CN100411214C - 压电体薄膜装置和压电体薄膜装置的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实现一种压电体薄膜装置，包括：由第一电极、第二电极、以及夹在第一电极和第二电极之间且在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加规定值以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成的压电体薄膜元件；供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路，压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也保持与极化矢量的方向对应的不同的变位位置。

Description

压电体薄膜装置和压电体薄膜装置的驱动方法
技术领域
本发明涉及利用压电体薄膜的极化矢量的颠倒的例如在定位装置等中使用的压电体薄膜装置及其驱动方法。
背景技术
近年，作为定位装置的驱动元件，为了电和机械能的转换效率高、能以低耗电驱动，发热量少、磁干涉也少，而使用压电体元件，应用于各种驱动器中。
可是，在压电体元件中，在外加电压和变位量的关系中存在滞后作用，所以存在对于外加电压不能唯一决定压电体元件的变位量的问题。
因此，在特开平3-256375号公报中提出把压电体元件的滞后抑制在最小限度的驱动方法(以下，专利文献)。图19是表示以往的压电体元件的变位量和外加电压的关系的特性图。
在图19中，外加在压电体元件上的最小电压为Vmin.、最大电压为Vmax.。这里，当使外加电压按Vmin.→V1→Vmax.→V1→Vmin.变化时，因为变位如A→C→B→D→A那样描绘滞后，所以不唯一决定变位。可是，如Vmin.→V1→Vmax.、或Vmax.→V1→Vmin.那样，外加电压从Vmin.单调增加、或从Vmax.单调减少时，外加电压和变位特性曲线分别变为A→C→B、B→D→A，压电体元件的变位与外加电压1对1对应。因此，当在压电体元件作用外加电压1前，如果预先作用的电压(以下称作预备电压)为Vmin.，则变位变为XC，如果为Vmax.，则变位变为XD。相反，为了使变位为XC，当预备电压为Vmin.时，外加电压变为V1，当预备电压为Vmax.，外加电压变为V4。即如果预备电压始终为Vmin.，或始终为Vmax.，则根据外加电压的值能唯一决定变位。
根据所述，当压电体元件中存在滞后时，只通过外加电压就能唯一决定压电体元件的变位。
可是，在所述以往的把滞后抑制在最小限度的驱动方法中，在产生所需的变位前，必须外加Vmin.或Vmax.的预备电压。因此，产生与预备电压对应的变位，所以无法连续取得所需的变位。此外，当控制所需的变位和由预备电压决定的变位等2个变位位置时，为了维持至少一方变位，必须连续外加相当于该变位的电压。
在这些样的驱动方法中，完全未记载使压电体元件的极化方向颠倒地驱动。此外，使用以往的压电体元件的驱动器在极化方向为同一方向的状态下驱动。而作为有意识地使极化方向颠倒使用的元件，有强介电质存储器。可是，这些只局限于不利用压电性而利用强介电质性的元件。
此外，在由金(Au)电极/钛酸锆酸铅(PZT)膜/白金(Pt)电极/氧化镁(MgO)单晶衬底构成的单压电晶片型的悬臂中，其顶端部的膜厚方向变位和外加电压的关系例如在Isaku Kanno、外3名、“Measurement oftransverse piezoelectric Properties of PZT thin films”、“SENSORS ANDACUTUATORSA：PHYSICAL”、vol.107 Issue 1，1 October 2003，p68-p74中有所描述(以下称为非专利文献)。估计用该非专利文献制作的PZT膜是完全的c轴取向膜。进一步，描述外加电压和变位具有高的线性。此外，当在单压电晶片型的悬臂上外加±35V、10Hz的交流电压时，其顶端部的变位举动描绘蝴蝶形状的环，并且该环对于电压的极性是非对称的。
但是在所述以往的单压电晶片型的悬臂中，表示当持续外加单纯的正弦波交流电压时，对于外加电压的极性，产生非对称的变位，但是未记载停止外加交流电压时的单压电晶片型的悬臂的变位状态。只描述具有薄膜以及薄膜的成膜时使用的衬底的单压电晶片型的悬臂的结构，未描述除去成膜时的衬底的结构、通过单压电晶片型以外的原理变形的结构。
发明内容
本发明的压电体薄膜装置包括：由第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并且在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成的压电体薄膜元件，供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也保持与极化矢量的方向对应的不同的变位位置。
此外，本发明的压电体薄膜装置包括具有第一结构体和第二结构体并把第一结构体和第二结构体粘贴在一起构成的压电体薄膜元件、供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；第一结构体，由第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并且在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；第二结构体，由第三电极、第四电极、夹在第三电极和第四电极之间并且在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第三电极和第四电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也保持与极化矢量的方向对应的不同的变位位置。
此外，本发明的压电体薄膜装置包括：第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并且在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜的长度方向的端面部设置为相对的形状的压电体薄膜元件；供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；压电体薄膜根据极化矢量的方向，具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也与极化矢量的方向对应，在端面部保持2个开关位置。
此外，本发明的压电体薄膜装置包括：具有第一压电体薄膜元件和第二压电体薄膜元件，且第一压电体薄膜元件和第二压电体薄膜元件各自的一端部相对，各自的另一端部由支撑体支撑固定，包含支撑体在内构成三角形状的压电体开关元件；供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；第一压电体薄膜元件，由第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；第二压电体薄膜元件，由第三电极、第四电极、夹在第三电极和第四电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第三电极和第四电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，通过极化矢量的颠倒而一端部进行开关动作、并且即使在不外加电压的状态下，也保持基于极化矢量的颠倒的开关位置。
此外，本发明的压电体薄膜装置包括：具有第一元件部和第二元件部并第一元件部和第二元件部在同一平面上、并且在长度方向以不同角度被一体形成的压电体薄膜元件；供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；第一元件部，由第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第一电极和第二电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；第二元件部，由第三电极、第四电极、夹在第三电极和第四电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过第三电极和第四电极施加抗电压以上的电压则极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也与极化矢量的方向对应，组合第一元件部和第二元件部各自的变位位置，二维地保持多个变位位置。
此外，本发明的压电体薄膜装置的驱动方法中，压电体薄膜装置包括：由第一电极、第二电极、夹在第一电极和第二电极之间并且在膜厚方向具有极化矢量的压电体薄膜构成的压电体薄膜元件，通过第一电极和第二电极向压电体薄膜元件供给使极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，压电体薄膜元件即使在不外加电压的状态下，也保持与极化矢量的方向对应的不同的变位位置，在压电体薄膜装置中，只在极化矢量颠倒时作用电压，极化矢量颠倒后，不供给电压，保持2个变位位置。
附图说明
图1是表示本发明实施例的压电体薄膜装置的基本结构的立体图。
图2是表示该压电体薄膜装置的压电体薄膜元件的极化和外加电压的关系的特性图。
图3是表示基于该压电体薄膜装置的压电体薄膜的极化矢量方向的晶格常数的变化的X射线衍射图案的模式图。
图4是本发明实施例1的压电体薄膜装置，表示悬臂梁结构的剖视图。
图5是说明本发明实施例1的压电体薄膜装置的压电体薄膜的变位量和外加电压的关系的图。
图6是表示本发明实施例1的压电体薄膜装置的压电体薄膜的相对变位量和外加电压的驱动时的关系的图。
图7A是本发明实施例2的双压电晶片型压电体薄膜的剖视图。
图7B是该压电体薄膜装置，表示使一方的压电体薄膜元件的极化矢量的方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图8A是本发明实施例3的压电体薄膜装置，表示两端固定结构的剖视图。
图8B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图9A是本发明实施例3的压电体薄膜装置，表示两端支撑结构的剖视图。
图9B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图10A是本发明实施例3的压电体薄膜装置，表示双压电晶片型的两端固定结构的剖视图。
图10B是压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图11A是本发明实施例4的压电体薄膜装置，表示圆环形状结构的立体图。
图11B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的立体图。
图12A是本发明实施例4的变形例的压电体薄膜装置，表示三角形状结构的平面图。
图12B是图12A的A-A线剖视图。
图12C是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的平面图。
图12D是图12C的A-A线剖视图。
图13A是本发明实施例4的变形例的压电体薄膜装置，表示三角形状结构的立体图。
图13B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量的方向颠倒时的变位状态的立体图。
图13C是该压电体薄膜装置，表示使其他极化矢量方向颠倒时的变位状态的立体图。
图14A是本发明实施例4的变形例的压电体薄膜装置，表示四边形结构的立体图。
图14B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的立体图。
图14C是压电体薄膜装置，表示使其他极化矢量方向颠倒时的变位状态的立体图。
图15A是本发明实施例4的变形例的压电体薄膜装置，表示双压电晶片型的微型夹钳结构的剖视图。
图15B是该压电体薄膜装置，表示使极化矢量方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图16A是本发明实施例5的压电体薄膜装置，表示L字形状结构的剖视图。
图16B是表示图16A所示的一系列变位动作和变位状态的模式图。
图17是本发明实施例6的压电体薄膜装置的剖视图。
图18A是本发明实施例7的单压电晶片型的压电体薄膜装置的剖视图。
图18B是压电体薄膜装置，表示使压电体薄膜元件的极化矢量方向颠倒时的变位状态的剖视图。
图19是表示以往的压电体元件的变位量和驱动电压的关系的特性图。
具体实施方式
图1是表示本发明实施例的压电体薄膜装置的基本结构的立体图。
首先，参照图1，以PZT薄膜为例，说明构成本发明实施例的压电体薄膜装置的压电体薄膜元件的基本制造方法及其特性。须指出的是，当由于制作方法而存在不同的部分时，以各实施例说明。
在(100)面的MgO单晶衬底(未图示)上，形成在(100)方向结晶取向的由Pt构成的第一电极1。接着在保持衬底温度600℃的MgO单晶衬底(以下，称作MgO衬底)上，通过溅射法，把由PZT薄膜构成的压电体薄膜3形成3μm左右的厚度。
这时例如在溅射气体为Ar(氩)∶O2(氧气)＝90∶10，溅射气压为0.5Pa的条件下，通过溅射靶为PbZr0.53Ti0.47O3+20mol％PbO的复合氧化物烧结体的溅射，进行成膜。
接着，在室温中，在由PZT薄膜构成的压电体薄膜3之上形成由Pt构成的第二电极2。
接着，使用通常的蚀刻或切片等薄膜加工法，加工成长度方向YY为2mm、宽度为0.5mm的长方形。
然后，通过使用磷酸的湿蚀刻、干蚀刻或CMP(Chemical MechanicalPlanarization)法除去MgO衬底，制作具有压电体薄膜元件10的压电体薄膜装置。这时，为了支撑固定压电体薄膜元件，作为支撑固定部(未图示)，可以残留MgO衬底，制作压电体薄膜装置。
下面，说明制作的压电体薄膜3的特性。
从基于X射线衍射(XRD)的分析结果可知，由所述方法制作的由PZT薄膜构成的压电体薄膜3具有钙钛矿型的正方晶系的结晶结构，为结晶取向度99％左右的c轴取向。这里，正方晶系的PZT薄膜的c轴方向是极化矢量方向，所以PZT薄膜在膜厚方向具有极化轴。
此外，所述结晶取向度由X射线衍射的峰值比强度(001)/∑(hk1)求出。这里∑(hk1)是在使用Cu-Kα线源的θ-2θ测定中，把2θ的上限值和下限值设定为能测定(001)反射～(111)反射的最小限度的范围中时测定的PZT薄膜引起的反射峰值强度的和。
此外为了以后的说明把压电体薄膜3的极化矢量定义如下。一般，通过在第一电极1和第二电极2之间从电源电路4外加电压，能能引起压电体薄膜3的强介电区的旋转或颠倒。因此，通过在第一电极1上外加充分大的正电压，强介电区的旋转或颠倒几乎变为饱和状态，极化矢量的膜厚方向成分从第一电极1向着第二电极2的方向为Pup。相反，通过在第一电极1上外加充分大的负电压，强介电区的旋转或颠倒几乎变为饱和状态，极化矢量的膜厚方向成分从第二电极2向着第一电极1的方向为Pdown。须指出的是，极化矢量没必要与膜厚方向正交，可以相对膜厚方向倾斜，可以在膜厚方向上具有极化矢量的成分。
图2是表示使用图1的结构测定的所述压电体薄膜元件10的极化和外加电压的关系的特性图。如图2所示，压电体薄膜元件10具有非对称的滞后特性，产生极化矢量的颠倒的抗电压(抗电场)为Ec2＝-30V(-100kV/cm)、Ec1＝15V(50kV/cm)。
下面，说明压电体薄膜3中使用的PZT薄膜的晶格常数的测定结果。
首先，使用具有第二电极(Pt)30nm/PZT薄膜3μm/第一电极(Pt)20nm/MgO衬底(100)300μm的结构的压电体薄膜装置，用以下的处理条件处理后，进行PZT薄膜的晶格常数的测定。
处理条件1：极化矢量从第一电极向着第二电极的试料
处理条件2：极化矢量从第二电极向着第一电极的试料
须指出的是，即使根据成膜条件不进行极化处理，也能取得极化矢量几乎完全从第一电极向着第二电极排列的处理条件1的试料。可是，当极化矢量不从第一电极向着第二电极排列时，通过在第一电极上外加45V(150kV/cm)5秒，能制作处理条件1的试料。此外，在第一电极上外加-90V(300kV/cm)5秒，能制作处理条件2的试料。
图3是模式地表示用所述处理条件1和处理条件2(虚线)处理压电体薄膜装置的压电体薄膜元件10后，在不外加电压的状态下测定的高分辨率X射线衍射图案的图。作为X射线源，使用Cu-Kα线，作为2θ，在约42度到约44度的角度范围内进行测定。图3所示的峰值XA是MgO衬底的(200)反射引起的X射线衍射峰值。能检测到2个峰值是由于测定中使用的X射线源包含Cu-Kα1线和Cu-Kα2线等2个波长。如果测定的分辨率低，则峰值XA作为一个峰值检测。而图3所示的峰值XB是PZT薄膜的(002)反射引起的X射线衍射峰值。在峰值XB中检测到2个峰值的理由也与所述同样。如果比较处理条件1和处理条件2，则可知MgO衬底引起的峰值XA的位置不变化，而PZT薄膜的(002)反射引起的峰值XB位置移动。这表示PZT薄膜的膜厚方向即[001]方向的晶格常数在处理条件1和处理条件2下不同。
可是，在所述高分辨率X射线衍射图案的结果中，求出与PZT薄膜的膜厚方向对应的晶格常数，但是这是在MgO衬底上存在PZT薄膜时的值。此外，未求出与PZT薄膜的膜面内方向对应的[100]方向的晶格常数。
因此，从具有进行所述2个不同处理的压电体薄膜元件的压电体薄膜装置，通过使用磷酸的湿蚀刻法等除去MgO衬底，制造压电体薄膜，为了便于测定，形成粉末。然后测定形成粉末的压电体薄膜的同步加速器辐射光(以下称作SOR光)衍射图案。使用测定结果，通过Rietveld分析法，求出由PZT薄膜构成的压电体薄膜的晶格常数。
表1表示从SOR光衍射图案，通过Rietveld分析法求出的压电体薄膜的晶格常数。这里，与压电体薄膜的膜面内方向对应的[100]方向为a轴，其晶格常数为a，而与膜厚方向对应的[001]方向为c轴，其晶格常数以c表示。
表1
 处理条件1  处理条件2   处理条件2/处理条件1
  a   4.071   4.076   1.0012
  c   4.121   4.111   0.9976
该表1表示出如果处理条件1的试料长度为1，则由于极化矢量的方向的颠倒，a轴的晶格常数a变化为1.0012。因此，使用具有所述结晶取向的压电体薄膜的压电体薄膜元件通过把极化矢量在Pup和Pdown的切换，沿膜面内方向伸缩。例如当图1所示的长度方向YY长度为2mm的压电体薄膜元件10时，其伸缩量为2.4μm。须指出的是，如果改变长度方向YY的长度，就能任意设定伸缩量。同样c轴的晶格常数c也变化为0.9976，通过极化矢量的方向在Pup和Pdown的切换，沿膜厚方向伸缩。
此外，通过抗电压以上的电压的外加，使极化矢量颠倒后，在不外加电压的状态下放置10天，其变位量不变，压电体薄膜元件的伸缩状态是稳定的。
如上所述，本发明是根据压电体薄膜的晶格常数根据极化矢量的上下(颠倒180度)而不同的新见解而提出的。而且，通过切换外加电压的极性能容易控制压电体薄膜的极化矢量的颠倒180度，这在实用上是优异的。
下面参照附图说明本发明的实施例。
(实施例1)
图4的上图是本发明实施例1的具有极化矢量Pup的悬臂梁构成的压电体薄膜装置的剖视图。图4的下图是在该压电体薄膜装置中，表示使极化矢量的方向颠倒时的变位量延伸δ的状态的剖视图。须指出的是，在图4中，为了便于理解，放大厚度方向进行图示。以下在各实施例中也同样。
在图4的上图中，压电体薄膜元件10由第一电极1、具有极化矢量Pup的压电体薄膜3和第二电极构成。此外，在第一电极1和第二电极上连接外加能使压电体薄膜3的极化矢量方向颠倒的电压的电源电路4及其控制电路6。压电体薄膜元件10的长度方向YY的一端由粘合剂固定在固定构件7上。
而且，通过从电源电路4对压电体薄膜3外加规定值以上的电压，如图4的下图，使极化矢量Pup颠倒为极化矢量Pdown方向，构成在长度方向YY变位的悬臂梁结构的压电体薄膜装置。结果，通过极化矢量的颠倒，能实现能稳定地把2个变位位置定位的压电体薄膜装置。
这里规定值的电压意思是指产生使极化矢量颠倒的电场的电压。即在所述压电体薄膜结构中，相当于图2所示的Ec1、Ec2的电压(以下称作抗电压)。
须指出的是，在所述实施例1中，用固定构件7为另外的构件的结构表示，但是并不局限于此。例如在除去MgO衬底时，除去压电体薄膜元件10部的固定部以外的MgO衬底，形成固定部(未图示)。
下面，说明压电体薄膜装置的具体定位动作。
图5是在具有极化矢量Pup的压电体薄膜装置中，以不外加电压时的图4所示的压电体薄膜装置的顶端的变位B的位置为基准，说明外加电压和变位量的关系的图。
变位A表示在例如具有图2的特性的压电体薄膜元件中，外加-30V以上的Ec2电压，使极化矢量Pup颠倒为极化矢量Pdown方向后，使电压为0(不外加电压的状态)时的变位量。此外，变位B表示从变位A的状态，通过+15V以上的Ec1电压的外加，使压电体薄膜的极化矢量Pdown颠倒为极化矢量Pup后，使电压为0时的变位量。
即图5表示根据极化矢量的方向，即使在不外加电压的状态下，也能稳定保持变位A或变位B等2个位置。
如图5的实线所示，通过以变位A或变位B的位置为中心，在不产生极化矢量的颠倒的范围内外加电压，能以高线性控制压电体薄膜元件的线性。例如在实施例1的压电体薄膜装置中，在抗电压以下的范围内，能以0.05μm/V控制变位量。
下面，说明压电体薄膜装置的驱动方法。
图6是表示压电体薄膜装置的驱动方法一例的图，是表示驱动时的压电体薄膜的相位变位量和外加电压的关系的图。在图6中，期间AA表示变位为0的初始状态。在期间BB中，如果外加使压电体薄膜的极化矢量颠倒的-30V的抗电压，则极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒，压电体薄膜的晶格常数延伸0.12％。而且，在使外加电压为0的期间CC中，保持压电体薄膜的晶格常数延伸0.12％的状态。
在期间DD中，如果外加使压电体薄膜的极化矢量Pdown向极化矢量Pup颠倒的+15V抗电压，则由于极化矢量的颠倒，恢复到初始状态，压电体薄膜的晶格常数收缩0.12％。而且，在使外加电压为0的期间EE中，保持压电体薄膜的晶格常数收缩0.12％的初始状态。以后，在期间FF到II中，能进行同样的动作。
须指出的是，在图6中，说明重复2个变位位置的动作，但是在期间CC或期间EE的变位位置，从电源电路，在-30V以上、+15V以下的电压范围内，用控制电路6一边控制变位量，一边驱动，在期间CC中，以变位延伸0.12％的变位位置为中心，在期间EE中以变位为0的初始位置为中心，与以往的压电体薄膜同样，能按照外加电压控制变位量。
如上所述，本发明实现通过极化矢量的颠倒，使压电体薄膜的晶格常数变化，根据极化矢量的方向，在长度方向YY，在不外加电压的状态下也能保持基于晶格常数的差的2个变位位置的压电体薄膜装置
此外，驱动方法只在使极化矢量颠倒时外加电压，颠倒后在不外加电压的状态下也能保持变位位置，所以能实现以小的耗电驱动的压电体薄膜装置。并且，压电体薄膜装置通过外加不发生极化颠倒的范围的电压，能微调变位。
须指出的是，在所述中，以使用长方形压电体薄膜元件的压电体薄膜装置为例进行说明，但是压电体薄膜元件如果是板状，并且电极形成面的形状为多边形即可，并未特别限定，能取得同样的效果。
(实施例2)
图7A的上图是本发明实施例2的具有极化矢量Pup的悬臂梁构成的双压电晶片型的压电体薄膜装置的剖视图。图7A的下图是在该压电体薄膜装置中，表示使颠倒为极化矢量Pdown方向时的变位量延伸δ的状态的剖视图。
在图7A中，第一结构体20由第一电极21、具有极化矢量Pup的压电体薄膜23和第二电极22构成。第二结构体30由第三电极31、具有极化矢量Pup的压电体薄膜33和第四电极32构成。而且，把第一结构体20的第二电极22和第二结构体30的第四电极32贴在一起，制作双压电晶片型的压电体薄膜元件40。
此外，在第一电极21和第二电极22以及第三电极31和第四电极32上连接外加使各压电体薄膜23、33的极化矢量方向颠倒的电压的电源电路41、42和控制电路46。
而且，用固定构件7把双压电晶片型的压电体薄膜元件40的长度方向YY的一端固定，从电源电路41、42向压电体薄膜23、33上外加抗电压以上的电压，使极化矢量颠倒，如图7A所示，制作在长度方向YY上变位的悬臂梁结构的压电体薄膜装置。
下面，说明双压电晶片型的压电体薄膜元件40的制作方法。
首先，使MgO衬底为外侧，把由实施例1的方法制作的压电体薄膜元件构成的第一结构体20、第二结构体30与第二电极22在第四电极32一侧贴在一起。
接着，通过使用磷酸的湿蚀刻或CMP法等，除去MgO，制作双压电晶片型的压电体薄膜元件40。这时，第一结构体20和第二结构体30的极化矢量Pup方向是彼此相反的方向。
然后，使用通常的薄膜加工法，把压电体薄膜元件40加工成例如长度方向YY为2mm、宽度为0.5mm的长方形，通过固定长度方向YY的一端，制造双压电晶片型的压电体薄膜装置。
下面，说明通过所述方法制作的双压电晶片型的压电体薄膜装置的动作。
如果从图7A的上图位置，通过电源电路41和电源电路42向第一结构体20的第一电极21和第二结构体30的第三电极31外加-30V以上的抗电压，则第一结构体20和第二结构体30的极化矢量Pup颠倒为极化矢量Pdown方向，压电体元件40在长度方向YY上延伸变位量δ。
此外，如果在第一结构体20和第二结构体30的第一电极21和第三电极31上，通过电源电路41和电源电路42外加+15V以上的抗电压，则第一结构体20和第二结构体30的极化矢量Pdown颠倒为极化矢量Pup方向，压电体元件40恢复到初始位置。
须指出的是，所述情况下，如果采用并行驱动第一结构体20和第二结构体30的结构，当然能用一个电源驱动。
而如图7B所示，例如如果只对第二结构体30从电源电路42外加-30V以上的抗电压，则第二结构体30的极化矢量Pup颠倒为极化矢量Pdown方向，在长度方向YY上延伸。而因为第一结构体20不变位，所以结果压电体薄膜元件40向下方产生挠曲变形δ。
相反，如果只对第一结构体20从电源电路41外加-30V以上的抗电压，则在上方挠曲变形，即使在不外加电压的状态下，也保持其位置。即这时，能实现能对上方挠曲位置、初始位置、下方挠曲位置等3个变位位置定位的压电体薄膜装置。例如，如图7B所示，入射光E通过压电体薄膜元件40的下方的挠曲变形，向反射光F的方向偏向。此外，当压电体薄膜元件40向上方挠曲变形时，能使入射光向以入射光E为对称轴的放射光F的相反方向偏向。即通过压电体薄膜元件40的挠曲变形，能实现具有光开关功能的压电体薄膜装置。并且，通过在极化矢量不颠倒的压电范围内控制变位量，也能使入射光向任意位置反射。
此外，通过把所述压电体薄膜装置配置为矩阵状，控制入射光的反射方向，能作为图像或文字等的信息显示装置利用。
须指出的是，在本实施例2中，描述把第一结构体20的第二电极22和第二结构体30的第四电极32贴在一起的结构。其理由是设想在MgO衬底上形成压电体薄膜元件的结构，如果没有MgO衬底，则粘贴方向不特别限定。
关于极化矢量的方向，通过使极化颠倒后，把第一结构体和第二结构体贴在一起，能任意选择极化矢量的方向。
(实施例3)
图8A是本发明实施例3的由具有极化矢量Pup的两端固定结构构成的压电体薄膜装置的剖视图。图8B是表示在该压电体薄膜装置中，使方向颠倒为极化矢量Pdown时的挠曲变形状态的剖视图。
这里，压电体薄膜元件10的结构和制造方法除了固定压电体薄膜元件10的两端的固定构件8以外，与实施例1同样，所以省略详细的说明。
使用通常的薄膜加工法，把用与实施例1同样的方法制作的压电体薄膜元件10加工成例如长度方向YY为2mm，宽度为0.5mm的长方形，通过用固定构件8固定长度方向YY的两端，制作两端固定的压电体薄膜装置。
由所述方法制作的两端固定的压电体薄膜装置的动作与实施例1同样，在压电体薄膜元件10的第一电极1和第二电极2之间如果外加颠倒向极化矢量Pdown方向的抗电压以上的电压，则压电体薄膜元件10在长度方向YY上延伸。可是，因为压电体薄膜元件10的两端固定，所以产生图8B的挠曲变形。
由于该挠曲变形，能实现例如把入射到位于图8A的初始位置的压电体薄膜元件10的入射光E按图8B那样转换为改变反射角度的反射光F的、光开关等把光路偏向的压电体薄膜装置。
此外，如图利用图8的凹面部，就能使入射光G的反射光H汇聚或成像为线状。
须指出的是，在实施例3中，以在两端固定压电体薄膜元件的结构进行说明，但是如图9A、9B所示，可以采用由支撑构件9支撑两端的压电体薄膜装置的结构。这时，取得比两端固定时的挠曲量更大的变形量，例如能使光的反射角度在更宽的范围内可变。
并且，如图10A、10B所示，可以对实施例3的两端固定结构应用实施例2的双压电晶片型的压电体薄膜元件、或成为两端支撑结构的压电体薄膜装置。通过该结构，能取得与所述各实施例同样的效果，并且提高机械强度，能实现耐振动或落下冲击等外部负载的压电体薄膜装置。
须指出的是，在实施例3中，描述固定长方形的相对的两个端部附近的压电体薄膜元件，但是并不局限于此。例如，压电体薄膜元件是板状并且电极形成面的形状由多边形构成，至少支撑两个端部或端部附近的结构中，也能取得同样的动作或效果。
当压电体薄膜元件为略圆形时，通过支撑或固定略圆形的外周端部或外周端部附近，能实现把入射光汇聚到一点的压电体薄膜装置。
(实施例4)
图11A是本发明实施例4的具有极化矢量Pup的圆环形状结构构成的压电体薄膜装置。图11B是表示在该压电体薄膜装置中，颠倒向极化矢量Pdown时的变位状态的立体图。
在图11A、图11B中，板状的压电体薄膜元件60的长度方向YY的端面部相对而形成圆环形状的压电体薄膜元件60由第一电极61、在膜厚方向具有极化矢量Pup的压电体薄膜63和第二电极62构成。
此外，在压电体薄膜元件60的第一电极61和第二电极62上连接外加使压电体薄膜63的极化矢量方向颠倒的电压的电源电路64及其控制电路66。
压电体薄膜元件60的端面部间的长度65设定为至少在压电体薄膜元件60延伸时端面部不接触的长度65。例如如果压电体薄膜元件60的全体长度为10mm，极化矢量颠倒时的伸缩比为1.0012，则端面部间的长度65至少为12μm以上。
采用所述结构的压电体薄膜装置如图11A、图11B所示，能作为通过从极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向的颠倒，例如夹住10μm左右的微小物体67，通过再度的极化矢量颠倒而开放的微型夹钳使用。
这时压电体薄膜装置除了外加使极化矢量颠倒的抗电压时以外，不需要耗电，能持续夹住微小物体67。
作为实施例4的变形例，能构成图12A～12D所示的压电体薄膜装置。图12A是形成三角形的具有微型夹钳功能的压电体薄膜装置的平面图，图12B是图12A的A-A线剖视图。此外，图12C、图12D表示从图12A、图12B的状态使极化矢量方向颠倒时的变位状态。
实施例4的变形例的压电体薄膜装置把用与实施例1同样的方法成膜的PZT薄膜/Pt电极膜/MgO衬底构成的压电体薄膜元件加工为三角形，在第一压电体薄膜元件70和第二压电体薄膜元件73上如图12A那样形成第二电极71和第四电极74。然后，通过蚀刻等方法除去第一压电体薄膜元件70和第二压电体薄膜元件73的MgO衬底。
此外，支撑体79如图12B所示，由剩下的MgO衬底72和形成在其上的Pt电极膜和PZT薄膜构成。然后，制造在第一压电体薄膜元件70和第二压电体薄膜元件73的自由端75附近设置的切口端面76相对、在固定端由支撑体79支撑固定，并具有通过极化矢量的颠倒动作而开关的压电体开关元件的、压电体薄膜装置。
采用所述结构的压电体薄膜装置如图12B、图12D所示，通过从极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向的颠倒，第一压电体薄膜70和第二压电体薄膜73在长度方向YY延伸，相对的切口端面76的间隔变窄，变为图12C的状态。相反，通过从极化矢量Pdown向极化矢量Pup方向颠倒，切口端面76的间隔变宽，变为图12A的状态。
通过所述开关动作，能实现夹住物体的压电体薄膜装置。
须指出的是，在所述实施例4的变形例中，描述MgO衬底为支撑体79，通过一体加工形成第一压电体薄膜元件70和第二压电体薄膜元件73的结构，但是并不局限于此。例如可以采用以分别分离的状态形成第一压电体薄膜元件70和第二压电体薄膜元件73，按图12A所示的配置，用其他支撑体支撑固定的结构。
作为所述实施例4的变形例，能构成图13A～13C和图14A～14C的立体图所示的三角形或四边形等并且具有多组电极(相对的面的电极未图示)的压电体薄膜装置。
须指出的是，未图示支撑方法，但是如图12B所示，可以采用剩下压电体薄膜元件的至少一部分MgO衬底的结构、由其他支撑体支撑固定一部分的结构。这时，为了减少极化矢量颠倒时的伸缩引起的影响，希望不形成由支撑体支撑固定的部分的电极。
此外，在图13A和图14A中，图示为用任意电极覆盖形成多边形各边的面，但是多边形各边的交叉的部分在极化矢量的颠倒时，对伸缩的贡献少，所以可以是不形成电极的结构。
图13A～13C所示的压电体薄膜装置在三角形的压电体薄膜元件的一部分上设置通过开关动作夹住物体的保持部80。该动作从图13A的初始状态通过在电极86和电极88上外加抗电压以上的电压，从极化矢量Pdown向极化矢量Pup方向颠倒，如图13B所示，变为保持部80的间隔广阔打开的状态。相反，通过从极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒，如图13A所示，变为保持部80的间隔变窄关闭的状态。这时也可以在电极82和电极84的压电体薄膜元件上不外加电压。
此外，同样的动作从图13A的初始状态，通过在电极82和电极84上外加抗电压以上的电压，从极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒，如图13C所示，不在电极86和电极88上外加电压，也能改变保持部80的间隔，实现开关动作。即通过具有电极82和电极84的压电体薄膜元件的伸缩，能改变保持部80的间隔。
并且，也能同时进行以上说明的基于电极82和电极84的电压外加的压电体薄膜元件的动作、基于电极86和电极88的电压外加的压电体薄膜元件的伸缩动作。据此，能提高压电体薄膜装置的开关量和保持力。
此外，图14A～14C所示的压电体薄膜装置在四边形的压电体薄膜元件的一部分上设置通过开关动作夹住物体的保持部99。该动作从图14A的初始状态通过在电极96和电极98上外加抗电压以上的电压，从极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒，如图14B所示，变为保持部99的间隔变窄关闭的状态。相反，通过从图14B所示的极化矢量Pdown向极化矢量Pup方向颠倒，如图14A所示，使保持部99的间隔变为原来的打开的初始状态。这时在电极90、电极92、电极94的压电体薄膜元件上可以不外加电压。
此外，同样的动作从图14B的变位状态，通过在电极90上外加抗电压以上的电压，使从极化矢量Pup向方向极化矢量Pdown颠倒，如图14C所示，在电极96和电极98上不外加电压，也能改变保持部99的间隔，实现开关动作。即通过电极90的压电体薄膜元件的伸缩，也能改变保持部99的间隔。
并且，也能同时进行由电极90、96、98构成的压电体薄膜元件的伸缩动作。据此，能提高压电体薄膜装置的开关量和保持力。
须指出的是，具有电极92和电极94的压电体薄膜元件的伸缩动作在改变保持部99的位置时是有效的，但是如果没有必要，也可以不形成电极。
此外，能使所述压电体薄膜元件的结构为实施例所示的双压电晶片型结构。这时，能实现在微型夹钳功能上附加沿膜厚方向变位的功能的压电体薄膜装置。
作为所述实施例4的变形例，如图15A所示，能实现在膜厚(极化矢量)方向以规定间隔相对配置2组实施例所示的双压电晶片型压电体薄膜装置的压电体薄膜装置。这时，如图15所示，通过使2组双压电晶片型压电体薄膜装置挠曲变形，能使顶端开关。
须指出的是，当进一步扩大压电体薄膜装置的开关量时，可以应用利用该原理的各种铰链机构。据此，通过压电体薄膜元件的长度和极化矢量方向的晶格常数差，能扩大唯一决定的微型夹钳的开关量，能夹住更大的物体。
(实施例5)
图16是表示本发明实施例5的能进行二维定位的压电体薄膜装置各动作的立体图。
图16B是模式地表示图16A的压电体薄膜装置的一系列变位举动的图。
在图16A中，L字形状的压电体薄膜装置由以下部分的压电体薄膜元件构成：在膜厚方向具有极化矢量Pup，在上下表面具有第一电极101和第二电极102的压电体薄膜构成的第一元件部100；在膜厚方向具有极化矢量Pup，在上下表面具有第三电极201和第四电极202的压电体薄膜203构成的第二元件部200。
压电体薄膜元件的制作方法和压电体薄膜的成膜方法与所述各实施例同样，省略说明。
下面，详细说明实施例5的压电体薄膜装置的动作。
如果图16A的左上图为初始变位状态，则图16A的左下图表示在第一元件部100上外加例如-30V以上的抗电压，使极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒，第一元件部100变位的状态。据此，第一元件部100在长度方向延伸+δB。
接着，如图16A的右下图所示，在第二元件部200上外加例如-30V以上的抗电压，使极化矢量Pup向极化矢量Pdown方向颠倒。据此，第二元件部200在长度方向延伸+δC。这时，如图16B所示，如果以第一元件部100的长度方向为X轴，以第二元件部200的长度方向为Y轴，则通过所述动作，在X轴方向变位+δB，在Y轴方向变位+δC。
如图16A的右上图，在第一元件部100上外加+15V以上的抗电压，使极化矢量Pdown向极化矢量Pup方向颠倒。据此，第一元件部100在长度方向缩短-δD。
然后，如图16A的左上图所示，在第二元件部200上外加例如+15V以上的抗电压，使极化矢量Pdown向极化矢量Pup方向颠倒，据此，第二元件部200在长度方向缩短-δA。
这里，+δB和-δD或+δC和-δA是基于压电体薄膜的极化矢量的颠倒的晶格常数变化，所以是相同的值。
因此，通过图16A所示的一系列动作，如图16B所示，回到初始变位状态即初始位置。
如上所述，根据本实施例5的压电体薄膜装置，能实现能进行二维动作的定位动作，在不外加电压的状态下，也能保持该位置。例如压电体薄膜装置可作为能选择4个位置的判别元件利用。
须指出的是，在实施例5中，以L字形状的压电体薄膜元件为例进行说明，但是并不局限于此。例如可以是第一元件部和第二元件部的长度方向角度不同的形状，据此，能实现同样的动作。也可以是“コ”字形状或连接多个L字形状的压电体薄膜元件的结构的压电体薄膜装置。
通过这些结构，能实现任意把多个位置定位的压电体薄膜装置。
(实施例6)
图17的左图是本发明实施例6的具有极化矢量Pup的压电体薄膜装置的剖视图。图17的右图是表示在同一压电体薄膜装置中，使极化矢量颠倒时的变位量收缩δ的状态的剖视图。须指出的是，为了便于理解，图面局部放大表示。
在图17的左图中，压电体薄膜装置由包括第一电极和具有极化矢量Pup的压电体薄膜3和第二电极2的压电体薄膜元件10、MgO衬底300构成。此外，在第一电极1和第二电极2上连接外加使压电体薄膜3的极化矢量的方向颠倒的电压的电源电路4及其控制电路6。
而且，当使在图17的左图所示的MgO衬底300上形成的压电体薄膜元件10的极化矢量方向颠倒时，如图17的右图所示，压电体薄膜元件10在厚度方向上变位变位量δ。此外，通过使极化矢量从Pdown颠倒为Pup方向，能回到图17的左图的状态。
下面，说明实施例6的压电体薄膜装置在其厚度方向变位的理由。
如上所述，压电体薄膜元件10的厚度(约3μm)与MgO衬底300的厚度(约300μm)相比相对薄(1/100左右)，所以膜面内方向(a轴方向)的伸缩由MgO衬底300抑制。因此，如图17的右图所示，在膜厚方向(c轴方向)，通过极化矢量的颠倒，以表1所示的比率(0.9976)伸缩。
根据该结构，能实现在压电体薄膜元件的厚度方向可定位的压电体薄膜装置。
此外，通过层叠构成所述压电体薄膜装置，能进行变位量的扩大和按照层叠数的定位。即如果对层叠的压电体薄膜装置同时外加电压，则能把变位扩大为层叠数倍。而如果个别控制层叠的压电体薄膜装置外加电压，则可进行相当于层叠数的定位。
(实施例7)
图18A是本发明实施例7的单压电晶片型的压电体薄膜装置的剖视图。图18B是模式地表示该压电体薄膜装置的变位举动的图。
如图18A所示，用固定构件7支撑固定实施例6所示的压电体薄膜装置的单端，采用单压电晶片型的压电体薄膜装置结构，其他结构是同样的。须指出的是，这时，使用蚀刻法或CMP法使MgO衬底300的厚度为压电体薄膜元件10左右能扩大挠曲变位量。
通过该结构，与图7B所示的双压电晶片型的压电体薄膜装置同样，如图18B所示，通过使极化矢量的方向颠倒，能取得挠曲变位的双压电晶片型的压电体薄膜装置。由MgO衬底300上形成的压电体薄膜元件10构成的压电体薄膜装置因为不存在接合层，所以机械强度优异，并且能提高对热的可靠性。
此外，本发明的压电体薄膜装置只通过在极化矢量的颠倒时外加电压，变位、并且能稳定保持变位后的位置。结果能实现耗电少，变位前后的位置保持特性优异的压电体薄膜装置。
在所述各实施例中，说明压电体薄膜为钛酸锆酸铅(PZT)，但是当然可以是钛酸钡、钛酸铅、钛酸锆酸镧铅等。
此外，基于压电体薄膜的极化矢量颠倒的晶格常数变化量根据材料的组成或成膜条件而不同。
并且，在本发明实施例中，描述压电体薄膜元件为2层以下的结构，但是并不局限于此。例如可以为多层结构的压电体薄膜装置。这时，通过并行驱动各压电体薄膜元件，能实现不提高抗电压地使其工作，并且压电体薄膜元件的机械强度或振动或落下冲击等耐外部负载特性进一步提高的压电体薄膜装置。

Claims (19)

1. 一种压电体薄膜装置，
包括：由第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第一电极和所述第二电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成的压电体薄膜元件；供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述压电体薄膜根据所述极化矢量的方向具有不同的晶格常数，所述压电体薄膜元件即使在不外加所述电压的状态下，也保持与所述极化矢量的方向对应的不同的变位位置。
2. 一种压电体薄膜装置，包括：具有第一结构体和第二结构体并把所述第一结构体和所述第二结构体粘贴在一起而成的压电体薄膜元件，供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路，和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述第一结构体，由第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第一电极和所述第二电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述第二结构体，由第三电极、第四电极、夹在所述第三电极和所述第四电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第三电极和所述第四电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述压电体薄膜根据所述极化矢量的方向具有不同的晶格常数，所述压电体薄膜元件即使在不外加所述电压的状态下，也保持与所述极化矢量的方向对应的不同的变位位置。
3. 根据权利要求1或2所述的压电体薄膜装置，其中：
所述压电体薄膜元件，由以不同的所述变位位置中的任意一个为中心极化矢量不颠倒的范围的电压驱动。
4. 根据权利要求1或2所述的压电体薄膜装置，其中：
所述压电体薄膜元件的电极形成面的形状为多边形。
5. 根据权利要求4所述的压电体薄膜装置，其中：
在所述压电体薄膜元件的多边形的一个端部或端部附近，固定所述压电体薄膜元件。
6. 根据权利要求4所述的压电体薄膜装置，其中：
在所述压电体薄膜元件的多边形的至少2个端部或端部附近，支撑或固定所述压电体薄膜元件。
7. 根据权利要求1或2所述的压电体薄膜装置，其中：
所述压电体薄膜元件的电极形成面的形状是具有圆形的形状。
8. 根据权利要求7所述的压电体薄膜装置，其中：
在所述圆形的压电体薄膜元件的外周端部或外周端部附近支撑或固定所述压电体薄膜元件。
9. 一种压电体薄膜装置，
包括：第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第一电极和所述第二电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜的长度方向的端面部设置成相对的形状的压电体薄膜元件；供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述压电体薄膜根据所述极化矢量的方向具有不同的晶格常数，所述压电体薄膜元件即使在不外加所述电压的状态下，也与所述极化矢量的方向对应在所述端面部保持2个开关位置。
10. 根据权利要求9所述的压电体薄膜装置，其中：
具有所述端面部的所述压电体薄膜元件的电极形成面的形状是圆环状或中空状的多边形。
11. 根据权利要求9所述的压电体薄膜装置，其中：
具有所述端面部的所述压电体薄膜元件具有双压电晶片结构。
12. 根据权利要求9所述的压电体薄膜装置，其中：
所述第一电极和所述第二电极分离为彼此相对的多组电极。
13. 根据权利要求9所述的压电体薄膜装置，其中：
支撑或固定具有所述端面部的所述压电体薄膜元件的至少一部分。
14. 一种压电体薄膜装置，包括：具有第一压电体薄膜元件和第二压电体薄膜元件，且所述第一压电体薄膜元件和所述第二压电体薄膜元件各自的一端部相对，各自的另一端部由支撑体支撑固定，包含所述支撑体在内构成三角形状的压电体开关元件；供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述第一压电体薄膜元件，由第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第一电极和所述第二电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述第二压电体薄膜元件，由第三电极、第四电极、夹在所述第三电极和所述第四电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第三电极和所述第四电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述压电体薄膜根据所述极化矢量的方向具有不同的晶格常数，通过所述极化矢量的颠倒而所述一端部进行开关动作、并且即使在不外加所述电压的状态下，也保持基于所述极化矢量的颠倒的开关位置。
15. 一种压电体薄膜装置，包括具有第一元件部和第二元件部并所述第一元件部和所述第二元件部在同一平面上、并且在长度方向以不同角度被一体形成的压电体薄膜元件；供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述第一元件部，由第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第一电极和所述第二电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述第二元件部，由第三电极、第四电极、夹在所述第三电极和所述第四电极之间并在膜厚方向具有极化矢量并且若通过所述第三电极和所述第四电极施加抗电压以上的电压则所述极化矢量颠倒的压电体薄膜构成；
所述压电体薄膜根据极化矢量的方向具有不同的晶格常数，所述压电体薄膜元件即使在不外加所述电压的状态下，也与所述极化矢量的方向对应，组合所述第一元件部和所述第二元件部各自的变位位置，二维地保持多个变位位置。
16. 根据权利要求1、2、9、14或15所述的压电体薄膜装置，其中：
所述压电体薄膜的主成分是钛酸锆酸铅。
17. 根据权利要求1、2、9、14或15所述的压电体薄膜装置，其中：
所述电源电路，除了供给使所述极化矢量颠倒的电压之外，还切换外加以多个所述变位位置中的任意一个为中心极化矢量不颠倒的范围的电压。
18. 根据权利要求17所述的压电体薄膜装置，其中：
具有控制所述电源电路的控制电路。
19. 一种压电体薄膜装置的驱动方法，该压电体薄膜装置包括：由第一电极、第二电极、夹在所述第一电极和所述第二电极之间并在膜厚方向具有极化矢量的压电体薄膜构成的压电体薄膜元件；通过所述第一电极和第二电极向所述压电体薄膜元件供给使所述极化矢量颠倒的电压的电源电路；和对由所述电源电路向所述压电体薄膜装置供给的电压进行控制，为了使所述极化矢量颠倒而增加所述电压到所述抗电压以上的控制电路；
所述压电体薄膜根据所述极化矢量的方向具有不同的晶格常数，所述压电体薄膜元件即使在不外加所述电压的状态下，也保持与所述极化矢量的方向对应的不同的变位位置，
在该压电体薄膜装置中，只在所述极化矢量颠倒时外加电压，在所述极化矢量颠倒后，不供给电压，保持2个变位位置。
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