JPS6151884A - 感圧素子 - Google Patents
感圧素子Info
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- JPS6151884A JPS6151884A JP59173257A JP17325784A JPS6151884A JP S6151884 A JPS6151884 A JP S6151884A JP 59173257 A JP59173257 A JP 59173257A JP 17325784 A JP17325784 A JP 17325784A JP S6151884 A JPS6151884 A JP S6151884A
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- JP
- Japan
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- transparent
- porcelain
- piezoelectric
- composite piezoelectric
- columnar
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/092—Forming composite materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は感圧素子、特に任；ａ：の曲面をもった圧力検
出部に設置できる感圧素子に関するものである。
出部に設置できる感圧素子に関するものである。
従来、圧電効果を利用した感圧素子用材料にはジルコン
・チタン酸鉛（ｐｚ’ｒ）系セラミックスや水晶などが
数多く使用されている。しかし、これらの勲記圧電材料
は硬いため曲面をもった部分の圧力検出が困難であると
いう欠点がある。一方、最近ポリフッ１ヒビニリデン（
１”ＶＦ２）等の有機圧電体が可撓性をもつ圧電体とし
て注目されているが、圧１°ば変換効率が低いという問
題点がある。
・チタン酸鉛（ｐｚ’ｒ）系セラミックスや水晶などが
数多く使用されている。しかし、これらの勲記圧電材料
は硬いため曲面をもった部分の圧力検出が困難であると
いう欠点がある。一方、最近ポリフッ１ヒビニリデン（
１”ＶＦ２）等の有機圧電体が可撓性をもつ圧電体とし
て注目されているが、圧１°ば変換効率が低いという問
題点がある。
そこで、無機圧電体と有機物を組合せた複合圧電体が現
在研究されている。その代表例として。
在研究されている。その代表例として。
無機圧ｔｉｔ体の粉末を有機物７１〜リクス中に分散さ
せたものがあるが、（ｉ）可撓性を失なわずに無機圧電
体粉末の濃度を上げることが困難、 （ｉｉ）分極処理
が有効に行えない、などの理由により充分な圧電特性が
得られるに至っていｌＩ：い。
せたものがあるが、（ｉ）可撓性を失なわずに無機圧電
体粉末の濃度を上げることが困難、 （ｉｉ）分極処理
が有効に行えない、などの理由により充分な圧電特性が
得られるに至っていｌＩ：い。
〔発明の［１的〕
本願発明の目的は、可撓性に富み、圧電変換効率の高い
感圧素子を提供することにある。
感圧素子を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的はタッチパネルなどに用いる
のに適したフレキシブルで且つ透明な感圧素子を提供す
ることにある。
のに適したフレキシブルで且つ透明な感圧素子を提供す
ることにある。
本発明の感圧素子は、第１図に示したようにシート状有
機物１１の中に多数の柱状無機圧電体１２がシート面に
画直に埋め込まれた構造の複合圧電体を用いることを特
徴としている。このような構造の複合化の概念はすでに
、米国の５ｋｉｎｎｅｒ らによって提案されている（
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅ５ｅａｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉ
ｎ誌第１３巻、 ＰＰ５９９−６０７ （１９７８）が
、これをシート状にして可撓性にム゛む感圧素子に用い
ルという着想はなかった。発明者らの系統的な研究の結
果、シートの厚みと同程度のピッチで柱状圧電体が埋め
込まれその体積分率が０．１〜０．５ の範囲にある複
合圧電体は可わＡ性、圧電変換効率ともに部れているこ
とが判明した。本発明はこのような実験結果に甚づくも
のである。
機物１１の中に多数の柱状無機圧電体１２がシート面に
画直に埋め込まれた構造の複合圧電体を用いることを特
徴としている。このような構造の複合化の概念はすでに
、米国の５ｋｉｎｎｅｒ らによって提案されている（
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒｅ５ｅａｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉ
ｎ誌第１３巻、 ＰＰ５９９−６０７ （１９７８）が
、これをシート状にして可撓性にム゛む感圧素子に用い
ルという着想はなかった。発明者らの系統的な研究の結
果、シートの厚みと同程度のピッチで柱状圧電体が埋め
込まれその体積分率が０．１〜０．５ の範囲にある複
合圧電体は可わＡ性、圧電変換効率ともに部れているこ
とが判明した。本発明はこのような実験結果に甚づくも
のである。
ノ１１み方向に一様に分極された５０ｎＩＴ１角、厚さ
０．４ｎ囲のｒｌＺＴセラミックス１反をフェライト基
板上にエレクトロンワックスでｔＤ Ｊ７ Ｌ／た。こ
れらのセラミック板を、厚さ０ 、２ ｏ＋１＋の刃を
用いて０．４ｍｍ ピッチで第２図に示したように網
の目状に切断した。１９Ｊ断により生じた１ｆＩｌ’に
ポリウレタンを充填、固化して得られたシー１〜状腹合
圧電体を工れり１〜ロンワツクスを溶かしてフェライト
基板からはく離した。この複合圧電体におけるＰＺＴセ
ラミック往の体積分率は０．２５ であるが、非常に可
撓性か高く任意の曲面に密着できるものが得られた。次
に、シート状複合圧電体の両面に電極としてクロ１１を
金を蒸着し、庄ｒ（１，変換効率の目安となる圧電電圧
定数ｇ。を測定した結果、ｇ３３＝６０ Ｘ １０−’
Ｖｍ／Ｎという値を得た。これは。
０．４ｎ囲のｒｌＺＴセラミックス１反をフェライト基
板上にエレクトロンワックスでｔＤ Ｊ７ Ｌ／た。こ
れらのセラミック板を、厚さ０ 、２ ｏ＋１＋の刃を
用いて０．４ｍｍ ピッチで第２図に示したように網
の目状に切断した。１９Ｊ断により生じた１ｆＩｌ’に
ポリウレタンを充填、固化して得られたシー１〜状腹合
圧電体を工れり１〜ロンワツクスを溶かしてフェライト
基板からはく離した。この複合圧電体におけるＰＺＴセ
ラミック往の体積分率は０．２５ であるが、非常に可
撓性か高く任意の曲面に密着できるものが得られた。次
に、シート状複合圧電体の両面に電極としてクロ１１を
金を蒸着し、庄ｒ（１，変換効率の目安となる圧電電圧
定数ｇ。を測定した結果、ｇ３３＝６０ Ｘ １０−’
Ｖｍ／Ｎという値を得た。これは。
ＰＺＴ系セラミックやＰｂＴｉ○、系セラミックの値の
約２倍である。
約２倍である。
実際に、両面に電極膜の着いたシート状複合圧電体を適
当な大きさに切断し、リード線を取り付けた後、曲面に
張り付けて圧力検出の実験を行ない高感度の検出能力を
確認した。
当な大きさに切断し、リード線を取り付けた後、曲面に
張り付けて圧力検出の実験を行ない高感度の検出能力を
確認した。
次に、ＰＺＴセラミック板を切断する際の刃の厚さおよ
び切断ピッチを変えてＰＺＴセラミック柱の体１８分率
か異なる一連の試料を作成して特性を評価したところ、
ＰＺＴセラミック柱の本積分率が０ 、１−０ 、５の
範囲にあれば、可撓性、圧電変換特性ともに優れた感圧
素子が実況できた。
び切断ピッチを変えてＰＺＴセラミック柱の体１８分率
か異なる一連の試料を作成して特性を評価したところ、
ＰＺＴセラミック柱の本積分率が０ 、１−０ 、５の
範囲にあれば、可撓性、圧電変換特性ともに優れた感圧
素子が実況できた。
つぎにタッチパネルに用いる際などに好適な透明でかつ
可ＵＡ性に富に感圧素子の実施例について述へる。本実
ＩＡｉ例においても、λＭ合合圧棒体して第１図で示さ
れるような構造のものを用いる。
可ＵＡ性に富に感圧素子の実施例について述へる。本実
ＩＡｉ例においても、λＭ合合圧棒体して第１図で示さ
れるような構造のものを用いる。
とくに本実ｈ〜例の複合圧電体は、透明圧電体、特にジ
ルコン・チタン酸鉛Ｐｂ（ＺｒニーＴｉ、）０３にラン
タンＬａを加えたＰＬＺＴ磁器などの透明圧電磁器と透
明な有機物を組合せることを特徴とする一般に、二種の
透明な物質を組合せても画材の屈折率が異なると界面で
光が散乱するため必ずしも複合体は透明にはならない。
ルコン・チタン酸鉛Ｐｂ（ＺｒニーＴｉ、）０３にラン
タンＬａを加えたＰＬＺＴ磁器などの透明圧電磁器と透
明な有機物を組合せることを特徴とする一般に、二種の
透明な物質を組合せても画材の屈折率が異なると界面で
光が散乱するため必ずしも複合体は透明にはならない。
しかし１発明４ｉらの複合圧電体の構造に関する系統的
な研究の結果、柱状の透明圧電体が有機物に垂直に埋め
こまれたｆｌが造で、１いす１度が高く、且つ圧電体に
も優れた複合圧電体が得られろことが明らかになった６
本発明はこのような実験結果に基づくものである。以下
１本発明を実施例を参照しながら詳しく説明する。
な研究の結果、柱状の透明圧電体が有機物に垂直に埋め
こまれたｆｌが造で、１いす１度が高く、且つ圧電体に
も優れた複合圧電体が得られろことが明らかになった６
本発明はこのような実験結果に基づくものである。以下
１本発明を実施例を参照しながら詳しく説明する。
ジルコン酸・チタン酸鉛Ｐｂ（Ｚ ｒ、−、Ｔ ｉ 、
）Ｏ。
）Ｏ。
を母体とし、これにランタンＬ ａをｐｂに対し８モル
％加えたいわゆるＰＬＺＴ磁）ｌ：（をホットプレス法
により１・１：成した。これから厚さ０．４ｍｕ＋、２
０ｎｒｎ角の板を１刀り出し、厚み方向に−・皺に分極
して両面を光学研磨した。これをフェライト見板上にエ
レクトロンワックスで接着した。これらのＰＬＺＴ磁器
板を、グ・ｒシング機によ１１第２トイ１に示したよう
に濶の「１状に切断した。ここでは、刃の厚みを０．２
１１とし０ 、４ ｎｉｕピンチで切断した。切断によ
り生じたＲ＋Ｘに６明なエポキシ系樹脂を充填、固化し
得られた板状複合圧電体をエレクトロンワックスを溶か
してフェライト基板からはく離した。このようにした柱
状ＰＬＺＴ磁器の体積分率が０．２５の複合圧電体を得
た。得られた複合圧電体はフレキシブルで且つ透明であ
った。ｃｊＩｆ視光の透過率７０％以上）７透明な原因
として、柱状ＰＬＺＴのサイ７が光の波長に比較して充
分（こ大きく、かつ柱状Ｐ１．７．丁が板面に垂直に貫
通してい乙ため、Ｆｔ面にはほぼ垂直番−人射する光け
ぼとんど１化Ｚ゛「とエポキシ系樹脂の境界で散乱され
ることなく通過することが考えられる。ＰＬＺＴの粉末
を透明廟機物の中に分散させたドア合物では光の散乱に
上り迂；明にならない。
％加えたいわゆるＰＬＺＴ磁）ｌ：（をホットプレス法
により１・１：成した。これから厚さ０．４ｍｕ＋、２
０ｎｒｎ角の板を１刀り出し、厚み方向に−・皺に分極
して両面を光学研磨した。これをフェライト見板上にエ
レクトロンワックスで接着した。これらのＰＬＺＴ磁器
板を、グ・ｒシング機によ１１第２トイ１に示したよう
に濶の「１状に切断した。ここでは、刃の厚みを０．２
１１とし０ 、４ ｎｉｕピンチで切断した。切断によ
り生じたＲ＋Ｘに６明なエポキシ系樹脂を充填、固化し
得られた板状複合圧電体をエレクトロンワックスを溶か
してフェライト基板からはく離した。このようにした柱
状ＰＬＺＴ磁器の体積分率が０．２５の複合圧電体を得
た。得られた複合圧電体はフレキシブルで且つ透明であ
った。ｃｊＩｆ視光の透過率７０％以上）７透明な原因
として、柱状ＰＬＺＴのサイ７が光の波長に比較して充
分（こ大きく、かつ柱状Ｐ１．７．丁が板面に垂直に貫
通してい乙ため、Ｆｔ面にはほぼ垂直番−人射する光け
ぼとんど１化Ｚ゛「とエポキシ系樹脂の境界で散乱され
ることなく通過することが考えられる。ＰＬＺＴの粉末
を透明廟機物の中に分散させたドア合物では光の散乱に
上り迂；明にならない。
次に、得られた透明な裏金圧電体の両面に透明電極とし
てネサｌＩケをコートし、共１辰−反共振法によりＪｒ
％み縦１ｒＡ動の電気機械結合係数ｋ、を測定したとこ
ろｌｃ 、−０、６という非常に大きな値を得た。
てネサｌＩケをコートし、共１辰−反共振法によりＪｒ
％み縦１ｒＡ動の電気機械結合係数ｋ、を測定したとこ
ろｌｃ 、−０、６という非常に大きな値を得た。
すなわち、圧力・−電気変換効率が高い透明圧電体であ
ることが明らかになった。
ることが明らかになった。
上記実施例では、Ｐｂ（Ｚ ｒ、、Ｔｉｋ）○、におい
て、ｘ＝０．４ とし、８モル９らのＬａｌ加えたＰ
ＬＺＴ磁器を用いたが、組成を！会化させた種々の試料
について実験した結果、０，３５くｘ＜−０，４５でＬ
ａ、ＱがＰ ｂに対して８〜９％の範囲にあれば透明な
複合圧電体が得られることが判った。また。
て、ｘ＝０．４ とし、８モル９らのＬａｌ加えたＰ
ＬＺＴ磁器を用いたが、組成を！会化させた種々の試料
について実験した結果、０，３５くｘ＜−０，４５でＬ
ａ、ＱがＰ ｂに対して８〜９％の範囲にあれば透明な
複合圧電体が得られることが判った。また。
上記実施例では、柱状’Ｉ）Ｌ Ｚ Ｔ磁器の体積分率
は０．２５であったが、体１２５分率を変化させ゛Ｃ実
験を行なった結果体積分１がが０．１〜０．５の範囲で
あれば特にフレキシブルで圧電特性に偏れノと透明複合
圧電体が得られることが判った。
は０．２５であったが、体１２５分率を変化させ゛Ｃ実
験を行なった結果体積分１がが０．１〜０．５の範囲で
あれば特にフレキシブルで圧電特性に偏れノと透明複合
圧電体が得られることが判った。
さらに、］−記果実ＭＩｊＩＪでは柱状透明圧電体とし
てＰＬＺＴ６Ｊ１服を用いているが、ＰＬＺ’ｒｌｉｄ
器に限らす他の透明圧電磁器、さらには−・般にニオブ
酸リチウム単結晶などの透明圧電体を用いても、透明で
かつフレキシブル央合圧電体が得らＪｂた。
てＰＬＺＴ６Ｊ１服を用いているが、ＰＬＺ’ｒｌｉｄ
器に限らす他の透明圧電磁器、さらには−・般にニオブ
酸リチウム単結晶などの透明圧電体を用いても、透明で
かつフレキシブル央合圧電体が得らＪｂた。
以上説明したように、透明な板状有機物の中に多数の柱
状透明圧電体が垂直に埋め込まれたイみ造の複合圧電体
はノｈ明でフレキシブルであり、がっ亮い圧電変換効率
を示すことから、透明電極を設けることにＪ：り透明＋
１４圧素子が構成できる。
状透明圧電体が垂直に埋め込まれたイみ造の複合圧電体
はノｈ明でフレキシブルであり、がっ亮い圧電変換効率
を示すことから、透明電極を設けることにＪ：り透明＋
１４圧素子が構成できる。
以上説明したように、シート状有機物の中に多数の柱状
圧電体かシート面に垂直に埋め込まれた構造の複合圧電
体において、柱状圧電体の体積分率が０．１〜０．５の
範囲にある複合圧電体を用いることにより可撓性および
圧電変換特性に優れた感圧素子が得られることは明らか
であるゆ
圧電体かシート面に垂直に埋め込まれた構造の複合圧電
体において、柱状圧電体の体積分率が０．１〜０．５の
範囲にある複合圧電体を用いることにより可撓性および
圧電変換特性に優れた感圧素子が得られることは明らか
であるゆ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シート状有機物の中に多数の柱状圧電体がシート面
に垂直に埋め込まれた構造の複合圧電体と前記複合圧体
の両面に形成された電極を有し、前記複合圧電体中の柱
状圧電体の体積分率が０．１〜０．５の範囲にあること
を特徴とした感圧素子。 ２、前記柱状圧電体が透明圧電磁器であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の感圧素子。 ３、前記柱状透明圧電体がジルコン酸・チタン酸鉛Ｐｂ
（Ｚｒ＿１＿−＿ｘＴｉ＿ｘ）Ｏ＿３（０．３５≦ｘ≦
０．４５）を母体とした透明圧電磁器であることを特徴
とする特許請求の範囲第２項に記載の感圧素子。 ４、前機電極に透明電極を用いたことを特徴とする特許
請求の第２項記載の感圧素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59173257A JPS6151884A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 感圧素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59173257A JPS6151884A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 感圧素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6151884A true JPS6151884A (ja) | 1986-03-14 |
Family
ID=15957090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59173257A Pending JPS6151884A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 感圧素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6151884A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04371125A (ja) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Sharp Corp | 電気掃除機 |
| JP2004260176A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Palo Alto Research Center Inc | テープおよびその製造方法 |
| EP1235284A3 (de) * | 2001-02-09 | 2005-07-06 | EADS Deutschland Gmbh | Piezokeramische Platte und Verfahren zum Herstellen derselben |
| JP2008521240A (ja) * | 2004-11-23 | 2008-06-19 | コリア アドバンスド インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 圧電材料または伝導性材料を用いて敏感度が向上した接合構造物の接合部安全性検査方法 |
| JP2009059842A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電構造体とそれを備えたスピーカー |
| DE102009043132B4 (de) * | 2009-09-17 | 2014-02-20 | Technische Universität Dresden | Vorrichtung für eine definierte Positionierung von faden- oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen für die Herstellung von aktorisch und/oder sensorisch wirksamen Elementen |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP59173257A patent/JPS6151884A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04371125A (ja) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Sharp Corp | 電気掃除機 |
| EP1235284A3 (de) * | 2001-02-09 | 2005-07-06 | EADS Deutschland Gmbh | Piezokeramische Platte und Verfahren zum Herstellen derselben |
| JP2004260176A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Palo Alto Research Center Inc | テープおよびその製造方法 |
| JP2008521240A (ja) * | 2004-11-23 | 2008-06-19 | コリア アドバンスド インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 圧電材料または伝導性材料を用いて敏感度が向上した接合構造物の接合部安全性検査方法 |
| JP2009059842A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電構造体とそれを備えたスピーカー |
| DE102009043132B4 (de) * | 2009-09-17 | 2014-02-20 | Technische Universität Dresden | Vorrichtung für eine definierte Positionierung von faden- oder rohrförmigen elektrostriktiven, ferroelektrischen oder piezokeramischen Elementen für die Herstellung von aktorisch und/oder sensorisch wirksamen Elementen |
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