CN117044431A - 压电元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在层叠多个压电薄膜而成的压电元件中，能够防止产生褶皱的压电元件。一种压电元件，其为具有用电极层夹持在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子的压电体层，并且在电极层的未与压电体层接触的面层叠多层层叠有保护层的压电薄膜而用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜的结构，其中，压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差分为4.2μm以下。

Description

压电元件
技术领域
本发明涉及一种压电元件。
背景技术
压电元件作为通过与各种物品接触并安装来使物品振动并发出声音的所谓激发器(激子)而被利用于各种用途。例如，能够通过在图像显示面板、屏幕等中安装激发器以使这些振动来代替扬声器发出声音。
然而，在柔性的图像显示装置、能够卷取的屏幕等中安装激发器的情况下，激发器本身至少在不使用时也需要是柔性的(可滚动的)。
作为柔性的压电元件，提出了以电极层及保护层夹持压电体层的压电薄膜。
例如，在专利文献1中记载了一种电声转换薄膜，其具有：压电层叠体，其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组成的粘弹性基质中而成的高分子复合压电体、形成于高分子复合压电体的一个面的面积为高分子复合压电体的面积以下的上部薄膜电极、形成于上部薄膜电极的表面的面积为上部薄膜电极的面积以上的上部保护层、形成于高分子复合压电体的上部薄膜电极的相反面的面积为高分子复合压电体的面积以下的下部薄膜电极及形成于下部薄膜电极的表面的面积为下部薄膜电极的面积以上的下部保护层；用于引出上部电极的金属箔，其层叠于上部薄膜电极的一部分，并且至少一部分位于高分子复合压电体的面方向外部；及用于引出下部电极的金属箔，其层叠于下部薄膜电极的一部分，并且至少一部分位于高分子复合压电体的面方向外部。
这些压电薄膜为薄膜状且弹簧常数有限，因此在用作激发器的情况下，导致输出不足。因此，可以考虑到通过层叠压电薄膜来增加弹簧常数以提高输出。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-209724号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，根据本发明人等的研究，发现存在当层叠了多张压电薄膜时，产生褶皱而成为外观不良的情况。
本发明的课题为解决这种先前技术的问题点，提供一种在层叠多个压电薄膜而成的压电元件中，能够防止产生褶皱的压电元件。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明具有以下方案。
[1]一种压电元件，其为具有将压电薄膜多层层叠，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜的构成，所述压电薄膜是用电极层夹持在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子的压电体层，并且在电极层的未与压电体层接触的面层叠有保护层的压电薄膜，其中，
压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为4.2μm以下。
[2]根据[1]所述的压电元件，其中，
压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为1.4μm以下。
[3]根据[1]或[2]所述的压电元件，其中，
压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为0.3μm以上。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的压电元件，其中，
压电薄膜的厚度为20μm～80μm。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在层叠多个压电薄膜而成的压电元件中，能够防止产生褶皱的压电元件。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的压电元件的一例的图。
图2是示意性地表示压电元件所具有的压电薄膜的一例的剖面图。
图3是压电薄膜的端面附近的局部放大图。
图4是示意性地表示本发明的压电元件的另一例的图。
图5是示意性地表示本发明的压电元件的另一例的图。
图6是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的示意图。
图7是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的示意图。
图8是用于说明压电薄膜的制作方法的一例的示意图。
图9是示意性地表示实施例中使用的切割装置的侧面图。
图10是图9的前视图。
图11是用于说明图9的切割装置的上刀与下刀的咬合量的图。
图12是示意性地表示实施例中使用的切割装置的侧面图。
图13是图12的前视图。
图14是用于说明图12的切割装置的上刀与下刀的咬合量的图。
图15是示意性地表示实施例中使用的切割装置的立体图。
图16是示意性地表示实施例中使用的切割装置的立体图。
图17是示意性地表示图16的切割装置所具有的冲孔刀的顶视图。
图18是图17的侧面图。
图19是示意性地表示实施例中使用的切割装置的立体图。
图20是示意性地表示图19的切割装置所具有的刀的侧面图。
图21是示意性地表示比较例中使用的刀的形状的前视图。
图22是图21的立体图。
具体实施方式
以下，关于本发明的压电元件，将基于附图中示出的优选实施例进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明有时基于本发明的代表性实施方式来进行，但本发明并不限定于这些实施方式。
另外，本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指包含记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值的范围。
[压电元件]
本发明的压电元件具有：
将多层压电薄膜层叠而用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜的构成，所述压电薄膜是用电极层夹持在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子的压电体层，并且在电极层的未与压电体层接触的面层叠有保护层的压电薄膜，其中，
压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为4.2μm以下。
在图1中示出示意性地表示本发明的压电元件的一例的俯视图。
图1中示出的压电元件50层叠了多个压电薄膜10。图1中示出的例子中，层叠有3张压电薄膜10。相邻的压电薄膜10彼此通过粘贴层19而被粘贴。并且，在图1中示出的例子中，压电元件50通过粘贴层16而粘贴到振动板12，构成电声转换器70。各压电薄膜10中连接有用于施加驱动电压的电源PS。另外，在图1中示出的例子中，将省略各压电薄膜的保护层的图示，但如图2所示，各压电薄膜具有保护层。
在这种电声转换器70中，通过向压电元件50的压电薄膜10施加驱动电压而压电薄膜10沿面方向伸缩，通过该压电薄膜10的伸缩而压电元件14沿面方向伸缩。
通过该压电元件14在面方向的伸缩而振动板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发出声音。振动板12根据施加到压电薄膜10的驱动电压的大小而振动，并发出与施加到压电薄膜10的驱动电压对应的声音。
即，该电声转换器70能够用作将压电元件50用作激发器的扬声器。
另外，图1所示的压电元件50层叠了3层压电薄膜10而成，但本发明并不限定于此。即，若压电元件层叠了多层压电薄膜10而成，则压电薄膜10的层叠数可以为2层或者也可以为4层以上。关于这一点，后述的图4中示出的压电元件56及图5中示出的压电元件60也相同。
图1中示出的压电元件50中，作为优选方式，相邻的压电薄膜10的极化方向彼此相反。因此，在相邻的压电薄膜10中，下部电极层24彼此及上部电极层26彼此相对。因此，电源PS无论是交流电源还是直流电源，也总是对相对的电极供给相同极性的电力。例如，在图1中示出的压电元件50中，在图中最下层的压电薄膜10的上部电极层26及第2层(中间)的压电薄膜10的上部电极层26中，总是被供给相同极性的电力，在第2层的压电薄膜10的下部电极层24及图中最上层的压电薄膜10的下部电极层24中，总是被供给相同极性的电力。因此，在压电元件50中，在即使相邻的压电薄膜10的电极彼此接触也不会短路(short circuit)。
另外，在压电元件50中，利用d33计(Meter)等检测压电薄膜10的极化方向即可。或者，可以从后述的极化的处理条件中得知压电薄膜10的极化方向。
图2中示出压电薄膜10的一例。
在图2中示出的压电薄膜10中，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的一个面的下部电极层24、层叠于下部电极层24的与压电体层20相反一侧的面的下部保护层28、层叠于压电体层20的另一个面的上部电极层26及层叠于上部电极层26的与压电体层20相反一侧的面的上部保护层30。即，在压电薄膜10中，用电极层夹持压电体层20，在电极层的未与压电体层接触的面上层叠有保护层的结构。
压电体层20在包含高分子材料的基质34中包含压电体粒子36。并且，下部电极层24及上部电极层26为本发明中的电极层。并且，下部保护层28及上部保护层30为本发明中的保护层。
如后述，压电薄膜10(压电体层20)作为优选方式，在厚度方向上被极化。
其中，在本发明中，压电薄膜10的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为4.2μm以下。使用图3对该点进行说明。
图3是放大表示压电薄膜10的端面附近的局部放大图。
如图3所示，若将从压电薄膜10的端面(侧面)至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差设为H43，则H43为4.2μm以下。
如前所述，在将用电极层及保护层夹持了压电体层的压电薄膜用作激发器的情况下，可以考虑层叠多个压电薄膜以补充输出不足。然而，由于用电极层及保护层夹持了压电体层的压电薄膜非常薄，因此在层叠多个压电薄膜时，有时发生褶皱而成为外观不良。
本发明人对这种褶皱的产生进行了研究的结果，可知在切割了压电薄膜时，有时在端部形成如毛边那样的凸部，若该凸部大，则在层叠了多个压电薄膜时，对压电薄膜施加过大的应力，产生褶皱。
相对于此，在本发明的压电元件中，从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43为4.2μm以下。这可视为在压电薄膜10的端部所形成的凸部的高度为4.2μm以下。
如此，通过将在压电薄膜10的端部形成的凸部的高度设为4.2μm以下，在层叠多层压电薄膜时，能够抑制过大的应力施加到压电薄膜，并且防止发生褶皱。
从防止发生褶皱的观点考虑，优选从压电薄膜的端面至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域中的最大高度之差H43为1.4μm以下，更优选1.0μm以下。
另一方面，从成本、生产率等观点考虑，优选H43为0.3μm以上，更优选0，5μm以上。
以如下方式测量从压电薄膜的端面至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。
将压电薄膜载置于平坦的台上，使用共聚焦激光扫描显微镜从表面侧扫描表面，由此计测表面的轮廓，求出从表面轮廓的端面至43μm内侧为止的位置的高度与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差。这种测量在各边侧测量77处，将平均值设为H43。这种测量在两个主表面上进行。
从压电薄膜的端面至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43成为上述范围的压电薄膜能够通过适当设定切割压电薄膜时的切割装置的种类、刀的种类、刀的按压力及切割速度等切割条件来实现。并且，即使是相同的切割条件，通过刀的状态而切割压电薄膜时，所形成的凸部的高度变化。例如，在使用同一刀连续地切割压电薄膜的情况下，进行了多次切割后，在被切割的压电薄膜中的H43的值容易大于初始切割的压电薄膜的H43的值。从而，优选刀以良好的状态进行切割。
并且，可以通过对切割后的压电薄膜，进行用辊的加压处理、加热处理及凸部的激光加工等而将压电薄膜的H43值设为4.2μm以下。
本发明中，在压电元件所具有的压电薄膜中，在与其他压电薄膜相对的面上，上述高度之差H43只要为4.2μm以下即可。
并且，如前所述，关于层叠压电薄膜时的褶皱，压电薄膜越薄，则越容易形成，本发明的压电元件能够适当地抑制褶皱的产生，因此能够使用薄的压电薄膜。压电薄膜的厚度优选20μm～80μm，更优选20μm～60μm，进一步优选20μm～50μm。另外，稍后将详细叙述，从不限制压电体层的伸缩的观点考虑，优选压电薄膜的电极层及保护层薄。另一方面，从降低为了仅伸缩相同量的压电体层而需要的电压(电位差)小的观点考虑，优选压电体层薄。即，以低的电压来大幅度地伸缩的观点考虑，优选压电薄膜薄。
其中，如图1中示出的例子中，虽然在相邻的压电薄膜彼此设为极化方向彼此相反的结构，但并不限定于此。如图4中示出的压电元件60，压电体层20的极化方向可以全部为相同方向。
并且，如图1中示出的例子中，虽然设为将多张单叶的压电薄膜10层叠的结构，但并不限定于此。
图5中示出压电元件的另一例。另外，关于图5中示出的压电元件56，由于使用多个与上述的压电元件50相同的部件，因此相同部件标注相同符号，主要对不同的部位进行说明。
在图5中示出的压电元件56通过将长形的压电薄膜10L沿长度方向上折返1次以上，优选折返多次而层叠多层压电薄膜。并且，压电元件56通过粘贴层19粘贴通过折返而层叠的压电薄膜10L。
通过将沿厚度方向极化的长形的1张压电薄膜10L进行折返而层叠，沿层叠方向相邻(相对)的压电薄膜的极化方向如图5中箭头表示那样，成为相反方向。
通过该结构，能够仅由一张长形的压电薄膜10L来构成压电元件56，并且，用于施加驱动电压的电源PS为1个即可，进而，自压电薄膜10L的电极的引出也可以仅使用1处。
由此，根据图5中示出的压电元件56，能够降低组件数量，并且简化结构以提高作为压电元件(模块)的可靠性，进而，实现降低成本。
如图5中示出的压电元件56，在将折返了长形的压电薄膜10L的压电元件56中，优选在压电薄膜10L的折返部与压电薄膜10L抵接来插入芯棒58。
压电薄膜10L的下部电极层24及上部电极层26由金属的蒸镀膜等来形成。若金属的蒸镀膜以锐角弯曲，则容易发生裂纹(裂痕)等，有可能导致电极断线。即，在图5中示出的压电元件56中，在弯曲部的内侧，电极容易产生裂纹等。
相对于此，在折返了长形的压电薄膜10L的压电元件56中，通过在压电薄膜10L的折返部插入芯棒58，能够适当地防止下部电极层24及上部电极层26弯曲，并且产生断线。
以下，对本发明的压电元件的各构成要件进行说明。
＜压电薄膜＞
如前所述，压电薄膜10具有压电体层20、层叠于压电体层20的一个面的下部电极层24、层叠于下部电极层24的与压电体层20相反一侧的面的下部保护层28、层叠于压电体层20的另一个面的上部电极层26及层叠于上部电极层26的与压电体层20相反一侧的面的上部保护层30。
〔压电体层〕
压电体层20只要是由公知的压电体构成的层即可。本发明中，压电体层20优选在包含高分子材料的基质34中包含压电体粒子36的高分子复合压电体。
作为构成压电体层20的高分子复合压电体的基质34(基质兼粘合剂)的材料，优选使用在常温下具有粘弹性的高分子材料。另外，在本说明书中，“常温”是指0～50℃左右的温度范围。
其中，高分子复合压电体(压电体层20)优选具备以下要件。
(i)柔性
例如，作为可携式以如新闻或杂志那样的文件一样松弛弯曲的状态把持的情况下，从外部不断受到数Hz以下的相对缓慢且较大的弯曲变形。此时，若高分子复合压电体较硬，则产生与其相当的较大的弯曲应力而在高分子基质与压电体粒子的界面产生亀裂，最终有可能导致破坏。因此，对高分子复合压电体要求适当的柔软性。并且，若能够将应变能作为热向外部扩散，则能够缓和应力。因此，要求高分子复合压电体的损耗角正切适当大。
综上所述，要求用作激发器的柔性的高分子复合压电体对于20Hz～20kHz的振动较硬地显现，对于数Hz以下的振动较柔软地动作。并且，要求相对于20kHz以下的所有频率的振动，高分子复合压电体的损耗角正切适当大。
进而，优选通过配合所粘附的对象材料(振动板)的刚性(硬度、刚度、弹簧常数)来层叠，能够简便地调节弹簧常数，此时，粘贴层16越薄，越能够提高能量效率。
通常，高分子固体具有粘弹性缓和机构，并随着温度的上升或者频率的降低，大规模的分子运动作为储能模量(杨氏模量)的降低(缓和)或者损失弹性模量的极大化(吸收)而被观察到。其中，通过非晶质区域的分子链的微观布朗(Micro Brown)运动引起的缓和被称作主分散，可观察到非常大的缓和现象。该主分散产生的温度为玻璃化转变点(Tg)，粘弹性缓和机构最明显地显现。
在高分子复合压电体(压电体层20)中，通过将玻璃化转变点在常温下的高分子材料，换言之，在常温下具有粘弹性的高分子材料用于基质中，实现对于20Hz～20kHz的振动较硬地动作，对于数Hz以下的慢振动较软地动作的高分子复合压电体。尤其，在适当地显示该显现等方面，优选将频率1Hz中的玻璃化转变点在常温即0～50℃下的高分子材料用于高分子复合压电体的基质中。
作为在常温下具有粘弹性的高分子材料，能够利用公知的各种高分子材料。优选在常温即0～50℃下，使用基于动态粘弹性试验的频率1Hz中的损耗角正切Tanδ的极大值为0.5以上的高分子材料。
因此，高分子复合压电体通过外力而被缓慢弯曲时，最大弯曲力矩部中的高分子基质与压电体粒子的界面的应力集中得到缓和，能够期待高柔性。
并且，在常温下具有粘弹性的高分子材料优选基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的储能模量(E’)在0℃下为100MPa以上，在50℃下为10MPa以下。
因此，能够减小高分子复合压电体通过外力而被缓慢弯曲时产生的弯曲力矩的同时，能够对于20Hz～20kHz的音响振动较硬地显现。
并且，若在常温下具有粘弹性的高分子材料更优选相对介电常数在25℃下为10以上。因此，对高分子复合压电体施加电压时，对基质中的压电体粒子需要更高的电场，因此能够期待较大的变形量。
然而，另一方面，若考虑确保良好的耐湿性等，则高分子材料也优选相对介电常数在25℃下为10以下。
作为满足这些条件的在常温下具有粘弹性的高分子材料，例示出氰乙基化聚乙烯醇(氰乙基化PVA)、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯丙烯腈、聚苯乙烯-乙烯基聚异戊二烯嵌段共聚物、聚乙烯基甲基酮及聚甲基丙烯酸丁酯等。并且，作为这些高分子材料，也能够优选地利用Hibler5127(KURARAY CO.,LTD制造)等市售品。其中，作为高分子材料，优选使用具有氰乙基的材料，尤其优选使用氰乙基化PVA。
另外，这些高分子材料可以仅使用1种，也可以并用(混合)使用多种。
使用这些在常温下具有粘弹性的高分子材料的基质34根据必要可以并用多种高分子材料。
即，以调节介电特性或机械特性等为目的，向基质34加入氰乙基化PVA等粘弹性材料，根据必要也可以添加其他介电性高分子材料。
作为能够添加的介电性高分子材料，作为一例，例示出聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物及聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物等氟系高分子、偏二氰乙烯-乙烯酯共聚物、氰乙基纤维素、氰乙基羟基蔗糖、氰乙基羟基纤维素、氰乙基羟基富勒烯、甲基丙烯酸氰乙酯、丙烯酸氰乙酯、氰乙基羟乙基纤维素、氰乙基直链淀粉、氰乙基羟丙基纤维素、氰乙基二羟丙基纤维素、氰乙基羟丙基直链淀粉、氰乙基聚丙烯酰胺、氰乙基聚丙烯酸乙酯、氰乙基富勒烯、氰乙基聚羟基亚甲基、氰乙基缩水甘油富勒烯、氰乙基蔗糖及氰乙基山梨糖醇等具有氰基或氰乙基的聚合物以及腈橡胶或氯丁二烯橡胶等合成橡胶等。
其中，优选地利用具有氰乙基的高分子材料。
并且，在压电体层20的基质34中，除了氰乙基化PVA等在常温下具有粘弹性的材料以外所添加的介电性聚合物并不限定于1种，可以添加多种。
并且，以调节玻璃化转变点Tg为目的，除了介电性聚合物以外，也可以向基质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树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂及云母等热固性树脂。
进而，以提高粘合性为目的，也可以添加松香酯、松香、萜烯类、萜烯酚及石油树脂等粘合赋予剂。
在压电体层20的基质34中，添加除了氰乙基化PVA等具有粘弹性的高分子材料以外的材料时的添加量并无特别限定，但是优选以在基质34中所占比例计为30质量％以下。
因此，不损害基质34中的粘弹性缓和机构便能够发现所添加的高分子材料的特性，因此在高介电率化、耐热性的提高、与压电体粒子36及电极层的密合性提高等方面能够获得优选的结果。
压电体层20为在这种基质34中包含压电体粒子36的高分子复合压电体。
压电体粒子36由具有钙钛矿型或纤锌矿型的晶体结构的陶瓷粒子组成。
作为构成压电体粒子36的陶瓷粒子，例如例示出锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化锌(ZnO)及钛酸钡与铁酸铋(BiFe3)的固体溶液(BFBT)等。
这些压电体粒子36的粒径并无限制，根据压电薄膜10的尺寸及压电元件50的用途等适当进行选择即可。压电体粒子36的粒径优选1～10μm。
通过将压电体粒子36的粒径设在该范围内，在压电薄膜10能够兼顾高压电特性和柔性等方面能够获得优选的结果。
另外，在图2中，压电体层20中的压电体粒子36均匀且具有规则性地分散于基质34中，但是本发明并不限定于此。
即，压电体层20中的压电体粒子36优选为，若均匀地被分散，则可以不规则地分散于基质34中。
在压电薄膜10中，压电体层20中的基质34与压电体粒子36的量比并无限制，根据压电薄膜10的面方向的大小及厚度、压电元件50的用途以及压电元件50中所要求的特性等可以适当进行设定。
压电体层20中的压电体粒子36的体积分数优选30～80％，更优选50％以上，从而进一步优选设为50～80％。
通过将基质34与压电体粒子36的量比设在上述范围内，在能够兼顾高压电特性和柔性等方面能够获得优选的结果。
在压电薄膜10中，压电体层20的厚度并无特别限定，根据压电元件50的用途、压电元件50中的压电薄膜的层叠数、压电薄膜10中所要求的特性等可以适当进行设定。
压电体层20越厚，在所谓片状物的刚度等刚性等方面越有利，但是为了使压电薄膜10以相同量伸缩而所需的电压(电位差)变大。
压电体层20的厚度优选10～300μm，更优选20～200μm，进一步优选30～150μm。
通过将压电体层20的厚度设在上述范围内，在兼顾刚性的确保与适当的柔软性等方面能够获得优选的结果。
〔电极层及保护层〕
如图2所示，压电薄膜10具有如下结构，即，在这些压电体层20的一面具有下部电极层24，在其的上具有下部保护层28，在压电体层20的另一面具有上部电极层26，在其的上具有上部保护层30而成。其中，上部电极层26和下部电极层24形成电极对。
即，压电薄膜10具有以电极对即下部电极层24及上部电极层26夹持压电体层20的两面，并且以下部保护层28及上部保护层30夹持该层叠体而成的结构。
如此，在压电薄膜10中，以下部电极层24及上部电极层26夹持的区域根据所施加的电压而伸缩。
另外，下部电极层24及下部保护层28以及上部电极层26及上部保护层30根据压电体层20的极化方向而标注名称。因此，下部电极层24与上部电极层26以及下部保护层28与上部保护层30具有基本上相同的结构。
在压电薄膜10中，下部保护层28及上部保护层30被覆上部电极层26及下部电极层24的同时，起到对压电体层20赋予适当的刚性和机械强度的作用。即，在压电薄膜10中，由基质34和压电体粒子36组成的压电体层20对于缓慢弯曲变形显出非常优异的柔性，但是根据用途存在刚性或机械强度不足的情况。压电薄膜10中设置有下部保护层28及上部保护层30以对其进行补充。
下部保护层28及上部保护层30并无限制，能够利用各种片状物，作为一例，优选地例示出各种树脂薄膜。
其中，根据具有优异的机械特性及耐热性等理由，由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫(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)、三乙酰纤维素(TAC)及环状烯烃系树脂等组成的树脂薄膜被优选地利用。
下部保护层28及上部保护层30的厚度也并无限制。并且，下部保护层28及上部保护层30的厚度基本上相同，但是也可以不同。
其中，若下部保护层28及上部保护层30的刚性过高，则不仅限制压电体层20的伸缩，也会损害柔性。因此，除去所要求的机械强度或作为片状物的良好的操作性的情况，下部保护层28及上部保护层30越薄越有利。
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，则在兼顾刚性的确保与适当的柔软性等方面能够获得优选的结果。
例如，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组成的情况下，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。
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层24，在压电体层20与上部保护层30之间形成有上部电极层26。为了对压电体层20(压电薄膜10)施加电压而设置下部电极层24及上部电极层26。
在本发明中，下部电极层24及上部电极层26的形成材料并无限制，能够利用各种导电体。具体而言，例示出碳、钯、铁、锡、铝、镍、铂、金、银、铜、钛、铬及钼等金属、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，作为下部电极层24及上部电极层26优选地例示出铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡。
并且，下部电极层24及上部电极层26的形成方法也并无限制，能够利用各种基于真空蒸镀及溅镀等气相沉积法(真空成膜法)或电镀而成膜或者粘贴由上述材料所形成的箔的方法等公知的方法。
其中，根据能够确保压电薄膜10的柔性等理由，作为下部电极层24及上部电极层26，尤其可优选地利用通过真空蒸镀成膜的铜及铝等薄膜。其中，尤其可优选地利用基于真空蒸镀而形成的铜的薄膜。
下部电极层24及上部电极层26的厚度并无限制。并且，下部电极层24及上部电极层26的厚度基本上相同，但是也可以不同。
其中，与所述的下部保护层28及上部保护层30同样地，若下部电极层24及上部电极层26的刚性过高，则不仅限制压电体层20的伸缩，也会损害柔性。因此，若电阻在不会变得过高的范围内，则下部电极层24及上部电极层26越薄越有利。
在压电薄膜10中，若下部电极层24及上部电极层26的厚度与杨氏模量的积低于下部保护层28及上部保护层30的厚度与杨氏模量的积，则不会严重损害柔性，因此为优选。
例如，下部保护层28及上部保护层30由PET(杨氏模量：约6.2GPa)组成且下部电极层24及上部电极层26由铜(杨氏模量：约130GPa)组成的组合的情况下，若设为下部保护层28及上部保护层30的厚度为25μm，则下部电极层24及上部电极层26的厚度优选1.2μm以下，更优选0.3μm以下，其中优选设为0.1μm以下。
如上所述，压电薄膜10具有如下结构，即，以下部电极层24及上部电极层26夹持将压电体粒子36分散于包含在高分子材料的基质34中而成的压电体层20，进而以下部保护层28及上部保护层30夹持该层叠体而成。
这些压电薄膜10优选在常温下具有基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的损耗角正切(Tanδ)的极大值，更优选在常温下具有成为0.1以上的极大值。
因此，即使压电薄膜10从外部不断受到数Hz以下的相对缓慢且较大的弯曲变形，也能够将应变能有效地作为热而扩散到外部，因此能够防止在高分子基质与压电体粒子的界面产生亀裂。
压电薄膜10优选基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的储能模量(E’)在0℃下为10～30GPa，在50℃下为1～10GPa。另外，关于该条件，也与压电体层20相同。
因此，在常温下压电薄膜10在储能模量(E’)中能够具有较大的频率分散。即，能够对于20Hz～20kHz的振动较硬地动作，对于数Hz以下的振动较柔软地显现。
并且，压电薄膜10优选厚度与基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的储能模量(E’)的积在0℃下为1.0×105～2.0×106N/m，在50℃下为1.0×105～1.0×106N/m。另外，关于该条件，也与压电体层20相同。
因此，压电薄膜10在不损害柔性及音响特性的范围内能够具备适当的刚性和机械强度。
进而，压电薄膜10优选从动态粘弹性测量所获得的主曲线中，在25℃下频率1kHz的损耗角正切(Tanδ)为0.05以上。关于该条件，也与压电体层20相同。
因此，使用了压电薄膜10的扬声器的频率特性变得平滑，也能够减小随着扬声器的曲率的变化而最低共振频率f0变化时的音质的变化量。
另外，本发明中，压电薄膜10及压电体层20等的储能模量(杨氏模量)及损耗角正切只要利用公知的方法进行测量即可。作为一例，使用SII Nano Technology Inc.制造的动态粘弹性测量装置DMS6100进行测量即可。
作为测量条件，作为一例，分别例示出如下：测量频率为0.1Hz～20Hz(0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz、5Hz、10Hz及20Hz)、测量温度为-50～150℃、升温速度为2℃/分钟(氮气氛中)、样品尺寸为40mm×10mm(包括夹板区域)、卡盘间距为20mm。
如图1所示，在压电元件50中，在各压电薄膜10的下部电极层24及上部电极层26上连接电源PS，该电源PS供给施加使压电薄膜10伸缩的驱动电压即驱动电力。
电源PS并无限制，可以为直流电源也可以为交流电源。并且，关于驱动电压，也根据压电薄膜10的压电体层20的厚度及形成材料等，将能够正确地驱动压电薄膜10的驱动电压适当进行设定即可。
从下部电极层24及上部电极层26引出电极的方法并无限制，能够利用公知的各种方法。
作为一例，例示出：在下部电极层24及上部电极层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而在下部保护层28及上部保护层30形成贯穿孔并向该贯穿孔填充导电性材料而向外部引出电极的方法等。
作为优选的电极引出方法，例示出日本特开2014-209724号公报中所记载的方法及日本特开2016-015354号公报中所记载的方法等。
＜粘贴层＞
在压电元件中，压电薄膜通过粘贴层19而被粘贴到。
粘贴层19若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。
因此，粘贴层19可以为由贴合时具有流动性而之后变成固态的粘接剂组成的层，也可以为由贴合时为凝胶状(橡胶状)的柔软的固态且之后也保持凝胶状的状态的粘合剂组成的层，还可以为由具有粘接剂与粘合剂这两者的特征的材料组成的层。
其中，关于压电元件50，通过使所层叠的多片压电薄膜10伸缩，使振动板12振动而发出声音。从而，压电元件50中，优选各压电薄膜10的伸缩直接被传递。若在压电薄膜10之间存在如缓和振动的具有粘性的物质，则会导致压电薄膜10的伸缩能量的传递效率变低而导致压电元件50的驱动效率降低。
若考虑到这一点，则相比由粘接剂组成的粘接剂层，粘贴层19优选由可获得固态且较硬的粘贴层19的粘合剂组成的粘合剂层。作为更优选的粘贴层19，具体而言，可优选地例示出由聚酯系粘接剂及苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)系粘接剂等热塑性类型的粘接剂组成的粘贴层。
接着，与粘合不同，在要求高粘接温度时有用。并且，热塑性类型的粘接剂兼备“相对低温、短时间及强粘接”，因此优选。
粘贴层19的厚度并无限制，只要根据粘贴层19的形成材料，适当设定能够显现充分的粘贴力的厚度即可。
其中，关于图1中示出的压电元件50，粘贴层19越薄越提高压电薄膜10的伸缩能量的传递效果，能够提高能量效率。并且，若粘贴层19厚且刚性高，则有可能会限制压电薄膜10的伸缩。
若考虑到这一点，则粘贴层19优选薄于压电体层20。即，在压电元件50中，粘贴层19优选硬且薄。具体而言，粘贴层19的厚度优选粘贴后的厚度为0.1～50μm，更优选0.1～30μm，进一步优选0.1～10μm。
另外，如图1所示的压电元件50中，由于相邻的压电薄膜的极化方向彼此相反，相邻的压电薄膜10彼此不会短路，因此能够将粘贴层19设得薄。
在压电元件中，若粘贴层19的弹簧常数(厚度×杨氏模量)高，则可能会限制压电薄膜10的伸缩。从而，优选粘贴层19的弹簧常数与压电薄膜10的弹簧常数等同或者其以下。
具体而言，优选粘贴层19的厚度与基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的储能模量(E’)的积在0℃下为2.0×106N/m以下，在50℃下为1.0×106N/m以下。
并且，优选粘贴层的基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的内部损耗在由粘合剂组成的粘贴层19的情况下在25℃下为1.0以下，在由粘接剂组成的粘贴层19的情况下在25℃下为0.1以下。
＜振动板＞
在具有上述的压电元件50的电声转换器70中，振动板12作为优选方式，具有柔性。另外，本发明中，具有柔性是指与一般解释为具有柔性的含义相同，表示能够弯曲及能够绕曲，具体而言，在不发生破坏和损伤的状态下，能够弯曲和延伸。
振动板12优选为只要具有柔性，则并无限制，能够利用各种片状物(板状物、薄膜)。
作为一例，例示出由聚对酞酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫(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)、三乙酰纤维素(TAC)及环状烯烃系树脂等组成的树脂薄膜、由发泡聚苯乙烯、发泡苯乙烯及发泡聚乙烯等组成的发泡塑胶、以及将波浪状的纸板的单面或两面粘贴在其他纸板而成的各种瓦楞纸材料等。
并且，电声转换器70只要具有柔性，则作为振动板12，也能够适当地利用有机电致发光二极管(OLED(Organic Light Emitting Diode))显示器、液晶显示器、微型LED(LightEmitting Diode：发光二极管)显示器及无机电致发光二极管显示器等显示设备等。
＜粘贴层＞
在图1中示出的电声转换器70中，作为优选方式，这种振动板12与压电元件50通过粘贴层16而被粘贴。
粘贴层16若能够粘贴振动板12与压电元件50，则能够利用各种公知的粘贴层。
因此，粘贴层16可以为由贴合时具有流动性而之后变成固态的粘接剂组成的层，也可以为由贴合时为凝胶状(橡胶状)的柔软的固态且之后也保持凝胶状的状态的粘合剂组成的层，还可以为由具有粘接剂与粘合剂这两者的特征的材料组成的层。
其中，在电声转换器70中，通过使压电元件50伸缩而使振动板12弯曲并震动以产生声音。从而，在电声转换器70中，优选压电元件50的伸缩直接传达到振动板12。若在振动板12与压电元件50之间存在如缓和振动的具有粘性的物质，则会导致降低压电元件50向振动板12的伸缩能量的传递效率，并且导致降低电声转换器70的驱动效率。
若考虑到这一点，则相比由粘接剂组成的粘接剂层，粘贴层16优选由可获得固态且较硬的粘贴层16的粘合剂组成的粘合剂层。作为更优选的粘贴层16，具体而言，可例示出由聚酯系粘接剂及苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)系粘接剂等热塑性类型的粘接剂组成的粘贴层。
接着，与粘合不同，在要求高粘接温度时有用。并且，热塑性类型的粘接剂兼备“相对低温、短时间及强粘接”，因此优选。
粘贴层16的厚度并无限制，只要根据粘贴层16的材料而适当设定可获得充分的粘贴力(粘接力、粘合力)的厚度即可。
其中，关于电声转换器70，粘贴层16越薄越提高传递到振动板12的压电元件50的伸缩能量(振动能量)的传递效果，能够提高能量效率。并且，若粘贴层16厚且刚性高，则有可能会限制压电元件50的伸缩。
若考虑到这一点，则粘贴层16优选薄。具体而言，粘贴层16的厚度优选粘贴后的厚度为0.1～50μm，更优选0.1～30μm，进一步优选0.1～10μm。
另外，在电声转换器70中，粘贴层16作为优选方式而设置，并不是必须的构成要件。
因此，电声转换器70不具有粘贴层16，可以使用公知的压接机构、紧固机构及固定机构等来固定振动板12与压电元件50。例如，在俯视压电元件50时的形状为矩形的情况下，可以使用如螺栓及螺帽那样的部件紧固四角而构成电声转换器，或者用如螺栓及螺帽那样的部件紧固四角及中心部而构成电声转换器。
然而，此时，在由电源PS施加驱动电压时，压电元件50相对于振动板12独立地伸缩，根据情况，仅压电元件50弯曲而压电元件50的伸缩无法被传递到振动板12。如此，在压电元件50相对于振动板12而独立地伸缩的情况下，基于压电元件50的振动板12的振动效率降低。有可能导致无法使振动板12充分地振动。
若考虑到这一点，如图1所示，优选由粘贴层16粘贴振动板12和压电元件50。
如上所述，压电体层20基质34中包含压电体粒子36。并且，以在厚度方向上夹持压电体层20的方式设置有下部电极层24及上部电极层26。
若对具有这些压电体层20的压电薄膜10的下部电极层24及上部电极层26施加电压，则根据所施加的电压而压电体粒子36向极化方向伸缩。其结果，压电薄膜10(压电体层20)向厚度方向收缩。同时，由于泊松比的关系，压电薄膜10也向面内方向伸缩。该伸缩为0.01～0.1％左右。
如上所述，压电体层20的厚度优选为10～300μm左右。因此，厚度方向的伸缩最大也只是0.3μm左右，为非常小。
相对于此，压电薄膜10即压电体层20在面方向上具有明显大于厚度的尺寸。因此，例如，若压电薄膜10的长度为20cm，则通过施加电压，压电薄膜10最大伸缩0.2mm左右。
振动板12通过粘贴层16而被粘贴到压电薄膜10。因此，通过压电薄膜10的伸缩，振动板12弯曲，其结果，振动板12向厚度方向振动。
通过该厚度方向的振动，振动板12发出声音。即，振动板12根据施加于压电薄膜10的电压(驱动电压)的大小来进行振动，并根据施加于压电薄膜10的驱动电压来发出声音。
由PVDF等高分子材料构成的通常的压电薄膜在压电特性中具有面内各向异性，施加了电压时的面方向的伸缩量有各向异性。
相对于此，在图1中示出的压电元件50中，压电薄膜10在压电特性中，不具有面内各向异性，在面内方向上所有方向各向同性地伸缩。即，在图1中示出的压电元件50中，压电薄膜10在二维上各向同性地伸缩。
根据在二维上这些各向同性地伸缩的压电薄膜10，与层叠了仅向一个方向大幅度伸缩的PVDF等通常的压电薄膜的情况相比，能够以较大的力振动振动板12，能够发出更大且优美的声音。
另外，在图1中，将压电元件50的面方向上的大小和振动板12的面方向上的大小设为大致相同，但并不限定于此。例如，压电薄膜50的面方向上的大小可以设为小于振动板12的面方向的大小。
以下，参考图6～图8，对压电薄膜10的制造方法的一例进行说明。
首先，如图6所示，准备在下部保护层28的上形成有下部电极层24的片状物10a。该片状物10a可以通过真空蒸镀、溅镀及电镀等，在下部保护层28的表面上形成铜薄膜等作为下部电极层24来进行制作。
关于下部保护层28非常薄，且操作性差时等，根据必要可以使用带隔板(临时支撑体)的下部保护层28。另外，作为隔板，能够使用厚度为25μm～100μm的PET等。在热压接上部电极层26及上部保护层30之后且在下部保护层28层叠任何部件之前，去除隔板即可。
另一方面，制备如下涂料，该涂料为通过在有机溶剂中溶解作为基质的材料的高分子材料，进一步添加PZT粒子等压电体粒子36，并进行搅拌并分散而成。
作为除了上述物质以外的有机溶剂并无限制，能够利用各种有机溶剂。
准备片状物10a且制备了涂料之后，将该涂料浇铸(casting)(涂布)于片状物10a上，蒸发并干燥有机溶剂。因此，如图5所示，制作在下部保护层28的上具有下部电极层24且在下部电极层24的上形成有压电体层20的层叠体10b。另外，下部电极层24是指涂布压电体层20时的基材侧的电极，并不是表示层叠体中的上下的位置关系。
该涂料的浇铸方法并无限制，能够利用所有的斜板式涂布机(slide coater)及刮刀(doctor knife)等公知的方法(涂布装置)。
如上所述，在压电薄膜10中，除了氰乙基化PVA等粘弹性材料以外，也可以向基质34中添加介电性高分子材料。
在向基质34中添加这些高分子材料时，只要可以溶解要添加于上述涂料中的高分子材料即可。
当制作了在下部保护层28的上具有下部电极层24且在下部电极层24的上形成有压电体层20的层叠体10b时，优选进行压电体层20的极化处理(Polling)。
压电体层20的极化处理的方法并无限制，能够利用公知的方法。
另外，进行该极化处理之前，可以实施使用加热辊等使压电体层20的表面平滑化的压延处理。通过实施该压延处理，后述的热压接步骤可以顺利地进行。
如此进行层叠体10b的压电体层20的极化处理的同时，准备在上部保护层30的上形成了上部电极层26的片状物10c。可以通过真空蒸镀、溅镀及电镀等在上部保护层30的表面上形成铜薄膜等作为上部电极层26来制作该片状物10c。
接着，如图8所示，以将上部电极层26朝向压电体层20的方式，将片状物10c层叠于已进行压电体层20的极化处理的层叠体10b上。
此外，对该层叠体10b与片状物10c的层叠体利用热压装置或加热辊对等进行热压接以夹持上部保护层30和下部保护层28。
通过以上步骤来制作在压电体层20的两面层叠有电极层及保护层的层叠体。
这种层叠体可以使用切割片状的片状物来进行制造，也可以通过卷对卷(Roll toRoll，以下也称为RtoR)来制作。
所制作的层叠体也可以根据各种用途而切割成所希望的形状而获得压电薄膜。在切割压电薄膜时，如前所述，只要通过适当设定切割装置的种类、刀的种类、刀的按压力及切割速度等切割条件而将从压电薄膜的端面至43μm内侧为止的位置与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43设为上述范围即可。
经由粘合层而层叠所获得的多张压电薄膜，从而制作压电元件。
以上对本发明的压电元件进行了详细地说明，但是本发明并不限定于上述例，在不脱离本发明的要旨的范围内，可以进行各种改进或变更，这是理所当然的。
实施例
以下，举出本发明的具体的实施例，对本发明进行更详细说明。另外，本发明并不限定于该实施例，只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当地变更以下实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等。
[实施例1]
[压电薄膜的制作]
通过上述的图6～图8中示出的方法而制作了如图2中示出那样的压电薄膜。
首先，以下述组成比将氰乙基化PVA(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造、CR-V)溶解于甲乙酮(MEK)中。然后，在该溶液中，以下述组成比添加PZT粒子，用螺旋桨混合器(转速2000rpm)分散，以制备用于形成压电体层的涂料。
·PZT粒子……1000质量份
·氰乙基化PVA……100质量份
·MEK……600质量份
另外，PZT粒子使用了以1000～1200℃烧结了市售的PZT原料粉之后，以平均粒径成为3.5μm的方式，将其进行粉碎和分级处理的粒子。
另一方面，准备了在宽度为23cm、厚度为4μm的长形的PET薄膜上真空蒸镀厚度为0.1μm的铜薄膜而成的、如图6中示出那样的片状物。即，在本例中，下部电极层及上部电极层是厚度为0.1m的铜蒸镀薄膜，下部保护层及上部保护层成为厚度为4μm的PET薄膜。
另外，在工序中，为了获得良好的操作性，在PET薄膜上使用附有厚度为50μm的分离器(伪支撑体PET)的薄膜，在薄膜电极及保护层的热压接之后，去除了各保护层的分离器。
在该片状物的下部电极层(铜蒸镀薄膜)上，使用斜板式涂布机(slide coater)，涂布了用于形成预先制备的压电体层的涂料。涂料以干燥后的涂膜的膜厚成为40μm的方式进行了涂布。
接着，用120℃的烘箱将在片状物上涂布了涂料的物质进行加热和干燥而使MEK蒸发。因此，制作了如图7中示出那样的PET制下部保护层上具有铜制下部电极层，在其上形成厚度为40μm的压电体层而成的层叠体。
该层叠体的压电体层通过公知的方法而实施了极化处理。以极化方向成为压电体层的厚度方向的方式进行了极化处理。
在进行了极化处理的层叠体上，如图8中示出那样层叠了在PET薄膜上真空蒸镀铜薄膜而成的相同片状物。
接着，通过使用层压机装置，在120℃下对层叠体与片状物的层叠体进行热压接，从而制作了将压电体层与下部电极层和上部电极层粘接而在下部电极层与上部电极层之间夹持压电体层，并且在下部保护层与上部保护层之间夹持了该层叠体的、如图2中示出那样的压电薄膜。
接着，使用如图9及图10中示出的切割装置100a，将该压电薄膜切出平面形状为25×20cm的长方形。
图9是示意性地表示切割装置100a的侧面图。图10是图9的前视图。
图9及图10中示出的切割装置100a为使用Goebel圆刀的切割装置，在圆筒状的滚筒的周面具有刀的上刀102a及下刀104a。上刀102a以从滚筒的周面向径向突起的方式设置有刀103a。下刀104a在滚筒的周面形成有槽，在槽的角部设置有刀105a。上刀102a及下刀104a以彼此的刀啮合的方式配置，通过将压电薄膜10贯穿到上刀102a与下刀104a之间的方式切割压电薄膜10。如图11所示，上刀102a与下刀104a的咬合量为0.5mm。并且，上刀102a的刀刃的直径为65mm。下刀104a的刀刃的直径为50mm。
上刀102a的刀103a的形状及下刀104a的刀105a的形状如图10所示。
并且，上刀102a的轴和下刀104a轴为通过皮带连接，并且若使一方旋转则另一方也旋转的结构。
在这种切割装置100a的上刀102a与下刀104a之间贯穿压电薄膜10，用手使下刀104a的轴旋转而切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。
测量的结果、表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm。
另外，在切割压电薄膜时，将成为上刀102a侧的面设为表面，将成为下刀104a侧的面设为背面。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[实施例2]
作为切割压电薄膜的切割装置，除了使用如图12及图13中示出那样的切割装置100b以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。
图12是示意性地表示切割装置100b的侧面图。图13是图12的前视图。
图12及图13中示出的切割装置100b为使用直圆刀的切割装置，并且具有在圆筒状的滚筒的周面具有刀的上刀102b及下刀104b。上刀102b以从滚筒的周面向径向突起的方式设置有刀103b。下刀104b在滚筒的周面形成有槽，在槽的角部设置有刀105b。上刀102b及下刀104b以彼此的刀啮合的方式配置，通过将压电薄膜10贯穿到上刀102b与下刀104b之间的方式切割压电薄膜10。如图14中示出那样，上刀102b与下刀104b的咬合量为0.7mm。并且，上刀102b的刀刃的直径为150mm。下刀104b的刀刃的直径为135mm。
上刀102b的刀103b的形状及下刀104b的刀105b的形状为如图13所示。
并且，上刀102b的轴和下刀104b轴为通过皮带连接，并且若使一方旋转则另一方也旋转的结构。
在这种切割装置100b的上刀102b与下刀104b之间贯穿压电薄膜10，用手使下刀104b的轴旋转而切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。测量的结果为表面侧的H43为0.6μm、背面侧为H43为1.4μm。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[实施例3]
作为切割压电薄膜的切割装置，除了使用如图15中示出那样的切割装置100c以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。
图15是示意性地表示切割装置100c的立体图。
作为切割装置100c，使用了所谓的切绘机即Graphtec Corporation制造的FC-4200-60。切割装置100c具有载置所切割的部件的台106、沿台106的对向的2边配置的2个导向部108、臂部110及头112。
臂部110构成为从一方的导向部108至另一方的导向部108延伸，并且卡合到2个导向部108，在引导至2个导向部108的台106的上方，能够以与台106平行且沿导向部108的延伸方向移动。
头112被卡合到臂部110，并引导至臂部110而构成为能够沿臂部110的延伸方向移动。并且，头112保持刀113，刀刃与载置于台106上的用于切割的部件(压电薄膜10)接触。
切割装置100c通过使臂部110及头112移动，从而使载置于台106上的压电薄膜10上的刀113移动而切割压电薄膜10。
作为刀113，使用了CB15UA(Graphtec Corporation制造)。刀113的形状如图15所示。
使用这种切割装置100c来切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。测量的结果为表面侧的H43为1.4μm、背面侧的H43为0μm。
另外，在切割压电薄膜时，将成为刀113侧的面设为表面，将成为台106侧的面设为背面。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[实施例4]
作为切割压电薄膜的切割装置，除了使用如图16中示出那样的切割装置100d以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。
图16是示意性地表示切割装置100d的立体图。
图16中示出的切割装置100d为使用冲孔刀(汤姆逊刀)的切割装置。
图17中示出冲孔刀122的顶视图，图18中示出图17的侧面图。
切割装置100d具有平面形状为矩形状的冲孔刀122，通过在切割装置100d的台120上载置的压电薄膜10上按压冲孔刀122而将压电薄膜10切割成矩形状。
冲孔刀122的刀的形状如图18所示。
使用这种切割装置100d而切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。测量的结果为表面侧的H43为0.5μm、背面侧的H43为4.2μm。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[比较例1]
作为切割压电薄膜的切割装置，除了使用与如图19中示出那样的切割装置100e以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。
图19是示意性地表示切割装置100e的立体图。
切割装置100e为KOKUYO Co.,Ltd.制造的DN-T61，并且使用旋切机的切割装置。切割装置100e具有台130、在台130的上方沿与台130平行的一方向延伸的导向部132、卡合到导向部132且能够沿导向部132的延伸方向移动的头134。头134具有如图20中示出那样的圆刀135，并且切割随着头134的移动而圆刀135旋转以切割载置到台130的部件(压电薄膜10)。刀使用了OLFA CORPORATION制造的RB45-1。
使用这种切割装置100e来切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。测量的结果为表面侧的H43为1.9μm、背面侧的H43为8.5μm。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[比较例2]
作为切割压电薄膜的切割装置，除了使用切割刀以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。切割刀使用了OLFA CORPORATION制造的XA-1。并且，刀使用了OLFACORPORATION制造的SB50K。
图21中示出切割刀的刀140的剖面图，图22中示出切割刀的刀140的立体图。
使用这种切割刀切割压电薄膜10，获得了大小为25cm×20cm的压电薄膜10。
通过上述方法测量了从压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。测量的结果为表面侧的H43为2.8μm、背面侧的H43为8.7μm。
在25cm的方向上，以5cm间隔将该压电薄膜折返了4次。在层叠有压电薄膜的区域中，用粘贴层粘贴相邻的压电薄膜。作为粘合层，使用了TOYOCHEM CO.,LTD.制造的LIOELMTSU0041SI。并且，粘合层的固化后的厚度设为25μm。
因此，制作了折返压电薄膜而层叠了5层的、平面形状为5×20cm的长方形的压电元件。
[评价]
目视观察所制作的各实施例及比较例的压电元件的表面及背面，按以下基准评价了是否存在褶皱。
·A：未发现褶皱及条纹。
·B：在端边发现大致平行的条纹，但未发现褶皱。
·C：未发现从端边朝向面方向的内侧的褶皱。
将结果示于下述表1中。
[表1]
由表1可知，本发明的实施例均未产生褶皱。另一方面，可知H43大于4.2μm的比较例1及2中，在所层叠的压电薄膜的端部产生褶皱。
并且，从实施例1～3与实施例4的对比可知，优选将H43设为1.4μm以下。
[实施例5]
使用于实施例1相同的切割装置100a，将压电薄膜切出5张平面形状为5×20cm的长方形，用粘合层层叠5张压电薄膜而制作了压电元件。
通过上述方法测量了从各压电薄膜的端面(侧面)至43μm内侧位置的为止与从端面至43μm内侧为止的区域的最大高度之差H43。
测量结果为如下：第1张的表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm、第2张的表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm、第3张的表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm。第4张的表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm。第5张的表面侧的H43为0.3μm、背面侧的H43为0.3μm。
另外，关于压电薄膜的顺序，将层叠时的一侧设为第1张，从第1张依次设为第2张、第3张。并且，在切割压电薄膜时，将上刀102a侧的面设为表面，将下刀104a侧的面设为背面。
目视观察所制作的压电元件的表面及背面，未发现褶皱及条纹。
由以上可知，本发明的效果明显。
产业上的可利用性
关于本发明的压电元件，例如，能够优选地用作声波传感器、超声波传感器、压力传感器、触觉传感器、应变传感器及振动传感器等各种传感器(尤其，适用于裂缝检测等基础结构检查或异物混入检测等制造现场检测中有用)、麦克风、拾音器、扬声器及激发器等音响设备(作为具体的用途，例示出噪音消除器(使用车、电车、飞机、机器人等)、人造声带、用于防止害虫/有害动物侵入的蜂鸣器、家具、壁纸、照片、头盔、护目镜、头靠、标牌、机器人等)、适用于汽车、智能型手机、智能型手表、游戏机等而使用的触觉介面、超音波探头及水听器等超音波换能器、防止水滴附着、输送、搅拌、分散、研磨等时使用的致动器、容器、交通工具、建筑物、滑雪板及球拍等运动器材中使用的减振材料(阻尼器)以及适用于道路、地板、床垫、椅子、鞋子、轮胎、车轮及电脑键盘等而使用的振动发电装置。
符号说明
10、10L-压电薄膜，10a、10c-片状物，10b-层叠体，12-振动板，16、19-粘贴层，20-压电体层，24-下部电极层，26-上部电极层，28-下部保护层，30-上部保护层，34-基质，36-压电体粒子，50、56、60-压电元件，58-芯棒，70-电声转换器，100a～100e-切割装置，102a、102b-上刀，103a、103b、105a、105b、113、140-刀，104a、104b-下刀，106、120、130-台，108、132-导向部，110-臂部，112、134-头，122-冲孔刀，135-圆刀。

Claims (4)

1.一种压电元件，其具有如下构成：将压电薄膜多层层叠，将相邻的所述压电薄膜用粘贴层粘贴的构成，
所述压电薄膜是用电极层夹持在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子的压电体层，并且在所述电极层的未与所述压电体层接触的面层叠有保护层的压电薄膜，
其中，
所述压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为4.2μm以下。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其中，
所述压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为1.4μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其中，
所述压电薄膜的从端面至43μm内侧为止的区域的厚度方向的最大高度与从端面起43μm内侧的位置的厚度方向的高度之差为0.3μm以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电元件，其中，
所述压电薄膜的厚度为20μm～80μm。
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