压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法技术方案

本发明专利技术涉及压力传感器技术领域，公开了一种压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法。压力传感器包括透明衬底层以及在所述透明衬底层上依次设置的电极层、发光层和起电层，其中，所述电极层包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极在交叉处绝缘设置，当在所述起电层上施加的压力不大于第一压力阈值时，所述第一电极和所述第二电极用于输出对起电层施加压力产生的感应电压；当在所述起电层上施加的压力大于第一压力阈值时，所述发光层对应所述起电层施加压力处的位置发光。本发明专利技术实施例的压力传感器压力测量灵敏度较高，压力测量范围也较大，因而压力传感器具备较佳的产品品质。

Pressure sensor, pressure measuring system and manufacturing method of pressure sensor

The invention relates to the technical field of pressure sensors, and discloses a pressure sensor, a pressure measuring system and a manufacturing method of a pressure sensor. The pressure sensor includes a transparent substrate layer and an electrode layer, a light emitting layer and an electric layer set in turn on the transparent substrate layer, wherein the electrode layer includes a cross setting first electrode and a second electrode. The first electrode and the second electrode are insulated at a crossing at the intersection, and the pressure applied on the electric layer is applied. When the force is not greater than the first pressure threshold, the first electrode and the second electrode are used to output an induction voltage produced by the pressure exerted on the electric layer; when the pressure applied on the electric layer is greater than the first pressure threshold, the luminescence layer corresponds to the position of the pressure at the electric layer. The pressure sensor of the embodiment of the invention has higher sensitivity of pressure measurement and larger pressure measurement range, so the pressure sensor has better product quality.

【技术实现步骤摘要】
压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法
本专利技术涉及压力传感器
，尤其涉及一种压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法。
技术介绍
近年来，随着移动互联网的快速发展，各种智能终端产品引起了人们广泛的关注。智能手环、智能眼镜和智能家居等各种具有传感和驱动功能的互连设备在物联网的帮助下实现了智能化识别和管理。各种智能终端产品不仅成为了丰富人们日常生活的一种时尚信号，也为人们的生活带来了极大的便利，人们相信，这些产品将在未来人机互动、电子皮肤以及健康医疗等领域有着崭新的应用和巨大的突破。作为智能终端产品中的重要组成部分，压力传感器的个性化设计以及其高性能的获取显得尤为重要，尤其是压力传感器的压力灵敏度、测量极限以及压力测量范围等，它们共同决定一个压力传感器性能的优劣。目前，虽然基于不同物理传导机制(包括压阻、电容和压电等)的压力传感器在器件性能上有了一定的突破和进展，但是其在具体应用时仍然存在一定的局限性。例如，基于压阻或者压电物理传导的压力传感器，虽然其具有较高的压力灵敏度，可以探测类似声压、振动等超低的压强(＜1Pa)，但是其测量压力的范围十分有限，仅能测量10kPa以内的压力值。此外，基于电容传导的压力传感器虽然相对而言具有较大的压力测量范围，但是其压力灵敏度相对较低，因而，在目前的产业形势下，亟需一种压力灵敏度较高且压力测量范围较大的压力传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法，以使压力传感器同时具备较高的测量灵敏度和较大的压力测量范围，进一步提高压力传感器的产品品质。本专利技术实施例提供一种压力传感器，包括透明衬底层以及在所述透明衬底层上依次设置的电极层、发光层和起电层，其中：所述电极层包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极在交叉处绝缘设置，当在所述起电层上施加的压力不大于第一压力阈值时，所述第一电极和所述第二电极用于输出对起电层施加压力产生的感应电压；当在所述起电层上施加的压力大于第一压力阈值时，所述发光层对应所述起电层施加压力处的位置发光。优选的，所述起电层表面具有微观结构。具体的，所述表面微观结构包括多个金字塔形结构。优选的，所述发光层为按照设定比例混合的发光材料粉末和光刻胶固化后形成的层结构。优选的，所述发光材料粉末与光刻胶的混合比例为0.5g/ml～2.5g/ml。优选的，所述发光材料粉末的材质包括掺锰硫化锌、掺铜硫化锌或者掺杂稀土金属的铝酸盐。优选的，所述发光层包括阵列排布的多个发光单元。具体的，所述第一电极与所述第二电极的交叉点将所述电极层分隔为多个网格结构，每个网格结构内对应设置有一个发光单元。优选的，所述发光层与所述起电层之间设置有保护层。具体的，所述保护层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯。优选的，所述第一电极与所述第二电极之间设置有绝缘层。可选的，所述起电层的材质包括橡胶或者高分子材料薄膜。可选的，所述第一电极层和所述第二电极层的材质分别包括银或者氧化铟锡。在本专利技术实施例中，当在压力传感器的起电层上施加的压力不大于第一压力阈值，即外界压强较小时，根据摩擦起电和静电感应的耦合效应，第一电极和第二电极会输出相应的感应电压，感应电压与压强具备一定的对应关系，因而可以根据感应电压的大小获知压强的相关信息，由于摩擦起电原理，起电层可以感应很小的压强，因而本专利技术实施例的压力传感器具备较高的压力测量灵敏度；此外，当在压力传感器的起电层上施加的压力大于第一压力阈值，即外界压强较大时，发光层对应起电层施加压力处的位置将会发光，通过发光层的发光信息可以实现对外界压力的测量，发光层可以工作在千帕至兆帕的压强条件下，因而本专利技术实施例的压力传感器的压力测量范围较大。综上，本专利技术实施例的压力传感器既具备较高的压力测量灵敏度，也具有较大的压力测量范围，因而压力传感器的产品品质较佳。本专利技术实施例提供一种压力传感器的制造方法，包括：形成透明衬底层；在所述透明衬底层上形成电极层，所述电极层包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极在交叉处绝缘设置；在所述电极层上形成发光层；在所述发光层上形成起电层。优选的，所述制造方法还包括：在所述发光层与所述起电层之间形成保护层。优选的，所述制造方法还包括：在所述第一电极与所述第二电极之间形成绝缘层。优选的，在所述电极层上形成发光层具体包括：将发光材料粉末与光刻胶按照设定比例混合；将混合后的发光材料粉末和光刻胶涂覆于电极层表面，曝光后形成所述发光层。采用该方法制造的压力传感器，其具有较高的压力测量灵敏度和较大的压力测量范围，因而压力传感器的产品品质较佳。本专利技术实施例提供一种压力测量系统，包括上述任一技术方案所述的压力传感器、与所述压力传感器电连接的A/D转换器以及对应所述发光层设置的图像采集装置，其中：所述A/D转换器用于将所述第一电极和所述第二电极输出的数字电信号转换为模拟电信号，所述图像采集装置用于采集所述发光层的发光信息。附图说明图1为本专利技术实施例压力传感器的截面结构示意图；图2为本专利技术实施例压力传感器的结构示意图；图3为本专利技术实施例压力传感器的局部结构示意图；图4为本专利技术实施例压力传感器的制造方法流程图；图5为本专利技术实施例压力测量系统在外界压力不小于第一压力阈值时的压力成像示意图；图6为本专利技术实施例压力测量系统在外界压力大于第一压力阈值时的压力成像示意图。附图标记说明：10-透明衬底层20-电极层21-第一电极22-第二电极23-绝缘层24-交叉点25-网格结构30-发光层300-发光单元40-起电层50-保护层具体实施方式为了使压力传感器同时具备较高的测量灵敏度和较大的压力测量范围，进一步提高压力传感器的产品品质，本专利技术实施例提供了一种压力传感器、压力测量系统及压力传感器的制造方法。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，本专利技术实施例提供了一种压力传感器，包括透明衬底层10以及在透明衬底层10上依次设置的电极层20、发光层30和起电层40，其中：电极层20包括交叉设置的第一电极21和第二电极22，第一电极21和第二电极22在交叉处绝缘设置，当在起电层40上施加的压力不大于第一压力阈值时，第一电极21和第二电极22用于输出对起电层40施加压力产生的感应电压；当在起电层40上施加的压力大于第一压力阈值时，发光层30对应起电层40施加压力处的位置发光。在本专利技术实施例中，当在压力传感器的起电层上施加的压力不大于第一压力阈值，即外界压强较小时，根据摩擦起电和静电感应的耦合效应，第一电极和第二电极会输出相应的感应电压，感应电压与压强具备一定的对应关系，因而可以根据感应电压的大小获知压强的相关信息，由于摩擦起电原理，起电层可以感应很小的压强，因而本专利技术实施例的压力传感器具备较高的压力测量灵敏度；此外，当在压力传感器的起电层上施加的压力大于第一压力阈值，即外界压强较大时，发光层对应起电层施加压力处的位置将会发光，通过发光层的发光信息可以实现对外界本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括透明衬底层以及在所述透明衬底层上依次设置的电极层、发光层和起电层，其中：所述电极层包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极在交叉处绝缘设置，当在所述起电层上施加的压力不大于第一压力阈值时，所述第一电极和所述第二电极用于输出对起电层施加压力产生的感应电压；当在所述起电层上施加的压力大于第一压力阈值时，所述发光层对应所述起电层施加压力处的位置发光。

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括透明衬底层以及在所述透明衬底层上依次设置的电极层、发光层和起电层，其中：所述电极层包括交叉设置的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极在交叉处绝缘设置，当在所述起电层上施加的压力不大于第一压力阈值时，所述第一电极和所述第二电极用于输出对起电层施加压力产生的感应电压；当在所述起电层上施加的压力大于第一压力阈值时，所述发光层对应所述起电层施加压力处的位置发光。2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述起电层表面具有微观结构。3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述表面微观结构包括多个金字塔形结构。4.如权利要求1～3任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述发光层为按照设定比例混合的发光材料粉末和光刻胶固化后形成的层结构。5.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，所述发光材料粉末与光刻胶的混合比例为0.5g/ml～2.5g/ml。6.如权利要求4或5所述的压力传感器，其特征在于，所述发光材料的材质包括掺锰硫化锌、掺铜硫化锌或者掺杂稀土金属的铝酸盐。7.如权利要求1～6任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述发光层包括阵列排布的多个发光单元。8.如权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极的交叉点将所述电极层分隔为多个网格结构，每个网格结构内对应设置有一个发光单元。9.如权利要求1～8任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述发光层与所述起电层之间设置有保护层。10.如权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘曹峰，王贤迪，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11