JP2010002407A - メンブレン構造を有する触覚センサー及びその製作方法 - Google Patents

メンブレン構造を有する触覚センサー及びその製作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、温度、又は、使用者が印加する力を認知することができるセンサーに関するものであり、より詳しくは、メンブレン構造に形成され、性能が優れながら、スクリーン印刷法を通じて抵抗層を形成することにより製作が容易な触覚センサーとその製造方法に関する。
【解決手段】本発明の具体的な手段として、底部に凹部が形成され、且つ該凹部によりメンブレンが形成された高分子層と、高分子層の一面に形成された抵抗層と、抵抗層の周囲に形成された伝導層とを含むことを特徴とするメンブレン構造を有する触覚センサーに関する。また、本発明は生産が簡単で、費用が安いメンブレン構造を有する触覚センサーの製造方法を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、温度、又は、使用者が印加する力を認知することができるセンサーに関する。より詳しくは、メンブレン構造に形成され、性能が優れながら、スクリーン印刷法を通じて抵抗層を形成することにより製作が容易である触覚センサー、及びその製造方法に関する。
一般的に、触覚センサーとは、接触を通じて周辺環境の情報、即ち、接触力の振動表面の粗さの熱伝導度に対する温度変化などを感じ取ることができる生体模倣型センサーをいう。
従来、触覚センサーは、シリコーン基板のような半導体基板を用いてMEMS(Micro Electro-Mechanical System)技術を用いて製造されるので、十分な柔軟性が確保されなかった。
この点を改善し出願された大韓民国特許出願10−2005−0102261号公報は、柔軟性が確保された触覚センサーを提供する。しかし、このような触覚センサーは、圧抵抗(例えばNi−Cr)物質である抵抗体とメンブレン構造とを形成するために印刷や半導体工程を用いるので、製作方法が複雑であるという問題があった。
さらに、制作方法が複雑であるために生産効率が低下する等の生産性減少の問題があるので、新しい触覚センサーとその制作方法が要求されていた。
上記のような問題点を解決するために案出されたものとして、本発明の目的は、メンブレン構造を形成し、線形性が向上し且つヒステリシスの小さい触覚センサーを提供することにある。
また、抵抗体を、既存の半導体工程ではなくスクリーン印刷法を用いて形成することにより、製作が容易で生産性が優れた触覚センサー及びその触覚センサーの制作方法を提供することにその目的がある。
上記のような目的を達成するための具体的な手段として、本発明に係る、メンブレン構造を有する触覚センサーは、底部に凹部が形成され、且つ該凹部によりメンブレンが形成された高分子層と、この高分子層の一面に形成された抵抗層と、この抵抗層の周囲に形成された伝導層とを含むことを特徴とする。
さらに、前記高分子層は、第1高分子層と、第1高分子層の一面に備えつけられ、所定の位置に穿孔され、高分子層の凹部を形成する第2高分子層と、第1高分子層と第2高分子層とを接着する第1接着層とを含むことが望ましい。
上記の目的は、第1高分子層と、この第1高分子層の一面に形成された抵抗層と、この抵抗層の周囲に形成された伝導層と、この伝導層上に備えつけられ、凹部が形成された第2高分子層と、この第2高分子層に連結される支持層とを含み、かつ、この凹部によってメンブレン構造が形成されたメンブレン構造を有する触覚センサーによっても達成することができる。
そして、凹部と抵抗層とが同一軸線上に位置するのが望ましい。
また、第1高分子層と第2高分子層とを同一材質から構成することが望ましい。
このとき、第1高分子層と第2高分子層とを、ポリイミドフィルム又はポリエステルフィルムから構成することができる。
そして、抵抗層の厚みが伝導層の厚みより大きく、かつ、抵抗層の側端面が“T”型の形状になるようにするのが望ましい。
また、抵抗層を、伝導性インク又は伝導性ペーストから構成することができる。
そして、高分子層には、支持層を更に備えるのが望ましい。
なお、抵抗層と伝導層との上に、保護層を更に含むことが望ましい。
そして、抵抗層における抵抗の信号変化を出力するための信号処理部を更に含み、かつ、この信号処理部が下記式のいずれかによって抵抗の信号変化を検出するように構成することができる。
Figure 2010002407
Figure 2010002407
(上記式において、r=R2/R1、“R2”は抵抗層の抵抗、“ΔR2”は抵抗層における抵抗の変化量、“R1”は信号処理部の等価抵抗、“V”は前記抵抗層における抵抗の変化を電圧で検出するための外部電圧源の電圧値、並びに、“ΔE”及び“ΔT”は前記抵抗層における抵抗変化を検出するための前記信号出力部における出力電圧の変化量である。)
そして、凹部には、高分子層の剛性より低い剛性を有する弾性体を充填することができる。
このとき、弾性体を、シリコーン又はポリウレタンとすることができる。
上記の目的を達成するための他の手段として、メンブレン構造を有する触覚センサーの製造方法は、第1高分子層にこの第1高分子層の一部が現われるように伝導層を成層する段階と、第1高分子層の一部に抵抗層を形成する段階と、第1高分子層又は伝導層に、所定の位置が穿孔された第2高分子層を接着しメンブレン構造を形成する段階とを含む。
そして、伝導層の成層段階で、金属をメッキする方法、又は金属性ペーストをスクリーン印刷する方法を用いることができる。
また、抵抗層の形成段階で、スクリーン印刷法を用いることが望ましい。
そして、第1高分子層と第2高分子層とを同一材質がら構成することができる。
このとき、第1高分子層と第2高分子層とを、ポリイミドフィルム又はポリエステルフィルムから構成することができる。
そして、抵抗層の形成段階で、抵抗体の厚みを伝導層の厚みより大きくなるように形成し、かつ抵抗層の上部直径が下部直径より大きくなるように形成することが望ましい。
なお、抵抗層を、伝導性インク又は伝導性ペーストから構成することができる。
そして、メンブレン構造の形成段階で、第2高分子層をパンチングによって穿孔することができる。
また、メンブレン構造の形成段階で、第1高分子層と第2高分子層とを両面テープ、熱接着テープ、又は、高分子接着剤を用いて接着することができる。
そして、メンブレン構造の形成段階の後には、第2高分子層に支持層を形成する段階をさらに含むことが望ましい。
このとき、支持層の形成段階では、第2高分子層に支持層を両面テープ、熱接着テープ、又は、高分子接着剤を用いて接着することができる。
また、メンブレン形成段階で、第1高分子層に第2接着層を形成した場合、抵抗層と伝導層に保護層を形成する段階をさらに含むことが望ましい。
このとき、保護層の形成段階では、コーティングフィルム、ポリイミドフィルム、及びポリエステルフィルムから選ばれたいずれかを接着する方式、又はUV硬化剤をスクリーン印刷法にコーティングする方式を用いることができる。
そして、支持層の形成段階の際、凹部を弾性体で充填し、このとき、該弾性体が、前記第1高分子層の剛性より低いか、あるいは前記第2高分子層の剛性より低いことが望ましい。
このとき、弾性体を、シリコーン又はポリウレタンとすることができる。
本発明であるメンブレン構造を有する触覚センサーによれば、ヒステリシスが少なくて、線形性が向上する等、センサーの品質が優れるという長所がある。
そして、スクリーン印刷法を用いて抵抗層を形成するので、製造工程が簡単で、生産費用が安くて、生産性向上に寄与することができるという長所がある。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。
<メンブレン構造を有する触覚センサー>
(実施例1)
本発明であるメンブレン構造を有する触覚センサーは、図1に示したように、高分子層100と、抵抗層200と、伝導層300とを含む。
高分子層100は、底部に凹部150が形成され、メンブレン構造112を有する。このような凹部150とメンブレン構造112は、第1高分子層110と第2高分子層120を接着して形成することができる。上部には第1高分子層110を備えて、下部には第2高分子層120を形成し第1高分子層110と第2高分子層120は、第1接着層115で取り付けられている。このとき、第2高分子層120は、所定の位置を穿孔し凹部150を形成する。凹部150を形成する方法の一例として、パンチング(punching)がある。第1接着層115はフォームテープ、両面テープ、熱接着テープ、又は、高分子接着剤などを用いることができる。メンブレン112の横断面はどんな形態でも構わず、円形、又は、方形の形態などから構成することができる。
高分子層100はポリイミドフィルム、ポリエステルフィルムなどの高分子層として所定の厚みを有する。特に、ポリイミドフィルムは、400℃以上の高温や零下265℃の低温も耐えることができる超耐熱性と超耐寒性を有する。また、厚みが薄くて、柔軟性(flexibility)が優れるという長所がある。また、耐化学性と耐磨耗性が強いので、本発明に係る触覚センサーが用いられる産業分野が多様化する特徴がある。
また、高分子層100を構成する第1高分子層110と第2高分子層120とを、同一材質から構成することができ、第1高分子層110と第2高分子層120とを、ポリイミドフィルム又はポリエステルフィルムから構成することができる。
抵抗層200を、伝導性インク又は伝導性ペーストから構成することが望ましい。伝導性インク又は伝導性ペーストは、炭素、又は炭素ナノチューブ(CNT)、カーボンブラックなどの伝導性を有する粒子を含んでいる。伝導性インク又は伝導性ペーストにおいて、外部の物理的な影響(例えば使用者の力の印加)によって炭素粒子の間の距離が変化するが、それに伴い、その外部の物理的な影響が抵抗の変化として現われる。
抵抗層200は、図1に示したように、高分子層100の一面に形成される。特に図1は、高分子層100の上部に形成されたものを示したものである。そして、この抵抗層200は、側断面が“T”型の形状になるように形成されることが望ましい。抵抗層200の厚みは、伝導層300の厚みより厚くて、抵抗層200の上部直径が下部直径に比べて大きく形成される。抵抗層200の上部直径を下部直径より大きく形成することにより、伝導層300との接触面積Sを広げることができる。また、抵抗層200の縁部の抵抗の信号変化の線形性が減少する効果を最小化することができる。抵抗層200の横断面の形態は、どんな形状でも構わず、円形、又は四角形を包含する多角形から構成することができる。
伝導層300は、信号線を備える層として形成される。この信号線は、抵抗層200における抵抗の信号変化を検出するために設けられる。信号線は、金属を用いてメッキし、あるいは、金属性ペーストをスクリーン印刷する方法で形成することができる。金属性ペーストでは、シルバーペーストを用いることが更に望ましい。また、この信号線を抵抗性インクを用いてスクリーン印刷法で形成することもできるが、この抵抗性インクは、このとき用いる抵抗層200の抵抗性インクとは異なり、抵抗層200の抵抗の信号変化を検出するに十分な程度の抵抗を有しなければならない。伝導層300に形成された信号線は、以下の関連部分で説明する信号処理部と連結される。
高分子層100の下部には、支持層500を備えることが望ましい。支持層500は、ポリイミドフィルム、又は、ポリエステルフィルムを含んだ様々な種類のフィルムを用いることができる。高分子層100と支持層500は、第2接着層502によって取り付けられている。第2接着層502としては、第1接着層115と同様にフォームテープ、両面テープ、熱接着テープ、又は高分子接着剤などを用いることができる。
伝導層300と抵抗層200を外部の汚染物質から保護するための保護層400が、伝導層300と抵抗層200の上部に備えられることが望ましい。保護層400は、UV硬化剤をスクリーン印刷法でコーティングする方式で形成することができ、あるいは、他の保護用フィルム(コーティングフィルム、ポリエステルフィルム、及びポリイミドフィルムなど)を接着して形成することもできる。
図2は、本発明に係る触覚センサーの上部に使用者が所定の力Fを加えた場合に、触覚センサーが変形した状態を示したものである。図1及び図2に示したように、抵抗層200は、凹部150と同一軸線上に位置することが望ましい。即ち、メンブレン構造112の上に抵抗層200が備えられることが望ましい。
また、凹部150には、高分子層100、即ち、第1高分子層110と第2高分子層120の剛性より低い剛性を有する弾性体152を充填することが望ましい。本発明に係る触覚センサーを外部の衝撃から保護し、センシングの際に安全性を図るためである。ここで、弾性体152の剛性は、第1高分子層110の剛性より低いか、あるいは第2高分子層120の剛性より低いことが望ましい。弾性体152の剛性が高分子層100、110、120の剛性と同様以上の場合には、図2に示したような触覚センサーの変形が起こらないおそれがある。弾性体152の一例として、シリコーン、又は、ポリウレタンなどを用いることができる。
図2に示したように、使用者が所定の力を加える場合、抵抗層200における抵抗が変化するところ、このような抵抗の信号変化を処理する信号処理部(図見せず)を更に含むことが望ましい。図3は、信号処理部を備えた場合の等価回路を示したものである。“R1”は、信号処理部に備えられた回路の等価抵抗であり、“R2”は、抵抗層200における抵抗で、使用者が印加する力によって抵抗が変わるので、可変抵抗である。“V”は、抵抗層200における抵抗の変化を電圧で検出するための外部電圧源の電圧値である。“E”は、信号処理部の出力電圧であり、“ΔE”は、抵抗層200における抵抗変化を検出するための信号出力部の出力電圧の変化量である。
抵抗層200に所定の力が作用しない場合、出力電圧は下記式(1)で示すことができる。
Figure 2010002407
触覚センサーに所定の力が作用する場合、抵抗層200における抵抗値がΔR2変化するので、このとき、信号出力部の出力電圧E+ΔEは、下記式(2)で示すことができる。
Figure 2010002407
従って、上記式(1)および(2)を用いて、“ΔE”を求めると、下記式(3)の通りである。
Figure 2010002407
上記式(3)に示した“ΔE”を通じて、抵抗層200における抵抗の信号変化ΔR2が分かり、この抵抗の信号変化を通じて使用者が印加した力を測定することができる。ここで、“r”は、“R2/R1”である。
(実施例2)
本発明であるメンブレン構造を有する触覚センサーは、図4に示したように構成することもできる。前記実施例1の構成との相異点は、所定の位置が穿孔された第2高分子層120が伝導層300と連結されたところである。そして、第2高分子層120に支持層500を連結し凹部150が形成されて、凹部によってメンブレン構造112が形成される。
本実施例は、支持層500によって抵抗層200が外部の汚染物質に露出される心配がなく、別途に保護層400を備える必要がない。
本実施例の触覚センサーを構成する第1高分子層110、第2高分子層120、抵抗層200、伝導層300、凹部150に充填される弾性体152及び信号処理部などの構造、特性及び材質などは、前述の実施例1の場合と同様である。
<触覚センサーの製作方法>
図5〜11は、本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作過程による状態を示したものである。
まず、第1高分子層110に伝導層300を成層する(段階S100)。この場合、図6に示したように、第1高分子層110の一部が現れるように伝導層300を成層する。ここで、伝導層300が成層されない第1高分子層110の一部がセンシング領域となる。伝導層300は、抵抗層200における抵抗の信号変化を抽出するための信号線が備えられる領域であり、金属をメッキしたり、あるいは金属性ペースト(例えばシルバーペースト)を印刷する方法などで成層することができる。
次に、抵抗層200を形成する(段階S200)。図7に示したように、抵抗層200は、第1高分子層110の中に伝導層300が成層されていない領域に形成される。このとき、抵抗層200の厚みは、伝導層300の厚みより厚く、抵抗層200の上部直径は下部直径より大きくて伝導層300の一部を覆う形状である。よって、このような抵抗層200の側断面は“T”型の形状となる。抵抗層200の形成段階S200は、スクリーン印刷法によることが望ましい。
その次に、第1高分子層110又は伝導層300に、第2高分子層120を接着しメンブレン構造を形成する(段階S300)。図8(a)は、第2高分子層120を第1高分子層110に接着した状態であり、図8(b)は、第2高分子層120を伝導層300に接着した状態を示したものである。図8(a)及び(b)に示したように、第2高分子層120は、所定の位置が穿孔された状態となっており、穿孔された部分は触覚センサーの凹部150となる領域である。凹部150によってメンブレン構造が形成される。第2高分子層120は、両面テープ、熱接着テープ、又は、接着剤などからなる第1接着層115によって接着される。
次に、図9(a)及び(b)に示したように、第2高分子層120に支持層500を形成する(段階S400)。支持層500は、第2接着層502を用いて第2高分子層120の下部に接着させる方法で形成することができる。第2接着層502も、両面テープ、熱接着テープ、又は、多様な接着剤を用いて形成することができる。
さらに、図10に示したように、抵抗層200と伝導層300の上部に保護層400を形成することができる(段階S500)。使用者が印加する所定の力によって抵抗の信号変化が引き起こされるが、このときに抵抗層200を外部の汚染物質から保護するためである。伝導層300にも抵抗の信号変化を検出するための信号線が形成されるので、外部の汚染物質から保護する必要がある。それで、図8(a)及び図9(a)に示したような第1の実施例1の場合に、保護層400を形成する。保護層400は、スクリーン印刷法により、コーティングフィルム、ポリイミドフィルム、又は、ポリエステルフィルム等を用いて形成することができる。
また、図11(a)及び(b)に示したように、支持層500を形成する場合には、センシング機能を担うメンブレン構造を外部の衝撃から保護するために、凹部150に第1高分子層110と第2高分子層120の剛性に比べて低い剛性を有する弾性体152を充填することができる。弾性体152ではシリコーン、又は、ポリウレタンを用いることができる。
<変形例>
信号処理部と抵抗層200との等価回路の構成は、図3の場合だけでなく、 図12に示したように構成することもできる。この場合、抵抗層200における抵抗変化を検出するための信号出力部の出力電圧の変化量をΔTとすると、このΔTを求める数式は次の通りである。
Figure 2010002407
また、高分子層100に凹部150を形成せず、下部に支持層500を備えない場合、本発明は、温度センサーとして活用可能である。抵抗層200の伝導性粒子、即ち、炭素分子は温度によって膨脹、又は収縮するから、抵抗の信号変化が誘発される。従って、温度センサーとしての活用が可能である。
たとえ、本発明が上記の望ましい実施例について説明されたとしても、発明の要旨と範囲から外れることなく、多様な修正や変形をすることができる。従って、添付した特許請求の範囲には、本発明の要旨に属する限り、このような修正や変形が含まれる。
本明細書で添付する次の図面は、本明細書の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想を更に理解させる役割をするのであるので、本発明をそのような図面に記載した事項のみに限定して解釈してはいけない。
本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの第1の実施例の側断面図。 本発明によるメンブレン構造に所定の力が作用した状態図。 本発明による信号処理部と抵抗層の第1の等価回路図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの第2の実施例の側断面図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明によるメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法による各段階の工程状態図。 本発明による信号処理部と抵抗層の第2の等価回路図。
符号の説明
100 高分子層
110 第1高分子層
112 メンブレン
115 第1接着層
120 第2高分子層
150 凹部
152 弾性体
200 抵抗層
300 伝導層
400 保護層
500 支持層
502 第2接着層

Claims (28)

  1. 底部に凹部が形成され、且つ該凹部によりメンブレン構造が形成された高分子層と、
    前記高分子層の一面に形成された抵抗層と、
    前記抵抗層の周囲に形成された伝導層と
    を含むことを特徴とするメンブレン構造を有する触覚センサー。
  2. 前記高分子層は、
    第1高分子層と、
    前記第1高分子層の一面に備えつけられ、所定の位置に穿孔され、前記高分子層の凹部を形成する第2高分子層と、
    前記第1高分子層と前記第2高分子層とを接着する第1接着層と
    を含むことを特徴とする請求項1に記載の触覚センサー。
  3. 第1高分子層と、
    前記第1高分子層の一面に形成された抵抗層と、
    前記抵抗層の周囲に形成された伝導層と、
    前記伝導層上に備えつけられ、凹部が形成された第2高分子層と、
    前記第2高分子層に連結される支持層と
    を含み、かつ、
    前記凹部によってメンブレン構造が形成されることを特徴とするメンブレン構造を有する触覚センサー。
  4. 前記凹部と前記抵抗層とが同一軸線上に位置することを特徴とする請求項1又は3に記載の触覚センサー。
  5. 前記第1高分子層と前記第2高分子層とが同一材質から構成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の触覚センサー。
  6. 前記第1高分子層と前記第2高分子層とが、ポリイミドフィルム又はポリエステルフィルムから構成されることを特徴とする請求項5に記載の触覚センサー。
  7. 前記抵抗層の厚みが前記伝導層の厚みより大きく、かつ、
    前記抵抗層の側端面が“T”型の形状である
    ことを特徴とする請求項1又は3に記載の触覚センサー。
  8. 前記抵抗層が、伝導性インク又は伝導性ペーストから構成されることを特徴とする請求項1又は3に記載の触覚センサー。
  9. 前記高分子層に支持層を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の触覚センサー。
  10. 前記抵抗層と前記伝導層との上に、保護層を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の触覚センサー。
  11. 前記抵抗層における抵抗の信号変化を出力するための信号処理部を更に含み、かつ、
    該信号処理部が下記式のいずれかにより抵抗の信号変化を検出することを特徴とする請求項1又は3に記載の触覚センサー。
    Figure 2010002407
    Figure 2010002407
    (上記式において、r=R2/R1、“R2”は前記抵抗層の抵抗、“ΔR2”は前記抵抗層における抵抗の変化量、“R1”は信号処理部の等価抵抗、“V”は前記抵抗層における抵抗の変化を電圧で検出するための外部電圧源の電圧値、並びに、“ΔE”及び“ΔT”は前記抵抗層における抵抗変化を検出するための前記信号出力部における出力電圧の変化量である。)
  12. 前記凹部には、前記高分子層の剛性より低い剛性を有する弾性体が充填されることを特徴とする請求項1又は3に記載の触覚センサー。
  13. 前記弾性体がシリコーン又はポリウレタンであることを特徴とする 請求項12に記載の触覚センサー。
  14. 第1高分子層に、該第1高分子層の一部が現われるように伝導層を成層する段階と、
    前記第1高分子層の一部に抵抗層を形成する段階と、
    前記第1高分子層又は前記伝導層に、所定の位置が穿孔された第2高分子層を接着しメンブレン構造を形成する段階と
    を含むことを特徴とするメンブレン構造を有する触覚センサーの製作方法。
  15. 前記伝導層の成層段階で、金属をメッキする方法、又は金属性ペーストをスクリーン印刷する方法を用いることを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  16. 前記抵抗層の形成段階で、スクリーン印刷法を用いることを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  17. 前記第1高分子層と前記第2高分子層とが同一材質から構成されることを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  18. 前記第1高分子層と前記第2高分子層とが、ポリイミドフィルム又はポリエステルフィルムから構成されることを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  19. 前記抵抗層の形成段階で、前記抵抗体の厚みを前記伝導層の厚みより大きくなるように形成し、かつ抵抗層の上部直径が下部直径より大きくなるように形成することを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  20. 前記抵抗層が、伝導性インク又は伝導性ペーストから構成されることを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  21. 前記メンブレン構造の形成段階で、前記第2高分子層がパンチングによって穿孔されたことを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  22. 前記メンブレン構造の形成段階で、前記第1高分子層と前記第2高分子層とを両面テープ、熱接着テープ、又は、高分子接着剤を用いて接着することを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  23. 前記メンブレン構造を形成する段階の後に、前記第2高分子層に支持層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の製作方法。
  24. 前記支持層の形成段階で、前記第2高分子層に前記支持層を両面テープ、熱接着テープ、又は、高分子接着剤を用いて接着することを特徴とする請求項23に記載の触覚センサーの製作方法。
  25. 前記抵抗層と前記伝導層に保護層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項14又は23に記載のメンブレン製作方法。
  26. 前記保護層の形成段階で、
    コーティングフィルム、ポリイミドフィルム、及びポリエステルフィルムから選ばれたいずれかを接着する方式、又は
    UV硬化剤をスクリーン印刷法でコーティングする方式
    を用いることを特徴とする請求項25に記載の製作方法。
  27. 前記支持層の形成段階の際、
    前記凹部を弾性体で充填し、このとき、該弾性体が、前記第1高分子層の剛性より低いか、あるいは前記第2高分子層の剛性より低いことを特徴とする請求項23に記載の製作方法。
  28. 前記弾性体がシリコーン又はポリウレタンであることを特徴とする請求項27に記載の製作方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014017169A1 (ja) * 2012-07-26 2014-01-30 株式会社村田製作所 押圧力センサ
JP2014138802A (ja) * 2013-12-20 2014-07-31 Sankyo Co Ltd 遊技機
KR20180095758A (ko) * 2017-02-17 2018-08-28 재단법인 구미전자정보기술원 플라스틱형 포스 센서의 제조 방법
KR101900681B1 (ko) * 2017-01-19 2018-09-21 재단법인 구미전자정보기술원 전도성 고분자 물질을 이용한 유연성 압력 센서
KR101900675B1 (ko) * 2017-01-17 2018-11-09 재단법인 구미전자정보기술원 가요성 응력계의 제조 방법
KR101934432B1 (ko) * 2017-02-17 2019-01-03 재단법인 구미전자정보기술원 전도성 고분자 물질을 이용한 힘 센서
US11573137B2 (en) 2017-09-20 2023-02-07 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Surface stress sensor, hollow structural element, and method for manufacturing same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3517888A1 (de) * 2018-01-29 2019-07-31 Sick Ag Taktiles sensorsystem

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS629243A (ja) * 1985-07-05 1987-01-17 Fujikura Ltd 半導体触覚センサ
JPS6440042U (ja) * 1987-09-07 1989-03-09
JPH02210203A (ja) * 1989-02-10 1990-08-21 Copal Electron Co Ltd タッチセンサー
JPH03172678A (ja) * 1989-11-29 1991-07-26 Nippon Seiki Co Ltd ダイヤフラムの製造方法
JPH0395937U (ja) * 1990-01-23 1991-09-30
JPH07243805A (ja) * 1994-03-02 1995-09-19 Alps Electric Co Ltd 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ
JPH08293615A (ja) * 1995-04-21 1996-11-05 Matsushita Electric Works Ltd 振動型圧力センサ
JPH09229793A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Nippon Seiki Co Ltd 圧力センサ
JP2006220592A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Denso Corp 圧力センサ
WO2006101579A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Honeywell International Inc. Polymeric pressure sensor with implanted piezoresistive regions
US20080022778A1 (en) * 2003-06-06 2008-01-31 Chang Liu Microfabricated pressure and shear stress sensors
WO2008026818A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Korea Research Institute Of Standards And Science Tactile sensor for curved surfaces and manufacturing method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4634917A (en) * 1984-12-26 1987-01-06 Battelle Memorial Institute Active multi-layer piezoelectric tactile sensor apparatus and method
US5543589A (en) * 1994-05-23 1996-08-06 International Business Machines Corporation Touchpad with dual sensor that simplifies scanning
US7019734B2 (en) * 2002-07-17 2006-03-28 3M Innovative Properties Company Resistive touch sensor having microstructured conductive layer
US7191662B2 (en) * 2003-06-09 2007-03-20 Motorola, Inc. Polymer-based sensor apparatus and method
TWI374369B (en) * 2004-05-21 2012-10-11 Nissha Printing A touch control panel and a protect panel of display window for an electric machine provided with the touch control panel
JP2006018546A (ja) * 2004-07-01 2006-01-19 Alps Electric Co Ltd 入力装置
US20070126707A1 (en) * 2005-12-02 2007-06-07 Jones Terence A Linearized touch sensor having protective coating

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS629243A (ja) * 1985-07-05 1987-01-17 Fujikura Ltd 半導体触覚センサ
JPS6440042U (ja) * 1987-09-07 1989-03-09
JPH02210203A (ja) * 1989-02-10 1990-08-21 Copal Electron Co Ltd タッチセンサー
JPH03172678A (ja) * 1989-11-29 1991-07-26 Nippon Seiki Co Ltd ダイヤフラムの製造方法
JPH0395937U (ja) * 1990-01-23 1991-09-30
JPH07243805A (ja) * 1994-03-02 1995-09-19 Alps Electric Co Ltd 歪ゲージ用抵抗インクおよび歪ゲージ
JPH08293615A (ja) * 1995-04-21 1996-11-05 Matsushita Electric Works Ltd 振動型圧力センサ
JPH09229793A (ja) * 1996-02-23 1997-09-05 Nippon Seiki Co Ltd 圧力センサ
US20080022778A1 (en) * 2003-06-06 2008-01-31 Chang Liu Microfabricated pressure and shear stress sensors
JP2006220592A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Denso Corp 圧力センサ
WO2006101579A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-28 Honeywell International Inc. Polymeric pressure sensor with implanted piezoresistive regions
WO2008026818A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Korea Research Institute Of Standards And Science Tactile sensor for curved surfaces and manufacturing method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6011039472; Jonathan Engel, Jack Chen, Zhifang Fan, Chang Liu: 'Polymer micromachined multimodal tactile sensors' Sensors and Actuators A: Physical Volume 117, Issue 1, 20050103, Pages 50-61, Elsevier B.V. *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014017169A1 (ja) * 2012-07-26 2014-01-30 株式会社村田製作所 押圧力センサ
JP5854143B2 (ja) * 2012-07-26 2016-02-09 株式会社村田製作所 押圧力センサ
JPWO2014017169A1 (ja) * 2012-07-26 2016-07-07 株式会社村田製作所 押圧力センサ
US9528890B2 (en) 2012-07-26 2016-12-27 Murata Manufacturing Co., Ltd. Pressing force sensor
JP2014138802A (ja) * 2013-12-20 2014-07-31 Sankyo Co Ltd 遊技機
KR101900675B1 (ko) * 2017-01-17 2018-11-09 재단법인 구미전자정보기술원 가요성 응력계의 제조 방법
KR101900681B1 (ko) * 2017-01-19 2018-09-21 재단법인 구미전자정보기술원 전도성 고분자 물질을 이용한 유연성 압력 센서
KR20180095758A (ko) * 2017-02-17 2018-08-28 재단법인 구미전자정보기술원 플라스틱형 포스 센서의 제조 방법
KR101934432B1 (ko) * 2017-02-17 2019-01-03 재단법인 구미전자정보기술원 전도성 고분자 물질을 이용한 힘 센서
KR101941037B1 (ko) * 2017-02-17 2019-04-15 재단법인 구미전자정보기술원 플라스틱형 포스 센서의 제조 방법
US11573137B2 (en) 2017-09-20 2023-02-07 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Surface stress sensor, hollow structural element, and method for manufacturing same

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