[发明专利]一种纸基柔性触控传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于触控传感器器件技术领域，更具体地，涉及一种纸基柔性触控传感器及其制造方法。

背景技术

触控传感器作为一种数据输入装置，目前在智能手机、平板电脑、笔记本电脑和Ipad等电子设备中获得了广泛的应用。现有的触控传感器按照工作原理主要可分为电容式触控传感器、电阻式触控传感器、表面波触控传感器和红外线式触控传感器等。随着对电子产品更轻、更薄、更快的性能要求，刚性触控传感器越来越多地被柔性触控传感器所替换，以满足更具吸引力的触控设计。

然而，现有的柔性触控传感器的基底主要是基于高分子聚合物的柔性材料，并根据电容感应、压阻或压电效应等制备而成。这类柔性触控传感器在生产制备过程中往往存在较多问题：第一，在高分子聚合物上制备电极是一个工业问题，其成本和造价都是制约其发展的阻力；第二，高分子聚合物不利于重复利用，对于器件回收处理，成本较大，且处理过程易对环境造成污染；第三，由于其工作原理和基本结构的限制，在输出功率、耐弯曲、加工便利性以及与其他柔性电子器件的集成方面仍然有待进一步改善。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明的目的在于提供一种纸基柔性触控传感器及其制造方法，其中通过对柔性触控传感器的工作原理及其结构进行设计，同时对基底材质、关键工作元件的构造和制造工艺等方面进行研究，相应可获得成本更为低廉、便于加工、具备高灵敏度，并且尤其适用于与其他柔性电子器件相集成的触控传感器产品。

按照本发明的一个方面，提供了一种纸基柔性触控传感器，其特征在于，该纸基柔性触控传感器包括：

第一组件，所述第一组件由纸基绝缘层和第一金属导电层共同组成，其中第一金属导电层包括呈平面阵列式排布的多个像素单元，这些像素单元通过磁控溅射、热蒸镀或者喷墨打印的方式沉积于纸基绝缘层的整个下表面，并从每个像素单元的侧面各自引出电极以集成形成第一电极；

第二组件，所述第二组件由纸基绝缘层、第二金属导电层和驻极体材料层共同组成，其中第二金属导电层同样包括呈平面阵列式排布的多个像素单元，这些像素单元通过磁控溅射、热蒸镀或者喷墨打印的方式沉积于纸基绝缘层的整个上表面且与第一金属导电层的多个像素单元相互对置，并从每个像素单元的侧面各自引出电极以集成形成第二电极；驻极体材料层的材质选自聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、乙烯四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯三氟乙烯共聚物、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯和聚二甲基硅氧烷这些材料中的一种或其组合，并通过涂覆或粘合的方式形成在第二金属导电层的整个上表面；

第三组件，所述第三组件联接在第一组件与第二组件之间，并呈现为具备多个孔洞的隔离层形式，其中各个孔洞对应设置在第一、第二金属导电层两者相互对置的像素单元之间，且其形状和大小与像素单元相匹配；当按压及释放该纸基柔性触控传感器时，所述第一金属导电层与驻极体材料层之间的间隙发生变化，相互对置的像素单元之间的电容也随着发生变化并导致电子经由第一、第二电极联通的外部电路中振荡，从而产生交流电检测信号予以输出。

作为进一步优选地，所述纸基绝缘层的材质选自牛皮纸、绘图纸、书面纸或者铜版纸等。

作为进一步优选地，所述第一、第二金属导电层由金、银、铜、铝或者它们的氧化物等材料制成。

作为进一步优选地，所述纸基绝缘层、驻极体材料层均优选为透明结构。

作为进一步优选地，在所述驻极体材料层与第一金属导电层相对置的表面上，加工有多个微纳米量级的凹凸结构。

按照本发明的另一方面，还提供了相应的制造方法，其特征在于，该制造方法包括下列步骤：

(a)第一组件的制备步骤：

将选自牛皮纸、绘图纸、书面纸或者铜版纸等材质的纸张切割成所需尺寸的片状结构，然后通过磁控溅射、热蒸镀或喷墨打印的方式在其表面上沉积形成第一金属导电层，其中第一金属导电层包括呈平面阵列式排布的多个像素单元，并且每个像素单元的侧面各自引出电极以集成形成第一电极；

(b)第二组件的制备步骤：

将同样选自牛皮纸、绘图纸、书面纸或者铜版纸等材质的纸张切割成所需尺寸的片状结构，并通过磁控溅射、热蒸镀或喷墨打印的方式在其表面上沉积形成第二金属导电层，其中第二金属导电层包括呈平面阵列式排布的多个像素单元，并且各个像素的侧面各自引出电极以集成形成第二电极；然后通过旋涂、喷涂或者粘合的方式将驻极体材料制备到第二金属导电层上，所述驻极体材料经过极化或者摩擦处理，使之带上电荷；