触觉反馈器件及其制备方法和应用与流程

本发明涉及人机交互，特别是涉及一种触觉反馈器件及其制备方法和应用。

背景技术：

1、触觉反馈，是通过裸指触摸来感知视觉对象的形状、纹理等触觉特征，利用人类的触觉感知通道提高人机交互操作的真实性和沉浸感。但是，目前人机交互领域中，触觉方向的开发只占15％，仍处于起步阶段。

2、经典的静电力触觉反馈器件由基板、导电层和绝缘层组成，用户所感受的静电力与施加的电压呈正比，为了保持较高的静电力来维持反馈灵敏度，一般是通过增加电压来增加刺激，但是电压的增加在人机交互过程中存在潜在的安全隐患。虽然可以通过提高绝缘层的介电性能来提高静电力，避免增加电压带来的安全隐患问题，但是在绝缘层中掺杂不透光且增加散射的介电粒子，会降低绝缘层的透光率，使得触觉反馈器件在显示器等人机交互器件中叠加使用时，过低的透光率将会影响其显示效果和发光效率。另外，在人机交互过程中，裸指指尖残留汗液的导电性也会进一步影响反馈效果。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种触觉反馈器件及其制备方法和应用，所述触觉反馈器件反馈灵敏度高和安全性好，且透光率高，用于显示器等人机交互器件中能够提供优异的显示性能和发光效率。

2、一种触觉反馈器件，包括基板以及依次设于所述基板上的导电层和绝缘层，其中，所述绝缘层的制备原料包括高分子聚合物材料、卡拉胶以及阳离子型紫外敏感胶，所述绝缘层中所述卡拉胶的质量分数为20％～30％，所述阳离子型紫外敏感胶的质量分数为0.5％～5％，所述绝缘层中不包含所述卡拉胶的结晶分子。

3、在其中一个实施例中，所述绝缘层中所述卡拉胶与所述阳离子型紫外敏感胶的质量比为6:1-40:1。

4、在其中一个实施例中，以质量分数计，所述阳离子型紫外敏感胶的组成包括：90％～95％的环氧树脂和/或改性环氧树脂、3％～5％的稀释剂以及2％～5％的阳离子光引发剂。

5、在其中一个实施例中，所述稀释剂选自活性环氧树脂稀释剂、环醚、环内酯或乙烯基醚单体中的至少一种。

6、在其中一个实施例中，所述阳离子光引发剂选自二芳基碘鎓盐和/或三芳基碘鎓盐。

7、在其中一个实施例中，所述绝缘层的厚度为10nm～50000nm。

8、在其中一个实施例中，所述高分子聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸叔丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

9、一种触觉反馈器件的制备方法，包括以下步骤：

10、提供一基板；

11、于所述基板上制备导电层；

12、将阳离子型紫外敏感胶、卡拉胶和高分子聚合物材料配制成混合物，然后采用所述混合物于所述导电层上制备绝缘层；

13、对所述绝缘层进行紫外光处理。

14、在其中一个实施例中，对所述绝缘层进行紫外光处理的步骤中，处理时间为5s～120s。

15、一种触觉反馈器件在制备人机交互器件中的应用。

16、本发明提供的触觉反馈器件，在绝缘层中掺入卡拉胶和阳离子型紫外敏感胶，并控制其在绝缘层中的质量占比，使得卡拉胶分子与阳离子型紫外敏感胶分子之间相互交联，避免卡拉胶的分子结晶，从而能够提高绝缘层的介电性能，进而提升触觉反馈器件的灵敏度及安全性，并且在提高绝缘层介电性能的同时能够保持绝缘层的高透光率。因此，本发明的触觉反馈器件用于人机交互器件中时，具有优异的反馈灵敏度和安全性，特别是，用于显示器等人机交互器件中时，由于其透光率高，能够提供优异的显示性能和发光效率。

17、此外，卡拉胶还具有一定的吸水性，在人机交互过程中，掺入卡拉胶的绝缘层可以吸收手指上的汗液，从而降低汗液导电对触觉反馈的影响，进一步保证触觉反馈器件的反馈灵敏度。

技术特征：

1.一种触觉反馈器件，其特征在于，包括基板以及依次设于所述基板上的导电层和绝缘层，其中，所述绝缘层的制备原料包括高分子聚合物材料、卡拉胶以及阳离子型紫外敏感胶，所述绝缘层中所述卡拉胶的质量分数为20％～30％，所述阳离子型紫外敏感胶的质量分数为0.5％～5％，所述绝缘层中不包含所述卡拉胶的结晶分子。

2.根据权利要求1所述的触觉反馈器件，其特征在于，所述绝缘层中所述卡拉胶与所述阳离子型紫外敏感胶的质量比为6:1～40:1。

3.根据权利要求1或2所述的触觉反馈器件，其特征在于，以质量分数计，所述阳离子型紫外敏感胶的组成包括：90％～95％的环氧树脂和/或改性环氧树脂、3％～5％的稀释剂以及2％～5％的阳离子光引发剂。

4.根据权利要求3所述的触觉反馈器件，其特征在于，所述稀释剂选自活性环氧树脂稀释剂、环醚、环内酯或乙烯基醚单体中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的触觉反馈器件，其特征在于，所述阳离子光引发剂选自二芳基碘鎓盐和/或三芳基碘鎓盐。

6.根据权利要求1所述的触觉反馈器件，其特征在于，所述绝缘层的厚度为10nm～50000nm。

7.根据权利要求1所述的触觉反馈器件，其特征在于，所述高分子聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸叔丁酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的触觉反馈器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的触觉反馈器件的制备方法，其特征在于，对所述绝缘层进行紫外光处理的步骤中，处理时间为5s～120s。

10.一种如权利要求1～7任一项所述的触觉反馈器件在制备人机交互器件中的应用。

技术总结
本发明涉及一种触觉反馈器件，包括基板以及依次设于基板上的导电层和绝缘层，其中，绝缘层的制备原料包括高分子聚合物材料、卡拉胶以及阳离子型紫外敏感胶，绝缘层中卡拉胶的质量分数为20％～30％，阳离子型紫外敏感胶的质量分数为0.5％～5％，绝缘层中不包含卡拉胶的结晶分子。本发明还提供触觉反馈器件的制备方法和应用。本发明的触觉反馈器件反馈灵敏度高，安全性好，且透光率高，用于显示器等人机交互器件中能够提供优异的显示性能和发光效率。

技术研发人员：冯雪,王子君,范谱,范惠东,于欣格
受保护的技术使用者：浙江清华柔性电子技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15