专利名称：压电器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电器件，更详细而言，涉及素体材料中使用了高分子压电材料的压电扬声器系统、触摸式输入系统等压电器件。
背景技术：
近年来,移动电话、PDA (Personal Digital Assistance :个人数字助理)等移动信息终端正谋求轻薄化及轻型化，作为安装在这些移动信息终端中的扬声器，希望能够设置在狭小的空间内。另外，高分子压电材料由于能够薄层化为膜片状所以也能够纳入狭小的设置空间中。而且，薄层化为膜片状的压电膜片由于具有挠性、且能够显现高压电性，所以在压电膜片的表面形成电极，能够得到压电双晶片型或者压电单晶片型压电元件。因此，高分子压电材料还被期待作为移动信息终端用的扬声器材料。 例如，在专利文献I中提出了一种压电膜片扬声器，该压电膜片扬声器由在透明的挠性压电膜片的表面背面两面形成透明电极的压电膜片振动板构成，并通过让上述移动信息终端机的壳体支撑上述压电膜片振动板，从而上述压电膜片振动板弯曲地设置在上述显示画面上。在该专利文献I中，使用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene difluoride ;以下称为“PVDF”。)等具有挠性的压电膜片，由此满足了设备的轻薄化及轻型化，并且实现了显示画面的放大化和听取性能的提高。另外，近年来，伴随着薄型显示器技术的发展，作为移动信息终端、便携式游戏机、便携式音乐播放器等的输入界面，正盛行采用了触摸面板方式的触摸式输入系统的研究及开发。作为这种触摸式输入系统，以往已经知一种使用表面弹性波技术，沿长方形的玻璃基材的角边形成反射阵列的超声波方式。然而，在该超声波方式的触摸式输入系统中，即使用手指、笔尖同时输入平面上的位置信息和按压信息，也会存在触摸压的分辨率低、触摸感差，再加上由于表面由玻璃基材形成所以不耐外部冲击这样的缺点。与此相对，高分子压电材料如上述那样，由于具备高压电性和挠性，并且能够薄层化为膜片状，所以还被期待用作触摸面板用材料。另外，例如，还在专利文献2中提出了一种触摸式输入系统，该触摸式输入系统构成为将具有挠性的触摸面板以相互紧贴的方式重叠在平面状的压敏传感器上。在该专利文献2中，将聚酯纤维等具有挠性的压电膜片配置在压敏传感器上，通过压电膜片取得位置信息，通过压敏传感器取得按压信息。专利文献I :日本特开2003-244792号公报；专利文献2 :日本特开平5-61592号公报。然而，近年来，正关注于能够设置在浴室、厨房中的小型液晶电视机。另外，通过在透明性高的压电膜片的两主面形成透明电极，能够实现透明扬声器。因此，通过将这样的透明扬声器安装于小型液晶电视机，能够实现框体部小、不需要通音孔的电视机。尤其在浴室、厨房中由于追求防水性能，所以非常优选无通音孔的电视机。然而，在专利文献I中，由于将PVDF等具有挠性的高分子压电材料使用于压电膜片，所以根据设置压电扬声器的周围的环境温度而存在音压级(音量)、频率特性(音质)等音响特性降低这样的问题点。即，即使对压电扬声器供给相同的电压，当压电常数根据温度变化而变动时，音量也会伴随着该压电常数的变动而变动，因此存在用户不能 以所希望的音量进行听取的可能性。另外，当压电膜片的杨氏模量根据温度变化而变动，从而该压电膜片的柔软性发生变化时，从压电扬声器发出的再生频带也发生变化。尤其在浴室、厨房中，与通常的环境比较成为高温环境的情况多。例如，将浴室用作简易的桑拿房、或在厨房的炉灶附近配置电视机的情况下，压电扬声器存在虽说是在短时间内，但被暴露在70 80°C的高温环境中的可能性。而且，若这样的高温环境下使压电扬声器驱动，则由于压电常数、杨氏模量的温度依赖性而导致音量大幅变动，再生频带变化进而音质也发生变化。这样，在专利文献I中，当压电元件的压电常数、杨氏模量根据环境温度而发生变化时，招致音响特性的劣化，尤其在高温环境下，存在用户不能够以所希望的音量、音质进行听取这样的问题点。另外，在专利文献2那样的以往的触摸式输入系统中，当以手指、笔按压触摸面板时，压电膜片挠曲而产生微小电压。然而，当压电常数、杨氏模量根据温度而变化时，即使以相同按压力按压触摸面板的特定位置，也会由于常温时与高温时的产生电压、挠曲量不同，招致感知性能降低，因此存在无法准确地检测位置信息、按压信息，成为误检测的原因这样的问题点。
发明内容
本发明鉴于这样的情况而提出，目的在于提供一种即便使用的环境温度产生温度变化，也能够抑制各种输入信息的变动的压电器件。为了实现上述目的，本发明的压电器件是具备具有至少一个以上的在由高分子压电材料构成的压电膜片的两主面形成有电极的压电体的压电元件，和将规定的信息输入上述压电元件的输入单元的压电器件，其特征在于，具有存储单元，其储存有上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息；温度检测单元，其检测环境温度；以及、修正单元，其基于该温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息来对上述输入单元的输入信息进行修正。另外，本发明的压电器件优选，上述输入单元由积蓄音源的音源单元构成，并且上述输入信息为音响信号，上述修正单元基于上述温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息，来对上述音响信号进行修正。此外，本发明的压电器件优选，上述输入单元由按压上述压电元件的特定位置的按压单元构成，并且上述输入信息为位置信息以及按压信息，上述修正单元基于上述温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息，对上述位置信息以及上述按压信息进行修正。另外，本发明的压电器件是具备具有至少一个以上的在由高分子压电材料构成的压电膜片的两主面形成有电极的压电体的压电元件，和将规定的信息输入上述压电元件的输入单元的压电器件，其特征在于， 具备存储单元，其储存上述压电元件的被施加电压时的位移量、受到应力负荷时的挠曲量以及静电电容的各温度依赖性信息；计测单元，其计测上述压电元件的静电电容；修正单元，其基于上述各温度依赖性信息和由上述计测单元计测出的上述静电电容，来对上述输入信息进行修正。此外，本发明的压电器件优选，上述输入单元由音源单元构成，并且上述输入信息为音响信号，上述修正单元基于上述计测单元的计测结果和上述静电电容的温度依赖性信息，对上述压电元件的温度进行检测，并基于该检测出的温度和上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息，来对音响信号进行修正。另外，本发明的压电器件优选，上述输入单元由按压上述压电元件的特定位置的按压单元构成，并且上述输入信息为位置信息以及按压信息，上述修正单元基于上述计测单元的计测结果和上述静电电容的温度依赖性信息，来检测上述压电元件的温度，并基于该检测出的温度和上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息，来对上述位置信息以及上述按压信息进行修正。并且，本发明的压电器件优选，具有切换单元，其对上述计测单元的执行模式与上述计测单元的非执行模式进行切换。另外，本发明的压电器件优选，上述压电元件为压电扬声器。并且，本发明的压电器件优选，上述压电元件的形成于上述压电膜片的两主面的电极中的、至少形成于一方主面的电极被分割为多个区域。 另外，本发明的压电器件优选，上述压电元件为触摸面板。此外，本发明的压电器件优选上述高分子压电材料为聚乳酸。根据本发明的压电器件，在具备具有至少一个以上的在由高分子压电材料构成的压电膜片的两主面形成有电极的压电体的压电元件、和将规定的信息向上述压电元件输入的输入单元的压电器件中，由于具有储存有上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息的存储单元、和检测环境温度的温度检测单元、以及基于该温度检测单元的检测结果和上述温度依赖性信息，对上述输入单元的输入信息进行修正的修正单元，所以即便使用的环境温度发生变化，也能够抑制各种输入信息的变动。另外，上述输入单元由蓄积了音源的音源单元构成，并且上述输入信息为音响信号，上述修正单元基于上述温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息，对上述音响信号进行修正，从而即使被施加电压时的压电元件的位移量根据温度变化而变动，也能够对音量进行温度修正，由此即使产生温度变化也能够极力抑制音量的变动。另外，即便受到应力负荷时的压电元件的挠曲量根据温度变化而变动，也能够对频率特性进行温度修正，由此能够极力抑制伴随着温度上升而产生的音质的变动。这样，根据上述压电器件，即使浴室、厨房等的高温环境下，也能够极力抑制音响特性的恶化，用户能够以所希望的音量来听取所希望的音质的声音。即，能够实现即便使用的环境温度发生变化，也能够抑制音量、音质的变动的小型、高质量的压电扬声器系统。另外，上述输入单元由按压上述压电元件的特定位置的按压单元构成，并且上述输入信息为位置信息以及按压信息，上述修正单元基于上述计测单元的计测结果和上述静电电容的温度依赖性信息，对上述压电元件的温度进行检测，并基于该检测出的温度和上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息，来对上述位置信息以及上述按压信息进行修正，从而即使按压时的压电元件的产生电压、挠曲量根据环境温度的变化而变化，也能够获得所希望的感知性能，能够极力避免进行误检测。这样，根据上述压电器件，能够实现即便使用的环境温度发生变动，也能够获得准确的位置信息以及按压信息，感知性能良好、且提高了可靠性的高性能的触摸式输入系统。另外，通过具备储存有上述压电元件的被施加电压时的位移量、受到应力负荷时的挠曲量以及静电电容的各温度依赖性信息的存储单元；计测上述压电元件的静电电容的计测单元；以及基于上述各温度依赖性信息和由上述计测单元计测出的上述静电电容，对上述输入信息进行修正的修正单元，即使不设置温度检测单元，也能够以低成本对压电扬声器的音量、音质、触摸面板的位置信息、按压信息进行温度修正，能够获得高性能、高质量、可靠性卓越的各种压电器件。通过具备对上述计测单元的执行模式与上述计测单元的非执行模式进行切换的切换单元，能够容易地抑制向压电元件的驱动信号的输出。另外，上述高分子压电材料为聚乳酸的情况下，不会基于脱极化作用产生压电常数的随着时间劣化的情况，能够实现透明性、强度的良好的所希望的各种压电器件。
图I是表不作为本发明的压电器件的一实施方式(第I实施方式)的压电扬声器系 统的一个例子的系统构成图。图2是示意性表示作为压电元件的压电扬声器的剖视图。图3是表示压电膜片的压电现象的一个例子的图。图4是表示压电膜片的压电现象的另一例子的图。图5是示意性表示对压电扬声器施加了电压的情况的图。图6是表示压电常数d14的温度依赖性的一个例子的图。图7是表示杨氏模量E的温度依赖性的一个例子的图。图8是表示作为本发明的压电器件的第2实施方式的触摸式输入系统的一个例子的系统构成图。图9是作为压电元件的触摸面板的俯视图。图10是上述触摸面板的仰视图。图11是表示按压上述触摸面板时的状态的图。图12是表不作为本发明的压电器件的第3实施方式的压电扬声器系统的另一例子的系统构成图。图13是表不作为本发明的压电器件的第4实施方式的触摸式输入系统的另一例子的系统构成图。
具体实施例方式接下来，基于附图对本发明的实施方式详细进行说明。图I是表不作为压电器件的一实施方式(第I实施方式)的压电扬声器系统的一个例子的系统构成图。该压电扬声器系统具备音源IC (输入单兀)I、放大从音源ICl输入的音源的放大器2、基于从放大器2供给的驱动信号(音响信号)进行发音的压电扬声器(压电兀件)3、控制音源ICl以及放大器2的微处理器单元(以下称为“MPU')4、存储压电扬声器3所固有的温度依赖性信息、计算程序等的存储器5 (存储单元)、检测系统驱动时的环境温度的温度传感器6 (温度检测单元)。 音源ICl将输入的音源信号转换为扬声器驱动用的(音乐、声音等的)音响信号。音源信号存在被蓄积在内置于MPU4的存储器等的情况、经由网络等电气通信线路网被直接发送的情况、如以数字放送为代表那样的使用调谐器接收放送电波而被解调的情况等。其中，上述音源信号并非必须是数字信号、也可以模拟信号。图2是不意性表不压电扬声器3的剖视图。表层面通常被保护膜片等保护部件覆盖，但在该图2中省略了保护部件。该压电扬声器3具有2个压电体(第I压电体7a，第2压电体7b)紧贴而成的压电双晶片构造。即，第I压电体7a在压电膜片8的两主面形成有电极9a、9b，第2压电体7b在压电膜片10的两主面形成有电极I la、11b，这些第I压电体7a和第2压电体7b经由接合层12而被接合。另外，图2表示了压电扬声器3的一个例子，但不局限于此，还可以是PET膜片等仅与第I压电体7a组合的压电单晶片构造、在第I压电体7a与第2压电体7b的中间层夹有PET膜片等的带有单边接触内存模组的压电双晶片构造。压电膜片8、10由高分子压电材料构成，例如形成为厚度为30 150 μ m的膜片状。作为高分子压电材料，只要是具有挠性以及高压电性，并能够加工成所希望的膜片状即可，就不进行特别限定，根据以下的理由，优选使用以聚乳酸(Poly-Lactic Acid;以下称为“PLA”。)为主成分的高分子压电材料。g卩，PLA是作为单体的乳酸的缩合聚合物，由于乳酸具有不对称碳，所以存在被称为L体、D体的镜像异构体。将由L体聚合而成的称为L型聚乳酸(Poly-L-Lactic Acid ；以下称为“PLLA”。)，其具有左旋的螺旋构造。另外，将由D体聚合而成的称为D型聚乳酸(Poly-D-LacticAcid ;以下称为“H)LA”。)，其具有右旋的螺旋构造。PLA 一般而言是使乳酸菌作用于从玉米等提取的淀粉，并经由基于上述的发酵过程而生成。在该过程中，由于几乎仅生成PLLA，所以通常，市场上流通的是PLLA，作为杂质含有微量的I3DLA。另外，通过使PLLA沿一轴延伸，能够使PLLA的主链在延伸方向取向。已知沿一轴延伸后，结晶度经由热处理而被改善的PLLA作为高分子表现出非常高的压电性。并且，PLLA与PVDF等其他铁电性的高分子压电材料不同，因主链的螺旋构造而显现出压电性，所以无需进行极化处理，因此不会发生因脱极化作用导致的压电常数的随着时间经过的劣化。另外，具有以PLLA丙烯酸树脂等大致相同程度的透明度以及强度。根据以上的理由，使用了以PLLA为主成分的高分子压电材料，从实现所希望的透明压电扬声器的观点来看格外优选。另外，虽然用于电极9a、9b、11a、Ilb的电极材料不被特别限定，但是从实现透明压电扬声器的观点出发，优选使用铟锡氧化物(ΙΤ0)、氧化锌、氧化铟-氧化锌等透明的电极材料。另外，还可以以聚噻吩为主成分的有机电极。电极的形成方法也不被特别限定，能够使用真空蒸镀法、溅射法、镀敷法、涂敷、贴箔等任意的方法。另外，接合层12能够使用用于层压膜片等的粘着剂等的透明材料。
图3以及图4是表示以PLLA形成压电膜片8、10的情况下的压电现象的图。图中，将压电膜片的主面的法线方向(垂直于纸面的方向)设为第I轴，将在XY平面上与箭头A方向垂直的方向设为第2轴，并且将箭头A方向设为第3轴，在箭头A方向上进行延伸处理。压电膜片8若在第I轴向上从上方向下方被施加了电场，贝1J如图3所不，由于PLLA的螺旋构造的影响而失去对称性，其结果为产生旋转方向上的变形，显现了具有压电常数d14的剪切压电性。即，由于PLLA的点群属于D2，所以存在d14、d25以及d36的张量成分，但是在延伸的压电膜片8中，d25 = -d14，d36 = O。因此，压电膜片8向与第I对角线13a大致相同的方向伸长，另一方面，向与第2对角线13b大致相同的方向缩小，由此压电膜片8如图3的实线的那样变形。另一方面，压电膜片10若在第I轴向上从下方向上方被施加了电场，贝1J如图4所示，向与第I对角线13c大致相同的方向缩小，另一方面向与第2对角线13d大致相同的方向伸长，由此压电膜片10如图4的实线所示那样变形。因此，当使第I压电体7a与第2压电体7b经由接合剂12而紧贴，并按照第I压电体7a与第2压电体7b向相反方向变形的方式,对电极9a、9b、lla、llb施加了电压时,若压电扬声器3从如图5的虚拟线如实线所示那样变形，使电压交变，则产生振动。另外，通过将压电膜片8、10、电极9a、9b、11a、Ilb以及接合层12均使用透明材料形成，能够实现透明压电扬声器。另外，通过使用这样的透明压电扬声器，能够得到无通音孔、防水性能卓越的薄型的小型液晶电视机。此外，在本实施方式中，作为压电扬声器3的被施加电压时的位移量的指标的压电常数d14以及作为受到应力负荷时的挠曲量的指标的杨氏模量E的各温度依赖性信息被存储在存储器5中。并且，如后述那样，即使压电膜片8、10的压电常数d14、杨氏模量E根据温度变化而变化的情况下，也以音量、频率特性等音响特性不极力变动的方式，使用MPU4进行控制。另外，作为压电膜片8、10的压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性根据作为原料的高分子压电材料的结晶度、分子量、纯度、取向处理的方法等的不同而不同。即，压电膜片8、10的压电常数d14以及杨氏模量E根据作为原料的高分子压电材料的制造方法及制造条件，具有不同的温度依赖性。此外，在本实施方式那样的压电扬声器等压电器件中，优选压电常数越高越好。作为用于提高压电常数的主重要因素，已知PLLA的纯度高且几乎不含有TOLA、分子量高、取向度高、结晶度高、片晶的尺寸大等，压电常数根据最终产品的形态、质量及特性的不同而不同。但是，若为了提高压电常数而谋求全部的上述方法，则存在导致高成本化的可能性，因此优选在实用化时考虑成本方面，且在不对特性造成妨碍的程度上，适当地实施上述方法，来提高压电常数。另外，对于压电常数而言，即使是相同的高分子压电材料，若常温下的压电常数不同、则其温度依赖性也不同。图6示出了使用作为高分子压电材料的PLLA而制成的压电膜片的压电常数d14的温度依赖性的一个例子。横轴为温度T (°C)，纵轴为压电常数d14 (pC / N)。图中，试料编号I 5是在不同制造方法和制造条件下制成的。从该图6中可知，如试料编号I那样，在作为常温的温度Tl (例如，20°C)下的压电常数d14高时，压电常数d14与温度上升一起缓慢上升。然而，伴随着温度Tl下的压电常数d14降低，存在压电常数d14相对于温度变化的变动幅度变大的趋势，如试料编号5那样，当温度Tl下的压电常数d14非常低时，压电常数d14在玻璃转变点T2 (约70°C)的附近急剧上升。这样即使是相同的高分子压电材料，压电膜片8、10的压电常数d14具有对应制造方法、制造条件的固有的温度依赖性。另外，在以恒定的电压进行驱动的情况下，由于压电常数d14越大而压电膜片8、10的位移量越大，所以压电常数d14越大而音量也越大。即，压电常数d14如图6那样，取决于温度而变动，因此即使对压电扬声器施加恒定的驱动电压，音量也取决于温度而变动。另一方面，关于压电膜片8、10的杨氏模量，也根据最终产品、质量及特性的不同而不同，此外，与压电常数的情况同样，即使是使用了相同的高分子压电材料的情况下，当常温下的杨氏模量不同时，杨氏模量的温度依赖性也不同。图7示出了使用作为高分子压电材料的PLLA而制成的压电膜片的杨氏模量E的温度依赖性的一个例子。横轴为温度T (°C)，纵轴为杨氏模量E (N / m2)。图中，试料编号I 5对应图6的试料编号I 5。
根据该图7可知，如试料编号3那样，在作为常温的温度T3(例如，20°C)下的杨氏模量E较低的情况下，杨氏模量E缓慢降低。然而，随着温度T3下的杨氏模量E变高，杨氏模量E相对于温度变化的变动幅度变大，如试料编号5那样，当温度T3下的杨氏模量E变得非常高时，杨氏模量E在比较低的温度T4 (例如，40°C)急剧降低。这样，压电膜片8、10的杨氏模量E与压电常数d14同样，具有与制造方法、制造条件对应的固有的温度依赖性。另外，在压电扬声器3的情况下，当压电膜片8、10的杨氏模量E变高时则成为硬质，且成为再生频带转移到稍高音侧那样的音质。另一方面，当压电膜片8、10的杨氏模量E降低时则成为软质，且成为再生频带转移到稍低音侧那样的音质。S卩，杨氏模量E由于如图7那样取决于温度而变动，所以音质也取决于温度而变动。另外，压电常数d14以及杨氏模量E如上述，即使是相同的高分子压电材料，也会因制造方法、制造条件的不同而具有固有的温度依赖性，如图6以及图7可知，在压电常数d14的温度依赖性与杨氏模量E的温度依赖性之间不存在相关关系。
因此，在本实施方式中，预先测量压电扬声器3所固有的压电常数d14的温度依赖性信息以及杨氏模量E的各温度依赖性信息，并使它们存储在存储器5中。然后，利用内置于MPU4的计时功能，每隔规定时间来检测来自温度传感器6的环境温度，并利用MPU4具有的修正单元4a对存储器5的存储内容和检测温度进行对照，并根据环境温度对从压电扬声器3输出的音量以及频率特性进行修正，由 此，即使产生温度变化也能够极力抑制音响特性的变动。以下，参照图I对本压电扬声器系统的动作进行详述。首先，MPU4每隔规定间隔从温度传感器6读入来自用户设定音量的时刻或者接通电源的时刻的温度。另一方面，音源ICl经由信号线a向放大器2输入作为音源的驱动信号。然后，MPU4对照来自温度传感器6的检测温度和预先存储于存储器5的压电常数d14和杨氏模量E的温度依赖信息，并经由信号线c以及信号线d将基于对照结果的控制信号发送到音源ICl以及放大器2，由此对驱动信号进行温度修正。例如，压电扬声器系统的电源输入时的温度为20°C，且当前温度为40°C的情况下，在检索压电常数d14的温度依赖性信息，压电常数d14变高时，考虑预先存储于存储器5的各种要素(压电扬声器3的大小、压电膜片8、10的厚度、电极9a、9b、lla、llb的导电率、外壳的容积等)，并使驱动电压降低，以使得成为所希望音量。另外，在检索杨氏模量E的温度依赖性信息，杨氏模量E降低时，也考虑预先存储于存储器5的各种要素，并对频率特性进行修正，以使得成为所希望的音响特性。另外，驱动信号从放大器2经由信号线b被输入到压电扬声器3，由此压电扬声器3基于来自放大器2的驱动信号，也以所希望音量以及所希望的频率特性进行发音。这样，在本第I实施方式中具备具有在由高分子压电材料构成的压电膜片8、10的两主面形成了电极9a、9b、lla、llb的压电体7a、7b的压电扬声器3 ;和向压电扬声器3输入驱动信号的音源ICl以及放大器2，并具有保持有压电扬声器3的压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖信息的存储器5 ;和检测环境温度的温度传感器6，修正单元4a基于压电常数d14和杨氏模量E的温度依赖性信息以及温度传感器6的检测结果，对音源ICl以及放大器2的驱动信号、即音响信号进行修正，因此即便在暴露于浴室、厨房等的高温环境的场所使用，也能够极力抑制音压级的过度变化、频率特性的劣化。另外由此，能够实现用户能以所希望的音量、且良好的音质进行听取的薄层小型的压电扬声器系统。另外，通过对高分子压电材料、电极材料等的构成构件使用透明材料，能够获得无通音孔的透明压电扬声器，能够优选地设置于小型液晶电视机中。因此，能够实现即便使用的环境温度产生温度变化，也具有所希望的音响特性，而且防水性能也卓越的小型、薄层，且高性能、高质量的压电扬声器系统。另外，上述温度传感器6由于需要高精度地检测压电扬声器3的温度，所有优选设置在压电扬声器3的附近。图8是表不作为压电器件的第2实施方式的触摸式输入系统的一个例子的系统构成图。该触摸式输入系统具备通过按压力而产生感知信号(位置信息以及按压信息)的触摸面板14 (压电元件)；放大输入到该触摸面板14的感知信号的放大器15 ;接收来自放大器15的感知信号的MPU16 ;储存触摸面板14具有的压电常数d14以及杨氏模量E的温度依赖性信息、规定的计算程序等的存储器17 ;和检测系统驱动时的环境温度的温度传感器18。另外，MPU16具有修正单元16a，其基于温度传感器18的检测结果和压电常数d14以及杨氏模量E的温度依赖性信息来对放大器15进行温度修正。图9是示意性表示触摸面板14的俯视图，图10是示意性表示触摸面板14的仰视图。触摸面板14具有与第I实施方式同样的以高分子压电材料形成的压电膜片19，在该压电膜片19的一主面上形成有借助第I以及第2电极分割线20a、20b而被分割成多个区域的表面电极(第I 第4表面电极21a 21d)。另外，在上述压电膜片19的另一主面形成有同样的背面电极22，信号线ω为接地电位。另外，各表面电极21a 21d以及背面电极22经由信号线α δ、ω与放大器 15连接，在图8中将信号线α δ、ω —并标记为信号线e。接下来，对触摸面板14的位置信息以及按压信息的取得方法进行说明。图11示出了以规定的按压力按压触摸面板14的大致中央位置的情况。如箭头C所示那样，当按压触摸面板14的大致中央位置时，压电膜片19向各对角线30a' 30a"、30b'、30b"的方向大致均等地伸长。即，通过对角线30a' 30a"伸长，压电膜片19在如图3那样的法线方向上产生电场，第2以及第3表面电极21b、21c产生正的电位。另外，当施加电场时，对角线30b' 30b"缩小，但在按压的情况下伸长，因此第I以及第4表面电极21a、21d产生负的电位。另外，各自的电极产生的微小电压对应按压位置的变化而变化。而且，通过解析该产生电位的图案能够感知按压位置。另外，针对按压力也同样，通过解析按压触摸面板14时而得的电压图案，能够得到按压信息。此外，在本第2实施方式中，与第I实施方式大致相同，将触摸面板14的压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息存储在存储器17中，由此，即使触摸面板14的压电常数d14、杨氏模量E因温度变化而变化的情况下，也能够使用修正单元16a对感知电压进行修正，以使得不发生误检测。S卩，当用手指、笔按压触摸面板14时，压电膜片19挠曲而产生微小的电压，该微小的电压与压电膜片19的压电常数d14成正比例。由此，当压电常数d14根据温度变化而发生变动时，存在不能准确检测按压位置的可能性。另外，由于压电膜片19的挠取量也随着温度上升而变化，所以不能感知准确的按压力，成为误检测的原因。因此，在本第2实施方式中，与第I实施方式大致相同，预先测量触摸面板14所固有的压电常数d14的温度依赖性信息以及杨氏模量E的各温度依赖性信息并存储于存储器17。而且，利用内置于MPU16的计时功能，每隔规定时间对来自温度传感器18的环境温度进行检测，并利用MPU16具有的修正单元16a对存储器17的存储内容与检测温度进行对照，根据环境温度对输入触摸面板14的位置信息以及按压信息进行修正，从而即使温度变化，也能够抑制感知性能的降低。以下，参照图8对本触摸式输入系统的动作进行详述。首先，当使用手指、笔等按压触摸面板14时，触摸面板14产生微小的电压，其感知信号被输入放大器15。
另一方面，MPU16通过温度传感器18每隔规定时间读入环境温度，并对照预先存储于存储器17的压电常数d14与杨氏模量E的温度依赖信息。然后，MPU16基于对照结果，经由信号线f向放大器15发送控制信号，放大器15经由信号线g将被温度修正后的感知信号向MPU16发送。例如，在触摸面板14的初始按压时的温度为40°C，其后温度上升而在环境温度42°C下按压触摸面板14的特定位置的情况下，在根据压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息，压电常数d14变高、或者/以及杨氏模量E变低时，考虑预先存储于存储器5的各种要素(触摸面板14的大小、厚度等)，按照成为所希望位置以及所希望按压力的方式对感知电压进行修正，并输入MPU16。这样，在本第2实施方式中具备在由高分子压 电材料构成的压电膜片19的两主面形成有表面电极21a 21d以及背面电极22的触摸面板14、和将位置信息以及按压信息输入触摸面板14的按压单元，并具有储存有触摸面板14的压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息的存储器17、和检测环境温度的温度传感器18，修正单元16a基于压电常数d14与杨氏模量E的温度依赖性信息和温度传感器18的检测结果，对触摸面板14上的位置信息以及按压信息进行修正，因此即使按压时的挠曲量根据环境温度的变化而变化，也能够得到所希望的感知性能，能够极力避免误检测。另外由此，即便使用的环境温度发生变动，也能够取得准确的位置信息以及按压信息，能够实现提高了可靠性的高性能的触摸式输入系统。另外，上述温度传感器18需要对触摸面板14的温度进行高精度检测，因此优选配置在触摸面板14的附近。图12是表不作为压电器件的第3实施方式的压电扬声器系统的系统构成图。在该第3实施方式中，代替温度传感器而使用MPU24对压电扬声器3的静电电容进行计测，并根据预先测量并存储于存储器23的静电电容的温度特性信息来检测压电扬声器3的温度。S卩，高分子压电材料为电介质，压电扬声器3通过在压电膜片8、10的两主面形成电极9a、9b、lla、llb，而在电路上形成电容器。另外，高分子压电材料一般而言，线膨胀系数大，因此压电膜片8、10的厚度、大小根据温度也会微妙地发生变化。因此，在本第3实施方式中，如上述那样，使用MPU24计测压电扬声器3的静电电容，并根据存储于存储器23的静电电容的温度特性信息来检测压电扬声器3的温度,并基于该检测出的温度和压电扬声器3的压电常数d14及杨氏模量E的各温度依赖性信息,对音量、音质进行修正。S卩，该压电扬声器系统具备与第I实施方式相同的压电扬声器3、音源ICl以及放大器2。此外，在存储器23中，除了压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息以外，还储存有压电扬声器3所固有的静电电容的温度依赖性信息。另外，MPU24除了上述的修正单元4a以外，还具有计测压电扬声器3的静电电容的计测单元24a。此外，计测单元24a具有执行模式和非执行模式，并且在压电扬声器3与放大器2之间夹装有切换单元25，MPU24根据上述执行模式与非执行模式来对切换单元25进行控制。S卩，MPU24经由信号线h对切换单兀25进行控制,在执行模式时,禁止从放大器2向压电扬声器3的驱动信号的输出，在非执行模式时，允许从放大器2向压电扬声器3的驱动信号的输出。以下,对第3实施方式的压电扬声器系统的动作进行详述。
计测单元24a被设定成执行模式时，在计测压电扬声器3的静电电容后，检索存储于存储器23的静电电容的温度依赖性信息，读出与由计测单元24a计测出的静电电容相当的温度，并检测压电扬声器3的温度。另一方面，在计测单元24a被设定成非执行模式的情况下，与第I实施方式大致相同，MPU24对压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息和在上述执行模式中检测的压电扬声器3的温度进行对照，经由信号线c向放大器2发送控制信号，在放大器2中进行驱动信号的温度修正。然后，放大器2经由信号线b、b'，将温度修正后的驱动信号向压电扬声器3供给,压电扬声器3基于上述驱动信号进行发音。这样，在本第3实施方式中也与第I实施方式相同，根据环境温度对驱动信号进行 温度修正，因此能够得到具有所希望的音响特性的音量以及音质。并且，由于不需要温度传感器，所以能够以低成本实现即便使用的环境温度变化，也能够抑制音响信号的变化的高质量的压电扬声器系统。另外，在本第3实施方式中，切换单元25按照来自MPU24的指令来切换执行模式与非执行模式，以控制向压电扬声器3的驱动信号的输出，但由于由计测单元24a进行的静电电容的计测能够瞬时进行，所以能够在压电扬声器3的驱动时依次进行温度修正。图13是表示作为压电器件的第4实施方式的触摸式输入系统的系统构成图，本第4实施方式不出了将第3实施方式应用于触摸式输入系统的情况。S卩，该触摸式输入系统具备与第2实施方式相同的触摸面板14以及放大器15。此夕卜，在存储器27中除了压电常数d14以及杨氏模量E的温度依赖性信息以外，还储存有触摸面板14所固有的静电电容的温度依赖性信息。另外，MPU27除了上述的修正单元16a以外，还具有计测触摸面板14的静电电容的计测单元27a。另外，计测单元27a具有执行模式与非执行模式，并且在触摸面板14与放大器15之间夹装有切换单元28，MPU27根据上述执行模式与非执行模式来对切换单元28进行控制。S卩，MPU27经由信号线h对切换单元28进行控制，在执行模式时，禁止从触摸面板14向放大器15的感知信号的输入，在非执行模式时，允许从触摸面板14向放大器15的感知信号的输入。以下，对该第4实施方式的触摸式输入系统的动作进行详述。在计测单元27a被设定成执行模式的情况下，在计测触摸面板14的静电电容后，检测存储于存储器26的静电电容的温度依赖性信息，读出与由计测单元27a计测出的静电电容相当的温度，检测触摸面板14的温度。另一方面，在计测单元27a被设定为非执行模式的情况下，与第2实施方式大致相同，感知信号信经由号线e'、e从触摸面板14被输入到放大器15。然后，在MPU27中，对压电常数d14以及杨氏模量E的各温度依赖性信息和触摸面板14的温度进行对照，并经由信号线f向放大器15发送控制信号，在放大器15中进行感知信号的温度修正。然后，该温度修正后的感知信号被发送到MPU27。这样,在本第4实施方式中与第2实施方式相同,根据环境温度对感知信号进行温度修正，因此能够得到具有所希望的位置信息以及按压信息的感知特性。而且，与第3实施方式相同，由于不需要温度传感器，所以能够以更低成本来实现还能够耐高温环境的高质量的触摸式输入系统。另外，在本第4实施方式中，切换单元28按照来自MPU27的指令对执行模式与非执行模式进行切换，来控制来自触摸面板14的驱动信号的输入，但由于由计测单元27a进行的静电电容的计测能够瞬时进行，所以能够在触摸面板14的按压时依次进行温度修正。另外，本发明并不局限于上述实施方式。作为高分子压电材料，虽然如上述那样优选PLLA，但并不局限于PLLA，PVDF等其他高分子压电材料也能够同样适用。即，该情况下，也将要使用的高分子压电材料的压电常数d14以及杨氏模量E的温度依赖信息、进而根据需要还可以将静电电容的温度依赖信息预先存储于存储器，如果是压电扬声器系统的情况下，则根据温度变化对音量、音质进行修正，而如果是触摸式输入系统的情况下，则根据温度变化对感知性能进行修正，从而能够抑制招致性能劣化。另外，在上述实施方式中，作为压电器件，以压电扬声器系统以及触摸式输入系统为例示进行了说明，但并不局限于这些。即，对高分子压电材料来说，伴随着温度上升，压电常数d14、杨氏模量E发生变动而导致位移量发生变动，因此为了确保所希望的性能及质量， 需要进行温度修正，因此，本发明能够广范围地应用于使用高分子压电材料的各种压电器件。 另外，触摸式输入系统中的位置信息以及按压信息的取得方法也并不局限于上述实施方式，能够是各种方法。产业上的可实用性能够实现即使在浴室、厨房等高温下的环境温度中使用、或者即使使用的环境温度发生变化，也可以获得良好的音响特性、感知特性的压电扬声器系统、触摸式输入系统等各种压电器件。附图标记说明I音源IC (输入单元);3压电扬声器(压电元件);4a修正单元；5存储单元；6温度传感器(温度检测单兀)；7a, 7b压电体；8压电膜片；9a, 9b电极；10压电膜片；11a，Ilb电极；14触摸面板(压电元件)；15放大器；16a修正单元；17存储单元；18压电膜片；19温度传感器(温度检测单元)；21a 21d表面电极(电极)；22背面电极(电极)；23存储单元；24a计测单元；25切换单元；26存储单元；27a计测单元；28切换单元。
权利要求
1.一种压电器件，是具备压电元件，和将规定的信息输入上述压电元件的输入单元的压电器件，其中，上述压电元件具有至少一个以上的在由高分子压电材料构成的压电膜片的两主面形成有电极的压电体，上述压电器件的特征在于， 具有存储单元，其储存有上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息； 温度检测单元，其检测环境温度；以及 修正单元，其基于该温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息来对上述输入单元的输入信息进行修正。
2.根据权利要求I所述的压电器件，其特征在于， 上述输入单元由音源单元构成，并且上述输入信息为音响信号， 上述修正单元基于上述温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息来对上述音响信号进行修正。
3.根据权利要求I所述的压电器件，其特征在于， 上述输入单元由按压上述压电元件的特定位置的按压单元构成，并且上述输入信息为位置信息以及按压信息， 上述修正单元基于上述温度检测单元的检测结果和上述各温度依赖性信息，来对上述位置信息以及上述按压信息进行修正。
4.一种压电器件，是具备压电元件，和将规定的信息输入上述压电元件的输入单元的压电器件，其中，上述压电元件具有至少一个以上的在由高分子压电材料构成的压电膜片的两主面形成有电极的压电体，上述压电器件的特征在于， 具备存储单元，其储存上述压电元件的被施加电压时的位移量、受到应力负荷时的挠曲量以及静电电容的各温度依赖性信息；计测单元，其计测上述压电元件的静电电容；修正单元，其基于上述各温度依赖性信息和由上述计测单元计测出的上述静电电容，来对上述输入信息进行修正。
5.根据权利要求4所述的压电器件，其特征在于， 上述输入单元由蓄积音源的音源单元构成，并且上述输入信息为音响信号， 上述修正单元基于上述计测单元的计测结果和上述静电电容的温度依赖性信息，来对上述压电元件的温度进行检测，并基于该检测出的温度和上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息，来对音响信号进行修正。
6.根据权利要求4所述的压电器件，其特征在于， 上述输入单元由按压上述压电元件的特定位置的按压单元构成，并且上述输入信息为位置信息以及按压信息， 上述修正单元基于上述计测单元的计测结果和上述静电电容的温度依赖性信息，来检测上述压电元件的温度，并基于该检测出的温度和上述压电元件的被施加电压时的位移量以及受到应力负荷时的挠曲量的各温度依赖性信息，来对上述位置信息以及上述按压信息进行修正。
7.根据权利要求4至权利要求6中任意一项所述的压电器件，其特征在于， 具有切换单元，该切换单元对上述计测单元的执行模式与上述计测单元的非执行模式进行切换。
8.根据权利要求I、权利要求2、权利要求4、权利要求5以及权利要求7中任意一项所述的压电器件，其特征在于， 上述压电元件为压电扬声器。
9.根据权利要求I、权利要求3、权利要求4、权利要求6以及权利要求7中任意一项所述的压电器件，其特征在于， 上述压电元件的形成于上述压电膜片的两主面的电极中的、至少形成于一方主面的电极被分割为多个区域。
10.根据权利要求I、权利要求3、权利要求4、权利要求6、权利要求7以及权利要求9 中任意一项所述的压电器件，其特征在于， 上述压电元件为触摸面板。
11.根据权利要求I至权利要求10中任意一项所述的压电器件，其特征在于， 上述高分子压电材料以聚乳酸为主成分。
全文摘要
本发明涉及一种压电器件。具备音源IC1、放大来自音源IC1的音源的放大器(2)、基于来自放大器(2)的驱动信号进行发音的压电扬声器(3)、对驱动信号进行规定的控制处理的MPU(4)、存储有压电扬声器(3)的压电常数(d14)以及杨氏模量E的各温度依赖性信息的存储器(5)、和检测环境温度的温度传感器(6)。MPU(4)具有修正单元(4a)，对温度传感器(6)的检测结果与上述各温度依赖性信息进行对照，根据对照结果来对作为音响信号的驱动信号进行温度修正。压电扬声器(3)输出由修正单元(4a)进行了温度修正后的音响信号。由此实现即使使用的环境温度产生温度变化，也能够抑制各种输入信息的变动的压电扬声器系统等的各种压电器件。
文档编号H01L41/09GK102959990SQ20118003099
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年8月26日
发明者安藤正道, 田实佳郎, 吉田光伸 申请人:株式会社村田制作所, 学校法人关西大学