WO2016194691A1 - 圧電デバイス、電子機器 - Google Patents

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木原尚志
山口喜弘
遠藤潤
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株式会社村田製作所
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    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
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    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric device including a base material having flexibility, and an electronic apparatus including the piezoelectric device.
  • Patent Document 1 discloses a flexible printed wiring board. An electrode having a wide portion and a narrow portion is provided on the flexible printed wiring board. The flexible printed wiring board is attached to the casing of the electronic device in a curved state. Therefore, the flexible printed wiring board is likely to be subjected to a bending load at the boundary between the wide portion and the narrow portion of the electrode, and cracks are likely to occur.
  • the flexible printed wiring board of Patent Document 1 covers and reinforces this boundary with a coverlay. Thereby, the flexible printed wiring board of patent document 1 has suppressed generation
  • an object of the present invention is to provide a piezoelectric device and an electronic apparatus that can reduce a bending load generated on an electrode when a flexible substrate is bent.
  • the piezoelectric device of the present invention includes a piezoelectric film, a base material, a first electrode, a second electrode, and a covering member.
  • the piezoelectric film has a first main surface and a second main surface.
  • the substrate has flexibility.
  • the first electrode has a first wide portion connected to the first main surface of the piezoelectric film and a first narrow portion connected to the first wide portion.
  • the first electrode is provided on the base material.
  • the second electrode is connected to the second main surface of the piezoelectric film.
  • the covering member covers the first boundary between the first wide portion and the first narrow portion.
  • the piezoelectric film covers a second boundary between a portion of the first electrode covered by the covering member and a portion not covered by the covering member.
  • the covering member covers the first boundary between the first wide portion and the first narrow portion.
  • the piezoelectric film covers the second boundary between the portion of the first electrode covered by the covering member and the portion not covered by the covering member. Therefore, since the piezoelectric film reinforces the 2nd boundary, generation
  • the piezoelectric device can suppress the occurrence of cracks at the first boundary and the second boundary. Therefore, the piezoelectric device can reduce the bending load generated on the electrode when the base material is bent.
  • the piezoelectric film preferably further covers the first boundary.
  • the piezoelectric film further reinforces the first boundary. Therefore, the piezoelectric film can further suppress the occurrence of cracks at the first boundary. Therefore, the piezoelectric device can further reduce the bending load generated on the electrode when the base material is bent.
  • the piezoelectric device of the present invention includes a second wide portion connected to the second electrode and a second narrow portion connected to the second wide portion, and includes a third electrode provided on the substrate.
  • the covering member covers the third boundary between the second wide portion and the second narrow portion, and the second electrode is covered with the portion of the third electrode covered with the covering member and the covering member. It is preferable to cover the fourth boundary with the unexposed portion.
  • the covering member covers the third boundary between the second wide portion and the second narrow portion.
  • the second electrode covers the fourth boundary between the portion covered with the covering member and the portion not covered with the covering member of the third electrode. Therefore, since the 2nd electrode reinforces the 4th boundary, generation of a crack in the 4th boundary can be controlled.
  • the piezoelectric device can suppress the occurrence of cracks at the third boundary and the fourth boundary. Therefore, the piezoelectric device can reduce the bending load generated on the electrode when the base material is bent.
  • the second electrode further covers the third boundary.
  • the second electrode further reinforces the third boundary. Therefore, the second electrode can further suppress the occurrence of cracks at the third boundary. Therefore, the piezoelectric device can further reduce the bending load generated on the electrode when the base material is bent.
  • the electronic apparatus of the present invention includes a cylindrical casing and the above-described piezoelectric device.
  • the base material is attached to the inner wall surface of the housing in a curved state. In this configuration, a bending load is generated at each location of the piezoelectric device described above due to the bending of the substrate.
  • the electronic apparatus having this configuration includes the above-described piezoelectric device, it has the same effect as the above-described piezoelectric device.
  • the bending load generated on the electrode due to the bending of the substrate can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic writing instrument 10 according to an embodiment of the present invention. It is sectional drawing of the electronic writing instrument 10 shown in FIG. It is a functional block diagram of the electronic writing instrument 10 shown in FIG. It is a top view of the piezoelectric sensor 20 shown in FIG. It is a top view of the state which removed the 2nd electrode 25 from the piezoelectric sensor 20 shown in FIG. It is a top view of the state which removed the piezoelectric film 21 from FIG. It is a top view of the state which removed the coverlay 50 from FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line SS shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line TT shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic writing instrument 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electronic writing instrument 10 shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a region where the piezoelectric sensor 20 is mounted in the electronic writing instrument 10.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the electronic writing instrument 10 shown in FIG.
  • the electronic writing instrument 10 includes a piezoelectric sensor 20 and a housing 101. Furthermore, as shown in FIGS. 2 and 3, the electronic writing instrument 10 includes a detection unit 30.
  • the electronic writing instrument 10 corresponds to an example of the electronic apparatus of the present invention.
  • the piezoelectric sensor 20 corresponds to an example of the piezoelectric device of the present invention.
  • the housing 101 is cylindrical.
  • the casing 101 is made of an insulating material.
  • a support column 103 is provided inside the housing 101 as shown in FIG.
  • a tapered end portion 102 is provided at one end of the casing 101 in the longitudinal direction (direction orthogonal to the circumferential direction).
  • the casing 101 only needs to have a strength (rigidity) sufficient to transmit the deformation to the piezoelectric sensor 20, and may be a metal.
  • the piezoelectric sensor 20 includes a base material 26 having flexibility. As shown in FIG. 2, the base material 26 is attached to the inner wall surface of the housing 101 in a curved state along the circumferential direction of the inner wall surface of the housing 101. Therefore, a bending load is generated at each location of the piezoelectric sensor 20 due to the bending of the base material 26.
  • a detection unit 30 is connected to the piezoelectric sensor 20.
  • the detection unit 30 is attached to the support column 103.
  • the detection unit 30 detects the output voltage of the piezoelectric sensor 20 and detects whether or not the housing 101 is held by the user.
  • FIG. 4 is a plan view of the piezoelectric sensor 20 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of the piezoelectric sensor 20 with the second electrode 25 removed from the piezoelectric sensor 20 shown in FIG. 6 is a plan view of the state in which the piezoelectric film 21 is removed from FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of the state where the coverlay 50 is removed from FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line SS shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line TT shown in FIG. 4 to 9 are diagrams illustrating the curved piezoelectric sensor 20 shown in FIG. 2 in a flat state.
  • the piezoelectric sensor 20 includes a piezoelectric film 21, a coverlay 50, a first electrode 24, a second electrode 25, a third electrode 29, and a base material 26.
  • the base material 26 has flexibility.
  • the material of the base material 26 is, for example, a polyimide resin.
  • a first electrode 24 and a third electrode 29 are formed on the surface of the base material 26.
  • the base material 26, the 1st electrode 24, and the 3rd electrode 29 comprise the flexible printed wiring board as shown in FIG.
  • the 1st electrode 24, the 2nd electrode 25, and the 3rd electrode 29 consist of metal films, such as copper foil.
  • the piezoelectric film 21 has a first main surface and a second main surface.
  • the first electrode 24 has a wide portion 241 connected to the first main surface of the piezoelectric film 21 and a narrow portion 242 connected to the wide portion 241.
  • the first main surface of the piezoelectric film 21 is attached to the wide portion 241 via an adhesive (not shown).
  • the second electrode 25 is attached to the second main surface of the piezoelectric film 21 via an adhesive (not shown).
  • the third electrode 29 has a wide portion 291 connected to the second electrode 25 and a narrow portion 292 connected to the wide portion 291.
  • the first electrode 24 and the third electrode 29 are electrically connected to the detection unit 30.
  • the coverlay 50 covers a boundary B1 between the wide portion 241 and the narrow portion 242 as shown in FIG. As shown in FIG. 9, the coverlay 50 covers a boundary B ⁇ b> 3 between the wide portion 291 and the narrow portion 292.
  • the material of the coverlay 50 is, for example, PET resin, polyimide resin, resist, or the like. Since the resist has high dimensional accuracy and position accuracy, it is advantageous for miniaturization and space saving. Further, the thickness can be easily adjusted as compared with the coverlay, so that the design change is easy.
  • coverlay 50 corresponds to an example of the covering member of the present invention.
  • boundary B1 corresponds to an example of the first boundary of the present invention.
  • boundary B2 corresponds to an example of the second boundary of the present invention.
  • boundary B3 corresponds to an example of the third boundary of the present invention.
  • boundary B4 corresponds to an example of the fourth boundary of the present invention.
  • the material of the piezoelectric film 21 is PLLA (L-type polylactic acid).
  • PLLA is a chiral polymer, and the main chain has a helical structure.
  • PLLA is uniaxially stretched and has piezoelectricity when the molecules are oriented.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers.
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation processing such as stretching, and there is no need to perform poling processing like other polymers such as PVDF and piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there.
  • PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases, the piezoelectric constant may be significantly reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time.
  • the PLLA Stretching direction of PLLA to take three axes, taking uniaxially and biaxially in a direction perpendicular to the three axial directions, the PLLA there is the piezoelectric constant of d 14 (piezoelectric constant shear).
  • the striped piezoelectric film 21 is cut so that the uniaxial direction is the thickness direction and the direction that forms an angle of 45 ° with respect to the triaxial direction (stretching direction) is the longitudinal direction. Thereby, when the piezoelectric film 21 expands and contracts in the longitudinal direction, the piezoelectric film 21 is polarized in the thickness direction.
  • the coverlay 50 covers the boundary B1 between the wide portion 241 and the narrow portion 242 as shown in FIG. Thereby, since the coverlay 50 reinforces the boundary B1, it can suppress generation
  • the piezoelectric film 21 covers the boundary B ⁇ b> 2 between the portion covered with the cover lay 50 and the portion not covered with the cover lay 50 of the first electrode 24. Thereby, since the piezoelectric film 21 reinforces the boundary B2, it is possible to suppress the occurrence of cracks at the boundary B2.
  • the piezoelectric sensor 20 can suppress the occurrence of cracks at the boundary B1 and the boundary B2. Therefore, the piezoelectric sensor 20 can reduce the bending load generated at the boundary B1 and the boundary B2 when the base material 26 is bent.
  • the piezoelectric film 21 when the piezoelectric film 21 is pasted so as not to cover the boundary B1, the bending load on the boundary B2 is reduced, but the load is applied to the boundary B1 that was originally easily applied with the bending load. There is also a risk of becoming. Therefore, it is preferable that the piezoelectric film 21 further covers the boundary B1 between the wide portion 241 and the narrow portion 242.
  • the coverlay 50 covers the boundary B3 between the wide portion 291 and the narrow portion 292, as shown in FIG. Thereby, since the coverlay 50 reinforces the boundary B3, the occurrence of cracks at the boundary B3 can be suppressed.
  • the second electrode 25 covers the boundary B ⁇ b> 4 between the portion covered by the cover lay 50 and the portion not covered by the cover lay 50 in the third electrode 29. .
  • the 2nd electrode 25 reinforces boundary B4, generation
  • the piezoelectric sensor 20 can suppress the occurrence of cracks at the boundaries B3 and B4. Therefore, the piezoelectric sensor 20 can reduce the bending load generated at the boundary B3 and the boundary B4 when the base material 26 is bent.
  • the second electrode 25 further covers the boundary B3 between the wide portion 291 and the narrow portion 292.
  • the area of the piezoelectric film 21 is larger than the area of the wide portion 241 of the electrode 24 as shown in FIGS.
  • the piezoelectric sensor 20 can reduce the variation in the capacitance C.
  • the electronic writing instrument 10 is shown as an example of an electronic device that is mounted on the housing in a state where the base material is curved.
  • the present invention is not limited to this. In implementation, the present invention can be applied to other electronic devices such as a mouse, a tablet terminal, and a smart phone.
  • the piezoelectric sensor 20 is shown as an example of the piezoelectric device, but the present invention is not limited to this. In implementation, it can be applied to a piezoelectric actuator as an example of a piezoelectric device.
  • the detection unit 30 is mounted inside the housing 101, but is not limited thereto. In implementation, the detection unit 30 may be disposed outside the housing 101. In the aspect arrange
  • the piezoelectric film 20 of polylactic acid is used for the piezoelectric sensor 20
  • the present invention is not limited to this.
  • other piezoelectric films such as PVDF may be used.
  • a ground electrode may be disposed on the back surface of the substrate 26. In this case, since both main surfaces of the first electrode are covered with the ground electrode, the influence of external noise can be reduced.

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Abstract

電子筆記具（１０）は、筐体（１０１）と圧電センサ（２０）とを備える。筐体（１０１）は、円筒形状である。圧電センサ（２０）は、湾曲した状態で筐体（１０１）の内壁面に当接して配置されている。圧電センサ（２０）は、圧電フィルム（２１）、カバーレイ（５０）、第１電極（２４）、第２電極（２５）、第３電極（２９）、及び基材（２６）を備える。基材（２６）は、可撓性を有する。基材（２６）の表面上には第１電極（２４）が形成されている。第１電極（２４）は幅広部（２４１）と幅狭部（２４２）とを有する。カバーレイ（５０）は、幅広部（２４１）と幅狭部（２４２）との境界（Ｂ１）を被覆している。圧電フィルム（２１）は、第１電極（２４）のうち、カバーレイ（５０）に被覆されている部分とカバーレイ（５０）に被覆されていない部分との境界（Ｂ２）を被覆している。

Description

圧電デバイス、電子機器
　本発明は、可撓性を有する基材を備える圧電デバイス、及びこの圧電デバイスを備える電子機器に関する。
　従来、可撓性を有し、電極が形成された基材が広く使用されている。このような基材として、例えば特許文献１ではフレキシブルプリント配線板が開示されている。フレキシブルプリント配線板上には、幅広部と幅狭部を有する電極が設けられている。フレキシブルプリント配線板は、湾曲した状態で電子機器の筐体に取り付けられる。そのため、フレキシブルプリント配線板は、電極の幅広部と幅狭部の境界において、曲げ負荷がかかり易く、クラックが発生しやすくなる。
　そこで、特許文献１のフレキシブルプリント配線板は、この境界をカバーレイで被覆し、補強している。これにより、特許文献１のフレキシブルプリント配線板は、電極の幅広部と幅狭部の境界におけるクラックの発生を抑制している。
特開２００６－６６７７２号公報
　しかしながら、特許文献１のフレキシブルプリント配線板において今度は、カバーレイに被覆されている電極の被覆部分と、カバーレイに被覆されていない電極の露出部分との境界において曲げ負荷がかかりやすくなる。そのため、特許文献１のフレキシブルプリント配線板では、電極のうち、カバーレイに被覆されている被覆部分と、カバーレイに被覆されていない露出部分との境界においてクラックが発生しやすくなるという問題がある。
　したがって、本発明の目的は、可撓性を有する基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷を軽減できる圧電デバイス及び電子機器を提供することにある。
　本発明の圧電デバイスは、圧電フィルムと、基材と、第１電極と、第２電極と、被覆部材と、を備えている。圧電フィルムは、第１主面及び第２主面を有する。基材は、可撓性を有する。
　第１電極は、圧電フィルムの第１主面に接続する第１幅広部と第１幅広部に接続する第１幅狭部とを有する。第１電極は、基材上に設けられている。第２電極は、圧電フィルムの第２主面に接続する。
　被覆部材は、第１幅広部と第１幅狭部との第１境界を被覆する。圧電フィルムは、第１電極のうち、被覆部材に被覆されている部分と被覆部材に被覆されていない部分との第２境界を被覆する。
　この構成において圧電デバイスの各箇所では、基材が曲がることにより曲げ負荷が生じる。
　この構成では被覆部材は、第１幅広部と第１幅狭部との第１境界を被覆している。これにより、被覆部材は、第１境界を補強するため、第１境界におけるクラックの発生を抑制できる。
　さらに、圧電フィルムは、第１電極のうち、被覆部材に被覆されている部分と被覆部材に被覆されていない部分との第２境界を被覆している。これにより、圧電フィルムは、第２境界を補強するため、第２境界におけるクラックの発生を抑制できる。
　よって、圧電デバイスは、第１境界及び第２境界におけるクラックの発生を抑制できる。したがって、圧電デバイスは、基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷を軽減できる。
　また、本発明において圧電フィルムはさらに、第１境界を被覆することが好ましい。
　この構成では圧電フィルムは、第１境界をさらに補強している。そのため、圧電フィルムは、第１境界におけるクラックの発生をさらに抑制できる。したがって、圧電デバイスは、基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷をさらに軽減できる。
　また、本発明の圧電デバイスは、第２電極に接続する第２幅広部と第２幅広部に接続する第２幅狭部とを有し、基材上に設けられた第３電極を備えることが好ましい。そして、被覆部材は、第２幅広部と第２幅狭部との第３境界を被覆し、第２電極は、第３電極のうち、被覆部材に被覆されている部分と被覆部材に被覆されていない部分との第４境界を被覆することが好ましい。
　この構成では被覆部材は、第２幅広部と第２幅狭部との第３境界を被覆している。これにより、被覆部材は、第３境界を補強するため、第３境界におけるクラックの発生を抑制できる。
　さらに、第２電極は、第３電極のうち、被覆部材に被覆されている部分と被覆部材に被覆されていない部分との第４境界を被覆している。これにより、第２電極は、第４境界を補強するため、第４境界におけるクラックの発生を抑制できる。
　よって、圧電デバイスは、第３境界及び第４境界におけるクラックの発生を抑制できる。したがって、圧電デバイスは、基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷を軽減できる。
　また、本発明において第２電極はさらに、第３境界を被覆することが好ましい。
　この構成では第２電極は、第３境界をさらに補強している。そのため、第２電極は、第３境界におけるクラックの発生をさらに抑制できる。したがって、圧電デバイスは、基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷をさらに軽減できる。
　また、本発明の電子機器は、筒状の筐体と、前述の圧電デバイスと、を備えている。基材は、湾曲した状態で筐体の内壁面に装着されている。この構成では基材が曲がることにより、前述の圧電デバイスの各箇所では曲げ負荷が生じる。
　この構成の電子機器は、前述の圧電デバイスを備えるため、前述の圧電デバイスと同様の効果を備える。
　この発明によれば、基材が曲がることによって電極に生じる曲げ負荷を軽減できる。
本発明の実施形態に係る電子筆記具１０の斜視図である。 図１に示す電子筆記具１０の断面図である。 図１に示す電子筆記具１０の機能ブロック図である。 図２に示す圧電センサ２０の平面図である。 図４に示す圧電センサ２０から第２電極２５を取り除いた状態の平面図である。 図５から圧電フィルム２１を取り除いた状態の平面図である。 図６からカバーレイ５０を取り除いた状態の平面図である。 図５に示すＳ－Ｓ線の断面図である。 図４に示すＴ－Ｔ線の断面図である。
　本発明の実施形態に係る電子筆記具について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電子筆記具１０の斜視図である。図２は、図１に示す電子筆記具１０の断面図である。図２は、電子筆記具１０における圧電センサ２０が装着された領域の断面図である。図３は、図１に示す電子筆記具１０の機能ブロック図である。
　図１に示すように、電子筆記具１０は、圧電センサ２０及び筐体１０１を備える。さらに、図２、図３に示すように、電子筆記具１０は、検出部３０を備える。
　なお、電子筆記具１０が本発明の電子機器の一例に相当する。また、圧電センサ２０が本発明の圧電デバイスの一例に相当する。
　筐体１０１は、円筒状である。筐体１０１は、絶縁性材料からなる。筐体１０１の内部には、図２に示すように支柱１０３が設けられている。筐体１０１の長尺方向（円周方向に直交する方向）の一方端には、図１に示すように、先細り形状の端部１０２が設けられている。
　なお、筺体１０１は、圧電センサ２０にその変形が伝達可能な程度の強度(剛性)があればよく、金属でもよい。
　圧電センサ２０は、可撓性を有する基材２６を備える。基材２６は図２に示すように、筐体１０１の内壁面の円周方向に沿うよう湾曲した状態で筐体１０１の内壁面に装着されている。そのため、圧電センサ２０の各箇所では、基材２６が曲がることにより曲げ負荷が生じる。
　圧電センサ２０には、検出部３０が接続されている。検出部３０は、支柱１０３に装着されている。検出部３０は、圧電センサ２０の出力電圧を検出し、筐体１０１がユーザによって保持されているか否かを検出する。
　以下、圧電センサ２０の詳細について説明する。
　図４は、図２に示す圧電センサ２０の平面図である。図５は、図４に示す圧電センサ２０から第２電極２５を取り除いた状態の圧電センサ２０の平面図である。図６は、図５から圧電フィルム２１を取り除いた状態の平面図である。図７は、図６からカバーレイ５０を取り除いた状態の平面図である。図８は、図５に示すＳ－Ｓ線の断面図である。図９は、図４に示すＴ－Ｔ線の断面図である。図４～図９は、図２に示す湾曲状態の圧電センサ２０を平坦な状態にした図である。
　圧電センサ２０は、圧電フィルム２１、カバーレイ５０、第１電極２４、第２電極２５、第３電極２９、及び基材２６を備える。
　基材２６は、可撓性を有する。基材２６の材料は例えば、ポリイミド樹脂等である。基材２６の表面上には、第１電極２４及び第３電極２９が形成されている。基材２６、第１電極２４及び第３電極２９は、図７に示すようにフレキシブルプリント配線板を構成している。第１電極２４、第２電極２５、及び第３電極２９は銅箔等の金属膜からなる。
　また、圧電フィルム２１は、第１主面および第２主面を有する。第１電極２４は、圧電フィルム２１の第１主面に接続する幅広部２４１と、幅広部２４１に接続する幅狭部２４２とを有する。幅広部２４１には、圧電フィルム２１の第１主面が不図示の粘着剤を介して貼付されている。
　一方、圧電フィルム２１の第２主面には第２電極２５が不図示の粘着剤を介して貼付されている。第３電極２９は、第２電極２５に接続する幅広部２９１と、幅広部２９１に接続する幅狭部２９２とを有する。
　そして、第１電極２４及び第３電極２９は、検出部３０に電気的に接続されている。
　カバーレイ５０は、図８に示すように、幅広部２４１と幅狭部２４２との境界Ｂ１を被覆する。カバーレイ５０は、図９に示すように、幅広部２９１と幅狭部２９２との境界Ｂ３を被覆する。カバーレイ５０の材料は例えば、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、レジスト等である。レジストは、寸法精度および位置精度が高いため、小型化や省スペース化に有利である。また、カバーレイと比べて厚み調整が容易になるため、設計変更が容易である。
　なお、カバーレイ５０が本発明の被覆部材の一例に相当する。また、境界Ｂ１が本発明の第１境界の一例に相当する。境界Ｂ２が本発明の第２境界の一例に相当する。境界Ｂ３が本発明の第３境界の一例に相当する。境界Ｂ４が本発明の第４境界の一例に相当する。
　ここで、圧電フィルム２１の材料は、ＰＬＬＡ（Ｌ型ポリ乳酸）である。ＰＬＬＡは、キラル高分子であり、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸され、分子が配向すると、圧電性を有する。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。
　また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じ、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。
　このため、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じない。さらに、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。
　ＰＬＬＡの延伸方向に３軸をとり、３軸方向に垂直な方向に１軸および２軸をとると、ＰＬＬＡにはｄ１４の圧電定数（ずりの圧電定数）が存在する。１軸方向が厚み方向となり、３軸方向（延伸方向）に対して４５°の角度をなす方向が長手方向となるように、ストライプ状の圧電フィルム２１が切り出される。これにより、圧電フィルム２１が長手方向に伸縮すると、圧電フィルム２１は厚み方向に分極する。
　以上の構成においてカバーレイ５０は、図８に示すように、幅広部２４１と幅狭部２４２との境界Ｂ１を被覆している。これにより、カバーレイ５０は、境界Ｂ１を補強するため、境界Ｂ１におけるクラックの発生を抑制できる。
　さらに、圧電フィルム２１は、図８に示すように、第１電極２４のうち、カバーレイ５０に被覆されている部分とカバーレイ５０に被覆されていない部分との境界Ｂ２を被覆している。これにより、圧電フィルム２１は、境界Ｂ２を補強するため、境界Ｂ２におけるクラックの発生を抑制できる。
　よって、圧電センサ２０は、境界Ｂ１及び境界Ｂ２におけるクラックの発生を抑制できる。したがって、圧電センサ２０は、基材２６が曲がることによって境界Ｂ１及び境界Ｂ２に生じる曲げ負荷を軽減できる。
　なお、図８に示すように、境界Ｂ１を覆わないように圧電フィルム２１を貼付した場合、境界Ｂ２への曲げ負荷は軽減するものの、元々曲げ負荷がかかり易かった境界Ｂ１に負荷がかかるようになる虞もある。そこで、圧電フィルム２１はさらに、幅広部２４１と幅狭部２４２との境界Ｂ１を被覆することが好ましい。
　さらに、カバーレイ５０は、図９に示すように、幅広部２９１と幅狭部２９２との境界Ｂ３を被覆する。これにより、カバーレイ５０は、境界Ｂ３を補強するため、境界Ｂ３におけるクラックの発生を抑制できる。
　さらに、第２電極２５は、図９に示すように、第３電極２９のうち、カバーレイ５０に被覆されている部分とカバーレイ５０に被覆されていない部分との境界Ｂ４を被覆している。これにより、第２電極２５は、境界Ｂ４を補強するため、境界Ｂ４におけるクラックの発生を抑制できる。
　よって、圧電センサ２０は、境界Ｂ３及び境界Ｂ４におけるクラックの発生を抑制できる。したがって、圧電センサ２０は、基材２６が曲がることによって境界Ｂ３及び境界Ｂ４に生じる曲げ負荷を軽減できる。
　なお、図９に示すように、境界Ｂ３を覆わないように圧電フィルム２１を貼付した場合、境界Ｂ４への曲げ負荷は軽減するものの、元々曲げ負荷がかかり易かった境界Ｂ３に負荷がかかるようになる虞もある。そこで、第２電極２５はさらに、幅広部２９１と幅狭部２９２との境界Ｂ３を被覆することが好ましい。
　また、圧電フィルム２１の面積は、図５、図８に示すように、電極２４の幅広部２４１の面積より大きい。このような関係に設定することによって、圧電センサ２０は製造時、圧電フィルム２１の貼付ズレによって境界Ｂ１及び境界Ｂ２が圧電フィルム２１で覆われない問題を防止することができる。
　また、図９に示すように、第１電極２４及び第２電極２５が容量Ｃを形成する場合、圧電フィルム２１の貼付ズレによって容量Ｃが変化する箇所は電極幅の狭い部分になる。そのため、圧電センサ２０は、容量Ｃがばらつくことを軽減することができる。
　なお、前述の実施形態では、基材を湾曲させた状態で筐体に装着する電子機器の一例として電子筆記具１０を示したが、これに限るものではない。実施の際、例えばマウス、タブレット端末、スマートホン等の他の電子機器に適用することができる。
　また、前述の実施形態では、圧電デバイスの一例として圧電センサ２０を示したが、これに限るものではない。実施の際、圧電デバイスの一例として圧電アクチュエータに適用することができる。
　また、検出部３０は、図２に図示するように、筐体１０１の内部に装着されているが、これに限るものではない。実施の際、検出部３０は、筐体１０１の外部に配置されていてもよい。筐体１０１の外部に配置する態様では、圧電センサ２０と検出部３０が有線または無線で接続されればよい。
　また、上述の実施形態では、圧電センサ２０に、ポリ乳酸の圧電フィルム２１を用いる例を示したが、これに限るものではない。実施の際、ＰＶＤＦ等の他の圧電フィルムを用いることも可能である。
　例えば、基材２６の裏面にグランド電極を配置しても良い。この場合、第１電極の両主面をグランド電極で覆うことになるので、外来ノイズの影響を軽減することができる。
　最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の範囲とを含む。
１０…電子筆記具
２０…圧電センサ
２１…圧電フィルム
２４…第１電極
２５…第２電極
２６…基材
２９…第３電極
３０…検出部
５０…カバーレイ
１０１…筐体
１０２…端部
１０３…支柱
２４１…幅広部
２４２…幅狭部
２９１…幅広部
２９２…幅狭部

Claims (5)

  1. 　第１主面及び第２主面を有する圧電フィルムと、
    　可撓性を有する基材と、
    　前記第１主面に接続する第１幅広部と前記第１幅広部に接続する第１幅狭部とを有し、前記基材上に設けられた第１電極と、
    　前記第２主面に接続する第２電極と、
    　前記第１幅広部と前記第１幅狭部との第１境界を被覆する被覆部材と、を備え、
    　前記圧電フィルムは、前記第１電極のうち、前記被覆部材に被覆されている部分と前記被覆部材に被覆されていない部分との第２境界を被覆する、圧電デバイス。
  2. 　前記圧電フィルムはさらに、前記第１境界を被覆する、請求項１に記載の圧電デバイス。
  3. 　前記第２電極に接続する第２幅広部と前記第２幅広部に接続する第２幅狭部とを有し、前記基材上に設けられた第３電極を備え、
    　前記被覆部材は、前記第２幅広部と前記第２幅狭部との第３境界を被覆し、
    　前記第２電極は、前記第３電極のうち、前記被覆部材に被覆されている部分と前記被覆部材に被覆されていない部分との第４境界を被覆する、請求項１又は２に記載の圧電デバイス。
  4. 　前記第２電極はさらに、前記第３境界を被覆する、請求項３に記載の圧電デバイス。
  5. 　筒状の筐体と、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧電デバイスと、を備え、
    　前記基材は、湾曲した状態で前記筐体の内壁面に装着されている、電子機器。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6695713B2 (ja) * 2016-03-16 2020-05-20 セイコーエプソン株式会社 指示体
WO2020137265A1 (ja) * 2018-12-25 2020-07-02 株式会社村田製作所 振動構造体

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007159156A (ja) * 1997-01-13 2007-06-21 Seiko Epson Corp 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法並びに圧電振動子ユニット
JP2014209724A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルム
WO2014192301A1 (ja) * 2013-05-30 2014-12-04 京セラ株式会社 ユニット、電子機器及び電子機器の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066772A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd フレキシブルプリント配線板
JP2007010377A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Kyocera Corp 加速度センサ
FR2951014B1 (fr) * 2009-10-06 2011-11-25 Commissariat Energie Atomique Structure d'actionnement piezoelectrique comportant une jauge de contrainte piezoresistive integree et son procede de realisation
CN104247459B (zh) * 2012-04-05 2017-07-21 株式会社东金 压电元件、压电振动模块以及它们的制造方法
JP5668898B2 (ja) * 2012-12-19 2015-02-12 株式会社村田製作所 圧電トランス装置
JP6478266B2 (ja) * 2014-03-18 2019-03-06 ローム株式会社 圧電体膜利用装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007159156A (ja) * 1997-01-13 2007-06-21 Seiko Epson Corp 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法並びに圧電振動子ユニット
JP2014209724A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルム
WO2014192301A1 (ja) * 2013-05-30 2014-12-04 京セラ株式会社 ユニット、電子機器及び電子機器の製造方法

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