圧電アクチュエータおよびその製造方法
【課題】精度よく動作することが可能な圧電アクチュエータおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】誘電体１０の中央部１０３の上面には、第一電極１１と、第一電極１１とは異なる極性の電圧が印加される第二電極１２とが、左右方向に交互に並んで設けられている。中央部１０３の底面には、第三電極１３と、第三電極１３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極１４とが、左右方向に交互に並んで設けられている。第一、第二電極１１，１２は、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４に対向しない。第一間隔部１０４における分極方向は、第一電極１１から第二電極１２に向かう方向である。第二間隔部１０５における分極方向は、第三電極１３から第四電極１４に向かう方向である。第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、圧電アクチュエータ１を振動させる。
【解決手段】誘電体１０の中央部１０３の上面には、第一電極１１と、第一電極１１とは異なる極性の電圧が印加される第二電極１２とが、左右方向に交互に並んで設けられている。中央部１０３の底面には、第三電極１３と、第三電極１３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極１４とが、左右方向に交互に並んで設けられている。第一、第二電極１１，１２は、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４に対向しない。第一間隔部１０４における分極方向は、第一電極１１から第二電極１２に向かう方向である。第二間隔部１０５における分極方向は、第三電極１３から第四電極１４に向かう方向である。第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、圧電アクチュエータ１を振動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータが知られている。例えば、特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、誘電体である圧電素子の一の面に、一の電極膜が、面全体を覆うように設けられ、グランドに接続されている。また、圧電素子の他の面には、電極膜が二個並んで設けられている。そして、二個の電極膜に、それぞれ位相が９０°異なる電圧が印加されることによって、圧電素子が振動する。この圧電素子の振動を利用して、圧電素子に設けられたフィンガの先端が円運動を描くように駆動し、フィンガに接触している可動体を移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の圧電アクチュエータでは、圧電素子上に設けられた電極が、圧電素子を挟んで対向している。このため、対向する電極間に、寄生容量が発生する。この寄生容量によって、電極膜に電圧を印加して圧電素子の振動を制御する場合の精度が低下し、圧電アクチュエータの動作が不安定になるという問題点があった。
【０００５】
本発明では、精度よく動作することが可能な圧電アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様に係る圧電アクチュエータは、分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極とを備え、前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【０００７】
この場合、一の面に設けられた第一電極および第二電極が、他の面に設けられた第三電極および第四電極に対向しない。このため、一の面に設けられた電極と他の面に設けられた電極との間で寄生容量が発生しにくい。よって、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【０００８】
前記圧電アクチュエータにおいて、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを備えてもよい。
【０００９】
この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための４本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。
【００１０】
前記圧電アクチュエータにおいて、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。
【００１１】
この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【００１２】
本発明の第二の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【００１３】
この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。
【００１４】
本発明の第三の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、前記誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【００１５】
この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。
【００１６】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第二形成工程は、前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程とを備えてもよい。
【００１７】
この場合、第一電極と第二電極とによって、第三電極と第四電極との配線パターンが決定される。このため、第一電極と第二電極とが、第三電極と第四電極とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【００１８】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程とを備えてもよい。
【００１９】
この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための４本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。
【００２０】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。
【００２１】
この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と、第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に動作する圧電アクチュエータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】圧電アクチュエータ１の斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図３】圧電アクチュエータ１が振動した場合の、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図４】圧電アクチュエータ１が振動した場合の、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図５】圧電アクチュエータ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断図である。
【図７】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断図である。
【図８】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視方向断図である。
【図９】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１０】圧電アクチュエータ２の斜視図である。
【図１１】図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１２】圧電アクチュエータ２が振動した場合の、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１３】圧電アクチュエータ２が振動した場合の、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１４】圧電アクチュエータ２の製造工程を示すフローチャートである。
【図１５】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１６】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１７】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＶ−ＩＶ線における矢視方向断図である。
【図１８】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＶ−ＩＶ線における矢視方向断図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、本発明に係る圧電アクチュエータを具現化した圧電アクチュエータ１、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている圧電アクチュエータの構成などは、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００２４】
まず、圧電アクチュエータ１の全体構成を図１および図２を用いて説明する。なお、以後の説明において、図１の紙面上側を圧電アクチュエータ１の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ１の下側とする。図１の紙面左下側を圧電アクチュエータ１の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ１の後側とする。図１の紙面右下側を圧電アクチュエータ１の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ１の左側とする。
【００２５】
図１および図２に示すように、圧電アクチュエータ１には、平面視四角形状の誘電体１０が備えられている。誘電体１０は、前端部１０１、後端部１０２、および中央部１０３から構成されている。中央部１０３は、前端部１０１と後端部１０２との間の部分である。誘電体１０における、前端部１０１と後端部１０２との上下方向の厚みは、中央部１０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。
【００２６】
中央部１０３の上面には、複数の第一電極１１と、第一電極１１とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極１２とが、所定の間隔（例えば、１ｍｍ）で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極１１および第二電極１２は、圧電アクチュエータ１の左側から、第一電極１１、第二電極１２、第一電極１１、第二電極１２、第一電極１１、第二電極１２の順番で並んでいる。第一電極１１と第二電極１２とは、それぞれ、中央部１０３の上面において、前後方向に延びている。この第一電極１１と第二電極１２との間における誘電体１０の上下方向に亘る部分を、第一間隔部１０４という。
【００２７】
図２に示すように、中央部１０３の底面には、第三電極１３と、第三電極１３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極１４とが、複数の第一間隔部１０４と対向する底面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極１３および第四電極１４は、圧電アクチュエータ１の左側から、第四電極１４、第三電極１３、第四電極１４、第三電極１３、第四電極１４の順番で並んでいる。第三電極１３と第四電極１４とは、それぞれ、中央部１０３の底面において、前後方向に延びている。中央部１０３の上面に設けられた第一電極１１および第二電極１２の下方には、第三電極１３および第四電極１４は設けられていない。この第三電極１３および第四電極１４が設けられていない部分における誘電体１０の上下方向に亘る部分を、第二間隔部１０５という。つまり、第一電極１１と第二電極１２とは、第二間隔部１０５の上側に形成されており、第三電極１３と第四電極１４とは、第一間隔部１０４の下側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４と第一間隔部１０４と第二間隔部１０５とは、すべて同一の幅（左右方向の長さ、例えば１ｍｍ）に形成されている。
【００２８】
図１に示すように、前端部１０１の上面には、第一配線１１１が設けられ、全ての第一電極１１と接続されている。後端部１０２の上面には、第二配線１２１が設けられ、全ての第二電極１２と接続されている。同様に、前端部１０１の底面には、第三配線１３１が設けられ、全ての第三電極１３と接続されている。後端部１０２の底面には、第四配線１４１が設けられ、全ての第四電極１４と接続されている。第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１には、それぞれ圧電アクチュエータ１の外部に設けられた電気配線である外部配線１５１，１５２，１５３，１５４が接続されている。より詳細には、第一配線１１１には外部配線１５１が接続され、第二配線１２１には外部配線１５２が接続され、第三配線１３１には外部配線１５３が接続され、第四配線１４１には、外部配線１５４が接続されている。外部配線１５１，１５２，１５３，１５４は、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１に印加する電圧を制御する電圧制御部（図示外）に接続されている。これによって、外部配線１５１，１５２，１５３，１５４と第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１とを介して、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧が印加される。
【００２９】
次に、誘電体１０の分極の方向について説明する。図２において、分極方向は、誘電体１０中の矢印の方向である。図２に示すように、第一間隔部１０４における分極方向は、第一電極１１から第二電極１２に向かう方向である。また、第二間隔部１０５における分極方向は、第三電極１３から第四電極１４に向かう方向である。
【００３０】
次に、図２〜図４を参照して、圧電アクチュエータ１の動作について説明する。誘電体１０に設けられた第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧が印加されると、誘電体１０は、伸びたり縮んだりしたりする。各電極間の電界が誘電体１０に印加されるためである。より詳細には、誘電体１０において、分極の方向の逆方向に電圧が印加された部分は伸び、分極の方向と同じ方向に電圧が印加された部分は縮む。圧電アクチュエータ１は、誘電体１０の伸縮を利用して、誘電体１０を撓ませることによって、音を発することができる。
【００３１】
第一電極１１にプラスの電位が印加され、第二電極１２にマイナスの電位が印加されると、第一間隔部１０４には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極１１と第二電極１２との間の第一間隔部１０４が左右方向に伸びる。また、第一電極１１と第二電極１２は、誘電体１０の上側に設けられているため、第一電極１１と第二電極１２とによって第一間隔部１０４に印加される電界は、第一間隔部１０４の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部１０４の上部が、第一間隔部１０４の下部よりも大きく伸びる。
【００３２】
また、第三電極１３にマイナスの電圧が印加され、第四電極１４にプラスの電圧が印加されると、第二間隔部１０５には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極１３と第四電極１４との間の第二間隔部１０５が左右方向に縮む。また、第三電極１３と第四電極１４は、誘電体１０の下側に設けられているため、第三電極１３と第四電極１４とによって第二間隔部１０５に印加される電界は、第二間隔部１０５の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部１０５の下部が、第二間隔部１０５の上部よりも大きく縮む。
【００３３】
第一電極１１および第四電極１４にプラスの電位が印加され、第二電極１２および第三電極１３にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図３に示すように圧電アクチュエータ１の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ１が撓む。第一間隔部１０４の上部が左右方向に伸び、第二間隔部１０５の下部が左右方向に縮むため、誘電体１０全体の上部が伸び、誘電体１０の下部が縮むためである。
【００３４】
一方、第一電極１１にマイナスの電位が印加され、第二電極１２にプラスの電位が印加されると、第一間隔部１０４には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極１１と第二電極１２との間の第一間隔部１０４が左右方向に縮む。また、第一電極１１と第二電極１２は、誘電体１０の上側に設けられているため、第一電極１１と第二電極１２とによって第一間隔部１０４に印加される電界は、第一間隔部１０４の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部１０４の上部が、第一間隔部１０４の下部よりも大きく縮む。
【００３５】
また、第三電極１３にプラスの電圧が印加され、第四電極１４にマイナスの電圧が印加されると、第二間隔部１０５には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極１３と第四電極１４との間の第二間隔部１０５が左右方向に伸びる。また、第三電極１３と第四電極１４は、誘電体１０の下側に設けられているため、第三電極１３と第四電極１４とによって第二間隔部１０５に印加される電界は、第二間隔部１０５の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部１０５の下部が、第二間隔部１０５の上部よりも大きく伸びる。
【００３６】
第一電極１１および第四電極１４にマイナスの電位が印加され、第二電極１２および第三電極１３にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図４に示すように圧電アクチュエータ１の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ１が撓む。第一間隔部１０４の上部が左右方向に縮み、第二間隔部１０５の下部が左右方向に伸びるため、誘電体１０全体の上部が縮み、誘電体１０の下部が伸びるためである。
【００３７】
つまり、第一電極１１と第二電極１２とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極１１と第二電極１２との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極１３と第四電極１４とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極１３と第四電極１４との間で交互に入れ替えることによって、図３の状態および図４の状態の間で、圧電アクチュエータ１が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ１は振動し、音を発することができる。
【００３８】
次に、圧電アクチュエータ１の製造方法について、図５〜図９を参照して説明する。図６および図７の（Ａ）〜（Ｋ）は、図８および図９の（Ａ）〜（Ｋ）に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ１のＩ−Ｉ断面、ＩＩ−ＩＩ断面（図１参照）を表している。図６（Ａ）および図８（Ａ）は、後述するＳ１１の工程において分極が行われる前の誘電体１０を示している。図６（Ａ）の誘電体１０中の矢印は、分極の方向の一例を表している。なお、図８および図９においては、分極の方向の記載を省略している。図６（Ａ）に示すように、後述するＳ１１の工程において分極が行われる前の誘電体１０の分極方向は、様々な方向に向いている。また、誘電体１０の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル（ＴＴＦ−ＢＦ）のような有機電荷移動体を使用することができる。誘電体１０において、中央部１０３の厚みは、例えば、１ｍｍである。また、前端部１０１と後端部１０２との厚みは、例えば、１．１ｍｍである。
【００３９】
図５〜図９に示すように、まず、分極工程（Ｓ１１）では、図６（Ｂ）に示すように、分極方向が形成される。分極工程（Ｓ１１）では、誘電体１０における中央部１０３の上面と底面とのそれぞれに、分極を形成するための電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を中央部１０３の左右方向に移動させることによって、図６（Ｂ）に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図２を参照して説明済みなので省略する。
【００４０】
次いで、第一金属層形成工程（Ｓ１２）では、Ｓ１１の工程で分極した誘電体１０上に、金属を、例えば１００ｎｍの厚みで蒸着し、金属層２１を形成する（図６（Ｃ）および図８（Ｃ）参照）。金属層２１の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。次いで、第一形成工程（Ｓ１３）では、第一金属層形成工程（Ｓ１２）で形成した金属層２１から、エッチングによって所定のパターンに第一電極１１、第二電極１２、第一配線１１１、および第二配線１２１を形成する（図６（Ｄ）および図８（Ｄ）参照）。このとき、第一電極１１および第二電極１２の配置は、前述したように、所定の間隔で交互に並んで配置される。
【００４１】
次いで、フォトレジスト塗布工程（Ｓ１４）では、誘電体１０の底面に、スピンコート法によって、ポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層２２を形成する（図６（Ｅ）および図８（Ｅ）参照）。次いで、露光工程（Ｓ１５）では、誘電体１０の上面側から光を照射して露光を行う（図６（Ｆ）および図８（Ｆ）参照）。なお、図６（Ｆ）および図８（Ｆ）においては、照射される光の方向を矢印３０で表している。Ｓ１５の工程において照射された光の一部は、第一電極１１と第二電極１２とに遮られる。このため、フォトレジスト層２２において、第一電極１１と第二電極１２とに誘電体１０を挟んで対向する部分は、露光されず溶解性が増大しない。一方、第一電極１１と第二電極１２とがない部分では、光が透明な誘電体１０を通過し、フォトレジスト層２２が露光されるため溶解性が増大する。
【００４２】
次いで、エッチング工程（Ｓ１６）では、エッチングにより、フォトレジスト層２２における、露光工程（Ｓ１５）で露光されて溶解性が増大した部分のフォトレジストを除去する（図７（Ｇ）および図９（Ｇ）参照）。次いで、第二金属層形成工程（Ｓ１７）では、エッチング工程（Ｓ１６）において、フォトレジストが除去された部分を含む底面全体に、金属層２３が形成される（図７（Ｈ）および図９（Ｈ）参照）。金属層２３の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどを使用することができる。
【００４３】
次いで、電極形成工程（Ｓ１８）では、リフトオフによって、フォトレジスト層２２と、フォトレジスト層２２の下に形成された金属層２３とが除去されることによって、残った金属層２３が第三電極１３および第四電極１４となる（図７（Ｉ）および図９（Ｉ）参照）。つまり、第三電極１３と第四電極１４とが形成される。前述したように、第三電極１３と第四電極１４とは、所定の間隔で交互に並んで配置される。
【００４４】
次いで、配線形成工程（Ｓ１９）では、インクジェット法によって金属を塗布することによって、前端部１０１の底面に第三配線１３１が形成され、後端部１０２の底面に第四配線１４１が形成される（図７（Ｊ）および図９（Ｊ）参照）。次いで、接続工程（Ｓ２０）では、インクジェットで導電ペーストを塗布することによって、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１が、それぞれ第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に接続される（図７（Ｋ）および図９（Ｋ）参照）。なお、図９（Ｋ）では、第二電極１２と第二配線１２１とが接続されている。
【００４５】
以上の工程によって、圧電アクチュエータ１が形成される。本実施形態によれば、誘電体１０の上面に設けられた第一、第二電極１１，１２が、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４に対向しない。このため、誘電体１０の上面に設けられた第一、第二電極１１，１２と、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、誘電体１０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、Ｓ１５の露光工程（図５参照）において、第一電極１１と第二電極１２とに遮られなかった光が、誘電体１０の底面に塗布されたフォトレジスト層２２を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層２２の部分に、Ｓ１８の電極形成工程（図５参照）において、第三電極１３と第四電極１４とが形成される。つまり、第一電極１１と第二電極１２とが利用されることによって、第三電極１３と第四電極１４との配線パターンが決定される。このため、第一電極１１と第二電極１２とが、第三電極１３と第四電極１４とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。また、第三電極１３と第四電極１４とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。
【００４７】
また、前端部１０１と後端部１０２との上下方向の厚みは、中央部１０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、前端部１０１の上面に設けられた第一配線１１１と、前端部１０１の底面に設けられた第三配線１３１との間に寄生容量が発生することが防止される。また、後端部１０２の上面に設けられた第二配線１２１と、後端部１０２の底面に設けられた第四配線１４１との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１を介して、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、誘電体１０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。
【００４８】
また、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１が設けられているため、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加するための外部配線は、４本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極１１，１２，１３，１４の個々の電極に、誘電体１０の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、誘電体１０の上部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体１０の下部が左右方向に縮む（図３参照）。このため、例えば、誘電体１０の上部のみが左右方向に伸び、誘電体１０の下部は変化しない場合に比べて、誘電体１０の撓みが大きくなる。一方、誘電体１０の上部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体１０の下部が左右方向に伸びる（図４参照）。このため、例えば、誘電体１０の下部のみが左右方向に伸び、誘電体１０の上部は変化しない場合に比べて、誘電体１０の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体１０が大きく撓むので、圧電アクチュエータ１の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ１は、大きな音を発することができる。
【００５０】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る圧電アクチュエータ２、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以後の説明において、図１０の紙面上側を圧電アクチュエータ２の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ２の下側とする。図１０の紙面左下側を圧電アクチュエータ２の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ２の後側とする。図１０の紙面右下側を圧電アクチュエータ２の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ２の左側とする。
【００５１】
第二実施形態における圧電アクチュエータ２は、基板３１を備えており、基板３１上に、誘電体や電極等が設けられている。なお、第一実施形態においては、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４のうち、先に形成する電極であり、且つ露光工程（図５のＳ１５参照）において光を遮る電極が第一電極１１および第二電極１２であった。第二実施形態においては、先に形成する電極であり、且つ露光工程（図１４のＳ３６、後述）において光を遮る電極を第一電極４１および第二電極４２とする。このため、本実施形態では、第一電極４１と第二電極４２とが、誘電体４０の底面に配置され、後述する第三電極４３および第四電極４４が誘電体４０の上面に配置されている。
【００５２】
まず、圧電アクチュエータ２の全体構成を図１０および図１１を参照して説明する。図１０および図１１に示すように、圧電アクチュエータ２には、平面視四角形状の板状の基板３１が備えられている。基板３１の前端部である基板前端部３１１と基板３１の後端部である基板後端部３１２とは、それぞれ、基板前端部３１１と基板後端部３１２との間の部分である基板中央部３１３より下方に凹んでいる。
【００５３】
基板３１の上側には、平面視四角形状の誘電体４０が備えられている。誘電体４０の前後方向の長さは、基板３１の前後方向の長さよりもやや短い。また、誘電体４０の左右方向の長さは、基板３１の前後方向の長さと同一である。誘電体４０は、誘電体４０の前端部である誘電体前端部４０１、後端部である誘電体後端部４０２、および誘電体中央部４０３から構成されている。誘電体中央部４０３は、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２との間の部分である。
【００５４】
誘電体中央部４０３は、基板中央部３１３に対応する前後方向の長さと左右方向の長さとを有している。誘電体４０は、誘電体中央部４０３と基板中央部３１３とが接するように、基板３１の上側に設けられている。誘電体中央部４０３の前側に設けられた誘電体前端部４０１の上部は、誘電体中央部４０３の上面よりも上方に突出している。また、誘電体前端部４０１の下部は、誘電体中央部４０３の底面よりも下方に突出している。誘電体前端部４０１の底面と基板前端部３１１の上面との間には、第一配線４１１が設けられている。第一配線４１１は、後述する複数の第一電極４１と接続されている。基板前端部３１１は、誘電体前端部４０１よりも前方に突出している。そして、第一配線４１１は、基板前端部３１１の上面全体に設けられている。これによって、第一配線４１１の前部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線１５１が接続されている。
【００５５】
誘電体中央部４０３の後側に設けられた誘電体後端部４０２の上部は、誘電体中央部４０３の上面よりも上方に突出している。また、誘電体後端部４０２の下部は、誘電体中央部４０３の底面よりも下方に突出している。誘電体後端部４０２の底面と基板後端部３１２の上面との間には、第二配線４２１が設けられている。第二配線４２１は、後述する複数の第二電極４２と接続されている。基板後端部３１２は、誘電体後端部４０２よりも後方に突出している。そして、第二配線４２１は、基板後端部３１２の上面全体に設けられている。これによって、第二配線４２１の後部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線１５２が接続されている。
【００５６】
図１１に示すように、基板中央部３１３の上側には、複数の第一電極４１と、第一電極４１とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極４２とが、所定の間隔（例えば、１ｍｍ）で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極４１および第二電極４２は、圧電アクチュエータ２の左側から、第二電極４２、第一電極４１、第二電極４２、第一電極４１、第二電極４２の順番で並んでいる。第一電極４１と第二電極４２とは、それぞれ、誘電体中央部４０３の底面において、前後方向に延びている。誘電体中央部４０３の底面と第一電極４１の底面と第二電極４２の底面とは、基板中央部３１３の上面と接触している。また、第一電極４１と第二電極４２との間における誘電体中央部４０３の上下方向に亘る部分を、第三間隔部４０４という。
【００５７】
誘電体中央部４０３の上面には、第三電極４３と、第三電極４３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極４４とが、複数の第三間隔部４０４と対向する上面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極４３および第四電極４４は、圧電アクチュエータ２の左側から、第三電極４３、第四電極４４、第三電極４３、第四電極４４、第三電極４３、第四電極４４の順番で並んでいる。第三電極４３と第四電極４４とは、それぞれ、誘電体中央部４０３の上面において、前後方向に延びている。誘電体中央部４０３の底面に設けられた第一電極４１および第二電極４２の上方には、第三電極４３および第四電極４４は設けられていない。この第三電極４３および第四電極４４が設けられていない部分における誘電体中央部４０３の上下方向に亘る部分を、第四間隔部４０５という。つまり、第一電極４１と第二電極４２とは、第四間隔部４０５の下側に形成されており、第三電極４３と第四電極４４とは、第三間隔部４０４の上側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４と第三間隔部４０４と第四間隔部４０５とは、すべて同一の幅（左右方向の長さ、例えば１ｍｍ）に形成されている。
【００５８】
図１０に示すように、誘電体前端部４０１の上面には、第三配線４３１が設けられ、全ての第三電極４３と接続されている。誘電体後端部４０２の上面には、第四配線４４１が設けられ、全ての第四電極４４と接続されている。前述したように、誘電体前端部４０１の底面と基板前端部３１１との間には、第一配線４１１が設けられており、全ての第一電極４１と接続されている。また、誘電体後端部４０２の底面と基板後端部３１２の上面との間には、第二配線４２１が設けられ、全ての第二電極４２と接続されている。第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１には、圧電アクチュエータ２の外部に設けられた電気配線である外部配線１５１，１５２，１５３，１５４が接続されている。より詳細には、第一配線４１１には外部配線１５１が接続され、第二配線４２１には外部配線１５２が接続され、第三配線４３１には外部配線１５３が接続され、第四配線４４１には、外部配線１５４が接続されている。外部配線１５１，１５２，１５３，１５４は、圧電アクチュエータ２の第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１に印加する電圧を制御する電圧制御部（図示外）に接続されている。これによって、外部配線１５１，１５２，１５３，１５４と第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１とを介して、それぞれ第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧が印加される。
【００５９】
次に、誘電体４０の分極の方向について説明する。図１１において、分極方向は、誘電体４０中の矢印で表す。図１１に示すように、第三間隔部４０４における分極方向は、第一電極４１から第二電極４２に向かう方向である。また、第四間隔部４０５における分極方向は、第三電極４３から第四電極４４に向かう方向である。
【００６０】
次に、図１１〜図１３を参照して、圧電アクチュエータ２の動作について説明する。第一実施形態の場合と同様に、誘電体４０に設けられた第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧が印加されると、誘電体４０は、伸びたり、縮んだりする。圧電アクチュエータ２は、誘電体４０の伸縮を利用して、誘電体４０を撓ませることによって、音を発することができる。
【００６１】
第一電極４１にプラスの電位が印加され、第二電極４２にマイナスの電位が印加されると、第三間隔部４０４には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極４１と第二電極４２との間の第三間隔部４０４が左右方向に伸びる。また、第一電極４１と第二電極４２は、誘電体４０の下部に設けられているため、第一電極４１と第二電極４２とによって第三間隔部４０４に印加される電界は、第三間隔部４０４の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部４０４の下部が、第三間隔部４０４の上部よりも大きく伸びる。
【００６２】
また、第三電極４３にマイナスの電圧が印加され、第四電極４４にプラスの電圧が印加されると、第四間隔部４０５には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極４３と第四電極４４との間の第四間隔部４０５が縮む。また、第三電極４３と第四電極４４は、誘電体４０の上側に設けられているため、第三電極４３と第四電極４４とによって第四間隔部４０５に印加される電界は、第四間隔部４０５の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部４０５の上部が、第四間隔部４０５の下部よりも大きく縮む。
【００６３】
第一電極４１および第四電極４４にプラスの電位が印加され、第二電極４２および第三電極４３にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図１２に示すように、圧電アクチュエータ２の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ２が撓む。第三間隔部４０４の下部が左右方向に伸び、第四間隔部４０５の上部が左右方向に縮むため、誘電体４０全体の下部が左右方向に伸び、誘電体４０の上部が左右方向に縮むためである。
【００６４】
一方、第一電極４１にマイナスの電位が印加され、第二電極４２にプラスの電位が印加されると、第三間隔部４０４には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極４１と第二電極４２との間の第三間隔部４０４が左右方向に縮む。また、第一電極４１と第二電極４２とは、誘電体４０の下部に設けられているため、第一電極４１と第二電極４２とによって第三間隔部４０４に印加される電界は、第三間隔部４０４の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部４０４の下部が、第三間隔部４０４の上部よりも大きく縮む。
【００６５】
また、第三電極４３にプラスの電圧が印加され、第四電極４４にマイナスの電圧が印加されると、第四間隔部４０５には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極４３と第四電極４４との間の第四間隔部４０５が左右方向に伸びる。また、第三電極４３と第四電極４４は、誘電体４０の上部に設けられているため、第三電極４３と第四電極４４とによって第四間隔部４０５に印加される電界は、第四間隔部４０５の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部４０５の上部が、第四間隔部４０５の下部よりも大きく伸びる。
【００６６】
第一電極４１および第四電極４４にマイナスの電位が印加され、第二電極４２および第三電極４３にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図１３に示すように圧電アクチュエータ２の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ２が撓む。第三間隔部４０４の下部が縮み、第四間隔部４０５の上部が伸びるため、誘電体４０全体の上部が伸び、誘電体４０の下部が縮むためである。
【００６７】
つまり、第一電極４１と第二電極４２とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極４１との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極４３と第四電極４４とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極４３と第四電極４４との間で交互に入れ替えることによって、図１２および図１３の間で、圧電アクチュエータ２が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ２は振動し、音を発することができる。
【００６８】
次に、圧電アクチュエータ２の製造方法について、図１４〜図１８を参照して説明する。図１５および図１６の（Ａ）〜（Ｊ）は、図１７および図１８の（Ａ）〜（Ｊ）に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面およびＩＶ−ＩＶ断面（図１０参照）を表している。
【００６９】
図１４〜図１８に示すように、まず、第一形成工程（Ｓ３１）では、基板３１の上側に、金属を例えば、１００ｎｍの厚みで蒸着し、第一電極４１、第二電極４２、第一配線４１１、および第二配線４２１を形成する（図１５（Ａ）および図１７（Ａ）参照）。基板３１は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ナイロン１１（ポリアミド）、ビニリデンシアナイド系共重合体、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などで構成されている。また、第一電極４１、第二電極４２、第一配線４１１、および第二配線４２１の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。Ｓ３１の工程では、第一電極４１および第二電極４２の配置は、前述したように、基板中央部３１３の上側で所定の間隔で交互に並んで配置される。また、第一配線４１１は基板前端部３１１の上側に形成され、第二配線４２１は基板後端部３１２の上側に形成される。このとき、基板前端部３１１と基板後端部３１２との上面は、基板中央部３１３の上面より下方に位置しているため、第一配線４１１と第二配線４２１とは、第一電極４１と第二電極４２とに接続されていない。なお、基板３１の上下方向の厚みは、例えば、基板前端部３１１が５０ｎｍであり、基板後端部３１２が５０ｎｍであり、基板中央部３１３が２００ｎｍである。
【００７０】
次いで、第二接続工程（Ｓ３２）では、インクジェット法で導電ペーストを塗布することによって、第一配線４１１が全ての第一電極４１に接続され、第二配線４２１が全ての第二電極４２に接続される（図１５（Ｂ）および図１７（Ｂ）参照）。なお、図１７（Ｂ）では、第二電極４２と第二配線４２１とが接続されている。
【００７１】
次いで、誘電体形成工程（Ｓ３３）では、例えば１ｍｍの厚みで誘電体を塗布し、誘電体４０を形成する（図１５（Ｃ）および図１７（Ｃ）参照）。このとき、誘電体前端部４０１および誘電体後端部４０２を形成する部分には、誘電体中央部４０３より厚く（例えば、１．１ｍｍの厚み。）誘電体を塗布する。これによって、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２とが、誘電体中央部４０３よりも上下方向に突出するように形成される（図１７（Ｃ）参照）。誘電体４０の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル（ＴＴＦ−ＢＦ）のような有機電荷移動体を使用することができる。
【００７２】
分極工程（Ｓ３４）では、図１５（Ｃ）に示すように、分極方向が形成される。分極工程（Ｓ３４）では、誘電体中央部４０３の上面と、基板中央部３１３の底面とのそれぞれに、分極形成用の電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を左右方向に移動させることによって、図１５（Ｃ）に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図１１を参照して説明済みなので省略する。
【００７３】
次いで、フォトレジスト塗布工程（Ｓ３５）では、スピンコート法によって、誘電体４０の上面にネガ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層５２を形成する（図１５（Ｄ）および図１７（Ｄ）参照）。次いで、露光工程（Ｓ３６）では、基板３１の下方から上方に向けて光を照射して露光を行う（図１５（Ｅ）および図１７（Ｅ）参照）。なお、図１５（Ｅ）および図１７（Ｅ）においては、照射される光の方向を矢印５０で表している。Ｓ３６の工程において照射された光の一部は、第一電極４１と第二電極４２とに遮られる。このため、フォトレジスト層５２において、第一電極４１と第二電極４２とに誘電体４０を挟んで対向する部分は、露光されず硬化しない。一方、第一電極４１と第二電極４２とがない部分では、光透過性のある基板３１と誘電体４０とを光が通過し、フォトレジスト層５２が露光されて硬化する。
【００７４】
次いで、エッチング工程（Ｓ３７）では、エッチングにより、フォトレジスト層５２における、Ｓ３７の工程で露光されず硬化していない部分のフォトレジストを除去する（図１６（Ｆ）および図１８（Ｆ）参照）。次いで、防水材料塗布工程（Ｓ３８）では、Ｓ３７の工程で除去されなかったフォトレジスト層５２の上側と、Ｓ３７の工程でフォトレジスト層５２が除去された部分の誘電体４０の上側とに、防水材料５３が塗布され、防水コーティングされる（図１６（Ｇ）および図１８（Ｇ）参照）。
【００７５】
次いで、フォトレジスト除去工程（Ｓ３９）では、Ｓ３７の処理で除去されなかったフォトレジスト層５２をアセトン溶液中で超音波洗浄することによって除去する。このとき、フォトレジスト層５２の上側の塗布されていた防水材料５３も除去される（図１６（Ｈ）および図１８（Ｈ）参照）。
【００７６】
次いで、電極形成工程（Ｓ４０）では、インクジェット法によって誘電体４０の上側に金属が塗布される。塗布された金属は防水材料５３の上側には定着せず、Ｓ３９の工程においてフォトレジスト層５２が除去された部分に導かれる。これによって、Ｓ３９の工程においてフォトレジスト層５２が除去された部分に、第三電極４３と第四電極４４とが形成される（図１６（Ｉ）および図１８（Ｉ）参照）。なお、第三電極４３および第四電極４４の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。
【００７７】
次いで、第二配線形成工程（Ｓ４１）では、Ｓ３９の工程において除去されなかった防水材料５３が、アセトン溶液中で超音波洗浄されることによって除去される。また、第三配線４３１および第四配線４４１が形成される（図１６（Ｊ）および図１８（Ｊ）参照）。Ｓ４１の工程では、インクジェット法によって金属が塗布されることによって、誘電体前端部４０１の上面に第三配線４３１が形成され、誘電体後端部４０２の上面に第四配線４４１が形成される。次いで、第三接続工程（Ｓ４２）では、インクジェットで導電ペーストが塗布されることによって、第三配線４３１が全ての第三電極４３に接続され、第四配線４４１が全ての第四電極４４に接続される（図示せず）。
【００７８】
以上の工程によって、圧電アクチュエータ２が形成される。本実施形態によれば、誘電体４０の底面に設けられた第一、第二電極４１，４２が、誘電体４０の上面に設けられた第三、第四電極４３，４４に対向しない。このため、誘電体４０の底面に設けられた第一、第二電極４１，４２と、誘電体４０の上面に設けられた第三、第四電極４３，４４とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加して、誘電体４０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、Ｓ３６の露光工程（図１４参照）において、第一電極４１と第二電極４２とに遮られなかった光が、誘電体４０の上面に塗布されたフォトレジスト層５２を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層５２の部分に、Ｓ４０の電極形成工程（図１４参照）において、第三電極４３と第四電極４４とが形成される。つまり、第一電極４１と第二電極４２とが利用されることによって、第三電極４３と第四電極４４との配線パターンが決定される。このため、第三電極４３と第四電極４４とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。また、第一電極４１と第二電極４２とが、第三電極４３と第四電極４４とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００８０】
また、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２との上下方向の厚みは、誘電体中央部４０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、誘電体前端部４０１の底面に設けられた第一配線４１１と、誘電体前端部４０１の上面に設けられた第三配線４３１との間に寄生容量が発生することが防止される。また、誘電体後端部４０２の底面に設けられた第二配線４２１と、誘電体後端部４０２の上面に設けられた第四配線４４１との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１を介して、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加して、誘電体４０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００８１】
また、第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１が設けられているため、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加するための外部配線は、４本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極４１，４２，４３，４４の個々の電極に、誘電体４０の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、誘電体４０の下部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体４０の上部が左右方向に縮む（図１２参照）。このため、例えば、誘電体４０の下部のみが左右方向に伸び、誘電体４０の上部は変化しない場合に比べて、誘電体４０の撓みが大きくなる。一方、誘電体４０の下部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体４０の上部が左右方向に伸びる（図１３参照）。このため、例えば、誘電体４０の上部のみが左右方向に伸び、誘電体４０の下部は変化しない場合に比べて、誘電体４０の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体４０が大きく撓むので、圧電アクチュエータ２の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ２は、大きな音を発することができる。
【００８３】
なお、本発明は第一、第二実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一実施形態において、前端部１０１と後端部１０２との厚みを、中央部１０３の厚みより大きくし、第二実施形態において、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２の厚みを、誘電体中央部４０３の厚みよりも大きくして、配線に寄生容量が発生することを防止していたが、これに限定されない。例えば、厚みを大きくせず、前端部１０１、後端部１０２、誘電体前端部４０１、および誘電体後端部４０２のそれぞれを挟んで対向する配線の間に、絶縁層を形成することで、寄生容量の発生を防止してもよい。
【００８４】
また、前端部１０１、後端部１０２、誘電体前端部４０１、誘電体後端部４０２を形成しなくてもよい。この場合、第一実施形態においては、中央部１０３および第一〜第四電極１１，１２，１３，１４を形成し、第二実施形態においては、基板中央部３１３、誘電体中央部４０３、および第一〜第四電極４１，４２，４３，４４を形成すればよい。この場合においても、各電極に外部配線を接続し、電圧を供給することで、圧電アクチュエータ１，２を振動させることができる。
【００８５】
また、第一実施形態の第一〜第四電極１１，１２，１３，１４や、第二実施形態の第一〜第四電極４１，４２，４３，４４の本数や大きさは限定されない。
【００８６】
なお、第一、第二実施形態において、Ｓ１４〜Ｓ１８の工程（図５参照）およびＳ３４〜Ｓ４０の工程（図１４参照）が、本発明の「第二形成工程」に相当する。また、第一配線１１１および第二配線１２１を形成するＳ１３の工程（図５参照）、第一配線１１１を第一電極１１に接続し、第二配線１２１を接続するＳ２０の工程（図５参照）、第一配線４１１と第二配線４２１を形成するＳ３１の工程（図１４参照）、およびＳ３２の工程（図１４参照）が本発明の「第三形成工程」に相当する。また、Ｓ１９の工程、Ｓ２０の工程（図５参照）、第三配線４３１および第四配線４４１を形成するＳ４１の工程、およびＳ４２の工程（図１４参照）が、本発明の「第四形成工程」に相当する。
【符号の説明】
【００８７】
１，２ 圧電アクチュエータ
１０ 誘電体
１１，４１ 第一電極
１２，４２ 第二電極
１３，４３ 第三電極
１４，４４ 第四電極
２２，５２ フォトレジスト層
３１ 基板
４０ 誘電体
１０１ 前端部
１０２ 後端部
１０３ 中央部
１０４ 第一間隔部
１０５ 第二間隔部
１１１，４１１ 第一配線
１２１，４２１ 第二配線
１３１，４３１ 第三配線
１４１，４４１ 第四配線
３１３ 基板中央部
４０１ 誘電体前端部
４０２ 誘電体後端部
４０３ 誘電体中央部
４０４ 第三間隔部
４０５ 第四間隔部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘電体上に電極を備えた圧電アクチュエータが知られている。例えば、特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、誘電体である圧電素子の一の面に、一の電極膜が、面全体を覆うように設けられ、グランドに接続されている。また、圧電素子の他の面には、電極膜が二個並んで設けられている。そして、二個の電極膜に、それぞれ位相が９０°異なる電圧が印加されることによって、圧電素子が振動する。この圧電素子の振動を利用して、圧電素子に設けられたフィンガの先端が円運動を描くように駆動し、フィンガに接触している可動体を移動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の圧電アクチュエータでは、圧電素子上に設けられた電極が、圧電素子を挟んで対向している。このため、対向する電極間に、寄生容量が発生する。この寄生容量によって、電極膜に電圧を印加して圧電素子の振動を制御する場合の精度が低下し、圧電アクチュエータの動作が不安定になるという問題点があった。
【０００５】
本発明では、精度よく動作することが可能な圧電アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様に係る圧電アクチュエータは、分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極とを備え、前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【０００７】
この場合、一の面に設けられた第一電極および第二電極が、他の面に設けられた第三電極および第四電極に対向しない。このため、一の面に設けられた電極と他の面に設けられた電極との間で寄生容量が発生しにくい。よって、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【０００８】
前記圧電アクチュエータにおいて、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを備えてもよい。
【０００９】
この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための４本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。
【００１０】
前記圧電アクチュエータにおいて、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。
【００１１】
この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【００１２】
本発明の第二の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【００１３】
この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。
【００１４】
本発明の第三の態様に係る圧電アクチュエータの製造方法は、板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、前記誘電体を分極する分極工程と、前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程とを備え、前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向である。
【００１５】
この場合、寄生容量が発生しにくく、高精度に動作することが可能な圧電アクチュエータを製造することができる。
【００１６】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第二形成工程は、前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程とを備えてもよい。
【００１７】
この場合、第一電極と第二電極とによって、第三電極と第四電極との配線パターンが決定される。このため、第一電極と第二電極とが、第三電極と第四電極とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータを動作させることができる。
【００１８】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程とを備えてもよい。
【００１９】
この場合、誘電体上の第一〜第四電極に電圧を印加するために外部から接続する電気配線は、第一〜第四配線を接続するための４本でよい。このため、それぞれ複数設けられた第一〜第四電極に、個々に誘電体の外部から電気配線を接続する必要がない。
【００２０】
前記圧電アクチュエータの前記製造方法において、前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きくてもよい。
【００２１】
この場合、誘電体の一の面に設けられた第一、第二配線と他の面に設けられた第三、第四配線とが対向する部分の厚みが大きいので、寄生容量が発生しにくい。このため、誘電体上に第一、第二配線と、第三、第四配線とが対向する部分を形成した場合でも、高精度に動作する圧電アクチュエータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】圧電アクチュエータ１の斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図３】圧電アクチュエータ１が振動した場合の、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図４】圧電アクチュエータ１が振動した場合の、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断面図である。
【図５】圧電アクチュエータ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図６】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断図である。
【図７】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩ−Ｉ線における矢視方向断図である。
【図８】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視方向断図である。
【図９】圧電アクチュエータ１の製造工程を示す、図１のＩＩ−ＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１０】圧電アクチュエータ２の斜視図である。
【図１１】図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１２】圧電アクチュエータ２が振動した場合の、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１３】圧電アクチュエータ２が振動した場合の、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断面図である。
【図１４】圧電アクチュエータ２の製造工程を示すフローチャートである。
【図１５】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１６】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ線における矢視方向断図である。
【図１７】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＶ−ＩＶ線における矢視方向断図である。
【図１８】圧電アクチュエータ２の製造工程を示す、図１０のＩＶ−ＩＶ線における矢視方向断図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第一実施形態）
以下、本発明に係る圧電アクチュエータを具現化した圧電アクチュエータ１、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、これらの図面は、本発明が採用しうる技術的特徴を説明するために用いられるものであり、記載されている圧電アクチュエータの構成などは、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。
【００２４】
まず、圧電アクチュエータ１の全体構成を図１および図２を用いて説明する。なお、以後の説明において、図１の紙面上側を圧電アクチュエータ１の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ１の下側とする。図１の紙面左下側を圧電アクチュエータ１の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ１の後側とする。図１の紙面右下側を圧電アクチュエータ１の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ１の左側とする。
【００２５】
図１および図２に示すように、圧電アクチュエータ１には、平面視四角形状の誘電体１０が備えられている。誘電体１０は、前端部１０１、後端部１０２、および中央部１０３から構成されている。中央部１０３は、前端部１０１と後端部１０２との間の部分である。誘電体１０における、前端部１０１と後端部１０２との上下方向の厚みは、中央部１０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。
【００２６】
中央部１０３の上面には、複数の第一電極１１と、第一電極１１とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極１２とが、所定の間隔（例えば、１ｍｍ）で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極１１および第二電極１２は、圧電アクチュエータ１の左側から、第一電極１１、第二電極１２、第一電極１１、第二電極１２、第一電極１１、第二電極１２の順番で並んでいる。第一電極１１と第二電極１２とは、それぞれ、中央部１０３の上面において、前後方向に延びている。この第一電極１１と第二電極１２との間における誘電体１０の上下方向に亘る部分を、第一間隔部１０４という。
【００２７】
図２に示すように、中央部１０３の底面には、第三電極１３と、第三電極１３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極１４とが、複数の第一間隔部１０４と対向する底面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極１３および第四電極１４は、圧電アクチュエータ１の左側から、第四電極１４、第三電極１３、第四電極１４、第三電極１３、第四電極１４の順番で並んでいる。第三電極１３と第四電極１４とは、それぞれ、中央部１０３の底面において、前後方向に延びている。中央部１０３の上面に設けられた第一電極１１および第二電極１２の下方には、第三電極１３および第四電極１４は設けられていない。この第三電極１３および第四電極１４が設けられていない部分における誘電体１０の上下方向に亘る部分を、第二間隔部１０５という。つまり、第一電極１１と第二電極１２とは、第二間隔部１０５の上側に形成されており、第三電極１３と第四電極１４とは、第一間隔部１０４の下側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４と第一間隔部１０４と第二間隔部１０５とは、すべて同一の幅（左右方向の長さ、例えば１ｍｍ）に形成されている。
【００２８】
図１に示すように、前端部１０１の上面には、第一配線１１１が設けられ、全ての第一電極１１と接続されている。後端部１０２の上面には、第二配線１２１が設けられ、全ての第二電極１２と接続されている。同様に、前端部１０１の底面には、第三配線１３１が設けられ、全ての第三電極１３と接続されている。後端部１０２の底面には、第四配線１４１が設けられ、全ての第四電極１４と接続されている。第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１には、それぞれ圧電アクチュエータ１の外部に設けられた電気配線である外部配線１５１，１５２，１５３，１５４が接続されている。より詳細には、第一配線１１１には外部配線１５１が接続され、第二配線１２１には外部配線１５２が接続され、第三配線１３１には外部配線１５３が接続され、第四配線１４１には、外部配線１５４が接続されている。外部配線１５１，１５２，１５３，１５４は、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１に印加する電圧を制御する電圧制御部（図示外）に接続されている。これによって、外部配線１５１，１５２，１５３，１５４と第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１とを介して、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧が印加される。
【００２９】
次に、誘電体１０の分極の方向について説明する。図２において、分極方向は、誘電体１０中の矢印の方向である。図２に示すように、第一間隔部１０４における分極方向は、第一電極１１から第二電極１２に向かう方向である。また、第二間隔部１０５における分極方向は、第三電極１３から第四電極１４に向かう方向である。
【００３０】
次に、図２〜図４を参照して、圧電アクチュエータ１の動作について説明する。誘電体１０に設けられた第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧が印加されると、誘電体１０は、伸びたり縮んだりしたりする。各電極間の電界が誘電体１０に印加されるためである。より詳細には、誘電体１０において、分極の方向の逆方向に電圧が印加された部分は伸び、分極の方向と同じ方向に電圧が印加された部分は縮む。圧電アクチュエータ１は、誘電体１０の伸縮を利用して、誘電体１０を撓ませることによって、音を発することができる。
【００３１】
第一電極１１にプラスの電位が印加され、第二電極１２にマイナスの電位が印加されると、第一間隔部１０４には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極１１と第二電極１２との間の第一間隔部１０４が左右方向に伸びる。また、第一電極１１と第二電極１２は、誘電体１０の上側に設けられているため、第一電極１１と第二電極１２とによって第一間隔部１０４に印加される電界は、第一間隔部１０４の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部１０４の上部が、第一間隔部１０４の下部よりも大きく伸びる。
【００３２】
また、第三電極１３にマイナスの電圧が印加され、第四電極１４にプラスの電圧が印加されると、第二間隔部１０５には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極１３と第四電極１４との間の第二間隔部１０５が左右方向に縮む。また、第三電極１３と第四電極１４は、誘電体１０の下側に設けられているため、第三電極１３と第四電極１４とによって第二間隔部１０５に印加される電界は、第二間隔部１０５の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部１０５の下部が、第二間隔部１０５の上部よりも大きく縮む。
【００３３】
第一電極１１および第四電極１４にプラスの電位が印加され、第二電極１２および第三電極１３にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図３に示すように圧電アクチュエータ１の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ１が撓む。第一間隔部１０４の上部が左右方向に伸び、第二間隔部１０５の下部が左右方向に縮むため、誘電体１０全体の上部が伸び、誘電体１０の下部が縮むためである。
【００３４】
一方、第一電極１１にマイナスの電位が印加され、第二電極１２にプラスの電位が印加されると、第一間隔部１０４には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極１１と第二電極１２との間の第一間隔部１０４が左右方向に縮む。また、第一電極１１と第二電極１２は、誘電体１０の上側に設けられているため、第一電極１１と第二電極１２とによって第一間隔部１０４に印加される電界は、第一間隔部１０４の下部よりも、上部の方が強い。このため、第一間隔部１０４の上部が、第一間隔部１０４の下部よりも大きく縮む。
【００３５】
また、第三電極１３にプラスの電圧が印加され、第四電極１４にマイナスの電圧が印加されると、第二間隔部１０５には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極１３と第四電極１４との間の第二間隔部１０５が左右方向に伸びる。また、第三電極１３と第四電極１４は、誘電体１０の下側に設けられているため、第三電極１３と第四電極１４とによって第二間隔部１０５に印加される電界は、第二間隔部１０５の上部よりも、下部の方が強い。このため、第二間隔部１０５の下部が、第二間隔部１０５の上部よりも大きく伸びる。
【００３６】
第一電極１１および第四電極１４にマイナスの電位が印加され、第二電極１２および第三電極１３にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図４に示すように圧電アクチュエータ１の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ１が撓む。第一間隔部１０４の上部が左右方向に縮み、第二間隔部１０５の下部が左右方向に伸びるため、誘電体１０全体の上部が縮み、誘電体１０の下部が伸びるためである。
【００３７】
つまり、第一電極１１と第二電極１２とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極１１と第二電極１２との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極１３と第四電極１４とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極１３と第四電極１４との間で交互に入れ替えることによって、図３の状態および図４の状態の間で、圧電アクチュエータ１が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ１は振動し、音を発することができる。
【００３８】
次に、圧電アクチュエータ１の製造方法について、図５〜図９を参照して説明する。図６および図７の（Ａ）〜（Ｋ）は、図８および図９の（Ａ）〜（Ｋ）に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ１のＩ−Ｉ断面、ＩＩ−ＩＩ断面（図１参照）を表している。図６（Ａ）および図８（Ａ）は、後述するＳ１１の工程において分極が行われる前の誘電体１０を示している。図６（Ａ）の誘電体１０中の矢印は、分極の方向の一例を表している。なお、図８および図９においては、分極の方向の記載を省略している。図６（Ａ）に示すように、後述するＳ１１の工程において分極が行われる前の誘電体１０の分極方向は、様々な方向に向いている。また、誘電体１０の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル（ＴＴＦ−ＢＦ）のような有機電荷移動体を使用することができる。誘電体１０において、中央部１０３の厚みは、例えば、１ｍｍである。また、前端部１０１と後端部１０２との厚みは、例えば、１．１ｍｍである。
【００３９】
図５〜図９に示すように、まず、分極工程（Ｓ１１）では、図６（Ｂ）に示すように、分極方向が形成される。分極工程（Ｓ１１）では、誘電体１０における中央部１０３の上面と底面とのそれぞれに、分極を形成するための電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を中央部１０３の左右方向に移動させることによって、図６（Ｂ）に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図２を参照して説明済みなので省略する。
【００４０】
次いで、第一金属層形成工程（Ｓ１２）では、Ｓ１１の工程で分極した誘電体１０上に、金属を、例えば１００ｎｍの厚みで蒸着し、金属層２１を形成する（図６（Ｃ）および図８（Ｃ）参照）。金属層２１の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。次いで、第一形成工程（Ｓ１３）では、第一金属層形成工程（Ｓ１２）で形成した金属層２１から、エッチングによって所定のパターンに第一電極１１、第二電極１２、第一配線１１１、および第二配線１２１を形成する（図６（Ｄ）および図８（Ｄ）参照）。このとき、第一電極１１および第二電極１２の配置は、前述したように、所定の間隔で交互に並んで配置される。
【００４１】
次いで、フォトレジスト塗布工程（Ｓ１４）では、誘電体１０の底面に、スピンコート法によって、ポジ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層２２を形成する（図６（Ｅ）および図８（Ｅ）参照）。次いで、露光工程（Ｓ１５）では、誘電体１０の上面側から光を照射して露光を行う（図６（Ｆ）および図８（Ｆ）参照）。なお、図６（Ｆ）および図８（Ｆ）においては、照射される光の方向を矢印３０で表している。Ｓ１５の工程において照射された光の一部は、第一電極１１と第二電極１２とに遮られる。このため、フォトレジスト層２２において、第一電極１１と第二電極１２とに誘電体１０を挟んで対向する部分は、露光されず溶解性が増大しない。一方、第一電極１１と第二電極１２とがない部分では、光が透明な誘電体１０を通過し、フォトレジスト層２２が露光されるため溶解性が増大する。
【００４２】
次いで、エッチング工程（Ｓ１６）では、エッチングにより、フォトレジスト層２２における、露光工程（Ｓ１５）で露光されて溶解性が増大した部分のフォトレジストを除去する（図７（Ｇ）および図９（Ｇ）参照）。次いで、第二金属層形成工程（Ｓ１７）では、エッチング工程（Ｓ１６）において、フォトレジストが除去された部分を含む底面全体に、金属層２３が形成される（図７（Ｈ）および図９（Ｈ）参照）。金属層２３の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどを使用することができる。
【００４３】
次いで、電極形成工程（Ｓ１８）では、リフトオフによって、フォトレジスト層２２と、フォトレジスト層２２の下に形成された金属層２３とが除去されることによって、残った金属層２３が第三電極１３および第四電極１４となる（図７（Ｉ）および図９（Ｉ）参照）。つまり、第三電極１３と第四電極１４とが形成される。前述したように、第三電極１３と第四電極１４とは、所定の間隔で交互に並んで配置される。
【００４４】
次いで、配線形成工程（Ｓ１９）では、インクジェット法によって金属を塗布することによって、前端部１０１の底面に第三配線１３１が形成され、後端部１０２の底面に第四配線１４１が形成される（図７（Ｊ）および図９（Ｊ）参照）。次いで、接続工程（Ｓ２０）では、インクジェットで導電ペーストを塗布することによって、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１が、それぞれ第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に接続される（図７（Ｋ）および図９（Ｋ）参照）。なお、図９（Ｋ）では、第二電極１２と第二配線１２１とが接続されている。
【００４５】
以上の工程によって、圧電アクチュエータ１が形成される。本実施形態によれば、誘電体１０の上面に設けられた第一、第二電極１１，１２が、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４に対向しない。このため、誘電体１０の上面に設けられた第一、第二電極１１，１２と、誘電体１０の底面に設けられた第三、第四電極１３，１４とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、誘電体１０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、Ｓ１５の露光工程（図５参照）において、第一電極１１と第二電極１２とに遮られなかった光が、誘電体１０の底面に塗布されたフォトレジスト層２２を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層２２の部分に、Ｓ１８の電極形成工程（図５参照）において、第三電極１３と第四電極１４とが形成される。つまり、第一電極１１と第二電極１２とが利用されることによって、第三電極１３と第四電極１４との配線パターンが決定される。このため、第一電極１１と第二電極１２とが、第三電極１３と第四電極１４とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。また、第三電極１３と第四電極１４とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。
【００４７】
また、前端部１０１と後端部１０２との上下方向の厚みは、中央部１０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、前端部１０１の上面に設けられた第一配線１１１と、前端部１０１の底面に設けられた第三配線１３１との間に寄生容量が発生することが防止される。また、後端部１０２の上面に設けられた第二配線１２１と、後端部１０２の底面に設けられた第四配線１４１との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１を介して、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加して、誘電体１０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ１を振動させることができる。
【００４８】
また、第一〜第四配線１１１，１２１，１３１，１４１が設けられているため、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４に電圧を印加するための外部配線は、４本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極１１，１２，１３，１４の個々の電極に、誘電体１０の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、誘電体１０の上部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体１０の下部が左右方向に縮む（図３参照）。このため、例えば、誘電体１０の上部のみが左右方向に伸び、誘電体１０の下部は変化しない場合に比べて、誘電体１０の撓みが大きくなる。一方、誘電体１０の上部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体１０の下部が左右方向に伸びる（図４参照）。このため、例えば、誘電体１０の下部のみが左右方向に伸び、誘電体１０の上部は変化しない場合に比べて、誘電体１０の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体１０が大きく撓むので、圧電アクチュエータ１の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ１は、大きな音を発することができる。
【００５０】
（第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る圧電アクチュエータ２、およびその製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以後の説明において、図１０の紙面上側を圧電アクチュエータ２の上側とし、紙面の下側を圧電アクチュエータ２の下側とする。図１０の紙面左下側を圧電アクチュエータ２の前側とし、紙面右上側を圧電アクチュエータ２の後側とする。図１０の紙面右下側を圧電アクチュエータ２の右側とし、紙面左上側を圧電アクチュエータ２の左側とする。
【００５１】
第二実施形態における圧電アクチュエータ２は、基板３１を備えており、基板３１上に、誘電体や電極等が設けられている。なお、第一実施形態においては、第一〜第四電極１１，１２，１３，１４のうち、先に形成する電極であり、且つ露光工程（図５のＳ１５参照）において光を遮る電極が第一電極１１および第二電極１２であった。第二実施形態においては、先に形成する電極であり、且つ露光工程（図１４のＳ３６、後述）において光を遮る電極を第一電極４１および第二電極４２とする。このため、本実施形態では、第一電極４１と第二電極４２とが、誘電体４０の底面に配置され、後述する第三電極４３および第四電極４４が誘電体４０の上面に配置されている。
【００５２】
まず、圧電アクチュエータ２の全体構成を図１０および図１１を参照して説明する。図１０および図１１に示すように、圧電アクチュエータ２には、平面視四角形状の板状の基板３１が備えられている。基板３１の前端部である基板前端部３１１と基板３１の後端部である基板後端部３１２とは、それぞれ、基板前端部３１１と基板後端部３１２との間の部分である基板中央部３１３より下方に凹んでいる。
【００５３】
基板３１の上側には、平面視四角形状の誘電体４０が備えられている。誘電体４０の前後方向の長さは、基板３１の前後方向の長さよりもやや短い。また、誘電体４０の左右方向の長さは、基板３１の前後方向の長さと同一である。誘電体４０は、誘電体４０の前端部である誘電体前端部４０１、後端部である誘電体後端部４０２、および誘電体中央部４０３から構成されている。誘電体中央部４０３は、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２との間の部分である。
【００５４】
誘電体中央部４０３は、基板中央部３１３に対応する前後方向の長さと左右方向の長さとを有している。誘電体４０は、誘電体中央部４０３と基板中央部３１３とが接するように、基板３１の上側に設けられている。誘電体中央部４０３の前側に設けられた誘電体前端部４０１の上部は、誘電体中央部４０３の上面よりも上方に突出している。また、誘電体前端部４０１の下部は、誘電体中央部４０３の底面よりも下方に突出している。誘電体前端部４０１の底面と基板前端部３１１の上面との間には、第一配線４１１が設けられている。第一配線４１１は、後述する複数の第一電極４１と接続されている。基板前端部３１１は、誘電体前端部４０１よりも前方に突出している。そして、第一配線４１１は、基板前端部３１１の上面全体に設けられている。これによって、第一配線４１１の前部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線１５１が接続されている。
【００５５】
誘電体中央部４０３の後側に設けられた誘電体後端部４０２の上部は、誘電体中央部４０３の上面よりも上方に突出している。また、誘電体後端部４０２の下部は、誘電体中央部４０３の底面よりも下方に突出している。誘電体後端部４０２の底面と基板後端部３１２の上面との間には、第二配線４２１が設けられている。第二配線４２１は、後述する複数の第二電極４２と接続されている。基板後端部３１２は、誘電体後端部４０２よりも後方に突出している。そして、第二配線４２１は、基板後端部３１２の上面全体に設けられている。これによって、第二配線４２１の後部は外部に露出しており、この露出した部分には、後述する外部配線１５２が接続されている。
【００５６】
図１１に示すように、基板中央部３１３の上側には、複数の第一電極４１と、第一電極４１とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極４２とが、所定の間隔（例えば、１ｍｍ）で左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第一電極４１および第二電極４２は、圧電アクチュエータ２の左側から、第二電極４２、第一電極４１、第二電極４２、第一電極４１、第二電極４２の順番で並んでいる。第一電極４１と第二電極４２とは、それぞれ、誘電体中央部４０３の底面において、前後方向に延びている。誘電体中央部４０３の底面と第一電極４１の底面と第二電極４２の底面とは、基板中央部３１３の上面と接触している。また、第一電極４１と第二電極４２との間における誘電体中央部４０３の上下方向に亘る部分を、第三間隔部４０４という。
【００５７】
誘電体中央部４０３の上面には、第三電極４３と、第三電極４３とは異なる極性の電圧が印加される第四電極４４とが、複数の第三間隔部４０４と対向する上面に、左右方向に交互に並んで設けられている。より詳細には、第三電極４３および第四電極４４は、圧電アクチュエータ２の左側から、第三電極４３、第四電極４４、第三電極４３、第四電極４４、第三電極４３、第四電極４４の順番で並んでいる。第三電極４３と第四電極４４とは、それぞれ、誘電体中央部４０３の上面において、前後方向に延びている。誘電体中央部４０３の底面に設けられた第一電極４１および第二電極４２の上方には、第三電極４３および第四電極４４は設けられていない。この第三電極４３および第四電極４４が設けられていない部分における誘電体中央部４０３の上下方向に亘る部分を、第四間隔部４０５という。つまり、第一電極４１と第二電極４２とは、第四間隔部４０５の下側に形成されており、第三電極４３と第四電極４４とは、第三間隔部４０４の上側に形成されている。なお、本実施形態では、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４と第三間隔部４０４と第四間隔部４０５とは、すべて同一の幅（左右方向の長さ、例えば１ｍｍ）に形成されている。
【００５８】
図１０に示すように、誘電体前端部４０１の上面には、第三配線４３１が設けられ、全ての第三電極４３と接続されている。誘電体後端部４０２の上面には、第四配線４４１が設けられ、全ての第四電極４４と接続されている。前述したように、誘電体前端部４０１の底面と基板前端部３１１との間には、第一配線４１１が設けられており、全ての第一電極４１と接続されている。また、誘電体後端部４０２の底面と基板後端部３１２の上面との間には、第二配線４２１が設けられ、全ての第二電極４２と接続されている。第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１には、圧電アクチュエータ２の外部に設けられた電気配線である外部配線１５１，１５２，１５３，１５４が接続されている。より詳細には、第一配線４１１には外部配線１５１が接続され、第二配線４２１には外部配線１５２が接続され、第三配線４３１には外部配線１５３が接続され、第四配線４４１には、外部配線１５４が接続されている。外部配線１５１，１５２，１５３，１５４は、圧電アクチュエータ２の第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１に印加する電圧を制御する電圧制御部（図示外）に接続されている。これによって、外部配線１５１，１５２，１５３，１５４と第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１とを介して、それぞれ第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧が印加される。
【００５９】
次に、誘電体４０の分極の方向について説明する。図１１において、分極方向は、誘電体４０中の矢印で表す。図１１に示すように、第三間隔部４０４における分極方向は、第一電極４１から第二電極４２に向かう方向である。また、第四間隔部４０５における分極方向は、第三電極４３から第四電極４４に向かう方向である。
【００６０】
次に、図１１〜図１３を参照して、圧電アクチュエータ２の動作について説明する。第一実施形態の場合と同様に、誘電体４０に設けられた第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧が印加されると、誘電体４０は、伸びたり、縮んだりする。圧電アクチュエータ２は、誘電体４０の伸縮を利用して、誘電体４０を撓ませることによって、音を発することができる。
【００６１】
第一電極４１にプラスの電位が印加され、第二電極４２にマイナスの電位が印加されると、第三間隔部４０４には、分極の方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第一電極４１と第二電極４２との間の第三間隔部４０４が左右方向に伸びる。また、第一電極４１と第二電極４２は、誘電体４０の下部に設けられているため、第一電極４１と第二電極４２とによって第三間隔部４０４に印加される電界は、第三間隔部４０４の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部４０４の下部が、第三間隔部４０４の上部よりも大きく伸びる。
【００６２】
また、第三電極４３にマイナスの電圧が印加され、第四電極４４にプラスの電圧が印加されると、第四間隔部４０５には、分極方向と同じ方向に電圧が印加される。このとき、第三電極４３と第四電極４４との間の第四間隔部４０５が縮む。また、第三電極４３と第四電極４４は、誘電体４０の上側に設けられているため、第三電極４３と第四電極４４とによって第四間隔部４０５に印加される電界は、第四間隔部４０５の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部４０５の上部が、第四間隔部４０５の下部よりも大きく縮む。
【００６３】
第一電極４１および第四電極４４にプラスの電位が印加され、第二電極４２および第三電極４３にマイナスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図１２に示すように、圧電アクチュエータ２の左右方向における中央部が下方に凹むように、圧電アクチュエータ２が撓む。第三間隔部４０４の下部が左右方向に伸び、第四間隔部４０５の上部が左右方向に縮むため、誘電体４０全体の下部が左右方向に伸び、誘電体４０の上部が左右方向に縮むためである。
【００６４】
一方、第一電極４１にマイナスの電位が印加され、第二電極４２にプラスの電位が印加されると、第三間隔部４０４には、分極の方向と同じに電圧が印加される。このとき、第一電極４１と第二電極４２との間の第三間隔部４０４が左右方向に縮む。また、第一電極４１と第二電極４２とは、誘電体４０の下部に設けられているため、第一電極４１と第二電極４２とによって第三間隔部４０４に印加される電界は、第三間隔部４０４の上部よりも、下部の方が強い。このため、第三間隔部４０４の下部が、第三間隔部４０４の上部よりも大きく縮む。
【００６５】
また、第三電極４３にプラスの電圧が印加され、第四電極４４にマイナスの電圧が印加されると、第四間隔部４０５には、分極方向の逆方向に電圧が印加される。このとき、第三電極４３と第四電極４４との間の第四間隔部４０５が左右方向に伸びる。また、第三電極４３と第四電極４４は、誘電体４０の上部に設けられているため、第三電極４３と第四電極４４とによって第四間隔部４０５に印加される電界は、第四間隔部４０５の下部よりも、上部の方が強い。このため、第四間隔部４０５の上部が、第四間隔部４０５の下部よりも大きく伸びる。
【００６６】
第一電極４１および第四電極４４にマイナスの電位が印加され、第二電極４２および第三電極４３にプラスの電位が印加されると、上述の伸縮によって、図１３に示すように圧電アクチュエータ２の左右方向における中央部が上方に盛り上がるように、圧電アクチュエータ２が撓む。第三間隔部４０４の下部が縮み、第四間隔部４０５の上部が伸びるため、誘電体４０全体の上部が伸び、誘電体４０の下部が縮むためである。
【００６７】
つまり、第一電極４１と第二電極４２とに印加するプラスとマイナスとの電位を第一電極４１との間で交互に入れ替え、同時に、第三電極４３と第四電極４４とに印加するプラスとマイナスとの電位を第三電極４３と第四電極４４との間で交互に入れ替えることによって、図１２および図１３の間で、圧電アクチュエータ２が変化する。この変化によって、圧電アクチュエータ２は振動し、音を発することができる。
【００６８】
次に、圧電アクチュエータ２の製造方法について、図１４〜図１８を参照して説明する。図１５および図１６の（Ａ）〜（Ｊ）は、図１７および図１８の（Ａ）〜（Ｊ）に対応しており、各工程における圧電アクチュエータ２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面およびＩＶ−ＩＶ断面（図１０参照）を表している。
【００６９】
図１４〜図１８に示すように、まず、第一形成工程（Ｓ３１）では、基板３１の上側に、金属を例えば、１００ｎｍの厚みで蒸着し、第一電極４１、第二電極４２、第一配線４１１、および第二配線４２１を形成する（図１５（Ａ）および図１７（Ａ）参照）。基板３１は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ナイロン１１（ポリアミド）、ビニリデンシアナイド系共重合体、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などで構成されている。また、第一電極４１、第二電極４２、第一配線４１１、および第二配線４２１の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。Ｓ３１の工程では、第一電極４１および第二電極４２の配置は、前述したように、基板中央部３１３の上側で所定の間隔で交互に並んで配置される。また、第一配線４１１は基板前端部３１１の上側に形成され、第二配線４２１は基板後端部３１２の上側に形成される。このとき、基板前端部３１１と基板後端部３１２との上面は、基板中央部３１３の上面より下方に位置しているため、第一配線４１１と第二配線４２１とは、第一電極４１と第二電極４２とに接続されていない。なお、基板３１の上下方向の厚みは、例えば、基板前端部３１１が５０ｎｍであり、基板後端部３１２が５０ｎｍであり、基板中央部３１３が２００ｎｍである。
【００７０】
次いで、第二接続工程（Ｓ３２）では、インクジェット法で導電ペーストを塗布することによって、第一配線４１１が全ての第一電極４１に接続され、第二配線４２１が全ての第二電極４２に接続される（図１５（Ｂ）および図１７（Ｂ）参照）。なお、図１７（Ｂ）では、第二電極４２と第二配線４２１とが接続されている。
【００７１】
次いで、誘電体形成工程（Ｓ３３）では、例えば１ｍｍの厚みで誘電体を塗布し、誘電体４０を形成する（図１５（Ｃ）および図１７（Ｃ）参照）。このとき、誘電体前端部４０１および誘電体後端部４０２を形成する部分には、誘電体中央部４０３より厚く（例えば、１．１ｍｍの厚み。）誘電体を塗布する。これによって、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２とが、誘電体中央部４０３よりも上下方向に突出するように形成される（図１７（Ｃ）参照）。誘電体４０の材料は、光を透過することができる材料であり、例えば、ＰＶＤＦのような強誘電体ポリマーや、テトラチアフルパレン・ブロマニル（ＴＴＦ−ＢＦ）のような有機電荷移動体を使用することができる。
【００７２】
分極工程（Ｓ３４）では、図１５（Ｃ）に示すように、分極方向が形成される。分極工程（Ｓ３４）では、誘電体中央部４０３の上面と、基板中央部３１３の底面とのそれぞれに、分極形成用の電圧を印加する一対の分極用電極が接触される。そして、この分極用電極を与える電圧を変化させながら、分極用電極を左右方向に移動させることによって、図１５（Ｃ）に示すような分極方向が形成される。分極の方向の詳細については、図１１を参照して説明済みなので省略する。
【００７３】
次いで、フォトレジスト塗布工程（Ｓ３５）では、スピンコート法によって、誘電体４０の上面にネガ型のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層５２を形成する（図１５（Ｄ）および図１７（Ｄ）参照）。次いで、露光工程（Ｓ３６）では、基板３１の下方から上方に向けて光を照射して露光を行う（図１５（Ｅ）および図１７（Ｅ）参照）。なお、図１５（Ｅ）および図１７（Ｅ）においては、照射される光の方向を矢印５０で表している。Ｓ３６の工程において照射された光の一部は、第一電極４１と第二電極４２とに遮られる。このため、フォトレジスト層５２において、第一電極４１と第二電極４２とに誘電体４０を挟んで対向する部分は、露光されず硬化しない。一方、第一電極４１と第二電極４２とがない部分では、光透過性のある基板３１と誘電体４０とを光が通過し、フォトレジスト層５２が露光されて硬化する。
【００７４】
次いで、エッチング工程（Ｓ３７）では、エッチングにより、フォトレジスト層５２における、Ｓ３７の工程で露光されず硬化していない部分のフォトレジストを除去する（図１６（Ｆ）および図１８（Ｆ）参照）。次いで、防水材料塗布工程（Ｓ３８）では、Ｓ３７の工程で除去されなかったフォトレジスト層５２の上側と、Ｓ３７の工程でフォトレジスト層５２が除去された部分の誘電体４０の上側とに、防水材料５３が塗布され、防水コーティングされる（図１６（Ｇ）および図１８（Ｇ）参照）。
【００７５】
次いで、フォトレジスト除去工程（Ｓ３９）では、Ｓ３７の処理で除去されなかったフォトレジスト層５２をアセトン溶液中で超音波洗浄することによって除去する。このとき、フォトレジスト層５２の上側の塗布されていた防水材料５３も除去される（図１６（Ｈ）および図１８（Ｈ）参照）。
【００７６】
次いで、電極形成工程（Ｓ４０）では、インクジェット法によって誘電体４０の上側に金属が塗布される。塗布された金属は防水材料５３の上側には定着せず、Ｓ３９の工程においてフォトレジスト層５２が除去された部分に導かれる。これによって、Ｓ３９の工程においてフォトレジスト層５２が除去された部分に、第三電極４３と第四電極４４とが形成される（図１６（Ｉ）および図１８（Ｉ）参照）。なお、第三電極４３および第四電極４４の材料には、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが使用できる。
【００７７】
次いで、第二配線形成工程（Ｓ４１）では、Ｓ３９の工程において除去されなかった防水材料５３が、アセトン溶液中で超音波洗浄されることによって除去される。また、第三配線４３１および第四配線４４１が形成される（図１６（Ｊ）および図１８（Ｊ）参照）。Ｓ４１の工程では、インクジェット法によって金属が塗布されることによって、誘電体前端部４０１の上面に第三配線４３１が形成され、誘電体後端部４０２の上面に第四配線４４１が形成される。次いで、第三接続工程（Ｓ４２）では、インクジェットで導電ペーストが塗布されることによって、第三配線４３１が全ての第三電極４３に接続され、第四配線４４１が全ての第四電極４４に接続される（図示せず）。
【００７８】
以上の工程によって、圧電アクチュエータ２が形成される。本実施形態によれば、誘電体４０の底面に設けられた第一、第二電極４１，４２が、誘電体４０の上面に設けられた第三、第四電極４３，４４に対向しない。このため、誘電体４０の底面に設けられた第一、第二電極４１，４２と、誘電体４０の上面に設けられた第三、第四電極４３，４４とが互いに対向する場合に比べて、寄生容量が発生しにくい。このため、寄生容量の影響を受け難く、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加して、誘電体４０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００７９】
また、本実施形態では、Ｓ３６の露光工程（図１４参照）において、第一電極４１と第二電極４２とに遮られなかった光が、誘電体４０の上面に塗布されたフォトレジスト層５２を露光する。そして、この露光されたフォトレジスト層５２の部分に、Ｓ４０の電極形成工程（図１４参照）において、第三電極４３と第四電極４４とが形成される。つまり、第一電極４１と第二電極４２とが利用されることによって、第三電極４３と第四電極４４との配線パターンが決定される。このため、第三電極４３と第四電極４４とを形成する場合に、別途マスク等を用意する必要がない。よって、コストダウンが可能である。また、第一電極４１と第二電極４２とが、第三電極４３と第四電極４４とに対向しないように形成されるため、寄生容量の発生が防止され、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００８０】
また、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２との上下方向の厚みは、誘電体中央部４０３の上下方向の厚みより大きくなるように形成されている。これによって、誘電体前端部４０１の底面に設けられた第一配線４１１と、誘電体前端部４０１の上面に設けられた第三配線４３１との間に寄生容量が発生することが防止される。また、誘電体後端部４０２の底面に設けられた第二配線４２１と、誘電体後端部４０２の上面に設けられた第四配線４４１との間に寄生容量が発生することが防止される。このため、電圧制御部が第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１を介して、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加して、誘電体４０の振動を制御する場合の精度が向上する。よって、高精度に圧電アクチュエータ２を振動させることができる。
【００８１】
また、第一〜第四配線４１１，４２１，４３１，４４１が設けられているため、第一〜第四電極４１，４２，４３，４４に電圧を印加するための外部配線は、４本でよい。つまり、複数設けられた第一〜第四電極４１，４２，４３，４４の個々の電極に、誘電体４０の外部から電気配線を接続する必要がない。このため、外部配線の本数を削減することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、誘電体４０の下部が左右方向に伸びた場合には、同時に、誘電体４０の上部が左右方向に縮む（図１２参照）。このため、例えば、誘電体４０の下部のみが左右方向に伸び、誘電体４０の上部は変化しない場合に比べて、誘電体４０の撓みが大きくなる。一方、誘電体４０の下部が左右方向に縮んだ場合には、同時に、誘電体４０の上部が左右方向に伸びる（図１３参照）。このため、例えば、誘電体４０の上部のみが左右方向に伸び、誘電体４０の下部は変化しない場合に比べて、誘電体４０の撓みが大きくなる。つまり、本実施形態では、誘電体４０が大きく撓むので、圧電アクチュエータ２の振動が大きい。したがって、圧電アクチュエータ２は、大きな音を発することができる。
【００８３】
なお、本発明は第一、第二実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一実施形態において、前端部１０１と後端部１０２との厚みを、中央部１０３の厚みより大きくし、第二実施形態において、誘電体前端部４０１と誘電体後端部４０２の厚みを、誘電体中央部４０３の厚みよりも大きくして、配線に寄生容量が発生することを防止していたが、これに限定されない。例えば、厚みを大きくせず、前端部１０１、後端部１０２、誘電体前端部４０１、および誘電体後端部４０２のそれぞれを挟んで対向する配線の間に、絶縁層を形成することで、寄生容量の発生を防止してもよい。
【００８４】
また、前端部１０１、後端部１０２、誘電体前端部４０１、誘電体後端部４０２を形成しなくてもよい。この場合、第一実施形態においては、中央部１０３および第一〜第四電極１１，１２，１３，１４を形成し、第二実施形態においては、基板中央部３１３、誘電体中央部４０３、および第一〜第四電極４１，４２，４３，４４を形成すればよい。この場合においても、各電極に外部配線を接続し、電圧を供給することで、圧電アクチュエータ１，２を振動させることができる。
【００８５】
また、第一実施形態の第一〜第四電極１１，１２，１３，１４や、第二実施形態の第一〜第四電極４１，４２，４３，４４の本数や大きさは限定されない。
【００８６】
なお、第一、第二実施形態において、Ｓ１４〜Ｓ１８の工程（図５参照）およびＳ３４〜Ｓ４０の工程（図１４参照）が、本発明の「第二形成工程」に相当する。また、第一配線１１１および第二配線１２１を形成するＳ１３の工程（図５参照）、第一配線１１１を第一電極１１に接続し、第二配線１２１を接続するＳ２０の工程（図５参照）、第一配線４１１と第二配線４２１を形成するＳ３１の工程（図１４参照）、およびＳ３２の工程（図１４参照）が本発明の「第三形成工程」に相当する。また、Ｓ１９の工程、Ｓ２０の工程（図５参照）、第三配線４３１および第四配線４４１を形成するＳ４１の工程、およびＳ４２の工程（図１４参照）が、本発明の「第四形成工程」に相当する。
【符号の説明】
【００８７】
１，２ 圧電アクチュエータ
１０ 誘電体
１１，４１ 第一電極
１２，４２ 第二電極
１３，４３ 第三電極
１４，４４ 第四電極
２２，５２ フォトレジスト層
３１ 基板
４０ 誘電体
１０１ 前端部
１０２ 後端部
１０３ 中央部
１０４ 第一間隔部
１０５ 第二間隔部
１１１，４１１ 第一配線
１２１，４２１ 第二配線
１３１，４３１ 第三配線
１４１，４４１ 第四配線
３１３ 基板中央部
４０１ 誘電体前端部
４０２ 誘電体後端部
４０３ 誘電体中央部
４０４ 第三間隔部
４０５ 第四間隔部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、
前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、
前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、
前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極と
を備え、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、
前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、
分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ
【請求項３】
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、
前記誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記第二形成工程は、
前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、
前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、
前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項１】
分極された誘電体の厚み方向において対向する面のうち一の面に設けられた複数の第一電極と、
前記一の面に設けられ、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極と、
前記誘電体における前記一の面に対向する他の面に設けられた複数の第三電極と、
前記他の面に設けられ、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第四電極と
を備え、
前記第一電極と前記第二電極とは、前記一の面に所定の間隔で交互に並んで設けられ、
前記第三電極と前記第四電極とは、前記他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、交互に並んで設けられ、
分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、
前記誘電体の前記一の面側に設けられ、前記複数の第二電極を接続する第二配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、
前記誘電体の前記他の面側に設けられ、前記複数の第四電極を接続する第四配線と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ
【請求項３】
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の一の面に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記誘電体の前記一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
板状の基板に、複数の第一電極と、前記第一電極とは異なる極性の電圧が印加される複数の第二電極とを所定の間隔で交互に並べて形成する第一形成工程と、
前記第一形成工程において形成される前記第一電極と前記第二電極とを覆うように誘電体を形成する誘電体形成工程と、
前記誘電体を分極する分極工程と、
前記誘電体の前記基板側の面である一の面に対向する他の面における、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置に、第三電極と、前記第三電極とは異なる極性の電圧が印加される第四電極とを交互に並べて複数形成する第二形成工程と
を備え、
前記分極工程によって分極された前記誘電体の分極方向は、
前記第一電極と前記第二電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第一電極から前記各第二電極に向かう方向であり、
前記第三電極と前記第四電極との間の前記誘電体の厚み方向に亘る部分においては、前記各第三電極から前記各第四電極に向かう方向であることを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記第二形成工程は、
前記誘電体の前記他の面にフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
前記一の面側から光を照射し、前記フォトレジストにおける、前記第一電極と前記第二電極との間の複数の前記間隔に対向する位置を露光する露光工程と、
前記フォトレジストの露光された部分に対応する位置に、前記フォトレジストに換えて、前記第三電極と前記第四電極とを形成する電極形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記誘電体の前記一の面側に、前記複数の第一電極を接続する第一配線と、前記複数の第二電極を接続する第二配線とを形成する第三形成工程と、
前記誘電体の前記他の面側に、前記複数の第三電極を接続する第三配線と、前記複数の第四電極を接続する第四配線とを形成する第四形成工程と
を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記第一配線と前記第二配線とが、前記第三配線と前記第四配線とに前記誘電体を挟んで対向する部分における前記誘電体の厚みは、前記誘電体の他の部分の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２０５８６１（Ｐ２０１１−２０５８６１Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７３２９５（Ｐ２０１０−７３２９５）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（３０５０６０５６７）国立大学法人富山大学 (194)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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