[发明专利]一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏

说明书

一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏，其结构包括盖板层、OCA光学胶层a、上层石墨烯透明导电薄膜层、下层石墨烯透明导电薄膜层、压力敏感性聚合物弹性体、OCA光学胶层b、显示模组、外围电路、接口芯片a、外围电路、接口芯片b及主控芯片。两层石墨烯透明导电薄膜层中间设有一层透明绝缘的聚合物弹性体以适应外部触控压力的变化。工作时，触控压力引起聚合物弹性体的局部形变，导致局部电容的变化，而推算出触控压力的大小。并且通过对聚合物弹性体的微纳结构化设计可提高压力感知的灵敏度。本发明所述石墨烯触摸屏实现了压力感应，具有可折叠、高灵敏度、轻薄、高透光率、高电导率、低成本、绿色环保的优点，为新型触控设备奠定基础。

技术领域

本发明属于电子信息技术触摸屏领域，特别涉及一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏。

背景技术

触摸屏又称为“触控屏”、“触控面板”，因具有易操作性、直观性和灵活性等优点，已成为个人移动通信设备和综合信息终端如智能手机、平板电脑、智能手机、超级笔记本电脑、可穿戴式设备以及机器设备的操作界面等主要人机交互手段。触摸屏根据不同的工作原理可分为电容触摸屏、电阻触摸屏、红外触摸屏和表面声波触摸屏等四种主要类型。其中电容触摸屏具有多点触控、反应时间快、使用寿命长、透光率高以及用户使用体验优越等一系列优势。同时随着工艺的逐步成熟，良品率得到显著提高，价格日益降低，电容触摸屏目前已成为中小尺寸信息终端触控交互的主要方式。

近年来，石墨烯触摸屏的应用受到了极大关注，尤其在未来的柔性显示、可穿戴式设备等领域拥有广泛的市场前景。但是，现阶段的电容式触摸屏包括石墨烯触摸屏，仅感知屏体所在平面(X，Y轴二维空间)的触摸位置，难以支持垂直于屏体平面(Z轴)的触摸参数感知，即压力的感应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏，实现平面位置信息和Z轴压力的感应。

本发明所涉及的一种具有压力感应的石墨烯电容式触摸屏，包括盖板层、OCA光学胶层a、上层石墨烯透明导电薄膜层、下层石墨烯透明导电薄膜层、压力敏感性聚合物弹性体、OCA光学胶层b、显示模组、外围电路、接口芯片a、外围电路、接口芯片b及主控芯片；在上层石墨烯透明导电薄膜层和下层石墨烯透明导电薄膜层的中间设置一层透明绝缘的聚合物弹性体，在压力作用下聚合物弹性体能够产生明显的形变，聚合物弹性体为PDMS(聚二甲基硅氧烷)、TPU(聚氨酯弹性体)、硅橡胶或聚氨酯橡胶等材料中的一种，厚度为0.1～500um；石墨烯透明导电薄膜层采用规模化的CVD方法制备，并大面积转移至透明柔性基底上，其层数为1～10层，其方阻为10～1000Ω/□，其透光率为80～97％；上层石墨烯和下层石墨烯通过外围电路及接口芯片将触摸位置信息及压力信息传输至主控芯片，主控芯片根据接口芯片a和接口芯片b的输入信息，得到对石墨烯电容式触摸屏操作的触摸位置及对应的触摸压力。

所述的上层石墨烯透明导电薄膜层中的石墨烯被分割为多条相互等间距且平行的纵向传导区域，下层石墨烯层透明导电薄膜层中的石墨烯被分割为多条相互等间距且平等的横向传导区域。

所述的压力敏感性聚合物弹性体，可以为光滑的弹性体薄膜，或者可以进一步在弹性体薄膜表面设置微纳米结构，以增强弹性体在相同压力作用下的弹性形变能力，从而提高压力传感的灵敏度，表面微纳结构包括金字塔、圆柱、矩形柱子、正六边形柱子、圆锥等，其特征尺寸为100nm～100um，高度为100nm～100um。

所述的接口芯片包括纵向电路的接口芯片a和横向电路的接口芯片b，其中上层石墨烯的纵向传导区域通过纵向传导区域的外围电路与纵向电路接口芯片a相连，下层石墨烯的横向传导区域通过横向传导区域的外围电路与横向电路接口芯片b相连。

所述的接口芯片a采集并处理纵向Y方向位置信息，接口芯片b采集并处理横向X方向位置信息，并将(X,Y)信息输入到主控芯片得到触控的具体位置信息。