使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏及制作方法与流程

本发明涉及一种柔性电容式触摸屏，具体为使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏及制作方法。

背景技术：

智能设备的迅猛发展得益于多点触控触摸屏的应用，而可穿戴设备的出现，有力的拓宽了智能设备终端的试用范围。可穿戴设备要求触摸屏具有柔软的特性，目前的触摸屏是由透明导体ITO作为导体，玻璃作为绝缘层制成，刚度非常大，不能弯曲拉伸，不能满足新的要求。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏及制作方法，首创制备了具有极低弹性模量的聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶作为透明导体材料，利用另一种具有极低弹性模量的聚二甲基硅氧烷作为透明绝缘保护材料和介电材料；并首创了一种聚二甲基硅氧烷的表面处理方式，使其与聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶形成牢固的化学粘合；横纵两个聚丙烯酰胺-氯化锂导电层中间隔着聚二甲基硅氧烷绝缘层，形成电容成交叉点阵排列，外包聚二甲基硅氧烷保护层；在手指触摸时，横纵两层导电层形成感应电容，通过横纵定位测得触摸点；本发明触摸屏具有柔软，透明度高等特点，可应用于可穿戴设备以及机器人仿生皮肤等。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏，包括由聚二甲基硅氧烷制成的下保护层1，化学粘接于下保护层1之上的由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的横向导电层2，化学粘接在横向导电层2之上的由聚二甲基硅氧烷制成的介电层3，化学粘接于介电层3之上由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的纵向导电层4，化学粘接于纵向导电层4之上由聚二甲基硅氧烷做成的保护层5；所述横向导电层2和纵向导电层4均由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的多路凝胶组成。

本发明使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将二甲基硅氧烷与引发剂按1：20的质量比混合并搅拌均匀形成混合溶液，放于真空温箱中抽真空去除气泡；将混合溶液灌入模具中，在50℃下放置3h形成聚二甲基硅氧烷，得到介电层3；

步骤2：进行聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶溶液的配置：在去离子水中加入丙烯酰胺作为单体，氯化锂作为离子导体，N,N-甲基双丙烯酰胺作为交联剂，α-酮戊二酸作为引发剂，加入量为每毫升去离子水中含有丙烯酰胺0.124g、氯化锂0.297g、N,N-甲基双丙烯酰胺0.000075g、α-酮戊二酸0.000256g；将溶液充分搅拌混合均匀并放于真空温箱中抽真空；

步骤3：进行表面处理：首先在聚二甲基硅氧烷制成的介电层3的表面倒入纯甲醇，浸泡60s；第二步倒掉纯甲醇，倒入占总质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，再倒入纯甲醇，浸泡60s；第四步倒掉纯甲醇，用去离子水冲洗表面去除残留物质；将聚二甲基硅氧烷进行上述化学表面处理，使其与聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶形成牢固的化学粘合；

步骤4：使用光掩模技术制备横向导电层2，将聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶溶液倒在表面处理过的聚二甲基硅氧烷制成的介电层3之上，盖上石英玻璃和预设透光纹的光掩模，放置于100mW/cm²强度的365nm波长的紫外光下交联800s；交联过后用去离子水冲去多余凝胶溶液，得到聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的横向导电层2；

步骤5：在横向导电层2表面倒入步骤1制备的混合溶液，放入模具中，在50℃下放置3h形成聚二甲基硅氧烷，得到下保护层1；同理在聚二甲基硅氧烷制成的介电层3反面制备出聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的纵向导电层4和聚二甲基硅氧烷制成的保护层5。

本发明首创了具有极高透光率，极低弹性模量的，高拉伸倍数，高导电率的聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶；并首创了一种聚二甲基硅氧烷的表面处理方式，使其与聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶形成牢固的化学粘合。和现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1、使用具有极低弹性模量的聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶作为导电层，另一种具有极低弹性模量的聚二甲基硅氧烷作为介电层和保护层，两种材料均具有柔软特性，可大变形；聚二甲基硅氧烷进行特殊的化学表面处理，使其与聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶形成牢固的化学粘合。因此相比于传统多点触摸屏，该触摸屏具有柔软的特性。

2、使用具有极低弹性模量的聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶作为导电层，相较于ITO具有更高的透光率。另一种具有极低弹性模量的聚二甲基硅氧烷作为介电层和保护层，相较于玻璃具有更高的透光率。因此相比于传统多点触摸屏，该触摸屏透光率更高。

附图说明

图1为本发明触摸屏的结构俯视图。

图2为本发明触摸屏的结构正视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏，包括由聚二甲基硅氧烷制成的下保护层1，化学粘接于下保护层1之上的由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的横向导电层2，化学粘接在横向导电层2之上的由聚二甲基硅氧烷制成的介电层3，化学粘接于介电层3之上由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的纵向导电层4，化学粘接于纵向导电层4之上由聚二甲基硅氧烷做成的保护层5；所述横向导电层2和纵向导电层4均由聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶制成的多路凝胶组成。聚丙烯酰胺-氯化锂凝胶做成的横向导电层2和纵向导电层4的图案不限于所展示图案，任何可能的图案都可应用在这类柔性触摸屏中。

本发明使用凝胶的柔性电容式多点触控触摸屏的工作原理为：将横向排列的聚丙烯酰胺-氯化锂横向导电层2和纵向排列的聚丙烯酰胺-氯化锂纵向导电层4接入测量电路，形成电容成交叉点阵排列，每一路纵向凝胶和横向排列凝胶形成一个交点，中间隔有聚二甲基硅氧烷做成的介电层3，交点两端存在电容。在手指触摸时，手指触摸的部位的横纵两层导电层交点形成感应电容，引起交点两端电容明显增大。在一个测量时间内，测量电路在横纵两层导电层形成的所有交点间不断扫描，发现电容增大处为手指触摸部位。由于各个交点互不影响，因此可以实现多点触控。