[发明专利]基于阵列晶体管传感器的柔性数位板

说明书

本发明公开了一种基于阵列晶体管传感器的柔性数位板，包括顶封装层、数据获取层和底封装层；所述数据获取层包括行扫描器、顶电极、柔性阵列晶体管层、列扫描器、和底电极；所述阵列晶体管传感器的基本单元采用压电半导体晶体管或者压电MOS管。对于N×M的晶体管传感器阵列，顶电极的第i根输出线和底电极的第j根输出线对应输出数位板二维平面位置(i,j)处晶体管传感器单元的电流信息Isubgt;ij/subgt;，接下来通过信息采集转换电路转换为电压信息Usubgt;ij/subgt;，来表征压力信息。本发明的柔性数位板，在工作原理上和结构构造方面，为数位板赋予了可弯曲折叠的性能与全新的工作机理。

技术领域

本发明涉及柔性电子及数位板，具体涉及一种基于阵列晶体管传感器的柔性数位板。

背景技术

目前的数位板主要是基于电磁式感应原理，在笔触和数位板之间接触进行创新优化，以期达到更好的识别精度。数位板相对于传统的主要依赖于软件识别模式的手写板已经有了极大的性能提升，在签字，绘画等领域均有很大的应用前景，其主要参数有压感级别、分辨率、读取速度和板面大小。

但是，目前数位板的工作原理较为单一，主要是基于电磁式感应原理。除此之外，由于其全硬件外壳的设计，数位板的尺寸受限，大尺寸不易携带，而小尺寸在某些场景下又达不到应用的尺寸要求，即全硬壳设计使其移动便携性大大降低。

柔性电子下的晶体管工作原理为，结合压电等特性可以改变栅源极或者源漏极之间的电压，从而使得输出电流的特性改变。因而实现通过电流的变化可以实现对压力的分级精确感知。进一步的，通过特殊的信息采集转换电路，可以将电流的变化改变为电压的变化，从而实现电压的输出表征压力的不同。除此之外，通过阵列化设计还可以实现柔性数位板二维坐标点(x,y)出压力信号的获取，并且通过电极间距实现不同的空间分辨率。

除此之外，柔性这一特性也为数位板的形式带来革新，若将现有的全硬模式转变为可弯曲的柔性模式，会给其带来更强的便携性和更轻的重量。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于柔性电子下的晶体管工作原理实现对压力的精确感知，并以此改善传统数位板的刚性结构的柔性数位板。

技术方案：一种基于阵列晶体管传感器的柔性数位板，包括顶封装层、数据获取层和底封装层；所述顶封装层和底封装层采用高分子有机聚合物；所述数据获取层包括行扫描器、顶电极、柔性阵列晶体管层、列扫描器、和底电极；所述顶电极和行扫描器电连接，位于柔性阵列晶体管层的上方，所述底电极和列扫描器电连接，位于柔性阵列晶体管层的下方，所述柔性阵列晶体管层采用阵列式晶体管传感器；

处理器控制列扫描器和行扫描器对整个阵列进行扫描，列扫描器扫描晶体管阵列y轴的第i列，同时，行扫描器扫描晶体管传感器阵列x轴的第j行，顶电极的第i根输出线和底电极的第j根输出线对应输出数位板二维平面位置(i,j)处晶体管传感器单元的电流信息I_ij，接下来通过信息采集转换电路转换为电压信息U_ij，来表征压力信息，电压的输出格式便于后续采集。其中，1≤i≤N，1≤j≤M。利用电压信号的幅度来表征该位置施加压力的大小。

进一步的，所述柔性阵列晶体管层基于压力形变晶体管的工作原理可分为压电半导体晶体管和压电MOS管,即阵列式晶体管传感器的基本单元为压电半导体晶体管或者压电MOS管。

进一步的，所述压电半导体晶体管采用上表面电极-压电半导体-下表面电极三层柔性结构。所述压电MOS管可分为压电提供栅极电压和压电提供漏极电压两种不同的压电MOS管。

进一步的，所述顶电极、底电极采用金属材料，液态金属或者纳米导电材料。、顶电极和底电极的数量、间距压力空间分辨率确定。