TW201444128A - 壓電元件 - Google Patents

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Yoshiro Tajitsu
Yuhei Ono
Akihiko Uchiyama
Tomoyoshi Yamamoto
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Abstract

本發明，係提供一種能夠藉由以手指等而對於表面進行摩擦一般之較小的應力而將電輸出取出之纖維狀以及布帛狀的壓電元件。本發明，係為一種壓電元件，其係包含有壓電單位，該壓電單位，係包含有2根的導電性纖維以及1根的壓電性纖維，此些係相互具備有接點並且被配置在略同一平面上。

Description

壓電元件
本發明，係有關於在觸控式輸入裝置或指向裝置等之中所使用之壓電元件。更詳細而言，係有關於僅需要摩擦表面便能夠作為觸碰感測器而產生充分之電性輸出的壓電元件、或作為藉由所施加之電性訊號來產生形狀改變的致動器而起作用之壓電元件。
近年來，採用有所謂的觸控面板方式之輸入裝置、亦即是觸控式輸入裝置，係大幅度的增加。不僅是銀行的ATM或者是車站的售票機，在行動電話、攜帶遊戲機、隨身聽等之中，伴隨著薄型顯示器技術之發展，作為輸入介面而採用觸控面板方式之機器係大幅度的增加。
在最近的行動電話和智慧型手機中，係多所採用有在使用有液晶或有機EL等的顯示裝置上，設置觸控式輸入裝置，而能夠在畫面上直接性地進行輸入之方式。為了將功能日益高度化之智慧型手機等的攜帶機器之便利性更進一步提昇，較理想，係並不僅是在畫面上設置有輸入裝置，而是存在有複數之觸控式輸入手段。
例如，在智慧型手機中，當想要藉由手指等而在顯示畫面上進行輸入的情況時，由於係成為以單手來拿著智慧型手機並藉由另外一手的手指來進行輸入，因此係成不得不使用兩手來進行操作。另一方面，若是在智慧型手機之框體上亦將觸控感測器等作組入，則係有著成為能夠進行單手操作的優點。
作為其中一例，在日本特開2001-189792號公報(專利文獻1)中，係揭示有在通常不會作為感測器而使用之顯示畫面背面等的非顯示畫面部分的框體部分處而將觸控感測器組入，並藉由此感測器來對於畫面資訊中之項目上或者是定錨點(anchor point)進行選擇的方式。作為實現如同專利文獻1一般之觸控感測器的輸入裝置，係存在有靜電容量方式、電阻膜式、光學式、電磁感應方式、使用壓電薄片之方式等。
另一方面，作為使用有壓電薄片之方式的例子，係在特開2011-253517號公報(專利文獻2)中有所揭示。壓電薄片方式，係與靜電容量方式或電阻膜方式之觸控感測器相異，而能夠藉由其之單體來同時檢測出被施加於感測器處的壓力和位置資訊之雙方，因此係能夠對於輸入資訊之多樣化有所貢獻。
又，在專利文獻2中，作為壓電薄片之構件的具體例，係揭示有對於身為壓電性高分子之聚乳酸作了利用的例子。如同在專利文獻2中所揭示一般，由聚乳酸所成之壓電薄片，係能夠進行可撓化，並且，係為能夠藉由單一 元件來將位置資訊和應力同時檢測出來之優秀的元件，但是，為了得到充分之電性輸出，在輸入時係有必要使壓電薄片藉由其所受到的應力來作某種程度的撓折。
由聚乳酸所成之壓電薄片，係藉由相對於薄片之剪斷應力而產生電性輸出，但是，係並無法藉由拉張或壓縮而得到充分的電性輸出。故而，為了得到大的電性輸出，係有必要藉由從壓電薄片平面之垂直方向而來的推壓力而使薄片撓折。
例如，若是對於將此壓電薄片貼合在智慧型手機之背面側的框體上或者是與框體一體性地來使用的情況作考慮，則要想藉由從垂直方向而對於薄片所施加之推壓力來使薄片撓折一事，在空間上而言係為困難，而期望能夠僅藉由摩擦壓電元件之表面便產生充分之電性輸出。又，智慧型手機等之框體表面，係並非一定限於平面，為了確保設計感，其形狀係會存在有多數之3維性的凹凸，被使用在該處之壓電元件，係期望身為可撓性者。
又，作為壓電纖維技術，係在日本特許354028號(專利文獻3)中，揭示有對於壓電性高分子施加扭曲並作了配向者。在專利文獻3中所記載之壓電纖維，係藉由對於纖維而預先以特殊之製造方法來作扭曲，而成為能夠藉由對於纖維之拉張或壓縮來來得到電性輸出。但是，在專利文獻3中，係並未對於藉由摩擦纖維表面所得到的剪斷應力來產生充分之電性輸出並將其取出的技術有任何之揭示。
故而，要將此種壓電纖維元件組入至前述之智慧型手機等的框體等之處並僅藉由像是以手指等來對於表面作摩擦之類的較小之施加應力而取出充分的電性輸出一事，係極為困難。
一般而言，作了單軸延伸配向之聚乳酸纖維，相對於對於延伸軸以及其垂直方向的延伸或壓縮應力，係幾乎不會產生分極，其結果，此種藉由以手指等來摩擦表面所產生的較小之施加應力，係幾乎無法得到電性輸出，此事係為周知。
另一方面，藉由從相對於聚乳酸壓電纖維之延伸軸而並非為平行亦非為垂直的方向來施加力、亦即是藉由賦予剪斷應力，係能夠產生分極並發揮作為壓電體之功能，此事亦為周知。
〔專利文獻1〕日本特開2001-189792號公報
〔專利文獻2〕日本特開2011-253517號公報
〔專利文獻3〕日本特許第3540208號公報
本發明之目的，係在於提供一種能夠藉由以手指等而對於表面進行摩擦一般之較小的施加應力而將電性輸出取出之纖維狀的壓電元件。
本發明者們，係發現到：藉由將2根的導電性纖維以及1根的壓電性纖維作了組合之形狀，係能夠作為壓電元件而起作用，而完成了本發明。
亦即是，本發明，係包含有以下之發明。
1. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有壓電單位，該壓電單位係包含2根的導電性纖維以及1根的壓電性纖維，此些係相互具備有接點並且被配置在略同一平面上。
2. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電單位，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維依此順序而作配置。
3. 如上述2所記載之壓電元件，其中，壓電單位，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維相互略平行地作配置。
4. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電單位係包含有絕緣性纖維，該絕緣性纖維，係以使壓電單位中之導電性纖維不會與其他之壓電單位中的導電性纖維以及壓電性纖維相接的方式而被作配置。
5. 如上述1項所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，主要為包含有聚乳酸。
6. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
7. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，係為單軸配向且包含有結晶。
8. 如上述1所記載之壓電元件，其中，導電性纖維係為碳纖維。
9. 如上述4所記載之壓電元件，其中，絕緣性纖維，主要為包含有聚對苯二甲酸乙二酯系纖維。
10. 如上述3所記載之壓電元件，其中，係為含有複數之並聯的壓電單位之編織物。
11. 如上述10所記載之壓電元件，其中，係為含有複數之並聯的壓電單位之編織物，該編織組織係為緞織。
12. 如上述11所記載之壓電元件，其中，係將壓電單位配置在緯絲方向。
13. 如上述11所記載之壓電元件，其中，在壓電單位中所包含之壓電性纖維的飛數(step number)，係為3~7。
14. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有導電性纖維、和將其表面作被覆之壓電性高分子、以及被形成在該壓電性高分子之表面上的表面導電層。
15. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有至少2根之將導電性纖維之表面藉由壓電性高分子來作了被覆的被覆纖維，各被覆纖維，係被相互略平行地作配置，並且表面之壓電性高分子係相互接觸。
16. 如上述1~15中之任一者所記載之壓電元件，其中，係為檢測出被施加於壓電元件處之應力的大小以及/或者是被施加的位置之感測器。
17. 如上述16所記載之壓電元件，其中，所檢測出的被 施加於壓電元件處之應力，係為對於壓電元件表面之摩擦力。
18. 如上述1~15中之任一者所記載之壓電元件，其中，係為藉由被施加於壓電元件處之電性訊號而產生形狀改變的致動器。
本發明之壓電元件，係為可撓性，並能夠僅藉由以手指等而對於表面進行摩擦便將電性輸出取出。
本發明之壓電元件，係可作為觸控感測器而合適地利用。藉由將本發明之壓電元件組入至智慧型手機等之框體上，係可實現能夠以單手來進行操作之智慧型手機等。又，本發明之壓電元件，由於係為可撓性之纖維狀，因此係亦能夠藉由編織來構成為布狀，藉由此，係亦能夠實現如同手帕一般之可摺疊的布狀之觸控面板。進而，本發明之壓電元件，係可僅藉由摩擦而取出電性輸出，而亦能夠對於微發電機等作適用。
進而，由於若是對於本發明之壓電元件施加電性訊號，則形狀會有所改變，因此，係亦能夠作為致動器來作利用。例如，係可對於構成為布帛狀之壓電元件施加電性訊號，而使載置在布帛表面上之對象物移動或者是將對象物包起。又，係可對施加於構成布帛之各壓電元件處的電性訊號作控制。
11‧‧‧壓電性高分子
12‧‧‧導電性纖維
13‧‧‧表面導電層
21‧‧‧示波器
22‧‧‧評價用配線
23‧‧‧評價用配線
24‧‧‧導電性纖維
25‧‧‧金屬電極
26‧‧‧壓電性高分子
27‧‧‧表面導電層
1‧‧‧壓電性高分子
2‧‧‧導電性纖維
3‧‧‧壓電元件固定板
4‧‧‧評價用配線
5‧‧‧示波器
A‧‧‧壓電性纖維
B‧‧‧導電性纖維
C‧‧‧絕緣性纖維
圖1，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例，並為實施例1中所記載之壓電元件的模式圖。
圖2，係為實施例1、7、比較例1之壓電元件的評價系統之概略圖。
圖3，係為對於實施例1之壓電元件的壓電特性作展示之圖表。
圖4，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例，並為實施例2中所記載之壓電元件的模式圖。
圖5，係為實施例2之壓電元件的評價系統之概略圖。
圖6，係為對於實施例2之壓電元件的壓電特性作展示之圖表。
圖7，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例，並為實施例3中所記載之壓電元件的模式圖。
圖8，係為對於實施例3之壓電元件的壓電特性(摩擦)作展示之圖表。
圖9，係為對於實施例3之壓電元件的壓電特性(彎折)作展示之圖表。
圖10，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例，並為實施例4中所記載之壓電元件的模式圖。
圖11，係為對於實施例4之壓電元件的壓電特性作展示之圖表。
圖12，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例， 並為實施例5中所記載之壓電元件的模式圖。
圖13，係為本發明之壓電元件之構成的其中一例，並為實施例6中所記載之壓電元件的模式圖。
圖14，係為對於實施例6之壓電元件的壓電特性作展示之圖表。
本發明，係藉由下述一般之壓電元件而達成，該壓電元件，係包含有壓電單位，該壓電單位，係包含有2根的導電性纖維以及1根的壓電性纖維，此些係相互具備有接點並且被配置在略同一平面上。以下，針對各構成作說明。
(導電性纖維)
導電性纖維之直徑，係以1μm~10mm為理想，更理想，係為10μm~5mm，又更理想，係為0.1mm~2mm。若是直徑為小，則強度會降低，在處理上係變得困難，又，當直徑為大的情況時，係成為會對於可撓性有所犧牲。在壓電元件之設計以及製造的觀點上來看，作為導電性纖維之剖面形狀，係以圓或者是橢圓為理想，但是，係並不被限定於此。
作為導電性纖維之材料，係只要展現有導電性者即可，又，由於係需要作成纖維狀，因此係以身為導電性高分子為理想。作為導電性高分子，係可使用聚苯胺、聚乙 炔、聚(p-伸苯基伸乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚(p-苯硫醚)、碳纖維等。又，亦可構成為將高分子作為基質而填入有纖維狀或粒狀之導電性填充物者。從可撓性以及長邊方向之電性特性之安定性的觀點來看，更理想，係為碳纖維。為了從壓電性高分子而有效率地將電性輸出取出，電阻係以低為理想，作為體積電阻率，係以身為10-1Ω‧cm以下為理想，更理想，係為10-2Ω‧cm以下，又更理想，係為10-3Ω‧cm以下。
一般之碳纖維，係為將絲狀體作數根之聚集並綑綁成束的多絲體，但是，除了使用此以外，亦可僅使用由單根所成之單絲體。從電性特性之長邊方向安定性的觀點來看，係以利用多絲體為理想。作為單絲之直徑，係為1μm~5000μm，較理想，係為2μm~100μm。又更理想，係為3μm~10μm。作為絲數，係以10根~100000根為理想，更理想，係為100根~50000根，又更理想，係為500根~30000根。
(壓電性纖維)
壓電性纖維，係為具有壓電性之纖維。壓電性纖維，係以由壓電性高分子所成為理想。作為壓電性高分子，只要是聚偏二氟乙烯、聚乳酸等之展示有壓電性的高分子，便可作利用，但是，係以主要為包含有聚乳酸為理想。聚乳酸，係在熔融紡絲後藉由延伸而容易地配向並展現壓電性，而成為不需要進行在聚偏二氟乙烯等的情況時所必須 進行的電場配向處理，起因於此，在生產性上係為優良。進而，由聚乳酸所成之壓電性纖維，其之相對於朝向軸方向的拉張或壓縮應力所產生的分極係為小，而難以作為壓電元件而起作用，但是，藉由剪斷應力，係能夠得到較大之電性輸出，在具備有容易對於壓電性高分子賦予剪斷應力之構成體的本發明之壓電元件中，係為理想。
壓電性高分子，係以主要為包含有聚乳酸為理想。所謂「主要」，係指較理想為90莫耳%，更理想為95莫耳%，又更理想為98莫耳%以上。
作為聚乳酸，依據其之結晶構造，係存在有將L-乳酸、L-乳酸交酯作聚合所成之聚-L-乳酸，將D-乳酸、D-乳酸交酯作聚合所成之聚-D-乳酸，乃至於由該些之混成構造所成的立體絡合(stereo complex)聚乳酸等，但是，只要是展現有壓電性者，則均可作利用。從高壓電率的觀點來看，係為聚L-乳酸、聚-D-乳酸。聚L-乳酸、聚-D-乳酸，由於係相對於相同之應力而分極成為互為相逆，因此係可因應於目的而將此些作組合使用。聚乳酸之光學純度，係以99%以上為理想，更理想，係為99.3%以上，又更理想，係為99.5%以上。若是光學純度未滿99%，則會有壓電率顯著地降低的情況，依存於對於壓電元件表面之摩擦力，係會有變得難以得到充分之電性輸出的情形。較理想，壓電性高分子，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
壓電性高分子，係以身為於被覆纖維之纖維軸方向上 而為單軸配向且包含有結晶者為理想，更理想，係為具備有結晶之單軸配向聚乳酸。此係因為，聚乳酸係在該結晶狀態以及單軸配向而展現有大的壓電性之故。
由於聚乳酸係為加水分解較為迅速之聚酯，因此，當耐濕熱性會成為問題的情況時，係亦可添加周知之異氰酸酯化合物、噁唑啉化合物、環氧化合物、碳二醯亞胺化合物等之防加水分解劑。又，因應於需要，亦可添加磷酸系化合物等之氧化防止劑、可塑劑、光劣化防止劑等，而進行物性改良。
又，聚乳酸，雖亦可使用與其他的聚合物之間的合金(alloy)，但是，若是將聚乳酸作為主要之壓電性高分子來使用，則以合金之全重量作為基準，係以至少以50重量%以上來包含聚乳酸為理想，更理想，係為70重量%以上，最理想，係為90重量%以上。
作為作成合金的情況時之聚乳酸以外的聚合物，係可作為合適之例子，而列舉出聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，但是，係並不被限定於此，只要是能夠發揮在本發明中所作為目的之壓電性效果，則不論是使用何種聚合物均可。
壓電性纖維，一般而言，係為將絲狀體作數根之聚集並綑綁成束的多絲體，而可將此作使用，又，亦可僅使用由單根所成之單絲體。從壓電特性之長邊方向安定性的觀點來看，係以利用多絲體為理想。作為單絲之直徑，係為 1μm~5000μm，較理想，係為5μm~500μm。又更理想，係為10μm~100μm。作為絲數，係以1根~100000根為理想，更理想，係為10根~50000根，又更理想，係為100根~10000根。
為了將此種壓電性高分子作成壓電性纖維，只要是能夠發揮本發明之效果，則係可採用任意之用以將高分子纖維化的周知手法，例如係可採用將壓電性高分子作押出成形並纖維化之手法、對於壓電性高分子進行熔融紡絲而纖維化之手法、將壓電性高分子藉由乾式或濕式紡絲而纖維化之手法、將壓電性高分子藉由靜電紡絲而纖維化之手法等。此些之紡絲條件，係只要因應於所採用之壓電性高分子而適用周知之手法即可，通常係只要採用在工業性生產上為容易之熔融紡絲法即可。
另外，如同上述一般，當壓電性高分子為聚乳酸的情況時，由於若是作單軸延伸配向並且使其包含有結晶，則會展現大的壓電性，因此係以使纖維作延伸為理想。
(接點)
2根的導電性纖維，係有必要設為與1根的壓電性纖維之間相互具備有接點。作為具備有此接點之形態，只要是使纖維彼此相互接觸，則不論是採用何種形態均可。例如，係可列舉出像是將2根的導電性纖維作平行配置，並將1根的壓電性纖維以與此些之2根的導電性纖維相交的方式來作配置之形態等。進而，係亦可將2根的導電性纖 維作為經絲(或緯絲)來作配置，並將1根的壓電性纖維作為緯絲(或經絲)來作配置。於此情況，2根的導電性纖維係以彼此並不相互接觸為理想，在2根的導電性纖維之間，較理想係使絕緣性物質、例如使具有絕緣性之聚酯纖維等的絕緣性纖維作中介存在，除了此種形態以外，亦可採用僅在導電性纖維容易相互接觸之表面上而被覆絕緣性物質，並使壓電性纖維直接和導電性纖維作接觸的形態。
(略同一平面上)
本發明之壓電元件，係使2根的導電性纖維和1根的壓電性纖維被配置在略同一平面上。於此，所謂略同一平面上，係指將3根的纖維之纖維軸配置在略平面上，所謂「略」，係指亦包含有在纖維彼此間的交差點處而產生有厚度的情形。
例如，在2根的相互平行之導電性纖維之間而將1根的壓電性纖維更進而平行地作了拉直對齊的形態，係為具備有接點並且亦位在略同一平面上之形態。又，就算是使該1根的壓電性纖維之纖維軸傾斜為並非與該2根的相互平行之導電性纖維相平行的狀態，亦係為位在略同一平面上。進而，就算是將1根的導電性纖維和1根的壓電性纖維平行地拉直對齊，並使另1根的導電性纖維與此被作了拉直對齊之導電性纖維和壓電性纖維相交叉，亦係為位在略同一平面上。
所謂並非為此種「略同一平面上」的形態，係為像是2根的導電性纖維在從1根的壓電纖維之表面上而分離了的位置(上述之被拉直對齊並相互接觸的所謂對於壓電纖維之纖維軸的點對稱部分之接觸等係除外)處而具備有接點，並且2根的導電性纖維彼此係並不相交叉的形態等。
藉由被配置在略平面上，係能夠將該壓電單位作組合而容易地形成纖維狀、布帛狀之壓電元件，若是利用纖維狀、布帛狀之形態的壓電元件，則係能夠使應力感測器、致動器之形狀設計的自由度增加。
(配置順序)
壓電單位，較理想，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維依此順序而作配置。藉由如此這般地作配置，係成為不會使壓電單位之2根的導電性纖維彼此作接觸，就算是並不對於導電性纖維施加其他之手段、例如施加將絕緣性物質作被覆等的技術，也能夠作為壓電單位而有效地起作用。壓電單位，較理想，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維相互略平行地作配置。
(絕緣性纖維)
本發明之壓電單位，較理想，係包含有絕緣性纖維，該絕緣性纖維，係以使壓電單位中之導電性纖維不會與其他之壓電單位中的導電性纖維以及壓電性纖維相接的方式而被作配置。在本發明中之配置順序，由於通常係為「導 電性纖維/壓電性纖維/導電性纖維」，因此，絕緣性纖維，係作為「絕緣性纖維/導電性纖維/壓電性纖維/導電性纖維」乃至「絕緣性纖維/導電性纖維/壓電性纖維/導電性纖維/絕緣性纖維」來作配置。
藉由在壓電單位中而如此這般地配置絕緣性纖維，就算是在將壓電單位作了複數之組合的情況時，導電性纖維也不會相接觸，而能夠使作為壓電元件之性能(檢測感測器之檢測解析度、在致動器中之細微的形狀改變)有所提昇。
作為此種絕緣性纖維，只要體積電阻率為106Ω‧cm以上，則便可作利用，更理想，係為108Ω‧cm以上，又更理想，係為1010Ω‧cm以上。
作為絕緣性纖維，例如係可使用聚酯纖維、尼龍纖維、丙烯酸纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、氯乙烯纖維、醯胺纖維、聚碸纖維、聚醚纖維、聚胺甲酸酯纖維等，除此之外，亦可使用絹等之天然纖維、乙酸酯等之半合成纖維、嫘縈、銅氨嫘縈(cupro)等的再生纖維。但是，係並不被限定於此，而可任意使用周知之絕緣性纖維。進而，亦可將此些之絕緣性纖維作組合使用，亦可與並不具備絕緣性之纖維作組合並作成全體而言為具有絕緣性之纖維。
特別是，考慮到生產之容易性、處理性、強度等，絕緣性纖維係以主要包含有聚對苯二甲酸乙二酯系纖維為理想。於此，所謂「主要」，係指該纖維為以絕緣性纖維作 為基準而佔據超過50%，較理想，係為75%以上，更理想，係為90%以上，特別理想，係為99%以上，最理想，係為100%。所謂聚對苯二甲酸乙二酯「系」，係指在該纖維中，聚對苯二甲酸乙二酯為以構成纖維之成分作為基準而佔據超過50%，較理想，係為75%以上，更理想，係為90%以上，特別理想，係為99%以上，最理想，係為100%。
(壓電單位之組合形態)
在本發明中，較理想，係為含有複數之並聯的壓電單位之編織物。藉由成為此種形態，作為壓電元件，係能夠使形狀之變形自由度(可撓性)提昇。
此種編織物形狀，只要是包含有複數之並聯的壓電單位，並且能夠發揮作為壓電元件之功能，則係並不作任何限定。為了得到編物形狀或織物形狀，只要藉由通常之編機或織機來進行編織即可。
作為織物之織組織，係可例示有平織、綾織、朱子織等之三原組織、變化組織、經二重組織、緯二重組織等的單二重組織、經絨織等。
編物之種類，係可為圓編物(緯編物)，亦可為經編物。作為圓編物(緯編物)之組織，係可理想例示有平編、羅紋編、雙面編、珍珠編、集圈編、浮針編、單綾紋編、蕾絲編、添紗毛編等。作為經編組織，係可例示有單梳櫛經平編、單梳櫛經緞編、雙經絨編、半經平編、起絨 編、提花編等。層數，係可為單層，亦可為2層以上之多層。進而，係亦可為藉由由割毛織以及/或者是毛圈織所成的起毛部以及基底組織部所構成的起毛織物、起毛編物。
另外，當壓電單位為被組入至織物組織乃至編物組織中而存在的情況時，在壓電性纖維自身處係會存在有彎折部分，但是，為了使作為壓電元件之壓電性能有效率地發揮，較理想，壓電性纖維之彎折部分係為小。故而，在織物和編物中，係以織物為較理想。
作為織物，在兼備有強度、處理性和製造之容易性的觀點上，壓電單位係以配置在緯絲方向上為理想。在經絲方向上，係以配置其他之纖維、例如配置身為絕緣性纖維之聚對苯二甲酸乙二酯系纖維為理想。
於此情況，亦如同上述一般，由於係以壓電性纖維之彎折部分為小的情況時更能有效率地發揮壓電性能，因此，作為織組織，相較於平織，係以綾織為更理想，相較於綾織，又以緞織(朱子織)為更理想。特別是在緞織(朱子織)之中，若是飛數為3~7之範圍，則係能夠以高水準來發揮織組織之保持和壓電性之性能，因此係為理想。
又，由於壓電性纖維係容易帶電，因此係會有變得容易發生誤動作的情況。於此種情況中，亦係可將欲取出訊號的壓電纖維作接地(earth)來作使用。作為接地(earth)之方法，較理想，係與取出訊號之導電性纖維相 獨立地而另外配置導電性纖維。於此情況，作為導電性纖維之體積電阻率，係以身為10-1Ω‧cm以下為理想，更理想，係為10-2Ω‧cm以下，又更理想，係為10-3Ω‧cm以下。
(壓電元件之其他形態1)
本發明之壓電元件，作為其他形態，係包含以下之壓電元件。
1. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有導電性纖維、和將其表面作被覆之壓電性高分子、以及被形成在該壓電性高分子之表面上的表面導電層。
2. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，主要為包含有聚乳酸。
3. 如前述1或2所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
4. 如上述2或3所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，係為單軸配向且包含有結晶。
5. 如上述1~4之任一者所記載之壓電元件，其中，導電性纖維係為碳纖維。
6. 如上述1~5中之任一者所記載之壓電元件，其中，係為檢測出被施加於壓電元件處之應力以及/或者是應力所被施加的位置之感測器。
7. 如上述6所記載之壓電元件，其中，所檢測出的被施 加於壓電元件處之應力，係為對於壓電元件表面之摩擦力。
(導電性纖維)
導電性纖維之直徑，係以1μm~10mm為理想，更理想，係為10μm~5mm，又更理想，係為0.1mm~2mm。若是直徑為小，則強度會降低，在處理上係變得困難，又，當直徑為大的情況時，係成為會對於可撓性有所犧牲。在壓電元件之設計以及製造的觀點上來看，作為導電性纖維之剖面形狀，係以圓或者是橢圓為理想，但是，係並不被限定於此。壓電性高分子和導電性纖維，係以盡可能地相互密著為理想，但是，為了改良密著性，係亦可在導電性纖維和壓電性高分子之間設置定錨層或接著層等。
作為導電性纖維之材料，係只要展現有導電性者即可，又，由於係需要作成纖維狀，因此係以身為導電性高分子為理想。作為導電性高分子，係可使用聚苯胺、聚乙炔、聚(p-伸苯基伸乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚(p-苯硫醚)、碳纖維等。又，亦可構成為將高分子作為基質而填入有纖維狀或粒狀之導電性填充物者。從可撓性以及長邊方向之電性特性之安定性的觀點來看，更理想，係為碳纖維。
為了從壓電性高分子而有效率地將電性輸出取出，電阻係以低為理想，作為體積電阻率，係以身為10-1Ω‧cm以下為理想，更理想，係為10-2Ω‧cm以下，又更理 想，係為10-3Ω‧cm以下。
一般之碳纖維，係為將絲狀體作數根之聚集並綑綁成束的多絲體，但是，除了使用此以外，亦可僅使用由單根所成之單絲體。從電性特性之長邊方向安定性的觀點來看，係以利用多絲體為理想。作為單絲之直徑，係為1μm~5000μm，較理想，係為2μm~100μm。又更理想，係為3μm~10μm。作為絲數，係以10根~100000根為理想，更理想，係為100根~50000根，又更理想，係為500根~30000根。
(壓電性高分子)
將導電性纖維作被覆之壓電性高分子之厚度，係以1μm~5mm為理想，更理想，係為5μm~3mm，又更理想，係為10μm~1mm，最為理想，係為20μm~0.5mm。若是過薄，則會有在強度之觀點上而成為問題的情況，又，若是過厚，則會有成為難以取出電性輸出的情況。
關於此壓電性高分子之導電性纖維的被覆狀態，作為由導電性纖維和壓電性高分子而成之纖維的形狀，在將導電性纖維和表面導電層之間的距離保持為一定的觀點上，係以盡可能地接近同心圓狀為理想。關於形成由導電性纖維和壓電性高分子所成之纖維的方法，係並未特別限定，但是，例如係存在有將導電性纖維設為內側並將壓電性高分子設為外側而進行共押出來進行熔融紡絲，之後再進行延伸的方法。又，當將導電性纖維設為碳纖維的情況時， 係亦可使用在其之纖維周面上被覆作了熔融押出之壓電性高分子，並藉由在被覆時施加延伸應力而使壓電性高分子作延伸配向之方法。進而，係亦可採用預先作成中空之作了延伸的由壓電性高分子所成之纖維，並於其中插入導電性纖維之方法。
又，亦可採用將導電性纖維和作了延伸的由壓電性高分子所成之纖維藉由相互獨立之工程來作成，之後將導電性纖維藉由由壓電性高分子所成之纖維來進行捲繞等而作被覆之方法。
於此情況，較理想，係以盡可能地成為接近同心圓狀的方式來進行被覆。又，例如，係亦可使用將內側之導電性纖維和壓電性高分子以及表面導電層作共押出並進行熔融紡絲，之後再進行延伸的方法，來一次形成3層之構造。
在將導電性纖維和由作了延伸的壓電性高分子所成之纖維藉由相互獨立之工程來作成，並且作為壓電性高分子而使用有聚乳酸的情況時，作為理想之紡絲、延伸條件，熔融紡絲溫度係以150~250℃為理想，延伸溫度係以40~150℃為理想，延伸倍率係以1.1倍~5.0倍為理想，又，作為結晶化溫度，係以80~170℃為理想。
作為壓電性高分子，只要是聚偏二氟乙烯、聚乳酸等之展示有壓電性的高分子，便可作利用，但是，係以主要為由聚乳酸所成為理想。聚乳酸，係在熔融紡絲後藉由延伸而容易地配向並展現壓電性，而成為不需要進行在聚偏 二氟乙烯等的情況時所必須進行的電場配向處理，起因於此，在生產性上係為優良。進而，由聚乳酸所成之壓電性纖維，其之相對於朝向軸方向的拉張或壓縮應力所產生的分極係為小，而難以作為壓電元件而起作用，但是，藉由剪斷應力，係能夠得到較大之電性輸出，在具備有容易對於壓電性高分子賦予剪斷應力之構成體的本發明之壓電元件中，係為理想。
在藉由將壓電性高分子之纖維捲繞在導電性纖維上而作被覆的情況時，作為壓電性高分子之纖維，係可使用將複數之絲作了綑綁的多絲，又，亦可使用單絲。
作為將由壓電性高分子所成之纖維捲繞被覆在導電性纖維上的形態，例如，係可將由壓電性高分子所成之纖維作成如同編織管一般的形態，並將導電性纖維作為芯而插入至該管中以作被覆，又，亦可將由壓電性高分子所成之纖維製成帶，並在製造編辮帶(braided string)時，製作將導電性纖維作為芯絲並於其之周圍使用有由壓電性高分子所成之纖維的編辮帶，藉由此來作被覆。
單絲直徑，係為1μm~5mm，較理想，係為5μm~2mm，更理想，係為10μm~1mm。作為絲數，係以1根~100000根為理想，更理想，係為50根~50000根，又更理想，係為100根~20000根。
壓電性高分子，係以主要為包含有聚乳酸為理想。於此之所謂「主要」，係指較理想為90莫耳%，更理想為95莫耳%，又更理想為98莫耳%以上。
另外，當作為導電性纖維而使用多絲的情況時，壓電性高分子，係只要以與多絲之表面(纖維周面)的至少一部分作接觸的方式來作被覆即可，可將所有的絲之表面(纖維周面)以壓電性高分子來作被覆，又，亦可並不全部作被覆，對於構成多絲之內部的各絲之被覆狀態，係只要對於作為壓電性元件之性能和處理性等作考慮並適宜設定即可。
作為聚乳酸，依據其之結晶構造，係存在有將L-乳酸、L-乳酸交酯作聚合所成之聚-L-乳酸，將D-乳酸、D-乳酸交酯作聚合所成之聚-D-乳酸，乃至於由該些之混成構造所成的立體絡合(stereo complex)聚乳酸等，但是，只要是展現有壓電性者，則均可作利用。但是，從高壓電率的觀點來看，係為聚L-乳酸、聚-D-乳酸。聚L-乳酸、聚-D-乳酸，由於係相對於相同之應力而分極成為互為相逆，因此係可因應於目的而將此些作組合使用。聚乳酸之光學純度，係以99%以上為理想，更理想，係為99.3%以上，又更理想，係為99.5%以上。若是光學純度未滿99%，則會有壓電率顯著地降低的情況，依存於對於壓電元件表面之摩擦力，係會有變得難以得到充分之電性輸出的情形。
較理想，壓電性高分子，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
壓電性高分子，係以身為單軸配向且包含有結晶者為理想，更理想，係為具備有結晶之單軸配向聚乳酸。此係 因為，聚乳酸係在該結晶狀態以及單軸配向而展現有大的壓電性之故。
由於聚乳酸係為加水分解較為迅速之聚酯，因此，當耐濕熱性會成為問題的情況時，係亦可添加周知之異氰酸酯、環氧、碳二醯亞胺化合物等之防加水分解劑。又，因應於需要，亦可添加磷酸系化合物等之氧化防止劑、可塑劑、光劣化防止劑等，而進行物性改良。又，聚乳酸，雖亦可使用與其他的聚合物之間的合金(alloy)，但是，若是將聚乳酸作為主要之壓電性高分子來使用，則係以至少含有50重量%以上為理想，更理想，係為70重量%以上，最理想，係為90重量%以上。
作為作成合金的情況時之聚乳酸以外的聚合物，係可作為合適之例子，而列舉出聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，但是，係並不被限定於此，只要是能夠發揮本發明之效果，則不論是使用何種聚合物均可。
(表面導電層)
作為表面導電層之材料，只要是展現有導電性者，則便可作使用。作為材料，具體而言，係可使用將包含有銀或銅等之金屬的糊狀物作了塗布者、將銀、銅、氧化銦錫等作了蒸鍍者、聚苯胺、聚乙炔、聚(p-伸苯基伸乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚(p-苯硫醚)、碳纖維等之導電性高分子。從保持良好之導電性的觀點來看，作為體積 電阻率，係以身為10-1Ω‧cm以下為理想，更理想，係為10-2Ω‧cm以下，又更理想，係為10-3Ω‧cm以下。
作為此表面導電層之厚度，係以10nm~100μm為理想，更理想，係為20nm~10μm，又更理想，係為30nm~3μm。若是過薄，則導電性係變差，而有成為難以得到電性輸出的情況，又，若是過厚，則會有失去可撓性的情況。
作為表面導電層，係可形成在壓電性高分子之全面上，又，亦可離散性地而形成之。此配置方法，由於係可因應於目的而作設計，因此，關於此配置，係並未特別作限定。藉由將此表面導電層作離散性配置並從各個表面導電層而取出電性輸出，係成為能夠將施加於壓電元件處之應力的強度和位置檢測出來。
亦可為了進行表面導電層之保護、亦即是防止人的手等之與身為最外層之表面導電層之間的接觸，而設置某種的保護層。此保護層，較理想，係身為絕緣性，從可撓性等之觀點來看，係以由高分子所成者為更加理想。當然的，於此情況，係成為在保護層上作摩擦，但是，只要由此摩擦所導致的剪斷應力會一直到達至壓電性高分子處並能夠導致其之分極，則係並不特別作限定。作為保護層，係並不被限定於藉由高分子等之塗敷所形成者，亦可為薄膜等，或者是將該些作了組合者。作為保護層，係可合適使用環氧樹脂、丙烯酸樹脂等。
作為保護層之厚度，為了使剪斷應力容易傳導至壓電 性高分子處，係希望盡可能設為薄，但是，由於若是過薄，則會成為容易發生破壞等的問題，因此，較理想，係為10nm~200μm，更理想，係為50nm~50μm，又更理想，係為70nm~30μm，最為理想，係為100nm~10μm。
壓電元件，雖然亦有以1根來作使用的情況，但是，亦可將複數根作並排使用，亦可編織成布帛狀來使用，亦可製帶成編帶。藉由此，係成為亦能夠實現布帛狀、帶狀之壓電元件。在作成布帛狀、帶狀時，只要能夠達成本發明之目的，則亦可與壓電元件以外之其他的纖維作組合，並進行混纖、交織、交編等，又，亦可組入至智慧型手機之框體的樹脂等中來作使用。
(壓電性元件之其他形態2)
本發明之壓電元件，作為其他形態，係包含以下之壓電元件。
1. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有至少2根之將導電性纖維之表面藉由壓電性高分子來作了被覆的被覆纖維，各被覆纖維，係被相互略平行地作配置，並且表面之壓電性高分子係相互接觸。
2. 如上述1所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，主要為包含有聚乳酸。
3. 如前述1或2所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
4. 如上述1~3中之任一者所記載之壓電元件，其中，壓電性高分子，係為單軸配向且包含有結晶。
5. 如上述1~4之任一者所記載之壓電元件，其中，導電性纖維係為碳纖維。
6. 如上述1~5中之任一者所記載之壓電元件，其中，係為檢測出被施加於壓電元件處之應力的大小以及/或者是被施加的位置之感測器。
7. 如上述6所記載之壓電元件，其中，所檢測出的被施加於壓電元件處之應力，係為對於壓電元件表面之摩擦力。
(被覆纖維)
本發明之壓電元件，係包含有至少2根的將導電性纖維之表面藉由壓電性高分子來作了被覆的被覆纖維。
圖4，係為對於本發明之壓電元件的其中1個形態作展示之構造模式圖。圖4中之元件符號1係為壓電性高分子，元件符號2係為導電性纖維。
壓電元件之長度，雖並未特別限定，但是，係亦可在製造中而連續性地製造，之後再切割成所需之長度來作利用。在作為實際之壓電元件的利用中，係為1mm~10m，較理想，係為5mm~2m，更理想，係為1cm~1m。若是長度為短，則係會喪失身為纖維形狀一事之便利性，又，若是過長，則會有起因於導電性纖維之電阻值的問題等而導致電性輸出降低等的問題。
(導電性纖維)
作為導電性纖維之材料，係只要展現有導電性者即可，又，由於係需要作成纖維狀，因此係以身為導電性高分子為理想。作為導電性高分子，係可使用聚苯胺、聚乙炔、聚(p-伸苯基伸乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚(p-苯硫醚)、碳纖維等。又，亦可構成為將高分子作為基質而填入有纖維狀或粒狀之導電性填充物者。從可撓性以及長邊方向之電性特性之安定性的觀點來看，更理想，係為碳纖維。
為了從壓電性高分子而有效率地將電性輸出取出，導電性纖維之電阻係以低為理想，作為體積電阻率，係以身為10-1Ω‧cm以下為理想，更理想，係為10-2Ω‧cm以下，又更理想，係為10-3Ω‧cm以下。
導電性纖維之直徑，係以1μm~10mm為理想，更理想，係為10μm~5mm，又更理想，係為0.1mm~2mm。若是直徑為小，則強度會降低，在處理上係變得困難，又，當直徑為大的情況時，係成為會對於可撓性有所犧牲。
在壓電元件之設計以及製造的觀點上來看，作為導電性纖維之剖面形狀，係以圓或者是橢圓為理想，但是，係並不被限定於此。當然的，導電性纖維係可僅使用1根，亦可將複數根作綁束使用。
一般之碳纖維，係為將絲狀體作數根之聚集並綑綁成 束的多絲體，但是，除了使用此以外，亦可僅使用由單根所成之單絲體。從電性特性之長邊方向安定性的觀點來看，係以利用多絲體為理想。
作為單絲之直徑，係為1μm~5000μm，較理想，係為2μm~100μm。又更理想，係為3μm~10μm。作為絲數，係以10根~100000根為理想，更理想，係為100根~50000根，又更理想，係為500根~30000根。
(壓電性高分子)
作為壓電性高分子，只要是聚偏二氟乙烯、聚乳酸等之展示有壓電性的高分子，便可作利用，但是，係以主要為包含有聚乳酸為理想。聚乳酸，係在熔融紡絲後藉由延伸而容易地配向並展現壓電性，而成為不需要進行在聚偏二氟乙烯等的情況時所必須進行的電場配向處理，起因於此，在生產性上係為優良。進而，由聚乳酸所成之壓電性纖維，其之相對於朝向軸方向的拉張或壓縮應力所產生的分極係為小，而難以作為壓電元件而起作用，但是，藉由剪斷應力，係能夠得到較大之電性輸出藉由剪斷應力，在具備有容易對於壓電性高分子賦予剪斷應力之構成體的本發明之壓電元件中，係為理想。
壓電性高分子，係以主要為包含有聚乳酸為理想。於此之所謂「主要」，係指較理想為90莫耳%，更理想為95莫耳%，又更理想為98莫耳%以上。
作為聚乳酸，依據其之結晶構造，係存在有將L-乳 酸、L-乳酸交酯作聚合所成之聚-L-乳酸，將D-乳酸、D-乳酸交酯作聚合所成之聚-D-乳酸，乃至於由該些之混成構造所成的立體絡合(stereo complex)聚乳酸等，但是，只要是展現有壓電性者，則均可作利用。從高壓電率的觀點來看，係為聚L-乳酸、聚-D-乳酸。聚L-乳酸、聚-D-乳酸，由於係相對於相同之應力而分極成為互為相逆，因此係可因應於目的而將此些作組合使用。聚乳酸之光學純度，係以99%以上為理想，更理想，係為99.3%以上，又更理想，係為99.5%以上。若是光學純度未滿99%，則會有壓電率顯著地降低的情況，依存於對於壓電元件表面之摩擦力，係會有變得難以得到充分之電性輸出的情形。較理想，壓電性高分子，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
壓電性高分子，係以身為於被覆纖維之纖維軸方向上而為單軸配向且包含有結晶者為理想，更理想，係為具備有結晶之單軸配向聚乳酸。此係因為，聚乳酸係在該結晶狀態以及單軸配向而展現有大的壓電性之故。
由於聚乳酸係為加水分解較為迅速之聚酯，因此，當耐濕熱性會成為問題的情況時，係亦可添加周知之異氰酸酯化合物、噁唑啉化合物、環氧化合物、碳二醯亞胺化合物等之防加水分解劑。又，因應於需要，亦可添加磷酸系化合物等之氧化防止劑、可塑劑、光劣化防止劑等，而進行物性改良。
又，聚乳酸，雖亦可使用與其他的聚合物之間的合金 (alloy)，但是，若是將聚乳酸作為主要之壓電性高分子來使用，則係以至少含有50重量%以上為理想，更理想，係為70重量%以上，最理想，係為90重量%以上。
作為作成合金的情況時之聚乳酸以外的聚合物，係可作為合適之例子，而列舉出聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等，但是，係並不被限定於此，只要是能夠發揮本發明之效果，則不論是使用何種聚合物均可。
(被覆)
各導電性纖維，係藉由壓電性高分子而使表面被作被覆。將導電性纖維作被覆之壓電性高分子之厚度，係以1μm~10mm為理想，更理想，係為5μm~5mm，又更理想，係為10μm~3mm，最為理想，係為20μm~1mm。若是過薄，則會有在強度之觀點上而成為問題的情況，又，若是過厚，則會有成為難以取出電性輸出的情況。
壓電性高分子和導電性纖維，係以盡可能地相互密著為理想，但是，為了改良密著性，係亦可在導電性纖維和壓電性高分子之間設置定錨層或接著層等。
被覆之方法以及形狀，只要是能夠相對於被施加之應力而發出電性輸出，則係並不特別作限定。
例如，係可列舉出：以製作電線的要領，來將熔融了的壓電性高分子被覆在導電性纖維之周圍，或者是在導電性纖維之周圍捲繞壓電性高分子之絲，或者是藉由壓電性 高分子薄膜來包夾導電性纖維並作接著等的方法。又，在如此這般而藉由壓電性高分子來進行被覆時，亦可預先將導電性纖維設置3根以上，亦可在僅將1根的導電性纖維藉由壓電性高分子來作了被覆之後，接著於壓電性高分子之表面上，並藉由此來得到本發明之壓電元件。接著之方法，亦並未特別限定，但是，係可列舉出接著劑之使用、熔著等，又，亦可僅單純地作密著。
關於此壓電性高分子之導電性纖維的被覆狀態，作為導電性纖維和壓電性高分子的形狀，係並未特別限定，但是，例如在藉由將1根的導電性纖維藉由壓電性高分子而作被覆之後再將此纖維作接著的方法而得到本發明之壓電元件的情況時，在將導電性纖維間之距離保持為一定的觀點上，係以盡可能地接近同心圓狀為理想。
另外，當作為導電性纖維而使用多絲的情況時，壓電性高分子，係只要以與多絲之表面(纖維周面)的至少一部分作接觸的方式來作被覆即可，可將構成多絲之所有的絲之表面(纖維周面)以壓電性高分子來作被覆，又，亦可並不全部作被覆，對於構成多絲之內部的各絲之被覆狀態，係只要對於作為壓電性元件之性能和處理性等作考慮並適宜設定即可。
本發明之壓電元件，係包含有至少2根的導電性纖維，但是，導電性纖維係並不被限定於2根，亦可為更多。
(平行)
各導電性纖維，係被相互略平行地作配置。導電性纖維間之距離，係以成為1μm~10mm為理想，更理想，係為5μm~5mm，又更理想，係為10μm~3mm，最為理想，係為20μm~1mm。若是過近，則會有在強度之觀點上而成為問題的情況，又，若是過度分離，則會有成為難以取出電性輸出的情況。於此，所謂「相互略平行地配置」，係指複數之導電性纖維以不會相互接觸的方式而作配置，依存於導電性纖維之纖維長度，所容許之偏移角度係為相異。
(接觸)
各被覆纖維，係使表面之壓電性高分子彼此相互接觸。係存在有：使以導電性纖維作為芯並以壓電性高分子作為被覆層之被覆纖維，於表面之被覆層處而相互接觸的形態。又，亦存在有：將平行地作了並排的複數之導電性纖維，藉由2枚的壓電性高分子薄膜來作包夾並作被覆的形態。
(製造方法(i))
壓電元件，係可將以壓電性高分子來將1根的導電性纖維之表面作了被覆所成的被覆纖維至少接著2根，而製造之。作為此方法，係可列舉出以下之方法。
(i-1)將導電性纖維作為內側，並將壓電性高分子 作為外側，而進行共押出而作熔融紡絲，之後進行延伸的方法等。
(ii-2)又，亦可使用在導電性纖維上被覆作了熔融押出之壓電性高分子，並藉由在被覆時施加延伸應力而使壓電性高分子作延伸配向之方法。
(iii-3)進而，係亦可採用預先作成中空之作了延伸的由壓電性高分子所成之纖維，並於其中插入導電性纖維之方法。
(iv-4)又，亦可採用將導電性纖維和作了延伸的由壓電性高分子所成之纖維藉由相互獨立之工程來作成，之後將導電性纖維藉由由壓電性高分子所成之纖維來進行捲繞等而作被覆之方法。於此情況，較理想，係以盡可能地成為接近同心圓狀的方式來進行被覆。
於此情況，在作為壓電性高分子而使用有聚乳酸的情況時，作為理想之紡絲、延伸條件，熔融紡絲溫度係以150~250℃為理想，延伸溫度係以40~150℃為理想，延伸倍率係以1.1倍~5.0倍為理想，又，作為結晶化溫度，係以80~170℃為理想。
作為進行捲繞之壓電性高分子之纖維，係可使用將複數之絲作了綑綁的多絲，又，亦可使用單絲。
作為捲繞被覆之形態，例如，係可將由壓電性高分子所成之纖維作成如同編織管一般的形態，並藉由將導電性纖維作為芯來插入至該管內，而進行被覆。又，亦可將由壓電性高分子所成之纖維製成帶，並在製造編辮帶時，製 作將導電性纖維作為芯絲並於其周圍使用有由壓電性高分子所成之纖維的編辮帶，藉由此來作被覆。由壓電性高分子所成之纖維的單絲直徑，係為1μm~5mm，較理想，係為5μm~2mm，更理想，係為10μm~1mm。作為絲數，係以1根~100000根為理想，更理想，係為50根~50000根，又更理想，係為100根~20000根。
藉由將以上述一般之方法所製造出的將導電性纖維之表面藉由壓電性高分子來作了被覆的被覆纖維作複數之接著，係能夠得到本發明之壓電元件。
(製造方法(ii))
又，藉由將平行地作了並排的複數之導電性纖維以壓電性高分子來作被覆，係亦能夠得到本發明之壓電元件。例如，藉由將平行地作了並排的複數之導電性纖維以2枚的壓電性高分子之薄膜來作包夾，係亦能夠得到本發明之壓電元件。又，藉由將此壓電元件切割成長條狀，係能夠得到具有優良之可撓性的壓電元件。
(保護層)
亦可在本發明之壓電元件的最表面上設置保護層。此保護層，較理想，係身為絕緣性，從可撓性等之觀點來看，係以由高分子所成者為更加理想。當然的，於此情況，係成為在保護層上作摩擦，但是，只要由此摩擦所導致的剪斷應力會一直到達至壓電性高分子處並能夠導致其 之分極，則係並不特別作限定。作為保護層，係並不被限定於藉由高分子等之塗敷所形成者，亦可為薄膜等，或者是將該些作了組合者。作為保護層，係可合適使用環氧樹脂、丙烯酸樹脂等。
作為保護層之厚度，為了使剪斷應力容易傳導至壓電性高分子處，係希望盡可能設為薄，但是，由於若是過薄，則會成為容易發生保護層本身被破壞等的問題，因此，較理想，係為10nm~200μm，更理想，係為50nm~50μm，又更理想，係為70nm~30μm，最為理想，係為100nm~10μm。亦可藉由此保護層來形成壓電元件之形狀。
(複數之壓電元件)
又，係亦能夠將壓電元件作複數並排使用。作為並排的方式，係可1維性地並排為一段，亦可2維性地作重疊並排，進而，係亦可編織成布狀來使用，或者是製帶成編織帶。藉由此，係成為亦能夠實現布狀、帶狀之壓電元件。在作成布狀、帶狀時，只要能夠達成本發明之目的，則亦可與壓電元件以外之其他的纖維作組合，並進行混纖、交織、交編等，又，亦可組入至智慧型手機之框體的樹脂等中來作使用。如此這般，在將本發明之壓電元件作複數根並排而使用時，本發明之壓電元件，由於在表面上係並不具備有電極，因此，係有著能夠對於其之並排方式、編織方式作廣範圍的選擇之優點。
(壓電元件之適用技術)
本發明之壓電元件，不論是在何者的形態中，均能夠對於壓電元件表面進行摩擦等，而作為將被施加了的應力之大小以及/或者是被施加的位置檢測出來之感測器來作利用。另外，本發明之壓電元件，當然的，就算是藉由摩擦以外之推壓力，只要是能夠對於壓電性高分子賦予剪斷應力，則便能夠將電性輸出取出。
於此，所謂「被施加之應力」，係如同在本發明之目的中亦有所記載一般，是指藉由手指之表面來作摩擦的程度之應力，作為此一藉由手指之表面來作摩擦的程度之應力的概略值，係為約1~100Pa。當然的，就算是此以上之應力，亦能夠將此被施加之應力及其施加位置檢測出來。
當藉由手指等來進行輸入的情況時，係以就算是1gf以上50gf以下(10mmN以上500mmN以下)之荷重亦能夠動作為理想，更理想，係能夠以1gf以上10gf以下(10mmN以上100mmN以下)之荷重來動作。當然的，如同上述一般，就算是超過50gf(500mmN)之荷重，亦能夠動作。
又，本發明之壓電元件，不論是何者之形態，均能夠藉由施加電性訊號來做為致動器而使用。因此，本發明之壓電元件，係可作為布帛狀之致動器而使用。此一本發明之致動器，係能夠藉由對於所施加之電性訊號作控制，來 在布帛表面之一部分處形成凸部或凹部，或者是將布帛全體設為布卷形狀。本發明之致動器，係可將物品作把持。又，係可使其改變為捲繞在人體(腕、腳、腰等)上的形狀，並作為支撐器等來起作用。
〔實施例〕
以下，藉由實施例，來對於本發明作更具體性之記載，但是，本發明係並不被此些實施例作任何之限定。
〔實施例1〕 (聚乳酸之製造)
對於L-乳酸交酯((股份有限公司)武藏野化學研究所製，光學純度100%)100重量份，而將辛酸錫添加0.005重量份，並在氮氛圍下，藉由附有攪拌翼之反應機來以180℃而進行2小時之反應，再對於辛酸錫添加1.2倍當量之磷酸，之後，以13.3Pa來將殘存之乳酸交酯進行減壓除去，並將其片化，而得到了聚-L-乳酸(PLLA1)。所得到的PLLA1之重量平均分子量係為15.2萬，玻璃轉移點(Tg)係為55℃，融點係為175℃。
(壓電元件之評價)
在實施例1中，如同下述一般而對於壓電元件進行評價。
與壓電元件之長邊方向平行地，而使手指接觸表面導 電層(金蒸鍍面)之表面並以約0.5m/s之速度來摩擦，藉由此而對於壓電特性作了評價(在全部之實施例和比較例中，將荷重略相同地設定為50gf(500mmN)以下)。在圖2中，展示實施例之評價系統。電壓評價，係使用了橫河電機(股份有限公司)製之數位示波器DL6000系列(商品名「DL6000」)。
(壓電元件之製造)
作為導電性纖維，係使用TOHO TENAX(股份有限公司)製之身為碳纖維多絲的商品名「HTS40 3K」，並對於此纖維，將以樹脂溫度200℃而熔融了的PLLA1以同心圓狀來做被覆，並立即在空氣中冷卻，而得到了長度10m之被覆纖維1。
於此，在被覆纖維1中之碳纖維，係為本發明中之導電性纖維，但是，該碳纖維係為將直徑7.0μm之絲以3000根作為一束的多絲，其體積電阻率係為1.6×10-3Ω‧cm。又，此導電性纖維之直徑係為0.6mm，被做了被覆的PLLA1層之厚度係為0.3mm(被覆纖維1之直徑係為1.2mm)。
接著，將此被覆纖維1切斷為纖維長度12cm，並僅對於內側之碳纖維(導電性纖維)而將兩端各除去1cm，來作成內側之碳纖維(導電性纖維)的長度為10cm、外側之PLLA1層的長度為12cm之被覆纖維2。接著，將此被覆纖維2送入至設定為溫度80℃之拉張試驗機中，並 將被覆纖維2兩端之僅由PLLA1層所成的部份(端部之1cm)分別藉由壓輥(nip)來作把持，而僅將外側之PLLA1層作了單軸延伸。延伸速度係設為200mm/min，並以延伸倍率3倍來作了延伸。之後，進而在以壓輥來作了把持的狀態下，使溫度上升至140℃並進行5分鐘之加熱處理，而進行結晶化，之後，進行急速冷卻，而將該被覆纖維2從拉張試驗機取出。
所得到的被覆纖維2係為2層之同心圓狀的構成，直徑係為0.8mm，被作了被覆的PLLA1層之厚度係為0.1mm。進而，在此被覆纖維表面之約一半區域，將金以成為100nm之厚度的方式來藉由蒸鍍法而作鍍敷，並得到本發明之壓電元件。此金之表面導電層的體積電阻率，係為1.0×10-4Ω‧cm。
在圖1中，記載此壓電元件之概略圖。藉由相同的方法，而作成4根之此壓電元件，並將此些如圖2中所示一般地作平行並排，而進行了壓電特性之評價。
在圖3中，記載壓電元件之評價結果。係得知了，能夠僅藉由摩擦表面而得到2V以上之非常大的電壓。故而係確認到其能夠發揮作為壓電元件(感測器)之功能。
〔實施例2〕 (聚乳酸之製造)
對於L-乳酸交酯((股份有限公司)武藏野化學研究所製，光學純度100%)100重量份，而將辛酸錫添加 0.005重量份，並在氮氛圍下，藉由附有攪拌翼之反應機來以180℃而進行2小時之反應，再對於辛酸錫添加1.2倍當量之磷酸，之後，以13.3Pa來將殘存之乳酸交酯進行減壓除去，並將其片化，而得到了聚-L-乳酸(PLLA1)。所得到的PLLA1之重量平均分子量係為15.2萬，玻璃轉移點(Tg)係為55℃，融點係為175℃。
(壓電元件之評價)
在實施例2中，如同下述一般而對於壓電元件進行評價。
與壓電元件之長邊方向平行地，而使手指作接觸並以約0.5m/s之速度來摩擦，藉由此而對於壓電特性作了評價。在圖5中，展示實施例2中之評價系統。電壓評價，係使用了橫河電機(股份有限公司)製之數位示波器DL6000系列(商品名「DL6000」)。
(壓電元件之製造)
作為導電性纖維，係使用TOHO TENAX(股份有限公司)製之身為碳纖維多絲的商品名「HTS40 3K」，並對於此纖維，將以樹脂溫度200℃而熔融了的PLLA1以同心圓狀來做被覆，並立即在空氣中冷卻，而得到了長度10m之被覆纖維1。
於此，在被覆纖維1中之碳纖維，係為本發明中之導電性纖維，但是，該碳纖維係為將直徑7.0μm之絲以 3000根作為一束的多絲，其體積電阻率係為1.6×10-3Ω‧cm。又，此導電性纖維之直徑係為0.6mm，被做了被覆的PLLA1層之厚度係為0.3mm(被覆纖維1之直徑係為1.2mm)。
接著，將此被覆纖維1切斷為纖維長度12cm，並僅對於內側之碳纖維(導電性纖維)而將兩端各除去1cm，來作成內側之碳纖維(導電性纖維)的長度為10cm、外側之PLLA1層的長度為12cm之被覆纖維2。接著，將此被覆纖維2送入至設定為溫度80℃之拉張試驗機中，並將被覆纖維2兩端之僅由PLLA1層所成的部份(端部之1cm)分別藉由壓輥(nip)來作把持，而僅將外側之PLLA1層作了單軸延伸。延伸速度係設為200mm/min，並以延伸倍率3倍來作了延伸。之後，進而在以壓輥來作了把持的狀態下，使溫度上升至140℃並進行5分鐘之加熱處理，而進行結晶化，之後，進行急速冷卻，而將該被覆纖維2從拉張試驗機取出。
所得到的被覆纖維2係為2層之同心圓狀的構成，直徑係為0.9mm，被作了被覆的PLLA1層之厚度係為0.15mm。進而，將此被覆纖維2作2根的熔著，並將表面之壓電性高分子的端部之部分除去，而將導電性纖維剝出，以得到圖4中所示一般之壓電元件。
將此壓電元件，藉由圖5中所示一般之構成來進行了壓電特性之評價。在圖6中，記載壓電元件之評價結果。係得知了，能夠僅藉由摩擦表面而得到約6V之非常大的 電壓。故而係確認到其能夠發揮作為壓電元件(感測器)之功能。
〔實施例3~7〕 (聚乳酸之製造)
藉由以下之方法，而製造了在實施例3~7中所使用之聚乳酸。
對於L-乳酸交酯((股份有限公司)武藏野化學研究所製，光學純度100%)100重量份，而將辛酸錫添加0.005重量份，並在氮氛圍下，藉由附有攪拌翼之反應機來以180℃而進行2小時之反應，再對於辛酸錫添加1.2倍當量之磷酸，之後，以13.3Pa來將殘存之乳酸交酯進行減壓除去，並將其片化，而得到了聚-L-乳酸(PLLA1)。所得到的PLLA1之重量平均分子量係為15.2萬，玻璃轉移點(Tg)係為55℃，融點係為175℃。
(壓電元件之評價)
在實施例3~7中，如同下述一般而對於壓電元件進行評價。
藉由對於壓電元件施加變形，而對於壓電特性作了評價。在圖2中，展示評價系統。電壓評價，係使用了橫河電機(股份有限公司)製之數位示波器DL6000系列(商品名「DL6000」)。
藉由以下之方法，而製造了在實施例3~7中所使用 之壓電性纖維、導電性纖維、絕緣性纖維。
(壓電性纖維)
將以240℃而作了熔融的PLLA1從24孔之蓋而以20g/min來吐出，並以887m/min來作拉取。將此未延伸多絲以80℃來延伸成2.3倍，並以100℃而進行熱固定處理，藉由此而得到了84dTex/24filament之多絲單軸延伸絲1。將此多絲單軸延伸絲1作8束之綑綁，並作成了壓電性纖維1。
(導電性纖維)
作為導電性纖維1，係使用了TOHO TENAX(股份有限公司)製之身為碳纖維多絲的商品名「HTS40 3K」。該導電性纖維1，係為將直徑7.0μm之絲以3000根作為一束的多絲，其體積電阻率係為1.6×10-3Ω‧cm。
(絕緣性纖維)
將以280℃而作了熔融的PET1從48孔之蓋而以45g/min來吐出，並以800m/min來作拉取。將此未延伸絲以80℃來延伸成2.5倍，並以180℃而進行熱固定處理，藉由此而得到了167dTex/48filament之多絲延伸絲。將此多絲延伸絲作4束之綑綁，並作成了絕緣性纖維1。
〔實施例3〕
如圖7中所示一般，製作了在經絲處配置絕緣性纖維1，並於緯絲處交互配置壓電性纖維1、導電性纖維1之平織物。將此平織物中之包夾壓電性纖維的一對之導電性纖維作為訊號線，並連接示波器，其他之導電性纖維係與接地作連接。藉由以手指來摩擦被包夾於與該訊號線作了連接的導電性纖維間之壓電性纖維，係得到了如同圖8中所示一般之電壓訊號。又，藉由將纖維彎折，係得到了如同圖9中所示一般之電壓訊號。係確認到其能夠發揮作為壓電元件(感測器)之功能。
〔實施例4〕
如圖10中所示一般，製作了在經絲處交互配置壓電性纖維1和絕緣性纖維1，並於緯絲處交互配置導電性纖維1和絕緣性纖維1之平織物。將此織物中相分離20mm的一對之導電性纖維作為訊號線，並連接示波器，其他之導電性纖維係與接地作連接。藉由以手指來摩擦被包夾在此織物之連接有訊號線的導電性纖維間之壓電性纖維，係得到了如同圖11中所示一般之電壓訊號。係確認到其能夠發揮作為壓電元件(感測器)之功能。
〔實施例5〕
如圖12中所示一般，製作了在經絲處配置絕緣性纖維1，並於緯絲處交互配置壓電性纖維1、導電性纖維1之平織物。將此織物中之包夾兩端附近的壓電性纖維的一 對之導電性纖維作為訊號線，並連接電壓源，而施加了電壓，其結果，係在織物全體產生有扭曲。係確認到其能夠作為壓電元件(致動器)而發揮功能。
〔實施例6〕
如圖13中所示一般，在經絲處配置絕緣性纖維1，並於緯絲處依序配置絕緣性纖維1、導電性纖維1、壓電性纖維1、導電性纖維1，而製作了緞(朱子)織物。將此織物中之包夾壓電性纖維的一對之導電性纖維作為訊號線，並連接示波器，而對於織物施加擰扭變形，其結果，係得到如同圖14中所示一般之電壓訊號。係確認到其能夠發揮作為壓電元件(感測器)之功能。
〔實施例7〕
將TOHO TENAX(股份有限公司)製之身為碳纖維多絲的商品名「HTS40 3K」作為芯，而將多絲單軸延伸絲1作為編辮帶來製作了2根編帶。
將此2根的編帶，使用二氯甲烷，而藉由將多絲單軸延伸絲之纖維表面的一部分溶解來進行溶著，並得到圖1中所示一般之壓電元件。
將此壓電元件，藉由圖2中所示一般之構成來進行了壓電特性之評價。
係得知了，能夠僅藉由摩擦此壓電元件之表面而得到5V之非常大的電壓，並確認到了能夠發揮作為壓電元件 (感測器)之功能。
〔比較例1〕
使用PLLA1，並使用具有T模之薄膜熔融押出裝置，來以樹脂溫度200℃而成形，之後，藉由40℃之冷卻輥來急速冷卻，並得到了未延伸薄膜。之後，接著，在拉幅方式之橫延伸機處，以延伸倍率2.5倍、80℃來進行橫延伸，之後，在熱固定區域處以140℃而使其結晶化，而得到了寬幅70cm之延伸薄膜。將此薄膜切出為寬幅1cm長度10cm，並對於兩面施加金蒸鍍，而作成了壓電元件。此金之表面導電層的體積電阻率，係為1.0×10-4Ω‧cm。在圖2中，將壓電元件改變為此薄膜壓電元件，除此之外，係與實施例1同樣的而作了評價。
雖然對於此壓電元件作了評價，但是，係只能得到約未滿0.1V之電壓，可以得知，係並無法將壓電元件之表面的摩擦力充分地轉換為電壓。係確認到了，並無法發揮本發明之目的的作為壓電元件(感測器)之功能。
11‧‧‧壓電性高分子
12‧‧‧導電性纖維
13‧‧‧表面導電層

Claims (18)

  1. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有壓電單位，該壓電單位係包含2根的導電性纖維以及1根的壓電性纖維，此些係相互具備有接點並且被配置在略同一平面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，壓電單位，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維依此順序而作配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之壓電元件，其中，壓電單位，係將導電性纖維、壓電性纖維以及導電性纖維相互略平行地作配置。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，壓電單位係包含有絕緣性纖維，該絕緣性纖維，係以使壓電單位中之導電性纖維不會與其他之壓電單位中的導電性纖維以及壓電性纖維相接的方式而被作配置。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，主要為包含有聚乳酸。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，主要為包含有聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，此些之光學純度係為99%以上。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，壓電性纖維，係為單軸配向且包含有結晶。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載之壓電元件，其中，導電性纖維係為碳纖維。
  9. 如申請專利範圍第4項所記載之壓電元件，其 中，絕緣性纖維，主要為包含有聚對苯二甲酸乙二酯系纖維。
  10. 如申請專利範圍第3項所記載之壓電元件，其中，係為含有複數之並聯的壓電單位之編織物。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之壓電元件，其中，係為含有複數之並聯的壓電單位之編織物，該編織組織係為緞織。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之壓電元件，其中，係將壓電單位配置在緯絲方向。
  13. 如申請專利範圍第11項所記載之壓電元件，其中，在壓電單位中所包含之壓電性纖維的飛數(step number)，係為3~7。
  14. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有導電性纖維、和將其表面作被覆之壓電性高分子、以及被形成在該壓電性高分子之表面上的表面導電層。
  15. 一種壓電元件，其特徵為：係包含有至少2根之將導電性纖維之表面藉由壓電性高分子來作了被覆的被覆纖維，各被覆纖維，係被相互略平行地作配置，並且表面之壓電性高分子係相互接觸。
  16. 如申請專利範圍第1~15項中之任一項所記載之壓電元件，其中，係為檢測出被施加於壓電元件處之應力的大小以及/或者是被施加的位置之感測器。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之壓電元件，其中，所檢測出的被施加於壓電元件處之應力，係為對於壓 電元件表面之摩擦力。
  18. 如申請專利範圍第1~15項中之任一項所記載之壓電元件，其中，係為藉由被施加於壓電元件處之電性訊號而產生形狀改變的致動器。
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