TW201729991A - 伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片 - Google Patents

伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片 Download PDF

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Abstract

本發明之課題在於提供一種能夠簡單且低成本製造、富有柔軟性、耐久性及對外力之追隨性、且伴隨伸縮而產生之電阻值變化較小之高伸縮性之伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片。 本發明之伸縮性配線片材之特徵在於包括：伸縮性之第1彈性體片材1a；伸縮性之第2彈性體片材1b，其與第1彈性體片材1a對向接著；及導線2，其係以於去載時成為在第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間。

Description

伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片
本發明係關於一種導線夾持於2片伸縮性彈性體片材之伸縮性優異之伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片。
近年來，於各種領域對伸縮性配線片材之需求不斷提高，例如有要求柔軟性之RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)設備用之天線或配線、運動科學中之運動分析感測器用配線、穿戴式心率、心電圖監視器、機器人可動部之配線片材、用以向電腦發送指令之觸碰感測片、進而為了遠程操作機器人而安裝於手指、肘關節、膝關節之彎曲感測器用配線片材等。對於此種伸縮性配線片材，要求伸縮性優異，且伴隨伸縮而產生之電阻值變化較小。 基於該背景，至此提出有藉由使離子性液體、奈米碳管等分散於橡膠而製造具有伸縮性之導電性橡膠(參考專利文獻1)。 然而，於該提案中，形成伸縮性導電體之奈米碳管等材料昂貴，又，為獲得充分之導電性，必須使含有率非常高，故有製造成本進一步提高之問題。 又，提出於彈性體上黏貼具有波狀構造之銅配線而製造伸縮性電路基板(參考專利文獻2)。 然而，該提案係將積層於彈性體上之銅箔蝕刻而形成波狀圖案之銅配線，故有製造製程複雜之問題。又，於將該伸縮性電路基板用作觸碰感測片之情形時，違背波狀構造而使銅配線伸長，故有不易使其追隨於觸碰操作而改變形狀，無法充分獲得操作感及感度之問題。 又，提出於酯系胺基甲酸酯橡膠製之彈性體片材之下表面配置包含胺基甲酸酯橡膠及銀粉末之配線(參考專利文獻3)。 然而，該提案係將銀粉末封入至胺基甲酸酯橡膠之內部，而個別地形成表現伸縮性之導線，故有製造成本較高之問題。又，若所形成之導線隨著伴隨伸長或彎折操作所產生之形狀變化而導致銀粉末間之電性接觸於任一部位中斷，則無法發揮作為導線之功能，故有缺乏柔軟性或耐久性之問題。 又，提出有於IC(Integrated Circuit，積體電路)晶片之天線以未接著狀態對向配置有包含導電性纖維之升壓器用天線之導電性纖維片材(參考專利文獻4)。 然而，於該提案中，導電性纖維昂貴，又，於根據各種天線形狀進行切斷加工時，有因被浪費之導電性纖維片材而導致成本進一步增加之問題。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]國際公開2009-102077號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-187380號公報 [專利文獻3]日本專利特開2011-34822號公報 [專利文獻4]日本專利特開2013-206080號公報
[發明所欲解決之問題] 本發明之課題在於解決先前技術中之上述諸問題，而提供一種能夠簡單且低成本製造、富有柔軟性、耐久性及對外力之追隨性、且伴隨伸縮而產生之電阻值變化較小之高伸縮性之伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片。 [解決問題之技術手段] 解決上述問題之技術手段如下所述。即， ＜1＞一種伸縮性配線片材，其特徵在於包括：伸縮性之第1彈性體片材；伸縮性之第2彈性體片材，其與上述第1彈性體片材對向接著；及導線，其係以於去載時成為在上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間。 ＜2＞如上述＜1＞之伸縮性配線片材，其中導線之線徑方向之剖面形狀為圓形。 ＜3＞如上述＜1＞至＜2＞中任一項之伸縮性配線片材，其中導線之線徑最粗為50 μm。 ＜4＞如上述＜1＞至＜3＞中任一項之伸縮性配線片材，其中導線之楊氏模數最小為150 GPa。 ＜5＞如上述＜1＞至＜4＞中任一項之伸縮性配線片材，其中波狀形狀中之波高為20 μm～5 mm。 ＜6＞如上述＜1＞至＜5＞中任一項之伸縮性配線片材，其中將波狀形狀中之波頂部之曲率半徑設為A，將上述波狀形狀中之相鄰之上述波間之週期性間距間隔設為B時，A/B之比為0.05～0.5。 ＜7＞一種伸縮性配線片材之製造方法，其特徵在於包括：伸長步驟，其係使在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材與第2彈性體片材對向並朝一伸長方向伸長；貼合步驟，其係於對向之上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間沿上述伸長方向配置棒狀導線，於夾持上述導線之狀態下將上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材貼合；及去載步驟，其係解除貼合狀態之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之伸長而去載，使上述導線成為變形為於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態。 ＜8＞一種伸縮性配線片材之製造裝置，其特徵在於包括：壓合輥，其由2個旋轉輥構成，能夠以於在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材與第2彈性體片材之間夾持棒狀導線之方式，將該等壓入上述2個旋轉輥間進行壓合；第1彈性體片材供給輥，其可將上述第1彈性體片材朝向上述壓合輥供給；第2彈性體片材供給輥，其可將上述第2彈性體片材以與上述第1彈性體片材對向之方式朝向上述壓合輥供給；導線供給輥，其配置於上述第1彈性體片材供給輥與上述第2彈性體片材供給輥之間，於自上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之任一者之對向面的相反側之面上觀察時，可於與其等對上述壓合輥之供給方向平行之方向上，將上述導線朝向上述壓合輥供給；及輥控制部，其以較上述第1彈性體片材供給輥及上述第2彈性體片材供給輥之供給速度快之速度控制上述壓合輥之輸出速度，且以與上述導線供給輥之供給速度相同之速度控制上述壓合輥之上述輸出速度，以便將自上述第1彈性體片材供給輥及上述第2彈性體片材供給輥供給之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材以於上述供給方向上伸長之狀態壓入上述壓合輥。 ＜9＞一種伸縮性觸碰感測片，其特徵在於：其係將2個伸縮性配線片材以導線之配線方向正交之狀態對向配置而成，上述伸縮性配線片材包括：伸縮性之第1彈性體片材；伸縮性之第2彈性體片材，其與上述第1彈性體片材對向接著；及上述導線，其係以於去載時成為在上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間；上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材由透明材料形成，且該伸縮性配線片材並排設置有複數根上述導線而形成。 ＜10＞如上述＜9＞之伸縮性觸碰感測片，其中霧度值最大為60%以下。 [發明之效果] 根據本發明，可解決先前技術中之上述諸問題，而提供一種能夠簡單且低成本製造、富有柔軟性、耐久性及對外力之追隨性之高伸縮性之伸縮性配線片材以及其製造方法及製造裝置、伸縮性觸碰感測片。
(伸縮性配線片材) 一面參照圖1(a)、(b)一面對本發明之一實施形態之伸縮性配線片材10進行說明。再者，圖1(a)係表示伸縮性配線片材之片材上表面之說明圖，圖1(b)係表示伸縮性片材之片材剖面之剖視圖。 如圖1(a)、(b)所示，伸縮性配線片材10包括伸縮性之第1彈性體片材1a、與第1彈性體片材1a對向接著之伸縮性之第2彈性體片材1b、及夾持於第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間之導線2。 作為第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b，只要係彈性變形而伸縮者，則並無特別限制，可根據目的而適當選擇，可使用由公知之彈性體材料形成之片材，例如可列舉天然橡膠、二烯系橡膠、非二烯系橡膠、胺基甲酸酯系彈性體、苯乙烯系彈性體、矽系彈性體。 於將伸縮性配線片材10用作伸縮性觸碰感測片之情形時，必須能夠自伸縮性配線片材10之上表面側視認支持伸縮性配線片材10之側之顯示，要求第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b具有透明性。於該情形時，作為第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b，可使用公知之由具有透明性之彈性體材料形成之片材，例如可使用公知之胺基甲酸酯系彈性體片材、丙烯酸系彈性體片材、矽系彈性體片材。 再者，本說明書中，「透明性」之用語表示可見光透過率為50%以上。 作為第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之極限伸長率，並無特別限制，但越大，伸縮性配線片材10之伸縮性越高，故較佳為50%(自然長度之1.5倍)以上，更佳為300%(自然長度之4倍)以上，特佳為500%(自然長度之6倍)以上。 再者，本說明書中，「極限伸長率」之用語表示使片材伸長時發生斷裂之伸長率。 作為第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之厚度，並無特別限制，雖亦取決於形成材料，但就具有以於該等片材之對向面內將導線2週期性彎曲之波狀形狀夾持之程度的剛性之觀點而言，較佳為5 μm以上。即，若未達5 μm，則於製造時，無法抑制以於對向面內導線2具有週期性彎曲之波狀形狀之方式使導線2夾持於該等片材間時，導線2之波狀形狀於該等片材之厚度方向立起之行為，而難以使導線2成為於該等片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀。但是，即便於由藉由厚度賦予之剛性無法抑制此種導線2之行為之情形時，亦可以對該等片材賦予剛性之方式，一面以平面性較高之板等支持該等片材之上下一面使其夾持導線2，藉此，能夠以導線2具有於該等片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀之方式進行製造。 又，上述厚度之上限並無特別限制，就使伸縮性配線片材10具有必要之柔軟性、透明性之觀點而言，較佳為150 μm左右。 作為第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之接著方法，可列舉於該等片材之至少任一對向面形成黏著層3而貼合該等片材之方法。 作為黏著層3，以硬化後之柔軟性、伸縮性等物理特性不妨礙第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b所具有之柔軟性、伸縮性等物理特性之方式適當選擇，作為其形成材料，例如可列舉公知之橡膠系黏著劑、胺基甲酸酯系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、矽系黏著劑等。又，於要求透明性之情形時，可較佳地使用公知之胺基甲酸酯系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、矽系黏著劑。 又，作為黏著層3之黏著力，並無特別限制，較佳為最小為0.5 N/cm～10 N/cm。若上述黏著力未達0.5 N/cm，則有於製造時難以使導線2為週期性之波狀形狀之情形，若超過10 N/cm，則有伸縮時對配線施加之負荷較大而發生斷線之虞。 導線2係以於去載時成為在第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間。 藉由將導線2以此種狀態配置於第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間，而形成富有柔軟性、耐久性及對外力之追隨性的高伸縮性之伸縮性配線片材10。又，於該導線2中，伸長時電氣流經之路徑長度與去載時之自然長度相同，電阻值穩定。 再者，關於該導線2之配線狀態之形成方法，於下述製造方法之欄進行詳細敍述。 伸縮性配線片材10中，導線2被向上述波狀形狀恢復為上述棒狀形狀之方向賦能可藉由如下情形而確認，即，利用溶劑等除去第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b並取出至外部而去載之狀態的導線2之長度，較去載時之由第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b夾持之狀態的導線2之長度長。即，本說明書中，所謂「導線被向波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能」係指例如圖1(c)所例示之去載時之由第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b夾持之狀態的導線2之長度L1相對於圖1(d)所例示之利用溶劑等除去第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b並取出至外部而去載之狀態的導線2之長度L2，滿足下式L1＜L2(m)之關係。 又，本說明書中，「去載」之用語表示未對伸縮性配線片材10施加伸長或彎曲等形狀變化之狀態。 導線2之剖面形狀並無特別限制，就避免伸長時因局部之應力集中而導致斷裂之觀點而言，較佳為圓形，亦可為橢圓或軌道形狀。 又，導線2之線徑並無特別限制，就對伸縮性配線片材10賦予透明性之觀點而言，較佳為最粗50 μm，更佳為25 μm，特佳為12 μm。再者，作為導線2之剖面形狀為圓形以外之情形時之線徑，相當於其剖面形狀中長度最長之位置處之直徑。又，導線2之線徑之下限為1 μm左右。 就對伸縮性配線片材10賦予透明性之觀點而言，如上所述，導線2之線徑設定得極細。因此，必須以於對伸縮性配線片材10施加伸長或彎曲等形狀變化時導線2不會斷裂之方式進行材料選擇及上述波狀形狀之設定。 於以下述製造方法製造伸縮性配線片材10之情形時，作為決定導線2之上述波狀形狀中之波形(波頂部之曲率半徑)、相鄰之上述波間之週期性之間距間隔(一週期之長度)、每單位長度1 mm之波數(一週期量之波之個數)及波高之因子，可考慮導線2之線徑、貼附時之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之初始伸長率、導線2之形成材料及其彈性係數。 將該等因子之關係性示於圖2(a)～(d)。再者，圖2(a)係表示貼附時之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之初始伸長率與上述波狀形狀中之波數及波高之關係之圖，圖2(b)係表示導線2之線徑與上述波狀形狀中之波數及波高之關係之圖，圖2(c)係表示導線2之形成材料與上述波狀形狀中之波數及波高之關係之圖，圖2(d)係表示導線2之形成材料之彈性係數與上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑之關係之圖。又，導線之種類如下表1所示，各導線之線徑方向之剖面為圓形。 [表1] 如圖2(c)所示，導線2之上述波狀形狀中之波數及波高幾乎不依存於導線2之形成材料，但如圖2(a)、(b)所示，依存於貼附時之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之初始伸長率及導線2之線徑。 又，如圖2(d)所示，導線2之形成材料之彈性係數與上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑之間存在較強之相關性。 即，如圖3(a)所示，若彈性係數較小，則為曲率半徑較小之波形，若彈性係數較大，則為曲率半徑較大波形。再者，圖3(a)係用以說明導線2之形成材料之彈性係數與上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑之相關關係的說明圖。 此處，於彈性係數較小而曲率半徑較小之波形中，如圖3(b)中放大表示般，於對伸縮性配線片材10施加伸長或彎曲等形狀變化時，導線2易斷裂，於彈性係數較大而曲率半徑較大波形中，如圖3(c)中放大表示般，於對伸縮性配線片材10施加伸長或彎曲等形狀變化時，導線2不易斷裂。再者，圖3(b)係關於彈性係數較小而曲率半徑較小之波形，將圖3(a)中之以圓圈出之部分放大表示之放大圖，圖3(c)係關於彈性係數較大而曲率半徑較大波形，將圖3(a)中之以圓圈出之部分放大表示之放大圖。 將實際上使用線徑9 μm之鋼琴線作為彈性係數較大之材料製造伸縮性配線片材10之情形時、及使用線徑30 μm之銅線作為彈性係數較小之材料製造伸縮性配線片材10之情形時的導線2之波狀形狀之顯微鏡照片示於圖4(a)、(b)。再者，圖4(a)係表示使用線徑9 μm之鋼琴線作為彈性係數較大之材料製造伸縮性配線片材10之情形時的導線2之波狀形狀之顯微鏡照片之圖，圖4(b)係表示使用線徑30 μm之銅線作為彈性係數較小之材料製造伸縮性配線片材10之情形時的導線2之波狀形狀之顯微鏡照片之圖。又，該等例中，除導線2之形成材料以外，於同一條件下進行伸縮性配線片材10之製造。 如圖4(a)、(b)所示，實際確認到彈性係數較大鋼琴線之曲率半徑較大，不會產生斷裂，與此相對，彈性係數較小之銅線之曲率半徑較小，會產生斷裂。於使用彈性係數較小之銅線之情形時，貼附時之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之初始伸長率及線徑之選擇自由度大幅受限。 因此，作為於視為導線時標示與材料之彈性係數相同之物性的導線2之楊氏模數(縱向彈性係數)，就保持上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑較大之觀點而言，較佳為最小150 GPa。再者，作為上述楊氏模數(縱向彈性係數)之上限，設為500 GPa左右。又，上述楊氏模數(縱向彈性係數)之測定可藉由進行導線2之拉伸試驗，得出應力-應變線圖，求出該應力-應變線圖中之直線部分之斜率而算出。 又，將上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑設為A，將上述波狀形狀中之相鄰之上述波間之週期性之間距間隔設為B時，作為A/B之比，並無特別限制，較佳為0.05～0.5。即，若A/B之比未達0.05，則有彎曲部之應變較大，會發生斷線之情形，若超過0.5，則有難以保持週期性之波之形狀之情形。 再者，於圖4(a)所示之鋼琴線之情形時，A/B約為0.14，於圖4(b)所示之銅線之情形時，A/B約為0.03。 又，作為上述波狀形狀中之波高，並無特別限制，較佳為20 μm～5 mm。即，若上述波高未達20 μm，則有導線2呈大致棒狀而縮小伸縮性配線片材10之伸長範圍之情形，若超過5 mm，則有伸縮性配線片材10中之導線2容易視認而無法獲得所需之透明性之情形。 再者，上述波狀形狀之波形可藉由公知之光學顯微鏡、數位顯微鏡、電子顯微鏡、X射線顯微鏡自伸縮性配線片材10之外部進行確認。 作為導線2之電阻率，並無特別限制，可根據目的而適當選擇，例如為1.0×10-6 Ω・cm～1.0×10-3 Ω・cm左右。 作為導線2之形成材料，並無特別限制，可考慮上述各特徵而適當選擇，例如可列舉SUS304所代表之不鏽鋼、鎢、鎢合金、碳鋼等公知之金屬線、碳纖維等。再者，關於上述金屬線，亦可對於如上述鋼琴線或上述SUS304線般電阻率相對較高者，於表面鍍覆銅或銀等電阻率較低之金屬後使用。 再者，伸縮性配線片材10中配置有1根導線2，但亦可並排設置複數根導線2而形成。 以如上方式構成之伸縮性配線片材10富有柔軟性、耐久性及對外力之追隨性，又，伴隨形狀變化而產生之電阻值之變化較小，又，可藉由下述製造方法簡單且低成本地製造，故可期待作為要求柔軟性之RFID設備用之配線、運動科學中之運動分析感測器用之配線、心率、心電圖監視器用之配線、機器人可動部用之配線、用以向電腦發送指令之觸碰感測器面板用之配線等中所使用之配線片材，應用於廣泛之領域中。 (伸縮性配線片材之製造方法) 本發明之伸縮性配線片材之製造方法包括伸長步驟、貼合步驟及去載步驟，且視需要包括其他步驟。 上述伸長步驟係使在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材及第2彈性體片材對向並朝一伸長方向伸長之步驟。 作為使該等片材朝一伸長方向伸長之方法，並無特別限制，例如可列舉使用公知之張力裝置對該等片材賦予張力之方法。 又，作為上述伸長步驟中之第1彈性體片材及第2彈性體片材之伸長率(初始伸長率)，只要未達該等片材之極限伸長率便無特別限制，可根據目的而適當選擇。 上述貼合步驟係於對向之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之間沿上述伸長方向配置棒狀導線，於夾持上述導線之狀態下將上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材貼合之步驟。 作為於上述對向之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之間沿上述伸長方向配置上述導線之方法，並無特別限制，可列舉公知之以旋轉輥將上述導線供給至該等片材間之方法等。 又，作為將上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材貼合之方法，並無特別限制，可列舉於該等片材密接之狀態下插通於2個壓合輥間之方法或利用加壓機使該等片材壓合之方法等。 上述去載步驟係如下步驟，即，解除貼合狀態之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之伸長而去載，使上述導線成為變形為於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態。 以本發明之一實施形態之伸縮性配線片材10之製造方法為例，利用圖5(a)～(c)、圖1(a)對本發明之上述伸縮性配線片材之製造方法進行說明。再者，圖5(a)～(c)係表示伸縮性配線片材10之製造步驟之圖(1)～(3)。 首先，準備圖5(a)中所示之自然長度之大小之第1彈性體片材1a，對第1彈性體片材1a之長度方向賦予張力而使第1彈性體片材1a伸長(參考圖5(b))。 繼而，於使第1彈性體片材1a伸長之狀態下，於第1彈性體片材1a之形成有黏著層之面上沿第1彈性體片材1a之伸長方向配置棒狀導線2(參考圖5(b))。 繼而，使原材料與第1彈性體片材1a相同之第2彈性體片材1b以與第1彈性體片材1a相同之方式伸長，且於第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間配置棒狀導線2，於該狀態下將該等片材貼合(參考圖5(c))。 繼而，解除貼合狀態之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之伸長進行去載。此時，棒狀導線2伴隨第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之收縮而變形為於該等片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀，且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能而被該等片材所夾持(參考圖1(a))。 藉由以上方式製造伸縮性配線片材10。 根據該伸縮性配線片材之製造方法，其係利用第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之伸縮性、僅於大體上伸長後之第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間配置導線2的簡單之製造步驟，因此可極簡單且低成本地製造伸縮性配線片材10。 (伸縮性配線片材之製造裝置) 其次，一面參照圖6一面對本發明之伸縮性配線片材之製造裝置進行說明。該製造裝置係可藉由本發明之上述伸縮性配線片材之製造方法而實現上述伸縮性配線片材之大量製造者。再者，圖6係表示伸縮性配線片材之製造裝置之一例之說明圖。 如圖6所示，伸縮性配線片材之製造裝置20包括第1彈性體片材供給輥26a、第2彈性體片材供給輥26b、壓合輥27a、b、導線供給輥28、及控制該等輥之旋轉速度之輥控制部(未圖示)。 壓合輥27a、b能夠以於在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b之間夾持棒狀導線2之方式，將該等壓入2個旋轉輥間進行壓合。 第1彈性體片材供給輥26a能夠將第1彈性體片材1a朝向壓合輥27a、b供給，又，第2彈性體片材供給輥26b能夠將第2彈性體片材1b以與第1彈性體片材1a對向之方式朝向壓合輥27a、b供給。 導線供給輥28a、b、c與跳動輥29a、b、c一併配置於第1彈性體片材供給輥26a與第2彈性體片材供給輥26b之間，於自第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之任一者之對向面的相反側之面上觀察時，可於與對該等壓合輥27a、b之供給方向平行之方向上，一面藉由跳動輥29a、b、c之動作調整導線2之張力一面將該導線2供給至壓合輥27a、b。 上述輥控制部係以較第1彈性體片材供給輥26a及第2彈性體片材供給輥26b之供給速度快之速度控制壓合輥27a、b之輸出速度，且以與導線供給輥28之供給速度相同之速度控制壓合輥27a、b之上述輸出速度，以便將自第1彈性體片材供給輥26a及第2彈性體片材供給輥26b供給之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b以於上述供給方向上伸長之狀態壓入壓合輥27a、b。 再者，自壓合輥27a、b送出之伸縮性配線片材藉由公知之裁斷裝置根據目的而裁斷成相應之大小。 根據以如上方式構成之伸縮性配線片材之製造裝置20，可連續供給第1彈性體片材1a、第2彈性體片材1b及導線2而大量製造伸縮性配線片材。 (伸縮性觸碰感測片) 其次，一面參照圖7(a)一面對本發明之伸縮性觸碰感測片進行說明。再者，圖7(a)係表示伸縮性觸碰感測片之構成例之說明圖。 該伸縮性觸碰感測片30係使用2片本發明之上述伸縮性配線片材而構成。 即，伸縮性觸碰感測片30構成為包括：上述伸縮性之第1彈性體片材；伸縮性之上述第2彈性體片材，其與上述第1彈性體片材對向接著；及上述導線，其係以於去載時成為在上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之上述波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間；且上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材由透明材料形成，且該伸縮性觸碰感測片30係將並排設置有複數根上述導線而形成之2個伸縮性配線片材10a、b以上述導線之配線方向正交之狀態對向配置而成。 於以此方式構成之伸縮性觸碰感測片30中，上述波狀形狀之導線預先被向受外力而變形之方向賦能而配置，故容易使其追隨於觸碰操作而改變形狀，操作感及感度優異。又，對於伸長方向及彎曲方向之任一方向之形狀變化均具有耐性，故即便於設置場所為曲面之情形時，亦可追隨於曲面進行配置。 伸縮性觸碰感測片30可用作公知之電阻變化型觸碰感測器、靜電電容型觸碰感測器等觸碰感測器用之導電片材。 作為一例，將靜電電容型觸碰感測器之構成例示於圖7(b)。 該靜電電容型觸碰感測器係呈縱橫之矩陣狀配置，於通電狀態之上述各導線之一端部連接有靜電電容變化檢測電路，檢測伴隨觸碰操作而產生之伸縮性觸碰感測片30之靜電電容變化。 再者，於圖示之例中，將1根上述導線構成為1條檢測線，但於難以獲得最適合檢測之電阻值之情形時，亦可對複數根上述導線連接1個靜電電容變化檢測電路，將其設為1條檢測線。 於將伸縮性觸碰感測片30用於上述電阻變化型觸碰感測器之情形時，較佳為以伸縮時之電阻值變化為5%以下之方式選擇上述導線之材料。又，較佳為設計為1條檢測線之每單位長度之電阻值為100 Ω/cm以下。 另一方面，於將伸縮性觸碰感測片30用於上述靜電電容型觸碰感測器之情形時，較佳為以伸縮時之電阻值變化為30%以下之方式選擇上述導線之材料。又，較佳為設計為1條檢測線之每單位長度之電阻值為500Ω/cm以下。 於伸縮性觸碰感測片30中，考慮觸碰面之污染之視認性或透過該觸碰感測器觀察時之顯示器上之圖像之視認性，要求構成伸縮性觸碰感測片30之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材於對向配置之狀態下具有可見光透過率50%以上之透明性。 又，作為伸縮性觸碰感測片30之霧度值(haze)，就透明性之觀點而言，越小(例如3%)越佳，較佳為最大為60%。再者，該霧度值係藉由對片材照射可見光，測量擴散透過光相對於所有透過光之比率而測定。 作為上述霧度值，可根據上述導線之線徑、並排設置上述導線之間隔等進行調整。 此處，將上述導線之線徑及至觸碰感測器之距離與視認性之關係性示於下表2。 [表2] 其中，表2中之○表示藉由主觀評價無法視認之情形，△表示勉強可視認之情形，×表示可視認之情形。 因此，於將伸縮性觸碰感測片30應用於高精細面板或高精細印刷物用之觸碰感測器之情形時，作為上述導線之線徑，較佳為12 μm以下。 另一方面，於如自動販賣機或數位標牌般使用大型屏幕，不要求圖像之高清度，且自1 m以上之距離觀察之用途中使用之情形時，作為上述導線之線徑，亦可為40 μm以下左右。 又，作為並排設置上述導線之間隔，若為100 μm～10 mm左右，則容易獲得上述霧度值。 作為進一步之用途，當於智慧型手機等資訊端末中應用於摺疊顯示器用觸碰感測器之情形時，較佳為上述導線之上述波狀形狀之曲率半徑為1 mm時之耐彎曲次數為10萬次以上。 又，於應用於人類之關節等滑動部用之穿戴型裝置用觸碰感測器之情形時，要求較高之伸縮性及耐久性，故較佳為伸長率為50%以上，耐彎曲次數為10萬次以上。 又，當於汽車之內裝等之曲面貼附安裝觸碰感測器之情形時，較佳為伸長率為60%以上，上述導線之電阻變化率為5%以下。 [實施例] 使用極限伸長率為600%之市售之胺基甲酸酯系彈性體片材作為第1彈性體片材及第2彈性體片材，使用線徑為12 μm之鋼琴線作為導線，按照以上所說明之上述伸縮性配線片材之製造方法(參考圖5(a)～(c))，製造實施例之伸縮性配線片材。再者，使用市售之胺基甲酸酯凝膠系黏著劑作為用於第1彈性體片材與第2彈性體片材之接著之黏著劑，上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之貼附時之初始伸長率設為400%。 對於實施例之伸縮性配線片材，於將上述導線之兩端與電壓計連接之狀態下，沿上述導線之配線方向於1秒之週期內賦予500次100%之伸長負荷，觀察電阻值之變化。將結果示於圖8。 如圖8所示，可知於觀察期間，電阻值無大變化，又，因第1次與第500次之電阻值無大變化，故實施例之伸縮性配線片材具有伴隨形狀變化而產生之電阻值變化較小，即便伸縮500次亦不會斷裂之耐久性。 繼而，於上述導線之一端連接有LED裝置、另一端連接有電源裝置之狀態下，使該實施例之伸縮性配線片材沿上述導線之配線方向伸長50%，進行伸長前後之LED裝置之點亮情況之觀察。將結果示於圖9(a)、(b)。再者，圖9(a)係表示伸長後之LED裝置之點亮情況之圖，圖9(b)係表示伸長前之LED裝置之點亮情況之圖。 如該等圖9(a)、(b)所示，LED裝置之點亮情況於伸長前後無變化，可知實施例之伸縮性配線片材具有對伸縮之耐性。 繼而，為表示可用於需要透明性之觸碰感測器用途，而於2個顯示物之面上配置實施例之伸縮性配線片材，進行是否可通過實施例之伸縮性配線片材視認到2個顯示物之觀察。將觀察之情況示於圖10(a)、(b)。再者，2個顯示物中之一個為光反射媒體(圖10(a))，另一個為發光媒體(圖10(b))。又，為確認觸碰感測器用途中之透明性，準備2片實施例之伸縮性配線片材，使該等對向配置進行觀察。 如該等圖10(a)、(b)所示，對任一顯示物均確認到優異之視認性，可知實施例之伸縮性配線片材可應用於需要透明性之觸碰感測器用途。 繼而，準備2片實施例之伸縮性配線片材，使該等2個片材以上述導線之配線方向正交之狀態積層而製作實施例之伸縮性觸碰感測片，且使上述導線與靜電電容變化檢測電路連接，而製作具有與圖7(b)所示之靜電電容型觸碰感測器相同之功能之觸碰感測器。 對使用該實施例之伸縮性觸碰感測片之觸碰感測器進行柔軟性、彎曲性之觀察試驗。 首先，關於柔軟性，將使用實施例之伸縮性觸碰感測片之觸碰感測器於配置於柔軟之布料上之狀態下壓抵於布料，觀察觸碰感測器是否追隨於布料之形狀而柔軟地發生形狀變化。將結果示於圖11。 如圖11所示，確認到使用實施例之伸縮性觸碰感測片之觸碰感測器會追隨於布料之形狀而柔軟地發生形狀變化，具有柔軟性。又，確認到可使LED裝置點亮，而不會於形狀變化前後發生斷裂等。 繼而，關於彎曲性，使利用實施例之伸縮性觸碰感測片之觸碰感測器以於大致中央位置摺疊之方式彎曲，觀察彎曲前後之LED裝置之點亮情況。將結果示於圖12(a)、(b)。再者，圖12(a)係表示彎曲前之點亮情況之圖，圖12(b)係表示彎曲後之點亮情況之圖。 如該等圖12(a)、(b)所示，確認到於使用實施例之伸縮性觸碰感測片之觸碰感測器中，LED裝置之點亮情況於彎曲前後無變化。
1a‧‧‧第1彈性體片材 1b‧‧‧第2彈性體片材 2‧‧‧導線 2a、b‧‧‧導線 3‧‧‧黏著層 10‧‧‧伸縮性配線片材 10a、b‧‧‧伸縮性配線片材 20‧‧‧伸縮性配線片材之製造裝置 26a‧‧‧第1彈性體片材供給輥 26b‧‧‧第2彈性體片材供給輥 27a、b‧‧‧壓合輥 28a、b、c‧‧‧導線供給輥 29a、b、c‧‧‧跳動輥 30‧‧‧伸縮性觸碰感測片 L1‧‧‧長度 L2‧‧‧長度
圖1(a)係表示伸縮性配線片材之片材上表面之說明圖。 圖1(b)係表示伸縮性片材之片材剖面之剖視圖。 圖1(c)係表示去載時由第1彈性體片材1a與第2彈性體片材1b夾持之狀態之導線2之長度L1 的圖。 圖1(d)係表示利用溶劑等除去第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b並取出至外部而去載之狀態之導線2之長度L2 的圖。 圖2(a)係表示貼附時之第1彈性體片材1a及第2彈性體片材1b之初始伸長率與波狀形狀中之波數及波高之關係之圖。 圖2(b)係表示導線2之線徑與波狀形狀中之波數及波高之關係之圖。 圖2(c)係表示導線2之形成材料與波狀形狀中之波數及波高之關係之圖。 圖2(d)係表示導線2之形成材料之彈性係數與波狀形狀中之波頂部之曲率半徑之關係之圖。 圖3(a)係用以說明導線2之形成材料之彈性係數與上述波狀形狀中之波頂部之曲率半徑之相關關係的說明圖。 圖3(b)係關於彈性係數較小且曲率半徑較小之波形，將圖3(a)中之以圓圈出之部分放大表示之放大圖。 圖3(c)係關於彈性係數較大且曲率半徑較大之波形，將圖3(a)中之以圓圈出之部分放大表示之放大圖。 圖4(a)係表示使用線徑9 μm之鋼琴線作為彈性係數較大之材料製造伸縮性配線片材10之情形時的導線2之波狀形狀之顯微鏡照片之圖。 圖4(b)係表示使用線徑30 μm之銅線作為彈性係數較小之材料製造伸縮性配線片材10之情形時的導線2之波狀形狀之顯微鏡照片之圖。 圖5(a)係表示伸縮性配線片材10之製造步驟之圖(1)。 圖5(b)係表示伸縮性配線片材10之製造步驟之圖(2)。 圖5(c)係表示伸縮性配線片材10之製造步驟之圖(3)。 圖6係表示伸縮性配線片材之製造裝置之一例之說明圖。 圖7(a)係表示伸縮性觸碰感測片之構成例之說明圖。 圖7(b)係表示靜電電容型觸碰感測器之構成例之圖。 圖8係表示實施例之伸縮性配線片材之電阻值變化之圖。 圖9(a)係表示伸長後之LED裝置之點亮情況之圖。 圖9(b)係表示伸長前之LED裝置之點亮情況之圖。 圖10(a)係表示能否透過伸縮性配線片材視認出光反射媒體之觀察情況之圖。 圖10(b)係表示能否透過伸縮性配線片材視認出發光媒體之觀察情況之圖。 圖11係表示觸碰感測器是否柔軟地發生形狀變化之觀察情況之圖。 圖12(a)係表示觸碰感測器彎曲前之點亮情況之圖。 圖12(b)係表示觸碰感測器彎曲後之點亮情況之圖。
1a‧‧‧第1彈性體片材
2‧‧‧導線
10‧‧‧伸縮性配線片材

Claims (10)

  1. 一種伸縮性配線片材，其特徵在於包括： 伸縮性之第1彈性體片材； 伸縮性之第2彈性體片材，其與上述第1彈性體片材對向接著；及 導線，其係以於去載時成為在上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間。
  2. 如請求項1之伸縮性配線片材，其中導線之線徑方向之剖面形狀為圓形。
  3. 如請求項1至2中任一項之伸縮性配線片材，其中導線之線徑最粗為50 μm。
  4. 如請求項1至2中任一項之伸縮性配線片材，其中導線之楊氏模數最小為150 GPa。
  5. 如請求項1至2中任一項之伸縮性配線片材，其中波狀形狀中之波高為20 μm～5 mm。
  6. 如請求項1至2中任一項之伸縮性配線片材，其中將波狀形狀中之波頂部之曲率半徑設為A，將上述波狀形狀中之相鄰之上述波間之週期性間距間隔設為B時，A/B之比為0.05～0.5。
  7. 一種伸縮性配線片材之製造方法，其特徵在於包括： 伸長步驟，其係使在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材與第2彈性體片材對向並朝一伸長方向伸長； 貼合步驟，其係於對向之上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間沿上述伸長方向配置棒狀導線，於夾持上述導線之狀態下將上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材貼合；及 去載步驟，解除貼合狀態之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之伸長而去載，使上述導線成為變形為於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態。
  8. 一種伸縮性配線片材之製造裝置，其特徵在於包括： 壓合輥，其由2個旋轉輥構成，能以於在至少任一對向面側形成有接著層之第1彈性體片材與第2彈性體片材之間夾持棒狀導線之方式，使該等壓入上述2個旋轉輥間而進行壓合； 第1彈性體片材供給輥，其可將上述第1彈性體片材朝向上述壓合輥供給； 第2彈性體片材供給輥，其可將上述第2彈性體片材以與上述第1彈性體片材對向之方式朝向上述壓合輥供給； 導線供給輥，其配置於上述第1彈性體片材供給輥與上述第2彈性體片材供給輥之間，於自上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材之任一者之對向面的相反側之面上觀察時，可於與其等對上述壓合輥之供給方向平行之方向上，將上述導線朝向上述壓合輥供給；及 輥控制部，其以較上述第1彈性體片材供給輥及上述第2彈性體片材供給輥之供給速度快之速度控制上述壓合輥之輸出速度，且以與上述導線供給輥之供給速度相同之速度控制上述壓合輥之上述輸出速度，以便將自上述第1彈性體片材供給輥及上述第2彈性體片材供給輥供給之上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材以於上述供給方向上伸長之狀態壓入上述壓合輥。
  9. 一種伸縮性觸碰感測片，其特徵在於：其係將2個伸縮性配線片材以導線之配線方向正交之狀態對向配置而成，上述伸縮性配線片材包括：伸縮性之第1彈性體片材；伸縮性之第2彈性體片材，其與上述第1彈性體片材對向而接著；及上述導線，其係以於去載時成為在上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之對向面內週期性彎曲之波狀形狀且被向上述波狀形狀恢復為棒狀形狀之方向賦能之狀態，夾持於上述第1彈性體片材與上述第2彈性體片材之間；上述第1彈性體片材及上述第2彈性體片材由透明材料形成，且該伸縮性配線片材並排設置有複數根上述導線而形成。
  10. 請求項9之伸縮性觸碰感測片，其中霧度值最大為60%以下。
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