一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例公开了一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统，该压力传感装置的第一薄膜集成结构和第二薄膜集成结构之间通过垫片支撑形成谐振腔。压力传感装置受到按压时，施加按压区域的谐振腔的腔长发生变化，影响第一薄膜集成结构和第二薄膜集成结构中的条形电路对光的吸收，进而影响条形电路中的光电流，实现压力信号到电信号的转换。本发明专利技术提供了一种通过谐振腔实现压力信号到电信号转换的实现原理，基于该实现原理提供了一种由简单的层结构组成的压力传感装置。另一方面，通过调节条形电路层中条形线路的条数，改变由条形电路层投影形成的网状图案的网格密集程度，从而可以对压力传感装置的器件灵敏度进行调节。

A pressure sensing device, preparation method and pressure sensing system

【技术实现步骤摘要】
一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统
本专利技术实施例涉及压力传感器
，尤其是涉及一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统。
技术介绍
压力传感器根据传感原理可分为电容式、压电式和电阻式三种。电容式传感器的电学信号为瞬时信号需要外加信号转换电路，且其输出阻抗高，负载能力差，寄生电容影响大，输出特性非线性。压电式传感器其传感器敏感层需要加入压电材料，这些压电材料需要较大压力才能实现电学信号的改变，使得最终的传感器件的灵敏度不佳，检测限较高。相较于上述两种传感器的缺陷电阻式的压力传感器具有独特的优势，它使用多级结构的敏感层材料，根据压力导致的电阻值的变化，可实现高灵敏度，最低检测压力小，检测范围大的压力传感器。举例来说，电阻式压力传感器有如下几种，(1)基于石墨烯/六方氮化硼异质结构的压力传感器，所述传感器至少由硅/二氧化硅衬底层、石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层、外壳组成。所述衬底层包含电极和空腔；述感应层采用石墨烯和六方氮化硼两种材料制备；所述感应层附着在衬底层的空腔上方；衬底层和感应层封装在外壳内。所述制备方法包括：刻蚀衬底层空腔，制备石墨烯/六方氮化硼异质结构压力感应层，刻蚀感应图案和封装。石墨烯/六方氮化硼异质结构压力传感器线性度好、成品率高、灵敏度较高、稳定性好、预期使用寿命长，且其制作成本低、工艺简易、过程可控，可用于流场压力感知等。(2)石墨烯电容式触摸屏。包括主屏体和安装块，安装块水平设置于主屏体的下方，所述主屏体的一侧固定连接有对称设置的两个支撑块，所述支撑块远离主屏体的一侧设有滑槽，所述滑槽内固定连接有滑杆，所述滑杆上滑动套接有滑块，所述滑杆上套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与滑块和滑槽的内壁固定连接，所述安装块的顶部设有对称设置的两个安装槽，所述安装槽内固定连接有固定杆，所述固定杆上滑动套接有固定块，所述固定块和滑块之间通过连杆连接，所述连杆的两端分别与滑块和固定块转动连接。本专利技术通过压杆、压力传感器和控制芯片的设置，使触摸屏拥有压力感应的功能，从而提高了触摸屏的适用范围。(3)基于电致发光器件和电阻层的压力传感器。所述压力传感器包括电致发光器件和电阻层，所述电阻层和电致发光器件的一个电极分别与电源的两极连接，形成回路。上述压力传感器将压力导致的形变转换为电致发光器件的亮度变化，并根据亮度的变化确定压力的大小，具有驱动电压低、高效率、结构简单、制程工艺简单等优点。而且电致发光器件可柔性化的特点，可以实现柔性化的压力传感器，能够应用于电子皮肤等对柔性有需求的电子器件上。然而，现有的电阻式的压力传感装置的结构比较复杂，压力传感装置的灵敏度不可控，进而在将该压力传感装置用于触摸屏的过程中无法调节触摸屏的识别精度。由于压力传感装置的结构复杂，其制作流程也比较繁琐，成本较高。在实现本专利技术实施例的过程中，专利技术人发现现有的压力传感装置结构复杂，灵敏度不可控，在将其应用于触摸屏时无法调节触摸屏的识别精度。另一方面，压力传感装置的制作流程复杂，成本高。由于无法调节触摸屏的识别精度，因而无法将对触摸屏的操作进行更为精细的区分，限制了触摸屏技术的发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何解决现有的压力传感装置结构复杂，灵敏度不可控，在将其应用于触摸屏时无法调节触摸屏的识别精度的问题。针对以上技术问题，本专利技术的实施例提供了一种压力传感装置，包括第一薄膜集成结构、第二薄膜集成结构，以及由所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构形成的谐振腔；所述第一薄膜集成结构由第一硬涂层、第一覆盖层、第一条形电路层和垫片组成，所述第一覆盖层设置在所述第一硬涂层上，所述第一条形电路层和所述垫片设置在所述第一覆盖层上；所述第二薄膜集成结构由第二硬涂层、第二覆盖层和第二条形电路层组成，所述第二覆盖层设置在所述第二硬涂层上，所述第二条形电路层设置在所述第二覆盖层上；所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构固定封装，使得所述第一条形电路层和所述第二条形电路层相对设置，所述第一条形电路层中的线路与所述第二条形电路层中的线路正交，且经所述垫片支撑形成谐振腔；所述第一条形电路层和所述第二条形电路层均由具有吸光特性的材料形成。本实施例提供了制备上述压力传感装置的方法，包括：将厚度为第一预设厚度的二氧化硅薄片作为所述第一硬涂层，在所述第一硬涂层的一面旋涂厚度为第二预设厚度的聚酯材料并烘干，形成所述第一覆盖层；在所述第一覆盖层上形成具有垫片图案的第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层上形成厚度为第三预设厚度的二氧化硅薄膜，去除所述第一光刻胶层，形成所述垫片；在所述第一覆盖层上形成具有沿着第一方向的条形线路图案的第二光刻胶层，在所述第二光刻胶层上形成由具有吸光特性的材料形成的薄膜，去除所述第二光刻胶层，得到所述第一条形电路层，得到所述第一薄膜集成结构；将厚度为所述第一预设厚度的二氧化硅薄片作为所述第二硬涂层，在所述第二硬涂层的一面旋涂厚度为所述第二预设厚度的聚酯材料并烘干，形成所述第二覆盖层；在所述第二覆盖层上形成具有沿着第二方向的条形线路图案的第三光刻胶层，在所述第三光刻胶层上形成由具有吸光特性的材料形成的薄膜，去除所述第三光刻胶层，形成所述第二条形电路层，得到所述第二薄膜集成结构；将所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构固定封装，使得所述第一条形电路层和所述第二条形电路层相对设置，所述第一条形电路层中的线路与所述第二条形电路层中的线路正交，得到具有经所述垫片支撑形成谐振腔的压力传感装置；其中，垫片位于所述第一条形电路层和第二条形电路层投影形成的网状图案的每一网格的中心位置处。本实施例提供了一种压力传感系统，包括上述的压力传感装置、偏压及检测模块、运算处理模块和操作控制模块；所述压力传感装置通过设置在所述第一条形电路层的每一条形线路端点处的电极和设置在所述第二条形电路层的每一条形线路端点处的电极连接所述偏压及检测模块；所述压力传感装置用于将外部压力转换为光电流的变化，所述偏压及检测模块用于检测所述压力传感器中产生了光电流变化的线路，所述运算处理模块用于根据产生了光电流变化的线路定位施加所述外部压力的目标位置，所述操作控制模块用于确定与所述目标位置对应的操作控制信令，并执行所述操作控制信令。本专利技术的实施例提供了一种压力传感装置、制备方法和压力传感系统，该压力传感装置由第一薄膜集成结构和第二薄膜集成结构封装而成。第一薄膜集成结构和第二薄膜集成结构之间通过垫片支撑形成谐振腔。压力传感装置收到按压时，施加按压区域的谐振腔的腔长发生变化，影响第一薄膜集成结构和第二薄膜集成结构中的条形电路对光的吸收，进而影响条形电路中的光电流，实现压力信号到电信号的转换。本专利技术提供了一种通过谐振腔实现压力信号到电信号转换的实现原理，基于该实现原理提供了一种由简单的层结构组成的压力传感装置。另一方面，在该压力传感装置中通过条形电路层感应发生按压的区域，通过调节条形电路层中条形线路的条数，改变由条形电路层投影形成的网状本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力传感装置，其特征在于，包括第一薄膜集成结构、第二薄膜集成结构，以及由所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构形成的谐振腔；/n所述第一薄膜集成结构由第一硬涂层、第一覆盖层、第一条形电路层和垫片组成，所述第一覆盖层设置在所述第一硬涂层上，所述第一条形电路层和所述垫片设置在所述第一覆盖层上；/n所述第二薄膜集成结构由第二硬涂层、第二覆盖层和第二条形电路层组成，所述第二覆盖层设置在所述第二硬涂层上，所述第二条形电路层设置在所述第二覆盖层上；/n所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构固定封装，使得所述第一条形电路层和所述第二条形电路层相对设置，所述第一条形电路层中的线路与所述第二条形电路层中的线路正交，且经所述垫片支撑形成谐振腔；/n所述第一条形电路层和所述第二条形电路层均由具有吸光特性的材料形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种压力传感装置，其特征在于，包括第一薄膜集成结构、第二薄膜集成结构，以及由所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构形成的谐振腔；
所述第一薄膜集成结构由第一硬涂层、第一覆盖层、第一条形电路层和垫片组成，所述第一覆盖层设置在所述第一硬涂层上，所述第一条形电路层和所述垫片设置在所述第一覆盖层上；
所述第二薄膜集成结构由第二硬涂层、第二覆盖层和第二条形电路层组成，所述第二覆盖层设置在所述第二硬涂层上，所述第二条形电路层设置在所述第二覆盖层上；
所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构固定封装，使得所述第一条形电路层和所述第二条形电路层相对设置，所述第一条形电路层中的线路与所述第二条形电路层中的线路正交，且经所述垫片支撑形成谐振腔；
所述第一条形电路层和所述第二条形电路层均由具有吸光特性的材料形成。


2.根据权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，所述第一条形电路层由沿着第一方向的条形线路形成，所述第二条形电路层由沿着第二方向的条形线路形成，且所述第一方向与所述第二方向正交；
其中，在每一条形线路的端点处均设置有电极；通过改变沿着所述第一方向的条形线路的条数和沿着所述第二方向的条形线路的条数，调节所述压力传感器的灵敏度。


3.根据权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，所述所述第一条形电路层和所述第二条形电路层均由石墨烯形成；
其中，按压所述压力传感装置，受到按压的区域的谐振腔长度发生改变，影响受到按压的区域的第一条形电路层和第二条形电路层对谐振腔内光的吸收，导致传输在第一条形电路层和第二条形电路层内的光电流变化。


4.根据权利要求1所述的压力传感装置，其特征在于，所述第一硬涂层、所述第二硬涂层和所述垫片均由二氧化硅形成，所述第一覆盖层和所述第二覆盖层均由聚酯材料形成。


5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的压力传感装置的方法，其特征在于，包括：
将厚度为第一预设厚度的二氧化硅薄片作为所述第一硬涂层，在所述第一硬涂层的一面旋涂厚度为第二预设厚度的聚酯材料并烘干，形成所述第一覆盖层；
在所述第一覆盖层上形成具有垫片图案的第一光刻胶层，在所述第一光刻胶层上形成厚度为第三预设厚度的二氧化硅薄膜，去除所述第一光刻胶层，形成所述垫片；
在所述第一覆盖层上形成具有沿着第一方向的条形线路图案的第二光刻胶层，在所述第二光刻胶层上形成由具有吸光特性的材料形成的薄膜，去除所述第二光刻胶层，得到所述第一条形电路层，得到所述第一薄膜集成结构；
将厚度为所述第一预设厚度的二氧化硅薄片作为所述第二硬涂层，在所述第二硬涂层的一面旋涂厚度为所述第二预设厚度的聚酯材料并烘干，形成所述第二覆盖层；
在所述第二覆盖层上形成具有沿着第二方向的条形线路图案的第三光刻胶层，在所述第三光刻胶层上形成由具有吸光特性的材料形成的薄膜，去除所述第三光刻胶层，形成所述第二条形电路层，得到所述第二薄膜集成结构；
将所述第一薄膜集成结构和所述第二薄膜集成结构固定封装，使得所述第一条形电路层和...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡，安青青，张同伟，
申请(专利权)人：中国移动通信集团设计院有限公司，中国移动通信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11