KR101255451B1

KR101255451B1 - 감압센서

Info

Publication number: KR101255451B1
Application number: KR1020117009706A
Authority: KR
Inventors: 슈조 오쿠무라; 료메이 오모테; 요시히로 가이; 유이치로 다카이
Original assignee: 니혼샤신 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2013-04-17
Also published as: EP2330395A4; JPWO2010035615A1; EP2330395A1; TW201027054A; CN102165298A; KR20110073546A; CN102165298B; JP4824831B2; WO2010035615A1; US20110198712A1; TWI475199B

Abstract

한 쌍의 전극(16a·16b)과, 적어도 하나의 전극을 배치하는 기재필름(31)과, 기재필름(31)에 대향하는 상부 필름(6)과, 한 쌍의 전극(16a·16b)을 피복 가능하게 배치함과 아울러, 가해진 가압력에 의해 전기특성이 변화하는 감압잉크층(30)과, 기재필름(31)과 상부 필름(6)과의 사이에 개재하는 점착성을 가지는 스페이서(10)를 구비한 감압센서(40).

Description

감압센서 {PRESSURE SENSOR}

본 발명은 면에 가해진 외력 가운데, 당해 면에 수직인 방향성분의 압력분포를 측정하기 위한 감압센서에 관한 것이다.

종래, 어느 면에 가해진 외력의 압력을 분포하는 감압센서로서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 구성의 센서를 들 수 있다. 이러한 센서는, 특허문헌 1의 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 2매의 필름을 스페이서로 이간시킴과 아울러 공기층을 개재하도록 적층하고, 상부 필름에 상부 전극, 하부 필름에 하부 전극을 배치하며, 양자간에 감압잉크층을 배치한 구성이다.

상부 필름에 압력이 가해지면, 압력이 가해지고 있는 부분에서 상부 전극 및 하부 전극이 상하방향으로 도통(導通)상태가 되기 때문에, 그 교차점에 대응하는 하부 전극에만 출력이 얻어져 압력분포의 검출을 행하도록 구성되어 있다. 당해 감압센서를, 예를 들면 차량용 시트의 내부에 마련함으로써, 당해 시트에 승무원이 앉아 있는지를 판단함과 아울러, 압력분포로부터 승무원의 체격을 판단할 수 있다.

즉, 특허문헌 1에 개시한 감압센서는 상부 및 하부의 필름과의 사이에 공기층을 마련하기 위해서 스페이서를 배치한다. 그리고, 압력이 가해졌을 때에, 감압잉크층을 통하여 양(兩) 전극이 접촉함과 아울러, 감압잉크층에 가해지는 압력에 따른 저항값의 변동에 의해 압력을 측정하는 것이다.

그러나, 경년(經年)의 사용에 의해 필름이 열화해 가면, 상부 필름이 늘어뜨려지는 등의 문제에 의해, 감압잉크층과 전극의 접촉을 하중에 의해서 제어하는 것이 곤란했다. 이 때문에, 하중에 의한 감압잉크층과 전극간의 저항값의 재현성은 낮아, 압력을 고정밀도로 측정하는 것이 곤란했다. 또, 상기 구성의 감압센서에서는 필름의 면의 대부분에 전극을 배치하도록 구성되어 있기 때문에, 감압센서의 투과성은 뒤떨어져 있었다.

또, 이러한 문제를 해소하기 위해서 본 출원인은, 하부 필름에 한 쌍의 전극을 마련하고, 당해 한 쌍의 전극을 피복하도록 감압도전 잉크층으로 피복하는 구성의 감압센서를 출원하고 있다. 이러한 감압센서는 하부 필름에 한 쌍의 전극이 마련되고, 상층 필름에 마련되어 있는 감압도전 잉크층은 통상시에 전극을 피복하고 있으므로, 공기층을 형성하기 위한 스페이서를 배치할 필요가 없다. 따라서, 전극설치형상에 따라 임의의 형상의 센서로 할 수 있다. 그리고, 한 쌍의 전극을 프레임 상태로 구성함으로써, 감압센서의 중앙 부분이 투과성을 가지도록 구성할 수 있기 때문에, 이 부분에 터치패널 등을 배치할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개2002-48658호 공보

그러나, 이러한 구성의 감압센서에서는, 작은 하중에서는 하중에 의한 감압도전 잉크층의 저항값 변화가 작기 때문에, 감압도전 잉크층과 전극 사이에 흐르는 전류의 양은 대략 일정하여, 압력검출을 고정밀도로 행하는 것은 곤란했다.

또, 하중이 걸리지 않는 경우에도 한 쌍의 전극간에는 도전성이 있기 때문에, 쓸데없는 전력을 소비하게 되어 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제는, 상기 문제를 해결하여, 작은 하중에서도 압력을 검출할 수 있고, 또한 소비전력의 낭비를 없게 할 수 있는 감압센서를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 구성의 감압센서를 제공한다.

본 발명의 감압센서의 제1 특징구성은, 한 쌍의 전극과, 적어도 하나의 전극을 배치하는 기재(基材)필름과, 상기 기재필름에 대향하는 상부 필름과, 상기 한 쌍의 전극을 피복 가능하게 배치함과 아울러, 가해진 가압력에 의해 전기특성이 변화하는 감압잉크층과, 상기 기재필름과 상기 상부 필름과의 사이에 개재하는 점착성을 가지는 스페이서를 구비한 점에 있다.

본 구성에 의하면, 기재필름과 상부 필름과의 사이에 한 쌍의 전극과 감압잉크층을 배치할 수 있다. 점착성을 가지는 스페이서는 기재필름과 상부 필름과의 사이에 개재한다. 이 때문에, 당해 스페이서를 한 쌍의 전극 및 감압잉크층의 사이에 배치할 수 있다.

이 경우, 당해 스페이서에 의해, 통상시에는, 감압잉크층과 한 쌍의 전극을 격리된 상태로 한다. 또, 예를 들면 상부 필름이 시간 경과에 의해 휘었다고 해도, 점착성을 가지는 스페이서에 의해서 감압잉크층과 한 쌍의 전극은 직접 접촉하지 않기 때문에, 전극간은 감압잉크층을 통하여 도통하지 않는다.

한편, 가압력이 가해지면, 감압잉크층과 한 쌍의 전극간은 용이하게 접촉하고, 전극간은 감압잉크층을 통하여 도통한다. 따라서, 감압잉크층과 전극간과의 저항값을 하중에 의해서 제어하는 것이 가능하고, 저하중이어도 확실히 센싱을 행할 수 있다.

또, 스페이서의 점착성에 의해 감압잉크층과 한 쌍의 전극이 적층 유지되어 있으므로, 적층공정이나 조립공정을 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 제2 특징구성은, 상기 스페이서가 상기 한 쌍의 전극에서 상하로부터 끼워 넣어진 점에 있다.

본 구성에 의하면, 한 쌍의 전극을 상하로 배치하기 때문에, 각 전극을 기재필름과 상부 필름에 각각 배치할 수 있다.

본 구성에서는, 가압력을 가한 경우, 눌러 내린 방향을 따라서 한 쌍의 전극 및 스페이서가 배치되게 된다. 이 때문에, 눌러 내린 경우에는, 감압잉크층과 한 쌍의 전극간을 확실히 접촉시킬 수 있다.

본 발명의 제3 특징구성은, 상기 기재필름에 한 쌍의 전극을 배치한 점에 있다.

본 구성에 의하면, 한 쌍의 전극을 기재필름에 병설할 수 있기 때문에, 감압센서의 두께 치수를 억제할 수 있다.

본 발명의 제4 특징구성은, 상기 스페이서가, 구형도(球形度)가 0.85 ~ 0.98이고, 평균 입자지름은 3㎛ ~ 40㎛의 필러(filler)를 함유한 점에 있다.

본 구성에 의하면, 스페이서의 점착성이 적당히 설정되어 있으므로, 보다 확실히 센싱을 행할 수 있다.

본 발명의 제5 특징구성은, 상기 스페이서의 재질이 부가반응형(付加反應型) 액상 실리콘계의 수지로 이루어지는 점에 있다.

본 구성에 의하면, 유연성 및 고무탄성이 풍부한 점착성을 가지는 스페이서가 되기 때문에, 가압력이 용이하게 전해지므로, 저하중이라도 보다 확실히 센싱을 행할 수 있다.

본 발명의 제6 특징구성은, 상기 전극을 카본으로 피복한 점에 있다.

본 구성에 의하면, 카본의 피막에 의해서 전극을 보호할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기재필름과 상부 필름과의 사이에 한 쌍의 전극과 감압잉크층을 배치할 수 있다. 점착성을 가지는 스페이서는 기재필름과 상부 필름과의 사이에 개재한다. 이 때문에, 당해 스페이서를 한 쌍의 전극 및 감압잉크층의 사이에 배치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 감압센서의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 (a)가 감압센서의 개략 구성을 나타낸 평면도이며, (b)가 (a)에서 나타낸 감압잉크층의 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 3은 (a)가 감압센서의 개략 구성을 나타낸 평면도이며, (b)가 (a)에서 나타낸 한 쌍의 전극의 변형예를 나타낸 평면도이고, (c)가 (a)에서 나타낸 한 쌍의 전극의 제2 변형예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 감압잉크층을 한쪽의 전극에만 배치한 경우의 개략도이다.
도 5는 한쪽의 전극의 표면을 카본층으로 피복한 경우의 개략도이다.
도 6은 다른 실시형태의 감압센서의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 다른 실시형태의 감압센서에서의 전극의 표면을 카본층으로 피복한 경우의 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 근거하여 설명한다.

감압센서는 휴대전화기, 스마트폰, PDA, 카내비게이션 장치, 디지탈카메라, 디지털 비디오 카메라, 유기기(遊技機) 등의 전자기기에 조립된다. 본 실시형태에서는 당해 전자기기로서 휴대전화기를 예시한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 휴대전화기(1)는 합성수지제의 케이스(2)와, 케이스(2)에 설치된 액정 또는 유기EL 등의 표시부를 가지는 표시장치(3)와, 표시장치(3)의 위에 설치된 감압센서(40)와, 감압센서(40)의 위에 설치된 보호패널(4)을 구비하고 있다. 보호패널(4) 및 감압센서(40)는 표시장치(3)의 설치위치에 맞추어 형성된 케이스(2)의 오목부에 케이스(2)의 상면과 보호패널(4)의 상면을 대략 일치시키도록 하여 수납되어 있다.

보호패널(4)은 평면시(平面視) 직사각형 형상을 가진다. 보호패널(4)의 상면은 표시장치(3)의 표시부를 외부로부터 시인(視認)할 수 있다. 또한 보호패널(4)은 그 표시부에 대응하여 형성된 투명한 표시창부(8)와, 내부를 은폐할 수 있고, 표시창부(8)의 가장자리에 형성된 가식부(加飾部)(9)를 구비한다. 보호패널(4)은 보호패널(4)에 대한 터치조작에 근거하여, 그 조작위치가 되는 X-Y좌표를 검지하는 소위 터치입력기능을 구비하는 것과, 그 터치입력기능을 구비하지 않은 것을 선택할 수 있고, 또, 터치입력기능을 구비하는 것에서는 저항막 방식, 정전용량 방식 및 전자유도 방식 등으로부터 선택할 수 있다.

감압센서(40)는 한 쌍의 전극(16a·16b)과, 적어도 하나의 전극을 배치하는 기재필름(31)과, 기재필름(31)에 대향하는 상부 필름(6)과, 한 쌍의 전극(16a·16b)을 피복 가능하게 배치함과 아울러, 가해진 가압력에 의해 전기특성이 변화하는 감압잉크층(30)과, 기재필름(31)과 상부 필름(6)과의 사이에 개재하는 점착성을 가지는 스페이서(10)를 구비한다.

본 구성에 의하면, 기재필름(31)과 상부 필름(6)과의 사이에 한 쌍의 전극(16a·16b)과 감압잉크층(30)을 배치할 수 있다. 스페이서(10)는 기재필름(31)과 상부 필름(6)과의 사이에 개재한다. 이 때문에, 당해 스페이서(10)를 한 쌍의 전극(16a·16b) 및 감압잉크층(30)의 사이에 배치할 수 있다.

이 경우, 당해 스페이서(10)에 의해, 통상시에는, 감압잉크층(30)과 한 쌍의 전극(16a·16b)을 격리된 상태로 한다. 또, 예를 들면 상부 필름(6)이 시간 경과에 의해 휘었다고 해도, 점착성을 가지는 스페이서(10)에 의해서 감압잉크층(30)과 한 쌍의 전극(16a·16b)은 직접 접촉하지 않는다.

한편, 가압력이 가해지면, 감압잉크층(30)과 한 쌍의 전극(16a·16b)간은 용이하게 접촉하고, 전극간은 감압잉크층(30)을 통하여 도통하여, 감압잉크층(30)과 전극간과의 저항값을 하중에 의해서 제어하는 것이 가능하게 된다.

본 실시형태에서는, 스페이서(10)가 한 쌍의 전극(16a·16b)에서 상하로부터 끼워 넣어지도록 구성하는 경우에 대해서 설명한다. 이 경우, 한 쌍의 전극(16a·16b)을 상하로 배치하기 위해, 각 전극을 기재필름(31)과 상부 필름(6)에 각각 배치한다.

기재필름(31)은 표시장치(3) 및 표시창부(8)에 대응하여, 중앙에 개구(7)가 형성되어 있다. 개구(7)를 둘러싸도록 하여, 기재필름(31)의 상면에 한 쌍의 전극(16a·16b)이 환상(環狀)으로 형성되어 있다. 감압잉크층(30)은 한 쌍의 전극(16a·16b)을 덮도록 하여 개구(7)에 맞추어 환상으로 상부 필름(6)의 저면에 형성되어 있다.

점착성을 가지는 스페이서(10)의 재질로서는 엑폭시 아크릴레이트계나 우레탄 아크릴레이트계 등의 투명한 광경화형 수지나, 실리콘계, 폴리에스테르계나 엑폭시계 등의 투명한 열경화형 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 유연성 및 고무탄성을 가지는 부가반응형 액상 실리콘이 바람직하다.

부가반응형 액상 실리콘의 구체적인 예로서는, 1분자 중에 비닐기와 H-Si기의 양쪽을 가지는 일액성의 실리콘 또는 말단 혹은 측쇄(側鎖)에 2개 이상의 H-Si기를 가지는 이액성의 실리콘 등을 들 수 있다.

또한, 스페이서(10)에는 필러를 함유시키는 것이 바람직하다. 필러의 예로서는, 평균 입자지름 수십㎛의 구상(球狀) 알루미나 분말을 들 수 있다. 알루미나 분말은 어느 방법으로 제조된 것이라도 되지만, 입자지름분포의 제어 및 입자형상제어의 점으로부터 수산화 알루미늄 분말의 화염용사법(火炎溶射法)이 바람직하다. 분말의 결정구조는 단결정체, 다결정체 중 어느 것이라도 된다. 분말의 입도(粒度)조정은 분말의 분급(分級)·혼합조작에 의해서 행할 수 있다.

필러는 구형도가 0.85 ~ 0.98이고, 평균 입자지름은 3㎛ ~ 40㎛가 바람직하다(3㎛ 이하의 입자가 수% ~ 수십% 함유되어 있어도 평균 입자지름이 3㎛ 이상이면 된다). 구형도가 0.85 미만이면 분말의 유동성이 저하하여 스페이서 내에서 필러가 편석(偏析)해 버린다. 또, 구형도가 0.98 초과하는 경우는, 밀도가 높아져 버리기 때문에, 스페이서로 했을 때의 점착성이 소실되기 쉬워진다.

평균 입자지름이 3㎛ 미만에서는 구형도를 만족하고 있어도 스페이서의 점착성이 저하한다. 또, 평균 입자지름은 3㎛ 이상이라도 평균 입자지름이 1㎛ 이하의 입자가 15% 초과에서는 점착성이 부족한 스페이서가 된다. 한편, 평균 입자지름이 40㎛ 초과하면, 스페이서(10) 표면의 요철이 현저하게 커져, 스페이서 그 자체가 딱딱하게 되어 취급하기 어려워진다.

스페이서(10)는 필요에 따라서 각종의 경화제나 그 외의 첨가제를 적절히 배합해도 된다. 경화제나 그 외의 첨가제를 적절히 배합함으로써 부가반응에 의해서 형성되는 가교(架橋)밀도를 조정할 수 있으며, 이것에 의해서, 스페이서(10)의 유연성을 조정할 수 있기 때문이다.

스페이서(10)의 두께는 0.2 ~ 500㎛, 특히 0.5 ~ 100㎛가 바람직하다. 스페이서(10)의 평면 형상은 다각형, 원형, 타원형 등의 임의의 형상을 이용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것이 아니고, 또한 점착하기 쉽게 하기 위해서, 수십㎛ 정도의 요철을 형성하는 것이 바람직하다.

부가반응형 액상 실리콘의 스페이서의 경우, 롤 밀(roll mill), 니더(kneader), 밴버리 믹서(banbury mixer) 등의 혼합기를 이용하여 원료를 혼합한 후, 닥터 블레이드법(doctor blade method)·압출법·프레스법·캘린더 롤법(calendar roll method) 등을 이용하여 성형하고, 열풍 건조기, 원적외 건조기, 마이크로파 건조기 등을 이용하여 100℃ 전후의 온도로 가류(加硫)함으로써 제조된다.

구형도는 SEM 사진 중의 입자상으로부터 입자의 투영면적(S1)과 주위 길이를 측정하고, 주위 길이에 대응하는 정원(正圓)의 면적(S2)을 계산하며, S1/S2를 그 입자의 구형도로서 표시한다. 이것을 임의로 선택된 50개의 입자에 대해서 측정하여, 그 평균값을 구형도로 한다.

점착성의 유무는 180도에서의 박리시험에 의해 행하고, 박리하는데 25㎜의 폭으로 환산하여 적어도 0.008N의 하중을 필요로 하는 경우, 점착성이 있다고 판단한다. 또한, 점착성은 스페이서(10) 뿐만 아니라 그 이외의 개소에 마련해도 된다.

감압잉크층(30)은 보호패널(4)을 케이스(2)에 끼워넣은 상태에서는, 지지부(2a)와 보호패널(4)의 이면 주연부와의 사이에 개재되는 것으로, 보호패널(4)에 대한 가압조작의 검출(Z좌표의 검지)을 가능하게 한다.

감압잉크층(30)은 각 전극(16a·16b)을 각각 다르게 피복하도록 구성해도 된며(도 1), 각 전극(16a·16b)의 어느 한쪽을 피복하도록 구성해도 된다(도 4).

또, 감압잉크층(30)을, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 지지부(2a)에 따른 폭 0.2 ~ 20㎜의 환상으로 형성함으로써, 보호패널(4)을 가압조작했을 경우에는, 가압조작위치에 관계없이, 보호패널(4)에 대한 압력이 감압잉크층(30)에 걸려, 감압잉크층(30)이 도통하게 된다. 따라서, 보호패널(4)에 대한 가압조작의 안정성이 좋고 확실히 검출할 수 있다.

감압잉크층(30)은 가압력의 크기에 따라 저항값이 변화하는 아날로그형이다.

감압잉크층(30)의 재료로서는, 1개 이상의 금속, 다른 도전성 또는 반도체의 원소 및 산화물 또는 도전성 또는 반도체의 유기 또는 무기 폴리머를 이용할 수 있다. 보다 상세하게는, 티타늄(titanium), 탄탈룸(tantalum), 지르코늄(zirconium), 바나듐(vanadium), 니오븀(niobium), 하프늄(hafnium), 알루미늄, 실리콘, 주석, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 납, 망간, 베릴륨(berylium), 철, 코발트, 니켈, 백금, 팔라듐(palladium), 오스뮴(osmium), 이리듐(iridium), 레늄(rhenium), 테크네튬(technetium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 금,은, 카드뮴, 동, 아연, 게르마늄, 비소, 안티몬, 비스무트(bismuth), 붕소, 스칸듐(scandium) 및 란타니드(lanthanide)와 악티니드(actinide) 계열의 금속의 하나 이상, 및, 적당하다면, 적어도 1개 이상의 도전성제이다. 도전성의 충전제는 비산화 상태에서의 기본 요소로 할 수 있다. 또, 도전성 재료의 분체(粉體), 알갱이, 파이버라도 된다. 바람직하게는 직경 0.04 ~ 0.2㎛의 구상(球狀)인 것이다. 또한, 분산량은 압력감도에 맞추어 적절히 조절하면 된다.

감압잉크층(30)의 바인더는 유리 전이점(Tg)이 실온보다 높은 온도영역에 있는 수지를 이용한다. 재질의 예로서는, 염산비닐·초산비닐 공중합체 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 염소화 폴리올레핀(polyolefin), 니트로셀루로스 수지, 에틸 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 광경화성 수지 등이 있다. 그 중에서도, 양자(量子)터널성 복합재는 감압잉크층(30)의 재질로서 매우 뛰어난 성능을 발휘한다.

감압잉크층(30)의 형성은, 예를 들면, 스크린 인쇄, 롤 코터(roll coater)법, 디스펜서법 등을 이용하여 보호패널(4)의 이면 주연부에 직접 형성할 수 있다. 그러나, 감압잉크층(30)을 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 그라비어(gravure) 인쇄, 플렉소(flexo) 인쇄 등의 통상 인쇄법으로 기재필름(31)에 형성하고, 이 감압잉크층(30)이 형성된 투명수지필름(31)을 보호패널(4)의 이면에 부착하는 것이 롤 to 롤(R to R) 등의 양산에 적절한 인쇄방법을 선택할 수 있다고 하는 점에서 보다 바람직하다. 또한, 감압잉크층(30)이 형성된 기재필름(31)이 상기 보호패널의 이면 전체를 덮는 경우, 부착 후에 상기 한 보호패널(4)의 케이블을 장착한다.

감압잉크층(30)을 형성하여 보호패널(4)의 이면에 부착되는 기재필름(31)으로서는 폴리카보네이트계, 폴리아미드계, 폴리에테르 케톤계 등의 엔지니어링 플라스틱, 아크릴계, 폴리에틸렌 테레프탈레이트계, 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 등의 투명필름을 사용할 수 있다.

감압잉크층(30)의 막 두께는 1 ~ 200㎛로 한다. 막 두께가 200㎛를 넘으면, 인쇄층을 형성할 수 없게 될 뿐만 아니라, 모바일 기기와 같이 얇음도 요구되는 제품에는 적용하기 어렵다. 또 막 두께가 1㎛에 못 미치면 감압잉크층(30)의 압력검지특성에 불균형이 있다.

각 전극(16a·16b)으로부터 연장해 나온 FPC 등의 리드선(17)의 단부에는 케이스(2)의 내부에 구비한 제어부(20)에 접속되는 커넥터(18)가 구비되어 있다(도 1의 (b)). 그리고, 제어부(20)는 커넥터(18)를 통하여 전달되는 보호패널(4)로의 입력하중이 문턱값 이상이 되면 보호패널(4)의 가압조작이 행해졌다고 판정한다. 구체적으로는, 제어부(20)는 커넥터(18)를 통하여 전달되는 한 쌍의 전극(16a·16b)간의 저항값이 소정의 문턱값 이하가 되면, 보호패널(4)의 가압조작이 행해졌다고 판단한다.

도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전극(16a·16b)은 직선 모양의 전극으로 하는 것 외, 전극(16a·16b)의 각각을 빗살 모양으로 형성하고, 서로의 빗살(櫛齒)이 교호로 삽입되도록 하여 개구(7)의 주위에 환상으로 형성해도 된다(도 3의 (b)). 이와 같이 형성하면, 전극(16a·16b)의 감압잉크층(30)으로의 투영면적이 커지기 때문에, 감압센서(40)가 가압되었을 경우에 감압잉크층(30)과 전극(16a·16b)을 용이하게 접촉시켜, 용이하게 도통시킬 수 있다. 따라서, 가압감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 감압잉크층(30)을 도 2의 (b)에서 나타낸 바와 같이 코너부에만 형성했을 경우에는, 전극(16a·16b)의 각각도 감압잉크층(30)의 형성 부분에 대응시켜, 코너부만 빗살 모양으로 형성하면 된다.

[다른 실시형태 1]

전극(16)의 표면은 카본층(50)으로 피복하도록 구성할 수 있다(도 5). 도 5에는 상부 필름(6)의 측에 배치한 전극(16a)을 감압잉크층(30)으로 덮고, 기재필름(31)의 측에 배치한 전극(16b)을 카본층(50)으로 덮었을 경우를 예시하고 있다.

본 구성에서는 카본층(50)의 피막에 의해서 전극(16b)을 보호할 수 있다.

[다른 실시형태 2]

상술한 실시형태에서는 스페이서(10)가 한 쌍의 전극(16a·16b)에서 상하로부터 끼워 넣어진 형태에 대해서 설명했지만, 이것에 한정하지 않고, 기재필름(31)에 한 쌍의 전극(16a·16b)을 배치해도 된다(도 6).

이 때 감압잉크층(30)은 한 쌍의 전극(16a·16b)의 쌍방이 피복 가능한 위치에 배치된다.

한 쌍의 전극(16a·16b)은 각각을 카본층(50)으로 덮는 구성으로 하여도 된다(도 7).

실시예 1

이하, 실시예, 비교예를 들어 더욱 구체적으로 본 발명을 설명한다.

<필러(알루미나 분말)의 제조>

평균 입자지름 27㎛의 수산화 알루미늄 분말을 순수한 물에 넣고, 분말농도45%의 슬러리를 조제했다. 이것을 이류체(二流體) 노즐의 중심으로부터 게이지압 0.2MPa, 가스유량 약 12Nm³/h의 산소 가스를 사용하여 연소로(燃燒爐)의 화염 중에 14kg/h의 비율로 분사했다. 한편, 버너에서는 내염(內炎)용으로서 LPG : 5Nm³/h와 산소 가스 : 7Nm³/h의 혼합 가스를, 외염(外炎)용으로서 버너의 최외주의 틈새로부터 LPG : 4Nm³/h와 산소 가스 : 13Nm³/h의 혼합 가스를 분사했다. 사이클론으로부터 회수한 알루미나 분말은 레이저회절산란법 입도분포 측정장치를 이용하여 측정한 결과, 구형도는 0.95, 평균 입자지름은 48㎛였다.

<스페이서의 제조>

부가반응형 실리콘 수지(토레 다우코닝사제 상품명 「SE1885」)와, 상기 방법에 의해 제조된 알루미나 분말을 혼합하여 수지조성물을 제조했다. 얻어진 수지조성물을 실온에서 진공 탈포(脫泡)한 후, 닥터 블레이드법에서 두께 5㎛의 시트로 성형한 후, 150℃의 건조기 중에 5시간 정치하여 가류·경화시켜 스페이서를 제작했다.

<스페이서의 점착성 평가>

상기 제조한 스페이서를 25mm × 100㎜의 형상으로 절단한 후, 시판하는 PET 필름에 부착하고, 20N의 힘으로 눌렀다. 인장시험기에 의해, PET 필름을 180°방향으로 당겨 속도 10㎜/min로 끌어 당기고, 180° 박리 강도를 측정했다. 측정결과는 0.008N로 근소하지만 점착성을 가지고 있었다.

<감압잉크층의 형성>

영국 Peratech사제 양자 터널성 복합재(상품명 「QTC」)로 이루어지는 감압잉크를 스크린 인쇄법에 의해서 폴리카보네이트상에 막 두께 10㎛로 폭 3㎜의 루프 모양으로 형성하고, 이 감압잉크층이 형성된 폴리카보네이트 필름을 보호패널의 이면에 부착했다.

<스페이서의 설치>

한편, 한 쌍의 빗살 모양 전극이 폴리에스테르 필름상에 형성되고, 그 폴리에스테르 필름상에 상기 보호패널의 이면에 부착된 폴리카보네이트 필름이 적층 배치되었다. 그리고, 폴리에스테르 필름상에 형성된 한 쌍의 빗살 모양 전극의 표면의 감압잉크층에 대향하는 위치에 점착성을 가지는 스페이서를 설치했다.

<보호패널에서의 평가결과>

(1) Z축(압력) 검지

상기의 구성으로 얻은 보호패널의 표면을 선단이 R0.8의 폴리아세탈 펜으로 가압했을 때에 얻어지는 저항값의 변화를 측정했다. 이 측정에서는, 0 ~ 2N(약 200gf)의 사이에서의 펜입력하중의 증대에 따라, 감압잉크층의 저항값이 서서히 내리는 결과가 얻어지며, 펜입력하중을 저항값의 변화로 검지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

(2) 고온환경하에서의 내구성

상기의 구성으로 얻은 보호패널을 85℃의 고온환경하에 16시간 둔 후, 압력검지의 동작확인을 행했다. 그 결과, 고온환경하에 둔 전후에서 대략 F-R특성에 변화를 볼 수 없었다. 또, 이 고온환경하에서 감압잉크층이 팽창하지 않으며, 그 결과, 감도가 낮아지거나 전극과의 접속불량 등의 문제점을 발생시켜 버린다는 것도 없었다.

실시예 2

도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 감압잉크층(30)을 상부 필름(6)의 저면의 보호패널(4)의 이면 주연부의 코너 부분에 대응하는 부분에 배치하여, 보호패널(4)이 십자 스위치로서의 기능을 가지도록 구성한 이외는 실시예 1과 동일하게 했다. 결과는 실시예 1과 동일했다.

실시예 3

도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전극(16a·16b)을 소용돌이 모양으로 한 이외는 실시예 1과 동일하게 했다. 결과는 실시예 1과 동일했다. 한 쌍의 전극(16a·16b)을 소용돌이 모양으로 형성하면, 전극(16a·16b)의 감압잉크층(30)에의 투영면적이 커지기 때문에, 감압센서(40)가 가압된 경우에 감압잉크층(30)과 전극(16a·16b)을 용이하게 접촉시켜 용이하게 도통시킬 수 있다. 따라서, 가압감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 감압잉크층(30)을 도 2의 (b)에서 나타낸 바와 같이 코너부에만 형성했을 경우에는, 한 쌍의 전극(16a·16b)도 감압잉크층(30)의 형성 부분에 대응시켜, 코너부만 소용돌이 모양으로 형성하면 된다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은 면에 가해진 외력 가운데, 당해 면에 수직인 방향성분의 압력분포를 측정하기 위한 감압센서에 이용할 수 있다.

1 휴대전화기 2 케이스
3 표시장치 4 보호패널
6 상부 필름 7 개구
8 표시창부 9 가식부
10 스페이서 16a, 16b 전극
17 리드선 18 커넥터
20 제어부 30 감압잉크층
31 기재필름 40 감압센서
50 카본층

Claims

한 쌍의 전극과,
상기 전극의 한 쪽이 배치된 기재필름과,
상기 전극의 다른 쪽이 배치된, 상기 기재필름에 대향하는 상부 필름과,
상기 전극의 1개를 피복하거나, 또는 상기 전극의 2개를 개별적으로 피복함과 아울러, 가해진 가압력에 의해 전기특성이 변화하는 감압잉크층과,
상기 전극의 1개, 또는 상기 전극의 1개를 피복하는 상기 감압잉크층과, 상기 전극의 다른 1개를 피복하는 상기 감압잉크층과의 사이에 개재하는 점착성을 가지는 스페이서를 구비한 감압센서.
청구항 1에 있어서,
상기 스페이서가, 상기 감압잉크층을 통해서, 상기 한 쌍의 전극에서 상하로부터 끼워 넣어진 감압센서.
한 쌍의 전극이 배치된 기재필름과,
가해진 가압력에 의해 전기특성이 변화하는 감압잉크층이, 상기 한 쌍의 전극을 피복 가능한 위치에 배치된, 상기 기재필름에 대향하는 상부 필름과,
상기 전극과 상기 감압잉크층과의 사이에 개재하는 점착성을 가지는 스페이서를 구비한 감압센서.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스페이서가, 구형도(球形度)가 0.85 ~ 0.98이고, 평균 입자지름은 3㎛ ~ 40㎛의 필러(filler)를 함유하고 있는 감압센서.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스페이서의 재질이 부가반응형(付加反應型) 액상 실리콘계의 수지로 이루어진 감압센서.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극을 카본으로 피복되어 있는 감압센서.