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JP7694181B2 - Piezoelectric Device - Google Patents
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Description

本発明は、振動領域を有する圧電素子を備えた圧電装置に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric device having a piezoelectric element with a vibration region.

従来より、振動領域を有する圧電素子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、この圧電素子は、支持体上に、圧電膜と、当該圧電膜と接続された電極膜とが積層された構成とされている。そして、圧電素子は、支持体に凹部が形成されており、圧電膜および電極膜の一部が支持体から浮遊した浮遊領域となっている。また、この圧電素子では、浮遊領域にスリットが形成されることにより、浮遊領域が複数の領域に分割されて振動領域が構成されている。そして、各振動領域は、支持体に片持ち支持された状態となっている。 Conventionally, piezoelectric elements having a vibration region have been proposed (see, for example, Patent Document 1). Specifically, this piezoelectric element is configured by stacking a piezoelectric film and an electrode film connected to the piezoelectric film on a support. The piezoelectric element has a recess formed in the support, and a floating region in which a portion of the piezoelectric film and the electrode film floats above the support. In this piezoelectric element, slits are formed in the floating region, dividing the floating region into multiple regions to form the vibration region. Each vibration region is supported by the support in a cantilevered manner.

このような圧電素子は、以下のように製造される。すなわち、まず、支持体上に圧電膜および電極膜を形成する。次に、圧電膜にスリットを形成して振動領域構成部分を形成する。その後、支持体に凹部を形成し、振動領域構成部分を浮遊させて振動領域を構成することにより、上記圧電素子が製造される。 Such a piezoelectric element is manufactured as follows. That is, first, a piezoelectric film and an electrode film are formed on a support. Next, slits are formed in the piezoelectric film to form the vibration region component parts. After that, a recess is formed in the support, and the vibration region component parts are suspended to form the vibration region, thereby manufacturing the piezoelectric element.

特許5936154号公報Patent No. 5936154

しかしながら、上記のような圧電素子では、圧電素子を製造する際の残留応力により、振動領域が反ってしまう可能性がある。また、圧電素子は、圧電膜と電極膜との線膨張係数が異なるため、使用環境によって反ってしまう可能性がある。そして、このように振動領域が反ってしまった場合には、隣合う振動領域の間のスリット幅が広くなるため、スリットを介して圧力が抜け易くなり、特に、低周波数での検出精度が低下し易くなる。 However, in such piezoelectric elements, the vibration area may warp due to residual stress during the manufacture of the piezoelectric element. In addition, the piezoelectric element may warp depending on the usage environment because the linear expansion coefficients of the piezoelectric film and the electrode film are different. When the vibration area warps in this way, the slit width between adjacent vibration areas becomes wider, making it easier for pressure to escape through the slit, and detection accuracy, particularly at low frequencies, is likely to decrease.

本発明は上記点に鑑み、検出精度が低下することを抑制できる圧電装置を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention aims to provide a piezoelectric device that can prevent a decrease in detection accuracy.

上記目的を達成するための請求項1は、振動部(20)を有する圧電素子(1)を備えた圧電装置であって、支持体(10)と、支持体上に配置され、圧電膜(40)と電極膜(50)とを含む構成とされ、支持体に支持される支持領域(21a)と、支持領域と繋がっていると共に支持領域と反対側の部分が支持体から浮遊している複数の振動領域(22)とを有する振動部と、を含む圧電素子と、所定の処理を行う制御部(2)と、を備えている。そして、複数の振動領域は、互いの振動領域の間がスリット(30)で分離されており、電極膜は、圧電膜と接続されて圧電膜の電荷に応じた圧力検出信号を出力する圧力電極膜(510)と、隣合う振動領域の間の容量に応じた容量検出信号を出力する容量電極膜(520)と、振動領域における支持領域と反対側の先端部を、支持体と振動領域との積層方向に沿って変位させる駆動電圧が印加される駆動電極膜(530)と、を有し、制御部は、所定のタイミングにおいて、容量検出信号に基づき、容量検出信号が最大となるように、駆動電極膜に印加する駆動電圧を調整する。 Claim 1 for achieving the above object provides a piezoelectric device including a piezoelectric element (1) having a vibration portion (20), the piezoelectric element including a support (10), a vibration portion arranged on the support and including a piezoelectric film (40) and an electrode film (50), the vibration portion having a support region (21a) supported by the support, and a plurality of vibration regions (22) that are connected to the support region and whose portions opposite the support region are floating from the support, and a control unit (2) that performs a predetermined process. The multiple vibration regions are separated by slits (30), and the electrode film includes a pressure electrode film (510) that is connected to the piezoelectric film and outputs a pressure detection signal corresponding to the charge of the piezoelectric film, a capacitance electrode film (520) that outputs a capacitance detection signal corresponding to the capacitance between adjacent vibration regions, and a drive electrode film (530) to which a drive voltage is applied that displaces the tip of the vibration region on the opposite side to the support region along the stacking direction of the support and the vibration region, and the control unit adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film based on the capacitance detection signal at a predetermined timing so that the capacitance detection signal is maximized.

これによれば、制御部は、所定のタイミングにおいて、容量検出信号に基づき、容量検出信号が最大となるように駆動電極膜に印加する駆動電圧を調整する。つまり、制御部は、所定のタイミングにおいて、振動領域の反りが低減するように駆動電極膜に印加する駆動電圧を調整する。このため、振動領域が反った状態で圧力を検出することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。 According to this, the control unit adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film at a predetermined timing based on the capacitance detection signal so that the capacitance detection signal is maximized. In other words, the control unit adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film at a predetermined timing so that the warping of the vibration area is reduced. This makes it possible to prevent pressure from being detected in a warped state of the vibration area, and to prevent a decrease in detection accuracy.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference symbols in parentheses attached to each component indicate an example of the correspondence between the component and the specific components described in the embodiments described below.

第1実施形態における圧電装置の平面模式図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the piezoelectric device according to the first embodiment. 図1中のIIA-IIA線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line IIA-IIA in FIG. 図1中のIIB-IIB線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line IIB-IIB in FIG. 中間駆動電極膜をグランド電位とし、上層駆動電極膜および下層駆動電極膜に電圧を印加していない場合の振動領域の状態を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing the state of the vibration region when the intermediate drive electrode film is at ground potential and no voltage is applied to the upper-layer drive electrode film and the lower-layer drive electrode film. FIG. 中間駆動電極膜をグランド電位とし、上層駆動電極膜および下層駆動電極膜に正の電圧を印加した場合の振動領域の状態を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing the state of a vibration region when the intermediate drive electrode film is at ground potential and a positive voltage is applied to the upper-layer drive electrode film and the lower-layer drive electrode film. FIG. 中間駆動電極膜をグランド電位とし、上層駆動電極膜および下層駆動電極膜に負の電圧を印加した場合の振動領域の状態を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing the state of a vibration region when the intermediate drive electrode film is at ground potential and a negative voltage is applied to the upper-layer drive electrode film and the lower-layer drive electrode film. FIG. 第2実施形態における圧電素子の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a second embodiment. 第3実施形態における圧電素子の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a third embodiment. 第4実施形態における圧電素子の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a piezoelectric element according to a fourth embodiment. 振動領域が大きく反った場合の断面図である。13 is a cross-sectional view showing a case where the vibration region is significantly warped.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態の圧電装置について、図1、図2Aおよび図2Bを参照しつつ説明する。なお、本実施形態の圧電装置は、スマートフォンやAI(artificial intelligenceの略)スピーカ等に搭載されて用いられると好適である。なお、図1は、断面図ではないが、理解をし易くするため、後述する圧力電極膜510、容量電極膜520、駆動電極膜530にハッチングを施してある。
First Embodiment
A piezoelectric device according to a first embodiment will be described with reference to Fig. 1, Fig. 2A, and Fig. 2B. The piezoelectric device according to this embodiment is suitable for use in a smartphone or an AI (artificial intelligence) speaker. Although Fig. 1 is not a cross-sectional view, a pressure electrode film 510, a capacitance electrode film 520, and a drive electrode film 530, which will be described later, are hatched to facilitate understanding.

本実施形態の圧電装置は、圧電素子1と制御部2とを備えている。まず、圧電素子1の構成について説明する。 The piezoelectric device of this embodiment includes a piezoelectric element 1 and a control unit 2. First, the configuration of the piezoelectric element 1 will be described.

圧電素子1は、支持体10と、振動部20とを備え、平面形状が矩形状とされている。支持体10は、一面11aおよび他面11bを有する支持基板11と、支持基板11の一面11a上に形成された絶縁膜12とを有している。なお、支持基板11は、例えば、シリコン基板等で構成され、絶縁膜12は、酸化膜等で構成されている。 The piezoelectric element 1 includes a support 10 and a vibration part 20, and has a rectangular planar shape. The support 10 includes a support substrate 11 having one surface 11a and the other surface 11b, and an insulating film 12 formed on the one surface 11a of the support substrate 11. The support substrate 11 is made of, for example, a silicon substrate, and the insulating film 12 is made of, for example, an oxide film.

振動部20は、支持体10上に配置されている。そして、支持体10には、振動部20における内縁側を浮遊させるための凹部10aが形成されている。このため、振動部20は、支持体10上に配置された支持領域21aと、支持領域21aと繋がっていると共に凹部10a上で浮遊する浮遊領域21bとを有する構成となっている。なお、本実施形態の凹部10aは、振動部20側の開口端の形状が平面矩形状とされている。したがって、浮遊領域21bの全体は、平面矩形状とされている。 The vibration section 20 is disposed on the support 10. The support 10 is formed with a recess 10a for floating the inner edge side of the vibration section 20. Therefore, the vibration section 20 has a support region 21a disposed on the support 10, and a floating region 21b that is connected to the support region 21a and floats above the recess 10a. In this embodiment, the recess 10a has a planar rectangular shape at the open end on the vibration section 20 side. Therefore, the entire floating region 21b has a planar rectangular shape.

浮遊領域21bには、当該浮遊領域21bを厚さ方向に貫通するスリット30が形成されている。本実施形態のスリット30は、浮遊領域21bを4分割するように形成されている。詳しくは、スリット30は、浮遊領域21bの中心部Cを通り、浮遊領域21bの相対する角部に向かって延設されるように、2本形成されている。言い換えると、スリット30は、平面矩形状とされた浮遊領域21bの各角部から中心部Cに向かって延設されると共に、中心部Cにて各スリット30が交差するように形成されている。これにより、浮遊領域21bは、略平面三角形状とされた4つの振動領域22に分離されている。特に限定されるものではないが、本実施形態では、各振動領域22同士の間隔(すなわち、スリット30の幅)が1μm程度とされている。 In the floating region 21b, a slit 30 is formed penetrating the floating region 21b in the thickness direction. In this embodiment, the slit 30 is formed so as to divide the floating region 21b into four. More specifically, two slits 30 are formed so as to pass through the center C of the floating region 21b and extend toward the opposite corners of the floating region 21b. In other words, the slits 30 are formed so as to extend from each corner of the floating region 21b, which is rectangular in plan view, toward the center C, and each slit 30 intersects at the center C. As a result, the floating region 21b is separated into four vibration regions 22, each of which is substantially triangular in plan view. Although not particularly limited, in this embodiment, the interval between each vibration region 22 (i.e., the width of the slit 30) is about 1 μm.

そして、各振動領域22は、支持領域21a側の端部が固定端とされ、支持領域21aと反対側の先端部(以下では、単に先端部ともいう)が自由端とされたカンチレバーとされている。以下では、振動領域22における支持体10と反対側の面を振動領域22の一面22aとし、振動領域22における支持体10側の面を振動領域22の他面22bとして説明する。 Each vibration region 22 is a cantilever with the end on the support region 21a side as a fixed end and the tip end opposite the support region 21a (hereinafter simply referred to as the tip end) as a free end. In the following description, the surface of the vibration region 22 opposite the support 10 is referred to as one surface 22a of the vibration region 22, and the surface of the vibration region 22 facing the support 10 is referred to as the other surface 22b of the vibration region 22.

振動部20は、圧電膜40および圧電膜40と接続される電極膜50を有する構成とされている。具体的には、圧電膜40は、下層圧電膜41と、下層圧電膜41上に積層される上層圧電膜42とを有している。なお、下層圧電膜41および上層圧電膜42は、窒化スカンジウムアルミニウム(ScAlN)や、窒化アルミニウム(AlN)等の鉛フリーの圧電セラミックス等を用いて構成されている。 The vibration section 20 is configured to have a piezoelectric film 40 and an electrode film 50 connected to the piezoelectric film 40. Specifically, the piezoelectric film 40 has a lower piezoelectric film 41 and an upper piezoelectric film 42 laminated on the lower piezoelectric film 41. The lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42 are configured using lead-free piezoelectric ceramics such as scandium aluminum nitride (ScAlN) and aluminum nitride (AlN).

電極膜50は、圧電膜40と接続されるように振動領域22の所定箇所に形成されており、モリブデン、銅、プラチナ、白金、チタン等を用いて構成されている。本実施形態では、電極膜50として、下層圧電膜41の下方に形成された下層電極膜51と、下層圧電膜41と上層圧電膜42との間に形成された中間電極膜52と、上層圧電膜42の上方に形成された上層電極膜53とが形成されている。なお、下層電極膜51と中間電極膜52とは、下層圧電膜41を挟んで対向するように配置されている。中間電極膜52と上層電極膜53とは、上層圧電膜42を挟んで対向するように配置されている。そして、下層電極膜51、中間電極膜52、および上層電極膜53は、振動領域22の一面22aに対する法線方向において同様の形状とされている。以下、本実施形態における電極膜50の配置箇所について、さらに詳しく説明する。 The electrode film 50 is formed at a predetermined location in the vibration region 22 so as to be connected to the piezoelectric film 40, and is made of molybdenum, copper, platinum, titanium, or the like. In this embodiment, the electrode film 50 includes a lower electrode film 51 formed below the lower piezoelectric film 41, an intermediate electrode film 52 formed between the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42, and an upper electrode film 53 formed above the upper piezoelectric film 42. The lower electrode film 51 and the intermediate electrode film 52 are arranged to face each other with the lower piezoelectric film 41 in between. The intermediate electrode film 52 and the upper electrode film 53 are arranged to face each other with the upper piezoelectric film 42 in between. The lower electrode film 51, the intermediate electrode film 52, and the upper electrode film 53 have the same shape in the normal direction to the one surface 22a of the vibration region 22. The location of the electrode film 50 in this embodiment will be described in more detail below.

まず、上記のような振動領域22が片持ち支持されている場合、振動領域22(すなわち、圧電膜40)が振動した際に発生する応力は、振動領域22が支持されている固定端側が自由端側より大きくなり易い。このため、振動領域22は、応力が大きくなり易い第1領域R1と、応力が小さくなり易い第2領域R2とに分けられている。そして、本実施形態では、第1領域R1および第2領域R2のそれぞれに電極膜50が形成されている。なお、第1領域R1に形成される電極膜50と第2領域R2に形成される電極膜50とは、それぞれ異なる機能を発揮するため、互いに絶縁された状態となっている。 First, when the vibration region 22 is cantilevered as described above, the stress generated when the vibration region 22 (i.e., the piezoelectric film 40) vibrates tends to be greater on the fixed end side where the vibration region 22 is supported than on the free end side. For this reason, the vibration region 22 is divided into a first region R1 where the stress tends to be greater, and a second region R2 where the stress tends to be smaller. In this embodiment, an electrode film 50 is formed in each of the first region R1 and the second region R2. Note that the electrode film 50 formed in the first region R1 and the electrode film 50 formed in the second region R2 are insulated from each other because they perform different functions.

第1領域R1に形成されている電極膜50は、振動領域22の振動を検出する圧力電極膜510として機能する。以下では、第1領域R1に形成されている下層電極膜51を下層圧力電極膜511とし、中間電極膜52を中間圧力電極膜512とし、上層電極膜53を上層圧力電極膜513として説明する。そして、圧力電極膜510は、振動領域22が振動することで上層圧電膜42および下層圧電膜41の電荷が変化するため、当該電荷の変化に応じた圧力検出信号を出力する。具体的には、下層圧力電極膜511、中間圧力電極膜512、上層圧力電極膜513は、特に図示しないが、支持領域21aに形成された配線等を介し、制御部2と接続されるための電極と接続されている。そして、本実施形態では、各振動領域22の第1領域R1における電荷の変化を1つの圧力検出信号として出力するように、各振動領域22におけるそれぞれの下層圧力電極膜511、中間圧力電極膜512、上層圧力電極膜513が電極と接続されている。 The electrode film 50 formed in the first region R1 functions as a pressure electrode film 510 that detects the vibration of the vibration region 22. In the following, the lower electrode film 51 formed in the first region R1 will be described as the lower pressure electrode film 511, the intermediate electrode film 52 as the intermediate pressure electrode film 512, and the upper electrode film 53 as the upper pressure electrode film 513. The pressure electrode film 510 outputs a pressure detection signal corresponding to the change in charge, since the charge of the upper piezoelectric film 42 and the lower piezoelectric film 41 changes when the vibration region 22 vibrates. Specifically, the lower pressure electrode film 511, the intermediate pressure electrode film 512, and the upper pressure electrode film 513 are connected to electrodes for connection to the control unit 2 via wiring or the like formed in the support region 21a, although not shown in particular. In this embodiment, the lower pressure electrode film 511, the intermediate pressure electrode film 512, and the upper pressure electrode film 513 in each vibration region 22 are connected to electrodes so that the change in charge in the first region R1 of each vibration region 22 is output as a single pressure detection signal.

第2領域R2には、外縁部側および内縁部側に電極膜50が形成されている。但し、外縁部側に形成されている電極膜50と内縁部側に形成されている電極膜50とは絶縁されている。 In the second region R2, an electrode film 50 is formed on the outer edge side and the inner edge side. However, the electrode film 50 formed on the outer edge side is insulated from the electrode film 50 formed on the inner edge side.

第2領域R2の外縁部側に形成されている電極膜50は、隣合う振動領域22の間の容量を検出する容量電極膜520として機能する。なお、本実施形態における隣合う振動領域22とは、中心部Cを基準として、周方向に隣合う振動領域22のことを意味している。言い換えると、本実施形態における隣合う振動領域22とは、中心部Cを挟まずに隣合う振動領域22のことを意味している。以下では、第2領域R2の外縁部に形成されている下層電極膜51を下層容量電極膜521とし、中間電極膜52を中間容量電極膜522とし、上層電極膜53を上層容量電極膜523として説明する。 The electrode film 50 formed on the outer edge side of the second region R2 functions as a capacitance electrode film 520 that detects the capacitance between adjacent vibration regions 22. In this embodiment, adjacent vibration regions 22 refer to vibration regions 22 adjacent in the circumferential direction with the center C as the reference. In other words, adjacent vibration regions 22 refer to vibration regions 22 adjacent to each other without the center C in between. In the following, the lower layer electrode film 51 formed on the outer edge of the second region R2 will be described as the lower layer capacitance electrode film 521, the intermediate electrode film 52 as the intermediate capacitance electrode film 522, and the upper layer electrode film 53 as the upper layer capacitance electrode film 523.

そして、隣合う振動領域22に形成されて対向する下層容量電極膜521、中間容量電極膜522、上層容量電極膜523は、隣合う振動領域22の間の容量に応じた容量検出信号を出力する。具体的には、下層容量電極膜521、中間容量電極膜522、上層容量電極膜523は、振動領域22に形成された引出配線61および支持領域21aに形成された図示しない配線等を介し、制御部2と接続されるための電極と接続されている。そして、本実施形態では、各振動領域22の間の容量が容量検出信号として出力されるように、各振動領域22に形成された下層容量電極膜521、中間容量電極膜522、上層容量電極膜523が接続されている。なお、容量検出信号は、下層容量電極膜521の間の容量、中間容量電極膜522の間の容量、上層容量電極膜523の間の容量の合計が出力されるようになっていてもよいし、各容量がそれぞれ別に出力されるようになっていてもよい。 The lower layer capacitance electrode film 521, the intermediate capacitance electrode film 522, and the upper layer capacitance electrode film 523, which are formed in adjacent vibration regions 22 and face each other, output a capacitance detection signal according to the capacitance between the adjacent vibration regions 22. Specifically, the lower layer capacitance electrode film 521, the intermediate capacitance electrode film 522, and the upper layer capacitance electrode film 523 are connected to electrodes for connection to the control unit 2 via the lead-out wiring 61 formed in the vibration region 22 and wiring (not shown) formed in the support region 21a. In this embodiment, the lower layer capacitance electrode film 521, the intermediate capacitance electrode film 522, and the upper layer capacitance electrode film 523 formed in each vibration region 22 are connected so that the capacitance between each vibration region 22 is output as a capacitance detection signal. Note that the capacitance detection signal may be the sum of the capacitance between the lower layer capacitance electrode film 521, the capacitance between the intermediate capacitance electrode film 522, and the capacitance between the upper layer capacitance electrode film 523, or each capacitance may be output separately.

また、第2領域R2の内縁部側に形成されている電極膜50は、振動領域22を変位させる(すなわち、駆動させる)駆動電圧が印加される駆動電極膜530として機能する。以下では、第2領域R2の内縁部に形成されている下層電極膜51を下層駆動電極膜531とし、中間電極膜52を中間駆動電極膜532とし、上層電極膜53を上層駆動電極膜533として説明する。 The electrode film 50 formed on the inner edge side of the second region R2 functions as a drive electrode film 530 to which a drive voltage is applied to displace (i.e., drive) the vibration region 22. In the following, the lower layer electrode film 51 formed on the inner edge of the second region R2 will be described as a lower layer drive electrode film 531, the intermediate electrode film 52 as an intermediate drive electrode film 532, and the upper layer electrode film 53 as an upper layer drive electrode film 533.

下層駆動電極膜531、中間駆動電極膜532、上層駆動電極膜533は、振動領域22に形成された引出配線62および支持領域21aに形成された図示しない配線等を介し、制御部2と接続されるための電極と接続されている。そして、各駆動電極膜531~533には、後述するように、容量検出信号に基づいて所定の駆動電圧が印加される。 The lower-layer drive electrode film 531, the intermediate drive electrode film 532, and the upper-layer drive electrode film 533 are connected to electrodes for connection to the control unit 2 via the lead-out wiring 62 formed in the vibration region 22 and wiring (not shown) formed in the support region 21a. A predetermined drive voltage is applied to each of the drive electrode films 531 to 533 based on a capacitance detection signal, as described below.

なお、本実施形態では、下層圧力電極膜511、下層容量電極膜521、および下層駆動電極膜531は、それぞれ下層圧電膜41の下方に配置されており、共通の金属膜がパターニングされることで構成される。同様に、中間圧力電極膜512、中間容量電極膜522、および中間駆動電極膜532は、それぞれ下層圧電膜41と上層圧電膜42との間に配置されており、共通の金属膜がパターニングされることで構成される。また、上層圧力電極膜513、上層容量電極膜523、および上層駆動電極膜533は、それぞれ上層圧電膜42の上方に配置されており、共通の金属膜がパターニングされることで構成される。 In this embodiment, the lower pressure electrode film 511, the lower capacitance electrode film 521, and the lower drive electrode film 531 are each disposed below the lower piezoelectric film 41, and are formed by patterning a common metal film. Similarly, the intermediate pressure electrode film 512, the intermediate capacitance electrode film 522, and the intermediate drive electrode film 532 are each disposed between the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42, and are formed by patterning a common metal film. Furthermore, the upper pressure electrode film 513, the upper capacitance electrode film 523, and the upper drive electrode film 533 are each disposed above the upper piezoelectric film 42, and are formed by patterning a common metal film.

さらに、本実施形態の振動部20は、下層圧電膜41および下層電極膜51が配置される下地膜70を有している。つまり、支持体10上には、下地膜70を介して圧電膜40および電極膜50が配置されている。下地膜70は、必ずしも必要なものではないが、下層圧電膜41等を成膜する際の結晶成長をし易くするために備えられている。なお、本実施形態では、下地膜70は窒化アルミニウム等で構成される。また、圧電膜40は、厚さが1μm程度とされており、下地膜70は、厚さが数十nm程度とされている。つまり、下地膜70は、圧電膜40に対して極めて薄くされている。 Furthermore, the vibration section 20 of this embodiment has an undercoat film 70 on which the lower piezoelectric film 41 and the lower electrode film 51 are disposed. That is, the piezoelectric film 40 and the electrode film 50 are disposed on the support 10 via the undercoat film 70. The undercoat film 70 is not necessarily required, but is provided to facilitate crystal growth when forming the lower piezoelectric film 41 and the like. In this embodiment, the undercoat film 70 is made of aluminum nitride or the like. The piezoelectric film 40 has a thickness of about 1 μm, and the undercoat film 70 has a thickness of about several tens of nm. That is, the undercoat film 70 is made extremely thin compared to the piezoelectric film 40.

以上が本実施形態における圧電素子1の構成である。制御部2は、CPUや、ROM、RAM、不揮発性RAM等の記憶部を備えたマイクロコンピュータ等で構成されており、圧電素子1と接続されている。そして、制御部2は、CPUがROM、または不揮発性RAMからプログラムを読み出して実行することで各種の制御作動を実現する。なお、ROM、または不揮発性RAMには、プログラムの実行の際に用いられる各種のデータ(例えば、初期値、ルックアップテーブル、マップ等)が予め格納されている。また、ROM等の記憶媒体は、非遷移的実体的記憶媒体である。CPUは、Central Processing Unitの略であり、ROMは、Read Only Memoryの略であり、RAMは、Random Access Memoryの略である。 The above is the configuration of the piezoelectric element 1 in this embodiment. The control unit 2 is composed of a microcomputer equipped with a CPU and storage units such as ROM, RAM, and non-volatile RAM, and is connected to the piezoelectric element 1. The control unit 2 realizes various control operations by the CPU reading and executing a program from the ROM or non-volatile RAM. Note that the ROM or non-volatile RAM stores in advance various data (e.g., initial values, lookup tables, maps, etc.) used when executing the program. Furthermore, the storage medium such as ROM is a non-transient physical storage medium. CPU stands for Central Processing Unit, ROM stands for Read Only Memory, and RAM stands for Random Access Memory.

具体的には、制御部2は、容量電極膜520からの容量検出信号に基づき、振動領域22の反りの状態を把握する。詳しくは、隣合う振動領域22の間の容量は、隣合う振動領域22が反っていない場合に最も各容量電極膜520の間隔が短くなるため、最大となる。そして、隣合う振動領域22の間の容量は、振動領域22が反ると各容量電極膜520の間隔が長くなるため、小さくなる。このため、制御部2は、容量検出信号の大きさに基づいて振動領域22の反りの状態を把握する。 Specifically, the control unit 2 grasps the state of warping of the vibration region 22 based on the capacitance detection signal from the capacitance electrode film 520. In more detail, the capacitance between adjacent vibration regions 22 is maximum when the adjacent vibration regions 22 are not warped, because the distance between each capacitance electrode film 520 is shortest. When the vibration region 22 is warped, the capacitance between adjacent vibration regions 22 becomes smaller because the distance between each capacitance electrode film 520 becomes longer. Therefore, the control unit 2 grasps the state of warping of the vibration region 22 based on the magnitude of the capacitance detection signal.

そして、制御部2は、容量検出信号に基づき、駆動電極膜530に駆動電圧を印加することで圧電膜40を変位させることにより、振動領域22の反りを低減する低減処理を行う。以下、振動領域22の反りを低減する方法について、図3A~図3Cを参照しつつ説明する。なお、図3A~図3Cでは、圧力電極膜510および容量電極膜520を省略した模式図を示している。また、図3A~図3Cでは、下層圧電膜41と上層圧電膜42との積層方向に沿った方向をY軸方向とし、下層圧電膜41および上層圧電膜42の面方向に沿った方向をX軸方向とする。また、以下では、Y軸方向において、下層圧電膜41から上層圧電膜42に向かう側を正側とし、上層圧電膜42から下層圧電膜41に向かう側を負側とする。 Then, the control unit 2 applies a driving voltage to the driving electrode film 530 based on the capacitance detection signal to displace the piezoelectric film 40, thereby performing a reduction process to reduce the warp of the vibration region 22. Hereinafter, a method for reducing the warp of the vibration region 22 will be described with reference to Figures 3A to 3C. Note that Figures 3A to 3C show schematic diagrams in which the pressure electrode film 510 and the capacitance electrode film 520 are omitted. In addition, in Figures 3A to 3C, the direction along the stacking direction of the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42 is the Y-axis direction, and the direction along the surface direction of the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42 is the X-axis direction. In addition, in the following, in the Y-axis direction, the side from the lower piezoelectric film 41 toward the upper piezoelectric film 42 is the positive side, and the side from the upper piezoelectric film 42 toward the lower piezoelectric film 41 is the negative side.

まず、図3Aに示されるように、中間駆動電極膜532がグランド電位とされ、下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に駆動電圧が印加されていない場合について説明する。この場合、下層圧電膜41における双極子D、および上層圧電膜42における双極子Dは、中立状態となっている。 First, as shown in FIG. 3A, a case will be described in which the intermediate drive electrode film 532 is at ground potential and no drive voltage is applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533. In this case, the dipole D in the lower-layer piezoelectric film 41 and the dipole D in the upper-layer piezoelectric film 42 are in a neutral state.

そして、図3Bに示されるように、下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に正の駆動電圧を印加すると、上層圧電膜42では、双極子Dの正極側が上層駆動電極膜533と反発すると共に負極側が上層駆動電極膜533に引き寄せられる。このため、上層圧電膜42は、双極子Dが図中の矢印のようにY軸方向における負側に回転し、X軸方向に延びようとする。これに対し、下層圧電膜41では、双極子Dの正極側が下層駆動電極膜531と反発すると共に負極側が下層駆動電極膜531に引き寄せられる。このため、下層圧電膜41は、双極子Dが図中の矢印のようにY軸方向における正側に回転し、X軸方向に縮もうとする。したがって、振動領域22の先端部は、Y軸方向における負側に変位する。つまり、下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に正の駆動電圧を印加した場合、振動領域22の先端部は、振動領域22の他面22b側に変位する。 3B, when a positive drive voltage is applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533, in the upper-layer piezoelectric film 42, the positive side of the dipole D repels the upper-layer drive electrode film 533 and the negative side is attracted to the upper-layer drive electrode film 533. Therefore, in the upper-layer piezoelectric film 42, the dipole D rotates to the negative side in the Y-axis direction as shown by the arrow in the figure, and tries to extend in the X-axis direction. In contrast, in the lower-layer piezoelectric film 41, the positive side of the dipole D repels the lower-layer drive electrode film 531 and the negative side is attracted to the lower-layer drive electrode film 531. Therefore, in the lower-layer piezoelectric film 41, the dipole D rotates to the positive side in the Y-axis direction as shown by the arrow in the figure, and tries to shrink in the X-axis direction. Therefore, the tip of the vibration region 22 is displaced to the negative side in the Y-axis direction. In other words, when a positive drive voltage is applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533, the tip of the vibration region 22 is displaced toward the other surface 22b of the vibration region 22.

また、図3Cに示されるように、下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に負の駆動電圧を印加すると、上層圧電膜42では、双極子Dの正極側が上層駆動電極膜533に引き寄せられ、負極側が上層駆動電極膜533と反発する。このため、上層圧電膜42は、双極子Dが図中の矢印のようにY軸方向における正側に回転し、X軸方向に縮もうとする。これに対し、下層圧電膜41では、双極子Dの正極側が下層駆動電極膜531に引き寄せられると共に負極側が下層駆動電極膜531と反発する。このため、下層圧電膜41は、双極子Dが図中の矢印のようにY軸方向における負側に回転し、X軸方向に延びようとする。したがって、振動領域22の先端部は、Y軸方向における正側に変位する。つまり、下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に負の駆動電圧を印加した場合、振動領域22の先端部は、振動領域22の一面22a側に変位する。 Also, as shown in FIG. 3C, when a negative drive voltage is applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533, in the upper-layer piezoelectric film 42, the positive side of the dipole D is attracted to the upper-layer drive electrode film 533, and the negative side repels the upper-layer drive electrode film 533. Therefore, in the upper-layer piezoelectric film 42, the dipole D rotates to the positive side in the Y-axis direction as shown by the arrow in the figure, and tries to shrink in the X-axis direction. In contrast, in the lower-layer piezoelectric film 41, the positive side of the dipole D is attracted to the lower-layer drive electrode film 531, and the negative side repels the lower-layer drive electrode film 531. Therefore, in the lower-layer piezoelectric film 41, the dipole D rotates to the negative side in the Y-axis direction as shown by the arrow in the figure, and tries to extend in the X-axis direction. Therefore, the tip of the vibration region 22 is displaced to the positive side in the Y-axis direction. In other words, when a negative drive voltage is applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533, the tip of the vibration region 22 is displaced toward one surface 22a of the vibration region 22.

このため、制御部2は、容量電極膜520からの容量検出信号に基づいて振動領域22が反っていると判定した場合には、駆動電極膜530に印加する電圧を調整して振動領域22の反りを低減する低減処理を行う。なお、本実施形態では、4つの振動領域22が構成されている。このため、制御部2は、各振動領域22の反りが低減するように、各振動領域22に対して低減処理を行う。例えば、制御部2は、まず、所定の隣合う2つの振動領域22に対し、印加する駆動電圧を増減させることで反りを低減する低減処理を行う。次に、反りを低減する処理を行った一方の振動領域22と、当該振動領域22と隣合う振動領域22であって、反りの低減処理を行っていない振動領域22とに対し、印加する駆動電圧を増減させることで反りを低減する低減処理を行う。その後、制御部2は、残りの振動領域22に対しても順次同様の処理を行い、全ての振動領域22に対し、印加する駆動電圧を増減させることで反りを低減する低減処理を行う。 Therefore, when the control unit 2 determines that the vibration region 22 is warped based on the capacitance detection signal from the capacitance electrode film 520, the control unit 2 adjusts the voltage applied to the drive electrode film 530 to perform a reduction process to reduce the warping of the vibration region 22. In this embodiment, four vibration regions 22 are configured. Therefore, the control unit 2 performs a reduction process on each vibration region 22 so that the warping of each vibration region 22 is reduced. For example, the control unit 2 first performs a reduction process to reduce the warping by increasing or decreasing the drive voltage applied to two predetermined adjacent vibration regions 22. Next, the control unit 2 performs a reduction process to reduce the warping by increasing or decreasing the drive voltage applied to one vibration region 22 that has been subjected to the warping reduction process and the vibration region 22 adjacent to the vibration region 22 that has not been subjected to the warping reduction process. Thereafter, the control unit 2 performs the same process sequentially on the remaining vibration regions 22, and performs a reduction process to reduce the warping by increasing or decreasing the drive voltage applied to all vibration regions 22.

また、制御部2が低減処理を行う場合には、記憶部等に基準駆動電圧を記憶させると共に基準駆動電圧を最初に印加するようにし、その後に印加する駆動電圧を微調整するようにしてもよい。基準駆動電圧は、例えば、圧電素子1が製造された際の残留応力等での反りを最小にする駆動電圧とされる。言い換えると、基準駆動電圧は、例えば、圧電素子1が製造された直後の容量検出信号が最大となる駆動電圧とされる。これによれば、低減処理に関する時間を短くできると共に、制御部2側のプログラムを簡素化できる。 Furthermore, when the control unit 2 performs the reduction process, a reference drive voltage may be stored in a memory unit or the like and applied first, after which the drive voltage to be applied may be fine-tuned. The reference drive voltage may be, for example, a drive voltage that minimizes warping due to residual stress when the piezoelectric element 1 is manufactured. In other words, the reference drive voltage may be, for example, a drive voltage that maximizes the capacitance detection signal immediately after the piezoelectric element 1 is manufactured. This can shorten the time required for the reduction process and simplify the program on the control unit 2 side.

なお、基準駆動電圧は、次のように設定してもよい。まず、隣合う振動領域22における一方の容量電極膜520に正電圧を印加すると共に他方の容量電極膜520に負電圧を印加する。これにより、隣合う振動領域22の間に静電引力が発生し、振動領域22が反っている場合には、振動領域22が変位して反りが低減する。そして、振動領域22が変位した場合には、駆動電極膜530から当該変位に基づく調整信号が出力される。また、振動領域22が反っていない場合には、隣合う振動領域22の容量電極膜520に印加する電圧を大きくしても調整信号が変化しない。このため、隣合う容量電極膜520に印加する電圧の大きさを調整し、調整信号が変化しなくなった際の電圧に基づいて基準駆動電圧を設定するようにしてもよい。 The reference drive voltage may be set as follows. First, a positive voltage is applied to one of the capacitance electrode films 520 in the adjacent vibration regions 22, and a negative voltage is applied to the other capacitance electrode film 520. As a result, an electrostatic attraction is generated between the adjacent vibration regions 22, and if the vibration region 22 is warped, the vibration region 22 is displaced and the warping is reduced. If the vibration region 22 is displaced, an adjustment signal based on the displacement is output from the drive electrode film 530. If the vibration region 22 is not warped, the adjustment signal does not change even if the voltage applied to the capacitance electrode film 520 of the adjacent vibration region 22 is increased. For this reason, the magnitude of the voltage applied to the adjacent capacitance electrode film 520 may be adjusted, and the reference drive voltage may be set based on the voltage when the adjustment signal no longer changes.

さらに、基準駆動電圧は、後述するように低減処理を定期的に行う場合、振動領域22の低減処理を行う毎に更新されるようにしてもよく、前回の低減処理で設定した駆動電圧を基準駆動電圧とするようにしてもよい。これによれば、振動領域22における経時的な反りに対しても、基準駆動電圧を設定することによる効果を得ることができる。 Furthermore, when the reduction process is performed periodically as described below, the reference drive voltage may be updated each time the reduction process is performed on the vibration region 22, and the drive voltage set in the previous reduction process may be used as the reference drive voltage. In this way, the effect of setting the reference drive voltage can be obtained even for warping over time in the vibration region 22.

以上が本実施形態における圧電装置の構成である。次に、上記圧電装置における作動について説明する。 The above is the configuration of the piezoelectric device in this embodiment. Next, we will explain the operation of the piezoelectric device.

まず、制御部2は、音圧等の圧力を検出する前の所定のタイミングにおいて、上記のように振動領域22の低減処理を行う。なお、この処理は、例えば、圧電装置が工場等で生産された際に行われる。また、この処理は、例えば、圧電装置が搭載される機器がオフ状態からオン状態にされた直後や所定期間毎等、定期的に行われる。 First, the control unit 2 performs the reduction process of the vibration region 22 as described above at a predetermined timing before detecting pressure such as sound pressure. Note that this process is performed, for example, when the piezoelectric device is manufactured in a factory, etc. Also, this process is performed periodically, for example, immediately after the equipment in which the piezoelectric device is mounted is switched from an off state to an on state, or at predetermined intervals.

そして、圧電装置は、振動領域22の反りが低減された状態において、振動領域22に印加される圧力(例えば、音圧)の検出を行う。具体的には、振動領域22に圧力が印加されると、振動領域22が振動する。そして、下層圧電膜41および上層圧電膜42には、振動領域22の変位に応じた応力に基づく電荷が発生する。このため、圧電装置は、圧力電極膜510からの圧力検出信号に基づき、振動領域22に印加されている圧力を検出する。この際、振動領域22の反りが低減されているため、検出精度が低下することを抑制できる。 The piezoelectric device detects the pressure (e.g., sound pressure) applied to the vibration region 22 with the warping of the vibration region 22 reduced. Specifically, when pressure is applied to the vibration region 22, the vibration region 22 vibrates. Then, charges are generated in the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42 based on stress corresponding to the displacement of the vibration region 22. Therefore, the piezoelectric device detects the pressure applied to the vibration region 22 based on the pressure detection signal from the pressure electrode film 510. At this time, because the warping of the vibration region 22 is reduced, a decrease in detection accuracy can be suppressed.

以上説明した本実施形態によれば、制御部2は、容量検出信号に基づき、振動領域22の反りを低減する低減処理を行う。このため、振動領域22が反った状態で圧力を検出することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。また、このように振動領域22の反りを低減するため、制御部2が低減処理を定期的に行うことにより、振動領域22の経時的な反りを抑制することもできる。 According to the present embodiment described above, the control unit 2 performs a reduction process to reduce the warping of the vibration region 22 based on the capacitance detection signal. This makes it possible to prevent pressure from being detected in a warped state of the vibration region 22, and to prevent a decrease in detection accuracy. Furthermore, in order to reduce the warping of the vibration region 22 in this manner, the control unit 2 periodically performs a reduction process, thereby making it possible to suppress warping of the vibration region 22 over time.

(1)本実施形態では、圧力電極膜510、容量電極膜520、および駆動電極膜530は、それぞれ圧電膜40に対して同様に配置されている。すなわち、下層圧力電極膜511、下層容量電極膜521、および下層駆動電極膜531は、それぞれ下層圧電膜41の下方に配置されている。中間圧力電極膜512、中間容量電極膜522、および中間駆動電極膜532は、それぞれ下層圧電膜41と上層圧電膜42との間に配置されている。上層圧力電極膜513、上層容量電極膜523、および上層駆動電極膜533は、それぞれ上層圧電膜42の上方に配置されている。このため、下層圧力電極膜511、下層容量電極膜521、および下層駆動電極膜531を配置する際には、金属膜を配置した後に当該金属膜をパターニングすることにより、下層圧力電極膜511、下層容量電極膜521、および下層駆動電極膜531を同時に配置できる。同様に、中間圧力電極膜512、中間容量電極膜522、および中間駆動電極膜532を配置する際には、金属膜を配置した後に当該金属膜をパターニングすることにより、中間圧力電極膜512、中間容量電極膜522、および中間駆動電極膜532を同時に配置できる。上層圧力電極膜513、上層容量電極膜523、および上層駆動電極膜533を配置する際には、金属膜を配置した後に当該金属膜をパターニングすることにより、上層圧力電極膜513、上層容量電極膜523、および上層駆動電極膜533を同時に配置できる。したがって、圧電素子1を製造する際の工程の簡略化を図ることができる。 (1) In this embodiment, the pressure electrode film 510, the capacitance electrode film 520, and the drive electrode film 530 are each arranged in the same manner with respect to the piezoelectric film 40. That is, the lower pressure electrode film 511, the lower capacitance electrode film 521, and the lower drive electrode film 531 are each arranged below the lower piezoelectric film 41. The intermediate pressure electrode film 512, the intermediate capacitance electrode film 522, and the intermediate drive electrode film 532 are each arranged between the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42. The upper pressure electrode film 513, the upper capacitance electrode film 523, and the upper drive electrode film 533 are each arranged above the upper piezoelectric film 42. Therefore, when arranging the lower pressure electrode film 511, the lower capacitance electrode film 521, and the lower drive electrode film 531, the lower pressure electrode film 511, the lower capacitance electrode film 521, and the lower drive electrode film 531 can be arranged simultaneously by arranging a metal film and then patterning the metal film. Similarly, when arranging the intermediate pressure electrode film 512, the intermediate capacitance electrode film 522, and the intermediate driving electrode film 532, the intermediate pressure electrode film 512, the intermediate capacitance electrode film 522, and the intermediate driving electrode film 532 can be arranged simultaneously by arranging a metal film and then patterning the metal film. When arranging the upper pressure electrode film 513, the upper capacitance electrode film 523, and the upper driving electrode film 533, the upper pressure electrode film 513, the upper capacitance electrode film 523, and the upper driving electrode film 533 can be arranged simultaneously by arranging a metal film and then patterning the metal film. Therefore, the process for manufacturing the piezoelectric element 1 can be simplified.

(2)本実施形態では、制御部2が振動領域22の反りに関する低減処理を行う際、基準駆動電圧を用いることにより、低減処理に関する時間を短くできると共に、制御部2側のプログラムを簡素化できる。 (2) In this embodiment, when the control unit 2 performs a process to reduce the warping of the vibration region 22, the control unit 2 uses a reference drive voltage, thereby shortening the time required for the process and simplifying the program on the control unit 2 side.

(3)本実施形態では、容量検出信号に基づき、制御部2が振動領域22の反りに関する低減処理を行う。このため、例えば、振動領域22を形成する際に圧電膜40や電極膜50等の厚さを調整して振動領域22の反りを低減しようとする場合と比較して、製造工程の簡略化を図ることができ、歩留まりが低下することも抑制できる。 (3) In this embodiment, the control unit 2 performs a process for reducing the warping of the vibration region 22 based on the capacitance detection signal. Therefore, compared to, for example, a case in which the thickness of the piezoelectric film 40, the electrode film 50, etc. is adjusted when forming the vibration region 22 to reduce the warping of the vibration region 22, the manufacturing process can be simplified and a decrease in yield can be suppressed.

(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対し、容量電極膜520の構成を変更したものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the configuration of the capacitor electrode film 520 is changed. As the rest is similar to the first embodiment, the description will be omitted here.

本実施形態の圧電素子1では、図4に示されるように、振動領域22におけるスリット30から露出する面を側面22cとすると、振動領域22の第2領域R2における各側面22cに、容量電極膜520としての側面容量電極膜524が形成されている。なお、本実施形態では、下層圧電膜41の下方、下層圧電膜41と上層圧電膜42との間、および上層圧電膜42の上方に容量電極膜520が形成されていない。また、図4は、図1中のIIB-IIB線に沿った断面図に相当している。 As shown in FIG. 4, in the piezoelectric element 1 of this embodiment, if the surface exposed from the slit 30 in the vibration region 22 is defined as the side surface 22c, a side capacitance electrode film 524 is formed as a capacitance electrode film 520 on each side surface 22c in the second region R2 of the vibration region 22. Note that in this embodiment, the capacitance electrode film 520 is not formed below the lower piezoelectric film 41, between the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42, or above the upper piezoelectric film 42. Also, FIG. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along line IIB-IIB in FIG. 1.

そして、本実施形態の制御部2は、隣合う振動領域22における側面容量電極膜524の間の容量に応じた容量検出信号に基づき、振動領域22の反りを低減する低減処理を行う。 The control unit 2 of this embodiment then performs a reduction process to reduce the warping of the vibration region 22 based on a capacitance detection signal corresponding to the capacitance between the side capacitance electrode films 524 in adjacent vibration regions 22.

以上説明した本実施形態によれば、容量検出信号に基づいて振動領域22の反りを低減するため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the warping of the vibration region 22 is reduced based on the capacitance detection signal, so that the same effect as the first embodiment can be obtained.

(1)本実施形態では、容量電極膜520が振動領域22の第2領域R2における各側面22cに形成されている。このため、隣合う振動領域22における対向する容量電極膜520の面積を大きくし易くなり、対向する容量電極膜520の間の容量を大きくできる。したがって、信号とノイズとの比であるSN比を大きくでき、ノイズの影響を小さくできる。 (1) In this embodiment, the capacitance electrode film 520 is formed on each side surface 22c in the second region R2 of the vibration region 22. This makes it easier to increase the area of the opposing capacitance electrode films 520 in adjacent vibration regions 22, and the capacitance between the opposing capacitance electrode films 520 can be increased. This makes it possible to increase the signal-to-noise ratio, which is the ratio of signal to noise, and reduce the effect of noise.

(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に対し、容量電極膜520の構成を変更したものである。その他に関しては、第2実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Third Embodiment
A third embodiment will be described. This embodiment is different from the second embodiment in that the configuration of the capacitor electrode film 520 is changed. As the rest is similar to the second embodiment, the description will be omitted here.

本実施形態の圧電素子1では、図5に示されるように、側面容量電極膜524は、振動領域22の一面22a側に位置する一面側容量電極膜524aと、振動領域22の他面22b側に位置する他面側容量電極膜524bとに分割されている。そして、圧電素子1は、隣合う振動領域22に形成された一面側容量電極膜524aの間の容量に応じた第1容量検出信号を出力すると共に、隣合う振動領域22に形成された他面側容量電極膜524bの間の容量に応じた第2容量検出信号を出力する。 In the piezoelectric element 1 of this embodiment, as shown in FIG. 5, the side capacitance electrode film 524 is divided into a one-side capacitance electrode film 524a located on the one surface 22a side of the vibration region 22, and an other-side capacitance electrode film 524b located on the other surface 22b side of the vibration region 22. The piezoelectric element 1 outputs a first capacitance detection signal corresponding to the capacitance between the one-side capacitance electrode films 524a formed on adjacent vibration regions 22, and outputs a second capacitance detection signal corresponding to the capacitance between the other-side capacitance electrode films 524b formed on adjacent vibration regions 22.

なお、図5は、図1中のIIB-IIB線に沿った断面図に相当している。また、特に限定されるものではないが、本実施形態では、一面側容量電極膜524aと他面側容量電極膜524bとは、下層圧電膜41と上層圧電膜42との境界で分割されている。 Note that FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view taken along line IIB-IIB in FIG. 1. Also, although not particularly limited, in this embodiment, the one-side capacitance electrode film 524a and the other-side capacitance electrode film 524b are divided at the boundary between the lower piezoelectric film 41 and the upper piezoelectric film 42.

制御部2は、第1容量検出信号および第2容量検出信号に基づき、振動領域22の反りの方向を判定して駆動電極膜530に印加する駆動電圧を調整する。具体的には、振動領域22が一面22a側に反った場合、隣合う振動領域22における対向する一面側容量電極膜524aの間隔は、対向する他面側容量電極膜524bの間隔よりも長くなる。このため、第1容量検出信号は第2容量検出信号より小さくなる。これに対し、振動領域22が他面22b側に反った場合、隣合う振動領域22における対向する一面側容量電極膜524aの間隔は、対向する他面側容量電極膜524bの間隔よりも短くなる。このため、第1容量検出信号は第2容量検出信号よりも大きくなる。 The control unit 2 determines the direction of warping of the vibration region 22 based on the first capacitance detection signal and the second capacitance detection signal, and adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film 530. Specifically, when the vibration region 22 warps toward the one surface 22a, the distance between the opposing one-surface side capacitance electrode films 524a in adjacent vibration regions 22 becomes longer than the distance between the opposing other-surface side capacitance electrode films 524b. Therefore, the first capacitance detection signal becomes smaller than the second capacitance detection signal. On the other hand, when the vibration region 22 warps toward the other surface 22b, the distance between the opposing one-surface side capacitance electrode films 524a in adjacent vibration regions 22 becomes shorter than the distance between the opposing other-surface side capacitance electrode films 524b. Therefore, the first capacitance detection signal becomes larger than the second capacitance detection signal.

したがって、制御部2は、第1容量検出信号および第2容量検出信号に基づいて振動領域22の反っている方向を判定し、判定結果に基づいて駆動電極膜530に印加する駆動電圧を調整する。具体的には、制御部2は、第1容量検出信号が第2容量検出信号より小さい場合には、振動領域22の先端部が一面22a側に反っていると判定する。そして、制御部2は、上記図3Bを参照して説明したように、上層駆動電極膜533および下層駆動電極膜531に正の駆動電圧を印加することにより、振動領域22の先端部を他面22b側に変位させる。また、制御部2は、第1容量検出信号が第2容量検出信号より大きい場合には、振動領域22の先端部が他面22b側に反っていると判定する。そして、制御部2は、上記図3Cを参照して説明したように、上層駆動電極膜533および下層駆動電極膜531に負の駆動電圧を印加することにより、振動領域22の先端部を一面22a側に変位させる。 Therefore, the control unit 2 determines the warped direction of the vibration region 22 based on the first capacitance detection signal and the second capacitance detection signal, and adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film 530 based on the determination result. Specifically, when the first capacitance detection signal is smaller than the second capacitance detection signal, the control unit 2 determines that the tip of the vibration region 22 is warped toward the one surface 22a. Then, as described with reference to FIG. 3B above, the control unit 2 displaces the tip of the vibration region 22 toward the other surface 22b by applying a positive drive voltage to the upper layer drive electrode film 533 and the lower layer drive electrode film 531. Also, when the first capacitance detection signal is larger than the second capacitance detection signal, the control unit 2 determines that the tip of the vibration region 22 is warped toward the other surface 22b. Then, as described with reference to FIG. 3C above, the control unit 2 displaces the tip of the vibration region 22 toward the one surface 22a by applying a negative drive voltage to the upper layer drive electrode film 533 and the lower layer drive electrode film 531.

以上説明した本実施形態によれば、容量検出信号に基づいて振動領域22の反りを低減するため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the warping of the vibration region 22 is reduced based on the capacitance detection signal, so that the same effect as the first embodiment can be obtained.

(1)本実施形態では、制御部2は、振動領域22が反っている方向を判定し、判定結果に基づいて下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に印加する駆動電圧を調整する。このため、反りの低減処理に関する時間を短くできる。 (1) In this embodiment, the control unit 2 determines the direction in which the vibration region 22 is warped, and adjusts the drive voltages applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533 based on the determination result. This makes it possible to shorten the time required for the warping reduction process.

(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。本実施形態は、第2実施形態に、第1実施形態の下層容量電極膜521および上層容量電極膜523を組み合わせたものである。その他に関しては、第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
Fourth Embodiment
A fourth embodiment will be described. This embodiment is a combination of the second embodiment with the lower layer capacitor electrode film 521 and the upper layer capacitor electrode film 523 of the first embodiment. As the rest is the same as the first embodiment, the description will be omitted here.

本実施形態の圧電素子1は、第2実施形態に、第1実施形態の下層容量電極膜521および上層容量電極膜523を組み合わせたものである。具体的には、容量電極膜520は、図6に示されるように、下層容量電極膜521、上層容量電極膜523、および側面容量電極膜524を有する構成とされている。そして、圧電素子1は、隣合う振動領域22に形成された側面容量電極膜524の間の容量に関する側面側容量検出信号を出力する。圧電素子1は、隣合う振動領域22に形成された上層容量電極膜523の間の容量に関する上層側容量検出信号を出力する。圧電素子1は、隣合う振動領域22に形成された下層容量電極膜521の間の容量に関する下層容量検出信号を出力する。なお、図6は、図1中のIIB-IIB線に沿った断面図に相当している。また、本実施形態では、中間容量電極膜522が形成されていない。 The piezoelectric element 1 of this embodiment is a combination of the lower layer capacitance electrode film 521 and the upper layer capacitance electrode film 523 of the first embodiment with the second embodiment. Specifically, the capacitance electrode film 520 is configured to have a lower layer capacitance electrode film 521, an upper layer capacitance electrode film 523, and a side capacitance electrode film 524, as shown in FIG. 6. The piezoelectric element 1 outputs a side capacitance detection signal related to the capacitance between the side capacitance electrode films 524 formed in adjacent vibration regions 22. The piezoelectric element 1 outputs an upper layer capacitance detection signal related to the capacitance between the upper layer capacitance electrode films 523 formed in adjacent vibration regions 22. The piezoelectric element 1 outputs a lower layer capacitance detection signal related to the capacitance between the lower layer capacitance electrode films 521 formed in adjacent vibration regions 22. Note that FIG. 6 corresponds to a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB in FIG. 1. Also, in this embodiment, the intermediate capacitance electrode film 522 is not formed.

制御部2は、側面側容量検出信号、上層容量検出信号、および下層容量検出信号に基づき、振動領域22の反りの方向を判定して駆動電極膜530に印加する駆動電圧を調整する。 The control unit 2 determines the direction of the warp of the vibration region 22 based on the side capacitance detection signal, the upper layer capacitance detection signal, and the lower layer capacitance detection signal, and adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film 530.

具体的には、図7に示されるように、振動領域22が大きく反った場合には、側面容量電極膜524の対向する面積が小さくなることにより、側面容量電極膜524の間の容量が小さくなる。この場合、図7の例では、振動領域22が一面22a側に大きく反っているため、下層容量電極膜521の対向する面積が大きくなることで下層容量検出信号が大きくなる。これに対し、特に図示しないが、振動領域22が他面22b側に大きく反った場合には、上層容量電極膜523の対向する面積が大きくなることで上層容量検出信号が大きくなる。 Specifically, as shown in FIG. 7, when the vibration region 22 is significantly warped, the opposing area of the side capacitance electrode film 524 becomes smaller, and the capacitance between the side capacitance electrode films 524 becomes smaller. In this case, in the example of FIG. 7, since the vibration region 22 is significantly warped toward the one surface 22a, the opposing area of the lower layer capacitance electrode film 521 becomes larger, and the lower layer capacitance detection signal becomes larger. In contrast, although not specifically shown, when the vibration region 22 is significantly warped toward the other surface 22b, the opposing area of the upper layer capacitance electrode film 523 becomes larger, and the upper layer capacitance detection signal becomes larger.

したがって、制御部2は、側面容量検出信号、上層容量検出信号、および下層容量検出信号に基づいて振動領域22の反っている方向を判定し、判定結果に基づいて駆動電極膜530に印加する駆動電圧を調整する。具体的には、制御部2は、上記第3実施形態と同様に、振動領域22の先端部が一面22a側に反っていると判定した場合には、上層駆動電極膜533および下層駆動電極膜531に正の駆動電圧を印加することにより、振動領域22の先端部を他面22b側に変位させる。また、制御部2は、振動領域22の先端部が他面22b側に反っていると判定した場合には、上層駆動電極膜533および下層駆動電極膜531に負の駆動電圧を印加することにより、振動領域22の先端部を一面22a側に変位させる。 Therefore, the control unit 2 determines the warping direction of the vibration region 22 based on the side capacitance detection signal, the upper layer capacitance detection signal, and the lower layer capacitance detection signal, and adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film 530 based on the determination result. Specifically, as in the third embodiment, when the control unit 2 determines that the tip of the vibration region 22 is warped toward the one surface 22a, the control unit 2 applies a positive drive voltage to the upper layer drive electrode film 533 and the lower layer drive electrode film 531 to displace the tip of the vibration region 22 toward the other surface 22b. When the control unit 2 determines that the tip of the vibration region 22 is warped toward the other surface 22b, the control unit 2 applies a negative drive voltage to the upper layer drive electrode film 533 and the lower layer drive electrode film 531 to displace the tip of the vibration region 22 toward the one surface 22a.

以上説明した本実施形態によれば、容量検出信号に基づいて振動領域22の反りを低減するため、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the present embodiment described above, the warping of the vibration region 22 is reduced based on the capacitance detection signal, so that the same effect as the first embodiment can be obtained.

(1)本実施形態では、制御部2は、振動領域22が反っている方向を判定し、判定結果に基づいて下層駆動電極膜531および上層駆動電極膜533に印加する駆動電圧を調整する。このため、上記第3実施形態と同様に、反りの低減処理に関する時間を短くできる。 (1) In this embodiment, the control unit 2 determines the direction in which the vibration region 22 is warped, and adjusts the drive voltages applied to the lower-layer drive electrode film 531 and the upper-layer drive electrode film 533 based on the determination result. Therefore, as in the third embodiment, the time required for the warp reduction process can be shortened.

(2)本実施形態では、側面容量電極膜524に加え、下層容量電極膜521および上層容量電極膜523も形成されている。このため、振動領域22が大きく反ることで側面容量検出信号が小さくなる場合においても、好適に振動領域22の反りを低減できる。 (2) In this embodiment, in addition to the side capacitance electrode film 524, the lower layer capacitance electrode film 521 and the upper layer capacitance electrode film 523 are also formed. Therefore, even if the vibration region 22 is significantly warped and the side capacitance detection signal becomes small, the warping of the vibration region 22 can be suitably reduced.

(他の実施形態)
本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Other Embodiments
Although the present disclosure has been described based on the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms including only one element, more than one element, or less than one element, are also within the scope and concept of the present disclosure.

例えば、上記各実施形態において、浮遊領域21bは、平面形状が矩形状ではなく、五角形状、六角形状、八角形状等の多角形状とされていてもよい。また、浮遊領域21bに形成される振動領域22の数は適宜変更可能である。さらに、圧電素子1は、平面形状が矩形状ではなく、五角形状や六角形状等の多角形状とされていてもよい。 For example, in each of the above embodiments, the floating region 21b may have a polygonal planar shape, such as a pentagon, hexagon, or octagon, rather than a rectangular shape. The number of vibration regions 22 formed in the floating region 21b may be changed as appropriate. Furthermore, the piezoelectric element 1 may have a polygonal planar shape, such as a pentagon or hexagon, rather than a rectangular shape.

さらに、上記各実施形態において、圧力電極膜510、容量電極膜520、駆動電極膜530の形成される位置は適宜変更可能である。例えば、圧力電極膜510は、第2領域R2に形成されていてもよいし、容量電極膜520および駆動電極膜530は、第1領域R1に形成されていてもよい。また、容量電極膜520は、各振動領域22における自由端側に形成されていてもよい。この場合、制御部2は、浮遊領域21bにおける中心部Cを挟んで隣合う各振動領域22の間の容量検出信号に基づいて振動領域22の反りを低減する低減処理を行うようにしてもよい。 Furthermore, in each of the above embodiments, the positions at which the pressure electrode film 510, the capacitance electrode film 520, and the drive electrode film 530 are formed can be changed as appropriate. For example, the pressure electrode film 510 may be formed in the second region R2, and the capacitance electrode film 520 and the drive electrode film 530 may be formed in the first region R1. The capacitance electrode film 520 may also be formed on the free end side of each vibration region 22. In this case, the control unit 2 may perform a reduction process to reduce the warping of the vibration region 22 based on a capacitance detection signal between adjacent vibration regions 22 across the center C in the floating region 21b.

そして、上記各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。例えば、上記第3実施形態を上記第4実施形態に組み合わせ、側面容量電極膜524は、一面側容量電極膜524aと他面側容量電極膜524bとを有する構成としてもよい。 The above embodiments may be combined as appropriate. For example, the third embodiment may be combined with the fourth embodiment, and the side capacitance electrode film 524 may be configured to have a one-side capacitance electrode film 524a and an other-side capacitance electrode film 524b.

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and a memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control unit and the method described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and a memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.

1 圧電素子
2 制御部
10 支持体
21a 支持領域
22 振動領域
30 スリット
40 圧電膜
50 電極膜
510 圧力電極膜
520 容量電極膜
530 駆動電極膜
REFERENCE SIGNS LIST 1 Piezoelectric element 2 Control unit 10 Support 21a Support region 22 Vibration region 30 Slit 40 Piezoelectric film 50 Electrode film 510 Pressure electrode film 520 Capacitive electrode film 530 Drive electrode film

Claims (7)

振動部(20)を有する圧電素子(1)を備えた圧電装置であって、
支持体(10)と、前記支持体上に配置され、圧電膜(40)と電極膜(50)とを含む構成とされ、前記支持体に支持される支持領域(21a)と、前記支持領域と繋がっていると共に前記支持領域と反対側の部分が前記支持体から浮遊している複数の振動領域(22)とを有する前記振動部と、を含む前記圧電素子と、
所定の処理を行う制御部(2)と、を備え、
前記複数の振動領域は、互いの前記振動領域の間がスリット(30)で分離されており、
前記電極膜は、前記圧電膜と接続されて前記圧電膜の電荷に応じた圧力検出信号を出力する圧力電極膜(510)と、隣合う前記振動領域の間の容量に応じた容量検出信号を出力する容量電極膜(520)と、前記振動領域における前記支持領域と反対側の先端部を、前記支持体と前記振動領域との積層方向に沿って変位させる駆動電圧が印加される駆動電極膜(530)と、を有し、
前記制御部は、所定のタイミングにおいて、前記容量検出信号に基づき、前記容量検出信号が最大となるように、前記駆動電極膜に印加する前記駆動電圧を調整する圧電装置。
A piezoelectric device including a piezoelectric element (1) having a vibration portion (20),
a support (10); and a vibration section disposed on the support and including a piezoelectric film (40) and an electrode film (50), the vibration section having a support region (21a) supported by the support and a plurality of vibration regions (22) connected to the support region and having portions on the opposite side to the support region suspended from the support;
A control unit (2) that performs a predetermined process,
The plurality of vibration regions are separated from each other by slits (30),
The electrode film includes a pressure electrode film (510) connected to the piezoelectric film and outputting a pressure detection signal corresponding to the charge of the piezoelectric film, a capacitance electrode film (520) outputting a capacitance detection signal corresponding to the capacitance between the adjacent vibration regions, and a drive electrode film (530) to which a drive voltage is applied to displace a tip end of the vibration region on the opposite side to the support region along a stacking direction of the support body and the vibration region,
The control unit adjusts the drive voltage applied to the drive electrode film at a predetermined timing based on the capacitance detection signal so that the capacitance detection signal is maximized.
前記振動領域は、支持領域側の部分が第1領域(R1)とされると共に、前記支持領域と反対側の部分が第2領域(R2)とされ、
前記圧力電極膜は、前記第1領域に形成され、
前記容量電極膜および前記駆動電極膜は、前記第2領域に形成されている請求項1に記載の圧電装置。
The vibration region has a first region (R1) on the support region side and a second region (R2) on the opposite side to the support region,
the pressure electrode film is formed in the first region,
The piezoelectric device according to claim 1 , wherein the capacitance electrode film and the drive electrode film are formed in the second region.
前記圧電膜は、下層圧電膜(41)と前記下層圧電膜上に配置された上層圧電膜(42)とを有し、
前記圧力電極膜は、前記下層圧電膜と前記上層圧電膜との間に配置された中間圧力電極膜(512)、前記下層圧電膜を挟んで前記中間圧力電極膜と反対側に配置された下層圧力電極膜(511)、および前記上層圧電膜を挟んで前記中間圧力電極膜と反対側に配置された上層圧力電極膜(513)を有し、
前記容量電極膜は、前記下層圧電膜と前記上層圧電膜との間に配置された中間容量電極膜(522)、前記下層圧電膜を挟んで前記中間容量電極膜と反対側に配置された下層容量電極膜(521)、および前記上層圧電膜を挟んで前記中間容量電極膜と反対側に配置された上層容量電極膜(523)を有し、
前記制御部は、前記スリットを挟んで隣合う前記振動領域にそれぞれ形成された、前記中間容量電極膜の容量検出信号、前記下層容量電極膜の容量検出信号、および前記上層容量電極膜の容量検出信号に基づいて前記駆動電圧を調整する請求項1または2に記載の圧電装置。
The piezoelectric film has a lower piezoelectric film (41) and an upper piezoelectric film (42) disposed on the lower piezoelectric film,
The pressure electrode film includes an intermediate pressure electrode film (512) disposed between the lower layer piezoelectric film and the upper layer piezoelectric film, a lower layer pressure electrode film (511) disposed on the opposite side of the intermediate pressure electrode film across the lower layer piezoelectric film, and an upper layer pressure electrode film (513) disposed on the opposite side of the intermediate pressure electrode film across the upper layer piezoelectric film,
the capacitance electrode film includes an intermediate capacitance electrode film (522) disposed between the lower layer piezoelectric film and the upper layer piezoelectric film, a lower layer capacitance electrode film (521) disposed on the opposite side of the intermediate capacitance electrode film with the lower layer piezoelectric film in between, and an upper layer capacitance electrode film (523) disposed on the opposite side of the intermediate capacitance electrode film with the upper layer piezoelectric film in between;
The piezoelectric device according to claim 1 or 2, wherein the control unit adjusts the driving voltage based on a capacitance detection signal of the intermediate capacitance electrode film, a capacitance detection signal of the lower layer capacitance electrode film, and a capacitance detection signal of the upper layer capacitance electrode film, which are respectively formed in the vibration regions adjacent to each other across the slit.
前記圧電膜は、下層圧電膜(41)と前記下層圧電膜上に配置された上層圧電膜(42)とを有し、
前記容量電極膜は、前記スリットを挟んで隣合う前記振動領域の互いに対向する側面(22c)にそれぞれ形成された側面容量電極膜(524)を有し、
前記制御部は、隣合う前記振動領域の側面にそれぞれ形成された前記側面容量電極膜の容量検出信号に基づいて前記駆動電圧を調整する請求項1または2に記載の圧電装置。

The piezoelectric film has a lower piezoelectric film (41) and an upper piezoelectric film (42) disposed on the lower piezoelectric film,
The capacitance electrode film has side capacitance electrode films (524) formed on the mutually opposing side surfaces (22c) of the adjacent vibration regions with the slit therebetween,
The piezoelectric device according to claim 1 , wherein the control unit adjusts the drive voltage based on a capacitance detection signal of the side capacitance electrode film formed on each of the side surfaces of the adjacent vibration regions.

前記容量電極膜は、前記振動領域における前記支持体側と反対側の面を一面(22a)とすると共に前記振動領域における前記支持体側の面を他面(22b)とすると、前記一面側の一面側容量電極膜(524a)と、他面側容量電極膜(524b)とに分割されており、
前記制御部は、前記一面側容量電極膜の容量検出信号および前記他面側容量電極膜の容量検出信号に基づいて前記振動領域の反りの方向を判定し、判定結果に基づいて前記駆動電圧を調整する請求項4に記載の圧電装置。
When a surface of the capacitance electrode film on the opposite side to the support in the vibration region is defined as one surface (22a) and a surface of the capacitance electrode film on the support side in the vibration region is defined as another surface (22b), the capacitance electrode film is divided into a one-surface-side capacitance electrode film (524a) on the one surface side and an other-surface-side capacitance electrode film (524b),
The piezoelectric device according to claim 4 , wherein the control unit determines a direction of warping of the vibration region based on a capacitance detection signal of the one-side capacitance electrode film and a capacitance detection signal of the other-side capacitance electrode film, and adjusts the driving voltage based on the determination result.
前記圧電膜は、下層圧電膜(41)と前記下層圧電膜上に配置された上層圧電膜(42)とを有し、
前記圧力電極膜は、前記下層圧電膜と前記上層圧電膜との間に配置された中間圧力電極膜(512)、前記下層圧電膜を挟んで前記中間圧力電極膜と反対側に配置された下層圧力電極膜(511)、および前記上層圧電膜を挟んで前記中間圧力電極膜と反対側に配置された上層圧力電極膜(513)を有し、
前記容量電極膜は、前記下層圧電膜を挟んで上層圧電膜と反対側に配置された下層容量電極膜(521)、前記上層圧電膜を挟んで前記下層圧電膜と反対側に配置された上層容量電極膜(523)、および前記スリットを挟んで隣合う前記振動領域の互いに対向する側面にそれぞれ形成された側面容量電極膜(524)を有し、
前記制御部は、前記下層容量電極膜の下層容量検出信号、前記上層容量電極膜の容量検出信号、および前記側面容量電極膜の側面容量検出信号に基づいて前記振動領域の反りの方向を判定し、判定結果に基づいて前記駆動電圧を調整する請求項1または2に記載の圧電装置。
The piezoelectric film has a lower piezoelectric film (41) and an upper piezoelectric film (42) disposed on the lower piezoelectric film,
The pressure electrode film includes an intermediate pressure electrode film (512) disposed between the lower layer piezoelectric film and the upper layer piezoelectric film, a lower layer pressure electrode film (511) disposed on the opposite side of the intermediate pressure electrode film across the lower layer piezoelectric film, and an upper layer pressure electrode film (513) disposed on the opposite side of the intermediate pressure electrode film across the upper layer piezoelectric film,
The capacitance electrode film includes a lower capacitance electrode film (521) arranged on the opposite side of the upper piezoelectric film with the lower piezoelectric film in between, an upper capacitance electrode film (523) arranged on the opposite side of the lower piezoelectric film with the upper piezoelectric film in between, and side capacitance electrode films (524) formed on the mutually opposing side surfaces of the adjacent vibration regions with the slit in between,
The control unit determines a direction of warping of the vibration region based on a lower layer capacitance detection signal of the lower layer capacitance electrode film, a capacitance detection signal of the upper layer capacitance electrode film, and a side capacitance detection signal of the side capacitance electrode film, and adjusts the driving voltage based on the determination result.
前記制御部は、前記容量検出信号を最大に近づける所定の基準駆動電圧を記憶しており、前記駆動電圧を調整する際、前記基準駆動電圧を前記駆動電極膜に印加した後、前記容量検出信号に基づいて前記駆動電圧を調整する請求項1ないし6のいずれか1つに記載の圧電装置。 The piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit stores a predetermined reference drive voltage that brings the capacitance detection signal closer to a maximum, and when adjusting the drive voltage, the control unit applies the reference drive voltage to the drive electrode film and then adjusts the drive voltage based on the capacitance detection signal.
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