特許 7336327 圧電センサ及び圧電センサの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-23

(45)【発行日】2023-08-31

(54)【発明の名称】圧電センサ及び圧電センサの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20230824BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20230824BHJP

   H10N 30/857 20230101ALI20230824BHJP

   H10N 30/085 20230101ALI20230824BHJP

【ＦＩ】

G01L1/16 C

G01L1/16 A

H10N30/30

H10N30/857

H10N30/085

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019167727

(22)【出願日】2019-09-13

(65)【公開番号】P2021043171

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-08-24

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金城 拓海

【審査官】公文代 康祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３４６７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１８０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８６９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／００２６０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２０８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１７９３７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－２０７０９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ １／１６

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

Ｈ１０Ｎ ３０／８５７

Ｈ１０Ｎ ３０／０８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一面の所定領域に、第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝が形成される応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備え、
前記応力付与層に対して前記圧電層の反対側に配置されるテンプレート層をさらに備え、
前記応力付与層は、電極層であり、
前記テンプレート層は、第１次溝が形成され、
前記電極層には、前記第１次溝に対応して窪む第２次溝が形成され、
前記第２次溝は前記応力付与溝であり、前記第２次溝は前記圧電層に接している
圧電センサ。

【請求項2】

一面の所定領域に、第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝が形成される応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備え、
前記応力付与層に対して前記圧電層の反対側に配置される電極層をさらに備え、
前記応力付与層は、テンプレート層であり、
前記テンプレート層は、前記第１方向に平行して延びる第１次溝が形成され、
前記第１次溝は前記応力付与溝であり、前記第１次溝は前記圧電層に接している
圧電センサ。

【請求項3】

前記圧電センサは、平面視で矩形に形成される複数の領域を有し、
前記第１方向は、前記領域の各辺に４５度傾斜している
請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。

【請求項4】

前記応力付与層は、平面視で矩形に形成される複数の領域を有し、前記第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝を有する第１領域と、前記第１方向とは異なる方向に平行して延びる複数の応力付与溝を有する第２領域とを有している
請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。

【請求項5】

前記圧電層は、複数の前記領域は、互いに離隔している
請求項３又は請求項４に記載の圧電センサ。

【請求項6】

応力付与層と、
前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、
を備える圧電センサの製造方法であって、
前記応力付与層に複数の応力付与溝を形成する応力付与溝形成工程と、
前記応力付与層の前記応力付与溝に接するように、塗布、蒸着、又は重合により前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、を含む圧電センサの製造方法。

【請求項7】

前記応力付与層は、電極層であり、
前記圧電センサは、前記応力付与層に対し前記圧電層の反対側に配置されるテンプレート層を備え、
前記テンプレート層を形成するテンプレート層形成工程と、
前記テンプレート層をラビング処理し、第１次溝を形成する第１次溝形成工程と、
前記テンプレート層に前記電極層を形成しつつ、前記電極層に前記第１次溝に対応して窪む第２次溝を形成する第２次溝形成工程と、
を含み、
前記第２次溝は前記応力付与溝であり、前記第２次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項６に記載の圧電センサの製造方法。

【請求項8】

前記圧電センサは、前記応力付与層に対し前記圧電層の反対側に配置される電極層を備え、
前記電極層にテンプレート層を形成するテンプレート形成工程と、
前記テンプレート層をラビング処理し、第１次溝を形成する第１次溝形成工程と、
を含み、
前記第１次溝は前記応力付与溝であり、前記第１次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項６に記載の圧電センサの製造方法。

【請求項9】

前記応力付与層は、電極層であり、
前記電極層を形成する電極層形成工程と、
前記電極層に第１次溝を形成する第１次溝形成工程を含み、
前記第１次溝は前記応力付与溝であり、前記第１次溝形成工程は応力付与溝形成工程である
請求項６に記載の圧電センサの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電センサ及び圧電センサの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電材料として、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）などの高分子圧電材料が知られている。これらの高分子圧電材料は、延伸処理により高分子鎖が延伸し、その後にポーリングを行うことで圧電性が発現する。また近年では、ポリ乳酸やポリペプチドなど、光学活性を有する光学活性高分子が圧電材料として利用されている。この光学活性高分子によれば、一軸延伸処理を行うことで圧電性が発現する。さらに、下記特許文献１には、光学活性高分子で製造された圧電シートを備えた圧電センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１９４６９０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、接着剤を用いて圧電シートを基材に貼り付けている。よって、圧電シートを貼り付ける作業が要求され、圧電センサの製造が煩雑化した。また、従来技術によれば、光学活性高分子により形成された大面積のシートを延伸処理することが困難であった。

【0005】

本発明は、圧電層（圧電シート）の大面積化が可能であり、かつ、圧電層（圧電シート）の貼り付け作業が不要な圧電センサ及び圧電センサの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る圧電センサは、一面の所定領域に、第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝が形成される応力付与層と、前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、を備える。

【0007】

本開示の一態様に係る圧電センサの製造方法は、応力付与層と、前記応力付与層に積層され、光学活性高分子を含む高分子圧電材料により形成された圧電層と、を備える圧電センサの製造方法であって、応力付与溝を形成する応力付与溝形成工程と、前記応力付与層に、塗布、蒸着、又は重合により前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層側からテンプレート層の第２面を見た視た平面図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。

【図4】図４は、変形例１に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層側からテンプレート層の第２面を見た視た平面図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る表示部の配列を表す回路図である。

【図6】図６は、実施形態２に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。

【図9】図９は、実施形態３に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。

【図10】図１０は、実施形態４に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。

【図11】図１１は、実施形態４の回路構成を説明するための回路図である。

【図12】図１２は、変形例４に圧電センサにおいて圧電層を切った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の圧電センサを実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示の発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の構成要素には、同一の符号を付し、詳細な説明を適宜省略することがある。

【0010】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図２は、実施形態１に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層側からテンプレート層の第２面を見た視た平面図である。実施形態１に係る圧電センサ１は、基板２と、テンプレート層３と、第１電極層４と、圧電層５と、第２電極層６と、保護層７と、を備える。圧電センサ１は、基板２、テンプレート層３、第１電極層４、圧電層５、第２電極層６、及び保護層７の順で積層された積層構造体である。なお、説明の都合上、基板２、テンプレート層３、第１電極層４、圧電層５、第２電極層６、及び保護層７が積層されている方向を積層方向という。また、圧電層５から視て基板２が配置された方向を第１方向Ａ１とし、圧電層５から視て保護層７が配置された方向を第２方向Ａ２という。

【0011】

また、圧電センサ１に加えられた力を測定するため、圧電センサ１の第１電極層４と第２電極層６とに、制御部８が接続している。圧電センサ１は、積層方向から視て矩形状に形成されている（図２参照）。よって、圧電センサ１は、一対の長辺１ａ、１ａと、一対の短辺１ｂ、１ｂと、を備える。

【0012】

図１に示すように、基板２及び保護層７は、柔軟性を有する樹脂により形成されている。テンプレート層３は、ポリイミド等の樹脂で形成された層であり、溝を形成し易い材料で形成されている。テンプレート層３は、第１電極層（応力付与層）４に対して圧電層５の反対側に配置されている。テンプレート層３は、第２方向Ａ２の第２面３ａを有している。テンプレート層３の第２面３ａは、第１電極層４と対向している。テンプレート層３の第２面３ａには、第１方向Ａ１に窪む第１次溝９が形成されている。図２に示すように、第１次溝９は、テンプレート層３の第２面（一面）３ａの一定領域に形成される溝である。本実施形態においては、第１次溝９は、テンプレート層３の第２面３ａの全面に形成されている。第１次溝９は、直線状に延びている。第１次溝９は、後述するラビング処理により形成されている。各第１次溝９は、等間隔で配置され、第１方向に平行に並んでいる。言い換えると、第１次溝９は、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａとが成す角度θ１が４５度となるように延びている。つまり、第１次溝９は、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａ及び短辺１ｂ、１ｂの各辺に４５度傾斜している。なお、第１次溝９の幅については製造方法で説明する。

【0013】

図１に示すように、第１電極層４及び第２電極層６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）などにより形成された透明電極、若しくは例えば銅（Ｃｕ）等を用いた金属電極である。第１電極層４は、光学活性高分子が一軸方向に延びるように応力を付与する応力付与層であり、テンプレート層３の第２面３ａに積層されている。第１電極層４は、積層方向の厚みが均一となるように形成され、テンプレート層３の第２面３ａに沿った形状となっている。このため、第１電極層４の第２面４ａ上であって第１次溝９と積層方向に重なる部位には、第１方向Ａ１に窪む第２次溝１０が複数形成されている。また、第１電極４の第２面４ａにおいて第２次溝１０が形成される所定領域は、第１次溝９がテンプレート層３の第２面３ａの全面に形成されているため、第１電極４の第２面４ａにおいても全面に第２次溝１０が形成されている。

【0014】

圧電層５は、第１電極層層（応力付与層）４に積層され、光学活性高分子を含有する高分子圧電材料により形成された層である。光学活性高分子は、光学活性を有するヘリカルキラル高分子である。光学活性高分子としては、例えば、セルロース誘導体、ポリエーテル、ポリペプチド、ポリエステル等を挙げることができる。上記セルロース誘導体としては、例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、エチルセルロース、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、シアノエチル化ヒドロセルロース（ＣＥＨＣ）等が挙げられる。ポリエーテルとしては、ポリ－Ｄ－プロピレンオキシド（ＰＰＯ）が挙げられる。ポリペプチドとしては、例えば、ポリ（γ－メチル-Ｌ－グルタメート）（ＰＭＬＧ）、ポリ（γ－ベンジル-Ｌ－グルタメート）（ＰＢＬＧ）、ポリロイシン（ＰＬｅｕ）、ポリ（ロイシン－ｃｏ-γ-ベンジル-Ｌ－グルタメート）等が挙げられる。ポリエステルとしては、ポリ－β－ヒドロキシブチレート、ポリ乳酸（ＰＬＡ）が挙げられる。

【0015】

圧電層５は、第２次溝１０が形成された層に接している。つまり、圧電層５は、第１電極層４の第２面４ａ上で形成されており、高分子圧電材料に含まれる光学活性高分子が第２次溝１０に沿って延びる。このため、圧電層５には、光学活性高分子が規則正しく並んだ結晶部分が生成されており、圧電性が発現している。以上から、実施形態１において、第２次溝１０が応力付与溝となっている。

【0016】

圧電層５は、光学活性高分子が延びる方向に沿って折り曲げたり、若しくは光学活性高分子の延びる方向と直交する方向に沿って折り曲げたりした場合には、分極しない。一方で、圧電層５は、光学活性高分子の延びる方向と４５度に傾斜する傾斜線に沿って折り曲げた場合には、分極する。具体的には、光学活性高分子の延びる方向は、第１次溝９と同じ方向であり、圧電センサ１の長辺１ａに対し４５度となっている。よって、本実施形態においては、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａ同士が近づくように、若しくは短辺１ｂ、１ｂ同士が近づくように圧電センサ１をＵ字状に折り曲げた場合、圧電層５が分極する。一方で、圧電センサ１の対角同士が近づくように圧電センサ１をＵ字状に折り曲げても圧電層５は分極しない。以上から、圧電層５を備える圧電センサ１は、折り曲げを検出する折り曲げセンサであり、圧電層５が上記したように折り曲げられた場合、圧電層５が分極して第１電極層４と第２電極層６との間に溜まる静電容量が増加する。

【0017】

制御部８は、第１電極層４と第２電極層６との間の静電容量を検出し、圧電層５の折り曲げの有無を判断する。具体的に、第１電極層４に基準となる基準電圧を印加するとともに、第２電極層６から電圧値を検出し、第１電極層４と第２電極層６との間の静電容量を検出する。そして、圧電層５の折り曲げにより静電容量が増加すると、第２電極層６から検出される電圧値が大きくなり、圧電層５の折り曲げを検出できる。

【0018】

図３は、実施形態１に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。次に圧電センサ１の生産方法について説明する。

【0019】

圧電センサ１の製造方法は、基板２を準備する準備工程（ＳＴ１）と、基板２にテンプレート層３を形成するテンプレート層形成工程（ＳＴ２）と、第１次溝９を形成する第１次溝形成工程（ＳＴ３）と、テンプレート層３に第１電極層４を形成する第２次溝形成工程（ＳＴ４）と、第１電極層４に圧電層５を形成する圧電層形成工程（ＳＴ５）と、圧電層５に第２電極層６を形成する第２電極形成工程（ＳＴ６）と、保護層７を形成する保護層形成工程（ＳＴ７）と、を含む。

【0020】

準備工程（ＳＴ１）は、所定形状に形成された基板２を準備する工程であり、テンプレート層形成工程（ＳＴ２）と同じ製法で形成したり、若しくは予め製造されたものを用意したりしてもよい。テンプレート層形成工程（ＳＴ２）は、溶液法や蒸着法により、基板２上にテンプレート層３を形成する工程である。ここで、基板２及びテンプレート層３は、平板状であり、テンプレート層３の第２面３ａは平面となっている。

【0021】

実施形態１の第１次溝形成工程（ＳＴ３）は、ナイロンなどの布が巻かれたローラー１９を一定圧力で押し込みながら回転させることにより、第１次溝９を形成している。ここで、第１次溝９の幅及び深さは、第１次溝９に対応して形成される第２次溝１０が、光学活性高分子が延びるように応力を付与することができる程度の幅や深さとなるように形成する。

【0022】

第２次溝形成工程（ＳＴ４）は、蒸着法によりテンプレート層３の第２面３ａに第１電極４を形成しつつ、第１電極４の第２面４ａに第２次溝１０を形成する工程である。第２次溝形成工程（ＳＴ４）においては、第１電極層４の第２面４ａに、第１次溝９に対応して窪む複数の第２次溝１０が光学活性高分子を延ばす応力付与溝として機能するように、第２次溝１０の溝幅や深さを調整する必要がある。

【0023】

圧電層形成工程（ＳＴ５）は、溶液法、蒸着法、重合により、第１電極層４の第２面４ａに圧電層５を形成する工程である。溶液法の具体例としては、例えば、スピンコート又はインクジェットにより高分子圧電材料の溶液を塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。蒸着法のうち物理蒸着（ＰＶＤ）法の具体例としては、例えば、スパッタ法等を挙げることができる。また、化学蒸着（ＣＶＤ）法としては、例えば、ミストＣＶＤ法及びレーザーＣＶＤ法等を挙げることができる。これよれば、応力付与溝である第２次溝１０内の光学活性高分子は溝方向に沿って延び、圧電性が発現する。なお、圧電層５の第２面５ａは平面とする。

【0024】

第２電極形成工程（ＳＴ６）及び保護層形成工程（ＳＴ７）は、第２電極層６と保護層７を形成するための工程であり、溶液法や蒸着法などが挙げられるが、本開示においては特に限定されない。

【0025】

以上、実施形態１の圧電センサ１は、圧電層５の下地層として、応力付与溝（第２次溝１０）を有する第１電極層（応力付与層）５を備えており、光学活性高分子が延びて発電性を発現するようになっている。よって、大面積化した圧電層５を容易に製造できる。また、圧電層（圧電シート）５を貼り付ける、という作業が回避され、圧電センサ１の生産効率が向上する。

【0026】

つぎに、実施形態１の変形例及び他の実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0027】

（変形例１）
図４は、変形例１に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、第２方向からテンプレート層の第２面を見た視た平面図である。変形例１の圧電センサ１Ａは、テンプレート層３の第２面３ａに形成された第１次溝９Ａが曲線状となっている点において、実施形態１の圧電センサ１と異なる。第１次溝９Ａは、平面視で波形状となっている。これによれば、第１電極層４に形成される第２次溝（応力付与溝）１０も波形状となる。そして、光活性高分子が延びる方向と圧電センサ１の長辺１ａ、１ａとが成す角度θ１（図２参照）は、４５度以外の角度も含まれるようになる。よって、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａ同士が近づくように、若しくは短辺１ｂ、１ｂ同士が近づくように折り曲げられた場合以外にも圧電層５が分極する。以上、変形例１によれば、圧電センサ１の折り曲げを検知できる範囲が増える。

【0028】

（変形例２）
図５は、変形例２に係る圧電センサのテンプレート層のみを抽出し、圧電層からテンプレート層の第２面を見た視た平面図である。変形例２の圧電センサ１Ｂは、テンプレート層３の第２面３ａに形成された溝が第１次溝９Ｂとなっている点で、実施形態１の圧電センサ１と異なる。第１次溝９Ｂは、傾斜溝１３と平行溝１４とを有している。傾斜溝１３は、第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝である。平行溝１４は、第１方向とは異なる方向に平行して延びる複数の応力付与溝である。具体的に、傾斜溝１３は、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａと交わる角度θ１（図２参照）が４５度となっている。平行溝１４は、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａと交わる角度θ１（図２参照）が０度であり、長辺１ａ、１ａと平行である。このため、第２次溝（応力付与溝）１０は、延びる方向が４５度異なる２種類の溝を有している。また、テンプレート層３の第２面３ａは、マトリックス状に分割されており、平面視で矩形に形成される複数の領域１５を有している。その分割された各領域１５内において、傾斜溝１３又は平行溝１４が複数形成されている。

【0029】

以上、変形例２の応力付与層は、複数の領域１５を有し、第１方向に平行して延びる複数の応力付与溝（傾斜溝１３）を有する第１領域１５と、第１方向とは異なる方向に平行して延びる複数の応力付与溝（平行溝１４）を有する第２領域１５とを有している。このため、光活性高分子の延びる方向は、圧電センサ１の長辺１ａ、１ａとの交差する角度θ１（図２参照）が４５度以外の場合も含まれる。よって、圧電センサ１の対角同士を近づけるように折り曲げた場合も検出でき、圧電センサ１の折り曲げを検知できる範囲が増える。

【0030】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図７は、実施形態２に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。実施形態２に係る圧電センサ１Ｃは、基板２と、第１電極層４Ｃと、テンプレート層３Ｃと、圧電層５と、第２電極層６と、保護層７と、を備える。よって、実施形態２に係る圧電センサ１Ｃは、第１電極層４Ｃとテンプレート層３Ｃとの積層順が入れ替わっている点で、実施形態１の圧電センサ１と異なる。以下、第１電極層４Ｃとテンプレート層３Ｃの詳細について説明する。

【0031】

第１電極層４Ｃは、平坦化されている。テンプレート層３Ｃの第２面３ａは、ラビング処理され、第１次溝９が形成されている。そして、テンプレート層３Ｃの第２面３ａに圧電層５が形成されている。よって、高分子圧電材料に含まれる光学活性高分子が第１次溝９に沿って延びる。つまり、実施形態２においては、第１次溝９が応力付与溝となっている。

【0032】

図７に示すように、圧電センサ１Ｃの製造方法は、基板２を準備する準備工程（ＳＴ１１）と、基板２に第１電極層４Ｃを形成する第１電極層形成工程（ＳＴ１２）と、第１電極層４Ｃにテンプレート層３Ｃを形成するテンプレート層形成工程と（ＳＴ１３）と、ラビング処理によりテンプレート層３の第２面３ａに第１次溝９を形成する第１次溝形成工程（ＳＴ１４）と、テンプレート層３Ｃに圧電層５を形成する圧電層形成工程（ＳＴ１５）と、圧電層５に第２電極層６を形成する第２電極形成工程（ＳＴ１６）と、保護層７を形成する保護層形成工程（ＳＴ１７）と、を含む。以上から、テンプレート層３Ｃを形成する前に、第１電極層４Ｃを形成するため、第１電極層４Ｃには、第２次溝１０が形成されず、平板状となっている。また、第１次溝形成工程（ＳＴ１４）において、テンプレート層３Ｃに形成する第１次溝９は、光学活性高分子を延ばす応力付与溝である。つまり、実施形態１では、第１次溝９を形成することで第２次溝１０を形成し、この第２次溝１０により光学活性高分子が延びているが、実施形態２では、第１次溝９によって直接、光学活性高分子が延びるようになっている。よって、実施形態２の第１次溝９の溝や深さは、実施形態１の第１次溝９と異なる。

【0033】

以上、実施形態２の圧電センサ１Ｃは、圧電層５の下地層として、応力付与溝（第１次溝９）を有するテンプレート層（応力付与層）３Ｃを備えており、光学活性高分子が延び、発電性を発現する。よって、大面積化した圧電層５を容易に製造できる。また、圧電層（圧電シート）５を貼り付ける、という作業が回避され、圧電センサ１の生産効率が向上する。

【0034】

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図９は、実施形態３に係る圧電センサの製造方法の一例を説明するための説明図である。実施形態３に係る圧電センサ１Ｄは、基板２と、第１電極層４Ｄと、圧電層５と、第２電極層６と、保護層７と、を備える。よって、実施形態３に係る圧電センサ１Ｄは、テンプレート層３を備えていない点で、実施形態１の圧電センサ１と異なる。

【0035】

第１電極層４Ｄは、基板２上に形成されている。第１電極層４Ｄの第２面４ａには、第１次溝９が形成されている。そして、第１電極層４Ｄの第２面４ａに圧電層５が形成されている。よって、第１電極層４Ｄの第１次溝９により、高分子圧電材料に含まれる光学活性高分子が延びる。つまり、実施形態３においては、第１次溝９が応力付与溝となっている。

【0036】

図９に示すように、圧電センサ１Ｄの製造方法は、基板２を準備する準備工程（ＳＴ２１）と、基板２に第１電極層４Ｄを形成する第１電極層形成工程（ＳＴ２２）と、第１電極層４Ｄの第２面４ａに第１次溝９を形成する第１次溝形成工程（ＳＴ２３）と、第１電極層４に圧電層５を形成する圧電層形成工程（ＳＴ２４）と、圧電層５に第２電極層６を形成する第２電極形成工程（ＳＴ２５）と、保護層７を形成する保護層形成工程（ＳＴ２６）とを含む。第１次溝形成工程（ＳＴ２３）においては、第１電極層４Ｄの第２面４ａに図示しないレーザーを照射し、第１次溝９を形成する。この第１次溝９は、光学活性高分子を延びるように、適宜幅や深さを調整する。

【0037】

以上、実施形態３の圧電センサ１Ｄは、圧電層５の下地層として、応力付与溝（第１次溝９）を有する第１電極層（応力付与層）４Ｄを備えており、光学活性高分子が延び、発電性を発現する。よって、大面積化した圧電層５を容易に製造できる。また、圧電層（圧電シート）５を接着する、という作業が回避され、圧電センサ１の生産効率が向上する。

【0038】

（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る圧電センサの断面構造を表す断面図である。図１１は、実施形態４の回路構成を説明するための回路図である。図１０、図１１に示すように、圧電センサ１Ｅは、アクティブマトリックスタイプのセンサである。圧電センサ１Ｅは、基板２と、基板２上に形成された半導体層２０と、半導体層２０上に形成された複数の駆動電極Ｔｘ（第１電極層４Ｅ）と、駆動電極Ｔｘ上に形成されたテンプレート層３Ｅと、テンプレート層３Ｅ上に形成された圧電層５Ｅと、圧電層５Ｅの上に形成された複数の検出電極Ｒｘ（第２電極層６Ｅ）と、保護層７と、を備える。

【0039】

半導体層２０には、スイッチング素子であるトランジスタＴｒが設けられている。トランジスタＴｒは、半導体２１、絶縁膜２２、ゲート電極２３の順で積層されたトップゲートタイプである。図１１に示すように、半導体層２０には、制御部８（図１参照）からの信号を供給する信号線２６と、トランジスタＴｒを駆動する走査線２７が積層されている。走査線２７は、トランジスタＴｒのゲートとして作用する。信号線２６は、トランジスタＴｒのドレイン電極２４に信号を供給する。トランジスタＴｒのソース電極２５は、駆動電極Ｔｘ（第１電極層４）に接続している。

【0040】

以上、実施形態４によれば、駆動電極Ｔｘ（第１電極層４Ｅ）と検出電極Ｒｘ（第２電極層６Ｅ）とが交差する交差領域Ｓ（図１１の破線Ｓ参照）ごとに圧電層５が折り曲げられたか否かを検出することが可能となる。

【0041】

（変形例３）
図１２は、変形例４に圧電センサにおいて圧電層を切った断面図である。変形例４に係る圧電センサ１Ｆは、圧電層５Ｆが全面に形成されていない点で、実施形態４に係る圧電センサ１Ｅと異なる。以下、詳細を説明する。

【0042】

図１２に示すように、圧電層５Ｆは、積層方向から視て矩形状に形成されている。または、圧電層５Ｆは、複数の領域に分割されて互いに離隔している。詳細には、圧電層５Ｆが形成されている領域は、圧電センサ１の長辺１ａが延在する長辺方向と、短辺１ｂが延在する短辺方向とに、間隔を空けながら複数設けられている。なお、駆動電極Ｔｘ（第１電極層４Ｅ）と検出電極Ｒｘ（第２電極層６Ｅ）とは、圧電層５Ｆが設けられた位置で交差している（図１２の矢印Ｓ参照）。このため、各圧電層５Ｆの間には、圧電層５Ｆが設けられていない四角形状の空白領域３０が形成されている。

【0043】

以上、変形例３に係る圧電センサ１によれば、空白領域３０が形成されており、この空白領域３０に圧電層５Ｆとは異なるセンサ材料を設けることができる。ここで、異なるセンサ材料としては、温度を測定するものや、光を検知できるものが挙げられる。具体的に、温度を測定する材料としては、導電微粒子やカーボンナノチューブを分散させた高分子や、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などが挙げられる。また、光を検知するための材料としては、有機太陽電池、ペロブスカイト太陽電池で使用される材料、例えばＰ３ＨＴ／Ｃ６０が挙げられる。若しくは、入光により抵抗値が下がるフタロシアニンなどの有機光導電体であってもよい。

【符号の説明】

【0044】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 圧電センサ
２ 基板
３、３Ｃ、３Ｅ テンプレート層
４、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ 第１電極層
５、５Ｅ、５Ｆ 圧電層
６、６Ｅ 第２電極層
７ 保護層
８ 制御部
９、９Ａ、９Ｂ 第１次溝
１０ 第２次溝
１３ 傾斜溝
１４ 平行溝
２０ 半導体層
３０ 空白領域
Ｓ 交差領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】