JP2005117313A - 圧電素子およびタッチパネル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 表面弾性波を励振または受振することが可能で電気機械変換効率の高い圧電素子、並びに、励振手段や受振手段として圧電素子を具備するＳＡＷ方式タッチパネル装置を、提供すること。
【解決手段】 本発明に係る圧電素子Ｘは、基板１１と、圧電膜１２と、当該基板１１および圧電膜１２の間の電極１３と、当該電極１３とは反対の側にて圧電膜１２に接する電極と１４を備える。電極１４は、基部１４ａ、および、当該基部１４ａから延出し且つ相互に平行な複数の枝電極１４ｂを有し、電極１３は、圧電膜１２を介して複数の枝電極１４ｂにわたって対向する部位を有する。圧電膜１２の厚さｈと、複数の枝電極１４ｂの電極周期をλとについて、０．００５≦ｈ／λ≦０．１を成立させる。電極１３でのヒロック発生率は０．１％以下とする。本発明に係るタッチパネル装置は、このような圧電素子Ｘを励振手段および／または受振手段として具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表面弾性波を励振または受振するための圧電素子、並びに、励振手段や受振手段として圧電素子を具備するＳＡＷ方式タッチパネル装置に関する。
ＦＡ機器、ＯＡ機器、および測定機器などにおけるコンピュータシステムへの入力手段としては、タッチパネル装置が採用される場合がある。タッチパネル装置は、機器のディスプレイに対して一体的に設けられ、ディスプレイ表面において指などが接触した位置を検出するためのものである。ディスプレイにて表示されている画像に関するデータ、および、タッチパネル装置により検出された接触位置に関するデータに基づき、機器のコンピュータシステムにおいて所定の処理が実行される。
タッチパネル装置の技術分野では、近年、表面弾性波（ＳＡＷ）を利用して接触位置を検出するＳＡＷ方式タッチパネル装置が注目を集めている。ＳＡＷ方式タッチパネル装置は、例えば、検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を有する透明基板、並びに、当該基板の周縁領域に設けられている複数の励振手段および複数の受振手段を具備する。励振手段および受振手段は、各々、圧電素子よりなる。このようなＳＡＷ方式タッチパネル装置については、例えば下記の特許文献１および特許文献２に記載されている。
特開平６−１４９４５９号公報 特開平１０−５５２４０号公報
励振手段や受振手段として機能する従来の圧電素子は、例えば、基板の周縁領域上に素子ごとにパターン形成されたインターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）、および、当該ＩＤＴを覆うように周縁領域上に設けられた圧電膜などにより構成される。ＩＤＴは、一対の櫛歯電極からなり、各櫛歯電極は、相互に平行な複数の電極指を有する。一方の櫛歯電極の電極指と、他方の櫛歯電極の電極指とは、交互に配され且つ平行に配されている。圧電膜は、歪みが加えられることにより電界を生じる性質（圧電効果）、および、電界が加えられることにより歪みが生じる性質（逆圧電効果）を示す圧電材料からなる。
励振手段としての圧電素子のＩＤＴに交流電圧を印加すると、隣り合う電極指の間に交流電界が発生する。すると、逆圧電効果により、当該電極指間に対応する圧電膜に歪みが生じ、ＩＤＴ全体により圧電膜にて所定の弾性波が励振される。このとき、ＩＤＴの電極指ピッチと等しい波長の弾性波が最も強く励振される。励振された弾性波は、基板表面を伝搬して、受振手段としての圧電素子に至る。当該素子においては、その圧電膜の圧電効果により、ＩＤＴの電極指間に交流電界が発生する。これに誘起されて、当該素子のＩＤＴから交流電流が出力される。
ＳＡＷ方式タッチパネル装置の作動時には、励振手段としての各圧電素子から表面弾性波が発生され、この表面弾性波は、基板の検出領域を伝搬し、受振手段としての特定の圧電素子により受振される。検出領域に指などが接触している場合、当該接触位置を通過する表面弾性波の振幅は減衰する。この減衰が検知および解析されることにより、検出領域における接触位置が特定ないし検出される。
このようなＳＡＷ方式タッチパネル装置において、励振用圧電素子では、その電気機械変換効率が高いほど、印加電圧に対して弾性波は効率よく励振される。一方、受振用圧電素子では、その電気機械変換効率が高いほど、受振される弾性波に基づいて交流電流は効率よく出力される。したがって、ＳＡＷ方式タッチパネル装置では、各圧電素子の電気機械変換効率が高いほど、一対の圧電素子における入出力信号間の挿入損失は低下する。当該挿入損失の低下は、装置の駆動電圧を低減したり、装置の検出精度を向上するうえで、好適である。
しかしながら、従来のＳＡＷ方式タッチパネル装置によると、圧電素子において充分に高い電気機械変換効率が得られないために、駆動電圧を充分に低減できない場合があり、また、必要とされる検出精度が得られない場合がある。
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、表面弾性波を励振または受振することが可能で電気機械変換効率の高い圧電素子、並びに、励振手段や受振手段としてそのような圧電素子を備えるＳＡＷ方式タッチパネル装置を提供することを、目的とする。
本発明の第１の側面によると圧電素子が提供される。この圧電素子は、基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて圧電膜に接する第２電極と、を備える。第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、第１電極は、圧電膜を介して複数の枝電極にわたって対向する部位を有する。本圧電素子では、圧電膜の厚さをｈとし、且つ、複数の枝電極の電極周期すなわち電極ピッチ（枝電極の配設ピッチ）をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立する。すなわち、ｈ／λは０．００５〜０．１の間に設定される。また、第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定される。
圧電素子の電極における相互に平行に配される複数の枝電極の電極周期（電極ピッチ）λと、圧電膜の厚さｈとを、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立するように設定することは、圧電素子において高い電気機械変換効率を得るうえで好適であることが知られている。本発明の第１の側面においては、圧電膜の厚さｈと、第２電極における複数の枝電極の電極周期λとが、０．００５≦ｈ／λ≦０．１を満たすように設定されている。しかし、圧電素子の電極について、ＳＡＷ方式タッチパネルの励振手段や受振手段として実用的な小さな電極周期λを設定し、且つ、０．００５≦ｈ／λ≦０．１を満たすように圧電膜の厚さｈを更に小さく設定すると、従来の技術においては、充分に高い電気機械変換効率が得られない場合がある。これに対し、本発明においては、第１電極におけるヒロック発生率が０．１％以下に設定されているので、圧電膜厚さｈが相当程度に薄い場合（例えば数マイクロメートル）であっても、充分に高い電気機械変換効率を達成することが可能なのである。
本発明の第１の側面に係る圧電素子の製造においては、基板上に第１電極が所定のパターンで形成された後、当該第１電極の少なくとも所定の一部を覆うように基板上に圧電膜が形成され、更に、少なくとも所定の一部が圧電膜上に位置するように第２電極が形成される。圧電膜は、スパッタリング法により圧電材料を成膜する工程を経て形成され、当該成膜時には基板が加熱される。基板が加熱されると、基板上に既に形成されている第１電極は基板とともに昇温し、基板および第１電極の熱膨張率の差に起因して、第１電極においてヒロックが生じ得る。ヒロックとは、電極表面における局所的な***部であり、ヒロック発生箇所では、基板表面からの電極の部分的な剥離が生ずる場合がある。ヒロックが多いほど、或は、各ヒロックが大きいほど、当該圧電素子における電気機械変換効率は低い傾向にあると考えられる。また、圧電膜が薄いほど、第１電極におけるヒロックによる電気機械変換効率低下の作用は大きい傾向にあると考えられる。本発明においては、第１電極におけるこのようなヒロックの発生率は０．１％以下に設定され、従って、高い電気機械変換効率が達成され得るのである。
本発明の第２の側面によると他の圧電素子が提供される。この圧電素子は、基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて圧電膜に接する第２電極と、を備える。第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、第２電極は、圧電膜を介して複数の枝電極にわたって対向する部位を有する。本圧電素子では、圧電膜の厚さをｈとし、且つ、複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立する。すなわち、ｈ／λは０．００５〜０．１の間に設定される。また、第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定される。
本発明の第２の側面においては、圧電膜の厚さｈと、第１電極における複数の枝電極の電極周期λとが、０．００５≦ｈ／λ≦０．１を満たすように設定されている。これとともに、第１電極において、電気機械変換効率の低下を招来すると考えられるヒロックの発生率は、０．１％以下に設定されている。したがって、本発明の第２の側面に係る圧電素子においても、高い電気機械変換効率が達成され得るのである。
本発明の第３の側面によるとタッチパネル装置が提供される。このタッチパネル装置は、検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、基板にて表面弾性波を励振するための、周縁領域に設けられている励振手段と、検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、周縁領域に設けられている受振手段と、を備える。本装置の励振手段および／または受振手段は、圧電素子であり、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて圧電膜に接する第２電極を備える。このような圧電素子において、第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、第１電極は、圧電膜を介して複数の枝電極にわたって対向する部位を有する。本圧電素子では、圧電膜の厚さをｈとし且つ複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立する。すなわち、ｈ／λは０．００５〜０．１の間に設定される。また、第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定される。
このような構成のタッチパネル装置においては、励振手段および／または受振手段は、第１の側面に係る高電気機械変換効率の圧電素子により構成されている。したがって、本発明の第３の側面に係るタッチパネル装置は、駆動電圧の低減や検出精度の向上を図るのに適している。
本発明の第４の側面によると他のタッチパネル装置が提供される。このタッチパネル装置は、検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、基板にて表面弾性波を励振するための、周縁領域に設けられている励振手段と、検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、周縁領域に設けられている受振手段と、を備える。本装置の励振手段および／または受振手段は、圧電素子であり、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて圧電膜に接する第２電極を備える。このような圧電素子において、第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、第２電極は、圧電膜を介して複数の枝電極にわたって対向する部位を有する。本圧電素子では、圧電膜の厚さをｈとし且つ複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立する。すなわち、ｈ／λは０．００５〜０．１の間に設定される。また、第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定される。
このような構成のタッチパネル装置においては、励振手段および／または受振手段は、第２の側面に係る高電気機械変換効率の圧電素子により構成されている。したがって、本発明の第４の側面に係るタッチパネル装置は、駆動電圧の低減や検出精度の向上を図るのに適している。
本発明の第１から第４の側面において、好ましくは、第１電極は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有するＡｌ合金よりなる。このような構成は、第１電極におけるヒロック発生率を０．１％以下に設定するうえで好適である。
ＳＡＷ方式タッチパネル装置における従来の圧電素子では、電極を構成するための材料としてＡｌが採用される場合が多い。Ａｌは、電気抵抗が小さく、安価であり、加工が容易だからである。しかしながら、純Ａｌは熱膨張し易いので、純Ａｌ電極では、ヒロックが発生および成長し易い。これに対し、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有するＡｌ合金は、純粋なＡｌよりも熱膨張しにくい。したがって、圧電膜形成時に既に基板上に形成されており且つ製造される圧電素子において基板と圧電膜の間に介在することとなる第１電極が、当該Ａｌ合金により構成されている場合、純Ａｌにより構成されている場合よりも、圧電膜形成時において第１電極でのヒロックの発生および成長は抑制されるのである。
好ましくは、圧電膜は、ＭｎがドープされているＺｎＯによりなる。基板と圧電膜の間に介在する電極の構成材料は、高温下において圧電膜に拡散する場合があり、電極構成材料の圧電膜への拡散は、圧電素子の電気機械変換効率を低下させてしまうことが多い。圧電材料であるＺｎＯにＭｎがドープされていると、電極構成材料である例えばＡｌの圧電膜への拡散は抑制される。したがって、本構成は、圧電素子において高い電気機械変換効率を得るうえで好適である。
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧電素子Ｘを表す。図１は、圧電素子Ｘの平面図であり、図２は、図１の線II−IIに沿った断面図である。圧電素子Ｘは、基板１１と、圧電膜１２と、電極１３，１４とを備え、表面弾性波を励振および受振することができるように構成されている。
基板１１は、素子の剛性を確保する機能を有するとともに、表面弾性波が伝搬する媒体である。基板１１は非圧電基板であり、非圧電基板としては、例えばガラス基板を採用することができる。
圧電膜１２は、歪みが加えられることにより電界を生じる性質（圧電効果）、および、電界が加えられることにより歪みが生じる性質（逆圧電効果）を示す圧電材料からなる。そのような圧電材料としては、例えば、ＭｎがドープされたＺｎＯ、ＺｎＯ、またはＡｌＮを採用することができる。圧電膜１２の厚さｈは、例えば１．０〜３．０μｍである。
電極１３は、基板１１および圧電膜１２の間に介在し、電極１３におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定されている。本発明では、ヒロック発生率とは、電極表面突部における、電極表面平均高さＨ0から５０ｎｍの高さＨ50nmでの断面面積Ａ1（図３に示す）の総和が、電極Ｅが設けられた領域の総面積Ａ0のうちに占める割合をいうものとする。電極表面突部は、電極Ｅにおける基板Ｓとは反対側の表面の***部であり、基板表面からの電極Ｅの部分的な剥離を伴う場合がある。また、電極表面平均高さＨ0は、電極Ｅにおける基板Ｓとは反対側の表面の、例えば基板表面を基準として得られる高さの平均である。
ヒロック発生率は（ΣＡ1）／Ａ0と表すことができ、その単位はいずれでもよい。実
際的には、電極Ｅが設けられた領域の単位面積あたりに生ずる断面面積Ａ1の総和を当該単位面積で除した値により、本発明におけるヒロック発生率を特定することができる。
また、電極１３は、例えばＡｌ合金などの金属材料よりなる。電極１３の構成材料としてＡｌ合金を採用する場合、当該Ａｌ合金は、好ましくは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有する。Ａｌ合金が、当該群から選択される複数の金属を含む場合、当該Ａｌ合金における各添加金属の含有率は０．１〜３ｗｔ％の範囲にある。このようなＡｌ合金よりなる電極１３は、例えば純粋なＡｌよりも熱膨張しにくいので、電極１３でのヒロックの発生および成長を抑制してヒロック発生率を０．１％以下に設定するうえで好適である。また、電極１３には、外部に露出する部位を有する端子１５が連続している。電極１３の厚さは、例えば３００〜６００ｎｍである。
電極１４は、圧電膜１２の上に設けられており、基部１４ａおよび複数の枝電極１４ｂからなる櫛歯構造を有する。複数の枝電極１４ｂは、基部１４ａから延出し、且つ、相互に平行である。相互に平行な複数の枝電極１４ｂの各々については、図１に示すような直線状に代えて屈曲状または湾曲状としてもよい。各枝電極１４ｂは、圧電膜１２を介して電極１３に対向している。
電極１４の厚さは例えば３００〜６００ｎｍであり、各枝電極１４ｂの幅ｄ1は例えば４０〜６０μｍであり、枝電極１４ｂの電極周期（電極ピッチ）λ1は例えば１００〜１５０μｍである。上述の圧電膜１２の厚さｈ、および、枝電極１４ｂの電極周期λ1は、０．００５≦ｈ／λ1≦０．１を満たすように設定される。
電極１４は所定の導電材料よりなる。電極１４の構成材料としては、電極１３のそれと同一のものを採用してもよい。また、電極１４には端子１６が連続している。
図４は、圧電素子Ｘの製造方法を表す。圧電素子Ｘの製造においては、まず、基板１１の上に、図４（ａ）に示すように電極１３を形成するとともに、端子１５（図４には図示せず）を形成する。基板１１の表面に対しては、必要に応じて、後述の圧電膜形成に際して電極１３におけるヒロックの発生を抑制するための清浄処理を、電極１３および端子１５を設ける前に予め施しておく。そのような清浄処理としては、例えば、Ａｒプラズマを利用した逆スパッタリング法により基板表面をクリーニングする手法を採用することができる。当該逆スパッタリングにおいては、例えば、スパッタ圧力を０．５Ｐａとし、投入電力を２００Ｗとし、スパッタ時間を１分とする。このような清浄処理により、電極１３におけるヒロック発生の核ないし基点となり得る塵埃などを除去することができる。
電極１３および端子１５の形成においては、まず、例えばスパッタリング法または蒸着法により、基板１１の上に所定の金属材料を成膜する。当該金属材料の成膜に際しては、必要に応じて、後述の圧電膜形成に際して電極１３におけるヒロックの発生を抑制するように、成膜条件を調整する。例えば、後述の圧電膜形成の際の基板温度との差が１５０℃以下となるように、金属材料成膜時に基板１１を例えば１００〜２００℃にまで加熱する。このような温度調整手法を採用すると、後の圧電膜形成時において、電極１３の熱膨張を抑制することができ、従って、電極１３におけるヒロックの発生および成長を適切に抑制することが可能となる。電極１３および端子１５の形成においては、次に、当該金属膜上にレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、金属膜において電極１３および端子１５へと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、当該レジストパターンをマスクとして、金属膜をエッチングする。このようにして、基板１１上において電極１３および端子１５を形成することができる。
電極１３を形成した後、好ましくは、電極１３の表面をエッチング処理する。表面処理手法としては、例えば、Ａｒプラズマを利用した逆スパッタリング法を採用することができる。このような表面処理により、電極１３の形成の後に当該電極１３の表面が自然酸化して生ずる酸化膜が、除去されると考えられる。
圧電素子Ｘの製造においては、次に、図４（ｂ）に示すように、基板１１上に圧電膜１２を積層形成する。具体的には、スパッタリング法により圧電材料を基板１１上に成膜した後、所定のレジストパターンをマスクとして当該圧電材料膜をエッチングすることにより、所定の平面視形態を有する圧電膜１２を形成する。圧電材料の成膜に際しては、必要に応じて、電極１３におけるヒロックの発生を抑制するように成膜条件を調整する。例えば、前述の電極形成の際の基板温度との差が１５０℃以下となるように、圧電材料成膜時における基板１１の加熱温度を、例えば１５０〜２００℃に通常よりも低く設定する。このような温度調整手法を採用すると、本圧電膜形成において、電極１３の熱膨張を抑制し、従って、電極１３におけるヒロックの発生および成長を抑制することが可能となる。このような温度調整手法に代えて又はこれと共に、成膜速度やスパッタガス圧力などを調整してもよい。
次に、図４（ｃ）に示すように圧電膜１２上に電極１４を形成するとともに、端子１６（図４（ｃ）には図示せず）を形成する。これらの形成においては、まず、基板１１の表面および圧電膜１２の表面にわたって所定の導電材料を成膜する。成膜手法としては、スパッタリング法や蒸着法を採用することができる。次に、導電膜上にレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、当該導電膜において電極１４および端子１６へと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、当該レジストパターンをマスクとして、導電膜をエッチングする。これにより、電極１４および端子１６を形成することができる。
電極１４および端子１６の形成においては、スパッタリング法を利用した上述のような手法に代えて、印刷法を利用してもよい。印刷法においては、まず、基板１１の表面および圧電膜１２の表面に対して所定のマスクを介して例えばＡｇペーストを印刷ないし塗布する。次に、マスクを除去した後、当該Ａｇペーストを焼結ないしアニール処理してペースト中の溶剤を蒸散させる。このようにして、Ａｇよりなる電極１４および端子１６を形成することができる。
以上のようにして、圧電素子Ｘを製造することができる。上述の製造方法によると、図４（ｂ）を参照して上述した圧電膜形成工程では、基板１１上に既に形成されている電極１３におけるヒロックの発生および成長を抑制しつつ、圧電膜１２を形成するための圧電材料を成膜することができ、電極１３におけるヒロック発生率を０．１％以下に設定することが可能である。
圧電素子Ｘにおいては、圧電膜１２の厚さｈと、電極１４における複数の枝電極１４ｂの電極周期λ1とが、０．００５≦ｈ／λ1≦０．１を満たすように設定されている。これとともに、電極１３において、電気機械変換効率の低下を招来すると考えられるヒロックの発生率は、０．１％以下に設定されている。したがって、圧電素子Ｘにおいては、高い電気機械変換効率を達成することができる。
図５および図６は、本発明の第２の実施形態に係る圧電素子Ｘ’を表す。図５は、圧電素子Ｘ’の平面図であり、図６は、図５の線VI−VIに沿った断面図である。圧電素子Ｘ’は、基板１１と、圧電膜１２と、電極２３，２４とを備え、表面弾性波を励振および受振することができるように構成されている。圧電素子Ｘ’は、電極１３，１４に代えて電極２３，２４を有する点において、圧電素子Ｘと異なる。基板１１および圧電膜１２については第１の実施形態に関して上述したのと同様である。
電極２３は、基板１１および圧電膜１２の間に介在し、基部２３ａおよび複数の枝電極２３ｂからなる櫛歯構造を有する。複数の枝電極２３ｂは、基部２３ａから延出し、且つ、相互に平行である。相互に平行な複数の枝電極２３ｂの各々については、図５に示すような直線状に代えて屈曲状または湾曲状としてもよい。電極２３の厚さは例えば３００〜６００ｎｍであり、各枝電極２３ｂの幅ｄ2は例えば４０〜６０μｍであり、枝電極２３ｂの電極周期（電極ピッチ）λ2は例えば１００〜１５０μｍである。圧電膜１２の厚さｈ、および、枝電極２３ｂの電極周期λ2は、０．００５≦ｈ／λ2≦０．１を満たすように設定されている。また、電極２３には、外部に露出する部位を有する端子２５が連続している。
電極２３におけるヒロック発生率は０．１％以下に設定されている。また、電極２３は、例えばＡｌ合金などの金属材料よりなる。電極２３の構成材料としてＡｌ合金を採用する場合、当該Ａｌ合金は、好ましくは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有する。このようなＡｌ合金よりなる電極２３は、例えば純粋なＡｌよりも熱膨張しにくいので、電極２３でのヒロックの発生および成長を抑制してヒロック発生率を０．１％以下に設定するうえで好適である。
電極２４は、圧電膜１２の上に設けられており、所定の導電材料よりなる。電極２４の構成材料としては、電極２３のそれと同一のものを採用してもよい。電極２４の厚さは、例えば３００〜６００ｎｍである。また、電極２４は、圧電膜１２を介して各枝電極２３ｂに対向し、電極２４には端子２６が連続している。
図７は、圧電素子Ｘ’の製造方法を表す。圧電素子Ｘ’の製造においては、まず、基板１１の上に、図７（ａ）に示すように電極２３を形成するとともに、端子２５（図７には図示せず）を形成する。基板１１の表面に対しては、圧電素子Ｘの製造過程において電極１３および端子１５を形成する際の前処理として上述したのと同様に、後述の圧電膜形成に際して電極２３におけるヒロックの発生を抑制するための清浄処理を、電極２３および端子２５を設ける前に必要に応じて施しておく。
電極２３および端子２５の形成においては、まず、例えばスパッタリング法または蒸着法により、基板１１の上に所定の金属材料を成膜する。当該金属材料の成膜に際しては、圧電素子Ｘの製造過程における電極１３および端子１５の形成に際しての基板１１への金属材料の成膜に関して上述したのと同様に、必要に応じて、後述の圧電膜形成に際して電極２３におけるヒロックの発生を抑制するように、成膜条件を調整する。次に、当該金属膜上にレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、金属膜において電極２３および端子２５へと加工される箇所をマスクするためのものである。次に、当該レジストパターンをマスクとして、金属膜をエッチングする。このようにして、基板１１上において電極２３および端子２５を形成することができる。電極２３を形成した後、好ましくは、例えば逆スパッタリング法により、電極２３の表面をエッチング処理する。
圧電素子Ｘ’の製造においては、次に、図７（ｂ）に示すように、基板１１上に圧電膜１２を積層形成する。具体的には、スパッタリング法により圧電材料を基板１１上に成膜した後、所定のレジストパターンをマスクとして当該圧電材料膜をエッチングすることにより、所定の平面視形態を有する圧電膜１２を形成する。圧電材料の成膜に際しては、圧電素子Ｘの製造過程における圧電材料の成膜に関して上述したのと同様に、必要に応じて、電極２３におけるヒロックの発生を抑制するように成膜条件を調整する。
次に、図７（ｃ）に示すように圧電膜１２上に電極２４を形成するとともに、端子２６（図７（ｃ）には図示せず）を形成する。具体的には、圧電素子Ｘの製造過程における電極１４および端子１６の形成に関して上述したのと同様である。
以上のようにして、圧電素子Ｘ’を製造することができる。上述の製造方法によると、図７（ｂ）を参照して上述した圧電膜形成工程では、基板１１上に既に形成されている電極２３におけるヒロックの発生および成長を抑制しつつ、圧電膜１２を形成するための圧電材料を成膜することができ、電極２３におけるヒロック発生率を０．１％以下に設定することが可能である。
圧電素子Ｘ’においては、圧電膜１２の厚さｈと、電極２３の複数の枝電極２３ｂの電極周期λ2とが、０．００５≦ｈ／λ2≦０．１を満たすように設定されている。これとともに、電極２３において、電気機械変換効率の低下を招来すると考えられるヒロックの発生率は、０．１％以下に設定されている。したがって、圧電素子Ｘ’においては、高い電気機械変換効率を達成することができる。
図８および図９は、本発明の第３の実施形態に係るタッチパネル装置Ｙを表す。タッチパネル装置Ｙは、基板３１と、圧電膜３２と、電極３３Ａ〜３３Ｄ，３４Ａ〜３４Ｄとを備え、ＳＡＷ方式タッチパネル装置として構成されている。圧電膜３２は、図の明確化の観点より仮想線で表す。
基板３１は、表面弾性波が伝搬する媒体であり、検出領域３１ａおよび周縁領域３１ｂを有する透明基板である。図の明確化の観点より、検出領域３１ａおよび周縁領域３１ｂの境界付近を点線で表す。基板３１は、例えば透明なガラス基板などの非圧電基板であり、例えば０．７〜１．１ｍｍの厚さを有する。検出領域３１ａは、タッチパネル装置Ｙにおける検出対象領域であり、本実施形態では矩形である。周縁領域３１ｂは、検出領域３１ａの周囲を囲み、タッチパネル装置Ｙの後述の励振手段および受振手段が設けられている領域である。
圧電膜３２は、基板３１の周縁領域３１ｂに設けられており、第１の実施形態における圧電膜１２と同様に、圧電効果および逆圧電効果を示す圧電材料からなる。圧電膜３２の厚さｈは、例えば１．０〜３．０μｍである。
電極３３Ａ〜３３Ｄは、基板３１および圧電膜３２の間に介在し、電極３３Ａ〜３３Ｄにおけるヒロック発生率は０．１％以下に設定されている。また、電極３３Ａ〜３３Ｄは、例えばＡｌ合金などの金属材料よりなる。電極３３Ａ〜３３Ｄの構成材料としてＡｌ合金を採用する場合、当該Ａｌ合金は、好ましくは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有する。電極３３Ａ〜３３Ｄの厚さは、例えば３００〜６００ｎｍである。電極３３Ａ〜３３Ｄには、各々、対応する端子３５Ａ〜３５Ｄが連続している。端子３５Ａ〜３５Ｄは、各々、外部に露出する部位を有する。
電極３４Ａ〜３４Ｄは、圧電膜３２の上に設けられており、各々、基部３４ａおよび複数の枝電極３４ｂからなる櫛歯構造を有する。同一の電極に属する複数の枝電極３４ｂは、同一の基部３４ａから延出し、且つ、相互に平行である。
本実施形態では、相互に平行な複数の枝電極３４ｂは、各々、相対的に検出領域３１ａに近い内側部３４ｂ’および相対的に検出領域３１ａから遠い外側部３４ｂ''を有し、これらは異なる所定の方向に延びている。すなわち、枝電極３４ｂは、所定の角度で屈曲している。屈曲角度は、矩形状の検出領域３１ａを規定する隣接辺の比率に応じて決定されている。例えば、検出領域３１ａが正方形である場合、即ち隣接辺の比率が１：１である場合、屈曲角度は４５°である。また、枝電極３４ｂは、圧電膜３２を介して電極３３Ａ〜３３Ｄに対向している。
電極３４の厚さは例えば３００〜６００ｎｍであり、各枝電極３４ｂの幅ｄ3（図９に示す）は例えば４０〜６０μｍである。また、枝電極３４ｂの内側部３４ｂ’の電極周期λ3（図９に示す）および外側部３４ｂ''の電極周期λ4（図９に示す）は、上述の電極周期λ1と同様に、例えば１００〜１５０μｍである。単一の電極において、電極周期λ3および電極周期λ4は、タッチパネル装置Ｙの駆動手法に応じて、同一に又は相違して設定されている。また、電極３４Ａ〜３４Ｄの間で、電極周期λ3および／または電極周期λ4は、タッチパネル装置Ｙの駆動手法に応じて、同一に又は相違して設定されている。上述の圧電膜３２の厚さｈおよび電極周期λ3は、０．００５≦ｈ／λ3≦０．１を満たすように設定されている。同様に、圧電膜３２の厚さｈおよび電極周期λ4は、０．００５≦ｈ／λ4≦０．１を満たすように設定されている。
電極３４Ａ〜３４Ｄは所定の導電材料よりなる。電極３４Ａ〜３４Ｄの構成材料としては、電極３３Ａ〜３３Ｄのそれと同一のものを採用してもよい。また、電極３４Ａ〜３４Ｄには、各々、対応する端子３６Ａ〜３６Ｄが連続している。
タッチパネル装置Ｙは、基板３１の周縁領域３１ｂにて、第１の実施形態に係る４つの圧電素子Ｘ（圧電素子ＸＡ〜ＸＤ）を具備する。具体的には、電極対３３Ａ，３４Ａ、電極対３３Ｂ，３４Ｂ、電極対３３Ｃ，３４Ｃ、および電極対３３Ｄ，３４Ｄは、各々、圧電素子Ｘの電極対１３，１４に相当し、各電極対間に挟まれる圧電膜３２は、４つの圧電素子Ｘの４つの圧電膜１２を包含し、これらを支持する基板３１は、４つの圧電素子Ｘの４つの基板１１を包含する。また、端子３５Ａ〜３５Ｄおよび端子３６Ａ〜３６Ｄは、各々、圧電素子Ｘの端子１５および端子１６に相当する。このような４つの圧電素子Ｘを含むタッチパネル装置Ｙは、図４を参照して上述した圧電素子Ｘの製造方法を利用して製造することができる。
タッチパネル装置Ｙの作動時には、例えば、相対向する２つの圧電素子ＸＡ，ＸＣが異なるタイミングで間欠的に励振駆動される。
圧電素子ＸＡは、端子３５Ａ，３６Ａを介して電極３３Ａ，３４Ａの間に交流電圧が印加されることにより励振駆動される。励振駆動中、圧電素子ＸＡにて所定周波数の２種類の表面弾性波（ＳＡＷ）ｆ１，ｆ２（図８では検出領域３１ａにのみ図示する）が励振される。ＳＡＷｆ１は、圧電素子ＸＡにおける枝電極３４ｂの内側部３４ｂ’に直交する方向に伝搬するように励振される。ＳＡＷｆ２は、枝電極３４ｂの外側部３４ｂ''に直交する方向に伝搬するように励振される。
ＳＡＷｆ１は、基板３１の主に検出領域３１ａを伝搬した後、圧電素子ＸＤにおける複数の内側部３４ｂ’にて受振される。その結果、圧電素子ＸＤからその端子３５Ｄ，３６Ｄを介して受振信号が出力される。この信号は、実質的に、圧電素子ＸＤにおける図中上端の内側部３４ｂ’がＳＡＷｆ１を受振してから、図中下端の内側部３４ｂ’がＳＡＷｆ１を受振するまで、出力される。
ＳＡＷｆ２は、基板３１の主に検出領域３１ａを伝搬した後、圧電素子ＸＢにおける複数の外側部３４ｂ''にて受振される。その結果、圧電素子ＸＢからその端子３５Ｂ，３６Ｂを介して受振信号が出力される。この信号は、実質的に、圧電素子ＸＢにおける図中上端の外側部３４ｂ''がＳＡＷｆ２を受振してから、図中下端の外側部３４ｂ''がＳＡＷｆ２を受振するまで、出力される。
一方、圧電素子ＸＣは、端子３５Ｃ，３６Ｃを介して電極３３Ｃ，３４Ｃの間に交流電圧が印加されることにより励振駆動される。励振駆動中、圧電素子ＸＣにて所定周波数の２種類のＳＡＷｆ３，ｆ４（図８では検出領域３１ａにのみ図示する）が励振される。ＳＡＷｆ３は、圧電素子ＸＣにおける枝電極３４ｂの内側部３４ｂ’に直交する方向に伝搬するように励振される。ＳＡＷｆ４は、枝電極３４ｂの外側部３４ｂ''に直交する方向に伝搬するように励振される。圧電素子ＸＣのこのような励振駆動は、例えば、圧電素子ＸＢ，ＸＤからの上述の受振信号出力が終了した直後に行われる。
ＳＡＷｆ３は、基板３１の主に検出領域３１ａを伝搬した後、圧電素子ＸＢにおける複数の内側部３４ｂ’にて受振される。その結果、圧電素子ＸＢからその端子３５Ｂ，３６Ｂを介して受振信号が出力される。この信号は、実質的に、圧電素子ＸＢにおける図中下端の内側部３４ｂ’がＳＡＷｆ３を受振してから、図中上端の内側部３４ｂ’がＳＡＷｆ３を受振するまで、出力される。
ＳＡＷｆ４は、基板３１の主に検出領域３１ａを伝搬した後、圧電素子ＸＤにおける複数の外側部３４ｂ''にて受振される。その結果、圧電素子ＸＤからその端子３５Ｄ，３６Ｄを介して受振信号が出力される。この信号は、実質的に、圧電素子ＸＤにおける図中下端の外側部３４ｂ''がＳＡＷｆ４を受振してから、図中上端の外側部３４ｂ''がＳＡＷｆ４を受振するまで、出力される。
タッチパネル装置Ｙの作動時においては、圧電素子ＸＡによるＳＡＷｆ１，ｆ２の励振から、ＳＡＷｆ３，ｆ４の受振に基づく圧電素子ＸＢ，ＸＤからの受振信号の出力までの、上述のような一連の動作が、繰り返される。
タッチパネル装置Ｙの作動時において、基板３１の検出領域３１ａのいずれかの位置に指などが接触していると、ＳＡＷｆ１〜ｆ４の振幅は、当該位置を通過する場合に当該位置にて減衰する。振幅が減衰したＳＡＷに基づいて圧電素子ＸＢ，ＸＤから出力される受振信号の出力レベルは低下するので、当該受振信号において出力レベルが低下する時を検知および解析することにより、検出領域３１ａにおける接触位置が特定ないし検出される。
タッチパネル装置Ｙを作動させるためには、励振手段として圧電素子ＸＡ，ＸＣに代えて圧電素子ＸＢ，ＸＤを利用し、受振手段として圧電素子ＸＢ，ＸＤに代えて圧電素子ＸＡ，ＸＣを利用することもできる。
タッチパネル装置Ｙは、励振手段および受振手段として、高い電気機械変換効率を有する第１の実施形態の圧電素子Ｘ（圧電素子ＸＡ〜ＸＤ）を備える。このようなタッチパネル装置Ｙは、駆動電圧の低減や検出精度の向上を図るうえで好適である。
図１０および図１１は、本発明の第４の実施形態に係るタッチパネル装置Ｙ’を表す。タッチパネル装置Ｙ’は、基板３１と、圧電膜３２と、電極４３Ａ〜４３Ｄ，４４Ａ〜４４Ｄとを備え、ＳＡＷ方式タッチパネル装置として構成されている。タッチパネル装置Ｙ’は、電極３３Ａ〜３３Ｄ，３４Ａ〜３４Ｄに代えて電極４３Ａ〜４３Ｄ，４４Ａ〜４４Ｄを有する点において、タッチパネル装置Ｙと異なる。基板３１および圧電膜３２については、タッチパネル装置Ｙに関して上述したのと同一である。
電極４３Ａ〜４３Ｄは、基板３１および圧電膜３２の間に介在し、各々、基部４３ａおよび複数の枝電極４３ｂからなる櫛歯構造を有する。同一の電極に属する複数の枝電極４３ｂは、同一の基部４３ａから延出し、且つ、相互に平行である。枝電極４３ｂは、その大部分が電極４４Ａ〜４４Ｄより下方に位置するが、図の明確化の観点より全体を実線で表す。本実施形態では、相互に平行な複数の枝電極４３ｂは、各々、相対的に検出領域３１ａに近い内側部４３ｂ’および相対的に検出領域３１ａから遠い外側部４３ｂ''を有し、これらは異なる所定の方向に延びている。すなわち、枝電極４３ｂは、所定の角度で屈曲している。屈曲角度は、矩形状の検出領域３１ａを規定する隣接辺の比率に応じて決定されている。例えば、検出領域３１ａが正方形である場合、即ち隣接辺の比率が１：１である場合、屈曲角度は４５°である。
電極４３の厚さは例えば３００〜６００ｎｍであり、各枝電極４３ｂの幅ｄ4（図１１に示す）は例えば４０〜６０μｍである。また、枝電極４３ｂの内側部４３ｂ’の電極周期λ5（図１１に示す）および外側部４３ｂ''の電極周期λ6（図１１に示す）は、上述の電極周期λ2と同様に、例えば１００〜１５０μｍである。単一の電極において、電極周期λ5および電極周期λ6は、タッチパネル装置Ｙ’の駆動手法に応じて、同一に又は相違して設定されている。また、電極４３Ａ〜４３Ｄの間で、電極周期λ5および／または電極周期λ6は、タッチパネル装置Ｙの駆動手法に応じて、同一に又は相違して設定されている。上述の圧電膜３２の厚さｈおよび電極周期λ5は、０．００５≦ｈ／λ5≦０．１を満たすように設定されている。同様に、圧電膜３２の厚さｈおよび電極周期λ6は、０．００５≦ｈ／λ6≦０．１を満たすように設定されている。
電極４３Ａ〜４３Ｄにおけるヒロック発生率は０．１％以下に設定されている。また、電極４３Ａ〜４３Ｄは、例えばＡｌ合金などの金属材料よりなる。電極４３Ａ〜４３Ｄの構成材料としてＡｌ合金を採用する場合、当該Ａｌ合金は、好ましくは、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有する。電極４３Ａ〜４３Ｄの厚さは、例えば３００〜６００ｎｍである。電極４３Ａ〜４３Ｄには、各々、対応する端子４５Ａ〜４５Ｄが連続している。端子４５Ａ〜４５Ｄは、各々、外部に露出する部位を有する。
電極４４Ａ〜４４Ｄは、各々、圧電膜３２の上に設けられており、所定の導電材料よりなる。電極４４Ａ〜４４Ｄの構成材料としては、電極４３Ａ〜４３Ｄのそれと同一のものを採用してもよい。電極４４Ａ〜４４Ｄの厚さは、例えば３００〜６００ｎｍである。また、電極４４Ａ〜４４Ｄは、圧電膜３２を介して枝電極４３ｂに対向している。電極４４Ａ〜４４Ｄには、各々、対応する端子４６Ａ〜４６Ｄが連続している。
タッチパネル装置Ｙ’は、基板３１の周縁領域３１ｂにて、第２の実施形態に係る４つの圧電素子Ｘ’（圧電素子ＸＡ’〜ＸＤ’）を具備する。具体的には、電極対４３Ａ，４４Ａ、電極対４３Ｂ，４４Ｂ、電極対４３Ｃ，４４Ｃ、および電極対４３Ｄ，４４Ｄは、各々、圧電素子Ｘ’の電極対２３，２４に相当し、各電極対間に挟まれる圧電膜３２は、４つの圧電素子Ｘ’の４つの圧電膜１２を包含し、これらを支持する基板３１は、４つの圧電素子Ｘ’の４つの基板１１を包含する。また、端子４５Ａ〜４５Ｄおよび端子４６Ａ〜４６Ｄは、各々、圧電素子Ｘ’の端子２５および端子２６に相当する。このような４つの圧電素子Ｘ’を含むタッチパネル装置Ｙ’は、図７を参照して上述した圧電素子Ｘ’の製造方法を利用して製造することができる。
タッチパネル装置Ｙ’を作動させるためには、励振手段として圧電素子ＸＡ’，ＸＣ’を励振駆動するとともに受振手段として圧電素子ＸＢ’，ＸＤ’を利用するか、或は、励振手段として圧電素子ＸＢ’，ＸＤ’を励振駆動するとともに受振手段として圧電素子ＸＡ’，ＸＣ’を利用する。具体的には、タッチパネル装置Ｙの動作手法に関して圧電素子ＸＡ〜ＸＤについて上述したのと同様である。
タッチパネル装置Ｙ’は、励振手段および受振手段として、高い電気機械変換効率を有する第２の実施形態の圧電素子Ｘ’（圧電素子ＸＡ’〜ＸＤ’）を備える。このようなタッチパネル装置Ｙ’は、駆動電圧の低減や検出精度の向上を図るうえで好適である。
〔ＳＡＷフィルタの作製〕
図１２に示すような、２つの圧電素子Ｘからなる正規対向型のトランスバーサルＳＡＷフィルタを作製した。このフィルタを構成する本実施例の各圧電素子Ｘは、第１の実施形態に係るものである。
フィルタの作製においては、まず、第１成膜工程において、スパッタリング法により、２．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金をガラス基板１１上に成膜することによって、厚さ３００ｎｍのＡｌ合金膜を形成した。本スパッタリングでは、Ｃｕを２．０ｗｔ％含有するＡｌ合金ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒを使用し、スパッタガス圧力を０．５Ｐａとし、放電電力を１ｋＷとした。次に、所定のレジストパターンをマスクとしてＡｌ合金膜をエッチングすることにより、当該Ａｌ合金膜をパターニングした。このようにして、基板１１上において、電極１３および端子１５を形成した。この後、Ａｒプラズマを利用した逆スパッタリング法により、電極１３の表面をエッチング処理した。
次に、第２成膜工程において、スパッタリング法により、基板１１上にＺｎＯを成膜することによって、厚さ２．２μｍの圧電材料膜を形成した。具体的には、ＺｎＯ焼結体ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒガスおよびＯ2ガスを使用して行う反応性スパッタリングにより、基板上にＺｎＯを成膜した。本スパッタリングでは、ＡｒガスおよびＯ2ガスの流量比を４：１とし、スパッタガス圧力を０．３Ｐａとし、放電電力を３ｋＷとし、基板１１の温度を３００℃とし、成膜時間を２０分とした。この後、所定のレジストパターンをマスクとして圧電材料膜をエッチングすることにより、当該圧電材料膜をパターニングした。このようにして、圧電膜１２を形成した。
次に、第３成膜工程において、スパッタリング法により、基板１１の表面および圧電膜１２の表面にわたってＡｌ合金を成膜することによって、厚さ３００ｎｍのＡｌ合金膜を形成した。本スパッタリングでは、Ｃｕを２．０ｗｔ％含有するＡｌ合金ターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒを使用し、スパッタガス圧力を０．５Ｐａとし、放電電力を１ｋＷとした。次に、所定のレジストパターンをマスクとしてＡｌ合金膜をエッチングすることにより、当該Ａｌ合金膜をパターニングした。このようにして、基部１４ａおよび複数の平行な枝電極１４ｂを有する電極１４ならびに端子１６を形成した。本実施例では、枝電極１４ｂの幅ｄ1は４４μｍとし、枝電極１４ｂの電極周期λ1は１１０μｍとした。
以上の方法により、本実施例に係る複数のフィルタを作製した。このフィルタにおける各圧電素子Ｘの圧電膜１２の厚さｈ、および、枝電極１４ｂの電極周期λ1は、０．００５≦ｈ／λ1≦０．１という条件を満たす。
〔ヒロック発生率の測定〕
上述のフィルタ作製過程における第１成膜工程と同一の条件で、所定のガラス基板上に、２．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金膜（厚さ３００ｎｍ）を形成した。次に、このＡｌ合金膜付きガラス基板を、３００℃で２０分間、加熱処理に付した。本加熱処理での加熱温度および加熱時間は、上述の第２成膜工程における基板加熱温度および成膜時間と同一である。すなわち、本加熱処理では、上述のフィルタ作製過程においてヒロックが発生および成長し得る工程の環境を模擬的に設定したのである。このようにして作製したサンプルのＡｌ合金膜表面を原子力間顕微鏡（ＡＦＭ）により観察し、ヒロック発生率を測定した。その結果、本サンプルのＡｌ合金膜におけるヒロック発生率は、０．０１％であった。したがって、本実施例の圧電素子Ｘの電極１３におけるヒロック発生率も０．０１％と考えられる。
〔挿入損失の測定〕
本実施例のフィルタについて、入力信号と出力信号の間の挿入損失を測定した。その結果、本実施例のフィルタの挿入損失は−１２ｄＢであった。この結果は図１３のグラフに示す。図１３のグラフでは、ヒロック発生率（％）を横軸にて対数目盛りで表し、挿入損失（ｄＢ）を縦軸にて表す。
第１成膜工程において、２．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金に代えて１．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金を成膜した以外は、実施例１と同様の方法により、本実施例のフィルタを作製した。したがって、本実施例のフィルタでは、電極１３は、１．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金よりなる。本実施例のフィルタにおいては、圧電膜１２の厚さｈは２．２μｍであり、枝電極１４ｂの電極周期λ1は１１０ｎｍであり、０．００５≦ｈ／λ1≦０．１が成立する。本実施例に係る電極１３について、実施例１と同様にして、サンプルに基づいてヒロック発生率を測定しところ、０．００９％であった。また、本実施例のフィルタについて、実施例１と同様に挿入損失を測定したところ、−１１ｄＢであった。この結果は、図１３のグラフに示す。
比較例１〜３
第１成膜工程において、２．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金に代えて、純Ａｌ（比較例１）、１．０ｗｔ％のＳｉを含有するＡｌ合金（比較例２）、０．５ｗｔ％のＳｉを含有するＡｌ合金（比較例３）を成膜した以外は、実施例１と同様の方法により、比較例１〜３のフィルタを作製した。したがって、比較例１〜３のフィルタでは、ガラス基板と圧電膜の間に介在する電極は、各々、純Ａｌ、１．０ｗｔ％Ｓｉ含有Ａｌ合金、および０．５ｗｔ％Ｓｉ含有Ａｌ合金よりなる。これら比較例のフィルタにおいては、圧電膜の厚さｈは２．２μｍであり、枝電極の電極周期λは１１０ｎｍであり、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立する。各比較例におけるガラス基板と圧電膜の間に介在する電極について、実施例１と同様にして、サンプルに基づいてヒロック発生率を測定しところ、３０％（比較例１）、０．３％（比較例２）、および０．７％（比較例３）であった。また、各比較例のフィルタについて、実施例１と同様に挿入損失を測定したところ、−５０ｄＢ（比較例１）、−４２ｄＢ（比較例２）、および−４８ｄＢ（比較例３）であった。これらの結果は、図１３のグラフに示す。
実施例の評価
図１３のグラフに示されるように、基板と圧電膜の間に介在する電極におけるヒロック発生率が０．１％以下の実施例１，２のフィルタは、当該ヒロック発生率が０．１％より大きい比較例１〜３のフィルタよりも挿入損失が小さい。これは、基板と圧電膜の間に介在する電極が１．０ｗｔ％または２．０ｗｔ％のＣｕを含有するＡｌ合金よりなる場合には、当該電極におけるヒロック発生率が０．１％以下に設定され、当該電極が純Ａｌよりなる場合、および、当該電極が所定濃度のＳｉを含有するＡｌ合金よりなる場合よりも、圧電素子における電気機械変換効率が高いためであると考えられる。
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
（付記１）基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極と、を備え、
前記第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
前記第１電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
前記第１電極におけるヒロック発生率は、０．１％以下である、圧電素子。
（付記２）基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極と、を備え、
前記第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
前記第２電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
前記第１電極におけるヒロック発生率は、０．１％以下である、圧電素子。
（付記３）前記第１電極は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有するＡｌ合金よりなる、付記１または２に記載の圧電素子。
（付記４）前記圧電膜は、ＭｎがドープされているＺｎＯよりなる、付記３に記載の圧電素子。
（付記５）検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、
前記基板にて表面弾性波を励振するための、前記周縁領域に設けられている励振手段と、
前記検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、前記周縁領域に設けられている受振手段と、を備え、
前記励振手段および／または前記受振手段は、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極を含み、
前記第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
前記第１電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、タッチパネル装置。
（付記６）検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、
前記基板にて表面弾性波を励振するための、前記周縁領域に設けられている励振手段と、
前記検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、前記周縁領域に設けられている受振手段と、を備え、
前記励振手段および／または前記受振手段は、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極を含み、
前記第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
前記第２電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、タッチパネル装置。
（付記７）前記第１電極は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有するＡｌ合金よりなる、付記５または６に記載のタッチパネル装置。
（付記８）前記圧電膜は、ＭｎがドープされているＺｎＯよりなる、付記７に記載のタッチパネル装置。
本発明の第１の実施形態に係る圧電素子の平面図である。 図１の線II−IIに沿った断面図である。 基板上に設けられた電極の拡大図である。 図１に示す圧電素子の製造方法を表す。各図は部分断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る圧電素子の平面図である。 図５の線VI−VIに沿った断面図である。 図５に示す圧電素子の製造方法を表す。各図は部分断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るタッチパネル装置を表す。 図８に示すタッチパネル装置の部分拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るタッチパネル装置を表す。 図１０のタッチパネル装置の部分拡大図である。 図１に示す圧電素子を有するフィルタを表す。 実施例１，２および比較例１〜３における各フィルタについて、挿入損失測定の結果を示す。
符号の説明
Ｘ，Ｘ’ 圧電素子
１１ 基板
１２ 圧電膜
１３，１４，２３，２４ 電極
１４ｂ，２３ｂ 枝電極
Ｙ，Ｙ’ タッチパネル装置
ＸＡ〜ＸＤ 圧電素子
３１ 基板
３１ａ 検出領域
３１ｂ 周縁領域
３２ 圧電膜
３３Ａ〜３３Ｄ，３４Ａ〜３４Ｄ，４３Ａ〜４３Ｄ，４４Ａ〜４４Ｄ 電極
３４ｂ，４３ｂ 枝電極
３４ｂ’，４３ｂ’ 内側部
３４ｂ''，４３ｂ'' 外側部

Claims (5)

  1. 基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極と、を備え、
    前記第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
    前記第１電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
    前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
    前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、圧電素子。
  2. 基板と、圧電膜と、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極と、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極と、を備え、
    前記第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
    前記第２電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
    前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
    前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、圧電素子。
  3. 前記第１電極は、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｗ，Ｐｔ，およびＡｕからなる群より選択される金属を０．１〜３ｗｔ％含有するＡｌ合金よりなる、請求項１または２に記載の圧電素子。
  4. 検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、
    前記基板にて表面弾性波を励振するための、前記周縁領域に設けられている励振手段と、
    前記検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、前記周縁領域に設けられている受振手段と、を備え、
    前記励振手段および／または前記受振手段は、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極を含み、
    前記第２電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
    前記第１電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
    前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
    前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、タッチパネル装置。
  5. 検出領域および当該検出領域を囲む周縁領域を含む基板と、
    前記基板にて表面弾性波を励振するための、前記周縁領域に設けられている励振手段と、
    前記検出領域を伝搬した表面弾性波を受振するための、前記周縁領域に設けられている受振手段と、を備え、
    前記励振手段および／または前記受振手段は、基板、圧電膜、当該基板および圧電膜の間に介在する第１電極、並びに、当該第１電極とは反対の側にて前記圧電膜に接する第２電極を含み、
    前記第１電極は、基部、および、当該基部から延出し且つ相互に平行な複数の枝電極を有し、
    前記第２電極は、前記圧電膜を介して前記複数の枝電極にわたって対向する部位を有し、
    前記圧電膜の厚さをｈとし、且つ、前記複数の枝電極の電極周期をλとすると、０．００５≦ｈ／λ≦０．１が成立し、
    前記第１電極におけるヒロック発生率は０．１％以下である、タッチパネル装置。
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