JP2016535894A - 単電極タッチセンサ及びタッチペン - Google Patents

単電極タッチセンサ及びタッチペン Download PDF

Info

Publication number
JP2016535894A
JP2016535894A JP2016533784A JP2016533784A JP2016535894A JP 2016535894 A JP2016535894 A JP 2016535894A JP 2016533784 A JP2016533784 A JP 2016533784A JP 2016533784 A JP2016533784 A JP 2016533784A JP 2016535894 A JP2016535894 A JP 2016535894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
touch
electrode
layer
touch sensor
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016533784A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6353535B2 (ja
Inventor
王中林
楊亜
張虎林
Original Assignee
北京納米能源与系統研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 北京納米能源与系統研究所 filed Critical 北京納米能源与系統研究所
Publication of JP2016535894A publication Critical patent/JP2016535894A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6353535B2 publication Critical patent/JP6353535B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04Friction generators
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/96066Thumbwheel, potentiometer, scrollbar or slider simulation by touch switch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

【課題】単電極タッチセンサ及びその作製方法を提供する。【解決手段】本発明は、タッチ動作の印加物とタッチ層の材料が異なる摩擦電気性質を有することによって、単電極、自己駆動型のタッチセンサを形成する。タッチ動作の印加物がタッチ層に接触・分離、又はスライドなどの動作を行うとき、タッチセンサの電気信号の発生メカニズムを触発し、電気信号を自動的に外部へ出力することで、タッチ動作が記録されてフィードバックされ、センサの機能を実現する。本発明の単電極タッチセンサは、タッチ動作をリアルタイムで記録することができ、コストが低く、自己駆動でき、構造が簡単であるなどの特徴を有し、スマート電子機器及びHMIに広く適用されることができる。【選択図】図1

Description

本発明は、タッチセンサ及びその作製方法に関し、特に、単電極タッチセンサ及びその作製方法に関する。
従来の摩擦電気発電機の動作原理は、2種類の異なる摩擦電気材料の相互接触・分離に基づくものである。しかしながら、報告された全て摩擦発電機は、導電性金属を摩擦電気薄膜材料の表面に堆積することによって、外部への電力出力を実現している。これにより、部品の作製コストが高くなる。そして、電極は、例えば皮膚、空気などの摩擦材料に作製しにくい。これらの制限は、このような摩擦電気発電機の発展の障害になる。
タッチセンサは、タッチ装置の信号を、その信号と線形又は任意の関数関係のある抵抗又は電圧に変換して出力し、タッチに対する検知を実現するものである。それは、ロボット、HMI(ヒューマンインタフェース)及びセキュリティシステム分野に広く適用されている。従来のタッチセンサは、主に、ピエゾ抵抗と容量の変化の動作原理に基づくものであり、これらのセンサの正常な動作のために、外部の電力供給は必要不可欠なものである。外部の電力供給に依存するタッチセンサが未来のエネルギー危機に広く適用されにくいため、自己駆動のタッチセンサの開発は、これらの機器の長期及び安定な動作を解決するキーポイントである。摩擦電気発電機によってタッチセンサを作製すれば、タッチをリアルタイムで記録及び監視でき、電源を外部へ出力し、他の機器に電力を供給することもできる。
本発明は、従来のシステムの上記の技術的な不備を克服し、自己駆動のタッチセンサを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、タッチ層と、一端が等電位源に電気的に接続される検知電極層と、信号監視素子と、を備え、前記検知電極層は、前記タッチ層の下面に貼り合わせられ、前記検知電極層は、前記信号監視素子に電気的に接続されることを特徴とする単電極タッチセンサを提供する。
好ましくは、前記タッチ層は、単層の薄層又は薄膜であり、厚さが100nm-1mmである。
好ましくは、前記厚さは500nm-800μmである。
好ましくは、前記タッチ層は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソプチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレンから選択されたものである。
好ましくは、前記タッチ層の上面の全部又は一部に、マイクロナノ構造が設けられる。
好ましくは、前記マイクロナノ構造は、ナノワイヤ、ナノ粒子、ナノロッド、ナノチューブ、ナノフラワー、又はこれらの構成からなるアレイである。
好ましくは、前記マイクロナノ構造は、線状、立方体又は四角錐セルからなるアレイであり、各セルのサイズは10nm-50μmである。
好ましくは、前記検知電極層は、金属、合金、導電酸化物及び有機物導体から選択されたものである。
好ましくは、金属は、金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム又はセレンであり、前記合金は、金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム及びセレンから選択された1種又は複数種からなる合金であり、前記導電酸化物は、酸化インジウム・スズITOであり、前記有機物導体は、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフタロシアニン系化合物、ポリアニリン及び/又はポリチオフェンである。
好ましくは、前記検知電極層は、平板、シート又は薄膜であり、前記薄膜は、厚さが10nm-5mmである。
好ましくは、前記検知電極層は、前記タッチ層の下面に貼り合わせるいくつかの独立した電極セルからなり、各前記電極セルは、ともに前記信号監視素子に電気的に接続される。
好ましくは、各前記電極セルは、規則又は非規則のパターンであり、各前記電極セルのサイズ及び形状は同じであってもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記信号監視素子は、若干の信号監視セルを備え、各前記信号監視セルは同じでもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記タッチ層は、若干のタッチセルからなり、前記独立した電極セルは、前記タッチセルの下面に貼り合わせる。
好ましくは、各前記タッチセルは、独立して、あるいは一部が接続して、パターン配列を形成したものであり、各前記タッチセルは同じでもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記タッチセルは、形状及びサイズが前記電極セルとほぼ同じであり、各タッチセルの下面に、1つの前記電極セルを対応的に貼り合わせる。
好ましくは、前記タッチセンサは、隣り合う前記電極セルと、隣り合う前記タッチセルとの間の間隔を充填するための隔離層を更に備える。
好ましくは、前記隔離層は、摩擦電気が中性である物質である。
好ましくは、前記タッチ層及び前記検知電極層は、硬質材料又はフレキシブル材料である。
好ましくは、前記等電位源は、接地され、または外部の補償回路によって提供される。
好ましくは、前記等電位源との電気的な接続は、前記信号監視素子又はロード抵抗によって実現される。
好ましくは、前記ロード抵抗は、抵抗値が1MΩ−200MΩである。
好ましくは、前記ロード抵抗を2以上備え、各ロード抵抗は同じでもよく、異なってもよい。
本発明は、前記単電極タッチセンサに合わせて使用されるタッチペンであって、前記タッチ層に接触する接点を含み、接点の材料の摩擦電気特性が、前記タッチ層材料の摩擦電気特性と異なることを特徴とするタッチペンを更に提供する。
好ましくは、前記接点の材料は、絶縁体、半導体又は導体である。
好ましくは、前記絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル又はポリイソプチレンである。
好ましくは、前記接点と前記タッチ層とが接触する表面のサイズは、前記検知電極層における電極セルと前記タッチ層との貼合部分のサイズよりも大きいか、あるいはほぼ同じである。
本発明は、前記タッチセンサの作製方法であって、
(1)タッチ層を用意するステップと、
(2)必要な検知電極層を用意し、信号監視素子の一方の入力端に電気的に接続するステップと、
(3)信号監視セルの他方の入力端を等電位源に電気的に接続するステップと、
(4)タッチ層を検知電極層の上面に貼り合わせ、両者を密着に接触させるステップと、
を含むことを特徴とする作製方法を更に提供する。
好ましくは、ステップ(2)において、複数の電極セルをパターニングして配列し、各前記電極セルを共に前記信号監視セルに電気的に接続する。
好ましくは、前記検知電極層は、金属材料であり、ステップ(2)において、タッチ層の下面に、堆積、マグネトロンスパッタリング、蒸着又は印刷プリント技術によって、前記検知電極層を作製し、この検知電極層を信号監視素子の一方の入力端に電気的に接続するとともに、ステップ(4)を省略する。
好ましくは、ステップ(3)の後に、前記検知電極層と等電位源との間にロード抵抗を接続し、このロード抵抗を前記信号監視素子に並列に又は直列に接続するステップ(3-1)を更に含む。
従来技術と比べると、本発明の単電極タッチセンサは以下のメリットを備える。
1.単電極摩擦電気発電機に基づく自己駆動のタッチセンサが初めて作製されたものである。当該センサは、外部の電力供給セルを必要とせず、主に、指又はタッチペンとタッチ層材料との接触、分離及びスライドによって摩擦電気発電機を触発して信号を発生し、タッチ動作に対するリアルタイムの記録及び監視を実現する。
2.当該タッチセンサは、構造が簡単であり、作製しやすいメリットを有し、携帯電話やタブレットなどのスマート機器及びHMIに適用されることができる。
添付される図面によって、本発明の上述の目的及びその他の目的、特徴並びに利点は、より明らかになろう。図面において、同じ符号は、同じ部分を示す。実際のサイズに基づいて等比例的に拡大または縮小したものではなく、本発明の主旨を示すのにその目的がある。なお、本明細書には、特定値を含むパラメーターを例示したが、パラメーターは相応的な値と確実に同じである必要がなく、納得可能な誤差範囲又は設計約束内に相応的な値に近づいてもよい。また、以下の実施例に言及される、例えば「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」などの方向用語は、図面を参照する方向のみである。したがって、使用される方向用語は、本発明を説明するものであり、本発明を制限するものではない。
本発明のタッチセンサの典型的な構造を示す模式図である。 本発明のタッチセンサの接触−分離動作に対する検知を示す動作原理図である。 本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示す模式図である。 本発明のタッチセンサのスライド動作に対する検知を示す動作原理図である。 本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示す模式図である。 本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示す模式図である。 本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示す模式図である。 図7に示す構造のスライド動作に対する検知を示す動作原理図である。 本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示す模式図である。 本発明の実施例2によって作製されるタッチセンサの指の接触・分離に対する応答信号を示す図である。
以下、本発明の図面を参照しながら、本発明の実施例を明らかに説明する。もちろん、説明する実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、進歩性に値する労力なしに取得しうる全ての実施例も、本発明の保護範囲に含まれる。
次に、本発明に関して、模式図を参照しながら詳細に説明するが、本発明の実施例を詳細に説明するとき、前記模式図は説明の便宜上の例示に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。
図1は、本発明のタッチセンサの典型的な構造を示している。この構造は、タッチ層10と、一端が等電位源40に電気的に接続される検知電極層20と、信号監視素子30とを順に備え、検知電極層20をタッチ層10の下面に貼り合せ、検知電極層20は、信号監視素子30に電気的に接続される。説明の便宜上、図1の典型的な構造に基づいて本発明の原理、各部材の選択原則及び材料範囲を説明するが、もちろん、これらの内容は図1に示す実施例に限られず、本発明に開示される全ての技術的解決法に適用されることができる。
図2を参照して、本発明の発電機の動作原理を説明する。動作原理がタッチ動作の印加物とタッチ層とが互いに接触する部分のみに関するため、図2には、両者が実際に接触する部分の表面のみに対して説明する。タッチ動作の印加物100、例えば、指がタッチ層10に接触すると、皮膚とタッチ層10との摩擦電気性質が異なるため、両者間の電子の取込み能力が異なる。皮膚の電子を失う能力が強いことを例にすれば、両者が接触した後に、接触表面の微小構造間に小さい接触スライドが発生し、これにより、摩擦が生じ表面電荷が発生される。そして、皮膚の表面に正の電荷を帯電させ、タッチ層10の表面に負の電荷を帯電させる(図2-a参照)。指100が離れると、皮膚とタッチ層10との表面電荷のバランスがこわれ、電子が検知電極層20から等電位源40に流れ、信号監視素子30が相応的な電気信号の出力を監視することができる(図2-b参照)。指100がタッチ層10から完全に離れた後に、電荷がバランス状態になって電子の流れがなくなる(図2-c参照)。指100が再びにタッチ層10の表面に近づくと、電子が等電位源40から検知電極層20に流れ、逆方向の電流を信号監視素子30に出力する(図2-d参照)。指100がタッチ層10に再びに完全に接触した後に、表面電荷がバランス状態となるため、電子が外部回路に流れず、電流の出力は観察されない(図2-a参照)。
本発明に係る材料の摩擦電気性質とは、ある材料が他の材料と摩擦・接触する過程における電子の取込み能力であり、即ち、2種類の材料が接触・摩擦するとき、一方がプラスに帯電し、他方がマイナスに帯電する。この2種類の材料の電子の取込み能力が異なると、両者の摩擦電気性質が異なる。例えば、ポリマーナイロンはアルミニウム箔に接触すると、その表面がプラスに帯電する。即ち、電子を失う能力が強い。ポリマーポリテトラフルオロエチレンはアルミニウム箔に接触すると、その表面がマイナスに帯電する。即ち、電子の取込み能力が強い。
ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソプチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレンは、いずれも本発明のタッチ層10に適用可能なものであり、電子に対する取込み能力が上記した順でだんだん強くなる。紙幅の関係で、使用可能な全ての材料を例示することができないため、ここでは、参照として、いくつかの具体的なポリマー材料を例示した。勿論、これらの具体的な材料は、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者は、発明の示唆で、これらの材料の摩擦帯電の特性に応じて、類似する他の材料を容易に選択することができるだろう。
本発明者らは、テストを通じて、タッチ層10の材料とタッチ動作の印加物との電子に対する取込み能力の差異が大きいほど、摩擦電気発電機から出力される電気信号が強くなることを見い出した。このため、タッチ動作の印加物の材料が確定された場合、上記に挙げられた材料の順に基づき、適宜なポリマー材料をタッチ層10とすることで、電気信号の最適な出力性能を取得することができる。
摩擦電気発電機の出力性能を向上するために、タッチ層10の上面、即ち、検知電極層20が設けられていない表面に、マイクロナノ構造を全体又は一部に配置することで、タッチ層10とタッチ動作の印加物100との間の有効な接触面積を増加させ、両者の表面電荷の密度を向上させることが好ましい。当該マイクロナノ構造は、ナノワイヤ、マイクロワイヤ、ナノ粒子、ナノロッド、マイクロロッド、ナノチューブ、マイクロチューブ、ナノフラワー又は前記の構成から形成されるアレイであることが好ましい。特に、ナノワイヤ、ナノチューブ又はナノロッドからなるナノアレイであることが好ましい。当該アレイは、フォトエッチング法などの方法によって形成された線状、立方体又は四角錐の形状のアレイであってもよい。アレイにおける各マイクロナノ構造のセルのサイズは、ナノ−ミクロンレベルであり、10nm-50μmであることが好ましく、さらに50nm-10μmであることが好ましく、さらに100nm-5μmであることがさらに好ましい。具体的なマイクロナノ構造のセルのサイズや形状は、本発明の範囲を限定するものではない。
タッチ層10は一般的に単層の薄層又は薄膜であり、厚さは100nm-1mmであり、500nm-800μmであることが好ましく、さらに10μm-500μmであることが好ましい。販売されている薄膜を使用してもよいし、スピン塗布などの方法によって作製してもよい。
タッチ動作の印加物は一般的に手又はタッチペンであり、その中、指の皮膚が乾燥していれば、絶縁体状態となり、湿潤の条件であれば、導体となる場合がある。しかしながら、いずれの状態であっても、皮膚でないタッチ層10の材料と比べると、その摩擦電気特性が大きく異なっている。このため、その材料によるタッチ動作が明らかな信号出力を発生する。若し、タッチペンを使用すれば、タッチペンとタッチ層とが接触する接点の材料がタッチ層10の材料と異なり、両者の摩擦電気特性が大きく異なっており、センサの感度を良好にすることが好ましいことに注意すべきである。しかしながら、タッチペンの接点の材料が導体、半導体又は絶縁体であることに限られない。これは、これらの材料において、摩擦層10材料の摩擦電気特性と大きく異なる材料が存在するからである。そして、摩擦層10材料によって調整する必要がある。例えば、タッチ層10がポリジメチルシロキサン(PDMS)であれば、タッチペンの接点の材料は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル及びポリイソプチレンなどであってもよい。本発明に摩擦層10とタッチペン接点との材料間の作用原理及び材料選択の原理が提供されることを基礎とし、当業者は、簡単な試験によって、両者の材料の種類を容易に具体的に確定することができる。したがって、タッチ動作の印加物である接点の材料に対する選択は、本発明の保護範囲に属する。
検知電極層20は導電材料からなり、前記導電材料は、金属、酸化インジウム・スズ、有機物導体又はドープ半導体であってもよいし、検知電極層20は、平板、シート又は薄膜であってもよい。その中、薄膜の厚さ選択可能な範囲は、10nm-5 mmであり、さらに50nm-1mmであることが好ましく、さらに100nm-500μmであることがより好ましい。本分野によく使用される材料は、金属、導電酸化物及び有機物導体であり、その中、金属は、金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム又はセレン、及びこれらの金属からなる合金を含み、導電酸化物は、例えば酸化インジウム・スズITOであり、有機物導体は一般的に導電高分子であり、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフタロシアニン系化合物、ポリアニリン及び/又はポリチオフェンを含む。検知電極層20を、直接的な貼り合わせ又は堆積などの常法によって、タッチ層10の下面に貼り合わせ、密着な接触を形成することができる。
本発明では、タッチ層10及び検知電極層20が必ず硬質材料であることに限られず、フレキシブル材料であってもよい。材料の硬さは、タッチ動作に対する検知及び電気信号の出力効果に明らかな影響を与えない。摩擦面が平面であることが必要であれば、他の部品の支持によって実現してもよい。したがって、当業者は、実際な状況に応じて、タッチ層10及び検知電極層20の材料の硬さを選択してもよい。
検知電極層20と等電位源40とが電気的に接続されることは、本発明のセンサが正常に動作するキーポイントであり、当該等電位源は、接地されてもよいし、外部の補償回路によって提供されてもよい。本発明に記載の「接地」とは、大量の電荷を提供し又は受け可能な物体に接続されることを意味する。その「地」は、いずれかの電位が慣例的に零とされる大地又は導電物質、例えば、艦船又は搬送工具、または電子機器の金属ケースなどである。前記電気的な接続は、信号監視素子30によって直接に実現されてもよいし、ロード抵抗を接続することによって実現されてもよい(図3-b参照、符号701、702、……及び705はロード抵抗である)。即ち、検知電極層20は、当該ロード抵抗を介して等電位源40に電気的に接続されている。電力供給され、又は、信号監視を行う信号監視素子30は、当該ロード抵抗に並列に又は直列に接続されることによって、電気信号を監視する。ロード抵抗及び信号監視素子30の抵抗値が、出力電圧に大きい影響を与え、抵抗値が大きければ、負荷及び信号監視素子30に分配される電圧が増大する。一般的には、その抵抗値を1MΩ -200MΩとし、好ましくは10MΩ -100MΩとする。
図3-aは、本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示している。この構造は、タッチ層10と、一端が等電位源40に電気的に接続される検知電極層20と、信号監視素子30とを含み、前記検知電極層20は、タッチ層10の下面に貼り合わせたいくつかの独立した電極セル201からなり、電極セル201はそれぞれ信号監視素子30に電気的に接続されている。当該センサの各部品の選択原則が図1に記載の方式と同じであるため、ここでは贅言しない。
電極セル201について、その材料の選択及び厚さは、前記検知電極20と同じであり、薄膜であることが好ましく、堆積の方式によってタッチ層10の下面に作製されることが望ましい。各電極セル201は、規則のパターンであってもよいし、非規則のパターンであってもよい。具体的には、需要に応じて選択されることができる。全体のアレイ設計のために、規則のパターンであることが好ましく、特に、中心対称のパターンであることが好ましく、例えば、三角形、正方形、菱形、正六角形、正八角形などの規則の多角形であってもよいし、円形であってもよい。図5及び図6はそれぞれ電極セル201が正方形又は正六角形である場合のアレイ設計である。この2種類のアレイはいずれもタッチ層10の下面に電極セル201を敷き詰め、その目的は、タッチ層10全体に対してタッチ検知を行うことである。このために、隅部に他の形状の電極セル(例えば、ラダー電極セル202及び三角形の電極セル203)を補充する必要がある。タッチ層10の一部の下面に電極セル201を設けて、監視すべく位置のみに対するタッチセンシングを実現してもよい。全ての電極セルのサイズ及び形状が同じであってもよいし、異なってもよい。アレイの需要に応じて調整することができる。
電極セル201とタッチ層10との貼合部分のサイズ、及び、隣り合う電極セル201間の間隔は全てタッチセンサの精度に関連している。面積が同じであるタッチ層10において、配布される電極セル201が大きいほど、接触位置に対する位置決めが正確になる。一方、電極セル201のサイズが大きいほど、電気信号の出力が強くなる。そして、電極セル201のサイズは、タッチ動作の印加物(例えば、指又はタッチペン)がタッチ動作を印加するとき、タッチ層10との接触表面のサイズに合わせるべきである。両者のサイズが比較可能であることが好ましく、両者がほぼ同じであり、あるいは、タッチ動作の印加物がタッチ動作を印加するときに、タッチ層10と接触する表面のサイズが電極セル201とタッチ層10との貼合部分のサイズより大きいか、あるいはほぼ同じであることがより好ましい。
本実施形態は、図1の示す方式と類似するように、接触−分離式のタッチ動作に対して検知信号を発生できる以外、スライド式のタッチ動作を監視することもできる。その原理について、図4に示すように、タッチ動作の印加物100がタッチ層10に接触した後に、接触摩擦効果のため、タッチ動作の印加物100の下面に正の電荷を発生し、タッチ層10の相応的な部分に同量の負の電荷を発生する(図4-a参照)。タッチ動作の印加物100がタッチ層10の上面に、矢印方向に沿ってスライドすると、両者の接触面の変化により、表面電荷がバランスをなくし、これによる電位差をバランスするために、負の電荷は、電極セル201から等電位源40に流れ、これにより、電気信号が信号監視素子30から出力される。当該信号監視素子30は、位置決めの機能によって、当該位置にタッチ動作があることを表示することができる(図4-b参照)。タッチ動作の印加物100が続いて矢印方向に沿ってスライドし、左側の第1番目の電極セル201から完全に分離した後に、対応的なタッチ層10に留まれる表面電荷をバランスにするように、当該電極セル201に、同量の正の電荷が誘導される。そして、タッチ動作の印加物100とタッチ層10との間に、ステップaの動作を繰り返し、即ち、両者の接触表面に、スライド摩擦によって同量の表面電荷が流れる(図4-c参照)。左側の第1番目の電極セル201及びそれに対応するタッチ層10における表面電荷、および、電極セル201に対応しないタッチ層10における表面電荷については、環境の条件において徐々になくなって、最終的に、摩擦なしの初期状態に回復する。当該回復過程に発生する微小の電流は、ノイズとして遮蔽されることができ、センサの正常な動作に影響を与えない。
図3-bは、タッチセンサにロード抵抗を接続する典型的な構造である。その主要な構造は、図3-aと同じである。違いは、各電極セル201がロード抵抗を介して等電位源40に電気的に接続され、複数の信号監視セル(符号が301、302、303、304及び305である)がそれぞれロード抵抗に並列に接続されるということにある。このような方式により、ロード抵抗の抵抗値を調整することによって、出力信号の強さを簡便に制御することができる。2以上のロード抵抗が含まれる場合、これらのロード抵抗が同じであってもよいし、異なってもよい。ロード抵抗の抵抗値が増加すると、出力電圧が増加し、使用者は、実際な需要に応じて、異なる位置の電極セル201に接続されるロード抵抗を調整し、需要を出力信号に満たさせることができる。
図5は、本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示している。この構造は、タッチ層10と、一端が等電位源40に電気的に接続される検知電極層20と、信号監視素子30とを含み、前記検知電極層20は、タッチ層10の下面に貼り合わせるいくつかの独立した電極セル201からなり、各電極セル201は、信号監視素子30に電気的に接続され、前記信号監視素子30は、いくつかの信号監視セルを含み、図面には、第1の信号監視セル301、第2の信号監視セル302及び第3の信号監視セル303として示されている。これらの信号監視セルの類型が同じであり、異なる電極セル201に接続されている。このような技術的解決法は、一信号監視セルの監視通路数が不十分の状況に適用される。信号監視セルの監視通路数が十分である場合、各信号監視セルは、全ての電極セル201に接続されることができる。しかしながら、これらの信号監視セルの類型が異なり、例えば、第1の信号監視セル301は電流を監視し、第2の信号監視セル302は電圧を監視し、第3の信号監視セル303は電流密度を監視する。このような技術的解決法は、複数種の信号を同時に取得することができる。これにより、タッチ動作に対して複数次元の分析を実現し、センサの信号をより正確にする。信号検出セルの選択については、それは本分野の常用な手段であり、本発明の主旨がこれでないため、ここでは贅言しない。
図7は、本発明のタッチセンサの他の典型的な構造を示している。この構造は、タッチ層10と、一端が等電位源40に電気的に接続される検知電極層20と、信号監視素子30とを含み、前記タッチ層10は、いくつかのタッチセル101からなり、前記検知電極層20は、タッチセル101の下面に貼り合わせるいくつかの独立した電極セル201からなり、各電極セル201は、信号監視素子30に電気的に接続されている。
タッチセル101は、それぞれ、独立であってもよいし、一部が接続されて一定のパターン配列を形成してもよい。そして、各タッチセルは同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、感度に対する要求が高い部位に対して、表面にマイクロナノ構造を有する材料、あるいは、摩擦電気特性がタッチ動作の印加物と大きく異なる材料を採用することができる。位置決めの精度に対する要求が高い部位に対して、小サイズのタッチセルを採用することで、アレイ密度を向上することができる。これらの調整原則の教示の下で、当業者は、適宜なアレイを形成するように、実際な状況に応じて、タッチセル101について、材料、サイズ及び形状を組み合わせることができる。
図7に示す電極セル201は、タッチセル101の形状及びサイズとほぼ同じであり、そして、各タッチセル101の下面に、1つの電極セル201を対応的に貼り合せる。これは具体的な実施形態であり、実際に適用過程においてはこのような制限がない。各タッチセル101の下面に、電極セル201を1個設けてもよいし、複数設けてもよい。その形状は、タッチセル101に類似してもよいし、完全に異なってもよい。
検知電極層20下面に位置する支持素子50は、センサ自身の一部分であってもよいし、センサの実装環境から提供されてもよい。このため、センサの組成要素でなくても良い。支持素子50を作製する材料は、絶縁体であることが好ましい。一定の機械的な強度を有し、タッチセル101及び電極セル201を支持できれば、硬質であってもよいし、フレキシブルであってもよい。
このような構造のタッチセンサの動作原理は図8に示す通りである。具体的には、タッチ動作の印加物100がタッチセル101に接触した後に、接触摩擦効果のため、タッチ動作の印加物100の下面に正の電荷を発生し、タッチセル101の上面に同量の負の電荷を発生する(図8-a参照)。タッチ動作の印加物100が矢印方向に沿ってスライドすると、摩擦面積の変化により、タッチセル101の表面電荷にバランスをなくし、これによる電位差をバランスするために、負の電荷が電極セル201から等電位源40に流れる。これにより、信号監視素子30から信号が出力される。当該信号監視素子30は、位置決め機能によって、第1番目のタッチセル101の位置にタッチ動作があることを表示できる(図8-b参照)。タッチ動作印加物100が続いて矢印方向に沿ってスライドし、左側の第1番目のタッチセル101から完全に分離した後に、タッチセル101に留まれる表面電荷をバランスするように、それに対応する電極セル201に同量の正の電荷が誘導され、タッチ動作の印加物100と第2番目のタッチセル101との間に、スライド摩擦によって、第2番目のタッチセル101の上面の一部に負の電荷を帯電させる(図8-c参照)。タッチ動作の印加物100が第2番目のタッチセル101に完全に接触した後に、第2番目のタッチセル101の上面に形成される表面電荷が最も多くなる(図8-d参照)。タッチ動作の印加物100が続いて矢印方向に沿ってスライドすると、ステップa-dの動作の繰返しに相当する。
図9に示す実施形態は、図7に示す実施形態と類似しており、その区別は、隣り合う電極セル201間と隣り合うタッチセル101間の間隔に、隔離層60が充填されることにある。当該隔離層60の作用は、タッチの平面を平坦化にするとともに、その機械的な強度及び寿命を増加することである。摩擦電気特性が中性である材料(例えば、木板及び有機ガラス)によって作製することが好ましい。
本発明のタッチセンサは、タッチ動作に対して検知、位置決めを行えるとともに、タッチ際に印加される圧力を検知することもできる。タッチ層10がポリジメチルシロキサンであり、検知電極層20が酸化インジウム・スズITO薄膜であり、図3に示す方式によって形成される4×4センサを例にして、タッチ圧力に対する出力電気信号の応答を調べた。その結果、異なる電極セル201に対応するタッチ層10部分を押すと、信号検出素子30において相応的な位置に電気信号の出力があることを表示するとともに、押し力の増加と伴って、出力電圧が増大する。当該センサをプラスチック筒に固定した後に、そのセンシング特性が変化しておらず、指によってセンサの異なる位置に異なる圧力を印加すると、出力信号に明らかな違いがある。
以下の方法によって本発明のタッチセンサを作製する。
(1)タッチ層10を用意する。
(2)必要な検知電極層20を用意し、信号監視素子30の一方の出力端に電気的に接続する。
(3)信号監視セル30の他方の出力端を等電位源40に電気的に接続する。
(4)タッチ層10を検知電極層20の上面に貼り合わせ、両者を密着に接触させる。
指などのタッチ動作の印加物がタッチ層10に接触すると、皮膚とタッチ層10との材料の摩擦電気特性が異なるため、センサが外部へ信号を出力する。信号監視素子30によって、これらの信号をリアルタイムで採集し、これらの信号を分析することによって、タッチ動作の発生する位置が分かる。
検知電極20が複数の電極セル201から構成すれば、ステップ(2)において、まず、複数の電極セル201が所定のパターンになるように配列し、各電極セル201を信号監視セル30に電気的に接続して、ステップ(3)を行う必要がある。
信号監視素子30の抵抗が小さければ、ステップ(3)の後に前記検知電極層と等電位源との間にロード抵抗が接続され、このロード抵抗を前記信号監視素子に並列に接続するステップ(3-1)を更に含む。
検知電極層20が金属材料であるタッチセンサに対して、ステップ(2)において、タッチ層10の下面に、堆積、マグネトロンスパッタリング、蒸着又は印刷プリント技術という方法によって検知電極層20を作製し、この検知電極層20を信号監視素子30の一方の入力端に電気的に接続するとともに、ステップ(4)を省略することが好ましい。
例1:単一検知電極タッチセンサの作製
長さ10cm×幅10cm×厚さ25μmのであるAl箔を切断して電極層とする。電極層の上面に、摩擦電気材料として、スピン塗布の方法によって一層のポリマー層(PDMS)を作製する。銅のリード線がAl箔に接続され、さらに抵抗の一端に接続される。抵抗の他端は、グランドに接続される。銅線は電圧計にも接続される。手がポリマー層(PDMS)にタッチした場合、電圧計に電気信号の出力があるため、機械エネルギーを電気エネルギーに変換して発電できることを証明する。指がポリマー層(PDMS)から分離した場合、逆の電気信号が観察された。
例2:複数電極セルタッチセンサの作製
レーザーによって、長さ10cm×幅10cm×厚さ1.59 mmである有機ガラスを切断して部品の支持素子とする。マグネトロンスパッタリングの方法によって、支持素子において、長さ1cm×幅1cmである透明な電極セル(ITO)アレイを16個作製して、検知電極層を形成する。16本の銅のリード線によって、16個の電極セルをそれぞれ16個の抵抗に接続し、各抵抗の他端はグランドに接続される。そして、各抵抗は、電圧計測装置に並列に接続される。検知電極層の上面に、一層のポリマー材料であるポリジメチルシロキサン層(PDMS)を作製し、電極アレイ全体を覆わせる。指が電極セルの上面のポリマー材料表面に接触すると、皮膚とポリマー層との摩擦性質の相違により、外部へ電気信号を出力することができる。これらの信号を収集することで、タッチの位置及び圧力に対する検知を実現することができる。当該システムは、摩擦発電機を直接に触発センサとして、外部からの電力供給を必要としないので、省エネルギーを実現し、長期間かつ安定に動作することができる。図10は、指が接触・分離するときタッチセンサから出力される電圧信号である。
以上の記載は、本発明の最適な実施例に過ぎず、本発明を制限するものではない。当業者は、本発明の技術範囲を逸脱しない範囲で、上記に開示された方法及び技術内容に基づいて、本発明の技術的解決法に対して、いろいろ可能な変更及び修正を行ってもよいし、また、同等に変化した等価実施例に変更してもよい。したがって、本発明の技術的解決法の内容を逸脱しない限り、本発明の技術に基づいて実質的に以上の実施例に対する全ても簡単な変更、等価変化及び修正は、全て本発明の技術的解決法が保護する範囲内に属する。
本発明は、単電極タッチセンサ及びタッチペンに関する。
好ましくは、前記タッチ層は、単層の薄層又は薄膜であり、厚さが100nm-1mmである。
好ましくは、前記タッチ層は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレンから選択されたものである。
好ましくは、前記タッチ層の上面の全部又は一部に、マイクロナノ構造が設けられ、前記マイクロナノ構造は、ナノワイヤ、ナノ粒子、ナノロッド、ナノチューブ、ナノフラワー、又はこれらの構成からなるアレイである。
好ましくは、前記検知電極層は、平板、シート又は薄膜であり、前記薄膜は、厚さが10nm-5mmである。
好ましくは、前記検知電極層は、前記タッチ層の下面に貼り合わせる複数の独立した電極セルからなり、各前記電極セルは、ともに前記信号監視素子に電気的に接続される。
好ましくは、各前記電極セルは、規則又は非規則のパターンであり、各前記電極セルの
サイズ及び形状は同じであってもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記信号監視素子は、複数の信号監視セルを備え、各前記信号監視セルは
同じでもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記タッチ層は、複数のタッチセルからなり、前記独立した電極セルは、
前記タッチセルの下面に貼り合わせる。
好ましくは、各前記タッチセルは、独立して、あるいは一部が接続して、パターン配列
を形成したものであり、各前記タッチセルは同じでもよく、異なってもよい。
好ましくは、前記タッチセルは、形状及びサイズが前記電極セルとほぼ同じであり、各
タッチセルの下面に、1つの前記電極セルを対応的に貼り合わせる。
好ましくは、前記タッチセンサは、隣り合う前記電極セルと、隣り合う前記タッチセル
との間の間隔を充填するための隔離層を更に備え、前記隔離層は、摩擦電気が中性である物質である。
好ましくは、前記等電位源との電気的な接続は、前記信号監視素子又はロード抵抗によって実現される。
2.当該タッチセンサは、構造が簡単であり、作製しやすいメリットを有し、携帯電話やタブレットなどのスマート機器及びHMIに適用されることができる。
ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレンは、いずれも本発明のタッチ層10に適用可能なものであり、電子に対する取込み能力が上記した順でだんだん強くなる。紙幅の関係で、使用可能な全ての材料を例示することができないため、ここでは、参照として、いくつかの具体的なポリマー材料を例示した。勿論、これらの具体的な材料は、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者は、発明の示唆で、これらの材料の摩擦帯電の特性に応じて、類似する他の材料を容易に選択することができるだろう。

Claims (31)

  1. タッチ層と、一端が等電位源に電気的に接続される検知電極層と、信号監視素子とを備え、
    前記検知電極層は、前記タッチ層の下面に貼り合わせられ、
    前記検知電極層は、前記信号監視素子に電気的に接続されることを特徴とする単電極タッチセンサ。
  2. 前記タッチ層は、単層の薄層又は薄膜であり、厚さが100nm-1mmであることを特徴とする請求項1に記載の単電極タッチセンサ。
  3. 前記厚さは500nm-800μmであることを特徴とする請求項2に記載の単電極タッチセンサ。
  4. 前記タッチ層は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリイソプチレン、ポリウレタン弾性スポンジ、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルブチラール、ポリクロロプレン、天然ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリジフェノールカーボネート、塩化ポリエーテル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラフルオロエチレンから選択されたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  5. 前記タッチ層の上面の全部又は一部に、マイクロナノ構造が設けられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  6. 前記マイクロナノ構造は、ナノワイヤ、ナノ粒子、ナノロッド、ナノチューブ、ナノフラワー、又はこれらの構成からなるアレイであることを特徴とする請求項5に記載の単電極タッチセンサ。
  7. 前記マイクロナノ構造は、線状、立方体又は四角錐セルからなるアレイであり、各セルのサイズは10nm-50μmであることを特徴とする請求項5に記載の単電極タッチセンサ。
  8. 前記検知電極層は、金属、合金、導電酸化物及び有機物導体から選択されたものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  9. 金属は、金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム又はセレンであり、
    前記合金は、金、銀、白金、アルミニウム、ニッケル、銅、チタン、クロム及びセレンから選択された1種又は複数種からなる合金であり、前記導電酸化物は、酸化インジウム・スズITOであり、
    前記有機物導体は、ポリピロール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフタロシアニン系化合物、ポリアニリン及び/又はポリチオフェンであることを特徴とする請求項8に記載の単電極タッチセンサ。
  10. 前記検知電極層は、平板、シート又は薄膜であり、前記薄膜は、厚さが10nm-5mmであることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  11. 前記検知電極層は、前記タッチ層の下面に貼り合わせる若干の独立した電極セルからなり、各前記電極セルは、ともに前記信号監視素子に電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  12. 各前記電極セルは、規則又は非規則のパターンであり、各前記電極セルのサイズ及び形状は同じであるか、または異なることを特徴とする請求項11に記載の単電極タッチセンサ。
  13. 前記信号監視素子は、若干の信号監視セルを備え、各前記信号監視セルは同じであるか、または異なることを特徴とする請求項11又は12に記載の単電極タッチセンサ。
  14. 前記タッチ層は、若干のタッチセルからなり、前記独立した電極セルは、前記タッチセルの下面に貼り合わせられることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  15. 各前記タッチセルは、独立して、あるいは一部が接続して、パターン配列を形成したものであり、
    各前記タッチセルは同じであるか、または異なることを特徴とする請求項14に記載の単電極タッチセンサ。
  16. 前記タッチセルは、形状及びサイズが前記電極セルとほぼ同じであり、各タッチセルの下面に、1つの前記電極セルを対応的に貼り合わせたことを特徴とする請求項14又は15に記載の単電極タッチセンサ。
  17. 前記タッチセンサは、隣り合う前記電極セルと、隣り合う前記タッチセルとの間の間隔を充填するための隔離層を更に備えることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  18. 前記隔離層は、摩擦電気が中性である物質であることを特徴とする請求項17に記載の単電極タッチセンサ。
  19. 前記タッチ層及び検知電極層は、硬質材料又はフレキシブル材料であることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  20. 前記等電位源は、接地され、または外部の補償回路によって提供されることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  21. 前記等電位源との電気的な接続は、前記信号監視素子又はロード抵抗によって実現されることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサ。
  22. 前記ロード抵抗は、抵抗値が1MΩ-200MΩであることを特徴とする請求項21に記載の単電極タッチセンサ。
  23. 前記ロード抵抗を2以上備え、各ロード抵抗は同じであるか、または異なることを特徴とする請求項21又は22に記載の単電極タッチセンサ。
  24. 請求項1乃至23のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサに合わせて使用されるタッチペンであって、
    前記タッチ層に接触する接点を含み、接点の材料の摩擦電気特性が、前記タッチ層材料の摩擦電気特性と異なることを特徴とするタッチペン。
  25. 前記接点の材料は、絶縁体、半導体又は導体であることを特徴とする請求項24に記載のタッチペン。
  26. 前記絶縁体は、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエステル又はポリイソプチレンであることを特徴とする請求項25に記載のタッチペン。
  27. 前記接点と前記タッチ層とが接触する表面のサイズは、前記検知電極層における電極セルと前記タッチ層との貼合部分のサイズよりも大きいか、あるいはほぼ同じであることを特徴とする請求項24乃至26のいずれか1項に記載のタッチペン。
  28. 請求項1乃至23のいずれか1項に記載の単電極タッチセンサを作製するための作製方法であって、
    (1)タッチ層を用意するステップと、
    (2)必要な検知電極層を用意し、信号監視素子の一方の入力端に電気的に接続するステップと、
    (3)信号監視セルの他方の入力端を等電位源に電気的に接続するステップと、
    (4)タッチ層を検知電極層の上面に貼り合わせ、両者を密着に接触させるステップと、
    を含むことを特徴とする作製方法。
  29. ステップ(2)において、複数の電極セルをパターニングして配列し、各前記電極セルを共に前記信号監視セルに電気的に接続することを特徴とする請求項28に記載の作製方法。
  30. 前記検知電極層は、金属材料であり、ステップ(2)において、タッチ層の下面に、堆積、マグネトロンスパッタリング、蒸着又は印刷プリント技術によって、前記検知電極層を作製し、この検知電極層を信号監視素子の一方の入力端に電気的に接続するとともに、ステップ(4)を省略することを特徴とする請求項28又は29に記載の作製方法。
  31. ステップ(3)の後に、前記検知電極層と等電位源との間にロード抵抗を接続し、このロード抵抗を前記信号監視素子に並列に又は直列に接続するステップ(3-1)を更に含むことを特徴とする請求項28乃至30に記載の作製方法。
JP2016533784A 2013-08-12 2014-02-18 単電極タッチセンサ Active JP6353535B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310349759.6A CN103777803B (zh) 2013-08-12 2013-08-12 一种单电极触摸传感器及其制备方法
CN201310349759.6 2013-08-12
PCT/CN2014/072191 WO2015021761A1 (zh) 2013-08-12 2014-02-18 一种单电极触摸传感器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016535894A true JP2016535894A (ja) 2016-11-17
JP6353535B2 JP6353535B2 (ja) 2018-07-04

Family

ID=50570137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016533784A Active JP6353535B2 (ja) 2013-08-12 2014-02-18 単電極タッチセンサ

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3035398B1 (ja)
JP (1) JP6353535B2 (ja)
KR (2) KR102016399B1 (ja)
CN (1) CN103777803B (ja)
WO (1) WO2015021761A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016528636A (ja) * 2013-08-13 2016-09-15 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 相互作用感知
CN109144302A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其触控方法、触控装置
JP2020137192A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 国立大学法人東海国立大学機構 発電装置
JP2023505306A (ja) * 2019-12-06 2023-02-08 王▲ジュエ▼ 自己発電型電力供給装置

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10042446B2 (en) 2013-08-13 2018-08-07 Samsung Electronics Company, Ltd. Interaction modes for object-device interactions
CN104426412B (zh) * 2013-08-20 2019-02-05 北京纳米能源与系统研究所 一种基于皮肤的电信号输出装置和电信号输出方法
CN105811955B (zh) * 2014-12-29 2020-01-31 北京纳米能源与系统研究所 基于摩擦起电的智能按键、智能键盘和触摸笔
CN104614065A (zh) * 2015-01-21 2015-05-13 北京科技大学 一种自驱动阵列式振动传感器及其制备方法
CN106153127B (zh) * 2015-03-30 2023-09-19 纳米新能源(唐山)有限责任公司 电子烟气动传感器、气流处理装置及电子烟
CN104873200A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种用于检测人体运动的柔性传感器及制备方法
US9548733B2 (en) * 2015-05-20 2017-01-17 Ford Global Technologies, Llc Proximity sensor assembly having interleaved electrode configuration
CN106612078B (zh) * 2016-01-29 2019-10-22 北京纳米能源与系统研究所 以导电液体为电极的摩擦电发电机、发电方法和传感器
TWI585380B (zh) 2016-02-04 2017-06-01 國立清華大學 定址式感測元件及其製造方法
WO2017162586A1 (de) * 2016-03-23 2017-09-28 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Bedieneinheit für ein gerät, insbesondere für eine fahrzeugkomponente
WO2018002752A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 Sabic Global Technologies B.V. Triboelectric sensors
CN106901715B (zh) * 2016-07-05 2023-10-27 纳智源科技(唐山)有限责任公司 生理信号采集传感带及其应用
CN106206640B (zh) * 2016-08-30 2023-08-11 北京科技大学 一种结合摩擦发电机与阻变存储器的触摸传感记忆器件
CN106608612B (zh) * 2016-10-13 2018-08-10 北京纳米能源与系统研究所 主动式触觉传感器
CN106655876B (zh) * 2016-12-06 2019-04-02 北京科技大学 自引发报警及指纹定位获取系统
WO2018127839A2 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Sabic Global Technologies B.V. Triboelectric sensor with haptic feedback
CN108336989A (zh) * 2017-01-18 2018-07-27 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电烹饪器及其感应装置
WO2018211314A1 (en) * 2017-05-19 2018-11-22 Sabic Global Technologies B.V. Triboelectric sensor
CN113650023A (zh) * 2017-07-21 2021-11-16 北京纳米能源与系统研究所 自主感知的柔性机器人及其应用
CN109427955B (zh) * 2017-08-31 2023-04-25 北京纳米能源与系统研究所 自驱动多级传感器及其制备方法、传感方法及电子皮肤
CN111356953A (zh) * 2017-12-29 2020-06-30 深圳市柔宇科技有限公司 自供电可触摸电致变色薄膜
KR102178160B1 (ko) * 2018-02-13 2020-11-13 서울대학교산학협력단 대전과 정전기 유도 현상을 이용한 웨어러블 입출력 장치
CN108762525B (zh) * 2018-05-14 2024-02-09 苏州大学 自供电六轴传感器及其制造方法
CN108844841A (zh) * 2018-06-29 2018-11-20 东华大学 刺针磨损程度的检测装置及采用该检测装置的检测方法
US11965755B2 (en) 2018-10-15 2024-04-23 National University Of Singapore Triboelectric sensor and control system
CN109738105B (zh) * 2018-12-17 2022-06-03 浙江清华柔性电子技术研究院 监测冲击波强度的皮肤电子器件
CN109799904A (zh) * 2018-12-27 2019-05-24 西安交通大学 一种基于pvc凝胶驱动的触觉反馈结构及其制作方法和应用
KR20200114673A (ko) * 2019-03-29 2020-10-07 엘지디스플레이 주식회사 자가 동력 활력 징후 센서 및 이를 이용한 활력징후 모니터링 시스템
CN110310470B (zh) * 2019-06-24 2020-11-27 北京科技大学 一种滑动静电式波纹网状集成控制装置及制备方法
KR102236099B1 (ko) 2019-10-25 2021-04-05 삼성전기주식회사 멀티 터치의 위치 식별이 가능한 터치 센싱 장치 및 전자 기기
CN111309196B (zh) * 2020-03-12 2022-08-09 湖南锐阳电子科技有限公司 可重构的电容触控阵列及其重构方法
CN111537114A (zh) * 2020-04-24 2020-08-14 北京纳米能源与系统研究所 全纳米纤维电子皮肤及其应用装置
CN111982379B (zh) * 2020-07-31 2022-08-16 鹏城实验室 一种连续型弹性触觉传感器及其检测方法
CN112039366B (zh) * 2020-09-10 2023-07-14 西南大学 一种基于订书机模型的倍频式摩擦纳米发电机及发电方法
CN113427500A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 上海大学 一种软体机器人形触多模态自供能柔性感知系统
EP4167065A4 (en) * 2021-08-25 2024-04-24 Seoul Nat Univ R&Db Foundation TRIBRESISTIVE TOUCH SENSOR
KR20230046788A (ko) 2021-09-30 2023-04-06 재단법인대구경북과학기술원 마찰 대전 터치 센서, 마찰 대전 터치 센서의 구동 방법, 및 전자 기기
CN115014180B (zh) * 2022-05-05 2023-04-07 厦门大学 一种触摸定位传感器制作方法及触摸定位传感器
CN115014583B (zh) * 2022-05-24 2023-10-20 深圳大学 一种摩擦电触觉传感器及其制备方法
FR3142637A1 (fr) * 2022-11-25 2024-05-31 Gammao Matériau et système triboélectriques

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239808A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Sony Corp 表面電位センサ
JP2008190902A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Osaka Univ 物体検知センサ
JP2009157698A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Pentel Corp 座標入力装置の入力ペン
JP2011181057A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Eturbotouch Technology Inc 単層容量式タッチ装置
JP2012108895A (ja) * 2010-10-28 2012-06-07 Mitsubishi Pencil Co Ltd 情報入力用ペン
JP3176454U (ja) * 2012-01-20 2012-06-21 君達科技(香港)有限公司 絶縁タッチペン
JP2012181815A (ja) * 2011-02-07 2012-09-20 Sony Corp 透明導電性素子、入力装置、電子機器および透明導電性素子作製用原盤
JP2012238304A (ja) * 2011-04-21 2012-12-06 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh 入力装置および位置決定方法
US20130049531A1 (en) * 2011-08-30 2013-02-28 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric Generator

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201607716U (zh) * 2010-01-14 2010-10-13 通泰积体电路股份有限公司 电容式触控感测装置
CN102141865B (zh) * 2010-02-02 2012-11-28 展触光电科技股份有限公司 单层投射电容式触控面板及其制造方法
US20110234557A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Chang-Jing Yang Electrophoretic display device and method for driving same
CN102126321A (zh) * 2010-12-21 2011-07-20 苏州禾盛新型材料股份有限公司 Pet透明导电复合板材
US20130155001A1 (en) * 2011-12-19 2013-06-20 Esat Yilmaz Low-Resistance Electrodes
CN102683573A (zh) * 2012-05-09 2012-09-19 纳米新能源(唐山)有限责任公司 纳米发电机、纳米发电机组及其自供电系统
CN202815751U (zh) * 2012-09-21 2013-03-20 深圳市汇顶科技有限公司 触摸笔
CN103023371B (zh) * 2012-12-10 2015-04-29 北京大学 一种微纳集成发电机及其制备方法
CN102968241B (zh) * 2012-12-24 2015-06-10 江西联创电子股份有限公司 一种具有遮盖层的ogs玻璃制作方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004239808A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Sony Corp 表面電位センサ
JP2008190902A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Osaka Univ 物体検知センサ
JP2009157698A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Pentel Corp 座標入力装置の入力ペン
JP2011181057A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Eturbotouch Technology Inc 単層容量式タッチ装置
JP2012108895A (ja) * 2010-10-28 2012-06-07 Mitsubishi Pencil Co Ltd 情報入力用ペン
JP2012181815A (ja) * 2011-02-07 2012-09-20 Sony Corp 透明導電性素子、入力装置、電子機器および透明導電性素子作製用原盤
JP2012238304A (ja) * 2011-04-21 2012-12-06 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh 入力装置および位置決定方法
US20130049531A1 (en) * 2011-08-30 2013-02-28 Georgia Tech Research Corporation Triboelectric Generator
JP3176454U (ja) * 2012-01-20 2012-06-21 君達科技(香港)有限公司 絶縁タッチペン

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016528636A (ja) * 2013-08-13 2016-09-15 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 相互作用感知
JP2016528637A (ja) * 2013-08-13 2016-09-15 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 相互作用感知
US10318090B2 (en) 2013-08-13 2019-06-11 Samsung Electronics Company, Ltd. Interaction sensing
CN109144302A (zh) * 2017-06-28 2019-01-04 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其触控方法、触控装置
CN109144302B (zh) * 2017-06-28 2020-03-13 京东方科技集团股份有限公司 触控面板及其触控方法、触控装置
US10884559B2 (en) 2017-06-28 2021-01-05 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Touch panel, touch method of the same, and touch apparatus
JP2020137192A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 国立大学法人東海国立大学機構 発電装置
JP7308509B2 (ja) 2019-02-15 2023-07-14 国立大学法人東海国立大学機構 発電装置
JP2023505306A (ja) * 2019-12-06 2023-02-08 王▲ジュエ▼ 自己発電型電力供給装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180053772A (ko) 2018-05-23
EP3035398A1 (en) 2016-06-22
JP6353535B2 (ja) 2018-07-04
CN103777803A (zh) 2014-05-07
EP3035398A4 (en) 2017-05-31
WO2015021761A1 (zh) 2015-02-19
KR102016399B1 (ko) 2019-08-30
CN103777803B (zh) 2017-04-19
KR20160071367A (ko) 2016-06-21
EP3035398B1 (en) 2020-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6353535B2 (ja) 単電極タッチセンサ
KR101804416B1 (ko) 슬라이드 마찰식 발전기, 발전 방법 및 벡터 변위 센서
JP6298155B2 (ja) 単電極摩擦式ナノ発電機、発電方法及び自己駆動の追跡装置
JP6356791B2 (ja) スライド摩擦式発電機、発電方法及びベクトル変位センサ
WO2015024369A1 (zh) 一种基于皮肤的电信号输出装置和电信号输出方法
US9727031B2 (en) Pressure sensor including a pressure sensitive material for use with control systems and methods of using the same
CN103411710B (zh) 一种压力传感器、电子皮肤和触屏设备
Chun et al. Single-layer graphene-based transparent and flexible multifunctional electronics for self-charging power and touch-sensing systems
WO2010095581A1 (ja) マルチ積層変形センサ
CN110954251A (zh) 一种压容和压阻耦合的接近感知与接触力传感器
CN206291983U (zh) 一种用于触摸检测的电子皮肤
CN106525296A (zh) 一种用于触摸检测的电子皮肤
WO2015158302A1 (zh) 基于静电感应的传感器、发电机、传感方法与发电方法
CN105067161A (zh) 匀强电场型机器人触觉传感器及其检测方法
CN115112272A (zh) 一种柔性力传感器、柔性力/磁场复合传感器及机器人
Li et al. Electrohydrodynamic (EHD) inkjet printing flexible pressure sensors with a multilayer structure and periodically patterned Ag nanoparticles
KR20170141019A (ko) 유연한 소재를 이용한 터치 압력 검출 센서
TWI585440B (zh) 靜電感測器
WO2012115502A1 (en) A photovoltaic device with an integrated sensor
TW201629524A (zh) 靜電感測器
WO2016103887A1 (ja) 圧力センサ
CN105807144B (zh) 静电计
TWI585441B (zh) 靜電感測器
KR20190044214A (ko) 돔 부를 포함하는 센서 또는 에너지 생성장치, 그 센서 또는 에너지 생성장치의 제조방법
Xu et al. River valley-inspired, high-sensitivity, and rapid-response capacitive three-dimensional force tactile sensor based on U-shaped groove structure

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160829

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170515

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170815

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180125

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20180214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180518

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6353535

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250