與所述觸摸層貼合部分的尺寸。
28.—種制備方法,用于制備權(quán)利要求1-23任一項(xiàng)所述的觸摸傳感器,其特征在于包括如下步驟: (1)準(zhǔn)備觸摸層； (2)準(zhǔn)備所需的感測(cè)電極層，將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件的一個(gè)輸入端電連接； (3)將信號(hào)監(jiān)測(cè)單元的另一個(gè)輸入端與等電位源電連接； (4 )將觸摸層貼合在感測(cè)電極層的上表面，使二者緊密接觸。
29.如權(quán)利要求28所述的制備方法，其特征在于步驟(2)為將多個(gè)電極單元進(jìn)行圖形化排列，并將每個(gè)所述電極單元均與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行電連接。
30.如權(quán)利要求28或29所述的制備方法，其特征在于所述感測(cè)電極層為金屬材料，并且步驟(2)為在觸摸層的下表面通過(guò)沉積、磁控濺射、蒸鍍或印刷打印技術(shù)制備所述感測(cè)電極層，并將其與信號(hào)監(jiān)測(cè)元件的一個(gè)輸入端電連接，同時(shí)步驟(4)省略。
31.如權(quán)利要求28-30任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于步驟(3)之后還包括步驟(3-1)，在所述感測(cè)電極層和等電位源之間連接加載電阻，使其與所述信號(hào)監(jiān)測(cè)元件并聯(lián)或串聯(lián)。
【文檔編號(hào)】G06F3/045GK103777803SQ201310349759
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】王中林, 楊亞, 張虎林 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心