專利名稱：靜電動(dòng)作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電動(dòng)作裝置，尤其涉及具備駐極體膜(electretfilm)的
靜電動(dòng)作裝置。
背景技術(shù)：
以往，具備駐極體膜的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置及靜電執(zhí)行元件分別被公 開于日本特開2006-180450號(hào)公報(bào)及日本特開平4-112683號(hào)公報(bào)中。
該特開2006-180450號(hào)公報(bào)所公開的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置由設(shè)置為互 相間隔規(guī)定的距離對(duì)置的兩塊基板構(gòu)成。在其中一個(gè)基板的與另一基板對(duì) 置的表面上，形成有多個(gè)細(xì)片狀的電極。再有，在另一基板的與其中一個(gè) 基板對(duì)置的表面上形成有多個(gè)細(xì)片狀的導(dǎo)電體層，并且在該導(dǎo)電體層的表 面上形成有作為電荷保持材料的駐極體膜。在該靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置中， 通過使兩塊基板的至少一塊基板受到慣性力的作用而反復(fù)振動(dòng)，從而利用 蓄積于駐極體膜的電荷使與駐極體膜對(duì)置的電極所感應(yīng)出的電荷變化，將 該變化部分作為電流輸出。
再有，特開平4-112683號(hào)公報(bào)所公開的靜電執(zhí)行元件由以下部件構(gòu) 成包含多個(gè)電極的定子；和包含由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成的基板的振 子。該由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成的基板的規(guī)定區(qū)域通過電暈放電而被部 分駐極體化。具體是，由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成的基板的被駐極體化后 的一個(gè)區(qū)域具有細(xì)片狀的形狀，多個(gè)被駐極體化后的細(xì)片狀區(qū)域隔著規(guī)定 間隔形成于基板上。定子所包含的多個(gè)電極和由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成 的基板的被駐極體化后的多個(gè)區(qū)域以對(duì)置的方式配置，通過使該多個(gè)電極 的電壓分別變化(正電壓、0及負(fù)電壓)，從而可以使包含由特氟隆(注冊(cè) 商標(biāo))構(gòu)成的基板的振子在相對(duì)于對(duì)置的定子而言平行的方向上移動(dòng)。
然而，在特開2006-180450號(hào)公報(bào)所公開的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置中， 作為電荷保持材料的駐極體膜形成為細(xì)片狀，存在電荷從形成為細(xì)片狀的駐極體膜的端部流出的問題。因此，由于蓄積于駐極體膜的電荷量減少， 故靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的發(fā)電量減少。
再有，在特開平4-112683號(hào)公報(bào)所公開的靜電執(zhí)行元件中，存在電荷
從由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成的基板的被駐極體化后的多個(gè)區(qū)域流到未被 駐極體化的區(qū)域的問題。因此，由于被駐極體化后的區(qū)域的電位和未被駐 極體化的區(qū)域的電位之差減小，故振子的移動(dòng)動(dòng)作與停止動(dòng)作的切換變得
緩慢起來。還有，考慮將該特開平4-112683號(hào)公報(bào)所公開的部分被駐極體 化的由特氟隆(注冊(cè)商標(biāo))構(gòu)成的基板用作特開2006-180450號(hào)公報(bào)所公 開的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的另一基板。但是，該情況下被駐極體化后的區(qū) 域的電位和未被駐極體化的區(qū)域的電位之差減小，由此與由特氟隆(注冊(cè) 商標(biāo))構(gòu)成的基板對(duì)置的電極所感應(yīng)的電荷的變化量減小，因此靜電感應(yīng) 型發(fā)電裝置的發(fā)電量減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述問題而進(jìn)行的發(fā)明，其目的之一在于提供一 種能夠抑制電荷從駐極體膜流出的靜電動(dòng)作裝置。
本發(fā)明的第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置，具備包括第一電極的第一 電極部；和第二電極部，其設(shè)置為與第一電極部間隔規(guī)定的距離而對(duì)置，
并且包括能夠蓄積電荷的駐極體膜、以及形成在駐極體膜的上表面的規(guī)定 區(qū)域上的第一導(dǎo)電體層，駐極體膜的形成有第一導(dǎo)電體層的區(qū)域的表面形 成為凸?fàn)睢?br> 在該第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，如上所述，通過在能夠蓄積電 荷的駐極體膜的上表面的規(guī)定區(qū)域上形成第一導(dǎo)電體層，從而例如在將第 一導(dǎo)電體層接地的情況下或者施加規(guī)定的電壓的情況下，第一導(dǎo)電體層具 有遮蔽駐極體膜內(nèi)所蓄積的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的動(dòng)作，因此在第二電極部的 與第一電極部對(duì)置的表面上，形成有第一導(dǎo)電體層的區(qū)域的電場(chǎng)小，駐極 體膜露出的區(qū)域的電場(chǎng)大。在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜電感應(yīng)型發(fā)電裝 置的情況下，通過第一電極部及第二電極部中的至少一個(gè)受到慣性力的作 用而反復(fù)振動(dòng)，從而第二電極部的表面上存在電場(chǎng)大的區(qū)域和電場(chǎng)小的區(qū) 域，因此與駐極體膜對(duì)置的第一電極所感應(yīng)出的電荷的量發(fā)生變化。由此，可以將第一電極感應(yīng)出的電荷的變化量作為電流輸出。再有，在作為靜電 動(dòng)作裝置而采用靜電執(zhí)行元件的情況下，通過向第一電極部提供信號(hào)(電 壓)，從而根據(jù)在第一電極部、與第二電極部所包含的駐極體膜之間作用 的庫侖力，可以使第二電極部活動(dòng)。
這樣，可以將駐極體膜例如加工(圖案化)為梳齒狀，可以在第二電 極部的表面上制作電場(chǎng)大的區(qū)域與電場(chǎng)小的區(qū)域，因此與加工駐極體膜的 情況相比，可以減少電荷從駐極體膜的端部流出。結(jié)果，在作為靜電動(dòng)作 裝置而利用靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的情況下，可以抑制發(fā)電量的減少。
另外，在作為靜電動(dòng)作裝置而利用靜電執(zhí)行元件的情況下，與加工駐 極體膜的情況相比可以減小施加在第一電極部上的電壓，因此可以降低靜 電執(zhí)行元件的耗電。再有，若電荷整體地分布在駐極體膜的表面上，則不 會(huì)如局部被駐極體化的膜那樣發(fā)生電荷從被駐極體化的區(qū)域流出到未被 駐極體化的區(qū)域的情況。由此，不會(huì)導(dǎo)致駐極體化后的區(qū)域的電位與未被 駐極體化的區(qū)域的電位之差減少。由此，在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜電 感應(yīng)型發(fā)電裝置的情況下，可以抑制與駐極體膜對(duì)置的第一電極所感應(yīng)的 電荷的變化量減少的現(xiàn)象，因此可以抑制發(fā)電量的減少。再有，在作為靜 電動(dòng)作裝置而利用靜電執(zhí)行元件的情況下，與采用局部被駐極體化的膜的 情況相比，可以減小施加在第一電極部上的電壓，因此可以降低靜電執(zhí)行 元件的耗電。
再有，在被局部駐極體化的膜中，通過在未被駐極體化的區(qū)域的表面 上配置第一導(dǎo)電體層，從而即使電荷從被駐極體化的區(qū)域向未被駐極體化 的區(qū)域移動(dòng)，配置在未被駐極體化的區(qū)域的表面上的第一導(dǎo)電體層也可以 遮蔽向未被駐極體化的區(qū)域流出的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)，因此可以抑制已被 駐極體化的區(qū)域與未被駐極體化的區(qū)域的邊界中的電場(chǎng)變化緩慢的現(xiàn)象。
還有，通過將駐極體膜的形成第一導(dǎo)電體層的區(qū)域的表面形成為凸 狀，從而蓄積電荷的駐極體膜的表面的凹狀部分和第一導(dǎo)電體層被駐極體 膜的凸?fàn)畈糠址蛛x開來，因此可以進(jìn)一步抑制電荷從駐極體膜流出到第一 導(dǎo)電體層。由此，在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的情況 下，可以進(jìn)一步抑制發(fā)電量的減少。再有，在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜 電執(zhí)行元件的情況下可以進(jìn)一步降低靜電執(zhí)行元件的耗電。靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選在俯視情況下觀察，第 一導(dǎo)電體層與駐極體膜的表面的凸?fàn)畈糠中纬蔀閷?shí)質(zhì)上相同的形狀。如果 這樣構(gòu)成，則可以容易地同時(shí)加工第一導(dǎo)電體層與駐極體膜表面的凸?fàn)畈?分。 ，
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選該靜電動(dòng)作裝置還包括 第一絕緣膜，其至少形成于駐極體膜的與第一電極對(duì)置的表面上，抑制電 荷從駐極體膜的表面上流出。如果這樣構(gòu)成，則可以抑制電荷從未形成第 一導(dǎo)電體層的駐極體膜的表面流出，因此在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜電 感應(yīng)型發(fā)電裝置的情況下，可以進(jìn)一步有效地抑制發(fā)電量的減少。再有， 在作為靜電動(dòng)作裝置而采用靜電執(zhí)行元件的情況下，可以進(jìn)一步降低靜電 執(zhí)行元件的耗電。
該情況下，第一絕緣膜還形成在駐極體膜的凸?fàn)畈糠值膫?cè)面。如果這 樣構(gòu)成，則與將第一絕緣膜未形成于駐極體膜的凸?fàn)畈糠值膫?cè)面的情況相 比，可以進(jìn)一步抑制電荷從駐極體膜流出。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一電極包括隔開第一 間隔而設(shè)有多個(gè)的第一電極部分，第一導(dǎo)電體層的寬度比相鄰的第一電極 部分間的第一間隔大。如果這樣構(gòu)成，則可以抑制形成于駐極體膜上的第 一導(dǎo)電體層進(jìn)入相鄰的第一電極間，因此可以抑制第一電極與駐極體膜粘 在一起。由此，可以抑制第一電極與駐極體膜接觸而引起的第一電極所感 應(yīng)出的電荷減少的現(xiàn)象。還有，根據(jù)上述構(gòu)成，可以抑制第一電極與駐極 體膜接觸而引起的駐極體膜被破壞的現(xiàn)象。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一電極部還包含表面 形成有第一電極的第一基板，從駐極體膜的凹狀部分的表面到第一導(dǎo)電體 層的第一電極側(cè)的表面為止的高度，比形成于第一基板上的第一電極的厚 度大。如果這樣構(gòu)成，則駐極體膜的凸?fàn)畈糠峙c第一導(dǎo)電體層可以作為隔 離器發(fā)揮作用，因此可以抑制第一電極與駐極體膜粘在一起。由此，可以 抑制第一電極與駐極體膜接觸而引起的第一電極所感應(yīng)出的電荷減少的 現(xiàn)象。還有，根據(jù)上述構(gòu)成，可以抑制第一電極與駐極體膜接觸而引起的 駐極體膜被破壞的現(xiàn)象。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一電極部還包括表面
8形成有第一電極的第一基板，形成于駐極體膜上的第一導(dǎo)電體層的厚度比 形成于第一基板上的第一電極的厚度大。如果這樣構(gòu)成，則與從駐極體膜 的凹狀部分的表面到第一導(dǎo)電體層的第一電極側(cè)的表面為止的高度比形 成于第一基板上的第一電極的厚度大的情況不同，可以進(jìn)一步抑制第一電 極與駐極體膜粘在一起。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一電極部還包括表面 形成有第一電極的第一基板，第一基板與第一電極之間形成有第二絕緣 膜。如果這樣構(gòu)成，則因?yàn)榈谝浑姌O與第一基板被分離開，故可以由導(dǎo)電 體形成第一基板。
該情況下，第二絕緣膜可以形成為覆蓋第一基板的表面。
在上述第一基板與第一電極之間形成有第二絕緣膜的靜電動(dòng)作裝置 中，在俯視情況下，第二絕緣膜也可以具有與第一電極相同的形狀。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一導(dǎo)電體層接地。如 果這樣構(gòu)成，則第一導(dǎo)電體層的電位被固定，因此可以穩(wěn)定駐極體膜的表 面上的電場(chǎng)的強(qiáng)弱。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第一導(dǎo)電體層被施加規(guī) 定的電壓。如果這樣構(gòu)成，則通過施加第一導(dǎo)電體層的電位與駐極體膜的 表面電位正負(fù)相反的電壓，從而可以容易地增大駐極體膜表面上的電場(chǎng)的 強(qiáng)弱。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選駐極體膜的表面的凸?fàn)?部分與第一導(dǎo)電體層之間形成有第三絕緣膜。如果這樣構(gòu)成，則可以通過 第三絕緣膜來分離駐極體膜與第一導(dǎo)電體層，因此可以進(jìn)一步抑制電荷從 駐極體膜流出到第一導(dǎo)電體層。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第二電極部包括表面形 成有駐極體膜的導(dǎo)電性的第二基板。如果這樣構(gòu)成，則通過連接第一電極 與第二基板，從而可以容易地在第一電極與第二基板之間引起靜電感應(yīng)。
該情況下，優(yōu)選第一電極與第二基板經(jīng)由橋式整流電路而連接。如果 這樣構(gòu)成，則可以容易地通過橋式整流電流將第一電極蓄積的電荷的變化 量作為電流取出。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選駐極體膜構(gòu)成為包括第一駐極體膜；和形成在第一駐極體膜的表面上的第二駐極體膜。如果這 樣構(gòu)成，則例如通過將蓄積電荷的部分的作為第一駐極體膜，利用熱氧化 來形成第一駐極體膜，從而可以容易地形成適于蓄積電荷的駐極體膜。再 有，通過采用等離子體CVD來形成第二駐極體膜，從而可以加快駐極體 膜的形成速度。由此，可以構(gòu)成適于蓄積電荷且形成速度快的駐極體膜。
在上述第一方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，優(yōu)選第二電極部包括表面 形成有駐極體膜的絕緣性的第三基板；和形成于第三基板與駐極體膜之間
的第二導(dǎo)電體層。如果這樣構(gòu)成，則通過連接第一電極與第二導(dǎo)電體層，
從而可以在第一電極與第二導(dǎo)電體層之間容易地引起靜電感應(yīng)。 該情況下，第二導(dǎo)電體層也可以形成為覆蓋第三基板的表面。 在上述第二電極部包含第三基板與第二導(dǎo)電體層的靜電動(dòng)作裝置中，
在俯視情況下，所述第二導(dǎo)電體層也可以形成為具有與第一導(dǎo)電體層相同
的形狀。
在上述第二電極部包含第三基板與第二導(dǎo)電體層的靜電動(dòng)作裝置中， 優(yōu)選第一電極與第二導(dǎo)電體層經(jīng)由橋式整流電路而連接。如果這樣構(gòu)成， 則可以容易地通過橋式整流電流將第一電極蓄積的電荷的變化量作為電 流取出。
本發(fā)明的第二方面涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置，具備第一電極部， 其包括第一電極；和第二電極部，其設(shè)置為與第一電極部間隔規(guī)定的距離 對(duì)置，并且包括能夠蓄積電荷的駐極體膜、以及形成于駐極體膜的上表面 的規(guī)定區(qū)域上的第一導(dǎo)電體層。
在該第二方面涉及的靜電動(dòng)作裝置中，通過在駐極體膜的上面的規(guī)定 區(qū)域上形成第一導(dǎo)電體層，從而利用第一導(dǎo)電體層來遮蔽駐極體膜所蓄積 的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，因此可以對(duì)駐極體膜的表面上的電場(chǎng)的強(qiáng)度賦予強(qiáng) 弱。由此，與將駐極體膜加工為例如梳齒狀或細(xì)長(zhǎng)條狀的情況不同，因?yàn)?駐極體膜的橫截面不會(huì)增大，故可以抑制電荷從駐極體膜流出。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。 圖2是沿圖1的100-100線的剖視圖。圖3是沿圖1的200-200線的剖視圖。
圖4是示意性地表示本發(fā)明第一實(shí)施方式以及比較例1涉及的靜電感
應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部表面的電位的圖。
圖5是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的發(fā)
電動(dòng)作的剖視圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。 圖7是本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。 圖8是本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。 圖9是本發(fā)明第五實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。 圖10是沿圖9的300-300線的剖視圖。
圖11是本發(fā)明第六實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的剖視圖。
圖12是為了測(cè)量形成于硅基板上的梳齒狀的駐極體膜表面的電位而 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的樣品的剖視圖。
圖13是為了測(cè)量在駐極體膜上形成了梳齒狀的導(dǎo)電體層時(shí)的駐極體 膜表面的電位而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)的樣品的剖視圖。
圖14是表示梳齒狀的導(dǎo)電體層的梳齒的寬度、駐極體膜表面的凸?fàn)?部分的厚度和駐極體膜的表面電位的關(guān)系的圖。
圖15是表示駐極體膜的表面電位的時(shí)效變化的圖。
圖16是表示駐極體膜的表面電位的時(shí)效變化的圖。
圖17是測(cè)量在駐極體膜的表面上未設(shè)置凸部時(shí)的駐極體膜表面的電 位的變化用的實(shí)驗(yàn)的樣品的剖視圖。
圖18是測(cè)量在駐極體膜的表面上設(shè)置了凸部時(shí)的駐極體膜表面的電 位的變化用的實(shí)驗(yàn)的樣品的剖視圖。
圖19是測(cè)量在駐極體膜的表面上設(shè)置了凸部時(shí)的駐極體膜表面的電 位的變化用的實(shí)驗(yàn)的樣品的剖視圖。
圖20是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感 應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部的剖視圖。
圖21是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感 應(yīng)型發(fā)電裝置的可動(dòng)電極部的剖視圖。
圖22是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的可動(dòng)電極部的剖視圖。
圖23是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感 應(yīng)型發(fā)電裝置的可動(dòng)電極部的剖視圖。
圖24是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感 應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部的剖視圖。
圖25是本發(fā)明第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例涉及的靜電感
應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 (第一實(shí)施方式)
參照?qǐng)D1 圖4，對(duì)第一實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1的結(jié)
構(gòu)進(jìn)行說明。其中，在本實(shí)施方式中對(duì)將本發(fā)明應(yīng)用于作為靜電動(dòng)作裝置 的一例的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1的情況進(jìn)行說明。
如圖1所示，該第一實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1配置為
固定電極部10與可動(dòng)電極部20對(duì)置。其中，固定電極部10與可動(dòng)電極 部20分別是本發(fā)明的"第二電極部"與"第一電極部"的一例。再有，
靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1包括用于對(duì)所發(fā)出的電力進(jìn)行整流的橋式整流電
路2;用于改變直流電流的電壓的DC-DC變換器3。還有，DC-DC變換 器3上連接有由靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1所發(fā)出的電力來驅(qū)動(dòng)的負(fù)載4。進(jìn) 而，DC-DC變換器3與負(fù)載4分別接地。
在此，在第一實(shí)施方式中，如圖1所示，在由具有約50nm 約1000nm 厚度的鋁構(gòu)成的固定基板11的表面上，形成有由具有約0.1)um 約lOOpm 厚度的以聚四氟乙烯(PTFE)為代表的氟系樹脂或硅氧化膜構(gòu)成的駐極體 膜12。其中，固定基板11是本發(fā)明的"第二基板"的一例。再有，在駐 極體膜12的上表面上形成有具有約50nm 約lOOOnm厚度的導(dǎo)電體層13. 其中，導(dǎo)電體層13是本發(fā)明的"第一導(dǎo)電體層"的一例。在此，在第一 實(shí)施方式中，駐極體膜12的形成導(dǎo)電體層13的區(qū)域的表面形成為凸?fàn)睢?還有，在第一實(shí)施方式中，導(dǎo)電體層13接地。另外，如圖2所示，導(dǎo)電 體層13形成為梳齒狀，梳齒的齒部分的寬度W1、和齒與齒之間的間隔W2分別約為lmm。在此，在第一實(shí)施方式中，駐極體膜12表面的凸?fàn)?部分和導(dǎo)電體層13俯視地看形成為相同的梳齒狀。另外，只要駐極體膜 12表面的凸?fàn)畈糠?凸部121)和導(dǎo)電體層13俯視地看實(shí)質(zhì)上為相同形 狀即可，以便可以分離駐極體膜12表面的凹狀部分(凹部122)與導(dǎo)電體 層13。例如，如駐極體膜12的凸部121與導(dǎo)電體層13形成為從導(dǎo)電體層 13的上表面向基板11擴(kuò)展為錐狀的情況那樣，在俯視觀察凸部121與導(dǎo) 電體層13的情況下，也可以使凸部121形成得較大。此外，也可以使駐 極體膜12表面的凸?fàn)畈糠?凸部121)與導(dǎo)電體層13形成為長(zhǎng)方形狀。 進(jìn)而，通過利用電暈放電向整個(gè)面注入負(fù)電荷，從而電荷均勻地分布，駐 極體膜12表面的凹部122被調(diào)整為約-20V 約-2000V的電位。
再有，如圖1所示，在由具有約300nm 約100(Him厚度的絕緣性玻 璃構(gòu)成的可動(dòng)基板21的下表面上，形成由具有約50nm 約1000nm厚度 的鋁構(gòu)成的可動(dòng)電極22。其中，可動(dòng)基板21是本發(fā)明的"第一基板"的 一例。另外，如圖3所示，可動(dòng)電極22形成為梳齒狀，梳齒的齒部分的 寬度W3和齒與齒之間的間隔W4分別約為lmm。該可動(dòng)電極22是本發(fā) 明的"第一電極"的一例，可動(dòng)電極22的梳齒的齒部分是本發(fā)明的"第 一電極部分"的一例。在此，在第一實(shí)施方式中固定基板11與可動(dòng)電極 22經(jīng)由橋式整流電路2而連接在一起。
還有，如圖1所示，導(dǎo)電體層13與可動(dòng)電極22在未向靜電感應(yīng)型發(fā) 電裝置1上施加振動(dòng)的狀態(tài)下配置為互相不對(duì)置。
進(jìn)而，圖4所示的實(shí)線a在第一實(shí)施方式中表示從可動(dòng)電極22側(cè)觀察 固定電極部10時(shí)的固定電極部10表面的電位，橫軸表示固定電極部10 表面的區(qū)域(駐極體膜12露出的區(qū)域以及形成有導(dǎo)電體層13的區(qū)域)， 縱軸表示各區(qū)域表面的電位。
如圖4所示，固定電極部10的表面交替地存在著駐極體膜12露出的 區(qū)域和形成有導(dǎo)電體層13的區(qū)域，在駐極體膜12露出的區(qū)域和形成有導(dǎo) 電體層13的區(qū)域之中，駐極體膜12露出的區(qū)域的表面電位較高。再有， 如圖4的實(shí)線a所示，在第一實(shí)施方式中駐極體膜12露出的區(qū)域和形成 有導(dǎo)電體層13的區(qū)域的邊界的電位變化急劇。還有，圖4所示的虛線b 示意性地表示以下情況，即取代采用第一實(shí)施方式的導(dǎo)電體層13，作為
13比較例1，通過形成為不對(duì)駐極體膜12的與導(dǎo)電體層13對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行 駐極體化，從而生成僅局部地被駐極體化的膜，測(cè)量表面的電位的情況。 在該比較例1涉及的局部地駐極體化的膜中，駐極體化后的區(qū)域內(nèi)蓄積的 電荷向未被駐極體化的非駐極體區(qū)域流出，由此如圖4所示，駐極體化后
的區(qū)域和非駐極體區(qū)域的邊界的電位變化與實(shí)線a所示的第一實(shí)施方式的
電位變化相比變得緩慢。
接著，利用圖1及圖5，對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)
電裝置1的發(fā)電動(dòng)作進(jìn)行說明。
如圖1所示，在未給靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1施加振動(dòng)的情況下，配置
為駐極體膜12的表面和可動(dòng)電極22隔著規(guī)定間隔對(duì)置。在此，駐極體膜 12的表面被調(diào)整為負(fù)的電位(約-20V 約-2000V)，因此可動(dòng)電極22通 過靜電感應(yīng)而被感應(yīng)正電荷。
接著，如圖5所示，在靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置1上施加水平方向(X方 向)的振動(dòng)，可動(dòng)電極22沿X方向移動(dòng)，由此可動(dòng)電極22移動(dòng)到與導(dǎo)電 體層13對(duì)置的位置。由此，因?yàn)榕c可動(dòng)電極22對(duì)應(yīng)的電位從駐極體膜12 的電位(約-20V 約-2000V)向?qū)щ婓w層13的電位(接地)變化，所以 可動(dòng)電極22因靜電感應(yīng)而感應(yīng)出的電荷的量變化。該電荷的變化量成為 電流，經(jīng)由橋式整流電路2及DC-DC變換器3而向負(fù)載4輸出?；谡?動(dòng)，可動(dòng)電極部20重復(fù)圖1所示的狀態(tài)、圖5所示的狀態(tài)和未圖示的可 動(dòng)電極部20沿與X方向相反的方向移動(dòng)的狀態(tài)，從而繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電。
在第一實(shí)施方式中，如上所述，通過在能蓄積電荷的駐極體膜12的 表面上形成梳齒狀的導(dǎo)電體層13，從而形成于駐極體膜12的表面上的導(dǎo) 電體層13因?yàn)榫哂懈魯嘈罘e于駐極體膜12的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)的作用， 所以在固定電極部10的與可動(dòng)電極部20對(duì)置的表面上，形成導(dǎo)電體層13 的區(qū)域的電場(chǎng)小，駐極體膜12露出的區(qū)域的電場(chǎng)大。這樣，因?yàn)槔缈?以不把駐極體膜12加工為梳齒狀，而是在固定電極部10的表面上制作電 場(chǎng)大的區(qū)域和電場(chǎng)小的區(qū)域，所以與加工(圖案化)駐極體膜12的情況 相比，可以減少電荷從駐極體膜12的端部流出。結(jié)果，可以抑制發(fā)電量 的減少。另外，通過加工駐極體膜12而蓄積的電荷減少這一點(diǎn)，已經(jīng)通 過后述的本申請(qǐng)的發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)而被確認(rèn)了。再有，在第一實(shí)施方式中，若使電荷均勻地分布在駐極體膜12的表 面上，則不會(huì)如被局部駐極體化的膜那樣，因電荷從駐極體化后的區(qū)域流 出到未被駐極體化的區(qū)域，導(dǎo)致駐極體化后的區(qū)域的電位與未被駐極體化 的區(qū)域的電位之差的減少。由此，因?yàn)榭梢砸种婆c駐極體膜12對(duì)置的可 動(dòng)電極22所感應(yīng)出的電荷的變化量減少，所以可以抑制發(fā)電量的減少。
還有，在第一實(shí)施方式中，如上所述，通過將駐極體膜12的形成導(dǎo) 電體層13的表面的區(qū)域形成為凸?fàn)?，從而可以分離蓄積電荷的駐極體膜 12的表面的凹部122與導(dǎo)電體層13，因此可以抑制駐極體膜12所蓄積的 電荷向?qū)щ婓w層13流出。由此，可以進(jìn)一步抑制發(fā)電量的減少。
進(jìn)而，在第一實(shí)施方式中，通過將駐極體膜12的凸?fàn)畈糠?凸部121) 和導(dǎo)電體層13俯視觀察形成為相同的形狀，從而可以容易地同時(shí)加工凸 部121和導(dǎo)電體層13。
另外，在第一實(shí)施方式中，如上所述，通過將導(dǎo)電體層13接地，從 而可以固定導(dǎo)電體層13的電位，因此可以穩(wěn)定駐極體膜12的表面上的電 場(chǎng)的強(qiáng)弱。
此外，在第一實(shí)施方式中，如上所述，固定基板ll為導(dǎo)電性的，由此 通過連接可動(dòng)電極22與固定基板11，從而在可動(dòng)電極22與固定基板11 之間可以容易地引起靜電感應(yīng)。
再有，在第一實(shí)施方式中，如上所述，通過經(jīng)由橋式整流電路2來連 接可動(dòng)電極22與固定基板11，從而可以容易地通過橋式整流電路2將蓄 積于可動(dòng)電極22的電荷的變化量作為電流取出。
(第二實(shí)施方式)
參照?qǐng)D6，對(duì)在該第二實(shí)施方式中與上述第一實(shí)施方式不同的靜電感 應(yīng)型發(fā)電裝置la進(jìn)行說明，其中將導(dǎo)電體層13調(diào)整為規(guī)定的正電位，而 不是將導(dǎo)電體層13接地。
在該第二實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置la中，如圖6所示，在 固定電極部10a內(nèi)通過施加約1V 約10V的電壓14，從而導(dǎo)電體層13 被調(diào)整為符號(hào)與駐極體膜12的電位(約-20V 約-2000V)相反的電位(約 1V 約IOV)。其中，固定電極部10a是本發(fā)明的"第二電極部"的一例。該第二實(shí)施方式的其他構(gòu)成與上述第一實(shí)施方式相同。
在第二實(shí)施方式中，如上所述，通過將導(dǎo)電體層13調(diào)整為符號(hào)與駐 極體膜12相反的電位，從而與將導(dǎo)電體層13接地的情況相比，從而駐極
體膜12的表面的電位(約-20V 約-2000V)和導(dǎo)電體層13的電位差變大， 因此因靜電感應(yīng)而在可動(dòng)電極22感應(yīng)出的電荷的變化量與導(dǎo)電體層13接 地的情況相比增大。由此，可以增大發(fā)電量。
另外，第二實(shí)施方式的其他效果與上述第一實(shí)施方式相同。
(第三實(shí)施方式)
參照?qǐng)D7，對(duì)該第三實(shí)施方式中與上述第一實(shí)施方式不同的靜電感應(yīng) 型發(fā)電裝置lb進(jìn)行說明，其中將導(dǎo)電體層13a的寬度W5設(shè)置得比可動(dòng) 電極22間的間隔W6大。
艮口，在該第三實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置lb中，如圖7所 示，在固定電極部10b內(nèi)，導(dǎo)電體層13a的梳齒狀的齒部分的寬度W5(約 Umm)形成為比梳齒狀的可動(dòng)電極22的齒與齒之間的間隔W6 (約 0.9mm)大。其中，固定電極部10b是本發(fā)明的"第二電極部"的一例。 再有，導(dǎo)電體層13a是本發(fā)明的"第一導(dǎo)電體層"的一例。
該第三實(shí)施方式的其他構(gòu)成與上述第一實(shí)施方式同樣。
在第三實(shí)施方式中，如上所述，通過將導(dǎo)電體層13a的梳齒狀的齒部 分的寬度W5形成為比梳齒狀的可動(dòng)電極22的齒與齒之間的間隔W6大， 從而可以抑制形成于駐極體膜12a上的導(dǎo)電體層13a進(jìn)入相鄰的可動(dòng)電極 22之間，因此可以抑制可動(dòng)電極22與駐極體膜12a粘在一起。由此，可 以抑制可動(dòng)電極22與駐極體膜12a接觸引起的可動(dòng)電極22所感應(yīng)出的電 荷減少的現(xiàn)象。再有，根據(jù)上述構(gòu)成，可以抑制可動(dòng)電極22與駐極體膜 12a接觸引起的駐極體膜12a被破壞的現(xiàn)象。
另外，第三實(shí)施方式的其他效果與上述第一實(shí)施方式相同。
(第四實(shí)施方式)
參照?qǐng)D8,對(duì)該第四實(shí)施方式中與上述第一實(shí)施方式不同的靜電感應(yīng) 型發(fā)電裝置lc進(jìn)行說明，其中將從駐極體膜12的凹狀部分到導(dǎo)電體層13b的可動(dòng)電極22側(cè)的表面為止的厚度tl設(shè)置得比可動(dòng)電極22的厚度t2大。 艮P，在該第四實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置lc中，如圖8所示， 在固定電極部10c內(nèi)，從駐極體膜12的凹狀部分到導(dǎo)電體層13b的可動(dòng) 電極22側(cè)的表面為止的厚度tl形成為比形成于可動(dòng)基板21的下表面上的 可動(dòng)電極22的厚度t2大。其中，固定電極部10c是本發(fā)明的"第二電極 部"的一例。另夕卜，也可以將導(dǎo)電體層13b的厚度形成得比形成于可動(dòng)基 板21的下表面上的可動(dòng)電極22的厚度t2大。該第四實(shí)施方式的其他構(gòu)成 與上述第一實(shí)施方式相同。
在第四實(shí)施方式中，如上所述，通過將將從駐極體膜12的凹狀部分 到導(dǎo)電體層13b的可動(dòng)電極22側(cè)的表面為止的厚度tl設(shè)置得比形成于可 動(dòng)基板21的下表面上的可動(dòng)電極22的厚度t2大，從而駐極體膜12的凸 狀部分與導(dǎo)電體層13b作為隔離物起作用，因此可以抑制可動(dòng)電極22與 駐極體膜12粘在一起。由此，可以抑制可動(dòng)電極22與駐極體膜12接觸 而引起的可動(dòng)電極22所感應(yīng)出的電荷減少的現(xiàn)象。再有，根據(jù)上述構(gòu)成， 可以抑制可動(dòng)電極22與駐極體膜12接觸而引起的駐極體膜12被破壞的 現(xiàn)象。還有，通過將導(dǎo)電體層13b的厚度形成為比形成于可動(dòng)基板21的 下表面上的可動(dòng)電極22的厚度t2大，從而可以抑制可動(dòng)電極22與駐極體 膜12粘在一起。
另外，第四實(shí)施方式的其他效果與上述第一實(shí)施方式相同。
(第五實(shí)施方式)
參照?qǐng)D9及圖10，對(duì)該第五實(shí)施方式中與上述第一實(shí)施方式不同的靜 電感應(yīng)型發(fā)電裝置ld進(jìn)行說明，其中在可動(dòng)基板21的下表面上形成有兩 個(gè)梳齒狀的可動(dòng)電極22a及22b。
在該第五實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置ld中，如圖IO所示， 在可動(dòng)電極部20a內(nèi)，在可動(dòng)基板21的下表面上，配置為梳齒狀的可 動(dòng)電極22a與可動(dòng)電極22b互相對(duì)置并且彼此的齒與齒交替組合。其中， 可動(dòng)電極部20a是本發(fā)明的"第一電極部"的一例。再有，可動(dòng)電極22a 與22b是本發(fā)明的"第一電極"的一例。另外，可動(dòng)電極22a與可動(dòng)電極 22b隔著約3(Him的間隔配置。還有，如圖9所示，可動(dòng)電極22a及可動(dòng)
17電極22b分別和單獨(dú)的橋式整流電路2a及橋式整流電路2b連接。此外， 橋式整流電路2a及橋式整流電路2b分別與單獨(dú)的DC-DC變換器3a及 DC-DC變換器3b連接。進(jìn)而，DC-DC變換器3a及DC-DC變換器3b與 由靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置ld發(fā)出的電力來驅(qū)動(dòng)的共用負(fù)載4連接。該第五 實(shí)施方式的其他構(gòu)成與上述第一實(shí)施方式相同。
在第五實(shí)施方式中，如上所述，通過在可動(dòng)基板21的下表面上形成 兩個(gè)電極、即梳齒狀的可動(dòng)電極22a及可動(dòng)電極22b，從而與駐極體膜12 對(duì)置的可動(dòng)電極22a通過駐極體膜12所蓄積的電荷產(chǎn)生的靜電感應(yīng)來感 應(yīng)電荷，并且與導(dǎo)電體層13對(duì)置的可動(dòng)電極22b能夠?qū)⑴c駐極體膜12對(duì) 置時(shí)感應(yīng)出的電荷和與導(dǎo)電體層13對(duì)置時(shí)感應(yīng)出的電荷的電荷變化量作 為電流輸出，因此以一次振動(dòng)就可以同時(shí)進(jìn)行利用靜電感應(yīng)的電荷的感應(yīng) 和電流的輸出。結(jié)果，與在可動(dòng)基板21上形成一個(gè)可動(dòng)電極22的上述第 一實(shí)施方式相比，可以進(jìn)一步增加發(fā)電量。再有，通過使梳齒狀的導(dǎo)電體 層13的齒部分的寬度Wl形成得比梳齒狀的可動(dòng)電極22a與可動(dòng)電極22b 的齒與齒之間的間隔W7大，從而可以抑制形成于駐極體膜12上的導(dǎo)電 體層13進(jìn)入相鄰的可動(dòng)電極22a與可動(dòng)電極22b之間，因此可以抑制可 動(dòng)電極22a及可動(dòng)電極22b與駐極體膜12粘在一起。由此，可以抑制可 動(dòng)電極22a及可動(dòng)電極22b與駐極體膜12接觸而引起的可動(dòng)電極22a及 可動(dòng)電極22b所感應(yīng)出的電荷減少的現(xiàn)象。再有，根據(jù)上述構(gòu)成，能夠抑 制可動(dòng)電極22a及可動(dòng)電極22b與駐極體膜12接觸而引起的駐極體膜12 被破壞的現(xiàn)象。
另外，第五實(shí)施方式的其他效果與上述第一實(shí)施方式相同。
(第六實(shí)施方式)
圖11是本發(fā)明第六實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極 部的剖視圖。參照?qǐng)D11，對(duì)該第六實(shí)施方式中與上述第一實(shí)施方式不同的 靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部30進(jìn)行說明，其中通過層疊由Si02構(gòu) 成的膜來形成駐極體膜。
在該第六實(shí)施方式涉及的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置的固定電極部30中， 如圖11所示，在由通過熱氧化而形成的Si02構(gòu)成的駐極體膜31的表面上，有凸部32a且由Si02構(gòu)成的駐極體膜32。其 中固定電極部30是本發(fā)明的"第二電極部"的一例。再有，駐極體膜31 及駐極體膜32分別是本發(fā)明的"第一駐極體膜"及"第二駐極體膜"的 一例。還有，在駐極體膜32 (凸部32a)的表面上形成有導(dǎo)電體層33。其 中，導(dǎo)電體層33是本發(fā)明的"第一導(dǎo)電體層"的一例。在此，在第六實(shí) 施方式中，在駐極體膜32表面上的未形成導(dǎo)電體層33的表面上、導(dǎo)電體 層33的側(cè)面上以及導(dǎo)電體層33的上表面上形成有由具有約10nm 約 1000nm厚度的MSQ (甲基倍半硅氧烷)膜構(gòu)成的抑制電荷流出膜34。其 中抑制電荷流出膜34為本發(fā)明的"第一絕緣膜"的一例。再有，駐極體 膜32的凸部32a是在以蝕刻方式形成導(dǎo)電體層33時(shí)通過將駐極體膜32 的表面蝕刻為凹凸?fàn)疃纬傻摹Ｆ渲?，凸?2a具有約lnm 約5000nm 的厚度t3。再有，凸部32a具有作為對(duì)駐極體膜31及32與導(dǎo)電體層33 之間進(jìn)行絕緣的絕緣膜的功能。
在第六實(shí)施方式中，如上所述，通過層疊基于熱氧化形成的駐極體膜 31和基于等離子體CVD形成的駐極體膜32，從而基于熱氧化形成的由 Si02構(gòu)成的駐極體膜31與基于等離子體CVD形成的由Si02構(gòu)成的駐極 體膜32相比，可以更容易地產(chǎn)生作為駐極體膜的品質(zhì)優(yōu)良的特征，并且 通過基于等離子體CVD形成絕緣部(凸部32a)，從而可以快速進(jìn)行成膜。
再有，在第六實(shí)施方式中，如上所述，通過在駐極體膜32的與可動(dòng) 電極22對(duì)置的表面上和凸部32a的側(cè)面上形成抑制電荷流出膜34，從而 可以容易地抑制電荷從駐極體膜32的表面流出。
(實(shí)驗(yàn)1)
接著，參照?qǐng)D12 圖16，針對(duì)為了對(duì)在駐極體膜的表面上形成了導(dǎo) 電體層時(shí)以及將駐極體膜加工為梳齒狀時(shí)駐極體膜表面的電位進(jìn)行比較 而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)l進(jìn)行說明。在該實(shí)驗(yàn)1中，如圖12所示，準(zhǔn)備以下樣品 在硅基板41上形成由具有l(wèi)pm厚度的硅氧化膜構(gòu)成的駐極體膜42，加工 為梳齒狀后，對(duì)駐極體膜42進(jìn)行10000V的電暈放電(比較例2)。再有， 如圖13所示，準(zhǔn)備與第一實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的樣品在硅基板51上形成具有 lpm厚度的駐極體膜52，對(duì)駐極體膜52進(jìn)行10000V的電暈放電后，將
19具有0.3)am厚度的導(dǎo)電體層53形成為梳齒狀。其中，導(dǎo)電體層53俯視觀 察形成為梳齒狀，形成有導(dǎo)電體層53的區(qū)域的駐極體膜52的表面形成為 凸?fàn)?凸部521)。再有，在駐極體膜52與導(dǎo)電體層53的表面上形成有由 MSQ構(gòu)成的抑制電荷流出膜54。還有，準(zhǔn)備凸部521的厚度t4為Opm(無 凸部)及1.4pm的兩種樣品。在該實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量使梳齒狀的駐極體膜42 及梳齒狀的導(dǎo)電體層53的齒部分的寬度W8變化時(shí)的、駐極體膜42及駐 極體膜52的表面的電位。另外，在圖13所示的第一實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的樣品 中，將導(dǎo)電體層53暫時(shí)接地后測(cè)量駐極體膜52的表面的電位。
在圖14中示出測(cè)量圖12及圖13所示的樣品的駐極體膜42及駐極體 膜52的表面的電位后的結(jié)果?？v軸表示駐極體膜42及駐極體膜52的表 面的電位的絕對(duì)值。再有，橫軸表示梳齒狀的駐極體膜42及梳齒狀的導(dǎo) 電體層53的齒部分的寬度(電極寬度)W8。如圖14所示，可知在導(dǎo) 電體層53的電極寬度W8為O.lmm時(shí)以及為lmm時(shí)，任一個(gè)樣品均在電 極寬度W8為lmm時(shí)表面電位高。再有，還可以明白駐極體膜42被圖 案加工為梳齒狀的比較例2的表面電位比駐極體膜52未被圖案加工的圖 13所示的樣品的表面電位小。這是因?yàn)樵诩庸槭猃X狀的駐極體膜42 中，駐極體膜42的端面的面積比駐極體膜52的端面面積大，因此電荷從 該端面流出而導(dǎo)致表面的電位減小。由此，可以確認(rèn)在對(duì)駐極體膜進(jìn)行 圖案加工的情況下，與未進(jìn)行圖案加工的情況相比表面電位減小。
再有，可知在圖13所示的駐極體膜52的凸部521的厚度t4為0pm (無凸部)及1.4pm的情況下，在任意一種電極寬度的樣品中都是0iam(無 凸部)時(shí)的表面電位高。這是因?yàn)樵谕ㄟ^電暈放電向駐極體膜52注入 了電荷之際，未設(shè)置凸部的形狀的樣品可以有效地被注入，表面電位升高。 但是，如后所述，可以確認(rèn)若從電暈放電開始經(jīng)過了規(guī)定的時(shí)間，則設(shè) 置凸部的情況下表面電位升高。
還有，圖15中示出圖13所示的樣品的表面電位的時(shí)效變化?？v軸表 示駐極體膜52的表面的電位的絕對(duì)值。再有，橫軸表示時(shí)間(日)。如圖 15所示，可知在凸部521的厚度t4為0pm (無凸部)及1.4)am的情況 下，隨著時(shí)間的經(jīng)過，表面電位均減小。凸部521的厚度t4為O)am (無 凸部)的情況下，表面電位在第1天 第2天大幅度減少，第2天以后緩慢地減少。再有，在凸部521的厚度t4為1.4pm的情況下，表面電位緩 慢地減少。在第1天，凸部521的厚度t4為0pm (無凸部)時(shí)的表面電 位要比凸部521的厚度t4為1.4)Lim時(shí)的表面電位高。另一方面，在第2 天以后，凸部521的厚度t4為1.4pm時(shí)的表面電位較高。由此，可以確 認(rèn)在從電暈放電開始到第2天以后，通過駐極體膜52的凸部521可以 抑制電荷從駐極體膜52的表面流向?qū)щ婓w層53。
進(jìn)而，圖16示出圖13所示的樣品的表面電位的時(shí)效變化?？v軸表示 將向駐極體膜52注入了電荷時(shí)的電荷量設(shè)為1的情況下駐極體膜52的表 面電位的變化。其中，橫軸表示時(shí)間(日)。如圖16所示，可知凸部521 的厚度t4為0pim (無凸部)的表面電位的變化與厚度t4為1.4pm時(shí)相比， 變化量較小。由此，可以確認(rèn)設(shè)置凸部521的樣品可以抑制電荷從駐極 體膜52流出。
(實(shí)驗(yàn)2)
接著，參照?qǐng)D17 圖19，針對(duì)為了對(duì)在導(dǎo)電體層62與駐極體膜61b 及61c之間設(shè)置凸部611b及611c的情況與未設(shè)置凸部的情況下的駐極體 膜61a 61c的表面的電位進(jìn)行比較而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行說明。在該實(shí)驗(yàn)2 中，準(zhǔn)備了三個(gè)樣品。如圖17所示，樣品1是在駐極體膜61a的表面上 形成導(dǎo)電體層62，在駐極體膜61a的表面上未形成導(dǎo)電體層62的表面上、 導(dǎo)電體層62的側(cè)面上以及導(dǎo)電體層62的上表面上形成了抑制電荷流出膜 63。再有，如圖18所示，樣品2是在駐極體膜61b的表面上形成導(dǎo)電體 層62，并且在以蝕刻方式形成導(dǎo)電體層62時(shí)通過也蝕刻駐極體膜61b的 表面的一部分而形成駐極體膜61b的表面的凸部611b。其中，凸部611b 具有l(wèi)pm的厚度t5且具有作為絕緣部的功能。再有，在駐極體膜61b的 表面上的未形成導(dǎo)電體層62的表面上、導(dǎo)電體層62的側(cè)面上以及導(dǎo)電體 層62的上表面上形成了抑制電荷流出膜63。進(jìn)而，如圖19所示，樣品3 是將樣品2的具有l(wèi)jim厚度t5的凸部611b作為具有2!iim厚度t6的凸部 611c的樣品。
通過對(duì)樣品1 樣品3進(jìn)行10000V的電暈放電，從而使駐極體膜61a 61c駐極體化。然后，將導(dǎo)電體層62接地。在以下的表l中示出導(dǎo)電體層62接地前后的駐極體膜61a 61c的表面電位的比較。
樣品1樣品2樣品3
變化率 (接地后/接地前X100)約61.1%約94.1%約99.3%
在上述表1中，以百分率(接地后的表面電位/接地前的表面電位x 100)來表示將導(dǎo)電體層62接地前后的駐極體膜61a 61c的表面電位的 變化率。如表1所示，可以確認(rèn)在樣品1中，接地前后的變化率約為61.1%， 駐極體膜61a的表面電位在導(dǎo)電體層62接地前后減少約40。/。。再有，可 以確認(rèn)在樣品2中，接地前后的變化率約為94.1%，駐極體膜61b的表 面電位在導(dǎo)電體層62接地前后減少約6%。還有，可以確認(rèn)在樣品3中， 接地前后的變化率約為99.3%,駐極體膜61c的表面電位在導(dǎo)電體層62 接地前后減少約0.7%。結(jié)果可以確認(rèn)在導(dǎo)電體層62與駐極體膜61b及 61c之間設(shè)置了凸部611b及611c的情況下，能夠抑制駐極體膜61b及61c 的表面電位在導(dǎo)電體層62接地之后減小的現(xiàn)象。再有，可以確認(rèn)凸部 的厚度越大，抑制表面電位減小的效果越大。還有，在將導(dǎo)電體層62接 地而利用為發(fā)電裝置的電極的情況下，導(dǎo)電體層62的凸部的厚度越大， 駐極體膜的表面電位的降低量越小，因此可以長(zhǎng)時(shí)間恒定地維持駐極體膜 的表面電位。由此，能夠延長(zhǎng)發(fā)電裝置的壽命。
另外，本次公開的實(shí)施方式在所有方面都應(yīng)認(rèn)為是例示，而不是限制。 本發(fā)明的范圍是通過技術(shù)方案來示出，而不是通過上述實(shí)施方式的說明， 進(jìn)而還包含與技術(shù)方案的范圍均等的含義以及范圍內(nèi)的全部變更。
例如，在上述第一實(shí)施方式中，雖然示出了在駐極體膜12的凸部的 上表面形成導(dǎo)電體層13的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以如圖20所示 的變形例那樣，在駐極體膜12的凸部121與導(dǎo)電體層13之間形成絕緣膜 15。其中，絕緣膜15是本發(fā)明的"第三絕緣膜"的一例。由此，通過與 可動(dòng)電極22對(duì)置，從而借助駐極體膜12的凸部121及絕緣膜15來分離 蓄積有在可動(dòng)電極22引起靜電感應(yīng)的電荷的駐極體膜12的凹部122和導(dǎo) 電體層13，因此可以抑制電荷從駐極體膜12的凹部122流向?qū)щ婓w層13。再有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了在可動(dòng)基 板21的下表面上形成了可動(dòng)電極22的例子，但本發(fā)明不限于此，如圖21
所示的變形例那樣，也可以在可動(dòng)基板21a的下表面內(nèi)嵌入可動(dòng)電極22c。 其中，可動(dòng)基板21a及可動(dòng)電極22c分別是本發(fā)明的"第一基板"及"第 一電極"的一例。由此，可以抑制形成于駐極體膜12上的導(dǎo)電體層13進(jìn) 入相鄰的可動(dòng)電極22c之間，因此可以抑制可動(dòng)電極22c與駐極體膜12 粘在一起。結(jié)果，可以抑制可動(dòng)電極22c與駐極體膜12接觸而引起的可 動(dòng)電極22c所感應(yīng)出的電荷減少的現(xiàn)象。再有，通過上述結(jié)構(gòu)，可以抑制 可動(dòng)電極22c與駐極體膜12接觸而引起的駐極體膜12被破壞的現(xiàn)象。
還有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了在可動(dòng)基 板21的下表面上形成可動(dòng)電極22的例子，但本發(fā)明不限于此，如圖22 所示的變形例那樣，也可以在可動(dòng)基板21的下表面上設(shè)置絕緣膜23，在 該絕緣膜23的下表面上形成可動(dòng)電極22。其中，絕緣膜23是本發(fā)明的"第 二絕緣膜"的一例。由此，因?yàn)榭蓜?dòng)電極22與可動(dòng)基板21不導(dǎo)通，所以 作為可動(dòng)基板21，可以采用由硅或金屬板等構(gòu)成的導(dǎo)電性基板。
另外，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了在可動(dòng)基 板21的下表面上形成可動(dòng)電極22的例子，但本發(fā)明不限于此，如圖23 所示的變形例那樣，也可以在可動(dòng)基板21與可動(dòng)電極22之間設(shè)置絕緣膜 23a。其中，絕緣膜23a是本發(fā)明的"第二絕緣膜"的一例。由此，因?yàn)?可動(dòng)電極22與可動(dòng)基板21不導(dǎo)通，所以可動(dòng)基板21可以采用硅或金屬 板。
此外，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了固定電極 部10構(gòu)成為包括固定基板11、駐極體膜12及導(dǎo)電體層13的例子，但本 發(fā)明不限于此，如圖24所示的變形例那樣，也可以在玻璃等構(gòu)成的固定 基板70的表面上形成導(dǎo)電體層16之后，在導(dǎo)電體層16的表面上形成駐 極體膜12，在駐極體膜12的表面上形成導(dǎo)電體層13。其中，固定基板70 是本發(fā)明的"第三基板"的一例。再有，導(dǎo)電體層16是本發(fā)明的"第二 導(dǎo)電體層"的一例。還有，導(dǎo)電體層16經(jīng)由圖1所示的橋式整流電路2 而與可動(dòng)電極22連接。由此，在導(dǎo)電體層16與可動(dòng)電極22之間容易引 起靜電感應(yīng)。進(jìn)而，在圖24所示的上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式的變形例中， 雖然示出了導(dǎo)電體層16形成于玻璃等構(gòu)成的固定基板70的整個(gè)表面上的 例子，但本發(fā)明不限于此，如圖25所示的變形例那樣，也可以是在剖
視情況下觀察，與駐極體膜12b的凹部對(duì)置且由玻璃等構(gòu)成的固定基板70 的表面上形成導(dǎo)電體層16a之后，在固定基板70及導(dǎo)電體層16a的表面 上形成駐極體膜12b。其中，導(dǎo)電體層16a是本發(fā)明的"第二導(dǎo)電體層"
、再有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了采用由鋁 構(gòu)成的固定基板11、導(dǎo)電體層13及可動(dòng)電極22的例子，但本發(fā)明不限于 此，也可以采用由硅、摻雜后的硅、SiC及金屬構(gòu)成的固定基板ll、導(dǎo)電 體層13以及可動(dòng)電極22。其中，作為金屬，也能采用鈦(Ti)、銅(Cu)、 鎳(Ni)以及鎢(W)等。
還有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了采用玻璃 構(gòu)成的可動(dòng)基板21的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以采用硅、石英、 塑料、聚四氟乙烯(PTFE)為代表的氟系樹脂、金屬板以及SiC構(gòu)成的可 動(dòng)基板21。其中，在作為可動(dòng)基板21而采用硅及金屬板的情況下，如圖 22及圖23所示，需要在可動(dòng)基板21與可動(dòng)電極22之間設(shè)置絕緣膜23 或絕緣膜23a。
另外，在圖24以及圖25所示的變形例中，雖然示出了采用由玻璃構(gòu) 成的固定基板70的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以采用硅、石英、塑 料、聚四氟乙烯(PTFE)為代表的氟系樹脂以及金屬板構(gòu)成的固定基板 70。
此外，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了通過使可 動(dòng)電極部20振動(dòng)而進(jìn)行發(fā)電的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以不使可 動(dòng)電極部20振動(dòng)而使固定電極部IO振動(dòng)來進(jìn)行發(fā)電，還可以通過使可動(dòng) 電極部20及固定電極部10都振動(dòng)來進(jìn)行發(fā)電。
進(jìn)而，在上述第三實(shí)施方式中，雖然示出了導(dǎo)電體層13a的梳齒狀的 齒部分的寬度W5構(gòu)成為比梳齒狀的可動(dòng)電極22的齒與齒之間的間隔W6 大的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以構(gòu)成為梳齒狀的可動(dòng)電極22的 齒部分的寬度比梳齒狀的導(dǎo)電體層Ba的齒與齒之間的寬度大。再有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了通過靜電 感應(yīng)而在可動(dòng)電極22中感應(yīng)出的電荷的變化量作為電流，經(jīng)由橋式整流
電路2及DC-DC變換器3而被輸出到負(fù)載4的例子，但本發(fā)明不限于此， 也可以經(jīng)由橋式整流電路2將電流輸出到負(fù)載4，還可以經(jīng)由DC-DC變 換器3向負(fù)載4輸出電流。
還有，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了導(dǎo)電體層 14接地或者被施加規(guī)定的電壓的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以既不將 導(dǎo)電體層14接地也不施加電壓，而是呈浮置狀態(tài)。
另外，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了采用梳齒 狀的導(dǎo)電體層13及13a、梳齒狀的可動(dòng)電極22、 22a以及22b的例子，但 本發(fā)明不限于此，只要是通過使可動(dòng)電極振動(dòng)從而在可動(dòng)電極的表面所感 應(yīng)出的電荷的量上產(chǎn)生差的形狀即可。
此外，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了采用由聚 四氟乙烯(PTFE)為代表的氟系樹脂或硅氧化膜構(gòu)成的駐極體膜12、 12a 以及12b的例子，但本發(fā)明不限于此，只要是能夠作為駐極體起作用的材 料即可。
進(jìn)而，在上述第一實(shí)施方式 第六實(shí)施方式中，雖然示出了將本發(fā)明 應(yīng)用于作為靜電動(dòng)作裝置的一例的靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置中的情況，但本發(fā) 明不限于此，也可以應(yīng)用于靜電執(zhí)行元件等靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置以外的靜 電動(dòng)作裝置中。
2權(quán)利要求
1、一種靜電動(dòng)作裝置，具備第一電極部(20、20a)，其包括第一電極(22、22a、22b、22c)；和第二電極部(10、10a、10b、10c、30)，其設(shè)置為與所述第一電極部間隔規(guī)定的距離而對(duì)置，并且包括能夠蓄積電荷的駐極體膜(12、12a、12b)、以及形成在所述駐極體膜的上表面的規(guī)定區(qū)域上的第一導(dǎo)電體層(13、13a、13b、33)；所述駐極體膜的形成有所述第一導(dǎo)電體層的區(qū)域的表面形成為凸?fàn)睢?br> 2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 在俯視情況下觀察，所述第一導(dǎo)電體層與所述駐極體膜的表面的凸?fàn)畈糠中纬蔀閷?shí)質(zhì)上相同的形狀。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 該靜電動(dòng)作裝置還具備第一絕緣膜(34)，其至少形成在所述駐極體膜的與所述第一電極對(duì)置的表面上，抑制電荷從所述駐極體膜的表面上流 出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一絕緣膜還形成在所述駐極體膜的凸?fàn)畈糠值膫?cè)面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極包括隔開第一間隔而設(shè)有多個(gè)的第一電極部分，所述第一導(dǎo)電體層的寬度比相鄰的所述第一電極部分間的所述第一間隔大。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極部還包括表面形成有所述第一電極的第一基板(21、21a)，從所述駐極體膜的凹狀部分的表面到所述第一導(dǎo)電體層的所述第一 電極側(cè)的表面為止的高度，比形成在所述第一基板上的所述第一電極的厚 度大。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極部還包括表面形成有所述第一電極的第一基板，所述駐極體膜上形成的所述第一導(dǎo)電體層的厚度比所述第一基板上 形成的所述第一電極的厚度大。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極部還包括表面形成有所述第一電極的第一基板，所述第一基板與所述第一電極之間形成有第二絕緣膜(23、 23a)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第二絕緣膜形成為覆蓋所述第一基板的表面。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 在俯視情況下，所述第二絕緣膜具有與所述第一電極相同的形狀。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一導(dǎo)電體層接地。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一導(dǎo)電體層被施加規(guī)定的電壓。
13、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述駐極體膜的表面的凸?fàn)畈糠峙c所述第一導(dǎo)電體層之間形成有第三絕緣膜(15)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第二電極部包括表面形成有所述駐極體膜的導(dǎo)電性的第二基板(11)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極與所述第二基板經(jīng)由橋式整流電路(2、 2a、 2b)而連接。
16、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述駐極體膜構(gòu)成為包括第一駐極體膜(31);和形成在所述第一駐極體膜的表面上的第二駐極體膜(32)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第二電極部包括表面形成有所述駐極體膜的絕緣性的第三基板(70);和形成在所述第三基板與所述駐極體膜之間的第二導(dǎo)電體層(16、 16a)。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的靜電動(dòng)作裝置，其中，所述第二導(dǎo)電體層形成為覆蓋所述第三基板的表面。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的靜電動(dòng)作裝置，其中，在俯視情況下，所述第二導(dǎo)電體層具有與所述第一導(dǎo)電體層相同的形狀。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的靜電動(dòng)作裝置，其中， 所述第一電極與所述第二導(dǎo)電體層經(jīng)由橋式整流電路而連接。
21、 一種靜電感應(yīng)型發(fā)電裝置，具備 第一電極部，其包括第一電極；和第二電極部，其設(shè)置為與所述第一電極部間隔規(guī)定的距離而對(duì)置，并 且包括能夠蓄積電荷的駐極體膜、以及形成在所述駐極體膜的上表面的規(guī) 定區(qū)域上的第一導(dǎo)電體層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制電荷從駐極體膜流出的靜電動(dòng)作裝置。該靜電動(dòng)作裝置具備包括可動(dòng)電極(22)的可動(dòng)電極部(20)；和固定電極部(10)，其設(shè)置為與可動(dòng)電極部(20)間隔規(guī)定的距離而對(duì)置，并且包括能夠蓄積電荷的駐極體膜(12)、以及形成在駐極體膜(12)的上表面的規(guī)定區(qū)域上的導(dǎo)電體層(13)，駐極體膜(12)的形成有導(dǎo)電體層(13)的區(qū)域的表面形成為凸?fàn)睢?br> 文檔編號(hào)H02N1/00GK101529712SQ20078004049
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者宍田佳謙, 成瀨陽子, 村山佳樹, 松原直輝 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社