TW201435946A - 薄膜開關及使用其所成之物品 - Google Patents

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Yoshinori Wada
Hiroyasu Koto
Yuichi Watanabe
Sei Uemura
Manabu Kitazawa
Satoru Ohashi
Toshihide Kamata
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Ajinomoto Kk
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Abstract

本發明係提供一種薄膜開關與其用途，其係具有可得到配合由外部施加之壓力大小之信號之新的構造。本發明之薄膜開關係將第1導體部(1a)設置於第1基板(1)上，將第2導體部(2a)設置於第2基板(2)上，前述導體部(1a、2a)彼此互相隔著間隙對向的方式，使基板(1)與基板(2)介隔間隔器(3)而層合，前述間隙中填充有顯示壓電性之有機材料(4)，或存在空隙的方式進行配置，可得到配合壓力之輸出信號。

Description

薄膜開關及使用其所成之物品
本發明係有關呈現薄片狀之開關的薄膜開關(Membrane switches)及其用途者。
薄膜開關係在2片基板上分別設置導體部(由成為開關接點之導電性材料所構成的部分)，為了使彼等導體部對向，且導體部彼此之間確保空隙，使夾著間隔器(Spacer)，層合基板彼此之薄片狀的開關(專利文獻1)。
圖10係將以往之薄膜開關之1個開關部分擴大，以模式表示其構造的剖面圖。如同圖所示，形成2片基板100、200之各自成為接點的導體部110、210，彼等導體部110、210互相以所定間隔s對向的方式，介隔著間隔器300。
圖10(a)之態樣係導體部110、210之面積大於被設置於間隔器300之貫通孔310的開口面積，因此，導體部110、210之外週緣突出於間隔器之貫通孔的開口部。圖10(a)中，為了說明，而將導體部畫成較厚，但是實 際上，導體部為較薄，組裝時，間隔器不會被導體部強力壓縮。另外，圖10(b)之態樣係導體部110、210之面積小於設置於間隔器300之貫通孔310之開口面積，導體部110、210收納於間隔器之貫通孔內並對向。
薄膜開關中，對向之導體部110、210之中至少一方可因基板之彈性而可動(可對另一方之導體部變位接觸後回復)。因此，如圖10之粗箭頭所示，由外側按壓可動之導體部側的基板時，2個導體部110、210會接觸導通，解除按壓時，接觸被解除可得到ON與OFF的信號。
薄膜開關因構造單純，因此可廉價製得，且ON與OFF之動作之可靠性也高，因此在行動電話、個人電腦之鍵盤、家庭用電化製品之開關、遙控器控制器之開關等廣泛領域使用。
本發明人等詳細檢討如上述以往之薄膜開關的構造與功能，而著眼於以往薄膜開關單純僅可得到ON(閉)與OFF(開)之信號的點。此外，提出配合由外部施加之壓力之大小，不僅ON與OFF而已，且將可輸出配合由外部施加之壓力之大小之信號之新構造賦予薄膜開關，使其用途更廣的問題。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平01-076625號公報
〔發明概要〕
本發明之課題係提供一種薄膜開關及其用途，前述薄膜開關具有可得到配合由外部施加之壓力之大小的信號之新構造。
本發明人等為了解決上述課題而精心檢討結果，發現以往薄膜開關之構造中，在設定所定之間隙且對向之接點彼此間之該間隙中，配置有顯示壓電性之有機材料(可為填充或具有空隙之配置)時，可得到配合由外部施加之壓力之大小的信號，遂完成本發明。
本發明即提供以下者。
〔1〕一種薄膜開關，其特徵係具有：第1導體部被設置於第1基板上，第2導體部被設置於第2基板上，前述導體部彼此互相隔著間隙對向的方式，使第1基板與第2基板介隔間隔器而被層合的構造，前述間隙內填充有顯示壓電性之有機材料，或顯示壓電性之有機材料在該有機材料與一方之導體部之間存在有空隙的方式被配置於前述間隙中。
〔2〕如上述〔1〕項之薄膜開關，其中第1導體部以所定之排列圖案，被複數設置於第1基板上，第2導體部 以與前述排列圖案對應之排列圖案，複數設置於第2基板上，前述複數之導體部彼此互相隔著間隙對向，使成為複數之導體部對被排列之構造的方式，使第1基板與第2基板介隔間隔器而被層合，各導體部對之導體部彼此間之間隙中，顯示壓電性之有機材料被填充或存在空隙的方式被配置。
〔3〕如上述〔1〕或〔2〕項之薄膜開關，其中導體部彼此間之間隙係藉由間隔器包圍外週。
〔4〕如上述〔1〕~〔3〕項中任一項之薄膜開關，其中對於具有前述間隔器之厚度，且由該間隔器之材料所構成之薄膜進行沖孔(punching)加工，形成前述間隔器。
〔5〕如上述〔1〕~〔3〕項中任一項之薄膜開關，其中前述間隔器為在第1基板之主面及第2基板之主面中之一方或兩方，塗佈絕緣材料而形成者。
〔6〕如上述〔5〕項之薄膜開關，其中第1基板及第2基板之中之一方或兩方的材料與間隔器之材料為相同的絕緣材料。
〔7〕如上述〔1〕~〔6〕項中任一項之薄膜開關，其中顯示壓電性之有機材料為選自下述(a)~(c)中之一種以上，(a)具有本身壓電性(piezoelectricity)之有機壓電體、(b)以本身具有壓電性之有機壓電體為母材，其內 部分散由本身具有壓電性之其他材料所構成之填料，全體成為顯示與該母材本身之壓電性不同之壓電性之有機材料的複合材料、或(c)以不具有壓電性之有機材料為母材，其內部分散有由本身具有壓電性之材料所構成之填料，全體成為顯示壓電性之有機材料的複合材料。
〔8〕如上述〔1〕~〔6〕項中任一項之薄膜開關，其中顯示壓電性的有機材料為聚胺基酸。
〔9〕如上述〔8〕項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自甘胺酸、丙胺酸、擷胺酸、白胺酸、異白胺酸、精胺酸、天門冬醯胺酸、天門冬胺酸、胱胺酸、半胱胺酸、麩醯胺酸、麩胺酸、組胺酸、離胺酸、鳥胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、甲硫胺酸、苯基丙胺酸、酪胺酸及其衍生物之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
〔10〕如上述〔8〕項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自下述式(I)表示之單元、下述式(II)表示之單元、下述式(III)表示之單元、下述式(IV)表示之單元及下述式(V)表示之單元之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸，式(I)： (式中，k為1或2之整數、R1表示C1~C8之取代或非取代之烷基、或可被鹵素原子、烷氧基或硝基取代之苄基)
式(II)： (式中，k為1或2之整數，R2表示C3~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被鹵素原子、C3~C12脂環式烴基、C1~C6烷氧基、氰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯基烷氧基或可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基取代的C1~C6烷基，但是R2為不與式(I)之R1相同的基團)
式(III)： (式中，R3表示甲基、苄基或-(CH2)4-NHX基(但是X 表示鹵素原子或可被C1~C6烷氧基取代之苄氧基羰基、可被鹵素原子取代之C1~C6烷基羰基、烯丙氧基羰基、茀基烷氧基羰基、可被C1~C6烷基或硝基取代之苯磺醯基、或C1~C6烷氧基羰基))
式(IV)： (式中，k為1或2之整數，R4表示C1~C12烷氧基、氫原子之一部分或全部可被鹵素原子取代之C1~C12烷基、或C1~C12烷基羰基，m個R4可相同或相異，l表示6~12之整數、m表示1~3之整數)
式(V)： (式中，R5表示氫原子、甲基、-CH(OH)CH3、C3~C4支鏈烷基、或-(CH2)n-Z(但是n表示1~4之整數、Z表示羥基、氫硫基、羧基、甲基磺醯基、胺基、取代芳基、胺基羰基、-NH-C(NH2)=NH、 ))。
〔11〕如上述〔10〕項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為含有選自(A)以式(I)表示之1種以上之單元、(B)以式(II)表示之單元、以式(III)表示之單元及以式(IV)表示之單元之1種以上之單元的聚α-胺基酸。
〔12〕如上述〔10〕或〔11〕項之薄膜開關，其中R2為C6~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被氟原子或降莰基取代之C1~C6取代烷基。
〔13〕如上述〔10〕或〔11〕項之薄膜開關，其中R2為n-己基、n-十二烷基、2-降莰基(norbornyl)甲基或2,2,2-三氟乙基。
〔14〕如上述〔10〕~〔13〕項中任一項之薄膜開關，其中R3為甲基或-(CH2)4-NHX基(但是X表示苄氧基羰基)。
〔15〕如上述〔10〕~〔14〕項中任一項之薄膜開關，其中R4為C1~C6烷氧基、氫原子之一部分或全部被氟原子取代之C1~C12烷基、或C3~C9烷基羰基。
〔16〕如上述〔10〕~〔14〕項中任一項之薄膜開關，其中R4為甲氧基、丁氧基、己氧基、三氟甲基、或 n-己基羰基。
〔17〕如上述〔10〕~〔16〕項中任一項之薄膜開關，其中R5為氫原子、4-胺基丁基、4-羥基苄基、胺基羰基乙基、或-(CH2)3-NH-C(NH2)=NH。
〔18〕如上述〔10〕項之薄膜開關，其中聚胺基酸為選自含有麩胺酸、天門冬胺酸、離胺酸及其衍生物之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
〔19〕如上述〔10〕項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自麩胺酸甲酯、麩胺酸苄酯、天門冬胺酸苄酯、Nε-苄氧羰基(carbobenzoxy)-L-離胺酸之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
〔20〕如上述〔10〕項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為含有選自γ-甲基-L-麩胺酸/γ-己基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-2,2,2-三氟乙基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-甲氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-己基羰基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(10-(p-甲氧基苯氧基)-1-癸基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-丁氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-己氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、 γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(3,5-雙(三氟甲基)苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/L-苯基丙胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/L-苯基丙胺酸共聚物、及γ-苄基-L-麩胺酸/L-丙胺酸共聚物之1種以上。
〔21〕如上述〔11〕~〔20〕項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為無規共聚物。
〔22〕如上述〔11〕~〔20〕項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為嵌段共聚物。
〔23〕如上述〔10〕~〔22〕項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸之重量平均分子量(Mw)為1,000~5,000,000。
〔24〕如上述〔1〕~〔23〕項中任一項之薄膜開關，其中對於填充或存在空隙的方式被配置於導體部彼此間之間隙的有機材料，在該導體部彼此之間施予藉由電壓外加之分極處理。
〔25〕如上述〔1〕~〔24〕項中任一項之薄膜開關，其中第1基板及第2基板之任一方或兩方為藉由具有可撓性之材料所形成之可撓性基板。
〔26〕如上述〔1〕~〔24〕項中任一項之薄膜開關，其中第1基板、第2基板、及間隔器為藉由具有可撓性之材料所形成者，該薄膜開關全體為具有可撓性者。
〔27〕如上述〔1〕~〔24〕項中任一項之薄膜開關， 其中第1基板與間隔器之間、及第2基板與間隔器之間之任一方或兩方，介在有接著劑層。
〔28〕如上述〔1〕~〔27〕項中任一項之薄膜開關，其中對於填充或存在空隙的方式被配置於導體部彼此間之間隙的有機材料與該導體部之間，介在有接著劑層。
〔29〕如上述〔1〕~〔28〕項中任一項之薄膜開關，其中連接第1導體部、第2導體部及彼等導體部之配線電路為藉由對於第1、第2基板面之印刷而形成者。
〔30〕一種物品，其特徵係如上述〔1〕~〔29〕項中任一項之薄膜開關為沿著接受壓力之物品之表層被配置，藉此被賦予發出配合接受之壓力之信號的功能。
本發明之薄膜開關之一態樣係以往之薄膜開關中，在單純之空隙之接點(導體部)間的間隙中，填充顯示壓電性的有機材料(以下有時僅單純稱為有機材料)(圖1之態樣)。又，本發明之薄膜開關之其他的態樣係在該有機材料與單側之導體部之間存在著空隙，在兩導體部間配置該有機材料(圖5之態樣)。藉由此等構造，雖為薄膜開關，但是在關閉兩導體部之方向(第1、第2基板之厚度方向)，壓力產生作用，在導體部間填充或存在著空隙的方式，被配置之該有機材料被壓縮時，該有機材料展現壓電性，且配合該壓力之大小產生分極。換言之，該有機材料產生變形時，藉由壓電效果，在該有機材料之 兩端產生電荷。因此，產生的電荷通過導體部，可以電氣信號的形態取出。即，配合壓力，以多階段(或無階段)分別得到量測流入導體部(或由導體部流出)微量之電流之變化、導體部間之電壓變化、導體部間之靜電容量之變化等、導體部間之電氣的特性之變化，顯示壓力未產生作用之off狀態及顯示壓力產生作用之狀態的電壓值、電流值、其他的參數或信號。
又，第1、第2基板使用更大面積者，在兩基板面上以所定的排列圖案配置複數的導體部，使兩基板面上之各導體部在基板間對應，形成複數之導體部對在1個平面上排列之陣列構造，各自之導體部對之間隙填充顯示壓電性的有機材料或存在著空隙的方式配置，分別感知在各接點產生作用的壓力或荷重，可以簡單的構造了解面內中之壓力或荷重之分布。
另外，第1、第2基板使用具有可撓性之基板(可撓性基板)時，該薄膜開關全體成為具有可撓性之薄片狀物，可自由彎曲沿著各種物品之表層配置。藉此，也容易裝設於床或墊等、接受荷重而彎曲的構造體或汽車等車輛之座椅等之曲面，配合施加之壓力，可將發出信號之功能賦予彼等之物品。
此外，如圖5所示，單側之導體部1a與有機材料4之間設置空隙s1時，該導體部1a僅以該空隙s1之份量變位後，按壓有機材料4。
1‧‧‧第1基板
1a‧‧‧第1導體部
2‧‧‧第2基板
2a‧‧‧第2導體部
3‧‧‧間隔器
3a‧‧‧貫通孔
4‧‧‧顯示壓電性的有機材料
〔圖1〕圖1係以模式表示本發明之薄膜開關之構造例的剖面圖。圖中，各層之厚度彼此之比率或與橫方向之尺寸之比率，為了說明而誇大者。線影法〔Hatching〕為了容易區別區域，僅在必要處適當加上。其他圖也同樣。圖中之粗箭頭表示由外部作用之荷重(按壓力)。
〔圖2〕圖2係表示本發明之薄膜開關之使用方法之一例的剖面圖。
〔圖3〕圖3係對於本發明之薄膜開關之一態樣，組裝各層之主面，如分解圖所示的斜視圖。基板或導體部之厚度的圖示省略。間隔器為了容易認識貫通孔(3a1、3a2)為孔，因此以圖示表示厚度。設置於第2基板2之導體部或配線電路在圖中，在基板之對向側，因此以虛線(broken line)描繪。同圖係容易了解各層之對應關係的圖，並非層合另外形成之薄膜之組裝的順序的圖。
〔圖4〕圖4係以模式表示將顯示壓電性的有機材料藉由網版印刷填充於導體部彼此間之間隙，或有空隙存在的方式配置的樣態圖。為了容易了解圖，將網版與間隔器分離，如厚板方式描繪。
〔圖5〕圖5係以模式表示本發明之薄膜開關之其他之態樣例的剖面圖。
〔圖6〕圖6係以模式表示在本發明之薄膜開關中之基板上之導體部或電路等之形成例的圖。
〔圖7〕圖7係表示利用本發明之薄膜開關時之取出至外部電路之一構成例的圖。
〔圖8〕圖8係以模式表示在本發明之薄膜開關中，將基板上之各導體部與電路連接用之端子之構成例(導體部與端子之連接例)的剖面圖。
〔圖9〕圖9係以模式表示本發明之薄膜開關中之基板上之導體部或電路等之其他構成例的圖。
〔圖10〕圖10係例示以往之薄膜開關之構造的剖面圖。
〔實施發明的形態〕
以下藉由較佳的實施形態說明本發明。
本發明之薄膜開關係如圖1(a)~(c)、圖5(a)~(c)表示構造例，在第1基板1之主面設置第1導體部1a，在第2基板2之主面設置第2導體部2a，此等導體部(1a、2a)彼此互相為了間隔著間隙而對向，成為在第1基板1與第2基板2介隔間隔器3而層合的構造。
本發明中，此開關構造中之導體部(1a、2a)彼此間之間隙，如圖1所示構造例，填充有顯示壓電性的有機材料4，或如圖5所示構造例，該顯示壓電性的有機材料4為在單側之導體部(圖中之上側導體部2a)與該有機材料4之間殘留空隙s1的方式被配置。
因此獨自之構造，在圖2以方塊圖例示使用方法，導 體部(1a、2a)彼此間之電特性，藉由在外部機器M之計測部M1測定，可得到壓力(或將該薄膜開關在厚度方向壓縮之外部的荷重)未產生作用之狀態及壓力產生作用的狀態，各自所示之電壓值、電流值、其他參數或信號，將配合其之輸出傳達至外部機器之控制部M2等，成為可作為各種用途利用的構成。
圖1(a)、圖5(a)之態樣係使第1導體部與第2導體部對向，且導體部1a、2a之面積大於被設置於間隔器3之貫通孔3a之開口面積，因此，導體部之外週緣突出於該貫通孔3a之開口部。
在此，本發明中，設置於間隔器之「貫通孔」係指為了使第1導體部與第2導體部對向，在該薄膜開關之厚度方向貫穿間隔器的空間部分。該貫通孔可為〔薄片狀之間隔器藉由開孔加工等，之後形成的空間部分〕或〔藉由樹脂成形等，最初存在於間隔器中之空間部分〕，也可為〔先設計決定使第1導體部與第2導體部對向用之空間部分，該空間部分以外之部分由之後配置間隔器材料的結果，所殘留的空間部分〕，也可為〔將感光性材料進行曝光、顯像，以微影所形成的空間部分〕。又，該貫通孔不一定需要藉由間隔器之材料完全包圍本身之空間部分之側方的周圍。例如相鄰之貫通孔彼此可互相連通，或為了其他目的(使空氣逃離或輕量化等)，可與設置於間隔器之空間部分連通，或可在間隔器之外週側面，與外界的空間連通。又，例如間隔器之材料存在之部分獨立的支柱為離 散的緣故，即使剩餘之空間部分連接成網目狀的情形，這種空間部分也為前述貫通孔。該貫通孔係因形狀，為了其他目的，可兼用被設置於間隔器之溝等的空間部分者。
與圖10(a)同樣，圖1(a)、圖5(a)中，為了說明而將導體部以較厚描繪，但是實際上，導體部較薄，間隔器未被導體部大量壓縮。圖1(a)之態樣中，有機材料4被填充於貫通孔內全體中，圖5(a)之態樣中，有機材料4與導體部1a之間存在著空隙s1。
圖1(b)、圖5(b)之態樣係導體部1a、2a之面積小於被設置於間隔器3之貫通孔3a之開口面積，因此彼等導體部收納於間隔器之貫通孔內且對向。圖1(a)之態樣係有機材料4被填充於貫通孔內全體中，圖5(a)之態樣係有機材料4與導體部1a之間存在著空隙s1。
圖1(c)、圖5(c)之態樣係導體部1a、2a之面積小於被設置於間隔器3之貫通孔3a之開口面積，因此彼等導體部收納於間隔器之貫通孔內且對向。圖1(a)之態樣係有機材料4被填充於對向之導體彼此之間，圖5(a)之態樣係有機材料4與導體部1a之間存在著空隙s1。此時，從確保電氣絕緣性的觀點，〔被設置於間隔器3之貫通孔之開口面積〕>〔導體部與有機材料之接觸面積〕≧〔貫通孔內之導體部1a、2a之面積〕。
如圖1(c)之態樣的情形，〔導體部與有機材料之接觸面積〕>〔貫通孔內之導體部1a、2a之面積〕為較佳的態樣。
對向之導體部佔有貫通孔之開口全體，從導體面積較廣的觀點，或容易確保絕緣性的觀點，圖1(a)之態樣較佳，從間隔器不會妨礙被壓縮之有機材料4之橫方向變形的觀點，圖1(c)之態樣較佳。
第1、第2導體部不僅為1對，與一般的薄膜開關同樣，可將複數對之導體部設置成陣列狀，圖3中，對於各層表示主面，將複數之第1導體部(1a1、1a2)以所定的配置圖案設置於第1基板1上，以與此對應之配置圖案，將複數之第2導體部(2a1、2a2)設置於第2基板2上，使此等導體部彼此各自間隔有間隙而對向，複數之導體部對可為在面上排列之陣列構造。間隔器3係在各導體部對之導體部彼此之間，為了確保間隙，而介隔於基板彼此之間，各導體部對之導體部彼此間之間隙(圖3中，間隔器之貫通孔3a1、3a2之內部)中，填充有顯示壓電性的有機材料4(無圖示)或存在有空隙的方式來配置。
如圖3之陣列構造時，間隔器3也可作為將導體部對彼此及引出至外部之配線彼此互相電氣絕緣之隔牆的功能。
如圖3之陣列構造時，基板上中之導體部之配置圖案(pattern)或間距(pitch)係配合用途來適當決定即可。例如將該薄膜開關被置於物品的表層，為了得到配合各部之壓力的信號時，導體部之配置圖案例如有將四角形、正三角形、正六角形等形成網目形狀之網狀物(network)之交點配置導體的圖案。又，將該薄膜開關 作為具有所定鍵(key)排列之鍵盤(各種電子樂器之鍵盤(特別是附感壓功能)、電腦鍵盤、各種裝置之控制部或遊戲機之輸入板(pad)等)的開關使用時，作為配合其鍵排列之配置圖案即可。
陣列構造中之導體部彼此之中心間距離係配合製品之規模，有各種中心間距離，無特別限定，但是泛用為0.1mm~100mm程度。
圖6係模式表示形成於基板面之導體與配線之配置圖案之一例(各開關之導體部及與其連接之配線)者。圖中，為了簡單說明，將導體部之數目設定為4。配線之路徑為一例。
基板之外週形狀可為正方形、長方形、圓形等配合用途之任意形狀。又，除了彼等之外週形狀外，設置如圖6(a)所示之局部突出於外部之連接器部1c，可與外部電路(例如圖2所示之外部機器M等，具有必要功能之電路)連接。連接器部1c之構造或各開關與外部電路連接用的構成，可參照公知技術。
例如有使基板上之配線露出(未設置阻劑(resist)保護膜)、該露出之配線的表面進行Ni、Pd、Au等之各種金屬之電鍍的態樣或施予碳膏(Paste)等之表面處理作為端子的態樣、在基板藉由焊接安裝市售連接器之態樣、以悍錫、導電膏、個向異性導電性薄膜(以下稱為ACF)等，使薄膜開關側之連接器部與外部電路導通的態樣等。
本發明之薄膜開關與外部電路不一定需要另外的，如圖6(b)所示，可將必要之外部電路m直接形成或組裝於該薄膜開關之基板上。圖6(b)之外部電路m也可具有配線部分及組裝於該配線部分之多數元件者，也可為將彼等進行一體化之1個IC晶片。外部電路m使用IC晶片時，組裝於該薄膜開關之基板上之配線的態樣(圖6(b)之外部電路m直接成為IC晶片的態樣)較佳。
圖6(b)之外部電路m可為與外部機器通信用之無線通信裝置。即，該薄膜開關與外部機器之連接不一定需要介隔連接器部之有線的連接，也可為藉由電波、光之無線的連接。
將連接器部設置於該薄膜開關時，如圖8(a)所示，將分別設置於第1基板1、第2基板2之連接器(connector)部之配線10a、20a，可各自分別與外部電路連接。
圖8中，第1導體部1a與連接器部之配線10a係在第1基板面上，藉由配線圖案互相連接之連接關係以一點鏈線(dash line)的箭頭表示。第2基板也同樣，基板面上之配線圖案之連接關係以一點鏈線表示。
又，圖8(b)所示之例中，第1基板上之配線10a介隔導電性之連接介質11a，與第2基板上之配線12a連接，且與連接器部之配線13a連接。同圖之例中，第1基板1及第2基板2上之全部之導體部(1a、2a)用的各配 線(13a、20a)集合於第2基板上之連接器部。如圖8(b)所示之單側的基板面，使導體集合的態樣係連接器之構造單純，故較佳。
其中一方之基板上的配線與另一方之基板上之配線之電氣連接時，可使用公知之連接技術。
例如圖8(b)所示，互相對向之兩配線之間，介隔導電性之連接介質11a之態樣中，該連接介質例如有導電性接著材或ACF等。ACF從可以高信賴性連接微細間距之配線彼此的觀點為較佳的連接介質。
又，如圖9所示，在1片基板上，以所定圖案全部形成第1、第2導體部(1a、2a)與各自之配線(1b、2b)，且將彼等配線延伸至1個連接器部1c，將此1片基板在折彎線R，摺疊成2個，可作為第1、第2片之基板。此態樣中，其中一方之基板上的配線與另一方之基板上的配線，藉由超過折彎線R之配線圖案互相交纏者。
圖2或圖6所示之外部電路所含有之計測部係計測該薄膜開關中之各開關間之電壓、電荷、電流、靜電容量、電阻或其變化，使對各開關作用之由外部的壓力或力(荷重)，可以配合該壓力等之信號形式輸出者即可。其中，電荷或靜電容量係配合對開關作用之壓力或力的變化量較大，因此計算彼等後輸出較佳。又，各開關之信號微弱，故將增幅電路組裝於計測部內較佳。
如前述之計測電路或增幅電路可使用公知技術。例如將各開關產生的電荷增幅，藉由積分電路轉換成電壓而輸 出的電路，例如有如圖7所例示的電路。圖7例中，CX表示各開關的靜電容量，Vout為輸出電壓，C1、R1係適當決定之電容器與電阻。
此外，計測部中，為了將轉換成電壓之信號納入電腦中，因此組裝A/D轉換電路較佳。A/D轉換電路可使用公知的方法，例如有積分型、逐次比較型、快閃(Flash)型、超取樣(oversampling)型等。
又，必要時可加入噪音除去電路、Sawer-Tower電路、過濾電路、計數電路、計數歸零(reset)電路、顯示電路、記憶電路、假接地(Virtual Ground)電路、各種補償電路等、付帶的電路。
第1、第2基板只要是可支撐導體部者即可，例如較佳者為以往公知的薄膜開關之基板材料或印刷配線基板的材料。這種材料無特別限定，例如有聚醯亞胺系樹脂、聚酯系樹脂、環氧系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚乙烯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚矽氧系樹脂、氟系樹脂、液晶聚合物等，其他較佳者為紙酚(使紙含浸酚樹脂的複合材料)或玻璃環氧(使層合玻璃纖維製之布，含浸烷氧樹脂的複合材料)等的複合材料。
又，塗佈抗焊劑油墨等之液狀絕緣材料使硬化，可形成第1、第2基板中任一者或兩者。
第1、第2基板的材料，彼此可相同或不同 者。為了沿著物品之曲面狀表面或表層裝設時，第1、第2基板中任一者或兩者藉由具有可撓性之材料所形成者較佳。為了將可撓性賦予該薄膜開關全體時，兩方的基板為具有可撓性之材料所形成者較佳。上述材料之中，從低成本、透明性高，且具有適度之可撓性的觀點，例如較佳為聚酯系樹脂。又，在耐熱性或尺寸安定性，且重視可撓性的用途時，例如較佳為聚醯亞胺系樹脂。可撓性係材料本身之可撓性較佳，但是也包括藉由調節基板之厚度，可實現基板全體之可撓性。
第1、第2基板之各自的厚度，可配合製品之規模、材料之機械強度、可撓性、彈性等來決定即可，無特別限定，太厚時，會產生壓力分布無法正確傳達至各開關內之有機材料的問題，太薄時，變得容易斷裂，且產生耐久性降低的問題。總之，500μm~5μm程度為汎用的，其中200μm~10μmm程度為更實用，且較佳的範圍。例如第1、第2基板之材料為聚酯時，實用上較佳的範圍為100μm~20μm程度。
第1、第2基板互相可為相同厚度或不同厚度。例如將一方的基板作為固定側，可為更厚的尺寸，另一方的基板作為可動側，可為更薄的尺寸。
第1、第2基板之外週形狀可配合必要之導體對之數、導體對之排列間距、使用該薄膜開關之物品大小來決定即可，彼此可為相同的形狀或不同的形狀。
第1或第2基板使用具有可撓性的材料時， 材料之可撓性無特別限定，例如JIS K7161、JIS K7162所規定之伸張(tensile)試驗方法中，伸張彈性率未達1GPa，且伸張破壞變形10%以上較佳。
第1、第2導體部的材料，除了作為以往公知之薄膜開關的接點或印刷配線基板之配線材料使用之導電性材料外，可將在導體部間以填充或存在有空隙之方式被配置之有機材料之分極變化傳達至外部的導電性材料即可。
這種導電性材料，例如有金、銀、銅、鉑、鉛、錫、鎳、鉻等之良導體的金屬單體、或由選自此等金屬中之2種類以上之金屬所構成的合金為較佳的材料。又，以高濃度含有前述金屬之微粒子(例如有被稱為金屬奈米粒子者等)或碳粒子所成之導電性膏或導電性油墨、以聚噻吩等為主成分之導電性聚合物油墨等，藉由印刷堆積於基板上，經乾燥．硬化．燒成等者等也為較佳導體部的態樣。又，氧化銦錫(ITO)、摻雜氟的氧化錫(FTO)等之透明金屬氧化物也為使薄膜開關全體為透明之目的時，較佳的材料。
導電部及電路部之表面為了提高耐摩耗性、防銹、密著，可施予公知的表面改質，或可直接以形成之導電部的狀態。公知之表面改質，例如有Ni、Pd、Au等之鍍敷，使用鈍態(passive state)層或有機層的防銹處理等。
各導體部之外週形狀無特別限定，例如有如 圖3所示之圓形外，尚有正方形、長方形、其他多角形等。圓形從製造成本、防止龜裂、力之感知的觀點，為較佳的形狀。
構成導體部對之第1、第2導體部之各自的外週形狀係將一方投影至他方時，一致的關係較佳。但是通過導體部與外部電路之引出配線(相當於圖6之2)不限於此。
各導體部之外週形狀之大小(基板主面所佔有的面積)係配合該薄膜開關之規模或用途來適當決定，但是例如外週形狀為圓形時，其直徑較佳為0.1μm~500mm左右，更佳為0.1mm~100mm。又，導體部之外週形狀為圓形以外時，大小較佳為相當於直徑為0.1μm~500mm左右之圓形面積的面積，更佳為相當於0.1mm~100mm左右之圓形面積的面積。
各導體部之厚度係因製品之規模、材料、形成方法而異，總之，0.1μm~100μm左右為汎用者，例如藉由印刷導電性膏或導電性油墨等形成時，較佳為5μm~50μm左右，以金屬箔或鍍敷形成時，較佳為5μm~50μm左右，藉由蒸鍍或濺鍍形成時，較佳為10nm~5μm。
導體部彼此間的距離係可理想檢測出有機材料所示之壓電性的值即可，從可撓性或使用性的觀點，較小者為佳，從擔保絕緣性的觀點，較大者為佳。該距離例如較佳為3μm~500μm的範圍，更佳為5μm~100μm的範圍。
如圖3的態樣，設置複數之導體部對作為陣列構造時，各導體部對中之一方的導體部並非各自分離獨 立的導體部，可為成為共通電位的方式互相連接，擴散至基板面上之1片的導體層。這種態樣只要是他方的導體部各自分離獨立，彼此絕緣時，即成為複數之導體部對排列的陣列構造。
對第1、第2基板上之各自導體部的形成方法，可使用以往公知之薄膜開關中之接點的形成方法，或印刷配線基板中之配線電路的形成方法，例如有以下所例示之加成法(additive process)、半加成製程法、減法製程法。
藉由印刷導電性膏或導電性油墨等在基板上形成導體部而堆積後，進行乾燥、硬化、燒成等形成導體部的方法。
藉由無電解電鍍、濺鍍、蒸鍍等形成薄片層後，使用阻劑藉由電鍍形成配線，除去不要的薄片層的方法。
將藉由在基板上之金屬箔之貼合或金屬或ITO等之濺鍍、蒸鍍等全面形成的導體層進行蝕刻，使導體部殘存的方法。
此等方法中，從生產性(低成本)與可靠性之平衡的觀點，較佳為例如減法製程法(subtractive Process)。
第1導體部與第2導體部可為相同材料，或彼此不同的材料所構成者。
第1、第2基板上設置將各導體部與外部電路連接用的配線電路。圖3例中，第1基板1係在導體部(1a1、1a2)設置各自被連接之配線電路(1b1、1b2)， 第2基板2係在導體部(2a1、2a2)設置各自被連接之配線電路(2b1、2b2)。
配線電路不僅是形成有導體部的面，也可形成於其背面或基板內部，此時，可將連接配線電路與導體部之導通路、通孔、穿孔等設置於基板之厚度方向。
配線電路之材料、形成方法可與上述導體部之材料與形成方法相同。生產性或單純之構造的觀點，將導體部與配線電路藉由在基板之相同面，使用相同材料，相同形成方法一次形成較佳。
第1、第2基板上分別使用印刷法形成導體部與配線電路時之一例如下述：以聚對苯二甲酸乙二酯製薄膜作為基板，以使用印刷電路用之銀膏的網版印刷，在該基板上描繪導體部及與其連接之配線電路圖案。將描繪有導體部與配線電路之該基板，使用烘箱以所定時間加熱、乾燥，得到設置有導體部與配線電路的基板。此方法係生產性(低成本)與可靠性之平衡優異。
第1、第2基板上分別使用光蝕刻形成導體部與配線電路時之一例，如下述：準備3層形態的聚醯亞胺貼銅層合板(聚醯亞胺樹脂薄膜上介隔接著劑層(環氧接著劑層等)，層合銅箔之三層的層合體)，將乾薄膜阻劑(resit)層合於其銅箔面，使乾薄膜阻劑僅覆蓋應形成之導體部與配線電路的方式進行曝光、顯像。對此以氯化鐵或氯化銅蝕刻，除去露出的 銅箔，僅殘留目的之導體部及配線電路。最後，將乾薄膜阻劑剝離，得到設置有導體部與配線電路的基板。此方法係因銅箔為電氣、機械性優異的良導體，且與基板之密著性、耐熱性高，可進行微細的圖案加工，因此，適合於重視品質之製品製造。又，配線電路之表面平坦，因此即使顯示壓電性的有機材料的層較薄，也可擔保絕緣性的觀點，較佳。
間隔器係介在於第1、第2基板彼此之間，在導體部彼此之間形成間隙，可支撐第1、第2基板者即可。間隔器係間隔器在周圍捲繞成環狀，以包圍導體部彼此間之間隙的態樣(即，成為間隔器的薄膜具有如圖1(a)~(c)之貫通孔3a，夾著該貫通孔內之空間部分，使導體部對向的態樣)時，間隔器之形成為簡單，且可平衡良好支撐第1、第2基板，相鄰之導體對彼此可絕緣，故較佳。但是獨立於1個導體部對之周圍的支柱，可分散方式設置。此時，如上述，間隔器之材料不存在的空間部分為貫通孔。
間隔器之材料可為剛性體，但是從間隔器不會妨礙被施加於導體部之壓力的觀點，或對該薄膜開關全體可賦予可撓性的觀點，具有適度的彈性與可撓性者較佳，即使以小的力也可壓縮的低彈性較佳。
間隔器之材料之彈性與可撓性無特別限定，例如JIS K7161與K7162所規定之伸張試驗方法中，伸張彈性率未達1GPa，且伸張變形10%以上者較佳。
又，間隔器之材料，為了使相鄰之導體部對彼此以電氣絕緣時，絕緣性材料較佳。
以上的材料例如有聚酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、氯化乙烯、聚胺基甲酸酯等之高分子材料，從可撓性、彈性率、成本、耐熱性的觀點，更佳的材料例如有聚酯。
又，間隔器的材料可為使阻焊劑油墨等之液狀絕緣材料硬化者，或可使用與用於基板之阻焊劑油墨等之液狀絕緣材料相同的材料。
設置於間隔器之貫通孔的開口形狀，無特別限定，圖1(b)、(c)之態樣時，與導體部之外形相似的形狀較佳，因此，如圖3所示之圓形外，例如有正方形、長方形、多角形、異形(variant)等為較佳的形狀。設置於間隔器之貫通孔，可連接注入顯示壓電性的有機材料時之拔除空氣用的通路。
間隔器之厚度係為了可得到設計上決定之導體部彼此間之距離，考慮導體部之厚度，然後適當決定即可。例如圖1的例中，(間隔器之厚度)=(導體部之厚度×2)+(導體部彼此間的距離)。
導體部與上述有機材料不一定需要密著，如圖5所示，可有空隙s1。此時成為(間隔器之厚度)>(導體部之厚度×2)+(有機材料之厚度)。
導體部彼此間的距離係如上述，以3μm~500μm為較佳的範圍。
如圖3，含有貫通孔3a1、3a2之間隔器3的 形成方法，無特別限定，例如有以下的方法。
擠壓成形、射出成形等使用樹脂成形模，形成具有貫通孔之薄片狀之成形零件的方法。
準備由間隔器材料所構成之目的厚度的薄膜，藉由在既定位置沖孔所定之開口形狀的貫通孔而形成，作為間隔器的方法(後述(A)所例示的方法)。
設置形成有導體部或配線電路之第1或第2基板上之間隔器的區域，印刷由絕緣性材料所構成之油墨，使硬化後作為間隔器的方法。此時，必須使相當於貫通孔之開口部殘留的方式來印刷油墨，但是該開口部可藉由使用網版印刷、凹版塗佈、噴墨等之公知印刷方法之圖案形成來設置(後述(B)所例示的方法)。又，油墨使用感光性材料，以輥塗佈等全面印刷後，進行曝光、顯像，該油墨可在之後予以除去來設置。
上述方法中，從生產性與成本的觀點，準備由間隔器材料所構成之目的厚度(作為間隔器必要的厚度)的薄膜，其所定位置藉由沖孔所定之開口形狀的貫通孔而形成，作為間隔器的方法較佳，但是具有可撓性及彈性之薄膜以金屬模具沖壓的加工，有時尺寸精度稍微粗糙的傾向。而藉由圖案印刷或曝光、顯像，形成間隔器的方法，從材料費或加工之工本的觀點，與沖壓方法比較時，為更昂貴，而相較於前述沖孔，可得到對被印刷的面有高的密著，相較於沖孔等比較時，具有可製作微細構造的優點。
將間隔器以藉由成形、成形模、沖孔等之另 外之薄片狀的成形零件形態形成時，該薄膜開關之組裝方法，可參照公知的層合技術，使接著劑層介在於間隔器與基板之間，將此等層合的方法、以沖孔(punching)等貼合的方法等。
接著劑可使用感壓性黏著劑、感光性接著劑、熱硬化性接著劑等任種，較佳的材料例如有熱塑性樹脂、環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、聚矽氧系樹脂、聚醯亞胺樹脂、天然橡膠、合成橡膠等。
又，使用接著劑進行接著的部分可為全面或間隔器之一部份的區域。
(A)將間隔器以另外之薄片狀成形零件形態形成，貼合於基板時，該薄膜開關之更具體的製造例，如下述： 預先依(對準用剝離薄片、接著劑層、成為間隔器之聚對苯二甲酸乙二酯所構成之層、接著層、對準用剝離薄片)此順序層合之5層的層合體作為間隔器，對此施予沖孔加工，形成目的之貫通孔。貫通孔之大小與位置係配合形成於對向之導體部彼此間之所定空間之大小與位置來決定即可。
其次，將單面之剝離薄片剝離，使另一方基板上之接點與形成於間隔器上之貫通孔之開口部一致的狀態，進行貼合。
其次，使在間隔器之貫通孔內填充顯示壓電性的有機材料或存在著空隙的方式來配置。
接著，將間隔器之另一面的剝離薄片剝離，對準另一方基板上之導體部與形成於間隔器上之貫通孔之開口部，進行貼合得到該薄膜開關。
(B)基板上藉由印刷形成間隔器時，該間隔器之形成例如下述：設置有導體部或配線電路之一方的基板面，藉由網版印刷，以包圍導體部之周圍的方式形成絕緣性油墨層，形成貫通孔。將此使用烘箱，以所定時間乾燥、硬化，得到層合於基板上的間隔器。
此時，間隔器的材料如上述，可使用阻焊劑油墨等的絕緣材料。
本發明中，在導體部間填充或存在空隙的方式被配置之顯示壓電性的有機材料，可為單一材料、混合材料、複合材料，而混合材料、複合材料時，成為成分之各個物質，不一定需要具有壓電性，只要是全體成為顯示壓電性的有機材料即可。具體而言，例如有以下(a)~(c)的材料。
(a)具有本身壓電性(piezoelectricity)之有機壓電體(單一材料或混合材料)。
(b)以本身具有壓電性之有機壓電體為母材，其內部分散由本身具有壓電性之其他材料所構成之填料，全體成為顯示與該母材本身之壓電性不同之壓電性之有機材料的複合材料。
(c)以不具有壓電性之有機材料為母材，其內部分 散由本身具有壓電性之材料所構成之填料，全體成為顯示壓電性之有機材料的複合材料。
上述(a)之有機壓電體係含有(a1)因其分子之化學結構，而顯示壓電性的有機化合物、及(a2)因其分子之化學結構，而不顯示壓電性，但是藉由施予加工(分子之化學結構不變的加工)，而可展現壓電性者的有機化合物之兩方的概念。
有機壓電體係因有機化合物，因此具有作為一般強介電體而為人知之鋯鈦酸鉛(PZT)等之無機材料所無之可撓性、成形加工性，質輕且成本上優異(參照日本特公昭62-4873號公報)。
此外，一般的無機強介電體的PZT，因含有許多對人體或環境有害的鉛，但是有機壓電體不含鉛，因此具有對人體或環境之影響較少的優點。
但是有機壓電體，特別是有機強介電體雖有許多強介電性的報告，但是對於元件構造仍未有許多檢討，而檢討之元件則是複雜的構造，元件的成本變得非常高(參照日本特開平10-332509號公報、特開2009-53109號公報)。此外，使用有機壓電體，分別感測施加於面內之複數點之壓力之構造的元件幾乎仍未檢討。
上述(a1)之有機化合物，例如有聚偏氟乙烯、偏氟乙烯(vinylidene fluoride)/三氟乙烯共聚物、聚胺基酸、聚乳酸、硫酸甘胺酸、聚尿素、尼龍、強介電性液晶、克酮酸(Croconic acid)等，可為此等之任一 種，或2種以上之混合物。又，上述(a2)之有機化合物，例如有多孔質聚烯烴等之多孔質樹脂(例如日本特開2012-124434號公報所記載的多孔質樹脂)。
此等有機壓電體之中，從藉由印刷技法，在導體部間填充或存在空隙之方式可配置之良好的加工性與良好壓電特性的觀點，聚胺基酸為特佳的材料。較佳的聚胺基酸之詳細如後述。
作為顯示壓電性的有機材料之上述(b)的複合材料係以上述(a)的有機壓電體為母材，其中再分散有具有壓電性之另外之材料所構成之粒子狀的填料者。填料的材料，例如有上述(a)之有機壓電體(與母材不同的材料)或鋯鈦酸鉛(PZT)、天然或人工水晶、鈮酸鋰(LiNbO3)、鉭酸鈮酸鉀〔K(Ta，Nb)O3〕、鈦酸鋇(BaTiO3)、鉭酸鋰(LiTaO3)、及鈦酸鍶(SrTiO3)等之無機強介電體。
填料之粒徑例如藉由顯微鏡將所得之粒子像之長徑(Feret)(挾著粒子之一定方向之二條平行線的間隔)作為粒徑(也稱為定方向徑)使用即可。填料之粒徑無特別限定，但是以不妨礙母材之彈性或硬化前之流動性者較佳，例如平均粒徑為100nm~5μm程度。
複合材料中之填料之含量無特別限定，較少時，無壓電性，較多時，有損作為有機材料之可撓性、加工性。因此，較佳為5~90重量%，更佳為10~80重量%。
作為顯示壓電性的有機材料之上述(c)複合 材料係以不具有壓電性之有機材料作為母材，其中分散有與上述(b)同樣的填料者。不具有壓電性之有機材料，可為一般的樹脂、彈性體等，例如有環氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂等之熱硬化性樹脂、天然橡膠、丙烯酸橡膠、腈橡膠、丁二烯橡膠等之彈性體等。
複合材料中之填料之含量無特別限定，較少時，無壓電性，較多時，有損作為有機材料之可撓性、加工性。因此，較佳為5~90重量%，更佳為10~80重量%。
上述顯示壓電性的有機材料(上述(a)~(c)之有機壓電體)中，可發揮作為壓電體、強介電體之效果的範圍內，為了上述以外之其他各種樹脂或添加劑之特性改質，可任意含有。樹脂添加劑例如有二氧化矽、滑石、硫酸鋇等之無機填充劑、顏料或染料等之著色劑、碳黑、矽粉、尼龍粉、氟粉末、橡膠粒子等之有機填充劑、Orben、Benton等之增黏劑、聚矽氧系、氟系、高分子系之消泡劑或平坦劑、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂等、馬來醯亞胺化合物、雙烯丙基二醯亞胺化合物、甲基苯乙烯(vinylbenzyl)樹脂、乙烯基苄醚樹脂之熱硬化性樹脂、三唑化合物、噻唑化合物、三嗪化合物、卟啉化合物等之密著性賦予劑等。
對於本發明之薄膜開關之導體間所含之有機材料，可施予展現壓電性之前處理或提高壓電性用之分極處理。
使展現壓電性之前處理，例如藉由電暈放電等，捕捉 (trap)電荷之處理。分極處理例如在挾著有機材料之兩導體部間，使用高壓直流定電壓電源等，以一定時間外加直流電壓的處理。又，分極處理可在非加熱(例如5℃~35℃程度之常溫)下進行，或在加熱下進行。加熱下進行分極處理時，加熱溫度係以成為對象之有機材料之玻璃轉化溫度程度為較佳的溫度。又，有機材料為複合材料時，雖因該材料之組合而異，但是成為母材之有機材料之玻璃轉化溫度為較佳的加熱溫度。
本發明之薄膜開關可檢測之由外部的力係配合導體部彼此間之距離或導體部與有機材料之接觸面積等、該薄膜開關之各部的尺寸可變更，但是該薄膜開關成為有用之一般的用途，其應檢測(detect)之壓力範圍，例如有0MPa~0.1MPa程度。
〔聚α-胺基酸〕
以下詳細說明作為上述(a)之有機壓電體，特佳的聚α-胺基酸。
此聚α-胺基酸係含有選自甘胺酸、丙胺酸、擷胺酸、白胺酸、異白胺酸、精胺酸、天門冬醯胺酸、天門冬胺酸、胱胺酸、半胱胺酸、麩醯胺酸、麩胺酸、組胺酸、離胺酸、鳥胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、甲硫胺酸、苯基丙胺酸、酪胺酸及其衍生物中之1種類以上之單元的聚α-胺基酸即可。其中，從溶解性的觀點，較佳為含有選自精胺酸、天門冬醯胺酸、天門冬胺酸、麩醯胺酸、 麩胺酸、組胺酸、離胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、酪胺酸及其衍生物中之1種類以上之單元的聚α-胺基酸，更佳為含有選自麩胺酸、天門冬胺酸、離胺酸及其衍生物中之1種類以上之單元的聚α-胺基酸之均聚物、共聚物。
從溶解性與壓電特性的觀點，較佳為以下之聚α-胺基酸。
聚α-胺基酸為含有選自下述之1種以上之單元。
式(I)：
(式中，k為1或2之整數、R1表示C1~C8之取代或非取代之烷基、或可被鹵素原子、烷氧基或硝基取代之苄基)表示之單元(以下簡稱為「式(I)之單元」。)
式(II)：
(式中，k為1或2之整數，R2表示C3~C16 非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被鹵素原子、C3~C12脂環式烴基、C1~C6烷氧基、氰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯基烷氧基或可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基取代的C1~C6烷基，但是R2不為與式(I)之R1相同的基團)表示之單元(以下簡稱為「式(II)之單元」。)
式(III)：
(式中，R3表示甲基、苄基或-(CH2)4-NHX基(但是X表示鹵素原子或可被C1~C6烷氧基取代之苄氧基羰基、可被鹵素原子取代之C1~C6烷基羰基、烯丙氧基羰基、茀基烷氧基羰基、可被C1~C6烷基或硝基取代之苯磺醯基、或C1~C6烷氧基羰基))表示之單元(以下簡稱為「式(III)之單元」。)
式(IV)：
(式中，k為1或2之整數，R4表示C1~C12烷氧基、氫原子之一部分或全部可被鹵素原子取代之C1~C12烷基、或C1~C12烷基羰基，m個R4可相同或相異，l表示6~12之整數、m表示1~3之整數)表示之單元(以下簡稱為「式(IV)之單元」。)及 式(V)：
(式中，R5表示氫原子、甲基、-CH(OH)CH3、C3~C4支鏈烷基、或-(CH2)n-Z(但是n表示1~4之整數、Z表示羥基、氫硫基、羧基、甲基磺醯基、胺基、取代芳基、胺基羰基、-NH-C(NH2)=NH、 ))。表示之單元(以下簡稱為「式(V)之單元」。)
以下詳細說明式(I)~式(V)之各個單元。
〔式(I)之單元〕
式(I)之單元係麩胺酸γ-酯單元或天門冬胺酸γ-酯 單元。
式中之R1表示C1~C8之取代或非取代之烷基、或可被鹵素原子、烷氧基或硝基取代之苄基。
「C1~C8之烷基」為直鏈狀或支鏈狀之烷基，例如有甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、異丙基、sec-丁基、tert-丁基、2-甲基丁基、3-乙基丁基、4-乙基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、5-甲基戊基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、6-甲基己基、3-乙基己基、4-乙基己基、5-乙基己基、6-乙基己基、2-甲基庚基、3-乙基庚基、4-丙基庚基、2,3-二甲基丁基、2,4-二甲基丁基、4,4-二丙基丁基、2-甲基-3-乙基戊基、2,3,4-三甲基戊基等。較佳為C1~C6烷基，更佳為C1~C3烷基，特佳為甲基或乙基，最佳為甲基。
又，C1~C8烷基」係氫原子之一部或全部可被取代，較佳為非取代。具有取代基時，取代基例如有鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、烷氧基(較佳為C1~C6烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、亞甲二氧基等))等。
又，「可被鹵素原子、烷氧基或硝基取代之苄基」中，「鹵素原子」例如有氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等，其中較佳為氟原子、溴原子或氯原子。「烷氧基」係直鏈狀、支鏈或環狀之烷氧基，較佳為 C1~C6烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、及亞甲二氧基等)，更佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、亞甲二氧基，特佳為甲氧基。
「可被鹵素原子、烷基或硝基取代之苄基」之較佳例有p-溴苄基、p-氯苄基、p-氟苄基、p-甲氧基苄基、2,6-二甲氧基苄基、3,4-亞甲二氧基苄基、o-硝基苄基、p-硝基苄基、2-硝基-4,5-二甲氧基苄基、苄基，其中更佳為p-甲氧基苄基、p-硝基苄基、苄基，特佳為苄基。
R1之較佳的態樣為甲基或苄基。
〔式(II)之單元〕
式(II)之單元係麩胺酸γ-酯單元或天門冬胺酸γ-酯單元。
式中之R2表示C3~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被鹵素原子、C3~C12脂環式烴基、C1~C6烷基、氰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯基烷基或可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基取代的C1~C6烷基。但是式中之R2不為與式(I)之R1相同的基團)。
「C3~C16非取代烷基」係直鏈狀或支鏈之烷基，例如有n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基、n-十二烷基、n-十三烷基、n-十四烷基、n-十五烷基、n-十六烷基、3-乙基丁基、4-乙基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、5-甲基戊基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己 基、5-甲基己基、6-甲基己基、3-乙基己基、4-乙基己基、5-乙基己基、6-乙基己基、4-丙基己基、5-丙基己基、6-丙基己基、5-丁基己基、6-丁基己基、6-戊基己基、2-甲基庚基、3-乙基庚基、4-丙基庚基、5-丁基庚基、6-戊基庚基、7-己基庚基、2-甲基辛基、3-乙基辛基、4-丙基辛基、5-丁基辛基、6-戊基辛基、7-己基辛基、8-庚基辛基、2-甲基壬基、3-乙基壬基、4-丙基壬基、5-丁基壬基、6-戊基壬基、7-己基壬基、8-庚基壬基、2-甲基癸基、2-甲基十一烷基、2-甲基十二烷基、2-甲基十三烷基、2-甲基十四烷基、2-甲基十五烷基、3,3-二乙基丙基、2,3-二甲基丁基、2,4-二甲基丁基、4,4-二丙基丁基、2-甲基-3-乙基戊基、2,3,4-三甲基戊基、2-甲基-3-丙基己基等。
此「C3~C16非取代烷基」較佳為「C6~C16非取代烷基」，更佳為「C6~C16直鏈狀非取代烷基」，又更佳為「C6~C12直鏈狀非取代烷基(即，n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基、n-十一烷基、n-十二烷基等)」，特佳為n-己基或n-十二烷基。
「氫原子之一部分或全部被鹵素原子、C3~C12脂環式烴基、C1~C6烷氧基、氰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯基烷氧基或可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基取代之C1~C6烷氧基」中，「C1~C6烷基」係直鏈狀或支鏈之烷基，例如有甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、異丙基、sec-丁基、tert-丁 基、2-甲基丁基、3-乙基丁基等。「C1~C6烷基」較佳為「C1~C3烷基(例如有甲基、乙基、n-丙基、異丙基)」，更佳為甲基、乙基。
「鹵素原子」例如有氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等，其中較佳為氟原子、溴原子、氯原子。
「C3~C12脂環式烴基」係飽和或不飽和之脂環式烴基，例如有環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基、環壬基、環癸基、十氫萘基、降莰基、金剛烷基、異莰基(Isobornyl)等。「C3~C12脂環式烴基」較佳為「C6~C8之飽和脂環式烴基(即，環己基、環庚基、環辛基、降莰基)」，更佳為環己基、降莰基，又更佳為降莰基。
「C1~C6之烷氧基」可為直鏈狀或支鏈狀，較佳為直鏈狀烷氧基，烷基鏈可含有醚鍵。例如有甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、n-甲氧基乙氧基、n-乙氧基乙氧基、n-甲氧基乙氧基乙氧基及n-乙氧基乙氧基乙氧基，較佳為甲氧基、乙氧基或n-丙氧基，更佳為乙氧基。
「可具有取代基之苯基」係非取代之苯基或氫原子之一部分或全部被鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、C1~C6烷氧基等所取代的苯基，例如有苯基、p-氟苯基、p-氯苯基、3,5-二氟苯基、五氟苯基、o-甲氧基苯基、m-甲氧基苯基、p-甲氧基苯基、p-乙氧基苯基、p-丙氧基苯基、p-丁氧基苯基、p-戊氧基苯基、p-己氧基 苯基、3,5-二甲氧基苯基、3,5-乙氧基甲氧基苯基、3,5-乙氧基乙氧基苯基、3,5-甲氧基乙氧基苯基，較佳為苯基、p-氟苯基、p-甲氧基苯基、p-己氧基苯基、3,5-乙氧基乙氧基苯基，更佳為苯基、p-甲氧基苯基。
「可具有取代基之苯基烷氧基」係非取代之苯基烷氧基或氫原子之一部分或全部被鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、C1~C6烷氧基等取代的苯基烷氧基，例如有苄氧基、苯基乙氧基、p-氟苄氧基、3,5-二氟苄氧基、p-甲氧基苄氧基、3,5-二甲氧基苄氧基等，較佳為苄氧基、苯基乙氧基、p-氟苄氧基、p-甲氧基苄氧基，又更佳為苄氧基、苯基乙氧基。
「可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基」係非取代之苯基烷基胺基甲酸酯基或氫原子之一部分或全部被鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、C1~C6烷基等取代之苯基烷基胺基甲酸酯(carbamate)基，例如苄基胺基甲酸酯基、p-氟苄基胺基甲酸酯基、3,5-二氟苄基胺基甲酸酯基、p-甲氧基苄基胺基甲酸酯基、3,5-二甲氧基苄基胺基甲酸酯基、p-甲氧基苄基胺基甲酸酯基、3,5-二甲氧基苄基胺基甲酸酯基、苯基乙基胺基甲酸酯基、苯基丙基胺基甲酸酯基，較佳為苄基胺基甲酸酯基。
R2之較佳的態樣係「C6~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被鹵素原子或C3~C12脂環式烴基取代之C1~C6取代烷基」，更佳的態樣係「C6~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被氟原子或降莰基取代之 C1~C6取代烷基」，R2之特佳例，例如有n-己基、n-十二烷基、2-降莰基甲基、或2,2,2-三氟乙基。
〔式(III)之單元〕
式(III)之單元包含丙胺酸單元、苯基丙胺酸單元及離胺酸衍生物單元。
式中之R3表示甲基、苄基或-(CH2)4-NHX基(但是X表示鹵素原子或可被C1~C6烷基取代之苄氧基羰基、可被鹵素原子取代之C1~C6烷基羰基、烯丙氧基羰基、茀基烷氧基羰基、可被C1~C6烷基或硝基取代之苯磺醯基、或C1~C6烷氧基羰基。)
離胺酸衍生物單元、即式中之R3為「-(CH2)4-NHX基」所構成之單元中，X為「取代苄氧基羰基」時之取代基的「C1~C6烷基」可為直鏈狀或支鏈狀，較佳為直鏈狀烷氧基，又烷基鏈可含有醚鍵。例如有甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、n-甲氧基乙氧基、n-乙氧基乙氧基、n-甲氧基乙氧基乙氧基及n-乙氧基乙氧基乙氧基。
又，X為「C1~C6烷基羰基」時之「C1~C6烷基」、及X為「取代苯磺醯基」時之取代基的「C1~C6烷基」係直鏈狀或支鏈狀之烷基，例如有甲基、乙基、n-丙基、n-丁基、n-戊基、n-己基、異丙基、sec-丁基、tert-丁基、2-甲基丁基、3-乙基丁基等。
又，離胺酸衍生物單元較佳為式中之R3為-(CH2)4-NH-CO-CH2-C6H5的Nε-苄氧基羰基離胺酸單元。
〔式(IV)之單元〕
式(IV)之單元係麩胺酸γ-酯單元或天門冬胺酸γ-酯單元。
式中之R4表示C1~C12烷氧基、氫原子之一部分或全部被鹵素原子取代之C1~C12烷基、或C1~C12烷基羰基，m個之R4可相同或相異。
R4中之「C1~C12烷氧基」係直鏈狀或支鏈狀之烷氧基，例如有甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、n-庚氧基、n-辛氧基、n-壬氧基、n-癸氧基、n-十一烷氧基、n-十二烷氧基、異丙氧基、sec-丁氧基、tert-丁氧基、2-乙基己氧基、及tert-辛氧基。其中，C1~C6烷氧基(例如有甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、n-丁氧基、n-戊氧基、n-己氧基、異丙氧基、sec-丁氧基、或tert-丁氧基等)，更佳為甲氧基、n-丁氧基、n-己氧基。
「氫原子之一部分或全部被鹵素原子取代之C1~C12烷基」為直鏈狀或支鏈狀之烷基，鹵素原子例如有氟原子、氯原子、溴原子、及碘原子，較佳為氟原子。此鹵素取代烷基例如有單氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、三氟乙基、三氟二甲基乙基、六氟異丙基、五氟乙基、三氟 丁基、五氟丁基、七氟丁基、九氟丁基、三氟戊基、三氟庚基、三氟辛基、三氟壬基、三氟癸基、三氟十一烷基、三氟十二烷基、五氟戊基、七氟戊基、八氟戊基、九氟戊基、十二氟己基、十三氟己基、十七氟辛基、二十一(heneicosa)氟十一烷基、十七(heptadeca)氟十一烷基、二十一氟癸基、二十一氟十二烷基、三氯甲基、三氯乙基、三溴甲基、三溴乙基、三碘甲基、及三碘乙基，其中較佳為三氟甲基、或三氟乙基，更佳為三氟甲基。
「C1~C12烷基羰基」係直鏈狀或支鏈狀，例如有甲基羰基、乙基羰基、n-丙基羰基、異丙基羰基、n-丁基羰基、異丁基羰基、tert-丁基羰基、sec-丁基羰基、n-戊基羰基、異戊基羰基、新戊基羰基、n-己基羰基、異己基羰基、3-甲基戊基羰基、n-庚基羰基、n-辛基羰基、n-壬基羰基、n-癸基羰基、n-十一烷基羰基、及n-十二烷基羰基。其中，較佳為C3~C9烷基羰基，更佳為n-丙基羰基、異丙基羰基、n-丁基羰基、異丁基羰基、tert-丁基羰基、sec-丁基羰基、n-戊基羰基、異戊基羰基、新戊基羰基、n-己基羰基、異己基羰基、n-庚基羰基、n-辛基羰基，特佳為n-己基羰基。
R4之較佳的態樣係C1~C6烷氧基、氫原子之一部分或全部被氟原子取代之C1~C12烷基、C3~C9烷基羰基，R4之特佳例，例如有甲氧基、n-丁氧基、n-己氧基、三氟甲基、或n-己基羰基。
l表示6~12之整數，較佳為6~10之整數。 又，m表示1~3之整數，較佳為1或2，m為2或3時，2個或3個之R4可相同或相異，但是相同較佳。
〔式(V)之單元〕
式中之R5表示氫原子、甲基、-CH(OH)CH3、C3~C4支鏈狀烷基、或-(CH2)n-Z(但是n表示1~4之整數、Z表示羥基、氫硫基、羧基、甲基磺醯基、胺基、取代芳基、胺基羰基、-NH-C(NH2)=NH、 ))。
「C3~C4支鏈狀烷基」較佳為異丙基、sec-丁基。又，「-(CH2)n-Z基」中之n為1~4之整數。又，Z中之「取代芳基」係氫原子之一部分或全部被鹵素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)或羥基取代的苯基、萘基等，較佳為4-羥基苯基、苯基，特佳為4-羥基苯基。
式(V)之單元之較佳的態樣係R5為氫原子、4-胺基丁基、4-羥基苄基、胺基羰基乙基、或-(CH2)3-NH-C(NH2)=NH基的單元。
含有選自此式(I)之單元~式(V)之單元中之1種以上之單元的聚α-胺基酸包含式(I)之單元之均聚物、式(II)之單元之均聚物、式(III)之單元之均聚 物、式(IV)之單元之均聚物、及式(V)之單元之均聚物。又，共聚物時，包含式(I)之單元之中之2種以上之單元所構成之共聚物、式(II)之單元之中之2種以上之單元所構成之共聚物、式(III)之單元之中之2種以上之單元所構成之共聚物、式(IV)之單元之中之2種以上之單元所構成之共聚物、式(V)之單元之中之2種以上之單元所構成之共聚物、及式(I)之單元~式(V)之單元中之2以上之不同式之單元所構成之共聚物。共聚物之聚合形態可為無規(radom)共聚物或嵌段共聚物。
又，聚α-胺基酸中，構成式(I)~式(V)之單元的α-胺基酸可為任一的L型或D型，較佳為L型。
均聚物之具體例有聚(DL-丙胺酸)、聚(γ-甲基-L-麩胺酸)、聚(γ-苄基-L-麩胺酸)、聚(L-精胺酸)、聚(L-離胺酸)、聚(L-酪胺酸)、聚(L-甘胺酸)等。
共聚物之較佳的態樣。例如有包含式(I)之單元之中之2種以上之單元的共聚物(例如γ-甲基-L-麩胺酸/γ-苄基-L-麩胺酸共聚物(較佳為、γ-甲基-L-麩胺酸(5~95莫耳%)/γ-苄基-L-麩胺酸(5~95莫耳%)共聚物))。又，例如有包含(A)：式(I)之單元之中之1種以上之單元、(B)：選自式(II)之單元、式(III)之單元、及式(IV)之單元中之1種以上之單元的共聚物。特佳的態樣係包含(A)：式(I)之單元之中之1種以上之單元與、(B)：選自式 (II)之單元、式(III)之單元、及式(IV)之單元中之1種以上之單元的共聚物。
包含(A)之單元與(B)之單元的共聚物，從可得到更良好之壓電性之聚α-胺基酸的觀點，(A)之單元特佳為式(I)中之R1為苄基之由麩胺酸γ-苄酯單元所構成的共聚物。又，(B)之單元為式(II)之單元或式(IV)之單元所構成的共聚物時，共聚物較佳為無規共聚物，(B)之單元為式(III)之單元所構成之共聚物時，共聚物較佳為嵌段共聚物，特佳為(A)-(B)型嵌段共聚物或(A)-(B)-(A)型嵌段共聚物。
含有(A)之單元與(B)之單元之共聚物之全單元中之(A)之單元的含量係因(B)之單元的種類而異，較佳為0.01莫耳%-90莫耳%。上限值較佳為85莫耳%，更佳為80莫耳%，又更佳為60莫耳%。下限值較佳為0.1莫耳%，更佳為1莫耳%，又更佳為5莫耳%，又更佳為10莫耳%，又更佳為15莫耳%，又更佳為20莫耳%，又更佳為40莫耳%。
又，(B)之單元之含量係因(B)之單元的種類而異，較佳為10莫耳%-99.99莫耳%。上限值較佳為99.9莫耳%，更佳為99莫耳%，又更佳為95莫耳%，又更佳為90莫耳%，又更佳為85莫耳%，又更佳為80莫耳%，又更佳為60莫耳%。下限值更佳為15莫耳%，又較佳為20莫耳%，又更佳為40莫耳%。(B)之單元為式(IV)之單元時，下限值較佳為50莫耳%，更佳為60莫 耳%，又更佳為80莫耳%。
含有(A)之單元與(B)之單元的共聚物為由式(I)之單元與式(II)之單元所構成的共聚物時，較佳為例如γ-甲基-L-麩胺酸(15~85莫耳%)/γ-己基-L-麩胺酸(15~85莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/γ-十二烷基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/γ-十二烷基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(30~70莫耳%)/γ-2,2,2-三氟乙基-L-麩胺酸(30~70莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)共聚物、或γ-苄基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)共聚物。
又，由式(I)之單元與式(III)之單元所構成的共聚物時，較佳為例如γ-甲基-L-麩胺酸(20~80莫耳%)/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(20~80莫耳%)共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(40~60莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/L-苯基丙胺酸(40~60莫耳%)共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/L-苯基丙胺酸(40~60莫耳%)共聚物、或γ-苄基-L-麩胺酸(40~60莫耳%)/L-丙胺酸(40~60莫耳%)共聚物。
又，由式(I)之單元與式(IV)之單元所構成的共聚物時，較佳為例如γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳 %)/γ-(6-(p-甲氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸(>99莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳%)/γ-(6-(p-己基羰基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸(>99莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳%~16莫耳%)/γ-(10-(p-甲氧基苯氧基)-1-癸基)-L-麩胺酸(84~>99莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳%~8莫耳%)/γ-(6-(p-丁氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸(92~>99莫耳%)共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳%~14莫耳%)/γ-(6-(p-己氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸(86~>99莫耳%)共聚物、或γ-甲基-L-麩胺酸(<1莫耳%~8莫耳%)/γ-(6-(3,5-雙(三氟甲基)苯氧基)-1-己基-L-麩胺酸(92~>99莫耳%)共聚物等。
聚α-胺基酸之分子量無特別限定，從聚α-胺基酸之壓電性及製膜性的觀點，重量平均分子量(Mw)較佳為1,000~5,000,000，更佳為5,000~2,500,000，又較佳為10,000~2,000,000。
聚α-胺基酸之調製方法無特別限定，可採用本身公知之聚α-胺基酸的製造方法。一般而言。將成為式(I)之單元、式(II)之單元、式(III)之單元、式(IV)之單元、或式(IV)之單元之N-羧基-α-胺基酸無水物或N-羧基-α-胺基酸衍生物無水物，適當混合，使溶解或懸浮於有機溶劑或水中，必要時，此等中添加聚合起始劑進行共聚合的方法。例如製造含有上述(A)之單元與(B)之單元的共聚物時，將成為(A)單元之N-羧基- α-麩胺酸γ-甲酯無水物或N-羧基-α-麩胺酸γ-苄酯無水物與、成為(B)單元之N-羧基-α-胺基酸無水物或N-羧基-α-胺基酸酯衍生物無水物，適當混合，使溶解或懸浮於有機溶劑或水中，必要時，此等中添加聚合起始劑進行共聚合的方法。又，調製(B)之單元為式(II)之單元或式(IV)之單元所構成之共聚物時，例如可將N-羧基-α-麩胺酸無水物或N-羧基-α-麩胺酸γ-酯無水物溶解或懸浮於有機溶劑或水中，必要時，此等中添加聚合起始劑進行聚合，調製聚α-麩胺酸或聚α-麩胺酸γ-酯後，將成為原料之特定的醇1種或2種以上，相對於聚α-麩胺酸或聚α-麩胺酸γ-酯之麩胺酸單元，添加適量，必要時，添加觸媒，藉由在γ位導入酯，或使γ位之酯轉變來調製的方法。
前述有機溶劑之例，例如有丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、環己酮、四氫呋喃、二乙醚、二異丙醚、石油醚、1,4-二噁烷、苯、甲苯、二甲苯、己烷、環己烷、醋酸乙酯、醋酸丁酯、三氟醋酸、醋酸、蟻酸、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1,2-二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、三氟乙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟丙酮、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞碸、吡啶、乙腈、三甲胺、三乙胺、及三丁胺。有機溶劑係可組合1種以上使用。
前述聚合起始劑之例，例如有乙二胺、丙二 胺、己二胺、1,4-環己烷二胺、1,2-二環己烷二胺、鄰苯二胺、間苯二胺、對苯二胺、甲苯-2,4-二胺、4,4’-二苯基甲烷二胺、異佛爾酮二胺等之一級二胺；甲胺、乙胺、及1-丙胺等之一級單胺；甲醇胺、乙醇胺、及二乙醇胺等之醇胺；二甲胺、二乙胺、及二丙胺等之二級胺；N,N-二甲基乙二胺、及N,N-二甲基-1,3-丙二胺等之一級三級二胺；三甲胺、三乙胺、及三丁胺等之三級胺；聚醚二胺、及聚酯二胺等之含胺基的聚合物；甲醇、及乙醇等之一級醇；異丙醇等之二級醇；乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、及己二醇等之甘醇類；聚醚二醇、及聚酯二醇等含羥基的聚合物；硫醇類等。聚合起始劑係可組合1種以上使用。
前述觸媒之例，例如有鹽酸、硫酸、硝酸、對甲苯磺酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇鈉(sodium methoxide)、第三丁醇鈉、甲醇鉀、第三丁醇鉀、氰化鉀、二氧化碳、四異丙醇鈦(IV)、1,3-取代型四烷基二錫氧烷(stanoxane)錫(IV)錯合物、四氰乙烯、4-二甲基胺基吡啶、及二苯基銨三磺酸酯-三甲基矽烷基氯。觸媒可組合1種以上使用。
觸媒量可依反應而適當設定，但一般實現適當的反應時間，可在不會成為反應後之觸媒困難除去的範圍內適當選擇，例如相對於使用之胺基酸酐的莫耳數為0.0001~1當量，較佳為0.01~0.75當量，更佳為0.1~0.5當量。
成為原料之醇的量可依反應適當設定，一般 係側鏈之變換充分進行，可在未反應醇不會困難除去之範圍內適當選擇，例如，相對於聚α-胺基酸之麩胺酸單元為0.01~50當量，較佳為0.1~25當量，更佳為0.15~20當量。
將顯示壓電性的有機材料在導體部彼此間之間隙，以填充或存在有空隙的方式進行配置的方法，例如圖4(a)、(b)所示，在基板2上形成導體部2a或與其連接之配線電路(無圖示)，於其上層合具有貫通孔3a之間隔器3，該貫通孔內之底面使導體部2a之上面露出，此狀態下，將含有顯示壓電性的有機材料(上述聚α-胺基酸等)的油墨(或膏)4a藉由印刷法，注入貫通孔3a內的方法。
圖4(a)、(b)表示藉由網版印刷之填充例的模式圖，形成於網版P之透過口P1與形成於間隔器3之貫通孔3a的開口對準位置，刮刀(squeegee)Q往箭頭方向移動，摩擦網版，而網版P之油墨4a通過透過口P1，押入正下方之貫通孔3a內。同圖中之波線P2表示網版之網眼(mesh)，露出於透過口P1內。
圖4(a)之態樣中，形成於網版P之透過口P1的形狀與形成於間隔器3之貫通孔3a的開口形狀一致，油墨4a填充於貫通孔內全體。此上層合具有導體部之基板時，可得到如圖1(a)所示之薄膜開關。
又，圖4(b)之態樣中，形成於網版P之透過口P1的形狀小於形成於間隔器3之貫通孔3a的開口形狀，油 墨4a僅填充於導體部2a上面之特定區域。此上層合具有導體部之基板時，如圖1(c)所示，僅在導體部彼此間之特定區域(例如中央區域)填充有顯示壓電性的有機材料的薄膜開關。
印刷方法不僅有上述網版印刷，也可為凹版印刷、轉印(offset)印刷、凸版印刷、噴墨印刷等。又，微接觸印刷或微射出成形(Micro-molding)等被稱為軟微影的技法也包含於印刷法內。
藉由印刷在貫通孔內注入顯示壓電性的有機材料的方法，從成本、膜厚控制等的觀點，為較佳的方法。
又，除印刷外，在空隙內注入壓電材料的方法，例如有將成形、切斷後的有機壓電材料，介隔接著劑、接著薄膜進行貼合，或進行熱壓黏的方法，注入融熔物的方法等。
上述印刷法使用含有聚α-胺基酸的油墨時，油墨所使用的有機溶劑可使用各種的有機溶劑，例如有氯仿、二氯甲烷、二氯甲烷(Dichloromethane)、三氯乙烯(trichloroethene)、二氯乙烷(ethylene dichloride)、1,2-二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯等之氯系溶劑、全氟第三丁醇、六氟-2-甲基異丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟異丙醇等之含氟分枝醇系溶劑、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等之含氮極性溶劑、丙酮、甲乙酮、二乙酮、苯乙酮、環己酮等之酮系溶劑、苯甲酸甲酯、苯甲酸醚、苯甲酸丁酯等之苯甲酸酯系溶劑、苯、甲苯、二甲 苯及溶劑石油腦等之芳香族烴系溶劑、二乙二醇單甲醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚等之乙二醇醚系溶劑、甲基賽璐蘇(methyl cellosolve)、甲氧基丙基乙酸酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯等之乙二醇酯系溶媒、二甲醚、二乙醚、二丙醚、四氫呋喃、1,4-二噁烷、1,3-二氧雜環戊烷、甲基t-丁醚等之醚系溶劑、二甲基亞碸、二甲基碸等之亞碸/碸系溶劑、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、乙二醇、丙二醇、酚、甲酚、聚乙二醇等之醇/酚系溶劑、正己烷、環己烷、正辛烷、異辛烷、正癸烷等之烴系溶媒等。
有機溶劑可使用1種的溶劑或混合2種以上使用。
較佳為選自含氮極性溶劑、烴酮系溶劑、苯甲酸酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、乙二醇醚系溶劑、乙二醇酯系溶劑中之1種以上。又，一般印刷法，為了避免印刷中油墨乾燥，黏度變化，使用沸點為150℃以上的溶劑較佳。
含有聚α-胺基酸之油墨中之聚α-胺基酸的濃度，只要是可達到均勻製膜時，即無特別限定，較佳為1~50重量%，更佳為40~50重量%。
為了得到較佳壓電性時，含有聚α-胺基酸之油墨中，聚α-胺基酸之合成所使用的觸媒(例如有p-甲苯磺酸等上述的觸媒)在含有聚α-胺基酸之油墨中，實質上不含有較佳。殘留觸媒之濃度較佳為6.0重量%以下，更佳為1.0重量%以下，又較佳為0.5重量%以下，特佳為0.1重量%以下。
將顯示壓電性的有機材料在導體部彼此間之間隙，以填充或存在有空隙的方式進行配置之其他的方法，例如有將顯示壓電性的有機材料所構成之薄膜形成所定之外形及所定之厚度，然後介於接著劑層黏貼於導體層的方法。
本發明之薄膜開關在可發揮本發明之效果的範圍內，可任意加入上述以外之其他的構件。例如在一方基板之外面再層合表面用薄膜，另一方基板之外面層合背面用薄膜的態樣或將遮段由外界之雜訊之遮蔽用之導體層賦予其中一方或兩方之基板外面的態樣，在各層彼此之間可適當含有接著劑層。
又，設置加飾層使表面依據其用途來裝飾，或設置封閉層提高耐久性為目的，或再設置接著層，對於使用本發明之薄膜開關之各種製品之組裝等，也可用該接著層。
本發明之薄膜開關可與各種感測器組合使用。例如與溫度、加速度、放射線等之感測器組合時，可同時感測複數之資訊，且可將溫度等之資訊用於修正本發明之開關之輸出。
藉由將本發明之薄膜開關使用於各種物品，即將該薄膜開關沿著各種物品之表層配置(包括出現於表面之配置、未出現於表面之配置)，可得到被賦予配合外部施加之壓力，發出信號之功能的物品。又，顯示壓電性之部分的材料為使用上述有機材料，因此相較於既有開關或感測器時，可廉價製作大面積。
此與既有之鍵盤、滑鼠、觸控面板、麥可風等不同，成為全新形態之人與電腦之介面，可期待應用於寬廣用途。
例如使用於機器人之表面時，可得到配合觸碰或觸碰之強度之各部信號，成為可將觸覺賦予該機器人之人工皮膚。作為取代智慧型手機或平板終端、PC本體之觸控面板使用時，既有之觸控面板僅可得到觸控之X與Y座標的信號，但是使用本發明之薄膜開關時，以觸控之強度為信號，可傳達至電腦。
又，沿著床、墊、椅子(也包括沙發、輪椅、搭乘工具(汽車、鐵路車輛、飛機等)之座椅部)等之接受荷重之部分的表層，配置該薄膜開關時，可得到配合接受使用者之荷重之分布之各部的信號，可使面內之分布荷重成為可見化，可測定體壓，變成可防止褥瘡等。又，藉由解析壓力感測器之數字，可感測脈搏或呼吸等，可將身體狀況等作成數據化。
為了如前述的用途，可適當與外部機器例如具備顯示裝置、印表機、輸入裝置等之電腦連接。
以下舉更具體的應用例。
在床、墊、椅子、薄片等之支撐體面配設複數之檢測微小振動之感測器元件，測定生物體之脈搏(心跳)、呼吸、體動等之生物體之信號之強度分布之各種的測定裝置已為人知。本發明之薄膜開關係在這種測定裝置中，可替代配置於床等之1以上之感測器元件使用。由各感測器元 件之替代使用之該薄膜開關所得之信號係適當地進行電壓轉換、數位轉換，以生物體信號形式進行處理即可。又，適當設置由該薄膜開關之輸出，將所定之頻率範圍之生物體信號進行取樣用之過濾器或演算各開關部分之生物體信號之強度值之演算部，可對應該薄膜開關所含之各開關部分之配置與前述強度值，生成強度分布。
如前述之床或椅子係如沙發床或病床，可為姿勢變更式(由平坦的床摺疊成具有背按摩部等之形態，可變更的構成)。又，此時，配合各自之姿勢，對由複數配設之各開關部分所得之生物體信號，進行加權碼(weighted code)時，可將該生物體信號更精準取樣。如此，將本發明之薄膜開關替代感測器元件使用時。可適當加入各種信號處理。
又，心跳或脈搏之振動信號微小，因此因外部之振動雜訊，有時心跳檢出困難。對於這種問題，將本發明之薄膜開關之各開關部分2個以上配置於床等，以全部之各開關部分檢測生物體振動的構成。此時，振動雜訊也藉由各開關部分，以振動要素形式被檢出。但是呼吸、心跳、體動之生物體振動在全部之感測器元件為相同時機(timing)，觀察由各感測器元件之共通資訊，即呼吸、心跳、體動之發生時機，藉由演算由外部之振動雜訊，也可有效地排除。
如以上，藉由將本發明替代壓力感測器使用，可得到可理想測得分布於床、墊、薄片等之支撐體面之生物體信 號之強度分布的裝置。
此外，足壓測定薄片(測定足背之哪區域部分，以多少荷重傳達至地面的薄片)、牙齒咬合測定器(測定藉由挾於上下齒間咬合，哪一齒以多少壓縮荷重對於對象物作用的薄片)等直接利用該薄膜開關之薄片狀的形態，構成物品，可構成薄片狀之壓力測定器。
不論何種情形，只要是將該薄膜開關作為薄片狀之感壓頭部功能使用，藉由外部之計測裝置可測定各導體部間之電流變化或靜電容量變化所構成即可。
此外，本發明之薄膜開關可作為壓電元件之替代品用於壓電式加速度感測器、旋轉(gyro)感測器等、使用壓電元件為人所知之各種感測器。
又，本發明之薄膜開關沿著各種物品表層配置(包含出現於表面之配置、未出現於表面之配置)，也可得到利用配合外部施加之壓力產生之電壓等的發電裝置、能量採集(Energy Harvesting)裝置(收集微小能量轉變成電力等的裝置)等之物品。
又，將本發明之薄膜開關沿著各種物品表層配置(包含出現於表面之配置、未出現於表面之配置)，可得到利用配合外部施加之電壓等之電氣信號所產生之驅動力等之執行器(actuator)等的物品。
本發明之薄膜開關也可被期待能量採集等以往薄膜開關之延伸而未被考慮的用途。本發明之薄膜開關所產生之電荷通過整流電路後，蓄電於電容器等時，該能量變成可 利用。蓄積之電能可作為驅動與該薄膜開關連接之各種電路用之電源使用，可構成不需外部電源、電池之自行發電型感測器。又，也可作為與該薄膜開關組合使用之各種感測器之電源使用。
以下揭示實驗例等，更具體說明本發明，但是本發明之範圍不限於以下之實驗例等者。
〔實施例〕
以下揭示實施例，更詳細說明本發明，但是本發明不限於以下之實施例者。
〔聚α-胺基酸之合成〕 合成例1：γ-甲基-L-麩胺酸/γ-己基-L-麩胺酸共聚物之合成 (步驟1)聚-γ-甲基-L-麩胺酸之合成
在1,2-二氯乙烷410ml(關東化學公司製)中加入N-羧基-γ-甲基-L-麩胺酸無水物(54.92g、293.45mmol)後，冷卻至0℃為止，添加作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(366μl、2.93mmol、關東化學公司製)，以25℃攪拌1日，得到聚-γ-甲基-L-麩胺酸。以下述方法(測定法1)測定重量平均分子量Mw。重量平均分子量Mw為1.9×104。
(步驟2)聚-γ-甲基-L-麩胺酸之側鏈取代反應(酯交換反應)
將上述調製之聚-γ-甲基-L-麩胺酸9.3g溶解於1,2-二氯乙烷45ml中，添加1-己醇(16ml、130.00mmol、東京化成工業公司製)及p-甲苯磺酸1水合物(1.24g、6.50mmol、東京化成工業公司製)，以80℃攪拌1日進行酯交換反應，得到γ-甲基-L-麩胺酸/γ-己基-L-麩胺酸共聚物。關於所得之共聚物，以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定酯交換反應後之聚合物之組成。
合成例2~3、5~6、8~13：各種聚α-胺基酸之合成
藉由與合成例1同樣的方法，得到聚-γ-甲基-L-麩胺酸後，溶解於1,2-二氯乙烷中，將表1(導入醇之欄)所示之醇，相對於聚-γ-甲基-L-麩胺酸之麩胺酸單元，添加適量，然後添加觸媒量之p-甲苯磺酸1水合物，攪拌1~5日之步驟，得到各種聚α-胺基酸(共聚物)。關於所得之共聚物，以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定酯交換反應後之聚合物的組成。
合成例4：γ-苄基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物之合成 (步驟1)聚-γ-苄基-L-麩胺酸之合成
在1,2-二氯乙烷265ml(關東化學公司製)中加入N-羧基-γ-苄基-L-麩胺酸無水物(44.2g、167.98mmol)與作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(propanediamine)(208.2μl、1.68mmol)，以25℃攪拌3日，得到聚-γ-苄基-L-麩胺酸。以下述方法(測定法1)測定重量平均分子量Mw。重量均分子量Mw為2.2×104。
(步驟2)聚-γ-苄基-L-麩胺酸之側鏈取代反應(酯交換反應)
將上述調製之聚-γ-苄基-L-麩胺酸(10g、45.6mmol)溶解於1,2-二氯乙烷170ml中，在加入1-十二烷醇(10.2ml、45.6mmol、東京化成工業公司製)及p-甲苯磺酸1水合物(2.6g、13.68mmol)，以65℃攪拌1日，得到γ-苄基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物。關於所得之共聚物，以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定酯交換反應後之聚合物之組成。
合成例7：γ-苄基-L-麩胺酸/γ-2-降莰基(Norbornyl)甲基-L-麩胺酸共聚物之合成
藉由與合成例4同樣的方法得到聚-γ-苄基-L-麩胺酸後，使溶解於1,2-二氯乙烷中，相對於聚-γ-苄基-L-麩胺酸之麩胺酸單元，添加適當量之降莰烷-2-甲醇(東京化成工業公司製)與觸媒量之p-甲苯磺酸1水合物，以 65℃攪拌4日，得到γ-苄基-L-麩胺酸/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸共聚物。關於所得之共聚物，以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。以下述方法(測定法2)測定酯交換反應後之聚合物之組成。
合成例14：γ-甲基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物之合成
在1,2-二氯乙烷130ml中加入Nα-羧基-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸無水物(4.02g、13.12mmol)及N-羧基-γ-甲基-L-麩胺酸無水物(2.46g、13.12mmol)，添加作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(32.78μl、0.262mmol)，以25℃攪拌1日，得到γ-甲基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
合成例15~18：各種共聚物之合成
與合成例14同樣，在1,2-二氯乙烷中，分別以等莫耳加入表2所示之2種的N-羧基-L-胺基酸無水物(成分A、成分B)，相對於胺基酸無水物，添加1/100當量分之作為起始劑的N,N-二甲基-1,3-丙二胺，攪拌2~3日，得到各種聚胺基酸共聚物。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
合成例19：γ-甲基-L-麩胺酸(68%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸嵌段(32%)共聚物之合成
在1,2-二氯乙烷20ml中加入N-羧基-γ-甲基-L-麩胺酸無水物(5.00g、26.72mmol)後，冷卻至0℃為止，添加作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(66.80μl、0.534mmol)，以25℃攪拌1日後，再冷卻至0℃為止，添加1,2-二氯乙烷20ml後，添加Nα-羧基-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸無水物(4.09g、13.36mmol)，以25℃攪拌1日，得到γ-甲基-L-麩胺酸-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸嵌段共聚物。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
合成例20：γ-甲基-L-麩胺酸(41%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(18%)-γ-甲基-L-麩胺酸(41%)嵌段共聚物之合成
與合成例19同樣，得到γ-甲基-L-麩胺酸-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸嵌段共聚物後，再冷卻至0℃為止，加入1,2-二氯乙烷10ml後，添加N-羧基-γ-甲基-L-麩胺酸無水物(5.00g、26.72mmol)，以25℃攪拌2日，得到γ-甲基-L-麩胺酸-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸-γ-甲基-L-麩胺酸嵌段共聚物。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
合成例21：γ-苄基-L-麩胺酸(50%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(50%)嵌段共聚物(低分子量體)之合成
在1,2-二氯乙烷10ml中加入N-羧基-γ-苄基-L-麩胺酸無水物(1.00g、3.80mmol)後，冷卻至0℃為止，加入作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(9.56μl、0.076mmol)，以25℃攪拌1日後，再冷卻至0℃為止，添加Nα-羧基-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸無水物(1.16g、3.80mmol)，以25℃攪拌1日，得到γ-苄基-L-麩胺酸-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸嵌段共聚物(低分子量體)。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
合成例22：γ-苄基-L-麩胺酸(53%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(47%)嵌段共聚物(高分子量體)之合成
在1,2-二氯乙烷10ml中加入N-羧基-γ-苄基-L-麩胺酸無水物(1.00g、3.80mmol)後，冷卻至0℃為止，添加作為起始劑之N,N-二甲基-1,3-丙二胺(0.48μl、3.8μmol)，以25℃攪拌1日後，再冷卻至0℃為止，添加Nα-羧基-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸無水物(1.16g、3.80mmol)，以25℃攪拌3日，得到γ-苄基-L-麩胺酸-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸嵌段共聚物(高分子量體)。以下述方法(測定法1)測定共聚物之重量平均分子量Mw。又，以下述方法(測定法2)測定共聚物之組成。
〔聚胺基酸之物性測定〕 測定法1：重量平均分子量的測定方法
重量平均分子量Mw係使用凝膠滲透色層分析(GPC)測定。具體而言係將分析管柱裝置(昭和電工公司製、Shodex K-802及K-806M)安裝於GPC用分析裝置(日立公司製、LaChrom Elite)中，注入另外調製之測定溶液10~80μl，以溶離液流速：1ml/分鐘、管柱保持溫度：40℃的條件下進行測定。測定溶液係溶解於氯仿中，使聚胺基酸濃度成為0.25~3.0%(w/v)後，進行過濾器過濾來調製。將所得之波峰之保持時間與另外測定之校正用聚苯乙烯(昭和電工公司製、Shodex STANDARD SM-105)之波峰之保持時間進行比較，算出重量平均分子量Mw。
測定法2：酯交換反應後之共聚物之組成測定方法
使樣品(sample)十數mg溶解於重氯仿或重三氟醋酸後，分析1H核磁共振光譜(1HNMR、BRUKER公司、400MHz)，比較酯交換前後或共聚合時之胺基酸之α位的質子波峰面積，算出組成。測定例如以下所示。
γ-甲基-L-麩胺酸/γ-己基-L-麩胺酸共聚物之組成測定
使合成之共聚物10mg溶解於重三氟醋酸中，測定1H NMR時，於3.8ppm附近檢測出來自γ-甲基-L-麩胺酸之 甲基的波峰，又，於4.7ppm附近檢測出來自γ-甲基-L-麩胺酸及γ-己基-L-麩胺酸之α位之質子的波峰。將3.8ppm附近之波峰面積當作A，4.7ppm附近之波峰面積當作B時，A/B=1.17。聚-γ-甲基-L-麩胺酸時，A/B=3.00，故僅減少分取代成己基。因此，己基之含有率係1.83/3.00=0.61至61%。故共聚物之組成係γ-甲基-L-麩胺酸(39%)/γ-己基-L-麩胺酸(61%)。
γ-苄基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物之組成測定
使合成之共聚物10mg溶解於重三氟醋酸中，測定1H NMR後，於5.1ppm附近檢測出來自Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸之苄基及γ-苄基-L-麩胺酸之苄基的波峰，又，於4.7ppm附近檢測出來自γ-苄基-L-麩胺酸、於4.4ppm附近檢測出來自Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸之α位之質子的波峰。將5.1ppm、4.7ppm、4.4ppm附近之波峰面積分別當作為A、B、C時，A/B=4.00，A/C=4.00，B/C=1.00。B、C均表示質子1個份的面積，故共聚物之組成係γ-苄基-L-麩胺酸(50%)/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(50%)。
如上述2例所示，含有γ-甲基-L-麩胺酸時，藉由比較甲基與α位之波峰面積，含有γ-苄基-L-麩胺酸時，藉由比較苄基與α位之波峰面積，可算出酯交換反應後之共聚物的組成。
評價法3：壓電性之測定
確認合成例1、3、4、6、7、15、19、20、21、22之聚α-胺基酸之壓電性。
在蒸鍍有ITO電極(氧化銦錫)之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)基板(厚度：125±5μm、長：18mm、寬：12mm)上，由聚α-胺基酸溶液使用適當的溶劑，藉由鑄膜法(cast)製作聚合物薄膜作為壓電體膜。將此薄膜以蒸鍍有ITO電極之PET基板挾壓製作元件，對製作後之元件施加負荷(約6kg)時，發現之起電力使用KEITHLEY公司製之電源電錶(SOURCE METER)，在室溫(20℃)下測定。
又，使用的聚-γ-甲基-L-麩胺酸(Mw：3.3×104)、聚-γ-苄基-L-麩胺酸(Mw：3.8×104)可由Sigma-Aldrich公司以商業方式取得。
由表4可知，本案之聚胺基酸具有壓電性。
〔配合例1：聚胺基酸油墨之製作〕
將合成例21製作之γ-苄基-L-麩胺酸(50%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(50%)嵌段共聚物添加於過剩量之醚中，進行再沈澱，將沈澱使用真空幫浦進行整夜乾燥。將所得之γ-苄基-L-麩胺酸(50%)-Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸(50%)嵌段共聚物之固體36重量份、二氧化矽粒子4重量份、卡必醇乙酸酯30重量份、γ-丁內酯30重量份，使用去泡練太郎ARE-310(股份公司thinky製)攪拌5~30分鐘直到均勻為止。將此使用3輥混合製作聚胺基酸油墨。
使用之成分詳細如下述。
二氧化矽粒子：日本aerosil製、商品名「RY-200」、粒徑比表面積：100m2/g
卡必醇乙酸酯(EDGAc)：關東化學公司製
γ-丁內酯(GBL)：純正化學製
〔製作例1：薄膜開關之製作〕
依據以下製作法製作圖1(a)所示之薄膜開關。
以厚度50μ、1邊100mm之正方形的聚醯亞胺薄膜(Du Pont-Toray股份公司公司製「Kempton(註冊商標)200H」)作為基板使用，在該基板面上之中央使用導電性銀膏(toyo-chem股份公司製「RA FS 059」)，形成1個正方形(1邊25mm)之導體部與連接於該導體部之寬500μm之配線電路。更詳細而言，將前述導電性銀膏使用網版印刷法，在聚醯亞胺薄膜上以描繪導體部與配線電路 方式堆積，然後以150℃乾燥5分鐘後，以250℃燒成5分鐘作成導體層。燒成後之導體部與配線電路之各自厚度之實測值均為8μm。
前述基板為了使2片相對向，對於1個樣品製作2片相同構成者。本例中，導體部與配線電路為單純的形狀，因此2片基板之構成彼此相同。但是其中之一的基板上之(導體部、配線電路)與另一基板上的(導體部、配線電路)彼此互為鏡像對應之關係，使組合時形成一致。
上述2片基板之一與導體部之4邊平行，且該導體部之外週緣部全周僅覆蓋寬1mm的方式，黏貼4片附黏著劑層之聚醯亞胺膠帶(Du Pont-Toray股份公司製「Kempton tape」、厚度100μm)，圍繞該導體部之周圍作為間隔器。此乃是假設將間隔器作為另外的構件來形成，黏貼時之試作用的形成方法，模擬以衝壓機將貫通孔沖孔的情形。
對於導體部之外形為1邊25mm之正方形，藉由4片聚醯亞胺膠帶圍繞所形成之中央之貫通孔的開口形狀成為1邊23mm之正方形。
上述基板之間隔器之該貫通孔中，滴下以上述合成例21合成之聚胺基酸溶液(溶劑：1,2-二氯乙烷、溶液濃度12.8%(w/w))200μL，以該溶液填充該貫通孔內，常溫下乾燥1日，除去溶劑形成顯示壓電性的有機材料層。
形成有間隔器與顯示壓電性的有機材料之基板上，首先將作成之另一基板使導體部在下的方式重疊。基板之外 週緣部以兩面黏著膠帶固定，得到本發明之薄膜開關。
作為試驗用，以前述製造步驟製作4個相同構成之樣品。
此外，合成例1、3、4、6、7、15、19、20、22之聚胺基酸溶液的情形也與製作例1同樣，分別將表5的溶液填充於貫通孔中，得到本發明之薄膜開關。
〔製作例2：薄膜開關之製作〕 (上基板(第1基板)、下基板(第2基板)共同的步驟)
附銅箔之聚醯亞胺(panasonic股份公司製「FELIOS薄膜25μm-銅箔9μm」)上使用乾薄膜阻劑(nichigo-morton股份公司製「ALPHO NIT4015」)，以減法製程法(subtractive Process)形成導體部(1邊25mm)與配線圖案。
使用乾薄膜阻劑(nichigo-morton股份公司製「ALPHO NIT4015」)，在導體部之表面及配線部之端部(最後成為連接器部的場所)以外以鍍敷用之光阻覆蓋，對於導體部表面及配線部之端部施予無電解鍍鎳(Ni)(厚度3μm)，再於其上，施予電場鍍金(Au)(厚度0.03μm)，得到2層構造之導體部、配線部。
將乾薄膜剝離後，印刷撓性基板用之阻焊劑油墨(味之素fine-techno股份公司公司製「AE-70-M11」)作成間隔器(硬化後之最終厚度，從聚醯亞胺基板之上面為 20μm、從Au層之上面為8μm的方式配置材料)。
又，與上述作成例1同樣，導體部之外形為1邊25mm之正方形，而以阻劑油墨圍繞形成之中央之貫通孔的開口形狀為1邊23mm的正方形。即，該阻劑油墨係導體部之外週緣全周僅以寬1mm覆蓋。
阻劑油墨以100℃加熱30分鐘，使溶劑揮發形成半硬化的狀態。
(僅下基板(第2基板)之步驟)
以半硬化之阻劑油墨形成之開口內，以配合例1作成之聚胺基酸油墨使硬化後之最終厚度成為10μm方式使用網版印刷形成。將此以150℃加熱30分鐘，使聚胺基酸油墨之溶劑揮發，同時進行阻劑油墨之最終硬化。
(第1、第2基板之貼合)
在上述(上基板(第1基板)、下基板(第2基板)共同之步驟)所得之第1基板與在上述(僅下基板(第2基板)之步驟)所得之第2基板，使用熱輥層合機貼合。
然後，使兩基板之各自配線導通的部分，介於ACF使用熨斗貼合，使兩配線彼此導通。將此以150℃加熱30分鐘，對於半硬化之第1基板之阻劑油墨、ACF進行最終硬化。
評價法1：對薄膜開關施加荷重所得之信號評價
使用桌上型精密萬能試驗機(股份公司島津製作所製「AGS-X系列」、使用Load Cell10N)，對於上述製作例1所得之薄膜開關之4個樣品，分別介於直徑20mm之圓盤，對於導體部之中央施予荷重，測定隨著荷重之增加產生變化之導體部彼此之間之靜電容量值。
靜電容量之測定係使用LCR Meter(Agilent Technologies股份公司製「4284APrecision LCR Meter」)，測定頻率30Hz、在荷重0.5~7.5N之間改變荷重，測定複數點之靜電容量。
對於〔作成例1〕之薄膜開關，對於施加之荷重之靜電容量的斜率，以最小二次方法計算，得到0.55pF/N，計算相關係數時，得到平均0.98。藉此可知將靜電容量之變 化以電氣信號取出時，可得到具有對該薄膜開關作用之力與強大相關關係的信號。
〔產業上之可利用性〕
本發明之薄膜開關與以往的薄膜開關不同，可得到配合壓力的信號，因此對於鍵盤、開關等可賦予新的功能。
又，可以非常廉價供給大面積之壓力測定基板，因此，在體壓或足壓分布之測定、歯科用之壓力感測器、汽車座椅之感測人的感測器、呼吸或脈搏之掃瞄器、遊戲機或智慧型手機之介面、玩具用感測器等與以往薄膜開關不同，可被期待利用在醫療、看護、健康照護方面，由民生用至產業用之寬廣領域。
此外，也被期待在能量採集等以往薄膜開關之延伸所沒有的新用途。
本申請案係以在日本申請之特願2012-246364為基礎，其內容全部包含在本說明書內。
1‧‧‧第1基板
1a‧‧‧第1導體部
2‧‧‧第2基板
2a‧‧‧第2導體部
3‧‧‧間隔器
3a‧‧‧貫通孔
4‧‧‧顯示壓電性的有機材料

Claims (30)

  1. 一種薄膜開關，其特徵係具有：第1導體部被設置於第1基板上，第2導體部被設置於第2基板上，前述導體部彼此互相隔著間隙對向的方式，使第1基板與第2基板介隔間隔器而被層合的構造，前述間隙填充有顯示壓電性之有機材料，或顯示壓電性之有機材料在該有機材料與一方之導體部之間存在有空隙的方式被配置於前述間隙中。
  2. 如申請專利範圍第1項之薄膜開關，其中第1導體部以所定之排列圖案，被複數設置於第1基板上，第2導體部以與前述排列圖案對應之排列圖案，複數設置於第2基板上，前述複數之導體部彼此互相隔著間隙對向，使成為複數之導體部對被排列之構造的方式，使第1基板與第2基板介隔間隔器而被層合，各導體部對之導體部彼此間之間隙中，顯示壓電性之有機材料被填充或以存在空隙的方式被配置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之薄膜開關，其中導體部彼此間之間隙係藉由間隔器包圍外週。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之薄膜開關，其中對於具有前述間隔器之厚度，且由該間隔器之材料所構成之薄膜進行沖孔(punching)加工，形成前述間隔器。
  5. 如申請專利範圍第1~3項中任一項之薄膜開關， 其中前述間隔器為在第1基板之主面及第2基板之主面中之一方或兩方，塗佈絕緣材料而形成者。
  6. 如申請專利範圍第5項之薄膜開關，其中第1基板及第2基板之中之一方或兩方的材料與間隔器之材料為相同的絕緣材料。
  7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之薄膜開關，其中顯示壓電性之有機材料為選自下述(a)~(c)中之一種以上，(a)具有本身壓電性(piezoelectricity)之有機壓電體、(b)以本身具有壓電性之有機壓電體為母材，其內部分散由本身具有壓電性之其他材料所構成之填料，全體成為顯示與該母材本身之壓電性不同之壓電性之有機材料的複合材料、或(c)以不具有壓電性之有機材料為母材，其內部分散由本身具有壓電性之材料所構成之填料，全體成為顯示壓電性之有機材料的複合材料。
  8. 如申請專利範圍第1~6項中任一項之薄膜開關，其中顯示壓電性的有機材料為聚胺基酸。
  9. 如申請專利範圍第8項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自甘胺酸、丙胺酸、擷胺酸、白胺酸、異白胺酸、精胺酸、天門冬醯胺酸、天門冬胺酸、胱胺酸、半胱胺酸、麩醯胺酸、麩胺酸、組胺酸、離胺酸、鳥胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、甲硫胺酸、苯基丙胺酸、酪胺酸 及其衍生物之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
  10. 如申請專利範圍第8項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自下述式(I)表示之單元、下述式(II)表示之單元、下述式(III)表示之單元、下述式(IV)表示之單元及下述式(V)表示之單元之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸，式(I)： (式中，k為1或2之整數、R1表示C1~C8之取代或非取代之烷基、或可被鹵素原子、烷氧基或硝基取代之苄基)式(II)： (式中，k為1或2之整數，R2表示C3~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被鹵素原子、C3~C12脂環式 烴基、C1~C6烷氧基、氰基、可具有取代基之苯基、可具有取代基之苯基烷基或可具有取代基之苯基烷基胺基甲酸酯基取代的C1~C6烷基，但是R2為不與式(I)之R1相同的基團)式(III)： (式中，R3表示甲基、苄基或-(CH2)4-NHX基(但是X表示鹵素原子或可被C1~C6烷氧基取代之苄氧基羰基、可被鹵素原子取代之C1~C6烷基羰基、烯丙氧基羰基、茀基烷氧基羰基、可被C1~C6烷基或硝基取代之苯磺醯基、或C1~C6烷氧基羰基))式(IV)： (式中，k為1或2之整數，R4表示C1~C12烷氧基、氫原子之一部分或全部可被鹵素原子取代之C1~C12烷基、或C1~C12烷基羰基，m個R4可相同或相異，l表示6~12之整數、m表示1~3之整數)式(V)： (式中，R5表示氫原子、甲基、-CH(OH)CH3、C3~C4支鏈烷基、或-(CH2)n-Z(但是n表示1~4之整數、Z表示羥基、氫硫基、羧基、甲基磺醯基、胺基、取代芳基、胺基羰基、-NH-C(NH2)=NH、 ))。
  11. 如申請專利範圍第10項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為含有(A)以式(I)表示之1種以上之單元、(B)選自以式(II)表示之單元、以式(III)表示之單元及以式(IV)表示之單元之1種以上之單元的聚α-胺基酸。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之薄膜開關，其中R2為C6~C16非取代烷基、或氫原子之一部分或全部被氟原子或降莰基取代之C1~C6取代烷基。
  13. 如申請專利範圍第10或11項之薄膜開關，其中R2為n-己基、n-十二烷基、2-降莰基甲基或2,2,2-三氟乙基。
  14. 如申請專利範圍第10~13項中任一項之薄膜開關，其中R3為甲基或-(CH2)4-NHX基(但是X表示苄氧基羰基)。
  15. 如申請專利範圍第10~14項中任一項之薄膜開關，其中R4為C1~C6烷氧基、氫原子之一部分或全部被氟原子取代之C1~C12烷基、或C3~C9烷基羰基。
  16. 如申請專利範圍第10~14項中任一項之薄膜開關，其中R4為甲氧基、丁氧基、己氧基、三氟甲基、或n-己基羰基。
  17. 如申請專利範圍第10~16項中任一項之薄膜開關，其中R5為氫原子、4-胺基丁基、4-羥基苄基、胺基羰基乙基、或-(CH2)3-NH-C(NH2)=NH。
  18. 如申請專利範圍第10項之薄膜開關，其中聚胺基酸為選自含有麩胺酸、天門冬胺酸、離胺酸及其衍生物之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
  19. 如申請專利範圍第10項之薄膜開關，其中聚胺基酸為含有選自麩胺酸甲酯、麩胺酸苄酯、天門冬胺酸苄酯、Nε-苄氧羰基(carbobenzoxy)-L-離胺酸之1種或2種以上之單元的聚α-胺基酸。
  20. 如申請專利範圍第10項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為選自γ-甲基-L-麩胺酸/γ-己基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/γ-十二烷基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-2,2,2-三氟乙基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-2-降 莰基甲基-L-麩胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/γ-2-降莰基甲基-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-甲氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-己基羰基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(10-(p-甲氧基苯氧基)-1-癸基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-丁氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(p-己氧基苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/γ-(6-(3,5-雙(三氟甲基)苯氧基)-1-己基)-L-麩胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/Nε-苄氧基羰基-L-離胺酸共聚物、γ-甲基-L-麩胺酸/L-苯基丙胺酸共聚物、γ-苄基-L-麩胺酸/L-苯基丙胺酸共聚物、及γ-苄基-L-麩胺酸/L-丙胺酸共聚物之1種以上。
  21. 如申請專利範圍第11~20項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為無規共聚物。
  22. 如申請專利範圍第11~20項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸為嵌段共聚物。
  23. 如申請專利範圍第10~22項中任一項之薄膜開關，其中聚α-胺基酸之重量平均分子量(Mw)為1,000~5,000,000。
  24. 如申請專利範圍第1~23項中任一項之薄膜開關，其中對於填充或存在空隙的方式被配置於導體部彼此間之間隙的有機材料，在該導體部彼此之間施予藉由電壓 外加之分極處理。
  25. 如申請專利範圍第1~24項中任一項之薄膜開關，其中第1基板及第2基板之任一方或兩方為藉由具有可撓性之材料所形成之可撓性基板。
  26. 如申請專利範圍第1~24項中任一項之薄膜開關，其中第1基板、第2基板、及間隔器為藉由具有可撓性之材料所形成者，該薄膜開關全體為具有可撓性者。
  27. 如申請專利範圍第1~24項中任一項之薄膜開關，其中第1基板與間隔器之間、及第2基板與間隔器之間之任一方或兩方，介在有接著劑層。
  28. 如申請專利範圍第1~27項中任一項之薄膜開關，其中對於填充或存在空隙的方式被配置於導體部彼此間之間隙的有機材料與該導體部之間，介在有接著劑層。
  29. 如申請專利範圍第1~28項中任一項之薄膜開關，其中連接第1導體部、第2導體部及彼等導體部之配線電路為藉由對於第1、第2基板面之印刷而形成者。
  30. 一種物品，其特徵係如申請專利範圍第1~29項中任一項之薄膜開關為沿著接受壓力之物品之表層被配置，藉此被賦予發出配合接受之壓力之信號的功能。
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