JP7336327B2 - 圧電センサ及び圧電センサの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図2は、実施形態1に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層側からテンプレート層の第2面を見た視た平面図である。実施形態1に係る圧電センサ1は、基板2と、テンプレート層3と、第1電極層4と、圧電層5と、第2電極層6と、保護層7と、を備える。圧電センサ1は、基板2、テンプレート層3、第1電極層4、圧電層5、第2電極層6、及び保護層7の順で積層された積層構造体である。なお、説明の都合上、基板2、テンプレート層3、第1電極層4、圧電層5、第2電極層6、及び保護層7が積層されている方向を積層方向という。また、圧電層5から視て基板2が配置された方向を第1方向A1とし、圧電層5から視て保護層7が配置された方向を第2方向A2という。
図4は、変形例1に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、第2方向からテンプレート層の第2面を見た視た平面図である。変形例1の圧電センサ1Aは、テンプレート層3の第2面3aに形成された第1次溝9Aが曲線状となっている点において、実施形態1の圧電センサ1と異なる。第1次溝9Aは、平面視で波形状となっている。これによれば、第1電極層4に形成される第2次溝(応力付与溝)10も波形状となる。そして、光活性高分子が延びる方向と圧電センサ1の長辺1a、1aとが成す角度θ1(図2参照)は、45度以外の角度も含まれるようになる。よって、圧電センサ1の長辺1a、1a同士が近づくように、若しくは短辺1b、1b同士が近づくように折り曲げられた場合以外にも圧電層5が分極する。以上、変形例1によれば、圧電センサ1の折り曲げを検知できる範囲が増える。
図5は、変形例2に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層からテンプレート層の第2面を見た視た平面図である。変形例2の圧電センサ1Bは、テンプレート層3の第2面3aに形成された溝が第1次溝9Bとなっている点で、実施形態1の圧電センサ1と異なる。第1次溝9Bは、傾斜溝13と平行溝14とを有している。傾斜溝13は、第1方向に平行して延びる複数の応力付与溝である。平行溝14は、第1方向とは異なる方向に平行して延びる複数の応力付与溝である。具体的に、傾斜溝13は、圧電センサ1の長辺1a、1aと交わる角度θ1(図2参照)が45度となっている。平行溝14は、圧電センサ1の長辺1a、1aと交わる角度θ1(図2参照)が0度であり、長辺1a、1aと平行である。このため、第2次溝(応力付与溝)10は、延びる方向が45度異なる2種類の溝を有している。また、テンプレート層3の第2面3aは、マトリックス状に分割されており、平面視で矩形に形成される複数の領域15を有している。その分割された各領域15内において、傾斜溝13又は平行溝14が複数形成されている。
図6は、実施形態2に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図7は、実施形態2に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。実施形態2に係る圧電センサ1Cは、基板2と、第1電極層4Cと、テンプレート層3Cと、圧電層5と、第2電極層6と、保護層7と、を備える。よって、実施形態2に係る圧電センサ1Cは、第1電極層4Cとテンプレート層3Cとの積層順が入れ替わっている点で、実施形態1の圧電センサ1と異なる。以下、第1電極層4Cとテンプレート層3Cの詳細について説明する。
図8は、実施形態3に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図9は、実施形態3に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。実施形態3に係る圧電センサ1Dは、基板2と、第1電極層4Dと、圧電層5と、第2電極層6と、保護層7と、を備える。よって、実施形態3に係る圧電センサ1Dは、テンプレート層3を備えていない点で、実施形態1の圧電センサ1と異なる。
図10は、実施形態4に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図11は、実施形態4の回路構成を説明するための回路図である。図10、図11に示すように、圧電センサ1Eは、アクティブマトリックスタイプのセンサである。圧電センサ1Eは、基板2と、基板2上に形成された半導体層20と、半導体層20上に形成された複数の駆動電極Tx(第1電極層4E)と、駆動電極Tx上に形成されたテンプレート層3Eと、テンプレート層3E上に形成された圧電層5Eと、圧電層5Eの上に形成された複数の検出電極Rx(第2電極層6E)と、保護層7と、を備える。
図12は、変形例4に圧電センサにおいて圧電層を切った断面図である。変形例4に係る圧電センサ1Fは、圧電層5Fが全面に形成されていない点で、実施形態4に係る圧電センサ1Eと異なる。以下、詳細を説明する。
2 基板
3、3C、3E テンプレート層
4、4C、4D、4E 第1電極層
5、5E、5F 圧電層
6、6E 第2電極層
7 保護層
8 制御部
9、9A、9B 第1次溝
10 第2次溝
13 傾斜溝
14 平行溝
20 半導体層
30 空白領域
S 交差領域
Claims (9)
- 一面の所定領域に、第1方向に平行して延びる複数の応力付与溝が形成される応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備え、
前記応力付与層に対して前記圧電層の反対側に配置されるテンプレート層をさらに備え、
前記応力付与層は、電極層であり、
前記テンプレート層は、第1次溝が形成され、
前記電極層には、前記第1次溝に対応して窪む第2次溝が形成され、
前記第2次溝は前記応力付与溝であり、前記第2次溝は前記圧電層に接している
圧電センサ。 - 一面の所定領域に、第1方向に平行して延びる複数の応力付与溝が形成される応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備え、
前記応力付与層に対して前記圧電層の反対側に配置される電極層をさらに備え、
前記応力付与層は、テンプレート層であり、
前記テンプレート層は、前記第1方向に平行して延びる第1次溝が形成され、
前記第1次溝は前記応力付与溝であり、前記第1次溝は前記圧電層に接している
圧電センサ。 - 前記圧電センサは、平面視で矩形に形成される複数の領域を有し、
前記第1方向は、前記領域の各辺に45度傾斜している
請求項1又は請求項2に記載の圧電センサ。 - 前記応力付与層は、平面視で矩形に形成される複数の領域を有し、前記第1方向に平行して延びる複数の応力付与溝を有する第1領域と、前記第1方向とは異なる方向に平行して延びる複数の応力付与溝を有する第2領域とを有している
請求項1又は請求項2に記載の圧電センサ。 - 前記圧電層は、複数の前記領域は、互いに離隔している
請求項3又は請求項4に記載の圧電センサ。 - 応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備える圧電センサの製造方法であって、
前記応力付与層に複数の応力付与溝を形成する応力付与溝形成工程と、
前記応力付与層の前記応力付与溝に接するように、塗布、蒸着、又は重合により前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、を含む圧電センサの製造方法。 - 前記応力付与層は、電極層であり、
前記圧電センサは、前記応力付与層に対し前記圧電層の反対側に配置されるテンプレート層を備え、
前記テンプレート層を形成するテンプレート層形成工程と、
前記テンプレート層をラビング処理し、第1次溝を形成する第1次溝形成工程と、
前記テンプレート層に前記電極層を形成しつつ、前記電極層に前記第1次溝に対応して窪む第2次溝を形成する第2次溝形成工程と、
を含み、
前記第2次溝は前記応力付与溝であり、前記第2次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項6に記載の圧電センサの製造方法。 - 前記圧電センサは、前記応力付与層に対し前記圧電層の反対側に配置される電極層を備え、
前記電極層にテンプレート層を形成するテンプレート形成工程と、
前記テンプレート層をラビング処理し、第1次溝を形成する第1次溝形成工程と、
を含み、
前記第1次溝は前記応力付与溝であり、前記第1次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項6に記載の圧電センサの製造方法。 - 前記応力付与層は、電極層であり、
前記電極層を形成する電極層形成工程と、
前記電極層に第1次溝を形成する第1次溝形成工程を含み、
前記第1次溝は前記応力付与溝であり、前記第1次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項6に記載の圧電センサの製造方法。
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