触控开关和用电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种触控开关，包括：触控面板和触控电路；触控面板内设有摩擦发电机；摩擦发电机的两个输出电极连接触控电路；触控面板接收触摸动作，触摸动作用于改变摩擦发电机的两个输出电极之间的距离和使摩擦发电机产生摩擦，使得摩擦发电机输出变化的电信号；触控电路接收摩擦发电机输出的变化的电信号，输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。本实用新型还公开了一种用电系统，包括：触控开关和外部用电设备，触控开关内的触控电路与所述外部用电设备连接。本实用新型所述的触控开关工作更为稳定，能够在各种恶劣环境下长期的稳定工作。
【专利说明】触控开关和用电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及开关领域，更具体地说，涉及一种触控开关。
【背景技术】
[0002]触控开关是指可以通过触摸的形变来改变电容的开关，是传统机械按键式开关的替换产品。然而，现有技术中的触摸感应面板工作不稳定。如人的手指在触碰触摸感应面板时带来的电容变化极小，只能带来不到0.5PF的电容变化。对于这样微小的电容变化量，湿度的变化、温度的变化、电磁干扰等都会极大的影响测量电路的测量结果，很难保证触摸感应面板工作稳定，尤其是很难保证触摸感应面板在各种恶劣环境下长期的稳定工作。
实用新型内容
[0003]本实用新型的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种触控开关，用以解决现有技术中触控开关工作不稳定的问题。
[0004]根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种触控开关，包括:触控面板和触控电路；触控面板内设有摩擦发电机；摩擦发电机的两个输出电极连接触控电路；
[0005]触控电路接收摩擦发电机输出的变化的电信号，输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号；
[0006]触控电路包括信号处理电路，信号处理电路包括信号检测电路、控制器和计时器，信号检测电路和计时器都连接控制器，信号检测电路还连接摩擦发电机的输出端，控制器连接触控电路的输出端；信号检测电路用于检测变化的电信号的正向变化和反向变化，计时器用于计算变化的电信号的正向变化至反向变化的时间间隔，控制器用于控制并且输出点击触摸或长按触摸的信号。
[0007]进一步，本实用新型的触控开关，还包括:无线传输模块，触控电路的输出端与无线传输模块连接，通过无线传输模块输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。
[0008]进一步，本实用新型的触控开关，摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极层；其中，第一电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向第二电极层设置，第一高分子聚合物绝缘层和第二电极层之间形成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端。
[0009]进一步，本实用新型的触控开关，摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，第一电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二电极层设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层之间形成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端。
[0010]进一步，本实用新型的触控开关，摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，第一电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二电极层设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间薄膜层为聚合物薄膜层，设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，第一高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间形成摩擦界面，和/或，第二高分子聚合物绝缘层和居间薄膜层之间形成摩擦界面，第一电极层和第二电极层构成摩擦发电机的信号输出端。
[0011]进一步，本实用新型的触控开关，摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，第一电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；第二电极层设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；居间电极层设置在第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，第一高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间形成摩擦界面，和/或，第二高分子聚合物绝缘层和居间电极层之间形成摩擦界面，居间电极层、第一电极层和第二电极层中的任意两者或三者形成摩擦发电机的信号输出端。
[0012]进一步，本实用新型的触控开关，形成摩擦界面的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
[0013]根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种包括本实用新型触控开关的用电系统，还包括:外部用电设备，触控电路与外部用电设备连接。
[0014]本实用新型的触控开关采用摩擦发电机代替原有的电容，摩擦发电机不仅可以通过改变摩擦发电机的两个输出电极之间的距离，从而改变在两个输出电极上的积累电荷，还可以根据触摸进而摩擦产生电荷，从而改变在两个输出电极上的积累电荷，其产生的电荷变化量远远大于现有的触摸感应面板带来的电荷变化量，可以使触控电路更容易检测到该变化，而且摩擦发电机由于触摸带来的电荷变化要远远大于湿度变化、温度变化、电磁干扰等带来的电荷变化，使本实用新型的触控开关工作更为稳定，能够在各种恶劣环境下长期的稳定工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型实施例一的触控开关的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型实施例一的触控电路和无线传输模块连接的结构示意图；
[0017]图3为本实用新型实施例一的包括信号处理电路的触控开关的结构示意图；
[0018]图4为本实用新型实施例一的信号处理电路的结构示意图；
[0019]图5为本实用新型实施例二的用电系统的结构示意图；
[0020]图6为本实用新型实施例二的LED灯的结构示意图；
[0021]图7a为本实用新型的摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图；
[0022]图7b为本实用新型的摩擦发电机的第一种结构的剖面结构示意图；
[0023]图8a为本实用新型的摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图；
[0024]图8b为本实用新型的摩擦发电机的第二种结构的剖面结构示意图；
[0025]图9a为本实用新型的摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图；
[0026]图9b为本实用新型的摩擦发电机的第三种结构的剖面结构示意图；[0027]图1Oa为本实用新型的摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图；
[0028]图1Ob为本实用新型的摩擦发电机的第四种结构的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。
[0030]本实用新型第一个实施例提供一种触控开关，图1为本实用新型实施例一的触控开关的结构示意图，如图1所示，触控开关5包括:触控面板(图中未示出)和触控电路2 ;触控面板内设有摩擦发电机I ;摩擦发电机I的两个输出电极连接触控电路2 ;
[0031]触控面板接收触摸动作，触摸动作用于改变摩擦发电机I的两个输出电极之间的距离和使摩擦发电机I产生摩擦，使得摩擦发电机I输出变化的电信号；
[0032]触控电路2接收摩擦发电机I输出的变化的电信号，输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。
[0033]触控开关的触控面板内设有摩擦发电机，摩擦发电机可以为一个，也可以为多个，在多个摩擦发电机的情况下，多个摩擦发电机可以通过并联和/或串联的方式连接。摩擦发电机的结构和工作原理将在下文详细介绍。
[0034]摩擦发电机作为电容的替代，除了能够在与外电路连通时，被动的积累电荷，还能够根据触摸进行摩擦而产生电荷。一方面，当摩擦发电机被触摸时，由于产生形变会使两个输出电极之间的距离产生变化，例如触摸使两个输出电极之间的距离减小，在与外电路连通时，两个输出电极的电荷量增加；另一方面，触摸产生摩擦，使摩擦发电机的两个输出电极产生电荷。两个输出电极在距离变化和摩擦发电的双重作用下，积累大量电荷，使摩擦发电机输出一个变化的电信号，该电信号的变化量要远远高于单纯米用电容形变产生的电信号变化量。由此触控电路根据该变化的电信号，输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。例如，手指触摸摩擦发电机使其输出正向变化的电信号时，即电信号的电量突然增加时，触控电路输出控制外部用电设备开启或关闭的信号，外部用电设备根据自身的控制电路判断该信号是开启或者是关闭信号，并对外部用电设备进行相应的开启或者关闭；或者，手指触摸后离开摩擦发电机使其输出反向变化的电信号时，即电信号的电量突然减小时，触控电路输出控制外部用电设备开启或关闭的信号，外部用电设备根据自身的控制电路判断该信号是开启或者是关闭信号，并对外部用电设备进行相应的开启或者关闭。
[0035]由于摩擦发电机的两个输出电极之间的距离变化和摩擦发电的双重作用，使其电信号的变化量远高于环境干扰，使触控开关的工作更加稳定，更能适应恶劣环境。而且摩擦发电机结构简单，不易破损，能够使触控开关适应长期的稳定工作。
[0036]图2为本实用新型实施例一的触控电路和无线传输模块连接的结构示意图，如图2所示，触控开关5还包括:无线传输模块3，触控电路2的输出端与无线传输模块3连接，通过无线传输模块3输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。
[0037]通过增加无线传输模块，例如无线发射装置，在其他设备配置无线接收装置，无线发射装置发射开关信号，无线接收装置接收该无线信号，能够实现本实用新型的触控开关的无线控制，使其应用范围更加广泛。
[0038]图3为本实用新型实施例一的包括信号处理电路的触控开关的结构示意图，如图3所示，触控电路2包括:信号处理电路21，信号处理电路21接收摩擦发电机I输出的变化的电信号，根据变化的电信号的正向变化至反向变化的时间确定触摸动作为点击触摸或长按触摸。
[0039]图4为本实用新型实施例一的信号处理电路的结构示意图，如图4所示，信号处理电路21包括信号检测电路211、控制器212和计时器213，信号检测电路211和计时器213都连接控制器212，信号检测电路211还连接摩擦发电机I的输出端，控制器212连接触控电路2的输出端；信号检测电路211用于检测变化的电信号的正向变化和反向变化，计时器用于计算变化的电信号的正向变化至反向变化的时间间隔，控制器用于控制并且输出点击触摸或长按触摸的信号。信号检测电路用于检测变化的电信号是正向变化还是反向变化，当检测为正向变化时，信号检测电路通知控制器，控制器控制计时器开始计时；当检测为反向变化时，信号检测电路通知控制器，控制器控制计时器停止计时。控制器根据计时器的开始计时时间和停止计时时间的差值，判断触摸动作为点击触摸或长按触摸。如果开始计时时间和停止计时时间的差值大于预设的时间阈值，控制器判断此触摸动作为长按触摸；如果开始计时时间和停止计时时间的差值小于等于预设的时间阈值，控制器判断此触摸动作为点击触摸。然后控制器输出该判断信号至外接设备。
[0040]本实用新型第二个实施例提供了一种包括本实用新型触控开关的用电系统，图5为本实用新型实施例二的用电系统的结构示意图，如图5所示，用电系统包括:触控开关5和外部用电设备4，触控开关5包括触控面板和触控电路；触控面板内设有摩擦发电机I，摩擦发电机I的两个输出电极连接该触控电路2，触控电路2与外部用电设备4连接。
[0041]外部用电设备包括但不限于:照明装置、门禁装置、车辆监控装置、工业数据采集装置、多媒体播放装置、固话装置、无线终端、仪表装置、防火报警装置以及各类家用电器。
[0042]例如，将本实用新型的触控开关应用于照明装置，该照明装置为LED灯，图6为本实用新型实施例二的LED灯的结构示意图，如图6所示，LED灯41包括灯光控制电路411。LED灯可以有以下四种工作模式:
[0043](I)不带亮度记忆突明突暗的LED触摸无级调光模式
[0044]初始上电时，灯为关灭状态；
[0045]触摸触控开关，设定时间阈值为550ms，当触摸持续时间小于550ms时，判断为点击触摸，可实现灯光的亮灭控制。一次点击触摸，灯亮；再一次点击触摸，灯灭。如此循环。灯光点亮或关灭时，无亮度缓冲。且灯光点亮的初始亮度固定为全亮度的50%。
[0046]触摸触控开关，设定时间阈值为550ms，当触摸持续时间大于550ms时，判断为长按触摸，可实现灯光无级亮度调节。一次长按触摸，灯光亮度逐渐增加，松开时灯光亮度停在松开时刻对应的亮度，若长按时间超过3秒钟，则灯光亮度达到最大亮度后不再变化；再一次长按触摸，灯光亮度逐渐降低，松开时灯光亮度停在松开时刻对应的亮度，若长按时间超过3秒钟，则灯光亮度达到最小亮度后不再变化。如此循环。
[0047]在该模式下，本实用新型的触控开关连接灯光控制电路，灯光控制电路411为根据触控开关的开关信号打开或者关闭LED灯，并且灯光控制电路411根据触控开关发出的点击触摸的判断信号或者长按触摸的判断信号进行上述控制。
[0048](2)不带亮度记忆渐明渐暗的LED触摸无级调光模式
[0049]在不带亮度记忆突明突暗的LED触摸无级调光功能的基础上，在点击触摸开灯和关灯时，通过灯光控制芯片，使灯光由一个较低亮度缓慢平滑过渡到开灯初始亮度，在点击触摸关灯时，通过灯光控制芯片，使灯光由当前亮度缓慢平滑降低直至关灭，从而达到亮度缓慢变化的视觉缓冲效果，起到保护眼睛和视力的效果。
[0050]在该模式下，本实用新型的触控开关连接灯光控制电路，灯光控制电路为LED灯提供能够使LED灯亮度变化的工作电压。
[0051 ] (3)带亮度记忆渐明渐暗的LED触摸无级调光模式
[0052]在不带亮度记忆渐明渐暗的LED触摸无级调光功能的基础上增加了亮度记忆功能。即在AC220V电源不断电的情况下，每次点击触摸关灯时的亮度会被记忆，下次点击触摸开灯时会以此亮度作为初始亮度。在AC220V电源掉电的情况下，重新上电后的第一次点击触摸开灯，初始亮度固定为全亮度的50%。
[0053]在该模式下，上述灯光控制电路还包括存储器412，灯光控制电路411连接存储器412，存储器412用于存储与亮度对应的LED灯的工作电压，灯光控制电路411根据触控开关5的电信号，从存储器412调取存储的工作电压并将LED灯的工作电压调整为被记忆的工作电压。
[0054](4) LED三段触摸调光功能
[0055]初始上电时，灯为关灭状态。
[0056]每次点击触摸，灯光亮度按低亮度、中亮度、高亮度、灭依次循环变化。
[0057]在该模式下，上述存储器，还用于存储与各级亮度对应的LED灯的工作电压，灯光控制电路根据触控开关的电信号，从存储器412调取存储的工作电压并将LED灯的工作电压调整为被记忆的工作电压。
[0058]下面将详细介绍自充电超级电容器中的摩擦发电机的结构和工作原理。
[0059]摩擦发电机的第一种结构如图7a和图7b所不。图7a和图7b分别不出了摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，以及第二电极层13。具体地，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面朝向第二电极层13设置，第一高分子聚合物绝缘层12和第二电极层13之间形成摩擦界面，第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的信号输出端。
[0060]为了提高摩擦发电机的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层12与第二电极层13相对的两个面中的至少一个面上进一步设有微纳结构14，即在第一高分子聚合物绝缘层12和第二电极层13之间形成的摩擦界面的两个面中的至少一个面上设有微纳结构14。因此，当摩擦发电机受到挤压时，第一高分子聚合物绝缘层12与第二电极层13的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极层11和第二电极层13处感应出较多的电荷。
[0061]上述的微纳结构14具体可以采取如下两种可能的实现方式:第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构。
[0062]下面具体介绍一下图7a和图7b所示的摩擦发电机的工作原理。当该摩擦发电机的各层向下弯曲时，摩擦发电机中的第二电极层13与第一高分子聚合物绝缘层12表面相互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层11和第二电极层13之间出现电势差。由于第一电极层11和第二电极层13之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极层11和第二电极层13之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极层11和第二电极层13之间将再次产生反向的电势差。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流电信号。
[0063]对于第一种结构的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12为选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0064]第一电极层11所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0065]第二电极层13所用材料是金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0066]摩擦发电机的第二种结构如图8a和图8b所示。图8a和图8b分别示出了摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，第二高分子聚合物绝缘层15以及第二电极层13。具体地，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层15的第一侧表面上；第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层15的第二侧表面相对设置，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15之间形成摩擦界面，第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的信号输出端。
[0067]为了提高摩擦发电机的发电能力，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构14。上述的微纳结构可参照上文的描述，此处不再赘述。
[0068]图8a和图8b所示的摩擦发电机的工作原理与图7a和图7b所示的摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图8a和图Sb所示的摩擦发电机的各层弯曲时，是由第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层15的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图8a和图Sb所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。
[0069]对于第二种结构的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15分别选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0070]第一电极层11和第二电极层13所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0071]第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15的材质可以相同，也可以不同。如果两层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。优选地，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层15的材质不同。
[0072]除了上述两种结构外，摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图9a和图9b所示。图9a和图9b分别示出了摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。第三种结构的摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极层11、第一高分子聚合物绝缘层12、居间薄膜层16、第二高分子聚合物绝缘层15以及第二电极层13。具体地，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层15的第一侧表面上；居间薄膜层16为聚合物薄膜层，设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层15的第二侧表面之间；第一高分子聚合物绝缘层12和居间薄膜层16之间形成摩擦界面，和/或，第二高分子聚合物绝缘层15和居间薄膜层16之间形成摩擦界面；第一电极层11和第二电极层13构成摩擦发电机的信号输出端。其中，居间薄膜层16和第一高分子聚合物绝缘层12相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构14，和/或居间薄膜层16和第二高分子聚合物绝缘层15相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构14，关于微纳结构14的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。
[0073]在图9a和图9b所示的实现方式中，居间薄膜层16是一层聚合物薄膜，因此实质上与图8a和图Sb所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物(居间薄膜层16)和聚合物(第一高分子聚合物绝缘层12)和/或聚合物(居间薄膜层16)和聚合物(第二高分子聚合物绝缘层15)之间的摩擦来发电的。因此，关于图9a和图9b所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。
[0074]对于第三种结构的摩擦发电机，其中，第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层15和居间薄膜层16分别选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。[0075]第一高分子聚合物绝缘层12、第二高分子聚合物绝缘层15和居间薄膜层16的材质可以相同，也可以不同。如果三层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。优选地，第一高分子聚合物绝缘层12与居间薄膜层16的材质不同。第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层15优选相同，能减少材料种类，使本发明的制作更加方便。
[0076]第一电极层11和第二电极层13所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0077]另外，摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图1Oa和图1Ob所示，包括:依次层叠设置的第一电极层11，第一高分子聚合物绝缘层12，居间电极层17，第二高分子聚合物绝缘层15和第二电极层13 ;其中，第一电极层11设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第一侧表面上；第二电极层13设置在第二高分子聚合物绝缘层15的第一侧表面上；居间电极层17设置在第一高分子聚合物绝缘层12的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层15的第二侧表面之间，第一高分子聚合物绝缘层12和居间电极层17之间形成摩擦界面，和/或，第二高分子聚合物绝缘层15和居间电极层17之间形成摩擦界面，居间电极层17、第一电极层11和第二电极层13中的任意两者或三者形成摩擦发电机的信号输出端(SP第一电极层11和第二电极层13串联为摩擦发电机的一个输出电极；居间电极层17为摩擦发电机的另一个输出电极或者第一电极层11、第二电极层13和居间电极层17中的任意两个作为摩擦发电机的输出电极)。其中，第一高分子聚合物绝缘层12相对居间电极层17的面和居间电极层17相对第一高分子聚合物绝缘层12的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)和/或第二高分子聚合物绝缘层15相对居间电极层17的面和居间电极层17相对第二高分子聚合物绝缘层15的面中的至少一个面上设置有微纳结构(图未示)。
[0078]图1Oa和图1Ob所示的摩擦发电机的工作原理与图9a和图9b所示的摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图1Oa和图1Ob所示的摩擦发电机的各层弯曲时，是由居间电极层17与第一高分子聚合物绝缘层12和/或居间电极层17与第二高分子聚合物绝缘层15的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图1Oa和图1Ob所示的摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。
[0079]对于第四种结构的摩擦发电机，第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15分别选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维素海绵薄膜、再生海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一种。
[0080]第一高分子聚合物绝缘层12和第二高分子聚合物绝缘层15的材质可以相同，也可以不同。优选的，第一高分子聚合物绝缘层12与第二高分子聚合物绝缘层15的材质相同，能减少材料种类，使本发明的制作更加方便。
[0081]第一电极层11和第二电极层13所用材料是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钥、钨或钒；合金是铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0082]居间电极层17所用材料是金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、猛、钥、鹤或钥;；合金是招合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0083]最后，需要注意的是:以上列举的仅是本实用新型的具体实施例子，当然本领域的技术人员可以对本实用新型进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种触控开关,其特征在于,包括:触控面板和触控电路；所述触控面板内设有摩擦发电机；所述摩擦发电机的两个输出电极连接所述触控电路； 所述触控电路接收所述摩擦发电机输出的变化的电信号，输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号； 所述触控电路包括信号处理电路，所述信号处理电路包括信号检测电路、控制器和计时器，所述信号检测电路和所述计时器都连接所述控制器，所述信号检测电路还连接所述摩擦发电机的输出端，所述控制器连接所述触控电路的输出端；所述信号检测电路用于检测所述变化的电信号的正向变化和反向变化，所述计时器用于计算所述变化的电信号的正向变化至反向变化的时间间隔，所述控制器用于控制并且输出点击触摸或长按触摸的信号。
2.根据权利要求1所述的触控开关，其特征在于，还包括:无线传输模块，所述触控电路的输出端与所述无线传输模块连接，通过所述无线传输模块输出用于控制外部用电设备开启或关闭的信号。
3.根据权利要求1所述的触控开关，其特征在于，所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极层；其中，所述第一电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极层设置，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二电极层之间形成摩擦界面，所述第一电极层和所述第二电极层构成所述摩擦发电机的信号输出端。
4.根据权利要求1所述的触控开关，其特征在于，所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，所述第一电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极层设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间形成摩擦界面，所述第一电极层和所述第二电极层构成所述摩擦发电机的信号输出端。
5.根据权利要求1所述的触控开关，其特征在于，所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间薄膜层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，所述第一电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极层设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间形成摩擦界面，和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间形成摩擦界面，所述第一电极层和所述第二电极层构成所述摩擦发电机的信号输出端。
6.根据权利要求1所述的触控开关，其特征在于，所述摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极层，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极层；其中，所述第一电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极层设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述居间电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间形成摩擦界面，和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间形成摩擦界面，所述居间电极层、所述第一电极层和所述第二电极层中的任意两者或三者形成所述摩擦发电机的信号输出端。
7.根据权利要求3-6任一项权利要求所述的触控开关，其特征在于，形成所述摩擦界面的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。
8.一种包括权利要求1-7任一项所述的触控开关的用电系统，其特征在于，还包括:外部用电设备，所述 触控电路与所述外部用电设备连接。
【文档编号】H03K17/94GK203661021SQ201320704045
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】徐传毅, 邱霄, 孙晓雅, 刘永生, 程驰, 马志海 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司