一种离子型的柔性触控传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种离子型的柔性触控传感器，包括多层导电层、多层绝缘层和两层封装层，多层所述导电层相互叠层排列，且在每两层所述导电层之间叠层设置一层所述绝缘层，两层所述封装层分别封装在叠层排列的多层所述导电层的上下表面处；其中所述导电层采用离子导电型柔性凝胶材料制成，所述绝缘层和所述封装层分别采用绝缘型高分子聚合物材料制成；其中本发明专利技术的离子型的柔性触控传感器可以集成触点位置测量模块以及触点压力/拉伸力检测模块。本发明专利技术提出了离子型的柔性触控传感器的一整套较为完备的结构设计以及制造技术解决方案，其产品具有高光学透明度、深度柔性、低制造成本、高位置测量分辨率和高灵敏度等优势。

An Ionic Flexible Touch Sensor

【技术实现步骤摘要】
一种离子型的柔性触控传感器
本专利技术涉及柔性电子
，尤其涉及离子型的柔性触控屏的材料与器件的结构设计。
技术介绍
现行市场的控制器触控屏多为玻璃基氧化铟锡(ITO)的制成，这种控制器触摸屏为刚性透明的；该技术将ITO涂覆在PET以及薄层玻璃上，通过ITO的导电性作为导电层来制成电阻式触摸屏以及电容式触摸屏。市场上柔宇科技等柔性电子的独角兽公司崛起，折叠手机等电子设备上市，柔性电子材料市场非常火热。然而，柔性触摸屏依然是电子材料技术发展的蓝海。柔性触摸屏的现有的核心技术主要是透明导电薄膜。已经市场化的导电薄膜主要分为两种，一是ITO涂覆在PET基底上的触控屏，二是FTO氧化锡氟涂覆的触控屏。后者造价高，性能不及前者。种类比较单一，技术垄断方主要为日本，日本几乎垄断了国际上高品质的ITO靶材以及几乎全部的ITO导电薄膜市场。我国作为发展中国家没有核心技术，在国际产业链条中只涉及低端制造部分。随着市场上柔性OLED电子屏的出现，手机、手表以及其他的可穿戴式电子设备对柔性电子的要求日益增加，柔性触控输入设备出现市场需求和发展契机。而ITO玻璃屏性质刚性易碎，光透过率不足80％，因光波干涉，颜色发黄；材料来源上看，氧化铟锡为一种稀土材料，随着手机等电子设备的使用量逐渐增大，这种材料的存量越来越少，价格也水涨船高；市场需要开发出替代性的柔性的触摸屏材料和设计来代替现有的技术。纳米银作为替代性导电薄膜的柔性触摸屏技术已经逐步进入市场化阶段。通过银金属的纳米化和图像化制成导电薄膜来替换原先的ITO导电层，从而解决了市场的柔性触控需求以及ITO的材料缺口问题。然而即将进入市场的纳米银线柔性触摸屏技术存在着一定的局限性。首先通过纳米技术将纳米级银粒子图像化自组装，制备过程较为复杂，且银作为贵金属具有一定成本；其次纳米银柔性屏本身的柔性程度有一定的限制，它可以完成机械卷曲操作，但是抗拒其他机械操作如拉伸、扭转等深度柔性工作。此外，国内外发表的文献中涉及的替代性的导电薄膜原料有石墨烯、碳纳米管、氧化锌基等，均在实验室阶段。其中，石墨烯、碳纳米管等碳基导电薄膜存在着制造工艺上的复杂以及柔性程度的限制；除此之外，因为碳基材料自带不同程度的底色，如碳纳米管导电薄膜略带暗青色，会给下方的OLED屏幕显示带来色偏；更进一步，如果薄膜涂布程度不能够保证高度的均一性，会加重显示色偏程度。氧化锌导电薄膜无色透明透光率高，是一种价廉的宽禁带半导体材料，目前市场在太阳能电池板上有所应用，然而大面积工业化制备氧化锌导电薄膜的成本较高，存在技术应用瓶颈，均一性难以保证；并且同之前的透明导电薄膜一样，对于柔性的实现具有相同的限制。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种离子型的柔性触控传感器，具有高光学透明度、深度柔性、低制造成本等优势。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术公开了一种离子型的柔性触控传感器，包括多层导电层、多层绝缘层和两层封装层，多层所述导电层相互叠层排列，且在每两层所述导电层之间叠层设置一层所述绝缘层，两层所述封装层分别封装在叠层排列的多层所述导电层的上下表面处；其中所述导电层采用离子导电型柔性凝胶材料制成，所述绝缘层和所述封装层分别采用绝缘型高分子聚合物材料制成。优选地，各层所述导电层分别采用离子导电复合型的PAAM/海藻酸钠水凝胶材料、离子导电型PEGDA水凝胶材料、离子导电型PMMA水凝胶材料或者离子导电复合型壳聚糖类水凝胶材料制成。优选地，其中离子导电复合型的PAAM/海藻酸钠水凝胶材料的制备方法包括：A、将海藻酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵混合均匀的悬浊液进行真空干燥，然后导入到预制模具中；B、将CaSO4·2H2O溶液与四甲基乙二胺进行混合后，均匀滴入到所述预制模具中，然后将所述预制模具进行密封以进行交联；C、将所述预制模具中的材料取出进行固化，即制得PAAM/海藻酸钠水凝胶材料。优选地，在步骤B中将所述预制模具进行密封后还将所述预制模具放在室温条件下或者放入高于室温条件的烘箱中以进行交联。优选地，在步骤C中在将所述预制模具中的材料取出后放入到紫外灯下进行光照固化；进一步地，在步骤C中进行固化后还包括：将固化后的材料放入Ca2+离子浓度高于0.2wt％的CaCl2水溶液中浸泡，取出后进行表面干燥，得到PAAM/海藻酸钠水凝胶材料。优选地，多层所述导电层包括第一导电层、第二导电层和第三导电层，多层所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，两层所述封装层包括第一封装层和第二封装层，所述柔性触控传感器是按照所述第一封装层、第一导电层、第一绝缘层、第二导电层、第二绝缘层、第三导电层、第二封装层的顺序依次排列进行叠层形成；其中所述第一封装层、第二封装层和第二绝缘层分别采用平板式结构的光学透明的绝缘型高分子聚合物材料制成，所述第一绝缘层采用网状或点状结构的光学透明的绝缘型高分子聚合物材料制成。优选地，所述柔性触控传感器还包括触点位置测量电路，所述触点位置测量电路分别连接第一正电极、第一负电极、第二正电极和第二负电极，其中所述第一正电极和第一负电极分别设置在第一导电层的第一方向上的两条边上，所述第二正电极和第二负电极分别设置在第二导电层的第二方向上的两条边上，其中所述第一方向和所述第二方向相互垂直，所述第一导电层与所述第二导电层为相邻的两层所述导电层，且所述第一导电层和所述第二导电层之间叠层设置的所述绝缘层采用网状或点状结构的光学透明的绝缘型高分子聚合物材料制成。优选地，所述第一导电层的第一方向上的两条边上分别设有沿着该第一方向上的两条边设置的第一弹性可拉伸电极，所述第一正电极和所述第一负电极分别连接在该第一方向上的两条边上设置的所述第一弹性可拉伸电极上；所述第二导电层的第二方向上的两条边上分别设有沿着该第二方向上的两条边设置的第二弹性可拉伸电极，所述第二正电极和所述第二负电极分别连接在该第二方向上的两条边上设置的所述第二弹性可拉伸电极上。优选地，所述第一弹性可拉伸电极和所述第二弹性可拉伸电极均采用0.5mm以下的金属丝绕制而成的直径为0.1～2mm的条形弹簧结构。优选地，所述柔性触控传感器还包括电容测量电路，所述电容测量电路的两端分别电连接在第二导电层和第三导电层上，其中所述第二导电层和所述第三导电层为相邻的两层所述导电层，且所述第二导电层和所述第三导电层之间叠层设置的所述绝缘层采用平板式结构的光学透明的绝缘型高分子聚合物材料制成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术公开的离子型的柔性触控传感器，包括导电层、绝缘层和封装层，其中导电层采用离子导电型柔性凝胶材料制成，绝缘层和封装层采用绝缘型高分子聚合物材料制成，均具有较好的透光性和深度柔性，且其构型简单，原材料以及生产成本低廉，便携实用性、美观性较强，适合于大规模生产，是新一代柔性触控屏以及可穿戴电子设备中柔性触控输入设备的理想选择。在进一步的方案中，本专利技术还具有以下优点：(1)导电层选择PAAM/海藻酸钠水凝胶材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子型的柔性触控传感器，其特征在于，包括多层导电层、多层绝缘层和两层封装层，多层所述导电层相互叠层排列，且在每两层所述导电层之间叠层设置一层所述绝缘层，两层所述封装层分别封装在叠层排列的多层所述导电层的上下表面处；其中所述导电层采用离子导电型柔性凝胶材料制成，所述绝缘层和所述封装层分别采用绝缘型高分子聚合物材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种离子型的柔性触控传感器，其特征在于，包括多层导电层、多层绝缘层和两层封装层，多层所述导电层相互叠层排列，且在每两层所述导电层之间叠层设置一层所述绝缘层，两层所述封装层分别封装在叠层排列的多层所述导电层的上下表面处；其中所述导电层采用离子导电型柔性凝胶材料制成，所述绝缘层和所述封装层分别采用绝缘型高分子聚合物材料制成。2.根据权利要求1所述的柔性触控传感器，其特征在于，各层所述导电层分别采用离子导电复合型的PAAM/海藻酸钠水凝胶材料、离子导电型PEGDA水凝胶材料、离子导电型PMMA水凝胶材料或者离子导电复合型壳聚糖类水凝胶材料制成。3.根据权利要求2所述的柔性触控传感器，其特征在于，其中离子导电复合型的PAAM/海藻酸钠水凝胶材料的制备方法包括：A、将海藻酸钠、丙烯酰胺、N,N-二甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵混合均匀的悬浊液进行真空干燥，然后导入到预制模具中；B、将CaSO4·2H2O溶液与四甲基乙二胺进行混合后，均匀滴入到所述预制模具中，然后将所述预制模具进行密封以进行交联；C、将所述预制模具中的材料取出进行固化，即制得PAAM/海藻酸钠水凝胶材料。4.根据权利要求3所述的柔性触控传感器，其特征在于，在步骤B中将所述预制模具进行密封后还将所述预制模具放在室温条件下或者放入高于室温条件的烘箱中以进行交联。5.根据权利要求3所述的柔性触控传感器，其特征在于，在步骤C中在将所述预制模具中的材料取出后放入到紫外灯下进行光照固化；进一步地，在步骤C中进行固化后还包括：将固化后的材料放入Ca2+离子浓度高于0.2wt％的CaCl2水溶液中浸泡，取出后进行表面干燥，得到PAAM/海藻酸钠水凝胶材料。6.根据权利要求1至5任一项所述的柔性触控传感器，其特征在于，多层所述导电层包括第一导电层、第二导电层和第三导电层，多层所述绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，两层所述封装层包括第一封装层和第二封装层，所述柔性触控传感器是按照所述第一封装层、第一导电层...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵若梅，孙树清，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44