按壓檢測(cè)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)操作面被壓入時(shí)的按壓力的按壓檢測(cè)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，設(shè)計(jì)出各種檢測(cè)操作者對(duì)操作面進(jìn)行操作的操作檢測(cè)傳感器。作為操作檢測(cè)傳感器，雖然存在靜電容量方式、熱電阻方式、壓電聲學(xué)方式、紅外線傳感器方式等，但是在檢測(cè)針對(duì)操作面的按壓力的情況下，有需要設(shè)置與這些不同的按壓檢測(cè)傳感器。
[0003]在專利文獻(xiàn)1記載有一種觸摸式輸入裝置，該觸摸式輸入裝置具備:作為操作檢測(cè)傳感器的觸摸屏、檢測(cè)操作面的壓入的壓敏式傳感器。在專利文獻(xiàn)1的觸摸式輸入裝置中，壓敏式傳感器被配置于觸摸屏的下側(cè)的面(與操作面相反側(cè)的面)，且具有與觸摸屏相等的面積。另外，在專利文獻(xiàn)1的觸摸式輸入裝置中，在觸摸屏的操作面?zhèn)扰渲糜斜Ｗo(hù)層。
[0004]在專利文獻(xiàn)2記載有一種操作輸入裝置，該操作輸入裝置在平板狀的壓電體的兩面形成了矩陣狀的電極。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5 — 61592號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006 - 163618號(hào)公報(bào)
[0007]然而，在上述的各現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成中，會(huì)產(chǎn)生如以下所述那樣的問(wèn)題。
[0008]在專利文獻(xiàn)1記載的觸摸式輸入裝置中，由操作者向操作面的壓入經(jīng)由保護(hù)膜以及觸摸屏被壓敏式傳感器檢測(cè)。因此，存在無(wú)法可靠地檢測(cè)按壓力的情況。并且，將該觸摸式輸入裝置安裝于便攜終端時(shí)，一般將由玻璃等形成的具有剛性的部件安裝于操作面。該情況下，導(dǎo)致更加難以可靠地檢測(cè)按壓力。
[0009]另外，在專利文獻(xiàn)2記載的操作輸入裝置中，因?yàn)槔糜删€狀電極形成的矩陣狀的電極檢測(cè)因壓入而產(chǎn)生的電荷，所以存在無(wú)法可靠地檢測(cè)按壓力的情況。并且，將該觸摸式輸入裝置安裝于便攜終端時(shí)，一般將由玻璃等形成的具有規(guī)定的剛性的部件安裝于操作面。該情況下，與專利文獻(xiàn)1記載操作輸入裝置相同，導(dǎo)致更加難以可靠地檢測(cè)按壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠更可靠地檢測(cè)按壓力的按壓檢測(cè)傳感器。
[0011]本發(fā)明的按壓檢測(cè)傳感器以下面的結(jié)構(gòu)為特征。按壓檢測(cè)傳感器具備:一主面成為操作面的板部件、平膜狀的壓電傳感器以及安裝部件。安裝部件由粘著劑形成。平膜狀的壓電傳感器被安裝于板部件的另一主面，并具有包含壓電膜以及形成于該壓電膜的兩主面的檢測(cè)用電極的結(jié)構(gòu)。平膜狀的壓電傳感器通過(guò)安裝部件被安裝于板部件。平膜狀的壓電傳感器是具有長(zhǎng)邊方向和短邊方向的形狀，長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度是短邊方向的長(zhǎng)度的2.5倍以上。
[0012]在該結(jié)構(gòu)中，根據(jù)板部件的操作面被壓入時(shí)所產(chǎn)生的板部件的應(yīng)變，壓電膜有效地發(fā)生應(yīng)變、電荷。此時(shí)，通過(guò)使用本構(gòu)成，從而不存在電荷變成0的按壓位置，能夠可靠地檢測(cè)因按壓使壓電膜產(chǎn)生的電荷。
[0013]另外，在本發(fā)明的按壓檢測(cè)傳感器中，優(yōu)選安裝部件的彈性常數(shù)在106Pa以下。
[0014]在該結(jié)構(gòu)中，能夠更可靠地防止電荷變成0。由此，能夠更可靠地檢測(cè)按壓力。
[0015]另外，在本發(fā)明的按壓檢測(cè)傳感器中，板部件是具有長(zhǎng)邊方向和短邊方向的形狀，優(yōu)選壓電傳感器被安裝于板部件，以便板部件的短邊方向沿著該壓電傳感器的長(zhǎng)邊方向。此外，板部件的形狀例如是矩形狀。另外，優(yōu)選壓電傳感器的安裝位置是板部件的長(zhǎng)邊方向的一端附近。
[0016]在該結(jié)構(gòu)中，壓電傳感器被安裝在易于感知板部件的操作面被按壓時(shí)的應(yīng)變的位置。由此，能夠更可靠地檢測(cè)按壓力。
[0017]另外，在本發(fā)明的按壓檢測(cè)傳感器中，用于壓電傳感器的壓電膜優(yōu)選包含聚乳酸。
[0018]在該結(jié)構(gòu)中，根據(jù)板部件的操作面被按壓時(shí)的應(yīng)變，產(chǎn)生基于聚乳酸的壓電應(yīng)變常數(shù)d14的電荷。由于聚乳酸通過(guò)面方向的伸縮而產(chǎn)生電荷，所以能夠提高來(lái)自板部件的應(yīng)變的按壓力的檢測(cè)精度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠地檢測(cè)向操作面的按壓力。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的按壓檢測(cè)傳感器的俯視圖以及側(cè)面剖視圖。
[0021]圖2是表示在安裝部件使用了粘著劑的情況下的應(yīng)變的傳導(dǎo)方式的概念圖。
[0022]圖3是表示在使壓電傳感器(壓電膜)的長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度變化的情況下的壓電傳感器發(fā)生的應(yīng)變的大小的變化的圖。
[0023]圖4是表示根據(jù)按壓位置而導(dǎo)致傳感器輸出的變化的圖。
[0024]圖5是表示根據(jù)壓電膜的長(zhǎng)寬比而導(dǎo)致傳感器輸出的變化的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的按壓檢測(cè)傳感器進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的按壓檢測(cè)傳感器的俯視圖以及側(cè)面剖視圖。在圖1中，表示如俯視圖所不的A — A剖視圖。
[0026]按壓檢測(cè)傳感器1具備壓電傳感器11、板部件20以及安裝部件30。壓電傳感器11具備壓電膜110、檢測(cè)用電極111、112。
[0027]壓電膜110由聚乳酸(PLA)形成、更具體而言由L型聚乳酸(PLLA)形成，形成為寬度(短邊方向的長(zhǎng)度)LSp比長(zhǎng)度(長(zhǎng)邊方向的長(zhǎng)度)LLp短的長(zhǎng)尺狀的平膜。此外，雖然壓電膜110是這樣的長(zhǎng)尺狀的矩形，但只要是具有長(zhǎng)邊方向和短邊方向的形狀即可。例如，壓電膜110也可以是長(zhǎng)圓形、橢圓形、將矩形的角部去角那樣的構(gòu)造等多角形、部分帶有圓形的形狀。
[0028]壓電膜110的分子的取向方向900相對(duì)于壓電膜110的長(zhǎng)邊方向以及短邊方向呈45°。換言之，壓電膜110的單軸拉伸方向相對(duì)于壓電膜的長(zhǎng)邊方向以及短邊方向大致呈45。。
[0029]此外，由本實(shí)施方式的說(shuō)明例示的壓電膜的尺寸為，LLp:60mm、LSp:6mm，板部件的尺寸為，LL:80mm、LS:60mmo
[0030]這里，對(duì)形成壓電膜110的PLLA的特性進(jìn)行說(shuō)明。
[0031]PLLA由手性高分子形成。對(duì)PLLA而言，主鏈具有螺旋結(jié)構(gòu)。對(duì)PLLA而言，分子在被單軸拉伸的方向取向，根據(jù)該分子的取向而具有壓電性。而且，通過(guò)在壓電膜110發(fā)生應(yīng)變，被單軸拉伸的PLLA產(chǎn)生電荷。這里，在壓電膜110發(fā)生的應(yīng)變是指壓電膜110沿規(guī)定方向伸長(zhǎng)。此時(shí)，產(chǎn)生的電荷量由壓電膜110的應(yīng)變量決定。被單軸拉伸的PLLA的壓電常數(shù)屬于在高分子中非常高的種類。例如，通過(guò)調(diào)整延伸條件、熱處理?xiàng)l件、添加物的配合等條件，PLLA的壓電應(yīng)變常數(shù)d14可以得到10?20pC/N這樣的高數(shù)值。
[0032]此外，優(yōu)選壓電膜110的延伸比是3?8倍左右。通過(guò)在延伸后實(shí)施熱處理，促進(jìn)了聚乳酸的延伸鏈結(jié)晶的結(jié)晶化，從而壓電常數(shù)提高。此外，在雙軸延伸的情況下，通過(guò)使每個(gè)軸的延伸比不同，能夠得到與單軸拉伸相同的效果。例如對(duì)于壓電常數(shù)來(lái)說(shuō)，將某方向設(shè)為X軸，并沿該方向?qū)嵤?倍的延伸且沿與該軸正交的Y軸方向?qū)嵤?倍的延伸的情況能夠取得與沿X軸方向?qū)嵤┘s4倍的單軸拉伸的情況大致相同的效果。由于單純地單軸拉伸的膜容易沿延伸軸方向破裂，所以通過(guò)進(jìn)行如前所述的雙軸延伸，能夠增加一些強(qiáng)度。
[0033]另外，因?yàn)镻LLA通過(guò)基于延伸等的分子的取向處理而產(chǎn)生壓電性，所以不需要像PVDF等其他的聚合物、壓電陶瓷那樣進(jìn)行轉(zhuǎn)態(tài)處理。S卩，不屬于鐵電體的PLLA的壓電性不是如PVDF、PZT等鐵電體那樣通過(guò)離子的極化而發(fā)現(xiàn)的性質(zhì)，而是由來(lái)于作為分子的特征結(jié)構(gòu)的螺旋結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。因此，對(duì)PLLA而言，不產(chǎn)生由其他的鐵電性的壓電體產(chǎn)生的熱電現(xiàn)象。并且，雖然可觀察到PVDF等隨著時(shí)間變化壓電常數(shù)的變動(dòng)，有時(shí)根據(jù)情況壓電常數(shù)顯著地降低，但PLLA的壓電常數(shù)隨著時(shí)間變化極其穩(wěn)定。因此，輸出電荷量不受周圍環(huán)境的影響。
[0034]檢測(cè)用電極111被形成在壓電膜110的一方的平板面(主面)的大致整面。檢測(cè)用電極112被形成在壓電膜110的另一方的平板面(主面)的大致整面。優(yōu)選檢測(cè)用電極111、112使用以聚噻吩、聚苯胺為主成分的有機(jī)電極、ΙΤ0、Ζη0、銀納米線，碳納米管、石墨烯等無(wú)機(jī)電極的任意一種。通過(guò)使用這些材料，能夠形成透光性高的導(dǎo)體圖案。
[0035]板部件20形成為正交的一個(gè)方向(y方向)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)L、另一個(gè)方向(x方向)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)S的矩形狀，并具有規(guī)定的厚度。板部件20由具有一定程度的剛性的材料形成，例如由玻璃的平板形成。板部件20具備一主面201和另一主面202，板部件20的長(zhǎng)度LS方向的一端是端邊211，另一端是端邊212。板部件20的長(zhǎng)度LL方向的一端是端邊221，另一端是端邊222。此外，雖然板部件20是這樣的矩形，但是本申請(qǐng)發(fā)明的大致矩形是指包括例如將矩形的角部去角得到的那樣的構(gòu)造等多角形、部分帶有圓形的形狀。
[0036]板部件20借助未圖示的框體等，外周圍被固定。因此，若作為一主面的操作面由操作者等壓入，則以將壓入位置作為中心越靠近外周位移量越小的方式，板部件20以壓入位置朝與操作面正交的方向位移的形式彎曲。
[0037]包含壓電膜110的壓電傳感器11被配置于板部件20的長(zhǎng)邊方向(圖1的y方向)的一端即端邊221附近。此時(shí)，壓電傳感器11被配置于板部件20，以便該壓電傳感器11的長(zhǎng)邊方向沿著板部件20的短邊方向(圖1的X方向)。這里，這樣被配置為沿著的方式不只是壓電傳感器11的長(zhǎng)邊方向與板部件20的短邊方向平行的方式，還包含稍微平行的方式。其中，優(yōu)選壓電傳感器11的長(zhǎng)邊方向與板部件20的短邊方向平行。另外，壓電傳感器11被配置成該壓電傳感器11的平板面與板部件20的主面平行。壓電傳感器11被配置于板部件20的與操作面相反側(cè)的另一主面。
[0038]壓電傳感器11經(jīng)由安裝部件30被安裝于板部件20。更具體而言，壓電傳感器11的檢測(cè)用電極111側(cè)的面經(jīng)由安裝部件30被安裝于板部件20的另一主面。此時(shí)，安裝部件30被設(shè)置于壓電傳感器11與板部件20抵接的大致整面。
[0039]在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于壓電傳感器11被安裝于板部件20，所以通過(guò)板部件20的操作面被壓入，使板部件20如上述那樣彎曲，從而該板部件20的彎曲經(jīng)由安裝部件30傳導(dǎo)至壓電傳感器11，壓電傳感器11的壓電膜110沿長(zhǎng)邊方向以及短邊方向伸長(zhǎng)。由此，在壓電膜110，沿長(zhǎng)邊方向以及短邊方向發(fā)生應(yīng)變，并根據(jù)該應(yīng)變而產(chǎn)生電荷。該電荷通過(guò)檢測(cè)用電極111、112向外部的檢測(cè)電路(未圖示)被取出，并能夠作為電壓檢測(cè)。此時(shí)，電荷量由上述那樣的壓電膜110的應(yīng)變量決定。并且，壓電膜110的應(yīng)變量由經(jīng)由安裝部件30傳導(dǎo)的板部件20的彎曲量決定，該彎曲量由操作面的按壓力決定。因此，通過(guò)測(cè)量從壓電傳感器11的檢測(cè)用電極111、112得到的電壓值，從而能夠檢測(cè)對(duì)操作面的按壓力。
[0040]這里，如上所述那樣，在壓電膜110的取向方向900相對(duì)于長(zhǎng)邊方向以及短邊方向大致呈45°的情況下，基于壓電膜110的長(zhǎng)邊方向的應(yīng)變與短邊方向的應(yīng)變所產(chǎn)生的電荷的極性相反。因此，也如在【背景技術(shù)】中記