JP6300458B2 - Multilayer piezoelectric element - Google Patents

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本発明は、積層圧電素子に関する。   The present invention relates to a laminated piezoelectric element.

圧電材料としては、従来、セラミックス材料であるPZT(PbZrO−PbTiO系固溶体)が多く用いられてきたが、PZTは、鉛を含有することから、環境負荷が低く、また柔軟性に富む高分子圧電材料(圧電フィルム)が用いられるようになってきている。
現在知られている高分子圧電材料は、主に以下の2種類に大別される。すなわち、ナイロン11、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ尿素などに代表されるポーリング型高分子と、ポリフッ化ビニリデン(β型)(PVDF)と、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体(P(VDF−TrFE))(75/25)などに代表される強誘電性高分子との2種類である。
Conventionally, PZT (PbZrO 3 —PbTiO 3 solid solution), which is a ceramic material, has been used as a piezoelectric material. However, since PZT contains lead, it has a low environmental burden and is highly flexible. Molecular piezoelectric materials (piezoelectric films) have been used.
Currently known polymer piezoelectric materials are mainly classified into the following two types. That is, Pauling type polymer represented by nylon 11, polyvinyl fluoride, polyvinyl chloride, polyurea, etc., polyvinylidene fluoride (β type) (PVDF), and vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer (P (VDF-TrFE)) and two types of ferroelectric polymers represented by (75/25).

近年、上記の高分子圧電材料以外に、ポリペプチドやポリ乳酸等の光学活性を有する高分子を用いることが着目されている。ポリ乳酸系高分子は、機械的な延伸操作のみで圧電性が発現することが知られている。
光学活性を有する高分子の中でも、ポリ乳酸のような高分子結晶の圧電性は、螺旋軸方向に存在するC=O結合の永久双極子に起因する。特にポリ乳酸は、主鎖に対する側鎖の体積分率が小さく、体積あたりの永久双極子の割合が大きく、ヘリカルキラリティをもつ高分子の中でも理想的な高分子といえる。
延伸処理のみで圧電性を発現するポリ乳酸は、ポーリング処理が不要で、圧電率は数年にわたり減少しないことが知られている。
In recent years, attention has been paid to the use of polymers having optical activity, such as polypeptides and polylactic acid, in addition to the above-described polymeric piezoelectric materials. It is known that polylactic acid polymers exhibit piezoelectricity only by mechanical stretching operation.
Among the polymers having optical activity, the piezoelectricity of a polymer crystal such as polylactic acid is attributed to a C = O bond permanent dipole that exists in the direction of the helical axis. In particular, polylactic acid has a small volume fraction of side chains with respect to the main chain and a large ratio of permanent dipoles per volume, and can be said to be an ideal polymer among the polymers having helical chirality.
It is known that polylactic acid that exhibits piezoelectricity only by stretching treatment does not require poling treatment and the piezoelectricity does not decrease over several years.

また、ポリ乳酸系高分子を用いた複数の圧電フィルムを積層させた積層圧電素子も知られている(例えば、特許文献1参照)。
さらに、かかる積層圧電素子として、ポリ乳酸を主成分とし所定の延伸軸を有する複数の圧電フィルムと、各圧電フィルムの両主面上に設けられた電極と、を備え、複数の圧電フィルムのうち、少なくとも1つの圧電フィルムは、他の圧電フィルムと延伸軸の方向が異なっている積層圧電素子が知られている(例えば、特許文献2参照)。
A laminated piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric films using a polylactic acid polymer is laminated is also known (for example, see Patent Document 1).
Furthermore, the laminated piezoelectric element includes a plurality of piezoelectric films mainly composed of polylactic acid and having a predetermined stretching axis, and electrodes provided on both main surfaces of each piezoelectric film, and the plurality of piezoelectric films As at least one piezoelectric film, a laminated piezoelectric element having a different stretching axis direction from other piezoelectric films is known (for example, see Patent Document 2).

国際公開第2013/054918号パンフレットInternational Publication No. 2013/054918 Pamphlet 国際公開第2009/139237号パンフレットInternational Publication No. 2009/139237 Pamphlet

しかしながら、本発明者らによる検討により、上記特許文献1及び2に記載の積層圧電素子では、スピーカー等の音響機器に用いた場合に、音圧の周波数依存性が大きい場合があることが初めて判明した。
従って、本発明の課題は、音圧の周波数依存性を抑制できる積層圧電素子、及び、音圧の周波数依存性が抑制された音響機器を提供することである。
However, investigations by the present inventors have revealed for the first time that the multilayer piezoelectric element described in Patent Documents 1 and 2 may have a large frequency dependency of sound pressure when used in an acoustic device such as a speaker. did.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric element capable of suppressing the frequency dependence of sound pressure, and an acoustic device in which the frequency dependence of sound pressure is suppressed.

課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> 分子配向を有する圧電フィルムを複数備え、前記複数の圧電フィルムの分子配向が略平行であるとともに、湾曲部を有する、積層圧電素子。
<2> 前記湾曲部を曲率が最大となる方向に切断したときの断面において、下記比率Cが、19/20〜6/7である、<1>に記載の積層圧電素子。
比率C = 湾曲部の一端から他端までの直線距離/湾曲部の湾曲に沿った長さ
<3> 前記圧電フィルムの厚さが、20μm〜80μmである、<1>又は<2>に記載の積層圧電素子。
<4> 前記圧電フィルムが少なくとも電極層を介して積層されている積層体と、前記積層体の両面に設けられた電極層と、を備える、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<5> 前記圧電フィルムの両面に電極層を備えた圧電ユニットが、絶縁層を介して積層されている、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<6> 前記圧電フィルムの一方の面に第1電極層を他方の面に第2電極層をそれぞれ備えた圧電ユニットを複数備え、前記複数の圧電ユニットは、互いの第1電極層と第2電極層とが対向する配置で絶縁層を介して積層されており、複数の第1電極層に同電位が付与され、かつ、複数の第2電極層に別の同電位が付与されることにより、複数の圧電フィルムに同電圧が印加される、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<7> 前記複数の圧電フィルムが、L体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有するか、又は、D体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有する、<1>〜<6>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<8> 前記圧電フィルムは、可視光線に対する内部ヘイズが50%以下であり、且つ、25℃において変位法で測定した圧電定数d14が1pm/V以上である、<1>〜<7>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<9> 前記圧電フィルムは、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が25〜700である、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の積層圧電素子。
<10> 前記ヘリカルキラル高分子が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有するポリ乳酸系高分子である、<7>又は<9>に記載の積層圧電素子。
Specific means for solving the problems are as follows.
<1> A multilayer piezoelectric element comprising a plurality of piezoelectric films having molecular orientation, wherein the plurality of piezoelectric films have substantially parallel molecular orientation and have a curved portion.
<2> The laminated piezoelectric element according to <1>, wherein the following ratio C is 19/20 to 6/7 in a cross section when the curved portion is cut in a direction in which the curvature is maximized.
Ratio C = Linear distance from one end to the other end of the bending portion / length along the bending portion of the bending portion <3> The thickness of the piezoelectric film is 20 μm to 80 μm, or <1> or <2> Laminated piezoelectric element.
<4> In any one of <1> to <3>, comprising: a laminate in which the piezoelectric film is laminated at least via an electrode layer; and electrode layers provided on both surfaces of the laminate. The laminated piezoelectric element described.
<5> The laminated piezoelectric element according to any one of <1> to <3>, wherein a piezoelectric unit including electrode layers on both surfaces of the piezoelectric film is laminated via an insulating layer.
<6> A plurality of piezoelectric units each including a first electrode layer on one surface of the piezoelectric film and a second electrode layer on the other surface are provided, and the plurality of piezoelectric units includes a first electrode layer and a second electrode unit. The electrode layers are stacked via an insulating layer so as to face each other, and the same potential is applied to the plurality of first electrode layers, and another same potential is applied to the plurality of second electrode layers. The laminated piezoelectric element according to any one of <1> to <3>, wherein the same voltage is applied to the plurality of piezoelectric films.
<7> The plurality of piezoelectric films contain a helical chiral polymer having an optical activity in which the amount of L-form is 95% by mass or more, or the optical activity in which the amount of D-form is 95% by mass or more. The laminated piezoelectric element according to any one of <1> to <6>, comprising a helical chiral polymer having the above.
<8> The piezoelectric film is 50% or less internal haze to visible light, and the piezoelectric constant d 14 measured by a displacement method at 25 ° C. is 1 Pm/V least, <1> to the <7> The laminated piezoelectric element according to any one of the above.
<9> The piezoelectric film includes a helical chiral polymer having an optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, a crystallinity obtained by a DSC method of 20% to 80%, and a microscopic Any one of <1> to <8>, wherein the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity when the reference thickness measured by a wave transmission type molecular orientation meter is 50 μm is 25 to 700 The laminated piezoelectric element according to the item.
<10> The laminated piezoelectric element according to <7> or <9>, wherein the helical chiral polymer is a polylactic acid polymer having a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1).

<11> <1>〜<10>のいずれか1項に記載の積層圧電素子を備える、音響機器。 <11> An acoustic device comprising the laminated piezoelectric element according to any one of <1> to <10>.

本発明によれば、音圧の周波数依存性を抑制できる積層圧電素子、及び、音圧の周波数依存性が抑制された音響機器が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated piezoelectric element which can suppress the frequency dependence of sound pressure, and the audio equipment by which the frequency dependence of sound pressure was suppressed are provided.

本発明の一例に係る積層圧電素子を示す概略斜視図である。1 is a schematic perspective view showing a laminated piezoelectric element according to an example of the present invention. 本発明の別の一例に係る積層圧電素子を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the laminated piezoelectric element which concerns on another example of this invention. 図1AのA−A線断面図である。It is AA sectional view taken on the line of FIG. 1A. 本発明の一実施形態に係る積層圧電素子の湾曲部を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the curved part of the laminated piezoelectric element which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例において、積層圧電素子を変形させる前の状態を示す概略斜視図である。In an Example, it is a schematic perspective view which shows the state before changing a laminated piezoelectric element. 実施例において、積層圧電素子を変形させた後の状態を示す概略斜視図である。In an Example, it is a schematic perspective view which shows the state after deform | transforming a laminated piezoelectric element. 実施例における、比率Cと最大音圧(dB)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio C and the maximum sound pressure (dB) in an Example.

≪積層圧電素子≫
本発明の積層圧電素子は、分子配向を有する圧電フィルム(以下、単に「圧電フィルム」ともいう)を複数備え、前記複数の圧電フィルムの分子配向が略平行であるとともに、湾曲部を有する。
≪Multilayer piezoelectric element≫
The multilayer piezoelectric element of the present invention includes a plurality of piezoelectric films having molecular orientation (hereinafter also simply referred to as “piezoelectric films”), the molecular orientations of the plurality of piezoelectric films are substantially parallel, and have a curved portion.

本発明者らは、圧電フィルムを複数備えた積層圧電素子の構成について検討した結果、複数の圧電フィルムをこれらの分子配向が略平行となるように配置させ、かつ、積層圧電素子を湾曲部を有する形状とすることにより、音圧の周波数依存性が抑制されることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明の積層圧電素子によれば、(例えば音響機器に用いたときに)音圧の周波数依存性を抑制できる。
また、本発明の積層圧電素子によれば、高い音圧を得ることができる。
As a result of studying the configuration of a laminated piezoelectric element including a plurality of piezoelectric films, the present inventors have arranged a plurality of piezoelectric films so that their molecular orientations are substantially parallel, and the laminated piezoelectric element has a curved portion. It has been found that the frequency dependence of the sound pressure is suppressed by adopting the shape, and the present invention has been completed.
That is, according to the multilayer piezoelectric element of the present invention, the frequency dependence of the sound pressure can be suppressed (for example, when used in an acoustic device).
Moreover, according to the laminated piezoelectric element of the present invention, a high sound pressure can be obtained.

詳細には、本発明の積層圧電素子は、分子配向を有する圧電フィルムを複数備えることで、分子配向を有する単層の圧電フィルムと比較して、高い音圧を得ることができる。
また、本発明の積層圧電素子は、湾曲部を有することにより、湾曲部を有しない場合と比較して、高い音圧を得ることができる。
ここで、(積層圧電素子が)「湾曲部を有する」とは、積層圧電素子の主面の少なくとも一部が湾曲している(即ち、積層圧電素子の主面の少なくとも一部が湾曲面となっている)ことを指す。
また、「主面」とは、(端面とは異なり)、面積が最も広い面を指す。
Specifically, the multilayer piezoelectric element of the present invention includes a plurality of piezoelectric films having molecular orientation, and thus can obtain a higher sound pressure than a single-layer piezoelectric film having molecular orientation.
In addition, the multilayer piezoelectric element of the present invention can obtain a higher sound pressure by having a curved portion than in the case without the curved portion.
Here, “the multilayer piezoelectric element has a curved portion” means that at least a part of the main surface of the multilayer piezoelectric element is curved (that is, at least a part of the main surface of the multilayer piezoelectric element is a curved surface). Is).
The “main surface” refers to the surface having the largest area (unlike the end surface).

更に、本発明の積層圧電素子は、複数の圧電フィルムの分子配向を略平行としたことにより、少なくとも1つの圧電フィルムの分子配向を他の圧電フィルムの分子配向と直交させた場合(例えば、国際公開第2009/139237号パンフレットに記載された積層圧電素子)と比較して、音圧の周波数依存性を抑制できる。
この理由は明らかではないが、以下のように推測される。
即ち、少なくとも1つの圧電フィルムの分子配向を他の圧電フィルムの分子配向と直交させた場合には、周波数によっては、複数の圧電フィルムの変位が互いに干渉することにより音圧が低下することがあると考えられる。これに対し、本発明の積層圧電素子は、複数の圧電フィルムの分子配向を略平行とすることにより、幅広い周波数領域に渡り、上記の変位の干渉(音圧の低下)を抑制でき、これにより、音圧の周波数依存性が抑制されると考えられる。
Furthermore, in the laminated piezoelectric element of the present invention, the molecular orientation of at least one piezoelectric film is made orthogonal to the molecular orientation of other piezoelectric films by making the molecular orientation of a plurality of piezoelectric films substantially parallel (for example, international The frequency dependence of the sound pressure can be suppressed as compared with the laminated piezoelectric element described in the publication No. 2009/139237 pamphlet.
The reason for this is not clear, but is presumed as follows.
That is, when the molecular orientation of at least one piezoelectric film is orthogonal to the molecular orientation of other piezoelectric films, the sound pressure may decrease depending on the frequency due to the displacement of a plurality of piezoelectric films interfering with each other. it is conceivable that. On the other hand, the laminated piezoelectric element of the present invention can suppress the above-described displacement interference (decrease in sound pressure) over a wide frequency range by making the molecular orientations of the plurality of piezoelectric films substantially parallel. It is considered that the frequency dependence of sound pressure is suppressed.

また、本発明において、「略平行」とは、2つの直線のなす角度を0°以上90°以下の範囲で表したときに、この角度が0°以上30°未満(好ましくは0°以上22.5°以下、より好ましくは0°以上10°以下、更に好ましくは0°以上5°以下、特に好ましくは0°以上3°以下)であることを指す。   In the present invention, “substantially parallel” means that when an angle formed by two straight lines is expressed in a range of 0 ° to 90 °, this angle is 0 ° to less than 30 ° (preferably 0 ° to 22 °. 0.5 ° or less, more preferably 0 ° or more and 10 ° or less, still more preferably 0 ° or more and 5 ° or less, and particularly preferably 0 ° or more and 3 ° or less.

また、本発明において、「複数の圧電フィルムの分子配向が略平行である」とは、任意に選んだ1つの圧電フィルムの分子配向と、残りの圧電フィルムの分子配向と、のなす角度の最大値が、0°以上30°未満であることを指す。
この角度の最大値は、より高い音圧を得る観点から、好ましくは0°以上22.5°以下であり、より好ましくは0°以上10°以下であり、更に好ましくは0°以上5°以下であり、更に好ましくは0°以上3°以下であり、理想的には0°である。
In the present invention, “the molecular orientation of the plurality of piezoelectric films is substantially parallel” means that the maximum angle between the molecular orientation of one arbitrarily selected piezoelectric film and the molecular orientation of the remaining piezoelectric films is the maximum. The value is 0 ° or more and less than 30 °.
The maximum value of this angle is preferably 0 ° or more and 22.5 ° or less, more preferably 0 ° or more and 10 ° or less, and further preferably 0 ° or more and 5 ° or less from the viewpoint of obtaining a higher sound pressure. More preferably, it is 0 ° or more and 3 ° or less, and ideally 0 °.

また、本発明の積層圧電素子は、複数の圧電フィルム間での分子配向を略平行としているので、少なくとも1つの圧電フィルムの分子配向を他の圧電フィルムの分子配向と直交させる場合と比較して、積層圧電素子を作製する際に、各圧電フィルム間での分子配向同士の角度の調整をより容易に行えるという利点も有する。   In addition, since the multilayer piezoelectric element of the present invention has the molecular orientation between the plurality of piezoelectric films substantially parallel, compared to the case where the molecular orientation of at least one piezoelectric film is orthogonal to the molecular orientation of other piezoelectric films. When the laminated piezoelectric element is manufactured, there is an advantage that the angle between the molecular orientations between the piezoelectric films can be easily adjusted.

また、本発明において、分子配向は、分子配向度MOR(Molecular Orientation Ratio)を測定することにより求められる。
分子配向度MORの測定方法の詳細は後述する。
Moreover, in this invention, molecular orientation is calculated | required by measuring molecular orientation degree MOR (Molecular Orientation Ratio).
Details of the method for measuring the degree of molecular orientation MOR will be described later.

また、分子配向を有する圧電フィルムは、例えば、押し出し成形などにより高分子(例えば、後述の光学活性を有するヘリカルキラル高分子。以下同じ。)を含むフィルムを得、次いで、このフィルムを延伸処理して高分子を配向させることによって作製される。
このようにして作製された圧電フィルムでは、通常、分子配向と延伸方向とが略平行となる。
In addition, a piezoelectric film having molecular orientation is obtained by, for example, extrusion-molding or the like to obtain a film containing a polymer (for example, a helical chiral polymer having optical activity described later, the same shall apply hereinafter), and then stretching the film. And orienting the polymer.
In the piezoelectric film thus produced, the molecular orientation and the stretching direction are usually substantially parallel.

また、本発明において、「音圧」は、周波数1500Hz〜9500Hzの範囲での音圧(dB)を指す。
また、本発明において、「音圧の周波数依存性を抑制できる。」とは、周波数1500Hz〜9500Hzの範囲での最大音圧と最小音圧との差を小さくできることを指す。
また、本発明の積層圧電素子は、周波数1500Hz〜9500Hzの範囲での最大音圧が80dB以上であることが好ましい。
In the present invention, “sound pressure” refers to sound pressure (dB) in the frequency range of 1500 Hz to 9500 Hz.
In the present invention, “frequency dependency of sound pressure can be suppressed” means that the difference between the maximum sound pressure and the minimum sound pressure in the frequency range of 1500 Hz to 9500 Hz can be reduced.
In the multilayer piezoelectric element of the present invention, the maximum sound pressure in the frequency range of 1500 Hz to 9500 Hz is preferably 80 dB or more.

本発明の積層圧電素子に備えられる各圧電フィルムの厚さ(圧電フィルム1枚の厚さ)には特に制限はないが、20μm〜80μmであることが好ましく、30μm〜70μmであることがより好ましい。
厚さが20μm以上であると、機械的強度により優れる。
厚さが80μm以下であると、印加電圧に対する圧電フィルムの変位量をより増大させることができる。
Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness (thickness of one piezoelectric film) of each piezoelectric film with which the laminated piezoelectric element of this invention is equipped, It is preferable that they are 20 micrometers-80 micrometers, and it is more preferable that they are 30 micrometers-70 micrometers. .
When the thickness is 20 μm or more, the mechanical strength is more excellent.
When the thickness is 80 μm or less, the amount of displacement of the piezoelectric film relative to the applied voltage can be further increased.

また、本発明の積層圧電素子の総厚には特に制限はないが、より高い音圧を得る観点から、600μm以下が好ましく、500μm以下がより好ましく、400μm以下が更に好ましく、300μm以下が特に好ましい。
本発明の積層圧電素子の総厚の下限は、個々の圧電フィルムの厚さに合わせて適宜設定できるが、例えば、総厚は45μm以上が好ましく、50μm以上がより好ましい。
The total thickness of the multilayer piezoelectric element of the present invention is not particularly limited, but is preferably 600 μm or less, more preferably 500 μm or less, still more preferably 400 μm or less, and particularly preferably 300 μm or less from the viewpoint of obtaining a higher sound pressure. .
The lower limit of the total thickness of the laminated piezoelectric element of the present invention can be appropriately set according to the thickness of each piezoelectric film. For example, the total thickness is preferably 45 μm or more, more preferably 50 μm or more.

また、本発明の積層圧電素子は、その一部が湾曲部であればよい。即ち、湾曲部のみから構成されていてもよいし、湾曲部と平面部とから構成されていてもよい。
図1Aは、本発明の積層圧電素子の一例である、積層圧電素子10を示す概略斜視図である。
図1Aに示すように、積層圧電素子10は、その全体が湾曲している。即ち、積層圧電素子10は、湾曲部のみで構成されている。
図1Bは、本発明の積層圧電素子の別の一例である、積層圧電素子20を示す概略斜視図である。
図1Bに示すように、積層圧電素子20は、中央部である湾曲部22と、一端部である平面部24と、他端部である平面部26と、から構成されている。
In addition, the multilayer piezoelectric element of the present invention only needs to have a curved portion. That is, it may be composed only of a curved portion, or may be composed of a curved portion and a flat portion.
FIG. 1A is a schematic perspective view showing a laminated piezoelectric element 10 which is an example of the laminated piezoelectric element of the present invention.
As shown in FIG. 1A, the laminated piezoelectric element 10 is entirely curved. That is, the laminated piezoelectric element 10 is composed of only a curved portion.
FIG. 1B is a schematic perspective view showing a laminated piezoelectric element 20 which is another example of the laminated piezoelectric element of the present invention.
As shown in FIG. 1B, the laminated piezoelectric element 20 includes a curved portion 22 that is a central portion, a flat portion 24 that is one end, and a flat portion 26 that is the other end.

図2は、図1AのA−A線断面図であり、より詳細には、湾曲部のみからなる積層圧電素子10を曲率が最大となる方向に切断したときの概略断面図である。
この図2では、湾曲部の一端から他端までの直線距離aと、湾曲部の湾曲に沿った長さbと、が定義される。
なお、図1A、図1B、図2、図4A、及び図4Bでは、積層圧電素子の積層構造の図示を省略している。
2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1A, and more specifically, a schematic cross-sectional view when the laminated piezoelectric element 10 including only a curved portion is cut in a direction in which the curvature is maximized.
In FIG. 2, a linear distance a from one end to the other end of the bending portion and a length b along the bending of the bending portion are defined.
In FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 2, FIG. 4A, and FIG. 4B, illustration of the laminated structure of the laminated piezoelectric element is omitted.

本発明において、湾曲部の形状には特に制限はないが、より高い音圧を得る観点から、湾曲部を曲率が最大となる方向に切断したときの断面(例えば図2)において、下記比率Cが、19/20〜6/7であることが好ましく、9/10〜6/7であることがより好ましい。
比率C = 湾曲部の一端から他端までの直線距離(例えば図2中の直線距離a)/湾曲部の湾曲に沿った長さ(例えば図2中の長さb)
In the present invention, the shape of the curved portion is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining a higher sound pressure, the following ratio C is obtained in a cross section when the curved portion is cut in the direction in which the curvature is maximized (for example, FIG. 2). However, it is preferable that it is 19 / 20-6 / 7, and it is more preferable that it is 9 / 10-6 / 7.
Ratio C = Linear distance from one end to the other end of the bending portion (for example, a linear distance a in FIG. 2) / Length along the bending portion of the bending portion (for example, length b in FIG. 2)

ここで、「湾曲部を曲率が最大となる方向に切断したときの断面」とは、湾曲部の断面として想定し得る数多くの断面のうち、この湾曲部の頂点における曲率が最大となって表れる断面を指す。   Here, “the cross section when the curved portion is cut in the direction in which the curvature is maximized” means that the curvature at the apex of the curved portion is maximized among many cross sections that can be assumed as the cross section of the curved portion. Refers to a cross section.

また、本発明では、上述の「湾曲部の湾曲に沿った長さ」の方向を、単に「湾曲に沿った方向」ということがある。
図1A、図1B、図4A、及び図4Bでは、湾曲に沿った方向と積層圧電素子の短辺とが、平行となっているが、本発明において、湾曲に沿った方向と積層圧電素子の一辺との角度には特に制限はない。例えば、湾曲に沿った方向と積層圧電素子の短辺とが、直交していてもよいし、直交及び平行以外の角度であってもよい。また、積層圧電素子は正方形であってもよいし、長方形及び正方形以外の形状であってもよい。
In the present invention, the above-mentioned direction of “length along the bending portion of the bending portion” may be simply referred to as “direction along the bending”.
In FIG. 1A, FIG. 1B, FIG. 4A, and FIG. 4B, the direction along the curve and the short side of the multilayer piezoelectric element are parallel. There is no restriction | limiting in particular in the angle with one side. For example, the direction along the curve and the short side of the multilayer piezoelectric element may be orthogonal, or may be at an angle other than orthogonal and parallel. In addition, the laminated piezoelectric element may be square, or may have a shape other than a rectangle and a square.

上述の湾曲部の湾曲に沿った長さ(例えば図2中の長さb)には特に制限はないが、60mm〜500mmが好ましく、60mm〜200mmがより好ましく、60mm〜100mmが特に好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the length (for example, length b in FIG. 2) along the curve of the above-mentioned curved part, 60 mm-500 mm are preferable, 60 mm-200 mm are more preferable, 60 mm-100 mm are especially preferable.

なお、上記積層圧電素子10が、湾曲していない積層圧電素子を湾曲させる(カールさせる)ことにより作製された素子である場合、積層圧電素子10の湾曲に沿った長さは、湾曲させる前の積層圧電素子の長さに等しい。   When the multilayer piezoelectric element 10 is an element produced by curving (curling) a multilayer piezoelectric element that is not curved, the length along the curvature of the multilayer piezoelectric element 10 is the length before the curve. Equal to the length of the laminated piezoelectric element.

また、本発明の積層圧電素子では、湾曲部において、圧電フィルムの分子配向が湾曲形状に追従していることが好ましい。これにより、圧電フィルムの分子配向が湾曲形状に追従していない場合と比較して、より高い音圧が得られる。
例えば、湾曲部の中の一点に着目したとき、この一点において、分子配向の方向と湾曲に沿った方向とのなす角度θ(ここで、角度θは、0°以上90°以下の範囲で定義される角度とする)が、90°未満であることが好ましい。これにより、角度θが90°である場合と比較して、より高い音圧が得られる。
上記角度θは、0°以上80°以下が好ましく、0°以上70°以下がより好ましく、0°以上60°以下が更に好ましく、0°以上50°以下が特に好ましい。
In the laminated piezoelectric element of the present invention, it is preferable that the molecular orientation of the piezoelectric film follows the curved shape in the curved portion. Thereby, a higher sound pressure can be obtained as compared with the case where the molecular orientation of the piezoelectric film does not follow the curved shape.
For example, when focusing on one point in the curved portion, an angle θ between the direction of molecular orientation and the direction along the curve at this point (where the angle θ is defined in the range of 0 ° to 90 °). Is preferably less than 90 °. Thereby, compared with the case where angle (theta) is 90 degrees, a higher sound pressure is obtained.
The angle θ is preferably 0 ° to 80 °, more preferably 0 ° to 70 °, still more preferably 0 ° to 60 °, and particularly preferably 0 ° to 50 °.

また、本発明の積層圧電素子では、前記圧電フィルムが少なくとも電極層を介して積層されている積層体と、前記積層体の両面に設けられた電極層と、を備えることが好ましい。
これにより、圧電フィルム毎に電圧を印加できるので、電圧印加の効率に優れる。従って、高い音圧を効率よく得ることができる。
例えば、この積層圧電素子の総厚と同じ厚さの単層の圧電フィルム全体に電圧を印加する場合と比較すると、同じ電界強さを得るための印加電圧を小さくすることができる。従って、同じ印加電圧の下では、単層の圧電フィルムと比較して、より高い音圧を得ることができる。
なお、上記「両面」とは、両方の主面を意味する(以下、同様である)。
In the laminated piezoelectric element of the present invention, it is preferable to include a laminate in which the piezoelectric film is laminated through at least an electrode layer, and electrode layers provided on both surfaces of the laminate.
Thereby, since voltage can be applied for every piezoelectric film, it is excellent in the efficiency of voltage application. Therefore, high sound pressure can be obtained efficiently.
For example, the applied voltage for obtaining the same electric field strength can be reduced as compared with the case where a voltage is applied to the entire single-layer piezoelectric film having the same thickness as the total thickness of the laminated piezoelectric element. Therefore, under the same applied voltage, a higher sound pressure can be obtained as compared with a single-layer piezoelectric film.
The “both sides” means both main surfaces (the same applies hereinafter).

また、本発明の積層圧電素子では、前記圧電フィルムの両面に電極層を備えた圧電ユニットが、絶縁層を介して積層されていることが好ましい。
これにより、絶縁層を挟む2つの電極層に異なる電位を付与できるようになる。
従って、各圧電フィルムに対して同じ向きの電界を生じさせることができるので(後述の実施形態及び図3参照)、音圧の周波数依存性をより効果的に抑制できる。更に、この態様では、圧電フィルム毎に電圧を印加できるので、前述のとおり高い音圧を効率良く得ることができる。
この態様において、より好ましくは、前記圧電フィルムの一方の面に第1電極層を他方の面に第2電極層をそれぞれ備えた圧電ユニットを複数備え、前記複数の圧電ユニットは、互いの第1電極層と第2電極層とが対向する配置で絶縁層を介して積層されており、複数の第1電極層に同電位が付与され、かつ、複数の第2電極層に別の同電位が付与されることにより、複数の圧電フィルムに同電圧が印加される態様である(後述の実施形態及び図3参照)。
In the laminated piezoelectric element of the present invention, it is preferable that piezoelectric units each having electrode layers on both sides of the piezoelectric film are laminated via an insulating layer.
Thereby, different potentials can be applied to the two electrode layers sandwiching the insulating layer.
Therefore, since the electric field of the same direction can be produced with respect to each piezoelectric film (refer embodiment mentioned later and FIG. 3), the frequency dependence of sound pressure can be suppressed more effectively. Furthermore, in this aspect, since a voltage can be applied to each piezoelectric film, a high sound pressure can be obtained efficiently as described above.
In this aspect, more preferably, a plurality of piezoelectric units each including a first electrode layer on one surface of the piezoelectric film and a second electrode layer on the other surface are provided, and the plurality of piezoelectric units are first to each other. The electrode layer and the second electrode layer are stacked with an insulating layer interposed therebetween, the same potential is applied to the plurality of first electrode layers, and another same potential is applied to the plurality of second electrode layers. This is a mode in which the same voltage is applied to a plurality of piezoelectric films by being applied (see the embodiment described later and FIG. 3).

ここで、「電位が付与される」との概念には、プラス電位又はマイナス電位が付与されることだけでなく、グラウンド電位(0V)が付与されることも包含される。
要するに、各電極層には、各圧電ユニットの電極層間にそれぞれ電圧が印加されるように、電位が付与されればよい。
Here, the concept of “applied potential” includes not only applying a positive potential or a negative potential but also applying a ground potential (0 V).
In short, a potential may be applied to each electrode layer so that a voltage is applied between the electrode layers of each piezoelectric unit.

また、本発明の積層圧電素子では、前記複数の圧電フィルムのいずれもが、L体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有するか、又は、D体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有することが好ましい。
即ち、複数の圧電フィルムが、同じキラリティを有することが好ましい。
これにより、キラリティが異なる2種の圧電フィルムを交互に積層させる場合(詳細には、L体の圧電フィルム、R体の圧電フィルム、L体の圧電フィルム、R体の圧電フィルム・・・の順に積層させる場合)と比較して、同じ圧電フィルムを複数用いて積層圧電素子を作製できるため、圧電フィルム間での変位の干渉がより抑制され、ひいては音圧の周波数依存性がより抑制される。
また、言うまでもないが、圧電フィルムの種類が少なくて済むため、積層圧電素子の製造もより容易となる。
In the multilayered piezoelectric element of the present invention, each of the plurality of piezoelectric films contains an optically active helical chiral polymer having an L-form amount of 95% by mass or more, or an D-form quantity. It is preferable to contain a helical chiral polymer having an optical activity of 95% by mass or more.
That is, it is preferable that a plurality of piezoelectric films have the same chirality.
Thus, when two types of piezoelectric films having different chiralities are alternately laminated (specifically, in order of L piezoelectric film, R piezoelectric film, L piezoelectric film, R piezoelectric film, etc.) Compared with the case of stacking), a laminated piezoelectric element can be manufactured by using a plurality of the same piezoelectric films, so that the displacement interference between the piezoelectric films is further suppressed, and the frequency dependence of the sound pressure is further suppressed.
Needless to say, since the number of types of piezoelectric films is small, it is easier to manufacture a laminated piezoelectric element.

<実施形態>
次に、本発明の積層圧電素子の実施形態について、図3を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることはない。
この実施形態は、上述した好ましい態様の一例である。
<Embodiment>
Next, an embodiment of the multilayer piezoelectric element of the present invention will be described with reference to FIG. 3, but the present invention is not limited to the following embodiment.
This embodiment is an example of the preferable aspect mentioned above.

図3は、本発明の積層圧電素子の一実施形態である、積層圧電素子100の湾曲部を示す概略断面図である。この断面は、湾曲に沿って切断した断面である。
図3では、積層圧電素子100に対する電圧の印加方法も示している。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a curved portion of the multilayer piezoelectric element 100, which is an embodiment of the multilayer piezoelectric element of the present invention. This cross section is a cross section cut along a curve.
FIG. 3 also shows a method of applying a voltage to the laminated piezoelectric element 100.

図3に示すように、積層圧電素子100では、圧電ユニット110A、圧電ユニット110B、及び圧電ユニット110Cが、絶縁層112を介して積層されている。
圧電ユニット110Aは、圧電フィルム101Aと、圧電フィルム101Aの一方の主面(凸面)に設けられた第1電極層102Aと、圧電フィルム101Aの他方の主面(凹面)に設けられた第2電極層104Aと、から構成されている。
同様に、圧電ユニット110Bは、圧電フィルム101Bと、圧電フィルム101Bの一方の主面(凸面)に設けられた第1電極層102Bと、圧電フィルム101Bの他方の主面(凹面)に設けられた第2電極層104Bと、から構成されている。
同様に、圧電ユニット110Cは、圧電フィルム101Cと、圧電フィルム101Cの一方の主面(凸面)に設けられた第1電極層102Cと、圧電フィルム101Cの他方の主面(凹面)に設けられた第2電極層104Cと、から構成されている。
そしてこの積層圧電素子100では、第1電極層102A及び第2電極層104Cが、最表層となっている。
As shown in FIG. 3, in the laminated piezoelectric element 100, the piezoelectric unit 110 </ b> A, the piezoelectric unit 110 </ b> B, and the piezoelectric unit 110 </ b> C are laminated via the insulating layer 112.
The piezoelectric unit 110A includes a piezoelectric film 101A, a first electrode layer 102A provided on one main surface (convex surface) of the piezoelectric film 101A, and a second electrode provided on the other main surface (concave surface) of the piezoelectric film 101A. 104A.
Similarly, the piezoelectric unit 110B is provided on the piezoelectric film 101B, the first electrode layer 102B provided on one main surface (convex surface) of the piezoelectric film 101B, and the other main surface (concave surface) of the piezoelectric film 101B. A second electrode layer 104B.
Similarly, the piezoelectric unit 110C is provided on the piezoelectric film 101C, the first electrode layer 102C provided on one main surface (convex surface) of the piezoelectric film 101C, and the other main surface (concave surface) of the piezoelectric film 101C. A second electrode layer 104C.
In this multilayer piezoelectric element 100, the first electrode layer 102A and the second electrode layer 104C are the outermost layers.

各圧電フィルム(圧電フィルム101A、101B、101C)は、いずれも、L体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を主成分とした圧電フィルムである。
但し、各圧電フィルムとしては、R体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を主成分とした圧電フィルムを用いることもできる。要するに、本実施形態における各圧電フィルムは、同じキラリティを有していればよい。
Each of the piezoelectric films (piezoelectric films 101A, 101B, and 101C) is a piezoelectric film mainly composed of a helical chiral polymer having optical activity in which the amount of L-form is 95% by mass or more.
However, as each piezoelectric film, a piezoelectric film mainly composed of a helical chiral polymer having optical activity in which the amount of R-form is 95% by mass or more can be used. In short, each piezoelectric film in the present embodiment only needs to have the same chirality.

次に、積層圧電素子100への電圧印加方法を説明する。
この積層圧電素子100では、第1電極層102A、第1電極層102B、及び第1電極層102Cは、各圧電ユニットにおける各圧電フィルムからみて同一の側(凸面である主面の側)に位置している。そして、これら第1電極層102A、第1電極層102B、及び第1電極層102Cには、同一の電位(例えばプラス電位)が付与される。
一方、第2電極層104A、第2電極層104B、及び第2電極層104Cは、各圧電ユニットにおける各圧電フィルムからみて同一の側(凹面である主面の側)に位置している。そして、これら第2電極層104A、第2電極層104B、及び第2電極層104Cには、各第1電極層に付与された電位とは異なる同一の電位(例えばマイナス電位)が付与される。
即ち、絶縁層112を挟む2つの電極層である、第2電極層104Aと第1電極層102Bとには、異なる電位が付与される(第2電極層104B及び第1電極層102Cについても同様である)。
このようにして、積層圧電素子100には、各圧電フィルムの各々に対し、電圧供給用電源120から供給される電圧と同じ値の電圧が印加される。これにより各圧電フィルムに同じ向きの電界が生じる。
Next, a method for applying a voltage to the laminated piezoelectric element 100 will be described.
In this laminated piezoelectric element 100, the first electrode layer 102A, the first electrode layer 102B, and the first electrode layer 102C are positioned on the same side (the main surface side that is a convex surface) when viewed from each piezoelectric film in each piezoelectric unit. doing. The same potential (for example, plus potential) is applied to the first electrode layer 102A, the first electrode layer 102B, and the first electrode layer 102C.
On the other hand, the second electrode layer 104A, the second electrode layer 104B, and the second electrode layer 104C are located on the same side (the main surface side that is a concave surface) when viewed from each piezoelectric film in each piezoelectric unit. The second electrode layer 104A, the second electrode layer 104B, and the second electrode layer 104C are applied with the same potential (for example, minus potential) different from the potential applied to each first electrode layer.
That is, different potentials are applied to the second electrode layer 104A and the first electrode layer 102B, which are two electrode layers sandwiching the insulating layer 112 (the same applies to the second electrode layer 104B and the first electrode layer 102C). Is).
In this way, a voltage having the same value as the voltage supplied from the voltage supply power source 120 is applied to each piezoelectric film in the laminated piezoelectric element 100. Thereby, the electric field of the same direction arises in each piezoelectric film.

また、図示しないが、積層圧電素子100では、各圧電フィルムの分子配向が湾曲形状に追従している。   Although not shown, in the laminated piezoelectric element 100, the molecular orientation of each piezoelectric film follows the curved shape.

また、各第1電極層(第1電極層102A、102B、102C)及び各第2電極層(第2電極層104A、104B、104C)の材質には特に制限はないが、例えば、Al、Ag、Au、Cu、Ag−Pd合金、ITO、ZnO、IZO(登録商標)、導電性ポリマー等が用いられる。
各電極層の好ましい例の詳細は後述する。
Further, the material of each first electrode layer (first electrode layers 102A, 102B, 102C) and each second electrode layer (second electrode layers 104A, 104B, 104C) is not particularly limited. For example, Al, Ag , Au, Cu, Ag—Pd alloy, ITO, ZnO, IZO (registered trademark), conductive polymer, and the like are used.
Details of preferred examples of each electrode layer will be described later.

また、絶縁層112として、接着機能を有する絶縁層を用いると、各圧電ユニットを接着しつつ、各圧電ユニット間での絶縁を確保することができる。
なお、積層圧電素子100に含まれる2つの絶縁層112は、同一の層(同一材質、かつ、同一の厚さの層)であってもよいし、異なる層であってもよい。絶縁層の好ましい例の詳細は後述する。
Further, when an insulating layer having an adhesive function is used as the insulating layer 112, it is possible to ensure insulation between the piezoelectric units while bonding the piezoelectric units.
The two insulating layers 112 included in the laminated piezoelectric element 100 may be the same layer (the same material and the same thickness) or different layers. Details of preferred examples of the insulating layer will be described later.

次に、積層圧電素子100の動作について説明する。
積層圧電素子100では、前述のとおり、電圧供給用電源120によって、各圧電フィルムのそれぞれに同一の電圧が印加され、これにより、各圧電フィルム内に同じの向きの電界が生じる。
ここで、各圧電フィルムは、同一のキラリティを有しているため、上記電圧(電界)の印加により、各圧電フィルムが同じ向きに変位する。
これにより、圧電フィルム1枚のみと比較して顕著に高い音圧を得ることができ、かつ、少なくとも1つの圧電フィルムの分子配向を他の圧電フィルムの分子配向と直交させた場合と比較して音圧の周波数依存性を顕著に低減できる。
Next, the operation of the laminated piezoelectric element 100 will be described.
In the laminated piezoelectric element 100, as described above, the same voltage is applied to each of the piezoelectric films by the voltage supply power source 120, thereby generating an electric field in the same direction in each of the piezoelectric films.
Here, since each piezoelectric film has the same chirality, each piezoelectric film is displaced in the same direction by the application of the voltage (electric field).
Thereby, a remarkably high sound pressure can be obtained as compared with only one piezoelectric film, and the molecular orientation of at least one piezoelectric film is made orthogonal to the molecular orientation of other piezoelectric films. The frequency dependence of sound pressure can be significantly reduced.

なお、図3に示す積層圧電素子100では圧電ユニットが3層積層されているが、圧電ユニットの数は3層に限定されることはない。
より高い音圧を得る観点より、圧電ユニットの数は、各圧電ユニット(又は各圧電フィルム)の個々の厚さを考慮した上で、積層圧電素子100の総厚が600μm以下(より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは400μm以下、特に好ましくは300μm以下)となる範囲で調整することが好ましい。
例えば、圧電ユニット(又は圧電フィルム)の厚さが20μmである場合、圧電ユニットの数は、2層〜10層が特に好ましい。また、圧電ユニット(又は圧電フィルム)の厚さが50μmである場合、圧電ユニットの数は、2層〜4層が特に好ましい。
In the laminated piezoelectric element 100 shown in FIG. 3, three piezoelectric units are laminated, but the number of piezoelectric units is not limited to three.
From the viewpoint of obtaining a higher sound pressure, the total number of piezoelectric units 100 is 600 μm or less (more preferably 500 μm), considering the individual thickness of each piezoelectric unit (or each piezoelectric film). In the following, it is more preferable to adjust in a range of 400 μm or less, particularly preferably 300 μm or less.
For example, when the thickness of the piezoelectric unit (or piezoelectric film) is 20 μm, the number of piezoelectric units is particularly preferably 2 to 10 layers. When the thickness of the piezoelectric unit (or piezoelectric film) is 50 μm, the number of piezoelectric units is particularly preferably 2 to 4 layers.

本発明の積層圧電素子(例えば積層圧電素子100)を製造する方法には特に限定はないが、例えば以下の方法が挙げられる。
例えば、圧電フィルムを、押し出し及び延伸などによって製造する(圧電フィルムの好ましい製造方法の詳細については後述する)。製造された圧電フィルムの両面に、それぞれ、蒸着、スパッタ、塗布等の公知の手法により電極層を形成し、圧電ユニットを得る。
この圧電ユニットを複数用意し、各々を、接着機能を有する絶縁層を介して貼りあわせ、積層圧電素子とする。
得られた積層圧電素子の少なくとも一部を、(好ましくは上述した比率Cの範囲となるように)湾曲(変形)させて湾曲部とすることにより、本発明の積層圧電素子を得る。
積層圧電素子を変形させる方法には特に制限はなく、積層圧電素子に対しこの積層圧電素子の両端の距離を近づける方向に力を加えて変形させる方法や、湾曲面を有する部材を用い、この湾曲面に沿わせて積層圧電素子を変形させる方法等が挙げられる。
Although there is no limitation in particular in the method of manufacturing the laminated piezoelectric element (for example, laminated piezoelectric element 100) of this invention, For example, the following method is mentioned.
For example, a piezoelectric film is manufactured by extruding and stretching (details of a preferable manufacturing method of the piezoelectric film will be described later). Electrode layers are formed on both sides of the manufactured piezoelectric film by a known method such as vapor deposition, sputtering, coating, etc. to obtain a piezoelectric unit.
A plurality of the piezoelectric units are prepared, and each is bonded through an insulating layer having an adhesive function to form a laminated piezoelectric element.
By bending (deforming) at least a part of the obtained multilayer piezoelectric element (preferably in the above-mentioned ratio C range) to obtain a curved portion, the multilayer piezoelectric element of the present invention is obtained.
There is no particular limitation on the method of deforming the laminated piezoelectric element, and there is no restriction on the method of deforming the laminated piezoelectric element by applying a force in the direction to bring the distance between both ends of the laminated piezoelectric element closer, or by using a member having a curved surface. For example, a method of deforming the laminated piezoelectric element along the surface may be used.

また、湾曲した圧電ユニットを複数準備し、その後、この複数の圧電ユニットを、接着機能を有する絶縁層を介して貼りあわせることによって積層圧電素子を製造してもよい。
ここで、湾曲した圧電ユニットは、例えば、まず湾曲していない圧電フィルムの両面に電極層を形成し、次いで電極層が形成された圧電フィルムを湾曲させることにより製造することができる。また、湾曲した圧電ユニットは、湾曲した圧電フィルムの両面に電極層を形成して製造することもできる。
Alternatively, a multilayer piezoelectric element may be manufactured by preparing a plurality of curved piezoelectric units and then bonding the plurality of piezoelectric units via an insulating layer having an adhesive function.
Here, the curved piezoelectric unit can be manufactured, for example, by first forming electrode layers on both sides of a non-curved piezoelectric film and then bending the piezoelectric film on which the electrode layers are formed. A curved piezoelectric unit can also be manufactured by forming electrode layers on both sides of a curved piezoelectric film.

次に、本発明の積層圧電素子の各部材について説明する。   Next, each member of the multilayer piezoelectric element of the present invention will be described.

<圧電フィルム>
本発明の積層圧電素子は、分子配向を有する圧電フィルム(例えば、前述の圧電フィルム101A、101B、101C)を複数備える。
複数の圧電フィルムの厚みは、同一であっても異なっていてもよい。
以下、圧電フィルムの好ましい態様について説明する。
<Piezoelectric film>
The laminated piezoelectric element of the present invention includes a plurality of piezoelectric films having molecular orientation (for example, the above-described piezoelectric films 101A, 101B, 101C).
The thickness of the plurality of piezoelectric films may be the same or different.
Hereinafter, preferred embodiments of the piezoelectric film will be described.

(圧電定数d14
上記圧電フィルムとしては、25℃において変位法で測定した圧電定数d14が1pm/V以上である圧電フィルムが好ましい。
上記「圧電定数d14」とは、圧電率のテンソルの一つであり、延伸した材料の延伸軸方向に、ずり応力を印加したとき、ずり応力の方向に生じた分極の程度から求める。具体的には、単位ずり応力あたりの発生電荷密度をd14と定義する。圧電定数d14の数値が大きいほど圧電性が高いことを表す。本願において単に『圧電定数』と称するときは、変位法で測定した「圧電定数d14」を指す。
(Piezoelectric constant d 14 )
As the piezoelectric film, the piezoelectric film is preferably a piezoelectric constant d 14 measured by a displacement method at 25 ° C. is 1 Pm/V more.
The “piezoelectric constant d 14 ” is one of piezoelectricity tensors, and is determined from the degree of polarization generated in the direction of shear stress when shear stress is applied in the direction of the stretching axis of the stretched material. Specifically, the generated charge density per unit shear stress is defined as d 14. Numerical piezoelectric constant d 14 indicating that piezoelectricity is higher the larger. When simply referred to as “piezoelectric constant” in the present application, it refers to “piezoelectric constant d 14 ” measured by a displacement method.

また、複素圧電率d14は、「d14=d14’―id14’’」として算出され、「d14’」と「id14’’」は東洋精機製作所社製「レオログラフソリッドS−1型」より得られる。「d14’」は、複素圧電率の実数部を表し、「id14’’」は、複素圧電率の虚数部を表し、d14’(複素圧電率の実数部)は本実施形態における圧電定数d14に相当する。尚、複素圧電率の実数部が高いほど圧電性に優れることを示す。 The complex piezoelectric constant d 14 is calculated as “d 14 = d 14 ′ −id 14 ″”, and “d 14 ′” and “id 14 ″” are “Rheograph Solid S manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd. -1 type ". “D 14 ′” represents the real part of the complex piezoelectric constant, “id 14 ″” represents the imaginary part of the complex piezoelectric constant, and d 14 ′ (real part of the complex piezoelectric constant) represents the piezoelectric in the present embodiment. corresponding to the constant d 14. In addition, it shows that it is excellent in piezoelectricity, so that the real part of complex piezoelectricity is high.

以下、変位法による圧電定数d14の測定方法の一例について説明する。
圧電フィルムを、延伸方向(例えばMD方向)に40mm、延伸方向に直交する方向(例えばTD方向)に40mmでそれぞれカットして、矩形の試験片を作製する。次に、アルバック社製スパッタ薄膜形成装置JSP−8000の試験台に、得られた試験片をセットし、ロータリーポンプによりコータチャンバー内を真空状態(例えば、10−3Pa以下)にする。その後、Ag(銀)ターゲットに、印加電圧280V、スパッタリング電流0.4A)の条件で、試験片の一方の面に500秒間スパッタリング処理をする。次いで、試験片の他方の面を、同様の条件で500秒間スパッタリング処理をして、試験片の両面にAgを被覆し、Agの電極層を形成する。
Hereinafter, an example of a method for measuring a piezoelectric constant d 14 due to the displacement method.
The piezoelectric film is cut at 40 mm in the stretching direction (for example, the MD direction) and 40 mm in the direction orthogonal to the stretching direction (for example, the TD direction) to produce rectangular test pieces. Next, the obtained test piece is set on a test stand of a sputtering thin film forming apparatus JSP-8000 manufactured by ULVAC, and the coater chamber is evacuated (for example, 10 −3 Pa or less) by a rotary pump. Thereafter, sputtering is performed on one surface of the test piece for 500 seconds on an Ag (silver) target under the conditions of an applied voltage of 280 V and a sputtering current of 0.4 A). Next, the other surface of the test piece is sputtered for 500 seconds under the same conditions to coat Ag on both sides of the test piece to form an electrode layer of Ag.

両面にAgの電極層が形成された40mm×40mmの試験片を、圧電フィルムの延伸方向に対して45°なす方向に32mm、45°なす方向に直交する方向に5mmにカットして、32mm×5mmの矩形のフィルムを切り出す。これを、圧電定数測定用サンプルとする。   A 40 mm × 40 mm test piece having an Ag electrode layer formed on both sides was cut into 32 mm in a direction of 45 ° with respect to the stretching direction of the piezoelectric film and 5 mm in a direction perpendicular to the direction of 45 °, and 32 mm × Cut out a 5 mm rectangular film. This is a piezoelectric constant measurement sample.

得られた圧電定数測定用サンプルに、10Hz、300Vppの正弦波の交流電圧を印加したときの、フィルムの変位の最大値と最小値の差分距離を、キーエンス社製レーザ分光干渉型変位計SI−1000により計測する。計測した変位量(mp−p)を、フィルムの基準長30mmで割った値を歪量とし、この歪量をフィルムに印加した電界強度((印加電圧(V))/(フィルム厚))で割った値に2を乗じた値を圧電定数d14とする。 The difference distance between the maximum value and the minimum value of the displacement of the film when a sine wave AC voltage of 10 Hz, 300 Vpp was applied to the obtained piezoelectric constant measurement sample was measured using the Keyence Corporation Laser Spectral Interference Displacement Meter SI- Measured by 1000. The value obtained by dividing the measured displacement (mp-p) by the reference length of the film 30 mm is used as the amount of strain, and the amount of strain is expressed by the electric field intensity ((applied voltage (V)) / (film thickness)) applied to the film. the value obtained by multiplying 2 to the value obtained by dividing a piezoelectric constant d 14.

圧電定数は高ければ高いほど、圧電フィルムに印加される電圧に対する前記材料の変位、逆に圧電フィルムに印加される力に対し発生する電圧が大きくなり、有用である。
具体的には、25℃における変位法で測定した圧電定数d14は1pm/V以上が好ましく、4pm/V以上がより好ましく、6pm/V以上がさらに好ましく、8pm/V以上がさらにより好ましい。また圧電定数の上限は特に限定されないが、透明性などとのバランスの観点からは、50pm/V以下が好ましく、30pm/V以下がより好ましい場合がある。
The higher the piezoelectric constant, the more useful the displacement of the material with respect to the voltage applied to the piezoelectric film, and conversely, the greater the voltage generated against the force applied to the piezoelectric film.
Specifically, is preferably at least 1 Pm/V piezoelectric constant d 14 is measured by a displacement method at 25 ° C., more preferably at least 4pm / V, more preferably not less than 6pm / V, even more preferably more than 8pm / V. The upper limit of the piezoelectric constant is not particularly limited, but is preferably 50 pm / V or less and more preferably 30 pm / V or less from the viewpoint of balance with transparency and the like.

また、本発明における圧電フィルムとしては、透明性の観点から、可視光線に対する内部ヘイズが50%以下である圧電フィルムを用いることが好ましい。
上記圧電フィルムとして、より好ましくは、可視光線に対する内部ヘイズが50%以下であり、且つ、25℃において変位法で測定した圧電定数d14が1pm/V以上である圧電フィルムである。
Moreover, as a piezoelectric film in this invention, it is preferable to use the piezoelectric film whose internal haze with respect to visible light is 50% or less from a transparency viewpoint.
As the piezoelectric film, more preferably, not more than 50% internal haze to visible light, and a piezoelectric film piezoelectric constant d 14 is 1 Pm/V or more as measured by a displacement method at 25 ° C..

(内部ヘイズ)
圧電フィルムの透明性は、例えば、目視観察やヘイズ測定により評価することができる。
圧電フィルムは、可視光線に対する内部ヘイズ(以下、単に「内部ヘイズ」ともいう)が50%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。
圧電フィルムの内部ヘイズは、低ければ低いほどよいが、圧電定数などとのバランスの観点からは、0.01%〜13%であることが好ましく、0.1%〜5%であることがさらに好ましい。
(Internal haze)
The transparency of the piezoelectric film can be evaluated by visual observation or haze measurement, for example.
The piezoelectric film preferably has an internal haze with respect to visible light (hereinafter also simply referred to as “internal haze”) of 50% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 15% or less.
The lower the internal haze of the piezoelectric film, the better. However, from the viewpoint of balance with the piezoelectric constant, etc., it is preferably 0.01% to 13%, more preferably 0.1% to 5%. preferable.

本発明において、「内部へイズ」とは、圧電フィルムの外表面の形状によるヘイズを除外したヘイズを指す。
また、ここでいう「内部ヘイズ」は、厚さ0.05mmの圧電フィルムに対して、JIS−K7105に準拠して、25℃で測定したときの値である。
In the present invention, “inside haze” refers to haze excluding haze due to the shape of the outer surface of the piezoelectric film.
The “internal haze” herein is a value when measured at 25 ° C. in accordance with JIS-K7105 with respect to a piezoelectric film having a thickness of 0.05 mm.

より詳細には、本発明における内部ヘイズ(以下、「内部ヘイズH1」ともいう)は、以下のようにして測定された値を指す。
即ち、まず、ガラス板2枚の間にシリコンオイルのみを挟んだ構成の積層体のヘイズ(以下、「ヘイズH2」ともいう)、及び、シリコンオイルで表面を均一に濡らした圧電フィルムをガラス板2枚の間に挟んだ構成の積層体のヘイズ(以下、「ヘイズH3」ともいう)を、それぞれ、JIS−K7105に準拠して25℃で測定し、次いで、下記式に従って内部ヘイズH1を求める。
内部ヘイズ(H1)=ヘイズ(H3)−ヘイズ(H2)
More specifically, the internal haze in the present invention (hereinafter also referred to as “internal haze H1”) refers to a value measured as follows.
That is, first, a haze (hereinafter, also referred to as “haze H2”) of a laminate in which only silicon oil is sandwiched between two glass plates, and a piezoelectric film whose surface is uniformly wetted with silicon oil are applied to the glass plate. The haze (hereinafter also referred to as “haze H3”) of the laminated body sandwiched between two sheets is measured at 25 ° C. in accordance with JIS-K7105, and then the internal haze H1 is obtained according to the following formula. .
Internal haze (H1) = Haze (H3) -Haze (H2)

ヘイズH2及びヘイズH3の測定は、例えばヘイズ測定機〔(有)東京電色製、TC−HIII DPK〕を用いて行うことができる。   The haze H2 and the haze H3 can be measured using, for example, a haze measuring machine [TC Density Co., Ltd., TC-HIII DPK].

また、本発明における圧電フィルムは、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であることが好ましい。   Moreover, the piezoelectric film in the present invention includes a helical chiral polymer having optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, the crystallinity obtained by DSC method is 20% to 80%, and It is preferable that the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity is 40 to 700 when the reference thickness measured by a microwave transmission type molecular orientation meter is 50 μm.

(分子配向度MOR、規格化分子配向MORc)
本発明における圧電フィルムは、前述のとおり、分子配向を有する。
この分子配向を表す指標として、「分子配向度MOR」がある。
分子配向度MOR(Molecular Orientation Ratio)は、分子の配向の度合いを示す値であり、以下のようなマイクロ波測定法により測定される。 すなわち、試料(圧電フィルム)を、周知のマイクロ波分子配向度測定装置(マイクロ波透過型分子配向計ともいう)のマイクロ波共振導波管中に、マイクロ波の進行方向に前記試料面(フィルム面)が垂直になるように配置する。
そして、振動方向が一方向に偏ったマイクロ波を試料に連続的に照射した状態で、試料をマイクロ波の進行方向と垂直な面内で0〜360°回転させて、試料を透過したマイクロ波強度を測定することにより分子配向度MORを求めることができる。
(Molecular orientation MOR, normalized molecular orientation MORc)
The piezoelectric film in the present invention has molecular orientation as described above.
As an index representing the molecular orientation, there is a “molecular orientation degree MOR”.
The molecular orientation degree MOR (Molecular Orientation Ratio) is a value indicating the degree of molecular orientation, and is measured by the following microwave measurement method. That is, a sample (piezoelectric film) is placed in a microwave resonance waveguide of a known microwave molecular orientation measuring device (also referred to as a microwave transmission type molecular orientation meter) in the direction of the microwave in the sample surface (film). (Surface) is vertical.
Then, in a state where the sample is continuously irradiated with the microwave whose vibration direction is biased in one direction, the sample is rotated by 0 to 360 ° in a plane perpendicular to the traveling direction of the microwave, and the microwave transmitted through the sample is transmitted. The degree of molecular orientation MOR can be determined by measuring the strength.

また、本発明では、下記式により規格化分子配向MORcを求めることもできる
ここで、規格化分子配向MORcとは、基準厚さtcを50μmとしたときのMOR値である。
MORc=(tc/t)×(MOR−1)+1
(tc:補正したい基準厚さ、t:試料厚さ)
In the present invention, the normalized molecular orientation MORc can also be obtained by the following formula. Here, the normalized molecular orientation MORc is an MOR value when the reference thickness tc is 50 μm.
MORc = (tc / t) × (MOR-1) +1
(Tc: reference thickness to be corrected, t: sample thickness)

規格化分子配向MORcは、公知の分子配向計、例えば王子計測機器株式会社製マイクロ波方式分子配向計MOA−2012AやMOA−6000等により、4GHzもしくは12GHz近傍の共振周波数で測定することができる。   The normalized molecular orientation MORc can be measured with a known molecular orientation meter such as a microwave molecular orientation meter MOA-2012A or MOA-6000 manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd., at a resonance frequency in the vicinity of 4 GHz or 12 GHz.

規格化分子配向MORcは、後述の通り、例えば、主に一軸延伸フィルムの延伸前の加熱処理条件(加熱温度および加熱時間)や延伸条件(延伸温度および延伸速度)等によって制御されうる。   As described later, the normalized molecular orientation MORc can be controlled mainly by, for example, heat treatment conditions (heating temperature and heating time) before stretching of the uniaxially stretched film, stretching conditions (stretching temperature and stretching speed), and the like.

なお規格化分子配向MORcは、位相差量(レターデーション)をフィルムの厚さで除した複屈折率Δnに変換することもできる。具体的には、レターデーションは大塚電子株式会社製RETS100を用いて測定することができる。またMORcとΔnとは大凡、直線的な比例関係にあり、かつΔnが0の場合、MORcは1になる。
例えば、後述の光学活性高分子がポリ乳酸系高分子で複屈折率Δnを測定波長550nmで測定した場合、規格化分子配向MORcの好ましい範囲の下限である2.0は、複屈折率Δn 0.005に変換できる。また圧電フィルムの規格化分子配向MORcと結晶化度の積の好ましい範囲の下限である40は、圧電フィルムの複屈折率Δnと結晶化度の積が0.1に変換することができる。
The normalized molecular orientation MORc can be converted into a birefringence Δn obtained by dividing the retardation amount (retardation) by the thickness of the film. Specifically, retardation can be measured using RETS100 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. MORc and Δn are approximately in a linear proportional relationship, and when Δn is 0, MORc is 1.
For example, when the below-mentioned optically active polymer is a polylactic acid polymer and the birefringence Δn is measured at a measurement wavelength of 550 nm, 2.0, which is the lower limit of the preferred range of the normalized molecular orientation MORc, is birefringence Δn 0. .005 can be converted. The lower limit of the preferred range of the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity of the piezoelectric film, 40, can be converted to a product of the birefringence Δn of the piezoelectric film and the crystallinity of 0.1.

本発明における圧電フィルムは、規格化分子配向MORcが3.5〜15.0であることが好ましく、4.0〜15.0であることがより好ましく、6.0〜10.0であることがさらに好ましく、7〜10.0であることがさらにより好ましい。
規格化分子配向MORcが3.5〜15.0の範囲にあれば、延伸方向に配列する高分子鎖(例えばポリ乳酸分子鎖)が多く、その結果、配向結晶の生成する率が高くなり、高い圧電性を発現することが可能となる。
In the piezoelectric film of the present invention, the normalized molecular orientation MORc is preferably 3.5 to 15.0, more preferably 4.0 to 15.0, and 6.0 to 10.0. Is more preferable, and it is still more preferable that it is 7-10.0.
If the normalized molecular orientation MORc is in the range of 3.5 to 15.0, there are many polymer chains (for example, polylactic acid molecular chains) arranged in the stretching direction, and as a result, the rate of formation of oriented crystals increases. High piezoelectricity can be expressed.

(結晶化度)
本発明における圧電フィルムは、結晶化度が20%〜80%であることが好ましい。
ここで、結晶化度は、DSC法によって求めることができる。
圧電フィルムの結晶化度は、好ましくは25%〜70%であり、さらに好ましくは30%〜50%である。
圧電フィルムの結晶化度が20%〜80%であれば、圧電フィルムの圧電性、透明性のバランスがよく、また圧電フィルムを延伸するときに、白化や破断がおきにくく製造しやすい。
(Crystallinity)
The piezoelectric film in the present invention preferably has a crystallinity of 20% to 80%.
Here, the crystallinity can be determined by the DSC method.
The crystallinity of the piezoelectric film is preferably 25% to 70%, more preferably 30% to 50%.
If the crystallinity of the piezoelectric film is 20% to 80%, the piezoelectric film has good balance between piezoelectricity and transparency, and when the piezoelectric film is stretched, whitening and breakage hardly occur and it is easy to manufacture.

(規格化分子配向MORcと結晶化度の積)
本発明における圧電フィルムにおいて、圧電フィルムの結晶化度と規格化分子配向MORcとの積は、好ましくは25〜700、より好ましくは40〜700、さらに好ましくは75〜680、さらに好ましくは90〜660、さらに好ましくは125〜650、さらに好ましくは180〜350である。
結晶化度と規格化分子配向MORcとの積が40〜700の範囲にあれば、圧電フィルムの圧電性と透明性とのバランスがより良好であり、かつ寸法安定性もより高い。
(Product of normalized molecular orientation MORc and crystallinity)
In the piezoelectric film of the present invention, the product of the crystallinity of the piezoelectric film and the normalized molecular orientation MORc is preferably 25 to 700, more preferably 40 to 700, still more preferably 75 to 680, and still more preferably 90 to 660. More preferably, it is 125-650, More preferably, it is 180-350.
If the product of the crystallinity and the normalized molecular orientation MORc is in the range of 40 to 700, the balance between piezoelectricity and transparency of the piezoelectric film is better, and the dimensional stability is higher.

また、本発明における圧電フィルムは、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が40〜700であることが好ましい。   Moreover, the piezoelectric film in the present invention includes a helical chiral polymer having optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, the crystallinity obtained by DSC method is 20% to 80%, and It is preferable that the product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity is 40 to 700 when the reference thickness measured by a microwave transmission type molecular orientation meter is 50 μm.

次に、本発明における圧電フィルムの成分の好ましい範囲について説明する。   Next, the preferable range of the components of the piezoelectric film in the present invention will be described.

(光学活性を有するヘリカルキラル高分子(光学活性高分子))
上記圧電フィルムは、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(以下、「光学活性高分子」ともいう)を含有することが好ましい。
ここで、光学活性を有するヘリカルキラル高分子(光学活性高分子)とは、分子構造が螺旋構造である分子光学活性を有する高分子をいう。
(Helical chiral polymer with optical activity (optically active polymer))
The piezoelectric film preferably contains a helical chiral polymer having optical activity (hereinafter also referred to as “optically active polymer”).
Here, the helical chiral polymer having optical activity (optically active polymer) refers to a polymer having molecular optical activity in which the molecular structure is a helical structure.

光学活性高分子としては、例えば、ポリペプチド、セルロース誘導体、ポリ乳酸系樹脂、ポリプロピレンオキシド、ポリ(β―ヒドロキシ酪酸)等を挙げることができる。
前記ポリペプチドとしては、例えば、ポリ(グルタル酸γ−ベンジル)、ポリ(グルタル酸γ−メチル)等が挙げられる。
前記セルロース誘導体としては、例えば、酢酸セルロース、シアノエチルセルロース等が挙げられる。
Examples of the optically active polymer include a polypeptide, a cellulose derivative, a polylactic acid resin, polypropylene oxide, poly (β-hydroxybutyric acid), and the like.
Examples of the polypeptide include poly (glutarate γ-benzyl), poly (glutarate γ-methyl), and the like.
Examples of the cellulose derivative include cellulose acetate and cyanoethyl cellulose.

光学活性高分子の光学純度としては、圧電フィルムの圧電性を向上する観点から、95.00%ee以上であることが好ましく、96.00%ee以上であることがより好ましく、99.00%ee以上であることがさらに好ましく、99.99%ee以上であることがさらにより好ましい。望ましくは100.00%eeである。
光学活性高分子の光学純度を上記範囲とすることで、圧電性を発現する高分子結晶のパッキング性が高くなり、その結果、圧電性が高くなるものと考えられる。
The optical purity of the optically active polymer is preferably 95.00% ee or more, more preferably 96.00% ee or more, from the viewpoint of improving the piezoelectricity of the piezoelectric film, and 99.00%. More preferably, it is ee or more, and even more preferably 99.99% ee or more. Desirably, it is 100.00% ee.
By setting the optical purity of the optically active polymer within the above range, it is considered that the packing property of the polymer crystal that exhibits piezoelectricity is enhanced, and as a result, the piezoelectricity is enhanced.

ここで、光学活性高分子の光学純度は、下記式にて算出した値である。
光学純度(%ee)=100×|L体量−D体量|/(L体量+D体量)
すなわち、『「光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕との量差(絶対値)」を「光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕との合計量」で割った(除した)数値』に、『100』をかけた(乗じた)値を、光学純度とする。
Here, the optical purity of the optically active polymer is a value calculated by the following formula.
Optical purity (% ee) = 100 × | L body weight−D body weight | / (L body weight + D body weight)
That is, “the amount difference (absolute value) between the amount of L-form [mass%] of optically active polymer and the amount of D-form [mass%] of optically active polymer” is expressed as The value obtained by multiplying (multiplying) the value obtained by dividing (dividing) the amount [mass%] by the total amount of the amount [mass%] of the optically active polymer D-form [mass%] and multiplying it by 100. And

なお、光学活性高分子のL体の量〔質量%〕と光学活性高分子のD体の量〔質量%〕は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた方法により得られる値を用いる。   In addition, the value obtained by the method using a high performance liquid chromatography (HPLC) is used for the quantity [mass%] of the L body of an optically active polymer and the quantity [mass%] of the D body of an optically active polymer.

以上の光学活性高分子の中でも、光学純度を上げ、圧電性を向上させる観点から、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有する化合物が好ましい。   Among the above optically active polymers, a compound having a main chain containing a repeating unit represented by the following formula (1) is preferable from the viewpoint of increasing optical purity and improving piezoelectricity.

前記式(1)で表される繰り返し単位を主鎖とする化合物としては、ポリ乳酸系高分子が挙げられる。中でも、ポリ乳酸が好ましく、L−乳酸のホモポリマー(PLLA)またはD−乳酸のホモポリマー(PDLA)が最も好ましい。なお、本実施形態における前記ポリ乳酸系高分子とは、「ポリ乳酸(L−乳酸及びD−乳酸から選ばれるモノマー由来の繰り返し単位のみからなる高分子化合物)」、「L−乳酸またはD−乳酸と、該L−乳酸またはD−乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」、又は、両者の混合物をいう。   Examples of the compound having the repeating unit represented by the formula (1) as a main chain include polylactic acid polymers. Among them, polylactic acid is preferable, and L-lactic acid homopolymer (PLLA) or D-lactic acid homopolymer (PDLA) is most preferable. The polylactic acid polymer in the present embodiment refers to “polylactic acid (polymer compound composed only of repeating units derived from a monomer selected from L-lactic acid and D-lactic acid)”, “L-lactic acid or D-lactic acid”. “Copolymer of lactic acid and a compound copolymerizable with L-lactic acid or D-lactic acid” or a mixture of both.

前記「ポリ乳酸」は、乳酸がエステル結合によって重合し、長く繋がった高分子であり、ラクチドを経由するラクチド法と、溶媒中で乳酸を減圧下加熱し、水を取り除きながら重合させる直接重合法などによって製造できることが知られている。前記「ポリ乳酸」としては、L−乳酸のホモポリマー、D−乳酸のホモポリマー、L−乳酸およびD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むブロックコポリマー、及び、L−乳酸およびD−乳酸の少なくとも一方の重合体を含むグラフトコポリマーが挙げられる。   The above-mentioned “polylactic acid” is a polymer in which lactic acid is polymerized by an ester bond and is connected for a long time, a lactide method via lactide, and a direct polymerization method in which lactic acid is heated in a solvent under reduced pressure and polymerized while removing water It is known that it can be manufactured by, for example. Examples of the “polylactic acid” include L-lactic acid homopolymer, D-lactic acid homopolymer, block copolymer including at least one polymer of L-lactic acid and D-lactic acid, and L-lactic acid and D-lactic acid. Examples include graft copolymers containing at least one polymer.

前記「L−乳酸またはD−乳酸と共重合可能な化合物」としては、グリコール酸、ジメチルグリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシプロパン酸、3−ヒドロキシプロパン酸、2−ヒドロキシ吉草酸、3−ヒドロキシ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、5−ヒドロキシ吉草酸、2−ヒドロキシカプロン酸、3−ヒドロキシカプロン酸、4−ヒドロキシカプロン酸、5−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシカプロン酸、6−ヒドロキシメチルカプロン酸、マンデル酸等のヒドロキシカルボン酸、グリコリド、β−メチル−δ−バレロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テレフタル酸等の多価カルボン酸、及びこれらの無水物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、テトラメチレングリコール、1,4−ヘキサンジメタノール等の多価アルコール、セルロース等の多糖類、及び、α−アミノ酸等のアミノカルボン酸等を挙げることができる。   Examples of the “compound copolymerizable with L-lactic acid or D-lactic acid” include glycolic acid, dimethyl glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 2-hydroxypropanoic acid, 3-hydroxypropanoic acid, 2- Hydroxyvaleric acid, 3-hydroxyvaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, 2-hydroxycaproic acid, 3-hydroxycaproic acid, 4-hydroxycaproic acid, 5-hydroxycaproic acid, 6-hydroxycaprone Acid, 6-hydroxymethyl caproic acid, hydroxycarboxylic acid such as mandelic acid, glycolide, cyclic ester such as β-methyl-δ-valerolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, Glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, urine Polyvalent carboxylic acids such as decanedioic acid, dodecanedioic acid and terephthalic acid, and anhydrides thereof, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3- Butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, neo Examples thereof include polyhydric alcohols such as pentyl glycol, tetramethylene glycol and 1,4-hexanedimethanol, polysaccharides such as cellulose, and aminocarboxylic acids such as α-amino acids.

前記「L−乳酸またはD−乳酸と、該L−乳酸またはD−乳酸と共重合可能な化合物とのコポリマー」としては、らせん結晶を生成可能なポリ乳酸シーケンスを有する、ブロックコポリマーまたはグラフトコポリマーが挙げられる。   The “copolymer of L-lactic acid or D-lactic acid and a compound copolymerizable with the L-lactic acid or D-lactic acid” includes a block copolymer or graft copolymer having a polylactic acid sequence capable of forming a helical crystal. Can be mentioned.

また光学活性高分子中のコポリマー成分に由来する構造の濃度は20mol%以下であることが好ましい。例えば光学活性高分子がポリ乳酸系高分子の場合、前記ポリ乳酸系高分子中の乳酸に由来する構造と、乳酸と共重合可能な化合物(コポリマー成分)に由来する構造と、のモル数の合計に対して、前記コポリマー成分が20mol%以下であることが好ましい。   The concentration of the structure derived from the copolymer component in the optically active polymer is preferably 20 mol% or less. For example, when the optically active polymer is a polylactic acid polymer, the number of moles of the structure derived from lactic acid in the polylactic acid polymer and the structure derived from a compound copolymerizable with lactic acid (copolymer component) It is preferable that the copolymer component is 20 mol% or less based on the total.

前記ポリ乳酸系高分子は、例えば、特開昭59−096123号公報、及び特開平7−033861号公報に記載されている乳酸を直接脱水縮合して得る方法や、米国特許2,668,182号及び4,057,357号等に記載されている乳酸の環状二量体であるラクチドを用いて開環重合させる方法などにより製造することができる。   Examples of the polylactic acid polymer include a method obtained by direct dehydration condensation of lactic acid described in JP-A-59-096123 and JP-A-7-033861, or US Pat. No. 2,668,182. And ring-opening polymerization using lactide, which is a cyclic dimer of lactic acid, described in US Pat. No. 4,057,357 and the like.

さらに、前記の各製造方法により得られた光学活性高分子は、光学純度を95.00%ee以上とするために、例えば、ポリ乳酸をラクチド法で製造する場合、晶析操作により光学純度を95.00%ee以上の光学純度に向上させたラクチドを、重合することが好ましい。   Furthermore, the optically active polymer obtained by each of the above production methods has an optical purity of 95.00% ee or more. For example, when polylactic acid is produced by the lactide method, the optical purity is improved by crystallization operation. It is preferable to polymerize lactide having an optical purity of 95.00% ee or higher.

本発明の圧電フィルムが光学活性高分子を含有する場合、圧電フィルムに含有される光学活性高分子の含有量は、80質量%以上が好ましい。   When the piezoelectric film of the present invention contains an optically active polymer, the content of the optically active polymer contained in the piezoelectric film is preferably 80% by mass or more.

(光学活性高分子の重量平均分子量)
上記光学活性高分子の重量平均分子量(Mw)は、5万〜100万であることが好ましい。
光学活性高分子の重量平均分子量の下限が5万以上であれば光学活性高分子を成型体としたときの機械的強度が十分となる。光学活性高分子の重量平均分子量の下限は、10万以上であることが好ましく、20万以上であることがさらに好ましい。
一方、光学活性高分子の重量平均分子量の上限が100万以下であると、光学活性高分子を成形すること(例えば、押出成型などによりフィルム形状などに成形すること)がより容易となる。重量平均分子量の上限は、80万以下であることが好ましく、30万以下であることがさらに好ましい。
(Weight average molecular weight of optically active polymer)
The optically active polymer preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 to 1,000,000.
If the lower limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is 50,000 or more, the mechanical strength when the optically active polymer is molded is sufficient. The lower limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is preferably 100,000 or more, and more preferably 200,000 or more.
On the other hand, when the upper limit of the weight average molecular weight of the optically active polymer is 1,000,000 or less, it becomes easier to form the optically active polymer (for example, to form a film shape by extrusion molding or the like). The upper limit of the weight average molecular weight is preferably 800,000 or less, and more preferably 300,000 or less.

また、光学活性高分子の分子量分布(Mw/Mn)は、圧電フィルムの強度の観点から、1.1〜5であることが好ましく、1.2〜4であることがより好ましい。さらに1.4〜3であることが好ましい。   Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the optically active polymer is preferably 1.1 to 5, and more preferably 1.2 to 4, from the viewpoint of the strength of the piezoelectric film. Furthermore, it is preferable that it is 1.4-3.

なお、光学活性高分子の重量平均分子量Mwと、分子量分布(Mw/Mn)は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用い、下記条件のGPC測定方法により、測定される。
−GPC測定装置−
Waters社製GPC−100
−カラム−
昭和電工社製、Shodex LF−804
−サンプルの調製−
光学活性高分子を40℃で溶媒(例えば、クロロホルム)へ溶解させ、濃度1mg/mlのサンプル溶液を準備する。
−測定条件−
サンプル溶液0.1mlを溶媒〔クロロホルム〕、温度40℃、1ml/分の流速でカラムに導入する。
The weight average molecular weight Mw and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the optically active polymer are measured by gel permeation chromatograph (GPC) by the GPC measurement method under the following conditions.
-GPC measuring device-
Waters GPC-100
-Column-
Made by Showa Denko KK, Shodex LF-804
-Sample preparation-
The optically active polymer is dissolved in a solvent (for example, chloroform) at 40 ° C. to prepare a sample solution having a concentration of 1 mg / ml.
-Measurement conditions-
0.1 ml of the sample solution is introduced into the column at a solvent [chloroform], a temperature of 40 ° C., and a flow rate of 1 ml / min.

カラムで分離されたサンプル溶液中のサンプル濃度を示差屈折計で測定する。ポリスチレン標準試料にてユニバーサル検量線を作成し、光学活性高分子の重量平均分子量(Mw)および分子量分布(Mw/Mn)を算出する。   The sample concentration in the sample solution separated by the column is measured with a differential refractometer. A universal calibration curve is prepared with a polystyrene standard sample, and the weight average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the optically active polymer are calculated.

光学活性高分子の例であるポリ乳酸系高分子としては、市販のポリ乳酸を用いてもよく、例えば、PURAC社製のPURASORB(PD、PL)、三井化学社製のLACEA(H−100、H−400)等が挙げられる。
光学活性高分子としてポリ乳酸系高分子を用いるときに、ポリ乳酸系高分子の重量平均分子量(Mw)を5万以上とするためには、ラクチド法、または直接重合法により光学活性高分子を製造することが好ましい。
As the polylactic acid polymer which is an example of the optically active polymer, commercially available polylactic acid may be used. For example, PURASORB (PD, PL) manufactured by PURAC, LACEA (H-100, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) H-400) and the like.
In order to increase the weight average molecular weight (Mw) of the polylactic acid polymer to 50,000 or more when using a polylactic acid polymer as the optically active polymer, the optically active polymer is added by the lactide method or the direct polymerization method. It is preferable to manufacture.

(安定化剤)
本発明における圧電フィルムは、安定化剤として、カルボジイミド基、エポキシ基、及びイソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を有する重量平均分子量が200〜60000の化合物を含むことが好ましい。
これにより、上記光学活性高分子の加水分解反応を抑制し、得られる圧電フィルムの耐湿熱性をより向上させることができる。
安定化剤については、国際公開第2013/054918号パンフレットの段落0039〜0055の記載を適宜参照できる。
(Stabilizer)
The piezoelectric film in the present invention preferably contains a compound having a weight average molecular weight of 200 to 60000 having at least one functional group selected from the group consisting of a carbodiimide group, an epoxy group, and an isocyanate group as a stabilizer.
Thereby, the hydrolysis reaction of the optically active polymer can be suppressed, and the wet heat resistance of the obtained piezoelectric film can be further improved.
Regarding the stabilizer, the description in paragraphs 0039 to 0055 of International Publication No. 2013/054918 pamphlet can be appropriately referred to.

(その他の成分)
本発明における圧電フィルムは、本発明の効果を損なわない限度において、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン樹脂やポリスチレン樹脂に代表される公知の樹脂や、シリカ、ヒドロキシアパタイト、モンモリロナイト等の無機フィラー、フタロシアニン等の公知の結晶核剤等、その他の成分を含有していてもよい。
無機フィラー及び結晶核剤については、国際公開第2013/054918号パンフレットの段落0057〜0059の記載を適宜参照できる。
(Other ingredients)
The piezoelectric film in the present invention is a known resin such as polyvinylidene fluoride, polyethylene resin and polystyrene resin, inorganic fillers such as silica, hydroxyapatite and montmorillonite, and phthalocyanine as long as the effects of the present invention are not impaired. Other components such as a crystal nucleating agent may be contained.
Regarding the inorganic filler and the crystal nucleating agent, the description in paragraphs 0057 to 0059 of International Publication No. 2013/054918 can be referred to as appropriate.

(圧電フィルムの製造方法)
本発明における分子配向を有する圧電フィルムの製造方法には特に制限はないが、例えば、押し出し成形などにより高分子(例えば、後述の光学活性を有するヘリカルキラル高分子。以下同じ。)を含むフィルムを得、次いで、このフィルムを延伸処理して高分子を配向させることによって製造することができる。
(Piezoelectric film manufacturing method)
Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the piezoelectric film which has molecular orientation in this invention, For example, the film containing polymer | macromolecule (For example, the helical chiral polymer | macromolecule which has the optical activity mentioned later. The following is the same) by extrusion molding etc. The film can then be produced by stretching the film to orient the polymer.

以下、圧電フィルムが少なくとも光学活性高分子を含む場合における好ましい製造方法(製造方法A及び製造方法B)について説明する。   Hereinafter, a preferable manufacturing method (manufacturing method A and manufacturing method B) when the piezoelectric film contains at least an optically active polymer will be described.

−製造方法A−
製造方法Aは、光学活性高分子(及び、必要に応じて安定化剤等のその他の成分)を含む非晶状態のシートを結晶化して予備結晶化シート(結晶化原反ともいう)を得る第一の工程と、前記予備結晶化シートを主として1軸方向に延伸する第二の工程と、を含む。
-Manufacturing method A-
In the production method A, a non-crystalline sheet containing an optically active polymer (and other components such as a stabilizer if necessary) is crystallized to obtain a pre-crystallized sheet (also referred to as a crystallization raw material). A first step and a second step of stretching the pre-crystallized sheet mainly in a uniaxial direction.

製造方法Aにおいて、圧電フィルムの原料は、既述のポリ乳酸系高分子などの光学活性高分子(及び、必要に応じて、カルボジイミド化合物などの安定化剤等の他の成分)を溶融混練して得ることができる。具体的には、光学活性高分子と必要に応じて用いられる他の成分とを、溶融混練機〔東洋精機社製、ラボプラストミル〕を用い、ミキサー回転数30rpm〜70rpm、180℃〜250℃の条件で、5分〜20分間溶融混練することが好適である。
これにより、光学活性高分子と安定化剤とのブレンド体、複数種のヘリカルキラル高分子のブレンド体、ヘリカルキラル高分子と無機フィラーなどの他の成分とのブレンド体等を得ることができる。
In production method A, the raw material of the piezoelectric film is obtained by melt-kneading an optically active polymer such as the polylactic acid polymer described above (and other components such as a stabilizer such as a carbodiimide compound, if necessary). Can be obtained. Specifically, the optically active polymer and other components used as needed are mixed using a melt-kneader [Toyo Seiki Co., Ltd., Labo Plast Mill], mixer rotation speed 30 rpm to 70 rpm, 180 ° C. to 250 ° C. It is preferable to melt and knead for 5 to 20 minutes under the above conditions.
As a result, a blend of an optically active polymer and a stabilizer, a blend of a plurality of types of helical chiral polymers, a blend of a helical chiral polymer and other components such as an inorganic filler, and the like can be obtained.

一般的に延伸時にフィルムにかける力を増やすことで、光学活性高分子の配向が促進され圧電定数も大きくなり、結晶化が進み、結晶サイズが大きくなることでヘイズが大きくなる傾向にある。また内部応力の増加により寸法変形率も増加する傾向がある。単純にフィルムに力をかけた場合、球晶のように配向していない結晶が形成される。球晶のような配向が低い結晶は、ヘイズを上げるものの圧電定数の増加には寄与しにくい。よって、圧電定数が高く、ヘイズ及び寸法変形率が低いフィルムを形成するためには、圧電定数に寄与する配向結晶を、ヘイズを増大させない程度の微小サイズで効率よく形成する必要がある。   In general, by increasing the force applied to the film during stretching, the orientation of the optically active polymer is promoted and the piezoelectric constant increases, crystallization proceeds, and the crystal size increases, so that the haze tends to increase. Also, the dimensional deformation rate tends to increase due to an increase in internal stress. If force is simply applied to the film, crystals that are not oriented like spherulites are formed. Crystals with low orientation, such as spherulites, increase haze, but are unlikely to contribute to an increase in piezoelectric constant. Therefore, in order to form a film having a high piezoelectric constant and a low haze and dimensional deformation rate, it is necessary to efficiently form an oriented crystal that contributes to the piezoelectric constant with a small size that does not increase haze.

製造方法Aにおいては、例えば延伸の前にシート内を予備結晶化させ微細な結晶を形成した後に延伸する。これにより、延伸時にフィルムにかけた力を微結晶と微結晶の間の結晶性が低い高分子部分に効率よくかけることができるようになり、ヘリカルキラル高分子を主な延伸方向に効率よく配向させることができる。具体的には、微結晶と微結晶の間の結晶性が低い高分子部分内に、微細な配向結晶が生成すると同時に、予備結晶化によって生成された球晶がくずれ、球晶を構成しているラメラ晶が、タイ分子鎖につながれた数珠繋ぎ状に延伸方向に配向することで、所望の値のMORcを得ることができる。このため、圧電定数を大きく低下させることなく、ヘイズ及び寸法変形率の値が低いシートを得ることができる。   In the production method A, for example, the inside of the sheet is pre-crystallized to form fine crystals before stretching, and then stretched. As a result, the force applied to the film during stretching can be efficiently applied to the polymer part having low crystallinity between the microcrystals, and the helical chiral polymer is efficiently oriented in the main stretching direction. be able to. Specifically, finely oriented crystals are formed in the polymer portion where the crystallinity between the microcrystals is low, and at the same time, the spherulites generated by the precrystallization are broken down to form spherulites. The desired lamellar crystals are oriented in the stretching direction in a daisy chain connected to tie molecular chains, whereby a desired value of MORc can be obtained. For this reason, a sheet having a low haze and dimensional deformation rate can be obtained without greatly reducing the piezoelectric constant.

規格化分子配向MORcを制御するには、第一の工程の加熱処理時間および加熱処理温度になどによる結晶化原反の結晶化度の調整、および第二の工程の延伸速度および延伸温度の調整が重要である。前述のとおり、ヘリカルキラル高分子は、分子光学活性を有する高分子である。ヘリカルキラル高分子とカルボジライト化合物を含む非晶状態のシートは、市場から入手可能なものでもよく、押出成形などの公知のフィルム成形手段で作製されてもよい。非晶状態のシートは単層であっても、多層であっても構わない。   In order to control the normalized molecular orientation MORc, the crystallinity of the crystallization raw material is adjusted by the heat treatment time and the heat treatment temperature in the first step, and the stretching speed and the stretching temperature in the second step. is important. As described above, the helical chiral polymer is a polymer having molecular optical activity. The amorphous sheet containing the helical chiral polymer and the carbodilite compound may be commercially available or may be produced by a known film forming means such as extrusion. The amorphous sheet may be a single layer or a multilayer.

−−第一の工程(予備結晶化工程)−−
予備結晶化シートは、光学活性高分子(及び、必要に応じて安定化剤等のその他の成分)を含む非晶状態のシートを加熱処理して結晶化させることで得ることができる。
また、押出成形法などで光学活性高分子(及び、必要に応じて安定化剤等のその他の成分)を含む原料を、光学活性高分子のガラス転移温度よりも高い温度に加熱しシート状に押出成形した後、キャスターで押し出されたシートを急冷することで、所定の結晶化度を有する予備結晶化シートを得ることもできる。
--First step (pre-crystallization step)-
The pre-crystallized sheet can be obtained by heat-treating a non-crystalline sheet containing the optically active polymer (and other components such as a stabilizer as required) to crystallize it.
In addition, a raw material containing an optically active polymer (and other components such as a stabilizer, if necessary) is heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the optically active polymer by extrusion molding or the like to form a sheet. After the extrusion molding, the pre-crystallized sheet having a predetermined crystallinity can be obtained by rapidly cooling the sheet extruded by a caster.

また1)予め結晶化した予備結晶化シートを、後述する延伸工程(第二の工程)に送り、延伸装置にセットして延伸してもよいし(オフラインによる加熱処理)、2)加熱処理により結晶化されていない非晶状態のシートを、延伸装置にセットして、延伸装置にて加熱して予備結晶化し、その後、連続して延伸工程(第二の工程)に送って、延伸してもよい(インラインによる加熱処理)。   Also, 1) a pre-crystallized pre-crystallized sheet may be sent to a stretching step (second step) described later and set in a stretching apparatus to be stretched (off-line heat treatment), or 2) by heat treatment A non-crystallized amorphous sheet is set in a stretching apparatus, heated in a stretching apparatus to be pre-crystallized, and then continuously sent to a stretching process (second process) for stretching. Good (heat treatment by in-line).

非晶状態のシートを予備結晶化するための加熱温度Tは特に限定されないが、本製造方法Aで製造される圧電フィルムの圧電性や透明性など高める点で、光学活性高分子のガラス転移温度Tgと以下の式の関係を満たし、結晶化度が3%〜70%になるように設定されるのが好ましい。
Tg−40℃≦T≦Tg+40℃
(Tgは、前記光学活性高分子のガラス転移温度を表す)
The heating temperature T for pre-crystallizing the amorphous sheet is not particularly limited, but the glass transition temperature of the optically active polymer is enhanced in terms of enhancing the piezoelectricity and transparency of the piezoelectric film produced by the production method A. It is preferable that the relationship between Tg and the following formula is satisfied and the crystallinity is set to 3% to 70%.
Tg−40 ° C. ≦ T ≦ Tg + 40 ° C.
(Tg represents the glass transition temperature of the optically active polymer)

ここで、光学活性高分子のガラス転移温度は、示差走査型熱量計(DSC)を用い、測定対象(例えば光学活性高分子)に対して、昇温速度10℃/分の条件で温度を上昇させたときの融解吸熱曲線から、曲線の屈曲点として得られるガラス転移温度(Tg)を指す。   Here, the glass transition temperature of the optically active polymer is increased by using a differential scanning calorimeter (DSC) with a temperature increase rate of 10 ° C./min with respect to the measurement target (for example, optically active polymer). It refers to the glass transition temperature (Tg) obtained as the inflection point of the curve from the melting endothermic curve.

予備結晶化するための加熱時間またはシート状に押出成形するときに結晶化する場合の加熱時間は、所望の結晶化度を満たし、かつ延伸後(第二工程後)の圧電フィルムの規格化分子配向MORcと延伸後の圧電フィルムの結晶化度の積が好ましくは40〜700、さらに好ましくは125〜650、さらに好ましくは250〜350になるように調整されればよい。加熱時間が長くなると、延伸後の結晶化度も高くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも高くなる。加熱時間が短くなると、延伸後の結晶化度も低くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも低くなる傾向がある。   The heating time for pre-crystallization or the heating time for crystallization when extruding into a sheet form satisfies the desired crystallinity and is a normalized molecule of the piezoelectric film after stretching (after the second step) The product of the orientation MORc and the crystallinity of the stretched piezoelectric film is preferably 40 to 700, more preferably 125 to 650, and even more preferably 250 to 350. As the heating time becomes longer, the degree of crystallinity after stretching increases, and the normalized molecular orientation MORc after stretching also increases. When the heating time is shortened, the crystallinity after stretching also decreases, and the normalized molecular orientation MORc after stretching tends to decrease.

延伸前の予備結晶化シートの結晶化度が高くなると、シートが硬くなってより大きな延伸応力がシートにかかるので、前記シート中の結晶性が比較的低い部分も配向が強くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも高くなる。逆に、延伸前の予備結晶化シートの結晶化度が低くなると、シートが柔らかくなって延伸応力がよりシートにかかりにくくなるので、前記シート中の結晶性が比較的低い部分も配向が弱くなり、延伸後の規格化分子配向MORcも低くなると考えられる。   When the degree of crystallization of the pre-crystallized sheet before stretching increases, the sheet becomes harder and a greater stretching stress is applied to the sheet, so that the portion with relatively low crystallinity in the sheet also becomes more oriented, and after stretching The normalized molecular orientation MORc is also increased. On the contrary, when the crystallinity of the pre-crystallized sheet before stretching becomes low, the sheet becomes soft and the stretching stress becomes more difficult to be applied to the sheet, so that the portion with relatively low crystallinity in the sheet becomes weakly oriented. The normalized molecular orientation MORc after stretching is also considered to be low.

加熱時間は、加熱温度、シートの厚み、シートを構成する樹脂の分子量、添加剤などの種類または量によって異なる。また、シートを結晶化させる実質的な加熱時間は、後述する延伸工程(第二工程)の前に行なってもよい予熱において、非晶状態のシートが結晶化する温度で予熱した場合、前記予熱時間と、予熱前の予備結晶化工程における加熱時間の和に相当する。   The heating time varies depending on the heating temperature, the thickness of the sheet, the molecular weight of the resin constituting the sheet, the type or amount of the additive. Further, the substantial heating time for crystallizing the sheet is the preheating when preheating at a temperature at which the amorphous sheet crystallizes in preheating that may be performed before the stretching step (second step) described later. This corresponds to the sum of the time and the heating time in the precrystallization step before preheating.

非晶状態のシートの加熱時間またはシート状に押出成形するときに結晶化する場合の加熱時間は、通常は5秒〜60分であり、製造条件の安定化という観点からは1分〜30分でもよい。例えば、光学活性高分子としてポリ乳酸系高分子を含む非晶状態のシートを予備結晶化する場合は、20℃〜170℃で、5秒〜60分加熱することが好ましく、1分〜30分でもよい。   The heating time of the amorphous sheet or the heating time in the case of crystallization when extruding into a sheet is usually 5 seconds to 60 minutes, and 1 minute to 30 minutes from the viewpoint of stabilizing the manufacturing conditions. But you can. For example, when pre-crystallizing an amorphous sheet containing a polylactic acid polymer as an optically active polymer, it is preferably heated at 20 ° C. to 170 ° C. for 5 seconds to 60 minutes, for 1 minute to 30 minutes. But you can.

延伸後のシートに効率的に圧電性、透明性、高寸法安定性を付与するには、延伸前の予備結晶化シートの結晶化度を調整することが重要である。すなわち、延伸により圧電性や寸法安定性が向上する理由は、延伸による応力が、球晶状態にあると推測される予備結晶化シート中の結晶性が比較的高い部分に集中し、球晶が破壊されつつ配向することで圧電性d14が向上する一方、球晶を介して延伸応力が結晶性の比較的低い部分にもかかり、配向を促し、圧電性d14を向上させるからと考えられるからである。 In order to efficiently impart piezoelectricity, transparency, and high dimensional stability to the stretched sheet, it is important to adjust the crystallinity of the pre-crystallized sheet before stretching. That is, the reason why the piezoelectricity and dimensional stability are improved by stretching is that the stress due to stretching is concentrated in a portion where the crystallinity in the pre-crystallized sheet presumed to be in a spherulitic state is relatively high. While the piezoelectric d 14 is improved by being oriented while being broken, it is considered that the stretching stress is applied to a portion having a relatively low crystallinity through the spherulite to promote the orientation and improve the piezoelectric d 14. Because.

延伸後のシートの結晶化度、または後述するアニール処理を行う場合はアニール処理後の結晶化度は、20%〜80%、好ましくは40%〜70%になるように設定される。そのため、予備結晶化シートの延伸直前の結晶化度は3%〜70%、好ましくは10%〜60%、さらに好ましくは15%〜50%になるように設定される。   In the case where the crystallization degree of the sheet after stretching or the annealing treatment described later is performed, the crystallization degree after the annealing treatment is set to 20% to 80%, preferably 40% to 70%. Therefore, the degree of crystallinity of the pre-crystallized sheet immediately before stretching is set to 3% to 70%, preferably 10% to 60%, and more preferably 15% to 50%.

予備結晶化シートの結晶化度は、延伸後の、本実施形態における圧電フィルムの結晶化度の測定と同様に行なえばよい。   What is necessary is just to perform the crystallinity degree of a pre-crystallization sheet | seat similarly to the measurement of the crystallinity degree of the piezoelectric film in this embodiment after extending | stretching.

予備結晶化シートの厚みは、第二の工程の延伸により得ようとする圧電フィルムの厚みと延伸倍率によって主に決められるが、好ましくは50μm〜1000μmであり、より好ましくは200μm〜800μm程度である。   The thickness of the pre-crystallized sheet is mainly determined by the thickness of the piezoelectric film to be obtained by stretching in the second step and the stretching ratio, but is preferably 50 μm to 1000 μm, more preferably about 200 μm to 800 μm. .

−−第二の工程(延伸工程)−−
製造方法Aの第二の工程である、延伸工程における延伸方法は特に制限されず、1軸延伸、2軸延伸、後述する固相延伸などの種々の延伸方法を用いることができる。
この第二の工程を経ることで、分子配向を有する圧電フィルムを好適に得ることができる。更には、主面の面積が大きい圧電フィルムを得ることができる。
--Second step (stretching step)-
The stretching method in the stretching step, which is the second step of production method A, is not particularly limited, and various stretching methods such as uniaxial stretching, biaxial stretching, and solid phase stretching described later can be used.
By passing through this second step, a piezoelectric film having molecular orientation can be suitably obtained. Furthermore, a piezoelectric film having a large main surface area can be obtained.

予備結晶化シートを主に一方向に延伸することで、予備結晶化シートに含まれる光学活性高分子(例えばポリ乳酸系高分子)の分子鎖を、一方向に配向させ、かつ高密度に整列させることができ、より高い圧電性を有する圧電フィルムが得られると推測される。   By stretching the pre-crystallized sheet mainly in one direction, the molecular chains of the optically active polymer (eg, polylactic acid polymer) contained in the pre-crystallized sheet are aligned in one direction and aligned at high density. It is estimated that a piezoelectric film having higher piezoelectricity can be obtained.

予備結晶化シートの延伸温度は、1軸延伸方法や2軸延伸方法等のように、引張力のみで予備結晶化シートを延伸する場合は、予備結晶化シートのガラス転移温度より10℃〜20℃程度高い温度範囲であることが好ましい。   The stretching temperature of the pre-crystallized sheet is 10 ° C. to 20 ° C. from the glass transition temperature of the pre-crystallized sheet when the pre-crystallized sheet is stretched only by a tensile force, such as a uniaxial stretching method or a biaxial stretching method. It is preferable that the temperature range be as high as about ° C.

延伸処理における延伸倍率は、3倍〜30倍が好ましく、4倍〜15倍の範囲で延伸することがより好ましい。   The stretching ratio in the stretching treatment is preferably 3 to 30 times, and more preferably 4 to 15 times.

予備結晶化シートの延伸を行なうときは、延伸直前にシートを延伸しやすくするために予熱を行なってもよい。この予熱は、一般的には延伸前のシートを軟らかくし延伸しやすくするために行なわれるものであるため、前記延伸前のシートを結晶化してシートを硬くすることがない条件で行なわれるのが通常である。しかし、製造方法Aにおいては、延伸前に予備結晶化を行なうため、前記予熱を、予備結晶化を兼ねて行なってもよい。具体的には、上述した予備結晶化工程における加熱温度や加熱処理時間に合わせて、予熱を通常行なわれる温度よりも高い温度や長い時間行なうことで、予熱と予備結晶化を兼ねることができる。   When the pre-crystallized sheet is stretched, preheating may be performed immediately before stretching in order to facilitate stretching of the sheet. This preheating is generally performed in order to soften the sheet before stretching and facilitate stretching, so that the sheet before stretching is crystallized and does not harden the sheet. It is normal. However, in the manufacturing method A, since precrystallization is performed before stretching, the preheating may be performed also as precrystallization. Specifically, preheating and precrystallization can be performed by performing preheating at a temperature higher or longer than the normal temperature in accordance with the heating temperature and heat treatment time in the precrystallization step described above.

−−アニール処理工程−−
圧電定数を向上させる観点から、延伸処理を施した後(前記第二の工程の後)の圧電フィルムを、一定の熱処理(以下「アニール処理」とも称する)することが好ましい。なおアニール処理により主に結晶化する場合は、前述の予備結晶化工程で行う予備結晶化を省略できる場合がある。
--- Annealing process-
From the viewpoint of improving the piezoelectric constant, it is preferable that the piezoelectric film after the stretching process (after the second step) is subjected to a constant heat treatment (hereinafter also referred to as “annealing process”). Note that in the case where crystallization is mainly performed by the annealing treatment, the preliminary crystallization performed in the above-described preliminary crystallization step may be omitted.

アニール処理の温度は、概ね80℃〜160℃であることが好ましく、100℃〜155℃あることがさらに好ましい。   The temperature of the annealing treatment is preferably about 80 ° C to 160 ° C, and more preferably 100 ° C to 155 ° C.

アニール処理の温度印加方法は、特に限定されないが、熱風ヒータや赤外線ヒータを用いて直接加熱する方法、加熱したシリコンオイルなど、加熱した液体に圧電フィルムを浸漬して加熱する方法等が挙げられる。   The temperature application method for the annealing treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method of directly heating using a hot air heater or an infrared heater, a method of immersing a piezoelectric film in a heated liquid such as heated silicon oil, and the like.

このとき、線膨張により圧電フィルムが変形すると、実用上平坦なフィルムを得ることが困難になるため、圧電フィルムに一定の引張応力(例えば、0.01MPa〜100Mpa)を印加し、圧電フィルムがたるまないようにしながら温度を印加することが好ましい。   At this time, if the piezoelectric film is deformed by linear expansion, it is difficult to obtain a practically flat film. Therefore, a certain tensile stress (for example, 0.01 MPa to 100 Mpa) is applied to the piezoelectric film, and the piezoelectric film becomes slack. It is preferable to apply the temperature while avoiding it.

アニール処理の温度印加時間は、1秒〜60分であることが好ましく、1秒〜300秒であることがより好ましく、1秒から60秒の範囲で加熱することがさらに好ましい。60分を超えてアニールをすると、圧電フィルムのガラス転移温度より高い温度で、非晶部分の分子鎖から球晶が成長することにより配向度が低下する場合があり、その結果、圧電性や透明性が低下する場合がある。   The temperature application time for the annealing treatment is preferably 1 second to 60 minutes, more preferably 1 second to 300 seconds, and further preferably heating in the range of 1 second to 60 seconds. When annealing is performed for more than 60 minutes, the degree of orientation may decrease due to the growth of spherulites from the molecular chains of the amorphous portion at a temperature higher than the glass transition temperature of the piezoelectric film. May decrease.

上記のようにしてアニール処理された圧電フィルムは、アニール処理した後に急冷することが好ましい。アニール処理において、「急冷する」とは、アニール処理した圧電フィルムを、アニール処理直後に、例えば氷水中等に浸漬して、少なくともガラス転移点Tg以下に冷やすことをいい、アニール処理と氷水中等への浸漬との間に他の処理が含まれないことをいう。   The piezoelectric film annealed as described above is preferably cooled rapidly after the annealing treatment. In the annealing treatment, “quickly cool” means that the annealed piezoelectric film is immersed in, for example, ice water immediately after the annealing treatment and cooled to at least the glass transition point Tg or less. It means that no other treatment is included between the immersion.

急冷の方法は、水、氷水、エタノール、ドライアイスを入れたエタノールやメタノール、液体窒素などの冷媒に、アニール処理した圧電フィルムを浸漬する方法や、蒸気圧の低い液体スプレーを吹き付け、蒸発潜熱により冷却したりする方法が挙げられる。連続的に圧電フィルムを冷却するには、圧電フィルムのガラス転移温度Tg以下の温度に管理された金属ロールと、圧電フィルムとを接触させるなどして、急冷することが可能である。また、冷却の回数は、1回のみであっても、2回以上であってもよく、さらには、アニールと冷却とを交互に繰り返し行なうことも可能である。   The rapid cooling method can be performed by immersing the annealed piezoelectric film in a coolant such as ethanol, methanol, or liquid nitrogen containing water, ice water, ethanol, or dry ice, or by spraying a liquid spray with a low vapor pressure and using latent heat of vaporization. The method of cooling is mentioned. In order to continuously cool the piezoelectric film, it is possible to rapidly cool the piezoelectric film by bringing it into contact with a metal roll controlled to a temperature not higher than the glass transition temperature Tg of the piezoelectric film. Further, the number of times of cooling may be only once, or may be two or more. Furthermore, annealing and cooling can be alternately repeated.

−製造方法B−
圧電フィルムが少なくとも光学活性高分子を含む場合における好ましい製造方法としては、上記製造方法A以外にも、下記製造方法Bが挙げられる。
製造方法Bは、光学活性高分子(及び必要に応じ安定化剤等のその他の成分)を含むシートを主として1軸方向に延伸する工程と、アニール処理をする工程と、をこの順で含むものであってもよい。該延伸する工程及びアニール処理をする工程は、製造方法Aにおける工程と同様の工程とすることができる。
また、製造方法Bにおいては、製造方法Aにおける予備結晶化工程を実施しなくともよい。
-Manufacturing method B-
As a preferable production method in the case where the piezoelectric film contains at least an optically active polymer, in addition to the production method A, the following production method B can be mentioned.
Production method B includes a step of stretching a sheet containing an optically active polymer (and other components such as a stabilizer as necessary) mainly in a uniaxial direction and a step of annealing treatment in this order. It may be. The step of stretching and the step of annealing can be the same as the step in the manufacturing method A.
Moreover, in the manufacturing method B, the preliminary crystallization process in the manufacturing method A does not need to be implemented.

<電極層>
本発明の積層圧電素子は、前述のとおり、電極層(例えば前述の、第1電極層102A、102B、102C、第2電極層104A、104B、104C)を備えることが好ましい。電極層は、圧電フィルムの主面に設けられることが好ましい。
電極層の材質としては、例えば、Al、Ag、Au、Cu、Ag−Pd合金、ITO、ZnO、IZO(登録商標)、導電性ポリマー等が挙げられる。
各電極層には、上記材質が1種のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。
各電極層には、電極層としての導電性を維持できる範囲でれば、上記材質以外にも、導電性を有しない成分(バインダー成分等)が含まれていてもよい。
<Electrode layer>
As described above, the multilayer piezoelectric element of the present invention preferably includes an electrode layer (for example, the first electrode layers 102A, 102B, and 102C and the second electrode layers 104A, 104B, and 104C described above). The electrode layer is preferably provided on the main surface of the piezoelectric film.
Examples of the material for the electrode layer include Al, Ag, Au, Cu, an Ag—Pd alloy, ITO, ZnO, IZO (registered trademark), and a conductive polymer.
Each electrode layer may contain only one type of the above material or two or more types.
Each electrode layer may contain components having no electrical conductivity (such as a binder component) in addition to the above materials, as long as the electrical conductivity of the electrode layer can be maintained.

電極層は、透明性を有することが好ましい。
具体的には、電極層は、可視光線に対する内部ヘイズが、50%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることが更に好ましく、20%以下であることが特に好ましい。
透明性の観点からは、電極層の材質は、ITO、ZnO、IZO(登録商標)、導電性ポリマー等が好ましい。
The electrode layer preferably has transparency.
Specifically, the electrode layer preferably has an internal haze with respect to visible light of 50% or less, more preferably 40% or less, further preferably 30% or less, and 20% or less. It is particularly preferred.
From the viewpoint of transparency, the material of the electrode layer is preferably ITO, ZnO, IZO (registered trademark), conductive polymer, or the like.

電極層の厚さには特に制限はないが、10nm〜1000nmが好ましく、30nm〜600nmがより好ましく、50nm〜300nmが特に好ましい。
厚さが10nm以上であると、導電性をより高くすることができる。
また、厚さが1000nm以下であると、積層圧電素子全体としての圧電性がより高く維持される。
Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of an electrode layer, 10 nm-1000 nm are preferable, 30 nm-600 nm are more preferable, 50 nm-300 nm are especially preferable.
When the thickness is 10 nm or more, the conductivity can be further increased.
Further, when the thickness is 1000 nm or less, the piezoelectricity of the entire laminated piezoelectric element is maintained higher.

電極層は、蒸着、スパッタリング、塗布形成(必要に応じ乾燥や焼成を含む)等、公知の方法によって形成することができる。   The electrode layer can be formed by a known method such as vapor deposition, sputtering, or coating formation (including drying and baking as necessary).

<絶縁層>
本発明の積層圧電素子は、前述のとおり、絶縁層(例えば、上述の絶縁層112。以下同じ。)を少なくとも1層備えることが好ましい。
上記絶縁層(例えば絶縁層112。以下同じ。)の厚さは、5μm〜30μmが好ましく、7μm〜25μmがより好ましい。
厚さが5μm以上であると、絶縁性により優れる。
一方、厚さが30μm以下であると、積層圧電素子全体に占める圧電フィルムの割合が高くなるので、積層圧電素子全体としての性能がより向上する。
<Insulating layer>
As described above, the multilayer piezoelectric element of the present invention preferably includes at least one insulating layer (for example, the above-described insulating layer 112; the same applies hereinafter).
The thickness of the insulating layer (for example, the insulating layer 112; the same applies hereinafter) is preferably 5 μm to 30 μm, and more preferably 7 μm to 25 μm.
When the thickness is 5 μm or more, the insulating property is more excellent.
On the other hand, when the thickness is 30 μm or less, the ratio of the piezoelectric film in the entire laminated piezoelectric element is increased, and the performance as the entire laminated piezoelectric element is further improved.

また、上記絶縁層は、1MHzで測定された比誘電率が3.4以下であることが好ましく、3.0以下であることがより好ましい。   The insulating layer preferably has a dielectric constant measured at 1 MHz of 3.4 or less, and more preferably 3.0 or less.

また、上記絶縁層は、透明性を有することが好ましい。
具体的には、絶縁層は、可視光線に対する内部ヘイズが、50%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましく、30%以下であることが更に好ましく、20%以下であることが特に好ましい。
The insulating layer preferably has transparency.
Specifically, the insulating layer preferably has an internal haze for visible light of 50% or less, more preferably 40% or less, further preferably 30% or less, and 20% or less. It is particularly preferred.

また、上記絶縁層は、接着性を有すること(即ち、接着層としての機能を兼ねること)が好ましい。
これにより、圧電ユニット同士を接着させつつ、上述した絶縁層としての効果を得ることができる。
The insulating layer preferably has adhesiveness (that is, it also functions as an adhesive layer).
Thereby, the effect as an insulating layer mentioned above can be acquired, bonding piezoelectric units.

接着性を有する絶縁層は、圧電フィルムとの間で、ピール強度3N/m以上を確保できる絶縁層であることが好ましい。   The insulating layer having adhesiveness is preferably an insulating layer that can ensure a peel strength of 3 N / m or more with the piezoelectric film.

接着機能を有する絶縁層としては、誘電率が低い(例えば1MHzで測定された比誘電率が3.4以下である)公知の接着剤を用いて形成された層が挙げられる。   Examples of the insulating layer having an adhesive function include a layer formed using a known adhesive having a low dielectric constant (for example, a relative dielectric constant measured at 1 MHz is 3.4 or less).

上記接着剤の主成分である樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、セルロース系、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ナイロン−エポキシ系、塩化ビニル樹脂、クロロプレンゴム系、シアノアクリレート系、シリコーン系、変性シリコーン系、水性高分子-イソシアネート系、スチレン-ブタジエンゴム系、ニトリルゴム系、アセタール樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、臭素樹脂、デンプン系、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂等が用いられる。   Examples of the resin that is the main component of the adhesive include acrylic resin, urethane resin, cellulose-based, vinyl acetate resin, ethylene-vinyl acetate resin, epoxy resin, nylon-epoxy, vinyl chloride resin, chloroprene rubber, cyano. Acrylate, silicone, modified silicone, aqueous polymer-isocyanate, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber, acetal resin, phenol resin, polyamide resin, polyimide resin, melamine resin, urea resin, bromine resin, starch Polyester resin, polyolefin resin, etc. are used.

また、接着剤としては、紫外線硬化型の接着剤を用いることも好ましい。
また、接着剤としては、乾燥前の状態で、250〜490mPa・sの粘度を有する接着剤が好ましい。
Moreover, it is also preferable to use an ultraviolet curable adhesive as the adhesive.
Moreover, as an adhesive agent, the adhesive agent which has a viscosity of 250-490 mPa * s in the state before drying is preferable.

また、接着機能を有する絶縁層としては、誘電率が低い(例えば1MHzで測定された比誘電率が3.4以下である)公知の接着シート等も挙げられる。
接着シートとしては、OCA(透明両面接着シート)、OCR(透明接着レジン)等が挙げられる。
In addition, examples of the insulating layer having an adhesive function include known adhesive sheets having a low dielectric constant (for example, a relative dielectric constant measured at 1 MHz is 3.4 or less).
Examples of the adhesive sheet include OCA (transparent double-sided adhesive sheet) and OCR (transparent adhesive resin).

<その他の部材>
本発明の積層圧電素子は、必要に応じ、その他の部材を備えていてもよい。
その他の部材としては、保護層、湾曲形状に支持するために積層される支持層、電極層に接続される配線、電極層と配線とを接続する導電性ペースト層、等が挙げられる。
<Other members>
The laminated piezoelectric element of the present invention may include other members as necessary.
Examples of other members include a protective layer, a support layer laminated to support a curved shape, wiring connected to the electrode layer, and a conductive paste layer connecting the electrode layer and the wiring.

以上で説明した本発明の積層圧電素子は、高い音圧が得られ、しかも、音圧の周波数依存性が抑制されることから、スピーカー、マイクロフォン、イヤフォン等の音響機器に好適に用いることができる。
ここでいう音響機器には、単体としての音響機器のみならず、携帯電話、携帯情報端末、携帯ゲーム機、各種表示装置(液晶表示装置、有機EL表示装置、等)、パーソナルコンピューター、電子辞書、車両、等に搭載される音響機器も含まれる。
The laminated piezoelectric element of the present invention described above can be used suitably for acoustic devices such as speakers, microphones, earphones and the like because high sound pressure is obtained and the frequency dependence of sound pressure is suppressed. .
The audio equipment here includes not only an audio equipment as a single unit, but also a mobile phone, a portable information terminal, a portable game machine, various display devices (liquid crystal display device, organic EL display device, etc.), personal computer, electronic dictionary, Audio equipment mounted on vehicles and the like is also included.

≪音響機器≫
本発明の音響機器は、積層圧電素子を備える。
このため、本発明の音響機器によれば、音圧の周波数依存性が抑制される。
本発明の音響機器は、積層圧電素子の湾曲に沿った方向の両端部を支持する支持部材(例えば、後述の図4B中の支持部材202及び支持部材204)を備えることが好ましい。これにより、音響機器を作動させた時に(即ち、積層圧電素子に電圧を印加した時に)、上記両端部が固定端となって、中央部(湾曲部)を振動させることができる。
支持部材は、上記両端部を支持する支持枠であってもよい。
また、本発明の音響機器は、必要に応じ、積層圧電素子に電圧を印加するための電圧印加用電源等、適宜、その他の部材を備えて構成される。
≪Sound equipment≫
The acoustic device of the present invention includes a laminated piezoelectric element.
For this reason, according to the acoustic device of the present invention, the frequency dependence of the sound pressure is suppressed.
The acoustic device of the present invention preferably includes support members (for example, a support member 202 and a support member 204 in FIG. 4B described later) that support both ends in the direction along the curvature of the multilayer piezoelectric element. Accordingly, when the acoustic device is operated (that is, when a voltage is applied to the laminated piezoelectric element), the both end portions become fixed ends, and the central portion (curved portion) can be vibrated.
The support member may be a support frame that supports the both end portions.
The acoustic device of the present invention is configured to include other members as appropriate, such as a voltage application power source for applying a voltage to the laminated piezoelectric element, as necessary.

以下、本発明の実施形態を実施例により更に具体的に説明するが、本実施形態はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically by way of examples. However, the present embodiment is not limited to the following examples unless it exceeds the gist of the present invention.

〔実施例1〕
≪積層圧電素子の作製≫
図3に示した積層圧電素子100と同じ層構成の積層圧電素子を作製した。
以下、詳細を説明する。
[Example 1]
<< Production of multilayer piezoelectric element >>
A laminated piezoelectric element having the same layer configuration as that of the laminated piezoelectric element 100 shown in FIG. 3 was produced.
Details will be described below.

<圧電フィルムの作製>
光学活性を有するヘリカルキラル高分子(光学活性高分子)としての三井化学(株)製ポリ乳酸(PLA)(登録商標LACEA、H−400、重量平均分子量Mw:20万)100重量部に対して、安定化剤(B)〔カルボジイミド化合物〕としての下記安定化剤SI(ラインケミー社製、Stabaxol I(商品名)、ビス−2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド)を1重量部添加し、ドライブレンドして原料を作製した。
<Production of piezoelectric film>
For 100 parts by weight of polylactic acid (PLA) (registered trademark LACEA, H-400, weight average molecular weight Mw: 200,000) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. as a helical chiral polymer (optically active polymer) having optical activity Then, 1 part by weight of the following stabilizer SI (Stagexol I (trade name), bis-2,6-diisopropylphenylcarbodiimide, manufactured by Rhein Chemie) as a stabilizer (B) [carbodiimide compound] is added and dry blended. The raw material was prepared.

作製した原料を押出成形機ホッパーに入れて、220℃〜230℃に加熱しながらTダイから押し出し、55℃のキャストロールに0.5分間接触させて、厚さ150μmの予備結晶化シートを製膜した(予備結晶化工程)。前記予備結晶化シートの結晶化度を測定したところ5.63%であった。
得られた予備結晶化シートを70℃に加熱しながらロールツーロールで、延伸速度1650mm/分で延伸を開始し、3.3倍までMD方向に一軸延伸した(延伸工程)。得られたフィルムの厚さは50μmであった。
その後、前記一軸延伸フィルムを、ロールツーロールで、130℃に加熱したロール上に60秒間接触させアニール処理し(アニール処理工程)、圧電フィルムを得た。
The prepared raw material is put into an extrusion molding machine hopper, extruded from a T-die while being heated to 220 ° C. to 230 ° C., and brought into contact with a 55 ° C. cast roll for 0.5 minutes to produce a 150 μm thick pre-crystallized sheet. Filmed (pre-crystallization step). The crystallinity of the pre-crystallized sheet was measured and found to be 5.63%.
The obtained pre-crystallized sheet was stretched by roll-to-roll while being heated to 70 ° C. at a stretching speed of 1650 mm / min, and uniaxially stretched in the MD direction up to 3.3 times (stretching step). The thickness of the obtained film was 50 μm.
Thereafter, the uniaxially stretched film was roll-rolled and contacted for 60 seconds on a roll heated to 130 ° C. for annealing treatment (annealing step) to obtain a piezoelectric film.

なお、本実施例では、分子配向と一軸延伸方向とが平行(両者のなす角が0°)となる。   In this example, the molecular orientation and the uniaxial stretching direction are parallel (the angle formed by both is 0 °).

<圧電フィルムの物性測定>
得られた圧電フィルムについて、以下の測定を行った。
<Measurement of physical properties of piezoelectric film>
The following measurements were performed on the obtained piezoelectric film.

(光学活性高分子(PLA)のMw、Mw/Mn、光学純度、キラリティ)
上記圧電フィルムに含まれる光学活性高分子(PLA)のMw、Mw/Mn、光学純度、及びキラリティを、国際公開第2013/054918号パンフレットの段落0126〜0128に記載された方法と同様の方法によって測定した。
その結果、Mwは20万であり、Mw/Mnは2.87であり、光学純度は98.5%eeであり、キラリティはLであった。
(Mw, Mw / Mn, optical purity, chirality of optically active polymer (PLA))
The Mw, Mw / Mn, optical purity, and chirality of the optically active polymer (PLA) contained in the piezoelectric film are determined in the same manner as described in paragraphs 0126 to 0128 of International Publication No. 2013/054918. It was measured.
As a result, Mw was 200,000, Mw / Mn was 2.87, optical purity was 98.5% ee, and chirality was L.

(融点、結晶化度)
圧電フィルムを、10mg正確に秤量し、示差走査型熱量計(パーキンエルマー社製DSC−1)を用い、昇温速度500℃/分の条件で140℃まで昇温し、さらに昇温速度10℃/分の条件で200℃まで昇温して融解曲線を得た。得られた融解曲線から融点Tm及び結晶化度を得た。
その結果、融点Tmは164.6℃であり、結晶化度は39.8%であった。
(Melting point, crystallinity)
The piezoelectric film was accurately weighed 10 mg, and heated to 140 ° C. at a heating rate of 500 ° C./min using a differential scanning calorimeter (DSC-1 manufactured by Perkin Elmer), and further heated to 10 ° C. The melting curve was obtained by raising the temperature to 200 ° C under the conditions of / min. The melting point Tm and crystallinity were obtained from the obtained melting curve.
As a result, the melting point Tm was 164.6 ° C., and the crystallinity was 39.8%.

(内部ヘイズ)
予めガラス板2枚の間に、シリコンオイル(信越化学工業株式会社製信越シリコーン(商標)、型番:KF96−100CS)のみを挟んでヘイズ(H2)を測定し、次にシリコンオイルで表面を均一に塗らした圧電フィルムをガラス板2枚で挟んでヘイズ(H3)を測定し、下記式のようにこれらの差をとることで本実施例の圧電フィルムの内部ヘイズ(H1)を得た。
内部ヘイズ(H1)=ヘイズ(H3)−ヘイズ(H2)
上記ヘイズ(H2)及び上記ヘイズ(H3)は、下記測定条件下で下記装置を用いて、厚さ方向の光透過性を測定することにより測定した。
測定装置:東京電色社製、HAZE METER TC−HIIIDPK
試料サイズ:幅3mm×長さ30mm、厚さ0.05mm
測定条件:JIS−K7105に準拠
測定温度:室温(25℃)
(Internal haze)
Haze (H2) is measured by sandwiching only silicon oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Shin-Etsu Silicone (trademark), model number: KF96-100CS) between two glass plates in advance. The haze (H3) was measured by sandwiching the piezoelectric film coated on the two glass plates, and the internal haze (H1) of the piezoelectric film of this example was obtained by taking these differences as in the following formula.
Internal haze (H1) = Haze (H3) -Haze (H2)
The haze (H2) and the haze (H3) were measured by measuring light transmittance in the thickness direction using the following apparatus under the following measurement conditions.
Measuring device: manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd., HAZE METER TC-HIIIDPK
Sample size: width 3mm x length 30mm, thickness 0.05mm
Measurement conditions: Conforms to JIS-K7105 Measurement temperature: Room temperature (25 ° C.)

上記測定の結果、圧電フィルムの内部ヘイズ(H1)は、0.0%であった。   As a result of the measurement, the internal haze (H1) of the piezoelectric film was 0.0%.

(規格化分子配向MORc)
圧電フィルムの規格化分子配向MORcを、王子計測機器株式会社製マイクロ波方式分子配向計MOA−6000により測定した。ここで、基準厚さtcは50μmに設定した。
その結果、圧電フィルムの規格化分子配向MORcは、4.73であった。
(Standardized molecular orientation MORc)
The normalized molecular orientation MORc of the piezoelectric film was measured with a microwave molecular orientation meter MOA-6000 manufactured by Oji Scientific Instruments. Here, the reference thickness tc was set to 50 μm.
As a result, the normalized molecular orientation MORc of the piezoelectric film was 4.73.

(MORcと結晶化度との積)
上記MORcと上記結晶化度との積は188であった。
(Product of MORc and crystallinity)
The product of the MORc and the crystallinity was 188.

(変位法による圧電定数d14
前述した測定方法(変位法)により、圧電フィルムの圧電定数d14を測定した。
その結果、圧電フィルムの変位法による圧電定数d14は、6.2pm/Vであった。
(Piezoelectric constant d 14 by displacement method)
By the aforementioned measurement method (displacement method) were measured piezoelectric constant d 14 of the piezoelectric film.
As a result, the piezoelectric constant d 14 due to the displacement method of the piezoelectric film was 6.2pm / V.

<圧電ユニットの作製>
上記圧電フィルムから、延伸方向に対して45°なす方向の寸法が175mmであり、かつ、この45°なす方向に直交する方向の寸法が85mmである、175mm×85mmの矩形の圧電フィルムを切り出した。
切り出した圧電フィルムの両面に、スパッタリングにより、厚さ100nmのITO層をそれぞれ形成した。
以上により、圧電フィルムの両面に、電極層としてのITO層が設けられた構成の圧電ユニットを得た。
<Production of piezoelectric unit>
A 175 mm × 85 mm rectangular piezoelectric film having a dimension of 175 mm in the direction formed by 45 ° with respect to the stretching direction and 85 mm in a direction orthogonal to the direction formed by 45 ° was cut out from the piezoelectric film. .
An ITO layer having a thickness of 100 nm was formed on both sides of the cut out piezoelectric film by sputtering.
Thus, a piezoelectric unit having a configuration in which an ITO layer as an electrode layer was provided on both surfaces of the piezoelectric film was obtained.

<積層圧電素子の作製>
上記の圧電ユニットを3枚準備した。
この3枚の圧電ユニットが、積層圧電素子100における、圧電ユニット110A、圧電ユニット110B、及び圧電ユニット110Cに対応する。
次に、この3枚の圧電ユニットの各ITO層にそれぞれ、電圧印加用の配線を取り付けた。
次に、この3枚の圧電ユニットを、3枚の圧電フィルム間での分子配向(延伸方向)が平行となるようにして(即ち、3つの分子配向のなす角が0°となるようにして)、接着剤(三井化学(株)製のUV硬化型液晶用シール材「UVストラクトボンド」)によって貼りあわせ、次いで、紫外線(UV)を照射することにより接着剤をUV硬化させて積層圧電素子(湾曲させる前の積層圧電素子)を得た。
なお、下記表1中では、積層圧電素子の上記の構造を、「圧電フィルムを3枚積層」と表記している。
ここで、上記接着剤が硬化して得られた硬化層が、積層圧電素子100における絶縁層112に対応する。
<Production of laminated piezoelectric element>
Three piezoelectric units were prepared.
The three piezoelectric units correspond to the piezoelectric unit 110A, the piezoelectric unit 110B, and the piezoelectric unit 110C in the multilayer piezoelectric element 100.
Next, a voltage application wiring was attached to each ITO layer of the three piezoelectric units.
Next, the three piezoelectric units are arranged so that the molecular orientation (stretching direction) between the three piezoelectric films is parallel (that is, the angle formed by the three molecular orientations is 0 °). ), An adhesive (UV curing type liquid crystal sealing material “UV struct bond” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), and then the adhesive is UV cured by irradiating with ultraviolet rays (UV) to form a laminated piezoelectric element (Laminated piezoelectric element before bending) was obtained.
In Table 1 below, the above structure of the laminated piezoelectric element is expressed as “laminated three piezoelectric films”.
Here, the cured layer obtained by curing the adhesive corresponds to the insulating layer 112 in the laminated piezoelectric element 100.

硬化層の厚さは、15μmであった。
硬化層の比誘電率(1MHz)を、CUSTOM社製LCRメータ「ELC−131D」を用いて測定したところ、3.0であった。
The thickness of the cured layer was 15 μm.
The relative dielectric constant (1 MHz) of the cured layer was 3.0 using an LCR meter “ELC-131D” manufactured by CUSTOM.

上記で得られた積層圧電素子(以下、「積層圧電素子200A」とする)を、図4A及び図4Bに示す実験装置に取り付けた。
図4Aに示すように、この実験装置は、積層圧電素子200Aの両端を支持するための一対の支持部材(支持部材202及び支持部材204)と、一対の支持部材間に電圧を印加するための電圧印加用電源220と、支持部材202の一端及び支持部材204の一端を支持する支柱210と、支柱210の一端が固定された支持台212と、を備えている。
支持部材202及び支持部材204は、それぞれ、支柱210に沿って移動できるように設けられており、これにより両者の距離を変化できるようになっている。また、支持部材202及び支持部材204は、各々が対向する側に、圧電ユニットの端部を挟み持つ機構を備えている。
The laminated piezoelectric element obtained above (hereinafter referred to as “laminated piezoelectric element 200A”) was attached to the experimental apparatus shown in FIGS. 4A and 4B.
As shown in FIG. 4A, this experimental apparatus has a pair of support members (support member 202 and support member 204) for supporting both ends of the multilayer piezoelectric element 200A and a voltage for applying a voltage between the pair of support members. The power supply 220 for voltage application, the support | pillar 210 which supports the end of the support member 202 and the end of the support member 204, and the support stand 212 to which the end of the support | pillar 210 was fixed were provided.
Each of the support member 202 and the support member 204 is provided so as to be movable along the support column 210, and thereby the distance between them can be changed. Further, the support member 202 and the support member 204 are provided with a mechanism that sandwiches the end portion of the piezoelectric unit on the opposite sides.

まず、図4Aに示すように、積層圧電素子200Aの幅方向両端部(即ち、長辺側)を、それぞれ、上記実験装置の支持部材202及び支持部材204によって支持した。
更に、積層圧電素子200Aの各電極層に接続された各配線を、電圧印加用電源220に接続した。
なお、図4A中では図示は省略したが、積層圧電素子200Aの各電極層と電圧印加用電源220との接続方法(電圧印加方法)は、前述の積層圧電素子100における接続方法(図3)と同様とした。即ち、電圧印加用電源220から供給された電圧が各圧電フィルムに印加され、かつ、各圧電フィルム中に同じ方向の電界が生じるようにした。
First, as shown in FIG. 4A, both ends in the width direction (that is, the long side) of the laminated piezoelectric element 200A were supported by the support member 202 and the support member 204 of the experimental apparatus, respectively.
Further, each wiring connected to each electrode layer of the laminated piezoelectric element 200A was connected to a voltage application power source 220.
Although not shown in FIG. 4A, the connection method (voltage application method) between each electrode layer of the multilayer piezoelectric element 200A and the voltage application power source 220 is the connection method (FIG. 3) in the multilayer piezoelectric element 100 described above. And the same. That is, the voltage supplied from the voltage application power source 220 is applied to each piezoelectric film, and an electric field in the same direction is generated in each piezoelectric film.

次に、支持部材202及び支持部材204を、互いの距離が近づくように移動させることにより、積層圧電素子200Aに対して力Fを加えて積層圧電素子200Aを湾曲(変形)させた。ここでは、積層圧電素子の短辺方向に平行な方向に力Fを加えた。即ち、積層圧電素子の長辺同士が平行である状態を保ちながら、この積層圧電素子を湾曲(変形)させた。
これにより、図4Bに示す、湾曲部を有する積層圧電素子200Bを得た。
この積層圧電素子200Bでは、圧電フィルムの分子配向が湾曲形状に追従している。そして前述の角度θが45°となっている。
なお、図4Bでは、形状の特徴を見やすくするため、積層圧電素子200Bの湾曲形状を実際よりも誇張して図示している。
この積層圧電素子200Bの湾曲形状は、湾曲部を曲率が最大となる方向に切断したときの断面において、下記式で表される比率Cが19/20となる形状とした。
比率C = 湾曲部の一端から他端までの直線距離/湾曲部の湾曲に沿った長さ
Next, the laminated piezoelectric element 200A was bent (deformed) by applying a force F to the laminated piezoelectric element 200A by moving the supporting member 202 and the supporting member 204 so as to approach each other. Here, force F was applied in a direction parallel to the short side direction of the multilayer piezoelectric element. That is, the multilayer piezoelectric element was bent (deformed) while maintaining the state in which the long sides of the multilayer piezoelectric element were parallel to each other.
As a result, a laminated piezoelectric element 200B having a curved portion shown in FIG. 4B was obtained.
In the laminated piezoelectric element 200B, the molecular orientation of the piezoelectric film follows the curved shape. The aforementioned angle θ is 45 °.
In FIG. 4B, the curved shape of the laminated piezoelectric element 200B is exaggerated from the actual one so as to make the feature of the shape easy to see.
The curved shape of the multilayer piezoelectric element 200B was a shape in which the ratio C represented by the following formula was 19/20 in the cross section when the curved portion was cut in the direction in which the curvature becomes maximum.
Ratio C = Linear distance from one end of the bending portion to the other end / the length along the bending portion of the bending portion

また、積層圧電素子200Bでは、湾曲部の湾曲に沿った長さを、75mmとした。   In the multilayer piezoelectric element 200B, the length along the curve of the bending portion was set to 75 mm.

≪積層圧電素子の評価≫
上記積層圧電素子200B中の各圧電フィルムに対し、周波数発信機の出力信号を増幅した電圧印加用電源220から100V〜400Vの電圧を印加し、このときの音圧を(株)小野測器製の高機能型騒音計「LA−5560」を用い、周波数特性重視のC特性音圧モードのLcで測定した。
この音圧の測定は、詳細には、無響箱中に上記積層圧電素子200B及び上記LA−5560を入れ、積層圧電素子200Bと騒音計との間隔(最近接距離)を100mmに調整した状態で行った。
また、この音圧の測定は、周波数1500Hz〜9500Hzの範囲について行った。
測定結果に基づき、周波数1500Hz〜9500Hzの範囲における、最大音圧、及び、最大音圧と最小音圧との差(音圧差=最大音圧−最小音圧)をそれぞれ求めた。
結果を下記表1に示す。
<< Evaluation of multilayer piezoelectric element >>
A voltage of 100 V to 400 V is applied to each piezoelectric film in the laminated piezoelectric element 200B from a voltage application power source 220 obtained by amplifying the output signal of the frequency transmitter, and the sound pressure at this time is made by Ono Sokki Co., Ltd. The high-performance sound level meter “LA-5560” was used, and the measurement was performed with Lc in the C-weighted sound pressure mode with an emphasis on frequency characteristics.
More specifically, the sound pressure is measured by placing the multilayer piezoelectric element 200B and the LA-5560 in an anechoic box and adjusting the distance (closest distance) between the multilayer piezoelectric element 200B and the sound level meter to 100 mm. I went there.
The sound pressure was measured in the frequency range of 1500 Hz to 9500 Hz.
Based on the measurement results, the maximum sound pressure and the difference between the maximum sound pressure and the minimum sound pressure (sound pressure difference = maximum sound pressure−minimum sound pressure) in the frequency range of 1500 Hz to 9500 Hz were obtained.
The results are shown in Table 1 below.

〔比較例1〕
実施例1において、中央の圧電フィルム(図3中の圧電フィルム101Bに対応する圧電フィルム)の分子配向と他の2つの圧電フィルムの分子配向とが直交するように(分子配向同士のなす角が90°となるように)して3枚の圧電ユニットを貼りあわせたこと以外は実施例1と同様の評価を行った。
結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the molecular orientation of the central piezoelectric film (the piezoelectric film corresponding to the piezoelectric film 101B in FIG. 3) and the molecular orientation of the other two piezoelectric films are orthogonal to each other (the angle between the molecular orientations is The same evaluation as in Example 1 was performed except that three piezoelectric units were bonded to each other at 90 °.
The results are shown in Table 1 below.

〔比較例2〕
実施例1において、積層圧電素子を湾曲させなかったこと(即ち、比率Cが1/1となるようにしたこと)以外は実施例1と同様の評価を行った。
結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the same evaluation as in Example 1 was performed except that the laminated piezoelectric element was not curved (that is, the ratio C was set to 1/1).
The results are shown in Table 1 below.

表1に示すように、3枚の圧電フィルムの分子配向が平行であり、かつ、湾曲部を有する実施例1の積層圧電素子では、最大音圧が高く、かつ、音圧差が低減されていた。即ち、実施例1では音圧の周波数依存性が低減されていた。
これに対し、分子配向を直交させた比較例1では、音圧差が大きく、音圧の周波数依存性が大きかった。
また、圧電素子を湾曲させなかった比較例2では、音圧が得られなかった。
As shown in Table 1, in the laminated piezoelectric element of Example 1 in which the molecular orientations of the three piezoelectric films were parallel and had a curved portion, the maximum sound pressure was high and the sound pressure difference was reduced. . That is, in Example 1, the frequency dependence of the sound pressure was reduced.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which the molecular orientations were orthogonal, the sound pressure difference was large and the frequency dependence of the sound pressure was large.
In Comparative Example 2 in which the piezoelectric element was not bent, no sound pressure was obtained.

〔実施例2〜4〕
実施例1において、積層圧電素子に加える力を変化させることにより、比率Cを、9/10(実施例2)、6/7(実施例3)、及び3/4(実施例4)にそれぞれ変更したこと以外は実施例1と同様の評価を行った。
図5は、実施例1〜4における、比率Cと最大音圧(dB)との関係を示すグラフである。
図5に示すように、比率Cが19/20〜6/7の範囲で、特に高い最大音圧が得られることが確認された。
また、実施例2〜4では、実施例1と同様に、3枚の圧電フィルムの分子配向が平行となっていることから、実施例1と同様に、音圧の周波数依存性を低減させる効果が期待できる。
[Examples 2 to 4]
In Example 1, the ratio C was changed to 9/10 (Example 2), 6/7 (Example 3), and 3/4 (Example 4) by changing the force applied to the laminated piezoelectric element. Evaluation similar to Example 1 was performed except having changed.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the ratio C and the maximum sound pressure (dB) in Examples 1 to 4.
As shown in FIG. 5, it was confirmed that a particularly high maximum sound pressure was obtained when the ratio C was in the range of 19/20 to 6/7.
Moreover, in Examples 2-4, since the molecular orientation of the three piezoelectric films is parallel as in Example 1, the effect of reducing the frequency dependence of sound pressure is the same as in Example 1. Can be expected.

10、20、100、200A、200B 積層圧電素子
22 湾曲部
24、26 平面部
101A、101B、101C 圧電フィルム
102A、102B、102C 第1電極層
104A、104B、104C 第2電極層
110A、110B、110C 圧電ユニット
112 絶縁層
a 湾曲部の一端から他端までの直線距離
b 湾曲部の湾曲に沿った長さ
10, 20, 100, 200A, 200B Multilayer piezoelectric element 22 Curved portions 24, 26 Planar portions 101A, 101B, 101C Piezoelectric films 102A, 102B, 102C First electrode layers 104A, 104B, 104C Second electrode layers 110A, 110B, 110C Piezoelectric unit 112 Insulating layer a Linear distance b from one end of the bending portion to the other end b Length along the bending portion of the bending portion

Claims (7)

分子配向を有する圧電フィルムを複数備え、前記複数の圧電フィルムの分子配向が略平行であるとともに、湾曲部を有し、
前記圧電フィルムの一方の面に第1電極層を他方の面に第2電極層をそれぞれ備えた圧電ユニットを複数備え、前記複数の圧電ユニットは、互いの第1電極層と第2電極層とが対向する配置で絶縁層を介して積層されており、
複数の第1電極層に同電位が付与され、かつ、複数の第2電極層に別の同電位が付与されることにより、前記複数の圧電フィルムに同電圧が印加され、
前記複数の圧電フィルムが同一のキラリティを有し、電圧の印加により、前記複数の圧電フィルムが同じ向きに変位し、かつキラリティが異なる2種の圧電フィルムを交互に積層させた構造を有さず、
前記湾曲部を曲率が最大となる方向に切断したときの断面において、下記比率Cが、19/20〜6/7である、積層圧電素子。
比率C = 湾曲部の一端から他端までの直線距離/湾曲部の湾曲に沿った長さ
A plurality of piezoelectric films having molecular orientation, the molecular orientation of the plurality of piezoelectric films is substantially parallel, and has a curved portion,
The piezoelectric film includes a plurality of piezoelectric units each having a first electrode layer on one surface and a second electrode layer on the other surface, the plurality of piezoelectric units including a first electrode layer, a second electrode layer, Are stacked via an insulating layer in an opposing arrangement,
By applying the same potential to the plurality of first electrode layers, and applying another same potential to the plurality of second electrode layers, the same voltage is applied to the plurality of piezoelectric films,
The plurality of piezoelectric films have the same chirality , and do not have a structure in which the plurality of piezoelectric films are displaced in the same direction by application of voltage and two types of piezoelectric films having different chiralities are alternately laminated. ,
A laminated piezoelectric element in which the following ratio C is 19/20 to 6/7 in a cross section when the curved portion is cut in a direction in which the curvature becomes maximum .
Ratio C = Linear distance from one end of the bending portion to the other end / the length along the bending portion of the bending portion
前記圧電フィルムの厚さが、20μm〜80μmである、請求項1に記載の積層圧電素子。 The multilayer piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric film has a thickness of 20 μm to 80 μm. 前記複数の圧電フィルムが、L体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有するか、又は、D体の量が95質量%以上である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含有する、請求項1又は請求項2に記載の積層圧電素子。 The plurality of piezoelectric films contain a helical chiral polymer having optical activity in which the amount of L-form is 95% by mass or more, or helical chiral having optical activity in which the amount of D-form is 95% by mass or more The laminated piezoelectric element according to claim 1, comprising a polymer. 前記圧電フィルムは、可視光線に対する内部ヘイズが50%以下であり、且つ、25℃において変位法で測定した圧電定数d14が1pm/V以上である、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の積層圧電素子。 The piezoelectric film is 50% or less internal haze to visible light, and the piezoelectric constant d 14 measured by a displacement method at 25 ° C. is 1 Pm/V least any one of claims 1 to 3 The laminated piezoelectric element according to the item. 前記圧電フィルムは、重量平均分子量が5万〜100万である光学活性を有するヘリカルキラル高分子を含み、DSC法で得られる結晶化度が20%〜80%であり、かつ、マイクロ波透過型分子配向計で測定される基準厚さを50μmとしたときの規格化分子配向MORcと前記結晶化度との積が25〜700である、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の積層圧電素子。 The piezoelectric film includes a helical chiral polymer having an optical activity having a weight average molecular weight of 50,000 to 1,000,000, a crystallinity of 20% to 80% obtained by a DSC method, and a microwave transmission type 5. The product of any one of claims 1 to 4 , wherein a product of the normalized molecular orientation MORc and the crystallinity when the reference thickness measured by a molecular orientation meter is 50 μm is 25 to 700. 6. Laminated piezoelectric element. 前記ヘリカルキラル高分子が、下記式(1)で表される繰り返し単位を含む主鎖を有するポリ乳酸系高分子である、請求項又は請求項に記載の積層圧電素子。
The multilayer piezoelectric element according to claim 3 or 5 , wherein the helical chiral polymer is a polylactic acid polymer having a main chain including a repeating unit represented by the following formula (1).
請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の積層圧電素子を備える、音響機器。 An acoustic device comprising the laminated piezoelectric element according to any one of claims 1 to 6 .
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