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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Filmsensor,
der einen piezoelektrischen Film aufweist.
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Hintergrundtechnik
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Üblicherweise
wird ein piezoelektrischer Sensor, der einen piezoelektrischen Film
aufweist, der aus einem Polymermaterial gebildet ist, speziell aus
Polyvinylidenfluorid (PVDF), als Drucksensor verwendet zum Bestimmen
des Vorhandenseins/Nicht-Vorhandenseins eines Menschen, eines Tiers,
eines Objekts, etc., indem eine Last detektiert wird, die an einen
elastischen Träger angelegt wird, wie beispielsweise ein
Bett, eine Matte, eine Platte, etc. Wenn der piezoelektrische Sensor
als ein derartiger Drucksensor verwendet wird, wird, um den piezoelektrischen
Sensor präzise an der Lastdetektionsposition in dem Träger
anzuordnen, das piezoelektrische Element gebildet, damit seine Anordnungsform
relativ zu dem Träger passt, und dann werden Elektroden
und Drähte auf seinen Flächen bereitgestellt,
wodurch der Drucksensor vervollständigt wird.
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Gemäß einem
bekannten Beispiel eines derartigen piezoelektrischen Sensors wird
eine Silberpaste auf beide Flächen (Seiten) eines piezoelektrischen
Films angewendet, um eine Seite als Signalelektrode und die andere
Seite als Masseelektrode auszubilden (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Bei diesem piezoelektrischen Sensor sind auf der Signalelektrodenseite
des piezoelektrischen Films eine Isolationsschicht und eine Abschirmschicht
laminiert, und auf der Masseelektrodenseite des piezoelektrischen
Elements ist eine isolierende Schicht über ein Bondingmittel
bzw. Verbindungsmittel laminiert.
- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung „Kokai” Nr.
10-332509
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
dem piezoelektrischen Sensor, der in dem Patentdokument 1 offenbart
ist, haben jedoch, da dessen Herstellung ein Laminieren einer Mehrzahl
von Schichten mit sich bringt, wie beispielsweise des piezoelektrischen
Films, der Elektrodenschichten, der Abschirmungsschicht, der Bondingschicht, der
isolierenden Schichten, die Herstellungsschritte und Kosten derart
zugenommen, dass seine Herstellung als ein kommerzielles Produkt
nicht machbar ist. Ferner waren große Umstände
und Kosten notwendig für das präzise Positionieren
der Anschlussbereiche der jeweiligen Schichten während
des Laminierprozesses.
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Im
Fall des piezoelektrischen Sensors, der in dem Patentdokument 1
offenbart ist, werden darüber hinaus die Elektroden bereitgestellt,
indem eine Menge einer Silberpaste auf die Flächen des
piezoelektrischen Films, der aus einem Polyvinylidenfluorid (PVDF)
gebildet ist, direkt angewendet wird. Die Hitzebeständigkeitstemperatur
(obere Temperaturgrenze) von PVDF liegt jedoch bei 120°C
oder weniger. Wenn also die Silberpaste bei ihrer normalen Trocknungstemperatur
von ungefähr 150°C trocknet, kann die piezoelektrische
Eigenschaft von PVDF verschlechtert werden. Aus diesem Grund ist
es schwierig, Elektroden in einer stabilen Art und Weise in dem PVDF
per se zu bilden. Aufgrund einer Differenz einer Wärmeausdehnungsrate
können darüber hinaus ein Abblättern
und/oder ein Drahtbruch auftreten. Dies umfasst also einen Faktor,
der die Zuverlässigkeit beeinträchtigt.
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Die
vorliegende Erfindung ist aus Sicht der oben beschriebenen Nachteile
gemacht worden und ihre Aufgabe liegt in der Bereitstellung eines
piezoelektrischen Sensors, der eine einfache Simplifizierung seines
Montageprozesses erlaubt und auch eine hohe Zuverlässigkeit
hat.
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Zur
Lösung der oben genannten Aufgabe enthält gemäß einem
kennzeichnenden Merkmal eines piezoelektrischen Filmsensors, der
die vorliegende Erfindung betrifft, der piezoelektrische Sensor:
ein
Substrat, das eine Signalelektrode und eine Masseelektrode aufweist,
die auf dessen Oberfläche gebildet sind, wobei das Substrat
gefaltet ist, so dass sich die Signalelektrode und die Masseelektrode
in einer ebenen Ansicht überlappen;
einen piezoelektrischen
Film, der zwischen die Signalelektrode und die Masseelektrode, die
auf dem Substrat gebildet sind, eingefügt ist; und
eine
Bondingschicht bzw. Verbindungsschicht zum Verbinden des gefalteten
Substrats, um dadurch die Signalelektrode, die Masseelektrode und
den piezoelektrischen Film aneinander zu binden bzw. aneinander
zu heften.
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Bei
dem obigen Aufbau ist das Substrat derart gefaltet, dass die Signalelektrode
und die Masseelektrode, die auf einer Fläche von diesem
gebildet sind, sich in einer ebenen Ansicht überlappen,
und der piezoelektrische Film in Korrespondenz mit dem Bereich dieses
Substrats, wo die zwei Elektroden sich überlappen, angeordnet
ist. Mit diesem Aufbau kann der piezoelektrische Filmsensor einfach
hergestellt werden, indem zwei Elektroden auf einem einzelnen Substrat
im Voraus gebildet und dann das Substrat an dem Faltbereich gefaltet
wird. Folglich wird der Herstellungsprozess vereinfacht und die Herstellungskosten
können reduziert werden.
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Gemäß einem
weiteren charakteristischen Merkmal des piezoelektrischen Filmsensors,
der die vorliegende Erfindung betrifft, sind Anschlüsse
von beiden, der Signalelektrode und der Masseelektrode, in einer
konzentrierten Art und Weise in mindestens einem von einer Mehrzahl
von Bereichen des Substrats bereitgestellt, die durch das Falten
voneinander sektioniert sind.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau, wenn das Substrat während
des Montageprozesses gefaltet wird, ist eine gewisse Positionsfehlergröße
für die Signalelektrode und die Masseelektrode erlaubt.
Um Anschlüsse der zwei Elektroden in dem piezoelektrischen
Filmsensor zu bilden, werden gemäß dem obigen
Aufbau diese zwei Anschlüsse im Voraus in mindestens einem
Bereich von einer Mehrzahl von Bereichen gebildet, die durch das
Falten des Substrats voneinander sektioniert sind. Folglich tritt
während des Faltens des Substrats kein Positionierungsfehler zwischen
den Anschlüssen auf. Aus diesem Grund kann der Montageprozess
des piezoelektrischen Filmsensors signifikant vereinfacht und die
Herstellungskosten reduziert werden.
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Gemäß einem
weiteren charakteristischen Merkmal des piezoelektrischen Filmsensors,
der die vorliegende Erfindung betrifft, sind die Signalelektrode
und die Masseelektrode auf einer gleichen Fläche des Substrats
gebildet.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau kann die Bildung der Elektroden auf
nur einer Fläche des Substrats fertiggestellt werden. Folglich
wird der Schritt des Bildens der Elektroden vereinfacht und die
Herstellungskosten können weiter reduziert werden.
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Gemäß einem
noch weitern charakteristischen Merkmal des piezoelektrischen Filmsensors, der
die vorliegende Erfindung betrifft, ist auf der Rückseite
der Fläche, auf der die Signalelektrode gebildet ist, eine
zweite Masseelektrode gebildet.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau können beide Seiten der Signalelektrode
zwischen zwei Masseelektroden sandwichartig angeordnet werden. Infolgedessen
kann Rauschen von außen durch die zweite Masseelektrode
abgeschirmt werden, wodurch verhindert wird, dass es in die Signalelektrode eindringt.
Folglich ist es möglich, einen piezoelektrischen Filmsensor
mit hoher Empfindlichkeit bereitzustellen. Darüber hinaus,
da dieser Aufbau nur das im Voraus ausbilden der zweiten Masseelektrode
auf der Rückseite der Fläche erfordert, auf der
die Signalelektrode gebildet ist, und dann ein Falten des Substrats,
können gleichzeitig eine Empfindlichkeitsverbesserung und
eine Simplifizierung des Montageprozesses des piezoelektrischen
Sensors realisiert werden.
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Gemäß einem
noch weiteren charakteristischen Merkmal des piezoelektrischen Filmsensors, der
die vorliegende Erfindung betrifft, ist das Substrat an mindestens
zwei Bereichen gefaltet, damit die Signalelektrode zwischen die
Masseelektrode in der gleichen ebenen Ansicht sandwichartig angeordnet wird.
Dabei kann es sich natürlich bei der „Masseelektrode”,
die die Signalelektrode sandwichartig einschließt, um separate
Masseelektroden handeln, aber auch um eine gefaltete einzelne Masseelektrode.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau ist die Signalelektrode gegen externes
Rauschen abgeschirmt, da sie von der Masseelektrode sandwichartig
eingeschlossen wird. Folglich kann durch den extrem einfachen Montageprozess
des zweifachen Faltens des Substrats mit nicht so hoher Positionspräzision
ein piezoelektrischer Filmsensor mit hoher Empfindlichkeit hergestellt
werden.
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Gemäß einem
noch weiteren charakteristischen Merkmal des piezoelektrischen Filmsensors, der
die vorliegende Erfindung betrifft, sind Anschlüsse der
Signalelektrode und der Masseelektrode in einer konzentrierten Art
und Weise an dem gefalteten Bereich des Substrats bereitgestellt.
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Bei
dem oben beschriebenen Aufbau kann die Länge einer Elektrode,
die von einem anderen Bereich zu dem Anschluss, der an dem gefalteten Bereich
bereitgestellt ist, zu verlängern ist, kurz sein. Die Bildung
der Elektroden kann entsprechend in einer effizienten Art und Weise
durchgeführt werden.
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Mit
dem oben beschriebenen Aufbau, wenn ein Verbinder mit dem Bereich
verbunden ist, wo die Anschlüsse der Signalelektrode und
der Masseelektrode vorhanden sind, fixiert dieser Anschlussverbinder
den gefalteten Bereich des Substrats, wodurch er als eine „Klammer” dient
zum Begrenzen einer Kraft in die Richtung, bei der das gefaltete
Substrat dazu neigt, aufgeschält oder getrennt zu werden.
Dadurch werden eine weitere Vereinfachung des Montageprozesses und
eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit des piezoelektrischen
Filmsensors möglich.
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Im Übrigen
enthält das Substrat bei den oben beschriebenen Aufbauten
des piezoelektrischen Filmsensors vorzugsweise einen ersten Substratbereich
und einen zweiten Substratbereich, die voneinander durch Falten
des Substrats sektioniert sind; und die Signalelektrode ist in dem
ersten Substratbereich bereitgestellt und die Masseelektrode ist
in dem zweiten Substratbereich bereitgestellt.
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Alternativ
ist das Substrat vorzugsweise an mindestens zwei Bereichen gefaltet,
damit die Signalelektrode von einer Masseelektrode in der ebenen Ansicht
sandwichartig eingeschlossen wird;
das Substrat enthält
einen ersten Substratbereich, einen zweiten Substratbereich und
einen dritten Substratbereich, die durch Falten des Substrats voneinander
sektioniert sind;
der erste Substratbereich und der zweite
Substratbereich sind voneinander sektioniert durch einen ersten Faltbereich,
und der zweite Substratbereich und der dritte Substratbereich sind
voneinander sektioniert durch einen zweiten Faltbereich; und
die
Signalelektrode ist in dem ersten Substratbereich bereitgestellt,
die Masseelektrode ist in dem zweiten Substratbereich bereitgestellt,
und die zweite Masseelektrode ist in dem dritten Substratbereich
bereitgestellt.
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Durch
diese Anordnungen ist es leicht möglich, den piezoelektrischen
Filmsensoraufbau zu realisieren, der
ein Substrat enthält,
das eine Signalelektrode und eine Masseelektrode aufweist, die auf
dessen Oberfläche gebildet sind, wobei das Substrat gefaltet
ist, um die Signalelektrode und die Masseelektrode zu veranlassen,
in einer ebenen Ansicht überlappt zu sein;
einen piezoelektrischen
Film enthält, der zwischen die Signalelektrode und die
Masseelektrode, die auf dem Substrat gebildet sind, eingefügt
ist; und
eine Verbindungsschicht enthält zum Verbinden
des gefalteten Substrats, wodurch die Signalelektrode, die Masseelektrode
und der piezoelektrische Film aneinander fixiert werden.
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In
dem Umkreis der zwei Anschlüsse der Signalelektrode und
der Masseelektrode, die in der konzentrierten Art und Weise bereitgestellt
sind, ist ferner vorzugsweise ein Ausschnitt gebildet, so dass durch
Falten des Substrats die zwei Anschlüsse nach außen
freigelegt werden.
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Bei
dieser Anordnung können in dem Fall des Bereitstellens
der Anschlüsse der Signalelektrode und der Masseelektrode
in einer konzentrierten Art und Weise an dem gefalteten Bereich
des Substrats diese Anschlüsse einfach und geeignet gebildet werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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[1]
zeigt Abwicklungen in einer ebenen Ansicht eines Substrats mit darin
gebildeten Elektroden, das in einem piezoelektrischen Filmsensor,
der ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft, enthalten
ist,
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[2]
zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Herstellungsprozess
des piezoelektrischen Filmsensors, der das erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft, verdeutlicht,
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[3]
zeigt eine Querschnittsansicht eines Detektionsbereichs des piezoelektrischen
Filmsensors, der das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung
betrifft,
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[4]
zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses des piezoelektrischen
Filmsensors, der das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung
betrifft,
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[5]
zeigt eine Abwicklung in einer ebenen Ansicht eines Substrats mit
darin gebildeten Elektroden, das in einem piezoelektrischen Filmsensor
enthalten ist, der ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung betrifft, und
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[6]
zeigt eine Abwicklung in einer ebenen Ansicht eines Substrats mit
darin gebildeten Elektroden, das in einem piezoelektrischen Filmsensor,
der ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft,
enthalten ist.
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Beste Ausführungsform der Erfindung
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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Als
nächstes wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines
piezoelektrischen Filmsensors, der die vorliegende Erfindung betrifft,
unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
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Der
piezoelektrische Filmsensor, der dieses Ausführungsbeispiel
betrifft, enthält ein Substrat 1 mit einem Faltbereich 11,
einer Signalelektrode 2 und einer Masseelektrode 3,
die auf einer Fläche des Substrats 1 gebildet
sind, einen piezoelektrischen Film 5, der aus Polyvinylidenfluorid
(PVDF) gebildet ist, und eine Verbindungsschicht 6 zum
Verbinden bzw. Bonden des Substrats 1, wenn es gefaltet
ist.
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Der
piezoelektrische Film 5 erzeugt eine elektrische Ladung
durch den piezoelektrischen Effekt. Wenn bei Betrieb eine externe
Kraft an den piezoelektrischen Film 5 angelegt wird, um
diesen Film 5 zu verformen, kann eine elektrische Ladung,
die durch diesen verformten piezoelektrischen Film 5 erzeugt
wird, als ein elektrisches Signal erhalten werden.
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1 zeigt
Abwicklungen in einer ebenen Ansicht, die das Elektrodenmuster zeigt,
das auf dem Substrat 1 des piezoelektrischen Filmsensors,
der dieses Ausführungsbeispiel betrifft, gebildet ist. 1(a) zeigt eine Fläche (Frontoberfläche)
auf einer Seite des Substrats 1, und 1(b) zeigt
eine Fläche (Rückoberfläche) auf der
anderen Seite des Substrats 1. Wie in 1 gezeigt,
ist das Substrat 1, wenn es an seinem Faltbereich 11 gefaltet
wird, in zwei Bereiche sektioniert (in dieser Beschreibung werden
diese Bereiche als „erster Substratbereich” bzw.
als ein „zweiter Substratbereich” bezeichnet). Auf
der Frontfläche des ersten Substratbereichs 1a ist
die Signalelektrode 2 bereitgestellt, und auf der Frontfläche
des zweiten Substratbereichs 1b ist die Masseelektrode 3 bereitgestellt.
Diese Elektroden 2, 3 sind folglich auf der gleichen
Fläche (Seite) des Substrats 1 bereitgestellt.
Ferner ist auf der Rückfläche des ersten Substratbereichs 1a,
die der Fläche gegenüberliegt, auf der die Signalelektrode 2 gebildet
ist, eine zweite Masseelektrode 3 gebildet. Diese Elektroden
werden gebildet, indem eine bekannte Technik verwendet wird, wie
beispielsweise die Elektrodendrucktechnik, Ätztechnik,
etc.
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In
dem Obigen ist die Masseelektrode 3 über der gesamten
Fläche des zweiten Substratbereichs 1b gebildet,
und gebildet, um sich jenseits des Faltbereichs 11 zu dem
ersten Substratbereich 1a zu erstrecken.
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Wie
in 2 gezeigt, wird das Substrat 1 in einer
derartigen Art und Weise gefaltet, dass seine Fläche, auf
der die Signalelektrode 2 und die Masseelektrode 3 gebildet
sind, auf der Innenseite des Faltbereichs 11 lokalisiert
ist. Durch dieses Falten werden diese Elektroden in Gegenstellung
zueinander platziert, und zwischen diese sich gegenüberliegenden
zwei Elektroden wird der piezoelektrische Film 5, der aus
Polyvinylidenfluorid (PVDF) gebildet ist, eingefügt. Dann
werden die Signalelektrode 2 und der piezoelektrische Film 5,
und die Masseelektrode 3 und der piezoelektrische Film 5 jeweils
miteinander verbunden durch die dazwischenliegend angeordnete Verbindungsschicht 6. 3 zeigt
den Abschnitt eines Detektionsbereichs 9 des folglich erhaltenen piezoelektrischen
Filmsensors.
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Der
piezoelektrische Film 5 wird in den Bereich eingefügt,
wo sich die Signalelektrode 2, die in dem ersten Substratbereich 1a gebildet
ist, und die Masseelektrode 3, die in dem zweiten Substratbereich 1b gebildet
ist, überlappen. In diesem Ausführungsbeispiel
hat der eingefügte piezoelektrische Film 5 eine
Größe, die dem Bereich entspricht, der den Detektionsbereich 9 der
Signalelektrode 2 bildet. Das Material, das den piezoelektrischen
Film 5 bildet, kann ein anderes sein als PVDF. Beispielsweise
kann ein Elektretmaterial unter Verwendung von Polypropylen als
ein planares Polymermaterial verwendet werden.
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Die
Verbindungsschicht 6 ist auf der Gesamtheit des Substrats 1 gebildet.
Die Verbindungsschicht 6 verbindet also den ersten Substratbereich 1a und den
zweiten Substratbereich 1b über deren gesamte Bereiche.
Das Material, das diese Verbindungsschicht 6 bildet, ist
nicht besonders eingeschränkt, aber dieses kann ein Bondingmittel
oder ein Klebemittel vom Reaktionstyp, Lösungstyp, Heißschmelztyp,
etc. sein. Da die Verbindungsschicht 6 zwischen den Elektroden
anzuordnen ist, wird zur Aufrechterhaltung der Empfindlichkeit des
piezoelektrischen Filmsensors allerdings vorzugsweise ein Verbindungsmittel
mit einer hohen dielektrischen Konstante ausgewählt. Aus
einem ähnlichen Grund wird ferner die Verbindungsschicht 6 vorzugsweise
dünn ausgebildet.
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Im Übrigen,
um die Menge von PVDF, die zu verwenden ist, aus Kostengründen
zu begrenzen, ist es möglich, eine Anordnung des piezoelektrischen Films 5 zu
verwenden, bei der er teilweise zwischen die Signalelektrode 2 und
die Masseelektrode 3, die sich überlappen, eingefügt
wird. In diesem Fall sollte der Bereich, wo der piezoelektrische
Film 5 vorhanden ist, kleiner als der wechselseitig gegenüberliegende
Bereich zwischen der Masseelektrode 3 und der Signalelektrode 2 sein,
und die Verbindungsschicht 6 sollte gemäß der
Größe des Substrats 1 konfiguriert sein.
Als ein Ergebnis dient die Verbindungsschicht 6 zur Verhinderung
eines Kurzschlusses zwischen den zwei Elektroden in dem Bereich, wo
der piezoelektrische Film 5 nicht vorhanden ist.
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Die
Verbindungsschicht 6 kann ein „Klebemittel mit
einem Substrat” sein, das dem Substrat 1 entspricht.
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Die
zweite Masseelektrode 4 dient als eine Abschirmelektrode.
Diese verhindert nämlich die Einführung von Rauschen
aus der Umgebung zu der Signalelektrode 2, wodurch die
Empfindlichkeit des piezoelektrischen Filmsensors verbessert wird.
In dem Anwendungsfall, bei dem eine hohe Empfindlichkeit erforderlich
ist, ist jedoch die zweite Masseelektrode 4 nicht absolut
notwendig.
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Im Übrigen
zeigt 3 eine beispielhafte Konstruktion, bei der Schutzfilme 8 auf
den äußeren Seiten (die Außenseite der
zweiten Masseelektrode 4 in dem Fall des ersten Substratbereichs 1a)
des gefalteten Substrats 1 über ein Fixierungsmittel 7 bereitgestellt
sind. In diesem Beispiel ist eine Anordnung offenbart, bei der der
Schutzfilm 8 auf jeder von der oberen und unteren Fläche
des gefalteten Substrats 1 bereitgestellt ist. Stattdessen
kann jedoch ein einzelner gefalteter Schutzfilm 8 bereitgestellt
werden. Der Schutzfilm 8 ist speziell nicht beschränkend,
solange er ein Isolationsfilm ist. Ein Harzfilm aus Polyethylenterephthalat
(PET), Polyethylennaphthalat (PEN) kann geeignet verwendet werden
aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeit. Wenn der Schutzfilm 8 aus
einem gleichen Materialtyp wie Substrat 1 verwendet wird,
kann eine Unbequemlichkeit wie beispielsweise das Auftreten einer
Wölbung vorteilhafter Weise verhindert werden aufgrund
der gemeinsamen Wärmeausdehnungsrate, selbst wenn eine
Wärmebehandlung bei einem Zusammenfügen dieser
verwendet wird. Das Fixierungsmittel 7 kann ferner ein
gleiches Verbindungsmittel sein, das die Verbindungsschicht 6 bildet.
Das Mittel 7 kann jedoch auch von letzterem verschieden
sein.
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Der
Schutzfilm 8 ist bereitgestellt zum Schützen des
Substrats 1 vor einer externen mechanischen Spannung, die
von außen angelegt wird. Vorzugsweise wird also dieser
Film 8 bereitgestellt, jedoch ist er kein wesentliches
Erfordernis.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, sind in dem ersten
Substratbereich 1a Anschlüsse 10 gebildet.
Die Masseelektrode 3 erstreckt sich durch die Innenseite
des Faltbereichs 11 des Substrats, um mit dem ersten Substratbereich 1a leitend
zu sein, und erstreckt sich bis zu dem Anschluss 10. In
dieser Weise, da die Anschlüsse der Signalelektrode 2 und der
Masseelektrode 3 in einer konzentrierten Art und Weise
in dem ersten Substratbereich 1a bereitgestellt sind, ist
ein Positionierungsfehler zum Zeitpunkt der Montage während
der Faltoperation zum Falten des Substrats 1 derart, dass
seine Fläche, die mit der Signalelektrode 2 und
der Masseelektrode 3 gebildet ist, auf der Innenseite ist,
erlaubt. Obige Anordnung eliminiert also das Erfordernis einer Positionsausrichtungsoperation
zwischen den Anschlüssen. Somit kann der Montageprozess
vereinfacht werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel, wie in 4 gezeigt,
wird die Masseelektrode 3 auch mit der zweiten Masseelektrode 4 über
die Lateralfläche des Substrats 1 leitend gemacht,
und der Anschluss dieser zweiten Masseelektrode 4 wird
ebenfalls in dem ersten Substratbereich 1a bereitgestellt.
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Im Übrigen
ist der piezoelektrische Film 5 nicht in den Bereich eingefügt,
der ein anderer ist als der Detektionsbereich 9. Folglich
hat der andere Bereich keinerlei Empfindlichkeit, so dass eine Rauscherzeugung
von diesem effektiv verhindert werden kann.
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Der
oben beschriebene piezoelektrische Sensor kann in einer Fläche
bereitgestellt werden, um einen Menschen zu kontaktieren, beispielsweise in
einem Sitz eines Fahrzeugs, einem Sitz eines Filmtheaters oder irgendeines
anderen Theaters oder in einem Bett, so dass der Sensor geeignet
in einem System verwendet werden kann zum Erhalten verschiedener
Arten von Information von dem Menschen.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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Als
nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 ein zweites
Ausführungsbeispiel des piezoelektrischen Filmsensors,
der die vorliegende Erfindung betrifft, beschrieben.
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Der
piezoelektrische Filmsensor, der dieses Ausführungsbeispiel
betrifft, hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der piezoelektrische
Filmsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
unterscheidet sich jedoch davon dadurch, dass die Anschlüsse 10 an
dem Faltbereich 11 des Substrats 10 bereitgestellt
sind.
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5 ist
eine Abwicklung in der ebenen Ansicht, die das Elektrodenmuster
zeigt, das auf dem Substrat 1 des piezoelektrischen Filmsensors
gemäß diesem Ausführungsbeispiel gebildet
ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ausschnitt 13 mit
einer eckigen Hakenform vom Zentrum des Faltbereichs 11 in
Richtung zweiter Substratbereiche 1b gebildet. Die Signalelektrode 2 erstreckt
sich jenseits des gefalteten Bereichs 11 zu dem Inneren
des Bereichs, der durch den Ausschnitt 13 abgegrenzt ist.
Andererseits ist die Masseelektrode 3 in dem Gesamtbereich des
zweiten Substratbereichs 1b gebildet, der ein anderer ist
als der Bereich, der von dem Ausschnitt 13 und den Anschlussenden
von dem Inneren des Bereichs, der durch den Ausschnitt 13 begrenzt
ist, getrennt ist und die Masseelektrode 3 erstreckt sich
von dem Faltbereich 11 ein bisschen zu der Seite des ersten
Substratbereichs 1a, um diese Bereiche zu verbinden, um
zusammen eine integrierte Elektrode zu bilden. In dieser Weise werden
in dem Bereich, der durch den Ausschnitt 13 begrenzt wird,
die Anschlüsse der Signalelektrode 2 und der Masseelektrode 3 in einer
konzentrierten Art und Weise bereitgestellt. In diesem Fall, wenn
das Substrat 1 gefaltet ist, sind die Signalelektrode 2 und
die Masseelektrode 3 freigelegt, um mit einem nicht dargestellten
Verbinder verbunden zu werden.
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Durch
Verwendung der oben beschriebenen Konstruktion werden die Anschlüsse 10 des
piezoelektrischen Filmsensors konzentriert an dem Faltbereich 11 bereitgestellt.
Die Länge einer Elektrode, die verlängert werden
soll von einem anderen Bereich zu dem Anschluss, der in dem Faltbereich 11 bereitgestellt
ist, kann kurz sein. Entsprechend kann die Bildung von Elektroden
in einer effizienten Art und Weise durchgeführt werden.
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Durch
den oben beschriebenen Aufbau fixiert ferner, wenn beispielsweise
ein Verbinder mit den Anschlüssen 10 verbunden
ist, dieser Anschlussverbinder den Faltbereich 11 des Substrats 1, und
dient folglich als eine „Klammer” zum Begrenzen einer
Kraft in die Richtung, in der das gefaltete Substrat 1 dazu
neigt aufgeblättert oder getrennt zu werden. Damit werden
eine weitere Vereinfachung des Montageprozesses und eine weitere
Verbesserung der Zuverlässigkeit des piezoelektrischen
Filmsensors möglich.
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Zur
weiteren effektiven Verhinderung einer elastischen Versetzung ist
es möglich, beispielsweise einen Ausschnitt an dem Faltbereich 11 bereitzustellen,
um die Auffaltkraft zu reduzieren oder den Faltbereich 11 per
se sicher zu fixieren.
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[Drittes Ausführungsbeispiel]
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Als
nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel
des piezoelektrischen Filmsensors, der die vorliegende Erfindung
betrifft, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Der
piezoelektrische Filmsensor, der dieses Ausführungsbeispiel
betrifft, hat im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der piezoelektrische
Filmsensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
unterscheidet sich jedoch davon dadurch, dass das Substrat 1 zwei
Faltbereiche 11, 12 aufweist.
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6 ist
eine Abwicklung in einer ebenen Ansicht, die ein Elektrodenmuster
zeigt, das auf dem Substrat 1 des piezoelektrischen Filmsensors
gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel
gebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Substrat 11, wenn
es an den Faltbereichen 11, 12 gefaltet ist, in drei
Bereiche sektioniert (in dieser Beschreibung werden diese Bereiche
als „erster Substratbereich”, „zweiter
Substratbereich” bzw. „dritter Substratbereich” bezeichnet).
Der erste Substratbereich 1a und der zweite Substratbereich 1b sind
voneinander sektioniert durch den ersten Faltbereich 11,
und der zweite Substratbereich 1b und der dritte Substratbereich 1c sind
voneinander durch den zweiten Faltbereich 12 sektioniert.
Auf der Frontfläche des ersten Substratbereichs 1a ist
die Signalelektrode 2 bereitgestellt. Auf der Frontfläche
des zweiten Substratbereichs 1b ist die Masseelektrode 3 bereitgestellt,
und auf der Frontfläche des dritten Substratbereichs 1c ist
die zweite Masseelektrode 4 bereitgestellt, wodurch folglich
diese Elektroden auf der gleichen einzelnen Fläche des
Substrats bereitgestellt sind.
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Das
Substrat 1, ähnlich wie in den anderen Ausführungsbeispielen,
ist gefaltet, so dass dessen Fläche, die mit der Signalelektrode 2 und
der Masseelektrode 3 ausgebildet ist, auf der Innenseite
platziert ist. Durch das Falten überlappen sich diese Elektroden
und zwischen die Signalelektrode 2 und die Masseelektrode 3 wird
ein piezoelektrischer Film 5 eingefügt, der aus
Polyvinylidenfluorid (PVDF) gebildet ist. Das Substrat 1 ist
ferner an dem zweiten Faltbereich 12 gefaltet, um die Masseelektrode 3 und die
zweite Masseelektrode 4 zu veranlassen, die Signalelektrode 2 sandwichartig
zwischen ihnen einzuschließen. Als Ergebnis ist das Substrat 1 an
zwei Bereichen gefaltet, so dass die Signalelektrode 2 die Masseelektrode 2 und
die zweite Masseelektrode 3 sandwichartig zwischen diesen
eingeschlossen überlappt. Die zweite Masseelektrode 4 dient
als eine Abschirmungselektrode, und das gefaltete Substrat 1 wird
durch die Verbindungsschicht 6 fixiert.
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In
dieser Weise ist es durch Bereitstellen der zwei Faltbereiche 11, 12 in
dem Substrat 1 möglich, eine Elektrodenbildung
nur auf dessen einer Fläche zu komplettieren. Damit wird
es möglich, einen piezoelektrischen Filmsensor mit noch
weiterer Reduktion seiner Herstellungskosten, noch leichterer Montage und
hoher Empfindlichkeit herzustellen.
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{Andere Ausführungsbeispiele}
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- (1) In den jeweiligen vorangegangenen Ausführungsbeispielen
sind Beispiele beschrieben worden, bei denen die Signalelektrode 2 und
die Masseelektrode 3 auf einer gleichen Fläche
des Substrats 1 gebildet sind, und das Substrat 1 gefaltet ist,
so dass dessen Fläche, die mit diesen Elektroden ausgebildet
ist, auf der Innenseite platziert ist. Solange jedoch der piezoelektrische
Film 5 zwischen die Signalelektrode 2, die in
dem ersten Substratbereich 1a gebildet ist, und die Masseelektrode 3,
die in dem zweiten Substratbereich 1b gebildet ist, eingefügt
werden kann, wenn das Substrat 1 gefaltet wird, kann das
Substrat 1 gefaltet werden, um die Elektroden, die auf
der gleichen Fläche gebildet sind, auf der Außenseite
zu platzieren. Ferner kann alternativ das Substrat 1 gefaltet
sein, wobei die zwei Elektroden jeweils auf unterschiedlichen Flächen
gebildet sind.
- (2) In dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel
wurde das Beispiel beschrieben, bei dem das Substrat 1 gefaltet
ist, wobei die Signalelektrode 2, die Masseelektrode 3 und
die zweite Masseelektrode 4 auf der gleichen einen Fläche des
Substrats 1 gebildet sind. Solange jedoch der piezoelektrische
Film 5 zwischen die Signalelektrode 2, die in
dem ersten Substratbereich 1a gebildet ist, und die Masseelektrode 3,
die in dem zweiten Substratbereich 1b gebildet ist, eingeführt werden
kann, wenn das Substrat 1 gefaltet wird, müssen
diese Elektroden nicht auf einer gleichen einen Fläche
gebildet werden.
- (3) In dem oben beschriebenen ersten und dritten Ausführungsbeispiel
wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem die Masseelektrode 3 auf
der gesamten Oberfläche des zweiten Substratbereichs 1b gebildet
ist und sich jenseits des Faltbereichs 11 erstreckt, um
den ersten Substratbereich 1a zu erreichen, wodurch die
Anschlüsse in der konzentrierten Art und Weise in dem ersten
Substratbereich 1a bereitgestellt werden. Das Mittel zum
Bereitstellen der Anschlüsse in einer konzentrierten Art
und Weise in dem ersten Substratbereich 1a ist jedoch nicht
darauf beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich,
ein derartiges Mittel zu verwenden zum Bilden einer Verbindung zwischen diesen über
eine laterale Fläche des Substrats 1 oder über
ein anderes Element oder durch Bilden von gegenüberliegenden
Elektroden in dem ersten Substratbereich 1a und dem zweiten
Substratbereich 1b im Voraus, und dann Bilden einer Verbindung
zwischen diesen nicht über die Verbindungsschicht 6,
sondern durch direkten Kontakt zwischen diesen.
- (4) In dem oben beschriebenen ersten und dritten Ausführungsbeispiel
wurde ein Beispiel gezeigt, bei dem die Masseelektrode 3 gebildet
ist, um sich zu dem ersten Substratbereich 1a zu erstrecken,
wodurch sich folglich die Anschlüsse in dem ersten Substratbereich 1a konzentrieren.
Es ist jedoch absolut nicht notwendig, sie in Konzentration in dem
ersten Substratbereich 1a bereitzustellen. Beispielsweise
ist es möglich, einen alternativen Aufbau zu verwenden,
bei dem die Signalelektrode 2 gebildet ist, um sich zu
dem zweiten Substratbereich 1b zu erstrecken, wodurch sich
folglich die Anschlüsse in diesem zweiten Substratbereich 1b konzentrieren.
- (5) In den jeweiligen vorangegangenen Ausführungsbeispielen
wurden Beispiele gezeigt, bei denen die Anschlüsse 10 gebildet
werden, wobei die Anschlüsse der Signalelektrode 2 und
der Masseelektrode 3 an Positionen in naher Umgebung zueinander
konzentriert sind. Die Positionen der jeweiligen Anschlüsse
können jedoch voneinander entfernt sein, solange sie auf
einem von dem ersten und zweiten Bereich des Substrats 1 bereitgestellt
weden.
- (6) In den jeweiligen vorangegangenen Ausführungsbeispielen
wurden Beispiele gezeigt, bei denen das Substrat 1 an einer
Position oder an zwei Positionen gefaltet wird. Solange jedoch der
piezoelektrische Film 5 zwischen die Signalelektrode 2,
die in dem ersten Substratbereich 1a gebildet ist, und
die Masseelektrode 3, die in dem zweiten Substratbereich 1b gebildet
ist, eingeführt werden kann, wenn das Substrat 1 gefaltet
wird, müssen diese Elektroden nicht auf einer gleichen
einen Fläche gebildet werden, das Substrat 1 kann
an mehr als drei Bereichen gefaltet werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung kann beispielsweise geeignet in einem Drucksensor
verwendet werden zum Bestimmen des Vorhandenseins/Nicht-Vorhandenseins
eines Menschen, eines Tiers, eines Objekts, etc.
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Zusammenfassung
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Piezoelektrischer
Filmsensor mit einem Substrat 1, das eine Signalelektrode 2 und
eine Masseelektrode 3 aufweist, die auf dessen Oberfläche
gebildet sind, wobei das Substrat gefaltet ist zum Veranlassen der
Signalelektrode 2 und der Masseelektrode 3 in
einer ebenen Ansicht überlappt zu sein, einem piezoelektrischen
Film 5, der zwischen die Signalelektrode 2 und
die Masseelektrode 3, die auf dem Substrat 1 gebildet
sind, eingefügt ist, und einer Verbindungsschicht 6 zum
Verbinden der gefalteten Struktur 1, um die Signalelektrode 2,
die Masseelektrode 3 und den piezoelektrischen Films 5 aneinander
zu fixieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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