压电薄膜、层叠压电元件及电声换能器的制作方法

1.本发明涉及一种用于扬声器及麦克风等音响设备等的压电薄膜、将该压电薄膜层叠而成的层叠压电元件及使用该压电薄膜或层叠压电元件的电声换能器。


背景技术：

2.近年来，正在进行关于使用塑胶等可挠性基板的柔性显示器的研究。
3.作为该柔性显示器的基板，例如，在专利文献1中公开了一种在透明塑胶薄膜上层叠有阻气层或透明导电层的柔性显示器基板。
4.柔性显示器与使用以往的玻璃基板的显示器相比，在轻量性、薄度、可挠性等方面具有优势，且也能够在圆柱等弯曲上设置。并且，由于能够卷起保管，因此即使为大屏幕也不会损害便携性而作为用于登载广告或pda(掌上电脑)等显示装置受到关注。
5.将这种柔性显示器用作如电视机等与图像一同播放音频的图像显示装置兼音频产生装置时，需要用于产生音频的音响装置即扬声器。
6.其中，作为以往的扬声器形状，漏斗状的所谓锥型或球面状的圆顶型等较为普遍。然而，若欲将这些扬声器内置于上述柔性显示器中，则有可能损害柔性显示器的优点即轻量性或可挠性。并且，外设扬声器时，携带等不便，并且也存在难以设置于弯曲状的壁面而破坏美感。
7.其中，作为不损害轻量性或可挠性而能够与柔性显示器成为一体的扬声器，已知有一种在专利文献2中记载的压电薄膜(电声转换薄膜)。
8.该压电薄膜具有将压电体粒子分散于由在常温下具有粘弹性的高分子材料构成的粘弹性基体中而成的高分子复合压电体、形成于高分子复合压电体的两面的薄膜电极、形成于薄膜电极的表面的保护层，且由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切成为0.1以上的极大值存在于0～50℃的温度范围内。
9.以往技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本特开2000
‑
338901号公报
12.专利文献2：日本特开2015
‑
29270号公报


技术实现要素：

13.发明要解决的技术课题
14.为了将压电薄膜用作扬声器，需要将沿薄膜面的拉伸运动转换成薄膜面的振动。从该拉伸运动到振动的转换通过将压电薄膜保持在弯曲的状态来实现，因此能够使压电薄膜作为扬声器发挥功能。
15.然而，众所周知，扬声器用振动板的最低共振频率f0由下述式给出。其中，s是振动系统的刚度，m是质量。
16.[数式1]
[0017]
最低共振频率：
[0018]
此时，压电薄膜的弯曲程度即弯曲部的曲率半径变得越大，机械刚度s越降低，因此最低共振频率f0变小。即，扬声器的音质(音量、频率特性)根据压电薄膜的曲率半径发生变化。
[0019]
若考虑以上几点，用作柔性显示器用的扬声器的压电薄膜优选具备以下要件。
[0020]
(i)可挠性
[0021]
例如，作为携带用以如报纸或杂志那样的文件状轻卷的状态握持时，会不断从外部受到数hz以下的相对缓慢但较大的弯曲变形。此时，若压电薄膜硬，则相应地产生大的弯曲应力，有可能在高分子基体与压电体粒子之间的界面产生龟裂并最终导致破坏。因此，要求压电薄膜具有适当的柔韧性。并且，若能够将应变能作为热扩散至外部，则能够松弛应力。因此，要求压电薄膜的损耗角正切适当大。
[0022]
(ii)音质
[0023]
以20hz～20khz的音频带的频率使压电体粒子振动，通过该振动能，整个振动板(压电薄膜)成为一体而振动，因此扬声器播放声音。因此，为了提高振动能的传递效率，要求压电薄膜具有适当的硬度。并且，若扬声器的频率特性平滑，则最低共振频率f0伴随曲率变化而发生变化时的音质的变化量也变小。因此，要求压电薄膜的损耗角正切适当大。
[0024]
综上所述，要求用作柔性显示器用的扬声器的压电薄膜对20hz～20khz的振动表现出坚硬，对数hz以下的振动则表现出柔韧。并且，相对于20khz以下的所有频率的振动，要求高分子复合压电体的损耗角正切适当大。
[0025]
在专利文献2中记载的压电薄膜若在常温(0～50℃)下，则满足上述条件，并显示优异的可挠性及音质。
[0026]
然而，使用扬声器的环境并不局限于常温，根据国家、地域及使用场所，也有在冰点环境下使用的情况。然而，在专利文献2中记载的压电薄膜在冰点等低温环境下很难显示充分的可挠性及音质。
[0027]
本发明的目的在于解决这种以往技术的问题点，并提供一种在冰点环境下具有优异的可挠性且在常温下也具有良好的可挠性的压电薄膜、将该压电薄膜层叠而成的层叠压电元件及使用该压电薄膜或层叠压电元件的电声换能器。
[0028]
用于解决技术课题的手段
[0029]
为了实现上述目的，本发明具有以下结构。
[0030]
[1]一种压电薄膜，其特征在于，具有将压电体粒子分散于包含高分子材料的基体中而成的高分子复合压电体和形成于高分子复合压电体的两面的电极层，
[0031]
由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内存在达到0.1以上的极大值，且在0℃下的值为0.05以上。
[0032]
[2]根据[1]所述的压电薄膜，其具有设置于电极层的表面的保护层。
[0033]
[3]根据[1]或[2]所述的压电薄膜，其在厚度方向上被极化。
[0034]
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的压电薄膜，其在压电特性上不具有面内各向异性。
[0035]
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的压电薄膜，其具有用于连接电极层与外部电源
的外引线。
[0036]
[6]一种层叠压电元件，其将[1]至[5]中任一项所述的压电薄膜层叠2层以上而成。
[0037]
[7]根据[6]所述的层叠压电元件，其中压电薄膜在厚度方向上被极化，且相邻的压电薄膜的极化方向相反。
[0038]
[8]根据[6]或[7]所述的层叠压电元件，其通过将压电薄膜折叠1次以上而将压电薄膜层叠2层以上。
[0039]
[9]根据[6]至[8]中任一项所述的层叠压电元件，其具有粘贴相邻的压电薄膜的粘贴层。
[0040]
[10]一种电声换能器，其具有振动板、[1]至[5]中任一项所述的压电薄膜或[6]至[9]中任一项所述的层叠压电元件。
[0041]
[11]根据[10]所述的电声换能器，其中压电薄膜或层叠压电元件的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积为振动板的厚度与杨氏模量的乘积的0.1～3倍。
[0042]
[12]根据[10]或[11]所述的电声换能器，其中压电薄膜或层叠压电元件的厚度与由动态粘弹性测量得到的主曲线上的频率1khz、25℃下的储能模量的乘积为振动板的厚度与杨氏模量的乘积的0.3～10倍。
[0043]
[13]根据[10]至[12]中任一项所述的电声换能器，其具有粘贴振动板与压电薄膜或层叠压电元件的粘贴层。
[0044]
发明效果
[0045]
根据本发明，提供一种在冰点环境下具有可挠性且在常温下也具有良好的可挠性的压电薄膜、将该压电薄膜层叠而成的层叠压电元件及使用该压电薄膜或层叠压电元件的电声换能器。
附图说明
[0046]
图1是本发明的压电薄膜的一例的概念图。
[0047]
图2是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的概念图。
[0048]
图3是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的概念图。
[0049]
图4是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的概念图。
[0050]
图5是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的概念图。
[0051]
图6是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的概念图。
[0052]
图7是使用图1所示的压电薄膜的压电扬声器的一例的概念图。
[0053]
图8是使用本发明的层叠压电元件的本发明的电声换能器的一例的概念图。
[0054]
图9是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0055]
图10是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0056]
图11是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0057]
图12是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0058]
图13是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0059]
图14是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0060]
图15是本发明的层叠压电元件的另一例的概念图。
[0061]
图16是用于说明本发明的层叠压电元件上的突出部的概念图。
具体实施方式
[0062]
以下，参考附图所示的优选实施例，对本发明的压电薄膜、层叠压电元件及电声换能器进行详细说明。
[0063]
以下记载的构成要件的说明根据本发明的代表性实施方式而完成，但本发明并不限定于这些实施方式。
[0064]
另外，本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指将“～”前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
[0065]
图1中，通过剖视图，概念性示出本发明的压电薄膜的一例。
[0066]
如图1所示，压电薄膜10具备：具有压电性的片状物即压电体层20、层叠于压电体层20的一面的下部电极24、层叠于下部电极24的下部保护层28、层叠于压电体层20的另一面的上部电极26、层叠于上部电极26的上部保护层30。
[0067]
压电体层20将压电体粒子36分散于包含高分子材料的基体34中而成。即，压电体层20是本发明中的高分子复合压电体。
[0068]
如后所述，作为优选方式，压电薄膜10(压电体层20)在厚度方向上被极化。
[0069]
作为一例，在扬声器、麦克风及用于吉他等乐器中的拾音器等各种音响设备(音响机器)中，这种压电薄膜10用于通过与电信号相应的振动产生(播放)声音或将基于声音的振动转换为电信号。
[0070]
并且，除此以外，压电薄膜也能够用于压力传感器及发电元件等。
[0071]
如上所述，用于柔性扬声器等的压电薄膜优选具有良好的可挠性及音质。
[0072]
即，要求压电薄膜对20hz～20khz的振动表现出坚硬，对数hz以下的振动则表现出柔韧。并且，相对于20khz以下的所有频率的振动，要求压电薄膜10的损耗角正切适当大。
[0073]
通常，高分子固体具有粘弹性松弛机制，可以观测到随着温度上升或频率降低，大规模的分子运动表现为储能模量(杨氏模量)的降低(松弛)或损失弹性模量的极大(吸收)。其中，由非晶质区域的分子链的微布朗运动引发的松弛被称为主分散，可发现非常大的松弛现象。发生该主分散的温度为玻璃化转变点(tg)，并最显著地显现粘弹性松弛机制。
[0074]
本发明的压电薄膜10中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切(tanδ)成为0.1以上的极大值在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内存在1个以上。另外，本发明的压电薄膜10中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切在0℃下的值为0.05以上。
[0075]
因此，本发明的压电薄膜10在冰点环境下具有非常高的可挠性，并且在常温下也具有良好的可挠性。另外，本发明的压电薄膜10在冰点环境下，对20hz～20khz的振动表现出坚硬，对数hz以下的缓慢的振动则表现出柔韧。
[0076]
另外，在本发明中，“常温”是指0～50℃左右的温度范围。
[0077]
压电体层20将压电体粒子36分散于基体34而成。
[0078]
作为一例，作为压电体层20(高分子复合压电体)的基体34，本发明的压电薄膜10使用将玻璃化转变点在常温的高分子材料与玻璃化转变点低于0℃的高分子材料混合而成
的混合高分子材料。
[0079]
玻璃化转变点为常温的高分子材料即为常温下具有粘弹性的高分子材料。另一方面，玻璃化转变点低于0℃的高分子材料即为在低于0℃的温度范围内具有粘弹性的高分子材料。
[0080]
通过将这种混合高分子材料用作压电体层20的基体34，可获得由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内存在达到0.1以上的极大值，且在0℃下的值为0.05以上的压电薄膜10。
[0081]
本发明的压电薄膜10中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切成为0.1以上的极大值存在于
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内。
[0082]
因此，本发明的压电薄膜10在冰点环境下，在压电薄膜10因外力缓慢弯曲时，能够将应变能有效地作为热而扩散至外部。因此，在压电薄膜10中，最大弯曲力矩部分的基体34与压电体粒子36之间的界面的应力集中得到松弛，能够防止在基体34与压电体粒子36之间的界面产生龟裂。其结果，本发明的压电薄膜10对冰点环境下的基于由使用者实施的折弯及卷起等外力的缓慢的动作具有非常高的可挠性。关于以上方面，后述的层叠压电元件及电声换能器也相同。
[0083]
在频率1hz、
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内的损耗角正切的极大值优选0.3以上，更优选0.5以上。
[0084]
另外，频率1hz下的损耗角正切成为0.1以上的极大值在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内可以存在多个。
[0085]
并且，本发明的压电薄膜10中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切在0℃下的值为0.05以上。
[0086]
压电薄膜10的使用环境并不局限于冰点环境。并且，压电薄膜例如通过伴随卷对卷等卷取的制造方法制造，制造环境的温度通常为常温。因此，在常温环境下，也要求压电薄膜10具有一定程度的可挠性。
[0087]
相对于此，本发明的压电薄膜中，通过除了上述的低温范围内的损耗角正切的极大值以外，频率1hz、0℃下的损耗角正切也为0.05以上，从与上述相同的理由考虑，在常温环境下，也显示良好的操作性及能够适用各种制造方法的良好的可挠性。关于以上方面，后述的层叠压电元件及电声换能器也相同。
[0088]
在0℃、频率1hz下的损耗角正切优选0.07以上，更优选0.1以上。
[0089]
在本发明的压电薄膜10中，1hz下的损耗角正切的极大值可以在常温的温度范围内存在，也可以不存在。
[0090]
另外，关于本发明的压电薄膜10，通过1hz下的损耗角正切的极大值在常温的温度范围内存在1个以上，能够使常温环境下的压电薄膜10的可挠性更加良好。在本发明的压电薄膜10中，1hz下的损耗角正切的极大值存在于常温的温度范围内时，损耗角正切的极大值优选0.05以上。
[0091]
如上所述，在本发明的压电薄膜10中，将在常温下具有粘弹性的高分子材料与在低于0℃的温度范围内具有粘弹性的高分子材料的混合高分子材料用作压电体层20的基体34。
[0092]
作为在常温下具有粘弹性的高分子材料，只要具有介电性，则能够利用公知的各
种高分子材料。高分子材料优选使用基于动态粘弹性试验在频率1hz下的损耗角正切的极大值在常温下为0.5以上的高分子材料。
[0093]
因此，在常温下，压电薄膜10因外力缓慢弯曲时，最大弯曲力矩部的基体34与压电体粒子36之间的界面的应力集中得到松弛，并可获得良好的可挠性。
[0094]
并且，在常温下具有粘弹性的高分子材料中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的储能模量(e’)优选在0℃下为100mpa以上，在50℃下优选10mpa以下。
[0095]
因此，能够减少压电薄膜10因外力缓慢弯曲时产生的弯曲力矩的同时，能够对20hz～20khz的音响振动表现出坚硬。
[0096]
并且，在常温下具有粘弹性的高分子材料若在25℃下的相对介电系数为10以上，则更优选。因此，对压电薄膜10施加电压时，会对基体中的压电体粒子施加更高的电场，因此能够期待较大变形量。
[0097]
然而，另一方面，若考虑确保良好的耐湿性等，则也优选在25℃下的相对介电系数为10以下的高分子材料。
[0098]
作为满足这种条件的在常温下具有粘弹性的高分子材料，可例示氰乙基化聚乙烯醇(氰乙基化pva(cr
‑
v))、聚乙酸乙烯酯、聚(偏二氯乙烯
‑
co
‑
丙烯腈)、聚苯乙烯
‑
乙烯基聚异戊二烯嵌段共聚物、聚乙烯甲基酮及聚丙烯酸丁酯等。并且，作为这些高分子材料，也能够优选地使用hybrar 5127(kuraray co.,ltd.制造)等市售品。其中，作为在常温下具有粘弹性的高分子材料，优选使用具有氰乙基的材料，尤其优选使用具有氰乙基化pva。
[0099]
另外，这些高分子材料可以仅适用1种，也可以同时使用(混合)多种。
[0100]
混合高分子材料对这种在常温下具有粘弹性的高分子材料混合玻璃化转变点低于0℃的高分子材料即在低于0℃的温度范围内具有粘弹性的高分子材料。在以下说明中，方便起见，将“在低于0℃的温度范围内具有粘弹性的高分子材料”也称为“在低温下具有粘弹性的高分子材料”。
[0101]
本发明的压电薄膜10通过使用对在常温下具有粘弹性的高分子材料混合在低温下具有粘弹性的高分子材料的混合高分子材料作为构成压电体层20的基体34，降低基体34的玻璃化转变点而兼顾冰点环境下的优异的可挠性和常温环境下的良好的可挠性。
[0102]
在低温下具有粘弹性的高分子材料只要为玻璃化转变点低于0℃且具有介电性者，则能够利用各种材料。
[0103]
作为一例，可例示氟橡胶及氯丁二烯橡胶等。
[0104]
在构成压电体层20的基体34中，并不限制在低温下具有粘弹性的高分子材料相对于在常温下具有粘弹性的高分子材料的添加量。
[0105]
在将在常温下具有粘弹性的高分子材料和在低温下具有粘弹性的高分子材料混合的混合高分子材料中，在低温下具有粘弹性的高分子材料的添加量优选31～80质量％，更优选41～70质量％，进一步优选51～60质量％。
[0106]
通过将在低温下具有粘弹性的高分子材料的添加量设为31质量％以上，优选地显示添加在低温下具有粘弹性的高分子材料的效果，因此在可获得在冰点环境下显示优异的可挠性的压电薄膜10这一方面优选。
[0107]
通过将在低温下具有粘弹性的高分子材料的添加量设为80质量％以下，在能够使在常温下的可挠性变良好这一方面优选。
[0108]
以调节介电特性或机械特性为目的，除了在常温下具有粘弹性的高分子材料及在低温下具有粘弹性的高分子材料以外，根据需要可以对基体34添加其他介电性高分子材料。
[0109]
并且，以调节玻璃化转变点为目的，除了介电性高分子材料以外，也可以对基体34添加氯乙烯树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、聚丁烯及异丁烯等热塑性树脂、以及酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂及云母等热硬化性树脂。
[0110]
进而，以提高粘合性为目的，可以添加松香酯、松香、萜烯、萜烯酚醛及石油树脂等增粘剂。
[0111]
压电体层20是将压电体粒子36分散于这种基体34而成的高分子复合压电体。
[0112]
压电体粒子36由具有钙钛矿型或纤锌矿型的结晶结构的陶瓷粒子构成。
[0113]
作为构成压电体粒子36的陶瓷粒子，例如，可例示锆钛酸铅(pzt)、锆钛酸镧铅(plzt)、钛酸钡(batio3)、氧化锌(zno)及钛酸钡与铁酸铋(bife3)的固溶体(bfbt)等。
[0114]
这些压电体粒子36可以仅适用1种，也可以同时使用(混合)多种。
[0115]
这种压电体粒子36的粒径并没有限制，根据压电薄膜10的尺寸及用途等适当选择即可。
[0116]
压电体粒子36的粒径优选1～10μm。通过将压电体粒子36的粒径设为该范围，压电薄膜10在能够兼顾高压电特性和柔性等方面能够获得优选结果。
[0117]
另外，在图1中，压电体层20中的压电体粒子36在基体34中均匀且有规则地分散，但本发明并不限于此。
[0118]
即，优选压电体层20中的压电体粒子36只要均匀地分散则可以在基体34中不规则地分散。
[0119]
在压电薄膜10中，压电体层20中的基体34与压电体粒子36的量比并没有限制。压电体层20中的基体34与压电体粒子36的量比根据压电薄膜10的面方向的大小及厚度、压电薄膜10的用途以及要求压电薄膜10的特性等适当设定即可。
[0120]
压电体层20中的压电体粒子36的体积分率优选30～80％，更优选50％以上。因此，将压电体层20中的压电体粒子36的体积分率进一步优选设为50～80％。
[0121]
通过将基体34与压电体粒子36的量比设为上述范围，在能够兼顾高压电特性和可挠性等方面能够获得优选结果。
[0122]
在压电薄膜10中，压电体层20的厚度并没有限制，根据压电薄膜10的用途及要求压电薄膜10的特性等适当设定即可。压电体层20越厚，在所谓片状物的韧性的强度等刚度等方面越有利，但用于使压电薄膜10拉伸相同量所需的电压(电位差)则变大。
[0123]
压电体层20的厚度优选10～300μm，更优选20～200μm，进一步优选30～150μm。
[0124]
通过将压电体层20的厚度设为上述范围，能够在兼顾刚度的确保和适度的柔软性等方面获得优选结果。
[0125]
在本发明的压电薄膜10中，从与上述压电薄膜10相同的理由考虑，压电体层20(高分子复合压电体)中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切成为0.1以上的极大值优选在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内存在1个以上。并且，压电体层20中在频率1hz、
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内的损耗角正切的极大值优选0.3以上，更优选0.5以上。
[0126]
另外，压电体层20中，频率1hz下的损耗角正切成为0.1以上的极大值在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内可以存在多个。
[0127]
并且，在本发明的压电薄膜10中，从与上述压电薄膜10相同的理由考虑，压电体层20中，由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的损耗角正切在0℃下的值优选0.05以上。
[0128]
压电体层20中的在0℃、频率1hz下的损耗角正切优选0.07以上，更优选0.1以上。
[0129]
进而，在本发明的压电薄膜10的压电体层20中，1hz下的损耗角正切的极大值可以在常温的温度范围内存在，也可以不存在。
[0130]
然而，从与上述压电薄膜10相同的理由考虑，压电体层20中，1hz下的损耗角正切的极大值优选在常温的温度范围内存在1个以上。在压电体层20中，1hz下的损耗角正切的极大值存在于常温的温度范围内时，损耗角正切的极大值优选0.05以上。
[0131]
如图1所示，图示例的压电薄膜10具有如下结构：在这种压电体层20的一面具有下部电极24并在其表面具有下部保护层28，在压电体层20的另一面具有上部电极26并在其表面具有上部保护层30而成。其中，上部电极26与下部电极24形成电极对。
[0132]
另外，除了这些层以外，压电薄膜10例如具有用于引出来自上部电极26及下部电极24的电极的电极引出部，电极引出部与电源ps连接。并且，压电薄膜10可以具有通过覆盖压电体层20暴露的区域来防止短路等的绝缘层等。
[0133]
即，压电薄膜10具有如下结构：利用电极对即上部电极26及下部电极24夹持压电体层20的两面，并利用下部保护层28及上部保护层30夹持该层叠体而成。
[0134]
如此，在压电薄膜10中，被上部电极26及下部电极24夹持的区域根据所施加的电压拉伸。
[0135]
在压电薄膜10中，下部保护层28及上部保护层30并不是必须的构成要件，作为优选方式而设置。
[0136]
下部保护层28及上部保护层30起到包覆上部电极26及下部电极24并且对压电体层20赋予适当的刚度和机械强度的作用。即，在压电薄膜10中，由基体34和压电体粒子36构成的压电体层20对缓慢的弯曲变形显示出非常优异的可挠性，但另一方面，根据用途而言，存在刚度或机械强度不足的情况。为了补充该不足，在压电薄膜10中设置下部保护层28及上部保护层30。
[0137]
下部保护层28及上部保护层30并没有限制，能够利用各种片状物，作为一例，可优选地例示各种树脂薄膜。
[0138]
其中，从具有优异的机械特性及耐热性等理由考虑，可优选地利用由聚对酞酸乙二酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰亚胺(pi)、聚萘二甲酸乙二酯(pen)、三乙酸纤维素(tac)及环状烯烃系树脂等构成的树脂薄膜。
[0139]
下部保护层28及上部保护层30的厚度也无限制。并且，下部保护层28及上部保护层30的厚度大致相同，但也可以不同。
[0140]
其中，若下部保护层28及上部保护层30的刚度过高，则不仅限制压电体层20的拉伸，也损害可挠性。因此，除了要求机械强度或作为片状物的良好的操作性的情况以外，下部保护层28及上部保护层30越薄越有利。
[0141]
在压电薄膜10中，若下部保护层28及上部保护层30的厚度为压电体层20的厚度的
2倍以下，则能够在兼顾刚度的确保和适度的柔软性等方面获得良好的结果。
[0142]
例如，在压电体层20的厚度为50μm且下部保护层28及上部保护层30由pet构成时，下部保护层28及上部保护层30的厚度优选100μm以下，更优选50μm以下，进一步优选25μm以下。
[0143]
在压电薄膜10中，在压电体层20与下部保护层28之间形成有下部电极24，在压电体层20与上部保护层30之间形成有上部电极26。
[0144]
下部电极24及上部电极26为了对压电体层20施加驱动电压而设置。
[0145]
在本发明中，下部电极24及上部电极26的形成材料并没有限制，能够利用各种导电体。具体而言，可例示碳、钯、铁、锡、铝、镍、铂、金、银、铜、钛、铬及钼等、这些合金、这些金属及合金的层叠体及复合体、以及氧化铟锡等。其中，可优选地例示铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡作为下部电极24及上部电极26。
[0146]
并且，下部电极24及上部电极26的形成方法也并没有限制，能够利用真空蒸镀及溅射等气相沉积法(真空成膜法)或基于镀覆的成膜或粘贴由上述材料形成的箔的方法等各种公知的方法。
[0147]
其中，从能够确保压电薄膜10的可挠性等理由考虑，通过真空蒸镀成膜的铜及铝等薄膜尤其能够优选地用作下部电极24及上部电极26。其中，尤其可优选地利用基于真空蒸镀的铜薄膜。
[0148]
下部电极24及上部电极26的厚度并没有限制。并且，下部电极24及上部电极26的厚度大致相同，但也可以不同。
[0149]
其中，与所述的下部保护层28及上部保护层30同样地，若下部电极24及上部电极26的刚度过高，则不仅限制压电体层20的拉伸，也损害可挠性。因此，下部电极24及上部电极26只要在电阻不会变得过高的范围内，则越薄越有利。即，下部电极24及上部电极26优选薄膜电极。
[0150]
在压电薄膜10中，若下部电极24及上部电极26的厚度与杨氏模量的乘积小于下部保护层28及上部保护层30的厚度与杨氏模量的乘积，则不会大幅损害可挠性，因此优选。
[0151]
例如，在下部保护层28及上部保护层30由pet(杨氏模量：约6.2gpa)构成，下部电极24及上部电极26由铜(杨氏模量：约130gpa)构成的组合的情况下，若将下部保护层28及上部保护层30的厚度设为25μm，则下部电极24及上部电极26的厚度优选1.2μm以下，更优选0.3μm以下，进一步优选0.1μm以下。
[0152]
压电薄膜10的由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的储能模量(e’)在
‑
80℃下为10～30gpa，优选在0℃下为1～10gpa。另外，关于该条件，压电体层20也相同。
[0153]
因此，在冰点环境下，压电薄膜10的储能模量能够具有较大频率分散。即，能够对20hz～20khz的振动表现出坚硬，对数hz以下的振动则表现出柔韧。
[0154]
并且，压电薄膜10中，厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的储能模量的乘积优选在
‑
80℃下为1.0
×
105～2.0
×
106n/m，在0℃下为2.0
×
105～5.0
×
106n/m。另外，关于该条件，压电体层20也相同。
[0155]
因此，在冰点环境下，压电薄膜10能够在不损害可挠性及音响特性的范围内具备适度的刚度和机械强度。
[0156]
进而，压电薄膜10在从动态粘弹性测量获得的主曲线中，在25℃、频率1khz下的损
耗角正切优选0.05以上。另外，关于该条件，压电体层20也相同。
[0157]
因此，使用压电薄膜10的扬声器的频率特性变得平滑，并能够使最低共振频率f0伴随扬声器的曲率的变化而发生变化时的音质变化小。
[0158]
另外，在本发明中，关于压电薄膜10、后述的层叠压电元件14及振动板12等的储能模量(杨氏模量)及损耗角正切，利用动态粘弹性测量仪，通过公知的方法测量即可。作为动态粘弹性测量仪，可例示sii nanotechnology inc.制造的dms6100粘弹性光谱仪作为一例。
[0159]
作为测量条件，可分别例示测量频率为0.1～20hz(0.1hz、0.2hz、0.5hz、1hz、2hz、5hz、10hz及20hz)，测量温度为
‑
100～100℃，升温速度为2℃/分钟(氮气氛中)，样品尺寸为40mm
×
10mm(包括夹具区域)，夹头间距为20mm的情况作为一例。
[0160]
以下，参考图2～图6，对压电薄膜10的制造方法的一例进行说明。
[0161]
首先，如图2所示，准备在下部保护层28上形成有下部电极24的片状物10a。该片状物10a只要通过真空蒸镀、溅射及镀覆等在下部保护层28的表面形成铜薄膜等作为下部电极24来制作即可。
[0162]
在下部保护层28非常薄且操作性差时等，根据需要，可以使用附带隔板(伪支撑体)的下部保护层28。另外，作为隔板，能够使用厚度25～100μm的pet等。关于隔板，将上部电极26及上部保护层30热压接之后，在对下部保护层28层叠任何部件之前移除即可。
[0163]
另一方面，制备如下涂料：将在常温下具有粘弹性的高分子材料及在低温下具有粘弹性的高分子材料溶解于有机溶剂，进而添加pzt粒子等压电体粒子36，进行搅拌并分散而成。在以下说明中，在无需区分在常温下具有粘弹性的高分子材料与在低温下具有粘弹性的高分子材料时，也将两者统称为“粘弹性材料”。
[0164]
有机溶剂并没有限制，能够利用二甲基甲酰胺(dmf)、甲基乙基酮、环己酮等各种有机溶剂。
[0165]
准备片状物10a且制备涂料之后，将该涂料浇铸(涂布)于片状物10a，并使有机溶剂蒸发来进行干燥。因此，如图3所示，制作在下部保护层28上具有下部电极24且在下部电极24上形成压电体层20而成的层叠体10b。另外，下部电极24是指涂布压电体层20时的基材侧的电极，而非表示层叠体中上下的位置关系。
[0166]
该涂料的浇铸方法并没有限制，能够利用滑动涂布机及刮刀等所有公知的方法(涂布装置)。
[0167]
另外，若粘弹性材料是氰乙基化pva等能够加热熔融的物质，则可以制作加热熔融粘弹性材料并对其添加/分散压电体粒子36而成的熔融物，通过挤出成型等片状挤出至图2所示的片状物10a上并冷却，因此制作如图3所示的在下部保护层28上具有下部电极24且在下部电极24上形成压电体层20而成的层叠体10b。
[0168]
如上所述，压电薄膜10中，除了氰乙基化pva等粘弹性材料以外，对基体34也可以添加介电性的高分子材料。
[0169]
对基体34添加这些高分子材料时，只要溶解添加至上述涂料的高分子材料即可。或者，将要添加的高分子材料添加至上述的加热熔融的粘弹性材料并进行加热熔融即可。
[0170]
制作在下部保护层28上具有下部电极24且在下部电极24上形成压电体层20而成的层叠体10b之后，进行压电体层20的极化处理(poling)。
[0171]
压电体层20的极化处理的方法并没有限制，能够利用公知的方法。作为优选的极化处理的方法，可例示图4及图5所示的方法。
[0172]
在该方法中，如图4及图5所示，在层叠体10b的压电体层20的上表面20a上隔着例如1mm之间隔g，设置能够沿该上表面20a移动的棒状或线状的电晕电极40。然后，将该电晕电极40和下部电极24连接至直流电源42。
[0173]
进而，准备用于加热保持层叠体10b的加热机构，例如加热板。
[0174]
然后，通过加热机构例如在将压电体层20加热保持于温度100℃的状态下，从直流电源42对下部电极24与电晕电极40之间施加数kv，例如6kv的直流电压而使电晕放电产生。进而，在维持间隔g的状态下，沿压电体层20的上表面20a，移动(扫描)电晕电极40来进行压电体层20的极化处理。
[0175]
由此，压电体层20在厚度方向上被极化。
[0176]
在利用这种电晕放电的极化处理中，电晕电极40的移动利用公知的棒状物的移动机构即可。在以下说明中，方便起见，将利用电晕放电的极化处理也称为“电晕极化处理”。
[0177]
并且，在电晕极化处理中，移动电晕电极40的方法也并没有限制。即，可以固定电晕电极40，设置使层叠体10b移动的移动机构，使该层叠体10b移动来进行极化处理。该层叠体10b的移动也利用公知的片状物的移动机构即可。
[0178]
进而，电晕电极40的数量并不限定于1个，也可以利用多个的电晕电极40来进行电晕极化处理。
[0179]
并且，极化处理并不限于电晕极化处理，也能够利用对要进行极化处理的对象直接施加直流电场的通常的电场极化。其中，在进行该通常的电场极化时，在极化处理之前需要形成上部电极26。
[0180]
另外，在该极化处理之前，也可以实施用加热辊等使压电体层20的表面平滑的压延处理。通过实施该压延处理，能够顺利进行后述热压接工序。
[0181]
如此进行层叠体10b的压电体层20的极化处理，另一方面准备在上部保护层30上形成有上部电极26的片状物10c。该片状物10c只要通过真空蒸镀、溅射及镀覆等在上部保护层30的表面形成铜薄膜等作为上部电极26来制作即可。
[0182]
接着，如图6所示，将上部电极26朝向压电体层20，将片状物10c层叠于结束了压电体层20的极化处理的层叠体10b。
[0183]
进而，以夹持上部保护层30和下部保护层28的方式，利用热压装置或加热辊对等将该层叠体10b与片状物10c的层叠体热压接来制作压电薄膜10。
[0184]
后述的本发明的层叠压电元件14具有将这种本发明的压电薄膜10层叠而作为优选方式粘贴于粘贴层19上的构成。在图8所示的层叠压电元件14中，作为优选方式，如标注于压电体层20的箭头所示，相邻的压电薄膜10上的极化方向彼此相反。
[0185]
将压电陶瓷层叠的通常的层叠陶瓷压电元件在制作压电陶瓷的层叠体之后进行极化处理。在各压电层的界面只存在共用电极，因此，各压电层的极化方向在层叠方向上交替。
[0186]
相对于此，构成本发明的层叠压电元件的压电薄膜10能够在层叠前的压电薄膜10的状态下进行极化处理。压电薄膜10中，如图4及图5所示，优选在层叠上部电极26及上部保护层30之前，通过电晕极化处理进行压电体层20的极化处理。
[0187]
因此，本发明的层叠压电元件能够通过层叠经极化处理的压电薄膜10来制作。优选制作实施了极化处理的长条的压电薄膜(大面积的压电薄膜)并切割成单个的压电薄膜10之后，层叠压电薄膜10来作为层叠压电元件14。
[0188]
因此，本发明的层叠压电元件中，能够如图10所示的层叠压电元件61，使相邻的压电薄膜10中的极化方向沿层叠方向一致，也能够如图8所示的层叠压电元件14，使相邻的压电薄膜10中的极化方向交替。
[0189]
并且，已知在pvdf等由高分子材料构成的一般压电薄膜中，通过在极化处理后沿单轴方向进行延伸处理，分子链相对于延伸方向取向，其结果，沿延伸方向可获得较大的压电特性。因此，通常压电薄膜在压电特性上具有面内各向异性，在施加了电压时的面方向的拉伸量上具有各向异性。
[0190]
相对于此，由将压电体粒子36分散于基体34中而成的高分子复合压电体构成的本发明的压电薄膜10即使在极化处理后不进行延伸处理也可获得较大的压电特性。因此，本发明的压电薄膜10在压电特性上不存在面内各向异性，若如后述施加驱动电压，则在面内方向的所有方向上各向同性地拉伸。
[0191]
这种本发明的压电薄膜10的制造可以使用单片(cut sheet)状的片状物来进行，优选利用卷对卷(roll to roll)。在以下说明中，将卷对卷也称为“rtor”。
[0192]
众所周知，rtor是指从将长条的原材料卷绕而成的卷拉出原材料，沿长边方向输送，并且进行成膜或表面处理等各种处理，将经处理的原材料再次卷绕成卷状的制造方法。
[0193]
通过rtor，通过所述制造方法制造压电薄膜10时，使用将在长条的下部保护层28上形成有下部电极24的片状物10a卷绕而成的第1卷及将在长条的上部保护层30上形成有上部电极26的片状物10c卷绕而成的第2卷。
[0194]
第1卷及第2卷可以完全相同。
[0195]
从该卷拉出片状物10a，沿长边方向输送，并且涂布含有粘弹性材料及压电体粒子36的涂料，通过加热等进行干燥而在下部电极24上形成压电体层20并作为所述层叠体10b。
[0196]
接着，进行上述电晕极化，进行压电体层20的极化处理。其中，通过rtor制造压电薄膜10时，输送层叠体10b，并且通过在与层叠体10b的输送方向正交的方向上固定的长条棒状的电晕电极40，进行基于电晕极化的压电体层20的极化处理。另外，在该极化处置之前可以进行压延处理的情况如上所述。
[0197]
接着，从第2卷拉出片状物10c，输送该片状物10c及层叠体，并且通过利用贴合辊等的公知的方法，如上所述，将上部电极26朝向压电体层20，在层叠体10b上层叠片状物10c。
[0198]
之后，通过将经层叠的层叠体10b与片状物10c利用加热辊对夹持输送来进行热压接，因此完成本发明的压电薄膜10，将该压电薄膜10卷绕成卷状。
[0199]
另外，压电薄膜10的生产环境通常认为是常温。相对于此，如上所述，本发明的压电薄膜10不仅在低温区域具有良好的可挠性，在常温下也具有充分的可挠性。因此，本发明的压电薄膜10也能够优选地应对rtor等伴有卷取的制造方法。
[0200]
另外，在以上例子中，通过rtor，将片状物(层叠体)沿长边方向仅输送1次来制作本发明的压电薄膜10，但并不限定于此。
[0201]
例如，形成上述层叠体10b，进行电晕极化之后，暂且作为将该层叠体卷绕成卷状
的层叠体卷。接着，可以从该层叠体卷拉出层叠体，沿长边方向输送，并且如上所述进行在上部保护层30上形成有上部电极26的片状物的层叠来完成压电薄膜10，并将该压电薄膜10卷绕成卷状。
[0202]
在这种压电薄膜10中，若对下部电极24及上部电极26施加电压，则压电体粒子36根据所施加的电压，沿极化方向拉伸。其结果，压电薄膜10(压电体层20)沿厚度方向收缩。同时，由于泊松比(poisson's ratio)的关系，压电薄膜10也沿面内方向拉伸。该拉伸为0.01～0.1％左右。另外，在面内方向的所有方向上各向同性地拉伸的情况如上所述。
[0203]
如上所述，压电体层20的厚度优选为10～300μm左右。因此，厚度方向的拉伸非常小，最大也为0.3μm左右。
[0204]
相对于此，压电薄膜10即压电体层20在面方向上具有比厚度大很多的尺寸。因此，例如，若压电薄膜10的长度为20cm，通过电压的施加，压电薄膜10最多拉伸0.2mm左右。
[0205]
并且，若对压电薄膜10施加压力，则通过压电体粒子36的作用产生电力。
[0206]
通过利用这一点，如上所述，压电薄膜10能够用于扬声器、麦克风及压力传感器等各种用途。
[0207]
在图7中示出利用本发明的压电薄膜10的平板型压电扬声器的一例的概念图。
[0208]
该压电扬声器45是将本发明的压电薄膜10用作将电信号转换成振动能的振动板的平板型压电扬声器。另外，压电扬声器45也能够用作麦克风及传感器等。
[0209]
压电扬声器45构成为具有压电薄膜10、外壳43、粘弹性支撑体46及框体48。
[0210]
外壳43是由塑胶等形成的一面开放的薄型正四边筒状的筐体。
[0211]
并且，框体48是在中央具有贯穿孔且具有与外壳43的上端面(开放面侧)相同的形状的板材。
[0212]
粘弹性支撑体46具有适度的粘性和弹性。粘弹性支撑体46用于通过支撑压电薄膜10并且对压电薄膜的任意部位均施加一定的机械偏压而将压电薄膜10的拉伸运动有效地转换成前后运动(垂直于薄膜面的方向的运动)。作为粘弹性支撑体46，可例示羊毛毡、包含人造丝或pet的羊毛毡等不织布、玻璃棉等作为一例。
[0213]
压电扬声器45构成为在外壳43内收容粘弹性支撑体46，通过压电薄膜10覆盖外壳43及粘弹性支撑体46，利用框体48将压电薄膜10的周边按压至外壳43的上端面的状态下，将框体48固定在外壳43。
[0214]
其中，在压电扬声器45中，粘弹性支撑体46是高度(厚度)比外壳43的内面高度厚的四棱柱状。
[0215]
因此，在压电扬声器45中，在粘弹性支撑体46的周边部，粘弹性支撑体46保持在通过压电薄膜10向下方按压而厚度变薄的状态。并且，同样地在粘弹性支撑体46的周边部，压电薄膜10的曲率急剧变动，在压电薄膜10中形成朝向粘弹性支撑体46的周边变低的上升部45a。进而，压电薄膜10的中央区域被四棱柱状的粘弹性支撑体46按压而成为(大致)平面状。
[0216]
在压电扬声器45中，若压电薄膜10通过向下部电极24及上部电极26的驱动电压的施加而沿面内方向拉伸，则为了吸收该拉伸量，压电薄膜10的上升部45a会通过粘弹性支撑体46的作用改变上升方向的角度。其结果，具有平面状的部分的压电薄膜10向上方移动。
[0217]
相反地，若压电薄膜10通过向下部电极24及上部电极26的驱动电压的施加而沿面
内方向收缩，则为了吸收该收缩量，压电薄膜10的上升部45a会向塌陷方向(接近平面的方向)改变角度。其结果，具有平面状的部分的压电薄膜10向下方移动。
[0218]
压电扬声器45通过该压电薄膜10的振动而产生声音。
[0219]
另外，在本发明的压电薄膜10中，从拉伸运动到振动的转换，也能够通过保持在使压电薄膜10弯曲的状态下来实现。
[0220]
因此，本发明的压电薄膜10通过仅保持弯曲状态而不通过这种压电扬声器45，也能够作为具有可挠性的扬声器而发挥功能。
[0221]
在图8中概念性示出本发明的电声换能器的一例。
[0222]
本发明的电声换能器具有本发明的层叠压电元件或压电薄膜和振动板。并且，本发明的层叠压电元件将本发明的压电薄膜层叠2层以上。
[0223]
如上所述，本发明的压电薄膜10在冰点环境下具有优异的可挠性且在常温环境下也具有良好的可挠性。因此，将这种压电薄膜10层叠的本发明的层叠压电元件也在冰点环境下具有优异的可挠性且在常温环境下也具有良好的可挠性。
[0224]
进而，本发明的电声换能器优选使用具有可挠性者作为振动板。通过使用具有可挠性的振动板，本发明的电声换能器通过上述的层叠压电元件的作用效果，在冰点环境下具有优异的可挠性且在常温环境下也具有良好的可挠性。
[0225]
图8所示的电声换能器50具有层叠压电元件14和振动板12。层叠压电元件14是本发明的层叠压电元件。图示例的层叠压电元件14将上述的本发明的压电薄膜10层叠3层。
[0226]
在电声换能器50中，层叠压电元件14与振动板12通过粘贴层16被粘贴。
[0227]
构成电声换能器50的层叠压电元件14的压电薄膜10上连接有用于施加驱动电压的电源ps。
[0228]
为了简化附图，在图8中省略下部保护层28及上部保护层30。然而，图8所示的层叠压电元件14中，作为优选方式，所有压电薄膜10均具有下部保护层28及上部保护层30这两者。
[0229]
另外，本发明的层叠压电元件并不限于此，具有保护层的压电薄膜和不具有保护层的压电薄膜可以混合存在。进而，压电薄膜具有保护层时，压电薄膜可以仅具有下部保护层28，也可以仅具有上部保护层30。作为一例，若为如图8所示的3层结构的层叠压电元件14，则可以为如下结构：图中最上层的压电薄膜仅具有上部保护层30，正中央的压电薄膜不具有保护层，最下层的压电薄膜仅具有下部保护层28。
[0230]
关于这一点，后述的图9所示的层叠压电元件56及图10所示的层叠压电元件61也相同。
[0231]
以下进行详述，这种电声换能器50中，通过对层叠压电元件14的压电薄膜10施加驱动电压，压电薄膜10沿面方向拉伸，通过该压电薄膜10的拉伸，层叠压电元件14沿面方向拉伸。
[0232]
通过该层叠压电元件14的面方向的拉伸，振动板12弯曲，其结果，振动板12沿厚度方向振动。通过该厚度方向的振动，振动板12产生声音。振动板12根据对压电薄膜10施加的驱动电压的大小振动，产生与施加至压电薄膜10的驱动电压相应的声音。
[0233]
即，该电声换能器50是将本发明的层叠压电元件14用作激发器的扬声器。
[0234]
在本发明的电声换能器50中，作为优选方式，振动板12具有可挠性。另外，在本发
明中，具有可挠性的含义与一般解释中具有可挠性的含义相同，并表示能够弯曲及弄卷，具体而言，表示能够弯曲拉伸而不会导致破坏及损伤。
[0235]
振动板12优选具有可挠性，只要满足与后述的层叠压电元件14的关系，则并没有限制，能够利用各种片状物(板状物、薄膜)。
[0236]
作为振动板12，可例示由聚对酞酸乙二酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰亚胺(pi)、聚萘二甲酸乙二酯(pen)、三乙酸纤维素(tac)及环状烯烃系树脂等构成的树脂薄膜、由发泡聚苯乙烯、发泡苯乙烯及发泡聚乙烯等构成的发泡塑胶、薄板(veneer)、软木板、牛皮等皮革类、碳纸、日本纸等各种纸板、以及在波纹纸板的一面或两面粘贴其他纸板而成的各种硬纸板材料等作为一例。
[0237]
并且，在本发明的电声换能器50中，作为振动板12，只要具有可挠性，则也能够优选地利用有机发光二极体(oled(organic light emitting diode)显示器、液晶显示器、微发光led(light emitting diode)显示器、无机电致发光显示器等显示器件及投影仪用屏幕等。
[0238]
在图示例的电声换能器50中，作为优选方式，这种振动板12与层叠压电元件14通过粘贴层16被粘贴。
[0239]
在本发明中，粘贴层16只要能够将振动板12与层叠压电元件14粘贴，则能够利用各种公知的粘贴层。
[0240]
因此，粘贴层16可以为由在贴合时具有流动性，之后成为固体的粘接剂构成的层，也可以为由在贴合时为凝胶状(橡胶状)的软固体，之后也维持凝胶状的状态的粘合剂构成的层，还可以为由具有粘接剂和粘合剂这两者的特征的材料构成的层。并且，粘贴层16可以为涂布液体等具有流动性的粘贴剂来形成者，也可以为使用片状的粘贴剂来形成。
[0241]
其中，在本发明的电声换能器50中，通过使层叠压电元件14拉伸，使振动板12弯曲振动而产生声音。因此，在本发明的电声换能器50中，优选层叠压电元件14的拉伸直接被传递至振动板12。若在振动板12与层叠压电元件14之间存在使振动松弛等具有粘性的物质，则导致层叠压电元件14的拉伸能量向振动板12的传递效率下降，并导致电声换能器50的驱动效率下降。
[0242]
若考虑这一点，相较于由粘合剂构成的粘合剂层，优选粘贴层16由作为固体且可获得硬质粘贴层16的粘接剂构成的粘接剂层。作为更优选的粘贴层16，具体而言，可例示由聚酯系粘接剂及苯乙烯/丁二烯橡胶(sbr)系粘接剂等热塑型粘接剂构成的粘贴层。
[0243]
粘接不同于粘合，在要求高粘接温度时有用。并且，热塑型的粘接剂兼具“相对低温、短时间及强力粘接”，因此优选。
[0244]
粘贴层16的厚度并没有限制，根据粘贴层16的材料，适当设定可获得充分的粘贴力(粘接力、粘合力)的厚度即可。
[0245]
其中，在本发明的电声换能器50中，粘贴层16越薄，越能够提高传递至振动板12的层叠压电元件14的拉伸能量(振动能)的传递效果，并能够提高能量效率。并且，若粘贴层16厚而刚度强，则也有可能限制层叠压电元件14的拉伸。
[0246]
若考虑这一点，优选薄的粘贴层16。具体而言，关于粘贴层16的厚度，以粘贴后的厚度计优选0.1～50μm，更优选0.1～30μm，进一步优选0.1～10μm。
[0247]
另外，在电声换能器50中，粘贴层16作为优选方式而设置，并非为必须的构成要件。
[0248]
因此，电声换能器50中，可以利用公知的压接机构、紧固机构及固定机构等将振动板12与层叠压电元件14固定而不具有粘贴层16。例如，层叠压电元件14为矩形时，可以用螺帽(bolt nut)等部件紧固四角来构成电声换能器或也可以用螺帽等部件紧固四角与中心部来构成电声换能器。
[0249]
然而，此时，从电源ps施加驱动电压时，会导致层叠压电元件14相对于振动板12独立拉伸，在一些情况下，只是层叠压电元件14弯曲而层叠压电元件14的拉伸并不会传递至振动板12。如此，层叠压电元件14相对于振动板12独立拉伸时，会导致基于层叠压电元件14的振动板12的振动效率下降，有可能导致无法使振动板12充分振动。
[0250]
若考虑这一点，在本发明的电声换能器中，振动板12与层叠压电元件14如图示例优选通过粘贴层16粘贴。
[0251]
在图8所示的电声换能器50中，层叠压电元件14具有层叠3片压电薄膜10并将相邻的压电薄膜10通过粘贴层19粘贴的结构。在各压电薄膜10上连接有用于施加使压电薄膜10拉伸的驱动电压的电源ps。
[0252]
另外，图8所示的层叠压电元件14层叠3片压电薄膜10，但本发明并不限于此。即，本发明的层叠压电元件只要将压电薄膜10层叠多层，则压电薄膜10的层叠数可以为2层或4层以上。关于这一点，后述的图9所示的层叠压电元件56及图10所示的层叠压电元件61也相同。
[0253]
并且，本发明的电声换能器也可以为利用本发明的压电薄膜来替代本发明的层叠压电元件14，以相同的作用效果使振动板12振动来产生声音。即，本发明的电声换能器可以将本发明的压电薄膜用作激发器。
[0254]
作为优选方式，图1所示的层叠压电元件14具有如下结构：将相邻的压电薄膜10的极化方向设为彼此相反，层叠多层(图示例为3层)的压电薄膜10，并将相邻的压电薄膜10通过粘贴层19粘贴。
[0255]
在本发明中，粘贴层19只要能够粘贴相邻的压电薄膜10，则能够利用各种公知的粘贴层。
[0256]
因此，粘贴层19可以为由上述粘接剂构成的层，也可以为由粘合剂构成的层，还可以为由具有粘接剂和粘合剂这两者特征的材料构成的层。并且，粘贴层19可以为涂布液体等具有流动性的粘贴剂来形成，也可以为使用片状的粘贴剂来形成。
[0257]
其中，层叠压电元件14通过使被层叠的多张压电薄膜10拉伸，使振动板12振动而产生声音。因此，在层叠压电元件14中，优选各压电薄膜10的拉伸直接传递。若在压电薄膜10之间存在使振松弛等具有粘性的物质，则导致压电薄膜10的拉伸能量的传递效率降低，并导致层叠压电元件14的驱动效率降低。
[0258]
若考虑这一点，相较于由粘合剂构成的粘合剂层，优选粘贴层19由作为固体且可获得硬质粘贴层19的粘接剂构成的粘接剂层。作为更优选的粘贴层19，具体而言，可优选地例示由聚酯系粘接剂及苯乙烯/丁二烯橡胶(sbr)系粘接剂等热塑型粘接剂构成的粘贴层。
[0259]
粘接不同于粘合，在要求高粘接温度时有用。并且，热塑型的粘接剂兼具“相对低温、短时间及强力粘接”，因此优选。
[0260]
在层叠压电元件14中，粘贴层19的厚度并没有限制，根据粘贴层19的形成材料，适当设定显示充分的粘贴力的厚度即可。
[0261]
其中，在图示例的层叠压电元件14中，粘贴层19越薄，越能够提高压电薄膜10的拉伸能量的传递效果，并能够提高能量效率。并且，若粘贴层19厚而刚度强，则也有可能限制压电薄膜10的拉伸。
[0262]
若考虑这一点，优选粘贴层19比压电体层20更薄。即，在层叠压电元件14中，优选粘贴层19硬且薄。具体而言，关于粘贴层19的厚度，以粘贴后的厚度计优选0.1～50μm，更优选0.1～30μm，进一步优选0.1～10μm。
[0263]
另外，如后所述，图示例的层叠压电元件14中，相邻的压电薄膜的极化方向彼此相反，由于不存在相邻的压电薄膜10彼此短路的，因此能够使粘贴层19变薄。
[0264]
在图示例的层叠压电元件14中，若粘贴层19的弹簧常数(厚度
×
杨氏模量)高，则有可能限制压电薄膜10的拉伸。因此，优选粘贴层19的弹簧常数与压电薄膜10的弹簧常数相等或其以下。
[0265]
具体而言，粘贴层19的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的储能模量(e’)的乘积优选在0℃下为2.0
×
106n/m以下，在50℃下为1.0
×
106n/m以下。
[0266]
并且，关于粘贴层的由动态粘弹性测量得到的在频率1hz下的内部损失，优选在由粘合剂构成的粘贴层19的情况下，在25℃下为1.0以下，由粘接剂构成的粘贴层19的情况下，在25℃下为0.1以下。
[0267]
另外，在构成电声换能器50的层叠压电元件14中，粘贴层19作为优选方式而设置，并非为必须的构成要件。
[0268]
因此，关于构成本发明的电声换能器的层叠压电元件，可以不具有粘贴层19而利用公知的压接机构、紧固机构及固定机构等将压电薄膜10层叠并密合来构成层叠压电元件。例如，压电薄膜10为矩形的情况下，可以用螺帽等紧固四角来构成层叠压电元件或用螺帽等将四角与中心部紧固来构成层叠压电元件。或者，也可以将压电薄膜10层叠之后，通过在周边部(端面)粘贴粘合胶带，固定所层叠的压电薄膜10来构成层叠压电元件。
[0269]
然而，此时，从电源ps施加驱动电压时，会导致各个压电薄膜10独立拉伸，在一些情况下，会导致各压电薄膜10各层向反方向弯曲而产生间隙。如此，各个压电薄膜10独立拉伸时，会导致作为层叠压电元件的驱动效率下降，作为层叠压电元件整体的拉伸变小，有可能导致无法使抵接的振动板等充分振动。尤其，在导致各压电薄膜10各层向反方向弯曲而产生间隙时，作为层叠压电元件的驱动效率会大幅降低。
[0270]
若考虑这一点，如图示例的层叠压电元件14，本发明的层叠压电元件优选具有用于粘贴相邻的压电薄膜10彼此的粘贴层19。
[0271]
如图8所示，在电声换能器50中，在各压电薄膜10的下部电极24及上部电极26连接有施加使压电薄膜10拉伸的驱动电压即供应驱动电力的电源ps。
[0272]
电源ps并没有限制，可以为直流电源，也可以为交流电源。并且，关于驱动电压，也根据各压电薄膜10的压电体层20的厚度及形成材料等，适当设定能够合理地驱动各压电薄膜10的驱动电压即可。
[0273]
如后所述，在图示例的层叠压电元件14中，相邻的压电薄膜10的极化方向相反。由此，在相邻的压电薄膜10中，下部电极24彼此及上部电极26彼此相对。因此，无关于交流电
源或直流电源，电源ps始终向相对的电极供应相同极性的电力。例如，在图8所示的层叠压电元件14中，向图中最下层的压电薄膜10的上部电极26和第2层(正中央)压电薄膜10的上部电极26始终供应相同极性的电力，并向第2层压电薄膜10的下部电极24和图中最上层的压电薄膜10的下部电极24始终供应相同极性的电力。
[0274]
从下部电极24及上部电极26引出电极的方法并没有限制，能够利用公知的各种方法。
[0275]
作为一例，可例示在下部电极24及上部电极26连接铜箔等导电体而向外部引出电极的方法及通过激光等在下部保护层28及上部保护层30形成贯穿孔，并在该贯穿孔中填充导电性材料而向外部引出电极的方法等。
[0276]
作为优选的电极的引出方法，可例示日本特开2014
‑
209724号公报中记载的方法及日本特开2016
‑
015354号公报中记载的方法等。
[0277]
如上所述，压电体层20将压电体粒子36分散于基体34而成。并且，以沿厚度方向夹住压电体层20的方式，设置下部电极24及上部电极26。
[0278]
若对具有这种压电体层20的压电薄膜10的下部电极24及上部电极26施加电压，则压电体粒子36根据所施加的电压，沿极化方向拉伸。其结果，压电薄膜10(压电体层20)沿厚度方向收缩。同时，由于泊松比(poisson's ratio)的关系，压电薄膜10也沿面内方向拉伸。
[0279]
该拉伸为0.01～0.1％左右。
[0280]
如上所述，压电体层20的厚度优选为10～300μm左右。因此，厚度方向的拉伸非常小，最大也为0.3μm左右。
[0281]
相对于此，压电薄膜10即压电体层20在面方向上具有比厚度大很多的尺寸。因此，例如，若压电薄膜10的长度为20cm，通过电压的施加，压电薄膜10最多拉伸0.2mm左右。
[0282]
层叠压电元件14将压电薄膜10层叠并粘贴。因此，若压电薄膜10拉伸，则层叠压电元件14也拉伸。
[0283]
振动板12通过粘贴层16而粘贴在层叠压电元件14。因此，通过层叠压电元件14的拉伸，振动板12弯曲，其结果，振动板12沿厚度方向振动。
[0284]
通过该厚度方向的振动，振动板12产生声音。即，振动板12根据对压电薄膜10施加的电压(驱动电压)的大小振动，产生与施加至压电薄膜10的驱动电压相应的声音。
[0285]
如上所述，pvdf等由高分子材料构成的一般压电薄膜在压电特性上具有面内各向异性，在施加了电压时的面方向的拉伸量上存在各向异性。
[0286]
相对于此，在图示例的电声换能器50中，构成层叠压电元件14的本发明的压电薄膜10在压电特性上不存在面内各向异性，在面内方向的所有方向上各向同性地拉伸。即，在图示例的电声换能器50中，构成层叠压电元件14的压电薄膜10各向同性地二维拉伸。
[0287]
与将仅沿一个方向大幅拉伸的pvdf等一般压电薄膜层叠的情况相比，通过将这种各向同性地二维拉伸的压电薄膜10层叠的层叠压电元件14，能够用大力振动振动板12，因此能够产生更大且优美的声音。
[0288]
图示例的层叠压电元件14将多张压电薄膜10层叠。在图示例的层叠压电元件14中，作为优选方式，进而通过粘贴层19使相邻的压电薄膜10彼此粘贴。
[0289]
因此，即使每1片压电薄膜10的刚度低，拉伸力小，也通过层叠压电薄膜10，刚度变高，作为层叠压电元件14的拉伸力变大。其结果，在层叠压电元件14中，即使振动板12具有
一定程度的刚度，也能够以大力使振动板12充分弯曲，并使振动板12在厚度方向上充分振动而在振动板12上产生声音。
[0290]
并且，压电体层20越厚，压电薄膜10的拉伸力越大，但拉伸相同量所需的驱动电压会增加相应量。其中，如上所述，在层叠压电元件14中，优选的压电体层20的厚度最大也为300μm左右。因此，即使施加至各个压电薄膜10的电压小，也能够充分使压电薄膜10拉伸。
[0291]
在本发明的电声换能器50中，优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.1～3倍。
[0292]
如上所述，本发明的压电薄膜10具有良好的可挠性，尤其在冰点环境下具有优异的可挠性，将该压电薄膜10层叠的本发明的层叠压电元件14也具有良好的可挠性，尤其在冰点环境下具有优异的可挠性。
[0293]
另一方面，振动板12具有一定程度的刚度。若将这种振动板12与刚度高的层叠压电元件14组合，则发硬而不易弯曲，在电声换能器50的可挠性方面不利。
[0294]
相对于此，在本发明的电声换能器50中，优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的3倍以下。即，相对于缓慢的动作，层叠压电元件14的弹簧常数优选振动板12的3倍以下。
[0295]
通过具有这种结构，本发明的电声换能器50对基于折弯及卷起等外力的缓慢的动作能够表现出柔韧，即对缓慢的动作显示良好的可挠性。
[0296]
在本发明的电声换能器50中，更优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的2倍以下，进一步优选1倍以下，尤其优选0.3倍以下。
[0297]
另一方面，若考虑用于层叠压电元件14的材料及优选的层叠压电元件14的结构等，则优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.1倍以上。
[0298]
在本发明的电声换能器50中，优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的主曲线上的频率1khz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.3～10倍。即，在被驱动状态下的快速动作中，层叠压电元件14的弹簧常数优选振动板12的0.3～10倍。
[0299]
如上所述，电声换能器50通过层叠压电元件14的面方向的拉伸使振动板12振动来产生声音。因此，层叠压电元件14在音频带在频率(20hz～20khz)下，优选对振动板12具有一定程度的刚度(硬度、韧性)。
[0300]
在本发明的电声换能器50中，优选将层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的主曲线上的频率1khz、25℃下的储能模量的乘积设为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.3倍以上，更优选设为0.5倍以上，进一步优选设为1倍以上。即，相对于快速动作，层叠压电元件14的弹簧常数优选振动板12的0.3倍以上，更优选0.5倍以上，进一步优选1倍以上。
[0301]
因此，在音频带的频率下，充分确保层叠压电元件14相对于振动板12的刚度，因此电声换能器50能够以高能量效率输出高声压的声音。
[0302]
另一方面，若考虑用于层叠压电元件14的材料、优选的层叠压电元件14的结构等，则优选层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1khz、25℃下的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的10倍以下。
[0303]
从上述说明显而易见，不仅是粘贴层19的厚度，粘贴层19的储能模量等物性也极大地影响激发器14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的储能模量的乘积。
[0304]
另一方面，不仅是振动板的厚度，振动板的物性也极大地影响振动板12的厚度与杨氏模量的乘积。
[0305]
因此，在本发明的电声换能器50中，为了满足层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的层叠压电元件14的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.1～3倍这一条件，粘贴层19的厚度及材料、以及振动板的厚度及材料很重要。并且，在本发明的电声换能器50中，为了满足层叠压电元件14的厚度与频率1khz、25℃下的层叠压电元件14的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.3～10倍这一条件，粘贴层19的厚度及材料、以及振动板的厚度及材料同样重要。
[0306]
即，在本发明的电声换能器50中，为了满足上述条件，优选适当选择粘贴层19的厚度及材料、以及振动板12厚度及材料。
[0307]
换言之，在本发明的电声换能器50中，根据压电薄膜18的特性等适当选择粘贴层19的厚度及材料、以及振动板12厚度及材料，因此能够优选地满足层叠压电元件14的厚度与由动态粘弹性测量得到的在频率1hz、25℃下的层叠压电元件14的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.1～3倍这一条件和/或层叠压电元件14的厚度与频率1khz、25℃下的层叠压电元件14的储能模量的乘积为振动板12的厚度与杨氏模量的乘积的0.3～10倍这一条件。
[0308]
关于上述的厚度与储能模量的乘积，替代层叠压电元件14，使用压电薄膜10来构成电声换能器的情况下也相同。
[0309]
在图示例的电声换能器50中，作为优选方式，如上所述，层叠压电元件14的相邻的压电薄膜10的压电体层20的极化方向彼此相反。
[0310]
在压电薄膜10中，施加至压电体层20的电压的极性取决于极化方向。因此，关于所施加的电压的极性，在图8中以箭头所示的极化方向上，箭头所指方向侧(箭头的下游侧)的电极的极性和相反侧(箭头的上游侧)的电极的极性在所有压电薄膜10中一致。
[0311]
在图示例中，将表示极化方向的箭头所指方向侧的电极作为下部电极24，将相反侧的电极作为上部电极26，在所有压电薄膜10中，将上部电极26与下部电极24的极性设为相同极性。
[0312]
因此，在相邻的压电薄膜10的压电体层20的极化方向彼此相反的层叠压电元件14中，相邻的压电薄膜10中，在一个面上上部电极26彼此相对，在另一个面上则下部电极彼此相对。因此，在层叠压电元件14中，即使相邻的压电薄膜10的电极彼此接触，也不可能发生短路(short)。
[0313]
如上所述，为了使层叠压电元件14以良好的能量效率拉伸，优选将粘贴层19设薄以使粘贴层19不阻碍压电体层20的拉伸。
[0314]
相对于此，在即使相邻的压电薄膜10的电极彼此接触也不可能发生短路的图示例
的层叠压电元件14中，可以不具有粘贴层19，即使在作为优选方式而具有粘贴层19时，只要可获得所需粘贴力，则能够使粘贴层19变得极其薄。
[0315]
因此，能够以高能量效率使层叠压电元件14拉伸。
[0316]
另外，如上所述，在压电薄膜10中，厚度方向的压电体层20的拉伸的绝对量非常小，压电薄膜10的拉伸实质上仅存在于面方向。
[0317]
因此，即使被层叠的压电薄膜10的极化方向相反，只要施加至下部电极24及上部电极26的电压的极性正确，则所有压电薄膜10会沿相同方向拉伸。
[0318]
另外，在层叠压电元件14中，压电薄膜10的极化方向利用d33检测仪等检测即可。
[0319]
或者，也可以从上述的电晕极化处理的处理条件获知压电薄膜10的极化方向。
[0320]
在图示例的层叠压电元件14中，优选如上所述制作长条(大面积)的压电薄膜，切割长条的压电薄膜而作为单个的压电薄膜10。因此，此时，构成层叠压电元件14的多张压电薄膜10可以全部相同。
[0321]
然而，本发明并不限于此。即，在本发明的电声换能器中，压电层叠体例如能够利用将具有下部保护层28及上部保护层30的压电薄膜和不具有下部保护层28及上部保护层30压电薄膜等层结构不同的压电薄膜层叠的结构及将压电体层20的厚度不同的压电薄膜层叠的结构等各种结构。
[0322]
在图8所示孩子电声换能器50中，层叠压电元件14将多张压电薄膜10以相邻的压电薄膜彼此的极化方向相反的方式层叠，并作为优选方式将相邻的压电薄膜10通过粘贴层19粘贴。
[0323]
本发明的层叠压电元件并不限于此，能够利用各种结构。
[0324]
在图9中示出其中一例。另外，在图9所示的层叠压电元件56中，由于使用多个与上述的层叠压电元件14相同的部件，因此对相同部件标注相同符号，以不同部位为主进行说明。
[0325]
图9所示的层叠压电元件56是本发明的层叠压电元件的更优选的方式，通过将长条的压电薄膜10l沿长边方向折叠1次以上(优选多次)而将压电薄膜10l层叠多层。并且，与上述的图8等所示的层叠压电元件14同样地，图9所示的层叠压电元件56也作为优选方式，将通过折叠来层叠的压电薄膜10l通过粘贴层19粘贴。
[0326]
通过将在厚度方向上被极化的长条的1片压电薄膜10l折叠来层叠，在层叠方向上相邻(相对)的压电薄膜10l的极化方向如在图9中以箭头所示成为反方向。另外，该压电薄膜的折叠可以为短边方向而不是长边方向。
[0327]
根据该结构，能够仅由1片长条的压电薄膜10l构成层叠压电元件56，并且，用于施加驱动电压的电源ps仅为1个，进而，来自压电薄膜10l的电极的引出也可以为1处。
[0328]
因此，通过图9所示的层叠压电元件56，能够减少零件数且简化结构而提高作为压电元件(模组)的可靠性，进而实现降低成本。
[0329]
如图9所示的层叠压电元件56，在将长条的压电薄膜10l折叠而成的层叠压电元件56中，优选在压电薄膜10l的折叠部中与压电薄膜10l抵接地插入芯棒58。
[0330]
如上所述，压电薄膜10l的下部电极24及上部电极26由金属的蒸镀膜等形成。若以锐角折弯金属的蒸镀膜，则容易产生裂纹(裂缝)等，有可能导致电极断线。即，在图9所示的层叠压电元件56中，在弯曲部的内侧，容易在电极上产生裂纹等。
[0331]
相对于此，在将长条的压电薄膜10l折叠而成的层叠压电元件56中，通过将芯棒58插入压电薄膜10l的折叠部，防止下部电极24及上部电极26折弯而能够优选地防止发生断线。
[0332]
在本发明的电声换能器中，层叠压电元件可以使用具有导电性的粘贴层19。尤其，在将如图9所示的长条的1片压电薄膜10l折叠并层叠而成的层叠压电元件56中，可优选地利用具有导电性的粘贴层19。
[0333]
在如图8及图9所示的、相邻的压电薄膜10的极化方向相反的层叠压电元件中，在被层叠的压电薄膜10中，向相对的电极供应相同极性的电力。因此，在相对的电极之间不会发生短路。
[0334]
另一方面，如上所述，在将压电薄膜10l折叠并层叠而成的层叠压电元件56中，在以锐角折叠的弯曲部的内侧，容易发生电极的断线。
[0335]
因此，通过利用具有导电性的粘贴层19粘贴层叠的压电薄膜10l，即使在弯曲部的内侧发生电极的断线，也能够通过粘贴层19确保导通，因此能够防止断线而大幅提高层叠压电元件56的可靠性。
[0336]
其中，如图1所示，构成层叠压电元件56的压电薄膜10l优选以下部电极24及上部电极26相对而夹持层叠体的方式具有下部保护层28及上部保护层30。
[0337]
此时，即使使用具有导电性的粘贴层19，也无法确保导电性。因此，压电薄膜10l具有保护层时，在被层叠的压电薄膜10l的下部电极24彼此及上部电极26彼此相对的区域，在下部保护层28及上部保护层30上设置贯穿孔而使下部电极24及上部电极26与具有导电性的粘贴层19接触即可。优选用银浆或导电性的粘贴剂堵塞形成于下部保护层28及上部保护层30的贯穿孔，然后通过具有导电性的粘贴层19粘贴相邻的压电薄膜10l。
[0338]
下部保护层28及上部保护层30的贯穿孔通过激光加工、以及基于溶剂蚀刻及机械研磨等的保护层的去除等形成即可。
[0339]
下部保护层28及上部保护层30的贯穿孔优选在除压电薄膜10l的弯曲部以外，在被层叠的压电薄膜10l的下部电极24彼此及上部电极26彼此相对的区域上可以为1处，也可以为多处。或者，下部保护层28及上部保护层30的贯穿孔可以在下部保护层28及上部保护层30的整个面上规则或不规则地形成。
[0340]
具有导电性的粘贴层19并没有限制，能够利用各种公知的具有导电性的粘贴层。
[0341]
在以上的层叠压电元件中，被层叠的压电薄膜10的极化方向在相邻的压电薄膜10中相反，但本发明并不限于此。
[0342]
即，在本发明中，将压电薄膜10层叠的层叠压电元件可以如图10所示的层叠压电元件61，压电体层20的极化方向全部为相同方向。
[0343]
然而，如图10所示，在要层叠的压电薄膜10的极化方向全部为相同方向的层叠压电元件61中，在相邻的压电薄膜10彼此中，下部电极24与上部电极26相对。因此，若未将粘贴层19充分作厚，则在粘贴层19的面方向的外侧的端部，相邻的压电薄膜10的下部电极24与上部电极26接触而有可能导致短路。
[0344]
因此，如图10所示，在要层叠的压电薄膜10的极化方向全部为相同方向的层叠压电元件61中，无法使粘贴层19变薄，相对于图8及图9所示的层叠压电元件，在能量效率方面不利。
[0345]
然而，如图9所示，通过折叠1片压电薄膜而将多个压电薄膜层叠的层叠压电元件可以考虑2种结构。
[0346]
第1个结构是基于压电薄膜的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件的长边方向的结构。即，第1个结构是基于压电薄膜的折叠的弯曲部与层叠压电元件的长边方向一致的结构。
[0347]
第2个结构是基于压电薄膜的折叠的弯曲部沿层叠压电元件的短边方向的结构。即，第2个结构是基于压电薄膜的折叠的弯曲部与层叠压电元件的短边方向一致的结构。
[0348]
换言之，关于将压电薄膜折叠并层叠而成的层叠压电元件，可考虑通过压电薄膜的折叠形成的棱线与层叠压电元件的长边方向一致的结构和与层叠压电元件的短边方向一致的结构。
[0349]
另外，具体而言，层叠压电元件的长边方向及短边方向是沿压电薄膜12的层叠方向观察层叠压电元件时的平面形状中的长边方向及短边方向。
[0350]
换言之，沿压电薄膜12的层叠方向观察层叠压电元件时的平面形状是从与压电薄膜12的主表面正交的方向观察层叠压电元件时的形状。
[0351]
具体而言，通过折叠1片压电薄膜，层叠5层压电薄膜，因此制作20
×
5cm的层叠压电元件时，可考虑以下2种结构。
[0352]
如在图11中概念性示出，第1个结构是将20
×
25cm的矩形的压电薄膜10la沿25cm的方向，每次5cm折叠4次而层叠5层压电薄膜10la的层叠压电元件56a。在该层叠压电元件56a中，基于压电薄膜10la的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件56a的长边方向即20cm的方向。即，在该层叠压电元件56a中，通过折叠压电薄膜10la来形成的棱线与层叠压电元件56a的长边方向一致。
[0353]
如在图12中概念性示出，第2个结构是将100
×
5cm的矩形的压电薄膜10lb沿100cm的方向，每次20cm折叠4次而层叠5层压电薄膜10lb的层叠压电元件56b。在该层叠压电元件56b中，基于压电薄膜10lb的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件56b的长边方向即5cm的方向。即，在该层叠压电元件56b中，通过折叠压电薄膜10lb来形成的棱线与层叠压电元件56b的短边方向一致。
[0354]
在本发明中，将压电薄膜折叠并层叠而成的层叠压电元件能够优选地利用基于压电薄膜的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件的长边方向的结构及沿着层叠压电元件的短边方向的结构中的任一种。
[0355]
即，基于压电薄膜的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件的长边方向的结构和沿着短边方向的结构分别具有优点。因此，关于利用哪一种结构，根据层叠压电元件的用途等适当设定即可。
[0356]
并且，在层叠压电元件中，为了与电源装置等外部装置连接，可以设置与下部电极24及上部电极26连接并到达层叠压电元件的外部的引出配线。另外，引出配线不一定非要物理性地向外部突出，表示从电极电性引出。
[0357]
引出配线能够利用上述方法形成。例如，在压电薄膜的端部或向外部突出的区域，不设置压电体层20而暴露下部电极24及上部电极26，并与该部位连接来设置引出配线。作为另一例，在压电薄膜的端部或向外部突出的区域，将保护薄膜及电极层剥离，并在压电体层20与电极层之间插入铜箔胶带等，因此设置引出配线。作为又一例，在压电薄膜的端部或
向外部突出的区域，在压电薄膜的保护层上设置贯穿孔，利用银浆等导电性浆料在贯穿孔中形成导通部件，在该导通部件上连接铜箔胶带等，因此设置引出配线。
[0358]
其中，压电薄膜12的压电体层20的优选厚度为8～300μm，非常薄。因此，为了防止短路，优选引出配线设置于在压电薄膜的面方向上不同的位置。即，引出配线优选在压电薄膜的面方向上偏移(off set)设置。
[0359]
在本发明的层叠压电元件中，优选在压电薄膜12上设置从层叠压电元件突出的突出部，并在该突出部上连接引出配线。
[0360]
例如，若基于压电薄膜10la的折叠的弯曲部沿着长边方向的层叠压电元件56a，则如在图13中概念性示出，可以在折叠方向的一个端部上凸状的突出部60，并在该部位上连接引出配线62及引出配线64。
[0361]
并且，若基于压电薄膜10lb的折叠的弯曲部沿着短边方向的层叠压电元件56b，则如在图14中概念性示出，可以将折叠方向的一个端部延伸而作为突出部60，并在该突出部上连接引出配线62及引出配线64。
[0362]
进而，若基于压电薄膜10lb的折叠的弯曲部沿着短边方向的层叠压电元件56b，则如在图15中概念性示出，可以在与折叠方向正交的方向的端部，即在压电薄膜10lb的长边方向的端部上设置凸状的突出部60，并在该部位上连接引出配线62及引出配线64。
[0363]
另外，突出部60可以设置于被层叠的压电薄膜的任一层，但优选从压电效率等方面考虑，设置于最上层或最下层。并且，突出部60可以设置于压电薄膜的最上层和最下层以及最上层、中间层及最下层等多层，也可以设置于压电薄膜的所有层。将突出部60设置于压电薄膜的多层时，突出部可以设置于层叠压电元件的短边方向的端部或也可以设置于长边方向的端部，或者短边方向的端部的突出部和长边方向的端部的突出部可以混合存在。
[0364]
其中，在本发明的层叠压电元件中，压电薄膜的突出部优选从层叠压电元件的长边方向的端部突出且层叠压电元件的长边方向上的突出部60的长度为层叠压电元件的长边方向的长度的10％以上。
[0365]
在以下说明中，将层叠压电元件的长边方向上的突出部的长度也简称为“突出部的长度”。
[0366]
另外，将突出部60设置于层叠压电元件的短边方向的端部时，突出部60的短边方向的长度优选层叠压电元件的短边方向的长度的50％以上。
[0367]
利用图16的层叠压电元件56b的概念图，进行具体说明。
[0368]
该层叠压电元件56b是基于压电薄膜10lb的折叠的弯曲部沿着层叠压电元件的短边方向的层叠压电元件(参考图12及图15)。因此，图16所示，层叠压电元件56b的长边方向是与压电薄膜10la的折叠方向正交的方向。即，层叠压电元件56b的长边方向与压电薄膜10lb的长边方向一致。
[0369]
图16所示，将层叠压电元件56b的长边方向的长度设为l。在本发明中，优选突出部60的长度la成为长度l的10％以上即“la≥l/10”。
[0370]
由此，降低从引出配线向层叠压电元件流通驱动电流的路径中的电流密度，因此能够减少电压降低，并提高压电特性。例如，若为上述电声换能器，能够提高声压。
[0371]
突出部60的长度la更优选层叠压电元件的长边方向的长度l的50％以上，进一步优选70％以上，尤其优选90％以上，最优选层叠压电元件56b的平面形状的长边方向的长度
以上。
[0372]
因此，基于图11及图13所示的压电薄膜10la的折叠的弯曲部沿着长边方向的层叠压电元件56a时，优选与图14所示的层叠压电元件56b同样地，将折叠方向的一个端部延伸而作为突出部，并在该突出部上连接引出配线62及引出配线64。此时，突出部的长度la与层叠压电元件的长边方向的长度l一致。即，此时，突出部成为层叠压电元件的长边方向的整个区域。
[0373]
以上，对本发明的压电薄膜、层叠压电元件及电声换能器进行了详细说明，但本发明并不限定于上述例子，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然可以进行各种改进或变更。
[0374]
实施例
[0375]
以下，举出本发明的具体实施例，对本发明进行更详细的说明。
[0376]
[实施例1]
[0377]
通过上述的图2～图6所示的方法，制作了如图2所示的压电薄膜。
[0378]
首先，以下述组成比，将基体材料溶解于甲基乙基酮(mek)。之后，以下述组成比对该溶液添加pzt粒子，利用螺旋桨混合器(转速2000rpm)将其分散，由此制备了用于形成压电体层的涂料。
[0379]
·
pzt粒子
……
1000质量份
[0380]
·
基体材料
……
100质量份
[0381]
·
mek
……
600质量份
[0382]
另外，pzt粒子使用了将市售的pzt原料粉在1000～1200℃下烧结之后，将其粉碎及分类处理至平均粒径成为3.5μm。
[0383]
并且，基体材料使用了氰乙基化pva(shin
‑
etsu chemical co.,ltd.制造，cr
‑
v)及氯丁二烯橡胶(denka company limited制造)。关于基体材料中的两者的量比，将氰乙基化pva设为40质量％，氯丁二烯橡胶设为60质量％。
[0384]
另一方面，准备了对宽度23cm、厚度4μm的长条的pet薄膜真空蒸镀厚度0.1μm的铜薄膜而成的如图2所示的片状物。即，在本例中，上部电极及下部电极是厚度0.1m的铜蒸镀薄膜，上部保护层及下部保护层是厚度4μm的pet薄膜。
[0385]
另外，为了在过程中获得良好的操作，使用附带厚度50μm的隔板(伪支撑体pet)的pet薄膜，热压接薄膜电极及保护层之后，移除了各保护层的隔板。
[0386]
利用滑动涂布机，在该片状物的下部电极(铜蒸镀薄膜)上涂布先前制备的用于形成压电体层的涂料。将涂料涂布至使干燥后的涂膜的膜厚成为40μm。
[0387]
接着，将在片状物上涂布了涂料的物体在120℃的烘箱中加热干燥，因此使mek蒸发。因此，制作了如图3所示的在pet制的下部保护层上具有铜制的下部电极，在其上形成厚度为40μm的压电体层而成的层叠体。
[0388]
通过上述的图4及图5所示的电晕极化沿厚度方向对该层叠体的压电体层进行了极化处理。另外，将压电体层的温度设为100℃，对下部电极与电晕电极之间施加6kv的直流电压而使电晕放电产生，因此进行了极化处理。
[0389]
如图6所示，在进行了极化处理的层叠体上层叠了在pet薄膜上真空蒸镀铜薄膜而成的相同的片状物。
[0390]
接着，通过利用层压装置在120℃下将层叠体与片状物的层叠体热压接，将压电体
层与上部电极及下部电极粘接，利用上部电极与下部电极夹持压电体层，并利用上部保护层与下部保护层夹持了该层叠体。
[0391]
由此，制作了图1所示的压电薄膜。
[0392]
关于所制作的压电薄膜，制作1
×
4cm的细长条状的试验片来进行动态粘弹性测量，测量了频率1hz下的损耗角正切(tanδ)。
[0393]
利用动态粘弹性测量仪(sii nanotechnology inc.制造，dms6100粘弹性光谱仪)进行了测量。
[0394]
关于测量条件，将测量温度范围设为
‑
100～100℃，升温速度设为2℃/分钟(氮气氛中)。将测量频率设为0.1hz、0.2hz、0.5hz、1hz、2hz、5hz、10hz及20hz。将测量模式设为拉伸测量。进而，将夹头间距设为20mm。
[0395]
其结果，压电薄膜在频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃以下的温度范围内，在
‑
30℃下具有0.25的极大值(最大值)。
[0396]
并且，压电薄膜在频率1hz、0℃下的损耗角正切为0.06。
[0397]
[比较例1]
[0398]
在用于形成压电体层的涂料中，关于基体材料中的材料的量比，将氰乙基化pva设为70质量％，将氯丁二烯橡胶设为30质量％。除了使用该涂料以外，以与实施例1相同的方法制作了压电薄膜。
[0399]
关于所制作的压电薄膜，以与实施例1相同的方法测量了频率1hz下的损耗角正切。
[0400]
其结果，压电薄膜在频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内，在15℃下具有0.09的极大值(最大值)。并且，压电薄膜频率1hz、0℃下的损耗角正切为0.08。
[0401]
[比较例2]
[0402]
在用于形成压电体层的涂料中，将基体材料设为氯丁二烯橡胶100质量％。除了使用该涂料以外，以与实施例1相同的方法制作了压电薄膜。
[0403]
关于所制作的压电薄膜，以与实施例1相同的方法测量了频率1hz下的损耗角正切。
[0404]
其结果，压电薄膜在频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内，在
‑
45℃下具有0.4的极大值(最大值)。
[0405]
并且，压电薄膜频率1hz、0℃下的损耗角正切为0.03。
[0406]
关于所制作的压电薄膜，如下进行了可挠性的评价。
[0407]
使用铁制圆棒，进行了10000次180
°
折叠的弯曲试验以使振动板的中央部的曲率半径成为5cm。另外，在低温(
‑
30℃)及常温(25℃)这2个温度环境下进行了可挠性的评价。
[0408]
将即使进行10000次的弯曲试验，任意界面上均未发生剥离的情况评价为a；
[0409]
将在1000～9999次弯曲试验期间，在任意界面发生剥离的情况评价为b；
[0410]
将999次为止的弯曲试验期间，在任意界面发生剥离的情况评价为c；
[0411]
将结果示于下述表中。
[0412]
[表1]
[0413][0414]
如表1所示，频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内具有成为0.1以上的极大值且在0℃下的值为0.05以上的本发明的压电薄膜在低温范围内具有优异的可挠性，并且，在常温范围内也具有良好的可挠性。
[0415]
相对于此，频率1hz下的损耗角正切在0℃下的值为0.05以上，且在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内具有极大值，但该极大值小于0.1的比较例1的压电薄膜虽在常温范围内具有优异的可挠性，但在低温范围内的可挠性比本发明低。
[0416]
进而，频率1hz下的损耗角正切在
‑
80℃以上且低于0℃的温度范围内具有成为0.1以上的极大值，在0℃下的值小于0.05的比较例1的压电薄膜在低温范围内具有优异的可挠性，但常温范围内的可挠性低。
[0417]
根据以上结果，本发明的效果是显著的。
[0418]
产业上的可利用性
[0419]
能够优选地用于扬声器及麦克风等音响机器、以及压力传感器等各种用途。
[0420]
符号说明
[0421]
10、10l、10la、10lb
‑
压电薄膜，10a、10c
‑
片状物，10b
‑
层叠体，12
‑
振动板，14、56、56a、56b、61
‑
层叠压电元件，16、19
‑
粘贴层,20
‑
压电体层，24
‑
下部电极，26
‑
上部电极，28
‑
下部保护层，30
‑
上部保护层，34
‑
基体，36
‑
压电体粒子，40
‑
电晕电极，42
‑
直流电源，43
‑
外壳，45
‑
压电扬声器，46
‑
粘弹性支撑体，48
‑
框体，50
‑
电声换能器，58
‑
芯棒，60
‑
突出部，62、64
‑
引出配线，ps
‑
电源。