一種多功能傳感器設(shè)備及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多功能傳感器設(shè)備，包括透明的基板，還包括電極結(jié)構(gòu)，以及位于所述電極上方的透明絕緣層薄膜，其還包括涂布在所述絕緣層薄膜上方的功能性材料。一種多功能傳感器設(shè)備的制備方法，包括將透明基板依次用清水、酒精進(jìn)行清洗，并吹干至無(wú)雜質(zhì)；在所述基板上涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)；對(duì)上述所得樣品進(jìn)行烘烤，并涂布絕緣保護(hù)層；對(duì)所得樣品進(jìn)行再次烘烤，并將疏水的絕緣層改性為親水層；在所述絕緣層上涂布功能性材料感應(yīng)層并進(jìn)行烘烤。本發(fā)明使得單一產(chǎn)品具有多功能，節(jié)省了大量的人力、物力以及財(cái)力，廣泛應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多功能傳感器設(shè)備及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器，具體為一種多功能傳感器設(shè)備及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，大部分傳感器都是基于在硅基上或者其它金屬基板上制成的，并且體型相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，這對(duì)于日趨小型化，智能化的現(xiàn)今社會(huì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的瓶頸。所以各式各樣的傳感器都近皆出現(xiàn)，比如實(shí)用方便的貼片傳感器等。但是有的時(shí)候單一的傳感器是滿足不了現(xiàn)今人的需求，隨著智能化的發(fā)展，多功能、多用途的傳感器必定是人們首選的產(chǎn)品。而且隨著顯示技術(shù)的高速發(fā)展，具有單一顯示功能的顯示器或者智能玻璃等已經(jīng)不能打動(dòng)人們的內(nèi)心，所以急需讓顯示屏或者智能玻璃等具有其它輔助的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種多功能傳感器設(shè)備及其制備方法。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種多功能傳感器設(shè)備，包括透明的基板，還包括設(shè)置在所述基板上的電極結(jié)構(gòu)，以及位于所述電極上方的透明絕緣層薄膜，其還包括涂布在所述絕緣層薄膜上方的功能性材料。
[0005]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，所述電極結(jié)構(gòu)包括具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)。
[0006]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，所述指狀交叉電極厚度為0.lum-0.3um，指狀交叉正負(fù)電極間的距離為40um_ I OOum ο
[0007 ]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，所述透明絕緣層薄膜厚I um-2um。
[OOO8 ]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，所述涂布的功能性材料的厚度為3um-5um。
[0009]作為該技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基板包括透明玻璃基板或柔性透明導(dǎo)電薄膜基板。
[0010]本發(fā)明還提供一種多功能傳感器設(shè)備的制備方法，包括步驟:
將透明基板依次用清水、酒精進(jìn)行清洗，并吹干至無(wú)雜質(zhì)；
在所述基板上涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)； 對(duì)上述所得樣品進(jìn)行烘烤，并涂布絕緣保護(hù)層；
對(duì)所得樣品進(jìn)行再次烘烤，并將疏水的絕緣層改性為親水層；
在所述絕緣層上涂布功能性材料感應(yīng)層并進(jìn)行烘烤。
[0011]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，在所述基板上通過(guò)干法/濕法蝕刻、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)。
[0012]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，在電極的上方區(qū)域通過(guò)絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布、噴墨打印等工藝制備透明絕緣層薄膜。
[0013]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，制備完絕緣層后需對(duì)器件進(jìn)行200攝氏度的烘烤。
[0014]作為該技術(shù)方案的改進(jìn)，所述功能性材料是將碳酸丁酸纖維素和乙醇按照1:7的質(zhì)量比進(jìn)行配比。
[0015]作為該技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述功能性材料包括對(duì)濕度敏感的功能性材料、對(duì)溫度敏感的功能性材料和對(duì)光強(qiáng)敏感的功能性材料。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將傳感器集成在透明的基板上，如顯示器或智能玻璃的透明導(dǎo)電玻璃或者柔性導(dǎo)電薄膜上，為了使得傳感器不影響顯示器或者智能玻璃的正常工作，本發(fā)明多傳感器平臺(tái)設(shè)為透明傳感器平臺(tái)，透光度達(dá)到百分之八十以上。為了使得傳感器能感應(yīng)環(huán)境中的多個(gè)物理量，本發(fā)明多傳感器平臺(tái)對(duì)環(huán)境中的濕度，溫度，光強(qiáng)具有非常敏感的作用;且整個(gè)傳感器平臺(tái)感應(yīng)元件只有Icm X 2cm x 500um大小，使得單一產(chǎn)品具有多功能，節(jié)省了大量的人力、物力以及財(cái)力。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的制備流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0019]參照?qǐng)D1-2，是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。一種多功能傳感器設(shè)備，包括基板I，還包括設(shè)置在所述基板I上的電極結(jié)構(gòu)，以及位于所述電極上方的透明絕緣層薄膜(圖中未示出)，其還包括涂布在所述絕緣層薄膜上方的功能性材料5，6。
[0020]所述電極結(jié)構(gòu)包括具有指狀交叉電極的正負(fù)電極2，3和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)4。
[0021]所述指狀交叉電極2，3厚度均為0.lum-0.3um，指狀交叉正負(fù)電極間的距離為40um_100um。
[0022]所述透明絕緣層薄膜厚lum-2um。
[OO23 ]所述涂布的功能性材料5，6的厚度為3um-5um。
[0024]所述基板包括透明玻璃基板或柔性透明導(dǎo)電薄膜基板。
[0025]在顯示器或智能玻璃的透明玻璃基板或者柔性透明導(dǎo)電薄膜上通過(guò)干法/濕法蝕亥IJ、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布出數(shù)個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形電極結(jié)構(gòu)，其中指狀交叉電極結(jié)構(gòu)可以增加電容式傳感器的極板間正對(duì)面積，從而提高傳感器的靈敏度，對(duì)于實(shí)例中的傳感器，為了達(dá)到對(duì)微小環(huán)境變化做出反應(yīng)的效果，制備的指狀交叉電極厚度在0.1um-0.3um之間，電極間距在40um_100um之間。溝壑形電極結(jié)構(gòu)通過(guò)彎彎曲曲的排布，使得電極的電阻長(zhǎng)度在有效的暴露面積里盡可能最大，其原理和空調(diào)器里面的冷熱交換器管道類(lèi)似。在電極的正上方通過(guò)噴墨打印、絲網(wǎng)印刷印制一層厚度在lum-2um之間的絕緣保護(hù)薄膜，并立即將印刷好絕緣層的半成品器件在200攝氏度的烤箱里烘烤，這樣會(huì)增加絕緣保護(hù)層的平整度，從而使得絕緣保護(hù)層在一個(gè)可控的范圍內(nèi)，且不影響后續(xù)工藝，若該薄膜層太薄會(huì)被擊穿，起不到絕緣的效果和隔絕電極對(duì)所測(cè)物理量做出反應(yīng)，太厚會(huì)降低傳感器的靈敏度。然后對(duì)烘烤后的半成品器件進(jìn)行表面改性，將疏水的絕緣保護(hù)層改性為親水的絕緣保護(hù)層，如果不進(jìn)行表面處理，就會(huì)造成后續(xù)的功能性感應(yīng)材料印制不平整或者印制不了。在具有指狀交叉電極正上方的絕緣層上通過(guò)絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布、噴墨打印等工藝將對(duì)濕度敏感的功能性材料涂布上去，制備過(guò)程中必須嚴(yán)格控制制備工藝的參數(shù)，使得制成的感應(yīng)層厚度在3um-5um之間，感應(yīng)層太薄起不到感應(yīng)環(huán)境因素的效果，太厚會(huì)降低傳感器的靈敏度。將印制了感應(yīng)層的半成品器件放入200攝氏度烤箱中烘烤，增加感應(yīng)層的平整度，其中功能性材料是將碳酸丁酸纖維素和乙醇按照1:7的質(zhì)量比進(jìn)行配比，如果碳酸丁酸纖維素溶液(CAB)質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高或者過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致通過(guò)后續(xù)的制備工藝制備不出想要厚度的感應(yīng)層。同樣的制備工藝和流程在具有指狀交叉電極正上方的絕緣層將對(duì)光強(qiáng)敏感的功能性材料涂布上去。由于整個(gè)傳感器平臺(tái)所用材料都是透光度極高，這使得整個(gè)傳感器平臺(tái)透光度可以達(dá)到百分之八十以上，不會(huì)影響顯示器或者智能玻璃的顯示效果。在基板上集成了數(shù)個(gè)不同的傳感器，對(duì)于環(huán)境的感應(yīng)起到了一個(gè)綜合的效果，而不會(huì)使得器件單一。
[0026]參照?qǐng)D3，是本發(fā)明第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)于設(shè)置在基板I上的正負(fù)電極2，其在功能性材料5感應(yīng)層的下方，通過(guò)調(diào)整交叉電極之間的間距、高度h和交叉電極的個(gè)數(shù)就可以調(diào)整傳感器的靈敏度，其中交叉電極之間的間距為40um-100um，高度為0.1um-0.3um之間，交叉電極個(gè)數(shù)可以根據(jù)自身傳感器需求進(jìn)行調(diào)整。再通過(guò)感應(yīng)材料對(duì)所測(cè)物理量做出反應(yīng)，當(dāng)它的介電常數(shù)改變，就可以通過(guò)一系列的公式計(jì)算或者通過(guò)軟件制定曲線得知相對(duì)應(yīng)的物理量的值，并且對(duì)功能性材料具有很高的要求，不僅需要對(duì)所測(cè)物理量具有很快的反應(yīng)時(shí)間、比較大的介電常數(shù)的改變，還必須具有很高的恢復(fù)度。
[0027]對(duì)于指狀交叉電極2的厚度以及電極之間的距離是有規(guī)定的，不同的參數(shù)會(huì)影響整個(gè)傳感器的性能，而且絕緣保護(hù)層7厚度必須適中，對(duì)于功能性材料5的厚度也有一定的取值，不同的取值會(huì)影響整個(gè)傳感器的性能，甚至使得傳感器不能獲取需要的數(shù)值，最后將這個(gè)多傳感器平臺(tái)的感應(yīng)元件連接到提前準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)采集設(shè)備中。
[0028]參照?qǐng)D4，在基板I上設(shè)置的溝壑形電極4結(jié)構(gòu)，它的電阻總長(zhǎng)度與傳感器的靈敏度與性能息息相關(guān)，所以通過(guò)彎彎曲曲的排布，在有效的暴露面積里盡可能的增加電阻的長(zhǎng)度，并且在環(huán)狀感應(yīng)電阻上方通過(guò)噴墨打印、絲網(wǎng)印刷印制一層厚度在lum-2um之間的絕緣保護(hù)層7，并立即將印刷好絕緣層7的半成品器件在200攝氏度的烤箱里烘烤，這樣會(huì)增加絕緣保護(hù)層7的平整度，從而使得絕緣保護(hù)層7在一個(gè)可控的范圍內(nèi)和不影響后續(xù)工藝，這層薄膜太薄會(huì)被擊穿，起不到絕緣的效果和隔絕電極對(duì)所測(cè)物理量做出反應(yīng)，太厚會(huì)降低傳感器的靈敏度。
[0029]參照?qǐng)D5，是本發(fā)明一實(shí)施例的流程示意圖。一種多功能傳感器設(shè)備的制備方法，包括步驟:
將顯示器的透明玻璃基板或智能玻璃的柔性透明導(dǎo)電薄膜依次用清水、酒精進(jìn)行清洗，并吹干至無(wú)雜質(zhì)；
在所述透明玻璃基板或柔性透明導(dǎo)電薄膜上涂布出數(shù)個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)； 對(duì)上述所得樣品進(jìn)行烘烤，并涂布絕緣保護(hù)層；
對(duì)所得樣品進(jìn)行再次烘烤，并將疏水的絕緣層改性為親水層；
在所述絕緣層上涂布功能性材料感應(yīng)層并進(jìn)行烘烤。
[0030]具體包括:I，基板的處理:將基板用清水洗凈，然后用酒精再次清洗，并用氮?dú)獯祪?，至基板上無(wú)雜質(zhì)和灰塵。
[0031]2，電極結(jié)構(gòu)的制作:在基板如顯示器或者智能玻璃上的透明導(dǎo)電玻璃或者柔性透明導(dǎo)電薄膜上通過(guò)干法/濕法蝕刻、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)。
[0032]3，樣品烘烤:烘烤溫度可以根據(jù)上述工藝進(jìn)行確定，烘烤的目的是為了讓電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，形狀固定，與基板的粘附力強(qiáng)。
[0033 ] 4，涂布絕緣保護(hù)層:在電極的上方區(qū)域通過(guò)絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布、噴墨打印等工藝制備透明絕緣層薄膜。
[0034]5，再次對(duì)樣品進(jìn)行烘烤:制備完絕緣層后需立即對(duì)器件進(jìn)行200攝氏度的烘烤。目的是為了讓絕緣層更加平整、光滑；為了讓薄膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與基板和電極間的粘附力更加強(qiáng)。
[0035]6，表面改性:表面改性的方法根據(jù)所選用的絕緣層來(lái)進(jìn)行決定，否則改性后就會(huì)改變絕緣層的性質(zhì)，從而喪失了絕緣層在本器件的功能。將疏水的絕緣層改性為親水的絕緣層，便于后續(xù)材料的涂布。
[0036]7，涂布功能層:采用絲網(wǎng)印刷、噴墨打印等工藝，涂布厚度在3um-5um之間，且厚度均勻;其中功能性材料是將碳酸丁酸纖維素和乙醇按照1:7的質(zhì)量比進(jìn)行配比。所述功能性材料包括對(duì)濕度敏感的功能性材料、對(duì)溫度敏感的功能性材料和對(duì)光強(qiáng)敏感的功能性材料。
[0037]8，對(duì)樣品進(jìn)行烘烤:在烤箱里進(jìn)行200攝氏度的烘烤;烘烤的目的一是為了讓功能層更加平整、光滑，二是為了讓功能層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，與樣品的粘附力更加強(qiáng)。
[0038]以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能傳感器設(shè)備，包括透明的基板，其特征在于，還包括設(shè)置在所述基板上的電極結(jié)構(gòu)，以及位于所述電極上方的透明絕緣層薄膜，其還包括涂布在所述絕緣層薄膜上方的功能性材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能傳感器設(shè)備，其特征在于:所述電極結(jié)構(gòu)包括具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能傳感器設(shè)備，其特征在于:所述指狀交叉電極厚度為0.1um-0.3um，指狀交叉正負(fù)電極間的距離為40um_100um。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的多功能傳感器設(shè)備，其特征在于:所述透明絕緣層薄膜厚lum_2um05.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能傳感器設(shè)備，其特征在于:所述涂布的功能性材料的厚度為 3um_5um。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能傳感器設(shè)備，其特征在于:所述基板包括透明玻璃基板或柔性透明導(dǎo)電薄膜基板。7.一種多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于，包括步驟: 將透明基板依次用清水、酒精進(jìn)行清洗，并吹干至無(wú)雜質(zhì)； 在所述基板上涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)； 對(duì)上述所得樣品進(jìn)行烘烤，并涂布絕緣保護(hù)層； 對(duì)所得樣品進(jìn)行再次烘烤，并將疏水的絕緣層改性為親水層； 在所述絕緣層上涂布功能性材料感應(yīng)層并進(jìn)行烘烤。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于:在所述基板上通過(guò)干法/濕法蝕刻、噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布出多個(gè)具有指狀交叉電極的正負(fù)電極和具有溝壑形的電極結(jié)構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于:在電極的上方區(qū)域通過(guò)絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布、噴墨打印等工藝制備透明絕緣層薄膜。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于:制備完絕緣層后需對(duì)器件進(jìn)行200攝氏度的烘烤。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于:所述功能性材料是將碳酸丁酸纖維素和乙醇按照I: 7的質(zhì)量比進(jìn)行配比。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多功能傳感器設(shè)備的制備方法，其特征在于:所述功能性材料包括對(duì)濕度敏感的功能性材料、對(duì)溫度敏感的功能性材料和對(duì)光強(qiáng)敏感的功能性材料。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK106092203SQ201610599978
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日 公開(kāi)號(hào)201610599978.3, CN 106092203 A, CN 106092203A, CN 201610599978, CN-A-106092203, CN106092203 A, CN106092203A, CN201610599978, CN201610599978.3
【發(fā)明人】周?chē)?guó)富, 李君 , 周蕤, 沈震鵬, 葉倩林, 尼克·德·羅伊
【申請(qǐng)人】華南師范大學(xué), 深圳市國(guó)華光電科技有限公司, 深圳市國(guó)華光電研究院