(57)【要約】【課題】従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる圧電センサの検査方法を提供する。【解決手段】圧電センサ１００は、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂと、検出板１５と、センサ部１６と、押し子１７と、クッション２１と、部品実装部３８と、を備える。圧電センサ１００は、製造された後、操作板１２に接合されて表示装置１０に搭載される前に、押圧されたときに適正な電圧を出力するかどうか検査する必要がある。まず、検出板１５の両端部を、測定台１２５に備えられる固定ロッド１２６に固定する（Ｓ１１）。そして、押し子１７を、ピエゾアクチュエータ１２０の先端部１２１で押圧し、第１検出電極３４と第２検出電極３５の間に生じる電圧を測定する（Ｓ１２）。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する面にそれぞれ第１検出電極および第２検出電極が形成された圧電フィルムを有するセンサ部と、前記センサ部が第１主面に貼付された検出板と、を備える圧電センサの検査方法において、
前記検出板の両端部を測定台に固定する固定工程と、
前記検出板の一部を、ピエゾアクチュエータで押圧し、前記第１検出電極および前記第２検出電極の間に生じる電圧を測定する測定工程と、
を含む、圧電センサの検査方法。
【請求項２】
前記圧電センサは、前記センサ部における、前記検出板とは逆側の面に装着された押し子をさらに備える、請求項１に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項３】
前記押し子に接触する前記ピエゾアクチュエータの先端は、平面である、請求項２に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項４】
前記押し子に接触する前記ピエゾアクチュエータの先端平面の面積は、前記ピエゾアクチュエータに接触する側の前記押し子の面の面積より広い、請求項２又は請求項３に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項５】
前記圧電センサは、前記検出板における前記第１主面に対向する第２主面に装着された弾性部材を備え、
前記固定工程は、前記弾性部材が前記測定台に載置された状態で前記検出板の両端部を前記測定台に固定する、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項６】
前記弾性部材は、前記検出板の前記第２主面に垂直な方向から見て、前記検出板の前記第２主面における前記押し子と重なる領域に装着されている、請求項５に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項７】
前記検出板の材料は、ガラスまたはステンレススチールである、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項８】
前記圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項９】
前記キラル高分子は、ポリ乳酸である、請求項８に記載の圧電センサの検査方法。
【請求項１０】
前記ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸である、請求項９に記載の圧電センサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押圧されたことによって生じる電圧を検査する圧電センサの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネル等の操作板を備える表示装置では、操作板の一方主面（操作面）でのタッチ位置を検出するだけでなく、操作面での押圧量を検出するために、圧電センサが設けられることがある。
【０００３】
例えば特許文献１には、圧電性シート（圧電フィルム）の両面それぞれに第１検出電極と第２検出電極を設けた板状の圧電センサが開示されている。この圧電センサは例えば、操作板の操作面とは逆側の他方主面に接合される。
【０００４】
圧電性シート（圧電フィルム）の一部が押圧されると、圧電性シートが厚み方向に撓み、圧電性シートの第１検出電極と第２検出電極間に電圧が生じる。この圧電センサは、その電圧を検出することで、押圧されたことや押圧量を検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１２／１３７８９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記圧電センサは、製造された後、操作板に接合されて表示装置に搭載される前に、押圧されたときに適正な電圧を出力するかどうか検査する必要がある。ここで前記圧電センサが適正な電圧を出力した場合、その圧電センサは良品と判定できる。
【０００７】
しかしながら、操作板に接合する前に圧電センサの一部を押圧して圧電センサから出力される電圧と、操作板に接合して表示装置に搭載した後に操作板の操作面の一部を押圧して圧電センサから出力される電圧と、を測定した結果、両電圧が、相関関係を有さないという問題が明らかとなった。
【０００８】
すなわち、圧電センサを操作板に接合する前に、圧電センサの一部を押圧して電圧を測定しても、適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できないという問題が明らかとなった。
【０００９】
そのため、従来の圧電センサの検査方法では、圧電センサを操作板または操作板の代わりとなる検査用ガラス板に接合してから、操作板または検査用ガラス板の一方主面の一部を押圧して、圧電センサが適正な電圧を出力するかどうか検査せざるを得なかった。
【００１０】
したがって、従来の圧電センサの検査方法では、圧電センサを操作板または検査用ガラス板に接合する工程が必要となり、検査コスト高の一因となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる圧電センサの検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、センサ部と検出板とを備える圧電センサの検査方法に関するものである。センサ部は、対向する面にそれぞれ第１検出電極および第２検出電極が形成された圧電フィルムを有する。検出板は、センサ部が第１主面に貼付されている。
【００１３】
この圧電センサの検査方法は、少なくとも、固定工程、および測定工程を有する。
【００１４】
固定工程は、検出板の両端部を測定台に固定する。
測定工程は、検出板の一部を、ピエゾアクチュエータで押圧し、第１検出電極および第２検出電極の間に生じる電圧を測定する。
【００１５】
この検査方法では、実験により、圧電センサの一部をピエゾアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、圧電センサを検査用ガラス板に接合した後に検査用ガラス板の一方主面の一部を所定のアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、が一定の相関関係を有していることが明らかとなった。
【００１６】
よって、この検査方法で圧電センサを検査することにより、圧電センサを検査用ガラス板に接合しなくても、圧電センサの一部を押圧して電圧を測定するだけで、適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【００１７】
したがって、この検査方法によれば、従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる。
【００１８】
また、本発明において、圧電センサが、センサ部における、検出板とは逆側の面に装着された押し子をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
この検査方法では、実験により、押し子（圧電センサの一部）をピエゾアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、圧電センサを検査用ガラス板に接合した後に検査用ガラス板の一方主面の一部を所定のアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、が一定の相関関係を有していることが明らかとなった。
【００２０】
よって、この検査方法で圧電センサを検査することにより、圧電センサを検査用ガラス板に接合しなくても、押し子を押圧して電圧を測定するだけで、適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【００２１】
したがって、この検査方法によれば、従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる。
【００２２】
また、本発明において、押し子に接触するピエゾアクチュエータの先端は、平面であることが好ましい。
【００２３】
この検査方法では、実験により、押し子をピエゾアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、圧電センサを検査用ガラス板に接合した後に検査用ガラス板の一方主面の一部を所定のアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、が比例関係にあり、一定の相関関係を有していることが明らかとなった。
【００２４】
このような実験結果となった理由は、押し子に接触するピエゾアクチュエータの先端が、平面になることで、点押しから面押しになり、両者の応力の伝わり方が似るようになったためであると考えられる。
【００２５】
よって、この検査方法で圧電センサを検査することにより、圧電センサを検査用ガラス板に接合しなくても、押し子を押圧して電圧を測定するだけで、押圧量に対して適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【００２６】
したがって、この検査方法によれば、従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる。
【００２７】
また、本発明において、押し子に接触するピエゾアクチュエータの先端平面の面積は、ピエゾアクチュエータに接触する側の押し子の面の面積より広いことが好ましい。
【００２８】
この検査方法では、実験により、押し子をピエゾアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、圧電センサを検査用ガラス板に接合した後に検査用ガラス板の一方主面の一部を所定のアクチュエータで押圧して圧電センサから出力される電圧と、が比例関係にあり、一定の相関関係を有していることが明らかとなった。
【００２９】
このような実験結果となった理由は、押し子に接触するピエゾアクチュエータの先端平面の面積が、ピエゾアクチュエータに接触する側の押し子の面の面積より広くなることで、両者の応力の伝わり方がほぼ等しくなったためであると考えられる。
【００３０】
よって、この検査方法で圧電センサを検査することにより、圧電センサを検査用ガラス板に接合しなくても、押し子を押圧して電圧を測定するだけで、押圧量に対して適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【００３１】
したがって、この検査方法によれば、従来よりも圧電センサの検査コストを削減できる。
【００３２】
また、本発明において、圧電センサは、検出板における第１主面に対向する第２主面に装着された弾性部材を備え、
固定工程は、弾性部材が測定台に載置された状態で検出板の両端部を測定台に固定することが好ましい。
【００３３】
また、本発明において、弾性部材は、検出板の第２主面に垂直な方向から見て、検出板の第２主面における押し子と重なる領域に装着されていることが好ましい。
【００３４】
この検査方法では、押し子に押圧がかかると検出板は撓む。そして、押し子に押圧がかからなくなったとき、弾性部材は検出板を押し戻す。これにより、押し子に押圧がかからなくなったとき、検出板を元の平らな状態に戻すことができる。
【００３５】
また、本発明において、検出板の材料は、ガラスまたはステンレススチールであることが好ましい。
【００３６】
また、本発明において、圧電フィルムは、キラル高分子によって形成されていることが好ましい。
【００３７】
この検査方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。
【００３８】
また、本発明において、キラル高分子は、ポリ乳酸であることが好ましい。
【００３９】
この検査方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。
【００４０】
また、本発明において、ポリ乳酸は、Ｌ型ポリ乳酸であることが好ましい。
【００４１】
この検査方法では、圧電センサは、圧電フィルムの変位を、確実且つ高感度に検知することができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明によれば、圧電センサの検査コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る圧電センサ１００を備える表示装置１０の平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１に示す圧電センサ１００の平面図である。
【図４】図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。
【図５】図３に示す圧電センサ１００のセンサ部１６の分解平面図である。
【図６】図１に示す表示装置１０の主要部の押圧力検出時の断面図である。
【図７】図１に示す圧電センサ１００の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図９】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１０】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１１】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１２】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１３】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１４】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。
【図１５】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す裏面図である。
【図１６】図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す側面図である。
【図１７】第１検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【図１８】図１に示す圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した状態で圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【図１９】図１７に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【図２０】第２検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【図２１】図２０に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【図２２】第３検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【図２３】図２２に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態に係る圧電センサについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る圧電センサ１００を備える表示装置１０の平面図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ線の断面図である。
【００４５】
表示装置１０は、操作板１２、スペーサ１４Ａ、スペーサ１４Ｂ、検出板１５、板状のセンサ部１６、柱状の押し子１７、及び柱状のクッション２１を備える。表示装置１０は、詳細は後述するが、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂ、押し子１７、クッション２１、センサ部１６及び検出板１５を有する圧電センサ１００を備える。さらに、表示装置１０は、携帯可能な程度の大きさからなる筐体１１を備える。表示装置１０は、例えばタブレットやスマートフォンである。
なお、クッション２１が、本発明の「弾性部材」に相当する。
【００４６】
筐体１１は、天面が開口する直方体形状からなる。筐体１１には、図１、図２に示すように、筐体１１の開口面を塞ぐよう操作板１２が嵌め合わされている。操作板１２は、液晶パネル、タッチパネル及びカバーガラスが積層された積層体である。操作板１２の一方の主面（詳しくは最外層のカバーガラスの一方の主面）が操作面１０１となる。操作板１２は、透光性を有する材料からなる。
【００４７】
筐体１１内には、図１、図２に示すように、操作面１０１側から、操作板１２、押し子１７、センサ部１６、検出板１５、及びクッション２１がこの順番に配置されている。
【００４８】
なお、以下では、操作面１０１の長手方向をＸ方向と称し、操作面１０１の短手方向をＹ方向と称し、操作面１０１に垂直な方向（即ち筐体１１の厚み方向）をＺ方向と称することがある。
【００４９】
スペーサ１４Ａは、筐体１１の側面のうちＸ方向と平行な第１の側面付近に配置されている。スペーサ１４Ｂは、筐体１１の第２の側面（第１の側面に対向する側面）付近に配置されている。スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂは、筐体１１のＸ方向の略中央部に配置されている。スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂの材料は、例えばＰＥＴ樹脂である。
【００５０】
検出板１５の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチール）である。検出板１５は、検出板１５の操作面１０１側の主面が操作板１２の操作面１０１と平行になるように、筐体１１の内部にスペーサ１４Ａ，スペーサ１４Ｂ及びクッション２１で支持されている。
【００５１】
そのため、検出板１５と操作板１２との間および検出板１５と筐体１１内部の底面との間にはスペースが形成されている。なお、検出板１５は、筐体１１のＸ方向の略中央部に配置されている。検出板１５の長手方向は、Ｙ方向に平行になっている。
【００５２】
センサ部１６の操作面１０１とは逆側の主面は、検出板１５の操作面１０１側の主面に貼付されている。センサ部１６は、センサ部１６の操作面１０１側の主面が操作板１２の操作面１０１と平行になるように、筐体１１の内部に配置されている。詳細は後述するが、センサ部１６は、検出板１５に貼付されて、圧電センサ１００の一部を構成する（後述の図３参照）。
【００５３】
押し子１７は、操作板１２およびセンサ部１６に当接するよう、操作板１２とセンサ部１６との間に配置されている。押し子１７は、Ｙ方向において検出板１５の略中央部に配置されている。押し子１７は、操作板１２から検出板１５及びセンサ部１６へ応力を伝達する。押し子１７の材料は、例えばＰＥＴ樹脂である。
【００５４】
クッション２１は、筐体１１内部の底面および検出板１５に当接するよう、筐体１１内部の底面と検出板１５との間に配置されている。クッション２１は、Ｙ方向において検出板１５の略中央部に配置されている。クッション２１は、押し子１７より柔らかい材料からなる。クッション２１の材料は、例えば発泡性フィルムである。
【００５５】
クッション２１は、Ｚ方向から見て（平面視して）、押し子１７とほぼ同一の位置に配置され、押し子１７とほぼ同一の形状および大きさを有する。すなわち、クッション２１は、Ｚ方向（検出板１５の主面に垂直な方向）から見て、押し子１７と重なる。
【００５６】
クッション２１は、検出板１５を支持し、センサ部１６を介して検出板１５を押し子１７に押し当てる。これにより、操作板１２に反りがあったとしても、操作板１２と押し子１７の間に隙間を作ることなく、押し子１２にかかる押圧を検出板１５に確実に伝えることができる。
【００５７】
次に、圧電センサ１００の構成について詳述する。
図３は、図１に示す圧電センサ１００の平面図である。図４は、図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。図５は、図３に示す圧電センサ１００のセンサ部１６の分解平面図である。図５（Ａ）は、センサ部１６の圧電フィルム３１の平面図である。図５（Ｂ）は、基板部３６及び基板部３７を開いて圧電フィルム３１を取り外した状態のセンサ部１６の平面図である。
【００５８】
図３、図４に示すように、圧電センサ１００は、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂと、検出板１５と、センサ部１６と、押し子１７と、クッション２１と、部品実装部３８と、回路部品３９と、を備え、筐体１１の内部に配置されている。部品実装部３８は、フレキシブルプリント基板３０の一部である。フレキシブルプリント基板３０は、センサ部１６の一部を構成する基板部３６及び基板部３７と部品実装部３８とからなる。フレキシブルプリント基板３０の材料は、ポリイミド等の樹脂である。
【００５９】
部品実装部３８の表主面には、導体パターンである第１端子３２および第２端子３３が形成されている。さらに、部品実装部３８の表主面には、回路部品３９が表面実装されている。回路部品３９は、第１端子３２及び第２端子３３を介して第１検出電極３４と第２検出電極３５とに接続されている。
【００６０】
押し子１７は、センサ部１６の領域の一部における、操作面１０１側の主面に、押し当てられている。
【００６１】
センサ部１６の操作面１０１とは逆側の主面は、その長手方向がＹ方向になるように、検出板１５の操作面１０１側の主面に、粘着剤層９０によって貼付されている。粘着剤層９０は例えば、エポキシ性接着剤で構成される。
【００６２】
図３〜図５に示すように、センサ部１６は、圧電フィルム３１、粘着剤層９１及び粘着剤層９２、第１検出電極３４、第２検出電極３５、基板部３６、及び基板部３７を備える。前述したように、フレキシブルプリント基板３０は、センサ部１６の一部を構成する基板部３６及び基板部３７と部品実装部３８とからなる。
【００６３】
第１検出電極３４、第２検出電極３５、圧電フィルム３１、基板部３６、および基板部３７は、それぞれ平板状で厚み方向に対向する表主面および裏主面を備える。なお、図４中の上側面を表主面、下側面を裏主面と称する。
【００６４】
図４に示すように、基板部３７、第２検出電極３５、粘着剤層９１、圧電フィルム３１、粘着剤層９２、第１検出電極３４、及び基板部３６は、この順に表主面側から裏主面側にかけて積層されている。
【００６５】
具体的には、圧電フィルム３１の表主面に第２検出電極３５が粘着剤層９１を介して積層され、第２検出電極３５の表主面にさらに基板部３７が積層されている。また、圧電フィルム３１の裏主面に第１検出電極３４が粘着剤層９２を介して積層され、第１検出電極３４の裏主面にさらに基板部３６が積層されている。
【００６６】
図５に示すように、第２検出電極３５、第１検出電極３４、圧電フィルム３１、基板部３７、および基板部３６は、それぞれの平面視した外形状が概略長方形状である。ここでは、基板部３７および基板部３６の外形状は、圧電フィルム３１の外形状より若干大きい。
【００６７】
図３、図５に示すように、基板部３６及び基板部３７は、フレキシブルプリント基板３０の一部である。フレキシブルプリント基板３０において基板部３７と基板部３６との間を区画する位置にはスリット１８Ａが設けられている。
【００６８】
スリット１８Ａは、基板部３７の長辺（又は基板部３６の長辺）と平行に延びている。フレキシブルプリント基板３０において、スリット１８Ａが延びる方向でのスリット１８Ａの両側には連結部１８Ｂがそれぞれ設けられている。各連結部１８Ｂは、基板部３７と基板部３６とを連結している。なお、スリット１８Ａおよび２つの連結部１８Ｂは、必ずしも設けられなくてもよく、その他の形状であってもよい。
【００６９】
基板部３７の裏主面には、第２検出電極３５が形成されており、基板部３６の表主面には、第１検出電極３４が形成されている。すなわち、第１検出電極３４及び第２検出電極３５は、フレキシブルプリント基板３０の同じ面に並んで離れて形成されている。
【００７０】
図４に示すように、第１検出電極３４の表主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９２によって貼付されている。また、第２検出電極３５の裏主面には、圧電フィルム３１が粘着剤層９１によって貼付されている。
【００７１】
粘着剤層９１及び粘着剤層９２は、例えばアクリル系粘着剤で構成される。
【００７２】
図５に示すように、第１端子３２の一端は、第１検出電極３４に接続されている。一方、第１端子３２の他端は、回路部品３９に接続されている。そして、第２端子３３の一端は、第２検出電極３５に接続されている。一方、第２端子３３の他端は、回路部品３９に接続されている。
【００７３】
したがって、第１検出電極３４及び第２検出電極３５は、それぞれ第１端子３２及び第２端子３３を介して回路部品３９に電気的に接続されている。
【００７４】
次に、圧電フィルム３１の構成について詳述する。
【００７５】
圧電フィルム３１は、長辺および短辺に対して約４５°を成す方向１９へ分子配向している。圧電フィルム３１は、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）を主材料とするフィルムである。ＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有するキラル高分子であり、所定の軸方向に配向させることで圧電性を発現する性質を有している。この圧電性は、フィルムの厚み方向を第１軸とし、ＰＬＬＡの分子が配向する方向を第３軸として圧電テンソル成分ｄ１４で表わされる。
【００７６】
この圧電テンソル成分ｄ１４を有する圧電フィルム３１においては、表主面および裏主面において長辺および短辺に対して交差する方向、具体的には長辺および短辺に対する約４５°方向を、ＰＬＬＡの分子が配向する方向とすることで、厚み方向からの押圧力を検出することができる。
【００７７】
ただし、圧電フィルム３１における方向１９の角度は、長辺および短辺に対して正確な４５°に限られることなく、４５°に近い任意の角度とすることができる。方向１９の角度が、長辺および短辺に対して４５°に近い角度であるほど、厚み方向からの押圧力を効率的に検出することができる。
【００７８】
したがって、本発明でいう略４５°とは、例えば４５°±１０°程度の４５°を中心とする所定範囲の角度をいう。これらの具体的な角度は、変位センサの用途や各部の特性などに基づいて全体の設計に応じて適宜決定するとよい。
【００７９】
なお、圧電フィルム３１は、ＰＬＬＡを主材料とするフィルムに限られず、Ｄ型ポリ乳酸（ＰＤＬＡ）や、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）を主材料とするフィルムであってもよい。ただし、ＰＬＬＡやＰＤＬＡのようなキラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１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。
【００８０】
したがって、キラル高分子は、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや、圧電結晶薄膜を用いた圧電セラミックスのように、ポーリング処理によって圧電性を発現させる必要がなく、また、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、キラル高分子の圧電定数は経時的に極めて安定している。
【００８１】
さらには、キラル高分子は、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じることがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、押圧検出時に検出位置の温度に依存することなく押圧力のみに応じた検出電圧を得ることができる。
【００８２】
また、キラル高分子はポリマーであり、柔軟性を有するので、圧電セラミックスのように、大きな変位で破損することがない。したがって、キラル高分子を主材料とする圧電フィルム３１は、変位量が大きくても破損することがなく、確実に変位量を検出することができる。
【００８３】
また、ＰＬＬＡは比誘電率が約２．５と非常に低いため、ｄを圧電定数とし、εＴを誘電率とすると、圧電出力定数（＝圧電ｇ定数、ｇ＝ｄ／εＴ）が大きな値となる。ここで、誘電率ε３３Ｔ＝１３×ε０，圧電テンソル成分ｄ３１＝２５ｐＣ／ＮであるＰＶＤＦの圧電ｇ定数は、上述の式から、ｇ３１＝０．２１７２Ｖｍ／Ｎとなる。
【００８４】
一方、圧電テンソル成分ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮであるＰＬＬＡの圧電ｇ定数をｇ３１に換算して求めると、ｄ１４＝２×ｄ３１であるので、ｄ３１＝５ｐＣ／Ｎとなり、圧電ｇ定数は、ｇ３１＝０．２２５８Ｖｍ／Ｎとなる。したがって、圧電テンソル成分ｄ１４＝１０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡで、ＰＶＤＦと同様の十分なセンサ感度を得ることができる。
【００８５】
そして、本願発明の発明者は、ｄ１４＝１５〜２０ｐＣ／ＮのＰＬＬＡを実験的に得ており、当該ＰＬＬＡフィルムを用いれば、非常に高感度に圧電センサ１００を構成することができる。
【００８６】
図６は、図１に示す表示装置１０の主要部の押圧力検出時の断面図である。なお、図６では、操作板１２、センサ部１６及び検出板１５が撓む様子を説明するため、これらの撓みを強調して示している。
【００８７】
ユーザは、図６に示すように、操作板１２の操作面１０１を押圧する。これにより、圧電センサ１００のセンサ部１６及び検出板１５は、操作板１２から押し子１７を介して厚み方向に押圧され、厚み方向に撓んで圧電フィルム３１に電荷が発生する。
【００８８】
すなわち、第１検出電極３４と第２検出電極３５との間に、押圧力の大きさ（圧電フィルム３１の伸長量）に応じた電圧値の検出電圧が、押圧力の方向に応じた電圧極性で生じる。この検出電圧は、押圧検出信号として第１端子３２及び第２端子３３を介して回路部品３９へ入力する（図３参照）。
【００８９】
次に、圧電センサ１００の製造方法の一例について説明する。図７は、図１に示す圧電センサ１００の製造方法を示すフローチャートである。図８〜図１６は、図１に示す圧電センサ１００の製造工程を示す平面図である。  なお、実施の際は、複数個の圧電センサ１００を一括で製造するが、本実施形態では、説明を簡略化するため、１個の圧電センサ１００を製造する場面について説明する。
【００９０】
まず、図８に示すように、一方主面の全面に銅箔５０が形成されたシート状のフレキシブルプリント基板３を用意する（Ｓ１）。なお、実施の際、フレキシブルプリント基板３は、センサ部３０にノイズをシールドするシールド電極層を設けるために、両主面の全面に銅箔が形成されていてもよい。
【００９１】
次に、図９に示すように、エッチングなどにより、フレキシブルプリント基板３の一方主面に導体パターンを形成する（Ｓ２）。これにより、第１端子３２に接続する第１検出電極３４と、第２端子３３に接続する第２検出電極３５とがフレキシブルプリント基板３の同じ面に並んで離れて形成される。
【００９２】
次に、フレキシブルプリント基板３をプレス金型で打ち抜き、図１０に示す形状のフレキシブルプリント基板３０を形成する（Ｓ３）。これにより、スリット１８Ａ、連結部１８Ｂ、基板部３６及び基板部３７が形成されたフレキシブルプリント基板３０が用意される。
【００９３】
次に、図１１に示すように、フレキシブルプリント基板３０の主要部（センサ部１６となる部分）の操作面１０１とは逆側の主面を、検出板１５の操作面１０１側の第１主面に、接着剤によって貼付する（Ｓ４）。これにより、センサ部１６は、検出板１５に接着剤によって貼付され、センサ部１６及び検出板１５の複合体が作成される。この接着剤に導電性接着剤を用いて、前述のシールド電極層と接続してもよい。
【００９４】
次に、図３に示すように、部品実装部３８の表主面に回路部品３９を表面実装する（Ｓ５）。これにより、第１検出電極３４と第２検出電極３５とは、第１端子３２および第２端子３３を介して回路部品３９に接続される。
【００９５】
次に、図１２に示すように、基板部３６の第１検出電極３４上に圧電フィルム３１を粘着剤により貼付する（Ｓ６）。この粘着剤は、導電性粘着剤であってもよい。
【００９６】
次に、図１３に示すように、基板部３７を折り返し、第２検出電極３５を圧電フィルム３１に粘着剤により貼付し、第１検出電極３４と第２検出電極３５の間に圧電フィルム３１を挟む（Ｓ７）。この粘着剤は、導電性粘着剤であってもよい。フレキシブルプリント基板３０は、柔軟性があり大きく変形させることが可能であるため、基板部３７を折り返し易い。
【００９７】
次に、図１４に示すように、押し子１７を、圧電フィルム３１を挟んでいる基板部３６、３７（即ちセンサ部１６）の領域の一部における、圧電フィルム３１とは逆側の主面に、粘着剤で装着する（Ｓ８）。
【００９８】
次に、図１５に示すように、検出板１５の操作面１０１とは逆側の第２主面に垂直な方向から見て、クッション２１を、検出板１５の第２主面における押し子１７と重なる領域に装着する（Ｓ９）。
【００９９】
次に、図１６に示すように、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂを、検出板１５の両端部の両面に装着する（Ｓ１０）。
【０１００】
以上に示したＳ１〜Ｓ１０の製造工程を経て本実施形態の圧電センサ１００は製造することができる。圧電センサ１００は、製造された後、操作板１２に接合されて表示装置１０に搭載される前に、押圧されたときに適正な電圧を出力するかどうか検査する必要がある。ここで、圧電センサ１００が押圧されたときに適正な電圧を出力した場合、その圧電センサ１００は良品と判定できる。
【０１０１】
本実施形態では、圧電センサ１００の検査方法の一例として第１検査方法、第２検査方法、及び第３検査方法を説明する。
【０１０２】
まず、第１検査方法から説明する。
図１７は、第１検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【０１０３】
まず、図１７に示すように、検出板１５の両端部を、測定台１２５に備えられる固定ロッド１２６に固定する（Ｓ１１）。
【０１０４】
そして、図１７に示すように、押し子１７を、ピエゾアクチュエータ１２０の先端部１２１で押圧し、第１検出電極３４と第２検出電極３５の間に生じる電圧を測定する（Ｓ１２）。この電圧が入力する回路部品３９に測定用の端子を接続し、当該電圧を測定する。
【０１０５】
図１８は、図１に示す圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した状態で圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。
【０１０６】
ここで、上記Ｓ１２において、図１７に示すように圧電センサ１００の一部（押し子１７）をピエゾアクチュエータ１２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を電動アクチュエータ９２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、を比較する。この比較のため、測定装置１９０について説明する。
【０１０７】
測定装置１９０は、圧電センサ１００が表示装置１０に搭載された状態を擬似的に構成する装置である。測定装置１９０は、圧電センサ１００を載置する測定台１１３と、測定台１１３を収納した筐体１１１と、圧電センサ１００に接合した状態で筐体１１１に載置される検査用ガラス板１１２と、を備える。
【０１０８】
筐体１１１は、天面が開口する直方体形状からなる。筐体１１１には、図１８に示すように、筐体１１１の開口面を塞ぐよう検査用ガラス板１１２が載置されている。筐体１１１の材料は、アルミニウムである。測定台１１３の材料も、アルミニウムである。
【０１０９】
なお、電動アクチュエータ９２０は、モータによって駆動する。そのため、電動アクチュエータ９２０の押圧量は、ピエゾアクチュエータ１２０の押圧量に比べて細かく設定することができない。電動アクチュエータ９２０の押圧量は、例えば０．６Ｎ、１．５Ｎ、２．４Ｎ、３．３Ｎの間隔で設定される。
【０１１０】
逆に、ピエゾアクチュエータ１２０は、ピエゾ圧電効果によって駆動するため、ピエゾアクチュエータ１２０の押圧量は、ピエゾ素子に印加する電圧を変えることにより、電動アクチュエータ９２０の押圧量に比べて非常に細かく設定することができる。そのため、正弦波状の変位を所定の周波数で与えることなどが可能になる。ここでは、例えば１Ｈｚで±１０ｕｍの変位を与えるとする。
【０１１１】
図１９は、図１７に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【０１１２】
ここで、図１９は、図１７に示すように圧電センサ１００の一部（押し子１７）をピエゾアクチュエータ１２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を電動アクチュエータ９２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、を、押圧量を変化させながら複数サンプル測定した実験結果を示している。
【０１１３】
実験により、図１８に示す圧電センサ１００では、検査用ガラス板１１２の一方主面の一部が所定押圧量（例えば初期状態２．４Nから３．３Nまで押し込む）で押圧されたとき、０．０３Ｖ以上の電圧が圧電センサ１００から出力されるのに対して、図１７に示す圧電センサ１００では、圧電センサ１００の一部が当該所定押圧量で押圧されたとき、０．５８Ｖ以上の電圧が圧電センサ１００から出力されることが明らかとなった。
【０１１４】
この実験結果から、図１７に示すように圧電センサ１００の一部を所定押圧量で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を所定押圧量で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、が相関関係を有していないことが明らかとなった。
【０１１５】
次に、第２検査方法について説明する。
図２０は、第２検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。図２１は、図２０に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【０１１６】
第２検査方法が図１７に示す第１検査方法と異なる点は、クッション２１、スペーサ１４Ａ及びスペーサ１４Ｂが測定台１１３に載置された状態で検出板１５の両端部を測定台１１３に固定している点と、ピエゾアクチュエータ２２０の先端部２２１の形状とである。押し子１７に接触するピエゾアクチュエータ２２０の先端は、平面である。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。
【０１１７】
ここで、図２１は、図２０に示すように圧電センサ１００の一部（押し子１７）をピエゾアクチュエータ２２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を電動アクチュエータ９２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、を、押圧量を変化させながら複数サンプル測定した実験結果を示している。
【０１１８】
実験により、図１８に示す圧電センサ１００では、検査用ガラス板１１２の一方主面の一部への押圧量が増加するにつれて、圧電センサ１００から出力される電圧が増加していくのに対して、図２０に示す圧電センサ１００では、圧電センサ１００の一部への押圧量が増加するにつれて、圧電センサ１００から出力される電圧が増加していくことが明らかとなった。
【０１１９】
すなわち、図２０に示すように圧電センサ１００の一部を押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、が図１９に比べれば、強い相関関係を有していることが明らかとなった。
【０１２０】
このような実験結果となった理由は、押し子１７に接触するピエゾアクチュエータ２２０の先端が、平面になることで、点押しから面押しになり、第１検査方法に比べて両者の応力の伝わり方が似るようになったためであると考えられる。
【０１２１】
よって、第２検査方法で圧電センサ１００を検査することにより、圧電センサ１００を検査用ガラス板１１２に接合しなくても、圧電センサ１００の一部を押圧して電圧を測定するだけで、押圧量に対して適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【０１２２】
したがって、第２検査方法によれば、従来よりも圧電センサ１００の検査コストを削減できる。
【０１２３】
次に、第３検査方法について説明する。
図２２は、第３検査方法で図１に示す圧電センサ１００を検査している様子を示す断面図である。図２３は、図２２に示す圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示す圧電センサ１００から出力される電圧との相関関係を示す図である。
【０１２４】
第３検査方法が図２０に示す第２検査方法と異なる点は、ピエゾアクチュエータ３２０の先端部３２１の形状である。押し子１７に接触するピエゾアクチュエータ３２０の先端平面の面積は、ピエゾアクチュエータ３２０に接触する側の押し子１７の面の面積より広い。その他の点に関しては同じであるため、説明を省略する。
【０１２５】
ここで、図２３は、図２２に示すように圧電センサ１００の一部（押し子１７）をピエゾアクチュエータ３２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を電動アクチュエータ９２０で押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、を、押圧量を変化させながら複数サンプル測定した実験結果を示している。
【０１２６】
実験により、図１８に示す圧電センサ１００では、検査用ガラス板１１２の一方主面の一部への押圧量が増加するにつれて、圧電センサ１００から出力される電圧が増加していくのに対して、図２２に示す圧電センサ１００では、圧電センサ１００の一部への押圧量が増加するにつれて、圧電センサ１００から出力される電圧が増加していくことが明らかとなった。
【０１２７】
すなわち、図２２に示すように圧電センサ１００の一部を押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、図１８に示すように圧電センサ１００を測定装置１９０に搭載した後に検査用ガラス板１１２の一方主面の一部を押圧して圧電センサ１００から出力される電圧と、がほぼ比例関係にあり、図２１に比べてさらに強い相関関係を有していることが明らかとなった。
【０１２８】
このような実験結果となった理由は、押し子１７に接触するピエゾアクチュエータ３２０の先端平面の面積は、ピエゾアクチュエータ３２０に接触する側の押し子１７の面の面積より広くなることで、両者の応力の伝わり方がほぼ等しくなったためであると考えられる。
【０１２９】
よって、第３検査方法で圧電センサ１００を検査することにより、圧電センサ１００を検査用ガラス板１１２に接合しなくても、圧電センサ１００の一部を押圧して電圧を測定するだけで、押圧量に対して適正な電圧を出力するかどうか（すなわち良品か不良品か）判定できる。
【０１３０】
したがって、第３検査方法によれば、第２検査方法と同等のコストで、さらに良い精度で検査が可能になる。
【０１３１】
なお、前記実施形態では、圧電フィルム３１の平面形状は長方形状であるが、これに限るものではない。実施の際、圧電フィルムの平面形状は、正方形状、円形状、台形状、平行四辺形状、四角形以上の多角形状、楕円形状、長円形状等、他の平面形状であってもよい。
【０１３２】
また、前記実施形態において検出板１５の材料は、ＳＵＳ（ステンレススチール）であるが、これに限るものではない。実施の際は、検出板１５の材料は、例えばガラス板でもよい。
【０１３３】
また、前記実施形態において圧電センサ１００は、押し子１７やクッション２１やスペーサ１４Ａ，１４Ｂを有するが、これに限るものではない。実施の際は、圧電センサ１００が、押し子１７やクッション２１やスペーサ１４Ａ，１４Ｂを有していなくてもよい。
【０１３４】
最後に、前記各実施形態の説明は、すべての点で例示であって、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、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３５】
３…フレキシブルプリント基板
１０…表示装置
１１…筐体
１２…操作板
１４Ａ，１４Ｂ…スペーサ
１５…検出板
１６…センサ部
１７…押し子
１８Ａ…スリット
１８Ｂ…連結部
１９…方向
２１…クッション
３０…フレキシブルプリント基板
３１…圧電フィルム
３２…第１端子
３３…第２端子
３４…第１検出電極
３５…第２検出電極
３６…基板部
３７…基板部
３８…部品実装部
３９…回路部品
５０…銅箔
９０…粘着剤層
９１…粘着剤層
９２…粘着剤層
１００…圧電センサ
１０１…操作面
１１１…筐体
１１２…検査用ガラス板
１１３…測定台
１２０…ピエゾアクチュエータ
１２１…先端部
１２５…測定台
１２６…固定ロッド
１９０…測定装置
２２０…ピエゾアクチュエータ
２２１…先端部
３２０…ピエゾアクチュエータ
３２１…先端部
９２０…電動アクチュエータ
【図１】
2015118032.tif 000003
【図２】
2015118032.tif 000004
【図３】
2015118032.tif 000005
【図４】
2015118032.tif 000006
【図５】
2015118032.tif 000007
【図６】
2015118032.tif 000008
【図７】
2015118032.tif 000009
【図８】
2015118032.tif 000010
【図９】
2015118032.tif 000011
【図１０】
2015118032.tif 000012
【図１１】
2015118032.tif 000013
【図１２】
2015118032.tif 000014
【図１３】
2015118032.tif 000015
【図１４】
2015118032.tif 000016
【図１５】
2015118032.tif 000017
【図１６】
2015118032.tif 000018
【図１７】
2015118032.tif 000019
【図１８】
2015118032.tif 000020
【図１９】
2015118032.tif 000021
【図２０】
2015118032.tif 000022
【図２１】
2015118032.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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