壓電振動(dòng)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用了由聚乳酸構(gòu)成的取向膜層的壓電振動(dòng)體。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了使透明壓電膜揚(yáng)聲器彎曲地設(shè)置于便攜式電話的顯示面而從廣的范圍輸出聲音來(lái)提高從揚(yáng)聲器的聽(tīng)取性能的技術(shù)。而且，具體地公開(kāi)的是，提出了如下方法:通過(guò)在施加電荷時(shí)示出相反方向的伸縮舉動(dòng)的所謂的雙壓電晶片元件(bimorph)構(gòu)造來(lái)層疊長(zhǎng)方形的PVDF (聚偏氟乙稀)的膜的厚度方向的一個(gè)表層側(cè)和另一個(gè)表層側(cè)并且固定該2個(gè)短邊，通過(guò)使膜彎曲的振動(dòng)來(lái)發(fā)出聲音。
[0003]此外，在專利文獻(xiàn)2中，提出了如下的壓電揚(yáng)聲器:在高分子壓電片材在沿著主面的方向上設(shè)置有效電極部分，分割該有效電極部分，以在相鄰的有效電極部分在該壓電片材的厚度方向上產(chǎn)生的電場(chǎng)矢量彼此為相反方向的方式施加電荷，由此，即使固定四邊形的壓電片材的4邊，壓電片材也能夠彎曲來(lái)輸出聲音。此外，作為構(gòu)成壓電片材的高分子，提出了作為手性(chiral)高分子的L-聚乳酸。
[0004]進(jìn)而，本發(fā)明者們?cè)趯＠墨I(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4中提出了能夠通過(guò)層疊由聚L-乳酸、聚D-乳酸構(gòu)成的層來(lái)使位移的力變大。
[0005]可是，為了將壓電體粘貼于振動(dòng)板來(lái)發(fā)出聲音，存在通過(guò)壓電體的伸縮位移來(lái)使振動(dòng)板產(chǎn)生彎曲而以彎曲振動(dòng)發(fā)出聲音的方式、以及通過(guò)壓電體在面內(nèi)進(jìn)行伸縮來(lái)使貼合的振動(dòng)板產(chǎn)生面內(nèi)振動(dòng)而利用其共振發(fā)出聲音的方式。然后，與PZT等壓電陶瓷相比，由高分子構(gòu)成的壓電體的壓電率低，其力也弱，因此，不適于使硬的振動(dòng)板共振，而如上述的專利文獻(xiàn)I和2那樣，使用了利用壓電體的彎曲振動(dòng)的方式。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-244792號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:國(guó)際公開(kāi)2009/50236號(hào)小冊(cè)子；
專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2011-243606號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2011-153023號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在電壓施加時(shí)有效地發(fā)出聲波而瞬時(shí)地顯現(xiàn)被稱為觸覺(jué)(haptics)感的振動(dòng)的壓電振動(dòng)體。
[0008]用于解決課題的方案
本發(fā)明是，一種壓電振動(dòng)體，包括交替地層疊有由聚乳酸構(gòu)成的取向膜層和導(dǎo)電層的壓電層疊體、以及把持其兩端部的把持具，(i)壓電層疊體以如下方式進(jìn)行層疊:隔著取向膜層相鄰的導(dǎo)電層的一個(gè)短路到負(fù)極，另一個(gè)短路到正極，在流動(dòng)電流時(shí)，被各導(dǎo)電層所夾持的取向膜層的伸縮方向?yàn)橄嗤较颍?ii)壓電層疊體具有與取向膜層的面方向平行的2個(gè)平行表面、以及被這些平行表面所夾持并且彼此平行的2個(gè)端面A和B，(iii)所述把持的兩端部分別包含端面A和端面B，并且，通過(guò)把持具向端面A與B之間的壓電層疊體施加應(yīng)力。
[0009]此外，本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的優(yōu)選的方式是具備如下的至少任一個(gè)的壓電振動(dòng)體:壓電層疊體的形狀為帶狀的壓電振動(dòng)體、把持兩端部的把持具被固定于振動(dòng)板而通過(guò)把持具向壓電層疊體施加的應(yīng)力為伸張應(yīng)力的壓電振動(dòng)體1、所述端面A和B位于壓電層疊體的長(zhǎng)尺寸方向的兩端的壓電振動(dòng)體1、通過(guò)把持具向壓電層疊體施加的應(yīng)力為壓縮應(yīng)力的壓電振動(dòng)體2、此外，位于兩端部的把持具的位置被固定的壓電振動(dòng)體2或位于兩端部的把持具的位置配合壓電層疊體的伸縮而可動(dòng)的壓電振動(dòng)體2、以及端面A和B位于與壓電層疊體的長(zhǎng)尺寸方向平行的兩端的壓電振動(dòng)體2、壓電層疊體的取向膜層的層數(shù)為3以上的壓電振動(dòng)體、各取向膜層的厚度分別為25 μπι以下的壓電振動(dòng)體、各取向膜層為從包括由將聚L-乳酸作為主要成分的樹(shù)脂L構(gòu)成的取向膜層L以及由將聚D-乳酸作為主要成分的樹(shù)脂D構(gòu)成的取向膜層D的組中選擇的至少I種的壓電振動(dòng)體、壓電層疊體的最大伸縮方向?yàn)榕c端面A和B平行或正交的方向的壓電振動(dòng)體、導(dǎo)電層的表面電阻系數(shù)為I X 14 Ω / 口以下的壓電振動(dòng)體、以及被用于壓電揚(yáng)聲器或信號(hào)輸入裝置的壓電振動(dòng)體。
[0010]發(fā)明效果
在本發(fā)明的壓電振動(dòng)體中，將取向膜層隔著導(dǎo)電層層疊多個(gè)并且以在施加電荷時(shí)各取向膜層的伸縮為相同方向的方式進(jìn)行層疊來(lái)形成壓電層疊體，并且，通過(guò)處于壓電層疊體的兩端部的把持具向壓電層疊體施加應(yīng)力。其結(jié)果是，本發(fā)明的壓電振動(dòng)體能夠高效地將壓電層疊體的振動(dòng)變?yōu)槁暡▉?lái)作為被稱為觸覺(jué)感的振動(dòng)進(jìn)行傳遞。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是在本發(fā)明中使用的帶導(dǎo)電層膜層A (5)和帶導(dǎo)電層膜層B (6)的一個(gè)例子的立體圖。
[0012]圖2是層疊多個(gè)在本發(fā)明中使用的帶導(dǎo)電層膜層A (5)和帶導(dǎo)電層膜層B (6)時(shí)的立體圖。
[0013]圖3是通過(guò)圖2的層疊得到的壓電層疊體的立體圖。
[0014]圖4是示出圖3的壓電層疊體的每一個(gè)的面的概略圖。
[0015]圖5是對(duì)圖3的壓電層疊體賦予電極(10)時(shí)的立體圖。
[0016]圖6是從y方向觀察圖5的壓電層疊體時(shí)的平面圖。
[0017]圖7是示出在長(zhǎng)方形的取向膜層流動(dòng)電流時(shí)的變形的平面圖。
[0018]圖8是示出在長(zhǎng)方形的取向膜層流動(dòng)電流時(shí)的變形的另一平面圖。
[0019]圖9是示出在長(zhǎng)方形的取向膜層流動(dòng)電流時(shí)的變形的另一平面圖。
[0020]圖10是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0021]圖11是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0022]圖12是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0023]圖13是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0024]圖14是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的平面圖。
[0025]圖15是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的平面圖。
[0026]圖16是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0027]圖17是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0028]圖18是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0029]圖19是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0030]圖20是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0031]圖21是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0032]圖22是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0033]圖23是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動(dòng)體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0034]圖24是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0035]圖25是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0036]圖26是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0037]圖27是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
【具體實(shí)施方式】
[0038]首先，使用圖來(lái)對(duì)本發(fā)明中的壓電層疊體和本發(fā)明的壓電振動(dòng)體進(jìn)行說(shuō)明。
[0039]圖1是在本發(fā)明中使用的帶導(dǎo)電層膜層A和帶導(dǎo)電層膜層B的一個(gè)例子的立體圖。圖1中的附圖標(biāo)記I是取向膜層A、附圖標(biāo)記2是取向膜層B、附圖標(biāo)記3是導(dǎo)電層A、附圖標(biāo)記4是導(dǎo)電層B、附圖標(biāo)記5是在左側(cè)具有沒(méi)有導(dǎo)電層的富余(margin)的帶導(dǎo)電層膜層A、附圖標(biāo)記6是在右側(cè)具有沒(méi)有導(dǎo)電層的富余的帶導(dǎo)電層膜層B。
[0040]圖2是層疊多個(gè)在本發(fā)明中使用的帶導(dǎo)電層膜層A和帶導(dǎo)電層膜層B時(shí)的立體圖。在圖2中示出了交替地并且以導(dǎo)電層交替地存在于一個(gè)端且不存在于另一個(gè)端的方式層疊在圖1中示出的帶導(dǎo)電層膜層A和帶導(dǎo)電層膜層B。
[0041]圖3是通過(guò)圖2的層疊得到的壓電層疊體(附圖標(biāo)記11)的立體圖。導(dǎo)電層和取向膜層交替地并且以隔著取向膜層相鄰的導(dǎo)電層的一個(gè)能夠短路到負(fù)極而另一個(gè)能夠短路到正極的方式進(jìn)行層疊。通過(guò)采用這樣的層疊，從而能夠?qū)ο噜彽娜∠蚰釉谄浜穸确较蛏鲜┘酉喾吹碾姾?。因此，被各?dǎo)電層所夾持的取向膜層需要以在流動(dòng)電流時(shí)伸縮方向成為相同方向的方式進(jìn)行層疊。當(dāng)在壓電層疊體的一部分存在伸縮方向不同的樹(shù)脂時(shí)，變?yōu)閴弘娞匦缘窒臓顩r，破壞使振動(dòng)板共振的效果。像這樣，關(guān)于使壓電層疊體中的取向膜層的伸縮方向一致的方法，雖然不特別限制，但是，如后述那樣，使取向膜層A為由聚L乳酸構(gòu)成的膜層并且使取向膜層B為由聚D乳酸構(gòu)成的膜層是簡(jiǎn)便而高效的。
[0042]圖4是示出圖3的壓電層疊體的每一個(gè)的面的概略圖。圖4中的附圖標(biāo)記7為位于壓電層疊體的層疊方向并且與取向膜層的面方向平行的2個(gè)面，在本發(fā)明中以下稱為壓電層疊體的平行表面。而且，該平行表面為在以往的壓電揚(yáng)聲器中粘貼于振動(dòng)板來(lái)賦予振動(dòng)的面。圖4中的附圖標(biāo)記8和9為被上述平面表面所夾持的面，在本發(fā)明中以下稱為端面。此外，在該端面中，附圖標(biāo)記8為與壓電層疊體的長(zhǎng)尺寸方向平行的端面，附圖標(biāo)記9為不與壓電層疊體的長(zhǎng)尺寸方向平行的端面。而且，將相對(duì)的端面分別稱為端面A和端面Bo因此，在圖4中，在端面A為由附圖標(biāo)記8所示的面的情況下，以下，底面稱為端面B。
[0043]圖5是對(duì)圖3的壓電層疊體(11)賦予電極(10)時(shí)的立體圖。附圖標(biāo)記10為用于短路到例如陰極(或正極)的電極。關(guān)于這樣的電極，只要能夠在不使相鄰的導(dǎo)電層短路的情況下交替地短路到正極和陰極，則不進(jìn)行限制，例如可舉出后述的銀漿料等。當(dāng)然，也可以在不賦予電極的情況下在每一個(gè)導(dǎo)電層直接設(shè)置導(dǎo)線。
[0044]圖6是從y方向觀察圖5的壓電層疊體時(shí)的平面圖。相鄰的導(dǎo)電層交替地短路到每一個(gè)電極。再有，如圖6所示，在將壓電層疊體中的取向膜層的數(shù)量設(shè)為η時(shí)，導(dǎo)電層的層數(shù)為η+1是優(yōu)選的。通過(guò)這樣做，從而能夠在壓電層疊體中的取向膜層的全部流動(dòng)電流來(lái)顯現(xiàn)壓電特性。
[0045]可是，使用圖7~圖9來(lái)說(shuō)明在由作為螺旋(helical)手性的高分子的聚乳酸構(gòu)成的取向膜層流動(dòng)電流時(shí)的主取向方向和由壓電造成的變形的關(guān)系。圖7~9是示出在長(zhǎng)方形的取向膜層流動(dòng)電流時(shí)的變形的平面圖。圖7~圖9中的a是取向膜層的主取向方向，簡(jiǎn)而言之，是延伸最多的方向。而且，在由聚乳酸構(gòu)成的取向膜層的厚度方向上流動(dòng)電流的情況下，從實(shí)線的長(zhǎng)方形產(chǎn)生由虛線所示的平行四邊形那樣的剪切(shear)變形。而且，附圖標(biāo)記b示出該膜面內(nèi)的面內(nèi)位移最大的方向，在由聚乳酸構(gòu)成的取向膜中，由該附圖標(biāo)記b所示的方向相對(duì)于由附圖標(biāo)記a所示的方向傾斜45°。再有，為了今后的說(shuō)明，在將取向膜層裁剪為長(zhǎng)方形的情況下，有時(shí)用取向膜層的長(zhǎng)尺寸方向與主取向軸形成的角度而稱為0°切(cut)、45°切、90°切。附帶地，圖7是0°切，圖8是45°切，圖9是90°切。
[0046]再有，本發(fā)明中的壓電層疊體不限定于上述的圖1~圖6所示的壓電層疊體，作為其他的優(yōu)選方式，在圖10~圖13中示出其一個(gè)例子。
[0047]在圖10~圖13中，從上到下存在5個(gè)圖，從上起第一個(gè)和第二個(gè)圖是相當(dāng)于上述圖1的圖，從上起第三個(gè)圖是相當(dāng)于上述圖2的圖，從上起第四個(gè)圖是相當(dāng)于上述圖3的圖，從上起第五個(gè)圖相當(dāng)于上述圖5。而且，圖10是使用在右上角具有富余的帶導(dǎo)電層膜層A和在右下角具有富余的帶導(dǎo)電層膜層B的情況下的圖，圖11是使用在右下角具有富余的