JP5797866B1 - 圧電センサおよび圧力検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
圧電センサを配置できる。
(1)圧力検出装置の全体構造
図1、図2を用いて、本発明の第1実施形態に係る圧力検出装置の全体構造を説明する。図1は圧力検出装置の概略図である。図2は圧電センサの断面図である。
図1に示すように、圧力検出装置1は、圧電センサ10と、検出部20と、制御部30を有している。圧電センサ10は、与えられた荷重に応じて電荷を発生させる装置である。検出部20は、圧電センサ10で発生した電荷を検出する装置である。制御部30は、圧電センサ10に設置されたスイッチSを制御する装置である。以下で、圧力検出装置1の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、圧電センサ10は、圧電層11が上部電極12と下部電極13に挟まれた構成からなる。上部電極12は圧電層11の上面に積層され、下部電極13は圧電層11の下面に積層されている。
圧電層11を構成する材料としては、無機圧電材料や有機圧電材料が挙げられる。
上部電極12、下部電極13は、導電性を有する材料により構成できる。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物(Indium−Tin−Oxide、ITO)、スズ−亜鉛酸化物(Tin−Zinc−Oxide、TZO)などのような透明導電酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン(Polyethylenedioxythiophene、PEDOT)などの導電性高分子、などを用いることができる。この場合、上記の電極は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて形成できる。
図1に示すように、検出部20は2つの入力を有している。1つの入力は、上部電極1
2に接続されている。もう1つの入力は、下部電極13に接続されている。
制御部30は、上部電極12と検出部20を接続するスイッチS、および下部電極13と検出部20を接続するスイッチSに接続されている。制御部30は、上記スイッチSについて、ON-OFFの切替信号を出力できる機能を備えている。
第1実施形態では、下部電極13は平面形状を有し、パターン形状を有していなかったが、下部電極13は第2パターン電極15を有していてもよい。
第1パターン電極14と第2パターン電極15の積層方法は、第1パターン電極14が第2電極部18の形状に沿うように圧電層11の上に積層する場合に限定されない。以下で、他の配列方法について説明する。
第1、2実施形態では、第1パターン電極14や第2パターン電極15の幅方向の長さは一定であったが、上記長さは圧電層11の周縁部に近づくにつれて、長くなるように構成されていてもよい。
第1パターン電極14と第2パターン電極15は、同一の方向に延在していれば、他に限定されない。よって、第1パターン電極14と第2パターン電極15の形状は、帯状には特に限定されない。以下、電極の形状について説明する。
第1パターン電極14と第2パターン電極15の他のパターン形状について、以下で説明する。
第2パターン電極15は、X軸方向に複数配置される第2電極部18(図11:ひし形点線部分)と、第2電極部18どうしを電気的に接続する第2接続部19(図11:点線部分)を備えている。なお、第1電極部16と第1電極部18の形状は、図9ではひし形形状で示したが、三角形や四角形などの多角形状や、円や楕円形状であってもよい。
第1パターン電極14と第2パターン電極15の積層方法は、第1電極部16が第2電極部18の形状に沿うように圧電層11の上に積層する場合に限定されない。以下で、他の配列方法について説明する。なお、基本的な構成については、第6実施形態と同様であるので、相違点のみ説明する。
上部電極12や下部電極13だけでなく、圧電層11は活性な部分と不活性な部分を有するようにパターニングされていてもよい。
上記では、上部電極と下部電極に圧電層が挟まれた構成について説明してきたが、上部電極と下部電極の間に基準電極が設けられていてもよい。
このように、上部電極12と下部電極13との間に基準電極40が設けられると、第1圧電層11aや第2圧電層11bで発生した電荷を上部電極12と下部電極13とで独立して検出できる。その結果、検出回路の設計が簡易になる。
上記では、与えられた荷重の位置と量を圧電センサ10で検出する例を示した。しかし、図17に示すように、圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することで、与えられた荷重の位置と量を検出してもよい。
圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することにより、与えられた荷重が圧電センサ10で検出できないほど小さい場合(フェザータッチの場合)でも、圧電センサ10の上にタッチパネル50を積層することで荷重が与えられた箇所を検出できる。なお、タッチパネルの中でも、静電容量型タッチパネルを用いることが特に好ましい。
10:圧電センサ
11:圧電層
11a :第1圧電層
11b:第2圧電層
12:上部電極
13:下部電極
14:第1パターン電極
15:第2パターン電極
16:第1電極部
17:第1接続部
18:第1電極部
19:第2接続部
20:検出部
30:制御部
40:基準電極
50:静電型タッチパネル
110:活性圧電部
111:不活性圧電部
S:スイッチ
L:第1パターン電極のピッチ間隔
l:第1パターン電極のピッチ間隔
Claims (8)
- 圧電層が上部電極と下部電極に挟まれた圧電センサであって、
前記上部電極が、
一の方向に延在する第1パターン電極を複数備え、
前記下部電極が、
前記第1パターン電極と同一方向に延在する第2パターン電極を複数備え、
前記第1パターン電極の幅方向の大きさが、前記圧電層の周縁部に近づくにつれて大きさが大きくなる圧電センサ。 - 圧電層が上部電極と下部電極に挟まれた圧電センサであって、
前記上部電極が、
一の方向に延在する第1パターン電極を複数備え、
前記下部電極が、
前記第1パターン電極と同一方向に延在する第2パターン電極を複数備え、
前記第2パターン電極の幅方向の大きさが、前記圧電層の周縁部に近づくにつれて大きさが大きくなる圧電センサ。 - 前記第2パターン電極の幅方向の大きさが、前記圧電層の周縁部に近づくにつれて大きさが大きくなる請求項1の圧電センサ。
- 前記圧電層が、
前記上部電極と接する第1圧電層と、
前記下部電極と接する第2圧電層とを備え、
前記第1圧電層と前記第2圧電層の間に基準電極を備える請求項1〜3のいずれかの圧電センサ。 - 前記圧電層が活性圧電部と不活性圧電部とからなり、前記第1パターン電極は前記活性圧電部の上に積層された請求項1〜4のいずれかの圧電センサ。
- 前記圧電層が活性圧電部と不活性圧電部とからなり、前記第2パターン電極は前記活性圧電部の上に積層された請求項1〜4のいずれかの圧電センサ。
- 請求項1〜6のいずれかの圧電センサとタッチパネルを備える圧力検出装置。
- 前記タッチパネルが静電容量型タッチパネルである請求項7の圧力検出装置。
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