(57)【要約】【課題】固定シートにおいて、静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータを提供する。【解決手段】前記移動シートは絶縁性の材料からなり、その面が固定シートの面に対向して移動可能に配置され、固定シートはその対向面に沿う方向に電極線の複数本が互いに平行となるように配列され、その電極線は透明な導電性の材料からなる広幅電極線と、その広幅電極線よりも高い導電性の材料からなる狭幅電極線とを重ね合わせて形成されるようにした静電アクチュエータ。【選択図】  図１
2010104068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動シートと固定シートとから成る静電アクチュエータであって、
前記移動シートは絶縁性の材料からなり、その面が前記固定シートの面に対向して移動可能に配置され、
前記固定シートは透明な絶縁性の材料からなり、その面が前記移動シートの面に対向して配置され、その対向面に沿う方向に電極線の複数本が互いに平行となるように配列され、その複数本の電極線が前記配列の順序にしたがって３系統に統合接続され、
前記電極線は透明な導電性の材料からなる広幅電極線と、その広幅電極線よりも高い導電性の材料からなる狭幅電極線とを重ね合わせて形成されている、
ことを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は金属を材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とすることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は導電性ペーストを材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とすることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の静電アクチュエータにおいて、前記電極線は静電力を前記移動シートに作用させるための電極線であって、各相ごとに電極線を結合する結合線は前記広幅電極線よりも高い導電性の材料だけからなることを特徴とする静電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電アクチュエータの技術分野に属する。特に、固定シートにおいて、静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
透光領域の位置および面積を自在に調整することが出来る静電アクチュエータの発明が公知である（特許文献１）。この静電アクチュエータは、透明板に貼着される透明フィルムから成り、所定ピッチで配設された複数の帯状駆動電極を有する固定子と、当該固定子上をその一端側から前記帯状駆動電極と直交する方向に進退駆動される調光フィルムから成る移動子とで構成されたユニットを２組備え、各ユニットは、移動子の進退方向が相互に逆となる向きに配置した構成を有している。
そして、固定子における複数の帯状駆動電極は複数の帯状透明電極であって、透明絶縁フィルムの表面に、例えば０．１〜２ｍｍの範囲に設定された適宜のピッチ間隔で相互に平行に左右方向に延びる３相電極としてパターン形成されている。
すなわち、固定子は、透明板に貼着され、その基材は透明絶縁フィルムであって、その基材に形成される電極は帯状透明電極である。
【特許文献１】特開平１０−１４２６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来の静電アクチュエータの帯状透明電極（電極線）は、ＩＴＯ（酸化インジウム−酸化錫）インキを印刷することによりＩＴＯの薄膜を印刷パターンとして得る方法や、フォトレジスト材料を利用したリソグラフィー技術により透明絶縁フィルムの表面に形成されたＩＴＯの薄膜をパターン化する方法によって形成される（図３参照）。しかしながら、ＩＴＯは一般的な配線材料であるＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ等と比較すると高抵抗である。材料が高抵抗であると、バスライン（各相ごとに電極線を結合する結合線）の導電性を確保するためには、バスラインの面積（結合線の領域）を大きくする必用があり、その分だけ静電力を作用させる駆動領域（静電力を移動シートに作用させるための電極線の領域）が狭まるという問題がある。また、導電性を確保するためにはＩＴＯの薄膜の厚さを厚くする必要性があるが、ＩＴＯは高価であるから静電アクチュエータの製造コストが高くなるという問題がある。
一方、静電アクチュエータの帯状透明電極（電極線）を、それに代えて、不透明ではあるがＡｇ等の導電性微粉末を含有する低抵抗の導電性ペーストで帯状不透明電極として形成したとする。擬似的な透明性を確保するためには帯状不透明電極の帯幅を狭くし、透明絶縁フィルムにおける透明領域の面積を大きくする必要性がある。しかしながら、帯状不透明電極の帯幅を狭くすると駆動力が低下するという問題がある。
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、固定シートにおいて、静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の請求項１に係る静電アクチュエータは、移動シートと固定シートとから成る静電アクチュエータであって、  前記移動シートは絶縁性の材料からなり、その面が前記固定シートの面に対向して移動可能に配置され、  前記固定シートは透明な絶縁性の材料からなり、その面が前記移動シートの面に対向して配置され、その対向面に沿う方向に電極線の複数本が互いに平行となるように配列され、その複数本の電極線が前記配列の順序にしたがって３系統に統合接続され、  前記電極線は透明な導電性の材料からなる広幅電極線と、その広幅電極線よりも高い導電性の材料からなる狭幅電極線とを重ね合わせて形成されているようにしたものである。
また、本発明の請求項２に係る静電アクチュエータは、請求項１に係る静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は金属を材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とするようにしたものである。
また、本発明の請求項３に係る静電アクチュエータは、請求項１に係る静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は導電性ペーストを材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とするようにしたものである。
また、本発明の請求項４に係る静電アクチュエータは、請求項１〜３のいずれかに係る静電アクチュエータにおいて、前記電極線は静電力を前記移動シートに作用させるための電極線であって、各相ごとに電極線を結合する結合線は前記広幅電極線よりも高い導電性の材料だけからなるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の請求項１に係る静電アクチュエータによれば、固定シートに配置された電極線は透明な導電性の材料からなる広幅電極線と、その広幅電極線よりも高い導電性の材料からなる細幅電極線とを重ね合わせて形成されている。したがって、固定シートにおいて、静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータが提供される。
また、本発明の請求項２に係る静電アクチュエータによれば、請求項１に係る静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は金属を材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とする。したがって、金属と導電性ポリマーを材料とする電極線により静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータが提供される。
また、本発明の請求項３に係る静電アクチュエータによれば、請求項１に係る静電アクチュエータにおいて、前記狭幅電極線は導電性ペーストを材料とし、前記広幅電極線は導電性ポリマーを材料とする。したがって、導電性ペーストと導電性ポリマーを材料とする電極線により静電力を作用させる駆動領域が広く、駆動力が大きく、可視光を透過する透明領域が広い静電アクチュエータが提供される。
また、本発明の請求項４に係る静電アクチュエータは、請求項１〜３のいずれかに係る静電アクチュエータにおいて、移動シートに作用させるための電極線にだけ透明な導電性の材料が適用される。したがって、透明な導電性の材料の使用量を少なくし、結合線領域を狭くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
本発明の静電アクチュエータにおける電極パターンの一例を図１に示す。図１に示す電極パターンにおいては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相から成る３相交流の電極パターンにおけるＵ相とＶ相の電極パターンだけが示されている。Ｕ相とＶ相の電極パターンは固定シートの１つの基材の一方の表面に形成された電極パターンである。
Ｗ相の電極パターンは固定シートにおける別の基材の一方の表面にＵ相またはＶ相のいずれかと同様の形状の電極パターンとして形成することができる。その場合には、固定シートは、Ｕ相とＶ相の電極パターンが形成された基材と、Ｗ相の電極パターンが形成された基材とを貼り合せた構成を有する。
また、Ｗ相の電極パターンはＵ相とＶ相の電極パターンを形成した基材に形成することができる。静電力を移動シートに作用させるための電極線については、その基材の一方の表面に形成されたＵ相とＶ相の電極線とともに、Ｗ相の電極線が形成される。各相ごとに電極線を結合する結合線については、Ｕ相とＶ相の結合線はその基材の一方の表面に形成することができるが、Ｗ相の結合線は電気的な干渉を避けるためにその基材の他方の表面に形成する。そして、Ｗ相の電極線とＷ相の結合線は、通常は、スルーホールを介して電気的に接続する。
【０００７】
なお、移動シートはその面が固定シートの面に対向して移動可能に配置されている。上述の固定シートにおけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相から成る電極パターンに３相交流の電圧を印加すると、移動シートの対向面に固定シートの電極電位に応じた電荷が誘起される。その移動シートに誘起された電荷と固定シートの電極電位との間に静電力が発生し、その発生した静電力によって移動シートは固定シートに対して移動を行う。
本発明の静電アクチュエータにおける電極パターンにおける特徴的な構成は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つの相の電極パターンについて共通である。したがって、ここではＵ相とＶ相の電極パターンを示し、その電極パターンについてだけ説明を行う。
【０００８】
電極パターンは、図１に示すように、駆動領域（電極線領域）と結合線領域とを有する。図１において、固定シートすなわち基材の境界（辺）を示していないが、その境界は図１において上下方向に延長するＵ相結合線（図１においてＵ相と付してある）の左側と、Ｖ相結合線（図１においてＶ相と付してある）の右側に存在する。したがって、駆動領域（電極線領域）は、図１に示す一例において、固定シートにおける中央部分の領域である。また結合線領域は、図１に示す一例において、固定シートにおける左右の辺近傍部分の領域である。図１においては中央部が省略されているため、各領域の面積の比率については正確には図示されていない。駆動領域（電極線領域）が固定シートにおいて占める面積は、結合線領域が固定シートにおいて占める面積よりかなり大きい。
【０００９】
図１において、Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６はＵ相電極線、Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖ６はＶ相電極線、ＵＴ１，ＵＴ３，ＵＴ５はＵ相電極線テスト端子、ＶＴ１，ＶＴ３，ＶＴ５はＶ相電極線テスト端子である。
Ｕ相電極線Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６の各々（斜線で示す）は、図１においては、左側のＵ相電極線と右側のＵ相電極線とに分離しているが、これは中央部が省略されているためであり、実際は左側のＵ相電極線の各々と、その各々に対応する右側のＵ相電極線の各々とは一本のつながったＵ相電極線である。Ｖ相電極線Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖ６の各々についても同様である。
Ｕ相電極線テスト端子ＵＴ１，ＵＴ３，ＵＴ５は各Ｕ相電極線がＵ相の供給端子（図示せず）と電気的に導通しているか否かをテストするときにプローブを接触させるための端子である。同様に、Ｖ相電極線テスト端子ＶＴ１，ＶＴ３，ＶＴ５は各Ｕ相電極線がＶ相の供給端子（図示せず）と電気的に導通しているか否かをテストするときにプローブを接触させるための端子である。
【００１０】
図１においてＵ相と付してあるＵ相結合線（実線で示す）は、上下方向に延長するＵ相結合線の部分をＵ相バスラインとも呼ぶ、また、そのＵ相バスラインから枝分かれしてＵ相電極線Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６の各々に結合する支線もＵ相結合線である。このようにＵ相電極線Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６の各々はＵ相結合線によって、電気的には１つに接続された電極パターンを形成する。図１においてＶ相と付してあるＶ相結合線についても同様である。
なお、Ｕ相電極線の本数としては、図１においてＵ相電極線Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６の６本だけが示されているが、実際の電極パターンにおいては、必要とする駆動領域の面積とＵ相電極線の配列間隔に応じて、多数本のＵ相電極線が互いに平行となるように等間隔で設けられる。Ｕ相電極線の本数についても同様である。
【００１１】
次に、本発明の静電アクチュエータにおける電極線の構成について説明する。本発明の静電アクチュエータにおける電極線の構成を図２に示す。図２（Ａ）は電極線の上面図であり、図２（Ｂ）は電極線の断面図である。図２（Ａ）は図２（Ｂ）において矢印Ａで示す方向から見た上面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）において矢印Ｂで示す方向から見た（矢印Ｂの方向を垂線とする平面によって切断した）断面図である。図２において、１は導電性ペースト電極線、２は導電性ポリマー電極線、３は基材である。
本発明の静電アクチュエータにおける電極線は、図２に示すように、透明な導電性の材料からなる広幅電極線２と、その広幅電極線よりも高い導電性の材料からなる狭幅電極線１（ベタ部分）とが重ね合わされた形態を有している。具体的には、基材３の表面に狭幅電極線１を形成し、その上に広幅電極線２を重ねて形成することにより電極線が得られる。狭幅電極線１は、たとえば導電性ペーストまたはスパッタリングや蒸着により成膜した金属を材料とするため極めて低抵抗（導電性ペーストは体積固有抵抗は数十マイクロΩｃｍ程度）である。広幅電極線２は、たとえば導電性ポリマーを材料とする。導電性ポリマーの広幅電極線２は透明性（透過率７０％以上）が得られるように薄膜（たとえば１μｍ以下の乾燥膜厚）とするが表面抵抗は数十〜数百Ω□程度となる。
【００１２】
狭幅電極線１は、たとえば導電性ペーストまたはスパッタリングや蒸着により成膜した金属を材料として形成された電極線である。
導電性ペーストは、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，カーボンブラック、グラファイト、等の導電性材料の粉末を顔料（フィラー）とし、樹脂（バインダー）に分散したものである。導電性ペーストの流動特性を調節するために、さらに有機溶剤等を含有させることもある。
導電性ペーストの狭幅電極線１は、たとえば、導電性ペーストをパターン化するパターン化過程と、パターン化した導電性ペーストを硬化させる硬化過程の２つの過程を経て形成される。パターン化過程としてはスクリーン印刷が一般的な方法であるが、インクジェット印刷、凹版印刷、ディスペンサ、等を適用して行う方法もある。スクリーン印刷で行うときには、電極パターンのスクリーン印刷版を準備し、スクリーン印刷機を使用し導電性ペーストをインキとして基材３の表面に印刷する。硬化過程は基本的に熱処理である。含有する有機溶剤を乾燥させ、さらに樹脂（バインダー）として熱硬化性樹脂（たとえばエポキシ系の樹脂）が使用されるときには加熱により硬化させる。このとき、基材（たとえばプラスチックフィルム）の耐熱温度以上に加熱することができないから、長時間（３０分以上）の低温加熱（温度１５０℃以下）による硬化が行われる。
【００１３】
スパッタリングや蒸着により成膜する金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、合金、等を使用することができる。スパッタリングまたは蒸着の狭幅電極線１は、基材３の表面にスパッタリングまたは蒸着により金属の薄膜を形成した後に、エッチング等により電極パターンの形状にパターン化することにより得ることができる。
【００１４】
広幅電極線２は、たとえば導電性ポリマーを材料として形成された電極線である。導電性ポリマーとしてはポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＴ）、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリ(３−メチルチオフェン、ポリビロール、等の多数のポリマーが知られているが、中でもＰＥＤＴは導電性に優れている。
たとえば、ポリ(３，４−エチレンジオキシチオフェン)／ポリ（スチレンスルホン酸）（略称ＰＥＤＴ／ＰＳＳ）の溶剤分散液（固形部分が数％）として、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社の商品名ＣＬＥＶＩＯＳ-Ｐ（登録商標）等が知られている。広幅電極線２の材料としてそのような一般市場に流通する商品を使用することができる。
広幅電極線２は、たとえば、導電性ポリマーをパターン化するパターン化過程と、パターン化した導電性ポリマーを硬化させる硬化過程と２つの過程を経て形成される。パターン化過程としてはインクジェット印刷が一般的な方法であるが、凹版印刷、等を適用して行う方法もある。インクジェット印刷で行うときには、インクジェットプリンターを使用し狭幅電極線１を形成した基材３に対して、狭幅電極線１のパターンに対して位置合わせを行って、導電性ポリマーの広幅電極線２のパターンを重ねて印刷する。硬化過程は加熱乾燥と室温下での硬化処理である。含有する溶剤（水分等）を温風乾燥（たとえば温度５０℃、湿度７０％以下、５分間）させる。その後、乾燥した室内に１時間程度放置しＥＤＴの重合反応を進める。その後、必要に応じて重合反応の促進剤等を除去する洗浄を行う。
【００１５】
基材３は狭幅電極線１と広幅電極線２を含む電極パターを形成する基材である。基材３としては電気的な絶縁性を有する透明なプラスチックフィルム、ガラス板、等を使用することができる。プラスチックフィルムとしては、たとえば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンナフレタートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、等を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の静電アクチュエータにおける電極パターンの一例を示す図である。
【図２】本発明の静電アクチュエータにおける電極線の構成を示す図である。
【図３】従来の静電アクチュエータにおけるＩＴＯ電極パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  狭幅電極線
２  広幅電極線
３  基材
Ｕ１，Ｕ２，・・・，Ｕ６  Ｕ相電極線
Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖ６  Ｖ相電極線
ＵＴ１，ＵＴ２，・・・，ＵＴ６  Ｕ相電極線テスト端子
ＶＴ１，ＶＴ２，・・・，ＶＴ６  Ｖ相電極線テスト端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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