电容传感器片和电容传感器的制造方法
电容传感器片和电容传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容传感器片以及使用该电容传感器片的电容传感器。
【背景技术】
[0002]电容传感器片可以从一对电极层之间的电容变化检测出测量对象的凹凸形状，并且可以被用于表面压力分布传感器以及诸如应变计之类的传感器。一般地，用以下公式(1)来表不电容传感器中的电容:
[0003]C=e0erS/d---(l)
[0004]在以上公式中，C表示电容，εο表示自由空间中的电容率，￡1表示电介质层的相对电容率，S表示电极层的面积，并且d表示电极之间的距离。
[0005]按照惯例，作为被用作表面压力分布传感器的电容传感器片，例如，已知(参考专利文献1)具有由弹性体制成的电介质层、在电介质层的正面侧布置成多条线的矩形顶部电极、在电介质层的反面侧布置成多条线的底部电极以及每个由于顶部电极在正面一反面方向上看时与底部电极交叉而形成的多个检测部分且可作为一个单元可拉伸的传感器片。
[0006]在此类传感器中，可以通过测量每个检测部分中的电容变化来测量测量对象的负荷分布。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本未审查专利公开号2010-43881
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]然而，在其中测量电容变化的如在专利文献1中公开的传感器片具有多个检测部分的情况下，电容由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而增加，并且检测部分的电容变得比初始状态(无变形状态)下的理论值更高。在这种情况下，存在不能测量非常小的电容变化且检测灵敏度不足的问题。
[0012]此外，当电容由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而增加时，存在在使电容传感器片变形时甚至在无变形的区域中测量到电容变化且因此检测准确度不足的问题。
[0013]鉴于这种情况下完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种具有优良检测灵敏度和检测准确度的电容传感器片。
[0014]问题的解决方案
[0015]为了解决上述问题，本发明人进行了认真的调查，并且因此他们发现通过在电极层上设置覆盖电极层并在其之间插入柔性层从而覆盖检测部分可以抑制由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而引起的电容的增加，并且这些发现导致了本发明的完成。
[0016]本发明的电容传感器片有关于一种包括以下各项的电容传感器片:
[0017]电介质层，其包括弹性体组合物(A);
[0018]顶部电极层，其被层压在电介质层的正面表面上；以及
[0019]底部电极层，其被层压在电介质层的反面表面上，
[0020]其中，在厚度方向上看顶部电极层和底部电极层交叉处的部分充当检测部分，
[0021 ]该检测部分包括多个检测部分，
[0022]所述电容传感器片还包括以下各项中的至少一个:顶部覆盖电极层，其在顶部电极层上形成从而覆盖检测部分，包括弹性体组合物(B1)的顶部柔性层被插入顶部电极层与顶部覆盖电极层之间；以及底部覆盖电极层，其在底部电极层之上形成从而覆盖检测部分，包括弹性体组合物(B2)的底部柔性层被插入在底部电极层与底部覆盖电极层之间，
[0023]所述电容传感器片被用于测量检测部分中的电容变化。
[0024]在电容传感器片中，顶部电极层和底部电极层优选地包括导电组合物，其包含碳纳米管。在本文中，碳纳米管优选地是单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。
[0025]在电容传感器片中，弹性体组合物(A)中的弹性体优选地是聚氨酯橡胶。此外，弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的至少一个中的弹性体优选地也是聚氨酯橡胶。
[0026]在电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%或更高。
[0027]电容传感器片优选地被用于以下各项中的至少一个的测量:由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布，并且更优选地被用于以下各项中的至少一个的测量:由于弹性变形而引起的应变的量；以及由于弹性变形而引起的应变的分布。
[0028]本发明的电容传感器有关于一种包括以下各项的电容传感器:
[0029 ]本发明的电容传感器片；
[0030]测量仪表；以及
[0031]外部导线，其将包括在电容传感器片中的顶部电极层和底部电极层中的每一个连接到测量仪表，
[0032]其中，所述传感器通过测量包括在电容传感器片中的检测部分中的电容变化而测量以下各项中的至少一个:由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布。
[0033]本发明的有利效果
[0034]在本发明的电容传感器片中，由于至少在一个表面侧形成覆盖电极层从而覆盖检测部分，所以可以抑制由于检测部分中的串话噪声而引起的电容的增加。作为其结果，测量电容变化方面的检测灵敏度和检测准确度是特别优良的。
[0035]此外，本发明的电容传感器可以以高灵敏度且以高准确度测量电容变化，因为其包括本发明的电容传感器片。
【附图说明】
[0036]图1图1(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的实施例的平面图，并且图1(b)是在图1(a)中所示的电容传感器片的线A-A上截取的剖视图。
[0037]图2图2是图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片的分解透视图。
[0038]图3图3是示出了使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的电容传感器的实施例的示意图。
[0039]图4图4是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的剖视图。
[0040]图5图5(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的平面图，并且图5(b)是在图5A中所示的电容传感器片的线B-B上截取的剖视图。
[0041]图6图6是用于解释将被用于制备包含在本发明的电容传感器片中的电介质层的成形装置的实施例的示意图。
[0042]图7图7(a)和图7(b)是通过使用在比较例1中制备的电容传感器片而制备的电容传感器的照片。
[0043]图8图8(a)至8(c)是示出了由实施例1的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0044]图9图9(a)至图9(c)是示出了用实施例2的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0045]图10图10(a)至图10(c)是示出了用比较例1的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0046]图11图11(a)至图11(c)是示出了使用实施例1的电容传感器片在其它条件下测量的电容分布的三维图表。
【具体实施方式】
[0047]在下文中，将参考附图来描述本发明的实施方式。
[0048](第一实施方式)
[0049]图1(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的实施例的平面图，并且图1(b)是在图1(a)中所示的电容传感器片的线A-A上截取的剖视图，并且图2是图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片的分解透视图。
[0050]如图1(a)和1(b)及图2中所示，本发明的电容传感器片1包括片状电介质层2、层压在电介质层2的正面表面上的矩形顶部电极层01A至16A、层压在电介质层2的反面表面上的矩形底部电极层01B至16B、层压在顶部电极层01A至16A上的顶部覆盖电极层4A且在其之间插入了顶部柔性层3A、层压在底部电极层01B至16B上的底部覆盖电极层4B且在其之间插入了底部柔性层3B，以及分别地层压在顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B上的外涂层5A和5B。
[0051]此外，用于连接到外部导线的顶部连接部分01A1至16A1和用于连接到外部导线的底部连接部分01B1至16B1分别地被设置在顶部电极层01A至16A的一个末端和底部电极层01B至16B的一个末端处。此外，用于连接到外部导线的用于覆盖电极的连接部分4A1至4B1分别地被设置在顶部覆盖电极层4A的一侧的一部分处和底部覆盖电极层4B的一侧的一部分处。
[0052]在电容传感器片1中，在该处顶部电极层和底部电极层在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时交叉处的部分是检测部分C0101至C1616。另外，检测部分的符号“C〇〇ΛΛ”的左侧两位“〇〇”对应于顶部电极层01A至16A，并且右侧两位“ΛΛ”对应于底部电极层01Β至16Β。
[0053]顶部电极层01Α至16Α分别地由矩形形成并由层压在电介质层2的正面表面上的16个电极层构成。顶部电极层01A至16A中的每一个在X方向(图1(a)中的横向方向)上延伸。顶部电极层01A至16A分别地在Y方向(图1(a)中的竖直方向)上几乎相互平行地以预定间隔布置。
[0054]底部电极层01B至16B分别地由矩形形成并由层压在电介质层2的反面表面上的16个电极层构成。底部电极层01B至16B被布置成使得在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时底部电极层01B至16B中的每一个基本上以直角与顶部电极层01A至16A交叉。也就是说，底部电极层01B至16B中的每一个在Y方向上延伸。此外，底部电极层01B至16B分别地在X方向上且几乎相互平行地以预定间隔布置。
[0055]通过如上所述地布置顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B中的每一个，在测量电容变化时可以减少要布置的用于测量的电极层的数目和电极导线的数目。也就是说，当采用上述方面时，检测部分被高效地布置。
[0056]在下文中，将更详细地描述布置。在图1(a)和1(b)中所示的实施例中，，在256(16X 16)个位置处存在顶部电极层在厚度方向上与底部电极层交叉处的检测部分，并且如果位于256个位置处的检测部分被独立地形成，则需要512(256X2)个导线以用于检测所述检测部分的电容，因为每个检测部分存在顶部电极和底部电极。另一方面，类似于图1(a)和1
(b)及图2中所示的实施例，当顶部电极层和底部电极层由相互平行地布置的多个矩形对象构成、并且顶部电极层和底部电极层被布置成使得在正面一反面方向上看时每个顶部电极层基本上以直角与底部电极层交叉时，检测部分中的电容的检测仅要求32(16+16)个导线。因此，如上所述，在电容传感器片1中，检测部分被高效地布置。
[0057]另一方面，当检测部分被如上所述地高效布置时，特别地，在每个检测部分中很容易发生由于串话噪声而引起的电容的增加。相反地，本发明的电容传感器片具有多个检测部分，并且包括覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的至少一个)。通过包括覆盖电极层，可以防止由于串话噪声而引起的检测灵敏度和检测准确度的劣化。
[0058]此外，通过包括覆盖电极层，可以屏蔽外部环境噪声(例如，静电)。从而，检测灵敏度和检测准确度变得更高。
[0059]顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B分别地被布置在顶部电极层和底部电极层之上，且顶部柔性层3A和底部柔性层3B被插入其之间，从而在电容传感器片1的平面图中(在其中覆盖电极层和检测部分C0101至C1616在正面一反面方向(厚度方向)上相互重叠的区域中)覆盖检测部分C0101至C1616。
[0060]此外，外涂层5A和5B在电容传感器片1的最外层处形成，从而分别地覆盖顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B。
[0061]如稍后所述，可以通过将传感器片1连接到测量仪表来将电容传感器片1形成到电容传感器中。在电容传感器中，通过用外部开关电路对16个导线中的每一个进行开关，可以在逐个地对256个检测部分进行开关时测量256个检测部分中的每一个的电容。作为其结果，可以基于每个检测部分的电容来检测应变的量、应变的位置、表面压力分布等。
[0062]另外，在本发明的说明书中，为了将覆盖电极层与顶部电极层和底部电极层区别开，有时，将顶部电极层和底部电极层共同地称为用于测量的电极层。
[0063]此外，有时，将顶部柔性层和底部柔性层共同地简单地称为柔性层。此外，有时，将顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层共同地简单地称为覆盖电极层。
[0064]在本发明的电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%或更高、更优选地50%或更高、更进一步优选地100%或更高以及特别优选地200%或更高。通过增加伸长率来改善对柔性测量对象的变形或运动的可跟随性，并且可以更准确地且在宽的测量范围内测量电容的变化。
[0065]另一方面，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率的上限并不受特别限制;然而，其约为600 %。
[0066]另外，在本发明中，术语“电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率”指的是等于或低于根据JIS K 6251的抗拉测试中的断裂伸长且在释放拉伸负荷之后返回到其初始状态的伸长率。例如，“电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率为30%”意指传感器片当在单轴方向上被拉伸30%时不断裂，并在释放拉伸负荷之后返回到其初始状态(亦gp，伸长率在弹性变形的范围内)。
[0067]在电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率可以由电介质层、用于测量的电极层、柔性层、覆盖电极层和外涂层的设计控制。例如，可以通过组成电介质层、柔性层或外涂层的弹性体组合物的选择或用于测量的电极层或覆盖电极层的组分或内含物的选择来控制电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率。
[0068]虽然如上所述，本发明的电容传感器片优选地具有电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的较高伸长率、特别是200%或更高的伸长率，例如当使用通过使用碳纳米管形成的电极层(用于测量的电极层和覆盖电极层)时，能够很容易获得上述伸长率。
[0069]因此，当电极层包括包含碳纳米管的导电组合物时，电容传感器片的伸长率取决于电介质层的伸长率，并且一般地，当电介质层的伸长率超过200%时，电容传感器片的伸长率也超过200 %。
[0070]如稍后所述，通过将顶部电极层和底部电极层中的每一个通过外部 导线连接到测量仪表而将电容传感器片1变成电容传感器，并且可以测量由于弹性变形而引起的应变的量、由于弹性变形而引起的应变的分布和表面压力分布中的至少一个。
[0071]使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1的电容传感器的实施例包括如图3中所示的电容传感器。
[0072]图3是示出了使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的电容传感器的实施例的示意图。
[0073]图3中所示的电容传感器101包括图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片1、外部导线102和103、测量仪表104以及GND线105A和105B。
[0074]电容传感器片1的顶部连接部分01A1至16A1中的每一个经由通过将多个(16个)导线捆绑在一起而形成的外部导线103被连接到测量仪表104。并且，底部连接部分01B1至16B1中的每一个经由通过将多个(16个)导线捆绑在一起而形成的外部导线102被连接到测量仪表104。
[0075]外部导线可如图2中所示地被连接到顶部电极层和底部电极层的仅一个末端;然而，在某些情况下，可将外部导线连接到两个末端。
[0076]根据需要，测量仪表104包括未示出的电源电路、计算电路、用于测量电容的电路、像素开关电路和显示设备。测量仪表104的特定实施例包括LCR表等。
[0077]GND线105A和105B中的每一个被连接在分别地在顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B处提供的用于覆盖电极的连接部分4A1和4B1中的每一个与设置在测量仪表104中的GND端子(未示出)之间。从而，用于覆盖电极的连接部分4A1和4B1被接地。
[0078]包括本发明的此类电容传感器片的电容传感器也组成本发明。
[0079]根据电容传感器片1的使用，可以适当地修改诸如电容传感器片1的平均厚度、宽度和长度之类的外观构造的设计。
[0080]在电容传感器片101中，用于覆盖电极(覆盖电极层)的连接部分被接地;然而，当使用本发明的电容传感器片时，覆盖电极层不必被接地。然而，通过将覆盖电极层接地，能够更加确定地减少由于串话噪声而引起的电容的增加。
[0081]在使用本发明的电容传感器片的电容传感器中，测量电容的方法并不受特别限制;然而，使用交流电阻抗的测量方法是优选的，诸如通过测量交流电信号处的阻抗来测量电容的技术(类似于LCR表)以及通过用交流电信号处的阻抗改变输出信号电压来测量电容的技术。
[0082]使用交流电阻抗的测量方法甚至在使用高频信号的测量中在重复准确度方面是优异的，并且并未由于使用高频信号而引起过高阻抗，并且因此可以进一步增加测量准确度。此外，该方法可以缩短测量电容所需的时间以使得传感器能够增加每单位时间的测量的次数。因此，例如，还可以通过以时间分辨方式测量所述测量对象的应变(变形)来进行运动速度的检测的测量。
[0083]然后，本发明的电容传感器还适合于使用高频信号的测量。
[0084]在下文中，将描述本发明的电容传感器片的每个组成构件。
[0085]<电介质层〉
[0086]该电介质层具有片形状并包括弹性体组合物(A)。另外，电介质层在平面图中的形状并不受特别限制，并且其可以是如图1(a)中所示的矩形形状，或者可以是诸如圆形形状之类的其它形状。
[0087 ] 弹性体组合物(A)至少包含弹性体。
[0088]弹性体的实施例包括天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、氢化腈橡胶、聚氨酯橡胶等。这些弹性体可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0089]其中，聚氨酯橡胶和硅橡胶是优选的。其原因是其永久应变很低。当永久应变很低时，初始电容(无负荷时的电容)几乎不改变，即使当电介质层被重复地使用时(例如，即使当拉伸被重复1000次时)。因此，可以在延长的时间段内保持作为电容传感器片的优良测量准确度。
[0090]此外，聚氨酯橡胶由于与碳纳米管的优良粘附力而是更加优选的。
[0091]聚氨酯橡胶并不受特别限制，并且其例子包括:基于烯烃的聚氨酯橡胶，其包含基于烯烃的多元醇作为多元醇组分;基于酯的聚氨酯橡胶，其包含基于酯的多元醇作为多元醇组分;基于醚的聚氨酯橡胶，其包含基于醚的多元醇作为多元醇组分;基于碳酸盐的聚氨酯橡胶，其包含基于碳酸盐的多元醇作为多元醇组分；以及基于蓖麻油的聚氨酯橡胶，其包含基于蓖麻油的多元醇作为多元醇组分。这些聚氨酯橡胶可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0092]可以上述多元醇组分中的两个或更多的组合的方式使用聚氨酯橡胶。
[0093]在这些聚氨酯橡胶之中，从高体积电阻率的观点出发，基于烯烃的聚氨酯橡胶是优选的。此外，从高伸长率和高相对电容率的观点出发，基于酯的聚氨酯橡胶或基于醚的聚氨酯橡胶是优选的。
[0094]当然，在对电介质赋予体积电阻率、伸长率和电容率的考虑中可将各种聚氨酯橡胶混合。
[°°95] 基于稀经的多元醇的实施例包括EP0L(由Idemitsu Kosan有限公司生产)等。
[0096]基于酯的多元醇的实施例包括P0LYLITE 8651 (由DIC公司生产)等。
[°097] 此外，基于醚的多元醇的实施例包括聚氧四亚甲基二醇、PTG-2000SN(由HodogayaChemical有限公司生产)、聚丙二醇、PREMINOL S3003(由Asahi Glass有限公司生产)等。
[0098]此外，除弹性体之外，弹性体组合物还可包含添加剂，诸如增塑剂、扩链剂、交联剂、催化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、抗老化剂和着色剂。
[0099]弹性体组合物还可包含钛酸钡等的电介质填料。通过包含电介质填料，可以增加电介质层的电容C，并且因此可以增强电容传感器片的检测灵敏度。
[0100]当弹性体组合物包含电介质填料时，弹性体组合物中的电介质填料的含量通常按体积计高于0 %且按体积计约25 %或更低。
[0101]当电介质填料的含量按体积计大于25%时，可增加电介质层的硬度，或者可增加电介质层的永久应变。此外，在形成电介质层时，由于固化之前的液体的粘度增加，所以具有高准确度的薄膜的形成可能变得困难。
[0102]从增加电容C以改善检测灵敏度的观点出发和从改善对测量对象的可跟随性的观点出发，电介质层的平均厚度优选地是10M1以上和ΙΟΟΟμπι以下，并且更优选地30μπι以上和200μηι以下。
[0103]室温下的电介质层的相对电容率优选地是2以上且更优选地是5以上。当电介质层的相对电容率小于2时，电容C减小，并且因此存在在使用电介质层作为电容传感器时可能不能获得适当灵敏度的可能性。
[0?04] 电介质层的杨氏模数优选地是0.1MPa以上和IMPa以下。当杨氏模数小于0.1MPa时，电介质层太软，并且因此高质量的处理可能是困难的，并且可能不能获得适当的测量准确度。另一方面，当杨氏模数高于IMPa时，存在这样的可能性，即由于电介质层太硬，在施加于测量对象上的变形负荷小时其与测量对象的变形运动相干扰，并且因此测量结果不满足测量目的。
[0105]就用根据JISK 6253的A型硬度计测量的硬度(JIS A硬度)而言，电介质层的硬度优选地是0至30°或就用根据JIS K 7421的C型硬度计测量的硬度(JIS C硬度)而言是10至55。。
[0106]当用C型硬度计测量的硬度小于10°时，电介质层太软，并且因此高质量的处理可能是困难的且可能不会获得适当的测量准确度，并且另一方面，当用C型硬度计测量的硬度大于55°时，电介质层太硬，并且因此在施加于测量对象上的变形负荷很小时其可能与测量对象的变形运动相干扰。因此，存在测量结果不满足测量目的的可能性。
[0107]<顶部电极层/底部电极层>
[0108]顶部电极层和底部电极层两者都包括包含导电材料的导电组合物。
[0109]顶部电极层和底部电极层通常是通过使用相同材料形成的；然而，并不必须使用相同的材料。
[0110]导电材料的实施例包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米角、碳纤维、导电炭黑、石墨、金属纳米线、金属纳米颗粒以及导电聚合物。这些材料可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0111]作为导电材料，碳纳米管是优选的。
[0112]作为碳纳米管，可以使用公开已知的碳纳米管。碳纳米管可以是单壁碳纳米管(SWNT)，或者可以是双层或者三层或更多层的多壁碳纳米管(MWNT)。
[0113]此外，每个碳纳米管的形状(平均长度和直径以及纵横比)并不受特别限制，并且可在电容传感器的预定用途、用于测量的电极层所需的导电性和耐久性以及用于形成用于测量的电极层的处理和成本的综合考虑中适当地选择。
[0114]在本发明中，特别地，优选的是(i)仅使用具有小直径(纤维直径)和高纵横比的长单壁碳纳米管作为碳纳米管，或者(ii)使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管。
[0115](i)其中仅使用具有小直径和高纵横比的单壁碳纳米管的情况
[0116]单壁碳纳米管的平均长度的下限优选地是ΙΟμπι、更优选地ΙΟΟμπι、更进一步优选地300μπι且特别优选地600μπι。另一方面，单壁碳纳米管的平均长度的上限优选地是700μπι。
[0117]特别地，通过使用具有100至700μπι的平均长度的单壁碳纳米管，可以显著地抑制重复使用中的电阻的变化。
[0118]此外，单壁碳纳米管的纵横比优选地是100以上、更优选地1000以上、更进一步优选地10000以上且特别优选地30000以上。
[0119]通过使用长的单壁碳纳米管，用于测量的电极层(顶部电极层/底部电极层)发挥优良的可拉伸性以使得能够改善对电介质层的变形的可跟随性。
[0120]此外，当使用长单壁纳米管时，在重复地拉伸电介质层时电阻的变化很小，并且因此长期可靠性是优良的。其原因可能是在长碳纳米管的情况下，碳纳米管本身很容易拉伸，并且因此当用于测量的电极层跟随电介质层被拉长时导电路径几乎不被切断。此外，当通过使用包含碳纳米管的导电组合物来形成用于测量的电极层时，通过碳纳米管之间的接点(形成电接点)产生导电性。在本文中，当使用长碳纳米管时，用较少的电接点来确保导电性，并且与其中使用短碳纳米管的情况相比在一个碳纳米管中与其它碳纳米管的电接点的数目较大，并且因此可以形成高级电网，并且这被认为是为什么导电路径几乎不被切断的原因。
[0121]在本发明中，从以下观点出发使用长碳纳米管(具有大长度和大纵横比的碳纳米管)是有利的。
[0122]作为改善包括碳纳米管的用于测量的电极层的导电性的技术，一般地，可想到一种方法，其中，用于测量的电极层被用低分子材料进行涂敷或混合，所述低分子材料诸如作为掺杂剂的粒子液体或电荷转移材料。然而，当在包括在本发明的电容传感器片中的用于测量的电极层中使用掺杂剂时，存在掺杂剂迀移到电介质层或柔性层中的担忧，并且例如，当掺杂剂迀移到电介质层中时，可能发生电介质层的电绝缘性质的降低(体积电阻率的降低)或电介质层被重复使用时的耐久性的降低。当发生电绝缘性质的降低或耐久性的降低时，存在测量准确度被劣化的可能性。
[0123]相反地，当使用如上所述的长碳纳米管作为碳纳米管时，可以在不使用掺杂剂的情况下对用于测量的电极层赋予充分的导电性。
[0124]长单壁碳纳米管优选地具有按重量计99%或以上的碳纯度。
[0125]当使用包含大量杂质的长单壁碳纳米管来形成用于测量的电极层时，可使用于测量的电极层的导电性和伸长率劣化。此外，存在用于测量的电极层的弹性模数被增加而使得传感器片很硬、导致拉伸性降低的可能性。
[0126](ii)其中使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物的情况
[0127]在这种情况下，可以在用于测量的电极层中保持无伸长状态(0%伸长状态)下的低的电阻并保持重复使用中的低的测量结果变化。
[0128]在这里，作为单壁碳纳米管，上述长单壁碳纳米管是优选的。
[0129]另一方面，上述多壁碳纳米管可以是双壁碳纳米管(DWNT)或三层以上的多壁碳纳米管(MWNT)(在本说明书中，将两种碳纳米管共同地简单地称为多壁碳纳米管)。
[0130]多壁碳纳米管的平均长度优选地是1至ΙΟμπι。当多壁碳纳米管的平均长度小于Ιμπι时，导电路径中的碳纳米管之间的接点的数目增加，并且因此接触电阻增加，导致导电性的劣化。另一方面，当多壁碳纳米管的平均长度大于ΙΟμπι时，碳纳米管的分散劣化，并且因此导电路径可能不扩张，导致导电性的劣化。平均长度更优选地为1至5μπι，并且更进一步优选地为1至3μηι。
[0131 ]多壁碳纳米管的纤维直径优选地是5至15nm。
[0132]当多壁碳纳米管的纤维直径小于5nm时，多壁碳纳米管的分散被劣化，并且因此导电路径可能不扩张，导致导电性的劣化。另一方面，当多壁碳纳米管的纤维直径大于15nm时，实际上在同一重量中碳纳米管的数目被减少，因此导电性可能变得不足。
[0133]多壁碳纳米管的纵横比优选地是50至2000。
[0134]在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物中，单壁碳纳米管的含量相对于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的总量而言优选地为按重量计20至70%。
[0135]当单壁碳纳米管的含量小于按重量计20%时，重复使用中的测量值的变化可增加。另一方面，当单壁碳纳米管的含量大于按重量计70%时，电阻(特别是无伸长状态(0%伸长状态)下的电阻)可增加。
[0136]单壁碳纳米管的含量的下限优选地是按重量计30%，因为可以以更好的可靠性抑制电阻变化。
[0137]除导电材料之外，导电组合物可包含作为导电材料的粘结材料的粘结剂组分。
[0138]当导电组合物包含粘结剂组分时，可以改善用于测量 的电极层的强度，并且即使用于测量的电极层的厚度很大也可以保持其形状以防止用于测量的电极层的内裂纹或褶皱的发生。此外，还可以提高用于测量的电极层与电介质层或柔性层之间的粘附力。
[0139]此外，当导电组合物包含粘结剂组分时，可以在用稍后描述的方法形成用于测量的电极层时防止导电材料的分散。因此，还可以在形成用于测量的电极层时增强安全性。
[0140]粘结剂组分的例子包括丁基橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、聚苯乙烯、氯丁橡胶、腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸橡胶、苯乙烯一乙烯一丁烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、环氧树脂等。这些材料可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0141]此外，作为粘结剂组分，还可以使用生橡胶(未硫化的天然橡胶和未硫化的合成橡胶)。当使用类似于生橡胶的具有相对弱弹性的材料时，可以增强用于测量的电极层对电介质层变形的可跟随性。
[0142]粘结剂组分的溶解度参数(SP值((cal/cm3)1/2))优选地与包含弹性体组合物(A)、在稍后描述的弹性体组合物(B1)或弹性体组合(B2)中的弹性体的溶解度参数(SP值)具有较小的差。溶解度参数的差更优选地在土 1 (cal/cm3)1/2内。
[0143]当溶解度参数(SP值)的差在±l(cal/cm3)1/2内时，电介质层或柔性层与用于测量的电极层之间的粘附力是极其优良的。因此，当电容传感器片被重复地使用时，不发生用于测量的电极层从电介质层或柔性层的分离，并且传感器片在耐久性(长期可靠性)方面变得优良。
[0144]特别地，优选的是该粘结剂组分和包含在弹性体组合物(A)、(B1)或(B2)中的弹性体是相同类型的聚合物。
[0145]在本发明中，包含在弹性体组合物中的弹性体以及粘结剂组分的溶解度参数(SP值)是基于以下计算公式(2)根据Fedor预测法计算的值:
[0146]δ = [ 2Ecoh/2V]1/2…⑵
[0147]其中，XEcoh表示内聚能且Σν表示摩尔体积。
[0148]作为粘结剂组分本身的性质，粘结剂组分在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%以上。此外，粘结剂组分本身的性质优选地就用根据JIS Κ 6253的Α型硬度计测量的硬度(JIS A硬度)而言是0至30°或就用根据JIS K 7321的C型硬度计测量的硬度(JIS C硬度)而目是10至55°。
[0149]此外，伸长率和硬度优选地接近于电介质层或柔性层的伸长率和硬度且更优选地与之相同。
[0150]特别地，粘结剂组分优选地与包含在弹性体组合物(A)、(B1)或(B2)中的弹性体相同。
[0151]除导电材料和粘结剂组分之外，用于测量的电极层还可包含多种添加剂。添加剂的例子包括用于增强碳纳米管的分散性的分散剂、用于粘结剂组分的交联剂、硫化促进剂、硫化辅助剂、抗老化剂、增塑剂、软化剂以及着色剂。
[0152]在本文中，当用于测量的电极层包含增塑剂且弹性体组合物(A)、(B1)和(B2)也包含增塑剂时，两个组合物中的两个增塑剂的浓度优选地是相同的。其原因是可以防止电介质层或柔性层与用于测量的电极层之间的增塑剂的过渡，并且因此可以抑制电容传感器片中的翘曲和褶皱的发生。
[0153]当用于测量的电极层中的每一个包括包含碳纳米管的导电组合物时，碳纳米管的含量并不受特别限制，只要其是可发挥所需导电性的含量即可，并且该含量相对于用于测量的电极层的总固形物而言优选地为按重量计0.1至99.9%。碳纳米管的含量更优选地是按重量计5.0至90.0 %、更进一步优选地为按重量计20至70 %且特别优选地为按重量计20至 50%。
[0154]此外，当导电组合物包含粘结剂组分时，粘结剂组分的含量根据粘结剂组分的种类而相对于用于测量的电极层的总固形物而言为优选地按重量计10至95%。
[0155]粘结剂组分的含量的下限更优选地是按重量计30%且更进一步优选地为按重量计50 %。另一方面，粘结剂组分的含量的更加优选上限是按重量计80 %。当粘结剂组分的含量在上述范围内时，在并不损害传感器片的柔性或可拉伸性的厚度(例如，ΙΟμπι以下)下能够确保适当的导电性。除此之外，即使当用于测量的电极层的厚度增加时(例如，Ιμπι以上)，也更容易避免用于测量的电极层的层内毁坏(用于测量的电极层的内裂纹)。
[0156]用于测量的电极层的平均厚度(顶部电极层和底部电极层中的每一个的平均厚度)优选地为0.Ιμπι以上和ΙΟμπι以下。当用于测量的电极层的每一个的平均厚度在上述范围内时，用于测量的电极层可以发挥对电介质层变形的优良可跟随性。
[0157]相反地，当平均厚度小于0.Ιμπι时，存在导电性不足、导致测量准确度降低的可能性。
[0158]另一方面，当平均厚度大于ΙΟμπι时，电容传感器片由于诸如碳纳米管之类的导电材料的加强效果而变硬。作为其结果，存在对测量对象的可跟随性降低且诸如拉伸之类的变形被削弱的可能性。
[0159]用于测量的电极层的平均厚度更优选地是1至ΙΟμπι。
[0160]在本说明书中，通过使用激光显微镜(例如，由Keyence公司制造的VK-9510)来测量“用于测量的电极层的平均厚度”。
[0161]具体地，在厚度方向上以Ο.ΟΙμπι的增量扫描层压在电介质层的表面上的用于测量的电极层以测量其三维形状，并且然后在其中用于测量的电极层被层压在电介质层的表面上的区域和其中并未层压电极层的区域中的每一个中测量矩形区200μπι长Χ200μπι宽的平均高度，并将两个区之间的平均高度的差取作用于测量的电极层的平均厚度。
[0162]用于测量的电极层的透明度(可见光的透光度)并不受特别限制，并且用于测量的电极层可以是透明的或者可以是不透明的。
[0163]还可以将组成本发明的电容传感器片且包括弹性体组合物的电介质层容易地修改成透明电介质层，并且还可以通过增加用于测量的电极层的透明度来形成完全透明的电容传感器片。然而，例如，当使用包含碳纳米管的导电组合物来形成用于测量的电极层时，需要使碳纳米管经受诸如高水平的分散处理或细化处理之类的预处理，这使形成用于测量的电极层的步骤复杂化，并且在经济上是不利的。
[0164]另一方面，用于测量的电极层的透明度并不影响作为电容传感器片的性能。
[0165]因此，当要求电容传感器片的透明度时，可形成透明的用于测量的电极层(例如，可见光(550nm)的透光度是85%以上)，而当不要求透明度时，可形成不透明的用于测量的电极层。可以更容易地且以较低成本产生不透明的用于测量的电极层。
[0166]另外，当形成透明电容传感器片时，必须也在柔性层、覆盖电极层和外涂层中确保透明度(例如，可见光(具有550nm的波长的光)透光度是85%以上)。
[0167]<顶部柔性层/底部柔性层>
[0168]顶部柔性层包括弹性体组合物(B1)且底部柔性层包括弹性体组合物(B2)。此外，在平面图中顶部柔性层和底部柔性层两者都都具有与电介质层大致类似的形状，并具有片材形状。
[0169]作为弹性体组合物(B1)和(B2)，可以使用与上文作为弹性体组合物(A)举例说明的弹性体组合物类似的弹性体组合物。弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)的优选组成也类似于弹性体组合物(A)的优选组成。
[0170]弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)可具有相同组成，或者可具有不同的组成。
[0171 ]弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的两者或之一优选地包含作为弹性体的聚氨酯橡胶。其原因是包括其中弹性体是聚氨酯橡胶的弹性体组合物的柔性层具有与用于测量的电极层或覆盖电极层的极高粘附力。
[0172]在电容传感器片中，组成电介质层的弹性体组合物(A)不必与组成柔性层的弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的每一个相同；然而，弹性体组合物(A)优选地与弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的每一个相同。包括相同组成的弹性体组合物的电介质层和柔性层在其之间具有特别优良的粘附力，在其之间插入了用于测量的电极层。
[0173]柔性层的平均厚度(顶部柔性层和底部柔性层中的每一个的平均厚度)优选地是1μπι以上和200μηι以下。
[0174]具有小于Ιμπι的柔性层难以被形成为没有缺陷的均匀层，并且如果产生缺陷，则通过该缺陷发生用于测量的电极层与覆盖电极层之间的短路，并且因此可能不能确保作为电容传感器片的性能。
[0175]此外，当柔性层的厚度小于Ιμπι时，由于用于测量的电极层与覆盖电极层之间的距离太小，所以即使串话噪声被充分地消除，用于测量的电极层的导电性仍然变得不足，并且因此电容传感器片的性能可能变得不足。特别地，在高信号频率下测量电容时，测量误差可增加。另外，用于测量的电极层的导电性被降低的原因是用于测量的电极层与覆盖电极层之间的电容极高。
[0176]另一方面，当柔性层的厚度大于200μπι时，可使电容传感器片的柔性和可拉伸性劣化，并且消除串话噪声的能力可能变得不足，因为用于测量的电极层与覆盖电极层之间的距离太大。另外，不能充分地消除串话噪声的原因是用于测量的电极层与覆盖电极层之间的电容太小。
[0177]当然，柔性层的厚度不限于上述范围，并且其设计可根据电介质层的相对电容率和厚度、柔性层的相对电容率或用于测量的电极层的图案(诸如电极的尺寸和数目)而适当地改变。
[0178]<顶部覆盖电极层/底部覆盖电极层>
[0179]顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层各自是包括包含导电材料的导电组合物的电极层，并被形成为从而用分别地被插入顶部覆盖电极层/底部覆盖电极层与顶部电极层/底部电极层之间的顶部柔性层和底部柔性层覆盖检测部分。
[0180]导电组合物的例子包括与上文作为组成用于测量的电极层的导电组合物而举例说明的组合物类似的导电组合物。
[0181]并且，上述覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)优选地包括包含碳纳米管的导电组合物。此导电组合物的优选组成类似于组成顶部电极层或底部电极层的导电组合物的优选组成。
[0182]也就是说，(i)其中仅使用具有小直径和高纵横比的长单壁碳纳米管作为碳纳米管的导电组合物或(ii)其中使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管的导电组合物是优选的。
[0183]其原因是覆盖导电层还要求对重复变形具有优良的耐久性，以便跟随电容传感器片的变形而变形，并且要求高导电性以便以更好的可靠性消除串话噪声。
[0184]组成覆盖电极层的导电组合物可包含如组成用于测量的电极层的导电组合物一样的粘结剂组分等。在这种情况下，粘结剂组分优选地是在SP值方面接近于包含在弹性体组合物(B1)或(B2)或外涂层中的弹性体或与之类似或相同的聚合物。
[0185]顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个可由与用于测量的电极层相同的导电组合物构成，或者可由与用于测量的电极层不同的导电组合物构成。
[0186]然而，顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个优选地由与用于测量的电极层相同的导电组合物构成。其原因是由于在使用电容传感器片时用于测量的电极层和覆盖电极层在相同频率下产生相同的变形面积，所以关于变形范围的程度和关于电容传感器片的使用的可重复次数的性质优选地在用于测量的电极层与覆盖电极层之间处于同一水平(即使当任一个具有过度的规格时，其也不是有利的)。
[0187]此外，当电容传感器片变形时，由相同导电组合物构成的用于测量的电极层和覆盖电极层在其性质方面具有相似性。作为其结果，在电容传感器片中几乎不发生由用于测量的电极层与覆盖电极层之间的在变形方面的差别而引起的应力集中。
[0188]覆盖电极层的平均厚度(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个的平均厚度)优选地是0.Ιμπι以上和ΙΟμπι以下。当覆盖电极层的平均厚度在上述范围内时，覆盖电极层可以发挥对诸如电介质层之类的其它层的变形的优良可跟随性。
[0189]相反地，当平均厚度小于0.Ιμπι时，存在消除串话的能力由于不足的导电性而变得不足的可能性。特别地，在高信号频率下的测量中可能未能充分地消除串话噪声。
[0190]另一方面，当平均厚度大于ΙΟμπι时，电容传感器片由于诸如碳纳米管之类的导电材料所引起的加强效果而变硬。因此，存在对测量对象的可跟随性降低且诸如拉伸之类的变形被削弱的可能性。
[0191]覆盖电极层的平均厚度更优选地是1至ΙΟμπι。
[0192]<外涂层>
[0193]在平面图中外涂层具有与电介质层类似的形状且具有片材形状。通过设置外涂层，可以针对外部冲击、污垢或灰尘保护覆盖电极层等。此外，通过设置外涂层，可以抑制覆盖电极层与外部构件的电连续性。
[0194]形成外涂层的目的不限于保护覆盖电极层，并且通过形成彩色外涂层，可以在外部视图中隐藏覆盖电极层，并且通过对外涂层的一部分着色，可以对电容传感器片赋予良好的设计。此外，可采用具有印刷表面的外涂层。
[0195]此外，例如，如果外涂层具有粘附性或胶黏性，则可以将测量对象结合到电容传感器片。此外，例如，还可以将外涂层的表面产生为具有低摩擦系数的低μ表面层。
[0196]其中如上所述地对外涂层赋予优良设计的情况(印刷表面的情况)的特定例子包括使用本发明的电容传感器片作为具有可拉伸性的柔性触摸面板的输入接口的情况。在这种情况下，例如，在外涂层的表面上印刷输入位置处的表观按钮或键盘或产品徽标。
[0197]当在外涂层的表面上执行印刷时，可使用例如含水墨、溶剂墨、UV可固化墨等通过喷墨印刷、丝网印刷、凹板印刷等来执行印刷。
[0198]更具体地，例如，可将主要由溶剂、颜料、媒介和佐剂根据需要混合构成的公开已知溶剂墨作为溶剂墨。
[0199]溶剂的例子包括:基于乙二醇醚的溶剂，诸如二乙二醇二 乙醚、四甘醇二甲醚和四甘醇单丁醚;基于内酯的溶剂，诸如γ-丁内酯;低沸点的芳烃油以及丙二醇单甲醚醋酸盐。
[0200]颜料的例子包括炭黑(黑色)、铜酞菁(蓝绿色)、二甲基喹吖啶酮(品红色)、颜料黄(黄色)、氧化钛、氧化铝、氧化锆、镍化合物等。作为颜料，其它各种颜料是已知的，并且自然地，颜料不限于上述颜料。
[0201]外涂层的材料并不受特别限制，并且可根据其形成的目的而适当地选择。作为外涂层的材料，例如，可以使用通过在与上文作为弹性体组合物(Α)举例说明的弹性体组合物类似的弹性体组合物中按要求混合着色剂(颜料或染料)而获得的组合物。在这种情况下，包含在外涂层中的弹性体优选地是与包含在组成与外涂层相对的柔性层(覆盖电极层被插入其之间)的弹性体组合物(Β1)或(Β2)中的弹性体相似或类似的弹性体，或者在SP值方面类似于包含在弹性体组合物(Β1)或(Β2)中的弹性体的弹性体。其原因是上述外涂层具有与柔性层的优良粘附力。
[0202]本发明的电容传感器片不一定包括外涂层。该外涂层是本发明的电容传感器片中的可选组成特征。
[0203]另外，在本发明的电容传感器片中，可仅在正面和反面中的一个上形成外涂层。
[0204]外涂层的平均厚度优选地是1至ΙΟΟμπι。
[0205]当外涂层的厚度小于Ιμπι时，难以将外涂层形成为没有缺陷的均匀层，并且如果产生外涂层的缺陷，则用于测量的电极层或覆盖电极层可能通过该缺陷被暴露。作为其结果，可能存在其中外涂层不能起到保护用于测量的电极层和覆盖电极层的作用的情况。
[0206]另一方面，当外涂层的厚度大于ΙΟΟμπι时，可使电容传感器片的柔性和可拉伸性劣化。
[0207]外涂层的厚度不限于上述范围，并且由于如上所述可以向外涂层提供附加功能，使得例如外涂层具有印刷表面、粘性表面或低μ表面，可以根据附加功能而适当地改变外涂层的设计。
[0208]<检测部分:图1(a)中的C0101至C1616>
[0209]如图1(a)中的稠密阴影线所指示，检测部分C0101至C1616被布置于当在电介质层的正面一反面方向(厚度方向)上看时顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B交叉处的部分(重叠部分)。电容传感器片1具有总共256(16乂16)个检测部分0)101至(:1616。检测部分C0101至C1616几乎在电容传感器片1的整个表面上以接近规则的间隔布置。检测部分C0101至C1616中的每一个包括顶部电极层01A至16A的一部分、底部电极层01B至16B的一部分和电介质层2的一部分。
[0210]在具有此类构造的本发明的电容传感器片中，可以在从由于与测量对象接触而变形之前的电容C和由于与测量对象接触而变形之后的电容C检测电容的变化量△ C以确定由于弹性变形而引起的应变量、由于弹性变形而引起的应变分布和表面压力分布。
[0211]此外，本发明的电容传感器片具有高伸长率，能够在单轴方向上重复地伸长达30%以上，能够跟随柔性测量对象的变形或运动，并且具有用于弹性变形和重复变形的优良耐久性。电容传感器片能够例如追踪测量对象的形状或直接地检测测量对象的运动。
[0212](其它实施方式)
[0213]本发明的电容传感器片的组成不限于图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的构造，并且电容传感器片可具有例如图4中所示的构造。
[0214]图4是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的剖视图。
[0215]图4中所示的电容传感器片201与图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1的不同之处在于覆盖电极层4A(顶部覆盖电极层4A)被设置在电介质层2的仅一个面侧(表面侧)。电容传感器片201的构造与图1(a)和1(b)及图2的电容传感器片1的相同，只是未形成底部柔性层3B和底部覆盖电极层4B。
[0216]如上所述，在本发明的电容传感器片中，可仅在一个表面侧形成覆盖电极层。这种情况发挥与其中在电介质层的两个表面上形成覆盖电极层的情况相同的效果，并且可以到该目的。
[0217]在电容传感器片201中，仅形成顶部覆盖电极层;然而，在其中在电容传感器片中的仅一个面上形成覆盖电极层的情况下可形成仅底部覆盖电极层。
[0218]如上所述，本发明的电容传感器片可包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者，或者可包括顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层。在本文中，可在考虑电容传感器片所需的性质时适当地选择电容传感器片包括两个覆盖电极层还是包括顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层。
[0219]具体地，本发明的电容传感器片优选地包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者，因为可以更可靠地消除由于串话噪声而引起的电容的增加，并且因为作为传感器片的测量准确度更加优良。另一方面，由于容易在形成覆盖电极层的同时保持用于测量的电极层的导电性、由于容易确保电容传感器片的柔性以及由于容易使得电容传感器片更薄，本发明的电容传感器片优选地包括顶部电极层和底部电极层中的任何一个。
[0220]本发明的电容传感器片的构造可以是图5(a)和5(b)中所示的构造。
[0221]图5(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的平面图，并且图5(b)是在图5(a)的线B—B上截取的剖视图。
[0222]图5(a)和5(b)中所示的电容传感器片301包括片状电介质层302、层压在电介质层302的正面表面上的矩形顶部电极层01D至16D、层压在电介质层302的反面表面上的矩形底部电极层01E至16E、被连接到顶部电极层01D至16D的一个末端且延伸到电介质层302的外边缘的顶部导线Old至16d以及被连接到底部电极层01E至16E的一个末端且延伸到电介质层302的外边缘的底部导线Ole至16e。
[0223]此外，电容传感器片301包括层压在顶部电极层01D至16D之上的顶部覆盖电极层304A，在其之间插入了顶部柔性层303A，并且包括被层压在底部电极层01E至16E之上的底部覆盖电极层304B，在其之间插入了底部柔性层303B。此外，外涂层305A和305B分别地被层压在顶部覆盖电极层304A和底部覆盖电极层304B上。
[0224]并且，在电容传感器片301中，当在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时顶部电极层01D至16D和底部电极层01E至16E交叉处的部分是检测部分F0101至F1616。另夕卜，检测部分的符号“F〇〇AA”的左侧两位“〇〇”对应于顶部电极层01D至16D，并且右侧两位“ΛΛ”对应于底部电极层01E至16E。
[0225]顶部电极层01D至16D每个具有矩形，并由被层压在电介质层302的正面表面上的16个电极层构成。顶部电极层01D至16D中的每一个在X方向(图5(a)中的横向方向)上延伸。顶部电极层01D至16D在Y方向(图5(b)中的竖直方向)上几乎相互平行地以预定间隔布置。在Y方向上延伸的线性顶部导线Old至16d被连接到顶部电极层01D至16D的左侧末端。顶部导线Old至16d的另一末端延伸到电介质层302的外边缘。
[0226]底部电极层01E至16E每个具有矩形并由被层压在电介质层302的反面表面的16个电极层构成。底部电极层01E至16E被布置成使得当在正面一反面方向上看时底部电极层01E至16E中的每一个基本上以直角与顶部电极层01D至16D交叉。也就是说，底部电极层01E至16E中的每一个在Y方向上延伸。此外，底部电极层01E至16E分别地在X方向上几乎相互平行地以预定间隔布置。在X方向上延伸的线性底部导线Ole至16e被连接到底部电极层01E至16E的一个末端(上末端)。底部导线Ole至16e的另一末端延伸到电介质层302的外边缘。
[0227]在导电传感器片301中，组成顶部导线和底部导线的材料并不受特别限制，并且可以使用被用于电导线的公开已知材料。
[0228]作为组成顶部导线和底部导线的材料，与组成用于测量的电极层的上述材料相同的材料是优选的。通过使用与组成用于测量的电极层的材料相同的材料，还能够使导线(顶部导线和底部导线)拉伸和变形，并且因此其并未与由于测量对象而引起的传感器片的变形相干扰。
[0229]更具体地，通过使用与用于形成用于测量的电极层的材料类似的材料将顶部导线和底部导线形成为从而在线宽方面细且在厚度方面大，可以形成导线，该导线能够在保持充分导电性的同时跟随传感器片而不削弱传感器片的可拉伸性，并且能够如用于测量的电极层一样耐受重复伸长。
[0230]另一方面，例如，当通过使用金属材料来形成顶部导线和底部导线时，其是不利的，因为存在可拉伸性在提供有导线的部分处被削弱的可能性。
[0231 ] 顶部导线Old至16d的另一末端和底部导线Ole至16e的另一末端中的每一个被连接到未示出的具有金属接点的连接器，并且能够通过该连接器连接到外部导线。
[0232]如图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1 一样，具有此类构造的电容传感器片301也通过将顶部电极层和底部电极层中的每一个通过外部导线连接到测量仪表而变成电容传感器。
[0233]此外，可以以其中除上述实施方式之外还能够以各种修改和改进的形式来实施本发明。
[0234]例如，在图1(a)和1(b)及图2中所示的实施方式中，在电容传感器片1中将要布置的顶部电极层01A至16A的数目和底部电极层01B至16B的数目设置成16个，但是要布置的电极层的数目并不受特别限制。并且，在上述实施方式中顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B相互交叉的角度不受特别限制。
[0235]虽然在图1(a)和1(b)及图2中所示的实施方式中的电容传感器片1中，顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B两者每个都是其中组成覆盖电极层的整个区域是被填充涂层的形式的电极层，但本发明的电容传感器片中的覆盖电极层可以是例如在平面图中具有点阵形状的电极层，只要其被形成为从而覆盖检测部分即可。
[0236]当电容传感器片包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者时，两个覆盖电极层的形状可以是相同或不同的。
[0237]接下来，将描述一种用于制作本发明的电容传感器片的方法。
[0238]在这里，以图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1为例，将描述一种用于制作电容传感器片1的方法。
[0239]例如，可以通过以下各项来制作电容传感器片:
[0240](1)单独地形成电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层的步骤(在下文中，也称为“步骤1”)，
[0241](2)制备用于形成电极层的涂敷液体的步骤，所述电极层包含诸如碳纳米管的导电材料、分散介质等(在下文中，也称为“步骤2”)，以及
[0242](3)通过在预定时间涂敷用于形成电极层的涂敷液体并在将电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层按预定顺序层压的同时使涂敷液体干燥来形成电极层(用于测量的电极层或覆盖电极层)的步骤(在下文中，也称为“步骤3”)。
[0243]在下文中，将按照此顺序来描述各步骤。
[0244]步骤(1)
[0245]在步骤(1)中，单独地形成柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层。在电介质层、柔性层和外涂层中的任何一个的形成中，包含弹性体的原始材料组合物中的每一个被形成为片材形状以制备片状产品。
[0246]为此，首先，制备原材料组合物，其是通过根据需要在弹性体(或其原料中)混合添加剂而形成的，该添加剂诸如电介质填料、增塑剂、扩链剂、交联剂、硫化促进剂、催化剂、抗氧化剂、抗老化剂和着色剂。
[0247]制备原材料组合物的方法和制备片状产品的方法不受特别限制，并且可以采用公开已知的方法。
[0248]具体地，例如，当弹性体是聚氨酯橡胶时，首先，对多元醇组分、增塑剂和抗氧化剂进行称重并在加热和减压下混合/搅拌给定时间段以制备混合溶液。接下来，对混合溶液进行称重，调整其温度，并且然后添加催化剂并用AJITER等搅拌所得到的混合物。然后，添加预定量的异氰酸盐组分，并用AJITER等搅拌所得到的混合溶液，立即注入到图6中所示的成形装置中，并在得到的成形产品以被夹在保护膜之间的状态下载送的同时对其进行交联/固化以获得具有保护膜的乳制片，其具有预定厚度。然后，按要求，进一步使乳制片在熔炉中经受交联反应(后交联)达给定时间段。从而，可以制备用以充当电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层中的任何一个的片状产品。
[0249]图6是用于解释将被用于制备片状产品的成形装置的实施例的示意图。
[0250]在图6中所示的成形装置30中，将原料组合物33注入到由连续地从被相互分开放置的一对辊子32、32’送出的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的保护膜31之间的间隙中，并在其中原料组合物33在允许固化反应(交联反应)进行的同时被保持在间隙中的状态下引入到加热元件34中，并且在加热元件34中，原料组合物33在被保持在成对保护膜31之间的状态下被热固化而形成片状产品。
[0251]例如，当弹性体是丙烯酸橡胶时，首先，将丙烯酸酯和光聚作用引发剂混合，并且然后用UV光照射所得到的混合物与以制备预聚物。然后，在预聚物中，将诸如丙烯酸之类的增链剂和诸如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚之类的交联剂混合。然后，将得到的混合物装填到除具有UV照射单元代替加热单元34之外与图6中所示的成形装置30相同的构造的成形装置中，并在其中混合物被保持在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的保护膜之间的间隙中以被固化的状态下用UV光照射混合物，并且从而可以制备片状产品。
[0252]当弹性体是EPDM时，例如，可以通过将EPDM和交联剂混合且然后对得到的混合物进行模压成型来制备片状产品。
[0253]此外，当弹性体是硅橡胶时，可以通过将硅橡胶和交联剂混合且然后将得到的混合物装填到图6中所示的成形装置中以使混合物固化来制备片状产品。
[0254]此外，可在制备原料组合物之后使用诸如各种涂布装置、棒式涂布或刮片涂布之类的通用膜成形 装置或膜成形方法来制备片状产品。
[0255]步骤(2)
[0256]在步骤(2)中，制备用于形成电极层的涂敷液体，该电极层包含诸如碳纳米管导电材料、分散介质等。
[0257]具体地，首先，向诸如甲苯之类的分散介质添加导电材料。这时，按要求，可向分散介质添加粘结剂组分(或粘结剂组分的原料)、分散剂、各种其它添加剂等。
[0258]接下来，通过使用湿式分散机来在分散介质中分散(或溶解)包含导电材料的各组分，并从而制备用于形成电极层的涂敷液体。在本文中，可通过使用诸如超声波分散机、喷射磨机、砂磨机或搅拌器之类的现有分散机来分散导电材料及其它组分。
[0259]在用于形成电极层的涂敷液体的制备中，分散介质不限于甲苯，并且除甲苯之外的分散介质的实施例包括甲基异丁基酮(MIBK)、乙醇、水等。这些分散介质可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0260]当导电材料是碳纳米管时，用于形成电极层的涂敷液体中的碳纳米管的浓度优选地为按重量计0.01至10 %。
[0261 ]当碳纳米管的浓度低于按重量计0.01%时，碳纳米管的浓度过低，并且因此可能需要重复地涂敷该涂敷液体。另一方面，当碳纳米管的浓度高于按重量计10%时，可能存在其中碳纳米管的分散性由于涂敷液体的过高粘度或碳纳米管的重新聚集而劣化的情况，导致形成均匀电极层(用于测量的电极层、覆盖电极层)方面的困难。
[0262]此外，当使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管时，可使用以下方法(a)和(b)中的任何一个。
[0263](a)向单独的分散介质添加单壁碳纳米管和多壁碳纳米管并通过使用湿式分散机来分散(或溶解)在各自的分散介质中，并且然后将单壁碳纳米管的分散体和多壁碳纳米管的分散体混合以形成涂敷液体。
[0264](b)向分散介质添加单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，并通过使用湿式分散机将得到的混合物分散(或溶解)在分散介质中以形成涂敷液体。
[0265](步骤3)
[0266]在步骤(3)中，通过在预定时间涂敷用于形成电极层的涂敷液体并在将电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层按预定顺序层压的同时干燥涂敷液体来形成电极层(顶部电极层、底部电极层、顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层)。
[0267]具体地，例如，执行以下步骤(3-1)至(3-7)。
[0268](3-1)通过用气刷等将在步骤(2)中制备的用于形成电极层的涂敷液体涂敷到在步骤(1)中形成的外涂层的一个表面的预定位置上(在成品中变成底部外涂层5B)并干燥涂敷液体来形成底部覆盖电极层。
[0269]这时，按要求可在掩蔽其中未形成底部涂敷电极层的外涂层的位置之后涂敷该涂敷液体。
[0270]干燥涂敷液体的条件不受特别限制，并且可根据分散介质的种类等来适当地选择。
[0271]涂敷该涂敷液体的方法不限于使用气刷的涂敷方法，而是还可以采用丝网印刷法、喷墨印刷法等。
[0272](3-2)通过使用金属手推辊等来层压底部柔性层以将底部柔性层层压在提供有底部覆盖电极层的外涂层上从而将底部覆盖电极层夹置于外涂层与底部柔性层之间。
[0273](3-3)以预定形状(矩形)将用于形成电极层的涂敷液体涂敷到底部柔性层的表面上的预定位置上并干燥而形成底部电极层。
[0274]底部电极层被形成为例如从而在宽度方面为约1mm至20mm且在长度方面为约50mm至500mm，并以约1mm至5mm的间隔且几乎相互平行地间隔开。
[0275]这时，可按要求在掩蔽其中未形成底部电极层的底部柔性层的表面上的位置之后涂敷该涂敷液体。
[0276]在此步骤中，对于用于形成电极层的涂敷液体的涂敷方法和干燥条件，可采用与在步骤(3-1)中相同的方法和条件。
[0277](3-4)通过使用金属手推辊等来层压电介质层以将电介质层层压在提供有底部电极层的底部柔性层上从而将底部电极层夹置于底部柔性层与电介质层之间。
[0278](3-5)将用于形成电极层的涂敷液体以预定形状(矩形)涂敷到电介质层的正面表面的预定位置上并干燥而形成顶部电极层。
[0279]在此步骤中，作为形成顶部电极层的方法，可以采用与上述步骤(3-3)中的形成底部电极层的方法相同的方法。
[0280](3-6)通过使用金属手推辊等来层压顶部柔性层以将顶部柔性层层压在提供有顶部电极层的电介质层上从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。随后，使用与在步骤(3-1)中相同的方法在顶部柔性层的表面上形成顶部覆盖电极层。
[0281](3-7)通过使用金属手推辊等来层压外涂层(在成品中变成顶部外涂层5A)以将外涂层层压在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层上从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间。
[0282]可以通过此类步骤来制作图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片。先前所述的用于制作电容传感器片的方法是从最下方向上层压图2的分解透视图中所示的组成构件的方法。
[0283]此外，例如，当制作如图4中所示的仅在一侧包括覆盖电极层的电容传感器片时，只须删除形成底部覆盖电极层和底部柔性层的步骤。
[0284]此外，在上述生产方法中，为了增强电极层与外涂层、柔性层或电介质层之间的粘附力，可在形成电极层(用于测量的电极层和覆盖电极层)之前使外涂层、柔性层和电介质层的表面经受预处理。然而，当使用包含碳纳米管作为导电材料的用于形成电极层的涂敷液体时，由于碳纳米管具有与诸如电介质层之类的片状产品的极其优良的粘附力，所以可以在不应用任何预处理的情况下确保电极层与诸如电介质层之类的片状产品之间的充分粘附力。该粘附力被假定为是由于范德华力而引起的。
[0285]此外，当电介质层、柔性层或外涂层被层压时，可预先向要层压的层的表面涂敷底漆(primer)溶液。
[0286]该底漆溶液的例子包括被用甲苯稀释的弹性体组合物(A)的溶液。
[0287]还可以例如用以下方法来制作电容传感器片。
[0288]具体地，例如，可通过用上述方法来制备电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层、然后预先在电介质层的表面上形成顶部电极层和底部电极层、在顶部柔性层的表面上形成顶部覆盖电极层并在底部柔性层的表面上形成底部覆盖电极层，并将提供有顶部电极层和底部电极层的电介质层、提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层、提供有底部覆盖电极层的底部柔性层以及外涂层按预定顺序层压来制作电容传感器片。
[0289]替换地，可通过用上述方法制备电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层、然后预先在外涂层的表面上形成覆盖电极层(顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层)、在顶部柔性层的表面上形成顶部电极层并在底部柔性层的表面上形成底部电极层，且然后将提供有顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层的外涂层、提供有顶部电极层或底部电极层的柔性层以及电介质层按照预定顺序层压来制作电容传感器片。
[0290]也就是说，当制作电容传感器片时，可预先在每个与电极层接触的电介质层、柔性层和外涂层中的任何一个上形成每个电极层(顶部电极层、底部电极层、顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)，并且可将提供有在其上面形成的电极层的这些层按照预定顺序层压。
[0291]并且，可用通过使用诸如各种涂布装置、棒式涂布和刮片涂布之类的通用膜成形装置或成形方法将片材形式的原料组合物依次层压的方法而不是将预先制备的片状产品按照预定顺序层压的方法来制作电容传感器片。
[0292]实施例
[0293]在下文中，将以实施例的方式更详细地描述本发明，但本发明不限于以下实施例。
[0294]<电介质层的制备>
[°295] 对100份按质量计的液体氢化轻基终端的聚稀经多元醇(EP0L，由Idemitsu Kosan有限公司生产)和100份按质量计的主要由烷基取代的二苯醚组成的高温润滑油(M0RESC0-HILUBE LB-100，由M0RESC0公司制造)进行称重，并通过使用行星式离心搅拌机(由THINKY公司制造)以2000rpm的转速搅拌/混合3分钟。接下来，向得到的混合物添加0.07份按质量计的催化剂(由Momentive Performance Materials Inc.制造的Fomrez Catalyst UL_28)，并用行星式离心搅拌机对得到的混合物进行搅拌1.5分钟。然后，添加11份按质量计的异氟尔酮二异氰酸酯(Desmodur I，由Sumika Bayer Urethane C0.，Ltd.生产)，并用行星式离心搅拌机搅拌达3分钟，去泡沫1.5分钟以形成用于电介质层的原料组合物，并且然后将原料组合物注入到图6中所示的成形装置30中，并在以被夹置在保护膜之间的状态下载送的同时在熔炉中在110°C的温度和30分钟的保持时间的条件下进行交联/固化，以获得具有保护膜的乳制片，其具有预定厚度。然后，在被调整到80°C的熔炉中对所获得的片材进行交联12小时并进行切割以制备包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并在厚度方面具有150mmX 150mm X 50μηι的尺寸的电介质层。
[0296]测量所制备电介质层的断裂伸长(％)和相对电容率，并且因此断裂伸长(％)是218%，并且相对电容率是2.9。
[0297]在本文中，根据JIS Κ 6251来测量断裂伸长。
[0298]片状测量样本(电介质层)被夹置于直径为20mm的电极之间，并使用LCRHiTESTER(3522-50，由H1ki E.E.公司制造)在1kHz的测量频率下测量其电容，并且从电极面积和测量样本的厚度计算相对电容率。
[0299]<电极层材料的制备>
[0300](1)单壁碳纳米管分散体
[°301 ] 向24.95g的甲基异丁基酮添加50mg的超生长(Super-Growth) CNT (纤维直径的中值:约3腹，生长长度:500至70(^111，纵横比:约100000，碳纯度:99.9%，由Nat1nalInstitute of Advanced Industrial Science and Technology提供)作为单壁碳纳米管，通过使用喷射磨机(Nano Jet Pal JN10-SP003，由Jokoh有限公司制造)对所得的混合物进行湿式分散处理，并进一步添加25g的甲基异丁基酮以获得按重量计0.1%浓度的单壁碳纳米管分散体。
[0302]另外，术语碳纳米管的生长长度指的是在制备碳纳米管时在生长基板上生长的丛簇(forest)的高度，并且该生长长度实际上对应于碳纳米管的平均长度。
[0303](2)多壁碳纳米管分散体
[0304]向24.95g的甲基异丁基酮添加由Nanocyl S.A.制造的50mg的NC 7000(纤维直径:约9.5nm，平均长度:1.5μπι，纵横比:158，碳纯度:90 % )作为多壁碳纳米管，通过使用喷射磨机(Nano Jet Pal JN10-SP003，由Jokoh有限公司制造)对所得的混合物进行湿式分散处理，并进一步添加25g的甲基异丁基酮以获得按重量计0.1%浓度的多壁碳纳米管分散体。
[0305](3)碳纳米管的混合分散体
[0306]将单壁碳纳米管分散体和多壁碳纳米管分散体以30:70(重量比)的比混合以形成由单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物构成的碳纳米管涂敷液体。
[0307]<柔性层的制备>
[0308]使用与在电介质层的上述制备中相同的方法，制备顶部柔性层和底部柔性层，其包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并具有50μπι的厚度。
[0309]<外涂层的制备>
[0310]使用与在电介质层的上述制备中相同的方法，制备外涂层，其包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并具有50μπι的厚度。
[0311]<底漆溶液的制备>
[0312]制备通过在甲苯中溶解具有与用于电介质层的原料组合物相同的组成的组合物而获得的按重量计0.1 %甲苯溶液，并使用该甲苯溶液作为底漆溶液。
[0313](实施例1)
[0314]在本文中，用以下方法，制备电容传感器片，其在顶部电极层和底部电极层中的矩形电极的数目方面不同于图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片，但是具有与图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片相同的层构造。
[0315](1)用气刷向外涂层的一个表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的底部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到底部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0316](2)接下来，用气刷向底部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部覆盖电极层的外涂层的所形成的底部覆盖电极层的一侧上层压底部柔性层。该底部柔性层被层压成从而将底部覆盖电极层夹置于外涂层与底部柔性层之间。
[0317](3)用气刷向底部柔性层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lwn的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0318](4)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的底部柔性层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于底部柔性层与电介质层之间。
[0319](5)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140 mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0320](6)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极层的一侧上层压顶部柔性层。该顶部柔性层被层压成从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。
[0321](7)用气刷向顶部柔性层的表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的顶部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到顶部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0322](8)接下来，用气刷向顶部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层的所形成的顶部覆盖电极层的一侧上层压外涂层。外涂层被层压成从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间，并且从而完成在电介质层的两侧具有覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)的电容传感器片。
[0323](实施例2)
[0324]在这里，以与在实施例1中相同的方式制备电容传感器片，除使用外涂层作为起始材料并仅在电介质层的一侧形成覆盖电极层之外。
[0325](1)用气刷向外涂层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lym的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0326](2)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的外涂层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。
[0327](3)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0328](4)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极的一侧上层压顶部柔性层。该顶部柔性层被层压成从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。
[0329](5)用气刷向顶部柔性层的一个表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的顶部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到顶部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0330](6)接下来，用气刷向顶部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层的形成顶部覆盖电极层的一侧层压外涂层。该外涂层被层压成从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间。从而完成仅在电介质层的一侧具有覆盖电极层的电容传感器片。
[0331](比较例1)
[0332]在这里，制备不具有覆盖电极层的电容传感器片。
[0333](1)用气刷向外涂层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lym的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0334](2)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的外涂层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。
[0335](3)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干扰以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0336](4)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极的一侧上层压外涂层。该外涂层被层压成从而将顶部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。从而完成电容传感器片。
[0337](评价1:覆盖电极层的存在或不存在对电容测量结果的影响)
[0338]关于在实施例1和2以及比较例1中制备的每个电容传感器片，用刚性框架将传感器片的四边固定，并通过导电引线、端子块和DIP开关将顶部连接部分和底部连接部分中的每一个连接到LCR表(由H1ki E.E.公司制造，LCR HiTESTER 3522-50)，并通过导电引线将用于覆盖电极的每个连接部分连接到LCR仪表的GND端子以形成电容传感器。
[0339]图7(a)示出了使用在比较例1中制备的电容传感器片制备的电容传感器的照片。
[0340]测量在电容传感器的初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容。将测量结果描绘为三维图表。
[0341]接下来，如图7(b)中所示，用从下侧开始用在其尖端处具有由硅树脂制成的球形(直径为10mm)抵靠部的玻璃杆来推动传感器片的两个位置以使传感器片变形。测量此状态下的每个检测部分的电容。将测量结果描绘为三维图表。用玻璃杆将传感器片推进12.7_。
[0342](结果)
[0343]通过使用实施例1、实施例2和比较例1的电容传感器片制备的电容传感器的评价结果分别地被示为图8A至8C、图9(a)至9(c)和图10(a)至10(c)的三维图表。
[0344]在图8(a)至10(c)中的每一个中，图8(a)、图9(a)和图10(a)示出了初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容，图8(b)、图9(b)和图10(b)示出了使传感器片变形的每个检测部分的电容，并且图8(c)、图9(c)和图10(c)示出了从初始状态下的每个检测部分的电容到使传感器片变形的每个检测部分的电容的变化量。
[0345]如从图8(a)至图10(c)中所示的结果显而易见的，很明显可以通过在电介质层的一侧或两侧设置覆盖电极层来抑制检测部分中的电容的增加。特别地，很明显通过在电介质层的两侧形成覆盖电极层，初始状态下的每个检测部分的电容接近于其理论值。另外，初始状态下的每个检测部分的电容的理论值是50pF。
[0346]此外，很明显通过形成覆盖电极层而改善了检测灵敏度和检测准确度。很明显，特别地通过在电介质层的两侧形成覆盖电极层，与仅在电介质层的一侧形成覆盖电极层的情况相比更加改善了检测灵敏度和检测准确度。
[0347](评价2:到GND端子(接地)的连接的存在或不存在对电容测量结果的影响)
[0348]在通过使用在实施例1中制备的电容传感器片形成的评估1中所使用的电容传感器片中，用于覆盖电极的连接部分未被连接到GND端子，并且在此状态下，测量初始状态下的电容和变形中的每个检测部分的电容。另外，将传感器片的变形条件设置成与在评估1中相同。将测量结果描绘为三维图表并在图11(a)至11(c)中示出。
[0349]并且在图11(a)至11(c)中，图11(a)示出了初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容，图11(b)示出了使传感器片变形的每个检测部分的电容，并且图11(c)示出了从初始状态下的每个检测部分的电容到使传感器片变形的每个检测部分的电容的变化量。
[0350]如从图8(a)至8(c)和图11(a)至11(c)中所示的结果之间的比较显而易见的，很明显，可以通过将覆盖电极层接地来抑制来自初始状态的电容增加。
[0351 ]并且，很明显通过将覆盖电极层接地提高了测量准确度。
[0352]工业实用性
[0353]在本发明的电容传感器片中，可以在从由于与测量对象接触而变形之前的电容C和由于与测量对象接触而变形之后的电容C检测电容的变化量AC以确定由于弹性变形而引起的应变量、由于弹性变形而引起的应变分布和表面压力分布。
[0354]使用本发明的电容传感器片的电容传感器可以被用作，例如，用于追踪软物品的形状的传感器或用于测量诸如人类之类的测量对象的运动的传感器。更具体地，该传感器可以测量(检测)例如鞋垫针对脚底的变形或坐垫针对臀部的变形。
[0355]此外，该传感器还适合于检测与传感器片相接触地移动的测量对象的位置信息。
[0356]此外，该传感器还可以被用作例如用于触控面板的输入接口。
[0357]另外，本发明的电容传感器还可以被用于不能用现有的光学运动捕捉传感器来测量的光屏蔽地点处的测量。
[0358]参考标号列表
[0359]1、201、301:电容传感器片
[0360]2、302:电介质层
[0361]3A:顶部柔性层
[0362]3B:底部柔性层
[0363]4A:顶部覆盖电极层
[0364]4B:底部覆盖电极层
[0365]5A、5B:外涂层
[0366]01A1至16A1:顶部连接部分
[0367]01A至16A、01D至16D:顶部电极层
[0368]01B1至16B1:底部连接部分
[0369]01B至16B、01E至16E:底部电极层
[0370]C0101 至 C1616、F0101 至 F1616:检测部分
[0371]Old至16d:顶部导线
[0372]Ole至16e:底部导线
[0373]30:成形装置
[0374]101:电容传感器
[0375]102、103:外部导线
[0376]104:测量仪表
[0377]105:GND线
【主权项】
1.一种电容传感器片，包括: 电介质层，所述电介质层包括弹性体组合物(A); 顶部电极层，所述顶部电极层被层压在所述电介质层的正面表面上；以及 底部电极层，所述底部电极层被层压在所述电介质层的反面表面上， 其中，在厚度方向上看所述顶部电极层和所述底部电极层交叉处的部分充当检测部分， 所述检测部分包括多个检测部分， 所述电容传感器片还包括以下各项中的至少一个: 顶部覆盖电极层，所述顶部覆盖电极层在所述顶部电极层之上形成从而覆盖所述检测部分，包括弹性体组合物(B1)的顶部柔性层被插入所述顶部电极层与所述顶部覆盖电极层之间；以及底部覆盖电极层，所述底部覆盖电极层在所述底部电极层之上形成从而覆盖所述检测部分，包括弹性体组合物(B2)的底部柔性层被插入所述底部电极层与所述底部覆盖电极层之间， 所述电容传感器片被用于测量所述检测部分中的电容变化。2.根据权利要求1所述的电容传感器片，其中，所述顶部电极层和所述底部电极层包括包含碳纳米管的导电组合物。3.根据权利要求2所述的电容传感器片，其中，所述碳纳米管是单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述弹性体组合物(A)中的弹性体是聚氨酯橡胶。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述弹性体组合物(B1)和所述弹性体组合物(B2)中的至少一个中的弹性体是聚氨酯橡胶。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率是30%以上。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述传感器片被用于以下各项中的至少一个的测量: 由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布ο8.根据权利要求1至6中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述传感器片被用于以下各项中的至少一个的测量: 由于弹性变形而引起的应变的量；以及由于弹性变形而引起的应变的分布。9.一种电容传感器，包括: 根据权利要求1至8中的任一项所述的电容传感器片， 测量仪表；以及 外部导线，所述外部导线将包括在所述电容传感器片中的顶部电极层和底部电极层中的每一个连接到所述测量仪表， 其中，所述传感器通过测量被包括在所述电容传感器片中的检测部分中的电容变化来测量以下各项中的至少一个: 由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力 bO rl1.广广
【专利摘要】本发明旨在提供一种在测量电容变化时的检测灵敏度和检测准确度方面优良的电容传感器片，并且本发明的电容传感器片包括：电介质层，由弹性体组合物(A)形成；顶部电极层，其被层压在电介质层的正面表面上；以及底部电极层，其被层压在电介质层的反面表面上，其中，在厚度方向上看顶部电极层和底部电极层交叉处的部分充当检测部分，其中提供多个检测部分。该电容传感器片还包括顶部覆盖电极层，其在顶部电极层上形成从而覆盖检测部分，其之间插入有由弹性体组合物(B1)形成的顶部柔性层；和/或底部覆盖电极层，其在底部电极层上形成从而覆盖检测部分，其之间插入有由弹性体组合物(B2)形成的底部柔性层。所述电容传感器片被用于测量检测部分中的电容变化。
【IPC分类】G01L5/00, G01B7/16, G06F3/044, G06F3/041, G01B7/28
【公开号】CN105492859
【申请号】CN201480047823
【发明人】大高秀夫, 则定英树
【申请人】阪东化学株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月25日
【公告号】EP3043143A1, WO2015029955A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容传感器片以及使用该电容传感器片的电容传感器。
【背景技术】
[0002]电容传感器片可以从一对电极层之间的电容变化检测出测量对象的凹凸形状，并且可以被用于表面压力分布传感器以及诸如应变计之类的传感器。一般地，用以下公式(1)来表不电容传感器中的电容:
[0003]C=e0erS/d---(l)
[0004]在以上公式中，C表示电容，εο表示自由空间中的电容率，￡1表示电介质层的相对电容率，S表示电极层的面积，并且d表示电极之间的距离。
[0005]按照惯例，作为被用作表面压力分布传感器的电容传感器片，例如，已知(参考专利文献1)具有由弹性体制成的电介质层、在电介质层的正面侧布置成多条线的矩形顶部电极、在电介质层的反面侧布置成多条线的底部电极以及每个由于顶部电极在正面一反面方向上看时与底部电极交叉而形成的多个检测部分且可作为一个单元可拉伸的传感器片。
[0006]在此类传感器中，可以通过测量每个检测部分中的电容变化来测量测量对象的负荷分布。
[0007]引用列表
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本未审查专利公开号2010-43881
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]然而，在其中测量电容变化的如在专利文献1中公开的传感器片具有多个检测部分的情况下，电容由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而增加，并且检测部分的电容变得比初始状态(无变形状态)下的理论值更高。在这种情况下，存在不能测量非常小的电容变化且检测灵敏度不足的问题。
[0012]此外，当电容由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而增加时，存在在使电容传感器片变形时甚至在无变形的区域中测量到电容变化且因此检测准确度不足的问题。
[0013]鉴于这种情况下完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种具有优良检测灵敏度和检测准确度的电容传感器片。
[0014]问题的解决方案
[0015]为了解决上述问题，本发明人进行了认真的调查，并且因此他们发现通过在电极层上设置覆盖电极层并在其之间插入柔性层从而覆盖检测部分可以抑制由于相互接近的检测部分之间的串话噪声而引起的电容的增加，并且这些发现导致了本发明的完成。
[0016]本发明的电容传感器片有关于一种包括以下各项的电容传感器片:
[0017]电介质层，其包括弹性体组合物(A);
[0018]顶部电极层，其被层压在电介质层的正面表面上；以及
[0019]底部电极层，其被层压在电介质层的反面表面上，
[0020]其中，在厚度方向上看顶部电极层和底部电极层交叉处的部分充当检测部分，
[0021 ]该检测部分包括多个检测部分，
[0022]所述电容传感器片还包括以下各项中的至少一个:顶部覆盖电极层，其在顶部电极层上形成从而覆盖检测部分，包括弹性体组合物(B1)的顶部柔性层被插入顶部电极层与顶部覆盖电极层之间；以及底部覆盖电极层，其在底部电极层之上形成从而覆盖检测部分，包括弹性体组合物(B2)的底部柔性层被插入在底部电极层与底部覆盖电极层之间，
[0023]所述电容传感器片被用于测量检测部分中的电容变化。
[0024]在电容传感器片中，顶部电极层和底部电极层优选地包括导电组合物，其包含碳纳米管。在本文中，碳纳米管优选地是单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。
[0025]在电容传感器片中，弹性体组合物(A)中的弹性体优选地是聚氨酯橡胶。此外，弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的至少一个中的弹性体优选地也是聚氨酯橡胶。
[0026]在电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%或更高。
[0027]电容传感器片优选地被用于以下各项中的至少一个的测量:由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布，并且更优选地被用于以下各项中的至少一个的测量:由于弹性变形而引起的应变的量；以及由于弹性变形而引起的应变的分布。
[0028]本发明的电容传感器有关于一种包括以下各项的电容传感器:
[0029 ]本发明的电容传感器片；
[0030]测量仪表；以及
[0031]外部导线，其将包括在电容传感器片中的顶部电极层和底部电极层中的每一个连接到测量仪表，
[0032]其中，所述传感器通过测量包括在电容传感器片中的检测部分中的电容变化而测量以下各项中的至少一个:由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布。
[0033]本发明的有利效果
[0034]在本发明的电容传感器片中，由于至少在一个表面侧形成覆盖电极层从而覆盖检测部分，所以可以抑制由于检测部分中的串话噪声而引起的电容的增加。作为其结果，测量电容变化方面的检测灵敏度和检测准确度是特别优良的。
[0035]此外，本发明的电容传感器可以以高灵敏度且以高准确度测量电容变化，因为其包括本发明的电容传感器片。
【附图说明】
[0036]图1图1(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的实施例的平面图，并且图1(b)是在图1(a)中所示的电容传感器片的线A-A上截取的剖视图。
[0037]图2图2是图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片的分解透视图。
[0038]图3图3是示出了使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的电容传感器的实施例的示意图。
[0039]图4图4是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的剖视图。
[0040]图5图5(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的平面图，并且图5(b)是在图5A中所示的电容传感器片的线B-B上截取的剖视图。
[0041]图6图6是用于解释将被用于制备包含在本发明的电容传感器片中的电介质层的成形装置的实施例的示意图。
[0042]图7图7(a)和图7(b)是通过使用在比较例1中制备的电容传感器片而制备的电容传感器的照片。
[0043]图8图8(a)至8(c)是示出了由实施例1的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0044]图9图9(a)至图9(c)是示出了用实施例2的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0045]图10图10(a)至图10(c)是示出了用比较例1的电容传感器片测量的电容分布的三维图表。
[0046]图11图11(a)至图11(c)是示出了使用实施例1的电容传感器片在其它条件下测量的电容分布的三维图表。
【具体实施方式】
[0047]在下文中，将参考附图来描述本发明的实施方式。
[0048](第一实施方式)
[0049]图1(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的实施例的平面图，并且图1(b)是在图1(a)中所示的电容传感器片的线A-A上截取的剖视图，并且图2是图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片的分解透视图。
[0050]如图1(a)和1(b)及图2中所示，本发明的电容传感器片1包括片状电介质层2、层压在电介质层2的正面表面上的矩形顶部电极层01A至16A、层压在电介质层2的反面表面上的矩形底部电极层01B至16B、层压在顶部电极层01A至16A上的顶部覆盖电极层4A且在其之间插入了顶部柔性层3A、层压在底部电极层01B至16B上的底部覆盖电极层4B且在其之间插入了底部柔性层3B，以及分别地层压在顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B上的外涂层5A和5B。
[0051]此外，用于连接到外部导线的顶部连接部分01A1至16A1和用于连接到外部导线的底部连接部分01B1至16B1分别地被设置在顶部电极层01A至16A的一个末端和底部电极层01B至16B的一个末端处。此外，用于连接到外部导线的用于覆盖电极的连接部分4A1至4B1分别地被设置在顶部覆盖电极层4A的一侧的一部分处和底部覆盖电极层4B的一侧的一部分处。
[0052]在电容传感器片1中，在该处顶部电极层和底部电极层在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时交叉处的部分是检测部分C0101至C1616。另外，检测部分的符号“C〇〇ΛΛ”的左侧两位“〇〇”对应于顶部电极层01A至16A，并且右侧两位“ΛΛ”对应于底部电极层01Β至16Β。
[0053]顶部电极层01Α至16Α分别地由矩形形成并由层压在电介质层2的正面表面上的16个电极层构成。顶部电极层01A至16A中的每一个在X方向(图1(a)中的横向方向)上延伸。顶部电极层01A至16A分别地在Y方向(图1(a)中的竖直方向)上几乎相互平行地以预定间隔布置。
[0054]底部电极层01B至16B分别地由矩形形成并由层压在电介质层2的反面表面上的16个电极层构成。底部电极层01B至16B被布置成使得在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时底部电极层01B至16B中的每一个基本上以直角与顶部电极层01A至16A交叉。也就是说，底部电极层01B至16B中的每一个在Y方向上延伸。此外，底部电极层01B至16B分别地在X方向上且几乎相互平行地以预定间隔布置。
[0055]通过如上所述地布置顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B中的每一个，在测量电容变化时可以减少要布置的用于测量的电极层的数目和电极导线的数目。也就是说，当采用上述方面时，检测部分被高效地布置。
[0056]在下文中，将更详细地描述布置。在图1(a)和1(b)中所示的实施例中，，在256(16X 16)个位置处存在顶部电极层在厚度方向上与底部电极层交叉处的检测部分，并且如果位于256个位置处的检测部分被独立地形成，则需要512(256X2)个导线以用于检测所述检测部分的电容，因为每个检测部分存在顶部电极和底部电极。另一方面，类似于图1(a)和1
(b)及图2中所示的实施例，当顶部电极层和底部电极层由相互平行地布置的多个矩形对象构成、并且顶部电极层和底部电极层被布置成使得在正面一反面方向上看时每个顶部电极层基本上以直角与底部电极层交叉时，检测部分中的电容的检测仅要求32(16+16)个导线。因此，如上所述，在电容传感器片1中，检测部分被高效地布置。
[0057]另一方面，当检测部分被如上所述地高效布置时，特别地，在每个检测部分中很容易发生由于串话噪声而引起的电容的增加。相反地，本发明的电容传感器片具有多个检测部分，并且包括覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的至少一个)。通过包括覆盖电极层，可以防止由于串话噪声而引起的检测灵敏度和检测准确度的劣化。
[0058]此外，通过包括覆盖电极层，可以屏蔽外部环境噪声(例如，静电)。从而，检测灵敏度和检测准确度变得更高。
[0059]顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B分别地被布置在顶部电极层和底部电极层之上，且顶部柔性层3A和底部柔性层3B被插入其之间，从而在电容传感器片1的平面图中(在其中覆盖电极层和检测部分C0101至C1616在正面一反面方向(厚度方向)上相互重叠的区域中)覆盖检测部分C0101至C1616。
[0060]此外，外涂层5A和5B在电容传感器片1的最外层处形成，从而分别地覆盖顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B。
[0061]如稍后所述，可以通过将传感器片1连接到测量仪表来将电容传感器片1形成到电容传感器中。在电容传感器中，通过用外部开关电路对16个导线中的每一个进行开关，可以在逐个地对256个检测部分进行开关时测量256个检测部分中的每一个的电容。作为其结果，可以基于每个检测部分的电容来检测应变的量、应变的位置、表面压力分布等。
[0062]另外，在本发明的说明书中，为了将覆盖电极层与顶部电极层和底部电极层区别开，有时，将顶部电极层和底部电极层共同地称为用于测量的电极层。
[0063]此外，有时，将顶部柔性层和底部柔性层共同地简单地称为柔性层。此外，有时，将顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层共同地简单地称为覆盖电极层。
[0064]在本发明的电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%或更高、更优选地50%或更高、更进一步优选地100%或更高以及特别优选地200%或更高。通过增加伸长率来改善对柔性测量对象的变形或运动的可跟随性，并且可以更准确地且在宽的测量范围内测量电容的变化。
[0065]另一方面，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率的上限并不受特别限制;然而，其约为600 %。
[0066]另外，在本发明中，术语“电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率”指的是等于或低于根据JIS K 6251的抗拉测试中的断裂伸长且在释放拉伸负荷之后返回到其初始状态的伸长率。例如，“电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率为30%”意指传感器片当在单轴方向上被拉伸30%时不断裂，并在释放拉伸负荷之后返回到其初始状态(亦gp，伸长率在弹性变形的范围内)。
[0067]在电容传感器片中，电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率可以由电介质层、用于测量的电极层、柔性层、覆盖电极层和外涂层的设计控制。例如，可以通过组成电介质层、柔性层或外涂层的弹性体组合物的选择或用于测量的电极层或覆盖电极层的组分或内含物的选择来控制电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率。
[0068]虽然如上所述，本发明的电容传感器片优选地具有电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的较高伸长率、特别是200%或更高的伸长率，例如当使用通过使用碳纳米管形成的电极层(用于测量的电极层和覆盖电极层)时，能够很容易获得上述伸长率。
[0069]因此，当电极层包括包含碳纳米管的导电组合物时，电容传感器片的伸长率取决于电介质层的伸长率，并且一般地，当电介质层的伸长率超过200%时，电容传感器片的伸长率也超过200 %。
[0070]如稍后所述，通过将顶部电极层和底部电极层中的每一个通过外部 导线连接到测量仪表而将电容传感器片1变成电容传感器，并且可以测量由于弹性变形而引起的应变的量、由于弹性变形而引起的应变的分布和表面压力分布中的至少一个。
[0071]使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1的电容传感器的实施例包括如图3中所示的电容传感器。
[0072]图3是示出了使用图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的电容传感器的实施例的示意图。
[0073]图3中所示的电容传感器101包括图1(a)和1(b)中所示的电容传感器片1、外部导线102和103、测量仪表104以及GND线105A和105B。
[0074]电容传感器片1的顶部连接部分01A1至16A1中的每一个经由通过将多个(16个)导线捆绑在一起而形成的外部导线103被连接到测量仪表104。并且，底部连接部分01B1至16B1中的每一个经由通过将多个(16个)导线捆绑在一起而形成的外部导线102被连接到测量仪表104。
[0075]外部导线可如图2中所示地被连接到顶部电极层和底部电极层的仅一个末端;然而，在某些情况下，可将外部导线连接到两个末端。
[0076]根据需要，测量仪表104包括未示出的电源电路、计算电路、用于测量电容的电路、像素开关电路和显示设备。测量仪表104的特定实施例包括LCR表等。
[0077]GND线105A和105B中的每一个被连接在分别地在顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B处提供的用于覆盖电极的连接部分4A1和4B1中的每一个与设置在测量仪表104中的GND端子(未示出)之间。从而，用于覆盖电极的连接部分4A1和4B1被接地。
[0078]包括本发明的此类电容传感器片的电容传感器也组成本发明。
[0079]根据电容传感器片1的使用，可以适当地修改诸如电容传感器片1的平均厚度、宽度和长度之类的外观构造的设计。
[0080]在电容传感器片101中，用于覆盖电极(覆盖电极层)的连接部分被接地;然而，当使用本发明的电容传感器片时，覆盖电极层不必被接地。然而，通过将覆盖电极层接地，能够更加确定地减少由于串话噪声而引起的电容的增加。
[0081]在使用本发明的电容传感器片的电容传感器中，测量电容的方法并不受特别限制;然而，使用交流电阻抗的测量方法是优选的，诸如通过测量交流电信号处的阻抗来测量电容的技术(类似于LCR表)以及通过用交流电信号处的阻抗改变输出信号电压来测量电容的技术。
[0082]使用交流电阻抗的测量方法甚至在使用高频信号的测量中在重复准确度方面是优异的，并且并未由于使用高频信号而引起过高阻抗，并且因此可以进一步增加测量准确度。此外，该方法可以缩短测量电容所需的时间以使得传感器能够增加每单位时间的测量的次数。因此，例如，还可以通过以时间分辨方式测量所述测量对象的应变(变形)来进行运动速度的检测的测量。
[0083]然后，本发明的电容传感器还适合于使用高频信号的测量。
[0084]在下文中，将描述本发明的电容传感器片的每个组成构件。
[0085]<电介质层〉
[0086]该电介质层具有片形状并包括弹性体组合物(A)。另外，电介质层在平面图中的形状并不受特别限制，并且其可以是如图1(a)中所示的矩形形状，或者可以是诸如圆形形状之类的其它形状。
[0087 ] 弹性体组合物(A)至少包含弹性体。
[0088]弹性体的实施例包括天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)、乙丙橡胶(EPDM)、丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、氢化腈橡胶、聚氨酯橡胶等。这些弹性体可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0089]其中，聚氨酯橡胶和硅橡胶是优选的。其原因是其永久应变很低。当永久应变很低时，初始电容(无负荷时的电容)几乎不改变，即使当电介质层被重复地使用时(例如，即使当拉伸被重复1000次时)。因此，可以在延长的时间段内保持作为电容传感器片的优良测量准确度。
[0090]此外，聚氨酯橡胶由于与碳纳米管的优良粘附力而是更加优选的。
[0091]聚氨酯橡胶并不受特别限制，并且其例子包括:基于烯烃的聚氨酯橡胶，其包含基于烯烃的多元醇作为多元醇组分;基于酯的聚氨酯橡胶，其包含基于酯的多元醇作为多元醇组分;基于醚的聚氨酯橡胶，其包含基于醚的多元醇作为多元醇组分;基于碳酸盐的聚氨酯橡胶，其包含基于碳酸盐的多元醇作为多元醇组分；以及基于蓖麻油的聚氨酯橡胶，其包含基于蓖麻油的多元醇作为多元醇组分。这些聚氨酯橡胶可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0092]可以上述多元醇组分中的两个或更多的组合的方式使用聚氨酯橡胶。
[0093]在这些聚氨酯橡胶之中，从高体积电阻率的观点出发，基于烯烃的聚氨酯橡胶是优选的。此外，从高伸长率和高相对电容率的观点出发，基于酯的聚氨酯橡胶或基于醚的聚氨酯橡胶是优选的。
[0094]当然，在对电介质赋予体积电阻率、伸长率和电容率的考虑中可将各种聚氨酯橡胶混合。
[°°95] 基于稀经的多元醇的实施例包括EP0L(由Idemitsu Kosan有限公司生产)等。
[0096]基于酯的多元醇的实施例包括P0LYLITE 8651 (由DIC公司生产)等。
[°097] 此外，基于醚的多元醇的实施例包括聚氧四亚甲基二醇、PTG-2000SN(由HodogayaChemical有限公司生产)、聚丙二醇、PREMINOL S3003(由Asahi Glass有限公司生产)等。
[0098]此外，除弹性体之外，弹性体组合物还可包含添加剂，诸如增塑剂、扩链剂、交联剂、催化剂、硫化促进剂、抗氧化剂、抗老化剂和着色剂。
[0099]弹性体组合物还可包含钛酸钡等的电介质填料。通过包含电介质填料，可以增加电介质层的电容C，并且因此可以增强电容传感器片的检测灵敏度。
[0100]当弹性体组合物包含电介质填料时，弹性体组合物中的电介质填料的含量通常按体积计高于0 %且按体积计约25 %或更低。
[0101]当电介质填料的含量按体积计大于25%时，可增加电介质层的硬度，或者可增加电介质层的永久应变。此外，在形成电介质层时，由于固化之前的液体的粘度增加，所以具有高准确度的薄膜的形成可能变得困难。
[0102]从增加电容C以改善检测灵敏度的观点出发和从改善对测量对象的可跟随性的观点出发，电介质层的平均厚度优选地是10M1以上和ΙΟΟΟμπι以下，并且更优选地30μπι以上和200μηι以下。
[0103]室温下的电介质层的相对电容率优选地是2以上且更优选地是5以上。当电介质层的相对电容率小于2时，电容C减小，并且因此存在在使用电介质层作为电容传感器时可能不能获得适当灵敏度的可能性。
[0?04] 电介质层的杨氏模数优选地是0.1MPa以上和IMPa以下。当杨氏模数小于0.1MPa时，电介质层太软，并且因此高质量的处理可能是困难的，并且可能不能获得适当的测量准确度。另一方面，当杨氏模数高于IMPa时，存在这样的可能性，即由于电介质层太硬，在施加于测量对象上的变形负荷小时其与测量对象的变形运动相干扰，并且因此测量结果不满足测量目的。
[0105]就用根据JISK 6253的A型硬度计测量的硬度(JIS A硬度)而言，电介质层的硬度优选地是0至30°或就用根据JIS K 7421的C型硬度计测量的硬度(JIS C硬度)而言是10至55。。
[0106]当用C型硬度计测量的硬度小于10°时，电介质层太软，并且因此高质量的处理可能是困难的且可能不会获得适当的测量准确度，并且另一方面，当用C型硬度计测量的硬度大于55°时，电介质层太硬，并且因此在施加于测量对象上的变形负荷很小时其可能与测量对象的变形运动相干扰。因此，存在测量结果不满足测量目的的可能性。
[0107]<顶部电极层/底部电极层>
[0108]顶部电极层和底部电极层两者都包括包含导电材料的导电组合物。
[0109]顶部电极层和底部电极层通常是通过使用相同材料形成的；然而，并不必须使用相同的材料。
[0110]导电材料的实施例包括碳纳米管、石墨烯、碳纳米角、碳纤维、导电炭黑、石墨、金属纳米线、金属纳米颗粒以及导电聚合物。这些材料可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0111]作为导电材料，碳纳米管是优选的。
[0112]作为碳纳米管，可以使用公开已知的碳纳米管。碳纳米管可以是单壁碳纳米管(SWNT)，或者可以是双层或者三层或更多层的多壁碳纳米管(MWNT)。
[0113]此外，每个碳纳米管的形状(平均长度和直径以及纵横比)并不受特别限制，并且可在电容传感器的预定用途、用于测量的电极层所需的导电性和耐久性以及用于形成用于测量的电极层的处理和成本的综合考虑中适当地选择。
[0114]在本发明中，特别地，优选的是(i)仅使用具有小直径(纤维直径)和高纵横比的长单壁碳纳米管作为碳纳米管，或者(ii)使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管。
[0115](i)其中仅使用具有小直径和高纵横比的单壁碳纳米管的情况
[0116]单壁碳纳米管的平均长度的下限优选地是ΙΟμπι、更优选地ΙΟΟμπι、更进一步优选地300μπι且特别优选地600μπι。另一方面，单壁碳纳米管的平均长度的上限优选地是700μπι。
[0117]特别地，通过使用具有100至700μπι的平均长度的单壁碳纳米管，可以显著地抑制重复使用中的电阻的变化。
[0118]此外，单壁碳纳米管的纵横比优选地是100以上、更优选地1000以上、更进一步优选地10000以上且特别优选地30000以上。
[0119]通过使用长的单壁碳纳米管，用于测量的电极层(顶部电极层/底部电极层)发挥优良的可拉伸性以使得能够改善对电介质层的变形的可跟随性。
[0120]此外，当使用长单壁纳米管时，在重复地拉伸电介质层时电阻的变化很小，并且因此长期可靠性是优良的。其原因可能是在长碳纳米管的情况下，碳纳米管本身很容易拉伸，并且因此当用于测量的电极层跟随电介质层被拉长时导电路径几乎不被切断。此外，当通过使用包含碳纳米管的导电组合物来形成用于测量的电极层时，通过碳纳米管之间的接点(形成电接点)产生导电性。在本文中，当使用长碳纳米管时，用较少的电接点来确保导电性，并且与其中使用短碳纳米管的情况相比在一个碳纳米管中与其它碳纳米管的电接点的数目较大，并且因此可以形成高级电网，并且这被认为是为什么导电路径几乎不被切断的原因。
[0121]在本发明中，从以下观点出发使用长碳纳米管(具有大长度和大纵横比的碳纳米管)是有利的。
[0122]作为改善包括碳纳米管的用于测量的电极层的导电性的技术，一般地，可想到一种方法，其中，用于测量的电极层被用低分子材料进行涂敷或混合，所述低分子材料诸如作为掺杂剂的粒子液体或电荷转移材料。然而，当在包括在本发明的电容传感器片中的用于测量的电极层中使用掺杂剂时，存在掺杂剂迀移到电介质层或柔性层中的担忧，并且例如，当掺杂剂迀移到电介质层中时，可能发生电介质层的电绝缘性质的降低(体积电阻率的降低)或电介质层被重复使用时的耐久性的降低。当发生电绝缘性质的降低或耐久性的降低时，存在测量准确度被劣化的可能性。
[0123]相反地，当使用如上所述的长碳纳米管作为碳纳米管时，可以在不使用掺杂剂的情况下对用于测量的电极层赋予充分的导电性。
[0124]长单壁碳纳米管优选地具有按重量计99%或以上的碳纯度。
[0125]当使用包含大量杂质的长单壁碳纳米管来形成用于测量的电极层时，可使用于测量的电极层的导电性和伸长率劣化。此外，存在用于测量的电极层的弹性模数被增加而使得传感器片很硬、导致拉伸性降低的可能性。
[0126](ii)其中使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物的情况
[0127]在这种情况下，可以在用于测量的电极层中保持无伸长状态(0%伸长状态)下的低的电阻并保持重复使用中的低的测量结果变化。
[0128]在这里，作为单壁碳纳米管，上述长单壁碳纳米管是优选的。
[0129]另一方面，上述多壁碳纳米管可以是双壁碳纳米管(DWNT)或三层以上的多壁碳纳米管(MWNT)(在本说明书中，将两种碳纳米管共同地简单地称为多壁碳纳米管)。
[0130]多壁碳纳米管的平均长度优选地是1至ΙΟμπι。当多壁碳纳米管的平均长度小于Ιμπι时，导电路径中的碳纳米管之间的接点的数目增加，并且因此接触电阻增加，导致导电性的劣化。另一方面，当多壁碳纳米管的平均长度大于ΙΟμπι时，碳纳米管的分散劣化，并且因此导电路径可能不扩张，导致导电性的劣化。平均长度更优选地为1至5μπι，并且更进一步优选地为1至3μηι。
[0131 ]多壁碳纳米管的纤维直径优选地是5至15nm。
[0132]当多壁碳纳米管的纤维直径小于5nm时，多壁碳纳米管的分散被劣化，并且因此导电路径可能不扩张，导致导电性的劣化。另一方面，当多壁碳纳米管的纤维直径大于15nm时，实际上在同一重量中碳纳米管的数目被减少，因此导电性可能变得不足。
[0133]多壁碳纳米管的纵横比优选地是50至2000。
[0134]在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物中，单壁碳纳米管的含量相对于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的总量而言优选地为按重量计20至70%。
[0135]当单壁碳纳米管的含量小于按重量计20%时，重复使用中的测量值的变化可增加。另一方面，当单壁碳纳米管的含量大于按重量计70%时，电阻(特别是无伸长状态(0%伸长状态)下的电阻)可增加。
[0136]单壁碳纳米管的含量的下限优选地是按重量计30%，因为可以以更好的可靠性抑制电阻变化。
[0137]除导电材料之外，导电组合物可包含作为导电材料的粘结材料的粘结剂组分。
[0138]当导电组合物包含粘结剂组分时，可以改善用于测量 的电极层的强度，并且即使用于测量的电极层的厚度很大也可以保持其形状以防止用于测量的电极层的内裂纹或褶皱的发生。此外，还可以提高用于测量的电极层与电介质层或柔性层之间的粘附力。
[0139]此外，当导电组合物包含粘结剂组分时，可以在用稍后描述的方法形成用于测量的电极层时防止导电材料的分散。因此，还可以在形成用于测量的电极层时增强安全性。
[0140]粘结剂组分的例子包括丁基橡胶、乙丙橡胶、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、聚苯乙烯、氯丁橡胶、腈橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸橡胶、苯乙烯一乙烯一丁烯一苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、环氧树脂等。这些材料可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0141]此外，作为粘结剂组分，还可以使用生橡胶(未硫化的天然橡胶和未硫化的合成橡胶)。当使用类似于生橡胶的具有相对弱弹性的材料时，可以增强用于测量的电极层对电介质层变形的可跟随性。
[0142]粘结剂组分的溶解度参数(SP值((cal/cm3)1/2))优选地与包含弹性体组合物(A)、在稍后描述的弹性体组合物(B1)或弹性体组合(B2)中的弹性体的溶解度参数(SP值)具有较小的差。溶解度参数的差更优选地在土 1 (cal/cm3)1/2内。
[0143]当溶解度参数(SP值)的差在±l(cal/cm3)1/2内时，电介质层或柔性层与用于测量的电极层之间的粘附力是极其优良的。因此，当电容传感器片被重复地使用时，不发生用于测量的电极层从电介质层或柔性层的分离，并且传感器片在耐久性(长期可靠性)方面变得优良。
[0144]特别地，优选的是该粘结剂组分和包含在弹性体组合物(A)、(B1)或(B2)中的弹性体是相同类型的聚合物。
[0145]在本发明中，包含在弹性体组合物中的弹性体以及粘结剂组分的溶解度参数(SP值)是基于以下计算公式(2)根据Fedor预测法计算的值:
[0146]δ = [ 2Ecoh/2V]1/2…⑵
[0147]其中，XEcoh表示内聚能且Σν表示摩尔体积。
[0148]作为粘结剂组分本身的性质，粘结剂组分在单轴拉伸中能够耐受的伸长率优选地是30%以上。此外，粘结剂组分本身的性质优选地就用根据JIS Κ 6253的Α型硬度计测量的硬度(JIS A硬度)而言是0至30°或就用根据JIS K 7321的C型硬度计测量的硬度(JIS C硬度)而目是10至55°。
[0149]此外，伸长率和硬度优选地接近于电介质层或柔性层的伸长率和硬度且更优选地与之相同。
[0150]特别地，粘结剂组分优选地与包含在弹性体组合物(A)、(B1)或(B2)中的弹性体相同。
[0151]除导电材料和粘结剂组分之外，用于测量的电极层还可包含多种添加剂。添加剂的例子包括用于增强碳纳米管的分散性的分散剂、用于粘结剂组分的交联剂、硫化促进剂、硫化辅助剂、抗老化剂、增塑剂、软化剂以及着色剂。
[0152]在本文中，当用于测量的电极层包含增塑剂且弹性体组合物(A)、(B1)和(B2)也包含增塑剂时，两个组合物中的两个增塑剂的浓度优选地是相同的。其原因是可以防止电介质层或柔性层与用于测量的电极层之间的增塑剂的过渡，并且因此可以抑制电容传感器片中的翘曲和褶皱的发生。
[0153]当用于测量的电极层中的每一个包括包含碳纳米管的导电组合物时，碳纳米管的含量并不受特别限制，只要其是可发挥所需导电性的含量即可，并且该含量相对于用于测量的电极层的总固形物而言优选地为按重量计0.1至99.9%。碳纳米管的含量更优选地是按重量计5.0至90.0 %、更进一步优选地为按重量计20至70 %且特别优选地为按重量计20至 50%。
[0154]此外，当导电组合物包含粘结剂组分时，粘结剂组分的含量根据粘结剂组分的种类而相对于用于测量的电极层的总固形物而言为优选地按重量计10至95%。
[0155]粘结剂组分的含量的下限更优选地是按重量计30%且更进一步优选地为按重量计50 %。另一方面，粘结剂组分的含量的更加优选上限是按重量计80 %。当粘结剂组分的含量在上述范围内时，在并不损害传感器片的柔性或可拉伸性的厚度(例如，ΙΟμπι以下)下能够确保适当的导电性。除此之外，即使当用于测量的电极层的厚度增加时(例如，Ιμπι以上)，也更容易避免用于测量的电极层的层内毁坏(用于测量的电极层的内裂纹)。
[0156]用于测量的电极层的平均厚度(顶部电极层和底部电极层中的每一个的平均厚度)优选地为0.Ιμπι以上和ΙΟμπι以下。当用于测量的电极层的每一个的平均厚度在上述范围内时，用于测量的电极层可以发挥对电介质层变形的优良可跟随性。
[0157]相反地，当平均厚度小于0.Ιμπι时，存在导电性不足、导致测量准确度降低的可能性。
[0158]另一方面，当平均厚度大于ΙΟμπι时，电容传感器片由于诸如碳纳米管之类的导电材料的加强效果而变硬。作为其结果，存在对测量对象的可跟随性降低且诸如拉伸之类的变形被削弱的可能性。
[0159]用于测量的电极层的平均厚度更优选地是1至ΙΟμπι。
[0160]在本说明书中，通过使用激光显微镜(例如，由Keyence公司制造的VK-9510)来测量“用于测量的电极层的平均厚度”。
[0161]具体地，在厚度方向上以Ο.ΟΙμπι的增量扫描层压在电介质层的表面上的用于测量的电极层以测量其三维形状，并且然后在其中用于测量的电极层被层压在电介质层的表面上的区域和其中并未层压电极层的区域中的每一个中测量矩形区200μπι长Χ200μπι宽的平均高度，并将两个区之间的平均高度的差取作用于测量的电极层的平均厚度。
[0162]用于测量的电极层的透明度(可见光的透光度)并不受特别限制，并且用于测量的电极层可以是透明的或者可以是不透明的。
[0163]还可以将组成本发明的电容传感器片且包括弹性体组合物的电介质层容易地修改成透明电介质层，并且还可以通过增加用于测量的电极层的透明度来形成完全透明的电容传感器片。然而，例如，当使用包含碳纳米管的导电组合物来形成用于测量的电极层时，需要使碳纳米管经受诸如高水平的分散处理或细化处理之类的预处理，这使形成用于测量的电极层的步骤复杂化，并且在经济上是不利的。
[0164]另一方面，用于测量的电极层的透明度并不影响作为电容传感器片的性能。
[0165]因此，当要求电容传感器片的透明度时，可形成透明的用于测量的电极层(例如，可见光(550nm)的透光度是85%以上)，而当不要求透明度时，可形成不透明的用于测量的电极层。可以更容易地且以较低成本产生不透明的用于测量的电极层。
[0166]另外，当形成透明电容传感器片时，必须也在柔性层、覆盖电极层和外涂层中确保透明度(例如，可见光(具有550nm的波长的光)透光度是85%以上)。
[0167]<顶部柔性层/底部柔性层>
[0168]顶部柔性层包括弹性体组合物(B1)且底部柔性层包括弹性体组合物(B2)。此外，在平面图中顶部柔性层和底部柔性层两者都都具有与电介质层大致类似的形状，并具有片材形状。
[0169]作为弹性体组合物(B1)和(B2)，可以使用与上文作为弹性体组合物(A)举例说明的弹性体组合物类似的弹性体组合物。弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)的优选组成也类似于弹性体组合物(A)的优选组成。
[0170]弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)可具有相同组成，或者可具有不同的组成。
[0171 ]弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的两者或之一优选地包含作为弹性体的聚氨酯橡胶。其原因是包括其中弹性体是聚氨酯橡胶的弹性体组合物的柔性层具有与用于测量的电极层或覆盖电极层的极高粘附力。
[0172]在电容传感器片中，组成电介质层的弹性体组合物(A)不必与组成柔性层的弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的每一个相同；然而，弹性体组合物(A)优选地与弹性体组合物(B1)和弹性体组合物(B2)中的每一个相同。包括相同组成的弹性体组合物的电介质层和柔性层在其之间具有特别优良的粘附力，在其之间插入了用于测量的电极层。
[0173]柔性层的平均厚度(顶部柔性层和底部柔性层中的每一个的平均厚度)优选地是1μπι以上和200μηι以下。
[0174]具有小于Ιμπι的柔性层难以被形成为没有缺陷的均匀层，并且如果产生缺陷，则通过该缺陷发生用于测量的电极层与覆盖电极层之间的短路，并且因此可能不能确保作为电容传感器片的性能。
[0175]此外，当柔性层的厚度小于Ιμπι时，由于用于测量的电极层与覆盖电极层之间的距离太小，所以即使串话噪声被充分地消除，用于测量的电极层的导电性仍然变得不足，并且因此电容传感器片的性能可能变得不足。特别地，在高信号频率下测量电容时，测量误差可增加。另外，用于测量的电极层的导电性被降低的原因是用于测量的电极层与覆盖电极层之间的电容极高。
[0176]另一方面，当柔性层的厚度大于200μπι时，可使电容传感器片的柔性和可拉伸性劣化，并且消除串话噪声的能力可能变得不足，因为用于测量的电极层与覆盖电极层之间的距离太大。另外，不能充分地消除串话噪声的原因是用于测量的电极层与覆盖电极层之间的电容太小。
[0177]当然，柔性层的厚度不限于上述范围，并且其设计可根据电介质层的相对电容率和厚度、柔性层的相对电容率或用于测量的电极层的图案(诸如电极的尺寸和数目)而适当地改变。
[0178]<顶部覆盖电极层/底部覆盖电极层>
[0179]顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层各自是包括包含导电材料的导电组合物的电极层，并被形成为从而用分别地被插入顶部覆盖电极层/底部覆盖电极层与顶部电极层/底部电极层之间的顶部柔性层和底部柔性层覆盖检测部分。
[0180]导电组合物的例子包括与上文作为组成用于测量的电极层的导电组合物而举例说明的组合物类似的导电组合物。
[0181]并且，上述覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)优选地包括包含碳纳米管的导电组合物。此导电组合物的优选组成类似于组成顶部电极层或底部电极层的导电组合物的优选组成。
[0182]也就是说，(i)其中仅使用具有小直径和高纵横比的长单壁碳纳米管作为碳纳米管的导电组合物或(ii)其中使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管的导电组合物是优选的。
[0183]其原因是覆盖导电层还要求对重复变形具有优良的耐久性，以便跟随电容传感器片的变形而变形，并且要求高导电性以便以更好的可靠性消除串话噪声。
[0184]组成覆盖电极层的导电组合物可包含如组成用于测量的电极层的导电组合物一样的粘结剂组分等。在这种情况下，粘结剂组分优选地是在SP值方面接近于包含在弹性体组合物(B1)或(B2)或外涂层中的弹性体或与之类似或相同的聚合物。
[0185]顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个可由与用于测量的电极层相同的导电组合物构成，或者可由与用于测量的电极层不同的导电组合物构成。
[0186]然而，顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个优选地由与用于测量的电极层相同的导电组合物构成。其原因是由于在使用电容传感器片时用于测量的电极层和覆盖电极层在相同频率下产生相同的变形面积，所以关于变形范围的程度和关于电容传感器片的使用的可重复次数的性质优选地在用于测量的电极层与覆盖电极层之间处于同一水平(即使当任一个具有过度的规格时，其也不是有利的)。
[0187]此外，当电容传感器片变形时，由相同导电组合物构成的用于测量的电极层和覆盖电极层在其性质方面具有相似性。作为其结果，在电容传感器片中几乎不发生由用于测量的电极层与覆盖电极层之间的在变形方面的差别而引起的应力集中。
[0188]覆盖电极层的平均厚度(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层中的每一个的平均厚度)优选地是0.Ιμπι以上和ΙΟμπι以下。当覆盖电极层的平均厚度在上述范围内时，覆盖电极层可以发挥对诸如电介质层之类的其它层的变形的优良可跟随性。
[0189]相反地，当平均厚度小于0.Ιμπι时，存在消除串话的能力由于不足的导电性而变得不足的可能性。特别地，在高信号频率下的测量中可能未能充分地消除串话噪声。
[0190]另一方面，当平均厚度大于ΙΟμπι时，电容传感器片由于诸如碳纳米管之类的导电材料所引起的加强效果而变硬。因此，存在对测量对象的可跟随性降低且诸如拉伸之类的变形被削弱的可能性。
[0191]覆盖电极层的平均厚度更优选地是1至ΙΟμπι。
[0192]<外涂层>
[0193]在平面图中外涂层具有与电介质层类似的形状且具有片材形状。通过设置外涂层，可以针对外部冲击、污垢或灰尘保护覆盖电极层等。此外，通过设置外涂层，可以抑制覆盖电极层与外部构件的电连续性。
[0194]形成外涂层的目的不限于保护覆盖电极层，并且通过形成彩色外涂层，可以在外部视图中隐藏覆盖电极层，并且通过对外涂层的一部分着色，可以对电容传感器片赋予良好的设计。此外，可采用具有印刷表面的外涂层。
[0195]此外，例如，如果外涂层具有粘附性或胶黏性，则可以将测量对象结合到电容传感器片。此外，例如，还可以将外涂层的表面产生为具有低摩擦系数的低μ表面层。
[0196]其中如上所述地对外涂层赋予优良设计的情况(印刷表面的情况)的特定例子包括使用本发明的电容传感器片作为具有可拉伸性的柔性触摸面板的输入接口的情况。在这种情况下，例如，在外涂层的表面上印刷输入位置处的表观按钮或键盘或产品徽标。
[0197]当在外涂层的表面上执行印刷时，可使用例如含水墨、溶剂墨、UV可固化墨等通过喷墨印刷、丝网印刷、凹板印刷等来执行印刷。
[0198]更具体地，例如，可将主要由溶剂、颜料、媒介和佐剂根据需要混合构成的公开已知溶剂墨作为溶剂墨。
[0199]溶剂的例子包括:基于乙二醇醚的溶剂，诸如二乙二醇二 乙醚、四甘醇二甲醚和四甘醇单丁醚;基于内酯的溶剂，诸如γ-丁内酯;低沸点的芳烃油以及丙二醇单甲醚醋酸盐。
[0200]颜料的例子包括炭黑(黑色)、铜酞菁(蓝绿色)、二甲基喹吖啶酮(品红色)、颜料黄(黄色)、氧化钛、氧化铝、氧化锆、镍化合物等。作为颜料，其它各种颜料是已知的，并且自然地，颜料不限于上述颜料。
[0201]外涂层的材料并不受特别限制，并且可根据其形成的目的而适当地选择。作为外涂层的材料，例如，可以使用通过在与上文作为弹性体组合物(Α)举例说明的弹性体组合物类似的弹性体组合物中按要求混合着色剂(颜料或染料)而获得的组合物。在这种情况下，包含在外涂层中的弹性体优选地是与包含在组成与外涂层相对的柔性层(覆盖电极层被插入其之间)的弹性体组合物(Β1)或(Β2)中的弹性体相似或类似的弹性体，或者在SP值方面类似于包含在弹性体组合物(Β1)或(Β2)中的弹性体的弹性体。其原因是上述外涂层具有与柔性层的优良粘附力。
[0202]本发明的电容传感器片不一定包括外涂层。该外涂层是本发明的电容传感器片中的可选组成特征。
[0203]另外，在本发明的电容传感器片中，可仅在正面和反面中的一个上形成外涂层。
[0204]外涂层的平均厚度优选地是1至ΙΟΟμπι。
[0205]当外涂层的厚度小于Ιμπι时，难以将外涂层形成为没有缺陷的均匀层，并且如果产生外涂层的缺陷，则用于测量的电极层或覆盖电极层可能通过该缺陷被暴露。作为其结果，可能存在其中外涂层不能起到保护用于测量的电极层和覆盖电极层的作用的情况。
[0206]另一方面，当外涂层的厚度大于ΙΟΟμπι时，可使电容传感器片的柔性和可拉伸性劣化。
[0207]外涂层的厚度不限于上述范围，并且由于如上所述可以向外涂层提供附加功能，使得例如外涂层具有印刷表面、粘性表面或低μ表面，可以根据附加功能而适当地改变外涂层的设计。
[0208]<检测部分:图1(a)中的C0101至C1616>
[0209]如图1(a)中的稠密阴影线所指示，检测部分C0101至C1616被布置于当在电介质层的正面一反面方向(厚度方向)上看时顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B交叉处的部分(重叠部分)。电容传感器片1具有总共256(16乂16)个检测部分0)101至(:1616。检测部分C0101至C1616几乎在电容传感器片1的整个表面上以接近规则的间隔布置。检测部分C0101至C1616中的每一个包括顶部电极层01A至16A的一部分、底部电极层01B至16B的一部分和电介质层2的一部分。
[0210]在具有此类构造的本发明的电容传感器片中，可以在从由于与测量对象接触而变形之前的电容C和由于与测量对象接触而变形之后的电容C检测电容的变化量△ C以确定由于弹性变形而引起的应变量、由于弹性变形而引起的应变分布和表面压力分布。
[0211]此外，本发明的电容传感器片具有高伸长率，能够在单轴方向上重复地伸长达30%以上，能够跟随柔性测量对象的变形或运动，并且具有用于弹性变形和重复变形的优良耐久性。电容传感器片能够例如追踪测量对象的形状或直接地检测测量对象的运动。
[0212](其它实施方式)
[0213]本发明的电容传感器片的组成不限于图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片的构造，并且电容传感器片可具有例如图4中所示的构造。
[0214]图4是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的剖视图。
[0215]图4中所示的电容传感器片201与图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1的不同之处在于覆盖电极层4A(顶部覆盖电极层4A)被设置在电介质层2的仅一个面侧(表面侧)。电容传感器片201的构造与图1(a)和1(b)及图2的电容传感器片1的相同，只是未形成底部柔性层3B和底部覆盖电极层4B。
[0216]如上所述，在本发明的电容传感器片中，可仅在一个表面侧形成覆盖电极层。这种情况发挥与其中在电介质层的两个表面上形成覆盖电极层的情况相同的效果，并且可以到该目的。
[0217]在电容传感器片201中，仅形成顶部覆盖电极层;然而，在其中在电容传感器片中的仅一个面上形成覆盖电极层的情况下可形成仅底部覆盖电极层。
[0218]如上所述，本发明的电容传感器片可包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者，或者可包括顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层。在本文中，可在考虑电容传感器片所需的性质时适当地选择电容传感器片包括两个覆盖电极层还是包括顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层。
[0219]具体地，本发明的电容传感器片优选地包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者，因为可以更可靠地消除由于串话噪声而引起的电容的增加，并且因为作为传感器片的测量准确度更加优良。另一方面，由于容易在形成覆盖电极层的同时保持用于测量的电极层的导电性、由于容易确保电容传感器片的柔性以及由于容易使得电容传感器片更薄，本发明的电容传感器片优选地包括顶部电极层和底部电极层中的任何一个。
[0220]本发明的电容传感器片的构造可以是图5(a)和5(b)中所示的构造。
[0221]图5(a)是示意性地示出本发明的电容传感器片的另一实施例的平面图，并且图5(b)是在图5(a)的线B—B上截取的剖视图。
[0222]图5(a)和5(b)中所示的电容传感器片301包括片状电介质层302、层压在电介质层302的正面表面上的矩形顶部电极层01D至16D、层压在电介质层302的反面表面上的矩形底部电极层01E至16E、被连接到顶部电极层01D至16D的一个末端且延伸到电介质层302的外边缘的顶部导线Old至16d以及被连接到底部电极层01E至16E的一个末端且延伸到电介质层302的外边缘的底部导线Ole至16e。
[0223]此外，电容传感器片301包括层压在顶部电极层01D至16D之上的顶部覆盖电极层304A，在其之间插入了顶部柔性层303A，并且包括被层压在底部电极层01E至16E之上的底部覆盖电极层304B，在其之间插入了底部柔性层303B。此外，外涂层305A和305B分别地被层压在顶部覆盖电极层304A和底部覆盖电极层304B上。
[0224]并且，在电容传感器片301中，当在正面一反面方向(电介质层的厚度方向)上看时顶部电极层01D至16D和底部电极层01E至16E交叉处的部分是检测部分F0101至F1616。另夕卜，检测部分的符号“F〇〇AA”的左侧两位“〇〇”对应于顶部电极层01D至16D，并且右侧两位“ΛΛ”对应于底部电极层01E至16E。
[0225]顶部电极层01D至16D每个具有矩形，并由被层压在电介质层302的正面表面上的16个电极层构成。顶部电极层01D至16D中的每一个在X方向(图5(a)中的横向方向)上延伸。顶部电极层01D至16D在Y方向(图5(b)中的竖直方向)上几乎相互平行地以预定间隔布置。在Y方向上延伸的线性顶部导线Old至16d被连接到顶部电极层01D至16D的左侧末端。顶部导线Old至16d的另一末端延伸到电介质层302的外边缘。
[0226]底部电极层01E至16E每个具有矩形并由被层压在电介质层302的反面表面的16个电极层构成。底部电极层01E至16E被布置成使得当在正面一反面方向上看时底部电极层01E至16E中的每一个基本上以直角与顶部电极层01D至16D交叉。也就是说，底部电极层01E至16E中的每一个在Y方向上延伸。此外，底部电极层01E至16E分别地在X方向上几乎相互平行地以预定间隔布置。在X方向上延伸的线性底部导线Ole至16e被连接到底部电极层01E至16E的一个末端(上末端)。底部导线Ole至16e的另一末端延伸到电介质层302的外边缘。
[0227]在导电传感器片301中，组成顶部导线和底部导线的材料并不受特别限制，并且可以使用被用于电导线的公开已知材料。
[0228]作为组成顶部导线和底部导线的材料，与组成用于测量的电极层的上述材料相同的材料是优选的。通过使用与组成用于测量的电极层的材料相同的材料，还能够使导线(顶部导线和底部导线)拉伸和变形，并且因此其并未与由于测量对象而引起的传感器片的变形相干扰。
[0229]更具体地，通过使用与用于形成用于测量的电极层的材料类似的材料将顶部导线和底部导线形成为从而在线宽方面细且在厚度方面大，可以形成导线，该导线能够在保持充分导电性的同时跟随传感器片而不削弱传感器片的可拉伸性，并且能够如用于测量的电极层一样耐受重复伸长。
[0230]另一方面，例如，当通过使用金属材料来形成顶部导线和底部导线时，其是不利的，因为存在可拉伸性在提供有导线的部分处被削弱的可能性。
[0231 ] 顶部导线Old至16d的另一末端和底部导线Ole至16e的另一末端中的每一个被连接到未示出的具有金属接点的连接器，并且能够通过该连接器连接到外部导线。
[0232]如图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1 一样，具有此类构造的电容传感器片301也通过将顶部电极层和底部电极层中的每一个通过外部导线连接到测量仪表而变成电容传感器。
[0233]此外，可以以其中除上述实施方式之外还能够以各种修改和改进的形式来实施本发明。
[0234]例如，在图1(a)和1(b)及图2中所示的实施方式中，在电容传感器片1中将要布置的顶部电极层01A至16A的数目和底部电极层01B至16B的数目设置成16个，但是要布置的电极层的数目并不受特别限制。并且，在上述实施方式中顶部电极层01A至16A和底部电极层01B至16B相互交叉的角度不受特别限制。
[0235]虽然在图1(a)和1(b)及图2中所示的实施方式中的电容传感器片1中，顶部覆盖电极层4A和底部覆盖电极层4B两者每个都是其中组成覆盖电极层的整个区域是被填充涂层的形式的电极层，但本发明的电容传感器片中的覆盖电极层可以是例如在平面图中具有点阵形状的电极层，只要其被形成为从而覆盖检测部分即可。
[0236]当电容传感器片包括顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层两者时，两个覆盖电极层的形状可以是相同或不同的。
[0237]接下来，将描述一种用于制作本发明的电容传感器片的方法。
[0238]在这里，以图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片1为例，将描述一种用于制作电容传感器片1的方法。
[0239]例如，可以通过以下各项来制作电容传感器片:
[0240](1)单独地形成电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层的步骤(在下文中，也称为“步骤1”)，
[0241](2)制备用于形成电极层的涂敷液体的步骤，所述电极层包含诸如碳纳米管的导电材料、分散介质等(在下文中，也称为“步骤2”)，以及
[0242](3)通过在预定时间涂敷用于形成电极层的涂敷液体并在将电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层按预定顺序层压的同时使涂敷液体干燥来形成电极层(用于测量的电极层或覆盖电极层)的步骤(在下文中，也称为“步骤3”)。
[0243]在下文中，将按照此顺序来描述各步骤。
[0244]步骤(1)
[0245]在步骤(1)中，单独地形成柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层。在电介质层、柔性层和外涂层中的任何一个的形成中，包含弹性体的原始材料组合物中的每一个被形成为片材形状以制备片状产品。
[0246]为此，首先，制备原材料组合物，其是通过根据需要在弹性体(或其原料中)混合添加剂而形成的，该添加剂诸如电介质填料、增塑剂、扩链剂、交联剂、硫化促进剂、催化剂、抗氧化剂、抗老化剂和着色剂。
[0247]制备原材料组合物的方法和制备片状产品的方法不受特别限制，并且可以采用公开已知的方法。
[0248]具体地，例如，当弹性体是聚氨酯橡胶时，首先，对多元醇组分、增塑剂和抗氧化剂进行称重并在加热和减压下混合/搅拌给定时间段以制备混合溶液。接下来，对混合溶液进行称重，调整其温度，并且然后添加催化剂并用AJITER等搅拌所得到的混合物。然后，添加预定量的异氰酸盐组分，并用AJITER等搅拌所得到的混合溶液，立即注入到图6中所示的成形装置中，并在得到的成形产品以被夹在保护膜之间的状态下载送的同时对其进行交联/固化以获得具有保护膜的乳制片，其具有预定厚度。然后，按要求，进一步使乳制片在熔炉中经受交联反应(后交联)达给定时间段。从而，可以制备用以充当电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层中的任何一个的片状产品。
[0249]图6是用于解释将被用于制备片状产品的成形装置的实施例的示意图。
[0250]在图6中所示的成形装置30中，将原料组合物33注入到由连续地从被相互分开放置的一对辊子32、32’送出的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的保护膜31之间的间隙中，并在其中原料组合物33在允许固化反应(交联反应)进行的同时被保持在间隙中的状态下引入到加热元件34中，并且在加热元件34中，原料组合物33在被保持在成对保护膜31之间的状态下被热固化而形成片状产品。
[0251]例如，当弹性体是丙烯酸橡胶时，首先，将丙烯酸酯和光聚作用引发剂混合，并且然后用UV光照射所得到的混合物与以制备预聚物。然后，在预聚物中，将诸如丙烯酸之类的增链剂和诸如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚之类的交联剂混合。然后，将得到的混合物装填到除具有UV照射单元代替加热单元34之外与图6中所示的成形装置30相同的构造的成形装置中，并在其中混合物被保持在由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的保护膜之间的间隙中以被固化的状态下用UV光照射混合物，并且从而可以制备片状产品。
[0252]当弹性体是EPDM时，例如，可以通过将EPDM和交联剂混合且然后对得到的混合物进行模压成型来制备片状产品。
[0253]此外，当弹性体是硅橡胶时，可以通过将硅橡胶和交联剂混合且然后将得到的混合物装填到图6中所示的成形装置中以使混合物固化来制备片状产品。
[0254]此外，可在制备原料组合物之后使用诸如各种涂布装置、棒式涂布或刮片涂布之类的通用膜成形 装置或膜成形方法来制备片状产品。
[0255]步骤(2)
[0256]在步骤(2)中，制备用于形成电极层的涂敷液体，该电极层包含诸如碳纳米管导电材料、分散介质等。
[0257]具体地，首先，向诸如甲苯之类的分散介质添加导电材料。这时，按要求，可向分散介质添加粘结剂组分(或粘结剂组分的原料)、分散剂、各种其它添加剂等。
[0258]接下来，通过使用湿式分散机来在分散介质中分散(或溶解)包含导电材料的各组分，并从而制备用于形成电极层的涂敷液体。在本文中，可通过使用诸如超声波分散机、喷射磨机、砂磨机或搅拌器之类的现有分散机来分散导电材料及其它组分。
[0259]在用于形成电极层的涂敷液体的制备中，分散介质不限于甲苯，并且除甲苯之外的分散介质的实施例包括甲基异丁基酮(MIBK)、乙醇、水等。这些分散介质可单独地使用，或者可以其两个或更多的组合的方式使用。
[0260]当导电材料是碳纳米管时，用于形成电极层的涂敷液体中的碳纳米管的浓度优选地为按重量计0.01至10 %。
[0261 ]当碳纳米管的浓度低于按重量计0.01%时，碳纳米管的浓度过低，并且因此可能需要重复地涂敷该涂敷液体。另一方面，当碳纳米管的浓度高于按重量计10%时，可能存在其中碳纳米管的分散性由于涂敷液体的过高粘度或碳纳米管的重新聚集而劣化的情况，导致形成均匀电极层(用于测量的电极层、覆盖电极层)方面的困难。
[0262]此外，当使用单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物作为碳纳米管时，可使用以下方法(a)和(b)中的任何一个。
[0263](a)向单独的分散介质添加单壁碳纳米管和多壁碳纳米管并通过使用湿式分散机来分散(或溶解)在各自的分散介质中，并且然后将单壁碳纳米管的分散体和多壁碳纳米管的分散体混合以形成涂敷液体。
[0264](b)向分散介质添加单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，并通过使用湿式分散机将得到的混合物分散(或溶解)在分散介质中以形成涂敷液体。
[0265](步骤3)
[0266]在步骤(3)中，通过在预定时间涂敷用于形成电极层的涂敷液体并在将电介质层、顶部柔性层、底部柔性层和外涂层按预定顺序层压的同时干燥涂敷液体来形成电极层(顶部电极层、底部电极层、顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层)。
[0267]具体地，例如，执行以下步骤(3-1)至(3-7)。
[0268](3-1)通过用气刷等将在步骤(2)中制备的用于形成电极层的涂敷液体涂敷到在步骤(1)中形成的外涂层的一个表面的预定位置上(在成品中变成底部外涂层5B)并干燥涂敷液体来形成底部覆盖电极层。
[0269]这时，按要求可在掩蔽其中未形成底部涂敷电极层的外涂层的位置之后涂敷该涂敷液体。
[0270]干燥涂敷液体的条件不受特别限制，并且可根据分散介质的种类等来适当地选择。
[0271]涂敷该涂敷液体的方法不限于使用气刷的涂敷方法，而是还可以采用丝网印刷法、喷墨印刷法等。
[0272](3-2)通过使用金属手推辊等来层压底部柔性层以将底部柔性层层压在提供有底部覆盖电极层的外涂层上从而将底部覆盖电极层夹置于外涂层与底部柔性层之间。
[0273](3-3)以预定形状(矩形)将用于形成电极层的涂敷液体涂敷到底部柔性层的表面上的预定位置上并干燥而形成底部电极层。
[0274]底部电极层被形成为例如从而在宽度方面为约1mm至20mm且在长度方面为约50mm至500mm，并以约1mm至5mm的间隔且几乎相互平行地间隔开。
[0275]这时，可按要求在掩蔽其中未形成底部电极层的底部柔性层的表面上的位置之后涂敷该涂敷液体。
[0276]在此步骤中，对于用于形成电极层的涂敷液体的涂敷方法和干燥条件，可采用与在步骤(3-1)中相同的方法和条件。
[0277](3-4)通过使用金属手推辊等来层压电介质层以将电介质层层压在提供有底部电极层的底部柔性层上从而将底部电极层夹置于底部柔性层与电介质层之间。
[0278](3-5)将用于形成电极层的涂敷液体以预定形状(矩形)涂敷到电介质层的正面表面的预定位置上并干燥而形成顶部电极层。
[0279]在此步骤中，作为形成顶部电极层的方法，可以采用与上述步骤(3-3)中的形成底部电极层的方法相同的方法。
[0280](3-6)通过使用金属手推辊等来层压顶部柔性层以将顶部柔性层层压在提供有顶部电极层的电介质层上从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。随后，使用与在步骤(3-1)中相同的方法在顶部柔性层的表面上形成顶部覆盖电极层。
[0281](3-7)通过使用金属手推辊等来层压外涂层(在成品中变成顶部外涂层5A)以将外涂层层压在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层上从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间。
[0282]可以通过此类步骤来制作图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片。先前所述的用于制作电容传感器片的方法是从最下方向上层压图2的分解透视图中所示的组成构件的方法。
[0283]此外，例如，当制作如图4中所示的仅在一侧包括覆盖电极层的电容传感器片时，只须删除形成底部覆盖电极层和底部柔性层的步骤。
[0284]此外，在上述生产方法中，为了增强电极层与外涂层、柔性层或电介质层之间的粘附力，可在形成电极层(用于测量的电极层和覆盖电极层)之前使外涂层、柔性层和电介质层的表面经受预处理。然而，当使用包含碳纳米管作为导电材料的用于形成电极层的涂敷液体时，由于碳纳米管具有与诸如电介质层之类的片状产品的极其优良的粘附力，所以可以在不应用任何预处理的情况下确保电极层与诸如电介质层之类的片状产品之间的充分粘附力。该粘附力被假定为是由于范德华力而引起的。
[0285]此外，当电介质层、柔性层或外涂层被层压时，可预先向要层压的层的表面涂敷底漆(primer)溶液。
[0286]该底漆溶液的例子包括被用甲苯稀释的弹性体组合物(A)的溶液。
[0287]还可以例如用以下方法来制作电容传感器片。
[0288]具体地，例如，可通过用上述方法来制备电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层、然后预先在电介质层的表面上形成顶部电极层和底部电极层、在顶部柔性层的表面上形成顶部覆盖电极层并在底部柔性层的表面上形成底部覆盖电极层，并将提供有顶部电极层和底部电极层的电介质层、提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层、提供有底部覆盖电极层的底部柔性层以及外涂层按预定顺序层压来制作电容传感器片。
[0289]替换地，可通过用上述方法制备电介质层、柔性层(顶部柔性层、底部柔性层)和外涂层、然后预先在外涂层的表面上形成覆盖电极层(顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层)、在顶部柔性层的表面上形成顶部电极层并在底部柔性层的表面上形成底部电极层，且然后将提供有顶部覆盖电极层或底部覆盖电极层的外涂层、提供有顶部电极层或底部电极层的柔性层以及电介质层按照预定顺序层压来制作电容传感器片。
[0290]也就是说，当制作电容传感器片时，可预先在每个与电极层接触的电介质层、柔性层和外涂层中的任何一个上形成每个电极层(顶部电极层、底部电极层、顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)，并且可将提供有在其上面形成的电极层的这些层按照预定顺序层压。
[0291]并且，可用通过使用诸如各种涂布装置、棒式涂布和刮片涂布之类的通用膜成形装置或成形方法将片材形式的原料组合物依次层压的方法而不是将预先制备的片状产品按照预定顺序层压的方法来制作电容传感器片。
[0292]实施例
[0293]在下文中，将以实施例的方式更详细地描述本发明，但本发明不限于以下实施例。
[0294]<电介质层的制备>
[°295] 对100份按质量计的液体氢化轻基终端的聚稀经多元醇(EP0L，由Idemitsu Kosan有限公司生产)和100份按质量计的主要由烷基取代的二苯醚组成的高温润滑油(M0RESC0-HILUBE LB-100，由M0RESC0公司制造)进行称重，并通过使用行星式离心搅拌机(由THINKY公司制造)以2000rpm的转速搅拌/混合3分钟。接下来，向得到的混合物添加0.07份按质量计的催化剂(由Momentive Performance Materials Inc.制造的Fomrez Catalyst UL_28)，并用行星式离心搅拌机对得到的混合物进行搅拌1.5分钟。然后，添加11份按质量计的异氟尔酮二异氰酸酯(Desmodur I，由Sumika Bayer Urethane C0.，Ltd.生产)，并用行星式离心搅拌机搅拌达3分钟，去泡沫1.5分钟以形成用于电介质层的原料组合物，并且然后将原料组合物注入到图6中所示的成形装置30中，并在以被夹置在保护膜之间的状态下载送的同时在熔炉中在110°C的温度和30分钟的保持时间的条件下进行交联/固化，以获得具有保护膜的乳制片，其具有预定厚度。然后，在被调整到80°C的熔炉中对所获得的片材进行交联12小时并进行切割以制备包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并在厚度方面具有150mmX 150mm X 50μηι的尺寸的电介质层。
[0296]测量所制备电介质层的断裂伸长(％)和相对电容率，并且因此断裂伸长(％)是218%，并且相对电容率是2.9。
[0297]在本文中，根据JIS Κ 6251来测量断裂伸长。
[0298]片状测量样本(电介质层)被夹置于直径为20mm的电极之间，并使用LCRHiTESTER(3522-50，由H1ki E.E.公司制造)在1kHz的测量频率下测量其电容，并且从电极面积和测量样本的厚度计算相对电容率。
[0299]<电极层材料的制备>
[0300](1)单壁碳纳米管分散体
[°301 ] 向24.95g的甲基异丁基酮添加50mg的超生长(Super-Growth) CNT (纤维直径的中值:约3腹，生长长度:500至70(^111，纵横比:约100000，碳纯度:99.9%，由Nat1nalInstitute of Advanced Industrial Science and Technology提供)作为单壁碳纳米管，通过使用喷射磨机(Nano Jet Pal JN10-SP003，由Jokoh有限公司制造)对所得的混合物进行湿式分散处理，并进一步添加25g的甲基异丁基酮以获得按重量计0.1%浓度的单壁碳纳米管分散体。
[0302]另外，术语碳纳米管的生长长度指的是在制备碳纳米管时在生长基板上生长的丛簇(forest)的高度，并且该生长长度实际上对应于碳纳米管的平均长度。
[0303](2)多壁碳纳米管分散体
[0304]向24.95g的甲基异丁基酮添加由Nanocyl S.A.制造的50mg的NC 7000(纤维直径:约9.5nm，平均长度:1.5μπι，纵横比:158，碳纯度:90 % )作为多壁碳纳米管，通过使用喷射磨机(Nano Jet Pal JN10-SP003，由Jokoh有限公司制造)对所得的混合物进行湿式分散处理，并进一步添加25g的甲基异丁基酮以获得按重量计0.1%浓度的多壁碳纳米管分散体。
[0305](3)碳纳米管的混合分散体
[0306]将单壁碳纳米管分散体和多壁碳纳米管分散体以30:70(重量比)的比混合以形成由单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物构成的碳纳米管涂敷液体。
[0307]<柔性层的制备>
[0308]使用与在电介质层的上述制备中相同的方法，制备顶部柔性层和底部柔性层，其包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并具有50μπι的厚度。
[0309]<外涂层的制备>
[0310]使用与在电介质层的上述制备中相同的方法，制备外涂层，其包括包含基于烯烃的聚氨酯橡胶的弹性体组合物并具有50μπι的厚度。
[0311]<底漆溶液的制备>
[0312]制备通过在甲苯中溶解具有与用于电介质层的原料组合物相同的组成的组合物而获得的按重量计0.1 %甲苯溶液，并使用该甲苯溶液作为底漆溶液。
[0313](实施例1)
[0314]在本文中，用以下方法，制备电容传感器片，其在顶部电极层和底部电极层中的矩形电极的数目方面不同于图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片，但是具有与图1(a)和1(b)及图2中所示的电容传感器片相同的层构造。
[0315](1)用气刷向外涂层的一个表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的底部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到底部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0316](2)接下来，用气刷向底部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部覆盖电极层的外涂层的所形成的底部覆盖电极层的一侧上层压底部柔性层。该底部柔性层被层压成从而将底部覆盖电极层夹置于外涂层与底部柔性层之间。
[0317](3)用气刷向底部柔性层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lwn的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0318](4)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的底部柔性层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于底部柔性层与电介质层之间。
[0319](5)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140 mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0320](6)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极层的一侧上层压顶部柔性层。该顶部柔性层被层压成从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。
[0321](7)用气刷向顶部柔性层的表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的顶部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到顶部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0322](8)接下来，用气刷向顶部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层的所形成的顶部覆盖电极层的一侧上层压外涂层。外涂层被层压成从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间，并且从而完成在电介质层的两侧具有覆盖电极层(顶部覆盖电极层和底部覆盖电极层)的电容传感器片。
[0323](实施例2)
[0324]在这里，以与在实施例1中相同的方式制备电容传感器片，除使用外涂层作为起始材料并仅在电介质层的一侧形成覆盖电极层之外。
[0325](1)用气刷向外涂层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lym的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0326](2)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的外涂层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。
[0327](3)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0328](4)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极的一侧上层压顶部柔性层。该顶部柔性层被层压成从而将顶部电极层夹置于电介质层与顶部柔性层之间。
[0329](5)用气刷向顶部柔性层的一个表面涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成137mm长、137mm宽和Ιμπι厚的顶部覆盖电极层。然后，将铜箔结合到顶部覆盖电极层的一侧的端部以形成用于覆盖电极的连接部分。
[0330](6)接下来，用气刷向顶部覆盖电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部覆盖电极层的顶部柔性层的形成顶部覆盖电极层的一侧层压外涂层。该外涂层被层压成从而将顶部覆盖电极层夹置于顶部柔性层与外涂层之间。从而完成仅在电介质层的一侧具有覆盖电极层的电容传感器片。
[0331](比较例1)
[0332]在这里，制备不具有覆盖电极层的电容传感器片。
[0333](1)用气刷向外涂层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干燥以形成底部电极层。底部电极层是被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约lym的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成底部连接部分。
[0334](2)接下来，用气刷向底部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有底部电极层的外涂层的所形成的底部电极层的一侧上层压电介质层。该电介质层被层压成从而将底部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。
[0335](3)用气刷向电介质层的表面上涂敷碳纳米管涂敷液体(电极层材料)并将其干扰以形成顶部电极层。顶部电极层是与底部电极层正交并被相互平行地布置的矩形电极层，并且以5mm的间隔形成具有约Ιμπι的平均厚度、10mm的宽度和140mm的长度的八个矩形电极层。然后，将铜箔结合到每个矩形电极的端部以形成顶部连接部分。
[0336](4)接下来，用气刷向顶部电极层上涂敷8g的底漆溶液并在100°C下干燥30分钟。然后，通过使用金属手推辊在提供有顶部电极层的电介质层的所形成的顶部电极的一侧上层压外涂层。该外涂层被层压成从而将顶部电极层夹置于外涂层与电介质层之间。从而完成电容传感器片。
[0337](评价1:覆盖电极层的存在或不存在对电容测量结果的影响)
[0338]关于在实施例1和2以及比较例1中制备的每个电容传感器片，用刚性框架将传感器片的四边固定，并通过导电引线、端子块和DIP开关将顶部连接部分和底部连接部分中的每一个连接到LCR表(由H1ki E.E.公司制造，LCR HiTESTER 3522-50)，并通过导电引线将用于覆盖电极的每个连接部分连接到LCR仪表的GND端子以形成电容传感器。
[0339]图7(a)示出了使用在比较例1中制备的电容传感器片制备的电容传感器的照片。
[0340]测量在电容传感器的初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容。将测量结果描绘为三维图表。
[0341]接下来，如图7(b)中所示，用从下侧开始用在其尖端处具有由硅树脂制成的球形(直径为10mm)抵靠部的玻璃杆来推动传感器片的两个位置以使传感器片变形。测量此状态下的每个检测部分的电容。将测量结果描绘为三维图表。用玻璃杆将传感器片推进12.7_。
[0342](结果)
[0343]通过使用实施例1、实施例2和比较例1的电容传感器片制备的电容传感器的评价结果分别地被示为图8A至8C、图9(a)至9(c)和图10(a)至10(c)的三维图表。
[0344]在图8(a)至10(c)中的每一个中，图8(a)、图9(a)和图10(a)示出了初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容，图8(b)、图9(b)和图10(b)示出了使传感器片变形的每个检测部分的电容，并且图8(c)、图9(c)和图10(c)示出了从初始状态下的每个检测部分的电容到使传感器片变形的每个检测部分的电容的变化量。
[0345]如从图8(a)至图10(c)中所示的结果显而易见的，很明显可以通过在电介质层的一侧或两侧设置覆盖电极层来抑制检测部分中的电容的增加。特别地，很明显通过在电介质层的两侧形成覆盖电极层，初始状态下的每个检测部分的电容接近于其理论值。另外，初始状态下的每个检测部分的电容的理论值是50pF。
[0346]此外，很明显通过形成覆盖电极层而改善了检测灵敏度和检测准确度。很明显，特别地通过在电介质层的两侧形成覆盖电极层，与仅在电介质层的一侧形成覆盖电极层的情况相比更加改善了检测灵敏度和检测准确度。
[0347](评价2:到GND端子(接地)的连接的存在或不存在对电容测量结果的影响)
[0348]在通过使用在实施例1中制备的电容传感器片形成的评估1中所使用的电容传感器片中，用于覆盖电极的连接部分未被连接到GND端子，并且在此状态下，测量初始状态下的电容和变形中的每个检测部分的电容。另外，将传感器片的变形条件设置成与在评估1中相同。将测量结果描绘为三维图表并在图11(a)至11(c)中示出。
[0349]并且在图11(a)至11(c)中，图11(a)示出了初始状态(未变形状态)下的每个检测部分的电容，图11(b)示出了使传感器片变形的每个检测部分的电容，并且图11(c)示出了从初始状态下的每个检测部分的电容到使传感器片变形的每个检测部分的电容的变化量。
[0350]如从图8(a)至8(c)和图11(a)至11(c)中所示的结果之间的比较显而易见的，很明显，可以通过将覆盖电极层接地来抑制来自初始状态的电容增加。
[0351 ]并且，很明显通过将覆盖电极层接地提高了测量准确度。
[0352]工业实用性
[0353]在本发明的电容传感器片中，可以在从由于与测量对象接触而变形之前的电容C和由于与测量对象接触而变形之后的电容C检测电容的变化量AC以确定由于弹性变形而引起的应变量、由于弹性变形而引起的应变分布和表面压力分布。
[0354]使用本发明的电容传感器片的电容传感器可以被用作，例如，用于追踪软物品的形状的传感器或用于测量诸如人类之类的测量对象的运动的传感器。更具体地，该传感器可以测量(检测)例如鞋垫针对脚底的变形或坐垫针对臀部的变形。
[0355]此外，该传感器还适合于检测与传感器片相接触地移动的测量对象的位置信息。
[0356]此外，该传感器还可以被用作例如用于触控面板的输入接口。
[0357]另外，本发明的电容传感器还可以被用于不能用现有的光学运动捕捉传感器来测量的光屏蔽地点处的测量。
[0358]参考标号列表
[0359]1、201、301:电容传感器片
[0360]2、302:电介质层
[0361]3A:顶部柔性层
[0362]3B:底部柔性层
[0363]4A:顶部覆盖电极层
[0364]4B:底部覆盖电极层
[0365]5A、5B:外涂层
[0366]01A1至16A1:顶部连接部分
[0367]01A至16A、01D至16D:顶部电极层
[0368]01B1至16B1:底部连接部分
[0369]01B至16B、01E至16E:底部电极层
[0370]C0101 至 C1616、F0101 至 F1616:检测部分
[0371]Old至16d:顶部导线
[0372]Ole至16e:底部导线
[0373]30:成形装置
[0374]101:电容传感器
[0375]102、103:外部导线
[0376]104:测量仪表
[0377]105:GND线
【主权项】
1.一种电容传感器片，包括: 电介质层，所述电介质层包括弹性体组合物(A); 顶部电极层，所述顶部电极层被层压在所述电介质层的正面表面上；以及 底部电极层，所述底部电极层被层压在所述电介质层的反面表面上， 其中，在厚度方向上看所述顶部电极层和所述底部电极层交叉处的部分充当检测部分， 所述检测部分包括多个检测部分， 所述电容传感器片还包括以下各项中的至少一个: 顶部覆盖电极层，所述顶部覆盖电极层在所述顶部电极层之上形成从而覆盖所述检测部分，包括弹性体组合物(B1)的顶部柔性层被插入所述顶部电极层与所述顶部覆盖电极层之间；以及底部覆盖电极层，所述底部覆盖电极层在所述底部电极层之上形成从而覆盖所述检测部分，包括弹性体组合物(B2)的底部柔性层被插入所述底部电极层与所述底部覆盖电极层之间， 所述电容传感器片被用于测量所述检测部分中的电容变化。2.根据权利要求1所述的电容传感器片，其中，所述顶部电极层和所述底部电极层包括包含碳纳米管的导电组合物。3.根据权利要求2所述的电容传感器片，其中，所述碳纳米管是单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述弹性体组合物(A)中的弹性体是聚氨酯橡胶。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述弹性体组合物(B1)和所述弹性体组合物(B2)中的至少一个中的弹性体是聚氨酯橡胶。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述电容传感器片在单轴拉伸中能够耐受的伸长率是30%以上。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述传感器片被用于以下各项中的至少一个的测量: 由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力分布ο8.根据权利要求1至6中的任一项所述的电容传感器片，其中，所述传感器片被用于以下各项中的至少一个的测量: 由于弹性变形而引起的应变的量；以及由于弹性变形而引起的应变的分布。9.一种电容传感器，包括: 根据权利要求1至8中的任一项所述的电容传感器片， 测量仪表；以及 外部导线，所述外部导线将包括在所述电容传感器片中的顶部电极层和底部电极层中的每一个连接到所述测量仪表， 其中，所述传感器通过测量被包括在所述电容传感器片中的检测部分中的电容变化来测量以下各项中的至少一个: 由于弹性变形而引起的应变的量；由于弹性变形而引起的应变的分布；以及表面压力 bO rl1.广广
【专利摘要】本发明旨在提供一种在测量电容变化时的检测灵敏度和检测准确度方面优良的电容传感器片，并且本发明的电容传感器片包括：电介质层，由弹性体组合物(A)形成；顶部电极层，其被层压在电介质层的正面表面上；以及底部电极层，其被层压在电介质层的反面表面上，其中，在厚度方向上看顶部电极层和底部电极层交叉处的部分充当检测部分，其中提供多个检测部分。该电容传感器片还包括顶部覆盖电极层，其在顶部电极层上形成从而覆盖检测部分，其之间插入有由弹性体组合物(B1)形成的顶部柔性层；和/或底部覆盖电极层，其在底部电极层上形成从而覆盖检测部分，其之间插入有由弹性体组合物(B2)形成的底部柔性层。所述电容传感器片被用于测量检测部分中的电容变化。
【IPC分类】G01L5/00, G01B7/16, G06F3/044, G06F3/041, G01B7/28
【公开号】CN105492859
【申请号】CN201480047823
【发明人】大高秀夫, 则定英树
【申请人】阪东化学株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月25日
【公告号】EP3043143A1, WO2015029955A1
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