JP2018512075A - フレキシブル導電振動膜、フレキシブル振動センサ及びその製造方法と応用 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、上記フレキシブル感応層の材質は高分子材料を含み、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリエチレンなどから選ばれてもよいが、それらに限定されないが、好ましくはポリジメチルシロキサンを採用する。
(1)フレキシブル感応層のテンプレートを提供し、且つ上記テンプレート表面にフレキシブル感応層を形成すること、
(2)フレキシブル感応層にフレキシブル支持層を形成すること、
(3)上記フレキシブル感応層及びフレキシブル支持層を上記テンプレートから剥離すること、
(4)上記フレキシブル感応層にフレキシブル導電層を形成し、及び上記フレキシブル導電層に電極を電気的に接続することを含む。
(1)新規なフレキシブル導電振動膜を構築し、ここで、フレキシブル支持層がフレキシブル感応層に固接されており、特に架橋反応によって接合されているため、製造過程でフレキシブル支持層を介してフレキシブル感応層をテンプレートから直接剥離でき、剥離時間が短く、破損がないので、フレキシブル感応層は非常に薄くすることができ(0.1μmと低くしてもよい)、感応度がより高く、マイクロフォンに類似し、非接触の場合には音声の検出を実現できること。
(2)フレキシブル振動センサを構築し、その主な構成部材は安価なカーボンナノチューブ及び高分子ポリマーなどを原料として採用してもよく、製造プロセスがシンプルで、高温過程を必要とせず、製造コストが低く、同時にナノ材料及び独特の微細構造を使用することによって、さらにデバイスの感度及び安定性を向上させることができること。
(3)本発明のフレキシブル振動センサにフレキシブル振動センシング技術及び新規なマイクロナノセンシング技術が融合されており、極薄、極軽及び湾曲可能性の特徴を有し、着用型機器に容易に統合でき、且つ動作電力が低く、電力消費が低く、感度が高く、応答時間が短く、優れたユーザ体験をもたらすことができることといった利点を有する。
S1、テンプレート表面に有機物分子層を形成する
シリコンウェハなどのテンプレート表面に非常に薄い有機物分子層(例えばトリメチルクロロシラン又はパーフルオロオクチルトリエトキシシラン)を加工処理し(例えば気相成長又は熏蒸式塗布)、テンプレート表面のフレキシブル感応層とテンプレートとの容易、完全な分離を確保する。
S2、有機物分子層にフレキシブル感応層を形成する
次に有機物分子層に重合しない高分子前駆体又は複数種のポリマー前駆体の混合物(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリエチレンの一種又は複数種の混合物)をスパイラル塗布することでフレキシブル感応層薄膜を均一に形成させる。
S4、フレキシブル支持層の支持に対して表面処理を行う
フレキシブル支持層薄膜に対して表面処理を行い、処理方式は強酸酸化処理、プラズマ処理及び紫外線オゾン処理の三者のいずれか一種又は複数種の組み合わせである。
S5、フレキシブル感応層にフレキシブル支持層を形成する
さらに上記フレキシブル感応層薄膜の表面に表面処理済みのフレキシブル支持層を重畳して設ける。
S6、熱処理を行い、硬化されたフレキシブル感応層及びフレキシブル支持層をテンプレートから剥離する
フレキシブル感応層及びフレキシブル支持層を真空環境下において一定時間加熱処理し、上記フレキシブル支持層及びフレキシブル感応層薄膜が完全に一体に融合させ、次に完全に反応したフレキシブル感応層及びフレキシブル支持層をテンプレート表面から剥離し、それによりテンプレートの微細パターンをフレキシブル感応層に複製して微細構造を製造する。
S7、フレキシブル感応層にフレキシブル導電層を形成する
さらにスプレーガンでフレキシブル感応層に導電材料を製造し、例えば、これにより形成された典型的なデバイスのガルバノミラでの表面形状を図3に示す。
好適な実施形態の一つとして、上記フレキシブル導電層は上記フレキシブル感応層の表面に共形層として付着する。
S8、フレキシブル導電層に電極を形成する
さらにフレキシブル導電層に銀ペーストで電極材料を接着し、硬化などの工程を経た後、単層のフレキシブル導電皮膜を形成することができる。
S9、二層導電振動膜を形成する
最後に複数の導電皮膜を相互に被覆し、フレキシブル導電層の微細構造を有する表面は相互に部分的に接触し、二層導電振動膜を形成する。
好適な実施形態の一つとして、そのうち一方のフレキシブル導電層の非平面微細構造の頂点はそれに対応する他方のフレキシブル導電層に電気的に接触する。このような設計を採用することで、より少ない接触点を発生することができ、それによりさらに感度を向上させる。
Claims (16)
- フレキシブル支持層と、前記フレキシブル支持層に重畳して設けられたフレキシブル感応層と、前記フレキシブル感応層に重畳して設けられたフレキシブル導電層と、前記フレキシブル導電層に電気的に接続された電極と、を含む導電皮膜を少なくとも含むことを特徴とする、フレキシブル導電振動膜。
- 重畳した二つ以上の前記導電皮膜を含み、
隣接する前記導電皮膜の前記フレキシブル導電層が相互に接触して抵抗が調整可能な接触抵抗層を形成する
ことを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 重畳した複数の前記導電皮膜を含み、
複数の前記導電皮膜の間に二つ以上の前記接触抵抗層が形成されることを特徴とする、請求項2に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル感応層と前記フレキシブル支持層とは、前記フレキシブル感応層が前記フレキシブル感応層のテンプレートから破損せずに直接剥離できることを保証するのに十分な接合強度を有する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル感応層と前記フレキシブル支持層が接着固定されており、又は前記フレキシブル感応層と前記フレキシブル支持層がポリマーの架橋反応によって相互に接合されている
ことを特徴とする、請求項4に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル感応層の厚さが0.1〜200μmである
ことを特徴とする、請求項1〜3、5のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル支持層と前記フレキシブル感応層との間及び/又は前記フレキシブル感応層と前記フレキシブル導電層との間にさらに一層以上のフレキシブル層が分布している
ことを特徴とする、請求項1〜3、5のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル感応層の表面に非平面微細構造を含むアレイ式微細構造を有し、
前記非平面微細構造は、ピラミッド状、四角錐状、三角錐状、半球型又は柱形微細構造を含む
ことを特徴とする、請求項1〜3、5のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル導電層が前記フレキシブル感応層の表面に共形層として付着することを特徴とする、請求項8に記載のフレキシブル導電振動膜。
- 重畳した二つ以上の前記導電皮膜を含み、
一方の前記フレキシブル導電層の非平面微細構造の頂点がそれに対応する他方の前記フレキシブル導電層に電気的に接触する、
ことを特徴とする、請求項9に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 一方の前記フレキシブル導電層の非平面微細構造の頂点がそれに対応する他方の前記フレキシブル導電層の平面領域に電気的に接触する
ことを特徴とする、請求項10に記載のフレキシブル導電振動膜。 - 前記フレキシブル感応層又は前記フレキシブル支持層の材質が少なくともポリエチレンテレフタレート、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマールポリビニルホルマール、ポリエチレンから選ばれた高分子材料を含む
ことを特徴とする、請求項1〜3、5、9〜11のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜。 - (1)フレキシブル感応層のテンプレートを提供し、且つ前記テンプレート表面に前記フレキシブル感応層を形成すること、
(2)前記フレキシブル感応層にフレキシブル支持層を形成すること、
(3)前記フレキシブル感応層及び前記フレキシブル支持層を前記テンプレートから剥離すること、
(4)前記フレキシブル感応層に前記フレキシブル導電層を形成し、及び前記フレキシブル導電層に電極を電気的に接続すること、
を含むことを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜の製造方法。 - ステップ(2)において、前記フレキシブル支持層又は前記フレキシブル感応層に対して表面処理を次いで前記フレキシブル支持層と前記フレキシブル感応層とを接合することを含み、
前記表面処理の方式は、強酸酸化処理、プラズマ処理又は紫外線オゾン処理方式を含む、
ことを特徴とする、請求項13に記載のフレキシブル導電振動膜の製造方法。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜を含むことを特徴とする、フレキシブル振動センサ。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載のフレキシブル導電振動膜又は請求項15に記載のフレキシブル振動センサを含むことを特徴とする、着用型又は貼付型機器。
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