[發明專利]使用凝膠的柔性電容式多點觸控觸摸屏及制作方法

有效

• 申請號: 201611150257.0
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106648270B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 盛昊;楊航;宋思揚;周進雄
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F3/044
• 分類號: G06F3/044
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及一種柔性電容式觸摸屏，具體為使用凝膠的柔性電容式多點觸控觸摸屏及制作方法。

背景技術

智能設備的迅猛發展得益于多點觸控觸摸屏的應用，而可穿戴設備的出現，有力的拓寬了智能設備終端的試用范圍。可穿戴設備要求觸摸屏具有柔軟的特性，目前的觸摸屏是由透明導體ITO作為導體，玻璃作為絕緣層制成，剛度非常大，不能彎曲拉伸，不能滿足新的要求。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種使用凝膠的柔性電容式多點觸控觸摸屏及制作方法，首創制備了具有極低彈性模量的聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠作為透明導體材料，利用另一種具有極低彈性模量的聚二甲基硅氧烷作為透明絕緣保護材料和介電材料；并首創了一種聚二甲基硅氧烷的表面處理方式，使其與聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠形成牢固的化學粘合；橫縱兩個聚丙烯酰胺-氯化鋰導電層中間隔著聚二甲基硅氧烷絕緣層，形成電容成交叉點陣排列，外包聚二甲基硅氧烷保護層；在手指觸摸時，橫縱兩層導電層形成感應電容，通過橫縱定位測得觸摸點；本發明觸摸屏具有柔軟，透明度高等特點，可應用于可穿戴設備以及機器人仿生皮膚等。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

使用凝膠的柔性電容式多點觸控觸摸屏，包括由聚二甲基硅氧烷制成的下保護層1，化學粘接于下保護層1之上的由聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠制成的橫向導電層2，化學粘接在橫向導電層2之上的由聚二甲基硅氧烷制成的介電層3，化學粘接于介電層3之上由聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠制成的縱向導電層4，化學粘接于縱向導電層4之上由聚二甲基硅氧烷做成的保護層5；所述橫向導電層2和縱向導電層4均由聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠制成的多路凝膠組成。

本發明使用凝膠的柔性電容式多點觸控觸摸屏的制作方法，包括如下步驟：

步驟1：將二甲基硅氧烷與引發劑按1：20的質量比混合并攪拌均勻形成混合溶液，放于真空溫箱中抽真空去除氣泡；將混合溶液灌入模具中，在50℃下放置3h形成聚二甲基硅氧烷，得到介電層3；

步驟2：進行聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠溶液的配置：在去離子水中加入丙烯酰胺作為單體，氯化鋰作為離子導體，N,N-甲基雙丙烯酰胺作為交聯劑，α-酮戊二酸作為引發劑，加入量為每毫升去離子水中含有丙烯酰胺0.124g、氯化鋰0.297g、N,N-甲基雙丙烯酰胺0.000075g、α-酮戊二酸0.000256g；將溶液充分攪拌混合均勻并放于真空溫箱中抽真空；

步驟3：進行表面處理：首先在聚二甲基硅氧烷制成的介電層3的表面倒入純甲醇，浸泡60s；第二步倒掉純甲醇，倒入占總質量百分之十的苯甲醇的乙醇溶液，浸泡60s；第三步倒掉苯甲醇的乙醇溶液，再倒入純甲醇，浸泡60s；第四步倒掉純甲醇，用去離子水沖洗表面去除殘留物質；將聚二甲基硅氧烷進行上述化學表面處理，使其與聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠形成牢固的化學粘合；

步驟4：使用光掩模技術制備橫向導電層2，將聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠溶液倒在表面處理過的聚二甲基硅氧烷制成的介電層3之上，蓋上石英玻璃和預設透光紋的光掩模，放置于100mW/cm²強度的365nm波長的紫外光下交聯800s；交聯過后用去離子水沖去多余凝膠溶液，得到聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠制成的橫向導電層2；

步驟5：在橫向導電層2表面倒入步驟1制備的混合溶液，放入模具中，在50℃下放置3h形成聚二甲基硅氧烷，得到下保護層1；同理在聚二甲基硅氧烷制成的介電層3反面制備出聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠制成的縱向導電層4和聚二甲基硅氧烷制成的保護層5。

本發明首創了具有極高透光率，極低彈性模量的，高拉伸倍數，高導電率的聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠；并首創了一種聚二甲基硅氧烷的表面處理方式，使其與聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠形成牢固的化學粘合。和現有技術相比較，本發明具有如下優點：

1、使用具有極低彈性模量的聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠作為導電層，另一種具有極低彈性模量的聚二甲基硅氧烷作為介電層和保護層，兩種材料均具有柔軟特性，可大變形；聚二甲基硅氧烷進行特殊的化學表面處理，使其與聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠形成牢固的化學粘合。因此相比于傳統多點觸摸屏，該觸摸屏具有柔軟的特性。

2、使用具有極低彈性模量的聚丙烯酰胺-氯化鋰凝膠作為導電層，相較于ITO具有更高的透光率。另一種具有極低彈性模量的聚二甲基硅氧烷作為介電層和保護層，相較于玻璃具有更高的透光率。因此相比于傳統多點觸摸屏，該觸摸屏透光率更高。

附圖說明