基于柔性薄膜电容的触摸传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器，包括柔性电容及与其电连接的电容检测电路，柔性电容包括由下至上依次层叠的柔性衬底、导电薄膜层及绝缘保护层，导电薄膜层包括有梳状的有源电极与接地电极，有源电极与接地电极位于同一平面、且梳齿交错布置，形成叉指电极结构。本实用新型专利技术的柔性电容具有厚度薄、反应灵敏、耐弯折及制造工艺简单的优点，便于触摸传感器在轻柔、便携及可穿戴的柔性电子设备中的应用；另外，电容检测电路简单，核心元件仅包括第一参考电容、第二参考电容及比较器，在柔性电容的容值变化量未达到设定阈值时，电路基本处于静态，无开关噪声和电流，功耗低、无时钟、噪声低。噪声低。噪声低。

【技术实现步骤摘要】
基于柔性薄膜电容的触摸传感器


[0001]本技术涉及柔性电子及传感器元件
，具体涉及一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器。

技术介绍

[0002]触摸传感器是一种捕获和记载物体上物理接触或拥抱时，才触发相应作用的一种敏感器件。常见的触摸传感器主要分为电阻式、电容式及红外式。电容式触摸传感器具有制备成本低、反应灵敏性能好、稳定性强、耐磨损、寿命长等优势得到广泛的研究和应用。
[0003]硬质的触摸传感器的电容被放置在不平整的表面（例如机器人的手臂、衣物或皮肤）时，其随形贴附性较差，因此应用受限。而传统的柔性触摸传感器的承印物基材多为硅基材料，在制备工艺中，需要在硅基材料上分别沉积金属、绝缘层，整个制备步骤复杂繁琐。此外，现有的电容式传感器的检测电路还存在电路复杂、基准要求高、噪声与功耗大的问题。

技术实现思路

[0004]为了简化柔性电容的结构及制备工艺，同时简化电容检测电路，本技术提供了一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器。
[0005]本技术采用的技术方案如下：一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器，包括柔性电容及与其电连接的电容检测电路，所述柔性电容包括由下至上依次层叠的柔性衬底、导电薄膜层及绝缘保护层，所述导电薄膜层包括有梳状的有源电极与接地电极，所述有源电极与所述接地电极位于同一平面、且梳齿交错布置，形成叉指电极结构。
[0006]优选的，所述柔性衬底为聚酰亚胺薄膜。
[0007]优选的，所述导电薄膜层为银基无颗粒导电墨水经喷墨打印烧结而成。
[0008]优选的，所述绝缘保护层采用绝缘胶带。
[0009]优选的，所述柔性电容的面积与触觉传感检测面相当。
[0010]优选的，所述电容检测电路包括电源端、第一参考电容、第二参考电容及比较器；所述电源端经第一开关分别与所述柔性电容、所述第一参考电容及所述第二参考电容的一端电连接，所述所述柔性电容、所述第一参考电容及所述第二参考电容的另一端接地；所述柔性电容的接电端作为所述比较器的一个输入端，所述第一参考电容及所述第二参考电容的接电端作为所述比较器的另一个输入端，所述比较器的输入端作为信号输出端子；所述柔性电容的接电端与所述第一参考电容及所述第二参考电容的接电端之间设有第二开关；所述第二参考电容的接电端与所述第一参考电容的接电端之间设有第三开关。
[0011]优选的，所述比较器的输入端电连接有模数转化部。
[0012]优选的，所述比较器的两个输入端之间设有第三电容。
[0013]本技术具有如下有益效果：
[0014]1.柔性电容具有厚度薄、反应灵敏、耐弯折及制造工艺简单的优点，便于触摸传感
器在轻柔、便携及可穿戴的柔性电子设备中的应用；
[0015]2.电容检测电路简单，核心元件仅包括第一参考电容、第二参考电容及比较器，在柔性电容的容值变化量未达到设定阈值时，电路基本处于静态，无开关噪声和电流，功耗低、无时钟、噪声低。
附图说明
[0016]图1为本技术实施例中柔性电容的剖视示意图。
[0017]图2为本技术实施例中导电薄膜层的示意图。
[0018]图3为本技术实施例中电容检测电路的电路图。
[0019]柔性衬底1，导电薄膜层2，有源电极201，接地电极202，绝缘保护层3，电源端4，比较器5，信号输出端子6，模数转化部7，柔性电容C0，第一参考电容C1，第二参考电容C2，第三电容C3，第一开关SW1，第二开关SW2，第三开关SW3。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例与附图，对本技术作进一步说明。
[0021]实施例中，如图1、2所示，为一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器的柔性电容C0。柔性电容C0包括由下至上依次层叠的柔性衬底1、导电薄膜层2及绝缘保护层3，导电薄膜层2包括有梳状的有源电极201与接地电极202，有源电极201与接地电极202位于同一平面、且梳齿交错布置，形成叉指电极结构。其中，柔性衬底1为聚酰亚胺薄膜，导电薄膜层2为银基无颗粒导电墨水经喷墨打印烧结而成，绝缘保护层3采用绝缘胶带。当手指或皮肤等其他物体对柔性电容C0进行触摸或按压时，柔性电容C0的总电容将发生正向变化，即容值会在固有电容的基础上增大。
[0022]实施例中，如图1所示，柔性电容C0的电容面积一般较小，为使叉指电极产生尽可能大的电容值，有源电极201与接地电极202的叉指间隙d应尽可能小，在不明显增加成本的前提下，间隙d最小可做到0.3mm。
[0023]实施例中，如图2所示，柔性电容C0的面积与触觉传感检测面相当。柔性电容C0的有效面积即导电薄膜层2的面积，其长度L与宽度W都可根据触觉传感检测面的实际面积进行调节，以达到最佳的触摸传感性能。
[0024]实施例中，柔性电容C0的制备工艺大致如下：
[0025]步骤1，将聚酰亚胺薄膜裁剪成合适大小，用无水乙醇对薄膜表面进行清洗，低温烘干，作为柔性衬底1待用；
[0026]步骤2，将柔性衬底1放置于打印机纸槽中，调试打印机后，通过计算机控制喷墨打印机开始喷墨，打印导电薄膜层2；
[0027]步骤3，把喷墨打印的导电薄膜层2放置在恒温加热台，烧结温度150℃，恒温加热40min，对导电薄膜层2进行图案化，通过烧结，银基无颗粒导电墨水熔融充分，附着力强，导电性好；
[0028]步骤4，对导电薄膜层2的有源电极201与接地电极202的触角与连接导线进行焊接；
[0029]步骤5，在制备好的导电薄膜层2覆盖绝缘胶带作为绝缘保护层3，制备完成。
[0030]本实施例的柔性电容C0具有厚度薄、反应灵敏、耐弯折及制造工艺简单的优点，因此便于触摸传感器在轻柔、便携及可穿戴的柔性电子设备中的应用。
[0031]实施例中，如图3所示，电容检测电路包括电源端4、第一参考电容C1、第二参考电容C2及比较器5；电源端4经第一开关SW1分别与柔性电容C0、第一参考电容C1及第二参考电容C2的一端电连接，柔性电容C0、第一参考电容C1及第二参考电容C2的另一端接地；柔性电容C0的接电端作为比较器5的一个输入端，第一参考电容C1及第二参考电容C2的接电端作为比较器5的另一个输入端，比较器5的输入端作为信号输出端子6；柔性电容C0的接电端与第一参考电容C1及第二参考电容C2的接电端之间设有第二开关SW2；第二参考电容C2的接电端与第一参考电容C1的接电端之间设有第三开关SW3。比较器5的输入端电连接有模数转化部7，用于信号的模数转化，进行预定的信号处理后，作为数字数据从信号输出端子6输出。若要将检测电压Vout作为模拟电压就此输出，则不需要模数转化部7。比较器5的两个输入端之间设有第三电容C3，用于消除差模干扰。
[0032]实施例中，电容检测电路的工作原理如下：
[0033]（1）电路的初始化过程分为两个阶段，第一个阶段是柔性电容C0、第一参考电容C1的充电的过程，二者均获得一个初始电压V0，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性薄膜电容的触摸传感器，包括柔性电容（C0）及与其电连接的电容检测电路，其特征在于，所述柔性电容（C0）包括由下至上依次层叠的柔性衬底（1）、导电薄膜层（2）及绝缘保护层（3），所述导电薄膜层（2）包括有梳状的有源电极（201）与接地电极（202），所述有源电极（201）与所述接地电极（202）位于同一平面、且梳齿交错布置，形成叉指电极结构。2.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜电容的触摸传感器，其特征在于，所述柔性衬底（1）为聚酰亚胺薄膜。3.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜电容的触摸传感器，其特征在于，所述导电薄膜层（2）为银基无颗粒导电墨水经喷墨打印烧结而成。4.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜电容的触摸传感器，其特征在于，所述绝缘保护层（3）采用绝缘胶带。5.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜电容的触摸传感器，其特征在于，所述柔性电容（C0）的面积与触觉传感检测面相当。6.根据权利要求1所述的基于柔性薄膜电容的触摸传感器，其特征在于，所述电容检测电路包括电源端（4）、第一参考电容（C1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李苏墨，于志恒，王公海，黄志文，陈果，邓科，李雨柔，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：新型
国别省市：