專利名稱：壓電器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及壓電器件，更詳細而言，涉及素體材料中使用了高分子壓電材料的壓電揚聲器系統、觸摸式輸入系統等壓電器件。
背景技術：
近年來,移動電話、PDA (Personal Digital Assistance :個人數字助理)等移動信息終端正謀求輕薄化及輕型化，作為安裝在這些移動信息終端中的揚聲器，希望能夠設置在狹小的空間內。另外，高分子壓電材料由于能夠薄層化為膜片狀所以也能夠納入狹小的設置空間中。而且，薄層化為膜片狀的壓電膜片由于具有撓性、且能夠顯現高壓電性，所以在壓電膜片的表面形成電極，能夠得到壓電雙晶片型或者壓電單晶片型壓電元件。因此，高分子壓電材料還被期待作為移動信息終端用的揚聲器材料。 例如，在專利文獻I中提出了一種壓電膜片揚聲器，該壓電膜片揚聲器由在透明的撓性壓電膜片的表面背面兩面形成透明電極的壓電膜片振動板構成，并通過讓上述移動信息終端機的殼體支撐上述壓電膜片振動板，從而上述壓電膜片振動板彎曲地設置在上述顯示畫面上。在該專利文獻I中，使用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene difluoride ;以下稱為“PVDF”。)等具有撓性的壓電膜片，由此滿足了設備的輕薄化及輕型化，并且實現了顯示畫面的放大化和聽取性能的提高。另外，近年來，伴隨著薄型顯示器技術的發展，作為移動信息終端、便攜式游戲機、便攜式音樂播放器等的輸入界面，正盛行采用了觸摸面板方式的觸摸式輸入系統的研究及開發。作為這種觸摸式輸入系統，以往已經知一種使用表面彈性波技術，沿長方形的玻璃基材的角邊形成反射陣列的超聲波方式。然而，在該超聲波方式的觸摸式輸入系統中，即使用手指、筆尖同時輸入平面上的位置信息和按壓信息，也會存在觸摸壓的分辨率低、觸摸感差，再加上由于表面由玻璃基材形成所以不耐外部沖擊這樣的缺點。與此相對，高分子壓電材料如上述那樣，由于具備高壓電性和撓性，并且能夠薄層化為膜片狀，所以還被期待用作觸摸面板用材料。另外，例如，還在專利文獻2中提出了一種觸摸式輸入系統，該觸摸式輸入系統構成為將具有撓性的觸摸面板以相互緊貼的方式重疊在平面狀的壓敏傳感器上。在該專利文獻2中，將聚酯纖維等具有撓性的壓電膜片配置在壓敏傳感器上，通過壓電膜片取得位置信息，通過壓敏傳感器取得按壓信息。專利文獻I :日本特開2003-244792號公報；專利文獻2 :日本特開平5-61592號公報。然而，近年來，正關注于能夠設置在浴室、廚房中的小型液晶電視機。另外，通過在透明性高的壓電膜片的兩主面形成透明電極，能夠實現透明揚聲器。因此，通過將這樣的透明揚聲器安裝于小型液晶電視機，能夠實現框體部小、不需要通音孔的電視機。尤其在浴室、廚房中由于追求防水性能，所以非常優選無通音孔的電視機。然而，在專利文獻I中，由于將PVDF等具有撓性的高分子壓電材料使用于壓電膜片，所以根據設置壓電揚聲器的周圍的環境溫度而存在音壓級(音量)、頻率特性(音質)等音響特性降低這樣的問題點。即，即使對壓電揚聲器供給相同的電壓，當壓電常數根據溫度變化而變動時，音量也會伴隨著該壓電常數的變動而變動，因此存在用戶不能 以所希望的音量進行聽取的可能性。另外，當壓電膜片的楊氏模量根據溫度變化而變動，從而該壓電膜片的柔軟性發生變化時，從壓電揚聲器發出的再生頻帶也發生變化。尤其在浴室、廚房中，與通常的環境比較成為高溫環境的情況多。例如，將浴室用作簡易的桑拿房、或在廚房的爐灶附近配置電視機的情況下，壓電揚聲器存在雖說是在短時間內，但被暴露在70 80°C的高溫環境中的可能性。而且，若這樣的高溫環境下使壓電揚聲器驅動，則由于壓電常數、楊氏模量的溫度依賴性而導致音量大幅變動，再生頻帶變化進而音質也發生變化。這樣，在專利文獻I中，當壓電元件的壓電常數、楊氏模量根據環境溫度而發生變化時，招致音響特性的劣化，尤其在高溫環境下，存在用戶不能夠以所希望的音量、音質進行聽取這樣的問題點。另外，在專利文獻2那樣的以往的觸摸式輸入系統中，當以手指、筆按壓觸摸面板時，壓電膜片撓曲而產生微小電壓。然而，當壓電常數、楊氏模量根據溫度而變化時，即使以相同按壓力按壓觸摸面板的特定位置，也會由于常溫時與高溫時的產生電壓、撓曲量不同，招致感知性能降低，因此存在無法準確地檢測位置信息、按壓信息，成為誤檢測的原因這樣的問題點。
發明內容
本發明鑒于這樣的情況而提出，目的在于提供一種即便使用的環境溫度產生溫度變化，也能夠抑制各種輸入信息的變動的壓電器件。為了實現上述目的，本發明的壓電器件是具備具有至少一個以上的在由高分子壓電材料構成的壓電膜片的兩主面形成有電極的壓電體的壓電元件，和將規定的信息輸入上述壓電元件的輸入單元的壓電器件，其特征在于，具有存儲單元，其儲存有上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息；溫度檢測單元，其檢測環境溫度；以及、修正單元，其基于該溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息來對上述輸入單元的輸入信息進行修正。另外，本發明的壓電器件優選，上述輸入單元由積蓄音源的音源單元構成，并且上述輸入信息為音響信號，上述修正單元基于上述溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息，來對上述音響信號進行修正。此外，本發明的壓電器件優選，上述輸入單元由按壓上述壓電元件的特定位置的按壓單元構成，并且上述輸入信息為位置信息以及按壓信息，上述修正單元基于上述溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息，對上述位置信息以及上述按壓信息進行修正。另外，本發明的壓電器件是具備具有至少一個以上的在由高分子壓電材料構成的壓電膜片的兩主面形成有電極的壓電體的壓電元件，和將規定的信息輸入上述壓電元件的輸入單元的壓電器件，其特征在于， 具備存儲單元，其儲存上述壓電元件的被施加電壓時的位移量、受到應力負荷時的撓曲量以及靜電電容的各溫度依賴性信息；計測單元，其計測上述壓電元件的靜電電容；修正單元，其基于上述各溫度依賴性信息和由上述計測單元計測出的上述靜電電容，來對上述輸入信息進行修正。此外，本發明的壓電器件優選，上述輸入單元由音源單元構成，并且上述輸入信息為音響信號，上述修正單元基于上述計測單元的計測結果和上述靜電電容的溫度依賴性信息，對上述壓電元件的溫度進行檢測，并基于該檢測出的溫度和上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息，來對音響信號進行修正。另外，本發明的壓電器件優選，上述輸入單元由按壓上述壓電元件的特定位置的按壓單元構成，并且上述輸入信息為位置信息以及按壓信息，上述修正單元基于上述計測單元的計測結果和上述靜電電容的溫度依賴性信息，來檢測上述壓電元件的溫度，并基于該檢測出的溫度和上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息，來對上述位置信息以及上述按壓信息進行修正。并且，本發明的壓電器件優選，具有切換單元，其對上述計測單元的執行模式與上述計測單元的非執行模式進行切換。另外，本發明的壓電器件優選，上述壓電元件為壓電揚聲器。并且，本發明的壓電器件優選，上述壓電元件的形成于上述壓電膜片的兩主面的電極中的、至少形成于一方主面的電極被分割為多個區域。 另外，本發明的壓電器件優選，上述壓電元件為觸摸面板。此外，本發明的壓電器件優選上述高分子壓電材料為聚乳酸。根據本發明的壓電器件，在具備具有至少一個以上的在由高分子壓電材料構成的壓電膜片的兩主面形成有電極的壓電體的壓電元件、和將規定的信息向上述壓電元件輸入的輸入單元的壓電器件中，由于具有儲存有上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息的存儲單元、和檢測環境溫度的溫度檢測單元、以及基于該溫度檢測單元的檢測結果和上述溫度依賴性信息，對上述輸入單元的輸入信息進行修正的修正單元，所以即便使用的環境溫度發生變化，也能夠抑制各種輸入信息的變動。另外，上述輸入單元由蓄積了音源的音源單元構成，并且上述輸入信息為音響信號，上述修正單元基于上述溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息，對上述音響信號進行修正，從而即使被施加電壓時的壓電元件的位移量根據溫度變化而變動，也能夠對音量進行溫度修正，由此即使產生溫度變化也能夠極力抑制音量的變動。另外，即便受到應力負荷時的壓電元件的撓曲量根據溫度變化而變動，也能夠對頻率特性進行溫度修正，由此能夠極力抑制伴隨著溫度上升而產生的音質的變動。這樣，根據上述壓電器件，即使浴室、廚房等的高溫環境下，也能夠極力抑制音響特性的惡化，用戶能夠以所希望的音量來聽取所希望的音質的聲音。即，能夠實現即便使用的環境溫度發生變化，也能夠抑制音量、音質的變動的小型、高質量的壓電揚聲器系統。另外，上述輸入單元由按壓上述壓電元件的特定位置的按壓單元構成，并且上述輸入信息為位置信息以及按壓信息，上述修正單元基于上述計測單元的計測結果和上述靜電電容的溫度依賴性信息，對上述壓電元件的溫度進行檢測，并基于該檢測出的溫度和上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息，來對上述位置信息以及上述按壓信息進行修正，從而即使按壓時的壓電元件的產生電壓、撓曲量根據環境溫度的變化而變化，也能夠獲得所希望的感知性能，能夠極力避免進行誤檢測。這樣，根據上述壓電器件，能夠實現即便使用的環境溫度發生變動，也能夠獲得準確的位置信息以及按壓信息，感知性能良好、且提高了可靠性的高性能的觸摸式輸入系統。另外，通過具備儲存有上述壓電元件的被施加電壓時的位移量、受到應力負荷時的撓曲量以及靜電電容的各溫度依賴性信息的存儲單元；計測上述壓電元件的靜電電容的計測單元；以及基于上述各溫度依賴性信息和由上述計測單元計測出的上述靜電電容，對上述輸入信息進行修正的修正單元，即使不設置溫度檢測單元，也能夠以低成本對壓電揚聲器的音量、音質、觸摸面板的位置信息、按壓信息進行溫度修正，能夠獲得高性能、高質量、可靠性卓越的各種壓電器件。通過具備對上述計測單元的執行模式與上述計測單元的非執行模式進行切換的切換單元，能夠容易地抑制向壓電元件的驅動信號的輸出。另外，上述高分子壓電材料為聚乳酸的情況下，不會基于脫極化作用產生壓電常數的隨著時間劣化的情況，能夠實現透明性、強度的良好的所希望的各種壓電器件。
圖I是表不作為本發明的壓電器件的一實施方式(第I實施方式)的壓電揚聲器系 統的一個例子的系統構成圖。圖2是示意性表示作為壓電元件的壓電揚聲器的剖視圖。圖3是表示壓電膜片的壓電現象的一個例子的圖。圖4是表示壓電膜片的壓電現象的另一例子的圖。圖5是示意性表示對壓電揚聲器施加了電壓的情況的圖。圖6是表示壓電常數d14的溫度依賴性的一個例子的圖。圖7是表示楊氏模量E的溫度依賴性的一個例子的圖。圖8是表示作為本發明的壓電器件的第2實施方式的觸摸式輸入系統的一個例子的系統構成圖。圖9是作為壓電元件的觸摸面板的俯視圖。圖10是上述觸摸面板的仰視圖。圖11是表示按壓上述觸摸面板時的狀態的圖。圖12是表不作為本發明的壓電器件的第3實施方式的壓電揚聲器系統的另一例子的系統構成圖。圖13是表不作為本發明的壓電器件的第4實施方式的觸摸式輸入系統的另一例子的系統構成圖。
具體實施例方式接下來，基于附圖對本發明的實施方式詳細進行說明。圖I是表不作為壓電器件的一實施方式(第I實施方式)的壓電揚聲器系統的一個例子的系統構成圖。該壓電揚聲器系統具備音源IC (輸入單兀)I、放大從音源ICl輸入的音源的放大器2、基于從放大器2供給的驅動信號(音響信號)進行發音的壓電揚聲器(壓電兀件)3、控制音源ICl以及放大器2的微處理器單元(以下稱為“MPU')4、存儲壓電揚聲器3所固有的溫度依賴性信息、計算程序等的存儲器5 (存儲單元)、檢測系統驅動時的環境溫度的溫度傳感器6 (溫度檢測單元)。 音源ICl將輸入的音源信號轉換為揚聲器驅動用的(音樂、聲音等的)音響信號。音源信號存在被蓄積在內置于MPU4的存儲器等的情況、經由網絡等電氣通信線路網被直接發送的情況、如以數字放送為代表那樣的使用調諧器接收放送電波而被解調的情況等。其中，上述音源信號并非必須是數字信號、也可以模擬信號。圖2是不意性表不壓電揚聲器3的剖視圖。表層面通常被保護膜片等保護部件覆蓋，但在該圖2中省略了保護部件。該壓電揚聲器3具有2個壓電體(第I壓電體7a，第2壓電體7b)緊貼而成的壓電雙晶片構造。即，第I壓電體7a在壓電膜片8的兩主面形成有電極9a、9b，第2壓電體7b在壓電膜片10的兩主面形成有電極I la、11b，這些第I壓電體7a和第2壓電體7b經由接合層12而被接合。另外，圖2表示了壓電揚聲器3的一個例子，但不局限于此，還可以是PET膜片等僅與第I壓電體7a組合的壓電單晶片構造、在第I壓電體7a與第2壓電體7b的中間層夾有PET膜片等的帶有單邊接觸內存模組的壓電雙晶片構造。壓電膜片8、10由高分子壓電材料構成，例如形成為厚度為30 150 μ m的膜片狀。作為高分子壓電材料，只要是具有撓性以及高壓電性，并能夠加工成所希望的膜片狀即可，就不進行特別限定，根據以下的理由，優選使用以聚乳酸(Poly-Lactic Acid;以下稱為“PLA”。)為主成分的高分子壓電材料。g卩，PLA是作為單體的乳酸的縮合聚合物，由于乳酸具有不對稱碳，所以存在被稱為L體、D體的鏡像異構體。將由L體聚合而成的稱為L型聚乳酸(Poly-L-Lactic Acid ；以下稱為“PLLA”。)，其具有左旋的螺旋構造。另外，將由D體聚合而成的稱為D型聚乳酸(Poly-D-LacticAcid ;以下稱為“H)LA”。)，其具有右旋的螺旋構造。PLA 一般而言是使乳酸菌作用于從玉米等提取的淀粉，并經由基于上述的發酵過程而生成。在該過程中，由于幾乎僅生成PLLA，所以通常，市場上流通的是PLLA，作為雜質含有微量的I3DLA。另外，通過使PLLA沿一軸延伸，能夠使PLLA的主鏈在延伸方向取向。已知沿一軸延伸后，結晶度經由熱處理而被改善的PLLA作為高分子表現出非常高的壓電性。并且，PLLA與PVDF等其他鐵電性的高分子壓電材料不同，因主鏈的螺旋構造而顯現出壓電性，所以無需進行極化處理，因此不會發生因脫極化作用導致的壓電常數的隨著時間經過的劣化。另外，具有以PLLA丙烯酸樹脂等大致相同程度的透明度以及強度。根據以上的理由，使用了以PLLA為主成分的高分子壓電材料，從實現所希望的透明壓電揚聲器的觀點來看格外優選。另外，雖然用于電極9a、9b、11a、Ilb的電極材料不被特別限定，但是從實現透明壓電揚聲器的觀點出發，優選使用銦錫氧化物(ΙΤ0)、氧化鋅、氧化銦-氧化鋅等透明的電極材料。另外，還可以以聚噻吩為主成分的有機電極。電極的形成方法也不被特別限定，能夠使用真空蒸鍍法、濺射法、鍍敷法、涂敷、貼箔等任意的方法。另外，接合層12能夠使用用于層壓膜片等的粘著劑等的透明材料。
圖3以及圖4是表示以PLLA形成壓電膜片8、10的情況下的壓電現象的圖。圖中，將壓電膜片的主面的法線方向(垂直于紙面的方向)設為第I軸，將在XY平面上與箭頭A方向垂直的方向設為第2軸，并且將箭頭A方向設為第3軸，在箭頭A方向上進行延伸處理。壓電膜片8若在第I軸向上從上方向下方被施加了電場，貝1J如圖3所不，由于PLLA的螺旋構造的影響而失去對稱性，其結果為產生旋轉方向上的變形，顯現了具有壓電常數d14的剪切壓電性。即，由于PLLA的點群屬于D2，所以存在d14、d25以及d36的張量成分，但是在延伸的壓電膜片8中，d25 = -d14，d36 = O。因此，壓電膜片8向與第I對角線13a大致相同的方向伸長，另一方面，向與第2對角線13b大致相同的方向縮小，由此壓電膜片8如圖3的實線的那樣變形。另一方面，壓電膜片10若在第I軸向上從下方向上方被施加了電場，貝1J如圖4所示，向與第I對角線13c大致相同的方向縮小，另一方面向與第2對角線13d大致相同的方向伸長，由此壓電膜片10如圖4的實線所示那樣變形。因此，當使第I壓電體7a與第2壓電體7b經由接合劑12而緊貼，并按照第I壓電體7a與第2壓電體7b向相反方向變形的方式,對電極9a、9b、lla、llb施加了電壓時,若壓電揚聲器3從如圖5的虛擬線如實線所示那樣變形，使電壓交變，則產生振動。另外，通過將壓電膜片8、10、電極9a、9b、11a、Ilb以及接合層12均使用透明材料形成，能夠實現透明壓電揚聲器。另外，通過使用這樣的透明壓電揚聲器，能夠得到無通音孔、防水性能卓越的薄型的小型液晶電視機。此外，在本實施方式中，作為壓電揚聲器3的被施加電壓時的位移量的指標的壓電常數d14以及作為受到應力負荷時的撓曲量的指標的楊氏模量E的各溫度依賴性信息被存儲在存儲器5中。并且，如后述那樣，即使壓電膜片8、10的壓電常數d14、楊氏模量E根據溫度變化而變化的情況下，也以音量、頻率特性等音響特性不極力變動的方式，使用MPU4進行控制。另外，作為壓電膜片8、10的壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性根據作為原料的高分子壓電材料的結晶度、分子量、純度、取向處理的方法等的不同而不同。即，壓電膜片8、10的壓電常數d14以及楊氏模量E根據作為原料的高分子壓電材料的制造方法及制造條件，具有不同的溫度依賴性。此外，在本實施方式那樣的壓電揚聲器等壓電器件中，優選壓電常數越高越好。作為用于提高壓電常數的主重要因素，已知PLLA的純度高且幾乎不含有TOLA、分子量高、取向度高、結晶度高、片晶的尺寸大等，壓電常數根據最終產品的形態、質量及特性的不同而不同。但是，若為了提高壓電常數而謀求全部的上述方法，則存在導致高成本化的可能性，因此優選在實用化時考慮成本方面，且在不對特性造成妨礙的程度上，適當地實施上述方法，來提高壓電常數。另外，對于壓電常數而言，即使是相同的高分子壓電材料，若常溫下的壓電常數不同、則其溫度依賴性也不同。圖6示出了使用作為高分子壓電材料的PLLA而制成的壓電膜片的壓電常數d14的溫度依賴性的一個例子。橫軸為溫度T (°C)，縱軸為壓電常數d14 (pC / N)。圖中，試料編號I 5是在不同制造方法和制造條件下制成的。從該圖6中可知，如試料編號I那樣，在作為常溫的溫度Tl (例如，20°C)下的壓電常數d14高時，壓電常數d14與溫度上升一起緩慢上升。然而，伴隨著溫度Tl下的壓電常數d14降低，存在壓電常數d14相對于溫度變化的變動幅度變大的趨勢，如試料編號5那樣，當溫度Tl下的壓電常數d14非常低時，壓電常數d14在玻璃轉變點T2 (約70°C)的附近急劇上升。這樣即使是相同的高分子壓電材料，壓電膜片8、10的壓電常數d14具有對應制造方法、制造條件的固有的溫度依賴性。另外，在以恒定的電壓進行驅動的情況下，由于壓電常數d14越大而壓電膜片8、10的位移量越大，所以壓電常數d14越大而音量也越大。即，壓電常數d14如圖6那樣，取決于溫度而變動，因此即使對壓電揚聲器施加恒定的驅動電壓，音量也取決于溫度而變動。另一方面，關于壓電膜片8、10的楊氏模量，也根據最終產品、質量及特性的不同而不同，此外，與壓電常數的情況同樣，即使是使用了相同的高分子壓電材料的情況下，當常溫下的楊氏模量不同時，楊氏模量的溫度依賴性也不同。圖7示出了使用作為高分子壓電材料的PLLA而制成的壓電膜片的楊氏模量E的溫度依賴性的一個例子。橫軸為溫度T (°C)，縱軸為楊氏模量E (N / m2)。圖中，試料編號I 5對應圖6的試料編號I 5。
根據該圖7可知，如試料編號3那樣，在作為常溫的溫度T3(例如，20°C)下的楊氏模量E較低的情況下，楊氏模量E緩慢降低。然而，隨著溫度T3下的楊氏模量E變高，楊氏模量E相對于溫度變化的變動幅度變大，如試料編號5那樣，當溫度T3下的楊氏模量E變得非常高時，楊氏模量E在比較低的溫度T4 (例如，40°C)急劇降低。這樣，壓電膜片8、10的楊氏模量E與壓電常數d14同樣，具有與制造方法、制造條件對應的固有的溫度依賴性。另外，在壓電揚聲器3的情況下，當壓電膜片8、10的楊氏模量E變高時則成為硬質，且成為再生頻帶轉移到稍高音側那樣的音質。另一方面，當壓電膜片8、10的楊氏模量E降低時則成為軟質，且成為再生頻帶轉移到稍低音側那樣的音質。S卩，楊氏模量E由于如圖7那樣取決于溫度而變動，所以音質也取決于溫度而變動。另外，壓電常數d14以及楊氏模量E如上述，即使是相同的高分子壓電材料，也會因制造方法、制造條件的不同而具有固有的溫度依賴性，如圖6以及圖7可知，在壓電常數d14的溫度依賴性與楊氏模量E的溫度依賴性之間不存在相關關系。
因此，在本實施方式中，預先測量壓電揚聲器3所固有的壓電常數d14的溫度依賴性信息以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息，并使它們存儲在存儲器5中。然后，利用內置于MPU4的計時功能，每隔規定時間來檢測來自溫度傳感器6的環境溫度，并利用MPU4具有的修正單元4a對存儲器5的存儲內容和檢測溫度進行對照，并根據環境溫度對從壓電揚聲器3輸出的音量以及頻率特性進行修正，由 此，即使產生溫度變化也能夠極力抑制音響特性的變動。以下，參照圖I對本壓電揚聲器系統的動作進行詳述。首先，MPU4每隔規定間隔從溫度傳感器6讀入來自用戶設定音量的時刻或者接通電源的時刻的溫度。另一方面，音源ICl經由信號線a向放大器2輸入作為音源的驅動信號。然后，MPU4對照來自溫度傳感器6的檢測溫度和預先存儲于存儲器5的壓電常數d14和楊氏模量E的溫度依賴信息，并經由信號線c以及信號線d將基于對照結果的控制信號發送到音源ICl以及放大器2，由此對驅動信號進行溫度修正。例如，壓電揚聲器系統的電源輸入時的溫度為20°C，且當前溫度為40°C的情況下，在檢索壓電常數d14的溫度依賴性信息，壓電常數d14變高時，考慮預先存儲于存儲器5的各種要素(壓電揚聲器3的大小、壓電膜片8、10的厚度、電極9a、9b、lla、llb的導電率、外殼的容積等)，并使驅動電壓降低，以使得成為所希望音量。另外，在檢索楊氏模量E的溫度依賴性信息，楊氏模量E降低時，也考慮預先存儲于存儲器5的各種要素，并對頻率特性進行修正，以使得成為所希望的音響特性。另外，驅動信號從放大器2經由信號線b被輸入到壓電揚聲器3，由此壓電揚聲器3基于來自放大器2的驅動信號，也以所希望音量以及所希望的頻率特性進行發音。這樣，在本第I實施方式中具備具有在由高分子壓電材料構成的壓電膜片8、10的兩主面形成了電極9a、9b、lla、llb的壓電體7a、7b的壓電揚聲器3 ;和向壓電揚聲器3輸入驅動信號的音源ICl以及放大器2，并具有保持有壓電揚聲器3的壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴信息的存儲器5 ;和檢測環境溫度的溫度傳感器6，修正單元4a基于壓電常數d14和楊氏模量E的溫度依賴性信息以及溫度傳感器6的檢測結果，對音源ICl以及放大器2的驅動信號、即音響信號進行修正，因此即便在暴露于浴室、廚房等的高溫環境的場所使用，也能夠極力抑制音壓級的過度變化、頻率特性的劣化。另外由此，能夠實現用戶能以所希望的音量、且良好的音質進行聽取的薄層小型的壓電揚聲器系統。另外，通過對高分子壓電材料、電極材料等的構成構件使用透明材料，能夠獲得無通音孔的透明壓電揚聲器，能夠優選地設置于小型液晶電視機中。因此，能夠實現即便使用的環境溫度產生溫度變化，也具有所希望的音響特性，而且防水性能也卓越的小型、薄層，且高性能、高質量的壓電揚聲器系統。另外，上述溫度傳感器6由于需要高精度地檢測壓電揚聲器3的溫度，所有優選設置在壓電揚聲器3的附近。圖8是表不作為壓電器件的第2實施方式的觸摸式輸入系統的一個例子的系統構成圖。該觸摸式輸入系統具備通過按壓力而產生感知信號(位置信息以及按壓信息)的觸摸面板14 (壓電元件)；放大輸入到該觸摸面板14的感知信號的放大器15 ;接收來自放大器15的感知信號的MPU16 ;儲存觸摸面板14具有的壓電常數d14以及楊氏模量E的溫度依賴性信息、規定的計算程序等的存儲器17 ;和檢測系統驅動時的環境溫度的溫度傳感器18。另外，MPU16具有修正單元16a，其基于溫度傳感器18的檢測結果和壓電常數d14以及楊氏模量E的溫度依賴性信息來對放大器15進行溫度修正。圖9是示意性表示觸摸面板14的俯視圖，圖10是示意性表示觸摸面板14的仰視圖。觸摸面板14具有與第I實施方式同樣的以高分子壓電材料形成的壓電膜片19，在該壓電膜片19的一主面上形成有借助第I以及第2電極分割線20a、20b而被分割成多個區域的表面電極(第I 第4表面電極21a 21d)。另外，在上述壓電膜片19的另一主面形成有同樣的背面電極22，信號線ω為接地電位。另外，各表面電極21a 21d以及背面電極22經由信號線α δ、ω與放大器 15連接，在圖8中將信號線α δ、ω —并標記為信號線e。接下來，對觸摸面板14的位置信息以及按壓信息的取得方法進行說明。圖11示出了以規定的按壓力按壓觸摸面板14的大致中央位置的情況。如箭頭C所示那樣，當按壓觸摸面板14的大致中央位置時，壓電膜片19向各對角線30a' 30a"、30b'、30b"的方向大致均等地伸長。即，通過對角線30a' 30a"伸長，壓電膜片19在如圖3那樣的法線方向上產生電場，第2以及第3表面電極21b、21c產生正的電位。另外，當施加電場時，對角線30b' 30b"縮小，但在按壓的情況下伸長，因此第I以及第4表面電極21a、21d產生負的電位。另外，各自的電極產生的微小電壓對應按壓位置的變化而變化。而且，通過解析該產生電位的圖案能夠感知按壓位置。另外，針對按壓力也同樣，通過解析按壓觸摸面板14時而得的電壓圖案，能夠得到按壓信息。此外，在本第2實施方式中，與第I實施方式大致相同，將觸摸面板14的壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息存儲在存儲器17中，由此，即使觸摸面板14的壓電常數d14、楊氏模量E因溫度變化而變化的情況下，也能夠使用修正單元16a對感知電壓進行修正，以使得不發生誤檢測。S卩，當用手指、筆按壓觸摸面板14時，壓電膜片19撓曲而產生微小的電壓，該微小的電壓與壓電膜片19的壓電常數d14成正比例。由此，當壓電常數d14根據溫度變化而發生變動時，存在不能準確檢測按壓位置的可能性。另外，由于壓電膜片19的撓取量也隨著溫度上升而變化，所以不能感知準確的按壓力，成為誤檢測的原因。因此，在本第2實施方式中，與第I實施方式大致相同，預先測量觸摸面板14所固有的壓電常數d14的溫度依賴性信息以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息并存儲于存儲器17。而且，利用內置于MPU16的計時功能，每隔規定時間對來自溫度傳感器18的環境溫度進行檢測，并利用MPU16具有的修正單元16a對存儲器17的存儲內容與檢測溫度進行對照，根據環境溫度對輸入觸摸面板14的位置信息以及按壓信息進行修正，從而即使溫度變化，也能夠抑制感知性能的降低。以下，參照圖8對本觸摸式輸入系統的動作進行詳述。首先，當使用手指、筆等按壓觸摸面板14時，觸摸面板14產生微小的電壓，其感知信號被輸入放大器15。
另一方面，MPU16通過溫度傳感器18每隔規定時間讀入環境溫度，并對照預先存儲于存儲器17的壓電常數d14與楊氏模量E的溫度依賴信息。然后，MPU16基于對照結果，經由信號線f向放大器15發送控制信號，放大器15經由信號線g將被溫度修正后的感知信號向MPU16發送。例如，在觸摸面板14的初始按壓時的溫度為40°C，其后溫度上升而在環境溫度42°C下按壓觸摸面板14的特定位置的情況下，在根據壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息，壓電常數d14變高、或者/以及楊氏模量E變低時，考慮預先存儲于存儲器5的各種要素(觸摸面板14的大小、厚度等)，按照成為所希望位置以及所希望按壓力的方式對感知電壓進行修正，并輸入MPU16。這樣，在本第2實施方式中具備在由高分子壓 電材料構成的壓電膜片19的兩主面形成有表面電極21a 21d以及背面電極22的觸摸面板14、和將位置信息以及按壓信息輸入觸摸面板14的按壓單元，并具有儲存有觸摸面板14的壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息的存儲器17、和檢測環境溫度的溫度傳感器18，修正單元16a基于壓電常數d14與楊氏模量E的溫度依賴性信息和溫度傳感器18的檢測結果，對觸摸面板14上的位置信息以及按壓信息進行修正，因此即使按壓時的撓曲量根據環境溫度的變化而變化，也能夠得到所希望的感知性能，能夠極力避免誤檢測。另外由此，即便使用的環境溫度發生變動，也能夠取得準確的位置信息以及按壓信息，能夠實現提高了可靠性的高性能的觸摸式輸入系統。另外，上述溫度傳感器18需要對觸摸面板14的溫度進行高精度檢測，因此優選配置在觸摸面板14的附近。圖12是表不作為壓電器件的第3實施方式的壓電揚聲器系統的系統構成圖。在該第3實施方式中，代替溫度傳感器而使用MPU24對壓電揚聲器3的靜電電容進行計測，并根據預先測量并存儲于存儲器23的靜電電容的溫度特性信息來檢測壓電揚聲器3的溫度。S卩，高分子壓電材料為電介質，壓電揚聲器3通過在壓電膜片8、10的兩主面形成電極9a、9b、lla、llb，而在電路上形成電容器。另外，高分子壓電材料一般而言，線膨脹系數大，因此壓電膜片8、10的厚度、大小根據溫度也會微妙地發生變化。因此，在本第3實施方式中，如上述那樣，使用MPU24計測壓電揚聲器3的靜電電容，并根據存儲于存儲器23的靜電電容的溫度特性信息來檢測壓電揚聲器3的溫度,并基于該檢測出的溫度和壓電揚聲器3的壓電常數d14及楊氏模量E的各溫度依賴性信息,對音量、音質進行修正。S卩，該壓電揚聲器系統具備與第I實施方式相同的壓電揚聲器3、音源ICl以及放大器2。此外，在存儲器23中，除了壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息以外，還儲存有壓電揚聲器3所固有的靜電電容的溫度依賴性信息。另外，MPU24除了上述的修正單元4a以外，還具有計測壓電揚聲器3的靜電電容的計測單元24a。此外，計測單元24a具有執行模式和非執行模式，并且在壓電揚聲器3與放大器2之間夾裝有切換單元25，MPU24根據上述執行模式與非執行模式來對切換單元25進行控制。S卩，MPU24經由信號線h對切換單兀25進行控制,在執行模式時,禁止從放大器2向壓電揚聲器3的驅動信號的輸出，在非執行模式時，允許從放大器2向壓電揚聲器3的驅動信號的輸出。以下,對第3實施方式的壓電揚聲器系統的動作進行詳述。
計測單元24a被設定成執行模式時，在計測壓電揚聲器3的靜電電容后，檢索存儲于存儲器23的靜電電容的溫度依賴性信息，讀出與由計測單元24a計測出的靜電電容相當的溫度，并檢測壓電揚聲器3的溫度。另一方面，在計測單元24a被設定成非執行模式的情況下，與第I實施方式大致相同，MPU24對壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息和在上述執行模式中檢測的壓電揚聲器3的溫度進行對照，經由信號線c向放大器2發送控制信號，在放大器2中進行驅動信號的溫度修正。然后，放大器2經由信號線b、b'，將溫度修正后的驅動信號向壓電揚聲器3供給,壓電揚聲器3基于上述驅動信號進行發音。這樣，在本第3實施方式中也與第I實施方式相同，根據環境溫度對驅動信號進行 溫度修正，因此能夠得到具有所希望的音響特性的音量以及音質。并且，由于不需要溫度傳感器，所以能夠以低成本實現即便使用的環境溫度變化，也能夠抑制音響信號的變化的高質量的壓電揚聲器系統。另外，在本第3實施方式中，切換單元25按照來自MPU24的指令來切換執行模式與非執行模式，以控制向壓電揚聲器3的驅動信號的輸出，但由于由計測單元24a進行的靜電電容的計測能夠瞬時進行，所以能夠在壓電揚聲器3的驅動時依次進行溫度修正。圖13是表示作為壓電器件的第4實施方式的觸摸式輸入系統的系統構成圖，本第4實施方式不出了將第3實施方式應用于觸摸式輸入系統的情況。S卩，該觸摸式輸入系統具備與第2實施方式相同的觸摸面板14以及放大器15。此夕卜，在存儲器27中除了壓電常數d14以及楊氏模量E的溫度依賴性信息以外，還儲存有觸摸面板14所固有的靜電電容的溫度依賴性信息。另外，MPU27除了上述的修正單元16a以外，還具有計測觸摸面板14的靜電電容的計測單元27a。另外，計測單元27a具有執行模式與非執行模式，并且在觸摸面板14與放大器15之間夾裝有切換單元28，MPU27根據上述執行模式與非執行模式來對切換單元28進行控制。S卩，MPU27經由信號線h對切換單元28進行控制，在執行模式時，禁止從觸摸面板14向放大器15的感知信號的輸入，在非執行模式時，允許從觸摸面板14向放大器15的感知信號的輸入。以下，對該第4實施方式的觸摸式輸入系統的動作進行詳述。在計測單元27a被設定成執行模式的情況下，在計測觸摸面板14的靜電電容后，檢測存儲于存儲器26的靜電電容的溫度依賴性信息，讀出與由計測單元27a計測出的靜電電容相當的溫度，檢測觸摸面板14的溫度。另一方面，在計測單元27a被設定為非執行模式的情況下，與第2實施方式大致相同，感知信號信經由號線e'、e從觸摸面板14被輸入到放大器15。然后，在MPU27中，對壓電常數d14以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息和觸摸面板14的溫度進行對照，并經由信號線f向放大器15發送控制信號，在放大器15中進行感知信號的溫度修正。然后，該溫度修正后的感知信號被發送到MPU27。這樣,在本第4實施方式中與第2實施方式相同,根據環境溫度對感知信號進行溫度修正，因此能夠得到具有所希望的位置信息以及按壓信息的感知特性。而且，與第3實施方式相同，由于不需要溫度傳感器，所以能夠以更低成本來實現還能夠耐高溫環境的高質量的觸摸式輸入系統。另外，在本第4實施方式中，切換單元28按照來自MPU27的指令對執行模式與非執行模式進行切換，來控制來自觸摸面板14的驅動信號的輸入，但由于由計測單元27a進行的靜電電容的計測能夠瞬時進行，所以能夠在觸摸面板14的按壓時依次進行溫度修正。另外，本發明并不局限于上述實施方式。作為高分子壓電材料，雖然如上述那樣優選PLLA，但并不局限于PLLA，PVDF等其他高分子壓電材料也能夠同樣適用。即，該情況下，也將要使用的高分子壓電材料的壓電常數d14以及楊氏模量E的溫度依賴信息、進而根據需要還可以將靜電電容的溫度依賴信息預先存儲于存儲器，如果是壓電揚聲器系統的情況下，則根據溫度變化對音量、音質進行修正，而如果是觸摸式輸入系統的情況下，則根據溫度變化對感知性能進行修正，從而能夠抑制招致性能劣化。另外，在上述實施方式中，作為壓電器件，以壓電揚聲器系統以及觸摸式輸入系統為例示進行了說明，但并不局限于這些。即，對高分子壓電材料來說，伴隨著溫度上升，壓電常數d14、楊氏模量E發生變動而導致位移量發生變動，因此為了確保所希望的性能及質量， 需要進行溫度修正，因此，本發明能夠廣范圍地應用于使用高分子壓電材料的各種壓電器件。 另外，觸摸式輸入系統中的位置信息以及按壓信息的取得方法也并不局限于上述實施方式，能夠是各種方法。產業上的可實用性能夠實現即使在浴室、廚房等高溫下的環境溫度中使用、或者即使使用的環境溫度發生變化，也可以獲得良好的音響特性、感知特性的壓電揚聲器系統、觸摸式輸入系統等各種壓電器件。附圖標記說明I音源IC (輸入單元);3壓電揚聲器(壓電元件);4a修正單元；5存儲單元；6溫度傳感器(溫度檢測單兀)；7a, 7b壓電體；8壓電膜片；9a, 9b電極；10壓電膜片；11a，Ilb電極；14觸摸面板(壓電元件)；15放大器；16a修正單元；17存儲單元；18壓電膜片；19溫度傳感器(溫度檢測單元)；21a 21d表面電極(電極)；22背面電極(電極)；23存儲單元；24a計測單元；25切換單元；26存儲單元；27a計測單元；28切換單元。
權利要求
1.一種壓電器件，是具備壓電元件，和將規定的信息輸入上述壓電元件的輸入單元的壓電器件，其中，上述壓電元件具有至少一個以上的在由高分子壓電材料構成的壓電膜片的兩主面形成有電極的壓電體，上述壓電器件的特征在于， 具有存儲單元，其儲存有上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息； 溫度檢測單元，其檢測環境溫度；以及 修正單元，其基于該溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息來對上述輸入單元的輸入信息進行修正。
2.根據權利要求I所述的壓電器件，其特征在于， 上述輸入單元由音源單元構成，并且上述輸入信息為音響信號， 上述修正單元基于上述溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息來對上述音響信號進行修正。
3.根據權利要求I所述的壓電器件，其特征在于， 上述輸入單元由按壓上述壓電元件的特定位置的按壓單元構成，并且上述輸入信息為位置信息以及按壓信息， 上述修正單元基于上述溫度檢測單元的檢測結果和上述各溫度依賴性信息，來對上述位置信息以及上述按壓信息進行修正。
4.一種壓電器件，是具備壓電元件，和將規定的信息輸入上述壓電元件的輸入單元的壓電器件，其中，上述壓電元件具有至少一個以上的在由高分子壓電材料構成的壓電膜片的兩主面形成有電極的壓電體，上述壓電器件的特征在于， 具備存儲單元，其儲存上述壓電元件的被施加電壓時的位移量、受到應力負荷時的撓曲量以及靜電電容的各溫度依賴性信息；計測單元，其計測上述壓電元件的靜電電容；修正單元，其基于上述各溫度依賴性信息和由上述計測單元計測出的上述靜電電容，來對上述輸入信息進行修正。
5.根據權利要求4所述的壓電器件，其特征在于， 上述輸入單元由蓄積音源的音源單元構成，并且上述輸入信息為音響信號， 上述修正單元基于上述計測單元的計測結果和上述靜電電容的溫度依賴性信息，來對上述壓電元件的溫度進行檢測，并基于該檢測出的溫度和上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息，來對音響信號進行修正。
6.根據權利要求4所述的壓電器件，其特征在于， 上述輸入單元由按壓上述壓電元件的特定位置的按壓單元構成，并且上述輸入信息為位置信息以及按壓信息， 上述修正單元基于上述計測單元的計測結果和上述靜電電容的溫度依賴性信息，來檢測上述壓電元件的溫度，并基于該檢測出的溫度和上述壓電元件的被施加電壓時的位移量以及受到應力負荷時的撓曲量的各溫度依賴性信息，來對上述位置信息以及上述按壓信息進行修正。
7.根據權利要求4至權利要求6中任意一項所述的壓電器件，其特征在于， 具有切換單元，該切換單元對上述計測單元的執行模式與上述計測單元的非執行模式進行切換。
8.根據權利要求I、權利要求2、權利要求4、權利要求5以及權利要求7中任意一項所述的壓電器件，其特征在于， 上述壓電元件為壓電揚聲器。
9.根據權利要求I、權利要求3、權利要求4、權利要求6以及權利要求7中任意一項所述的壓電器件，其特征在于， 上述壓電元件的形成于上述壓電膜片的兩主面的電極中的、至少形成于一方主面的電極被分割為多個區域。
10.根據權利要求I、權利要求3、權利要求4、權利要求6、權利要求7以及權利要求9 中任意一項所述的壓電器件，其特征在于， 上述壓電元件為觸摸面板。
11.根據權利要求I至權利要求10中任意一項所述的壓電器件，其特征在于， 上述高分子壓電材料以聚乳酸為主成分。
全文摘要
本發明涉及一種壓電器件。具備音源IC1、放大來自音源IC1的音源的放大器(2)、基于來自放大器(2)的驅動信號進行發音的壓電揚聲器(3)、對驅動信號進行規定的控制處理的MPU(4)、存儲有壓電揚聲器(3)的壓電常數(d14)以及楊氏模量E的各溫度依賴性信息的存儲器(5)、和檢測環境溫度的溫度傳感器(6)。MPU(4)具有修正單元(4a)，對溫度傳感器(6)的檢測結果與上述各溫度依賴性信息進行對照，根據對照結果來對作為音響信號的驅動信號進行溫度修正。壓電揚聲器(3)輸出由修正單元(4a)進行了溫度修正后的音響信號。由此實現即使使用的環境溫度產生溫度變化，也能夠抑制各種輸入信息的變動的壓電揚聲器系統等的各種壓電器件。
文檔編號H01L41/09GK102959990SQ20118003099
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月25日 優先權日2010年8月26日
發明者安藤正道, 田實佳郎, 吉田光伸 申請人:株式會社村田制作所, 學校法人關西大學