(57)【要約】【課題】変位伝達部の配設による駆動部の初期屈曲変位量の低下を抑制しながら、長期間の継続的使用によっても初期屈曲変位量に対する屈曲変位量の低減が殆ど無い、耐久性に優れる圧電／電歪膜型素子を提供する。【解決手段】セラミックスの薄板からなる振動部２０と、振動部２０を支持するセラミックスからなる固定部２２と、振動部２０上に設けられ、圧電／電歪層２７、及び圧電／電歪層に接して設けられる少なくとも一対の電極２６ａ、２６ｂを有してなる駆動部２８と、駆動部２８上に設けられ、駆動部２８の圧電／電歪層２７を構成する材料より硬度の小さな材料からなる変位伝達部３０とを備える圧電／電歪膜型素子１０において、駆動部２８と変位伝達部３０との間に、特定の硬度の中間層２９を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスの薄板からなる振動部と、該振動部を支持するセラミックスからなる固定部と、圧電／電歪層、及び該圧電／電歪層に接して設けられる少なくとも一対の電極を有し、該振動部上に設けられる駆動部と、該駆動部上に設けられ、該駆動部の圧電／電歪層を構成する材料より硬度の小さな材料からなる変位伝達部とを備える圧電／電歪膜型素子であって、
該駆動部と該変位伝達部との間に、中間層を設けることを特徴とする圧電／電歪膜型素子。
【請求項２】
前記中間層が、前記圧電／電歪層を構成する材料より硬度が小さく、前記変位伝達部を構成する材料より硬度が大きな材料からなる請求項１に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項３】
前記中間層を構成する材料のマイクロビッカース圧子押込み深さ（対面角１３６°のダイヤモンド圧子で、マクロビッカース荷重を１ｇｆ、押込み速度を０．１４５ｇｆ／ｓｅｃとした際の圧子押込み深さ）が、前記圧電／電歪層を構成する材料の該マイクロビッカース圧子押込み深さに対して、１〜５倍である請求項１に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項４】
前記中間層が、ポリシロキサンポリマーを主成分とするマトリックス中に、シリカ粒子を散在させたハイブリッド材料で構成されてなる請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項５】
前記中間層の厚さが０．１〜５μｍである請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項６】
前記電極のうち少なくとも一つが、前記振動部及び前記圧電／電歪層に接して設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項７】
前記振動部及び前記圧電／電歪層に接して設けられる電極が、白金族の単体、白金族の単体と金及び／又は銀との合金、白金族同士の合金、或いは白金族の異なる２種以上の金属、金及び／又は銀との合金からなる請求項１〜６の何れか一項に記載の圧電／電歪膜型素子。
【請求項８】
前記駆動部が、少なくとも、前記圧電／電歪層を熱処理することにより、前記振動部に直接接合して前記基体と一体化してなる請求項１〜７の何れか一項に記載の圧電／電歪膜型素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電／電歪膜型素子に関し、より詳しくは、セラミックスからなる基体上に、電気信号と振動や変位動作等の外力とを相互に変換する圧電／電歪体、及びこれと電気的に接続する電極を有する駆動部と、この駆動部からの振動を伝達する変位伝達部とを備える圧電／電歪膜型素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電／電歪膜型素子は、電気信号と振動や変位動作等の外力とを相互に変換する作用を有するものであり、微小変位を制御することができる他、高電気／機械変換効率、高速応答性、高耐久性、及び少消費電力等の点でも優れた特性を有することから、近年、表示素子、光スイッチ、又は振動や変位動作等を電気信号に変換する各種センサー等、種々の用途に用いられている。
【０００３】また、当該圧電／電歪膜型素子としては、セラミックスの薄板からなる振動部と、振動部を支持するセラミックスからなる固定部と、振動部上に設けられる、電極、及び圧電／電歪層を積層した駆動部とを備えるものが一般的である。そして、このような圧電／電歪膜型素子は、各種用途に応じて、更に駆動部上に、画素構成体や光路変更体を設けることにより、画素構成体や光路変更体を、駆動部の振動に応じて、光源からの光を伝達する光導波板に接触・離隔させ、所望の波長の光を特定の位置に伝達したり、所望の光路に切り替えたりする、表示素子、又は光スイッチ等として利用されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】ところで、表示素子、光スイッチ等に適用する圧電／電歪膜型素子にあっては、駆動部で発生した振動を、画素構成体や光路変更体に平準化して伝達することを目的として、駆動部と、画素構成体又は光路変更体との間に変位伝達部を設けることが行われている（例えば、特許文献２）。
【０００５】また、当該変位伝達部は、応答周波数や振幅といった駆動特性を確保しつつ、素子の高密度化の要請に対応するために、直接、駆動部上に設けるのが一般的である（例えば、特許文献２）。
【０００６】更に、従来の圧電／電歪膜型素子としては、自ら屈曲して振動を生じる駆動部に対して、できるだけ拘束を小さくするために、変位伝達部を、硬度の小さなエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、又はポリオレフィン樹脂等の有機樹脂で構成するものが開発されている（例えば、特許文献３）。
【０００７】しかし、このように硬度の小さな材料からなる変位伝達部を設けた圧電／電歪膜型素子にあっては、長期間の継続的駆動により、駆動部の変位量が徐々に減少してしまう、という変位伝達部を設けない圧電／電歪膜型素子では、全く見られなかった現象が起り、新たな問題となっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２８７１７６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１５５５３６号公報
【特許文献３】
国際公開第０１／４８５３５号パンフレット
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動部の初期屈曲変位量の低下を抑制しながら、長期間の継続的駆動によっても駆動部における初期屈曲変位量に対する屈曲変位量の低減が殆ど無い、耐久性に優れる圧電／電歪膜型素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の課題を解決すべく、その原因を鋭意検討したところ、長期間の継続的な振動状態の中で、当該変位伝達部が何らかの形で圧電／電歪層に作用して圧電／電歪層の内部応力を変化せしめ、マイクロクラックを発生させたり分極状態を変化させたりしているという知見を得た。そして、種々の検討の結果、本発明者は、マイクロクラックの発生や分極状態の変化が、駆動部の圧電／電歪層を構成するセラミックスに対してかけ離れた硬度の材料で変位伝達部を構成していたことに起因することを見出した。
【００１１】そこで、本発明者は、駆動部と変位伝達部との間に、駆動部の圧電／電歪層を構成するセラミックス、及び変位伝達部を構成する樹脂等の材料に対して、特定の硬度を有する材料で構成した中間層を設けたところ、長期間の継続的使用によっても初期屈曲変位量に対する屈曲変位量の低減が殆ど無いばかりか、変位伝達部の配設による駆動部の初期屈曲変位量の低下を、従来の中間層を設けない圧電／電歪膜型素子とほぼ同程度で抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】即ち、本発明は、セラミックスの薄板からなる振動部と、振動部を支持するセラミックスからなる固定部と、圧電／電歪層、及び圧電／電歪層に接して設けられる少なくとも一対の電極を有し、振動部上に設けられる駆動部と、駆動部上に設けられ、駆動部の圧電／電歪層を構成する材料より硬度の小さな材料からなる変位伝達部とを備える圧電／電歪膜型素子であって、駆動部と変位伝達部との間に、特定の硬度を有する中間層を設けることを特徴とする圧電／電歪膜型素子を提供するものである。
【００１３】ここで、本明細書中の「硬度」とは、対面角１３６°のダイヤモンド圧子で、マクロビッカース荷重を１ｇｆ、押込み速度を０．１４５ｇｆ／ｓｅｃとした際の圧子押込み深さによって求められる硬度を意味する。
【００１４】本発明においては、中間層が、駆動部における圧電／電歪層を構成する材料より硬度が小さく、変位伝達部を構成する材料より硬度の大きな材料からなるものが好ましい。
【００１５】また、本発明においては、当該中間層のマイクロビッカース圧子押込み深さ（以下、単に「ビッカース深さ」と省略することがある。）が、圧電／電歪層を構成する材料の同ビッカース深さに対して、１〜５倍であるものが好ましい。
【００１６】また、中間層としては、ポリシロキサンポリマーを主成分とするマトリックス中に、シリカ粒子を散在させたハイブリッド材料で構成されてなるものが好ましい。また、中間層の厚さが０．１〜５μｍであるものが好ましい。
【００１７】また、本発明においては、電極のうち少なくとも一つが、振動部及び圧電／電歪層に接して設けられているものが好ましい。また、当該振動部及び圧電／電歪層に接して設けられる電極は、白金族の単体、白金族の単体と金及び／又は銀との合金、白金族同士の合金、或いは白金族の異なる２種以上の金属、金及び／又は銀との合金からなるものが好ましい。
【００１８】また、本発明においては、駆動部が、少なくとも、圧電／電歪層を熱処理することにより、振動部に直接接合して基体と一体化しているものが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の圧電／電歪膜型素子について実施の形態を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。また、以下では、主に、圧電膜型素子の実施の形態を対象にして説明するが、電歪膜型素子でも、基本的に同様である。
【００２０】図１、２に示すように、本発明の圧電／電歪膜型素子１０は、セラミックスの薄板からなる振動部２０と、この振動部２０を支持するセラミックスからなる固定部２２と、振動部２０上に設けられ、圧電／電歪層２７、及び圧電／電歪層２７に接触して設けられる少なくとも一対の電極２６ａ、２６ｂを有してなる駆動部２８と、この駆動部２８上に設けられ、駆動部２８の圧電／電歪層２７を構成する材料より硬度が小さな材料からなる変位伝達部３０とを備え、駆動部２８と変位伝達部３０との間に、特定の硬度の材料、好ましくは変位伝達部３０を構成する材料より硬度が大きな材料、より好ましくは、駆動部２８の圧電／電歪層２７を構成する材料より硬度が小さく、変位伝達部３０を構成する材料より硬度が大きな材料からなる中間層２９を設けることを特徴とするものである。
【００２１】本発明の圧電／電歪膜型素子１０は、これにより、駆動部２８を長時間に亘り高速で駆動させた場合であっても、変位伝達部３０の存在によりもたらされる圧電／電歪層２７の内部応力の変化が抑えられ、圧電／電歪層２７の分極状態が変化したり、圧電／電歪層２７にマイクロクラックが発生したりする現象を大幅に改善することができる。従って、本発明の圧電／電歪膜型素子によれば、所望の屈曲変位量を長期間に亘って維持することができる。加えて、本発明の圧電／電歪膜型素子は、上記特定範囲の硬度とした中間層を設けるため、中間層を設けない従来の圧電／電歪膜型素子と、ほぼ同等の初期屈曲変位量を維持することができる。
【００２２】なお、本発明者によると、特定の硬度の中間層２９を設けることで、圧電／電歪層２７に与える内部応力変化を大幅に低減できるのは、当該中間層２９の存在で、駆動部２８の動作に対する変位伝達部３０の追従性が高まり、変位伝達部３０の動作が駆動部２８の動作と常に同期するためと考えられる。以下、本発明の圧電／電歪膜型素子について各構成要素毎に具体的に説明する。
【００２３】図１、２等に示すように、本発明における振動部２０は、セラミックスの薄板からなるものであり、本発明における固定部２２は、振動部２０を支持するセラミックス部材である。また、固定部２２と振動部２０とは、通常、一体化した構造を有しており、薄板状の振動部２０は、駆動部２８が設けられる位置以外で固定部２２と固着しており、通常、振動部２０の下方に、駆動部２８が設けられる位置に対応して空所１４が設けられる。
【００２４】本発明において振動部２０及び固定部２２は、例えば、径の小さな貫通孔１８を有する基板層１２Ａと、空所１４に対応する貫通孔を有するスペーサ層１２Ｂと、振動部２０に対応する厚さを有する薄板層１２Ｃとを順に積層、一体化して作製することができる。この際、基板層１２Ａは、補強用基板として機能する他、基板層１２Ａの下の面に電極２６ａ及び２６ｂに通じる配線を設けることにより、配線用の基板として機能させることもできる。また、振動部２０及び固定部２２を構成するこれら各層１２Ａ〜１２Ｃは、各層同時に焼成一体化してもよいし、各層を順次積層した時点で個々に焼成一体化してもよいし、各層個別に焼成した後、積層一体化してもよい。
【００２５】また、本発明においてスペーサ層１２Ｂは、その厚さについて特に制限はなく、例えば、空所１４の利用目的に応じてその厚さを決定することができる。もっとも、駆動部２８が機能する上で必要以上の厚さを有しないことが好ましく、例えば、図１、２に示すような薄いもの、より具体的には、駆動部の２８変位量に相当する厚さのものが好ましい。
【００２６】このような構成により、振動部２０の撓みが、薄いスペーサ層１２Ｂと接合する基板層１２Ａによって制限され易くなり、意図しない外力の印可に対して、薄い振動部２０の破壊を防止することができる。なお、基板層１２Ａによる撓みの制限効果を利用して、駆動部２８の変位を特定値に安定させることもできる。
【００２７】また、スペーサ層１２Ｂを薄くすることで、振動部２０と固定部２２とからなる基体全体の厚さが低減し、曲げ剛性を小さくすることができるため、この基体を介して圧電／電歪膜型素子を別体に固着した際に、基体の反り等が矯正され固着の信頼性を向上することができる。
【００２８】加えて、スペーサ層１２Ｂを薄くすることで、固定部２２の作製に要する原料を少なくできるため、圧電／電歪膜型素子の製造コストを低減することもできる。
【００２９】このような観点から、本発明においてスペーサ層１２Ｂは、３〜５０μｍの厚さのものが好ましく、３〜２０μｍの厚さのものが特に好ましい。一方、基板層１２Ａは、スペーサ層１２Ｂを薄いもので構成させることに対応して振動部２０及び固定部２２からなる基体全体の機械的強度を確保できる厚さで設けることが好ましい。具体的には、基板層１２Ａは、５０μｍ以上の厚さのものが好ましく、８０〜３００μｍの厚さのものがより好ましい。
【００３０】また、振動部２０の駆動部２８を設ける面の形状としては、特に矩形形状に限られるものではなく、円形でも構わず、三角形等の四角形以外の多角形でも構わない。
【００３１】本発明における振動部２０及び固定部２２は、セラミックスからなるものであればよいが、振動部２０上に積層した圧電／電歪層２７又は電極２６ａ、２６ｂ等の加熱処理の際に変質しない耐熱性及び化学的安定性に優れる材料で構成することが好ましい。また、振動部２０又は固定部２２は、当該振動部２０上に形成される下部電極２６ｂに通じる配線の電気的な分離を行うため、電気絶縁材料であることが好ましい。
【００３２】具体的には、例えば、安定化された酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル、ムライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、及びガラスよりなる群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。中でも、機械的強度が大きく、靭性に優れるため、構造上薄く振動が負荷される振動部２０の耐久性を向上させることができ、しかも、化学的安定性が高く、圧電／電歪層２７や電極２６ａ、２６ｂと反応性が極めて小さい点で、安定化された酸化ジルコニウムを含むものが好ましい。
【００３３】また、安定化された酸化ジルコニウムとしては、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム又は希土類金属の酸化物等の安定化剤を含有するものを挙げることができる。また、これら安定化剤の添加量は、酸化イットリウムや酸化イッテルビウムの場合にあっては、１〜３０モル％が好ましく、１．５〜１０モル％がより好ましい。また、酸化セリウムの場合にあっては、６〜５０モル％が好ましく、８〜２０モル％がより好ましい。また、酸化カルシウムや酸化マグネシウムの場合にあっては、５〜４０モル％が好ましく、５〜２０モル％がより好ましい。
【００３４】また、これら安定化剤の中でも特に酸化イットリウムを添加したものが好ましく、その場合の添加量としては、２．０〜６．０モル％がより好ましい。また、更に酸化アルミニウムを、０．１〜５．０モル％含有するものが特に好ましい。
【００３５】また、振動部２０又は固定部２２は、上記セラミックスの他、焼結助剤として用いられる粘土等に含まれる酸化珪素、酸化ホウ素等の成分を含有するものであってもよい。但し、これらの成分が過剰に含まれると、焼成時に、これらの成分が圧電／電歪層２７を構成する材料と反応して、圧電／電歪層２７の特定の組成を維持することが困難となり、圧電／電歪特性を低下する原因となる。従って、本発明における振動部２０又は固定部２２では、粘土等に含まれる酸化珪素、酸化ホウ素等は、振動部２０又は固定部２２中、２０質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましい。
【００３６】また、振動部２０及び固定部２２を構成するセラミックスは、当該振動部２０の機械的強度を高めるため、結晶粒の平均粒径が、０．０５〜２．０μｍであることが好ましく、０．１〜１．０μｍであることがより好ましい。
【００３７】次に、図１、２に示すように、本発明における駆動部２８は、振動部２０上に設けられ、圧電／電歪層２７、及びこの圧電／電歪層２７に接して設けられる少なくとも一対の電極２６ａ、２６ｂを有するものである。
【００３８】本発明における電極２６ａ、２６ｂとしては、例えば、図１に示すような、圧電／電歪層２７の上面と下面に一対の平膜上の電極２６ａ、２６ｂを積層したものを挙げることができる。
【００３９】但し、図５及び図６に示すように、圧電／電歪層２７の上面に、一対の櫛形電極２６ｃ、２６ｄを形成したもの、或いは図７に示すように、圧電／電歪層２７の下面に、一対の櫛形電極２６ｃ、２６ｄを形成したものであってもよい。
【００４０】更には、図８に示すように、圧電／電歪層２７の下面に単一の平膜状の電極２６ｅを形成し、圧電／電歪層２７の上面に、複数の帯状の電極２６ｆを形成したもの、或いは図９に示すように、圧電／電歪層に櫛型の一対の電極２６ｃ、２６ｄを埋め込んで、電界方向で、複数に区分けされた圧電／電歪層２７ａ〜２７ｆの各部間に、各電極２６ｃ、２６ｄが交互に配設されているものでもよい。
【００４１】また、図１０に示すように、本発明における駆動部２８は、圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄが複数ある多層構造のものでもよく、この場合には、各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄ間に、各電極２５ａ〜２５ｅを交互に挟持させた構造のものが好ましい。
【００４２】なお、図５〜図８に示す駆動部２８とすると、消費電力を低く抑えることができるという利点があり、図９に示す駆動部２８とすると、歪み、発生力の大きな電界方向の逆圧電効果を効果的に利用できる構造であることから、大変位の発生に有利になる。
【００４３】本発明において、図１等に示す電極２６ａ、２６ｂの厚さは、用途に応じて適当な厚さとすればよいが、過剰に厚いと電極が緩和層として作用し、屈曲変位が小さくなり易いため、１５μｍ以下の厚さであることが好ましく、５μｍ以下の厚さであることがより好ましい。
【００４４】また、電極２６ａ、２６ｂの材料としては、室温で固体であり、電極と基体及び／又は圧電／電歪層とを焼成一体化する際の高温酸化雰囲気に耐えられ、導電性に優れた材料で構成されていることが好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム、チタン、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、金、若しくは鉛等の金属単体、又はこれらの合金を挙げることができる。
【００４５】また、本発明においては、電極２６ａ、２６ｂ中に、これらの金属に加え、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、又は酸化チタニウムの少なくとも１種を微量含有するものが好ましい。
【００４６】また、電極２６ａ、２６ｂの材料は、圧電／電歪層２７の形成方法を考慮することが好ましい。例えば、図１、２に示す圧電／電歪膜型素子１０において、圧電／電歪層２７の加熱処理の際に、既に振動部２０上に形成され、振動部２０及び圧電／電歪層２７に接して設けられる下部電極２６ｂは、その圧電／電歪層２７の加熱処理温度においても変化しない白金族の単体、白金族の単体と金及び／又は銀との合金、白金族同士の合金、或いは白金族の異なる２種以上の金属、金及び／又は銀との合金等の高融点金属で構成されているものが好ましい。
【００４７】また、図１０に示すような多層構造の駆動部２８を有する圧電／電歪膜型素子１１においても、各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄの加熱処理の際に既に形成され、最下層に位置する電極２５ｅ、及び各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄ間に設けられる電極２５ｂ〜２５ｄは、上記高融点金属で構成されているものが好ましい。
【００４８】一方、図１、２に示す圧電／電歪膜型素子１０において、圧電／電歪層２７を加熱処理した後に、当該圧電／電歪層２７上に形成される上部電極２６ａ、或いは図１０に示す圧電／電歪膜型素子１１において、各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄを加熱処理した後に形成される最上層の電極２５ａにあっては、低温で電極形成を行うことができるので、上記高融点金属の他、アルミニウム、金、銀等の低融点金属で構成してもよい。
【００４９】なお、電極を形成する方法としては、例えば、イオンビーム、スパッタリング、真空蒸着、ＰＶＤ、イオンプレーティング、ＣＶＤ、メッキ、スクリーン印刷、スプレー、又はディッピング等を挙げることができる。
【００５０】本発明において、図１等に示す圧電／電歪層２７の材料としては、圧電若しくは電歪効果等の電界誘起歪みを起こす材料であればよく、結晶質でも非晶質でもよい。また、圧電／電歪層２７の材料は、半導体でもセラミックスでもよく、更にセラミックスは強誘電体セラミックス、又は反強誘電体セラミックスの何れでもよい。
【００５１】但し、高い電気機械結合係数と圧電定数を有し、圧電／電歪膜の焼結時におけるセラミックス基体との反応性が小さく、安定した組成のものが得られる点で、ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ジルコン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、コバルトニオブ酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、及びタンタル酸ストロンチウムビスマスからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有するセラミックスが好ましく、中でも、ジルコン酸チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛を主成分とする材料、又はチタン酸ナトリウムビスマスを主成分とする材料が好ましい。
【００５２】また、これらセラミックスに、ランタン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タングステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチモン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマス、及びスズからなる群より選ばれる少なくとも１種の酸化物からなる微量成分を含有する材料でもよい。例えば、主成分であるジルコン酸チタン酸鉛、及びマグネシウムニオブ酸鉛に、ランタンやストロンチウムといった微量成分を含有させることにより、坑電界や圧電特性を調整可能となる等の利点を得られる場合がある。
【００５３】本発明において、図１等に示す圧電／電歪層２７の厚さは、圧電／電歪膜型素子１０の機械的強度、及び所望の屈曲変位の確保という点から、振動部２０の厚さとほぼ同等の厚さとすることが好ましい。具体的には、振動部２０との厚さの比（振動部／圧電/電歪層）が、０．１〜３０であることが好ましく、０．３〜１０であることがより好ましく、０．５〜５であることが特に好ましい。
【００５４】振動部２０との厚さの比（振動部／圧電/電歪層）が、この範囲であれば、振動部２０上に圧電／電歪材料を塗布した後、加熱処理して圧電／電歪層２７を形成する際に、圧電／電歪層２７の焼成収縮に振動部２０が追従し易く、剥離を生じることなく、緻密で振動に対する耐性の大きな圧電／電歪層２７にすることができる。
【００５５】もっとも、圧電／電歪層２７の厚さにあっても、圧電／電歪膜型素子１０の小型化等を可能とするためには、その厚さが５〜１００μｍであることが好ましく、５〜５０μｍであることがより好ましく、５〜３０μｍであることが特に好ましい。
【００５６】また、図１０に示す圧電／電歪膜型素子１１の場合には、各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄを薄膜化することで、アスペクト比を高くすることができるため、各圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄの厚さを、３０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５７】更には、複数の圧電／電歪層２７ａ〜２７ｄを下層から順に徐々に薄くして形成することが好ましく、例えば、下からｎ番目の圧電／電歪層の厚さｔnが、ｔn≦ｔn-1×０．９５を満たすように形成することが好ましい。圧電／電歪層の歪み量は、同じ駆動電圧では、圧電／電歪層の厚さが薄い程大きいため、上部に形成される圧電／電歪層が、下部に形成される圧電／電歪層より大きく歪むようにすることで、曲げ効率を高め、屈曲変位をより有効に発現することができる。
【００５８】本発明において、図１等に示す圧電／電歪膜型素子１０の圧電／電歪層２７は、例えば、前述した圧電／電歪層２７を構成する材料に対応するセラミックス化原料等の圧電／電歪材料を、振動部２０上、又は下部電極２６ｂ上に積層した後、所定温度で熱処理することにより得ることができる。また、図１０に示す圧電／電歪膜型素子１１の圧電／電歪層２７は、振動部２０上若しくは各電極２５ｂ〜２６ｅ上に、圧電／電歪材料を積層する毎に、又は振動部２０上若しくは各電極２５ｂ〜２６ｅ上に圧電／電歪材料を総て積層した後、所定温度で熱処理することにより得ることができる。
【００５９】また、圧電／電歪材料は、例えば、酸化物混合法、共沈法、又はアルコキシド法等により調製することができる。
【００６０】また、圧電／電歪材料を塗布する方法としては、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、若しくは電気泳動法等の各種厚膜形成法、又はイオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、若しくはめっき等の各種薄膜形成法を挙げることができる。中でも、良好な圧電／電歪特性を有する圧電／電歪層２７が得られる点で、スクリーン印刷法、ディッピング法、塗布法、又は電気泳動法等の厚膜形成法が好ましい。
【００６１】また、圧電／電歪材料を塗布した後の加熱処理は、１０００〜１４００℃の温度で行えばよい。また、この加熱処理の際には、圧電／電歪材料における各成分の揮発を防いで、所望の組成のセラミックスとするために、圧電／電歪材料と同組成の雰囲気制御材料を共存させて行うことが好ましい。
【００６２】次に、図１等に示す本発明における変位伝達部３０は、駆動部２８上に設けられ、駆動部２８からの振動を平準化して外部に伝達する部材であり、駆動部２８に対する拘束を低減するために、駆動部２８（特に上面を構成する部分）の材料より硬度の小さな材料からなる。
【００６３】また、当該変位伝達部３０は、駆動部２８に対する拘束を小さくする観点から、できるだけ硬度の小さな材料からなるものが好ましく、少なくとも、後述する中間層２９よりも硬度の小さなものが好ましい。具体的には、例えば、エポキシ系、アクリル系、シリコーン系、又はポリオレフィン系の有機樹脂を主成分とする材料からなるものを挙げることができる。
【００６４】なお、本発明においては、後述する中間層２９を設けることで、基本的に、変位伝達部３０の駆動部２８に対する追従性が確保されるため、変位伝達部３０を従来と同等又はそれ以上に硬度の小さなもので構成することができる。
【００６５】本発明において変位伝達部３０は、駆動部２８からの振動を平準化して外部に伝達するためには、駆動部２８の主要駆動部分（電極が配設されている領域に対応する部分をいう。）より広い範囲で設けることが好ましい。
【００６６】また、図１１に示すように、フィルム状のもの等、比較的薄い形状のもので変位伝達部３０を構成させる場合には、駆動部２８の外表面全体を覆って変位伝達部３０を設けてもよく、更に、駆動部２８の外表面全体、及び振動部２０の駆動部２８を設けた面の一部又は全体を覆って変位伝達部３０を設けてもよい。
【００６７】更に、図１２に示すように、本発明における変位伝達部３０は、同一材料、又はそれぞれ硬さが異なる２種以上の材料からなる複数の層３０ａ、３０ｂで構成されるものであってもよい。
【００６８】また、変位伝達部３０を設ける方法としては、例えば、樹脂フィルムを接着剤により接着する方法；変位伝達部材の材料を主成分とする溶液、ペースト又はスラリーを印刷法等で塗布する方法、又は加熱により樹脂フィルムを接着する方法等を挙げることができる。中でも、操作が簡易な点で、加熱により樹脂フィルムを接着する方法が好ましい。
【００６９】次に、本発明における中間層７３は、駆動部２８と変位伝達部３０との間に設けられるものである。但し、本発明における中間層７３は、駆動部の振動に対する追従性を高めるために、変位伝達部３０を構成する材料より硬度が大きな材料からなるものが好ましく、駆動部に対する拘束をより小さくしながら、駆動部の振動に対する追従性を高めるために、駆動部２８の圧電／電歪層２７を構成する材料より硬度が小さく、変位伝達部３０を構成する材料より硬度が大きな材料からなるものが好ましい。
【００７０】また、本発明における中間層２９は、上記の点から、その構成材料のビッカース深さが、圧電／電歪層を構成する材料の同ビッカース深さに対して、１〜５倍である材料からなるものが好ましく、圧電／電歪層を構成する材料の同ビッカース深さより大きく、圧電／電歪層を構成する材料の同ビッカース深さに対して５倍以下である材料からなるものがより好ましい。
【００７１】例えば、変位伝達部を構成する材料が、アクリル樹脂、又はポリエチレン等の有機樹脂であり、駆動部の圧電／電歪層を構成する材料が、ジルコン酸チタン酸鉛、マグネシウムニオブ酸鉛等のセラミックスである場合には、中間層の硬度が、ビッカース深さで、０．３〜１．４μｍのものが好ましく、０．７〜１．１μｍのものがより好ましい。
【００７２】本発明において、このような中間層２９を構成する材料としては、駆動部２８の振動に対して変位伝達部３０を直ちに応答させることができ、しかも中間層２９の薄層化により駆動部２８に対する拘束をより小さくできる点で、例えば、高分子化合物からなるマトリックスと無機粒子とを有するハイブリッド材料が好ましい。
【００７３】また、当該ハイブリッド材料のマトリックスとしては、例えば、アクリル樹脂等のビニル重合体、エポキシ樹脂やポリウレタン等の付加重合体、ポリエステル、若しくはポリカーボネート等の縮合重合体、及び有機ケイ素化合物の重合体であるシロキサンポリマーからなる群より選ばれる少なくとも１種の高分子化合物を主成分とするものを挙げることができる。中でも、中間層２９の薄層化により駆動部に対する拘束を非常に小さくできるとともに、耐熱性、耐水性、耐薬品性、及び撥水性等の点でも優れることからシロキサンポリマーが好ましい。
【００７４】ここで、本明細書中、「シロキサンポリマー」とは、主鎖にシロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）を持つポリマーをいい、その一部に、メチル基、エチル基、若しくはプロピル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、ビニル基等のアルケニル基、又はβ−メトキシエトキシ基、アセチル基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−クロロプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、γ−アミノプロピル基、トリフルオロメチル基、若しくはフッ素置換アルキル基等の置換アルキル基等の各種有機基を有するものを含む。
【００７５】本発明においては、上記各種有機基を有するシロキサンポリマーの中でも、耐熱性、耐水性、耐薬品性、及び撥水性等の点から、フッ素置換アルキル基を有するシロキサンポリマーを主成分とするものが好ましい。
【００７６】また、当該フッ素置換アルキル基を含有するシロキサンポリマーとしては、下記式（１）〜（３）で表される構成単位を有するものが好ましい。
【００７７】
【化１】
2004200382.tif 000003
【００７８】
【化２】
2004200382.tif 000004
【００７９】
【化３】
2004200382.tif 000005
【００８０】上記式（１）〜（３）中、Ｒ1は炭素数１〜１６のフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキル基を示し、Ｒ2は炭素数１〜１６のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基、アルケニル基、またはアルコキシ基、水素原子あるいはハロゲン原子を示す。また、ａは１〜１２の整数、ｂは０〜２４の整数、ｃは０〜２４の整数を示し、ｂ＋ｃは２ａである。
【００８１】他方、当該ハイブリッド材料に含有する無機粒子としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＣａＦ2、ＮａＦ、ＮａＡｌＦ5、ＭｇＦ、及びＳｉＯ2からなる群から選ばれる少なくとも１種を挙げることができ、中でも、ＳｉＯ2を主成分とするものが好ましく、ＳｉＯ2を主成分とし、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、ＺｎＯ、及びＷＯ3からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有するものがより好ましい。なお、ＳｉＯ2とシリカ以外の無機酸化物のモル比（シリカ以外の無機酸化物／ＳｉＯ2）は、０.０００１〜１．０の範囲であることが好ましい。
【００８２】当該無機粒子の粒径は、中間層の振動伝達性や、変位伝達部における駆動部の振動に対する応答性に影響するため、これら特性の最適化の観点から、平均粒径が５ｎｍ〜１μｍのものが好ましく、平均粒径が１０ｎｍ〜２００ｎｍのものがより好ましい。
【００８３】また、当該無機粒子としては、２峰性の粒度分布を有するものとしてもよい。このような無機粒子を含有する中間層とすると、大粒径の無機粒子間の空隙を、小粒径の無機粒子で充填して中間層中の無機粒子の体積分率を上げることができ中間層の硬度をより高くすることができ、中間層のよりいっそうの薄膜化が可能となる。
【００８４】２峰性の粒度分布を有する無機粒子としては、大粒径の無機粒子間の空隙に小粒径の無機粒子を効果的に充填できる点で、２つのピークの間に存在する変曲点に対応する粒径より大きな大粒径無機粒子の平均粒径（Ｃ）と、変曲点の粒径より小さな小粒径無機粒子の平均粒径（Ｄ）との比（Ｄ／Ｃ）が、０．０５〜０．７のものが好ましく、０．１〜０．５のものがより好ましい。また、当該２峰性の粒度分布を有する無機粒子は、同様の点で大粒径無機粒子の質量（Ｅ）と小粒径無機粒子の質量（Ｆ）との比（Ｆ／Ｅ）が、０．０５〜０．７のものが好ましく、０．１〜０．５のものがより好ましい。
【００８５】本発明において用いられるハイブリッド材料は、上記各種高分子化合物からなるマトリックスと、上記各種無機粒子を組み合わせたものが可能であるが、中でも、ポリシロキサンポリマーを主成分とするマトリックスと、シリカを主成分とする無機粒子からなるハイブリッド材料が好ましく、フッ素置換アルキル基を有するポリシロキサンポリマーを主成分とするマトリックスと、シリカを主成分としＡｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、Ｓｂ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ5、ＭｏＯ3、ＺｎＯ、及びＷＯ3からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する無機粒子からなるハイブリッド材料が特に好ましい。
【００８６】当該ハイブリッド材料で中間層２９を構成すると、耐熱性、耐水性、耐薬品性、及び撥水性等の点で優れるとともに、駆動部や変位伝達部との密着性にも優れ、かつ薄層化により駆動部に対する拘束も低減することができる。
【００８７】本発明における中間層２９は、変位伝達部への振動伝達性に及ぼす影響を抑えながら駆動部に対する迅速な応答性を得るために、上記硬度以外に層の厚さについても考慮することが好ましい。具体的には、中間層２９の厚さが０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．１〜５μｍであることがより好ましく、０．１〜２μｍであることが特に好ましい。中間層の厚さが、この範囲であれば、駆動部２８に対する拘束が小さく、駆動部２８の屈曲変位量を殆ど低下させることなく、変位伝達部の駆動部に対する応答性を高めることができる。
【００８８】また、中間層２９の厚さは、同様の点から、振動部２０及び駆動部２８の合計厚さに対して１／１５以下であることが好ましく、１／２０以下であることがより好ましく、１／３０以下であることが特に好ましい。
【００８９】図１に示すように、本発明における中間層２９は、少なくとも、駆動部２８及び変位伝達部３０の対向する両面において、相互に対応する部分を含んで設けられていればよい。但し、圧電／電歪膜型素子の耐熱性、耐水性、耐薬品性、及び撥水性等を向上させるには、更に駆動部２８の外表面全体を覆って中間層２９を設けてもよく、図２に示すように、更に、駆動部２８の外表面全体、及び振動部２０の駆動部を設けた面全体を覆って中間層２９を設けることが耐熱性、耐水性、耐薬品性、及び撥水性等をより向上させることができる他、圧電／電歪膜型素子の製造工程が簡易となり、駆動部２８や変位伝達部３０の形状や大きさのばらつきにも柔軟に対応できる点で好ましい。
【００９０】なお、図２に示すように、当該中間層２９を、駆動部２８及び変位伝達部３０の対向する両面において相互に対応する部分以外にも設ける場合には、当該駆動部２８及び変位伝達部３０の対向する両面において相互に対応する部分以外に存する中間層２９の厚さは、前述した好適な中間層２９の厚さより厚くしたりより薄くしたりすることができる。
【００９１】本発明における中間層２９の形成方法としては、例えば、無機粒子と、所望の重合性オリゴマーとを分散液中に混合した塗布液を圧電／電歪層２７に塗布した後、乾燥する方法を挙げることができる。この方法によれば、中間層２９の形成に伴う乾燥工程において、中間層２９の収縮が小さく、中間層２９や駆動部２８等のクラックの発生を抑制できる。
【００９２】本発明においては、当初から、前述したハイブリッド材料中のマトリックスを構成する高分子化合物を分散液中に混合した塗布液を用いることも可能であるが、緻密で均一な中間層を形成するためには、所望の高分子化合物に対応する重合性オリゴマーを分散液中に混合したものが好ましい。
【００９３】また、当該塗布液に用いる分散媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、又はアセトン等の極性分散媒が均一な分散液が得られやすい点で好ましい。
【００９４】また、当該分散媒中に混合する無機粒子としては、前述した成分、粒径、粒度分布のものを用いればよい。また、本発明においてマトリックスを形成するために用いられる重合性オリゴマーとしては、前述したアクリル樹脂等のビニル重合体、エポキシ樹脂やポリウレタン等の付加重合体、ポリエステル、ポリカーボネート等の縮合重合体、又は有機ケイ素化合物の重合体であるポリシロキサンポリマーに対応する重合性オリゴマーを挙げることができる。
【００９５】また、フッ素置換アルキル基を有するポリシロキサンポリマーに対応する重合性モノマー又は重合性オリゴマーとしては、下記式（４）又は（５）で表されるフルオロアルキル基を有する含フッ素シリコーン系化合物を挙げることができる。
【００９６】
【化４】
2004200382.tif 000006
【００９７】
【化５】
2004200382.tif 000007
【００９８】上記式（４）、式（５）中、Ｒ1は炭素数１〜１６（好ましくは３〜１２）のフルオロアルキル基又はパーフルオロアルキル基を示し、Ｒ2〜Ｒ7は炭素数１〜１６（好ましくは１〜４）のアルキル基、炭素数１〜６（好ましくは１〜４）のハロゲン化アルキル基、炭素数６〜１２（好ましくは６〜１０）のアリール基、炭素数７〜１４（好ましくは７〜１２）のアルキルアリール基、アリールアルキル基、炭素数２〜８（好ましくは２〜６）のアルケニル基、炭素数１〜６（好ましくは１〜３）のアルコキシ基、水素原子、又はハロゲン原子を示す。また、ａは１〜１２の整数、ｂは０〜２４の整数、ｃは０〜２４の整数を示し、ｂ＋ｃは２ａである。
【００９９】具体的には、ヘプタデカフルオロデシルメチルジメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、又はメトキシジシラン化合物等を挙げることができる。
【０１００】なお、上記重合性オリゴマーは、後述する乾燥工程で、脱水若しくは脱アルコール反応等で縮重合し、中間層のマトリックスを構成する所望の高分子化合物となる。
【０１０１】本発明において、重合性オリゴマーと無機粒子の配合比率は、各成分の種類に応じて適切な範囲とすることが好ましい。例えば、重合性オリゴマーとして、フッ素置換アルキル基を有するポリシロキサンポリマーに対応する重合性モノマーを用いる場合には、重合性オリゴマー１００重量部に対し、無機粒子が０．１〜３００重量部の割合となるように塗布液中に含有させることが好ましく、１〜１００重量部の割合となるように塗布液中に含有させることがより好ましい。
【０１０２】本発明において、塗布液を圧電／電歪層２７に塗布する方法としては、ディッピング法、スプレー法、又はスピンコート法等のコート方法を挙げることができるが、中間層の均一化、薄層化が容易である点で、スピンコート法が好ましい。
【０１０３】また、均一な中間層２９を設けるには、溶液粘度が１０００ｃＰ以下の塗布液を用いることが好ましく、溶液粘度が３００ｃＰ以下の塗布液を用いることがより好ましく、溶液粘度が５０ｃＰ以下の塗布液を用いることが特に好ましい。
【０１０４】また、当該中間層２９を、振動部２０及び駆動部２８の合計厚さに対して１／１５以下の厚さ、より好ましくは１／３０以下の厚さで設けるには、上記スピンコート法で、塗布液を滴下直後、回転速度を１５００ｒｐｍ以上として行うことが好ましい。なお、ディッピング法により、上記コーティング剤を圧電／電歪層全体に塗布する場合でも、圧縮空気を吹付ける工程を行うことで上記厚さの中間層２９を設けることはできるが、容易に薄くて均一な層を形成することができる点で、スピンコート法により形成することが好ましい。
【０１０５】本発明においては、上記塗布液を塗布した後、乾燥により中間層２９を形成するが、その乾燥は、塗布液の組成に応じて適切な条件を選択することが好ましい。例えば、塗布液中に、前述したマトリックスの構成材料であるアクリル樹脂等のビニル重合体、エポキシ樹脂やポリウレタン等の付加重合体、ポリエステル、又はポリカーボネート等の縮合重合体に対応する重合性オリゴマーを混合する場合であれば、上記塗布液を塗布した後に、室温で放置して乾燥を行えばよい。
【０１０６】一方、塗布液中に、前述したマトリックスの構成材料であるポリシロキサンポリマーに対応する重合性オリゴマーを混合する場合であれば、上記塗布液を塗布した後には、室温で１０分以上放置して溶剤の大部分を除去した後、６００℃／ｈｒ以下の速度で、所望の温度まで雰囲気温度を上昇させて加熱による乾燥を行うことが好ましい。
【０１０７】塗布後直ちに加熱して乾燥したり、急速に温度を上昇させて乾燥すると、塗布液中の溶剤の急速な蒸発により、塗布液が急速に収縮し、中間層中にクラックが発生したり、電圧／電歪層との界面に剥離を生ずることがある。
【０１０８】また、当該加熱による乾燥は、６０〜１２０℃で行うことが好ましく、１００〜１２０℃で行うことがより好ましい。１２０℃を超える温度で乾燥すると、上記室温放置の理由と同様に塗布液中の溶剤の急速な蒸発により、塗布液が急速に収縮し、中間層中にクラックが発生したり、電圧／電歪層との界面に剥離を生ずることがある。一方、上記加熱温度より低い温度で乾燥すると、有機溶剤とともに、これに溶存する水分の除去が不充分となる。
【０１０９】ポリシロキサンポリマーに対応する重合オリゴマーを混合した塗布液を塗布した場合には、更に、上記乾燥後、連続して又は別工程で、より高温の加熱による硬化処理を行うことが好ましい。具体的には、７００℃以下の温度で加熱することが好ましく、６００℃以下の温度で加熱することがより好ましく、５００℃未満の温度で加熱することが更に好ましく、４５０℃未満の温度で加熱することが特に好ましい。
【０１１０】当該加熱による硬化処理の温度が、上記温度範囲を超えると、中間層中のＳｉ等の成分が圧電／電歪層を構成する材料と反応して、圧電／電歪層の性能を低下させ、場合によっては圧電／電歪層に欠陥を生じさせるため、絶縁破壊、機械的破壊等を生じることがある。また、中間層中の有機成分の分解が起こり、中間層にクラックを生じることがある。
【０１１１】なお、本発明においては塗布液中の重合性オリゴマーと無機粒子の構成比等を調製することにより、又は硬化処理の際に加熱温度を調整して、シロキサン結合（−Ｓｉ−Ｏ−）等の結合強度を変化させることにより、硬度等の機械的特性（無機粒子の構成比が大きい程、又は硬化処理の際の温度を高くするほど、硬度が上昇する。）、及び撥水性等の化学的特性を最適化することができる。
【０１１２】以上、本発明の圧電／電歪膜型素子について説明したが、本発明の圧電／電歪膜型素子は、その変位動作を利用して、例えば、表示素子や、光スイッチとして用いることができる。具体的には、例えば、図１３に示すように、変位伝達部３０（３０ａ、３０ｂ）を、光路変更手段（図示せず）や光反射手段（図示せず）を含んで構成させ、かつ当該変位伝達部３０（３０ａ）を光導波板２００に近接する位置で配設する。そして、電気信号に応じて駆動部２８を動作させることで光反射作用等を有する変位伝達部３０（３０ａ）を、光導波板に接触・離隔させることで、所望の表示や光路の切り替えを行うことができる（図中に、光を１８０で示す。）。なお、具体的な内容については、特開平１０−７８５４９号公報に記載されているので参考までにここに引用する。また、本発明においては、このような素子において、所定の中間層を設けることで、変位伝達部を駆動部の屈曲変位に的確に追従させて動作させることができるためより高速の応答が可能となる。
【０１１３】
【実施例】以下、本発明を、実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。なお、各実施例、及び比較例についての評価は以下のようにして行った。
【０１１４】
（評価方法）
（１）屈曲変位
実施例及び比較例で得られた圧電／電歪膜型素子に、室温下、３ｋＶ／ｍｍの電界を印加した際の変位量をレーザードップラー振動計により測定した。数値は、複数の駆動部で得られた数値の平均値で示した。
【０１１５】
（２）ビッカース深さ
実施例及び比較例で得られた圧電／電歪膜型素子の、中間層、圧電／電歪層、電極及び基体について、微小硬度計圧子を用いて以下の条件で押込み深さを測定した。
【０１１６】
▲１▼  装置：島津ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２０１
▲２▼  圧子：対面角１３６°のビッカース形状を有するダイヤモンド製の圧子
▲３▼  試験モード：負荷−除荷試験（荷重を一定速度で増加させていき、一時保持後、一定速度で荷重を減らしていく試験）
▲４▼  押込み荷重：１ｇｆ
▲５▼  押込み速度：０．１４５ｇｆ／ｓｅｃ
▲６▼  荷重保持時間：１０ｓｅｃ
▲７▼  その他：被検対象物（電極、圧電／電歪層、及び基体）が、微小である、或いは曲面又は凹凸部を有する等の理由でビッカース圧子を適切な条件で押込めない場合には、ビッカース圧子を適切な条件で押込める形状の同材料を被検対象物として測定する。
【０１１７】
（３）無機粒子の平均粒径、及び粒度分布
実施例及び比較例で用いた無機粒子を、イソプロパノールに分散させた状態で、大塚電子（株）社製、ダイナミック光散乱光度計ＤＳＬ７０００を用いて、動的光散乱法により測定した。
【０１１８】
（実施例１）
まず、Ｙ2Ｏ3で安定化されたＺｒＯ2からなり、大きさが６０ｍｍ×６０ｍｍで、直径１００μｍの小さな貫通孔を１．５ｍｍピッチで有する、厚さ１５０μｍの基板層を作製した。また、同材料からなり、大きさが６０ｍｍ×６０ｍｍで、１．０ｍｍ×１．０ｍｍの空所を１．５ｍｍピッチで有する厚さ１０μｍのスペーサ層と、同材料からなり、大きさが６０ｍｍ×６０ｍｍで、厚さが１０μｍの薄板層とを作製した。次いで、外延を揃えて、基板層、スペーサ層、薄板層の順に積層し、焼成一体化した（薄板層が、振動部に相当し、スペーサ層と基板層が固定部に相当する。）。
【０１１９】次いで、振動部上のスペーサ層の各空所に対応する位置に、それぞれ白金からなる下部電極（寸法：０．６×０．６ｍｍ、厚さ：３．０μｍ）をスクリーン印刷法により形成し、１３００℃、２時間の熱処理により振動部と一体化した。次いで、下部電極上に、ジルコン酸鉛とチタン酸鉛とマグネシウムニオブ酸鉛の３成分を主成分とする圧電材料を０．８×０．８ｍｍの範囲（下部電極を含むより広い範囲）で積層した後、圧電材料と同一組成の雰囲気制御材料を、容器内に共存させた状態で、１２７５℃、２時間熱処理して厚さ２０μｍの圧電層を設けた。次いで、圧電層の上に、金からなる上部電極を、スクリーン印刷法により、０．６×０．６ｍｍの範囲で厚さ０．２μｍで形成した後、６００℃で熱処理した。なお、以上の工程で、振動部上に１．５ｍｍの間隔で、３０×３０個（９００個／１基体）の駆動部が設けられた。
【０１２０】次いで、得られたものを試料台に固定し、非晶質シリカ粒子をイソプロピルアルコール中に分散したコロイダルシリカ（固形分濃度２０質量％）３０質量％と、イソプロピルアルコール及び水からなる混合分散媒中に、テトラエトキシシラン及びメチルエトキシシランの等モル混合物を重合性オリゴマー溶液全量中２０質量％含有させた重合性オリゴマー溶液７０質量％とを混合した塗付液（商品名：セラメートＣ−５１３、触媒化成工業（株）社製、粘度（２５℃）：２０ｃＰ以下、ｐＨ（２５℃）：３〜５、液比重：０．９〜１．０ｇ／ｍｌ）を、各駆動部及び基体の外表面全体にスピンコート法により塗布した。この際、試料台は、最初５００ｒｐｍで回転し、塗布液を滴下した直後、回転数を２０００ｒｐｍまで上昇させて３０秒間保持した後、回転を停止した。
【０１２１】回転停止後、塗布液を塗布したものを、室温で３０分放置し、その後、昇温速度２００℃／ｈで昇温して８０〜１２０℃の間で１時間温度を保持した後、連続的に３００℃まで昇温して、同温度で１時間硬化処理を行い厚さ約０．５μｍの中間層を形成した。
【０１２２】最後に、中間層上に、スクリーン印刷法により、変性エポキシオリゴマーを主成分とする塗布液を塗布した後、１３０℃、１時間で硬化して変位伝達部を形成し、圧電／電歪膜型素子を製造した。
【０１２３】得られた圧電／電歪膜型素子の各構成物のビッカース圧子押込み深さは、振動部が０．１８μｍ、圧電／電歪層が、０．２７μｍ、中間層が０．８７μｍであった。また、中間層の厚さは、０．５μｍであった。
【０１２４】
（比較例１）
コロイダルシリカと重合性オリゴマー溶液とを混合した塗布液を塗布して中間層を設けることなく、駆動部上に、変位伝達部を形成したこと以外は実施例１と同様にして圧電／電歪膜型素子を製造した。
【０１２５】
（評価）
図１４に示すように、所定の中間層を設けなかった比較例１の圧電／電歪膜型素子では、各駆動部の初期屈曲変位量の平均が、約２．０μｍであったものの、パルス数２億回程度で、屈曲変位量の平均が初期屈曲変位量の平均に対して、８０％程度まで低下し、その後もパルス数が大きくなるにしたがって低下し、パルス数２０億回で屈曲変位量の平均が初期の屈曲変位量の平均に対して、７０％程度まで低下した。
【０１２６】これに対して、中間層を設けた実施例１の圧電／電歪膜型素子では、初期屈曲変位量の平均が、約１．９μｍと比較例１の圧電／電歪膜型素子とほぼ同様であり、パルス数が多くなっても、屈曲変位の変化が殆ど無く、パルス数２０億回でも、屈曲変位量の平均が初期の屈曲変位量の平均に対して、９８％に維持されていた。
【０１２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、変位伝達部の配設による駆動部の初期屈曲変位量の低下を抑制しながら、長期間の継続的使用によっても初期屈曲変位量に対する屈曲変位量の低減が殆ど無い、耐久性に優れる圧電／電歪膜型素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態を示す一部断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す一部断面図である。
【図３】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図６】図５の一部上面図である。
【図７】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図８】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図１０】本発明の更に他の実施の形態について、固定部の一部、振動部、及び駆動部を示す一部断面図である。
【図１１】本発明の更に他の実施の形態を示す一部断面図である。
【図１２】本発明の更に他の実施の形態を示す一部断面図である。
【図１３】本発明の圧電／電歪膜型素子を適用した表示素子の一例を模式的に示す一部断面図である。
【図１４】本発明の実施例と比較例の圧電／電歪膜型素子について、パルス数に対する屈曲変位の変化率を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…圧電／電歪膜型素子、１１…圧電／電歪膜型素子、１２Ａ…基板層、１２Ｂ…スペサー層、１２Ｃ…薄板層、１４…空所、１８、４４…貫通孔、２０…振動部、２２…固定部、２５（２５ａ〜２５ｄ）…電極、２６（２６ａ〜２６ｆ）…電極、２７（２７ａ〜２７ｄ）…圧電／電歪層、２８…駆動部、２９…中間層、３０（３０ａ、３０ｂ）…変位伝達部、１８０…光、２００…光導波板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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