位移傳感器、按壓量檢測傳感器以及觸摸式輸入裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測壓電薄膜的位移量的位移傳感器，還涉及根據(jù)因操作面的按壓而產(chǎn)生的電荷量來檢測按壓量的按壓量檢測傳感器、以及具備該按壓量檢測傳感器的觸摸式輸入裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，設(shè)計了各種使用壓電薄膜來對位移量、振動量等物理量和電量進行轉(zhuǎn)換的壓電設(shè)備。
[0003]例如，在專利文獻I中，公開了由將多個壓電薄膜層疊的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的壓電設(shè)備。在專利文獻I所示的壓電設(shè)備的各壓電薄膜配置有用于向壓電薄膜施加電壓的導(dǎo)電膜。
[0004]不容易將導(dǎo)電膜直接形成于壓電薄膜，各導(dǎo)電膜經(jīng)由粘合層粘合于壓電薄膜的情況較多。
[0005]而且，在專利文獻I中，為了提高壓電設(shè)備的共振特性，使該粘合層不超過1000 [nm]，形成得盡量薄。
[0006]專利文獻1:日本特開2012-232497號公報
[0007]然而，在將這樣的壓電設(shè)備用于檢測位移量的位移傳感器的情況下，可知，僅僅盡可能地減薄粘合層是無法提高作為傳感器的特性、可靠性的。另外可知，相反地，并不是僅僅越加厚粘合層，越能提高傳感器的特性、可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器特性以及可靠性優(yōu)良的位移傳感器。
[0009]本發(fā)明涉及位移傳感器，具有如下特征。位移傳感器具備:產(chǎn)生與位移量對應(yīng)的電荷的壓電薄膜、被配置成與壓電薄膜對置的電極、以及夾在壓電薄膜與電極之間的粘合層。粘合層的相對介電常數(shù)比壓電薄膜的相對介電常數(shù)高。
[0010]在該結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)⒃趬弘姳∧ぎa(chǎn)生的電荷高效地向外部電路取出。由此，能夠抑制因粘合層夾在電極與壓電薄膜之間而產(chǎn)生的檢測靈敏度的降低。
[0011]另外，在本發(fā)明的位移傳感器中，優(yōu)選粘合層的每單位面積的靜電電容為壓電薄膜的每單位體積的靜電電容的2倍以上。
[0012]在該結(jié)構(gòu)中，能夠進一步抑制檢測靈敏度的降低。
[0013]另外，在本發(fā)明的位移傳感器中，優(yōu)選粘合層的厚度為ΙΟμπι以上30μπι以下。
[0014]在該結(jié)構(gòu)中，能夠抑制檢測靈敏度的降低，并且能夠抑制電極的剝落，能夠抑制氣泡等的產(chǎn)生。由此，能夠進一步提高可靠性以及外觀。
[0015]另外，在本發(fā)明的位移傳感器中，電極也可以形成于保護薄膜的一個主面。
[0016]在該結(jié)構(gòu)中，示出了電極的具體的形成結(jié)構(gòu)的一個例子。
[0017]另外，在本發(fā)明的位移傳感器中，優(yōu)選壓電薄膜由至少沿單軸方向延伸的聚乳酸構(gòu)成。
[0018]另外，在本發(fā)明的位移傳感器中，優(yōu)選壓電薄膜為至少沿單軸方向延伸的聚乳酸，優(yōu)選上述壓電薄膜的厚度為40 μ m以上100 μπι以下。
[0019]在上述結(jié)構(gòu)中，能夠提高檢測靈敏度。
[0020]另外，在本發(fā)明的按壓量檢測傳感器中，優(yōu)選利用上述任一項記載的位移傳感器來檢測從操作面按壓的按壓量。
[0021]在該結(jié)構(gòu)中，使用上述位移傳感器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)檢測靈敏度、可靠性優(yōu)良的按壓量檢測傳感器。
[0022]另外，本發(fā)明涉及觸摸式輸入裝置，具有如下特征。觸摸式輸入裝置具備:上述按壓量檢測傳感器、以及與按壓量檢測傳感器的電極連接并根據(jù)基于按壓量檢測傳感器產(chǎn)生的電荷量的檢測信號來檢測按壓量的運算電路模塊。
[0023]在該結(jié)構(gòu)中，具備上述按壓量檢測傳感器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)檢測靈敏度、可靠性優(yōu)良的觸摸式輸入裝置。
[0024]能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器特性以及可靠性優(yōu)良的位移傳感器。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的實施方式的觸摸式輸入裝置的外觀立體圖。
[0026]圖2是本發(fā)明的實施方式的觸摸式輸入裝置的剖面圖。
[0027]圖3是本發(fā)明的實施方式的按壓量檢測傳感器的剖面圖以及分解剖面圖。
[0028]圖4是表示相對于壓電薄膜與粘合層的相對介電常數(shù)比的輸出電荷的比例的圖。
[0029]圖5是表示相對于壓電薄膜與粘合層的(相對介電常數(shù))/(厚度)之比的輸出電荷的比例的圖。
[0030]圖6是表示粘合層的厚度與粘著力之間的關(guān)系的圖。
【具體實施方式】
[0031]參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式的按壓量檢測傳感器以及觸摸式輸入裝置。圖1是本發(fā)明的實施方式的觸摸式輸入裝置的外觀立體圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的觸摸式輸入裝置的剖面圖。圖3是本發(fā)明的實施方式的按壓量傳感器的剖面圖以及分解剖面圖。
[0032]觸摸式輸入裝置I具備近似長方體形狀的框體50。框體50的表面?zhèn)乳_口。此外，以下，將框體50的寬度方向(橫向)作為X方向，將長度方向(縱向)作為Y方向，將厚度方向作為Z方向來進行說明。另外，在本實施方式的說明中，示出了框體50的X方向的長度比框體50的Y方向的長度短的情況。然而，也可以X方向與Y方向的長度相同，也可以X方向的長度比Y方向的長度長。
[0033]在框體50內(nèi)，配置有按壓量檢測傳感器20、顯示面板30以及運算電路模塊40。它們從框體50的開口面(顯示面)側(cè)起依次沿Z方向以按壓量檢測傳感器20、顯示面板30、運算電路模塊40的順序配置。這里，至少包括按壓量檢測傳感器20和運算電路模塊40的部分相當于本發(fā)明的“觸摸式輸入裝置”。
[0034]按壓量檢測傳感器20作為“位移傳感器”發(fā)揮作用，具備平板膜狀的壓電薄膜201、形成有電極的保護薄膜202、203、粘合層204、205。
[0035]壓電薄膜201由產(chǎn)生與按壓量對應(yīng)的電荷量的壓電材料構(gòu)成，例如是由手性高分子形成的薄膜。作為手性高分子，在本實施方式中使用聚乳酸(PLA)，尤其使用L型聚乳酸(PLLA) ο PLLA單軸延伸。壓電薄膜201是沿正交的X方向和Y方向伸長的矩形形狀。單軸延伸方向相對于X方向以及Y方向為約45°。
[0036]由這樣的手性高分子構(gòu)成的PLLA的主鏈具有螺旋構(gòu)造。PLLA若單軸延伸來使分子取向，則具有壓電性。而且，單軸延伸了的PLLA因壓電薄膜的平板面被按壓而產(chǎn)生電荷。此時，產(chǎn)生的電荷量根據(jù)因按壓而平板面向與該平板面正交的方向位移的位移量來唯一地決定。單軸延伸的PLLA的壓電常數(shù)在高分子中屬于非常高的部類。因此，能夠高靈敏度地檢測由按壓產(chǎn)生的位移。
[0037]此外，延伸倍率優(yōu)選為3?8倍左右。通過在延伸后進行熱處理，促進聚乳酸的伸展鏈結(jié)晶的結(jié)晶化并提高壓電常數(shù)。另外，在雙軸延伸的情況下，使各軸的延伸倍率不同，從而能夠得到與單軸延伸相同的效果。例如在將某個方向作為X軸并在該方向?qū)嵤?倍的延伸，并且在與該軸正交的Y軸方向?qū)嵤?倍的延伸的情況下，對于壓電常數(shù)而言，大致能夠得到與在X軸方向?qū)嵤?倍的單軸延伸的情況幾乎同等的效果。單純地單軸延伸的薄膜容易沿延伸軸方向破裂，所以通過進行上述那樣的雙軸延伸，能夠使強度增大一些。
[0038]另外，PLLA通過基于延伸等的分子的取向處理來產(chǎn)生壓電性，不需要如PVDF等其它聚合物、壓電陶瓷那樣進行轉(zhuǎn)態(tài)處理(Polling process)。即，不屬于強磁性體的PLLA的壓電性不是像PVDF、PZT等強磁性體那樣通過離子的極化而發(fā)現(xiàn)的，而是出自分子特征構(gòu)造即螺旋構(gòu)造。因此，在PLLA不產(chǎn)生在其它強介電性的壓電體中產(chǎn)生的熱電性。并且，在PVDF等中，能夠看見經(jīng)時性的壓電常數(shù)的變動，并且存在根據(jù)情況而壓電常數(shù)顯著降低的情況，但PLLA的壓電常數(shù)隨時間經(jīng)過極其穩(wěn)定。因此，不受周圍環(huán)境的影響，能夠高靈敏度地檢測按壓以及按壓松弛所帶來的位