CN106104825B - 双压电晶片型压电膜 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于,提供一种双压电晶片型压电膜,其不易受温度变化导致的热电噪声的影响,并且可以提供透明性高的触摸面板等。本发明提供一种双压电晶片型压电膜,其依次具有第1压电膜、粘合剂层或粘接剂层、以及第2压电膜,上述第1压电膜和上述第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,并且具有90%以上的全光线透射率以及8%以下的总雾度。

Description

双压电晶片型压电膜
技术领域
本发明涉以及一种双压电晶片型压电膜。
背景技术
目前,提出了具有压电体的触摸面板。将压电体进行按压时,压电体产生与按压时的变形的时间性变位相应的电压。在专利文献1中公开有:利用该性质,在具有压电体的触摸面板中,不仅能够检测触摸位置,还能够检测向触摸面板的按压力(即,按压的强弱)的技术。另外,在作为压电体使用热电体的情况下,由于热电体的压电常数比较高,所以可以提高按压力的检测灵敏度。
并且,在专利文献2中,作为压电膜,公开有触摸面板用或触摸压检测用的极化偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-163619号公报
专利文献2:日本特开2011-222679号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在使用热电体的触摸面板中,若在热电体产生温度变化,则产生热电效果引起的电压,其成为噪声输出(热电噪声)。因此,有可能由于环境温度的变化而导致触摸面板进行误操作。因此,要求提供抑制热电噪声的产生的触摸面板。
另一方面,近年来,对触摸面板中所使用的部件要求高度的透明性。
本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于,提供一种双压电晶片型压电膜,其不易受温度变化导致的热电噪声的影响,并且可以提供透明性高的触摸面板等。
用于解决课题的方法
本发明人等进行深入研究的结果发现,通过如下的双压电晶片型压电膜可以解决上述课题,直至完成了本发明。上述双压电晶片型压电膜依次具有:
第1压电膜、
粘合片或粘接剂层、以及
第2压电膜,
上述第1压电膜和上述第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,
并且具有90%以上的全光线透射率以及8.0%以下的总雾度值。
本发明包括以下的方案。
项1.一种双压电晶片型压电膜,其依次具有:
第1压电膜、
粘合片或粘接剂层、以及
第2压电膜,
上述第1压电膜和上述第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,
并且具有90%以上的全光线透射率以及8.0%以下的总雾度值。
项2.项1的双压电晶片型压电膜,其中,上述粘合片或粘接剂层具有0.1MPa以上的储存弹性模量、0.6%以下的内部雾度值以及30μm以下的厚度。
项3.项1或2所记载的双压电晶片型压电膜,其中,上述第1压电膜和上述第2压电膜为极化偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物压电膜,具有92%以上的全光线透射率、0.6%以下的内部雾度值、40μm以下的厚度,
并且上述粘合剂层或上述粘接剂层具有15μm以下的厚度。
项4.一种输入装置,其具有项1~3中任一项所记载的双压电晶片型压电膜。
项5.一种扬声器,其具有项1~3中任一项所记载的双压电晶片型压电膜。
项6.一种电子设备,其具有项4所记载的输入装置或项5所记载的扬声器。
发明的效果
本发明的双压电晶片型压电膜不易受温度变化导致的热电噪声的影响,并且可以提供透明性高的触摸面板等。
附图说明
图1是表示本发明的双压电晶片型压电膜的一方案的概要的剖面图。
图2是压电性以及热电性的测定方法的装配的说明图。
图3是压电性以及热电性的测定方法的说明图。
具体实施方式
用语的含义
本说明书中,“触摸位置”的“检测”是指触摸位置的确定,另一方面,“触摸压”的“检测”是指按压的有无、速度、大小(强弱)或它们的变化、或者它们的组合的确定。
本说明书中,用语“触摸”包括:接触、被接触、按压、被按压、以及接触。
本说明书中,用语“极化”是指表面赋予了电荷。即,极化膜可以为驻极体。
双压电晶片型压电膜
本发明的双压电晶片型压电膜依次具有:
第1压电膜、
粘合片或粘接剂层、以及
第2压电膜,
上述第1压电膜和上述第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,
并且具有90%以上的全光线透射率以及8.0%以下的总雾度值。
本发明的双压电晶片型压电膜为层叠体。
本发明的双压电晶片型压电膜具有的第1压电膜和第2压电膜为单层压电膜。在此,用语“单层压电膜”是指利用粘合片或粘接剂层贴合成的层叠体以外的压电膜,以与双压电晶片型压电膜区别的目的使用。
本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的第1压电膜优选为有机压电膜。该“有机压电膜”是由作为有机物的聚合物形成的膜(聚合物膜)。作为该“有机压电膜”,可列举例如:极化偏氟乙烯系聚合物膜、奇数链尼龙压电膜以及聚乳酸。该“有机压电膜”可以含有该聚合物以外的成分。该“有机压电膜”包含由该聚合物构成的膜、以及在该聚合物中分散有无机物的膜。
本发明的压电膜中的该聚合物的含量优选为80质量%以上,更优选为85质量%以上,进一步优选为90质量%。该含量的上限没有特别限制,例如可以为100质量%,也可以为99质量%。
该聚合物优选为偏氟乙烯系聚合物。
本发明的压电膜优选由极化偏氟乙烯系聚合物膜构成。
本说明书中,作为“偏氟乙烯系聚合物膜”的例子,可列举:偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物膜、偏氟乙烯/三氟乙烯共聚物膜以及聚偏氟乙烯膜。
上述偏氟乙烯系聚合物膜优选为偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物膜。
该“偏氟乙烯系聚合物膜”可以在树脂膜中含有通常所使用的添加剂。
该“偏氟乙烯系聚合物膜”是由偏氟乙烯系聚合物构成的膜,含有偏氟乙烯系聚合物。
作为该“偏氟乙烯系聚合物”的例子,可列举:
(1)偏氟乙烯和能够与其共聚的1种以上的单体的共聚物;以及
(2)聚偏氟乙烯。
作为该“(1)偏氟乙烯和能够与其共聚的1种以上的单体的共聚物”中的“能够与其共聚的单体”的例子,可列举:三氟乙烯、四氟乙烯、六氯丙烯、氯三氟乙烯以及氟乙烯。
该“能够与其共聚的1种以上的单体”或其中的1种优选为四氟乙烯。
作为该“偏氟乙烯系聚合物”的优选的例子,可列举偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物。
该“偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物”在不显著地损害与本发明有关的性质的限度内可以含有来自偏氟乙烯和四氟乙烯以外的单体的重复单元。
上述“(1)偏氟乙烯和能够与其共聚的1种以上的单体的共聚物”含有来自偏氟乙烯的重复单元50摩尔%以上(优选60摩尔%以上)。
上述“偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物”中的(来自四氟乙烯的重复单元)/(来自偏氟乙烯的重复单元)的摩尔比优选为5/95~36/64的范围内,更优选为15/85~25/75的范围内,进一步优选为18/82~22/78的范围内。
上述“偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物”在不显著地损害与本发明有关的性质的限度内可以含有来自偏氟乙烯和四氟乙烯以外的单体的重复单元。通常,这种重复单元的含有率为10摩尔%以下。这种单体如果可以与偏氟乙烯单体、四氟乙烯单体共聚,则没有限定,作为其例子,可列举:
(1)氟单体(例如,氟乙烯(VF)、三氟乙烯(TrFE)、六氯丙烯(HFP)、1-氯-1-氟-乙烯(1,1-CFE)、1-氯-2-氟-乙烯(1,2-CFE)、1-氯-2,2-二氟乙烯(CDFE)、氯三氟乙烯(CTFE)、三氟乙烯基单体、1,1,2-三氟丁烯-4-溴-1-丁烯、1,1,2-三氟丁烯-4-硅烷-1-丁烯、全氟烷基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟丙基乙烯基醚(PPVE)、全氟丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基丙烯酸酯);以及
(2)烃系单体(例如,乙烯、丙烯、马来酸酐、乙烯基醚、乙烯基酯、烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸系单体、甲基丙烯酸系单体、乙酸乙烯酯。
第1压电膜的全光线透射率优选为91%以上,更优选为93%以上。该全光线透射率的上限没有限定,第1压电膜的全光线透射率通常为99%以下。
本说明书中,“全光线透射率”基于ASTM D1003,通过使用雾度计NDH7000SP CU2II(制品名)(日本电饰)或其等同品的光透射性试验而得到。
第1压电膜的总雾度值优选为6.0%以下,更优选为4.0%以下,进一步优选为3.0%以下,更进一步优选为1.5%以下。该总雾度值越低越优选,其下限没有限定,第1压电膜的总雾度值通常为0.1%以上。
本说明书中,“总雾度值”(total haze)按照ASTM D1003,通过使用HAZE-GARD II(制品名)(东洋精机制作所)或其等同品的雾度(HAZE、浑浊度)试验而得到。
第1压电膜的内部雾度值优选为6.0%以下,更优选为4.0%以下,进一步优选为3.0%以下,更进一步优选为2.0%以下,特别优选为1.5%以下,更特别优选为1.0%以下,更进一步特别优选为0.8%以下,更进一步特别优选为0.6%以下,最优选为0.4%以下。该内部雾度值越低越优选,其下限没有限定,第1压电膜的内部雾度值通常为0.1%以上。
本说明书中,“内部雾度值”(inner haze)通过在上述总雾度值的测定方法中,在玻璃制槽中放入水,其中插入膜,测定雾度值,从而得到。
第1压电膜的外部雾度值优选为3.0%以下,更优选为1.5%以下,进一步优选为1.0%以下。该外部雾度值越低越优选,其下限没有限定,本发明的压电膜的外部雾度值通常为0.1%以上。
本说明书中,“外部雾度值”(outer haze)通过从膜的总雾度值减去内部雾度值计算得出。
第1压电膜的压电特性(d33)优选为40~0.1pC/N的范围内,更优选为30~1pC/N的范围内,进一步优选为20~2pC/N的范围内。
本说明书中,单膜压电膜的压电特性(d33)使用d33计(PM300,Piezo test.Ltd)或其等同品进行测定。
第1压电膜的机电耦合系数通常为0.1~0.01的范围内,优选为0.09~0.02的范围内,更优选为0.08~0.03的范围内。
第1压电膜的机电耦合系数的变化率需要为10%以下,优选为8%以下,更优选为6%以下。
本说明书中,有时将机电耦合系数简称为kt。
压电膜的“机电耦合系数”(kt)是在压电膜的两侧形成Al蒸镀电极,对压电膜的规定部位切出13mm的圆板,使用Impedance Analyzer(惠普公司,4194A)或其等同品进行测定,通过H.Ohigashi等“The application of ferroelectric polymer,Ultrasonictransducers in the megahertz range”中记载的方法计算得出。
本说明书中,如果没有特别记载,“机电耦合系数的变化率”为以85℃进行10小时加热时的机电耦合系数的变化率。
该“机电耦合系数的变化率”通过实施
(1)测定压电膜的机电耦合系数(加热前的kt)、
(2)将压电膜在空气中以85℃加热10小时、
(3)将压电膜在室温下放置,从而冷却至室温、以及
(4)测定上述加热以及上述冷却后的压电膜的机电耦合系数(加热后的kt),
将所测定的“加热前的kt”以及“加热后的kt”导入下式中,从而确定。
机电耦合系数的变化量(%)=
((加热后的kt-加热前的kt)/加热前的kt)×100
机电耦合系数的变化率(%)=|机电耦合系数的变化量(%)|
本说明书中,“室温”为15~35℃的范围内的温度。
第1压电膜的厚度优选为40μm以下。第1压电膜的厚度例如为0.5~100μm的范围内,为0.8~50μm的范围内、0.8~40μm的范围内、3~100μm的范围内、3~50μm的范围内、3~40μm的范围内、3~30μm的范围内、3~25μm的范围内、或5~20μm的范围内。
第1压电膜优选由极化偏氟乙烯系聚合物膜构成;
按照JIS K7105测定的黄色度YI值为4以下;
按照JIS K7105测定的L*a*b*色品图中的L*为85以上,a*为0.5以上,以及b*为1.5以下。
通过示出这样的YI值以及L*、a*和b*,能够抑制色彩,在用于触摸面板等时,能够制成显示装置的视认性高的压电膜。
上述第1压电膜的按照JIS K7105测定的黄色度YI值优选为4以下,更优选为3以下。另外,YI值的下限没有特别限定,通常为0.1左右。
压电膜的YI值可以通过按照JIS K7105的测定方法,利用日本电色工业社制SZ西格马90测定器,使用C/2光源,在室温、正常相对湿度的条件下进行测定。
上述第1压电膜的按照JIS K7105测定的L*a*b*色品图中的L*优选为85以上,更优选为90以上。另外,L*的上限没有特别限定,通常为99左右。
上述第1压电膜的按照JIS K7105测定的L*a*b*色品图中的a*优选为0.5以下,更优选为0.1以下。另外,a*的下限没有特别限定,通常为0.01左右。
上述第1压电膜的按照JIS K7105测定的L*a*b*色品图中的b*优选为1.5以下,更优选为1.3以下。另外,b*的下限没有特别限定,通常为0.8左右。
压电膜的L*、a*以及b*可以通过按照JIS K7105的测定方法,利用日本电色社制SZ西格马90测定器,在常温、正常相对湿度的条件下,使用C/2光源进行测定。
上述第1压电膜的延迟值优选为1~20nm。通过将延迟值设为上述的范围,可以更进一步抑制压电膜的色彩。
上述第1压电膜的延迟值可以使用大塚电子株式会社制RETS4200RV,通过照射550nm的光的条件进行测定。
上述第1压电膜优选为使用满足选自后述条件(1)~(3)中的至少1个的条件的聚合物来制造的膜,更优选为使用满足后述条件(1)~(3)全部的条件的聚合物来制造的膜。
(1)表面活性剂的含量为100ppm以下;
(2)甲基纤维素的含量为6000ppm以下;
(3)金属的含量和离子的含量的合计为200ppm以下。
通过将上述第1压电膜设为上述的构成,可以将上述第1压电膜的YI值设为4以下,可以将L*a*b*色品图中的L*设为85以上,将a*设为0.5以上,并且将b*设为1.5以下。
在上述(1)中,表面活性剂在上述第1压电膜的制造时所使用的聚合物为通过乳剂聚合而聚合成的聚合物的情况下,通过使用残留有表面活性剂的聚合物来制造膜,由此包含在压电膜中。
上述表面活性剂的含量优选为100ppm以下。该表面活性剂的含量优选为50ppm以下。另外,表面活性剂的含量的下限没有特别限定,通过悬浮聚合来聚合聚合物时,通常为0ppm。
上述第1膜中的表面活性剂的含量可以利用Dionex社制DX500测定器,使聚合物悬浮于水之后,用超声波进行10分钟以上处理并测定提取了表面活性剂的水,从而进行检测。
在上述(2)中,甲基纤维素在上述第1压电膜的制造时所使用的聚合物为通过悬浮聚合而聚合成的聚合物的情况下,通过使用残留有聚合时所使用的甲基纤维素的聚合物来制造压电膜,由此包含在压电膜中。
上述甲基纤维素的含量优选为6000ppm以下。该甲基纤维素的含量更优选为5000ppm以下。另外,甲基纤维素的含量的下限没有特别限定,通过乳剂聚合来聚合聚合物时,通常为0ppm,通过悬浮聚合来聚合聚合物时,通常为3000ppm以下左右。
压电膜中的甲基纤维素的含量可以利用Dionex社制DX500测定器使聚合物悬浮于水之后,用超声波进行10分钟以上处理并测定提取了甲基纤维素的水,从而进行检测。
在上述(3)中,金属和离子是通过乳剂聚合和悬浮聚合中的任一种聚合方法聚合成的聚合物均可以包含的成分,并可以通过使用该聚合物来制造上述第1压电膜,从而被包含在压电膜中。
上述金属的含量和离子的含量的合计优选为200ppm以下。该含量的合计更优选为100ppm以下。另外,上述金属的含量和离子的含量的合计的下限没有特别限定,通过乳剂聚合来聚合聚合物时,通常为30ppm左右,通过悬浮聚合来聚合聚合物时,通常为10ppm左右。
作为上述金属,没有特别限定,可列举例如Fe、Cr等。
另外,作为离子,没有特别限定,可列举例如SO4 2-、Cl等。
压电膜中的金属的含量可以通过利用Seiko Instruments社制SPS3000测定器,使压电膜燃烧之后,用0.1wt%稀盐酸提取金属,将其用该装置进行测定,从而进行检测。
另外,上述第1压电膜中的离子的含量可以通过将压电膜切细使其成为接近于粉末的状态,将其浸渍于水中,并实施1hr以上超声波处理,对提取了离子的水利用Dionex社制DX500测定器进行分析,从而进行测定。
第1以及第2压电膜的制造方法
第1以及第2压电膜例如可以通过如下制造方法来制造,上述制造方法包括以下工序:
工序A,对非极化的聚合物膜(例如,非极化的偏氟乙烯系聚合物膜)进行极化处理的;以及
其后的工序B,对极化聚合物膜(例如,极化偏氟乙烯系聚合物膜)进行热处理。
工序A(极化处理工序)
在工序A中,对非极化的聚合物膜进行极化处理。
工序A中所使用的“非极化的聚合物膜”例如可以通过浇铸法、热压法或溶融挤出法等公知的方法来制造。工序A中所使用的“非极化的聚合物膜”优选为用浇铸法制造的膜。
利用浇铸法的“非极化的聚合物膜”的制造方法例如为如下制造方法,上述方法包括以下工序:
(1)使聚合物(例如偏氟乙烯系聚合物)以及所要求的成分(例如,无机氧化物颗粒以及亲和性提高剂)溶解或分散于溶剂中而制备液态组合物的工序;
(2)将上述液态组合物流延(涂布)于基材上的工序;以及
(3)使上述溶剂气化,形成膜的工序。
液态组合物的制备中的溶解温度没有特别限定,若提高溶解温度,则能够促进溶解,因此而优选。但是,若溶解温度过高,则存在所得到的膜着色的倾向,因此,溶解温度优选为室温以上80℃以下。
另外,从防止上述着色的意义考虑,作为上述溶剂的优选例,可列举:酮系溶剂(例如,甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、丙酮、二乙基酮、二丙基酮)、酯系溶剂(例如,乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯)、醚系溶剂(例如,四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二噁烷)、以及酰胺系溶剂(例如,二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺)。这些溶剂可以单独使用或组合使用2种以上。作为上述溶剂,可以使用作为聚偏氟乙烯(PVDF)的溶解中通用的溶剂的酰胺系溶剂,溶剂中的酰胺系溶剂的含有率优选为50%以下。
向上述液态组合物的基材上的流延(涂布)基于刀涂方式、浇铸涂敷方式、辊涂方式、凹版涂敷方式、刮板涂敷方式、棒涂方式、气刀涂敷方式或缝口模头方式等惯用的方法进行即可。其中,从操作性容易的方面、所得到的膜厚度的偏差小的方面、生产率优异的方面考虑,优选为凹版涂敷方式或缝口模头方式。作为该基材,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
上述溶剂的气化可以通过加热等惯用的干燥方法实施。
上述溶剂的气化中的干燥温度可以根据溶剂的种类等而适当确定,通常为20℃~200℃的范围内,优选为40℃~170℃的范围内。
该干燥温度可以为一定温度,也可以使其变化。通过使干燥温度从低温(例如40~100℃)变化到高温(例如120~200℃),可以降低所得到的膜的雾度值。其可以通过例如将干燥区域分割成数区域,膜(或膜形成前的经流延的溶液)进入低温的区域并移动至高温的区域,从而实现。
具体而言,例如将干燥区域分割成50℃、80℃、120℃以及150℃的4区域,使膜从50℃的区域向150℃的区域连续地移动即可。
上述溶剂的气化中的干燥时间通常为1~600秒的范围内,优选为10~200秒的范围内。
工序A中所使用的“非极化的偏氟乙烯系聚合物膜”(以下,有时简称为“非极化膜”)优选为未拉伸的膜。另外,优选在该制造方法中也不对该非极化膜进行拉伸。即,第1以及第2压电膜优选为无拉伸的压电膜。
这样得到的第1以及第2压电膜,其厚度的均匀性高。具体而言,优选第1以及第2压电膜在膜整体每1cm见方测定10处得到的厚度的变动系数为平均膜厚的±20%以下。
工序A中所使用的非极化膜可以是在制膜后进行了热处理的膜。
工序A中所使用的非极化膜的厚度的确定根据希望得到的压电膜进行即可。
工序A的极化处理可以通过电晕放电处理等惯用的方法来进行。
工序A的极化处理优选通过电晕放电来进行。
在电晕放电中可以使用负电晕以及正电晕中的任一种,从非极化树脂膜的极化容易性的观点出发,优选使用负电晕。
电晕放电处理没有特别限定,例如可以通过如日本特开2011-181748号公报(上述专利文献2)所记载的那样对非极化膜使用线状电极实施施加;或对非极化膜使用针状电极实施施加,从而进行。
电晕放电处理的条件基于本发明所属的技术领域的常识适当设定即可。若电晕放电处理的条件过弱,则得到的压电膜的压电性有可能变得不充分,然而,若电晕放电处理的条件过强,则得到的压电膜有可能具有点状缺陷。
例如,在使用线状电极以辊对辊实施连续施加的情况下,因线状电极和非极化膜之间的距离、膜厚等而不同,例如为-15~-25kV的直流电场。处理速度例如为10~500cm/分钟。
作为其它方法,极化处理除电晕放电之外,还可以通过例如从非极化膜的两面用平板电极夹住并施加,从而实施。具体而言,例如,在从非极化膜的两面用平板电极夹住并实施施加的情况下,可以采用0~400MV/m(优选为50~400MV/m)的直流电场、以及0.1秒~60分钟的施加时间的条件。
工序B(热处理工序)
工序B可以在上述工序A之后实施。工序B中,对通过工序A的极化处理得到的极化偏氟乙烯系聚合物膜(以下,有时简称为极化膜。)进行热处理。
可以对上述极化膜或对工序A中完成了极化的部分进行工序B的热处理。即,可以一边实施工序A的极化处理、一边对结束了该极化处理的部分实施工序B的热处理。
热处理的方法没有特别限定,例如可以通过如下方法进行:用2张金属板夹持极化膜,加热该金属板;将极化膜的辊在恒温槽中进行加热;或在辊对辊方式的极化膜的生产中,加热金属辊,使极化膜与该经加热的金属辊接触;或将极化膜在经加热的炉中以辊对辊通过。此时,极化膜可以以单体进行热处理,或者也可以重叠在其它种类的膜或金属箔上制作成层叠膜,并对其进行热处理。尤其是在以高温进行热处理的情况下,后者的方法因极化膜中不易出现皱褶,因此优选。
上述热处理的温度有时因进行热处理的极化膜的种类而不同,优选为(进行热处理的极化膜的熔点-100)℃~(进行热处理的极化膜的熔点+40)℃的范围内。
上述热处理的温度具体而言优选为80℃以上,更优选为85℃以上,进一步优选为90℃以上。
另外,上述热处理的温度优选为170℃以下,更优选为160℃以下,进一步优选为140℃以下。
上述热处理的时间通常为10秒以上,优选为0.5分钟以上,更优选为1分钟以上,进一步优选为2分钟以上。
另外,上述热处理的时间的上限没有限定,通常上述热处理的时间为60分钟以下。
上述热处理的条件优选为90℃以上、1分钟以上。
本说明书中,膜的熔点是指使用差示扫描热量测定(DSC)装置,以10℃/分钟的速度升温时所得到的熔化热曲线中的极大值。
热处理后,将非极化聚合物膜冷却至规定温度。该温度优选为0℃~60℃的范围,可以为室温。冷却速度可以是缓冷,也可以是骤冷,从生产率方面考虑,优选为骤冷。骤冷例如可以通过送风等方法来实施。
在本发明的双压电晶片型压电膜中,第1压电膜以及第2压电膜利用粘合片或粘接剂层相互贴合。
就该粘合片而言,可以使第1压电膜以及第2压电膜相互贴合,则没有特别限定,可以由1或2个以上的层构成。即,该粘合片由1层构成时,该粘合片由粘合剂层构成,以及该粘合片由2个以上的层构成时,其两个外层为粘合剂层。该粘合片由3个以上的层构成时,该粘合片可以具有基材层作为内层。
该粘合片中的基材层是透明的膜即可,优选可以是例如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、对聚苯硫或聚酰胺酰亚胺的膜。
该粘合片中的粘合剂层可以是含有丙烯酸系粘合剂作为粘合剂的层。
形成上述粘接剂层的粘接剂可以为丙烯酸系粘接剂。
在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的粘合剂层或粘接剂层优选为例如由含有将具有酯基(-COO-)的丙烯酸系单体的至少1种作为构成单元而具有的聚合物所形成的粘合剂层。作为具有酯基(-COO-)的丙烯酸系单体,可列举例如通式CH2=CR1-COOR2(式中,R1表示氢或甲基,R2表示碳数1~14的烷基。)表示的(甲基)丙烯酸烷基酯、以及含羟基的(甲基)丙烯酸酯等的(甲基)丙烯酸酯。
作为通式CH2=CR1-COOR2(式中,R1表示氢或甲基,以及R2表示碳数1~14的烷基。)表示的(甲基)丙烯酸烷基酯,具体而言,可列举:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯等,这些可以单独使用或并用两种以上。其中,优选使用(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正丁酯。
从粘合力的观点出发,(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基R2的碳数设为1~14。若烷基的碳数为15以上,则存在粘合力降低的可能性,因此不优选。该烷基R2优选碳数为1~12,优选碳数为4~12,更优选碳数为4~8。
另外,可以使用烷基R2的碳数为1~14的(甲基)丙烯酸烷基酯中,烷基R2的碳数为1~3或13~14的(甲基)丙烯酸烷基酯作为单体的一部分,但优选使用烷基R2的碳数为4~12的(甲基)丙烯酸烷基酯作为必需成分(例如50~100摩尔%)。
此外,这些烷基R2可以为直链,也可以为支链。
另外,在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的粘合剂层或粘接剂层还优选为例如由具有含有羟基的(甲基)丙烯酸酯的至少1种作为构成单元的聚合物所形成的粘合剂层或粘接剂层。作为含有羟基的(甲基)丙烯酸酯,可列举例如:(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟基丁酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、环己烷二甲醇单(甲基)丙烯酸酯等。另一方面,也可以为完全不含羧酸以及羟基的感压型的粘合层。由于羧酸可成为泛白的原因,因此,优选不含羧酸的粘合剂层或粘接剂层。
另外,从提高储存弹性模量的观点出发,在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的粘合剂层或粘接剂层还优选为例如由在上述的聚合物中导入有交联性部位的聚合物所形成的粘合剂层或粘接剂层。作为交联部位,可列举热交联、化学交联、紫外线交联等。优选为热交联或紫外线交联,作为紫外线交联性部位,可以采用通过紫外线照射激发而可以从(甲基)丙烯酸共聚物分子内的其它部分或其它(甲基)丙烯酸共聚物分子中夺去氢自由基的结构。作为这种结构,可列举例如:二苯甲酮结构、苄基结构、邻苯甲酰基苯甲酸酯结构、噻吨酮结构、3-香豆素酮(3-ケトクマリン)结构、2-乙基蒽醌结构、樟脑醌结构等。
在不显著地损害本发明的效果的限度内,这种粘合剂层或粘接剂层可以含有形成该层的粘合剂组合物或粘接剂组合物通常可以含有的添加剂。
本发明中所使用的粘合片或粘接剂层的储存弹性模量优选为0.08MPa以上,更优选为0.1MPa以上,进一步优选为0.12MPa以上。本发明中所使用的粘合片或上述粘接剂层的储存弹性模量的上限没有特别限定,本发明中所使用的粘合片或粘接剂层的储存弹性模量通常为0.9MPa以下。
本发明中所使用的粘合片或粘接剂层的内部雾度优选为0.6%以下,更优选为0.5%以下,进一步优选为0.4%以下。本发明中所使用的粘合片或上述粘接剂层的内部雾度的下限没有特别限定,本发明中所使用的粘合片或粘接剂层的内部雾度通常为0.01%以上。
本发明中所使用的粘合片或粘接剂层的厚度优选为30μm以下,更优选为15μm以下。本发明中所使用的粘合片或粘合剂的厚度优选为0.1μm以上,更优选为1μm以上。
在本发明的优选的一方案中,粘合片或粘接剂层具有0.1MPa以上的储存弹性模量、以及15μm以下的厚度。
作为在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的第2压电膜,可例示与上述第1压电膜同样的物质。
另外,作为在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的第2压电膜的优选的例子,可例示与上述第1压电膜的优选的例子同样的膜。
在本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的第2压电膜可以为与上述第1压电膜相同的膜,也可以为不同的膜。
第2压电膜的压电特性(d33)优选与上述第1压电膜的压电特性(d33)近似。具体而言,[第2压电膜的压电特性(d33)/第1压电膜的压电特性(d33)]之比优选为0.6~1.4,进一步优选为0.8~1.2的范围内。
在本发明的优选的一方案中,上述第1压电膜和上述第2压电膜为极化偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物压电膜,具有92%以上的全光线透射率、0.6%以下的内部雾度值以及40μm以下的厚度。第1压电膜和第2压电膜的膜厚可以不同。该情况下,薄的压电膜优选位于通过触摸等而被弯曲时的外侧。
在本发明的优选的一方案中,
上述第1压电膜和上述第2压电膜为极化偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物压电膜,具有92%以上的全光线透射率、0.6%以下的内部雾度值以及40μm以下的厚度,并且
上述粘合片或上述粘接剂层具有0.1MPa以上的储存弹性模量以及15μm以下的厚度。
本发明的双压电晶片型压电膜可以通过双压电晶片型压电膜的惯用的制作方法来制造。
本发明的双压电晶片型压电膜可以通过例如使因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,在第1压电膜上贴附粘合片、接下来在该粘合片上贴附第2压电膜,从而制造。将粘合片、涂布有粘合剂的膜贴合时,既可以将制成片状的物体彼此进行贴合,也可以以辊对辊连续进行贴合。作为贴合时的压力,优选在压电膜中没有看到变形的程度的压力。另外,可以在贴附时进行加热。
本发明的双压电晶片型压电膜另外可以通过例如如下方法制造:使因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,在第1压电膜的表面涂布粘接剂组合物,在其上配置第2压电膜。
本发明的双压电晶片型压电膜的全光线透射率为90%以上,优选为91%以上,更优选为92%以上。本发明的双压电晶片型压电膜的全光线透射率的上限没有限定,本发明的双压电晶片型压电膜的全光线透射率通常为99%以下。
本发明的双压电晶片型压电膜的总雾度值为8.0%以下,优选为6.0%以下,更优选为4.0%以下。本发明的双压电晶片型压电膜的总雾度值的上限没有限定,本发明的双压电晶片型压电膜的总雾度值通常为0.2%以上。
本发明的双压电晶片型压电膜的厚度优选为5~300μm的范围内,更优选为10~120μm的范围内,进一步优选为15~90μm的范围内。
本发明的双压电晶片型压电膜的压电性优选用将负荷设为300g时的后述的测定法为30~1500mV的范围内,更优选为50~1200mV的范围内,进一步优选为100~1000mV的范围内。
本发明的双压电晶片型压电膜的压电性通过以下方法进行测定。
(双压电晶片型压电膜的试样的准备)
如下准备适当的大小(例如,纵65mm×横35mm)的、贴附有作为透明电极的ITO(氧化铟锡)的试样,从而进行压电性的测定。
准备2张纵65mm×横35mm×厚度50μm的ITO电极,将其在纵65mm×横35mm的单层压电膜或双压电晶片型压电膜的上下,使用厚度10μm的透明粘合层(日荣化工制MHM-FED10)分别各贴附1张。
(双压电晶片型压电膜的压电性的测定)
双压电晶片型压电膜的压电性通过以下方法进行测定。
准备纵125mm×横60mm×厚度0.54mm的玻璃板,将其纵的两端15mm载置于丙烯酸树脂制的框上。
在该玻璃板的下面用厚度10mm的透明粘合层(日荣化工制MHM-FED10)贴附试样(纵65mm×横35mm的带ITO的双压电晶片型压电膜)。
图2表示该方案的概要。
在中心部用重物施加一定重量的负荷,测定所产生的压电信号。
所产生的压电信号的测定使用在图3表示概要的构成。
在此,作为示波器,使用日本数据系统UDS 5204S,用积分电路读取电压。
(双压电晶片型压电膜的热电性的测定)
以与热电性的测定相同的装配,在试体的中心部安装热电偶。
用热电偶读取温度变化,热电信号用与压电信号相同的装置读取电压。
使用干燥器对试样吹热风,在0.5~1分钟之间使温度从20℃上升至40℃,从而测定所产生的电压。
本发明的双压电晶片型压电膜的热电性优选为100mV以下,更优选为60mV以下,进一步优选为50mV以下。本发明的双压电晶片型压电膜的热电性的下限没有特别限定,本发明的双压电晶片型压电膜的热电性通常为1mV以上。
本发明的双压电晶片型压电膜的压电性/热电性之比(本说明书中,有时称为S/N比)优选为3以上,更优选为4以上,进一步优选为5以上,更进一步优选为10以上,特别优选为20以上,更特别优选为30以上,最优选为50以上。该S/N比的上限没有特别限定,该S/N比通常为100以下。
图1表示本发明的双压电晶片型压电膜的一方案。
双压电晶片型压电膜1依次具有:
第1压电膜11、
粘合剂层或粘接剂层12、以及
第2压电膜13,
上述第1压电膜11以及上述第2压电膜13配置成因温度上升而产生相同极性的电荷(阴(-)电荷))的面分别成为外侧。
在本发明的双压电晶片型压电膜1中发生温度变化时,第1压电膜11和第2压电膜13同样地升温,因此,在两个膜的外侧产生同样的电荷。因此,测定第1压电膜11的上面和第2压电膜13的下面的电位差时,热电性引起的电信号降低,可以选择性地得到压电性引起的电信号。
在本发明的双压电晶片型压电膜1中发生温度变化时,第1压电膜11和第2压电膜13同样地升温。另一方面,例如,施加图1的漏空箭头所示的按压时,第1压电膜11和第2压电膜13的变形不是同样的。因此,测定第1压电膜11的上面和第2压电膜13的下面的电位差时,热电性引起的电信号降低,可以选择性地得到压电性引起的电信号。
应用
压电面板
本发明的双压电晶片型压电膜可以用于压电面板(例如,触摸面板(优选能够检测触摸压的触摸面板))等。
具有本发明的双压电晶片型压电膜的触摸面板可以检测触摸位置以及触摸压这两者,抑制热电噪声的产生,并且透明性高。
本发明的双压电晶片型压电膜可以用于电阻膜方式以及静电容量方式等所有方式的触摸面板。
在本发明的双压电晶片型压电膜用于触摸面板时,不一定需要为了检测触摸位置以及触摸压这两者而使用,本发明的双压电晶片型压电膜也可以用于触摸位置或触摸压的任一种的检测。
具有本发明的双压电晶片型压电膜的压电面板具有本发明的双压电晶片型压电膜以及电极,优选依次具有:
第1电极(优选为透明电极)、
本发明的双压电晶片型压电膜、和
第2电极(优选为透明电极)。
第1电极直接或间接地配置于本发明的双压电晶片型压电膜的一个主面上,以及
第2电极直接或间接地配置于本发明的双压电晶片型压电膜的另一个主面上。
将具有本发明的双压电晶片型压电膜的压电面板(例如,触摸面板(优选能够检测触摸压的触摸面板))用手指等按压时,可以得到与本发明的双压电晶片型压电膜的变形的时间性变化相应的电信号,因此,如果使用该压电面板,则可以确定按压的有无、速度、大小(强弱)、或它们的变化、或它们的组合。在此,按压的大小(即,静压)可以使用上述电信号的积分值而确定。
本发明的双压电晶片型压电膜中所使用的第1第1压电膜以及第2压电膜可以具有热电性,但在本发明的双压电晶片型压电膜中,由于第1压电膜以及第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷(例如,正电荷和正电荷、或负电荷和负电荷)的面分别成为外侧,因此,在该压电面板(例如,触摸面板(优选能够检测触摸压的触摸面板))中,第1电极和第2电极中作为电信号得到本发明的双压电晶片型压电膜的2个主面之间的电位差时,热电性引起的电信号降低,可以选择性地得到压电性引起的电信号。
具有本发明的双压电晶片型压电膜的触摸面板可以用于输入装置以及触摸传感器装置。具有该触摸面板的输入装置(即,具有本发明的双压电晶片型压电膜的输入装置)可以进行基于触摸位置、触摸压、或这两者的输入(例如,基于笔压等按压的大小(强弱)的输入)。具有该触摸面板的输入装置以及触摸传感器装置可以具有位置检测部以及压力检测部。
该输入装置可以用于电子设备(例如,便携电话(例如智能手机)、便携信息终端(PDA)、平板PC、ATM、自动售票机、数字化仪、触摸垫片以及车载导航系统、FA(工厂自动化)设备等的触摸面板显示器(触摸面板监视器))。具有该输入装置的电子设备可以进行基于触摸位置、触摸压或这两者的操作以及动作(例如在画图软件中,根据笔压而改变屏幕中所显示的线的粗度等的操作)。
该触摸传感器装置可以用于电子设备(例如,碰撞传感器、机器人扫除机)。
该电子设备可以具备本发明的触摸输入装置、或本发明的触摸传感器装置,或者也可以由本发明的触摸输入装置、或本发明的触摸传感器装置构成。
另外,本发明的双压电晶片型压电膜可以根据电信号而发生变形并使空气振动,可以用于扬声器。该扬声器例如可以用于关于上述输入装置所例示的电子设备等。特别是由于本发明的双压电晶片型压电膜是透明的,因此,通过使用本发明的双压电晶片型压电膜,可以制动透明的扬声器。该透明的扬声器可以配置于便携电话(例如智能手机)、便携信息终端(PDA)以及平板PC等的显示器面。
实施例
以下,通过实施例,更详细地说明本发明,但本发明并不限定于此。
实施例1
压电膜的制备
(非极化膜的制备)
使偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物(TFE/VDF=20/80)溶解于甲基乙基酮(MEK),制备固体成分24wt%的涂料。
将得到的涂料用孔径3μm的深层褶裥式的过滤器进行过滤,使用金属型涂料机将过滤后的涂料流延(浇铸)于PET膜上,并进行干燥,制备厚度30μm、20μm、15μm以及10μm的各聚合物膜。
此时,通过如下方法来实施干燥,即,将干燥装置以1区域2m分割成4区域,将各自的干燥温度从入口侧设定为50℃、80℃、120℃、以及150℃,将各区域的通过速度设定为圆周速度8/分钟,使膜(或经流延的涂料)通过。将干燥后的聚合物膜从PET膜剥离。
(极化处理)
对于聚合物膜,用金属电极从上下夹持上述聚合物膜,对厚度30μm、20μm、15μm以及10μm的上述聚合物膜,在300kV/cm的条件下、以室温施加5分钟直流电压而进行极化,得到极化膜。
(热处理)
其后,将该极化膜以90℃、在热风干燥机中加热5分钟,接着在室温中放置而冷却至室温,得到单层压电膜。
对得到的单层压电膜,用上述的方法确定全光线透射率、雾度值(总雾度值、内部雾度值)、压电性(d33)以及热电性。将结果示于表1。
(全光线透射率)
全光线透射率基于ASTM D1003、通过使用雾度计NDH7000SP CU2II(制品名)(日本电饰)的光透射性试验进行测定。
(雾度值(外部雾度值、内部雾度值))
总雾度值基于ASTM D1003、通过使用雾度计NDH7000SP CU2II(制品名)(日本电饰)的光透射性试验进行测定。
内部雾度值通过在上述总雾度值的测定方法中,向玻璃制槽中放入水、其中插入膜、测定雾度值,从而得到。
(单膜压电膜的压电性(压电特性(d33))的测定)
单膜压电膜的压电性(压电特性(d33))使用d33计(PM300 Piezo test.Ltd)进行测定。
单膜压电膜的测定结果
[表1]
双压电晶片型压电膜的制作
在切成A4尺寸的单膜压电膜的带阳(+)电荷的一侧贴附粘合剂层,另一个单膜压电膜也将带阳(+)电荷的一侧贴附于粘合剂层,制作双压电晶片型压电膜。
粘合剂层的准备
就粘合剂层(无基材)而言,选定具有下述的物性的丙烯酸系粘合剂而准备。
A1:膜厚5μm、内部雾度0.3%、储存弹性模量0.2MPa
A2:膜厚10μm、内部雾度0.4%、储存弹性模量0.2MPa
A3:膜厚25μm、内部雾度0.5%、储存弹性模量0.2MPa
A4:膜厚40μm、内部雾度0.6%、储存弹性模量0.2MPa
其中,A4用于比较例。
B1:膜厚25μm、内部雾度0.4%、储存弹性模量0.05MPa
B2:膜厚25μm、内部雾度0.4%、储存弹性模量0.09MPa
B3:膜厚25μm、内部雾度0.4%、储存弹性模量0.65MPa
其中,B3用于比较例。
对得到的双压电晶片型压电膜,用与单膜压电膜同样的方法测定光学特性(全光线透射率、雾度值(总雾度值、内部雾度值))。
另外,用以下的方法测定压电性以及热电性。
将第1以及第2压电膜的厚度30μm的结果示于表2,并且将第1以及第2压电膜的厚度20μm、15μm以及10μm的结果示于表3。
(双压电晶片型压电膜的压电性以及热电性的测定)
如下准备贴附有作为透明电极的ITO(氧化铟锡)的试样,从而进行双压电晶片型压电膜的压电性以及热电性的试验。
准备2张纵65mm×横35mm×厚度50μm的ITO电极,将其在纵65mm×横35mm的双压电晶片型压电膜的上下,使用厚度10μm的透明粘合层(日荣化工制MHM-FED10)分别各贴附1张。
准备纵125mm×横60mm×厚度0.54mm的玻璃板,将其纵的两端15mm载置于丙烯酸树脂制的框上。
在该玻璃板的下面用厚度10mm的透明粘合层(日荣化工制MHM-FED10)贴附试样(纵65mm×横35mm的具有ITO的双压电晶片型压电膜)。
图2表示该方案的概要。
在中心部用重物施加一定重量的负荷,测定产生的压电信号。
产生的压电信号的测定使用图3中表示概要的构成。
在此,作为示波器,使用日本数据系统UDS 5204S,用积分电路读取电压。
(热电性)
通过与压电性的测定相同的装配,在试样的中心部安装热电偶。
用热电偶读取温度变化,热电信号用与压电信号相同的装置读取电压。
使用干燥器,对试样吹热风,测定在0.5~1分钟之间使温度从20℃上升至40℃而产生的电压。
[表2]
由该结果得知:粘合层厚时,热电性的解除不充分、以及压电信号自身变低,从而S/N比达不到3,不能得到充分的压电/热电性的比,不适于使用。另外,光学特性也差。
另外,若储存弹性模量低于0.08MPa,则压电信号变弱,不能得到充分的S/N比。
[表3]
若使膜厚变薄,则可以看到光学特性改善的倾向。另一方面,S/N比没有变化。
改变第1压电膜以及第2压电膜(表(图2中的试样的下侧)以及背面(图2中的试样的上侧)的压电膜)的厚度,同样地操作,测定全光线透射率、总雾度、压电性以及热电性。将结果示于表4。
[表4]
使表面以及背面的压电膜的厚度变化时,使两者的总计厚度变薄时,光学特性提高。另外,使背面的压电膜的厚度变薄时,压电信号提高。
工业上的可利用性
本发明的双压电晶片型压电膜例如可以用于能够检测触摸压的触摸面板等压电面板。

Claims (6)

1.一种双压电晶片型压电膜,其特征在于,依次具有:
第1压电膜、
粘合剂层或粘接剂层、以及
第2压电膜,
所述第1压电膜和所述第2压电膜配置成因温度上升而产生相同极性的电荷的面分别成为外侧,
所述粘合剂层或粘接剂层具有0.1MPa以上的储存弹性模量、0.6%以下的内部雾度值以及30μm以下的厚度,
并且,所述双压电晶片型压电膜具有90%以上的全光线透射率以及8.0%以下的总雾度。
2.如权利要求1所述的双压电晶片型压电膜,其特征在于:
所述第1压电膜和所述第2压电膜为极化偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物压电膜,具有92%以上的全光线透射率、0.6%以下的内部雾度以及40μm以下的厚度,
并且所述粘合剂层或所述粘接剂层具有15μm以下的厚度。
3.一种压电面板,其特征在于:
具有权利要求1或2所述的双压电晶片型压电膜。
4.一种输入装置,其特征在于:
具有权利要求1或2所述的双压电晶片型压电膜。
5.一种扬声器,其特征在于:
具有权利要求1或2所述的双压电晶片型压电膜。
6.一种电子设备,其特征在于:
具有权利要求4所述的输入装置或权利要求5所述的扬声器。
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