特許 6285259 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285259

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20180215BHJP

   G01L 1/26 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/16 Z

   G01L1/26 D

【請求項の数】8

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-80224(P2014-80224)

(22)【出願日】2014年4月9日

(65)【公開番号】特開2015-155880(P2015-155880A)

(43)【公開日】2015年8月27日

【審査請求日】2017年3月14日

(31)【優先権主張番号】特願2014-4348(P2014-4348)

(32)【優先日】2014年1月14日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231361

【氏名又は名称】ＮＩＳＳＨＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100158610

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 新吾

(74)【代理人】

【識別番号】100121120

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 尚

(72)【発明者】

【氏名】渡津 裕次

(72)【発明者】

【氏名】尾▲崎▼ 啓佑

(72)【発明者】

【氏名】角谷 栄二

(72)【発明者】

【氏名】井前 直人

(72)【発明者】

【氏名】柴田 淳一

【審査官】 濱本 禎広

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０３４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０７７７３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−０３３９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５６５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２５３８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４９５４８１１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２３８４１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートと、前記圧電シートの両面に配置された一対の電荷検出電極とを有する圧電センサと、
前記圧電センサの少なくとも１つの面に設けられた温度検出電極と、
前記温度検出電極からの温度変化情報に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正して、補正後の電荷発生量を出力する補正演算部と、
を備え、
前記温度検出電極は、前記一対の電荷検出電極の一方と共に前記圧電シートの片面上に配置されており、
前記一対の電荷検出電極の一方は、互いに隙間を空けた複数の電極を有しており、
前記温度検出電極は、前記隙間に前記複数の電極と間を空けて延びている、
圧力センサ。

【請求項2】

与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートと、前記圧電シートの両面に配置された一対の電荷検出電極とを有する圧電センサと、
前記圧電センサの少なくとも１つの面に設けられた温度検出電極と、
前記温度検出電極からの温度変化情報に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正して、補正後の電荷発生量を出力する補正演算部と、
を備え、
前記温度検出電極は、前記圧電シートの両側に配置された一対の電極を有し、
前記一対の電極から検出された温度変化情報を平均化し、平均値を前記補正演算部に出力する平均演算部をさらに備えている、
圧力センサ。

【請求項3】

前記温度検出電極は、平面視で蛇行した形状である、請求項１又は２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記温度検出電極は、前記一対の電荷検出電極の少なくとも一方に対して平面視で対応する位置に形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。

【請求項5】

前記温度検出電極は、前記圧電シートの両側に配置された一対の電極を有し、
前記一対の電極から検出された温度変化情報を平均化し、平均値を前記補正演算部に出力する平均演算部をさらに備えている、請求項１に記載の圧力センサ。

【請求項6】

前記圧電シートは、分極方向が反対を向くように積層された第１圧電シート及び第２圧電シートを有している、請求項１又は２に記載の圧力センサ。

【請求項7】

前記温度検出電極は、前記圧電シートの両側に配置された一対の電極を有し、
前記一対の電極から検出された温度変化情報同士の差を演算し、前記差を前記補正演算部に出力する減算演算部をさらに備えている、請求項６に記載の圧力センサ。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれかに記載の圧力センサと、
前記圧力センサに一体に形成された接触位置検出センサと、
を備えたタッチ検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサ、特に、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートを用いた圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

タッチパネルへの押圧量を検出するための装置として、圧電シートを用いた圧力センサが知られている。例えば、特許文献１には、透明感圧層と、一対の透明導電膜層とからなる透明圧電センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１６３５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたような圧電シートを用いた圧力センサにおいては、温度変化が生じたときに、焦電性又は熱応力が原因で圧電シートに電荷が発生してしまい、正確に押圧力を検出できないという問題がある。そして、極端な場合には、押されていないにもかかわらず、発生した電荷によって押圧力が発生したと誤って判断される場合がある。
「焦電性」とは、温度変化が起こったときにＰＶＤＦなどの圧電シートが電荷を発生する性質である。本明細書において、「熱応力」とは、圧力検出器やタッチパネルに温度変化が生じることで発生する圧電シートの内部応力のことである。つまり、熱応力は、支持基板などに圧電シートが配置されている場合に圧電シートの熱膨張や熱収縮が支持基板やタッチパネルによって妨げられることによって発生する応力や、圧電シートが面内に温度分布があるときに生じる応力、さらには圧電シート内の不均一性によって生じる応力などである。

【0005】

本発明の課題は、圧力センサにおいて、温度変化に起因する圧電シートの電荷発生の問題を解決することで、押圧力を正確に測定できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

【0007】

本発明の一見地に係る圧力センサは、圧電センサと、温度検出電極と、補正演算部とを備えている。
圧電センサは、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートと、圧電シートの両面に配置された一対の電荷検出電極とを有する。
温度検出電極は、圧電センサの少なくとも１つの面に設けられている。
補正演算部は、温度検出電極からの抵抗変化に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正して、補正後の電荷発生量を出力する。
このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。一方、温度検出電極の抵抗変化を検出することによって、圧電センサ近傍の温度変化が検出される。次に、補正演算部が、温度検出電極からの抵抗変化に基づいて、電荷発生量を補正して、補正後の電荷発生量を出力する。これにより、温度変化に起因する圧電シートの電荷発生の変化の影響を無くすことができる。以上の結果、押圧力は正確に検出される。
なお、「温度検出電極は、圧電センサの少なくとも１つの面に設けられている」の意味は、温度検出電極が、圧電センサの１つの面に直接又は間接に固定され、圧電センサ近傍の温度を検出できる位置に配置されている、ことを意味する。

【0008】

温度検出電極は、平面視で蛇行した形状であってもよい。
このセンサでは、温度検出電極が蛇行した形状でかつ電荷検出電極に対応した位置に配置されるので、温度検出電極の材料が少なくなる。

【0009】

温度検出電極は、一対の電荷検出電極の少なくとも一方に対して平面視で対応する位置に形成されていてもよい。
このセンサでは、温度検出電極が一対の電荷検出電極に対応して形成されているので、温度検出電極が抵抗変化を正確に検出できる。その結果、補正演算部が、温度検出電極の抵抗変化に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正でき、さらに、押圧力は正確に検出される。

【0010】

温度検出電極は、一対の電荷検出電極の一方と共に圧電シートの片面上に配置されていてもよい。
このセンサでは、温度検出電極をその上に形成する層を新たに設ける必要がないので、圧力センサが薄型化及び軽量化される。

【0011】

一対の電荷検出電極の少なくとも一方は、互いに隙間を空けた複数の電極を有しており、温度検出電極は、隙間内に複数の電極と間を空けて延びていてもよい。
このセンサでは、温度検出電極が圧電シートの全面に広がって延びているので、温度検出電極が温度変化を正確に検出できる。その結果、補正演算部が、温度検出電極からの抵抗変化に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を正確に補正でき、さらに、押圧力は正確に検出される。

【0012】

温度検出電極は圧電シートの両側に配置された一対の電極を有していてもよい。その場合、圧力センサは、一対の電極から検出された抵抗変化を平均化し、平均値を補正演算部に出力する平均演算部をさらに備えている。
このセンサでは、圧電シートの両側の電極から検出された抵抗変化が平均演算部によって平均化されるので、演算補正部が、温度変化に起因する電荷発生量の変化をより正確に補正できる。

【0013】

圧電シートは、分極方向が反対を向くように積層された第１圧電シート及び第２圧電シートを有していてもよい。
このセンサでは、温度変化による熱応力と焦電効果によって生じる圧電シートからの出力をキャンセルできる。

【0014】

温度検出電極は、圧電シートの両側に配置された一対の電極を有していてもよい。その場合、圧力センサは、一対の電極から検出された抵抗変化同士の差を演算し、差を補正演算部に出力する減算演算部をさらに備えていてもよい。
このセンサでは、圧電シートの両側の電極から検出された抵抗変化が減算演算部によって減算されて両者の差が算出されるので、第１圧電シートの温度変化と第２圧電シートの温度変化の差が生じた場合に、演算補正部が、温度変化に起因する電荷発生量の変化を正確に補正できる。

【0015】

本発明の他の見地に係るタッチ検出装置は、上記の圧力センサと、圧力センサに一体に形成された接触位置検出センサと、を備えている。接触位置検出センサとしては、抵抗膜式や静電容量方式など、従来の各種タッチセンサを採用可能である。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る圧力センサでは、温度変化に起因する圧電シートの電荷発生の問題を解決することで、押圧力を正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図2】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図3】温度補償制御を説明するためのグラフ。

【図4】第２実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図5】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図6】第３実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図7】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図8】第４実施形態の圧力検出装置の概略図。

【図9】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図10】第５実施形態の圧力検出装置の概略図。

【図11】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図12】第６実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図13】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図14】第７実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図15】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図16】温度補償制御を説明するためのグラフ。

【図17】第８実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図18】圧電部の各層の平面図を展開した図

【図19】第９実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。

【図20】圧電部の各層の平面図を展開した図

【図21】第１０実施形態の圧力検出装置の概略図。

【図22】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図23】第１１実施形態の圧力検出装置の概略図。

【図24】圧電部の各層の平面図を展開した図。

【図25】第１２実施形態の温度補償部のブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

１．第１実施形態
（１）圧力検出装置の全体構造
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置１の全体構造を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。

【0019】

圧力検出装置１（圧力センサの一例）は、押圧荷重を測定する機能を有している。具体的には、圧力検出装置１は、ユーザが指又はペンによって装置の所定の箇所を押したときの荷重を測定する。
圧力検出装置１は、圧電部３と、温度補償部９とを有している。圧電部３は、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する部材である。温度補償部９は、圧電部３にて発生した圧電信号を検出する圧電信号検出部である。より具体的には、温度補償部９は、後述の温度検出電極２３からの温度変化情報に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補償して、補償後の電荷発生量を出力する装置である。
以下、圧力検出装置１の構成を詳細に説明する。

【0020】

（２）圧電部
圧電部３は、主に、圧電センサ１１と、ガラス１３と、温度検出電極２３とを有している。ガラス１３は、第１主面１３ａと第２主面１３ｂとを有する。第２主面１３ｂ上には、圧電センサ１１が形成されている。この実施形態では、圧電センサ１１は、ガラス１３の第２主面１３ｂの全面に形成されている。なお、圧電センサ１１はガラス１３の主面の全面に形成されていなくてもよく、つまりガラス１３の主面の一部には、圧電センサ１１が形成されていない部分があってもよい。

【0021】

図１及び図２を用いて、圧電センサ１１の構造を説明する。図２は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。
圧電センサ１１は、主に、フィルム状の圧電シート１５と、電荷検出電極１７と、電荷検出電極としての基準電極１９とを有している。電荷検出電極１７は、圧電シート１５のガラス１３と反対側の面に形成されている。基準電極１９は、圧電シート１５のガラス１３側の面に形成されており、基準電位に接続されている。圧電センサ１１では、電荷検出電極１７と基準電極１９とには、圧電シート１５に与えられた荷重に応じた圧電信号が発生する。なお、電荷検出電極と基準電極とは位置が入れ替わっていてもよい。
図２に示すように、電荷検出電極１７と基準電極１９は、圧電シート１５に対して全面的に対応しているが、圧電シート１５の額縁部には対応していない。ただし、図１では、簡略化のために、電荷検出電極１７と基準電極１９は圧電シート１５と同じ寸法のように描いている。

【0022】

（３）圧電シート
圧電シート１５を構成する材料としては、セラミック圧電材料、フッ化物重合体又はその共重合体、キラリティーを有する高分子材料などが挙げられる。
セラミック圧電材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが挙げられる。フッ化物重合体又はその共重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。キラリティーを有する高分子材料としては、Ｌ型ポリ乳酸や、Ｒ型ポリ乳酸などが挙げられる。

【0023】

また、圧力検出装置１を、表示装置や、タッチパネルを備えた表示装置に適用する場合には、圧電シート１５は、透明な材料により構成されることが好ましい。又は、圧電シート１５は、光が十分に透過できる程度に薄く構成されることが好ましい。

【0024】

（４）電極
電荷検出電極１７及び基準電極１９は、導電性を有する材料により構成できる。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、スズ−亜鉛酸化物（Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ、ＴＺＯ）などのような透明導電酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＥＤＯＴ）などの導電性高分子、などを用いることができる。この場合、上記の電極は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて形成できる。

【0025】

また、導電性を有する材料として、銅、銀などの導電性の金属を用いてもよい。この場合、上記の電極は、蒸着により形成してもよく、銅ペースト、銀ペーストなどの金属ペーストを用いて形成してもよい。

【0026】

さらに、導電性を有する材料として、バインダー中に、カーボンナノチューブ、金属粒子、金属ナノファイバーなどの導電材料が分散したものを用いてもよい。

【0027】

なお、圧力検出装置１を表示装置又はタッチパネルを備えた表示装置に適用する場合には、圧電シート１５と同様、電荷検出電極１７及び基準電極１９は、透明な材料により構成されることが好ましい。又は、電荷検出電極１７及び基準電極１９は、光が十分に透過できる程度に薄く構成されることが好ましい。

【0028】

（５）温度検出電極
温度検出電極２３は、絶縁フィルム２５を介して、電荷検出電極１７の圧電シート１５と反対側に設けられている。温度検出電極２３は、温度によって抵抗が変化する電極である。温度検出電極２３は、温度変化と抵抗率変化が比例している材料で形成されることが好ましい。温度検出電極２３は、例えば、電荷検出電極１７及び基準電極１９と同じ材料によって形成される。

【0029】

温度検出電極２３は、図２に示すように、電荷検出電極１７及び基準電極１９に対応するように形成されており、具体的には、広い面積にわたって密に蛇行する１本の線形状である。より具体的には、温度検出電極２３は、絶縁フィルム２５の長辺方向に延びる部分が絶縁フィルム２５の短辺付近で折り曲げられさらに長辺方向に延びるようになっている。温度検出電極２３は、電荷検出電極１７の各部分において温度検出電極２３から平面方向に所定距離以上離れた部分ができないように、張り巡らされている。

【0030】

温度検出電極２３は、電荷検出電極１７に対して、その全面の温度変化を測定できるように電荷検出電極１７の全面に対応していることが好ましい。なお、温度変化測定の必要な場所が限定されている場合は、温度検出電極２３の配置場所もそれに合わせて限定されてもよい。この実施形態では、温度検出電極２３が、絶縁フィルム２５を用いることで電荷検出電極１７に対して層厚み方向に重ねて配置されているので、温度変化の測定精度が高くなっている。

【0031】

温度検出電極のパターン（形状及び位置）と本数は本実施形態に限定されない。例えば、温度検出電極の蛇行の形状は本実施形態と異なっていてもよい。また、温度検出電極の幅寸法、電荷検出電極の面積に対する面積の比率は本実施形態と異なっていてもよい。さらに、温度検出電極は複数に分割されており、それぞれから抵抗変化が出力されるように構成されていてもよい。

【0032】

以上の構成により、圧電シート１５が押圧されたときに、電荷検出電極１７と基準電極１９との間（すなわち、圧電シート１５の両主面間）圧電信号が発生する。

【0033】

（６）温度補償部
温度補償部９は、図１に示すように、補正演算部２７と、チャージアンプ２９と、抵抗検出部３１とを有している。チャージアンプ２９は、電荷検出電極１７で発生した電荷を電圧に変換するための積分回路である。
抵抗検出部３１は、温度検出電極２３の抵抗の変化（温度変化）を検出する装置である。抵抗検出部３１、抵抗の変化をデジタル信号として補正演算部２７に出力する。なお、抵抗検出部３１は、ホイートストーンブリッジを用いて実現されてもよい。
補正演算部２７には、チャージアンプ２９から温度補償前の電圧（電荷発生量）と、抵抗検出部３１からＲｔの抵抗値とが入力される。すると、補正演算部２７は、電圧（電荷発生量）に対して温度変化の影響を取り除く補正を行い、補正後の電圧（電荷発生量）を出力する。
以上の構成及び動作により、圧電シート１５に対する押圧力の変化量に起因して発生する微小な圧電信号に基づいて、圧電センサ１１への押圧力を精度良く測定できる。
なお、補正演算部２７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどからなるコンピュータによって実行されるプログラムによって実現されていてもよいし、ＩＣ等のハードウェアによって実現されていてもよい。

【0034】

温度検出電極２３は、単位長さあたりの抵抗を一定にすることが望ましい。その理由には、温度検出電極２３の、単位長さあたりの抵抗が一定であれば、補正演算部２７は、面内に温度分布がある場合でも、熱に起因する電荷検出電極１７における電荷発生量を補正できるからである。以下にその理由を詳細に説明する。
例えば、図２において電荷検出電極１７の面積Ｓの円形の範囲だけ、温度の上昇変化がΔＴであったとする。面積Ｓに対して、温度検出電極２３が充分に密に張り巡らされている場合は、この円形の範囲内に存在する温度検出電極２３の延べ長さＬは、面積Ｓに比例すると考えてもよい。よって、以下の式が成立する。
Ｌ＝ｋ_１Ｓ（ｋ_１は比例定数）
また、抵抗率変化が温度変化に比例する場合は、温度検出電極２３の両端の抵抗の変化ΔＲは、以下のように表される。
ΔＲ＝ｋ_２ＬΔＴ＝ｋ_１ｋ_２ＳΔＴ（ｋ_２は比例定数）
一方、温度変化による電荷検出電極１７における電荷発生ΔＱは、温度変化ΔＴと面積Ｓに比例すると考えることができる。なぜなら、熱膨張も焦電性による電荷発生も温度変化に比例するからである。
ΔＱ＝ｋ_３ＳΔＴ（ｋ_３は比例定数）
よって、電荷発生ΔＱと抵抗変化ΔＲについては、以下の比例関係が成立する。
ΔＲ／ΔＱ＝ｋ_１ｋ_２／ｋ_３
上記の式より、面内で温度変化があった場合でも、温度検出電極２３における抵抗の変化に基づいて、補正演算部２７は、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正することができる。
なお、温度検出電極が第２実施形態（後述）のように圧電シートの両面にある場合は、上記の式において両側の温度検出電極の抵抗変化の平均をΔＲとする。

【0035】

なお、比例定数ｋ_３は、実際には温度変化に伴って変化すると考えられる。したがって、好ましくは、温度変化に伴うｋ_３の変化も考慮して上記補正を行う。例えば、抵抗検出部３１で検出される抵抗値から圧電部３の温度を推定しても良いし、温度計（例えば、熱電対、サーミスタ）を圧電部３近くに配置する又は貼り付けることで、圧電部３の温度を推定してもよい。

【0036】

次に、図３を用いて、温度補償部９の動作を説明する。図３は、温度補償制御を説明するためのグラフである。詳細には、図３（ａ）は、電荷検出電極１７から出力された電荷ｑ［Ｃ］の時間経過に対する変化を示すグラフである。図３（ｂ）は、温度検出電極２３から出力されてきた抵抗の変化ΔＲ［Ω］の時間経過に対する変化を示すグラフである。図３（ｃ）は、押圧力Ｆの時間経過に対するグラフである。
図３（ａ）では、全体的には時間経過に従って電荷ｑ［Ｃ］は大きくなりつつも特に急激に上昇する上側凸状の変化を有している。しかし、実際の押圧力Ｆは、図３（ｃ）に示すように、ゼロから急激に大きくなりさらに急激に小さくりゼロになる上側凸状の変化である。

【0037】

一方、抵抗検出部３１によって測定される抵抗の変化ΔＲ［Ω］は、図３（ｃ）に示すように、時間経過に比例して大きくなっている。
そこで、補正演算部２７がチャージアンプ２９からの電圧（電荷発生量）を、図３（ｂ）の抵抗変化に基づいて補正する。より具体的には、補正演算部２７は、補正前の電荷ｑ（ｔ）［Ｃ］から温度変化により発生した電荷（例えば、上記の式を用いれば、ΔＱ＝ΔＲ（ｔ）・（ｋ_３／ｋ_１ｋ_２））を減算する。その結果、図３（ｃ）のようなグラフに対応する電圧（電荷発生量）が得られる。
なお、上記で説明したグラフは、実際に生じ得る押圧力の発生及び温度変化に起因する電荷発生の一例を示しただけである。

【0038】

２．第２実施形態
前記実施形態では温度検出電極は１個であったが、２個の温度検出電極を設けてもよい。その場合は、２個の温度検出電極からの抵抗変化を平均することで、温度情報の変化をより正確に得ることができる。

【0039】

図４及び図５を用いて、第２実施形態を説明する。図４は、第２実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。図５は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。なお、第２の実施形態において第１実施形態と同様の構造及び機能については説明を省略する（以下、同じである。）。

【0040】

図４及び図５に示すように、圧電部３は、第１温度検出電極３３と、第２温度検出電極３６（第１実施形態の温度検出電極２３に相当）とを有している。第１温度検出電極３３は、圧電センサ１１に対して第２温度検出電極３６と反対側に配置されており、具体的には、ガラス１３と基準電極１９との間に配置されている。より具体的には、第１温度検出電極３３は、絶縁フィルム３５の上に形成され、絶縁フィルム３５が基準電極１９に固定されている。

【0041】

第１温度検出電極３３は、第２温度検出電極３６と同じく、蛇行した形状である。この実施形態では、図５に示すように、第１温度検出電極３３と第２温度検出電極３６は全く同じで形状であるが、両者は異なっていてもよい。例えば、両温度検出電極の幅、長さ、位置、パターンが互いに異なっていてもよい。

【0042】

温度補償部９は、第１抵抗検出部３２と、第２抵抗検出部３４（第１実施形態の抵抗検出部３１に相当）と、平均演算部４１を有している。第１抵抗検出部３２は、第１温度検出電極３３の抵抗Ｒｔ_１の変化（温度変化）を検出する装置である。第２抵抗検出部３４は、第２温度検出電極３６の抵抗Ｒｔ_２の変化（温度変化）を検出する装置である。平均演算部４１は、第１抵抗検出部３２からの抵抗Ｒｔ_１の変化と第２抵抗検出部３４からの抵抗Ｒｔ_２の変化を入力して、それらの平均を算出する。そして、平均演算部４１は、平均された抵抗変化（温度変化）を補正演算部２７に出力する。
この場合、圧電センサ１１の両側の温度変化の情報が平均化されて用いられるので、補正演算部２７における補正（すなわち、温度補償部９による温度補償）がより正確になる。

【0043】

３．第３実施形態
第１及び第２実施形態では温度検出電極は電荷検出電極と別の層として形成されていたが、温度検出電極を電荷検出電極と同一面に形成してもよい。それにより、圧電部３の薄型化及び軽量化が実現される。具体的には、温度検出電極は、圧電フィルムの表面に電荷検出電極と共に形成できる。また、同じ面に形成された温度検出電極と電荷検出電極を同じ材料で形成してもよい。その場合、コストが低減される。

【0044】

図６及び図７を用いて、上記の例としての第３実施形態を説明する。
図６は、第３実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。図７は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0045】

図７に示すように、電荷検出電極１７Ａは、圧電シート１５の図下面において、複数の電極１７Ｂから構成されている。複数の電極１７Ｂは帯形状の電極であり、圧電シート１５図下面全体にわたり、互いに平行に形成されている。この実施形態では、複数の電極１７Ｂは、図７の横方向に長く延びており、図縦方向に互いに隙間を空けて形成されている。

【0046】

図７に示すように、第２温度検出電極３６Ａは、圧電シート１５の図下面において、複数の電極１７Ｂの隙間内を連続して蛇行するように延びている。より具体的には、第２温度検出電極３６Ａは、複数の電極１７Ｂの隙間内での往復を繰り返しており、各往復の始点と終点とが連結されている。
このように、第２温度検出電極３６Ａが、電荷検出電極１７Ａと共に圧電シート１５の片面上に配置されているので、第２温度検出電極３６Ａをその上に形成する層を新たに設ける必要がない。したがって、圧電部３が薄型化及び軽量化される。

【0047】

上述したように、本実施形態では、電荷検出電極１７Ａが互いに隙間を空けた複数の電極１７Ｂを有しており、第２温度検出電極３６Ａが複数の電極１７Ｂと間を空けて隙間内に延びている。言い換えると、第２温度検出電極３６Ａが圧電シート１５の全面に広がって延びている。この結果、第２温度検出電極３６Ａが温度変化を正確に検出できる。
なお、電荷検出電極の複数の電極の形状は前記実施形態に限定されない。例えば、複数の電極は図７の縦方向に延びていてもよい。また、複数の電極は曲線状に延びていてもよいし、ブロック形状であってもよい。

【0048】

また、温度検出電極の形状及び本数は前記実施形態に限定されない。例えば、温度検出電極は、複数の電極の隙間を複数回往復するように蛇行していてもよい。また、温度検出電極は複数に分割されており、それぞれから抵抗変化が出力されるように構成されていてもよい。
この実施形態では、第１温度検出電極３３Ａは第２温度検出電極３６Ａとパターン（形状及び位置）が同じであるが、異なっていてもよい。

【0049】

４．第４実施形態
第３実施形態では、一方の温度検出電極のみが電荷検出電極と同一面に形成されていたが、両方の温度検出電極がそれぞれ電荷検出電極と同一面に形成されていてもよい。
図８及び図９を用いて、上記の例としての第４実施形態を説明する。
図８は、第４実施形態の圧力検出装置の概略図である。図９は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0050】

図９に示すように、電荷検出電極１７Ａは、圧電シート１５の図下面において、短冊状の複数の電極１７Ｂから構成されている。この実施形態では、複数の電極１７Ｂは、図横方向に長く延びており、図縦方向に互いに隙間を空けて形成されている。基準電極１９Ａは、圧電シート１５の図上面において、短冊状の複数の電極１９Ｂから構成されている。この実施形態では、複数の電極１９Ｂは、図横方向に長く延びており、図縦方向に互いに隙間を空けて形成されている。

【0051】

図９に示すように、第２温度検出電極３６Ａは、圧電シート１５の図下面において、複数の電極１７Ｂの隙間内を連続して蛇行するように延びている。より具体的には、第２温度検出電極３６Ａは、複数の電極１７Ｂの隙間内での往復を繰り返しており、隣接する往復部分の始点と終点とが連結されている。一方、第１温度検出電極３３Ａは、圧電シート１５の図上面において、複数の電極１９Ｂの隙間内を連続して蛇行するように延びている。より具体的には、第１温度検出電極３３Ａは、複数の電極１９Ｂの隙間内での往復を繰り返しており、隣接する往復部分の始点と終点とが連結されている。
この実施形態では、第２温度検出電極３６Ａと電荷検出電極１７Ａの組のパターン（形状及び位置）と、第１温度検出電極３３Ａと基準電極１９Ａの組のパターン（形状及び位置）は同じであり、平面視で重なっている。

【0052】

このように、第２温度検出電極３６Ａが、電荷検出電極１７Ａと共に圧電シート１５の片面上に配置されているので、第２温度検出電極３６Ａをその上に形成する層を新たに設ける必要がない。したがって、圧電部３が薄型化及び軽量化される。さらに、第１温度検出電極３３Ａが、基準電極１９Ａと共に圧電シート１５の片面上に配置されているので、第１温度検出電極３３Ａをその上に形成する層を新たに設ける必要がない。したがって、圧電部３が薄型化及び軽量化される。
なお、前述のように、電荷検出電極と温度検出電極のパターン（形状及び位置）は、前記実施形態に限定されない。また、圧電シートの両側に配置された電荷検出電極と温度検出電極の組同士のパターン（形状及び位置）は互いに同じでなくてもよい。

【0053】

５．第５実施形態
第４実施形態の圧電部に、接触位置検出センサとしてのタッチパネルとしての機能を持たせてもよい。
具体的には、前記実施形態のガラスの代わりに、タッチパネルを用いる。なお、タッチパネルとしては、静電容量方式、抵抗膜方式、光学方式が挙げられる。以下に、静電容量方式の場合について説明する。
図１０及び図１１を用いて、第５実施形態を説明する。図１０は、第５実施形態の圧力検出装置の概略図である。図１１は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0054】

圧力検出装置１は、タッチパネルとしての機能（接触及び接触位置の検出機能）と押圧荷重を測定する機能を有するタッチ検出装置である。
圧力検出装置１は、圧電センサ１１と、接触検出部としてのタッチパネル７１と、を有している。圧電センサ１１の構造及び機能は第４実施形態と同じである。

【0055】

タッチパネル７１は、圧電部３の一部に組み込まれている。具体的には、タッチパネル７１は、ガラス１３と、圧電センサ１１との間に配置されている。タッチパネル７１は、絶縁層７３と、その両面に設けられた第１タッチ検出電極７５及び第２タッチ検出電極７７とを有しており、静電容量を測定する方式である。
絶縁層７３は、圧電センサ１１の基準電極１９Ａ及び第１温度検出電極３３Ａの上側面に設けられている。

【0056】

第１タッチ検出電極７５は、絶縁層７３の基準電極１９Ａと反対側の面に形成されている。第１タッチ検出電極７５は、図１１に示すように、図縦方向に延びる複数の電極７５Ａから構成されている。複数の電極７５Ａは帯形状の電極であり、絶縁層７３の上面全体にわたり、互いに平行に形成されている。
第２タッチ検出電極７７は、基準電極１９Ａの複数の電極１９Ｂが兼用されている。すなわち、基準電極１９Ａの複数の電極１９Ｂが、第２タッチ検出電極７７の複数の電極７７Ａとしても機能する。第２タッチ検出電極７７の電極７７Ａ（すなわち、電極１９Ｂ）は、図横方向に延びる帯形状の電極であり、圧電シート１５の図上面全体にわたり、互いに平行に形成されている。図１１に示すように、複数の電極７７Ａと複数の電極７５Ａは、互いに直交して配置されている。

【0057】

上述のように、電荷検出電極がタッチパネル電極を兼用しているので、タッチパネルの第２電極と１９Ａとの間を絶縁するための別の層が不要になり、したがって、圧電部３が軽量化及び薄型化される。また、電極材料が低減される。

【0058】

圧力検出装置１は、さらに、図１０に示すように、タッチパネルコントローラ８１を有している。タッチパネルコントローラ８１は、タッチパネル７１の第１タッチ検出電極７５と第２タッチ検出電極７７（基準電極１９Ａ）とに接続されている。
この構成により、第１タッチ検出電極７５から静電容量検出Ｒｘがタッチパネルコントローラ８１に出力される。さらに、第２タッチ検出電極７７（基準電極１９Ａ）から静電量容量検出Ｔｘ（基準電圧を兼ねる）がタッチパネルコントローラ８１に出力される。これにより、温度補償部９は、タッチパネルコントローラ８１に出力された基準電極１９Ａの電圧を基準電圧として用いて、圧電センサ１１の圧電信号を検出する。
この圧力検出装置１では、接触対象物が圧電部３のどの位置に接触したかという情報と、押圧力の測定結果とを組み合わせて検出される。

【0059】

この実施形態では、第４実施形態の圧電部にタッチパネルの機能を持たせさらに圧電部とタッチパネルとで電極の共通化を行ったが、圧電センサとタッチパネルの組み合わせはこの実施形態に限定されない。例えば、電極の共通化をすることなく、第４実施形態の圧電センサにタッチパネルの機能を持たせてもよい。さらに、第１実施形態、第２実施形態、又は第３実施形態のいずれかの圧電センサにタッチパネルの機能を持たせてもよい。

【0060】

６．第６実施形態
前記実施形態では圧電センサは一定の面積にわたって広がった平板状であったが、本発明はそのような形状に限定されない。例えば、圧電センサが枠線状であってもよい。
図１２及び図１３を用いて、上記の例としての第６実施形態を説明する。図１２は、第６実施形態の圧電センサの概略断面図である。図１３は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0061】

図に示すように、圧電部１０３は、主に、ガラス１１３と、圧電センサ１１１と、温度検出電極１２３とを有している。
ガラス１１３は、第１主面１１３ａと第２主面１１３ｂとを有する。第２主面１１３ｂ上には、圧電センサ１１１が形成されている。圧電センサ１１１は、図に示すように、ガラス１１３の第２主面１１３ｂの外周部分において枠状に（つまり細長い形状で全体を囲むように延びて）形成されている。つまり、圧電センサ１１１は、第２主面１１３ｂの外周縁全体に沿って形成されている。圧電センサ１１１の配置位置は、例えば表示装置が設けられる装置の場合に、表示装置よりも外側にあるいわゆる額縁部分に対応している。

【0062】

圧電センサ１１１は、主に、圧電シート１１５と、電荷検出電極１１７と、基準電極１１９とを有している。電荷検出電極１１７は、圧電シート１１５のガラス１１３と反対側の面に形成されている。基準電極１１９は、圧電シート１１５のガラス１１３側の面に形成されている。圧電センサ１１１では、電荷検出電極１１７と基準電極１１９との間には、圧電シート１１５に与えられた荷重に応じた圧電信号が発生する。なお、電荷検出電極と基準電極は位置が入れ替わっていてもよい。

【0063】

なお、圧力検出装置は、圧電部１０３を支持するための筐体１３１を有している。具体的には、圧電センサ１１１が筐体１３１の上面に支持又は固定されている。筐体１３１は、剛性が高い部材であることが好ましい。筐体１３１には表示装置が装着されていてもよい。

【0064】

温度検出電極１２３は、絶縁フィルム１２５を介して、電荷検出電極１１７の圧電シート１１５と反対側に設けられている。温度検出電極１２３は、温度によって抵抗が変化する電極である。温度検出電極１２３は、温度変化と抵抗率変化が比例している材料で形成されることが好ましい。

【0065】

温度検出電極１２３は、図に示すように、電荷検出電極１１７及び基準電極１１９に対応するように形成されている。具体的には、温度検出電極１２３は、枠状に（つまり細長い形状で全体を囲むように延びて）形成されており、一部が切れたようになって両端を有している。

【0066】

温度検出電極１２３によって前記実施形態と同じ効果が得られる。
さらに、温度検出電極１２３が電荷検出電極１１７及び基準電極１１９に対して平面視で対応する位置に形成されているので、温度検出電極１２３が温度変化を正確に検出できる。

【0067】

本実施形態の変形例として、第２〜第４実施形態のように、ガラス１１３と基準電極１１９との間に第２温度検出電極を設けてもよい。
本実施形態の変形例として、第５実施形態のように、圧電部１０３にタッチパネルの機能を付加してもよい。
本実施形態の変形例として、第１〜第５実施形態のように、温度検出電極を蛇行させてもよい。

【0068】

７．第７実施形態
第１〜第６実施形態においては、補正演算部が温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正するために用いた「温度検出電極からの温度変化情報」は、１つの抵抗検出部によって検出された抵抗値（第１実施形態）、又は、２つの抵抗検出部によって検出された抵抗値同士の平均（第２〜第５実施形態）であった。しかし、「温度検出電極からの温度変化情報」は上記のものに限定されない。以下、第７〜第１２実施形態において、「温度検出電極からの温度変化情報」が第１〜第６実施形態とは異なる実施形態を説明する。

【0069】

図１４及び図１５を用いて、本発明の第７実施形態に係る圧力検出装置１の全体構造を説明する。図１４は、第７実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。図１５は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0070】

圧力検出装置１の基本的な構成及び機能は、第２実施形態と同様である。したがって、以下、異なる点を中心に説明する。

【0071】

圧電シート１５Ａは、押圧力が加えられたわみが発生すると、両面に加えられた押圧力に応じた電位差を発生するシートである。圧電シート１５Ａは、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂとから構成されている。両シートは同じ形状であり、互いに対向している。第１圧電シート１５ａは基準電極１９側（図の上側）に配置され、第２圧電シート１５ｂは電荷検出電極１７側（図の下側）に配置されている。第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂは、例えば、ＰＳＡからなる中間接着層（図示せず）を介して互いに接着されている。

【0072】

第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂの材料は、強誘電体材料をシート状に成形したのちに厚み方向に分極させたシートを用いることができる。強誘電体材料としては、ＰＶＤＦや、ＰＶＤＦとＴｒＦＥやＥＴＦＥなどの共重合体、ＰＺＴがある。第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂは互いに分極方向が上下逆になるように積層される。
第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂの材料の組み合わせは特に限定されない。ただし、両シートは同じ特性を有する材料が用いられることが好ましい。温度変化による熱応力と焦電効果によって生じる圧電シートからの出力をキャンセルできるからである。

【0073】

減算演算部４１Ａは、第１抵抗検出部３２からの抵抗Ｒｔ_１の変化と第２抵抗検出部３４からの抵抗Ｒｔ_２の変化を入力して、それらの差を算出する。そして、減算演算部４１Ａは、抵抗変化（温度変化）同士の差を補正演算部２７に出力する。この場合、圧電センサ１１の両側の温度変化の情報が減算されて用いられるので、補正演算部２７における補正（すなわち、温度補償部９による温度補償）がより正確になる。なお、温度補償部９による温度補償は、後に詳細に説明する。

【0074】

以下、圧電シートにおける焦電効果に起因する出力をキャンセルするメカニズムを説明する。なお、以下の説明は、第１圧電シート１５ａの温度変化と第２圧電シート１５ｂの温度変化が同じ場合（微差の場合を含む）の一般的な説明である。

【0075】

第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂが強誘電体から構成される場合、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂは、無押庄状態での分極方向が互いに逆方向になるよう構成されていることが好ましい。上記のように構成されていると、圧力検出器１００内で温度変化が生じて、圧電シート１５Ａ内に焦電効果が発生した場合に、第１圧電シート１５ａの入力面側と第２圧電シート１５ｂの背面側で正負同じ電荷が生じる。
第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂは、同じ特性を有する材料から構成し、同じ厚みにすることが好ましい。その場合、第１圧電シート１５ａの背面側の面と第２圧電シート１５ｂの入力面側の面との間で、電位同士がほぼ等しくなる。

【0076】

したがって、上記のように構成すると、圧電シート１５Ａが焦電効果の影響を受けた場合、焦電効果に起因して発生する第１圧電シート１５ａの上側の面の電位と第２圧電シート１５ｂの下側の面の電位はほぼ等しくなる。すると、圧力検出器１００において、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂが焦電効果の影響を受けた場合に、電荷検出電極１７及び基準電極１９によって検出される圧電シート１５Ａとして焦電効果に起因する電位差は、ほぼ「０」となる。したがって、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂに焦電効果が発生しても、圧電シート１５Ａ全体としては焦電効果に起因する電位差がほとんど検出されない。その結果、温度変化に伴う誤動作（特に、焦電効果に起因した誤動作）がほとんど生じない。

【0077】

次に、押圧力が加えられたときに、圧電シート１５Ａにおいて電荷が発生するメカニズムを説明する。圧電部３に押圧を加えたとき、ガラス１３は圧電シート１５Ａ、基準電極１９、及び電荷検出電極１７に比べて高い剛性を有しているため、圧電シート１５Ａ（第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂ）には引張応力が生じる。このとき、第１圧電シート１５ａには引張応力σ_ｕが生じ、第２圧電シート１５ｂには引張応力σ_ｌが生じる。その結果、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂの入力面側の面と背面側の面には、上記引張応力に応じた電荷がそれぞれ発生する。そして、発生した電荷によって、第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂのそれぞれの入力面側と背面側の面との間には電位差が発生する。第１圧電シート１５ａの間で発生する電位差Ｖ_１は、第１圧電シート１５ａの入力面側の電位と背面側の電位との差であり、電位差Ｖ_１は引張応力σ_ｕの大きさに比例している。第２圧電シート１５ｂの間で発生する電位差Ｖ_２は、第２圧電シート１５ｂの入力面側の電位と背面側の電位との差であり、電位差Ｖ_２は引張応力σ_ｌの大きさに比例している。

【0078】

次に、図１６を用いて、本実施形態特有の温度補償部９による温度補償原理を説明する。なお、以下の説明は、第１圧電シート１５ａの温度変化と第２圧電シート１５ｂの温度変化が異なる場合の説明である（第８〜第１２実施形態の場合も同様）。
図１６は、温度補償制御を説明するためのグラフである。このグラフでは、横軸が時間変化であり、縦軸が各物性値である。なお、グラフの左端が測定開始時刻（ｔ＝０）である。測定開始時刻は、圧力センサの制御部の電源をＯＮした時刻でもよいし、ＯＮしてから所定の時間が経過した時刻でもよい。また、タッチパネル機能を有している場合は、タッチを検出した時刻でもよい。

【0079】

図１６（ａ）は、第１温度検出電極３３により検出される温度の変化ΔＴ_１（ｔ）と、第２温度検出電極３６により検出される温度の変化ΔＴ_２（ｔ）と、両者の差ΔＴ_１（ｔ）−ΔＴ_２（ｔ）とを示している。図１６（ａ）に示すように、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂの温度の変化が異なっており、両者に差が生じることが分かる。この実施形態では、両者の差ΔＴ_１（ｔ）−ΔＴ_２（ｔ）は、図１６（ｃ）に示すように、時間経過に比例して大きくなっている。
図１６（ｂ）は、押圧力Ｆ（ｔ）を示している。この実施形態では、実際の押圧力Ｆは、途中で急激に大きくなりさらに急激に小さくなる変化を有している。

【0080】

図１６（ｃ）は、第１温度検出電極３３及び第２温度検出電極３６から出力されてきた抵抗の変化ΔＲ［Ω］の時間経過に対する変化を示すグラフである。図１６（ｃ）に示すように、第１温度検出電極３３及び第２温度検出電極３６で検出された抵抗値の変化が異なっており、両者に差があることが分かる。なお、この変化の差は、第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂの温度変化の差に対応している。なお、このように第１圧電シート１５ａと第２圧電シート１５ｂの温度変化に差が生じるのは、指などでガラス１３を押した場合には、指の熱が第１圧電シート１５ａ、第２圧電シート１５ｂの順番で伝達するからであり、つまり第１圧電シート１５ａが先に暖まるからである。
図１６（ｃ）では、具体的には、第１抵抗検出部３２が抵抗の変化ΔＲｔ_１（ｔ）を検出し、さらに、第２抵抗検出部３４が抵抗の変化ΔＲｔ_２（ｔ）を検出する。そして、減算演算部４１Ａが、両者の差ΔＲｔ_１（ｔ）−ΔＲｔ_２（ｔ）を演算によって取得する。この実施形態では、抵抗の変化の差ΔＲｔ_１（ｔ）−ΔＲｔ_２（ｔ）は、図１６（ｃ）に示すように、時間経過に比例して大きくなっている。
図１６（ｄ）は、電荷検出電極１７から出力された電荷ｑ［Ｃ］の時間経過に対する変化を示すグラフである。図１６（ｄ）では、全体的には時間経過に従って電荷ｑ［Ｃ］は、大きくなりつつも、急激に上昇する上側凸状の変化を有している。

【0081】

そこで、補正演算部２７が、チャージアンプ２９からの電圧（電荷発生量）を、図１６（ｃ）の抵抗差の変化に基づいて補正する。より具体的には、補正演算部２７が、両検出電極からの抵抗の変化の差に比例定数Ａを乗じることでＡ（ΔＲｔ_１（ｔ）−ΔＲｔ_２（ｔ））を得る。続いて、補正演算部２７は、補正前の圧電フィルムから出力される電荷ｑ（ｔ）［Ｃ］から、Ａ（ΔＲｔ_１（ｔ）−ΔＲｔ_２（ｔ））を減算することで、温度変化に関して補正された電荷発生量（電圧）を生成する。つまり、図１６（ｅ）のようなグラフに対応する電荷ｑが得られる。
以上の結果、本実施形態では、バイモルフの２枚の圧電シートの温度変化が異なる場合には、焦電性による出力をキャンセルできる。
なお、上記で説明したグラフは、実際に生じ得る押圧力の発生及び温度変化に起因する電荷発生の一例を示しただけである。

【0082】

８．第８実施形態
図１７及び図１８を用いて、本発明の第８実施形態に係る圧力検出装置１の全体構造を説明する。図１７は、本発明の第８実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。図１８は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。
この実施形態は、第３実施形態に対して、圧電シート１５Ａが第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂからなるバイモルフであり、減算演算部４１Ａを採用している点のみが異なる。以上より、基本的な構造及び効果については第３実施形態と同様であり、上記相違点による効果については第７実施形態と同様である。

【0083】

９．第９実施形態
図１９及び図２０を用いて、第９実施形態を説明する。図１９は、第９実施形態の圧力検出装置の概略図である。図２０は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。

【0084】

この実施形態は、第４実施形態に対して、圧電シート１５Ａが第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂからなるバイモルフであり、減算演算部４１Ａを採用している点のみが異なる。以上より、基本的な構造及び効果については第３実施形態と同様であり、上記相違点による効果については第７実施形態と同様である。

【0085】

１０．第１０実施形態
図２１及び図２２を用いて、第１０実施形態を説明する。図２１は、第１０実施形態の圧力検出装置の概略図である。図２２は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。
この実施形態は、第５実施形態に対して、圧電シート１５Ａが第１圧電シート１５ａ及び第２圧電シート１５ｂからなるバイモルフであり、減算演算部４１Ａを採用している点のみが異なる。以上より、基本的な構造及び効果については第５実施形態と同様であり、上記相違点による効果については第７実施形態と同様である。

【0086】

１１．第１１実施形態
図２３及び図２４を用いて、第１１実施形態を説明する。図２３は、第１１実施形態の圧力検出装置の概略図である。図２４は、圧電部の各層の平面図を展開した図である。
この実施形態は、第６実施形態に対して、圧電シート１１５Ａが第１圧電シート１１５ａ及び第２圧電シート１１５ｂからなるバイモルフであり、減算演算部（図示せず）を採用している点のみが異なる。以上より、基本的な構造及び効果については第６実施形態と同様であり、上記相違点による効果については第７実施形態と同様である。

【0087】

１２．第１２実施形態
第７実施形態では、補正演算部に入力される抵抗値同士の差は２つの抵抗検出部と減算演算部とによって生成されているが、本発明はそのような実施形態に限定されない。
図２５を用いて、第７実施形態の変形例としての第１２実施形態を説明する。図２５は、第１２実施形態の温度補償部のブロック図である。

【0088】

温度補償部９Ａは、第７実施形態と同様に、補正演算部２７と、チャージアンプ２９とを有している。温度補償部９Ａは、さらに、抵抗接続部１４９と、差動アンプ１５０とを有している。
抵抗接続部１４９は、第１温度検出電極３３によって検出される抵抗Ｒｔ_１に直列に接続される抵抗Ｒ_１と、第２温度検出電極３６によって検出される抵抗Ｒｔ_２に直列に接続される抵抗Ｒ_２とを有している。抵抗Ｒ_１と抵抗Ｒ_２は、それぞれ、抵抗Ｒｔ_１と抵抗Ｒｔ_２と概ね同じ抵抗値を有する固定抵抗とする。「概ね同じ」とは温度によって変化するＲｔ_１およびＲｔ_２の、使用温度領域（たとえば−２０℃〜６０℃）での平均値と概ね同じという意味である。また、抵抗Ｒ_１及び抵抗Ｒｔ_１と、抵抗Ｒ_２及び抵抗Ｒｔ_２は並列に配置され、それらに電圧が印加されている。

【0089】

差動アンプ１５０は、複数のアナログ入力電圧の差を求める差動増幅回路である。差動アンプ１５０は、抵抗Ｒ_１と抵抗Ｒｔ_１との間に接続された第１入力部と、抵抗Ｒ_２と抵抗Ｒｔ_２との間に接続された第２入力部とを有している。差動アンプ１５０は、さらに、ＡＤコンバータ１５１を経由して補正演算部２７に接続された出力部を有している。以上の構成により、差動アンプ１５０は、第１入力部からの入力電圧と第２入力部からの入力電圧の差を算出し、それを出力する。この出力値は、抵抗の変化ΔＲｔ_１−ΔＲｔ_２と対応する。

【0090】

ＡＤコンバータ１５１は、差動アンプ１５０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、それを補正演算部２７に出力する。
以上の結果、本実施形態では、バイモルフの２枚の圧電シートの温度変化が異なる場合には、焦電性による出力をキャンセルできる。

【0091】

１３．共通の実施形態
第１〜第１２実施形態は、下記の内容を共通に有している。
圧力センサ（例えば、圧力検出装置１）は、圧電センサ（例えば、圧電センサ１１、圧電センサ１１１）と、温度検出電極（例えば、温度検出電極２３、第１温度検出電極３３、第２温度検出電極３６、温度検出電極１２３、第１温度検出電極３３Ａ、第２温度検出電極３６Ａ）と、補正演算部（例えば、補正演算部２７）とを備えている。
圧電センサは、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シート（例えば、圧電シート１５、圧電シート１１５、圧電シート１５Ａ、圧電シート１１５Ａ）を有する。
温度検出電極は、圧電センサの少なくとも１つの面に設けられている（例えば、図１に示すように、温度検出電極２３は、絶縁フィルム２５を介して圧電センサ１１に設けられている。）。
補正演算部は、温度検出電極からの温度変化情報に基づいて、温度変化に起因する電荷発生量の変化を補正して、補正後の電荷発生量を出力する。

【0092】

このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。一方、温度検出電極の抵抗変化を検出することによって、圧電センサ近傍の温度変化が検出される。次に、補正演算部が、温度検出電極からの温度変化情報に基づいて電荷発生量の変化を補正し、補正後の電荷発生量を出力する。これにより、温度変化に起因する圧電シートの電荷発生の変化の影響を無くすことができる。以上の結果、押圧力は正確に検出される。

【0093】

１４．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明は、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートを用いた圧力検出装置に広く適用できる。

【符号の説明】

【0095】

１ ：圧力検出装置
３ ：圧電部
９ ：温度補償部
１１ ：圧電センサ
１３ ：ガラス
１５ ：圧電シート
１７ ：電荷検出電極
１７Ａ ：電荷検出電極
１７Ｂ ：電極
１９ ：基準電極
１９Ａ ：基準電極
１９Ｂ ：電極
２３ ：温度検出電極
２５ ：絶縁フィルム
２７ ：補正演算部
３１ ：抵抗検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】