CN117981356A - 压电元件及压电扬声器 - Google Patents

压电元件及压电扬声器 Download PDF

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Abstract

课题为提供一种压电元件及使用该压电元件的压电扬声器，所述压电元件为通过折返压电膜而层叠的压电元件，并且在施加了压力时，能够防止电极层等在折返部断裂。本发明的压电元件具有将层叠并相邻的压电膜进行粘贴的粘贴层，在将压电元件的最厚部的粘贴层的厚度设为t、将压电膜的折返部与压电元件的最厚部的最短距离设为L时，通过满足L≥50*t来解决课题。

Description

压电元件及压电扬声器
技术领域
本发明涉及一种压电元件及使用该压电元件的压电扬声器。
背景技术
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)被利用于各种用途。
例如，若在办公室中，进行现场发表和电话会议等时，通过在会议桌、白板及屏幕等安装激发器而能够输出声音来代替扬声器。在汽车等车辆中，能够通过在控制台、A柱及天花板等中安装激发器而发出引导音、警告音及音乐等。另外，如混合车及电动汽车那样，在不发出引擎音的汽车的情况下，通过在保险杆等中安装激发器而能够从保险杆等中发出车辆接近通知音。
在这种激发器中，作为产生振动的可变元件，已知有线圈和磁铁的组合、以及偏心马达及线性共振马达等振动马达等。
这些可变元件难以薄型化。尤其，关于振动马达存在如下难点：为了增加振动力而需要增加质量体、用于调节振动态程度的频率调变较难且响应速度慢等。
另一方面，近年来，例如，根据对应于具有挠性的显示器的要求等，对扬声器也要求具有挠性。然而，这种由激发器及振动板组成的结构难以与具有挠性的扬声器匹配。
还考虑到通过在具有挠性的振动板上粘贴具有挠性的激发器来作为具有挠性的扬声器。
例如，在专利文献1中，记载有一种层叠压电元件，其层叠了多层用2个薄膜电极夹持了压电体层的压电膜。该层叠压电元件中的压电膜是沿厚度方向极化的压电膜，进而，与相邻的压电膜的极化方向相反。
该层叠压电元件通过与压电膜通电而压电膜沿面方向伸缩。因此，能够实现如下压电扬声器：通过将该层叠压电元件粘贴于振动板来作为激发器，并且通过所层叠的压电膜的伸缩运动而振动板弯曲并在与板面正交的方向上振动，从而振动板输出声音。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2020/095812号
发明内容
发明要解决的技术课题
在如专利文献1那样的层叠压电元件中，作为层叠压电膜的方法之一，也如专利文献1中所记载的那样，考虑通过将压电膜折返成波纹管形状来层叠多层压电膜的方法。
在层叠了多张切割片状的压电膜的情况下，需要对每一个压电膜连接电极层和电源等的外部装置。相对于此，在通过折返压电膜而将其层叠了多层的情况下，压电膜为1张，因此电极层与电源等的外部装置的连接为1处即可。
然而，在将层叠压电元件用作激发器的情况下，如上所述，需要将层叠压电元件粘贴于振动板。
层叠压电元件与振动板的粘贴例如经由粘结剂等粘贴剂来将层叠压电元件按压到振动板来进行。
其中，在折返压电膜而层叠的层叠压电元件中，通过此时的按压而对压电膜施加表面压力。若该表面压力施加到压电膜的折返部，则对压电膜施加负担，根据情况，在折返部中，具有导致电极层和/或压电体层断裂的问题。
另外，在专利文献1中所记载的层叠压电元件中，压电膜例如使用将压电体粒子分散于高分子材料而成的高分子复合压电体来用作压电体层。因此，该层叠压电元件具有非常好的挠性。
因此，通过将该层叠压电元件粘贴于具有挠性的振动板而能够实现具有挠性且能够折弯及卷取的压电扬声器。
其中，在卷取振动板时，层叠压电元件也与振动板一起卷取，但在进行该卷取时，与之前相同，对折返部的压电膜施加表面压力，根据情况导致电极层和/或压电体层断裂。
本发明的目的在于解决这种现有技术的问题点，提供一种压电元件及使用该压电元件的压电扬声器，该压电元件是通过折返压电膜而层叠的压电元件，在被施加压力的情况下，能够防止电极层等在压电膜的折返部断裂。
用于解决技术课题的手段
为了实现这种目的，本发明具有以下结构。
[1]一种压电元件，其为通过折返具有挠性的压电膜而层叠了多层所述压电膜的压电元件，其特征在于，
压电元件具有将层叠并相邻的所述压电膜进行粘贴的粘贴层，
在将压电元件的最厚部的所述粘贴层的厚度设为t、将压电膜的折返部的端部与压电元件的最厚部的最短距离设为L时，满足L≥50*t。
[2]根据[1]所述的压电元件，其从所述压电膜的层叠方向观察时为矩形，
所述矩形的长边与所述压电膜的折返线一致。
[3]根据[1]或[2]所述的压电元件，其中，
最厚部的厚度为压电膜的折返部的厚度的115％以上。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的压电元件，其中，
压电膜具有压电体层、设置于压电体层的两面的电极层及设置成覆盖电极层的保护层。
[5]根据[4]所述的压电元件，其中，
压电体层是在高分子材料中具有压电体粒子的高分子复合压电体。
[6]根据[5]所述的压电元件，其中，
高分子材料具有氰乙基。
[7]根据[6]所述的压电元件，其中，
高分子材料是氰乙基化聚乙烯醇。
[8]一种压电扬声器，其通过将[1]至[7]中任一项所述的压电元件粘贴于在振动板而成。
发明效果
根据这种本发明，在通过折返压电膜而层叠的压电元件中，在被施加压力的情况下，能够防止电极层等在压电膜的折返部断裂。
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是用于说明本发明的压电元件的一例的示意图。
图3是用于说明本发明的压电元件的另一例的示意图。
图4是示意性地表示本发明的压电元件中所使用的压电膜的一例的图。
图5是用于说明压电膜的制作方法的一例的示意图。
图6是用于说明压电膜的制作方法的一例的示意图。
图7是用于说明压电膜的制作方法的一例的示意图。
图8是用于说明本发明的压电元件的示意图。
图9是用于说明本发明的压电元件的一例的示意图。
图10是用于说明本发明的压电元件的制造方法的一例的示意图。
图11是示意性地表示本发明的压电元件的另一例的图。
图12是示意性地表示本发明的压电扬声器的一例的图。
具体实施方式
以下，关于本发明的压电元件及压电扬声器，基于附图所示的优选实施方式，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，在以下示出的图为用于说明本发明的压电元件及压电扬声器的示意图。因此，各部件及各部位的大小、厚度、形状、以及位置关系等与实际物体不同。
在本发明中，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。
进而，在本发明中，附加于电极层及保护层等的第1及第2是指为了方便区别基本相同的2个部件，并且用于说明本发明的压电元件及压电扬声器而附加的。因此，这些部件中的第1及第2并无技术意义，另外，与实际使用状态及相互位置关系等无关。
图1中示意性地示出本发明的压电元件的一例。另外，在图1中，上段表示压电元件10的主视图，下段表示俯视图。
另外，主视图是指，从后述的压电膜的面方向观察本发明的压电元件的图。另外，俯视图是指，从后述的压电膜的层叠方向观察本发明的压电元件的图。换言之，俯视图是指，从与压电膜12的主表面正交的方向观察压电元件的图。主表面是片状物(薄膜、板状物、层)的最大面，通常为片状物的厚度方向的两面。
在以下说明中，为了方便将从与俯视图相同的方向观察本发明的压电元件的情况也称为“平面观察”。另外，为了方便，将从平面观察本发明的压电元件时的形状也即俯视图中的本发明的压电元件的形状也称为“平面形状”。
图1中示出的压电元件10是通过将具有挠性的压电膜12以波纹管形状折返多次而层叠多层压电膜12的压电元件。在压电膜12中，在压电体层26的一面具有第1电极层28、在另一面具有第2电极层30、在第1电极层28的表面设置第1保护层32、在第2电极层30的表面设置第2保护层34。
另外，在压电元件10中，通过折返而层叠并相邻的压电膜12通过粘贴层20来粘贴。
图示例的压电元件10是将矩形(长方形)的压电膜12以等间隔折返4次而层叠5层的压电膜12的压电元件。
因此，压电元件10的平面形状成为矩形。
在本发明的压电元件10中，在折返矩形的压电膜12的情况下，通过压电膜12的折返而形成的折返线在压电元件10的平面形状中，可以沿长边方向一致，也可以沿短边方向一致。
在以下说明中，为了方便将通过压电膜12的折返而形成的折返线也即折返部的端部外侧的顶部的线也称为“棱线”。
作为一例，以平面形状为20×5cm的矩形的压电元件10为例进行说明。
如图2中示意性地表示那样，本发明的压电元件10可以是将20×25cm的矩形的压电膜12沿25cm的边的方向每以5cm折返而得的棱线为长边方向的20cm的压电元件10。
或者，如图3中示意性地表示那样，本发明的压电元件10可以是将100×5cm的矩形的压电膜12沿100cm的边的方向以20cm折返而得的棱线为短边方向的5cm的压电元件10。
另外，在图2及图3中，省略后述的压电元件10的最厚部。
然而，本发明的压电元件10优选为如图2中示出的平面形状为矩形并且棱线也即基于折返的端部的线(折返线)与长边一致的结构。
通过设为这种结构，从压电元件10的制造变得容易、能够提高生产率、能够降低折返部(弯曲部)的电流密度等观点考虑为优选。
另外，作为优选方式，图1～3中示出的压电元件10是通过折返矩形的压电膜12而制作的平面形状为矩形的压电元件。然而，在本发明的压电元件中，压电膜12的形状不限于矩形，能够利用各种形状。
作为一例，例示出圆形、圆角长方形(长椭圆形)、椭圆形及六边形等多边形等。
如上所述，压电元件10是将压电膜12折返多次而层叠的压电元件。图示例的压电元件10通过折返4次压电膜12而层叠5层的压电膜12。另外，层叠并相邻的压电膜12通过粘贴层20而粘贴。
本发明的压电元件10通过以这种方式层叠多个压电膜12并粘贴相邻的压电膜12，与使用了1张压电膜的情况相比，能够增加作为压电元件的伸缩力。其结果，例如，能够使后述的振动板以较大的力弯曲，并输出高音压的声音。
另外，本发明的压电元件10在将压电元件在最厚的位置也即最厚部M的粘贴层20的厚度设为t、最厚部M与棱线也即压电膜12的折返部的端部的最短距离设为L时，满足“L≥50*t”。本发明的压电元件10通过具有这种结构，在如与后述的振动板粘贴时等那样，在压电元件沿层叠方向被加压时，能够防止压电体层26及电极层在压电膜12的折返部断裂。关于这一点，将在后面进行详细叙述。
在本发明的压电元件10中，压电元件10中的压电膜12的层叠数并不限于图示例的5层。即，本发明的压电元件10可以是层叠将压电膜12折返3次以下的4层以下的压电膜12的压电元件，或者是层叠将压电膜12折返5次以上的6层以上的压电膜12的压电元件。
在本发明的压电元件中，压电膜12的层叠数并无限制，优选为2～10层，更优选为3～7层。
在压电元件10中，在通过折返而层叠的压电膜12中，沿层叠方向相邻的压电膜12彼此通过粘贴层20来粘贴。
通过粘贴层20而粘贴在层叠方向上相邻的压电膜12，能够直接传递各压电膜12的伸缩，作为层叠了压电膜12的层叠体，能够无浪费地驱动。
在本发明中，若能够粘贴相邻的压电膜12，则粘贴层20能够利用各种公知的粘贴剂(粘贴材料)。
因此，粘贴层20可以是由粘合剂(粘合材料)组成的层，也可以是由粘结剂(粘结材料)组成的层，也可以是由具有粘合剂和粘结剂双方的特征的材料组成的层。另外，粘合剂是指，在贴合时具有流动性，然后成为固体的粘贴剂。另外，粘结剂是指，在贴合时为凝胶状(橡胶状)的柔软的固体，然后凝胶状的状态也不变化的粘贴剂。
另外，粘贴层20可以通过涂布液体等具有流动性的粘贴剂而形成，也可以使用薄片状的粘贴剂而形成。
其中，压电元件10作为一例，用作激发器。即，关于压电元件10，通过使所层叠的多张压电膜12伸缩而自身伸缩，例如如后述使振动板62弯曲并使其振动而发出声音。因此，在压电元件10中，优选所层叠的各压电膜12的伸缩直接被传递。若在压电膜12之间存在如缓和振动的具有粘性的物质，则会导致压电膜12的伸缩能量的传递效率变低而导致压电元件10的驱动效率降低。
若考虑到这一点，则粘贴层20是相比由粘结剂组成的粘结剂层，优选可获得固态且较硬的粘贴层20的由粘合剂组成的粘合剂层。作为更优选的粘贴层20，具体而言，可优选地例示出由聚酯系粘合剂及苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)系粘合剂等热塑性类型的粘合剂组成的粘贴层。
粘合与粘结不同，在要求高粘合温度时有用。另外，热塑性类型的粘合剂兼备“相对低温、短时间及强粘合”，因此为优选。
在压电元件10中，粘贴层20的厚度并无限制，只要根据粘贴层20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，关于压电元件10，粘贴层20越薄越提高压电体层26的伸缩能量(振动能量)的传递效果，能够提高能量效率。另外，若粘贴层20厚且刚性高，则有时可能会限制压电膜12的伸缩。
若考虑到这一点，则优选粘贴层20比压电体层26薄。即，在压电元件10中，粘贴层20优选硬且薄。具体而言，粘贴层20的厚度优选粘贴后的厚度为0.1～50μm，更优选为0.1～30μm，进一步优选为0.1～10μm。
在本发明的压电元件中，压电膜12只要是能够弯曲和拉伸的具有挠性的压电膜，则能够利用各种公知的压电膜12。
另外，在本发明中，具有挠性是指与一般解释为具有挠性的含义相同，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，能够弯曲和拉伸。
在本发明的压电元件10中，压电膜12作为优选方式，具有设置于压电体层26的两面的电极层及包覆电极层而设置的保护层。
图4中利用剖面图示意性地示出压电膜12的一例。在图4等中，为了简化图式来清楚地示出结构，将省略阴影线。
另外，在以下说明中，若没有特别说明，则“截面”表示压电膜的厚度方向的截面。压电膜的厚度方向是压电膜的层叠方向。
如图4所示那样，图示例的压电膜12具有压电体层26、层叠于压电体层26的一个面的第1电极层28、层叠于第1电极层28的第1保护层32、层叠于压电体层26的另一个面的第2电极层30、层叠于第2电极层30的第2保护层34。
如上所述，本发明的压电元件10通过折返1张压电膜12而层叠压电膜12而成。
因此，即便层叠了多张压电膜12，但用于驱动压电元件10也即压电膜12的电极的引出，能够在后述的各电极层设置一处。其结果，能够简化压电元件10的结构及电极布线，进而，生产率也优异。另外，由于通过折返1张压电膜12，通过层叠而相邻的压电膜彼此对向的电极层成为相同极性，因此即使电极层彼此接触也不发生短路。
在压电膜12中，压电体层26能够利用各种公知的压电体层。
在压电膜12中，如图4中示意性地表示那样，压电体层26优选为在包含高分子材料的高分子基质38中包含压电体粒子40的高分子复合压电体。
其中，高分子复合压电体(压电体层26)优选具备以下条件。另外，在本发明中，常温是指0～50℃。
(i)挠性
例如，当将诸如报纸或杂志的类的便携式物品像文档那样以轻轻弯曲的状态把持时，不断地从外部受到数Hz以下的比较缓慢且较大的弯曲变形。此时，若高分子复合压电体硬，则产生相应的大的弯曲应力，在高分子基质与压电体粒子的界面产生亀裂，结果可能会导致破坏。因此，要求高分子复合压电体具有适当的柔软性。并且，若能够将应变能量作为热量向外部扩散，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。
(ii)音质
扬声器以20Hz～20kHz的音频频带的频率使压电体粒子振动，通过其振动能量，整个振动板(高分子复合压电体)成为一体而进行振动，由此再现声音。因此，为了提高振动能量的传递效率，要求高分子复合压电体具有适当的硬度。并且，若扬声器的频率特性平滑，则最低共振频率f0随着曲率的变化而变化时的音质的变化量也变小。因此，要求高分子复合压电体的损耗角正切适当大。
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。在此，s为振动系统的刚度，m为质量。
[数式1]
最低共振频率
此时，压电薄膜的弯曲程度即弯曲部的曲率半径越大，机械刚度s越减小，因此最低共振频率f0减小。即，有时根据压电膜的曲率半径而扬声器的音质(音量、频率特性)改变。
综上所述，要求高分子复合压电体对于20Hz～20kHz的振动表现坚硬，而对于数Hz以下的振动表现柔软。另外，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。
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下降，大规模的分子运动作为储能模量(杨氏模量)的下降(缓和)或者损耗模量的极大化(吸收)而被观察到。其中，通过非晶质区域的分子链的微布朗运动引起的缓和被称为主分散，可以看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26)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的振动较硬地动作的高分子复合压电体，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，从适当地显现该动作等方面考虑，优选将频率1Hz中的玻璃化转变点Tg在常温下的高分子材料用于高分子复合压电体的基质中。
成为高分子基质38的高分子材料，在常温下，基于动态粘弹性试验的频率1Hz中的损耗角正切Tanδ的极大值优选为0.5以上。
由此，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/压电体粒子的界面的应力集中得到缓和，能够期待高挠性。
另外，成为高分子基质38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。
由此，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的音响振动表现坚硬。
另外，若成为高分子基质38的高分子材料的相对介电常数在25℃下为10以上，则为更优选。由此，对高分子复合压电体施加电压时，对高分子基质中的压电体粒子需要更高的的电场，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，则高分子材料的相对介电常数在25℃下为10个以下也是合适的。
作为满足这些条件的高分子材料，优选地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。
另外，作为这种高分子材料，也能够优选地利用Hibler 5127(KURARAYCO.,LTD制造)等市售品。
作为构成高分子基质38的高分子材料，优选使用具有氰乙基的高分子材料，特别优选使用氰乙基化PVA。即，在压电膜12中，作为高分子基质38，压电体层26优选使用具有氰乙基的高分子材料，特别优选使用氰乙基化PVA。
在以下说明中，将以氰乙基化PVA为代表的上述高分子材料也统称为“在常温下具有粘弹性的高分子材料”。
另外，这种在常温下具有粘弹性的高分子材料可以仅使用1种，也可以并用(混合)使用多种。
在压电膜12中，压电体层26的高分子基质38可以根据需要而并用多个高分子材料。
即，以调节介电特性或机械特性等为目的，除在上述常温下具有粘弹性的高分子材料以外，也可以根据需要向在构成高分子复合压电体的高分子基质中38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及氯丁二烯橡胶等合成橡胶等。
其中，可优选地利用具有氰乙基的高分子材料。
另外，在压电体层26的高分子基质38中，这种介电性高分子材料并不限于1种，也可以添加多种。
另外，以调节高分子基质38的玻璃化转变点Tg为目的，除了介电性高分子材料以外，也可以添加氯乙烯树脂、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等。
进而，以提高粘结性为目的，也可以添加松香酯、松香、萜烯类、萜烯酚及石油树脂等粘结赋予剂。
在压电体层26的高分子基质38中，在添加除了在常温下具有粘弹性的高分子材料以外的高分子材料时的添加量并无限制，高分子基质38所占的比例优选设为30质量％以下。
由此，在不损害高分子基质38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40或电极层的密接性提高等方面能够获得优选的结果。
成为压电体层26的高分子复合压电体在这种高分子基质中包含压电体粒子40。压电体粒子40被分散于高分子基质中，优选为被均匀(大致均匀)地分散。
压电体粒子40优选为由具有钙钛矿型或纤锌矿型的晶体结构的陶瓷粒子组成的压电体粒子。
作为构成压电体粒子40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。
压电体粒子40的粒径只要根据压电膜12的尺寸和用途而适当选择即可。压电体粒子40的粒径优选为1～10μm。
通过将压电体粒子40的粒径设在上述范围内，在能够兼顾高压电特性和挠性等方面能够获得优选的结果。
在压电膜12中，压电体层26中的高分子基质38与压电体粒子40的量比只要根据压电膜12的面方向的大小及厚度、压电膜12的用途、压电膜12中所要求的特性等而适当地设定即可。
压电体层26中的压电体粒子40的体积分率优选为30～80％，更优选为50～80％。
通过将高分子基质38与压电体粒子40的量比设在上述范围内，在能够兼顾高压电特性和挠性等方面能够获得优选的结果。
另外，在压电膜12中，压电体层26的厚度并无限制，只要根据压电膜12的尺寸、压电膜12的用途、压电膜12所要求的特性等而适当地设定即可。
压电体层26的厚度优选为8～300μm，更优选为8～200μm，进一步优选为10～150μm，特别优选为15～100μm。
通过将压电体层26的厚度设在上述范围内，在兼顾刚性的确保和适当的柔软性等方面能够获得优选的结果。
优选压电体层26沿厚度方向极化处理(polarization)。关于极化处理，将在后面进行详细叙述。
另外，在压电膜12中，压电体层26并不限于如上所述那样的高分子复合压电体，如氰乙基化PVA那样由在常温下具有粘弹性的高分子材料组成的高分子基质38中包含压电体粒子40的高分子复合压电体。
即，在压电膜12中，压电体层能够利用各种公知的压电体层。
作为一例，在包含上述聚偏二氟乙烯、偏二氯乙烯-四氟乙烯共聚物及偏二氯乙烯-三氟乙烯共聚物等介电性高分子材料的基质中也能够利用包含相同的压电体粒子40的高分子复合压电体、由聚偏二氟乙烯组成的压电体层、由除了聚偏二氟乙烯以外的氟树脂组成的压电体层、以及层叠了由聚L乳酸组成的薄膜和由聚D乳酸组成的薄膜的压电体层等。
然而，如上所述，从可获得能够在对于20Hz～20kHz的振动而言动作较硬，对于数Hz以下的较慢的振动而言动作较软且可获得优异的音响特性、挠性优异等观点考虑，在上述的如氰乙基化PVA那样由在常温下具有粘弹性的高分子材料组成的高分子基质38中，可优选地利用包含压电体粒子40的高分子复合压电体。
图4中示出的压电膜12具有：在这种压电体层26的一面具有第2电极层30，在第2电极层30的表面具有第2保护层34，在压电体层26的另一个面具有第1电极层28，在第1电极层28的表面具有第1保护层32而成的结构。在压电膜12中，第1电极层28与第2电极层30形成电极对。
换言之，构成压电膜12的层叠薄膜具有由电极对也即第1电极层28及第2电极层30夹持压电体层26的两面，进而由第1保护层32及第2保护层34夹持而成的结构。
如此，由第1电极层28及第2电极层30夹持的区域根据所施加的电压而驱动。
压电膜12除了这些层以外，例如，可以具有用于粘贴电极层及压电体层26的粘贴层及用于粘贴电极层及保护层的粘贴层。
粘贴剂可以是粘合剂也可以是粘结剂。另外，粘贴剂也能够优选地利用与从压电体层26去除了压电体粒子40的高分子材料也即高分子基质38相同的材料。另外，可以在第1电极层28侧及第2电极层30侧双方具有粘贴层，也可以仅在第1电极层28侧及第2电极层30侧中的一方具有粘贴层。
在压电膜12中，第1保护层32及第2保护层34被覆第1电极层28及第2电极层30的同时，起到对压电体层26赋予适当的刚性和机械强度的作用。即，在压电膜12中，由包含高分子基质38和压电体粒子40的压电体层26对于缓慢弯曲变形显示出非常优异的挠性，但有时根据用途而刚性或机械强度不足。压电膜12中设置第1保护层32及第2保护层34以弥补该情况。
第1保护层32与第2保护层34仅配置位置不同而结构相同。因此，在以下说明中，在不需要区别第1保护层32及第2保护层34的情况下，将两个部件也统称为保护层。
保护层并无限制，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，出于具有优异的机械特性及耐热性等理由，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)、聚酰胺(PA)、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。
保护层的厚度也并无限制。另外，第1保护层32及第2保护层34的厚度基本上相同，但是也可以不同。
若保护层的刚性过高，则不仅限制压电体层26的伸缩，也会损害挠性。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，保护层越薄越有利。
若第1保护层32及第2保护层34的厚度分别在压电体层26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可获得优选结果。
例如，在压电体层26的厚度为50μm且第1保护层32及第2保护层34由PET组成的情况下，第1保护层32及第2保护层34的厚度分别优选为100μm以下，更优选为50μm以下，进一步优选为25μm以下。
另外，在本发明中，第1保护层32及第2保护层34是作为优选方式而使用的层，并不是必须的构成要件。因此，压电膜12可以仅具有第1保护层32，也可以仅具有第2保护层34，也可以是不具有保护层。
然而，若考虑到压电膜12的机械强度、电极层的保护性等，则压电膜优选至少具有1层保护层，如图示例那样，更优选以覆盖两个电极层的方式具有2层的保护层。
在压电膜12中，在压电体层26与第1保护层32之间设置第1电极层28，在压电体层26与第2保护层34之间设置第2电极层30。第1电极层28及第2电极层30用于向压电体层26施加电压。通过从电极层向压电体层26施加电压而使压电膜12伸缩。
第1电极层28与第2电极层30除了位置不同以外，基本相同。因此，在以下说明中，在不需要区别第1电极层28与第2电极层30的情况下，两个部件也统称为电极层。
在压电膜中，电极层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、铬、钼、它们的合金、氧化铟锡及PEDOT/PPS(聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸)等的导电性高分子等。
其中，优选地例示出铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡。其中，从导电性、成本及挠性等观点考虑，更优选铜。
另外，电极层的形成方法也并无限制，能够利用各种真空蒸镀及溅射等气相沉积法(真空成膜法)或基于电镀的成膜或者粘贴由上述材料所形成的箔的方法、涂布的方法等公知的方法。
其中，出于能够确保压电膜12的挠性等理由，作为电极层，尤其可优选地利用通过真空蒸镀所成膜的铜及铝的薄膜。其中，特别是优选地利用基于真空蒸镀而形成的铜的薄膜。
第1电极层28及第2电极层30的厚度并无限制。另外，第1电极28及第2电极30的厚度基本上相同，但是也可以不同。
其中，与上述保护层同样地，若电极层的刚性过高，则不仅限制压电体层26的伸缩，也会损害挠性。因此，若在电阻不会变得过高的范围内，则电极层越薄越有利。
在压电膜12中，电极层的厚度与杨氏模量的积低于保护层的厚度与杨氏模量的积，则不会严重损害挠性，因此为优选。
例如，例示出第1保护层32及第2保护层34为PET，并且第1电极层28及第2电极层30为铜的情况。此时，PET的杨氏模量约为6.2GPa，铜的杨氏模量约为130GPa。因此，若将保护层的厚度设为25μm，则电极层的厚度优选为1.2μm以下，更优选为0.3μm以下，其中，优选设为0.1μm以下。
压电膜12具有由第1电极层28及第2电极层30夹持压电体层26，进而由第1保护层32及第2保护层34夹持该层叠体的结构。
优选这种压电膜12在常温下存在基于动态粘弹性测量而得的频率1Hz中的损耗角正切(Tanδ)成为0.1以上的极大值。
由此，即使压电膜12从外部受到数Hz以下的比较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龟裂。
在压电膜12中，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。
由此，在常温下压电膜12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。
另外，在压电膜12中，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1.0×106～2.0×106N/m，在50℃下为1.0×105～1.0×106N/m。
由此，压电膜12在不损害挠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，在压电膜12中，从动态粘弹性测量所获得的主曲线中，在25℃下频率1kHz中的损耗角正切(Tanδ)优选为0.05以上。
以下，参考图5～图7，对压电膜12的制造方法的一例进行说明。
首先，准备在图5中示意性地示出的第2保护层34的表面形成有第2电极层30的片状物42b。进而，准备在图7中示意性地示出的第1保护层32的表面形成有第1电极层28的片状物42a。
片状物42b可以通过真空蒸镀、溅射及电镀等在第2保护层34的表面形成铜薄膜等作为第2电极层30来制作。同样地，可以通过真空蒸镀、溅射、电镀等在第1保护层32的表面上形成铜薄膜等作为第1电极层28来制作片状物42a。
或者，可以将在保护层上形成铜薄膜等的市售品片状物用作片状物42b和/或片状物42a。
片状物42b及片状物42a可以相同，也可以不同。
另外，关于保护层非常薄，且操作性差时等，根据需要可以使用带隔板(临时支撑体)的保护层。另外，作为隔板，能够使用厚度为25～100μm的PET等。只要在电极层及保护层的热压接之后去除隔板即可。
接着，如图6中示意性地表示那样，在片状物42b的第2电极层30上形成压电体层26来制作层叠了片状物42b和压电体层26的层叠体46。
只要根据压电体层26的公知的方法形成压电体层26即可。
例如，在图4中示出的高分子基质38中分散压电体粒子40而成的压电体层(高分子复合压电体层)中，作为一例，以如下方式制作。
首先，将上述氰乙基化PVA等高分子材料溶解于有机溶剂中，进而添加PZT粒子等压电体粒子40，并进行搅拌来制备涂料。有机溶剂并无限制，能够利用二甲基甲酰胺(DMF)、甲基乙基酮及环己酮等各种有机溶剂。
在准备片状物42b并制备了涂料之后，将该涂料浇铸(涂布)于片状物42b上，蒸发并干燥有机溶剂。由此，如图6所示那样，制作在第2保护层34上具有第2电极层30且在第2电极层30上层叠压电体层26而成的层叠体46。
涂料的浇铸方法并无限制，能够利用棒涂布机、斜片式涂布机(slidecoater)及涂层刀(doctorknife)等所有的公知的方法(涂布装置)。
或者，若高分子材料为能够加热熔融的物质，则可以通过加热熔融高分子材料而制作向其中添加压电体粒子40而成的熔融物，并通过挤出成型等而在图5中示出的片状物42b上挤压成薄片状并进行冷却，由此制作如图6所示的层叠体46。
另外，如上所述，在压电体层26中，除了在常温下具有粘弹性的高分子材料以外也可以向高分子基质38中添加PVDF等高分子压电材料。
向高分子基质38中添加这种高分子压电材料时，只要溶解添加于上述涂料的高分子压电材料即可。或者，只要向经加热熔融的在常温下具有粘弹性的高分子材料中添加需添加的高分子压电材料来进行加热熔融即可。
在形成压电体层26之后，可以根据需要进行压延处理。压延处理可以进行1次，也可以进行多次。
众所周知，压延处理是指通过热压、加热辊及一对加热辊等来加热被处理面的同时进行按压以实施平坦化等的处理。
另外，对在第2保护层34上具有第2电极层30，并且在第2电极层30上形成压电体层26而成的层叠体46的压电体层26进行极化处理(polarization)。
压电体层26的极化处理的方法并无限制，能够利用公知的方法。例如，例示出对进行极化处理的对象直接施加直流电场的电场极化处理。另外，在进行电场极化处理的情况下，可以在极化处理之前形成第1电极层28，并且利用第1电极层28及第2电极层30来进行电场极化处理。
另外，在制造压电膜12时，极化处理优选是沿厚度方向进行极化而不是向压电体层26的面方向进行极化。
接着，如图7中示意性地表示那样，在层叠体46的压电体层26侧，将之前准备的片状物42a使第1电极层28朝向压电体层26层叠。
进而，通过第1保护层32及第2保护层34夹持该层叠体，并且使用热压装置及加热辊等来进行热压接，以使层叠体46与片状物42a贴合。
由此，制作由设置于压电体层26、压电体层26的两面的第1电极层28及第2电极层30以及形成于电极层的表面的第1保护层32及第2保护层34组成的压电膜12。
通过以这种方式制作的压电膜12仅沿面方向而且沿厚度方向极化，并且即使在极化处理后不进行延伸处理也可获得较高的压电特性。因此，压电膜12在压电特性中没有面内各向异性，若施加驱动电压，则在面方向的所有方向上，各向同性地伸缩。
如上所述，压电元件10是通过折返压电膜12而层叠多层，并且将层叠并相邻的压电膜12彼此通过粘贴层20而粘贴而成的压电元件。
其中，如图1所示那样，本发明的压电元件10在将压电元件10的最厚部M的粘贴层的厚度设为t、将压电元件10的最厚部M与棱线的最短距离设为L时，满足“L≥50*t”。如上所述，棱线是指，压电膜12的折返部的端部(外侧端部)的顶部形成的折返线。
另外，在本发明中，压电元件10的厚度是指，压电膜12的层叠方向的厚度。因此，压电元件10的最厚部M是指，压电膜12的层叠方向上的最厚的部分。另外，如后所述，在本发明中，压电元件10的最厚部M是指，压电元件10在压电膜12的折返方向上的最厚的部分。
本发明的压电元件10通过具有这种结构而在将压电元件10粘贴于振动板时等，压电元件10被按压时，能够防止压电体层26及电极层在压电膜12的折返部破损。其结果，本发明的压电元件10例如作为激发器而使用于压电扬声器时，能够适当地进行所设定的动作，并且适当地输出目标音压的声音。
如上所述，作为一例，通过折返压电膜12而层叠的压电元件(层叠压电元件)用作使振动板振动而输出声音的激发器。将压电元件用作激发器来制作压电扬声器的情况下，如后述的图12中示意性地表示那样，需要将压电元件10粘贴于振动板62。
压电元件与振动板的粘贴例如经由粘结剂等粘贴剂来将压电元件按压到振动板来进行。另外，根据需要加热粘贴材料也即压电元件和/或振动板的同时进行该按压。
其中，在折返压电膜而层叠的压电元件中，在进行该按压时对压电膜施加表面压力。若该表面压力施加到折返部，则对压电膜施加负担，根据情况，存在导致电极层和/或压电体层断裂的问题。
另外，如图示例那样，压电体层26中使用了高分子复合压电体的压电膜12具有良好的挠性。因此，层叠了该压电膜12的压电元件也具有良好的挠性。因此，在该情况下，使用能够卷取的振动板并将压电元件粘贴于该振动板作为激发器，由此能够实现能够卷取的压电扬声器。
然而，在该压电扬声器中，在卷取振动板时，同样地，对压电膜施加表面压力，若该表面压力施加到折返部，则根据情况导致电极层和/或压电体层断裂。
相对于此，关于本发明的压电元件10，通过折返压电膜12而层叠的(层叠)压电元件中，将压电元件10的最厚部M中的粘贴层20的厚度设为t、将压电元件10的最厚部M与折返部的端部也即棱线的最短距离设为L时，满足“L≥50*t”。
即，在本发明的压电元件10中，最厚部M与棱线的最短距离为最厚部M的粘贴层20的厚度t的20倍以上，充分地分离。
如上所述，在为了将压电元件10粘贴于振动板来进行按压时，在压电元件10中施加最高的压力的是最厚部M，对最厚部M的压电膜12施加最高的表面压力。
同样地，即使在卷取了振动板时，在压电元件10中施加最高的压力的也是最厚部M，对最厚部M的压电膜12施加最高的表面压力。
其中，如上所述，本发明的压电元件10中，最厚部M与棱线的最短距离L为最厚部的粘贴层20的厚度t的20倍以上。即，本发明的压电元件10中，在将最厚部M设置于相对于折弯部的折返方向的内侧而将压电膜12受到最高的表面压力的最厚部M与容易发生压电体层26等的断裂的压电膜12的折返部充分地分离。
因此，在本发明的压电元件10中，压电膜12的最厚部M受到最高的表面压力，能够防止对与最厚部M充分分离的折弯部的压电膜12施加高的表面压力。其结果，本发明的压电元件10在向振动板按压时等，能够防止压电体层26和/或电极层在折弯部发生断裂。另外，最厚部M为大致平面形状，因此即使施加高的表面压力，压电体层26及电极层也不会断裂。
因此，本发明的压电元件10即使通过向振动板的粘贴等而被按压之后，也能够适当地进行既定的动作。其结果，例如，将本发明的压电元件10用作激发器的压电扬声器能够适当地输出所设定的音压的声音。
在本发明的压电元件10中，压电元件10的最厚部M与棱线也即折弯部的端部的最短距离L是指，压电元件10的平面形状中的最短距离。即，压电元件10的最厚部M与棱线的最短距离L是指，从平面观察压电元件10的状态的最短距离。
如后所述，在本发明中，压电元件10的最厚部M是指，压电膜12的折返方向也即图1中的横向上的压电元件10最厚的位置。其中，通过将1张压电膜折返2次以上而层叠了3层以上的压电膜12的压电元件中，折返方向的两端存在折返部。在该情况下，在压电膜12的折返方向上，距最厚部M的近的一方的折返部成为最短距离L的对象。
另外，如图1所示那样，本发明的压电元件10基本上以压电膜12的棱线的位置在折返方向也即平面形状一致的方式折返压电膜12而层叠。然而，如图8中示意性地表示的那样，根据压电元件10而在各折返部中，棱线的位置有可能在折返方向上不同。
此时，不是将平面形状也即平面观察时的距离远的一方的棱线与最厚部M的距离L2，而是将平面形状中的距离近的一方的棱线与最厚部M的距离L1作为压电元件10中的最厚部M与棱线(折返端部)的最短距离L。
另外，在图1中，在最上层的粘贴层20表示最厚部M的厚度t，但通过将1张压电膜折返2次以上而层叠了3层以上的压电膜12的压电元件中，粘贴层20存在多层。例如，如图1所示那样，在将压电膜12折返4次而层叠了5层的情况下，粘贴层20存在4层。
在该情况下，将各粘贴层20的最厚部M中的厚度的平均值作为压电元件10的最厚部M中的粘贴层20的厚度t。例如，在图1的情况下，将4个粘贴层20的各自的最厚部M中的粘贴层20的厚度的平均值作为压电元件10的最厚部中的粘贴层20的厚度t。
另外，关于本发明的压电元件10中的最厚部M的确定方法及最厚部M中的粘贴层20的厚度t的确定方法，将在后面进行详细叙述。
另外，在以下说明中，将压电膜12的折返部的端部也即棱线与压电元件10的最厚部M的最短距离L已简称为“最短距离L”。进而，将最厚部M中的粘贴层20的厚度t也简称为“粘贴层的厚度t”。
如上所述，在本发明的压电元件10中，最短距离L与粘贴层的厚度t满足“L≥50*t”。
最短距离L未达“50*t”时，压电膜12的折返部与最厚部M太近，导致与面压最高的最厚部M相等的面压施加到折返部的压电膜12。其结果，不能够充分地防止折返部中的压电体层26及电极层的断裂。
另外，基本上，压电元件10的最厚部M越与压电膜12的棱线分开，本发明的效果越好。最短距离L优选满足“L≥60*t”。
另外，最短距离L的上限是压电元件10的平面形状中的压电膜12的折返方向的长度的一半。
以下，参考图9，对压电元件10中的最短距离L、最厚部及粘贴层的厚度t的确定方法进行说明。
在以下说明中，为了方便，将基于压电膜12的折返的折返部的端部中的折返线的方向也即折返部中的压电膜12的棱线的方向设为x方向。另外，将棱线的方向也即与x方向正交的方向也即压电元件10中的压电膜12的折返方向作为y方向。
在本发明中，如图9的下段的俯视图中示意性地表示那样，压电元件10的最短距离L、最厚部及粘贴层的厚度t由x方向的中心线也即中心测量线x1、
压电元件10的x方向的长度也即棱线的长度的仅5％、从x方向的端部位于内侧的y方向的测量线x2及测量线x3、以及
位于中心测量线x1与测量线x2的中间的y方向的测量线x4、及位于中心测量线x1与测量线x3的中间的y方向的测量线x5这5条线来进行测量，并确定。
压电元件10的最短距离L及最厚部M以如下方式确定。
首先，在压电元件10的中心测量线x1及测量线x2～x5的所有的测量线中，检测压电元件10的最高位置也即最高点。
接着，对于各测量线，测量最高点、与平面形状中的棱线的最短距离。另外，在各折返部，棱线的位置在y方向上不同的情况下，该最短距离与上述图8同样地设为与距最高点最近的棱线的最短距离。
接着，计算所测量的各测量线的最高点与棱线的最短距离的平均值。将该平均值作为压电元件10中的最厚部M与棱线也即折返部的端部的最短距离L。另外，将从成为对象的棱线与y方向的最短距离L的位置中的x方向的整个区域设为压电元件10中的最厚部M。
即，在本发明的压电元件10中，最厚部M是指，在y方向也即压电膜12的折返方向中，压电元件10最厚的x方向的位置也即棱线方向的位置。
压电元件10的最高点的位置例如只要使用轮廓形状测量仪测量压电元件10的表面形状来进行检测即可。作为轮廓形状测量仪，例如，例示出Mitutoyo Corporation制造的CV-3000。
另外，压电元件10的最厚部M的厚度(后述的厚度T1)使用的扁平型的探针，通过数显表来测量。关于最厚部M的厚度，也对压电元件10的中心测量线x1及测量线x2～x5这所有的线进行测量，将其平均值作为压电元件10中的最厚部M的厚度。作为数显表，例如，例示出Mitutoyo Corporation制造的ID-S112X。
关于该测量，后述的压电膜12的折返部中的压电元件10的厚度(后述的厚度T2)也相同。
另一方面，最厚部M中的粘贴层的厚度t以如下方式确定。
首先，对压电元件10的所有的中心测量线x1及测量线x2～x5测量所确定的最厚部M中的粘贴层20的厚度。
另外，关于各测量线中的最厚部M的粘贴层20的厚度，只要在各测量线的截面，用SEM(扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope))观察最厚部M，使用该SEM图像，并且以公知的方法测量即可。
厚度的测量在所有的粘贴层20的最厚部M进行。只要是图1中示出的压电元件10，则具有4层粘贴层20，因此对每1个截面在4个粘贴层20测量最厚部M中的粘贴层20的厚度。
接着，计算所测量的所有的粘贴层20的最厚部M中的厚度的平均，将其平均值作为压电元件10中的最厚部M的粘贴层20的厚度t。只要是图1中示出的压电元件10，则具有4层的粘贴层20。因此，根据中心测量线x1及测量线x2～x5的所有的测量，“4层×5截面＝20处”中的最厚部M的粘贴层20的厚度的平均值成为压电元件10的粘贴层20的厚度t。
在本发明的压电元件10中，最厚部M的厚度并无限制。
其中，在本发明的压电元件10中，将最厚部M的厚度设为T1、将压电膜12的折返部中的压电元件10的厚度设为T2时，优选厚度T1为厚度T2的115％以上。在以下说明中，为了方便将压电膜12的折返部中的压电元件10的厚度也称为“折返部的厚度”。
换言之，在本发明的压电元件10中，优选最厚部的厚度T1为折返部的厚度T2的1.15倍以上。
通过具有这种结构，从如下的观点考虑为优选：更优选地能够防止按压至振动板时及与振动板一起卷取时等的、压电体层26和/或电极层在折返部的断裂，并且抑制被按压至振动板之后及与振动板一起卷取之后的ESR(Equivalent Series Resistance(等效串连电阻))的上升，从而能够更稳定且有效地驱动等。
为、更优选最厚部的厚度T1为折返部的厚度T2的116％以上，进一步优选为117％以上。
另外，优选最厚部的厚度T1为折返部的厚度T2的130％以下。
若最厚部的厚度T1相对于折返部的厚度T2太厚，则难以粘贴到振动板等、压电元件10向面方向的伸缩变得不稳定，在使用了能够卷取的振动板时，可能产生在进行了卷取时在振动板产生凹凸(发生反射)等不便。相对于此，通过将最厚部的厚度T1设为上述范围内，能够适当地避免发生这种不便。
另外，折返部的厚度是以包括从压电元件10中的最上方(层叠方向的端部)的折返的弯曲部端部至沿折返方向的内侧的1mm为止的部分的方式，使用的扁平型的探针，通过数显表来测量压电元件10的厚度，将最厚的厚度设为压电元件10中的折返部的厚度T2。
另外，在本发明中，最厚部的厚度T1及折返部的厚度T2，如上所述，均在图9中示出的压电元件10的中心测量线x1及测量线x2～x5中，测量最厚部及折返部的厚度，将其平均值设为压电元件10中的最厚部的厚度T1及折返部的厚度T2。
以下，参考图10的概念图，对压电元件10的制造方法的一例进行说明。
如上所述，压电元件10是通过折返压电膜12而层叠，并且将层叠并相邻的压电膜12通过粘贴层20而粘贴的压电元件。
如图10的第1段及第2段所示那样，在压电膜12的一方端部附近设置粘贴层20，接着，如第3段所示那样，通过折返压电膜12而层叠。关于第1段、第2段…，将在图中，从上方表示段数。
如第4段所示那样，通过折返而层叠的压电膜12，并通过将能够按压棱线方向的整个区域的辊50沿折返方向进行移动而按压并粘贴层叠了2层的压电膜12。辊50可以使用辊对。另外，根据需要，作为辊50而可以使用加热辊并且进行加热，同时进行压电膜12的粘贴。
进而，如第5段所示那样，在所层叠的压电膜12上设置粘贴层20，如第6段所示那样，再次折返压电膜12而层叠。接着，如第7段所示那样，通过使能够按压棱线方向的整个区域的辊50向折返方向移动而粘贴所层叠的压电膜12。
根据压电膜12的层叠数来重复该操作，从而能够制作层叠了所希望的层数的压电膜12的压电元件。
如图1等所示那样，在本发明的压电元件10中，压电膜12的厚度基本在整个面上均匀(大致均匀)。因此，压电元件的厚度及最厚部M的位置以及厚度以粘贴层20的厚度进行控制。
如图10中示出的压电元件的制造方法中，在辊50的移动方向上部分地调节用于粘贴所层叠的压电膜12的辊50的按压力。即，通过减弱辊50的按压力来加厚其位置的粘贴层20，其结果，能够加厚压电元件。
由此，在所制造的压电元件10中，能够在压电膜12的折返方向(图9中的y方向)的任意位置设置最厚部M。
另外，在制造压电元件10时，可以对所有的粘贴层20进行辊50的按压力的变更，或者，也可以将不变更辊50的按压力的粘贴层20设定为1层或多层。
本发明的压电元件10通过对第1电极层28及第2电极层30施加驱动电压而伸缩压电体层26。因此，需要将第1电极层28及第2电极层30和外部电源等外部装置进行电连接。
第1电极层28及第2电极层30与外部装置连接的方法能够利用公知的各种方法。
作为一例，如图11中示意性地表示那样，在一方的端部延长压电膜12，设置从层叠有压电膜12的区域突出的突出部12a。另外，例示出在该突出部12a设置用于与外部装置电连接的引线的方法。
另外，在本发明中，突出部具体地表示，对于平面形状而言，也即成为从层叠方向观察时，不与其他压电膜12重复的单层的区域。另外，在图11中，省略压电元件10的最厚部。
如图11所示那样，在为压电元件10的突出部12a连接有用于与电源装置等外部装置电连接的第1引线72及第2引线74。
第1引线72是从第1电极层28进行电性引出的配线，第2引线74是从第2电极层30进行电性引出的配线。在以下说明中，在不需要区别第1引线72和第2引线74的情况下，也简称为引线。
在本发明的压电元件10中，电极层与引线的连接方法也即引出方法并无限制，能够利用各种方法。
作为一例，例示出如下方法：在保护层上形成贯通孔，为了填充贯通孔而设置由银胶等金属膏形成的电极连接部件，在该电极连接部件中设置引线。
作为其他方法，例示出在电极层与压电体层之间或者在电极层与保护层之间设置棒状或片状的引出用电极，将引线连接至该引出用电极的方法。或者，可以将引线直接插入到电极层与压电体层之间或者电极层与保护层之间，将引线连接到电极层。
作为其他方法，例示出如下方法：使保护层及电极层的一部分从压电体层沿面方向突出，将引线连接到突出的电极层。另外，引线与电极层的连接通过使用银胶等金属膏的方法、使用焊料的方法、使用导电性的粘合剂的方法等公知的方法来进行即可。
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。
另外，在压电元件10中，并不延长压电膜12的端部，如国际公开第2020/095812号的图18中示出那样，在压电膜12的棱线的方向也即与折返方向正交的方向上设置如从压电膜突出的出岛那样的突出部，在此处可以设置用于连接外部装置的引出配线。
进而，在本发明的压电元件中，可以根据需要并用多个这些突出部。
如后所述，本发明的压电元件10能够利用于各种用途中。其中，本发明的压电元件10作为通过使振动板振动而输出声音的激发器而被优选地利用。
图12中示意性地表示本发明的压电扬声器的一例。
本发明的压电扬声器通过将本发明的压电元件10粘贴于振动板来用作使振动板振动而输出声音的激发器。
如图12所示那样，压电扬声器60通过粘贴层68而将压电元件10粘贴于振动板62。另外，在本发明的压电扬声器中，粘贴于1张振动板62的压电元件的数量并不限制为1个，可以将多个压电元件10粘贴于1张振动板62。另外，例如，可以通过将2个压电元件10设置于1张振动板62并对各压电元件10施加不同的驱动电压而以1张振动板62输出例如立体声。
在本发明的压电扬声器60中，振动板62并无限制，只要是作为通过基于激发器的振动而输出声音的振动板发挥作用者，则能够利用各种片状物。
在本发明的压电扬声器60中，作为振动板62，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片、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愣纸材料等。
另外，本发明的压电扬声器60也能够优选地利用有机电致发光(OLED(OrganicLight Emitting Diod)显示器、液晶显示器、微型LED(Light Emitting Diode：发光二极体)显示器及无机电致发光显示器等各种显示元件等来作为振动板62。
进而，本发明的压电扬声器60也能够优选地利用智慧型手机、行动电话、平板终端、膝上型电脑等个人电脑及智慧型手表等随身器件等电子元件来作为振动板62。
除此的外，本发明的压电扬声器也能够优选地利用不锈钢、铝、铜及镍等由各种金属以及各种合金等组成的薄膜金属来作为振动板62。
由于包括振动板62是显示元件及电子元件等情况，因此振动板62可以是具有挠性的振动板。如上所述，压电膜12具有良好的挠性。因此，层叠了压电膜12的本发明的层叠压电元件10也具有良好的挠性。因此，通过使用具有挠性的振动板62，能够实现能够弯曲、折弯、折叠及卷取等的压电扬声器。
在本发明的压电扬声器60中，将振动板62与压电元件10进行粘贴的粘贴层68并无限制，只要是能够将振动板62与压电元件10(压电膜12)进行粘贴，则能够利用各种粘贴剂。
在本发明的压电扬声器60中，将振动板62与压电元件10进行粘贴的粘贴层68能够利用各种与将上述相邻的压电膜12进行粘贴的粘贴层20相同的粘贴层。另外，优选的粘贴层68也相同。
在本发明的压电扬声器60中，粘贴层68的厚度并无限制，只要根据粘贴层68的形成材料而适当地设定能够显现充分的粘贴力的厚度即可。
其中，在本发明的压电扬声器60中，粘贴层68越薄越能够提高压电膜12的伸缩能量(振动能量)的传递效果并提高能量效率。另外，若粘贴层厚且刚性高，则有可能会限制压电元件10的伸缩。
若考虑到这一点，关于将振动板62与压电元件10进行粘贴的粘贴层68的厚度，粘贴后的厚度优选为10～1000μm，更优选为30～500μm，进一步优选为50～300μm。
如上所述，在本发明的压电元件10中，压电膜12是由第1电极层28及第2电极层30夹持压电体层26而成的。
压电体层26优选为在高分子基质38中分散压电体粒子40而成的压电体层。
若对具有这种压电体层26的压电膜12的第2电极层30及第1电极层28施加电压，则根据所施加的电压而压电体粒子40向极化方向伸缩。其结果，压电膜12(压电体层26)向厚度方向收缩。同时，由于帕松比的关系，压电膜12也沿面方向伸缩。
该伸缩为0.01～0.1％左右。
如上所述，压电体层26的厚度优选为8～300μm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，压电膜12也即压电体层26在面方向上具有明显大于厚度的尺寸。因此，例如，若压电膜12的长边为20cm，则通过施加电压，压电膜12最大伸缩0.2mm左右。
如上所述，压电元件10是通过折返而层叠了5层压电膜12而成的压电元件。另外，压电元件10通过粘贴层68而粘贴于振动板62。
通过压电膜12的伸缩而压电元件10也沿相同方向伸缩。通过该压电元件10的伸缩，振动板62弯曲，其结果，向厚度方向振动。
通过该厚度方向的振动，振动板62发出声音。即，振动板62根据施加于压电膜12的电压(驱动电压)的大小来进行振动，并根据施加于压电膜12的驱动电压来发出声音。
其中，已知由PVDF等高分子材料组成的通常的压电膜通过在极化处理后沿单轴方向进行延伸处理来对延伸方向配向分子链并作为结果在延伸方向上可获得较大的压电特性。因此，通常的压电膜的压电特性具有面内各向异性，施加了电压时的面方向的伸缩量有各向异性。
相对于此，在压电元件10中，在图4中示出的由高分子基质38中分散压电体粒子40而成的高分子复合压电体组成的压电膜12即使在极化处理后不进行延伸处理也可获得较强的压电特性，因此压电特性中不具有面内各向异性，并在面方向上向所有方向各向同性地伸缩。即，在图示例的压电元件10中，构成压电元件10的图4中示出的压电膜12二维上各向同性地伸缩。根据在二维上各向同性地伸缩的这种层叠了压电膜12的压电元件10，与层叠了仅向一个方向大幅度伸缩的PVDF等通常的压电膜的情况相比，能够以较大的力振动振动板62，并能够发出更大且优美的声音。
如上所述，图示例的压电元件10是层叠了5层这样的压电膜12而成的压电元件。图示例的压电元件10进一步用粘贴层20将相邻的压电膜12彼此粘贴。
因此，即使每1片的压电膜12的刚性低且拉伸力小，但通过层叠压电膜12，刚性变高，作为压电元件10的拉伸力也变大。其结果，在压电元件10中，振动板62即使具有一定程度的刚性，也以较大的力使振动板62充分地弯曲并使振动板62充分地向厚度方向振动，从而能够使振动板62发出声音。
另外，压电体层26越厚，压电膜12的拉伸力变得越大，但是使其伸缩相同量所需的驱动电压相应地变大。其中，如上所述，在压电元件10中，优选的压电体层26的厚度最大也只有300μm左右，因此施加于各个压电膜12的电压小也能够充分地伸缩压电膜12。
这种本发明的压电元件除了如上所述的压电扬声器以外，例如能够优选地利用于各种感测器、音响元件、触觉介面、超音波换能器、致动器、减振材料(阻尼器)及振动发电装置等各种用途中。
具体而言，作为使用本发明的压电元件的感测器，例示出声波感测器、超音波感测器、压力感测器、触觉感测器、应变感测器及振动感测器等。使用本发明的压电膜及层叠压电元件的感测器尤其在裂缝检测等基础结构的检测及异物混入检测等制造现场中的检查中有用。
作为使用本发明的压电元件的音响元件，除了如上所述的压电扬声器(激发器)以外，例示出扩音器、拾音器以及公知的各种扬声器及激发器等。作为使用本发明的压电元件的音响元件的具体用途，例示出使用于车、电列车、飞机及设备人等的杂讯消除器、人造声带、用于防止害虫/有害动物侵入的蜂鸣器以及具有声音输出功能的家具、壁纸、照片、头盔、护目镜、头靠、标牌及设备人等。
作为使用本发明的压电元件的触觉介面的应用例，例示出汽车、智慧型手机、智慧型手表及游戏机等。
作为使用本发明的压电元件的超音波换能器，例示出超音波探头及水中受波器等。
作为使用本发明的压电元件的致动器的用途，例示出防止水滴附着、输送、搅拌、分散及研磨等。
作为使用本发明的压电元件的减振材料的应用例，例示出容器、载具、建筑物以及滑雪板及球拍等运动器材等。
进而，作为使用本发明的压电元件的振动发电装置的应用例，例示出道路、地板、床垫、椅子、鞋子、轮胎、车轮及电脑键盘等。
以上，对本发明的压电元件及压电扬声器进行了详细说明，但本发明并不限定于上述例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，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地说明。
[压电膜的制作]
通过图5～图7中示出的方法来制作了如图4中示出的压电膜。
首先，以下述组成比将氰乙基化PVA(CR-V Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)溶解于二甲基甲酰胺(DMF)。然后，在该溶液中，以下述组成比添加PZT粒子作为压电体粒子，用螺旋桨混合器(转速2000rpm)搅拌，以制备用于形成压电体层的涂料。
·PZT粒子···········300质量份
·氰乙基化PVA···········30质量份
·DMF··············70质量份
另外，PZT粒子使用了以相对于Pb＝1莫耳成为Zr＝0.52莫耳、Ti＝0.48莫耳的方式，用球磨机在800℃下将成为主成分的Pb氧化物、Zr氧化物及Ti氧化物的粉末进行湿式混合而成的混合粉末锻烧5小时之后进行粉碎处理的粒子。
另一方面，准备了2张在厚度为4μm的PET薄膜上真空蒸镀厚度为20nm的铜薄膜而成的片状物。即，在本例中，第1电极层及第2电极层是厚度为20nm的铜蒸镀薄膜，第1保护层及第2保护层成为厚度为4μm的PET薄膜。
在1张片状物的铜薄膜(第2电极层)上，使用斜片式涂布机，涂布了用于形成预先制备的压电体层的涂料。
接着，通过在120℃的加热板上加热并干燥在片状物上涂布了涂料的物质而使DMF蒸发。由此，在PET制第2保护层上具有铜制第2电极层，在其上制作了具有厚度为50μm的压电体层(高分子复合压电体层)的层叠体。
对所制作的压电体层(层叠体)，使用加热辊对实施了压延处理。加热辊对的温度设为100℃。
在进行了压延处理之后，将所制作的压电体层沿厚度方向进行了极化处理。
将另一张片状物层叠于层叠体，以使铜薄膜(第1电极层)朝向压电体层。
接着，使用加热辊对，将层叠体与片状物的层叠体以120℃的温度进行热压接，从而粘合压电体层与第1电极层而制作了如图4所示的压电膜。
[实施例1]
将所制作的压电膜切割成20×25cm的矩形。
如图10所示那样，沿25cm的方向以5cm间隔重复进行设置粘贴层、折返压电膜并用辊按压来粘贴该压电膜。由此，制作了通过粘贴层叠5层压电膜并相邻地层叠的压电膜而成的平面形状为20×5cm的如图2中示出的压电元件。因此，压电元件成为长度为20cm的边成为棱线(折返线)。
粘贴层使用热塑性树脂。
辊使用长度为20cm以上的辊，以按压棱线方向的整个区域的方式，沿折返方向移动的同时进行了压电膜的按压及粘贴。辊加热至热塑性树脂熔融的温度以上。
另外，基于辊的按压在中途稍微减弱了一部分按压力。减弱按压力的位置在所有的层设为相同的位置。
[实施例2及比较例1]
在层叠压电元件时，除了变更基于辊的按压力及减弱按压力的位置以外，以与实施例1相同的方式制作了压电元件。
[最短距离L及最厚部的确定]
在所制作的压电元件中，如图9所示那样，分别地在棱线方向上，在棱线方向的中心设定中心测量线x1、在从端部向内侧1cm的位置设定测量线x2及测量线x3、在中心测量线x1与测量线x2的中间设定测量线x4、在中心测量线x1与测量线x3的中间设定测量线x5。
在各测量线中，使用轮廓形状测量仪(Mitutoyo Corporation制造、CV-3000)测量表面形状，检测了最高点的位置。对于各测量线测量最高点与压电元件的棱线的最短距离，并求出了其平均值。将该平均值设为压电元件中的棱线与最厚部的最短距离L。
另外，将沿折返方向从棱线仅分离最短距离L的棱线方向的位置设为压电元件中的最厚部。
将结果示于下述表中。
[最厚部及折返部的厚度的测量]
在所制作的压电元件中，测量了所确定的最厚部的厚度T1及折返部的厚度T2。另外，折返部的厚度是、压电膜的两端的粘贴层的端部的位置中的压电元件的两个表面的层叠方向上的间隔。
另外，关于最厚部及折返部的厚度的测量，均在所设定的中心测量线x1及测量线x2～x5下进行，将其平均值设为最厚部的厚度T1及折返部的厚度T2
最厚部及折返部的厚度的测量使用的扁平型探针，通过数显表(MitutoyoCorporation制造、ID-S112X)来进行。
将结果示于下述表中。
[粘贴层的厚度t的测量]
在所设定的中心测量线x1及测量线x2～x5切割所制作的压电元件，用SEM观察了所确定的最厚部的截面。从SEM图像中，测量了各截面中的最厚部的各粘贴层的厚度。
将所有的最厚部的粘贴层的厚度进行平均而设为压电元件中的最厚部中的粘贴层的厚度t。在本例中，粘贴层为4层、测量线为5条，因此粘贴层的厚度t是20处的粘贴层的厚度的平均值。
将结果示于下述表中。
另外，在进行了后述的评价之后测量了粘贴层的厚度t。
[评价]
＜断裂部的检测＞
在温度为23℃、相对湿度为40％的环境下，使用按压版对所制作的压电元件的平面形状的整个面施加了10分钟1.5Mpa的压力。
然后，通过光学显微镜来观察压电元件中的压电膜的折返部，检测是否存在压电体层及电极层中的断裂部。
将未确认到断裂部的情况评价为A、
将确认有破损部分的情况评价为B。
＜ESR的测量＞
在进行了上述按压之后，关于压电元件，使用Agilent Technologies,Inc.制造的阻抗分析仪4294A，测量了测量频率10kHz下的ESR(等价串联电阻)。
将结果示于下述表中。
[表1]
最短距离L是指,压电元件的最厚部与棱线的最短距离
粘贴层的厚度t是指,压电元件的最厚部的粘贴层的厚度
如表中示出那样，在通过折返压电膜而层叠并由粘贴层粘贴相邻的压电膜的压电元件中，关于棱线(折返部的端部)与压电元件的最厚部的最短距离L为最厚部中的粘贴层的厚度t的50倍以上(L≥50*t)的本发明的压电元件，即使在对平面形状的整个面施加压力，在折返部也不产生压电体层及电极层的断裂。因此，本发明的压电元件即使为了构成压电扬声器而按压/粘贴于振动板时，在折返部的压电体层及电极层也不发生断裂，能够输出目标音压的声音。
另外，最厚部的厚度T1相对于折返部的厚度T2在优选的范围内的115％以上实施例1与不满足该条件的实施例2相比，按压后的ESR低。因此，实施例1的压电元件在为了构成压电扬声器而按压/粘贴于振动板之后，能够更稳定且有效地驱动。
相对于此，最短距离L未达粘贴层的厚度t的50倍的比较例1的压电元件在平面形状的整个面被施加压力时，认为折返部的压电膜受到较强的表面压力而在折返部发生压电体层及电极层的断裂。因此，该压电元件为了构成压电扬声器而按压/粘贴于振动板时，在折返部的压电体层及电极层发生断裂，有可能无法输出目标音压的声音。另外，与本发明产品相比，比较例1的压电元件的按压后的ESR高。因此，比较例1的压电元件在为了构成压电扬声器而按压/粘贴于振动板之后，存在驱动不稳定，另外，效率也变差的可能性。
通过以上结果，本发明的效果明显。
产业上的可利用性
作为压电扬声器等，能够优选地利用于各种用途中。
符号说明
10-压电元件，12-压电薄膜，20、68-粘贴层，26-压电体层，28-第1电极层，30-第2电极层，32-第1保护层，34-第2保护层，38-高分子基质，40-压电体粒子，42a、42b-片状物，46-层叠体,50-辊，60-压电扬声器，62-振动板，72-第1引出配线，74-第2引出配线，M-最厚部分。

Claims (8)

1.一种压电元件，其是通过对具有挠性的压电膜进行折返而将所述压电膜层叠为多层的压电元件，其特征在于，
所述压电元件具有对被层叠而相邻的所述压电膜进行粘贴的粘贴层，
在将所述压电元件的最厚部处的所述粘贴层的厚度设为t、将所述压电膜的折返部的端部与所述压电元件的最厚部之间的最短距离设为L时，满足L≥50*t。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其中，
所述压电元件从所述压电膜的层叠方向观察时为矩形，
所述矩形的长边与所述压电膜的折返线一致。
3.根据权利要求1所述的压电元件，其中，
所述最厚部的厚度为所述压电膜的折返部的厚度的115％以上。
4.根据权利要求1所述的压电元件，其中，
所述压电膜具有压电体层、设置于所述压电体层的两面的电极层及设置成覆盖所述电极层的保护层。
5.根据权利要求4所述的压电元件，其中，
所述压电体层是在高分子材料中具有压电体粒子的高分子复合压电体。
6.根据权利要求5所述的压电元件，其中，
所述高分子材料具有氰乙基。
7.根据权利要求6所述的压电元件，其中，
所述高分子材料是氰乙基化聚乙烯醇。
8.一种压电扬声器，其通过将权利要求1至7中任一项所述的压电元件粘贴于振动板而成。
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