WO2020255920A1 - 高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜上に形成された触覚センサとそれを用いたスイッチングデバイス - Google Patents

高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜上に形成された触覚センサとそれを用いたスイッチングデバイス Download PDF

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tactile sensor
thin film
ferroelectric layer
polyimide thin
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潤 岡部
忠弘 須永
時任　静士
智仁 関根
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三井化学株式会社
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    • C08J2427/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
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    • C08J2465/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a tactile sensor formed on a polyimide thin film having a high total light transmittance and a switching device using the tactile sensor.
  • Printed electronics In recent years, in the field of electronic devices, printed electronics that manufacture electronic devices using printing technology have been attracting attention. Printed electronics can be broadly classified into two new technological elements. First, the wiring formation technology using metal particle ink and metal paste, which has been energetically developed in recent years, simplifies the process and reduces the cost, which cannot be realized by the conventional lithography method. The second is to replace the hard printed circuit board (PCB) with a polymer film having features such as thinness, flexibility, and elasticity to realize thinning and flexibility of electronic devices. The metal particle ink and the metal paste have a relationship of being bound to the polymer film at the interface, and this has a great influence on the wiring formability.
  • PCB hard printed circuit board
  • the formation state of the wiring is determined by the relationship between the surface free energy of each of the liquid or paste-like metal particle ink or metal paste and the solid polymer film.
  • this surface free energy is influenced by the chemical composition of each of the metal particle ink and metal paste and the polymer film, that is, the dispersion and polarity at the molecular level. Therefore, in printed electronics, the understanding of surface free energy is understood. Is especially important.
  • the target market is the fields of trillion (1 trillion) sensors (however, a wide variety of printed electronics, lasers, images, etc.), organic EL, and organic transistors, aiming for 2020-2030.
  • Technological innovation to reduce or eliminate future problems such as population decline / aging, energy, environment / disaster, and widening regional disparity problems by the Fourth Industrial Revolution (IoT, big data, AI (artificial intelligence) robots, etc.) It is said that it will be necessary.
  • IoT abbreviation of Internet of Things
  • AI Internet of Things
  • the aim is to reduce the burden of status monitoring, which has traditionally relied on human hands, by monitoring the health status of patients in medical and nursing care facilities.
  • robots that robots provide services in places close to humans have been created. It is recognized that such robots will play a major role in the future IoT society by being connected to the Internet, and in order for robots and humans to build a smooth relationship, robots must be "friendly" to humans. Is a requirement. From that point of view, the shape of the robot that is visually or tactilely perceived may have a large effect, so it must have a smooth curved surface shape and an appropriate balance between hardness and softness. It is no exaggeration to say that it affects whether or not robots will spread to the general life of robots.
  • sensors manufactured by printed electronics must meet the user-demanded price of less than 500 yen / sensor module in the future.
  • printed electronics is a wiring formation technology using metal particle ink or metal paste, which is different from the lithography method, but it is manufactured as "flexible hybrid electronics” using printing technology and existing lithography technology.
  • IC integrated circuit
  • This concept is a technology advocated mainly in the United States, and in addition to low cost and high performance as a whole product, it can provide excellent physical properties such as weight reduction, thin film, suppleness and toughness, and so far. Expected to be used for other purposes.
  • polymer film substrate examples include polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET), polyethylene naphthalate (hereinafter referred to as PEN), polyetheretherketone (hereinafter referred to as PEEK), polyphenylene sulfide (hereinafter referred to as PPS), and polyarylate (hereinafter referred to as PPS).
  • Plastics such as PAR (hereinafter referred to as PAR), polyimide (hereinafter referred to as PI), polycarbonate (hereinafter referred to as PC), cellulose triacetate (hereinafter referred to as TAC), and cellulose acetate propionate (hereinafter referred to as CAP) are used.
  • PAR polyimide
  • PC polycarbonate
  • TAC cellulose triacetate
  • CAP cellulose acetate propionate
  • Patent Document 2 discloses a device capable of detecting a person's lung activity, heartbeat, and the like with a vibration sensor in a bed and a bed laid on the floor, and detecting a person's health condition for 24 hours.
  • the problem to be solved is to reduce the burden of long-term care work by monitoring the condition of patients sleeping in bed and the elderly.
  • the respiratory activity of the lungs and the beating of the heart are detected by using polyvinylidene fluoride as the vibration sensor.
  • the above-mentioned polyvinylidene fluoride is a piezoelectric material that converts mechanical energy into electrical energy or electrical energy into mechanical energy.
  • a piezoelectric material the biological signal represented by the respiratory activity of the lungs and the beating of the heart is detected, that is, the biological signal is captured as mechanical energy and converted into electrical energy by the piezoelectric material.
  • Patent Document 2 the technical development for monitoring the technology has been actively carried out in recent years, but a detection device having a multi-touch function capable of tracking the input pressure has also been manufactured.
  • Patent Document 5 discloses a pressure sensor containing a piezoelectric material. This is a configuration that combines a piezoelectric material and a field effect transistor structure, and is considered to be similar to a switch in that it has the function of flowing a current proportional to the applied stress.
  • pressure sensors are not limited to those that use piezoelectric materials, but devices that detect the amount of deformation due to pressure as a resistance change are widely used.
  • a recess is formed by etching the bottom surface of a single crystal silicon substrate to form an exposed pressure-causing portion on the bottom surface of the recess, and a strain gauge provided on the active layer above the recess is formed on the active layer. It has a structure including a conductive layer formed by sandwiching an insulating layer (Patent Document 6).
  • PVDF has flexibility with respect to a pressure sensor, a gripping device, and a robot
  • its deformation range is within the distortion range on the material
  • Young's modulus is about 2 GPa
  • high sensitivity is required.
  • the sensor material is hard, and points out that there are the following problems when PVDF is used as a pressure-sensitive sensor that uses the so-called piezoelectric phenomenon, which generates a voltage signal due to deformation of the material.
  • a sponge having a rubber composition such as silicon is suitable because the detection sensitivity is lowered and the object to be gripped is particularly soft.
  • Patent Document 8 there is a similar invention relating to a wiring board equipped with a pressure sensor that can be suitably used as a pressure sensor represented by a skin tactile sensor of a humanoid robot, and the piezo plastic film is a porous piezo. It is said that a plastic film is preferable. The reason is that the porous piezoplastic film has piezoelectricity and does not have pyroelectricity, so it has an advantage that it is not easily affected by temperature changes, and a voltage is generated only by stress in the thickness direction.
  • the pressure sensing sensor Since the voltage generated by the tension in the direction hardly occurs, it is not necessary to determine the arrangement interval of the pressure sensing sensor in consideration of the elongation in the surface direction, and it is said that the number of pressure-sensitive parts can be easily increased. Further, the PVDF piezo plastic film is easy to detect noise, and in order to reduce the generation of such noise, it is necessary to increase the arrangement interval of the pressure sensor to some extent, and the increase in the number of pressure sensitive parts is limited. In the pressure sensing sensor made of porous plastic film, voltage is generated only by stress in the thickness direction, and almost no voltage is generated by tension in the plane direction. Therefore, considering the elongation in the plane direction, the pressure sensing sensor It is not necessary to determine the arrangement interval, and it is said that the number of pressure-sensitive parts can be easily increased.
  • the invention of sensors for healthcare devices, switches, and robot applications has been illustrated, but in such applications, it is beginning to be required that the sensors can be applied to three-dimensional objects having curved surfaces. That is, in order to realize an IoT society, it is necessary to attach a sensor to an object to collect information such as position, temperature, humidity, illuminance, and pressure, but from the viewpoint of design, the object has recently been curved or uneven. In many cases, it is a three-dimensional object with a surface, and the development of sensors using materials that flexibly adapt to such surfaces has begun, and printing devices and printing materials for forming circuit wiring on curved or uneven surfaces. It is expected that the above-mentioned printed electronics such as substrate materials can contribute as elemental technologies.
  • Patent Document 9 uses a conductive paste with excellent adhesion that does not cause disconnection of the conductive portion even when heated and stretched. It is disclosed that a printing circuit and a touch sensor can be manufactured. Specifically, a conductive paste for molding using agglomerated silver particles is printed on a thermoplastic resin base material having a glass transition temperature of 80 ° C. or less by screen printing, and vacuum-formed into a three-dimensional structure by heat deformation. It is made by. At the time of molding, the conductive portion follows the molding shape and is elongated and deformed to 140%, and at this time, disconnection does not occur. However, forming the conductive portion directly on a three-dimensional structure such as a curved surface is not possible. Can not.
  • Patent Document 10 discloses a method for producing a capacitive curved touch panel substrate by thermally molding a flat capacitive touch panel substrate on which electrodes are formed by sputtering into a three-dimensional shape by heating deformation. There is.
  • the thermoforming temperature is set to 190 ° C., but transparent acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), etc., which have heat resistant temperature characteristics higher than that temperature. It is carried out by using a resin as a panel substrate.
  • Patent Documents 9 and 10 are both capacitive sensors manufactured by heat deformation.
  • piezoelectric sensors using a piezoelectric material that converts mechanical energy into electric energy or electric energy into mechanical energy instead of the capacitance type, have been developed in large numbers. As illustrated in 2 and 3, it is generally made of a flat laminate.
  • the piezoelectric sensor usually utilizes the property of converting mechanical energy into electrical energy, the mechanical energy is deformation due to pressure, and the electrical energy is a voltage signal.
  • An offset printing device has been developed as a printing device for forming circuit wiring on a curved surface.
  • a stage for fixing and transporting a printing plate, a blanket, and an object to be printed a first mechanism in which the surface of the printing plate and the surface of the blanket move in contact with each other, and fixing on the surface of the blanket and the stage. It has a second mechanism that moves relative to the surface of the printed matter in contact with the printed matter, and a blanket in which PDMS rubber is wound on a metal cylinder is used.
  • the conductive metal paste accepted by the PDMS rubber is printed by being deformed to fit the shape of a curved or uneven surface.
  • the printed circuit wiring becomes conductive by subsequent heating and firing (Patent Document 11).
  • PPS has a glass transition temperature of 100 ° C., and is unsuitable for firing at 100 to 200 ° C. under stressed conditions because it causes deformation.
  • the glass transition temperature of PEN, PEEK, PPS, PAR, and PC exceeds 100 ° C, it can withstand firing at 100 to 200 ° C under stressed conditions, while these polymers are solutions. It is difficult to form a film substrate by the process, and it is not suitable for the above-mentioned purpose of thinning.
  • the non-defective product rate is preferably at least 98.0%, more preferably 99.9% or more from the viewpoint of protecting the economy of consumers, quality assurance and accident prevention. It is hoped that it will be achieved.
  • the detection devices shown in Patent Documents 2 and 3 can be monitored in real time by a computer, but the pressure applied to the device can be instantly sensuously and sensuously by human vision, touch, hearing, and the like. It cannot be detected easily.
  • the detection device using PET as a substrate is produced by forming an electrode and a ferroelectric layer exhibiting piezoelectricity by a printing method and firing at 100 ° C. for a short time, but is essential for printing.
  • there is a concern that malfunction may occur due to insufficient removal by firing at 100 ° C. for a short time.
  • the pushbutton switch shown in Patent Document 4 is widely used and inexpensive, but the button protrudes from the base substrate by at least a millimeter order and cannot be thinned to a micron meter order.
  • the switch needs to be installed on a flat surface, and it is difficult to adapt it to a complicated shape such as a curved surface.
  • the pressure sensor shown in Patent Document 5 does not react at a weak pressure.
  • the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode constituting the field effect transistor are arranged in the substrate, there is a problem that complicated morphogenesis is required.
  • PEN and PI are used for the lower substrate, Theonex (registered trademark), which is a polymer film of PEN, Upirex (registered trademark), which is a polymer film of yellow to brown PI, and Kapton (registered trademark). ), A uniform electrode surface and a surface of a piezoelectric material are formed by a printing method, and there is a problem that the non-defective rate is low in which a switching device made of the piezoelectric material is stably driven.
  • the pressure sensor shown in Patent Document 6 uses single crystal silicon, there is a limit to its thinness, and it does not have the properties of lightness and suppleness unlike a polymer film.
  • the electronic device does not operate unless pressure is constantly applied, so that it is not suitable for an electronic device that switches between an on state and an off state with a pressure once applied.
  • the pressure-sensitive sensor for robots or the pressure-sensing sensor exemplified in Patent Document 7 and Patent Document 8 has excellent detection ability, but is a sensor considering strain stress when forming a sensor in three dimensions. However, if the function of the robot hand as a surface sensor is pursued and the piezoelectric sensing function in a porous or sponge state is pursued, the reality of repeated contact impacts is not felt.
  • Patent Documents 9 and 10 which are inventions of forming a sensor on a curved surface, are capacitance type sensors that detect a weak change in current or charge amount, and can detect contact with a living body, but are non-living bodies. Contact with an object cannot be detected because it does not change the current.
  • the wiring resistance increases due to the elongation of the conductive part during molding, and when a plurality of functional layers are laminated, the curvature of each layer is different, so the materials that can be used are limited. Furthermore, it is not possible to easily incorporate the sensor into a three-dimensional structure having a wide variety of small quantities and various curved surfaces.
  • the piezoelectric sensor generates a voltage due to deformation due to pressure regardless of whether it is a living body or a non-living body. Therefore, it is possible to detect a slight contact with various objects. If it can be formed into a three-dimensional object having a surface, it can be expected that the variation of the sensing object will expand. Although it is possible to form a simple circuit wiring in a three-dimensional structure by a printing method (Patent Document 11), it is necessary to develop a technology for a sensor function that detects information received from the outside world.
  • Inexpensive, lightweight, thin film polymer film substrates formed by firing and electronic devices made from these substrates are used in welfare medical applications, wearable device applications, RFID applications, smartphones, tablet terminals, etc.
  • the present invention is light, supple and tough, so that it can be applied to various three-dimensional objects such as flat surfaces and curved surfaces of three-dimensional objects. It is possible to thin the film by forming a polymer thin film from the varnish without being noticeable, and it is possible to provide a tactile sensor that stably drives with a high non-defective rate and a device that has a switch function using the sensor.
  • the glass transition temperature is 250 ° C. or higher and 310 ° C. or lower
  • the tensile strength is 250 MPa or lower
  • the elongation rate is 30% or lower
  • the total light transmittance is 80% or higher
  • the polar component of surface free energy is 1.5 to 10 mJ / m is 2
  • a tactile sensor having a second electrode printed so as to overlap the first electrode, and when a living body such as a finger touches the electrode, the tactile sensor emits a voltage signal and is mixed with the voltage signal.
  • the present invention relates to a switching device that promotes the driving of other devices via an electronic circuit that controls noise derived from the environment.
  • a printing technique that can be formed on a surface having various shapes such as a flat surface and a curved surface of a three-dimensional object, is lightweight, thin, has suppleness and toughness, and is suitable for the surrounding color to be arranged. It is possible to provide a switching device that promotes the driving of other devices by light contact with a sensor portion composed of an electrode, a ferroelectric substance, and a polyimide thin film having a specific high total light transmittance, at a high product non-defective rate.
  • the tactile sensor shows a laminated structure when it is formed by using a support having a Gaussian curvature of 0 cm -2 and when it is formed by using a support having an absolute value of 0.04 cm -2 or less. It shows the generated voltage waveform that is transformed by the noise received from the human body itself and the environment when the tactile sensor part is touched with a finger. It shows a circuit example when an RC low-pass filter is used to remove noise of a commercial power frequency (50 Hz), and the frequency dependence of its gain. It shows one circuit example of a Sallen-Key low-pass filter for removing noise of a commercial power frequency (50 Hz), and the frequency dependence of the gain.
  • FIG. 4 shows an electronic circuit, that is, a switching device, which is connected to the tactile sensor of Examples 1 to 6 and has a switch function for controlling transformation due to noise received from the human body itself and the environment.
  • a voltage signal in which noise generated by the tactile sensor when the tactile sensor of the switching device produced in Example 1 is touched with a finger is superimposed, and the noise is controlled to switch between an on state voltage and an off state voltage.
  • the electronic circuits compared and contrasted in Comparative Example 6 show that the noise received from the human body itself and the environment cannot be controlled.
  • the electronic circuit of FIG. 8 shows a voltage change in which the voltage cannot be switched between the on state and the off state even if the tactile sensor is touched with a finger.
  • the polyimide thin film 2 according to the present embodiment is procured as a film and fixed on the surface of a support (hereinafter referred to as a flat support) 1 having a Gaussian curvature of 0 cm- 2 , or the flat support 1
  • a polyimide thin film 2 is formed on the surface through a step of applying a varnish described later, or a support having a Gaussian curvature of 0.04 cm- 2 or less in absolute value (hereinafter referred to as a three-dimensional support) 1'.
  • the polyimide thin film 2 is formed through a step of applying a varnish described later on the surface, and is used as a state of being adhered to these surfaces.
  • the plane support 1 or the three-dimensional support 1' is only a support necessary for the process of manufacturing the tactile sensor, and after the tactile sensor is manufactured, the plane support 1 or the three-dimensional support 1' It may be used as it is attached to the surface, or it may be peeled off and attached to another flat surface or three-dimensional object.
  • the polyimide thin film 2 in the state of a film is procured, fixed to the flat support 1, and used as a support for printing the first electrode 3, the ferroelectric layer 4, and the second electrode 5, which will be described later.
  • the flat support 1 can be used even if it has low heat resistance.
  • Specific examples thereof include glass, metal, plastic and the like, and the glass is not particularly limited, but includes soda-lime glass, quartz glass, borosilicate glass and the like.
  • the metal is also not particularly limited, but alloys such as iron, aluminum, titanium, nickel, copper, silver, tungsten, platinum, gold and stainless steel can be used.
  • plastic materials such as polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and PET, which do not necessarily have high heat resistance, can be used without any problem.
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET PET
  • this is limited to the printing process, and when heating while being fixed to the flat support 1 in the heating process of the first electrode 3, the ferroelectric layer 4, and the second electrode 5, which will be described later, , It is necessary to select the flat support 1 in consideration of the heating temperature condition.
  • the varnish is a polyamic acid varnish which is a starting material of the polyimide thin film 2, and requires a dehydration / cyclization reaction by heating at 280 to 320 ° C. Therefore, the support has 280 to 320. Heat resistance of °C is required. Therefore, a plastic selected from polyphenylene sulfide (PPS), polyimide (PI), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamideimide (PAI), etc., which exhibit heat resistance at this temperature, is preferable.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PI polyimide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PAI polyamideimide
  • a surface represented by Gaussian curvature can take a plane containing the normal vector from a normal vector perpendicular to the surface at any one point on the surface. From the overlap of the plane and the surface, a cross-sectional line represented by two-dimensional coordinates can be obtained. When the cross-sectional line becomes a curve, a curvature (which is the inverse of the radius of the arc when the curve is approximated to an arc) can be obtained by approximating the curve to an arc.
  • the curvature in each direction of 360 ° is obtained.
  • the product of the maximum value and the minimum value is called Gaussian curvature, and the state of the curved surface can be quantified.
  • Gaussian curvature is a positive value, it is a convex curved surface, and when the Gaussian curvature is a negative value, it is a concave curved surface.
  • the sharpness and smoothness of the curved surface cannot be intuitively understood from the magnitude of the absolute value of the Gaussian curvature, but when observing each curve, the larger the curvature, the sharper the curve. The smaller the curvature, the smoother the curve.
  • the cross-sectional line is a straight line, so if the straight line is approximated by a circle, it will be approximated by a circle with an infinite radius, so the minimum value of curvature will be 0. Therefore, the Gaussian curvature is zero.
  • the side surface of a cylinder or cone is sensuously a curved line, but if you take the normal vector of any point on the curved line, take the plane containing the normal vector, and look at the overlap between the plane and the curved line. Since the cross section is a quadrangle for a cylinder and an isosceles triangle for a cone, the cross section is a straight line, so the minimum value of the curvature is 0, and therefore the Gaussian curvature is 0.
  • the absolute value of the Gaussian curvature in this embodiment is 0.04 cm- 2 or less, that is, in the case of a curved surface that can be approximated to a spherical surface, a curved surface having a radius of curvature defined as the reciprocal of the curvature of 5 cm or more is preferable. I found out. Since the absolute value of the Gaussian curvature is set to 0.04 cm -2 or less, the side surface of a plane, a cylinder or a cone having a Gaussian curvature of 0 is also included in the present embodiment.
  • the polyimide thin film 2, the first electrode 3, the ferroelectric layer 4, and the second electrode 5 formed on the three-dimensional support 1' will be described later. Formation difficulties occur.
  • the polyimide thin film 2, the first electrode 3, the ferroelectric layer 4, and the second electrode 5 in the present embodiment are formed on the three-dimensional support 1'by printing or coating in a liquid state such as varnish, paste, or ink. Therefore, if the absolute value of Gaussian curvature is larger than 0.04 cm -2 , it will flow in the direction of gravity. This phenomenon is more remarkable as it contains a component having a lower surface tension, and this is important when forming any layer.
  • the absolute value of Gaussian curvature has an upper limit value, that is, the sharpness of the curved surface has an upper limit due to the influence of the surface tension.
  • the absolute value of Gaussian curvature is larger than 0.04 cm- 2 , it is confirmed that the varnish of the ferroelectric layer flows, and as a result, it is confirmed that a uniform layer without defects cannot be formed. Was done.
  • the varnish forming the polyimide thin film 2 whose surface tension is not as low as that of the ferroelectric layer 4 varnish, the paste forming the first electrode 3 and the second electrode 5, and the ink have an absolute value of Gaussian curvature of 0.04 cm. It may be possible to form even a curved surface larger than -2, but for example, if the absolute value of Gaussian curvature is larger than 1 cm -2 , not only the problem of the paste and ink flow but also the problem that the printing device cannot deal with. Get up. For this reason, in this embodiment, it is appropriate that the absolute value of Gaussian curvature is 0.04 cm- 2 or less.
  • the polyimide thin film 2 having a high total light transmittance is a polyimide capable of forming a film by reacting a diamine compound having an alicyclic structure with a tetracarboxylic dianhydride, and has a glass transition temperature of 250 ° C.
  • the tensile strength is 250 MPa or less
  • the elongation rate is 30% or less
  • the total light transmittance is 80% or more
  • the polar component of the surface free energy is 1.5 to 10 mJ / m 2 , and the following general formula (1). ) Is included.
  • the planar support 1 is made of a polyamic acid varnish represented by the general formula (2), which is a starting material of polyimide. It can also be obtained by coating on the surface of the varnish or on the surface of the three-dimensional support 1', removing the organic solvent contained in the varnish by heating at 280 to 320 ° C., and dehydrating / cyclizing the polyamic acid.
  • the polyamic acid varnish represented by the general formula (2) is obtained by reacting a diamine compound having an alicyclic structure with a tetracarboxylic dianhydride in an organic solvent.
  • the diamine compounds used as the starting material for the polyamic acid of the general formula (2) are 2,5-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane and 2,6-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane.
  • 1,4-Cyclohexanediamine, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, tetracarboxylic dianhydride is pyromellitic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic acid It is preferably selected from dianhydrides.
  • X in the formula (1) is at least one alicyclic group selected from the group consisting of the following structures.
  • diamine compound used as the starting material of the general formula (2) is 2,5-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane, 2,5-diexo-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] Heptane, 2-endo-5-exo-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane, 2,5-diendo-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane are mentioned as stereoisomers.
  • diamine compound is 2,6-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane, 2,6-diexo-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane, 2-endo-6-exo-diamino Methyl-bicyclo [2,2,1] heptane and 2,6-diendo-diaminomethyl-bicyclo [2,2,1] heptane are listed as stereoisomers, and in the case of 1,4-cyclohexanediamine, cis-1.
  • 4-Cyclohexanediamine, trans-1,4-cyclohexanediamine are listed as stereoisomers, and in the case of 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, cis-1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, trans- 1,4-Bis (aminomethyl) cyclohexane is mentioned as a stereoisomer. These isomers may be used alone or as a mixture.
  • examples of the diamine compound include cyclobutanediamine, cyclohexanediamine, di (aminomethyl) cyclohexane, diaminobicycloheptane, diaminomethylbicycloheptane (including norbornandiamines such as norbornandiamine), diaminooxybicycloheptane, and diaminomethyloxy.
  • bicycloheptane including oxanorbornenediamine
  • isophorone diamine diaminotricyclodecane
  • diaminomethyltricyclodecane diaminomethyltricyclodecane
  • bis (aminocyclohexyl) isopropylidene, etc. May be good.
  • the structure may have a substituent that is relatively stable to the environment such as heat, air, water, light and humidity.
  • tetracarboxylic dianhydride for example, 3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3, 4-dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropanedianhydride, 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzenedianhydride, 1, 4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 4,4'-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) biphenyl dianhydride, 2,2-bis [(3,4-dicarboxy) Phenoxy) phen
  • the organic solvent used to produce the polyamic acid of the general formula (2) in the varnish is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving the diamine and the tetracarboxylic acid dianhydride, but for example, phenol, o-.
  • Ether solvents pyridine, quinoline, isoquinoline, ⁇ -picolin, ⁇ -picolin, ⁇ -picolin, isophorone, piperidine, 2,4-lutidine, 2,6-lutidine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, etc.
  • Amin-based solvent methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, tert-butyl alcohol, ethylene glycol, 1 , 2-Propanediol, 1,3-Propanediol, 1,3-Butanediol, 1,4-Butanediol, 2,3-Butanediol, 1,5-Pentanediol, 2-Buten 1,4-diol, Water-soluble alcohol solvents such as 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,2,6-hexanetriol, diacetone alcohol, dimethylsulfoxide, dimethylsulfone, diphenylether, sulfolane, diphenylsulfone, tetramethylurea, anisole, benzene , Toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, chlorobenzene, o-dichlorobenzene, m-
  • aprotonic or similar amide solvents are preferable, and N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, More preferred are 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylcaprolactam and hexamethylphosphorotriamide.
  • the tensile strength of the formed polyimide thin film 2 exceeds 250 MPa, the hardness of the film becomes remarkable, which is unsuitable in terms of suppleness. Further, there is a correlation between the tensile strength and the glass transition temperature, and the glass transition temperature needs to be 310 ° C. or lower from the viewpoint of the tensile strength. Further, if the film is easily stretched, the shape of the print forming object such as an electrode cannot be maintained. Therefore, the elongation rate must be 30% or less so that the film does not stand out in the place where the tactile sensor is arranged. The total light transmittance needs to be 80% or more.
  • the film thickness of the polyimide thin film 2 according to the present embodiment is 1 to 500 ⁇ m, preferably 1 to 350 ⁇ m, and more preferably 1 to 100 ⁇ m.
  • the first electrode 3 formed on the polyimide thin film 2 according to the present embodiment is formed by drawing a metal particle ink, a metal paste, a conductive carbon material, a conductive polymer material, and a conductive organic compound by a printing technique and firing them. Can be formed by.
  • examples of the metal particle ink and the metal paste include metal particles such as gold, silver, copper, nickel, zinc, aluminum, calcium, magnesium, iron, platinum, palladium, tin, chromium, and lead, and silver.
  • metal alloys such as palladium, thermally decomposable metal compounds such as silver oxide, organic silver, and organic gold that thermally differentiate to give conductive metals at relatively low temperatures, zinc oxide (ZnO), and indium tin oxide (ITO).
  • ZnO zinc oxide
  • ITO indium tin oxide
  • gold, silver and copper metals are preferably used.
  • the volume resistivity varies depending on the metal type used and the heating and firing temperature conditions, but for example, 1.0 ⁇ 10-6 to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm is preferable.
  • the conductive carbon material for example, there are conductive carbon compounds such as graphite, acetylene black, furnace carbon black, thermal carbon black, graphite and carbon nanotubes, and the volume resistance thereof is the material type used and the heating and firing temperature. Although it depends on the conditions, for example, 1.0 ⁇ 10 -3 to 10 ⁇ ⁇ cm is preferable.
  • the conductive polymer material include polythiophene, polyethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (hereinafter referred to as PEDOT / PSS), polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, polyparaphenylene, polyparaphenylene vinylene, and derivatives thereof.
  • Conjugated organic compounds may be mentioned, and their volume resistance varies depending on the material type used, the concentration of dopant, and the heating and firing temperature conditions, but for example, 1.0 ⁇ 10-5 to 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm is preferable. ..
  • Known metal particle inks, metal pastes, conductive carbon materials, conductive polymer materials, and conductive organic compounds can also be used. These viscosities at room temperature (25 ° C.) are in the range of 0.001 to 1200 Pa ⁇ s, for example. It is preferably 1 to 500 Pa ⁇ s, and the viscosity can be adjusted with a solvent.
  • the solvent is not particularly limited, but for example, alcohols such as methanol, ethanol and butanol, ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane or dioxane, and aromatics such as benzene, toluene, xylene or ethylbenzene.
  • alcohols such as methanol, ethanol and butanol
  • ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane or dioxane
  • aromatics such as benzene, toluene, xylene or ethylbenzene.
  • Aliphatic hydrocarbons such as cyclic hydrocarbons, pentane, hexane or heptane, aliphatic cyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane or decalin, methylenedichloride, dichloroethane, dichloroethylene, tetrachloroethane, chlorobenzene or trichlorobenzene.
  • halogenated hydrocarbons such as, and esters such as methyl acetate and ethyl acetate. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a leveling agent may be used in combination with these, and a polymer compound may be contained to perform the functions of the metal particle ink, the metal paste, the conductive carbon material, the conductive polymer material, and the conductive organic compound. It may be complemented. Although not particularly limited, for example, an acrylic resin or an epoxy resin may be mixed in order to impart adhesiveness or adjust elasticity.
  • the sensor is used when the tactile sensor finally produced is peeled off from the three-dimensional support 1'and attached to another three-dimensional object having the same Gaussian curvature. May be subject to large stress.
  • a metal paste to which an elastomer is added (hereinafter referred to as a stretchable conductive paste) may be used for the purpose of relieving the stress.
  • the first electrode 3 according to the present embodiment can be made inconspicuous in size so that it exists in an inconspicuous state on the surface of a flat surface or a three-dimensional object to be finally mounted. That is, by making the size of the electrodes as small as possible and arranging them in an array at a certain density, it is possible to make the device inconspicuous.
  • the area of the electrode is not particularly limited, but the area of one electrode is formed in the range of 5.0 ⁇ 10 -3 to 25 cm 2 , preferably 1.0 ⁇ 10 -2-15 cm 2 . The range.
  • the shape is also not particularly limited, but a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a circle, an ellipse, or a combination of these shapes is preferable.
  • a printing method for coating on the above polyimide thin film 2 soft blanket gravure offset printing, inkjet printing, dispenser, screen printing, gravure offset printing, flexo printing, letterpress reversal printing, spin coat coating, spray coat coating, blade coating Coating, dip coating coating, cast coating, roll coating coating, bar coating coating, die coating coating and the like can be mentioned, and the above-mentioned various electrode materials can be used according to each printing method.
  • soft blanket gravure offset printing and printing on a three-dimensional object are possible.
  • examples include inkjet printing and dispensers that can be applied to three-dimensional objects.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the metal particle ink, the metal paste, the conductive carbon material, the conductive polymer material, the conductive organic compound, or the stretchable conductive paste is directly coated on the polyimide thin film 2.
  • the first electrode 3 is drawn. After that, it can be fired to form a laminated body on which the first electrode 3 is formed. It may be fired in the atmosphere or in an inert gas such as nitrogen or a rare gas. At that time, the laminate may be printed and / or fired by fixing heat-resistant tape, vacuum suction, or heat-adhering it on a hard and smooth surface table or plate such as glass, stainless steel, or high heat-resistant plastic in advance. it can.
  • the firing temperature is 80 to 200 ° C, preferably 80 to 180 ° C, and more preferably 80 to 160 ° C.
  • a uniform and strong adhesive or fusion interface can be formed at the interface between the polyimide thin film 2 and the fired first electrode 3.
  • a light firing method using a xenon flash lamp, a heating firing method on an oven or a plate using an infrared heater, or the like can be used.
  • the thickness of the first electrode 3 formed thereby is preferably in the range of 100 nm to 1000 ⁇ m, more preferably 500 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 500 nm to 10 ⁇ m.
  • a vinylidene fluoride polymer and a copolymer containing vinylidene fluoride and trifluoroethylene as constituent units are used, but the present invention is not limited to this.
  • Copolymers containing fluorine atoms using these structural units have three types of crystal structures: ⁇ -type, ⁇ -type, and ⁇ -type. Of these, only the ⁇ -type crystal structure is subjected to orientation polarization by applying an electric field. It has a high dielectric constant and has the property of exhibiting ferroelectricity. Since this ferroelectricity leads to the development of piezoelectricity and can be used as a tactile sensor, it is important to effectively obtain a ⁇ -type crystal structure.
  • Polyvinylidene fluoride which uses vinylidene fluoride as a single monomer, is usually of the ⁇ type, and needs to be transferred to the ⁇ type by uniaxial stretching, which requires a large-scale facility for stretch molding.
  • the copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene can easily form a ⁇ -type crystal structure by a printing method using a solution. Considering the handling as a solution, a copolymer containing vinylidene fluoride and trifluoroethylene as constituent units is preferably used.
  • a vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer having a molar ratio of vinylidene fluoride / trifluoroethylene of 95/5 to 50/50 (Hereinafter referred to as P (VDF-TrFE)) is preferably used, more preferably its molar ratio is 90/10 to 70/30, and even more preferably its molar ratio is 80/20 to 70/30. is there.
  • a method for forming the P (VDF-TrFE) layer of the ferroelectric layer 4 a method of dissolving the copolymer in an organic solvent to form a varnish is preferable.
  • the method of applying the varnish is not particularly limited, but the printing method of applying the varnish on the first electrode 3 of the laminate formed on the flat support 1 includes soft blanket gravure offset printing, inkjet printing, a dispenser, and a screen. Examples thereof include printing, gravure offset printing, flexographic printing, letterpress reversal printing, spin coat coating, spray coat coating, blade coating coating, dip coating coating, cast coating, roll coating coating, bar coating coating, and die coating coating.
  • the type and combination of organic solvents used to form the P (VDF-TrFE) varnish of the strong dielectric layer 4 are not particularly limited, but for example, toluene, xylene, mesitylene, decahydronaphthalene, and the like.
  • the solvent is removed by heating the coating film, and P (VDF-TrFE) mainly forms a ⁇ -type crystal structure, but forms a P (VDF-TrFE) layer having a ⁇ -type crystal structure.
  • the copolymer is heated to a temperature at which the polarization disappears, that is, a temperature equal to or higher than the Curie temperature to eliminate the polarization that was initially held, and then to a temperature below the temperature at which the copolymer is transferred to a ⁇ -type crystal structure. It is necessary to slowly cool it.
  • the heating temperature is 50 to 150 ° C., preferably 60 to 140 ° C., and more preferably 90 to 140 ° C.
  • the thickness of the ferroelectric layer 4 thus formed is not particularly limited, but considering that the orientation polarization should be promoted by applying a relatively low electric field in consideration of safety and economy, it is considered.
  • the thickness is preferably 0.5 to 15 ⁇ m, more preferably 1.0 to 7.0 ⁇ m in order to form the ferroelectric layer without defects and to obtain the residual polarization by applying a low electric field. Is desirable.
  • the second electrode 5 formed on the strong dielectric layer 4 is made of the same metal as the first electrode 3 so as to overlap the first electrode 3 with the strong dielectric layer 4 sandwiched in the cross-sectional direction.
  • a particle ink, a metal paste, a conductive carbon material, a conductive polymer material, a conductive organic compound, or a stretchable conductive paste can be drawn by a printing technique and fired to form.
  • the metal particle ink metal paste, conductive carbon material, conductive polymer material, conductive organic compound, or stretchable conductive paste according to the present embodiment, known materials can be used. Similar to the first electrode 3, the viscosities of these at room temperature (25 ° C.) are, for example, in the range of 0.001 to 1200 Pa ⁇ s. It is preferably 1 to 500 Pa ⁇ s, and the viscosity can be adjusted with a solvent.
  • the solvent is not particularly limited as in the case of the first electrode 3, but for example, alcohols such as methanol, ethanol and butanol, ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dibutyl ether, dimethoxyethane or dioxane, benzene, toluene, xylene or Aromatic cyclic hydrocarbons such as ethylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane or heptane, aliphatic cyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane or decalin, methylenedichloride, dichloroethane, dichloroethylene, tetrachloroethane. , Halogenized hydrocarbons such as chlorobenzene or trichlorobenzene, esters such as methyl acetate or e
  • a leveling agent may be used in combination with these, and a polymer compound may be contained to contain the above-mentioned metal particle ink, metal paste, conductive carbon material, conductive polymer material, conductive organic compound, or stretcher.
  • the function of the bullish conductive paste may be complemented.
  • an acrylic resin or an epoxy resin may be mixed in order to impart adhesiveness or adjust elasticity. When the viscosity is in the above range, the coating printing method can be appropriately selected.
  • the area of the second electrode 5 is not particularly limited, but the area thereof is the same as that of the first electrode 3, and the area of one electrode is formed in the range of 5.0 ⁇ 10 -3 to 25 cm 2 .
  • the range is preferably 1.0 ⁇ 10-2 to 15 cm 2 .
  • the shape is also not particularly limited, but a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a circle, an ellipse, or the like is preferable.
  • a printing method for coating on the strong dielectric layer 4 of the laminate formed in 1 soft blanket gravure offset printing, inkjet printing, dispenser, screen printing, gravure offset printing, flexo printing, letterpress reversal printing, spin coat coating , Spray coat coating, blade coat coating, dip coat coating, cast coating, roll coating coating, bar coating coating, die coating coating, etc., and the various electrode materials described above can be used according to each printing method. ..
  • soft blanket gravure offset printing inkjet printing capable of printing on a three-dimensional object, and coating on a three-dimensional object are possible.
  • Examples include dispensers, but when soft blanket gravure offset printing is used, PDMS rubber, which has low surface free energy and is lipophilic, is often used for the soft blanket, so it contains a hydrocarbon-based organic solvent. It is preferable to use a conductive polymer material mainly containing a metal particle ink, a metal paste, an alcohol solvent, or a stretchable conductive paste.
  • the metal particle ink, the metal paste, the conductive carbon material, the conductive polymer material, the conductive organic compound, or the stretchable conductive paste is directly applied onto the ferroelectric layer 4. It can be coated and the second electrode 5 is drawn. Then, it can be fired to form a laminated body on which the second electrode 5 is formed. It may be fired in the atmosphere or in an inert gas such as nitrogen or a rare gas. At that time, the laminate may be printed and / or fired by fixing heat-resistant tape, vacuum suction, or heat-adhering it on a hard and smooth surface table or plate such as glass, stainless steel, or high heat-resistant plastic in advance. it can.
  • the firing temperature is different from that of the first electrode 3, and needs to be set in consideration of the Curie temperature of the ferroelectric layer 4. That is, by heating at a temperature equal to or lower than the Curie temperature of the ferroelectric layer 4, the crystal structure of the ferroelectric layer is not changed.
  • the firing temperature is 50 to 140 ° C, preferably 60 to 130 ° C, and more preferably 90 to 130 ° C.
  • a light firing method using a xenon flash lamp, a heating firing method on an oven or a plate using an infrared heater, or the like may be used. The requirement is that the temperature be within the above range.
  • the thickness of the second electrode 5 formed thereby is preferably in the range of 100 nm to 1000 ⁇ m, more preferably 500 nm to 100 ⁇ m, and further preferably 500 nm to 10 ⁇ m.
  • the volume resistivity of the electrode differs depending on the material used and the firing temperature conditions in consideration of the Curie temperature, but the range is the same as that of the first electrode 3.
  • the ferroelectric layer 4 has a structure polarized in the electric field application direction by applying an electric field through the first electrode 3 and the second electrode 5. If the ferroelectric layer 4 and the electrode are properly formed, a polarization-electric field hysteresis curve (hereinafter referred to as PE curve) is drawn, and the amount of polarization when the electric field is zero in the curve, that is, residual polarization can be obtained. .. Vinylidene fluoride / trifluoroethylene constituting P (VDF-TrFE) has a molar ratio in the range of 95/5 to 50/50, and the residual polarization is preferably 1 to 20 ⁇ C / cm 2 depending on the crystallinity.
  • the residual polarization leads to the development of piezoelectricity that generates a voltage signal when the ferroelectric layer 4 is deformed by pressure.
  • a pressure is applied by a human finger or the like by utilizing the piezoelectricity, it becomes a tactile sensor that detects contact and the residual polarization is 6.5 to 9.0 ⁇ C / cm 2 .
  • the tactile sensor may be used as it is attached to the formed flat support 1 or three-dimensional support 1', or may be peeled off from the support and attached to another flat surface or three-dimensional object for use. Is also good.
  • an adhesive or double-sided tape that can be adhered at a temperature of room temperature or higher may be sandwiched between the polyimide thin film and the three-dimensional object. Since heat resistance is not necessarily required for the flat surface or the three-dimensional object for this attachment, it can be applied to a three-dimensional object using various materials such as plastic, glass, metal, and paper.
  • either the first electrode 3 or the second electrode 5 of the tactile sensor is grounded as a ground electrode, and the first electrode 3 or the second electrode 5 facing the ground electrode is a specific electronic circuit.
  • the main factors in the noise include a 50 Hz or 60 Hz AC commercial power supply, generation due to vibration of a flat surface or a three-dimensional object to which a tactile sensor is attached, and the like.
  • FIG. 2 shows a state when noise derived from an AC commercial power source is superimposed on the contact. It was confirmed that the contact was detected at the point showing the highest voltage value in FIG.
  • the method of controlling noise and extracting only the contact as a voltage signal is not particularly limited, but an electromagnetic wave shielding film (conductive material, external electrode, insulating material) that protects the first electrode 3 and the second electrode 5 is not particularly limited. Etc.), a method of using a coaxial cable for wiring, a method of using various filter circuits (low-pass filter, high-pass filter, band-pass filter, etc.), a method of using a comparator, etc. A plurality of combinations may be used.
  • the method of detecting the weak pressure is not particularly limited, and examples thereof include amplification of the generated voltage by an operational amplifier.
  • the surface free energy of the polyimide thin film 2 according to the present embodiment affects the performance of the tactile sensor.
  • the above-mentioned metal particle ink, metal paste, conductive carbon material, conductive polymer material, or conductive organic compound, or stretchable conductive paste is applied onto the polyimide thin film 2 as the first electrode 3.
  • This energy can be decomposed into polar and dispersed components, the total amount of which is at least 15-80 mJ / m 2 , more preferably 25-70 mJ / m 2 , and particularly preferably 30-60 mJ / m. It is 2 .
  • Each can be determined by the contact angle of different liquids.
  • the tactile sensor in the embodiment of the present invention, as described above, it is the sum of the polar component and the dispersed component, but this energy component having an influence is controlled by the polar component rather than the dispersed component, and the surface free energy of the polar component.
  • the range of is 1.5 to 10 mJ / m 2 , preferably 2.0 to 8.0 mJ / m 2 , and even more preferably 2.5 to 6.0 mJ / m 2 .
  • the tactile sensor can be formed by an electronic circuit capable of avoiding noise.
  • the method is not particularly limited, but for example, various flip-flop circuits (Reset-Set flip-flop, Delay-flip-flop, and JK-flip-flop, Toggle-flip-flop, etc. manufactured by using these) can be used.
  • flip-flop circuits Reset-Set flip-flop, Delay-flip-flop, and JK-flip-flop, Toggle-flip-flop, etc. manufactured by using these
  • a Toggle-flip-flop made from a Delay-flip-flop is preferable because the circuit can be simplified by using only one input terminal and it is easily available.
  • the manufacturing method according to the present embodiment will be briefly described as a specific example.
  • the polyimide thin film 2 according to the present embodiment is formed via a varnish of polyamic acid. That is, the diamine compound and the tetracarboxylic dianhydride are dissolved in an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to generate a polyamic acid to form a varnish.
  • the varnish is applied onto the surface of the flat support 1 of borosilicate glass, for example, the blade coater is made of a spherical surface of borosilicate glass having a curved surface with an absolute value of Gaussian curvature of 0.04 cm- 2 or less.
  • soft blanket gravure offset printing is used.
  • the polyimide thin film 2 is obtained by firing the coated support in an inert gas stream such as nitrogen or in a reduced pressure atmosphere at 320 ° C. for 2 hours. It is convenient in terms of the process that the polyimide thin film 2 is attached to the flat support 1 or the three-dimensional support 1'and then proceeds to the formation of the first electrode 3, the ferroelectric layer 4, and the second electrode 5. However, it does not limit the use by peeling from the flat support 1 or the three-dimensional support 1'.
  • the first electrode 3 is formed on the polyimide thin film 2 on the flat support 1 according to the present embodiment, for example, by screen printing, the first electrode is formed on the polyimide thin film 2 on the three-dimensional support 1'.
  • an alcohol solution of PEDOT / PSS manufactured by Heraeus
  • a first electrode 3 having a thickness of 100 nm to 1000 ⁇ m of PEDOT / PSS is obtained by heating and baking.
  • the polyimide thin film 2 on the support 1' is coated on the first electrode 3 by coating with a varnish.
  • the solvent is evaporated by firing at 50 to 150 ° C., and a P (VDF-TrFE) layer having a ⁇ -type crystal structure and a thickness of 0.5 to 15 ⁇ m is obtained.
  • PEDOT / PSS is applied onto the P (VDF-TrFE) layer in the same manner as the first electrode, and calcined at 50 to 140 ° C.
  • a second electrode having a thickness of 100 nm to 1000 ⁇ m.
  • an operational amplifier having an active element such as a transistor is used rather than a passive type filter using only passive elements such as a resistor and a capacitor.
  • the active type filter that has been used is suitable. For example, let us compare the characteristics of the passive low-pass filter shown in FIG. 3 and the active Sallen-Key low-pass filter shown in FIG. A voltage in the frequency range of 100 MHz to 100 Hz was input to the circuits of FIGS. 3 and 4, and the gain shown by the following equation was obtained.
  • the active Sallen-Key low-pass filter in FIG. 4 has a significantly lower gain at frequencies of 50 Hz and above, and thereby above that frequency. It can be seen that the noise is attenuated by passing through the filter. As a result, it becomes possible to specifically detect only the contact with the object.
  • the active-type low-pass filter is not limited to the Sallen-Key low-pass filter shown in FIG. 4, and may be configured by an appropriate active-type low-pass filter according to the noise generation state.
  • the above-mentioned active type filter is a noise control method based on a so-called analog electronic circuit, but a high or low-only digital circuit can also be used as a noise control method.
  • the voltage signal generated by the tactile sensor is amplified by an operational amplifier, the mixed noise is also amplified, but when a comparator, which is a digital circuit, is connected, the voltage generated by the tactile sensor is generated. It can be turned on and noise can be turned off.
  • the switching function can be obtained by providing the Toggle-flip-flop as shown in FIG. 6 as shown in the examples.
  • FIG. 7 the voltage could be switched between the on state and the off state by touching the tactile sensor with a finger.
  • a switching device has been implemented in which the voltage applied to the LED and / or the oscillator is switched between on and off in response to the pressure of a finger touch.
  • the on and off states of the voltage may be recognized not only by sight but also by other senses such as touch and hearing. That is, the switching device in the present embodiment may have a cognitive unit (LED, speaker, etc.) for sensuously recognizing the on state and the off state of the voltage.
  • a cognitive unit LED, speaker, etc.
  • the pressure detected by the tactile sensor is converted into a voltage signal, which switches the electronic circuit between the on state and the off state.
  • a light emitter such as an LED or an organic EL and an oscillator (vibrator) operate, and other devices can be driven at the same time.
  • the pressure converted into this voltage signal is light with a finger and can be driven on and off by touching it flexibly.
  • the electrodes, ferroelectrics, and electrodes are placed on a polyimide film having a high total light transmittance represented by the general formula (1) in which the polar component of the surface free energy is 1.5 to 10 mJ / m 2 .
  • the thickness of this sensor is 5 to 100 ⁇ m, preferably 5 to 50 ⁇ m, and more preferably 5 to 10 ⁇ m.
  • the voltage signal of the tactile sensor and the on / off state information of the switching device obtained in this way are then digitized by analog-to-digital conversion and transmitted to the computer by wireless communication to remotely grasp the information.
  • the sensor is attached to the surface of the robot, for example, it is possible to use a mechanism for avoiding a strong collision between the human body or the like and the robot with which the sensor is in contact.
  • a digital terminal such as a smartphone, smart watch, or tablet terminal having a communication function widely used in recent years, but USB cable or jack cable transmission.
  • a digital terminal such as a smartphone, smart watch, or tablet terminal having a communication function widely used in recent years, but USB cable or jack cable transmission.
  • USB cable or jack cable transmission it does not mean that there is any problem, and it does not limit the combined use.
  • NFC Near Field Communication
  • ISO / IEC 14443, 18092, 15693, and 21481 international standards
  • Standard wireless communication can be used, and so-called passive electronic devices can be manufactured.
  • an IC tag having these communication functions an information function may be mounted to have the function as an RFID. It may be an active electronic device equipped with a battery.
  • Bluetooth basic rate / enhanced data rate Bluetooth Low Energy ( ⁇ 5 m)
  • Bluetooth Low Energy ⁇ 5 m
  • 2.4 GHz frequency band that can be used at a frequency of 2.4 GHz
  • 900 MHz band for example, 920 MHz ( ⁇ 100 m)
  • 800 MHz band such as UHF and ZigBee
  • a 0.7 to 2.0 GHz band in the 4 G communication band a 3.0 to 4.1 GHz band in the 5 GSub6 band, a 27.00 to 29.50 GHz band in the 5 G millimeter wave band, and the like can also be used.
  • the tactile sensor of the present embodiment can be formed with a transmission / reception antenna for information communication by a coating printing technique, and a bendable or stretchable electronic device using this can be provided. be able to.
  • the tactile sensor is provided with various existing inexpensive integrated circuits (ICs) and resistors for controlling voltage from the sensor as described above. It is a device that temporarily replaces the physical quantity of the information of 1591838529844_1 with 1591838529844_2 and further converts it so that it can be read by humans, and the signal acquired by the electric circuit is AD conversion that replaces the analog signal with the digital signal. A device can be used to convert the measurement results into human readable by software.
  • ICs integrated circuits
  • the tactile sensor includes integrated circuits (ICs) such as CMOS, AD conversion circuits and noise reduction circuits used for rectification and signal conversion, resistors, amplifiers, lasers, light emitters such as organic EL and LED light, and the like. It is necessary to install various electronic components and connection wirings such as communication devices such as NFC, Bluetooth, Wi-SUN, UHF and ZigBee in an economically inexpensive manner and in a durable manner.
  • ICs integrated circuits
  • the soldering method here may be performed manually by soldering threads using a soldering iron, but the flow method or reflow method is a method that is often used industrially.
  • any method may be selected, but the solder paste is squeegee-printed on the printed circuit board, and the paste is squeezed on a screen such as a stainless steel metal mask having holes in the parts for mounting electronic components.
  • the above-mentioned tactile sensor substrate formed in the present embodiment and the mounted electronic components are preheated in the reflow furnace before the main heating, and a sudden thermal shock to the components is performed. Avoidance, flux activation, solvent vaporization, etc. may be performed.
  • the preheating temperature is in the range of 100 to 150 ° C.
  • the main heating is performed at 140 to 180 ° C. in a short heating time. Can be done.
  • the cooling may be natural cooling, but it can also be rapidly cooled to avoid thermal stress of electronic components or to prevent solder shrinkage and cracks.
  • ball solder may be attached to the IC, placed on the mounting portion, and reflowed.
  • the defect rate of the tactile sensor here means the yield of the sensor whose average residual polarization did not show 7.0 ⁇ C / cm 2 among the tactile sensors manufactured through all the steps, and this defect rate. Are the values obtained by evaluating all 10 times.
  • thermomechanical analysis TMA method
  • the temperature of the polyimide thin film was raised from 25 ° C., and the change point of the coefficient of linear expansion was defined as the glass transition temperature.
  • Method for measuring tensile strength and elongation A polyimide thin film is pulled by the method of ASTM D638, which is a tensile test method for plastics, and the maximum value of the stress observed by the test is taken as the tensile strength, and the strain corresponding to the stress is used. Was taken as the growth rate.
  • a polyimide thin film was formed on a flat glass plate under the same printing conditions as the polyimide thin film formed on a curved surface by soft blanket gravure offset printing.
  • visible ultraviolet light is irradiated in the range of 300 to 800 nm wavelength with a visible ultraviolet spectrophotometer, and the light transmittance at each wavelength is obtained from the ratio of the incident light and transmitted light, and the wavelength of 450 to 800 nm.
  • the average value in the range of is taken as the total light transmittance.
  • Method of measuring the thickness of the electrode printing similar to the printing method used when forming the electrode on a curved surface (soft blanket gravure offset printing, inkjet printing that can print on a three-dimensional object, dispenser that can print on a three-dimensional object, etc.) Under the conditions, the same electrode as the electrode formed on the curved surface was printed on the flat polyimide thin film according to claim 1, and heat-baked.
  • the electrode after firing was scanned on the surface of the polyimide thin film and the surface of the electrode with a Dektak (registered trademark) stylus profiling system, and the average value of the steps was taken as the thickness of the electrode.
  • Dektak registered trademark
  • the resistance value (R) was measured by a two-terminal measurement method by applying terminals to both ends of a rectangular parallelepiped electrode.
  • the volume resistivity ( ⁇ ) was determined from the values of the length (L) between the two terminals and the cross-sectional area (A) thereof using the following equation. In determining the cross-sectional area (A), the value obtained from the measurement of the thickness of the electrode was used as the thickness.
  • Curie temperature measurement method Accurately weigh 2 to 5 mg of vinylidene fluoride / trifluoroethylene copolymer powder in an aluminum pan, and use a differential scanning calorimeter (DSC) to raise the temperature from 20 ° C to 5 ° C / min. The temperature is raised to 200 ° C. Further, the mixture is cooled from 200 ° C. to 20 ° C. at a temperature lowering rate of 5 ° C./min, and the endothermic heat and heat generation associated with the state change of the copolymer powder in a series of temperature change processes are measured. In the process of raising the temperature, the copolymer reaches a melting point at about 140 to 160 ° C. and changes into a liquid.
  • DSC differential scanning calorimeter
  • Example 1 The glass transition temperature is 280 ° C, the tensile strength is 190 MPa, the elongation rate is 15%, the total light transmittance is 88%, and the total amount of surface free energy obtained from the contact angle between water and polyimide methane is 43.2 mJ / m 2 .
  • a polyimide film with a polar component of 2.7 mJ / m 2 (trade name Ecrios (registered trademark) VICT-C, manufactured by Mitsui Kagaku Co., Ltd.) (Gaussian curvature 0 cm- 2 ) is fixed to a flat support of alkaline glass.
  • a circular screen plate with a diameter of 1 cm is used to smooth coat a water / alcohol solution of PEDOT / PSS (manufactured by Heraeus), which is a conductive polymer material, by screen printing, and then bake at 150 ° C. for 30 minutes to make water /
  • the alcohol was evaporated to form a first electrode in a circle with a diameter of 1 cm (area 0.79 cm 2 ).
  • the thickness of the electrode was 2.0 ⁇ m, and the volume resistivity was 4.0 ⁇ ⁇ cm.
  • a water / alcohol solution of PEDOT / PSS (manufactured by Heraeus) is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing, and the mixture is baked at 125 ° C. for 1 hour to evaporate the water / alcohol to evaporate the ferroelectric substance.
  • a second electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed in a circle (area: 0.79 cm 2 ) having a diameter of 1 cm and overlapping with the first electrode across the layer in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • a red LED is connected to the tactile sensor shown in FIG.
  • the LED was turned on (lit), and when it was touched again, the LED was turned off (turned off).
  • the voltage signal is generated when the tactile sensor is touched with a finger, and the voltage after the Toggle-flip-flop, that is, is applied to the LED.
  • FIG. 7 shows that the on state of the voltage and that state are maintained, and when the voltage is touched again, the off state is switched.
  • a Mabuchi Motor FA-130RA (rated voltage 1.5V) oscillator was connected in parallel to the LED terminal of the manufactured tactile sensor.
  • the red LED lights up and the oscillator is driven at the same time
  • the tactile sensor is touched again with the finger
  • the LED turns off and the oscillator stops at the same time, and the switching device has a driving function of another device. It was confirmed.
  • Example 2 The polyimide film (Gaussian curvature 0 cm- 2 ) used in Example 1 was smooth-coated with the conductive polymer material solution of Example 1 by screen printing in the same manner as in Example 1, and then fired to form a circle with a diameter of 1 cm (area: A first electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed at 0.79 cm 2 ).
  • the same conductive polymer material solution as above is smooth-coated on the ferroelectric layer by the same screen printing, and fired at 135 ° C. for 30 minutes to sandwich the ferroelectric layer into the first electrode.
  • a second electrode having a diameter of 1 cm and a thickness of 2.0 ⁇ m was formed so as to overlap with each other in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • the laminate obtained as described above is used as a tactile sensor, a red LED is connected to the tactile sensor, a red LED is connected to the toggle-flip flop made from an operational amplifier, a comparator, and a Delay-flip flop, and the LED is turned on when the tactile sensor is touched with a finger. It became a state (lit), and when it was touched again, the LED turned off (turned off).
  • Example 3 The polyimide film (Gaussian curvature 0 cm- 2 ) used in Example 1 and the solution of the conductive polymer material are smooth-coated by screen printing in the same manner as in Example 1, and fired at 150 ° C. for 30 minutes to obtain water / alcohol. Was evaporated to form a circular 1 cm diameter first electrode with a thickness of 2.0 ⁇ m.
  • the same conductive polymer material solution as described above is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing in the same manner, and fired at 90 ° C. for 1 hour to sandwich the ferroelectric layer into the first electrode.
  • a second electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed in a circle (area: 0.79 cm 2 ) having a diameter of 1 cm and overlapping with the conductor in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • a red LED is connected to the tactile sensor shown in FIG. The LED was turned on (lit), and when it was touched again, the LED was turned off (turned off).
  • Example 4 The glass transition temperature is 305 ° C., the tensile strength is 220 MPa, the elongation rate is 7%, the total light transmittance is 88%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 is 43.8 mJ / m 2 .
  • Highly conductive used in Example 1 for a polyimide film having a polar component of 4.7 mJ / m 2 (trade name: Ecrios (registered trademark) VICT-Cz, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) (Gaussian curvature 0 cm- 2 ).
  • a solution of the molecular material is applied by screen printing in the same manner as in Example 1, and fired at 150 ° C. for 30 minutes to evaporate water / alcohol, and a 1 cm diameter circle (area 0.79 cm 2 ) is 1.8 ⁇ m.
  • a first electrode of the same thickness was formed.
  • Example 1 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) containing vinylidene fluoride / trifluoroethylene in a molar ratio of 75:25 was added to Example 1 on the laminate as in Example 1.
  • smooth coating was applied and calcined at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a solution of the same conductive polymer material as above is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing and fired at 125 ° C. for 1 hour to form a first electrode with the ferroelectric layer sandwiched between them.
  • a second electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed in a circle having a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ) overlapping in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • a red LED is connected to the tactile sensor shown in FIG. The LED was turned on (lit), and when it was touched again, the LED was turned off (turned off).
  • Example 5 The glass transition temperature is 265 ° C., the tensile strength is 130 MPa, the elongation rate is 18%, the total light transmittance is 90%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 is 44.0 mJ / m 2 .
  • Example 1 Of which the polar component is 5.2 mJ / m 2 polyimide film (trade name Ecrios (registered trademark) VICT-Bnp, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) (Gaussian curvature 0 cm -2) ),
  • the solution of the conductive polymer material used in Example 1 was applied by screen printing in the same manner as in Example 1, and fired to form a circle with a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ) and a thickness of 2.5 ⁇ m.
  • the first electrode was formed.
  • Example 1 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) in which vinylidene fluoride / trifluoroethylene used in Example 1 had a molar ratio of 75:25 was added to Example 1 on the laminate. The same coating was applied, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a solution of the same conductive polymer material as described above is applied onto the ferroelectric layer by screen printing and fired at 125 ° C. for 1 hour to evaporate water / alcohol and sandwich the ferroelectric layer.
  • a second electrode having a thickness of 2 ⁇ m was formed in a circle having a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ) overlapping with the first electrode in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • a red LED is connected to the tactile sensor shown in FIG. The LED was turned on (lit), and when it was touched again, the LED was turned off (turned off).
  • Example 6 Screen printing and firing were performed in the same manner as in Example 1 except that the solution of the polyimide film (Gaussian curvature 0 cm- 2 ) and the conductive polymer material used in Example 1 was replaced with a square screen plate having a piece of 4 cm. A first electrode having an average thickness of 2.1 ⁇ m was formed in a square of 3.8 cm (area: 14 cm 2 ).
  • a water / alcohol solution of the same conductive polymer material as above is smooth-coated on the ferroelectric layer by the same screen printing as above, baked at 125 ° C. for 1 hour, and sandwiched between the ferroelectric layers.
  • a second electrode having an average thickness of 2.1 ⁇ m was formed with a piece of a 3.8 cm square (area: 14 cm 2 ) overlapping with the first electrode in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 0%. It was. That is, the non-defective rate is 100%.
  • a red LED is connected to the tactile sensor shown in FIG. 6 by connecting a red LED to a toggle-flip flop made from an operational amplifier, a comparator, and a Delay-flip flop, and the tactile sensor is touched with a finger.
  • the LED was turned on (vibrating state), and when it was touched again, the LED was turned off (stopped state).
  • Example 7 An FA-130RA (rated voltage 1.5V) oscillator manufactured by Mabuchi Motor was connected in parallel to the LED terminal portion of the switching device manufactured in Examples 2 to 6. It was confirmed that when the tactile sensor was touched with a finger, the red LED was turned on and the vibrator was driven at the same time, and when the tactile sensor was touched again with the finger, the LED was turned off and the vibrator was stopped at the same time. As a result, it was confirmed that these switching devices are switching devices having a driving function of other devices.
  • Example 1 The glass transition temperature is 118 ° C., the tensile strength is 110 MPa, the elongation rate is 65%, the total light transmittance is 87%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 is 40.5 mJ / m 2 .
  • the water / alcohol solution of PEDOT / PSS (manufactured by Heraeus), which is the conductive polymer material used in, was smooth-coated by screen printing in the same manner as in Example 1, and fired to form a circle with a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm).
  • a first electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed.
  • Example 2 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) N-methyl-2-pyrrolidone used in Example 1 was smooth-coated on the laminate with a blade coater in the same manner as in Example 1, and the temperature was 135 ° C., 2 It was calcined for a time to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a water / alcohol solution of the same conductive polymer material as described above is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing, baked at 125 ° C. for 1 hour, and the first electrode is sandwiched between the ferroelectric layers.
  • a second electrode having a thickness of 2.0 ⁇ m was formed in a circle (area: 0.79 cm 2 ) having a diameter of 1 cm and overlapping with the conductor in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 50%. It was. That is, the non-defective rate is 50%.
  • Example 2 The glass transition temperature is 410 ° C., the tensile strength is 330 MPa, the elongation rate is 80%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 is 57.1 mJ / m 2 , of which the polar component is 36 mJ / m 2.
  • a water / alcohol solution of PEDOT / PSS manufactured by Heraeus is smooth-coated by screen printing in the same manner as in Example 1, fired, and has a circular shape with a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ) and a thickness of 2.1 ⁇ m. First electrode was formed.
  • Example 2 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) N-methyl-2-pyrrolidone used in Example 1 was smooth-coated on the laminate with a blade coater, and fired at 135 ° C. for 2 hours for 3 to 3 to. A ferroelectric layer having a thickness of 5 ⁇ m was formed.
  • a water / alcohol solution of the same conductive polymer material as described above is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing, and the solvent is evaporated by firing at 125 ° C. for 1 hour to form the ferroelectric layer.
  • a 2 ⁇ m-thick second electrode was formed with a 1 cm diameter circle (area 0.79 cm 2 ) that overlaps the first electrode in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 67%. It was. That is, the non-defective rate is 33%.
  • Example 3 The glass transition temperature was 355 ° C., the tensile strength was 360 MPa, the elongation rate was 50%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 was 44.6 mJ / m 2 , of which the polar component was 15.
  • a water / alcohol solution of a conductive polymer material was smooth-coated by screen printing in the same manner as in Example 1, and fired to form a first electrode having a thickness of 1.8 ⁇ m in a circle with a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ). did.
  • Example 2 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) N-methyl-2-pyrrolidone used in Example 1 was smooth-coated on the laminate with a blade coater in the same manner as in Example 1, and the temperature was 135 ° C., 2 It was calcined for a time to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a water / alcohol solution of the same conductive polymer material as described above is smooth-coated on the ferroelectric layer by screen printing in the same manner, baked at 125 ° C. for 1 hour, and sandwiched between the ferroelectric layers.
  • a second electrode having a thickness of 1 to 2 ⁇ m was formed in a circle having a diameter of 1 cm (area: 0.79 cm 2 ) overlapping with one electrode in the thickness direction.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and when the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated, the defective rate of the tactile sensor was 89%. It was. That is, the non-defective rate is 11%.
  • Example 4 The glass transition temperature is 75 ° C., the tensile strength is 215 MPa, the elongation rate is 170%, the total light transmittance is 85%, and the total amount of surface free energy obtained in the same manner as in Example 1 is 44.0 mJ / m 2 .
  • PET trade name: Lumirer (registered trademark), manufactured by Toray Co., Ltd.
  • Gaussian curvature 0 cm- 2 having a polar component of 2.0 mJ / m 2 is water / alcohol of the same conductive polymer material as in Example 1.
  • the solution was coated by screen printing and fired at 150 ° C. for 30 minutes to try to form a 1 cm diameter circular (area 0.79 cm 2 ) first electrode with a thickness of 2 ⁇ m, but shrinkage and wrinkles occurred. It occurred and a smooth electrode could not be created.
  • Comparative Example 5 The solution of the PET film and the conductive polymer material used in Comparative Example 4 was coated by screen printing in the same manner as in Comparative Example 4, and the firing temperature was 100 ° C. for 5 hours, and a circle having a diameter of 1 cm (area was 0). A first electrode having a thickness of 2 ⁇ m was formed at .79 cm 2 ).
  • Example 2 a 12 wt% solution of P (VDF-TrFE) N-methyl-2-pyrrolidone used in Example 1 was smooth-coated on the laminate with a blade coater in the same manner as in Example 1, and the temperature was 135 ° C., 2 When fired for a long time, shrinkage occurred as in Comparative Example 4, wrinkles were generated, a smooth ferroelectric layer could not be formed, and the process could not proceed to the next step.
  • Example 8 A convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ) is placed on a three-dimensional support, and a polyimide thin film of Example 4 (trade name: Ecrios (registered trademark) VICT-Cz, Mitsui Chemicals, Inc.) A polyamic acid varnish liquid film (manufactured by the company) was coated by soft blanket gravure offset printing, and a polyimide thin film was formed by a dehydration / cyclization reaction by heating at 320 ° C. for 2 hours under an inert gas.
  • the first stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component.
  • the electrodes were printed by the gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing press. Specifically, a brown polyimide film having a depth of 77 ⁇ m formed on a glass substrate sucked and fixed to a stainless steel base by a vacuum pump is placed, and the recess is filled with XA-9521 with a doctor blade, and the brown polyimide film is filled.
  • the borosilicate glass on which the polyimide thin film was formed in which the paste was rotationally pressure-bonded to a soft blanket made of PDMS, and the received paste was sucked and fixed to another stainless steel table at a moving speed of 30 mm / sec.
  • the electrode was printed by rotary crimp transfer on a spherical surface made of glass. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a laminate on which the first electrode was formed.
  • the thickness of the electrode was 5.4 ⁇ m, and the volume resistivity was 4.5 ⁇ 10 -4 ⁇ ⁇ cm.
  • a stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component of silver is applied.
  • printing was performed in the direction intersecting the first electrode by a gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing machine. This laminate was fired at 120 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 2 hours to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 9 When the laminate obtained in Example 8 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Sallen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and shown in FIG. As described above, it was confirmed that the voltage signal was selectively extracted by touching with a finger.
  • the tactile sensor thus produced was peeled off from a spherical surface made of borosilicate glass, and attached to a white polypropylene spherical surface having the same Gaussian curvature of 0.01 cm- 2 as the spherical surface made of borosilicate glass with an instant adhesive. It is a tactile sensor suitable for a spherical surface without any appearance defects such as wrinkles. Further, it was confirmed that the sensor was not damaged in the peeling operation and a voltage signal was generated by touching with a finger as in FIG.
  • Example 10 Similar to Example 8, a polyimide thin film is formed on a three-dimensional support having a convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ), and further, as in Example 8.
  • a polyimide thin film gravure offset the first electrode of stretchable paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as the main component. It was printed by the printing method. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a first electrode having an electrode thickness of 6.0 ⁇ m and a volume resistivity of 5.0 ⁇ 10-5 ⁇ ⁇ cm.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC25 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene 75:25 P (VDF-TrFE) on the first electrode.
  • the solution was dropped and applied with a syringe, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a soft blanket gravure offset printing machine using a silver paste XA-3609 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) having a width of 0.5 cm and a length of 6 cm (area: 3.0 cm 2 ) on the ferroelectric layer as a second electrode.
  • the gravure offset printing method was used to print in the direction intersecting the first electrode.
  • This laminate was fired at 120 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 2 hours to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 11 When the laminate obtained in Example 10 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Salen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and when touched with a finger, It was confirmed that the voltage signal was selectively extracted.
  • Example 12 A convex spherical surface made of borosilicate glass of 5 cm (Gaussian curvature 0.04 cm- 2 ) is placed on a three-dimensional support, and the polyimide thin film of Example 4 (trade name: Ecrios (registered trademark), VICT-Cz, Mitsui Chemicals, Inc.)
  • the polyamic acid varnish liquid film to be produced was coated by soft blanket gravure offset printing, and a polyimide thin film was formed by a dehydration / cyclization reaction by heating at 320 ° C. for 2 hours under an inert gas.
  • the first stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component.
  • the electrodes were printed by the gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing press.
  • a brown polyimide film having a depth of 77 ⁇ m formed on a glass substrate sucked and fixed to a stainless steel base by a vacuum pump is placed, and the recess is filled with silver paste XA-9521 with a doctor blade, and the brown
  • the polyimide film was removed, the paste was rotationally pressure-bonded to a soft blanket made of PDMS, and the received paste was sucked and fixed to another stainless steel table at a moving speed of 30 mm / sec.
  • the electrode was printed by rotary pressure bonding transfer on a spherical surface made of acid glass. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a laminate on which the first electrode was formed.
  • the thickness of the electrode was 5.4 ⁇ m, and the volume resistivity was 4.5 ⁇ 10 -4 ⁇ ⁇ cm.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC25 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene is P (VDF-TrFE) at a molar ratio of 75:25 on the first electrode.
  • VDF-TrFE vinylidene fluoride / trifluoroethylene
  • the solution was dropped and applied with a syringe, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component of silver is applied.
  • printing was performed in the direction intersecting the first electrode by a gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing machine. This laminate was fired at 120 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 2 hours to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 13 When the laminate obtained in Example 12 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Sallen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and touched with a finger. It was confirmed that the resulting voltage signal was selectively extracted.
  • the tactile sensor thus produced was peeled off from a spherical surface made of borosilicate glass, and attached to a white polypropylene spherical surface having the same Gaussian curvature of 0.04 cm- 2 as the spherical surface made of borosilicate glass with an instant adhesive. It is a tactile sensor suitable for a spherical surface without any appearance defects such as wrinkles. Further, it was confirmed that the sensor was not damaged in the peeling operation and a voltage signal was generated by touching the finger.
  • Example 14 Similar to Example 8, a polyimide thin film is formed on a three-dimensional support having a convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ), and further, the polyimide thin film is formed on the polyimide thin film.
  • the first electrode of silver particle ink NPS-L (manufactured by Harima Kasei Group Co., Ltd.) having a width of 0.5 cm and a length of 6 cm (area: 3.0 cm 2 ) was printed with an inkjet device capable of printing on a three-dimensional object. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a laminate on which the first electrode was formed.
  • the thickness of the electrode was 0.50 ⁇ m, and the volume resistivity was 1.0 ⁇ 10-5 ⁇ ⁇ cm.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC25 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene 75:25 P (VDF-TrFE) on the first electrode.
  • the solution was dropped and applied with a syringe, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a second electrode of silver particle ink NPS-L (manufactured by Harima Chemicals Group, Inc.) having a width of 0.5 cm and a length of 6 cm (area: 3.0 cm 2 ) can be printed on the ferroelectric layer on a three-dimensional object.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 15 When the laminate obtained in Example 14 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Salen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and when touched with a finger, It was confirmed that the voltage signal was selectively extracted.
  • Example 16 Similar to Example 8, a polyimide thin film is formed on a three-dimensional support having a convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ), and then the polyimide thin film is formed on the polyimide thin film.
  • the first electrode of the PEDOT / PSS dispersion in ethanol having a width of 0.5 cm and a length of 6 cm (area: 3.0 cm 2 ) was printed with a dispenser device capable of printing on a three-dimensional object, and the laminate was printed at 150 ° C. for 1 hour.
  • a laminated body was prepared in which a first electrode having an electrode thickness of 10 ⁇ m and a volume curvature of 4.0 ⁇ ⁇ cm was formed.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC25 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene is P (VDF-TrFE) at a molar ratio of 75:25 on the first electrode.
  • VDF-TrFE vinylidene fluoride / trifluoroethylene
  • the solution was dropped and applied with a syringe, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • the second electrode of the PEDOT / PSS dispersion in ethanol having a width of 0.5 cm and a length of 6 cm (area: 3.0 cm 2 ) was printed on the ferroelectric layer with a dispenser device capable of printing on a three-dimensional object. ..
  • This laminate was fired at 120 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 2 hours to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 17 When the laminate obtained in Example 9 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Salen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and when touched with a finger, It was confirmed that the voltage signal was selectively extracted.
  • Example 18 Similar to Example 8, a polyimide thin film is formed on a three-dimensional support having a convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ), and further, as in Example 8.
  • a polyimide thin film gravure offset the first electrode of stretchable paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as the main component. It was printed by the printing method. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a first electrode having an electrode thickness of 5.4 ⁇ m and a volume resistivity of 4.5 ⁇ 10 -4 ⁇ ⁇ cm.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC30 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene is P (VDF-TrFE) at a molar ratio of 70:30 on the first electrode.
  • VDF-TrFE vinylidene fluoride / trifluoroethylene
  • N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m. It has been confirmed that the Curie temperature obtained from the DSC measurement of Piezotech FC30 is 100 ° C.
  • a stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component of silver is applied.
  • printing was performed in a direction orthogonal to the first electrode by a gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing machine.
  • This laminate was fired at 90 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 1 hour to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 6.5 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 19 When the laminate obtained as described above was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Salen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and when touched with a finger, It was confirmed that the voltage signal was selectively extracted.
  • Example 20 Similar to Example 8, a polyimide thin film is formed on a three-dimensional support having a convex spherical surface made of borosilicate glass having a radius of curvature of 10 cm (Gaussian curvature 0.01 cm- 2 ), and further, as in Example 8.
  • An example is a first electrode of a stretchable paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component on a polyimide thin film. Printing was performed by the gravure offset printing method in the same manner as in 8. This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a first electrode having an electrode thickness of 5.4 ⁇ m and a volume resistivity of 4.5 ⁇ 10 -4 ⁇ ⁇ cm.
  • a stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component of silver is applied.
  • printing was performed in a direction orthogonal to the first electrode by a gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing machine.
  • This laminate was fired at 135 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 30 minutes to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated and found to be 8.0 ⁇ C / cm 2 .
  • Example 21 When the laminate obtained in Example 13 was used as a tactile sensor, the first electrode was used as the ground electrode, and a finger was touched on the second electrode, the generation of a voltage signal was confirmed by an oscilloscope. Noise from a commercial power supply of 50 Hz was superimposed on this voltage signal, but when the second electrode was passed through the Salen-Key low-pass filter shown in the circuit diagram of FIG. 4, the noise was attenuated and when touched with a finger, It was confirmed that the voltage signal was selectively extracted.
  • the tactile sensor thus produced was peeled off from a spherical surface made of borosilicate glass, and attached to a white polypropylene spherical surface having the same Gaussian curvature of 0.01 cm- 2 as the spherical surface made of borosilicate glass with an instant adhesive. It is a tactile sensor suitable for a spherical surface without any appearance defects such as wrinkles. It was also confirmed that the sensor was not damaged in the peeling operation and a voltage signal was generated by contact.
  • the first stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component.
  • the electrodes were printed by the gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing press.
  • a brown polyimide film having a depth of 77 ⁇ m formed on a glass substrate sucked and fixed to a stainless steel base by a vacuum pump is placed, and the recess is filled with silver paste XA-9521 with a doctor blade, and the brown
  • the polyimide film is removed, the paste is rotationally pressure-bonded to a soft blanket made of PDMS, and the received paste is suction-fixed to another stainless steel table at a moving speed of 30 mm / sec.
  • the electrode was printed by rotary crimp transfer on a glass spherical surface.
  • This laminate was fired at 150 ° C. for 1 hour to prepare a laminate on which the first electrode was formed.
  • the thickness of the electrode was 5.4 ⁇ m, and the volume resistivity was 4.5 ⁇ 10 -4 ⁇ ⁇ cm.
  • N-methyl-2-pyrrolidone of Piezotech FC25 manufactured by Arkema
  • vinylidene fluoride / trifluoroethylene is P (VDF-TrFE) at a molar ratio of 75:25 on the first electrode.
  • VDF-TrFE vinylidene fluoride / trifluoroethylene
  • the solution was dropped and applied with a syringe, and N-methyl-2-pyrrolidone was evaporated by firing at 135 ° C. for 2 hours to form a ferroelectric layer having a thickness of 3 to 5 ⁇ m.
  • a stretchable conductive paste XA-9521 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) containing 0.5 cm in width and 6 cm in length (area: 3.0 cm 2 ) as a main component of silver is applied.
  • printing was performed in the direction intersecting the first electrode by a gravure offset printing method using a soft blanket gravure offset printing machine. This laminate was fired at 120 ° C., which is a temperature lower than the Curie temperature, for 2 hours to prepare a laminate on which the second electrode was formed.
  • a PE curve was obtained by applying an electric field to the ferroelectric layer through the first electrode and the second electrode, and the residual polarization of the ferroelectric layer was evaluated to be 7.0 ⁇ C / cm 2 .
  • the laminate obtained as described above was peeled off from a spherical surface made of quartz glass as a tactile sensor, and attached to a white polypropylene spherical surface having the same Gaussian curvature of 0.01 cm- 1 as the spherical surface made of quartz glass with an instant adhesive. ..
  • This brown polyimide thin film was hard and had low flexibility, and caused damage to the wiring due to repeated bending.
  • Example 7 A polyamic acid varnish (trade name: Ecrios (registered trademark) VICT) that forms a polyimide thin film of Example 4 using a convex spherical surface made of arkema glass with a radius of curvature of 4.5 cm (Gaussian curvature 0.050 cm -1 ) as a three-dimensional support. -Cz, manufactured by Mitsui Kagaku) is formed by soft blanket gravure offset printing, a polyimide thin film is formed by a dehydration / cyclization reaction by heating at 320 ° C. for 2 hours, and a stretcher containing silver as a main component is further formed as in Example 8.
  • Ecrios registered trademark
  • VICT a convex spherical surface made of arkema glass with a radius of curvature of 4.5 cm (Gaussian curvature 0.050 cm -1 ) as a three-dimensional support.
  • -Cz manufactured by Mitsui Kagaku
  • the tactile sensor of the present invention and an electronic circuit having a switch function using the sensor can be applied to various three-dimensional shapes by having lightness, suppleness and toughness, and the transparent substrate makes it conspicuous in the place where it is placed. It is possible to thin the polymer film substrate by forming a polymer film substrate by a solution process, and it is possible to provide a switching device having a switch function controlled by an electronic circuit having a high product non-defective rate and both economic efficiency and stability.

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Abstract

本発明は、軽く、しなやかで強靭な様々な立体形状形成可能な薄膜で高い全光線透過率な部品であり、溶液プロセスによるポリイミド薄膜のセンサ基板が高良品率で製造でき、かつ安定駆動する触覚センサであり、そのスイッチ機能を持つ電子デバイスを高収率で提供する。本発明の高全光線透過率、耐熱性、かつ、表面自由エネルギー極性成分が特定値を有するポリイミド薄膜上に形成した触覚センサが、電圧信号を発し、その信号が生体や環境に由来するノイズ制御電子回路で、安定的に他デバイス駆動を実現するスイッチングデバイスであり、これは前記ポリイミド薄膜上に、印刷法で形成した第一電極、強誘電体層と第二電極を有する、曲面または平面の触覚センサである。さらに、人体や環境に由来するノイズを電子回路制御で軽く指で触るだけで他デバイス駆動をできる触覚センサであるスイッチングデバイスを高良品率で製造提供できる。

Description

高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜上に形成された触覚センサとそれを用いたスイッチングデバイス
　本発明は、高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜上に形成された触覚センサとそれを用いたスイッチングデバイスに関する。
　近年、電子デバイスの分野において、印刷技術を利用して電子デバイスを作製するプリンテッドエレクトロニクスが注目されている。プリンテッドエレクトロニクスには大きく分類して２つの新しい技術要素がある。第一に、近年精力的に開発が進んでいる金属粒子インクや金属ペーストによる配線形成技術により、従来から使われているリソグラフィー法では実現不可能なプロセスの簡略化と低コスト化である。第二に、硬いプリント回路板（ＰＣＢ）を薄さや柔軟性、伸縮性といった特長を持つ高分子フィルムに置き換えて電子デバイスの薄型化やフレキシブル化を実現することである。金属粒子インクや金属ペーストは、高分子フィルムと界面で結びつく関係にあり、このことが配線形成性に多大な影響を与える。
　すなわち、公知のＹｏｕｎｇの式で表される通り、液状またはペースト状の金属粒子インクや金属ペーストと、固体の高分子フィルムそれぞれの表面自由エネルギーの関係によって配線の形成状態が決まるという特徴がある。微視的にはこの表面自由エネルギーは、金属粒子インクや金属ペーストと、高分子フィルムそれぞれの化学的組成、すなわち分子レベルの分散と極性が影響するため、プリンテッドエレクトロニクスにおいては表面自由エネルギーの理解が特に重要である。
　前記の技術背景において、その目標市場は、トリリオン（1兆個）センサ（但し、プリンテッドエレクトロニクス、レーザ、画像など多種多様）、有機ＥＬ、有機トランジスタ分野であり、２０２０～２０３０年を目指した第５世代社会（超スマート社会）Ｓｏｃｉｅｔｙ５．０である。将来問題として人口減少・高齢化、エネルギー、環境・災害、地域格差問題拡大などの課題を第４次産業革命（ＩｏＴ、ビッグデータ、ＡＩ（人工知能）ロボットなど）によって低減または解消する技術革新が必要となるとされている。
　この第４次産業革命は、あらゆるモノをインターネットに接続（以下ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓの略）という。）し、モノから得られる情報をビックデータに集積し、ＡＩによる解析を経て価値のあるフィードバックを我々に提供する社会を目指している。従来はパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット、テレビなどがインターネットに接続されてきたが、将来の接続の範囲は、移動手段（自動車、電車、航空機、船舶、運送トラックなど）、住宅（冷蔵庫、テレビ、エアコン、掃除機などの家電やセキュリティーシステムなど）、医療・介護施設（病床、健康状態モニタリングなど）に広がっていくと予想されている。例えば、自動車の位置情報から未来の渋滞を予測し、その情報をドライバーに提供することや自動運転を実現すること、住居内の温度や湿度、明るさの情報から快適な温湿度環境や調光を提供すること、医療・介護施設における患者の健康状態のモニタリングによって従来人手に頼っていた状態監視の負担を軽減する、といったことが目指されている。
　しかしながら、単にこうしたネットワークが実現できれば良いということではない。日本自動車工業会の「自動車生産用原材料構成比調査」によると、１９８０年代の普通・小型乗用車には７３～７５％もの鋼材と、わずか３％のアルミニウムと６～７％の樹脂材料が使われていたために、角張っていて重量感を感じる形状であった。２０００年以降は鋼材が７０％程度まで低下し、アルミニウムが６％、樹脂材料が８％に増加してきたことで、車体の軽量化による燃費の向上と歩調を合わせるように、アルミニウムや樹脂材料の特長を生かした丸みや曲線美を持つ形状に変わってきた。冷蔵庫、テレビ、エアコン、ロボット掃除機などの家電についても、多様なサイズや内装の住居の中での適合性や、個人の嗜好に応じた意匠性が重視されるようになり、柔らかい印象を受ける曲面形状が広く受け入れられるようになってきている。医療・介護施設においては、患者が装着し、身体にフィットすることができるヘルスケア機器であることが、正確なバイタル情報の収集のために必須であるため、柔らかさや曲面のない形状では不適当である。つまり、将来のＩｏＴ社会で使われるモノは様々な曲面を持つことを認識しなくてはならない。
　また、従来は工場の生産ラインでの活用にすぎなかったロボット分野においては、近年、人間に近い場所でロボットがサービスを提供するコミュニケーションロボットが生み出されている。そうしたロボットもインターネットに接続されることで、将来のＩｏＴ社会で果たす役割は大きいと認識されており、ロボットと人間が円滑な関係を築いていくためには、人間にとってロボットが「親しみやすいこと」が必要条件になっている。その観点からは、視覚的あるいは触覚的に認知されるロボットの形状が大きな影響を与えることが考えられるため、滑らかな曲面形状であることや、適度な硬さと柔らかさのバランスを持っていることがロボットの一般生活に普及するか否かを左右すると言っても過言ではない。
　こうした将来の自動車、家電、ヘルスケア機器、ロボット等は一層の曲面形状を有するものに変化していき、ＩｏＴ社会の実現のために、モノにセンサを取り付けて位置、温度、湿度、照度、圧力等の情報を吸い上げる必要がある。その背景の下、近年、曲面や凹凸面を有する三次元構造のセンサや曲面にしなやかに適合する素材を使ったセンサモジュールの開発に加えて、曲面や凹凸面に回路配線を形成するための印刷装置や印刷材料、基板材料といったプリンテッドエレクトロニクス分野に属する前述の技術開発が一層重要になっている。
　ＩｏＴ社会を実現するためには、各種電子デバイス製品が大量に、かつ安価に社会に提供される必要がある。プリンテッドエレクトロニクスによって製造されたセンサは、将来的にユーザーが求める価格である５００円未満／センサモジュールを達成しなくてはならないと考えられている。
　また、プリンテッドエレクトロニクスは、リソグラフィー法とは異なる、金属粒子インクや金属ペーストによる配線形成技術であることを前述したが、「フレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス」として、印刷技術と既存のリソグラフィー技術で製造される集積回路（ＩＣ）との組合せで、ハイブリッド化することで、高性能を維持しつつ、フレキシブルな製品や部品を経済的に実現することができる。この概念は、アメリカを中心に提唱された技術であり、製品全体として低コストと高性能に加えて、軽量化、薄膜化、しなやかさと強靭さなどの優れた物理特性を提供でき、これまでにない用途の利用を見込んでいる。
　高分子フィルム基材としては、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴという。）、ポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮという。）、ポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫという。）、ポリフェニレンスルフィド（以下ＰＰＳという。）、ポリアリレート（以下ＰＡＲという。）、ポリイミド（以下ＰＩという。）、ポリカーボネート（以下ＰＣという。）、セルローストリアセテート（以下ＴＡＣという。）、セルロースアセテートプロピオネート（以下ＣＡＰという。）等のプラスチックが用いられている（特許文献１）。こうした高分子フィルムを使うことでガラス基板等を用いる場合よりも軽量化と薄膜化を実現できる。
　さらに、特に前記の人口減少と高齢化の将来問題の課題に対応するために、人体や衣服に貼り付け、寝具に挿入されて健康状態を監視するヘルスケアデバイスが近年注目されている。例えば、特許文献２にはベッドおよび床に敷く寝床において、人の肺の呼吸活動および心臓の拍動等を振動センサで検出し、人の健康状態を２４時間検出できる装置が開示されている。その解決しようとする課題は、ベッドで睡眠中の患者、高齢者の状態をモニタリングすることによる介護業務の負担の軽減である。特許文献２では、振動センサにポリフッ化ビニリデンを用いることで肺の呼吸活動および心臓の拍動等を検出している。
　前記のポリフッ化ビニリデンは機械エネルギーを電気エネルギーに変換、または電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電性材料である。圧電性材料を使って、前記の肺の呼吸活動や心臓の拍動に代表される生体信号を検出、すなわち該生体信号を機械エネルギーとして捕捉し、それを圧電性材料によって電気エネルギーに変換して、それをモニタリングする技術開発は前記特許文献２に示したように近年積極的に行われているが、入力された圧力を追跡することができるマルチタッチ機能を有する検知デバイスも作製されている。これは前記のポリフッ化ビニリデンに加えられた圧力（機械エネルギーを意味する）が電圧（電気エネルギーを意味する）に変換され、増幅、ノイズ除去、加算、アナログ－デジタル変換を行い、コンピューター上で該圧力をモニタリングすることで、タッチパネル、エネルギー収穫器、介護付き環境（インテリジェントフロアともいう。）や警護アプリケーションに用いられるものである（特許文献３）。
　また、前記の入力された圧力を検知するものとして古典的な、電極が形成されたベース基板に取り付けられる押しボタンスイッチがある。これは、操作ボタンが押し込み可能に配設された箱型のベースと、前記ベース基板に対向する前記ベースの底面から突出し、前記電極に接続可能な接続端子と、前記底面側へ延出し、前記ベースを前記ベース基板側へ押圧することで入力された圧力を検知する（特許文献４）。
　さらに、特許文献５では、圧電材料を含む圧力センサが開示されている。これは圧電材料と電界効果トランジスタ構造を組み合わせた構成になっており、印加応力に比例した電流が流れる機能を持っている点で、疑似的にスイッチに近いと考えられる。
　また、圧力センサは圧電材料を使うものだけでなく、圧力による変形量を抵抗変化として検出するデバイスが広く用いられている。該デバイスは、単結晶シリコン基板の底面をエッチングすることで凹部を形成し、凹部の底面に露出した圧力起歪部をつくり、その上方の活性層に設けられた歪ゲージと、活性層上に絶縁層を挟んで形成された導電層を含む構造となっている（特許文献６）。
　特許文献７では、感圧センサ、把持装置及びロボットに関して、ＰＶＤＦは柔軟性を有するといってもその変形範囲は材質上の歪み範囲内であり、ヤング率は２ＧＰａ程度であり、高感度が要求されるセンサ素材としては固いと言及しており、材料の変形により電圧信号を発生させる、いわゆる圧電現象を利用した感圧センサとしてＰＶＤＦを用いた場合次の問題があると指摘している。つまり、ＰＶＤＦを変形させるために十分な負荷をかける時間が必要であり、感圧センサが被把持物に接触した瞬間から電圧信号の出力が開始されるまでの時間が長くなって接触時の圧力検出感度が低下し、特に、被把持物が柔らかい物の場合顕著となるため、シリコン等のゴム組成物のスポンジが好適とされている。
　同様に、特許文献８でも、ヒト型ロボットの皮膚触覚センサ等に代表される圧覚センサとして好適に用いることができる圧力感知センサ搭載配線板に関する類似の発明があり、ピエゾプラスチックフィルムは、多孔質ピエゾプラスチックフィルムであることが好ましいとされている。その理由は、多孔質ピエゾプラスチックフィルムは圧電性を有し、焦電性を有しないので、温度変化の影響を受けにくいという利点があり、また、厚み方向の応力によってのみ電圧が発生し、面方向の引張による電圧発生がほとんど起こらないので、面方向の伸びを考慮して、圧力感知センサの配置間隔を決める必要はなく、感圧部個数の増大が容易となるとされている。また、ＰＶＤＦピエゾプラスチックフィルムでは、ノイズを感知しやすく、このようなノイズ発生を小さくするためには、圧力感知センサの配置間隔をある程度、大きめにとる必要があり、感圧部の個数増加の制限があり、多孔質プラスチックフィルム製圧力感知センサでは、厚み方向の応力によってのみ電圧が発生し、面方向の引張による電圧発生がほとんど起こらないので、面方向の伸びを考慮して、圧力感知センサの配置間隔を決める必要はなく、感圧部個数の増大が容易であるとされている。
　ここまでヘルスケアデバイス、スイッチ、ロボット用途のセンサの発明を例示したが、こうした用途では、該センサが曲面を有する立体物に適用できることが求められ始めている。すなわち、ＩｏＴ社会の実現のために、モノにセンサを取り付けて位置、温度、湿度、照度、圧力等の情報を吸い上げる必要があるのだが、そのモノがデザイン性の観点から、近年、曲面や凹凸面を有する立体物であることが多く、そうした表面にしなやかに適合する素材を使ったセンサの開発が始まっており、また、曲面や凹凸面に回路配線を形成するための印刷装置や印刷材料、基板材料といった前述のプリンテッドエレクトロニクスが要素技術として貢献できることが期待されている。
　曲面上にセンサや回路配線を形成する取り組みが活発化している例として、特許文献９では加熱延伸させても導電部の断線が発生しない、密着性に優れた導電性ペーストを用いることにより、立体印刷回路やタッチセンサが作製できることが開示されている。具体的には、スクリーン印刷で凝集銀粒子を使った成形加工用導電性ペーストをガラス転移温度が８０℃以下の熱可塑性樹脂基材上に印刷し、加熱変形によって三次元構造体に真空成型することで作製されている。該成型時に導電部が成型形状に追随して１４０％まで伸長変形し、このときに断線が発生しないことが特長であるが、曲面のような三次元構造体に直接導電部を形成することは出来ない。
　また、特許文献１０では、スパッタで電極を形成した平坦な静電容量型タッチパネル基板を加熱変形によって三次元形状に熱成型することで静電容量型曲面形状タッチパネル基板を作製する方法が開示されている。この方法では、熱成型温度を１９０℃としているが、その温度よりも高い耐熱温度特性を持つアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明樹脂をパネル基板として使用することによって実施されている。特許文献９および１０は、いずれも、加熱変形をさせて作製する静電容量型センサである。
　一方、静電容量型ではなく、機械エネルギーを電気エネルギーに、または電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電性材料を用いた圧電型センサは前述の通り、これまで数多く開発されてきているが特許文献２および３で例示した通り、平面の積層体で作製されることが一般的である。なお、該圧電センサは、通常、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する性質を利用したものであり、該機械エネルギーは圧力による変形であり、該電気エネルギーは電圧信号である。
　なお、曲面への回路配線を形成する印刷装置としては、オフセット印刷装置が開発されている。この方法によると、印刷版、ブランケット、および被印刷物を固定・搬送するステージ、ならびに印刷版表面とブランケット表面とが接して相対的に移動する第一の機構、および、ブランケット表面とステージ上に固定された被印刷物表面とが接して相対的に移動する第二の機構を有しており、ブランケットには金属製シリンダ上にＰＤＭＳゴムが巻かれているものを使用する。ＰＤＭＳゴムに受理された導電性を有する金属ペーストは、曲面や凹凸面の形状に適合するように変形を受けることで印刷される。該印刷回路配線は、つづく加熱焼成によって導電性を持つようになる（特許文献１１）。
特許６２５９３９０号公報 特許６３６９９１９号公報 特開２０１８－１３６９５４ 特許６４４７４９２号公報 特許６００８９７０号公報 特許４９６５２７４号公報 特許６４７１８１２号公報 特開２０１３-１７８２４１ ＷＯ２０１９／０３９２０９ ＷＯ２０１５／０４５３２５ 特許第６５１７０５８号
　しかしながら、特許文献１に示されている全ての高分子フィルムが全てのプリンテッドエレクトロニクスに適用できるわけではない。電極や配線形成に使われる金属ペーストや金属粒子インク、前記の圧電性材料等の機能性電子材料は１００～２００℃の加熱温度を必要とする。高分子フィルムのガラス転移温度以上の温度で加熱することは必ずしも高分子フィルムを基材として使えない状態に変形してしまうということを意味するわけではないが、高分子フィルムに応力がかかる条件下ではゴム状に変化するため、印刷された回路が設計の位置からズレを起こし、高分子フィルム基板の歪み等の変形を起こす。ＰＥＴはガラス転移温度が７７℃、ＰＰＳのそれは１００℃であり、応力がかかる条件下での１００～２００℃の焼成においてはいずれも変形を起こすため不適当である。また、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＲ、ＰＣのガラス転移温度が１００℃を超えているため、応力がかかる条件下での１００～２００℃の焼成には耐えるが、一方でこれらの高分子は溶液プロセスによるフィルム基板の形成が難しく、前記の薄膜化の目的に対して適当ではない。
　さらに、ユーピレックス（登録商標）やカプトン（登録商標）のような有色のＰＩは黄色～褐色を帯びており、それを高分子フィルム基板とする電子デバイスは透明性が低い。最新の電子デバイス開発では、このようなデバイスにおいて透明性を重視されており、「日常の中に溶け込んでいること」、「さりげなく存在すること」といった消費者の要望を考えると、使われる箇所で目立ってしまうという課題がある。さらに、最も重要なことは、上述の高分子フィルムを基板として使うと導電性のインクまたはペーストを印刷および焼成する時に電極の形成不良が発生し、市場の要求する電子デバイス製品の不良率０．１％以下を達成することができない課題があり、消費者の経済性の保護、品質保証や事故防止の観点から良品率は、少なくとも９８．０％が好ましく、さらに好ましくは９９．９％以上を達成することが望まれる。
　前記の特許文献２や特許文献３に示される検知デバイスは、コンピューターによってリアルタイムのモニタリングが可能であるが、該デバイスに加えられた圧力を瞬時に人間の視覚、触覚、聴覚などによって、感覚的かつ簡便に検知することが出来ない。また、ＰＥＴを基板とする該検知デバイスは、電極と圧電性を発現する強誘電体層を印刷法によって形成し、１００℃下、短時間の焼成によって作製されるが、印刷にあたって必須となる該電極や該強誘電体層に含まれる溶媒や添加剤の種類によっては、１００℃下、短時間の焼成では除去が不十分であることによる動作不良が懸念される。さらに、１００℃以上の高温下で長時間の焼成を加えることは前記の通り、ＰＥＴの変形が起こりやすくなるため不適当である。
　前記の特許文献４に示される押しボタンスイッチは広く普及しており安価ではあるが、ボタンが少なくともミリメートルオーダー以上、ベース基板から突出しておりミクロンメートルオーダーにまで薄膜化することは不可能である。また、スイッチは平坦な面上に設置されている必要があり、曲面などの複雑な形状に適合させることも難しい。
　さらに、前記の特許文献５に示される圧力センサでは微弱な圧力では反応しないことが考えられる。また、電界効果トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極が基板内に配置されるため、複雑な形態形成が必要になるという課題がある。さらに、下部基板にＰＥＮとＰＩが使われているが、ＰＥＮの高分子フィルムであるテオネックス（登録商標）や、黄色～褐色のＰＩの高分子フィルムであるユーピレックス（登録商標）、カプトン（登録商標）の上で印刷法を使って均一な電極表面と圧電性材料の表面を形成し、該圧電性材料によるスイッチングデバイスが安定して駆動する良品率が低い課題がある。
　また、前記の溶液プロセスによる薄膜化を考慮するとＰＥＮは有機溶媒による溶液化が困難であり、さらに、電子デバイスが使われる箇所で目立ってしまわないことを考慮すると、ユーピレックス（登録商標）、カプトン（登録商標）のような一般的な黄色～褐色のＰＩは、可視波長領域の全光線透過率が低いために、視覚的に目立ってしまうために望ましくない。
　また、前記の特許文献６に示される圧力センサは単結晶シリコンを用いるため、薄さには限界があり、高分子フィルムのような軽さやしなやかさの性質を持たない。そして、抵抗変化型の該デバイスでは圧力が常に印加されていないと電子デバイスは作動しないため、一度印加された圧力でオン状態、オフ状態が切り替わる電子デバイスとするには不適当である。
　さらに、特許文献７や特許文献８で例示されるロボット向けの感圧センサ、または、圧力感知センサは、検知能力は優れるが、３次元でのセンサを形成する時の歪応力を考慮したセンサではなく、ロボットハンドの指に面センサとしての機能を追求したものであり、かつ、多孔質またはスポンジ状態の圧電感知機能を追求すると、繰り返しの接触衝撃に対して現実味を感じることはない。
　曲面上にセンサを形成する発明である特許文献９および１０は、微弱な電流または電荷量の変化を検知する静電容量型センサであり、生体の接触を感知することは可能だが、非生体の物体の接触は電流の変化を起こさないために感知できない。そして、これらの曲面上の静電容量型センサは、成形時に導電部の伸長を伴うために配線抵抗が増大し、複数の機能性層を積層すると各層の曲率が異なることから使用できる素材が限定され、さらに、少量多品種かつ多様な曲面を持つ三次元構造体に簡単にセンサを組み込むことができない。一方で圧電性のセンサは生体、非生体に関係なく、圧力による変形によって電圧発生するため、様々な物体とのわずかな接触を感知することが可能であるため、圧電性のセンサを曲面や凹凸面を有する立体物に形成できると、感知対象物のバリエーションが広がることが期待できる。なお、印刷方法によって三次元構造体に単純な回路配線を形成する（特許文献１１）ことは可能だが、外界から受けた情報を検知するセンサ機能の技術開発が必要である。
　前記の通り、プリンテッドエレクトロニクスは、産業的に非常に重要な技術として位置付けられ、活発な研究開発が進められており、塗工印刷技術によって配線や圧電性材料等の機能性電子材料を描画し、焼成することによって形成した、安価で、軽量で、薄膜である高分子フィルム基板および該基板によって作られた電子デバイスが、ウェルフェア・メディカル用途、ウエアラブルデバイス用途、ＲＦＩＤ用途、スマートフォン、タブレット端末、コンピューター、ディスプレイ等向けのトランジスタ用途、メディカル、介護ベッド、防犯、育児、自動運転自動車、愛玩ロボット、ドローン等向けのセンサまたは制御部品用途や有機ＥＬ、液晶ディスプレイ、照明、自動車、ロボット、電子メガネ、音楽プレイヤー等の電子部品用途に用いることができる。また、様々な立体形状に対して屈曲性、柔軟性、追従性をもつセンサ機能を有する電子デバイスを提供することが、将来問題の課題解決の一つの解決策として必要になってくる。
　本発明によって、軽く、しなやかさと強靭さを持つことで、平面および立体物の曲面等、様々な立体物に適用でき、基板となる薄膜の全光線透過率が高いことで、配置される部位で目立つことがなく、ワニスから高分子薄膜が成膜できることによる薄膜化が可能で、高い良品率で安定駆動する触覚センサと、それを使ったスイッチ機能を持つデバイスを提供することができる。
　本発明は、ガラス転移温度が２５０℃以上３１０℃以下、引っ張り強度が２５０ＭＰａ以下、伸び率が３０％以下、全光線透過率が８０％以上、表面自由エネルギーの極性成分が１．５～１０ｍＪ／ｍ２である、特定の高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜の表面上に印刷された第一電極、さらにその第一電極を覆う印刷された強誘電体層と、該強誘電体層をはさんで第一電極と重なるように印刷された第二電極を有する触覚センサであって、電極に指などの生体が触れることによって該触覚センサが電圧信号を発し、該電圧信号に混入する生体や環境に由来するノイズを制御する電子回路を介して、他のデバイスの駆動を促すスイッチングデバイスに関する。
　本発明によれば、平面および立体物の曲面等、様々な形状の表面に対して形成可能で、軽量で、薄く、しなやかさと強靭さを持ち、配置される周辺の色合いに適合する印刷技術で電極と強誘電体と特定の高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜から構成されたセンサ部分への軽い接触で他のデバイスの駆動を促すスイッチングデバイスを高い製品良品率で提供することができる。
触覚センサについて、ガウス曲率０ｃｍ－２の支持体を使って形成した場合と、絶対値０．０４ｃｍ－２以下のガウス曲率を有する支持体を使って形成した場合の積層構造を示すものである。 触覚センサ部分に指でタッチしたときに、人体自身および環境から人体に受けるノイズによって変圧する発生電圧波形を示す。 商用電源周波数（５０Ｈｚ）のノイズを除去するためにＲＣ低域通過フィルタを用いたときの回路例と、その利得の周波数依存性を示すものである。 商用電源周波数（５０Ｈｚ）のノイズを除去するためのＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタのひとつの回路例と、その利得の周波数依存性を示すものである。 図４の回路によって図２に示したノイズを抑制した電圧信号を示すものである。 実施例１～６の触覚センサに接続された、人体自身および環境から人体に受けるノイズによる変圧を制御したスイッチ機能を持つ電子回路、すなわちスイッチングデバイスを示すものである。 例えば、実施例１で作製したスイッチングデバイスの触覚センサに指でタッチしたときに触覚センサが発生するノイズが重畳した電圧信号と、該ノイズを制御してオン状態の電圧とオフ状態の電圧の切り替えが起こり、それによってＬＥＤの点灯と消灯、振動子の駆動と停止を起こすことを示す。 例えば、比較例６で比較対照した電子回路は、人体自身および環境から人体に受けるノイズを制御できないことを示すものである。 図８の電子回路を使用すると、触覚センサに指でタッチしても電圧のオン状態とオフ状態を切り替えることができない電圧変化を示す。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。
　ここから、本実施形態に係る触覚センサの構成について図１を使って説明する。本実施形態に係るポリイミド薄膜２は、フィルムの状態として調達し、ガウス曲率０ｃｍ－２の支持体（以下、平面支持体という。）１の表面上に固定するか、または該平面支持体１の表面上に後述のワニスを塗工する工程を経てポリイミド薄膜２を形成するか、あるいは、絶対値０．０４ｃｍ－２以下のガウス曲率を有する支持体（以下、立体支持体という。）１’の表面上に後述のワニスを塗工する工程を経てポリイミド薄膜２を形成し、これらの表面上に貼り付いた状態として用いる。なお、該平面支持体１または該立体支持体１’は、触覚センサの作製工程上必要な支持体にすぎず、触覚センサの作製後は、該平面支持体１または該立体支持体１’の表面に貼り付けたまま使用しても良いが、剥離させて別の平面や立体物に貼り付けて使用しても良い。
　フィルムの状態になっているポリイミド薄膜２を調達し、これを平面支持体１に固定し、後述する第一電極３、強誘電体層４、第二電極５を印刷する際の支持体とする場合、該印刷は通常１０～４０℃の温度下で行われるため、平面支持体１は耐熱性が低くとも使用することができる。具体的には、ガラス、金属、プラスチック等であり、ガラスについては特に限定されるものではないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等がある。金属もまた特に限定されるものではないが、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、銀、タングステン、白金、金等や、ステンレス等の合金が使用できる。プラスチックは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＰＥＴ等の耐熱性が必ずしも高いとは言えない素材でも問題なく使うことができる。ただし、このことは印刷工程に限定されるものであり、後述する第一電極３、強誘電体層４、第二電極５の加熱工程において、平面支持体１に固定したまま加熱する際には、加熱温度条件を考慮して平面支持体１を選定する必要がある。
　一方で、平面支持体１の表面上、あるいは立体支持体１’の表面上に後述のワニスを塗工する工程を経てポリイミド薄膜２を形成する場合、該支持体にはガラスや金属は前記同様の素材を使うことができるが、プラスチックについては特に限定されなくてはならない。具体的には、該ワニスは、ポリイミド薄膜２の出発物質であるポリアミド酸ワニスであり、２８０～３２０℃での加熱による脱水・環化反応を必要とするため、該支持体には２８０～３２０℃の耐熱性が必要になる。このため、この温度で耐熱性を示すポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等から選ばれるプラスチックであることが好ましい。
　本実施形態に係る立体支持体１’を説明する。ガウス曲率で表される表面は、該表面の任意の１点について、該表面に垂直な法線ベクトルから、該法線ベクトルを含む平面を取ることができる。該平面と該表面の重なりから、二次元座標で表される断面線が得られる。該断面線が曲線になる場合、該曲線を円弧に近似することで曲率（曲線を円弧に近似したときの該円弧の半径の逆数である）が得られる。該法線ベクトルを含む３６０°各方向の該平面と曲面の重なりから断面線を３６０°各方向に取ったとき、３６０°各方向での曲率が得られる。その最大値と最小値の積をガウス曲率と呼び、曲面の状態を数値化することができる。なお、ガウス曲率が正の数値の場合、凸の曲面であり、ガウス曲率が負の数値の場合、凹の曲面であることを表す。また、ガウス曲率の絶対値の大小からは曲面の鋭さや滑らかさを感覚的に理解することはできないが、各曲線について観察すれば、該曲率が大きいほど、該曲線は鋭い形状をしており、該曲率が小さいほど該曲線は滑らかな形状である。
　前記表面が平面である場合、断面線は直線であるから、その直線を円で近似すると、無限大の半径を持つ円に近似されるため、曲率の最小値は０になる。したがって、ガウス曲率は０となる。円柱や円錐の側面は感覚的には曲面であるが、該曲面上の任意の点の法線ベクトルを取り、該法線ベクトルを含む平面を取って、該平面と該曲面の重なりを見ると、その断面は円柱では四角形、円錐では二等辺三角形が現れるため、断面線は直線であるから、曲率の最小値は０であり、したがってガウス曲率は０となる。
　本実施形態におけるガウス曲率の絶対値は０．０４ｃｍ－２以下、すなわち、球面に近似できる曲面の場合、曲率の逆数として定義される曲率半径が５ｃｍ以上の大きさを持つ曲面が好適であることが分かった。ガウス曲率の絶対値を０．０４ｃｍ－２以下と定めるため、ガウス曲率が０の平面、円柱や円錐の側面も本実施形態に含まれる。
　ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２よりも大きい曲面の場合、後述する、立体支持体１’上に形成するポリイミド薄膜２、第一電極３、強誘電体層４、第二電極５の形成上の困難が起こる。本実施形態におけるポリイミド薄膜２、第一電極３、強誘電体層４、第二電極５はワニス、ペースト、インクといった液状状態での印刷や塗布を用いて該立体支持体１’上に形成するため、ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２よりも大きい曲面では、重力方向に流れてしまう。この現象は、表面張力が低い成分を含有するほど顕著であり、いずれの層を形成するときにおいてもこのことが重要だが、特に、後述の表面張力を下げる効果が高いフッ素原子を含有するフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンを構成単位とする共重合体を用いた強誘電体層４の形成に使うワニスにおいて顕著である。
　この厚みで曲面上に形成する場合は、前記表面張力の影響により、ガウス曲率の絶対値に上限値、つまり曲面の鋭さに上限があることが本発明において明らかとなった。ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２よりも大きい曲面の場合、特に該強誘電体層のワニスが流れてしまうことが確認され、その結果、欠陥のない均一な層形成ができないことが確認された。
　また、該強誘電体層４のワニスほど表面張力が低くないポリイミド薄膜２を形成するワニスや、第一電極３および第二電極５を作るペースト、インクは、ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２よりも大きい曲面においても形成可能な場合があるが、例えばガウス曲率の絶対値が１ｃｍ－２よりも大きいと、該ペーストやインクの流れの問題だけでなく、印刷装置が対応できない問題が起きる。こうした理由から、本実施形態において、ガウス曲率の絶対値は０．０４ｃｍ－２以下であることが適当である。
　本実施形態に係る高い全光線透過率を持つポリイミド薄膜２は、脂環構造のジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させて成膜可能なポリイミドであって、ガラス転移温度が２５０℃以上３１０℃以下、引っ張り強度が２５０ＭＰａ以下、伸び率が３０％以下、全光線透過率が８０％以上、表面自由エネルギーの極性成分が１．５～１０ｍＪ／ｍ２であり、下記一般式（１）で表される構成単位を含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式（１）のＸは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 からなる群から選択される少なくとも１種の脂環族基であり、Ｙは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 からなる群から選択される少なくとも１種の芳香族基である。
　本実施形態に係るポリイミド薄膜２は、フィルムの状態になっているものを使用しても良いが、ポリイミドの出発物質である、一般式（２）で示されるポリアミド酸のワニスを平面支持体１の表面上または立体支持体１’の表面上に塗工し、２８０～３２０℃の加熱によるワニスに含まれる有機溶媒の除去と、ポリアミド酸の脱水・環化反応によって得ることも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　一般式（２）で示されるポリアミド酸のワニスは、有機溶媒中で脂環構造のジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応させることで得られる。
　一般式（２）のポリアミド酸の出発物質に用いられるジアミン化合物は２，５－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，６－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、１，４－シクロヘキサンジアミン、１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンから選ばれ、テトラカルボン酸二無水物はピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選ばれることが好ましい。これらのジアミン化合物を用いたとき、式（１）のＸは、以下の構造からなる群から選択される少なくとも１種の脂環族基となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　一般式（２）の出発物質に用いられるジアミン化合物が２，５－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタンの場合、２，５－ｄｉｅｘｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２－ｅｎｄｏ－５－ｅｘｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，５－ｄｉｅｎｄｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタンが立体異性体として挙げられ、前記ジアミン化合物が２，６－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタンの場合、２，６－ｄｉｅｘｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２－ｅｎｄｏ－６－ｅｘｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタン、２，６－ｄｉｅｎｄｏ－ジアミノメチル－ビシクロ［２，２，１］ヘプタンが立体異性体として挙げられ、１，４－シクロヘキサンジアミンの場合、シス－１，４－シクロヘキサンジアミン、トランス－１，４－シクロヘキサンジアミンが立体異性体として挙げられ、１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンの場合、シス－１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、トランス－１，４－ビス（アミノメチル）シクロヘキサンが立体異性体として挙げられる。なお、これらの異性体は１種単独でも、あるいは混合物でも使用しても良い。
　また、前記ジアミン化合物として、例えば、シクロブタンジアミン、シクロヘキサンジアミン、ジ（アミノメチル）シクロヘキサン、ジアミノビシクロヘプタン、ジアミノメチルビシクロヘプタン（ノルボルナンジアミンなどのノルボルナンジアミン類を含む）、ジアミノオキシビシクロヘプタン、ジアミノメチルオキシビシクロヘプタン（オキサノルボルナンジアミンを含む）、イソホロンジアミン、ジアミノトリシクロデカン、ジアミノメチルトリシクロデカン、ビス（アミノシクロヘキシル）メタン〔またはメチレンビス（シクロヘキシルアミン）〕、ビス（アミノシクロヘキシル）イソプロピリデン等を用いてもよい。また、前記の構造中に熱、大気、水、光や湿度などの環境に比較的安定な置換基を有してもよい。
　また、前記テトラカルボン酸二無水物として、例えば、３，３’，４，４’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４－ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（３，４－ジカルボキシフェニル）スルフィド二無水物、ビス（３，４－ジカルボキシフェニル）メタン二無水物、２，２－ビス（３，４－ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、２，２－ビス（３，４－ジカルボキシフェニル）－１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロプロパン二無水物、１，３－ビス（３，４－ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４－ビス（３，４－ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、４，４’－ビス（３，４－ジカルボキシフェノキシ）ビフェニル二無水物、２，２－ビス［（３，４－ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物、２，３，６，７－ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８－ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’－ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２－ビス（２，３－ジカルボキシフェニル）－１，１，１，３，３，３－ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス（２，３－ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、ビス（２，３－ジカルボキシフェニル）スルフィド二無水物、ビス（２，３－ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、１，３－ビス（２，３－ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，４－ビス（２，３－ジカルボキシフェノキシ）ベンゼン二無水物、１，２，５，６－ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，３－ビス（３，４－ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，４－ビス（３，４－ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，３－ビス（２，３－ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、１，４－ビス（２，３－ジカルボキシベンゾイル）ベンゼン二無水物、４，４’－オキシジフタル酸二無水物、ジアゾジフェニルメタン－２，２’，３，３’－テトラカルボン酸二無水物、４－（２，５－ジオキソテトラヒドロフラン－３－イル）－テトラリン－１，２－ジカルボン酸二無水物、３，３，４，４－ジシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物等を用いてもよい。また、前記の構造中に熱、大気、水、光や湿度などの環境に比較的安定な置換基を有してもよい。
　一般式（２）のポリアミド酸をワニス中で生成する上で使用する有機溶媒は前記ジアミンと前記テトラカルボン酸二無水物を溶解可能な溶媒であれば特に制限されないが、例えば、フェノール、ｏ－クロロフェノール、ｍ－クロロフェノール、ｐ－クロロフェノール、ｏ－クレゾール、ｍ－クレゾール、ｐ－クレゾール、２，３－キシレノール、２，４－キシレノール、２，５－キシレノール、２，６－キシレノール、３，４－キシレノール、３，５－キシレノール等のフェノール系溶媒、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、Ｎ－メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホロトリアミド等の非プロトン性またはそれに準ずるアミド系溶媒、１，２－ジメトキシエタン、ビス（２－メトキシエチル）エーテル、１，２－ビス（２－メトキシエトキシ）エタン、テトラヒドロフラン、ビス［２－（２－メトキシエトキシ）エチル］エーテル、１，４－ジオキサン、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、２－（メトキシメトキシ）エトキシエタノール、２－イソプロポキシエタノール、２－ブトキシエタノール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、１－メトキシ－２－プロパノール、１－エトキシ－２－プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコールジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、ピリジン、キノリン、イソキノリン、α－ピコリン、β－ピコリン、γ－ピコリン、イソホロン、ピペリジン、２，４－ルチジン、２，６－ルチジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等のアミン系溶媒、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、ｔｅｒｔ－ブチルアルコール、エチレングリコール、１，２－プロパンジオール、１，３－プロパンジオール、１，３－ブタンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、２－ブテン１，４－ジオール、２－メチル－２，４－ペンタンジオール、１，２，６－ヘキサントリオール、ジアセトンアルコール等の水溶性アルコール溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、ジフェニルエーテル、スルホラン、ジフェニルスルホン、テトラメチル尿素、アニソール、ベンゼン、トルエン、ｏ－キシレン、ｍ－キシレン、ｐ－キシレン、クロロベンゼン、ｏ－ジクロロベンゼン、ｍ－ジクロロベンゼン、ｐ－ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、ｏ－ジブロモベンゼン、ｍ－ジブロモベンゼン、ｐ－ジブロモベンゼン、ｏ－クロロトルエン、ｍ－クロロトルエン、ｐ－クロロトルエン、ｏ－ブロモトルエン、ｍ－ブロモトルエン、ｐ－ブロモトルエン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、γ－ブチロラクトン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、フルオロベンゼン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル等のその他溶媒が挙げられ、これらを単独で用いても良いし、２種類以上を組み合わせた混合溶媒としても良い。
　上記溶媒の中でも非プロトン性またはそれに準ずるアミド系溶媒が好ましく、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアセトアミド、Ｎ－メチルアセトアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、１，３－ジメチル－２－イミダゾリジノン、Ｎ－メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホロトリアミドがより好ましい。
　形成されたポリイミド薄膜２は、前記の引っ張り強度が２５０ＭＰａを超えると、フィルムの硬さが顕著になり、しなやかさの点で不適当である。また、引っ張り強度とガラス転移温度には相関関係があり、前記の引っ張り強度の観点からガラス転移温度は３１０℃以下とする必要がある。また、フィルムが伸びやすいと、電極等の印刷形成物の形状保持ができなくなるため、伸び率は３０％以下とする必要があり、触覚センサの配置される場所で目立たないようにするために、全光線透過率は８０％以上である必要がある。
　本実施形態に係るポリイミド薄膜２の膜厚は、１～５００μｍであり、好ましくは１～３５０μｍであり、さらに、好ましくは１～１００μｍである。
　本実施形態に係るポリイミド薄膜２上に形成する第一電極３は、金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物を印刷技術によって描画し、焼成することによって形成することができる。
　具体的には、金属粒子インク、金属ペーストとしては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、鉄、白金、パラジウム、スズ、クロム、鉛等の金属粒子や、銀／パラジウム等のこれら金属合金や、酸化銀、有機銀、有機金等の比較的低温で熱分化して導電性金属を与える熱分解性金属化合物や、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の金属酸化物粒子等を用いることができる。特に、金、銀、銅の金属が好適に用いられる。その体積抵抗率は使われる金属種や加熱焼成温度条件によって異なるが、例えば１．０×１０－６～１．０×１０－２Ω・ｃｍが好ましい。
　さらに、導電性炭素材料としては、例えば、黒鉛、アセチレンブラック、ファーネスカーボンブラック、サーマルカーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブなどの導電性炭素化合物があり、その体積抵抗率は使われる材料種や加熱焼成温度条件によって異なるが、例えば１．０×１０－３～１０Ω・ｃｍが好ましい。導電性高分子材料としては、例えば、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（以下ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳという。）、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、またはこれらの誘導体などの共役系有機化合物が挙げられ、その体積抵抗率は使われる材料種やドーパントの濃度、加熱焼成温度条件によって異なるが、例えば１．０×１０－５～１．０×１０２Ω・ｃｍが好ましい。
　金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物として、公知のものも使用することができる。これらの室温（２５℃）における粘度は、例えば、０．００１～１２００Ｐａ・ｓの範囲にある。好ましくは、１～５００Ｐａ・ｓであり、粘度は、溶剤で調整することができる。
　溶剤としては、特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタンまたはジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはエチルベンゼン等の芳香族環状炭化水素、ペンタン、ヘキサンまたはヘプタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサンまたはデカリン等の脂肪族環状炭化水素、メチレンジクロライド、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、テトラクロロエタン、クロロベンゼンまたはトリクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、酢酸メチルまたは酢酸エチル等のエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　さらに、これらに加えてレベリング剤を併用してもよく、高分子化合物を含有させて、前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物の機能を補完してもよい。特に限定されるものではないが、例えば、接着性の付与や弾性調節するためにアクリル樹脂やエポキシ樹脂などを混合してもよい。
　なお、必ずしもあらゆるケースで必要ということではないが、最終的に作製される触覚センサを、立体支持体１’から剥離させて同様のガウス曲率を持つ別の立体物に貼り付ける際に、該センサに大きな応力が加わってしまう場合がある。その応力を緩和する目的でエラストマーが添加された金属ペースト（以下ストレッチャブル性の導電性ペーストという。）を使用しても良い。
　本実施形態に係る第一電極３は、最終的に搭載する平面または立体物の表面に目立たない状態で存在させるために、目立たないサイズにすることが可能である。すなわち、電極のサイズを出来る限り小さくし、それをある密度でアレイ状に配置することで、デバイスが目立たないようにすることが可能である。その電極の面積は特に限定されるものではないが、ひとつの電極の面積が、５．０×１０－３～２５ｃｍ２の範囲で形成され、好ましくは１．０×１０－２～１５ｃｍ２の範囲である。その形状もまた特に限定されるものではないが、三角形、四角形、五角形、六角形、円形、楕円形等やこれら形状を組み合わせた形が好ましい。
　本実施形態に係る前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを第一電極３として前記の平面支持体１上のポリイミド薄膜２上に塗工する印刷方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、凸版反転印刷、スピンコート塗布、スプレーコート塗布、ブレードコート塗布、ディップコート塗布、キャスト塗布、ロールコート塗布、バーコート塗布、ダイコート塗布等が挙げられ、各印刷法に合わせて前記の多様な電極材料を用いることが可能である。一方で、ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２以下の曲面を有する立体支持体１’上のポリイミド薄膜２上に塗工する方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、立体物に印刷可能なインクジェット印刷、立体物に塗布可能なディスペンサー等が挙げられるが、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷を用いる場合は、ソフトブランケットに表面自由エネルギーが低く親油性であるポリジメチルシロキサン（以下ＰＤＭＳという。）のゴム等が用いられることが多いため、炭化水素系の有機溶媒を含有する金属粒子インク、金属ペースト、アルコール溶媒を主に含有する導電性高分子材料、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを用いることが好適である。
　これらの印刷方法によって、前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを前記のポリイミド薄膜２上に直接塗工することができ、第一電極３を描画する。その後、焼成することによって第一電極３を形成した積層体にすることができる。大気中で焼成させてもよいし、窒素、希ガス等の不活性ガス中で焼成させてもよい。その際、該積層体は、予めガラス、ステンレス、高耐熱プラスチック等の硬質かつ表面が平滑な台または板の上に、耐熱テープ固定、真空吸引または加熱密着させて印刷および／または焼成することができる。
　この焼成する温度は、８０～２００℃であり、好ましくは８０～１８０℃であり、さらに好ましくは、８０～１６０℃である。これによって前記のポリイミド薄膜２と焼成した第一電極３との界面で均一かつ強固な接着または融着界面を形成することができる。金属粒子インクまたは金属ペーストを使った第一電極３の焼成には、キセノンフラッシュランプを用いた光焼成法、赤外線ヒーターを用いたオーブンやプレート上での加熱焼成法等を用いることができる。これによって形成される第一電極３の厚みは１００ｎｍ～１０００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５００ｎｍ～１００μｍ、さらに好ましくは５００ｎｍ～１０μｍである。
　本実施形態に係る強誘電体層４には、フッ化ビニリデン重合体およびフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンを構成単位とする共重合体を使用するが、これに限らない。これらの構成単位を使ったフッ素原子を含有する共重合体には、α型、β型、γ型の３種類の結晶構造があり、このうちβ型結晶構造だけが電界印加による配向分極によって、誘電率が高く、強誘電性を示す性質を有している。この強誘電性が圧電性の発現につながり、触覚センサとしての使い方が可能となるため、効果的にβ型結晶構造を得ることが重要である。フッ化ビニリデンを単独のモノマーとするポリフッ化ビニリデンは通常α型をとっており、一軸延伸することでβ型に転移させる必要があり、延伸成形のためのおおがかりな設備が必要となる。一方で、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体は、溶液での印刷法で容易にβ型結晶構造を形成することができる。溶液としての取り扱いを考慮すると、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンを構成単位とする共重合体が好ましく用いられる。
　特に、フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンのモル比はα型結晶構造を作りやすいフッ化ビニリデンの方が高い方が電界印加したときの残留分極が大きく、その結果、小さい変形を電圧信号に変換する能力、すなわち圧電性に優れる。前記のβ型結晶構造の優先的形成と高い圧電性の発現の観点から、フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で９５／５～５０／５０であるフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン共重合体（以下Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）という。）を使用することが好ましく、より好ましくはそのモル比が９０／１０～７０／３０であり、さらに好ましくはそのモル比が８０／２０～７０／３０である。
　さらに、前記強誘電体層４のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）の層を形成する方法には、該共重合体を有機溶媒に溶解してワニス化する方法が好適である。該ワニスを塗布する方法は特に限定されないが、前記の平面支持体１に形成した積層体の第一電極３上に塗工する印刷方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、凸版反転印刷、スピンコート塗布、スプレーコート塗布、ブレードコート塗布、ディップコート塗布、キャスト塗布、ロールコート塗布、バーコート塗布、ダイコート塗布等が挙げられる。一方で、立体支持体１’に形成した積層体の第一電極３上に塗工する印刷方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、立体物に印刷可能なインクジェット印刷、立体物に塗布可能なディスペンサー、滴下塗布等が挙げられる。
　前記強誘電体層４のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のワニスを形成するにあたって使用する有機溶媒の種類や組み合わせについては特に制限されるものではないが、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、デカヒドロナフタレン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、アニソール、γ－ブチロラクトン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、テトラリン、１－メチルナフタレン、１，４－ジイソプロピルベンゼン、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール１－モノメチルエーテル２－アセタート、酢酸ブチル、エタノール、ブタノール等が挙げられる。印刷の後、塗膜を加熱することによって溶媒が除去され、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）は主としてβ型の結晶構造をつくるのだが、β型の結晶構造のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）の層を形成するためには、該共重合体を分極が消失する温度、すなわちキュリー温度以上の温度に加熱することで最初に持っていた分極を解消させた後、β型の結晶構造に転移する温度以下まで徐冷することが必要になる。その加熱温度は、５０～１５０℃であり、好ましくは６０～１４０℃であり、さらに好ましくは、９０～１４０℃である。
　こうして形成された該強誘電体層４の厚みは特に限定されるものではないが、配向分極を、安全面と経済面を考慮して比較的低い電界印加によって促すべきであることを考慮すると、０．５～１５μｍの厚みであることが好ましく、さらに好ましくは、該強誘電体層が欠陥なく成膜され、かつ低電界印加で前記残留分極を得るために１．０～７．０μｍの厚みであることが望ましい。
　上述の工程後に、前記強誘電体層４上に形成する第二電極５は、第一電極３と断面方向で強誘電体層４をはさんで重なり合うように、第一電極３と同様の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電ペーストを印刷技術によって描画し、焼成し形成することができる。
　本実施形態に係る金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電ペーストとして、公知のものを使用することができる。第一電極３と同様に、これらの室温（２５℃）における粘度は、例えば、０．００１～１２００Ｐａ・ｓの範囲にある。好ましくは、１～５００Ｐａ・ｓであり、粘度は、溶剤で調整することができる。
　溶剤も第一電極３と同様に特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシエタンまたはジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはエチルベンゼン等の芳香族環状炭化水素、ペンタン、ヘキサンまたはヘプタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサンまたはデカリン等の脂肪族環状炭化水素、メチレンジクロライド、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、テトラクロロエタン、クロロベンゼンまたはトリクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、酢酸メチルまたは酢酸エチル等のエステル等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　さらに、これらに加えてレベリング剤を併用してもよく、高分子化合物を含有させて、前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電ペーストの機能を補完してもよい。特に限定されるものではないが、例えば、接着性の付与や弾性調節するためにアクリル樹脂やエポキシ樹脂などを混合してもよい。粘度が前記のような範囲にあれば、塗工印刷方法を適宜選択することができる。
　第二電極５の面積は特に限定されるものではないが、その面積は第一電極３と同様に、ひとつの電極の面積が、５．０×１０－３～２５ｃｍ２の範囲で形成され、好ましくは１．０×１０－２～１５ｃｍ２の範囲である。その形状もまた特に限定されるものではないが、三角形、四角形、五角形、六角形、円形、楕円形等が好ましい。
　本実施形態に係る前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを第二電極５として、前記の平面支持体１に形成した積層体の強誘電体層４上に塗工する印刷方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、インクジェット印刷、ディスペンサー、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、フレキソ印刷、凸版反転印刷、スピンコート塗布、スプレーコート塗布、ブレードコート塗布、ディップコート塗布、キャスト塗布、ロールコート塗布、バーコート塗布、ダイコート塗布等が挙げられ、各印刷法に合わせて前記の多様な電極材料を用いることが可能である。一方で、立体支持体１’に形成した積層体の強誘電体層４上に塗工する印刷方法としては、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、立体物に印刷可能なインクジェット印刷、立体物に塗布可能なディスペンサー等が挙げられるが、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷を用いる場合は、ソフトブランケットに表面自由エネルギーが低く親油性であるＰＤＭＳのゴム等が用いられることが多いため、炭化水素系の有機溶媒を含有する金属粒子インク、金属ペースト、アルコール溶媒を主に含有する導電性高分子材料、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを用いることが好適である。
　これらの印刷方法によって、前記の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電性ペーストを前記の強誘電体層４上に直接塗工することができ、第二電極５を描画する。その後、焼成することによって第二電極５を形成した積層体にすることができる。大気中で焼成させてもよいし、窒素、希ガス等の不活性ガス中で焼成させてもよい。その際、該積層体は、予めガラス、ステンレス、高耐熱プラスチック等の硬質かつ表面が平滑な台または板の上に、耐熱テープ固定、真空吸引または加熱密着させて印刷および／または焼成することができる。
　この焼成する温度は、第一電極３とは異なり、前記強誘電体層４のキュリー温度を考慮した温度とする必要がある。つまり、該強誘電体層４のキュリー温度以下の温度で加熱することで、該強誘電体の結晶構造を変化させないようにする。焼成温度は５０～１４０℃であり、好ましくは６０～１３０℃であり、さらに好ましくは、９０～１３０℃である。金属粒子インクまたは金属ペーストを使った第二電極５の焼成には、キセノンフラッシュランプを用いた光焼成法、赤外線ヒーターを用いたオーブンやプレート上での加熱焼成法等を用いても良いが、温度が前記の範囲内にあることを要件とする。これによって形成される第二電極５の厚みは１００ｎｍ～１０００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５００ｎｍ～１００μｍ、さらに好ましくは５００ｎｍ～１０μｍである。電極の体積抵抗率は使用する材料と前記キュリー温度を考慮した焼成温度条件によって異なるが、その範囲は第一電極３と同様である。
　本実施形態に係る前記強誘電体層４は、前記第一電極３および前記第二電極５を通じて電界印加することによって、電界印加方向に分極した構造をとるようになる。前記強誘電体層４と前記電極が適正に形成されていれば、分極－電界ヒステリシス曲線（以下ＰＥ曲線という。）を描き、その曲線における電界ゼロのときの分極量、すなわち残留分極が得られる。Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）を構成するフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンはモル比で９５／５～５０／５０の範囲で、結晶性に依存して残留分極は１～２０μＣ／ｃｍ２であり、好ましくは、２～１５μＣ／ｃｍ２であり、さらに好ましくは、３～１０μＣ／ｃｍ２である。該残留分極によって、強誘電体層４に圧力による変形が加わったときに電圧信号を発生する圧電性の発現につながるようになる。本発明では該圧電性を利用して人の指等によって圧力が加わると、接触を検知する触覚センサとなりこの残留分極は６．５～９．０μＣ／ｃｍ２となることが分かった。
　該触覚センサは、形成させた平面支持体１または立体支持体１’に貼ったまま使用しても良いし、該支持体から剥離させて、別の平面や立体物に貼り付けて使用しても良い。別の平面や立体物に貼り付けて使用するとき、室温以上の温度下で接着できる接着剤や両面テープをポリイミド薄膜と立体物の間に挟んでもよい。この貼り付けにあたっては、該平面や該立体物に耐熱性は必ずしも必要ではないため、プラスチック、ガラス、金属、紙など多様な素材を使用した立体物に適用することが可能である。
　さらに、本実施形態で、前記触覚センサの第一電極３または第二電極５のいずれかをグランド電極として接地し、該グランド電極と対向する第一電極３または第二電極５を特定の電子回路に接続することによって、人体自身や環境から人体が受けるノイズを制御して、触覚センサに発生した電圧信号を伝送することができた。前記ノイズの中の主たる要因として、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流商用電源や、触覚センサが取り付けられている平面や立体物の振動による発生等が挙げられる。交流商用電源由来のノイズが接触に重畳したときの様子を図２に示す。図２において最も高い電圧値を示している点で接触を感知し、その後、減衰しているが、５０Ｈｚの交流商用電源由来のノイズが重畳していることが確認された。ノイズを制御して接触だけを電圧信号として取り出す方法は特に限定されるものではないが、前記第一電極３および前記第二電極５を保護する電磁波シールド膜（導電性材料、外部電極、絶縁材料等）で覆う方法、配線に同軸ケーブルを使う方法、各種フィルタ回路（低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、帯域通過フィルタ等）を使う方法、比較器を使う方法等が挙げられ、こうした方法を複数組み合わせてもよい。
なお、該触覚センサに対する接触が微弱な圧力であっても検知するような電子回路の設計も可能である。微弱な圧力の検知の方法は、特に限定されるものではないが、例えばオペアンプによる発生電圧の増幅が挙げられる。ここで、本実施形態に係るポリイミド薄膜２の表面自由エネルギーが触覚センサの性能に影響を及ぼすことが明らかとなった。
　すなわち、上述の金属粒子インク、金属ペースト、導電性炭素材料、導電性高分子材料、または導電性有機化合物、あるいはストレッチャブル性の導電ペーストを第一電極３としてのポリイミド薄膜２上に塗工する場合、および前記の強誘電体層４を該第一電極３上に塗工する場合において加熱処理後の形成状態は、ポリイミド薄膜２の表面自由エネルギーに依存することが、今回詳細に分かった。このエネルギーは、極性成分と分散成分に分解でき、これらの総和量は、少なくとも１５～８０ｍＪ／ｍ２であり、さらに好ましくは、２５～７０ｍＪ／ｍ２であり、特に好ましくは３０～６０ｍＪ／ｍ２である。それぞれ、異なる液体の接触角で求めることができる。
　特に、本発明の実施形態においては、上述の通り、極性成分と分散成分の総和であるが、影響を及ぼすこのエネルギー成分は、分散成分よりも極性成分の支配を受け、極性成分の表面自由エネルギーの範囲は１．５～１０ｍJ／ｍ２であり、好ましくは、２．０～８．０ｍJ／ｍ２であり、さらに好ましくは、２．５～６．０ｍJ／ｍ２である。このような本発明のポリイミド薄膜２上に形成された触覚センサから受信する電圧信号を用い、ノイズを回避できる電子回路によって触覚センサを形成することができる。
　以上によって作製された触覚センサおよび該触覚センサに重畳するノイズを制御した電圧信号を利用して、電圧のオン状態とオフ状態が切り替わるスイッチングデバイスとすることができた。その方法は特に限定されるものではないが、例えば各種フリップフロップ回路（Ｒｅｓｅｔ－Ｓｅｔフリップフロップ、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップ、および、これらを使って作製されるＪＫ－フリップフロップ、Ｔｏｇｇｌｅ－フリップフロップ等）が挙げられるが、入力端子をひとつとすることで回路を簡略化できること、そして入手の容易さから、本実施形態においては、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作られるＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップが好適である。
　本実施形態に係る製造方法について、具体例として端的に述べると、本実施形態に係るポリイミド薄膜２はポリアミド酸のワニスを経由して成膜する。すなわち、前記ジアミン化合物と前記テトラカルボン酸二無水物をＮ－メチル－２－ピロリドン等の有機溶媒中に溶解し、ポリアミド酸を生成させて、ワニス化する。該ワニスをホウケイ酸ガラスの平面支持体１の表面上に塗工する場合は、例えばブレードコータを、ガウス曲率の絶対値が０．０４ｃｍ－２以下の曲面を有するホウケイ酸ガラスの球面で出来た支持体１’の表面上に塗工する場合は、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷を用いる。
　該塗工を行った支持体を窒素等の不活性ガス気流中、または減圧雰囲気下で３２０℃２時間の焼成を施すことで前記のポリイミド薄膜２が得られる。該ポリイミド薄膜２は平面支持体１や立体支持体１’に貼ったまま、つづく第一電極３、強誘電体層４、第二電極５の形成に進んだ方が工程上簡便であることが多いが、平面支持体１や立体支持体１’から剥離させて使用することを制限するものではない。
　本実施形態に係る平面支持体１上のポリイミド薄膜２上に第一電極３を形成するときには、例えば、スクリーン印刷にて、また、立体支持体１’上のポリイミド薄膜２上に第一電極を形成するときには、例えば、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷にてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）のアルコール溶液を印刷し、加熱焼成によってＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの１００ｎｍ～１０００μｍ厚みの第一電極３を得る。
　続いて、該第一電極３上に、Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）をＮ－メチル－２－ピロリドンに溶解させたワニスを平面支持体１上のポリイミド薄膜２に対してはブレードコータにて、立体支持体１’上のポリイミド薄膜２に対してはシリンジ塗布にて前記第一電極３上に塗工する。５０～１５０℃の焼成をかけて溶媒を蒸発させるとともに、β型結晶構造を持つ０．５～１５μｍの厚みのＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）層を得る。該Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）層上に、第一電極と同様の方法でＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを塗布し、５０～１４０℃の焼成を行うことによって１００ｎｍ～１０００μｍ厚みの第二電極を得る。前記Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）に前記第一電極３および前記第二電極５を通じて電界印加することによって、電界印加方向に分極した構造をとるようになることで、圧電性を示すようになり、触覚センサが得られる。
　ここで、接触の圧力と一緒に混入する外界由来のノイズを制御する方法としては、抵抗やコンデンサといった受動素子だけを用いたパッシブ型のフィルタよりも、トランジスタなどの能動素子を内在するオペアンプを用いたアクティブ型のフィルタが好適である。例えば、図３に示すパッシブ型の低域通過フィルタと図４に示すアクティブ型のＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタの特性を比較してみる。１００ｍＨｚ～１００Ｈｚの周波数範囲の電圧を図３と図４のそれぞれの回路に入力し、以下式で示す利得を求めた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図３と図４の利得の周波数依存性を見ると、図４のアクティブ型のＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタの方が、５０Ｈｚ以上の周波数で利得が大きく下がっており、それによって該周波数以上のノイズはフィルタを経由することで減衰することが分かる。その結果、物体との接触だけを特異的に感知することが可能となる。なお、アクティブ型の低域通過フィルタは図４に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタだけに限定されず、ノイズの発生状態に応じて適当なアクティブ型の低域通過フィルタで構成させてよい。
　前述のアクティブ型のフィルタは、いわゆるアナログ電子回路に準拠したノイズ制御の方法であるが、ＨｉｇｈまたはＬｏｗのみのデジタル回路もまたノイズ制御の方法として利用できる。具体的には、触覚センサが発生した電圧信号をオペアンプによって電圧の増幅を行うと、混入するノイズも一緒に増幅されてしまうが、デジタル回路である比較器をつなぐと、触覚センサの電圧発生をオン状態とし、ノイズはオフ状態にすることができる。さらに、実施例で示したように図６のようなＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップを設けることでスイッチング機能が得られることが認められた。その結果、図７に示すように触覚センサに指でタッチすることで電圧のオン状態とオフ状態を切り替えることができた。このことを視覚的に理解しやすくするため、指のタッチの圧力に反応して、ＬＥＤおよび／または振動子に印加される電圧のオン状態とオフ状態が切り替わるスイッチングデバイスが実施できた。
　なお、電圧のオン状態とオフ状態とは、視覚のみならず、触覚及び聴覚等の他の感覚によって認知されてもよい。つまり、本実施形態におけるスイッチングデバイスは、電圧のオン状態とオフ状態とを感覚的に認知させる認知部（ＬＥＤ、スピーカー等）を有していてもよい。
　比較例として、比較器を使わずにオペアンプとＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップだけの電子回路（図８）の場合、指のタッチと一緒に前記のノイズも増幅されるために、Ｔｏｇｇｌｅ－フリップフロップ後の電圧のオン状態とオフ状態が不安定化し、正常な切り替えが出来なくなることが分かった（図９）。
　本実施形態において前記触覚センサで検知された圧力は電圧信号に変換され、それが電子回路のオン状態、オフ状態を切り替える。その結果、ＬＥＤや有機ＥＬ等の発光体、振動子（バイブレータ）が動作し、他のデバイスを同時に駆動させることができる。例えば、ロボットの機械的動作等のオン状態、オフ状態を切り替えることができる。この電圧信号に変換される圧力は、指で軽く、しなやかにタッチしてもオン、オフ駆動することができる。この最大の理由は、表面自由エネルギーの極性成分が１．５～１０ｍＪ／ｍ２である一般式（１）で示される高い全光線透過率を持つポリイミドフィルム上に電極、強誘電体、電極の順で形成させることで、センサ形状を維持しながら、透明な電子デバイスのセンサ部品として、微弱な電圧信号でも応答させることができる。なお、このセンサの厚みは、５～１００μｍ、好ましくは、５～５０μｍ、さらに好ましくは５～１０μｍである。
　さらには、前述のポリイミド薄膜を基板として使うと導電性のインクまたはペーストを印刷および焼成する時に電極の形成不良が発生せず、市場の要求する電子デバイス製品の不良率０．１％以下を達成することができ、消費者の経済性の保護、品質保証や事故防止の観点から好ましい製品の良品率として９９．９％以上を達成することができる。
　こうして得られた触覚センサの電圧信号やスイッチングデバイスのオン状態とオフ状態の情報は、その後、アナログ－デジタル変換によってデジタル化して無線通信によってその情報をコンピュータに送信することで遠隔で情報把握し、該センサが例えばロボットの表面に取り付けられている場合は、該センサが接触した人体等とロボットの間での強い衝突を回避する機構を動かす利用が可能となる。
　また、ソフトウエアでの計測結果を読み取るために、近年、広く普及した通信機能を有するスマートフォン、スマートウォッチ、タブレット端末等のデジタル端末の無線機能を使用することが好ましいが、ＵＳＢケーブルやジャックケーブル伝送であっても無論差しさわりがあるわけではなく、併用を制限するものではない。
　これらの通信機能は、無線給電が利用できる１３.５６ＭＨｚの周波数を利用するＮＦＣ (Ｎｅａｒ ＦｉｅｌｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ) と呼ばれる1591838529844_0を利用しても良く、ＩＳＯ/ＩＥＣ　１４４４３、同　１８０９２、同１５６９３、同２１４８１などの国際規格の無線通信を利用でき、所謂、パッシブ型の電子デバイスを作製することができる。また、これらの通信機能を持ったＩＣタグとして、情報機能を搭載してＲＦＩＤとしての機能を持たせてもよい。これに電池を搭載したアクティブ型の電子デバイスとしても良い。さらに、１次電池や２次電池あの搭載や配線電源が必要となるが、２.４ＧＨｚの周波数で利用できるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ　ｂａｓｉｃ　ｒａｔｅ／ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｄａｔａ　ｒａｔｅやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ（～５ｍ）や２.４ＧＨｚ周波数帯域、９００ＭＨｚ帯域（例えば、９２０ＭＨｚ（～１００ｍ））及び８００ＭＨｚ帯域のＵＨＦやＺｉｇＢｅｅなども利用できる。さらに、４Ｇ通信帯の０．７～２．０ＧＨｚ帯域、５ＧＳｕｂ６帯の３．０～４．１ＧＨｚ帯域、５Ｇミリ波帯の２７．００～２９．５０ＧＨｚ帯域なども利用することができる。
　上述の情報の通信機能を持たせるためには、本実施形態の触覚センサに塗布印刷技術によって情報通信用の送受信アンテナを形成させることができ、これを利用したベンダブルまたは伸縮性電子デバイスを提供することができる。
　センサデバイスを経済的に安価に提供するためには、上記触覚センサに、様々な既存の安価な集積回路（ＩＣ）や電圧を制御するための抵抗器を利用して、前記のようにセンサからの情報の物理量を、1591838529844_1が処理できるように、一旦1591838529844_2に置き換え、人間が判読可能なように更に変換し直すデバイスであり、電気回路が取得した信号は、アナログ信号からデジタル信号に置き換えるＡＤ変換器を使用し、ソフトウエアで測定結果を人間が読み取れるように変換することができる。
　本実施形態において上記触覚センサに、整流や信号変換に利用するＣＭＯＳ、ＡＤ変換回路やノイズ低減回路等の集積回路（ＩＣ）、抵抗器、増幅器、レーザ、有機ＥＬやＬＥＤ光等の発光器、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－ＳＵＮ、ＵＨＦまたはＺｉｇＢｅｅなどの通信機などの様々な電子部品や接続配線を、経済的に安価な方法で、かつ、耐久性がある方法で取付ける必要がある。その取り付け方法としては、半田が一般的に安価に利用される材料であり、その他に低温硬化形のフレキシブル導電接着剤も利用できるが、現時点ではコストが上げることも事実としてあるが、将来的には、経済性を持つ可能性のある材料である。
　ここでの半田付けの方法は、半田ごてを用いた、糸半田の手作業で行っても良いが、フロー方式またはリフロー方式が工業的にはよく使われる方法である。本実施形態では、何れの方法を選択してもよいが、プリント基板上に半田ペーストを、電子部品類をマウントする部分に穴の空いたステンレス製のメタルマスクのようなスクリーンでペーストをスキージ印刷し、その上に部品を載せてから熱を加えて半田を溶かす方法で上述の電子部品類や接続配線を実装することが工業的には好ましく用いることができる。電子部品類や接続配線をマウントした後に本実施形態で形成された前述の触覚センサ基板とマウントした電子部品類をリフロー炉の中で、本加熱の前にプレ加熱し部品への急激な熱ショック回避やフラックス活性化、溶剤気化などを行っても良く、本実施形態では、プレ加熱の温度は１００～１５０℃範囲であり、本加熱は、１４０～１８０℃で加熱時間を短時間で行うことができる。さらに、冷却は、自然冷却であっても良いが、電子部品の熱ストレスを回避するため、または半田の引け、クラック防止のために急冷することもできる。さらに、印刷ではなく、ＩＣにボール半田を付けて、実装部分に乗せて、リフローしてもよい。
　以下、実施例にて本発明を具体的に説明するが、本発明がこれらによって限定されるものではない。なお、ここでの触覚センサの不良率とは、全ての工程を経て作製された触覚センサのうち平均の残留分極が７．０μＣ／ｃｍ２を示さなかったセンサの歩留まりを意味し、この不良率は、すべて１０回評価を行って求めた値である。
　ガラス転移温度の測定方法；熱機械分析（ＴＭＡ法）により、ポリイミド薄膜を２５℃から昇温し、線膨張係数の変化点をガラス転移温度とした。
　引っ張り強度および伸び率の測定方法；プラスチックの引張試験方法であるＡＳＴＭ　Ｄ６３８の手法にてポリイミド薄膜の引っ張りを行い、その試験によって観測された応力の最大値を引っ張り強度とし、該応力に対応するひずみを伸び率とした。
　全光線透過率の測定方法；ソフトブランケットグラビアオフセット印刷にて曲面に形成したポリイミド薄膜と同様の印刷条件で平面のガラス板にポリイミド薄膜を形成した。ガラス板をバックグラウンドとして、可視紫外分光光度計にて３００～８００ｎｍ波長の範囲で可視紫外光を照射し、その入射光と透過光の比から各波長における光線透過率を求め、４５０～８００ｎｍ波長の範囲の平均値を全光線透過率とした。
　電極の厚みの測定方法；曲面上に電極を形成する際に用いた印刷方法（ソフトブランケットグラビアオフセット印刷、立体物に印刷可能なインクジェット印刷、立体物に印刷可能なディスペンサ―等）と同様の印刷条件にて、請求項１に記載の平面のポリイミド薄膜上に曲面上に形成した電極と同じ電極を印刷し、加熱焼成を行った。焼成後の電極をＤｅｋｔａｋ（登録商標）触針式プロファイリングシステムにてポリイミド薄膜表面上と電極表面上を走査し、その段差の平均値を電極の厚みとした。
　体積抵抗率の測定方法；直方体状に形成された電極の両端に端子をあてる方法で、二端子測定法にて抵抗値（Ｒ）を測定した。ふたつの端子間の長さ（Ｌ）とその断面積（Ａ）の値から以下式を用いて体積抵抗率（ρ）を求めた。なお、断面積（Ａ）を求めるにあたって、その厚みは前記の電極の厚みの測定から得られた値を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　キュリー温度の測定方法；アルミニウムパンにフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン共重合体の粉末を２～５ｍｇ正確に秤量し、示差走査熱量計（ＤＳＣ）にて２０℃から５℃／分の昇温速度で２００℃まで昇温する。さらに２００℃から２０℃まで５℃／分の降温速度で冷却し、一連の温度変化過程の中での該共重合体粉末の状態変化に伴う吸熱および発熱を測定する。該共重合体は昇温過程において、約１４０～１６０℃で融点を迎えて液体に変化する。このとき、吸熱によるピークが確認される。つづく降温過程で融点よりも低い約９０～１４０℃で発熱のピークが確認され、そのピーク時の温度をキュリー温度とした。
　［実施例１］
　ガラス転移温度が２８０℃、引っ張り強度が１９０ＭＰａ、伸び率が１５％、全光線透過率が８８％、水とジヨードメタンの接触角から求めた表面自由エネルギーの総量値が、４３．２ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が２．７ｍJ／ｍ２のポリイミドフィルム（商品名エクリオス（登録商標）　ＶＩＣＴ－Ｃ、三井化学株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２）をアルカリガラスの平面支持体に固定し、直径１ｃｍの円形のスクリーン版で導電性高分子材料であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）の水／アルコール溶液をスクリーン印刷で平滑塗工し、１５０℃、３０分間焼成することで水／アルコールを蒸発させ、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）での第一電極を形成した。電極の厚みは２．０μｍであり、体積抵抗率は４．０Ω・ｃｍであった。
　次に該フィルム上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液をブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１３０℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）の水／アルコール溶液をスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成することで水／アルコールを蒸発させ、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、図６の該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）になった。触覚センサに指でタッチしたときの電圧信号の発生と、Ｔｏｇｇｌｅ－フリップフロップ後の電圧、すなわちＬＥＤに印加される。電圧のオン状態とその状態か維持され、もう一度タッチするとオフ状態の切り替わることを図７に示す。
　さらに、作製した触覚センサのＬＥＤ端子部分に並列にマブチモーター製のＦＡ－１３０ＲＡ（定格電圧１．５Ｖ）の振動子を接続した。触覚センサを指でタッチすると赤色ＬＥＤが点灯すると同時に該振動子が駆動し、再度指でタッチするとＬＥＤが消灯すると同時に該振動子が停止し、他のデバイスの駆動機能を有するスイッチングデバイスであることを確認した。
　［実施例２］
　実施例１で用いたポリイミドフィルム（ガウス曲率０ｃｍ－２）に実施例１の導電性高分子材料溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、焼成し１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で８０：２０のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２０（Ａｒｋｅｍａ社製）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータで平滑塗工し、１４５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２０のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１４０℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料溶液を同様のスクリーン印刷で平滑塗工し、１３５℃、３０分間焼成することで、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形で２．０μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）になった。
　［実施例３］
　実施例１で用いたポリイミドフィルム（ガウス曲率０ｃｍ－２）と導電性高分子材料の溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、１５０℃、３０分間焼成することで水／アルコールを蒸発させ、１ｃｍ直径の円形で２．０μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７０：３０のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ３０（Ａｒｋｅｍａ社製）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させることで３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ３０のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１００℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料溶液を同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、９０℃、１時間焼成することで、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、図６の該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）になった。
　［実施例４］
　ガラス転移温度が３０５℃、引っ張り強度が２２０ＭＰａ、伸び率が７％、全光線透過率が８８％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、４３．８ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が４．７ｍJ／ｍ２のポリイミドフィルム（商品名エクリオス（登録商標）　ＶＩＣＴ－Ｃｚ、三井化学株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２）に実施例１で用いた導電性高分子材料の溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷により塗工し、１５０℃、３０分間焼成することで水／アルコールを蒸発させ、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で１．８μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１と同様にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様で平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成することで３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の溶液をスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成することで、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、図６の該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）になった。
　［実施例５］
　ガラス転移温度が２６５℃、引っ張り強度が１３０ＭＰａ、伸び率が１８％、全光線透過率が９０％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、４４．０ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が５．２ｍJ／ｍ２のポリイミドフィルム（商品名エクリオス（登録商標）　ＶＩＣＴ－Ｂｎｐ、三井化学株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２
）に実施例１で用いた導電性高分子材料の溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷により塗工し、焼成し１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．５μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１で使用したフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様に塗工し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させることで３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の溶液をスクリーン印刷により塗工し、１２５℃、１時間焼成することで水／アルコールを蒸発させ、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、図６の該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）になった。
　［実施例６］
　実施例１で用いたポリイミドフィルム（ガウス曲率０ｃｍ－２）と導電性高分子材料の溶液を一片が４ｃｍの正方形のスクリーン版に代えたこと以外は実施例１と同様にスクリーン印刷し、焼成し一片が３．８ｃｍの正方形（面積が１４ｃｍ２）で平均２．１μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータにて塗工し、１３５℃、２時間焼成し、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の水／アルコール溶液を上記と同じスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成し、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、一片が３．８ｃｍの正方形（面積が１４ｃｍ２）で平均２．１μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は０％であった。すなわち、良品率は１００％である。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとし、図６の該触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（振動状態）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（停止状態）になった。
　［実施例７］
　実施例２から６で作製したスイッチングデバイスのＬＥＤ端子部分に並列にマブチモーター製のＦＡ－１３０ＲＡ（定格電圧１．５Ｖ）の振動子を接続した。触覚センサを指でタッチすると赤色ＬＥＤが点灯すると同時に該振動子が駆動し、再度指でタッチするとＬＥＤが消灯すると同時に該振動子が停止することを確認した。これにより、これらのスイッチングデバイスが、他のデバイスの駆動機能を有するスイッチングデバイスであることを確認した。
　［比較例１］
　ガラス転移温度が１１８℃、引っ張り強度が１１０ＭＰａ、伸び率が６５％、全光線透過率が８７％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、４０．５ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が表面自由エネルギーの極性成分が０．９２ｍJ／ｍ２であるＰＥＮ（商品名テオネックス（登録商標）、帝人フィルムソリューション株式会社製）フィルム（ガウス曲率０ｃｍ－２）に実施例１で使用した導電性高分子材料であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）の水／アルコール溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、焼成し１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１で使用したＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成し、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の水／アルコール溶液をスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成し、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．０μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は５０％であった。すなわち、良品率は５０％である。
　良品の触覚センサにオペアンプ、比較器、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチするとＬＥＤがオン状態（点灯）になり、もう一度タッチするとＬＥＤはオフ状態（消灯）のスイッチング機能を示すが、不良品は、赤色ＬＥＤは、点灯することはなかった。
　［比較例２］
　ガラス転移温度が４１０℃、引っ張り強度が３３０ＭＰａ、伸び率が８０％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、５７．１ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が３６ｍJ／ｍ２の茶褐色（全光線透過率５０％以下）のポリイミドフィルム（商品名カプトン（登録商標）、東レデュポン株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２）に実施例１で使用した導電性高分子材料であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）の水／アルコール溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、焼成し１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２．１μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１で使用したＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液をブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成し、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の水／アルコール溶液をスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成することで溶剤を蒸発させ、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は６７％であった。すなわち、良品率は３３％である。
　［比較例３］
　ガラス転移温度が３５５℃、引っ張り強度が３６０ＭＰａ、伸び率が５０％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、４４．６ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が１５．６ｍJ／ｍ２の茶褐色（全光線透過率５０％以下）のポリイミドフィルム（商品名ユーピレックス（登録商標）、宇部興産株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２）のフィルムに実施例１で使用した導電性高分子材料の水／アルコール溶液を実施例１と同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、焼成し１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で１．８μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１で使用したＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成し、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に上記と同じ導電性高分子材料の水／アルコール溶液を同様にスクリーン印刷で平滑塗工し、１２５℃、１時間焼成し、強誘電体層をはさんで第一電極と厚み方向で重なり合う、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で１～２μｍの厚みの第二電極を形成した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、触覚センサの不良率は８９％であった。すなわち、良品率は１１％である。
　［比較例４］
　ガラス転移温度が７５℃、引っ張り強度が２１５ＭＰａ、伸び率が１７０％、全光線透過率８５％、実施例１と同様に求めた表面自由エネルギーの総量値が、４４．０ｍJ／ｍ２であり、そのうちの極性成分が２.０ｍJ／ｍ２のＰＥＴ（商品名ルミラー（登録商標）、東レ株式会社製）（ガウス曲率０ｃｍ－２）に実施例１と同様の導電性高分子材料の水／アルコール溶液をスクリーン印刷により塗工し、１５０℃、３０分間焼成し、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２μｍの厚みの第一電極の形成を試みたが、収縮を起こし、シワが発生し、平滑な電極を作成できなかった。
　［比較例５］
　比較例４で用いたＰＥＴフィルムと導電性高分子材料の溶液を比較例４と同様にスクリーン印刷により塗工し、焼成温度を１００℃、５時間で焼成し、１ｃｍ直径の円形（面積が０．７９ｃｍ２）で２μｍの厚みの第一電極を形成した。
　次に該積層体上に実施例１で使用したＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のＮ－メチル－２－ピロリドン１２重量％溶液を実施例１と同様にブレードコータで平滑塗工し、１３５℃、２時間焼成すると、比較例４と同様に収縮を起こし、シワが発生し、平滑な強誘電体層が形成できず、次工程に進むことができなかった。
　［比較例６］
　実施例１で作製した触覚センサを図８に示す電子回路のオペアンプ、Ｄｅｌａｙ－フリップフロップから作ったＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップに赤色ＬＥＤを接続し、該触覚センサに指でタッチすると電圧のオン状態であるが、離すとオフ状態に切り替わり、オンの状態が続かない（図９に示す）、その結果、ＬＥＤの点灯し続けることはなく消灯してしまう。
　［実施例８］
　曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面を立体支持体上に、実施例４のポリイミド薄膜（商品名エクリオス（登録商標）　ＶＩＣＴ－Ｃｚ、三井化学株式会社製）をつくるポリアミド酸ワニス液膜をソフトブランケットグラビアオフセット印刷で塗工し、不活性ガス下で３２０℃２時間の加熱による脱水・環化反応によってポリイミド薄膜を形成した。
　次に該ポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極をソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で印刷した。具体的には、ステンレス台に真空ポンプで吸引固定されたガラス基板上に深さ７７μｍの凹部を形成した褐色ポリイミドフィルムを乗せて、凹部にＸＡ－９５２１をドクターブレードで充填し、該褐色ポリイミドフィルムを除去し、ＰＤＭＳ製のソフトブランケットに該ペーストを回転圧着受理し、受理した該ペーストを３０ｍｍ／秒の移動速度で別のステンレス台に吸引固定されている前記ポリイミド薄膜が形成されたホウケイ酸ガラス製の球面上に回転圧着転写して電極を印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、第一電極が形成された積層体を作製した。電極の厚みは５．４μｍであり、体積抵抗率は４．５×１０－４Ω・ｃｍであった。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、不活性ガス下で１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１３０℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）を第二電極として、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に交差する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、７．０μＣ／ｃｍ２であった。
　［実施例９］
　実施例８で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、図５に示すように、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　こうして作製された触覚センサをホウケイ酸ガラスでできた球面から剥がし、ホウケイ酸ガラスでできた球面と同じガウス曲率０．０１ｃｍ－２の白色のポリプロピレン製の球面に瞬間接着剤で貼り付けたところ、シワ等の外観不良のない、球面に適合した触覚センサとなった。また、該剥離操作においてセンサの破損は発生せず、図５と同様に指でタッチによって電圧信号を発生することが確認された。
　［実施例１０］
　実施例８と同様に、曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面をもつ立体支持体上にポリイミド薄膜を形成し、さらに、実施例８と同様にポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性のペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極をグラビアオフセット印刷法で印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、電極の厚みが６．０μｍ、体積抵抗率が５．０×１０－５Ω・ｃｍの第一電極を作製した。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀ペーストＸＡ－３６０９（藤倉化成株式会社製）を第二電極として、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に交差する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、７．０μＣ／ｃｍ２であった。　
［実施例１１］
　実施例１０で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　［実施例１２］
　５ｃｍ（ガウス曲率０．０４ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面を立体支持体上に、実施例４のポリイミド薄膜（商品名エクリオス（登録商標）、ＶＩＣＴ－Ｃｚ、三井化学株式会社製）をつくるポリアミド酸ワニス液膜をソフトブランケットグラビアオフセット印刷で塗工し、不活性ガス下で３２０℃２時間の加熱による脱水・環化反応によってポリイミド薄膜を形成した。
　次に該ポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極をソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で印刷した。具体的には、ステンレス台に真空ポンプで吸引固定されたガラス基板上に深さ７７μｍの凹部を形成した褐色ポリイミドフィルムを乗せて、凹部に銀ペーストＸＡ－９５２１をドクターブレードで充填し、該褐色ポリイミドフィルムを除去し、ＰＤＭＳ製のソフトブランケットに該ペーストを回転圧着受理し、受理した該ペーストを３０ｍｍ／秒の移動速度で別のステンレス台に吸引固定されている前記ポリイミド薄膜が形成されたホウケイ酸ガラス製の球面上に回転圧着転写して電極を印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、第一電極が形成された積層体を作製した。電極の厚みは５．４μｍであり、体積抵抗率は４．５×１０－４Ω・ｃｍであった。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）を第二電極として、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に交差する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、７．０μＣ／ｃｍ２であった。
　［実施例１３］
　実施例１２で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチに由来する電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　こうして作製された触覚センサをホウケイ酸ガラスでできた球面から剥がし、ホウケイ酸ガラスでできた球面と同じガウス曲率０．０４ｃｍ－２の白色のポリプロピレン製の球面に瞬間接着剤で貼り付けたところ、シワ等の外観不良のない、球面に適合した触覚センサとなった。また、該剥離操作においてセンサの破損は発生せず、指のタッチによって電圧信号を発生することが確認された。
　［実施例１４］
　実施例８と同様に、曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面をもつ立体支持体上にポリイミド薄膜を形成し、さらに、このポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀粒子インクＮＰＳ－Ｌ（ハリマ化成グループ株式会社製）の第一電極を立体物に印刷可能なインクジェット装置で印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、第一電極が形成された積層体を作製した。電極の厚みは０．５０μｍであり、体積抵抗率は１．０×１０－５Ω・ｃｍであった。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀粒子インクＮＰＳ－Ｌ（ハリマ化成グループ株式会社製）の第二電極を立体物に印刷可能なインクジェット装置で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、７．０μＣ／ｃｍ２であった。
　［実施例１５］
　実施例１４で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　［実施例１６］
　実施例８と同様に、曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面をもつ立体支持体上にポリイミド薄膜を形成し、次に該ポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのエタノール中分散液の第一電極を立体物に印刷可能なディスペンサー装置で印刷し、この積層体を１５０℃１時間焼成して、電極の厚みが１０μｍ、体積抵抗率が４．０Ω・ｃｍの第一電極が形成された積層体を作製した。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのエタノール中分散液の第二電極を立体物に印刷可能なディスペンサー装置で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、７．０μＣ／ｃｍ２であった。
　［実施例１７］
　実施例９で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　［実施例１８］
　実施例８と同様に、曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面をもつ立体支持体上にポリイミド薄膜を形成し、さらに、実施例８と同様にポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性のペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極をグラビアオフセット印刷法で印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、電極の厚みが５．４μｍ、体積抵抗率が４．５×１０－４Ω・ｃｍの第一電極を作製した。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７０：３０のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ３０（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ３０のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１００℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）を第二電極として、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に直交する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である９０℃で１時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、６．５μＣ／ｃｍ２であった。
　［実施例１９］
　以上によって得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　［実施例２０］
　実施例８と同様に、曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面をもつ立体支持体上にポリイミド薄膜を形成し、さらに、実施例８と同様にポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性のペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極を実施例８と同様にグラビアオフセット印刷法で印刷した。この積層体を１５０℃１時間焼成して、電極の厚みが５．４μｍであり、体積抵抗率が４．５×１０－４Ω・ｃｍの第一電極を作製した。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で８０：２０のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２０（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１４５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。なお、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２０のＤＳＣ測定から得られたキュリー温度は１４０℃であることが確認されている。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）を第二電極として、ソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に直交する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１３５℃で３０分間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ、８．０μＣ／ｃｍ２であった。
［実施例２１］
　実施例１３で得られた積層体を触覚センサとして第一電極をグランド電極とした上で、指を第二電極にタッチさせたところ、電圧信号の発生がオシロスコープにて確認された。この電圧信号には５０Ｈｚの商用電源由来のノイズが重畳したが、第二電極を図４の回路図に示すＳａｌｌｅｎ－Ｋｅｙ低域通過フィルタに通したところ、該ノイズは減衰し、指でタッチすると電圧信号が選択的に取り出されることが確認された。
　こうして作製された触覚センサをホウケイ酸ガラスでできた球面から剥がし、ホウケイ酸ガラスでできた球面と同じガウス曲率０．０１ｃｍ－２の白色のポリプロピレン製の球面に瞬間接着剤で貼り付けたところ、シワ等の外観不良のない、球面に適合した触覚センサとなった。また、該剥離操作においてセンサの破損は発生せず、接触によって電圧信号を発生することを確認した。
　［比較例６］
　曲率半径１０ｃｍ（ガウス曲率０．０１ｃｍ－２）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面を立体支持体とし、これにポリアミド酸ワニス、ユピア（登録商標）－ＡＴ（商品名ユピア（登録商標）、宇部興産株式会社製）をソフトブランケットグラビアオフセット印刷によって形成し、不活性ガス下で３４０℃２時間の加熱による脱水・環化反応によってポリイミド薄膜を形成した。この全光線透過率は、４０％であった。透明性がない。
　次に該ポリイミド薄膜上に、幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）の第一電極をソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で印刷した。具体的には、ステンレス台に真空ポンプで吸引固定されたガラス基板上に深さ７７μｍの凹部を形成した褐色ポリイミドフィルムを乗せて、凹部に銀ペーストＸＡ－９５２１をドクターブレードで充填し、該褐色ポリイミドフィルムを除去し、ＰＤＭＳ製のソフトブランケットに該ペーストを回転圧着受理し、受理した該ペーストを３０ｍｍ／秒の移動速度で別のステンレス台に吸引固定されている前記ポリイミド薄膜が形成された石英ガラス製の球面上に回転圧着転写して電極を印刷した。
　この積層体を１５０℃１時間焼成して、第一電極が形成された積層体を作製した。電極の厚みは５．４μｍであり、体積抵抗率は４．５×１０－４Ω・ｃｍであった。
　次に該第一電極上にフッ化ビニリデン／トリフルオロエチレンがモル比で７５：２５のＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）であるＰｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液をシリンジで滴下塗布し、１３５℃、２時間焼成によってＮ－メチル－２－ピロリドンを蒸発させ、３～５μｍ厚みの強誘電体層を形成した。
　さらに、該強誘電体層上に幅０．５ｃｍ、長さ６ｃｍ（面積が３．０ｃｍ２）の銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）を第二電極としてソフトブランケットグラビアオフセット印刷機によるグラビアオフセット印刷法で第一電極に交差する方向で印刷した。この積層体を前記キュリー温度よりも低い温度である１２０℃で２時間焼成して、第二電極が形成された積層体を作製した。
　前記第一電極と前記第二電極を通じて前記強誘電体層に電界印加することでＰＥ曲線が得られ、前記強誘電体層の残留分極を評価したところ７．０μＣ／ｃｍ２であった。
　以上によって得られた積層体を触覚センサとして石英ガラスでできた球面から剥がし、石英ガラスでできた球面と同じガウス曲率０．０１ｃｍ－１の白色のポリプロピレン製の球面に瞬間接着剤で貼り付けた。この褐色ポリイミド薄膜は、硬く、柔軟性が低く、繰り返しの曲げに対して、配線の損傷を起こした。
　［比較例７］
　曲率半径４．５ｃｍ（ガウス曲率０．０５０ｃｍ－１）のホウケイ酸ガラスでできた凸の球面を立体支持体とし、実施例４のポリイミド薄膜をつくるポリアミド酸ワニス（商品名エクリオス（登録商標）　ＶＩＣＴ－Ｃｚ、三井化学製）をソフトブランケットグラビアオフセット印刷によって形成し、３２０℃２時間の加熱による脱水・環化反応によってポリイミド薄膜を形成し、さらに実施例８と同様に銀を主成分とするストレッチャブル性の導電ペーストＸＡ－９５２１（藤倉化成株式会社製）による第一電極を形成後、Ｐｉｅｚｏｔｅｃｈ　ＦＣ２５（Ａｒｋｅｍａ社製）の１２重量％のＮ－メチル－２－ピロリドン溶液を滴下塗布したが、強誘電体層の形成ができなかった。
　本出願は、２０１９年６月１９日出願の日本国出願番号２０１９－１１３９０６号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の特許請求の範囲および明細書に記載された内容は本出願に援用される。
　本発明の触覚センサと、それを使ったスイッチ機能を持つ電子回路によって、軽く、しなやかさと強靭さを持つことで様々な立体形状に適用でき、基板が透明なことで、配置される部位で目立つことがなく、溶液プロセスによって高分子フィルム基板が形成できることによって薄膜化が可能で、高い製品良品率で経済性と安定性を兼ね備えた電子回路で制御されたスイッチ機能を有するスイッチングデバイスを提供できる。

Claims (14)

  1. 　ガラス転移温度が２５０℃以上３１０℃以下、引っ張り強度が２５０ＭＰａ以下、伸び率が３０％以下、全光線透過率が８０％以上、表面自由エネルギーの極性成分が１．５～１０ｍＪ／ｍ２である、下記一般式（１）で表される構成単位を含むポリイミド薄膜の表面上に印刷された第一電極と、
    　前記第一電極を覆うように印刷された強誘電体層と、
    　前記強誘電体層をはさんで第一電極と重なるように印刷された第二電極と、を有する触覚センサ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     　式（１）のＸは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     　からなる群から選択される少なくとも１種の脂環族基であり、
    　Ｙは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     　からなる群から選択される少なくとも１種の芳香族基である。
  2. 　前記ポリイミド薄膜を、ガウス曲率０ｃｍ－２の支持体の表面に形成することを特徴とする請求項１に記載の触覚センサ。
  3. 　前記ポリイミド薄膜を、絶対値０．０４ｃｍ－２以下のガウス曲率を有する支持体の表面に形成することを特徴とする請求項１に記載の触覚センサ。
  4. 　前記触覚センサの製品良品率が、９９．９％以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  5. 　前記Ｘは、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     からなる群から選択される少なくとも１種の脂環族基であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  6. 　前記第一電極及び第二電極は、主成分が銀またはポリチオフェン系導電性高分子であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  7. 　前記第一電極及び第二電極の面積は、それぞれ１．０×１０－２～１５ｃｍ２である請求項１～６のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  8. 前記強誘電体層は、フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））を含み、前記Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）のフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とトリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）のモル比は８０／２０～７０／３０の範囲であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  9. 前記第一電極または第二電極のいずれか一方をグランド電極とし、前記グランド電極と対向する他方の電極を、ノイズを制御する電子回路に接続する請求項１～８のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  10. 　前記ノイズを制御する電子回路が、アクティブ型の低域通過フィルタであることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  11. 　前記ノイズを制御する電子回路が、比較器であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の触覚センサ。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の触覚センサにノイズを制御する電子回路をつなぎ、他のデバイスの駆動を促すスイッチングデバイス。
  13. 　請求項１～１１のいずれか１項に記載の触覚センサと、
    　前記電子回路に接続されたＴｏｇｇｌｅ－フリップフロップと、を有し、
    　前記強誘電体層に圧力による変形が加わることによりオン状態、オフ状態が切り替わることを特徴とする請求項１２に記載のスイッチングデバイス。
  14. 　電圧のオン状態とオフ状態とを感覚的に認知させる認知部を有することを特徴とする請求項１２または１３に記載のスイッチングデバイス。
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