壓電振動體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及使用了由聚乳酸構成的取向膜層的壓電振動體。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中，公開了使透明壓電膜揚聲器彎曲地設置于便攜式電話的顯示面而從廣的范圍輸出聲音來提高從揚聲器的聽取性能的技術。而且，具體地公開的是，提出了如下方法:通過在施加電荷時示出相反方向的伸縮舉動的所謂的雙壓電晶片元件(bimorph)構造來層疊長方形的PVDF (聚偏氟乙稀)的膜的厚度方向的一個表層側和另一個表層側并且固定該2個短邊，通過使膜彎曲的振動來發(fā)出聲音。
[0003]此外，在專利文獻2中，提出了如下的壓電揚聲器:在高分子壓電片材在沿著主面的方向上設置有效電極部分，分割該有效電極部分，以在相鄰的有效電極部分在該壓電片材的厚度方向上產(chǎn)生的電場矢量彼此為相反方向的方式施加電荷，由此，即使固定四邊形的壓電片材的4邊，壓電片材也能夠彎曲來輸出聲音。此外，作為構成壓電片材的高分子，提出了作為手性(chiral)高分子的L-聚乳酸。
[0004]進而，本發(fā)明者們在專利文獻3、專利文獻4中提出了能夠通過層疊由聚L-乳酸、聚D-乳酸構成的層來使位移的力變大。
[0005]可是，為了將壓電體粘貼于振動板來發(fā)出聲音，存在通過壓電體的伸縮位移來使振動板產(chǎn)生彎曲而以彎曲振動發(fā)出聲音的方式、以及通過壓電體在面內(nèi)進行伸縮來使貼合的振動板產(chǎn)生面內(nèi)振動而利用其共振發(fā)出聲音的方式。然后，與PZT等壓電陶瓷相比，由高分子構成的壓電體的壓電率低，其力也弱，因此，不適于使硬的振動板共振，而如上述的專利文獻I和2那樣，使用了利用壓電體的彎曲振動的方式。
[0006]現(xiàn)有技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2003-244792號公報；
專利文獻2:國際公開2009/50236號小冊子；
專利文獻3:日本特開2011-243606號公報；
專利文獻4:日本特開2011-153023號公報。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在電壓施加時有效地發(fā)出聲波而瞬時地顯現(xiàn)被稱為觸覺(haptics)感的振動的壓電振動體。
[0008]用于解決課題的方案
本發(fā)明是，一種壓電振動體，包括交替地層疊有由聚乳酸構成的取向膜層和導電層的壓電層疊體、以及把持其兩端部的把持具，(i)壓電層疊體以如下方式進行層疊:隔著取向膜層相鄰的導電層的一個短路到負極，另一個短路到正極，在流動電流時，被各導電層所夾持的取向膜層的伸縮方向為相同方向，(ii)壓電層疊體具有與取向膜層的面方向平行的2個平行表面、以及被這些平行表面所夾持并且彼此平行的2個端面A和B，(iii)所述把持的兩端部分別包含端面A和端面B，并且，通過把持具向端面A與B之間的壓電層疊體施加應力。
[0009]此外，本發(fā)明的壓電振動體的優(yōu)選的方式是具備如下的至少任一個的壓電振動體:壓電層疊體的形狀為帶狀的壓電振動體、把持兩端部的把持具被固定于振動板而通過把持具向壓電層疊體施加的應力為伸張應力的壓電振動體1、所述端面A和B位于壓電層疊體的長尺寸方向的兩端的壓電振動體1、通過把持具向壓電層疊體施加的應力為壓縮應力的壓電振動體2、此外，位于兩端部的把持具的位置被固定的壓電振動體2或位于兩端部的把持具的位置配合壓電層疊體的伸縮而可動的壓電振動體2、以及端面A和B位于與壓電層疊體的長尺寸方向平行的兩端的壓電振動體2、壓電層疊體的取向膜層的層數(shù)為3以上的壓電振動體、各取向膜層的厚度分別為25 μπι以下的壓電振動體、各取向膜層為從包括由將聚L-乳酸作為主要成分的樹脂L構成的取向膜層L以及由將聚D-乳酸作為主要成分的樹脂D構成的取向膜層D的組中選擇的至少I種的壓電振動體、壓電層疊體的最大伸縮方向為與端面A和B平行或正交的方向的壓電振動體、導電層的表面電阻系數(shù)為I X 14 Ω / 口以下的壓電振動體、以及被用于壓電揚聲器或信號輸入裝置的壓電振動體。
[0010]發(fā)明效果
在本發(fā)明的壓電振動體中，將取向膜層隔著導電層層疊多個并且以在施加電荷時各取向膜層的伸縮為相同方向的方式進行層疊來形成壓電層疊體，并且，通過處于壓電層疊體的兩端部的把持具向壓電層疊體施加應力。其結果是，本發(fā)明的壓電振動體能夠高效地將壓電層疊體的振動變?yōu)槁暡▉碜鳛楸环Q為觸覺感的振動進行傳遞。
【附圖說明】
[0011]圖1是在本發(fā)明中使用的帶導電層膜層A (5)和帶導電層膜層B (6)的一個例子的立體圖。
[0012]圖2是層疊多個在本發(fā)明中使用的帶導電層膜層A (5)和帶導電層膜層B (6)時的立體圖。
[0013]圖3是通過圖2的層疊得到的壓電層疊體的立體圖。
[0014]圖4是示出圖3的壓電層疊體的每一個的面的概略圖。
[0015]圖5是對圖3的壓電層疊體賦予電極(10)時的立體圖。
[0016]圖6是從y方向觀察圖5的壓電層疊體時的平面圖。
[0017]圖7是示出在長方形的取向膜層流動電流時的變形的平面圖。
[0018]圖8是示出在長方形的取向膜層流動電流時的變形的另一平面圖。
[0019]圖9是示出在長方形的取向膜層流動電流時的變形的另一平面圖。
[0020]圖10是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0021]圖11是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0022]圖12是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0023]圖13是示出在本發(fā)明中所使用的壓電層疊體的另一優(yōu)選方式的立體圖。
[0024]圖14是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動體的平面圖。
[0025]圖15是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動體的平面圖。
[0026]圖16是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0027]圖17是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0028]圖18是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0029]圖19是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0030]圖20是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0031]圖21是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0032]圖22是從正面觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0033]圖23是從上方觀察本發(fā)明的壓電振動體的另一優(yōu)選方式的平面圖。
[0034]圖24是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0035]圖25是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0036]圖26是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
[0037]圖27是示出壓電層疊體的把持方法的例子。
【具體實施方式】
[0038]首先，使用圖來對本發(fā)明中的壓電層疊體和本發(fā)明的壓電振動體進行說明。
[0039]圖1是在本發(fā)明中使用的帶導電層膜層A和帶導電層膜層B的一個例子的立體圖。圖1中的附圖標記I是取向膜層A、附圖標記2是取向膜層B、附圖標記3是導電層A、附圖標記4是導電層B、附圖標記5是在左側具有沒有導電層的富余(margin)的帶導電層膜層A、附圖標記6是在右側具有沒有導電層的富余的帶導電層膜層B。
[0040]圖2是層疊多個在本發(fā)明中使用的帶導電層膜層A和帶導電層膜層B時的立體圖。在圖2中示出了交替地并且以導電層交替地存在于一個端且不存在于另一個端的方式層疊在圖1中示出的帶導電層膜層A和帶導電層膜層B。
[0041]圖3是通過圖2的層疊得到的壓電層疊體(附圖標記11)的立體圖。導電層和取向膜層交替地并且以隔著取向膜層相鄰的導電層的一個能夠短路到負極而另一個能夠短路到正極的方式進行層疊。通過采用這樣的層疊，從而能夠對相鄰的取向膜層在其厚度方向上施加相反的電荷。因此，被各導電層所夾持的取向膜層需要以在流動電流時伸縮方向成為相同方向的方式進行層疊。當在壓電層疊體的一部分存在伸縮方向不同的樹脂時，變?yōu)閴弘娞匦缘窒臓顩r，破壞使振動板共振的效果。像這樣，關于使壓電層疊體中的取向膜層的伸縮方向一致的方法，雖然不特別限制，但是，如后述那樣，使取向膜層A為由聚L乳酸構成的膜層并且使取向膜層B為由聚D乳酸構成的膜層是簡便而高效的。
[0042]圖4是示出圖3的壓電層疊體的每一個的面的概略圖。圖4中的附圖標記7為位于壓電層疊體的層疊方向并且與取向膜層的面方向平行的2個面，在本發(fā)明中以下稱為壓電層疊體的平行表面。而且，該平行表面為在以往的壓電揚聲器中粘貼于振動板來賦予振動的面。圖4中的附圖標記8和9為被上述平面表面所夾持的面，在本發(fā)明中以下稱為端面。此外，在該端面中，附圖標記8為與壓電層疊體的長尺寸方向平行的端面，附圖標記9為不與壓電層疊體的長尺寸方向平行的端面。而且，將相對的端面分別稱為端面A和端面Bo因此，在圖4中，在端面A為由附圖標記8所示的面的情況下，以下，底面稱為端面B。
[0043]圖5是對圖3的壓電層疊體(11)賦予電極(10)時的立體圖。附圖標記10為用于短路到例如陰極(或正極)的電極。關于這樣的電極，只要能夠在不使相鄰的導電層短路的情況下交替地短路到正極和陰極，則不進行限制，例如可舉出后述的銀漿料等。當然，也可以在不賦予電極的情況下在每一個導電層直接設置導線。
[0044]圖6是從y方向觀察圖5的壓電層疊體時的平面圖。相鄰的導電層交替地短路到每一個電極。再有，如圖6所示，在將壓電層疊體中的取向膜層的數(shù)量設為η時，導電層的層數(shù)為η+1是優(yōu)選的。通過這樣做，從而能夠在壓電層疊體中的取向膜層的全部流動電流來顯現(xiàn)壓電特性。
[0045]可是，使用圖7~圖9來說明在由作為螺旋(helical)手性的高分子的聚乳酸構成的取向膜層流動電流時的主取向方向和由壓電造成的變形的關系。圖7~9是示出在長方形的取向膜層流動電流時的變形的平面圖。圖7~圖9中的a是取向膜層的主取向方向，簡而言之，是延伸最多的方向。而且，在由聚乳酸構成的取向膜層的厚度方向上流動電流的情況下，從實線的長方形產(chǎn)生由虛線所示的平行四邊形那樣的剪切(shear)變形。而且，附圖標記b示出該膜面內(nèi)的面內(nèi)位移最大的方向，在由聚乳酸構成的取向膜中，由該附圖標記b所示的方向相對于由附圖標記a所示的方向傾斜45°。再有，為了今后的說明，在將取向膜層裁剪為長方形的情況下，有時用取向膜層的長尺寸方向與主取向軸形成的角度而稱為0°切(cut)、45°切、90°切。附帶地，圖7是0°切，圖8是45°切，圖9是90°切。
[0046]再有，本發(fā)明中的壓電層疊體不限定于上述的圖1~圖6所示的壓電層疊體，作為其他的優(yōu)選方式，在圖10~圖13中示出其一個例子。
[0047]在圖10~圖13中，從上到下存在5個圖，從上起第一個和第二個圖是相當于上述圖1的圖，從上起第三個圖是相當于上述圖2的圖，從上起第四個圖是相當于上述圖3的圖，從上起第五個圖相當于上述圖5。而且，圖10是使用在右上角具有富余的帶導電層膜層A和在右下角具有富余的帶導電層膜層B的情況下的圖，圖11是使用在右下角具有富余的