WO2015114849A1 - 圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器 - Google Patents

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末永　弘
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric vibration device, a portable terminal, an acoustic generator, an acoustic generation device, a piezoelectric element suitable for an electronic device, a piezoelectric vibration device including the piezoelectric element, a portable terminal, an acoustic generator, an acoustic generation device, and an electronic device. It is.
  • a laminated piezoelectric element is generally formed by laminating a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric layers, and an end portion of the internal electrode is led to a part of the side surface of the laminated body and electrically connected to a side electrode provided on the side surface. (See, for example, Patent Document 1).
  • this piezoelectric element is driven, a stress load is applied to the side surface located at the end of the laminated body because it expands and contracts in the laminating direction.
  • the internal electrode pattern 101 led to the side surface located at one end of the multilayer body and the side surface located at the other end portion of the multilayer body are derived. This is different from the pattern 102 of the internal electrode. Specifically, the internal electrode pattern 101 led to the side surface located at one end of the laminate occupies most of the region in the width direction, whereas the side surface located at the other end of the laminate. The internal electrode pattern 102 led to occupies an area of less than half of the width direction.
  • the stress applied to the side surface located at the other end of the laminate is partially different.
  • the stress is different between a portion where the end portion of the internal electrode is derived and a portion where the end portion of the internal electrode adjacent thereto is not derived.
  • the piezoelectric element has been required to increase the amount of displacement (larger flexural vibration).
  • delamination may generate
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, a piezoelectric element in which generation of delamination on a side surface located at an end portion of a laminate is suppressed, a piezoelectric vibration device including the piezoelectric element, a portable terminal, an acoustic generator, An object is to provide a sound generator and an electronic device.
  • the piezoelectric element of the present invention includes a laminated body in which a plurality of internal electrodes and a plurality of piezoelectric layers are laminated, a plurality of surface electrodes provided on at least one main surface of the laminated body, and a side surface of the laminated body.
  • a plurality of side electrodes that electrically connect the plurality of internal electrodes led to the side surface and the plurality of surface electrodes, wherein the plurality of internal electrodes include active regions and A first main electrode having a lead-out region to the side surface of the laminate, and a first sub-electrode provided at a distance from the lead-out region between the piezoelectric layers provided with the first main electrode; The first sub-electrode is connected to any one of the plurality of side-surface electrodes.
  • the piezoelectric vibration device of the present invention is characterized by having the above-described piezoelectric element and a vibration plate bonded to the other main surface of the laminate constituting the piezoelectric element.
  • a portable terminal of the present invention includes the above-described piezoelectric element, an electronic circuit, a display, and a casing, and the other main surface of the piezoelectric element is joined to the display or the casing. It is characterized by being a terminal.
  • An acoustic generator according to the present invention is provided on at least a part of the piezoelectric element, the diaphragm to which the piezoelectric element is attached, vibrated by the vibration of the piezoelectric element, and the outer peripheral portion of the diaphragm. And a support for supporting the diaphragm.
  • a sound generator of the present invention is characterized by comprising the above-described sound generator and a housing that houses the sound generator.
  • an electronic apparatus including the above-described acoustic generator, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It is an electronic device having a function of generating sound.
  • the piezoelectric element of the present invention it is possible to suppress the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the multilayer body by improving the adhesion strength between the side surface located at the end of the multilayer body and the side electrode. it can.
  • the piezoelectric vibration device portable terminal, acoustic generator, acoustic generator and electronic device of the present invention provided with the piezoelectric element, it is excellent in durability and can be driven stably for a long period of time.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view taken along line AA shown in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view taken along line BB shown in FIG. 6.
  • FIG. 9A is a schematic plan view showing a schematic configuration of the embodiment of the sound generator of the present invention
  • FIG. 9B is an example cut along the line AA in FIG. 9A
  • FIG. 9C is a schematic cross-sectional view of another example cut along the AA line of FIG. 9A. It is a figure which shows the structure which concerns on embodiment of the sound generator of this invention. It is a figure which shows the structure which concerns on embodiment of the electronic device of this invention. It is a disassembled perspective view which shows an example of embodiment of the conventional piezoelectric element.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an embodiment of a piezoelectric element of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric element shown in FIG. In FIG. 2, the side electrode 16 shown in FIG. 1 is omitted.
  • the first sub-electrode 171 including the lead-out region 1212 and the first sub-electrode 171 provided at intervals is connected to one of the plurality of side electrodes 16.
  • the laminated body 14 constituting the piezoelectric element 11 of this example has a rectangular shape in plan view in which a plurality of internal electrodes 12 and a plurality of piezoelectric layers 13 are laminated, and one main surface has a length direction and a width direction. It is a plate-like body.
  • the piezoelectric element has an active portion in which a plurality of adjacent internal electrodes 12 overlap in the stacking direction and an inactive portion other than the active portion.
  • the length of the laminate 14 is preferably, for example, 18 mm to 28 mm, and more preferably 22 mm to 25 mm.
  • the width of the laminate 14 is preferably 1 mm to 6 mm, and more preferably 3 mm to 4 mm.
  • the thickness of the laminate 14 is preferably, for example, 0.2 mm to 1.0 mm, and more preferably 0.4 mm to 0.8 mm.
  • the plurality of internal electrodes 12 constituting the laminated body 14 are formed by simultaneous firing with ceramics forming the piezoelectric layer 13 and have a first main electrode 121 and a second main electrode 122.
  • the first main electrode 121 and the second main electrode 122 are alternately stacked with the plurality of piezoelectric layers 13, and are alternately disposed with the piezoelectric layers 13 sandwiched from above and below, and the first main electrodes in the stacking order.
  • a driving voltage is applied to the piezoelectric layer 13 sandwiched between them.
  • a conductor mainly composed of silver or a silver-palladium alloy having a low reactivity with piezoelectric ceramics, or a conductor containing copper, platinum, or the like can be used. You may make it contain.
  • the main electrode includes first main electrodes 121 and second main electrodes 122 that are alternately arranged in the stacking direction, and the first main electrode 121 and the second main electrode 122. Are alternately led out to a pair of opposing side surfaces of the laminate 14.
  • the first main electrode 121 is a main electrode having an active region 1211 and a lead-out region 1212 to the side surface of the stacked body 14.
  • the second main electrode 122 is a main electrode provided so as to face the active region 1211 of the first main electrode 121 when seen in a plan view from the stacking direction of the stacked body 14.
  • the active region 1211 of the first main electrode 121 that forms the active portion facing the second main electrode 122 is a relatively wide rectangular region.
  • the lead-out region 1212 is a region narrower than the active region 1211, and the lead-out region 1212 is led out to one of a pair of side surfaces facing the stacked body 14, and Electrically connected.
  • the second main electrode 122 is formed in a rectangular shape, and one end portion in the longitudinal direction of the second main electrode 122 is led out to the other of the pair of side surfaces facing each other, and a plurality of side surfaces are formed.
  • the electrode 16 is electrically connected to the other side electrode 16. Note that the side electrode 16 connected to the second main electrode 122 is omitted in the drawing.
  • the length of the internal electrode 12 (the first main electrode 121 and the second main electrode 122) is preferably 17 mm to 25 mm, for example, 21 mm to 24 mm. Further preferred.
  • the width of the active portion of the internal electrode 12, that is, the width of the active region 1211 and the width of the second main electrode 122 in the first main electrode 121 is preferably, for example, 1 mm to 5 mm, and more preferably 2 mm to 4 mm.
  • the thickness of the internal electrode 12 is preferably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, for example. A more detailed configuration of the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 will be described later.
  • the piezoelectric layer 13 constituting the laminated body 14 is formed of ceramics having piezoelectric characteristics.
  • ceramics for example, a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3 ), Lithium niobate (LiNbO 3 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), or the like can be used.
  • the thickness of one layer of the piezoelectric layer is preferably set to 0.01 to 0.1 mm, for example, so as to be driven at a low voltage. In order to obtain a large bending vibration, it is preferable to have a piezoelectric constant d31 of 200 pm / V or more.
  • a plurality of surface electrodes 15 electrically connected to the plurality of internal electrodes 12 are provided on one main surface of the laminate 14.
  • the surface electrode 15 in the form shown in FIG. 1 includes a first surface electrode 151 having a large area, a second surface electrode 152 having a small area, and a third surface electrode 153.
  • the first surface electrode 151 is electrically connected to the internal electrode 12 to be the second main electrode 122
  • the second surface electrode 152 is, for example, the first surface disposed on the one main surface side of the multilayer body 14.
  • the internal electrode 12 to be the main electrode 121 and the third surface electrode 153 are electrically connected to the internal electrode 12 to be the first main electrode 121 disposed on the other main surface side of the multilayer body 14, for example.
  • the length of the first surface electrode 151 is preferably 17 mm to 23 mm, for example, and more preferably 19 mm to 21 mm.
  • the width of the first surface electrode 151 is preferably 1 mm to 5 mm, for example, and more preferably 2 mm to 4 mm.
  • the lengths of the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are preferably 1 mm to 3 mm, for example.
  • the widths of the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are preferably 0.5 mm to 1.5 mm, for example.
  • the first surface electrode 151, the second surface electrode 152, and the third surface electrode 153 have the polarization direction of the piezoelectric layer 13 in the piezoelectric element 11 of the present invention set to one main surface side and the other main surface side.
  • it is divided into a plurality of parts, and when used, for example, the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 are connected. The piezoelectric element 11 is driven.
  • the first sub-electrode 171 is provided between the piezoelectric layer 13 provided with the first main electrode 121 and spaced from the lead-out region 1212.
  • the lead-out region 1212 constituting the first main electrode 121 is formed to have a width that is approximately half the width of the active region 1211. Therefore, there is a region where the active region 1211 and the lead-out region 1212 of the first main electrode 121 are not formed. In this region, a first sub-electrode 171 is provided at an interval so as not to be electrically connected to the active region 1211 and the lead-out region 1212.
  • the first sub electrode 171 is connected to any one of the plurality of side surface electrodes 16.
  • the lead-out region 1212 and the first sub electrode 171 are drawn out to the side surface of the multilayer body 14 and connected to the side surface electrode 16, respectively, compared with the case where there is no first sub electrode 171.
  • the electrode (first sub-electrode 171) has a larger bonding force with the side electrode 16 than the piezoelectric layer 13, and the adhesion strength between the side surface located at the end of the laminate 14 and the side electrode 16 is improved. Therefore, peeling of the side electrode 16 from the side surface located at the end of the multilayer body 14 can be suppressed, and the occurrence of delamination of the multilayer body 14 on the side surface located at the end of the multilayer body 14 can be suppressed.
  • the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 provided between the same piezoelectric layers 13 are connected to different side electrodes 16.
  • one side electrode 16 is electrically connected to the first main electrode 121 provided between the same piezoelectric layers 13, and the other one side electrode is connected to the first sub electrode 171. 16 is electrically connected.
  • the shape is a rectangular plate-like body, and the first main electrode 121 and the first sub-position located on one main surface side in the stacking direction of the multilayer body 14.
  • the arrangement of the electrode 171 and the arrangement of the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 located on the other main surface side in the stacking direction of the stacked body 14 are arranged symmetrically with respect to the central axis in the width direction. ing.
  • positioned at the other main surface side are electrically connected to one side surface electrode, the other main surface
  • the first main electrode 121 arranged on the side and the first sub electrode 171 arranged on the one main surface side are electrically connected to the other side electrode 16.
  • the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 provided between the same piezoelectric layers 13 are configured to be connected to the different side electrodes 16 so as to be insulated from each other.
  • the plurality of side electrodes 16 thus formed can be formed extending in the stacking direction. Accordingly, for example, a plurality of side electrodes 16 extending in the stacking direction can be provided according to variations in the electrode patterns of the surface electrode 15 and the internal electrode 12 in the bimorph type piezoelectric element, and as a result, the plurality of side electrodes 16 are stacked.
  • the total area joined to the 14 side surfaces can be increased. Therefore, the restraining force on the side surface of the laminate 14 can be further increased, and the adhesion strength can be further improved.
  • the first sub-electrode 171 and the second main electrode 122 have a region where the first sub-electrode 171 and the second main electrode 122 are opposed to each other when seen in a plan view from the stacking direction of the stacked body 14.
  • the direction of polarization of the piezoelectric layer 13 positioned in the vicinity of the first sub-electrode 171 is positioned in the vicinity of the first main electrode 121 provided between the same piezoelectric layers 13 as the first sub-electrode 171.
  • the direction of polarization of the piezoelectric layer 13 can be reversed. This reverse polarization acts so as to cancel out the displacement, so that the occurrence of delamination can be further suppressed.
  • first main electrode 121 and the first sub electrode 171 provided between the same piezoelectric layers 13 may be led to different side surfaces.
  • both the lead-out region 1212 and the first sub-electrode 171 are led out to the same side surface (end surface) located on the short side of the shape (rectangle) of one main surface.
  • One or both of the first sub-electrodes 171 may be led out to a site near the end face of the side surface located on the long side.
  • the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 provided between the same piezoelectric layers 13 are led out to the same side surface, and are led out to the same side surface. Therefore, it is possible to concentrate the restraining force on the side surface of the multilayer body 14 by the side electrode 16 and further suppress the occurrence of delamination.
  • said same side surface is a side surface where stress becomes large, and is a side surface (end surface) located in the rectangular short side of one main surface. That is, it is preferable that the laminate 14 is a plate-like body having a rectangular shape in plan view, and the first main electrode 121 and the first sub electrode 171 are led out to the same end face.
  • the width of the lead-out region 1212 of the first main electrode 121 may be different from the width of the first sub-electrode 171, but as shown in the figure, the width of the lead-out region 1212 of the first main electrode 121 is different.
  • the width of the first sub-electrode 171 are preferably the same, so that the pattern of the lead-out region 1212 and the pattern of the first sub-electrode 171 in the first main electrode 121 are approximated and balanced. As a result, the influence of sintering shrinkage behavior is balanced, the adhesion strength is improved, and the occurrence of delamination can be further suppressed.
  • the composition of the forming material of the first main electrode 121, the second main electrode 122, and the first sub electrode 171 is the same, so that the bonding strength with the piezoelectric layer 13 is materially increased.
  • the adhesion strength is further improved and the occurrence of delamination can be suppressed.
  • the area of the first sub-electrode 171 is smaller than the area of the surface electrode 15 (second surface electrode 152, third surface electrode 153) because of the bonding force with the side electrode 16 and the outermost layer. This is preferable in that the piezoelectric layer 13 can be operated so as to be displaced in the opposite direction.
  • the second main electrode 122 has an active region 1221 and a lead-out region 1222 to the side surface of the stacked body 14, and the second main electrode 122 is provided.
  • a second sub-electrode 172 is provided between the piezoelectric layers 13 spaced from the lead-out region 1222, and the second sub-electrode 172 is connected to one of the plurality of side electrodes 16. . 3 and 4, the plurality of side electrodes 16 are omitted.
  • the active region 1221 of the second main electrode 122 facing the first main electrode 121 is a relatively wide rectangular region, and the first main electrode 121 is the first main electrode 121.
  • An active part is formed facing the electrode 121.
  • the lead-out region 1222 in the second main electrode 122 is a region narrower than the active region 1221.
  • the pattern of the second main electrode 122 arranged on the one main surface side is arranged in line symmetry with respect to the pattern of the first main electrode 121 and the central axis in the length direction.
  • This lead-out area 1222 is led to the other end face (the end face opposite to the end face from which the lead-out area 1212 is led out) of the pair of opposing side faces of the laminate 14 and is electrically connected to the side electrode 16. ing.
  • the pattern of the second main electrode 122 arranged on the other main surface side is just symmetrical with the pattern of the first main electrode 121.
  • the second main electrode 122 has an active region 1221 and a lead-out region 1222 to the other end face of the pair of opposing side surfaces of the stacked body 14, and the second main electrode 122 is provided.
  • a second sub-electrode 172 is provided between the piezoelectric layers 13 spaced from the lead-out region 1222, and the second sub-electrode 172 is led out to the other end face of the pair of side surfaces opposed to the stacked body 14.
  • a plurality of surface electrodes 15 are also provided and connected in use in the same manner as in the examples shown in FIGS. The element 11 is driven.
  • the side surface (end surface) located at one end of the piezoelectric element 11 is provided with two side electrodes extending in the stacking direction, and at the other end of the piezoelectric element 11. Two side electrodes extending in the stacking direction are provided on the side surface (end surface).
  • the first main electrode 121 is electrically connected to a side electrode provided on the side surface (end surface) located at one end, and the first sub-electrode 171 is provided on the side surface located at one end.
  • the other side electrode is electrically connected.
  • a second main electrode 122 disposed on one main surface side in the stacking direction and a second sub electrode 172 disposed on the other main surface side in the stacking direction are provided on a side surface (end surface) located at the other end.
  • the adhesion strength with the side electrode can be improved and the occurrence of delamination can be suppressed. Further, the influence of the sintering shrinkage behavior is balanced, the adhesion strength is improved, and the occurrence of delamination can be further suppressed.
  • the active region 1221 of the second main electrode 122 with respect to the first main electrode 121 is a relatively wide rectangular region, An active part is formed facing the main electrode 121.
  • the lead-out region 1222 in the second main electrode 122 is a region narrower than the active region 1221, and in this example, the second main electrode 122 has two lead-out regions 1222. These patterns are just point-symmetric.
  • the lead-out regions 1222 are led to a pair of opposing side surfaces (a side surface (end surface) positioned at one end and a side surface (end surface) positioned at the other end) of the stacked body 14, respectively. Connected.
  • the surface electrode 15 (the first surface electrode 151 having a large area, the second surface electrode 152 and the third surface electrode 153 having a small area) is also similar to the second main electrode 122 and the second sub electrode 172.
  • the pattern is formed.
  • first main electrode 121 disposed on the upper side in the stacking direction and the first main electrode 121 disposed on the lower side in the stacking direction are led out to the side surfaces positioned at opposite end portions, respectively.
  • a first sub-electrode 171 is provided between the same piezoelectric layer 13 as the first main electrode 121 and spaced from the lead-out region 1212.
  • the upper pattern and the lower pattern are just point-symmetric.
  • the side surface located at one end of the piezoelectric element 11 is provided with two side electrodes extending in the stacking direction, and the side surface located at the other end of the piezoelectric element 11.
  • the first main electrode 121 disposed on the upper side in the stacking direction, the first sub electrode 171 disposed on the lower side in the stacking direction, and the second surface electrode 152 are provided on the side surface located at one end.
  • the first main electrode 121 that is electrically connected to the side electrode and is disposed on the lower side in the stacking direction, the first sub-electrode 171 that is disposed on the upper side in the stacking direction, and the third surface electrode 152 are the other ends. It is electrically connected to the side electrode provided on the side surface located in the part. Further, the other side electrode provided on each side surface, the second main electrode 122 (leading region 1222), and the first surface electrode 151 are electrically connected.
  • the lead region 1212 of the first main electrode 121, the lead region 1222 of the second main electrode 122, the pattern of the first sub-electrode 171 and the pattern of the side electrode are symmetrical.
  • the adhesion strength with the side electrode can be improved to the same extent between the side surface located at one end and the side surface located at the other end, and the occurrence of delamination can be suppressed. Further, the influence of the sintering shrinkage behavior is balanced, the adhesion strength is improved, and the occurrence of delamination can be further suppressed.
  • FIG. 3 and FIG. 4 also includes a region where the second sub-electrode 172 and the first main electrode 121 face each other when seen in a plan view from the stacking direction of the stacked body 14.
  • the direction of polarization of the piezoelectric layer 13 located in the vicinity of the second sub-electrode 172 is changed to the second sub-electrode 172 provided between the second sub-electrode 172 and the same piezoelectric layer 13.
  • the direction of polarization of the piezoelectric layer 13 located in the vicinity of the main electrode 122 can be reversed. This reverse polarization acts so as to cancel out the displacement, so that the occurrence of delamination can be further suppressed.
  • the composition of the material forming the first main electrode 121, the second main electrode 122, the first sub electrode 171 and the second sub electrode 172 is the same. It is preferable that the bonding strength with the piezoelectric layer 13 is the same as the material, and since the sintering shrinkage behavior and the adhesion mechanism are the same and the thermal expansion coefficient is the same, the adhesion strength is further improved and delamination is achieved. Can be suppressed.
  • the above-described piezoelectric element of the present invention is a so-called bimorph type piezoelectric element that receives an electric signal from the surface electrode 15 and bends and vibrates so that one main surface and the other main surface are bent surfaces. According to the bimorph type piezoelectric element, it is possible to bend and vibrate more than the unimorph type piezoelectric element.
  • the piezoelectric actuator of the present invention is not limited to the bimorph type and may be a unimorph type. For example, by bending (bonding) the other main surface of the piezoelectric actuator to a diaphragm described later, even a unimorph type can be flexibly vibrated.
  • a ceramic green sheet to be the piezoelectric layer 13 is produced. Specifically, a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer. And a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calender roll method.
  • the piezoelectric ceramic any material having piezoelectric characteristics may be used.
  • a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3 ) can be used.
  • the plasticizer dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), or the like can be used.
  • a conductive paste to be an internal electrode is produced.
  • a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to a metal powder of a silver-palladium alloy.
  • the internal electrodes (first main electrode 121, second main electrode 122, first sub electrode 171 and, if necessary, second sub electrode are formed by screen printing. 172).
  • a plurality of ceramic green sheets on which the conductive paste is printed are laminated, subjected to binder removal treatment at a predetermined temperature, fired at a temperature of 900 to 1200 ° C., and then subjected to a predetermined grinding using a surface grinder or the like.
  • a laminated body including the internal electrodes 12 (main electrode and sub electrode) and the piezoelectric layer 13 that are alternately stacked is manufactured by performing a grinding process so as to have a shape.
  • the laminate is not limited to those produced by the above manufacturing method, and any production method can be used as long as a laminate comprising a plurality of internal electrodes and piezoelectric layers can be produced. Good.
  • a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles mainly composed of silver and glass is used to form a main electrode and side surfaces of the laminate in a surface electrode pattern.
  • a baking process is performed at a temperature of 600 to 750 ° C. to form a surface electrode.
  • the piezoelectric element of this embodiment can be manufactured by the above method.
  • the piezoelectric vibration device of the present embodiment includes the piezoelectric element 11 and a vibration plate 81 bonded to the other main surface of the piezoelectric element 11.
  • the diaphragm 81 is, for example, a rectangular thin plate.
  • the diaphragm 81 can be preferably formed using a material having high rigidity and elasticity, such as acrylic resin or glass.
  • the thickness of the diaphragm 81 is set to 0.4 mm to 1.5 mm, for example.
  • the diaphragm 81 is joined to the other main surface of the multilayer body 14 constituting the piezoelectric element 11 via a joining member 82.
  • the entire surface of the other main surface may be bonded to the vibration plate 81 via the bonding member 82, or the substantially entire surface may be bonded.
  • the joining member 82 has a film shape. Further, the joining member 82 is formed of a material that is softer and more easily deformed than the vibration plate 81, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk elastic modulus than the vibration plate 81. That is, the joining member 82 can be deformed when the vibration plate 81 is vibrated by driving the piezoelectric element 11, and is deformed more greatly than the vibration plate 81 when the same force is applied. Then, the other main surface (main surface on the ⁇ z direction side in the drawing) of the laminate 14 is fixed to the one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the bonding member 82 as a whole. A part of one main surface (main surface on the + z direction side in the drawing) of the diaphragm 81 is fixed to the other main surface (main surface on the ⁇ z direction side in the drawing).
  • the deformable joining member 82 is deformed more greatly than the diaphragm 81 when vibration is transmitted from the piezoelectric element 11.
  • the piezoelectric element 11 transmits strong vibration to the vibration plate 81 without being influenced by the surrounding vibration. Can be made.
  • the bonding member 82 since at least a part of the bonding member 82 is formed of a viscoelastic body, strong vibration from the piezoelectric element 11 is transmitted to the vibration plate 81, while weak vibration reflected from the vibration plate 81 is transmitted to the bonding member 82. It is preferable in that it can be absorbed.
  • a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, or a joining member including an elastic adhesive can be used, and the thickness thereof is, for example, 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m. Can be used.
  • the joining member 82 may be a single member or a composite body composed of several members.
  • a joining member 82 for example, a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a substrate made of a nonwoven fabric or the like, various elastic adhesives that are adhesives having elasticity, and the like can be suitably used.
  • the thickness of the bonding member 82 is preferably larger than the amplitude of the bending vibration of the piezoelectric element 11, but if it is too thick, the vibration is attenuated, so it is set to 0.1 mm to 0.6 mm, for example.
  • the material of the bonding member 82 is not limited, and the bonding member 82 may be formed of a material that is harder and more difficult to deform than the vibration plate 81. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining member 82 may be sufficient.
  • the piezoelectric vibration device of this example having such a configuration functions as a piezoelectric vibration device that causes the piezoelectric element 11 to bend and vibrate by applying an electric signal, thereby vibrating the vibration plate 81.
  • the other end of the diaphragm 81 in the length direction (the end in the ⁇ y direction in the figure, the peripheral edge of the diaphragm 81, etc.) may be supported by a support member (not shown).
  • a diaphragm 81 is joined to the other flat main surface of the piezoelectric element 11. Thereby, it can be set as the piezoelectric vibration apparatus with which the laminated body 14 and the diaphragm 81 were joined firmly.
  • the piezoelectric vibration device of this example is configured using the piezoelectric element 11 in which the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the laminate 14 is suppressed, it has excellent durability and is stable for a long time. It can be set as the piezoelectric vibration apparatus to drive.
  • the portable terminal of the present embodiment includes a piezoelectric element 11, an electronic circuit (not shown), a display 91, and a housing 92.
  • the piezoelectric element 11 ( The other main surface of the laminate 14) is bonded to the housing 92.
  • 5 is a schematic perspective view schematically showing the portable terminal of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 6, and
  • FIG. 8 is a line BB shown in FIG. It is the schematic sectional drawing cut
  • the flexible substrate joined to one main surface of the laminate 14 is omitted in FIGS.
  • the piezoelectric element 11 laminated body 14
  • the casing 92 are bonded using a deformable bonding member. That is, in FIG. 7 and FIG. 8, the joining member 82 is a deformable joining member.
  • the deformable joining member 82 By joining the piezoelectric element 11 and the housing 92 with the deformable joining member 82, when the vibration is transmitted from the piezoelectric element 11, the deformable joining member 82 is deformed more greatly than the housing 92.
  • the anti-phase vibration reflected from the casing 92 can be mitigated by the deformable joining member 82, so that the piezoelectric element 11 transmits strong vibration to the casing 92 without being influenced by the surrounding vibration. Can be made.
  • the bonding member 82 since at least a part of the bonding member 82 is formed of a viscoelastic body, strong vibration from the piezoelectric element 11 is transmitted to the casing 92, while weak vibration reflected from the casing 92 is transmitted to the bonding member 82. It is preferable in that it can be absorbed.
  • a double-sided tape in which a pressure-sensitive adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like, or a joining member including an elastic adhesive can be used, and the thickness thereof is, for example, 10 ⁇ m to 2000 ⁇ m. Can be used.
  • the piezoelectric element 11 is attached to a panel that is a part of the casing 92 that is a cover of the display 91, and a part of the casing 92 functions as the diaphragm 922.
  • the piezoelectric element 11 is bonded to the housing 92, but the piezoelectric element 11 may be bonded to the display 91.
  • the housing 92 includes a box-shaped housing main body 921 having one surface opened, and a diaphragm 922 that closes the opening of the housing main body 921.
  • the casing 92 (the casing main body 921 and the diaphragm 922) can be formed preferably using a material such as a synthetic resin having high rigidity and elastic modulus.
  • the peripheral edge of the diaphragm 922 is attached to the housing main body 921 via a bonding material 93 so as to vibrate.
  • the bonding material 93 is formed of a material that is softer and easier to deform than the diaphragm 922, and has a smaller elastic modulus and rigidity such as Young's modulus, rigidity, and bulk modulus than the diaphragm 922. That is, the bonding material 93 can be deformed, and deforms more greatly than the diaphragm 922 when the same force is applied.
  • the bonding material 93 may be a single material or a composite made up of several members.
  • a bonding material 93 for example, a double-sided tape in which an adhesive is attached to both surfaces of a base material made of a nonwoven fabric or the like can be suitably used.
  • the thickness of the bonding material 93 is set so that the vibration is not attenuated due to being too thick, and is set to, for example, 0.1 mm to 0.6 mm.
  • the material of the bonding material 93 is not limited, and the bonding material 93 may be formed of a material that is harder than the vibration plate 922 and hardly deforms. Moreover, depending on the case, the structure which does not have the joining material 93 may be sufficient.
  • Examples of the electronic circuit include a circuit for processing image information to be displayed on the display 91 and audio information transmitted by the portable terminal, a communication circuit, and the like. At least one of these circuits may be included, or all the circuits may be included. Further, it may be a circuit having other functions. Furthermore, you may have a some electronic circuit.
  • the electronic circuit and the piezoelectric element 11 are connected by a connection wiring (not shown).
  • the display 91 is a display device having a function of displaying image information.
  • a known display such as a liquid crystal display, a plasma display, and an organic EL display can be suitably used.
  • the display 91 may have an input device such as a touch panel.
  • the cover (diaphragm 922) of the display 91 may have an input device such as a touch panel.
  • the entire display 91 or a part of the display 91 may function as a diaphragm.
  • the portable terminal of this example is configured using the piezoelectric element 11 in which the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the laminate 14 is suppressed, it has excellent durability and can be driven stably for a long period of time. It can be a portable terminal.
  • the mobile terminal according to the present embodiment is characterized in that the display 91 or the casing 92 generates vibrations that transmit sound information through the ear cartilage or air conduction.
  • the portable terminal of this example can transmit sound information by transmitting a vibration to the cartilage of the ear by bringing the diaphragm (display 91 or housing 92) into contact with the ear directly or via another object. That is, sound information can be transmitted by bringing a vibration plate (display 91 or housing 92) into direct or indirect contact with the ear and transmitting vibration to the cartilage of the ear.
  • a vibration plate display 91 or housing 92
  • the object interposed between the diaphragm (display 91 or housing 92) and the ear may be, for example, a cover of a mobile terminal, a headphone or an earphone, and any object that can transmit vibration. Anything can be used. Further, it may be a portable terminal that transmits sound information by propagating sound generated from the diaphragm (display 91 or housing 92) in the air. Furthermore, it may be a portable terminal that transmits sound information via a plurality of routes.
  • the acoustic generator 10 of the present embodiment includes the piezoelectric element 11 described above, the vibration element 20 to which the piezoelectric element 11 is attached, and the vibration element 20 that vibrates due to the vibration of the piezoelectric element 11. 20 is provided on at least a part of the outer periphery of the frame 20, and a frame 30 as a support for supporting the diaphragm 20 is provided.
  • the piezoelectric element 11 is an exciter that excites the diaphragm 20 by vibrating under application of a voltage.
  • the main surface of the piezoelectric element 11 and the main surface of the diaphragm 20 are joined by an adhesive such as an epoxy resin, and the piezoelectric element 11 flexurally vibrates, so that the piezoelectric element 11 gives a certain vibration to the diaphragm 20. Sound can be generated.
  • the diaphragm 20 is fixed to the frame body 30 in the tensioned state, and vibrates with the piezoelectric element 11 by the vibration of the piezoelectric element 11.
  • the diaphragm 20 can be formed using various materials such as resin and metal.
  • the diaphragm 20 can be made of a resin film such as polyethylene, polyimide, or polypropylene having a thickness of 10 to 200 ⁇ m. Since the resin film is a material having a lower elastic modulus and mechanical Q value than a metal plate or the like, the diaphragm 20 is made of a resin film, so that the diaphragm 20 bends and vibrates with a large amplitude, thereby reducing the sound pressure. It is possible to reduce the difference between the resonance peak and the dip by widening the width of the resonance peak and reducing the height in the frequency characteristics.
  • the frame body 30 functions as a support body that supports the diaphragm 20 at the peripheral edge of the diaphragm 20, and can be formed using various materials such as metals such as stainless steel and resins.
  • the frame 30 may be composed of one frame member (upper frame member 301) as shown in FIG. 9 (b), and two frame members (upper frame member 301 and upper frame member 301 and The lower frame member 302) may be used. In this case, the tension of the diaphragm 20 can be stabilized by sandwiching the diaphragm 20 between the two frame members.
  • the upper frame member 301 and the lower frame member 302 have a thickness of, for example, 100 to 5000 ⁇ m.
  • the acoustic generator 10 is provided so as to cover at least the periphery of the piezoelectric element 11 on the surface of the diaphragm 20 from the piezoelectric element 11. It is preferable to further have a resin layer 40.
  • the resin layer 40 for example, an acrylic resin can be used. By embedding the piezoelectric element 11 in the resin layer 40, an appropriate damper effect can be induced, so that the resonance phenomenon can be suppressed and the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be suppressed small.
  • the resin layer 40 may be formed to have the same height as the upper frame member 301.
  • the acoustic generator 10 of this example is configured using the piezoelectric element 11 in which the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the laminated body 14 is suppressed, it is excellent in durability and stable for a long period of time. Can be driven.
  • the sound generator 80 is a sound generation device such as a so-called speaker, and includes, for example, a sound generator 10 and a housing 70 that houses the sound generator 10 as shown in FIG.
  • the housing 70 resonates the sound generated by the sound generator 10 and radiates sound to the outside from an opening (not shown) formed in the housing 70.
  • the sound pressure in a low frequency band can be raised, for example.
  • Such a sound generator 80 can be used alone as a speaker, and can be suitably incorporated into a portable terminal, a thin-screen TV, a tablet terminal, or the like, as will be described later. Moreover, it can also be incorporated into home appliances that have not been prioritized in terms of sound quality, such as refrigerators, microwave ovens, vacuum cleaners, and washing machines.
  • the acoustic generator 80 of the present invention is configured using the piezoelectric element 11 in which the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the laminate 14 is suppressed, it is excellent in durability and stable for a long period of time. Can be driven.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
  • the component required for description is shown and description about a general component is abbreviate
  • the electronic device 50 of this example includes an acoustic generator 10, an electronic circuit 60 connected to the acoustic generator 10, and a housing 70 that houses the electronic circuit 60 and the acoustic generator 10. And having a function of generating sound from the sound generator 10.
  • the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
  • the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
  • the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 10 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 10.
  • the sound generator 10 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.
  • the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 10. Further, the electronic device 50 includes a housing 70 that accommodates these devices.
  • FIG. 11 shows a state in which each device including the controller 50a is accommodated in one casing 70, the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is only necessary that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 10 are accommodated in one housing 70.
  • the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
  • the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
  • the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
  • the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
  • the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
  • the sound generator 10 operates as a sound output device in the electronic device 50.
  • the sound generator 10 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
  • the electronic device 50 has been described as a portable terminal device.
  • the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.
  • flat-screen TVs and car audio devices can of course be used for products having a function of emitting sound such as "speak", for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, etc. .
  • Such an electronic device 50 is configured using the piezoelectric element 11 in which the occurrence of delamination on the side surface located at the end of the laminate 14 is suppressed, it is excellent in durability and stable for a long period of time. It can be set as the electronic device to drive.
  • piezoelectric element of the present invention Specific examples of the piezoelectric element of the present invention will be described. Specifically, the piezoelectric elements shown in FIGS. 1 and 2 were produced as follows.
  • the piezoelectric element had a rectangular parallelepiped shape with a length of 23.5 mm, a width of 3.3 mm, and a thickness of 0.5 mm.
  • the piezoelectric element has a structure in which piezoelectric layers having a thickness of 30 ⁇ m and internal electrodes are alternately stacked, and the total number of piezoelectric layers is 16.
  • the piezoelectric layer was formed of lead zirconate titanate.
  • As the internal electrode an alloy of silver palladium was used.
  • a surface electrode was formed using a silver paste, printed to be 1 mm longer at both ends in the width direction than the internal electrode, and baked.
  • a voltage with an electric field strength of 2 kV / mm was applied between the internal electrodes (between the first main electrode and the second main electrode) via the surface electrode to polarize the piezoelectric element.
  • Example No. 1 a piezoelectric element having an internal electrode pattern having sub-electrodes as shown in FIGS. 1 and 2 was produced.
  • Example No. 2 a piezoelectric element having an internal electrode pattern having no sub-electrode as shown in FIG.
  • a sine wave signal having an effective value of ⁇ 10 Vrms was applied to the piezoelectric element at a frequency of 1 kHz via a flexible wiring board, and a drive test was performed. For both 1 and 2, bending vibration having a displacement of 100 ⁇ m was obtained.
  • the piezoelectric actuator No. 1 continued to drive without any reduction in displacement even after 100,000 cycles.
  • Piezoelectric actuator 11 Piezoelectric element 12: Internal electrode 121: First main electrode 1211: Active region 1212: Derived region 122: Second main electrode 1221: Active region 1222: Derived region 13: Piezoelectric layer 14: Stacked Body 15: Surface electrode 151: First surface electrode 152: Second surface electrode 153: Third surface electrode 16: Side surface electrode 171: First sub-electrode 172: Second sub-electrode 81: Diaphragm 82: Joining member 91: display 92: housing 921: housing body 922: diaphragm 93: joining material 10: acoustic generator 20: diaphragm 30: frame 301: upper frame member 302: lower frame member 40: resin layer 50 : Electronic device 60: Electronic circuit 70: Housing 80: Sound generator

Abstract

　複数の内部電極（１２）及び複数の圧電体層（１３）が積層された積層体（１４）と，積層体の少なくとも一方主面に設けられた複数の表面電極（１５）と，積層体の側面に設けられ，該側面に導出された複数の内部電極と複数の表面電極とを電気的に接続する複数の側面電極（１６）とを備えた圧電素子（１１）であって，複数の内部電極は，活性領域（１２１１）および積層体の側面への導出領域（１２１２）を有する第１の主電極（１２１）と，第１の主電極が設けられている圧電体層間に導出領域と間隔をおいて設けられた第１の副電極（１７１）とを含み，当該第１の副電極が複数の側面電極のうちのいずれかと接続された積層体の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置，携帯端末，音響発生器，音響発生装置，電子機器を提供する。

Description

圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器
　本発明は、圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器に好適な圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器に関するものである。
　積層型の圧電素子は、一般に複数の内部電極と複数の圧電体層が積層され、内部電極の端部が積層体の側面の一部に導出されて当該側面に設けられた側面電極と電気的に接続されている（例えば、特許文献１を参照）。そして、この圧電素子を駆動させると、積層方向に伸縮することから積層体の端部に位置する側面には応力負荷がかかる。
特開２００７－１０９７５４号公報
　ここで、図１２に示すように、例えばバイモルフ型の圧電素子において、積層体の一方端部に位置する側面に導出される内部電極のパターン１０１と積層体の他方端部に位置する側面に導出される内部電極のパターン１０２とは異なっている。具体的には、積層体の一方端部に位置する側面に導出される内部電極のパターン１０１は幅方向の大部分の領域を占めているのに対し、積層体の他方端部に位置する側面に導出される内部電極のパターン１０２は幅方向の半分以下の領域を占めている。
　これにより、圧電素子を駆動させたときに、積層体の他方端部に位置する側面にかかる応力が部分的に異なる。具体的には、積層体の他方端部において、内部電極の端部が導出された部位と、これに近接する内部電極の端部が導出されていない部位とでは、かかる応力が異なる。
　特に、近年では圧電素子に変位量の増加（より大きな屈曲振動）が要求されている。これにより、積層体の端部に位置する側面において、応力負荷によりデラミネーションが発生してしまうおそれがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、積層体の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供することを目的とする。
　本発明の圧電素子は、複数の内部電極及び複数の圧電体層が積層された積層体と、該積層体の少なくとも一方主面に設けられた複数の表面電極と、前記積層体の側面に設けられ、該側面に導出された前記複数の内部電極と前記複数の表面電極とを電気的に接続する複数の側面電極とを備えた圧電素子であって、前記複数の内部電極は、活性領域および前記積層体の側面への導出領域を有する第１の主電極と、該第１の主電極が設けられている圧電体層間に前記導出領域と間隔をおいて設けられた第１の副電極とを含み、当該第１の副電極が前記複数の側面電極のうちのいずれかと接続されていることを特徴とするものである。
　また、本発明の圧電振動装置は、上記の圧電素子と、該圧電素子を構成する積層体の他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とするものである。
　また、本発明の携帯端末は、上記の圧電素子と、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記圧電素子の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合された携帯端末であることを特徴とするものである。
　また、本発明の音響発生器は、上記の圧電素子と、該圧電素子が取り付けられており、該圧電素子の振動によって振動する振動板と、該振動板の外周部の少なくとも一部に設けられ、前記振動板を支持する支持体とを備えたことを特徴とするものである。
　また、本発明の音響発生装置は、上記の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えていることを特徴とするものである。
　また、本発明の電子機器は、上記の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有した電子機器であることを特徴とするものである。
　本発明の圧電素子によれば、積層体の端部に位置する側面と側面電極との密着強度が向上することで、積層体の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、上記圧電素子を備えた本発明の圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置および電子機器によれば、耐久性に優れ、長期間安定して駆動させることができる。
本発明の圧電素子の実施の形態の一例を示す概略斜視図である。 図１に示す圧電素子の分解斜視図である。 本発明の圧電素子の実施の形態の他の例の分解斜視図である。 本発明の圧電素子の実施の形態の他の例の分解斜視図である。 本発明の圧電振動装置の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。 本発明の携帯端末の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。 図６に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 図６に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。 図９（ａ）は、本発明の音響発生器の実施の形態の概略構成を示す模式的な平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ－Ａ線で切断した一例の概略断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＡ－Ａ線で切断した他の例の概略断面図である。 本発明の音響発生装置の実施形態に係る構成を示す図である。 本発明の電子機器の実施の形態に係る構成を示す図である。 従来の圧電素子の実施の形態の一例を示す分解斜視図である。
　本発明の圧電素子の実施の形態の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は本発明の圧電素子の実施の形態の一例を示す概略斜視図であり、図２は図１に示す圧電素子の分解斜視図である。なお、図２においては図１に示す側面電極１６は省略している。
　図１および図２に示す例の圧電素子１１は、複数の内部電極１２及び複数の圧電体層１３が積層された積層体１４と、積層体１４の少なくとも一方主面に設けられた複数の表面電極１５と、積層体１４の側面に設けられ、該側面に導出された複数の内部電極１２と複数の表面電極１５とを電気的に接続する複数の側面電極１６とを備えた圧電素子１１であって、複数の内部電極１２は、活性領域１２１１および積層体１４の側面への導出領域１２１２を有する第１の主電極１２１と、該第１の主電極１２１が設けられている圧電体層１３間に導出領域１２１２と間隔をおいて設けられた第１の副電極１７１とを含み、当該第１の副電極１７１が複数の側面電極１６のうちのいずれかと接続されている。
　本例の圧電素子１１を構成する積層体１４は、複数の内部電極１２と複数の圧電体層１３とが積層されて、一方主面が長さ方向と幅方向とを有する平面視長方形状の板状体である。そして、圧電素子は隣り合う複数の内部電極１２が積層方向に重なる活性部とそれ以外の不活性部とを有している。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、積層体１４の長さとしては、例えば１８ｍｍ～２８ｍｍが好ましく、２２ｍｍ～２５ｍｍが更に好ましい。積層体１４の幅は、例えば１ｍｍ～６ｍｍが好ましく、３ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。積層体１４の厚みは、例えば０．２ｍｍ～１．０ｍｍが好ましく、０．４ｍｍ～０．８ｍｍが更に好ましい。
　積層体１４を構成する複数の内部電極１２は、圧電体層１３を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたものであり、第１の主電極１２１および第２の主電極１２２を有する。第１の主電極１２１および第２の主電極１２２は、複数の圧電体層１３と交互に積層され、圧電体層１３を上下から挟んで交互に配置されており、積層順に第１の主電極１２１および第２の主電極１２２が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層１３に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀や銀－パラジウム合金を主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。
　図１および図２に示す例では、主電極は積層方向に交互に配置された第１の主電極１２１および第２の主電極１２２を含み、第１の主電極１２１および第２の主電極１２２の端部がそれぞれ積層体１４の対向する一対の側面に互い違いに導出されている。ここで、複数の内部電極１２を構成する主電極のうち、第１の主電極１２１は活性領域１２１１および積層体１４の側面への導出領域１２１２を有する主電極である。また、第２の主電極１２２は、積層体１４の積層方向から平面透視したときに第１の主電極１２１の活性領域１２１１と対向するように設けられた主電極である。
　第２の主電極１２２と対向して活性部を形成する第１の主電極１２１の活性領域１２１１は相対的に幅の広い長方形状の領域である。導出領域１２１２は活性領域１２１１よりも幅の狭い領域で、この導出領域１２１２が積層体１４の対向する一対の側面のうちの一方に導出されて、複数の側面電極１６のうちのいずれか一つと電気的に接続されている。一方、第２の主電極１２２は長方形状に形成されていて、第２の主電極１２２の長手方向の一方の端部が、対向する一対の側面のうちの他方に導出されて、複数の側面電極１６のうちの他の一つの側面電極１６と電気的に接続されている。なお、第２の主電極１２２と接続された側面電極１６は、図では省略している。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電素子の場合には、内部電極１２（第１の主電極１２１および第２の主電極１２２）の長さは、例えば１７ｍｍ～２５ｍｍが好ましく、２１ｍｍ～２４ｍｍが更に好ましい。内部電極１２の活性部における幅、すなわち第１の主電極１２１における活性領域１２１１の幅および第２の主電極１２２の幅は、例えば１ｍｍ～５ｍｍが好ましく、２ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。内部電極１２の厚みは、例えば０．１μｍ～５μｍが好ましい。なお、第１の主電極１２１のさらに詳しい構成および第１の副電極１７１については、後述する。
　積層体１４を構成する圧電体層１３は、圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３－ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。圧電体層の１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１～０．１ｍｍに設定することが好ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。
　積層体１４の一方主面には、複数の内部電極１２と電気的に接続された複数の表面電極１５が設けられている。図１に示す形態における表面電極１５は、大きな面積の第１の表面電極１５１、小さな面積の第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３で構成されている。例えば、第１の表面電極１５１は第２の主電極１２２となる内部電極１２と電気的に接続され、第２の表面電極１５２は例えば積層体１４の一方主面側に配置された第１の主電極１２１となる内部電極１２、第３の表面電極１５３は例えば積層体１４の他方主面側に配置された第１の主電極１２１となる内部電極１２と電気的に接続されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、第１の表面電極１５１の長さは、例えば１７ｍｍ～２３ｍｍが好ましく、１９ｍｍ～２１ｍｍが更に好ましい。第１の表面電極１５１の幅は、例えば１ｍｍ～５ｍｍが好ましく、２ｍｍ～４ｍｍが更に好ましい。第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３の長さは、例えば１ｍｍ～３ｍｍとするのが好ましい。第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３の幅は、例えば０．５ｍｍ～１．５ｍｍとするのが好ましい。なお、第１の表面電極１５１、第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３は、本発明の圧電素子１１における圧電体層１３の分極の向きを一方主面側と他方主面側とで対称的になるように、いわゆるバイモルフ型の圧電素子とするために複数に分けられて設けられているもので、使用時には例えば第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３を結線されて、圧電素子１１を駆動するようになっている。
　そして、本例の圧電素子１１は、第１の主電極１２１が設けられている圧電体層１３間に導出領域１２１２と間隔をおいて第１の副電極１７１が設けられている。本例では、第１の主電極１２１を構成する導出領域１２１２は、活性領域１２１１の幅のおよそ半分の幅に形成されている。したがって、第１の主電極１２１の活性領域１２１１および導出領域１２１２が形成されていない領域が存在している。この領域に、活性領域１２１１および導出領域１２１２とは電気的に接続されないように間隔をおいて、第１の副電極１７１が設けられている。そして、当該第１の副電極１７１が複数の側面電極１６のうちのいずれかと接続されている。
　この構成によれば、導出領域１２１２と第１の副電極１７１とが積層体１４の側面に引き出されて、それぞれ側面電極１６と接続されているので、第１の副電極１７１がない場合に比べて、内部電極１２と側面電極１６との接続が多くなる。圧電体層１３よりも電極（第１の副電極１７１）のほうが側面電極１６との接合力は大きく、積層体１４の端部に位置する側面と側面電極１６との密着強度が向上する。したがって、積層体１４の端部に位置する側面からの側面電極１６の剥離が抑えられるとともに、積層体１４の端部に位置する側面における積層体１４のデラミネーションの発生を抑制することができる。
　なお、図１に示すように、同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１と第１の副電極１７１とが互いに異なる側面電極１６に接続されているのが好ましい。図２に示す例では、同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１に一つの側面電極１６が電気的に接続され、第１の副電極１７１に他の一つの側面電極１６が電気的に接続されている。
　具体的には、積層体１４が平面視したときの形状が長方形状の板状体であり、積層体１４の積層方向の一方主面側に位置する第１の主電極１２１および第１の副電極１７１の配置と積層体１４の積層方向の他方主面側に位置する第１の主電極１２１および第１の副電極１７１の配置とが幅方向の中心軸に対して線対称な配置となっている。そして、一方主面側に配置された第１の主電極１２１と他方主面側に配置された第１の副電極１７１とが一つの側面電極に電気的に接続されているとともに、他方主面側に配置された第１の主電極１２１と一方主面側に配置された第１の副電極１７１とが他の一つの側面電極１６に電気的に接続されている。
　このように、同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１と第１の副電極１７１とが互いに異なる側面電極１６に接続されるように構成されていることで、互いに絶縁された複数の側面電極１６を積層方向に延ばして形成することができる。これによって、例えばバイモルフ型の圧電素子における表面電極１５および内部電極１２の電極パターンのバリエーションに応じて、積層方向に延びる側面電極１６を複数設けることができ、結果として複数の側面電極１６が積層体１４の側面と接合される総面積を増やすことができる。したがって、積層体１４の側面への拘束力をさらに高めることができ、密着強度をより向上させることができる。
　また、上記の構成において、積層体１４の積層方向から平面透視したときに、第１の副電極１７１と第２の主電極１２２とが対向する領域を有しているのが好ましく、これにより、第１の副電極１７１の近傍に位置する圧電体層１３の分極の向きを、第１の副電極１７１と同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１の近傍に位置する圧電体層１３の分極の向きと逆向きにすることができる。この逆向きの分極が、変位を相殺するように作用することで、よりデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１と第１の副電極１７１とは異なる側面に導出されてもよい。例えば、図では導出領域１２１２および第１の副電極１７１のうちの両方が一方主面の形状（長方形）の短辺に位置する同一の側面（端面）に導出されているが、導出領域１２１２および第１の副電極１７１のうちの一方または両方が長辺に位置する側面の端面に近い部位に導出されてもよい。
　ただし、図に示すように、同一の圧電体層１３間に設けられた第１の主電極１２１と第１の副電極１７１とが同じ側面に導出されているのが好ましく、同じ側面に導出されていることで、側面電極１６による積層体１４の側面への拘束力を集中させて、さらにデラミネーションの発生を抑制することができる。なお、上記の同じ側面が、応力の大きくなる側面であって、一方主面の長方形状の短辺に位置する側面（端面）であるのがよい。すなわち、積層体１４が平面視したときの形状が長方形状の板状体であり、第１の主電極１２１と第１の副電極１７１とが同じ端面に導出されているのが好ましい。
　また、第１の主電極１２１の導出領域１２１２の幅と第１の副電極１７１の幅とは異なっていてもよいが、図に示すように、第１の主電極１２１の導出領域１２１２の幅と第１の副電極１７１の幅とが互いに同じであるのが好ましく、これにより、第１の主電極１２１における導出領域１２１２のパターンと第１の副電極１７１のパターンとが近似されてバランスがよくなり、焼結収縮挙動による影響のバランスがとれ、密着強度が向上してさらにデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、第１の主電極１２１、第２の主電極１２２および第１の副電極１７１の形成材料の組成が同じであるのが好ましく、これにより、材料的に圧電体層１３との接合強度が同じくなり、焼結収縮挙動及び密着機構が同じで且つ熱膨張係数が同じの為、さらに密着強度がよくなりデラミネーションの発生を抑制できる。
　なお、表面電極１５（第２の表面電極１５２、第３の表面電極１５３）の面積よりも第１の副電極１７１の面積が小さいのが、側面電極１６との接合力の点および最表層の圧電体層１３に逆向きの変位をするように作用させることができる点で好ましい。
　本発明の圧電素子の実施の形態の他の例として、図３に示すような形態および図４に示すような形態とすることもできる。
　図３および図４に示す圧電素子１１は、第２の主電極１２２が活性領域１２２１および積層体１４の側面への導出領域１２２２を有していて、当該第２の主電極１２２が設けられている圧電体層１３間に導出領域１２２２と間隔をおいて第２の副電極１７２が設けられ、当該第２の副電極１７２が複数の側面電極１６のうちのいずれかと接続されている構成である。なお、図３および図４において、複数の側面電極１６は省略している。
　図３に示す圧電素子１１は、具体的には、第２の主電極１２２における第１の主電極１２１と対向する活性領域１２２１は相対的に幅の広い長方形状の領域で、第１の主電極１２１と対向して活性部を形成している。第２の主電極１２２における導出領域１２２２は活性領域１２２１よりも幅の狭い領域である。本例では、一方主面側に配置された第２の主電極１２２のパターンは、ちょうど第一の主電極１２１のパターンと長さ方向の中心軸に関して線対称な配置になっている。この導出領域１２２２が積層体１４の対向する一対の側面のうちの他方の端面（導出領域１２１２が導出される端面とは反対側の端面）に導出されて、側面電極１６と電気的に接続されている。また、他方主面側に配置された第２の主電極１２２のパターンは、ちょうど第一の主電極１２１のパターンと点対称な配置になっている。
　また、第２の主電極１２２が活性領域１２２１および積層体１４の対向する一対の側面のうちの他方の端面への導出領域１２２２を有していて、当該第２の主電極１２２が設けられている圧電体層１３間に導出領域１２２２と間隔をおいて第２の副電極１７２が設けられ、当該第２の副電極１７２が積層体１４の対向する一対の側面のうちの他方の端面に導出され、複数の側面電極１６のうちのいずれかと接続されている
　また、表面電極１５も複数設けられていて、図１および図２に示す例と同様に、使用時には結線されるなどして、圧電素子１１を駆動するようになっている。
　このとき、図示していないが、圧電素子１１の一方の端部に位置する側面（端面）には積層方向に延びる二つの側面電極が設けられているとともに、圧電素子１１の他方の端部に位置する側面（端面）には積層方向に延びる二つの側面電極が設けられている。
　第１の主電極１２１が一方の端部に位置する側面（端面）に設けられた側面電極に電気的に接続され、また、第１の副電極１７１が一方の端部に位置する側面に設けられた他の側面電極に電気的に接続されている。
　積層方向の一方主面側に配置された第２の主電極１２２、積層方向の他方主面側に配置された第２の副電極１７２が他方の端部に位置する側面（端面）に設けられた一つの側面電極に電気的に接続され、また、積層方向の他方主面側に配置された第２の主電極１２２、積層方向の一方主面側に配置された第２の副電極１７２が他方の端部に位置する側面（端面）に設けられた他の一つの側面電極に電気的に接続されている。
　この構成によれば、第２の主電極１２２が導出領域１２２２を有する場合において、側面電極との密着強度を向上させ、デラミネーションの発生を抑制することができる。また、焼結収縮挙動による影響のバランスがとれ、密着強度が向上してさらにデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、図４に示す圧電素子１１は、具体的には、第２の主電極１２２における第１の主電極１２１との活性領域１２２１は相対的に幅の広い長方形状の領域で、第１の主電極１２１と対向して活性部を形成している。第２の主電極１２２における導出領域１２２２は活性領域１２２１よりも幅の狭い領域で、本例では第２の主電極１２２に二つの導出領域１２２２がある。これらのパターンは、ちょうど点対称になっている。この導出領域１２２２が積層体１４の対向する一対の側面（一方の端部に位置する側面（端面）と他方の端部に位置する側面（端面））にそれぞれ導出されて、側面電極１６と電気的に接続されている。
　また、表面電極１５（大きな面積の第１の表面電極１５１、小さな面積の第２の表面電極１５２および第３の表面電極１５３）も、第２の主電極１２２および第２の副電極１７２と類似したパターンで形成されている。
　また、積層方向の上側に配置された第１の主電極１２１と積層方向の下側に配置された第１の主電極１２１とは、互いに逆の端部に位置する側面に導出され、それぞれの第１の主電極１２１と同一の圧電体層１３間に導出領域１２１２と間隔をおいて第１の副電極１７１を有している。上側のパターンと下側のパターンとでは、ちょうど点対称の関係になっている。
　このとき、図示していないが、圧電素子１１の一方の端部に位置する側面には積層方向に延びる二つの側面電極が設けられているとともに、圧電素子１１の他方の端部に位置する側面には積層方向に延びる二つの側面電極が設けられている。積層方向の上側に配置された第１の主電極１２１、積層方向の下側に配置された第１の副電極１７１、第２の表面電極１５２が一方の端部に位置する側面に設けられた側面電極に電気的に接続され、積層方向の下側に配置された第１の主電極１２１、積層方向の上側に配置された第１の副電極１７１、第３の表面電極１５２が他方の端部に位置する側面に設けられた側面電極に電気的に接続されている。また、それぞれの側面において設けられた他の側面電極と第２の主電極１２２（導出領域１２２２）、第１の表面電極１５１が電気的に接続されている。
　この構成によれば、第１の主電極１２１の導出領域１２１２、第２の主電極１２２の導出領域１２２２および第１の副電極１７１のパターンと、側面電極のパターンとが対称性を有することから、一方の端部に位置する側面と他方の端部に位置する側面とで同じ程度に側面電極との密着強度を向上させ、デラミネーションの発生を抑制することができる。また、焼結収縮挙動による影響のバランスがとれ、密着強度が向上してさらにデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、図３および図４に示す構成の場合においても、積層体１４の積層方向から平面透視したときに、第２の副電極１７２と第１の主電極１２１とが対向する領域を有しているのが好ましく、これにより、第２の副電極１７２の近傍に位置する圧電体層１３の分極の向きを、第２の副電極１７２と同一の圧電体層１３間に設けられた第２の主電極１２２の近傍に位置する圧電体層１３の分極の向きと逆向きにすることができる。この逆向きの分極が、変位を相殺するように作用することで、よりデラミネーションの発生を抑制することができる。
　また、図３および図４に示す構成の場合においても、第１の主電極１２１、第２の主電極１２２、第１の副電極１７１および第２の副電極１７２の形成材料の組成が同じであるのが好ましく、これにより、材料的に圧電体層１３との接合強度が同じくなり、焼結収縮挙動及び密着機構が同じで且つ熱膨張係数が同じの為、さらに密着強度がよくなりデラミネーションの発生を抑制できる。
　なお、上述した本発明の圧電素子は、表面電極１５から電気信号が入力されて一方主面および他方主面が屈曲面となるように屈曲振動するいわゆるバイモルフ型の圧電素子である。バイモルフ型の圧電素子によれば、ユニモルフ型の圧電素子に比してより屈曲振動させることができるが、本発明の圧電アクチュエータとしては、バイモルフ型に限られず、ユニモルフ型であってもよい。例えば後述する振動板に圧電アクチュエータの他方主面を接合する（貼り合わせる）ことで、ユニモルフ型でも屈曲振動させることができる。
　次に、本実施の形態の圧電素子１１の製造方法について説明する。
　まず、圧電体層１３となるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３－ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
　次に、内部電極となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀－パラジウム合金の金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて内部電極（第１の主電極１２１、第２の主電極１２２、第１の副電極１７１および必要により第２の副電極１７２）のパターンで塗布する。さらに、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００～１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、交互に積層された内部電極１２（主電極および副電極）および圧電体層１３を備えた積層体を作製する。
　積層体は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されるものではなく、内部電極と圧電体層とを複数積層してなる積層体を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。
　その後、銀を主成分とする導電粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、表面電極のパターンで積層体の主面および側面にスクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、６００～７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極を形成する。
　以上の方法にて、本実施形態の圧電素子を製造することができる。
　また、本実施形態の圧電振動装置は、図５に示すように、圧電素子１１と、圧電素子１１の他方主面に接合された振動板８１とを有する。
　振動板８１は、例えば矩形状の薄板である。振動板８１は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板８１の厚みは、例えば０．４ｍｍ～１．５ｍｍに設定される。
　振動板８１は、圧電素子１１を構成する積層体１４の他方主面に、接合部材８２を介して接合されている。接合部材８２を介して、振動板８１に他方主面の全面が接合されていてもよく、略全面が接合されていてもよい。
　接合部材８２は、フィルム状の形状を有している。また、接合部材８２は、振動板８１よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板８１よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材８２は、圧電素子１１の駆動によって振動板８１を振動させたときに変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板８１よりも大きく変形するものである。そして、接合部材８２の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）には積層体１４の他方主面（図の－ｚ方向側の主面）が全体的に固着され、接合部材８２の他方主面（図の－ｚ方向側の主面）には振動板８１の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）の一部が固着されている。
　変形可能な接合部材８２で積層体１４と振動板８１とを接合することで、圧電素子１１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が振動板８１よりも大きく変形する。
　このとき、振動板８１から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、圧電素子１１が周囲の振動の影響を受けずに振動板８１へ強い振動を伝達させることができる。
　中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電素子１１からの強い振動を振動板８１へ伝える一方、振動板８１から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ～２０００μｍのものを用いることができる。
　接合部材８２は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材８２としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材８２の厚みは、圧電素子１１の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、０．１ｍｍ～０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の圧電振動装置においては、接合部材８２の材質に限定はなく、接合部材８２が振動板８１よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合部材８２を有さない構成であっても構わない。
　このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電素子１１を屈曲振動させ、それによって、振動板８１を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、振動板８１の長さ方向における他方端部（図の－ｙ方向端部や振動板８１の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。
　また、本例の圧電振動装置は、圧電素子１１の平坦な他方主面に振動板８１が接合されている。これにより、積層体１４と振動板８１とが強固に接合された圧電振動装置とすることができる。
　本例の圧電振動装置は、積層体１４の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子１１を用いて構成されていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動する圧電振動装置とすることができる。
　本実施形態の携帯端末は、図６～図８に示すように、圧電素子１１と、電子回路（図示せず）と、ディスプレイ９１と、筐体９２とを有しており、圧電素子１１（積層体１４）の他方主面が筐体９２に接合されたものである。なお、図５は本発明の携帯端末を模式的に示す概略斜視図であり、図７は図６に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、図８は図６に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。積層体１４の一方主面に接合されたフレキシブル基板は図７および図８では省略している。
　ここで、圧電素子１１（積層体１４）と筐体９２とが変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。すなわち、図７および図８においては接合部材８２が変形可能な接合部材である。
　変形可能な接合部材８２で圧電素子１１と筐体９２とを接合することで、圧電素子１１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が筐体９２よりも大きく変形する。
　このとき、筐体９２から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、圧電素子１１が周囲の振動の影響を受けずに筐体９２へ強い振動を伝達させることができる。
　中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、圧電素子１１からの強い振動を筐体９２へ伝える一方、筐体９２から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ～２０００μｍのものを用いることができる。
　そして、本例では、圧電素子１１はディスプレイ９１のカバーとなる筐体９２の一部であるパネルに取り付けられ、この筐体９２の一部が振動板９２２として機能するようになっている。
　なお、本例では圧電素子１１が筐体９２に接合されたものを示したが、圧電素子１１がディスプレイ９１に接合されていてもよい。
　筐体９２は、１つの面が開口した箱状の筐体本体９２１と、筐体本体９２１の開口を塞ぐ振動板９２２とを有している。この筐体９２（筐体本体９２１および振動板９２２）は、剛性および弾性率が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。
　振動板９２２の周縁部は、筐体本体９２１に接合材９３を介して振動可能に取り付けられている。接合材９３は、振動板９２２よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板９２２よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合材９３は変形可能であり、同じ力が加わったときに振動板９２２よりも大きく変形する。
　接合材９３は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合材９３としては、例えば不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合材９３の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば０．１ｍｍ～０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の携帯端末においては、接合材９３の材質に限定はなく、接合材９３が振動板９２２よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合材９３を有さない構成であっても構わない。
　電子回路（図示せず）としては、例えば、ディスプレイ９１に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも１つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路と圧電素子１１とは図示しない接続用配線で接続されている。
　ディスプレイ９１は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ，および有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。なお、ディスプレイ９１は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。また、ディスプレイ９１のカバー（振動板９２２）が、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。さらに、ディスプレイ９１全体や、ディスプレイ９１の一部が振動板として機能するようにしても構わない。
　本例の携帯端末は、積層体１４の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子１１を用いて構成されていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動する携帯端末とすることができる。
　また、本実施形態の携帯端末は、ディスプレイ９１または筐体９２が、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。本例の携帯端末は、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。すなわち、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音情報をクリアに伝達することができ、難聴者でも音声を認識することが可能な携帯端末を得ることができる。なお、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良く、振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。また、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。さらに、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。
　また、本実施形態の音響発生器１０は、図９に示すように、上述の圧電素子１１と、圧電素子１１が取り付けられており、圧電素子１１の振動によって振動する振動板２０と、振動板２０の外周部の少なくとも一部に設けられ、振動板２０を支持する支持体としての枠体３０とを備えている。
　圧電素子１１は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板２０を励振する励振器である。圧電素子１１の主面と振動板２０の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、圧電素子１１が屈曲振動することにより、圧電素子１１が振動板２０に一定の振動を与えて音を発生させることができる。
　振動板２０は、張力がかかっている状態でその周縁部が枠体３０に固定されていて、圧電素子１１の振動によって圧電素子１１とともに振動するようになっている。この振動板２０は樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができ、例えば厚さ１０～２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板２０を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なＱ値の低い材料であるため、振動板２０を樹脂フィルムにより構成することで、振動板２０を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。
　枠体３０は、振動板２０の周縁部で振動板２０を支持する支持体として機能し、例えばステンレスなどの金属、樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。この枠体３０は、図９（ｂ）に示すように一つの枠部材（上枠部材３０１）からなるものでもよく、図９（ｃ）に示すように二つの枠部材（上枠部材３０１および下枠部材３０２）からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板２０を挟むことで、振動板２０の張りを安定させることができる。なお、上枠部材３０１および下枠部材３０２は、それぞれの厚みが例えば１００～５０００μｍとされる。
　本例の音響発生器１０においては、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、圧電素子１１から振動板２０の表面の少なくとも圧電素子１１の周辺部までを覆うように設けられた樹脂層４０をさらに有するのが好ましい。樹脂層４０としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層４０に圧電素子１１を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。なお、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、樹脂層４０は上枠部材３０１と同じ高さとなるように形成されていてもよい。
　本例の音響発生器１０は、積層体１４の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子１１を用いて構成されていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動することができる。
　次に、本発明の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。
　音響発生装置８０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図１０に示すように、たとえば、音響発生器１０と、音響発生器１０を収容する筐体７０を備える。筐体７０は、音響発生器１０の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体７０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体７０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
　かかる音響発生装置８０は、スピーカとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品に組み込むこともできる。
　本発明の音響発生装置８０は、積層体１４の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子１１を用いて構成されていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動することができる。
　次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
　図１１に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１０と、音響発生器１０に接続された電子回路６０と、電子回路６０および音響発生器１０を収容する筐体７０とを備え、音響発生器１０から音響を発生させる機能を有する。
　電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１０に接続されており、音響発生器１０へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１０は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
　また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１０とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体７０を備える。なお、図１１では、１つの筐体７０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１０とが、１つの筐体７０に収容されていればよい。
　コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
　そして、音響発生器１０は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１０は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
　なお、図１１では、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
　このような電子機器５０は、積層体１４の端部に位置する側面におけるデラミネーションの発生が抑制された圧電素子１１を用いて構成されていることから、耐久性に優れ、長期間安定して駆動する電子機器とすることができる。
　    
　本発明の圧電素子の具体例について説明する。具体的には、図１および図２に示す圧電素子を以下に示すように作製した。
　圧電素子は、長さが２３．５ｍｍで、幅が３．３ｍｍで、厚みが０．５ｍｍの直方体状とした。また、圧電素子は、厚みが３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は１６層とした。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。
　銀パラジウムからなる導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを積層した後、加圧密着させ、所定の温度で脱脂を行った後、１０００℃で焼成を行い、積層焼結体を得た。
　次に、銀ペーストを用いて表面電極を形成し、内部電極よりも幅方向の両端で１ｍｍずつ長くなるように印刷し、焼付けを行った。
　表面電極を介して、内部電極間（第１の主電極間、第２の主電極間）に、２ｋＶ／ｍｍの電界強度の電圧を印加し、圧電素子に分極を施した。
　なお、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１）として、図１および図２に示すような副電極を有する内部電極パターンの圧電素子を作製した。一方、比較例（試料Ｎｏ．２）として、図１２に示すような副電極を有していない内部電極パターンの圧電素子を作製した。
　そして、それぞれの圧電素子について、フレキシブル配線基板を介して、圧電素子に１ｋＨｚの周波数で、実効値±１０Ｖｒｍｓの正弦波信号を印加し、駆動試験を行ったところ、試料Ｎｏ．１、２とも、１００μｍの変位量を有する屈曲振動が得られた。
　その後、実効値±１０Ｖｒｍｓの正弦波信号を１０万サイクル連続で加えて駆動試験を行った。比較例である試料Ｎｏ．２は変位量低下が発生した。
　これに対し、本発明実施例の試料Ｎｏ．１の圧電アクチュエータは、１０万サイクルを経た後でも、変位量低下が発生することなく駆動を続けていた。
　本発明の圧電素子を用いることで、変位量が安定していることを確認できた。また、長期連続駆動した場合でも、側面電極（端面電極）が剥離するといった問題が生じることもなく、デラミネーションの発生や密着強度の低下も発生しないことを確認できた。
１：圧電アクチュエータ
１１：圧電素子
１２：内部電極
１２１：第１の主電極
１２１１：活性領域
１２１２：導出領域
１２２：第２の主電極
１２２１：活性領域
１２２２：導出領域
１３：圧電体層
１４：積層体
１５：表面電極
１５１：第１の表面電極
１５２：第２の表面電極
１５３：第３の表面電極
１６：側面電極
１７１：第１の副電極
１７２：第２の副電極
８１：振動板
８２：接合部材
９１：ディスプレイ
９２：筐体
９２１：筐体本体
９２２：振動板
９３：接合材
１０：音響発生器
２０：振動板
３０：枠体
３０１：上枠部材
３０２：下枠部材
４０：樹脂層
５０：電子機器
６０：電子回路
７０：筐体
８０：音響発生装置

Claims (17)

  1. 　複数の内部電極及び複数の圧電体層が積層された積層体と、該積層体の少なくとも一方主面に設けられた複数の表面電極と、前記積層体の側面に設けられ、該側面に導出された前記複数の内部電極と前記複数の表面電極とを電気的に接続する複数の側面電極とを備えた圧電素子であって、
    前記複数の内部電極は、活性領域および前記積層体の側面への導出領域を有する第１の主電極と、該第１の主電極が設けられている圧電体層間に前記導出領域と間隔をおいて設けられた第１の副電極とを含み、当該第１の副電極が前記複数の側面電極のうちのいずれかと接続されていることを特徴とする圧電素子。
  2. 　同一の圧電体層間に設けられた前記第１の主電極と前記第１の副電極とが互いに異なる側面電極に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
  3. 　前記積層体が平面視長方形状の板状体であり、前記積層体の積層方向の一方主面側に位置する前記第１の主電極および前記第１の副電極の配置と前記積層体の積層方向の他方主面側に位置する前記第１の主電極および前記第１の副電極の配置とが幅方向の中心軸に対して線対称な配置となっていて、
    前記一方主面側に配置された前記第１の主電極と前記他方主面側に配置された前記第１の副電極とが一つの前記側面電極に接続されているとともに、前記他方主面側に配置された前記第１の主電極と前記一方主面側に配置された前記第１の副電極とが他の一つの前記側面電極に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電素子。
  4. 　同一の圧電体層間に設けられた前記第１の主電極と前記第１の副電極とが同じ側面に導出されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の圧電素子。
  5. 　前記積層体が平面視長方形状の板状体であり、前記第１の主電極と前記第１の副電極とが同じ端面に導出されていることを特徴とする請求項４に記載の圧電素子。
  6. 　前記第１の主電極の導出領域の幅と前記第１の副電極の幅とが互いに同じであることを特徴とする請求項５に記載の圧電素子。
  7. 　前記積層体は前記第１の主電極の前記活性領域と対向するように積層方向に前記第１の主電極と交互に配置された第２の主電極を含み、前記積層体の積層方向から平面透視したときに、前記第１の副電極と前記第２の主電極とが対向する領域を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の圧電素子。
  8. 　前記積層体は前記第１の主電極の前記活性領域と対向するように積層方向に前記第１の主電極と交互に配置された第２の主電極を含み、該第２の主電極が活性領域および前記積層体の側面への導出領域を有していて、当該第２の主電極が設けられている圧電体層間に前記第２の主電極の前記導出領域と間隔をおいて第２の副電極が設けられ、当該第２の副電極が前記複数の側面電極のうちのいずれかと接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれかに記載の圧電素子。
  9. 　前記積層体の積層方向から平面透視したときに、前記第２の副電極と前記第１の主電極とが対向する領域を有していることを特徴とする請求項８に記載の圧電素子。
  10. 　前記第１の主電極、前記第２の主電極および前記第１の副電極の形成材料の組成が同じであることを特徴とする請求項２乃至請求項７のうちのいずれかに記載の圧電素子。
  11. 　前記第１の主電極、前記第２の主電極、前記第１の副電極および前記第２の副電極の形成材料組成が同じであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の圧電素子。
  12. 　バイモルフ型の圧電素子である請求項１乃至請求項１１のうちのいずれかに記載の圧電素子。
  13. 　請求項１乃至請求項１２のうちのいずれかに記載の圧電素子と、該圧電素子の他方主面に接合された振動板とを有することを特徴とする圧電振動装置。
  14. 　請求項１乃至請求項１２のうちのいずれかに記載の圧電素子と、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記圧電素子の他方主面が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする携帯端末。
  15. 　請求項１乃至請求項１２のうちのいずれかに記載の圧電素子と、前記圧電素子が取り付けられており、該圧電素子の振動によって振動する振動板と、該振動板の外周部の少なくとも一部に設けられ、前記振動板を支持する支持体とを備えていることを特徴とする音響発生器。
  16. 　請求項１５に記載の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えていることを特徴とする音響発生装置。
  17. 　請求項１５に記載の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。
     
     
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