本发明专利技术是一种触觉传感器，并以高产率提供具有其开关功能的电子器件，所述触觉传感器能以高良品率由聚酰亚胺薄膜的传感器基板制造，且稳定驱动，所述聚酰亚胺薄膜是轻、柔软、强韧且可形成各种立体形状的薄膜且是全光线透过率高的零件，并且通过溶液工艺而得。本发明专利技术的在具有高全光线透过率、耐热性、且表面自由能极性成分为特定值的聚酰亚胺薄膜上形成的触觉传感器是产生电压信号，利用源自生物体或环境的噪声的控制电子电路，由该信号稳定地实现其他器件驱动的开关器件，且其为在所述聚酰亚胺薄膜上具有利用印刷法形成的第一电极、铁电体层与第二电极的曲面或平面的触觉传感器。进而，能够以高良品率制造并提供开关器件，其是通过对源自人体或环境的噪声进行电子电路控制且仅以手指轻轻触摸便可进行其他器件驱动的触觉传感器。的触觉传感器。的触觉传感器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成于具有高全光线透过率的聚酰亚胺薄膜上的触觉传感器及使用其的开关器件
[0001]本专利技术涉及形成于具有高全光线透过率的聚酰亚胺薄膜上的触觉传感器及使用其的开关器件。
技术介绍
[0002]近年来，在电子器件的领域中，利用印刷技术制作电子器件的印刷电子技术(printed electronics)受到关注。印刷电子技术中具有大致分类为两种的新的技术要素。第一，通过近年来积极地推进开发的利用金属粒子油墨或金属膏的配线形成技术，达到自以往以来使用的平版印刷法所无法实现的工艺的简化与低成本化。第二，将硬的印刷电路板(PCB)替换为具有薄或柔软性、伸缩性等特长的高分子膜，实现电子器件的薄型化或可挠化。金属粒子油墨或金属膏与高分子膜有在界面上结合的关系，这给配线形成性带来很大的影响。
[0003]即，存在以下特征：如公知的杨氏公式所表示般，配线的形成状态由液状或膏状的金属粒子油墨或金属膏、与固体的高分子膜各自的表面自由能的关系而决定。微观而言，该表面自由能受到金属粒子油墨或金属膏、与高分子膜各自的化学组成、即分子水平的分散与极性的影响，因此在印刷电子技术中，表面自由能的理解特别重要。
[0004]在所述技术背景下，其目标市场是万亿(一兆个)传感器(其中，印刷电子技术、激光、图像等多种多样)、有机电致发光(electroluminescence，EL)、有机晶体管领域，是以2020年～2030年为目标的第五代社会(超智慧社会)即5.0社会。需要进行通过第四次产业革命(IoT、大数据、AI(人工智能)机器人等)来减少或解决作为未来问题的人口减少
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老龄化、能源、环境
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灾害、地域差距问题扩大等课题的技术革新。
[0005]该第四次产业革命的目标在于如下的社会：将所有物体连接至因特网(以下称为IoT(物联网(Internet of Things)的简称))，将自物体获得的信息累积至大数据中，经过利用AI进行的分析，向我们提供有价值的回馈。以往，将个人计算机、智能手机、平板电脑、电视等连接至因特网，但未来的连接范围预想会扩展至移动工具(汽车、电车、飞机、船舶、运输卡车等)、住宅(冰箱、电视、空调、吸尘器等家电或安全系统等)、医疗护理设施(病床、健康状态监测等)。例如目标是根据汽车的位置信息预测未来的拥堵，并向驾驶员提供该信息或实现自动驾驶；根据住宅内的温度或湿度、亮度的信息提供舒适的温湿度环境或调光；通过监测医疗护理设施中的患者的健康状态，减轻以往依赖人工的状态监视的负担等。
[0006]然而，并非只要能简单地实现这样的网络即可。根据日本汽车工业会的“汽车生产用原材料构成比调查”，1980年代的普通小型轿车由于使用高达73％～75％的钢材、仅3％的铝及6％～7％的树脂材料，故为棱角分明且有重量感的形状。2000年以后钢材降低至70％左右，铝增加至6％，树脂材料增加至8％，由此变成发挥了铝、树脂材料的特长的具有圆度或曲线美的形状，以便与由车身轻量化带来的耗油量的改善步调一致。对于冰箱、电视、空调、机器人吸尘器等家电而言，也重视各种尺寸或内部装饰于住宅中的适合性、或根
据个人喜好的设计性，给人柔和印象的曲面形状逐渐被广泛接受。就医疗护理设施而言，为了收集准确的生命信息，必须为患者可佩戴且适配于身体的保健设备，因此不柔和或无曲面的形状是不适当的。即，必须认识到未来IoT社会中使用的物体具有各种曲面。
[0007]另外，在以往只不过应用于工厂生产线的机器人领域中，近年来出现了在接近人类的场所由机器人提供服务的通信机器人。认识到通过将这样的机器人也连接至因特网从而在未来IoT社会中发挥大的作用，为了机器人与人类建立顺利的关系，对人类来说，机器人“容易亲近”成为必要条件。就上述观点而言，认为在视觉上或触觉上被认知的机器人的形状会带来很大影响，因此说平滑的曲面形状或具有适度的硬度与柔和度的平衡会决定机器人是否会在一般生活中普及也不为过。
[0008]这样的未来的汽车、家电、保健设备、机器人等变化为具有进一步的曲面形状，为了实现IoT社会，需要在物体上安装传感器来提取位置、温度、湿度、照度、压力等信息。在该背景下，近年来除了开发具有曲面、凹凸面的三维结构的传感器、使用柔软适合于曲面的原材料的传感器模块以外，用以在曲面、凹凸面形成电路配线的印刷装置、印刷材料、基板材料等属于印刷电子
的上述技术开发变得更加重要。
[0009]为了实现IoT社会，需要向社会提供大量且廉价的各种电子器件产品。认为通过印刷电子技术所制造的传感器未来必须达到用户所要求的价格、即低于500日元/传感器模块。
[0010]另外，如上所述，印刷电子技术是与平版印刷法不同的、利用金属粒子油墨或金属膏的配线形成技术，但通过作为“柔性混合电子技术”而与利用印刷技术及已有的平版印刷技术所制造的集成电路(IC)组合来进行混合化，从而能够在维持高性能的同时，经济地实现可挠的产品或零件。该概念是以美国为中心提倡的技术，作为产品整体，除低成本与高性能以外，能提供轻量化、薄膜化、柔软度与强韧度等优异的物理特性，有望用于前所未有的用途。
[0011]作为高分子膜基材，可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称为PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(以下称为PEN)、聚醚醚酮(以下称为PEEK)、聚苯硫醚(以下称为PPS)、聚芳酯(以下称为PAR)、聚酰亚胺(以下称为PI)、聚碳酸酯(以下称为PC)、三乙酸纤维素(以下称为TAC)、乙酸丙酸纤维素(以下称为CAP)等塑料(专利文献1)。通过使用这样的高分子膜，与使用玻璃基板等的情况相比，更能实现轻量化与薄膜化。
[0012]进而，特别是为了应对所述人口减少与老龄化的未来问题的课题，近年来贴附于人体、衣服上、插入至寝具来监视健康状态的保健器件受到关注。例如专利文献2中公开了一种装置，其在床及地板上铺设的睡铺上，利用振动传感器检测人的肺的呼吸活动及心脏的搏动等，能24小时检测人的健康状态。其要解决的课题是通过监测在床上睡眠中的患者、老年人的状态来减轻护理工作的负担。专利文献2中，通过在振动传感器中使用聚偏二氟乙烯来检测肺的呼吸活动及心脏的搏动等。
[0013]所述聚偏二氟乙烯是将机械能转换为电能或者将电能转换为机械能的压电性材料。如上述专利文献2所示，近年来正在积极地进行如下的技术开发：使用压电性材料，检测所述的肺的呼吸活动、心脏的搏动所代表的生物体信号，即，将该生物体信号作为机械能来捕捉，通过压电性材料将其转换为电能，并对其进行监测的技术，但也制作具有能追踪所输入的压力的多点触控(multi touch)功能的侦测器件。其是将施加至所述聚偏二氟乙烯的
压力(是指机械能)转换为电压(是指电能)，进行放大、噪声去除、加法、模拟
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数字转换，并在计算机上监测该压力，由此用于触控面板、能量收获器、带护理的环境(也称为智能板(Intelligent floor))或警护应用程序(专利文献3)。
[0014]另外，作为对所述输入的压力进行侦测的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种触觉传感器，具有：第一电极，印刷于聚酰亚胺薄膜的表面上，所述聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度为250℃以上且310℃以下，拉伸强度为250MPa以下，伸长率为30％以下，全光线透过率为80％以上，表面自由能的极性成分为1.5mJ/m2～10mJ/m2，且包含由下述通式(1)所表示的构成单元，铁电体层，以覆盖所述第一电极的方式印刷而成，以及第二电极，以夹着所述铁电体层而与第一电极重叠的方式印刷而成，式(1)的X为选自由所组成的组中的至少一种脂环族基团，Y为选自由所组成的组中的至少一种芳香族基团。2.如权利要求1所述的触觉传感器，其中，将所述聚酰亚胺薄膜形成于高斯曲率为0cm
‑2的支撑体的表面上。3.如权利要求1所述的触觉传感器，其中，将所述聚酰亚胺薄膜形成于具有绝对值0.04cm
‑2以下的高斯曲率的支撑体的表面上。4.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的触觉传感器，其中，所述触觉传感器的产品良品率为99.9％以上。5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的触觉传感器，其中，所述X为选自由所组成的组中的至少一种脂环族基团。6.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的触觉传感器，其中，所述第一电极及所述第二电极的主要成分为银或聚噻吩系导电性高分子。7.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的触觉传感器，其中，所述第一电极及所述第二电极的面积分别...
【专利技术属性】
技术研发人员：冈部润，须永忠弘，时任静士，关根智仁，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，
类型：发明
国别省市：
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