壓電元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于觸摸式輸入裝置、定點(diǎn)設(shè)備等的壓電元件。更詳細(xì)而言，涉及作為觸摸傳感器等能夠僅通過摩擦表面而產(chǎn)生充分的電輸出的壓電元件、作為根據(jù)所施加的電信號(hào)進(jìn)行形狀變化的致動(dòng)器(actuator )發(fā)揮作用的壓電元件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，采用了所謂的觸摸面板方式的輸入裝置即觸摸式輸入裝置大幅度增加。不僅在銀行ATM、車站的售票機(jī)，而且在便攜式電話機(jī)、便攜式游戲機(jī)、便攜式音樂播放器等中，與薄型顯示器技術(shù)的發(fā)展互相結(jié)合，采用觸摸面板方式作為輸入接口的設(shè)備大幅度增加。
[0003]在最近的便攜式電話、智能電話中，多采用在使用了液晶、有機(jī)電致發(fā)光等的顯示裝置之上設(shè)置觸摸式輸入裝置而能夠在畫面上直接輸入的方式。為了提高高度化進(jìn)展的智能電話等便攜式設(shè)備的更加的便利性，優(yōu)選為，不僅在畫面上設(shè)置輸入裝置而且有多個(gè)觸摸式輸入單元。
[0004]例如，在智能電話中，在想要在顯示畫面用手指等進(jìn)行輸入的情況下，用單個(gè)手拿著智能電話，用另一個(gè)手的手指進(jìn)行輸入，因此，不得不成為使用兩手的操作。另一方面，如果在智能手機(jī)的框體也裝入觸摸傳感器等，則有能夠?qū)崿F(xiàn)用單手的操作這樣的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]作為其一個(gè)例子，在日本特開2001 - 189792號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中公開了在通常不用作傳感器的顯示畫面背面等的非顯示畫面部分的框體部分裝入觸摸傳感器等而通過該傳感器對(duì)畫面信息之中的項(xiàng)目上或者錨定(anchor)點(diǎn)進(jìn)行選擇的方式。作為專利文獻(xiàn)I那樣的實(shí)現(xiàn)觸摸傳感器的輸入裝置，有靜電電容方式、電阻膜式、光學(xué)式、電磁感應(yīng)方式、使用壓電片材的方式等。
[0006]另一方面，作為使用壓電片材的方式的例子，在日本特開2011 - 253517號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中有公開。壓電片材方式與靜電電容方式、電阻膜方式的觸摸傳感器不同，能夠通過其單體同時(shí)檢測(cè)施加到傳感器的壓力和位置信息雙方，從而能夠貢獻(xiàn)于輸入信息的多樣性。
[0007]此外，在專利文獻(xiàn)2中，作為壓電片材的構(gòu)件的具體例子，公開了利用作為壓電性高分子的聚乳酸的例子。如在專利文獻(xiàn)2中所公開的那樣，由聚乳酸構(gòu)成的壓電片材能夠?qū)崿F(xiàn)柔性化，此外，為能夠通過I個(gè)元件同時(shí)檢測(cè)位置信息和應(yīng)力的優(yōu)秀的元件，但是，為了得到充分的電輸出，需要在輸入時(shí)通過該應(yīng)力使壓電片材彎曲某種程度。
[0008]由聚乳酸構(gòu)成的壓電片材由于針對(duì)片材的剪應(yīng)力而產(chǎn)生電輸出，但是，通過拉伸或壓縮，不會(huì)得到充分的電輸出。因此，為了得到大的電輸出，需要通過從壓電片材的垂直方向的擠壓力使片材彎曲。
[0009]例如，當(dāng)考慮將該壓電片材與智能電話的背側(cè)的框體貼合或與框體成為整體來使用時(shí)，空間上難以通過在垂直方向上施加于片材的擠壓力來使片材彎曲，而期望僅通過摩擦壓電元件的表面而產(chǎn)生充分的電輸出的壓電片材。此外，智能電話等的框體表面不一定限于平面，由于確保設(shè)計(jì)性等理由，期望在其形狀中，三維的凹凸較多，用于此處的壓電元件為柔性的。
[0010]此外，作為壓電纖維技術(shù)，在專利354028號(hào)(專利文獻(xiàn)3)中公開了使得對(duì)壓電性高分子添加扭曲的取向的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中記載的壓電纖維通過特殊的制造方法預(yù)先使纖維扭曲，由此，針對(duì)對(duì)纖維的拉伸、壓縮得到電輸出?？墒牵趯＠墨I(xiàn)3中，未完全示出針對(duì)對(duì)由摩擦纖維表面造成的剪應(yīng)力產(chǎn)生充分的電輸出并取出該電輸出的技術(shù)。
[0011]因此，將這樣的壓電纖維元件裝入到上述的智能電話的框體等而僅通過用手指等摩擦表面這樣的比較小的施加應(yīng)力就取出充分的電輸出的情況是極困難的。
[0012]已知，通常單軸延伸取向的聚乳酸纖維對(duì)于針對(duì)延伸軸及其垂直方向的延伸、壓縮應(yīng)力幾乎不產(chǎn)生極化，其結(jié)果是，以通過用手指等摩擦這樣的表面而產(chǎn)生的比較小的施加應(yīng)力，幾乎不得到電輸出。
[0013]另一方面，已知發(fā)現(xiàn)了通過從與聚乳酸壓電纖維的延伸軸既不平行也不垂直的方向施加力即施加剪應(yīng)力來產(chǎn)生極化而作為壓電體的功能。
[0014](專利文獻(xiàn)I)日本特開2001- 189792號(hào)公報(bào)；
(專利文獻(xiàn)2)日本特開2011 - 253517號(hào)公報(bào)；
(專利文獻(xiàn)3)日本專利第3540208號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過用手指等摩擦表面這樣的比較小的施加應(yīng)力來取出電輸出的纖維狀的壓電元件。
[0016]用于解決課題的方案
本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)有通過2個(gè)導(dǎo)電性纖維和I個(gè)壓電性纖維的組合形狀來作為壓電元件發(fā)揮作用的情況而完成了本發(fā)明。
[0017]SP，本發(fā)明包含以下的發(fā)明。
[0018]1.一種壓電元件，其中，包括壓電單位，所述壓電單位包括2個(gè)導(dǎo)電性纖維和I個(gè)壓電性纖維，它們彼此具有接點(diǎn)并配置在大致同一平面上。
[0019]2.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，關(guān)于壓電單位，導(dǎo)電性纖維、壓電性纖維和導(dǎo)電性纖維按照該順序被配置。
[0020]3.根據(jù)上述2所述的壓電元件，其中，關(guān)于壓電單位，導(dǎo)電性纖維、壓電性纖維和導(dǎo)電性纖維彼此大致平行地配置。
[0021]4.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，壓電單位包括絕緣性纖維，該絕緣性纖維以壓電單位中的導(dǎo)電性纖維不與其他的壓電單位中的導(dǎo)電性纖維和壓電性纖維相接的方式被配置。
[0022]5.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，壓電性纖維主要包括聚乳酸。
[0023]6.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，壓電性纖維主要包括聚-L-乳酸或聚-D -乳酸，它們的光學(xué)純度為99%以上。
[0024]7.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，壓電性纖維單軸取向并且包括晶體。
[0025]8.根據(jù)上述I所述的壓電元件，其中，導(dǎo)電性纖維為碳纖維。
[0026]9.根據(jù)上述4所述的壓電元件，其中，絕緣性纖維主要包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯類纖維。
[0027]10.根據(jù)上述3所述的壓電元件，其中，為含有多個(gè)并列的壓電單位的編織物。
[0028]11.根據(jù)上述10所述的壓電元件，其中，為含有多個(gè)并列的壓電單位的織物，并且，其織物組織為緞紋組織。
[0029]12.根據(jù)上述11所述的壓電元件，其中，在瑋線方向上配置壓電單位。
[0030]13.根據(jù)上述11所述的壓電元件，其中，包括于壓電單位的壓電性纖維的飛數(shù)為3?7 ο
[0031]14.一種壓電元件，其中，包括導(dǎo)電性纖維、包覆于其表面的壓電性高分子、以及在該壓電性高分子的表面形成的表面導(dǎo)電層。
[0032]15.一種壓電元件，其中，包括至少2個(gè)由壓電性高分子包覆了導(dǎo)電性纖維的表面的包覆纖維，各包覆纖維彼此大致平行地配置，并且，表面的壓電性高分子彼此接觸。
[0033]16.根據(jù)上述1~15的任一項(xiàng)所述的壓電元件，其中，為檢測(cè)施加到壓電元件的應(yīng)力的大小和/或所施加的位置的傳感器。
[0034]17.根據(jù)上述16所述的壓電元件，其中，所檢測(cè)的施加到壓電元件的應(yīng)力為向壓電元件表面的摩擦力。
[0035]18.根據(jù)上述1~15的任一項(xiàng)所述的壓電元件，其中，為根據(jù)施加到壓電元件的電信號(hào)進(jìn)行形狀變化的致動(dòng)器。
【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例1記載的壓電元件的示意圖。
[0037]圖2是實(shí)施例1、7、比較例I的壓電元件的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概略圖。
[0038]圖3是示出實(shí)施例1的壓電元件的壓電特性的圖表。
[0039]圖4是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例2記載的壓電元件的示意圖。
[0040]圖5是實(shí)施例2的壓電元件的評(píng)價(jià)系統(tǒng)的概略圖。
[0041]圖6是示出實(shí)施例2的壓電元件的壓電特性的圖表。
[0042]圖7是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例3記載的壓電元件的示意圖。
[0043]圖8是示出實(shí)施例3的壓電元件的壓電特性(摩擦)的圖表。
[0044]圖9是示出實(shí)施例3的壓電元件的壓電特性(彎曲)的圖表。
[0045]圖10是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例4記載的壓電元件的示意圖。
[0046]圖11是示出實(shí)施例4的壓電元件的壓電特性的圖表。
[0047]圖12是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例5記載的壓電元件的示意圖。
[0048]圖13是本發(fā)明的壓電元件的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子并且是實(shí)施例6記載的壓電元件的示意圖。
[0049]圖14是示出實(shí)施例6的壓電元件的壓電特性的圖表。
[0050]發(fā)明效果
本發(fā)明的壓電元件是柔性的并且能夠僅通過用手指等摩擦表面而取出電輸出。
[0051 ] 本發(fā)明的壓電元件能夠優(yōu)選地用作觸摸傳感器。將本發(fā)明的壓電元件裝入到智能電話等的框體，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能用單手進(jìn)行操作的智能電話等。此外，本發(fā)明的壓電元件為柔性的纖維狀，因此，能夠通過梭織、針織做成布狀，由此，也能夠?qū)崿F(xiàn)能如手帕那樣折疊的布狀的觸摸面板。進(jìn)而，本發(fā)明的壓電元件能夠僅通過摩擦而取出電輸出，從而也能夠?qū)崿F(xiàn)向微發(fā)電機(jī)等的應(yīng)用。
[0052]進(jìn)而，當(dāng)對(duì)本發(fā)明的壓電元件施加電信號(hào)時(shí)，形狀發(fā)生變化，因此，也能夠用作致動(dòng)器。例如，能夠?qū)ψ龀刹疾癄畹膲弘娫┘与娦盘?hào)來使載置于布帛表面的對(duì)象物移動(dòng)或者包住對(duì)象物。此外，也能夠控制向構(gòu)成布帛的各壓電元件施加的電信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0053]本發(fā)明是通過包括壓電單位的壓電元件達(dá)成的，所述壓電單位包括2個(gè)導(dǎo)電性纖維和I個(gè)壓電性纖維，它們彼此具有接點(diǎn)并被配置在大致同一平面上。在以下對(duì)各結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0054](導(dǎo)電性纖維)
關(guān)于導(dǎo)電性纖維的直徑，優(yōu)選為Iu更優(yōu)選為10 μ m~5mm,進(jìn)而優(yōu)選為
0.當(dāng)直徑小時(shí)，強(qiáng)度降低，處理變得困難，此外，在直徑大的情況下，犧牲柔性。作為導(dǎo)電性纖維的剖面形狀，以壓電元件的設(shè)計(jì)和制造的觀點(diǎn)，優(yōu)選為圓或者橢圓，但是，并不限定于此。
[0055]作為導(dǎo)電性纖維的材料，只要是示出導(dǎo)電性的材料即可，由于需要做成纖維狀，所以，優(yōu)選為導(dǎo)電性高分子。作為導(dǎo)電性高分子，能夠使用聚苯胺、聚乙炔、聚(對(duì)亞苯基亞乙稀基)(poly (p-phen