TW202125851A - 壓電薄膜 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種在壓電體層的兩面具有電極層之切片狀壓電薄膜中能夠防止電極層的短路之壓電薄膜。一種壓電薄膜，其具有在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層及設置於壓電體層的兩面之電極層且為切片狀，其中，端部中的電極層的厚度方向的距離相對於壓電體層的厚度為40%以上，藉此來解決課題。

Description

壓電薄膜
本發明係關於一種電聲轉換器等中所使用之壓電薄膜。
應對液晶顯示器及有機EL（Electro Luminescence：電致發光）顯示器等、顯示器的薄型化及輕量化，對用於該等薄型顯示器之揚聲器亦要求薄型化及輕量化。又，應對使用塑膠等撓性基板之柔性顯示器的開發，對用於柔性顯示器之揚聲器亦要求撓性。
習知之揚聲器的形狀通常為漏斗狀的所謂之錐形及球面狀的圓頂型等。然而，若欲將該種揚聲器內置於上述薄型顯示器中，則無法充分地實現薄型化，又，可能會損害輕量性及撓性等。又，當外部安裝揚聲器時，攜帶等方面麻煩。
因此，作為薄型且不損害輕量性及撓性等便能夠與薄型的顯示器及柔性顯示器等一體化之揚聲器，提出了使用片狀且具有撓性並且具有響應於施加電壓而伸縮之性質之壓電薄膜。
例如，本案申請人提出了專利文獻1中所揭示之壓電薄膜（電聲轉換薄膜），作為片狀且具有撓性並且能夠穩定地播放高音質的聲音之壓電薄膜。 專利文獻1中所揭示之壓電薄膜係具有將壓電體粒子分散於由在常溫下具有黏彈性之高分子材料構成之黏彈性基質中而成之高分子複合壓電體（壓電體層）、形成於高分子複合壓電體的兩面之電極層及形成於電極層的表面之保護層者。又，專利文獻1中所揭示之壓電薄膜具有如下特徵：當藉由X射線衍射法評價高分子複合壓電體時的、源自壓電體粒子之（002）面峰值強度與（200）面峰值強度之強度比率α1=（002）面峰值強度/（（002）面峰值強度+（200）面峰值強度）為0.6以上且小於1。
[專利文獻1]國際公開第2017/018313號
該等壓電薄膜例如以彎曲之狀態維持，藉此作為壓電揚聲器而發揮作用。亦即，將壓電薄膜以彎曲狀態維持並且在電極層上施加驅動電壓，藉此藉由壓電體粒子的伸縮來伸縮高分子複合壓電體，並且為了吸收該伸縮而振動。壓電薄膜藉由該振動使空氣振動，將電訊號轉換成聲音。
該壓電薄膜在壓電體層的兩面具有電極層，並且具有在其兩面上設置保護層之結構。在該等壓電薄膜中，壓電體層例如為300μm以下為較佳，且非常薄。又，壓電薄膜切斷成所期望的形狀而用作切片之情況較多。 因此，存在壓電薄膜的端部（切斷面）中壓電體層的兩面的電極容易短路而導致壓電薄膜無法正常地工作之情況。
本發明的目的在於解決該等以往技術的問題點，在於提供一種如下壓電薄膜：在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層的兩面具有電極層之切片狀壓電薄膜中能夠防止因端部中的電極層的短路而引起之動作不良。
為了解決該課題，本發明具有以下結構。 [1]一種壓電薄膜，其係具有在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層及設置於壓電體層的兩面之電極層且為切片狀，其特徵為， 端部中的電極層的厚度方向的距離相對於壓電體層的厚度為40%以上。 [2]如[1]所述之壓電薄膜，其係具有覆蓋電極層中的至少一個之保護層。 [3]如[1]或[2]所述之壓電薄膜，其中 端部中的電極層的厚度方向的距離相對於壓電體層的厚度為95%以下。 [4]如[1]至[3]之任一項所述之壓電薄膜，其中 高分子材料具有氰乙基。 [5]如[4]所述之壓電薄膜，其中 高分子材料為氰乙基化聚乙烯醇。 [發明效果]
依據本發明，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層的兩面具有電極層及保護層之切片狀壓電薄膜中能夠防止端部中的電極層的短路。
以下，依據圖式所示之較佳實施態樣，對本發明的壓電薄膜進行詳細說明。 以下所記載之構成要件的說明有時係基於本發明的代表性實施態樣而進行，但本發明並不限於該種實施態樣。又，以下所示之圖均係用於說明本發明之概念性的圖，各層的厚度、構成構件的尺寸及構成構件的位置關係等與實際的對象不同。 另外，本說明書中，使用“～”表示之數值範圍是指包含記載於“～”的前後之數值作為下限值及上限值之範圍。
本發明的壓電薄膜係具有在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層及設置於該壓電體層的兩面之電極層者。又，相對於壓電體層的厚度，端部中的電極間的厚度方向的距離為40%以上。 本發明的壓電薄膜中，較佳為覆蓋其中一者的電極層，更佳為覆蓋這兩者的電極層且具有保護層。
該等本發明的壓電薄膜作為一例係用作電聲轉換薄膜者。具體而言，本發明的壓電薄膜用作壓電揚聲器、麥克風及聲音感測器等電聲轉換器的振動板。 電聲轉換器中，若藉由向壓電薄膜施加電壓使壓電薄膜在面方向上伸長，則為了吸收該伸長量而使壓電薄膜向上方（聲音的輻射方向）移動，相反地，若藉由向壓電薄膜施加電壓使壓電薄膜在面方向上收縮，則為了吸收該收縮量而使壓電薄膜向下方移動。 電聲轉換器係藉由基於該壓電薄膜的伸縮的反覆之振動來轉換振動（聲音）和電訊號者，被利用於藉由向壓電薄膜輸入電訊號且與電訊號對應之振動來再生聲音、或者藉由接收聲波而將壓電薄膜的振動轉換成電訊號或者基於振動之產生觸感及物體的輸送等。 具體而言，作為壓電薄膜的用途，可列舉全頻揚聲器、高音揚聲器、中音揚聲器、低音揚聲器等揚聲器、頭戴式耳機用揚聲器、噪音消除器、麥克風及用於吉他等樂器之拾音器（樂器用感測器）等各種音響設備。又，由於本發明的壓電薄膜為非磁性體，因此在噪音消除器中能夠適合用作MRI用噪音消除器。 又，由於使用本發明的壓電薄膜之電聲轉換器薄、輕且彎曲，因此適合用於具有作為帽子、圍巾及衣服之類的穿戴式產品、電視及數位標牌等薄型顯示器、以及音響機器等的功能之建築物、汽車的天花板、窗簾、雨傘、壁紙、窗戶及床等。
圖1示意地表示本發明的壓電薄膜的一例。 圖1所示之壓電薄膜10具有壓電體層12、積層於壓電體層12的其中一個面之第1電極層14、積層於第1電極層14之第1保護層18、積層於壓電體層12的另一個面之第2電極層16及積層於第2電極層16之第2保護層20。 本發明的壓電薄膜10例如為藉由卷對卷製作之長條壓電薄膜或從大型壓電薄膜切出所期望的形狀之切片狀（單片紙狀）的薄膜。因此，壓電薄膜10的端面為切斷面。
本發明的壓電薄膜10中，壓電體層12為在包含高分子材料之基質24中包含壓電體粒子26之高分子複合壓電體層。
在此，高分子複合壓電體（壓電體層12）係具備以下要件者為較佳。另外，在本發明中，常溫為0～50℃。 （i）撓性 例如，當以攜帶用途，如報紙及雜誌等文檔那樣以輕輕彎曲之狀態把持時，不斷地從外部受到數Hz以下的比較緩慢且較大的彎曲變形。此時，若高分子複合壓電體硬，則產生相應較大的彎曲應力，在高分子基質與壓電體粒子的界面產生龜裂，結果可能會導致破壞。因此，要求高分子複合壓電體具有適當的柔軟性。又，若能夠將應變能作為熱量向外部擴散，則能夠緩解應力。因此，要求高分子複合壓電體的損耗正切適度大。 （ii）音質 揚聲器中，使壓電體粒子以20Hz～20kHz的音頻頻帶的頻率振動，藉由其振動能，整個振動板（高分子複合壓電體）成為一體而進行振動，藉此播放聲音。因此，為了提高振動能的傳遞效率，要求高分子複合壓電體具有適當的硬度。又，若揚聲器的頻率特性平滑，則最低共振頻率f0 隨著曲率的變化而變化時的音質的變化量亦變小。因此，要求高分子複合壓電體的損耗正切適度大。
眾所周知，揚聲器用振動板的最低共振頻率f0 由下述式給出。在此，s為振動系統的剛性，m為質量。 [數式1]
Figure 02_image001
此時，壓電薄膜的彎曲程度亦即彎曲部的曲率半徑越大，機械剛性s越減小，因此最低共振頻率f0 減小。亦即，揚聲器的音質（音量、頻率特性）依據壓電薄膜的曲率半徑而變化。
綜上所述，要求高分子複合壓電體相對於20Hz～20kHz的振動展現硬性，而相對於數Hz以下的振動展現柔軟性。又，要求高分子複合壓電體的損耗正切相對於20kHz以下的所有頻率的振動適度大。
通常，高分子固體具有黏彈性鬆弛機構，伴隨溫度上升或頻率下降，大規模的分子運動被觀測為儲存彈性係數（楊氏模量）的下降（鬆弛）或損失彈性係數的極大（吸收）。其中，藉由非晶區的分子鏈的微布朗運動引起之鬆弛稱為主分散，出現非常大的鬆弛現象。引起該主分散之溫度為玻璃轉移點（Tg），黏彈性鬆弛機構最顯著。 高分子複合壓電體（壓電體層12）中，將玻璃轉移點處於常溫之高分子材料、換言之在常溫下具有黏彈性之高分子材料用作基質，從而實現相對於20Hz～20kHz的振動展現硬性，而相對於數Hz以下的緩慢的振動展現柔軟性之高分子複合壓電體。尤其，在適當地顯現該行為等的觀點上，將在頻率1Hz下的玻璃轉移點Tg處於常溫之高分子材料用於高分子複合壓電體的基質為較佳。
成為基質24之高分子材料在常溫下藉由動態黏彈性試驗之頻率1Hz下的損耗正切Tanδ的極大值為0.5以上為較佳。 藉此，在高分子複合壓電體藉由外力而緩慢地彎曲時，最大彎曲力矩部中的高分子基質/壓電體粒子界面的應力集中得到緩解，能夠期待高的撓性。
又，成為基質24之高分子材料藉由動態黏彈性測定之頻率1Hz下的儲存彈性係數（E’）在0℃下為100MPa以上，在50℃下為10MPa以下為較佳。 藉此，能夠減小在高分子複合壓電體藉由外力緩慢地彎曲時產生之彎曲力矩，同時能夠相對於20Hz～20kHz的音響振動展現硬性。
又，成為基質24之高分子材料在25℃下相對介電常數為10以上為更佳。藉此，向高分子複合壓電體施加電壓時，對高分子基質中的壓電體粒子施加更高的電場，因此能夠期待大的變形量。 然而，另一方面，若考慮良好的耐濕性的確保等，則高分子材料在25℃下相對介電常數為10以下亦為較佳。
作為滿足該種條件之高分子材料，可適當地例示氰乙基化聚乙烯醇（氰乙基化PVA）、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯共聚丙烯腈、聚苯乙烯-聚異戊二烯嵌段共聚物、聚乙烯基甲基酮及聚甲基丙烯酸丁酯等。 又，作為該等高分子材料，亦能夠適當地使用HYBRAR5127（KURARAY CO.,LTD製造）等市售品。
作為構成基質24之高分子材料，使用具有氰乙基之高分子材料為較佳，使用氰乙基化PVA為特佳。亦即，在本發明的壓電薄膜10中，壓電體層12作為基質24使用具有氰乙基之高分子材料為較佳，使用氰乙基化PVA為特佳。 在以下說明中，將以氰乙基化PVA為代表之上述高分子材料亦統稱為“常溫下具有黏彈性之高分子材料”。
另外，該等在常溫下具有黏彈性之高分子材料可以僅使用1種，亦可以併用（混合使用）複數種。
在本發明的壓電薄膜10中，壓電體層12的基質24中依據需要可以併用複數種高分子材料。 亦即，構成高分子複合壓電體之基質24中，以介電特性和機械特性等的調節等為目的，除了上述在常溫下具有黏彈性之高分子材料以外，依據需要，亦可以添加其他介電性高分子材料。
作為可添加的介電性高分子材料，作為一例，可例示聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物及聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物等氟類高分子、亞乙烯基二氰-乙酸乙烯酯共聚物、氰乙基纖維素、氰乙基羥基蔗糖、氰乙基羥基纖維素、氰乙基羥基支鏈澱粉、甲基丙烯酸氰乙酯、丙烯酸氰乙酯、氰乙基羥乙基纖維素、氰乙基直鏈澱粉、氰乙基羥丙基纖維素、氰乙基二羥丙基纖維素、氰乙基羥丙基直鏈澱粉、氰乙基聚丙烯醯胺、氰乙基聚丙烯酸酯、氰乙基支鏈澱粉、氰乙基聚羥基亞甲基、氰乙基縮水甘油支鏈澱粉、氰乙基蔗糖及氰乙基山梨糖醇等具有氰基或氰乙基之聚合物、以及丁腈橡膠及氯丁二烯橡膠等合成橡膠等。 其中，較佳使用具有氰乙基之高分子材料。 又，在壓電體層12的基質24中，該等介電性高分子材料不限於1種，亦可以添加複數種。
又，除了介電性高分子材料以外，以調節基質24的玻璃轉移點Tg為目的，可以添加氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸樹脂、聚丁烯及異丁烯等熱塑性樹脂、以及酚醛樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂及雲母等熱硬化性樹脂等。 此外，以提高黏著性為目的，可以添加鬆香酯、鬆香、萜烯、萜烯酚及石油樹脂等增黏劑。
在壓電體層12的基質24中，對添加除了在常溫下具有黏彈性之高分子材料以外的高分子材料時的添加量並無限制，但以基質24中所佔之比例設為30質量%以下為較佳。 藉此，不損害基質24中之黏彈性緩解機構便能夠顯現所添加之高分子材料的特性，因此在高介電率化、耐熱性的提高、與壓電體粒子26及電極層的密接性提高等方面能夠獲得較佳之結果。
成為壓電體層12之高分子複合壓電體係在該等高分子基質中包含壓電體粒子26者。壓電體粒子26分散於高分子基質。壓電體粒子26均勻地（基本上均勻地）分散於高分子基質為較佳。 壓電體粒子26較佳為由具有鈣鈦礦型或纖鋅礦型的結晶結構之陶瓷粒子組成者。 作為構成壓電體粒子26之陶瓷粒子，例如可例示鋯鈦酸鉛（PZT）、鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）、鈦酸鋇（BaTiO3 ）、氧化鋅（ZnO）及鈦酸鋇與鐵酸鉍（BiFe3 ）的固溶體（BFBT）等的粒子。
壓電體粒子26的粒徑依據壓電薄膜10的尺寸及壓電薄膜10的用途等適當選擇即可。壓電體粒子26的粒徑為1～10μm為較佳。 藉由將壓電體粒子26的粒徑設在上述範圍，在能夠兼顧高壓電特性和可撓性等方面能夠獲得較佳的結果。
在壓電薄膜10中，壓電體層12中的基質24與壓電體粒子26的量比依據壓電薄膜10的面方向的大小、壓電薄膜10的厚度、壓電薄膜10的用途及壓電薄膜10所要求之特性等適當設定即可。 壓電體層12中的壓電體粒子26的體積分率係30～80%為較佳，50～80%為更佳。 藉由將基質24與壓電體粒子26的量比設在上述範圍，在能夠兼顧高壓電特性和可撓性等方面能夠獲得較佳的結果。
又，在壓電薄膜10中，壓電體層12的厚度並無限制，依據壓電薄膜10的尺寸、壓電薄膜10的用途、壓電薄膜10所要求之特性等來適當地設定即可。 壓電體層12的厚度為8～300μm為較佳，8～200μm為更佳，10～150μm為進一步較佳，15～100μm為特佳。 藉由將壓電體層12的厚度設在上述範圍，在兼顧剛性的確保和適當的柔軟性等方面能夠獲得較佳的結果。
壓電體層12在厚度方向上被極化處理（Poling）為較佳。關於極化處理，將在後面進行詳細敘述。
有時金屬雜質混入壓電體層12中。 例如，如後述，壓電體層12使用用於形成壓電體層12之塗料來形成。該塗料藉由向有機溶劑投入成為基質24之高分子材料及壓電體粒子26並且進行攪拌來製備。製備該塗料時的攪拌時，進行攪拌之金屬製螺旋槳損壞而有可能混入塗料中，有時作為金屬雜質混入壓電體層12中。
若該等金屬雜質混入壓電體層12中，則導致第1電極層14及第2電極層16因金屬雜質而引起短路，有時導致壓電薄膜10無法正常動作。 因此，壓電體層12中該等金屬雜質的量少為較佳。具體而言，壓電體層12中的金屬雜質的量為200ppm以下為較佳，100ppm以下為更佳，完全不含有為進一步較佳。
另外，關於壓電體層12中的金屬雜質的量，用強酸等處理壓電體層12來進行灰化並且藉由ICP（Inductively Coupled Plasma（感應耦合電漿））分析來進行測量即可。作為一例，檢測對象金屬設為Li、B、Na、Mg、Al、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、In、Ba、Tl及Bi。若該等金屬在較佳的範圍內，則能夠抑制短路。
圖1所示之壓電薄膜10的積層薄膜具有如下結構：在該等壓電體層12的其中一個表面具有第2電極層16，在第2電極層16的表面具有第2保護層20，在壓電體層12的另一個表面具有第1電極層14，並且在第1電極層14的表面具有第1保護層18。在壓電薄膜10中，第1電極層14與第2電極層16形成電極對。 換言之，構成本發明的壓電薄膜10之積層薄膜具有如下結構：被電極對亦即第1電極層14及第2電極層16夾持壓電體層12的兩面，進而被第1保護層18及第2保護層20夾持。 如上所述，被第1電極層14及第2電極層16夾持之區域依據所施加之電壓而驅動。
另外，本發明中，第1電極層14及第2電極層16等中的第1及第2係為了說明本發明的壓電薄膜10而方便起見標註者。 因此，本發明的壓電薄膜10中的第1及第2中並無技術性含義，又，與實際使用狀態無關。
本發明的壓電薄膜10除了該等層以外，例如亦可以具有用於貼附電極層和壓電體層12之貼附層及用於貼附電極層和保護層之貼附層。 貼附劑可以為接著劑，亦可以為黏著劑。又，貼附劑亦能夠較佳地使用從壓電體層12去除壓電體粒子26之高分子材料亦即與基質24相同的材料。另外，貼附層可以設置於第1電極層14側及第2電極層16側這兩者，亦可以僅設置於第1電極層14側及第2電極層16側中的一者。
壓電薄膜10中，第1保護層18及第2保護層20被覆第1電極層14及第2電極層16，並且起到對壓電體層12賦予適當的剛性和機械強度。亦即，在本發明的壓電薄膜10中，包含基質24和壓電體粒子26之壓電體層12相對於緩慢的彎曲變形顯示非常優異的撓性，另一方面，依據用途存在剛性及機械強度等不足之情況。壓電薄膜10為了彌補其不足而設置第1保護層18及第2保護層20。 第1保護層18及第2保護層20僅係配置位置不同，而結構相同。因此，在以下說明中，在無需區分第1保護層18及第2保護層20之情況下，將兩個構件亦統稱為保護層。
保護層並無限制，能夠使用各種片狀物，作為一例，適當地例示各種樹脂薄膜。其中，藉由具有優異的機械特性及耐熱性等原因，可較佳利用由聚對酞酸乙二酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚苯硫醚（PPS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚醚醯亞胺（PEI）、聚醯亞胺（PI）、聚醯胺（PA）、聚萘二甲酸乙二酯（PEN）、三乙醯纖維素（TAC）及環狀烯烴系樹脂等組成之樹脂薄膜。
保護層的厚度亦無限制。又，第1保護層18及第2保護層20的厚度基本相同，但是亦可以不同。 若保護層的剛性過高，則不僅限制壓電體層12的伸縮，撓性亦受損。因此，除了要求機械強度及作為片狀物的良好的操作性等之情況以外，保護層越薄越有利。
若第1保護層18及第2保護層20的厚度分別為壓電體層12的厚度的2倍以下，則在兼顧剛性的確保和適當的柔軟性等方面獲得較佳的結果。 例如，壓電體層12的厚度為50μm且第1保護層18及第2保護層20由PET構成之情況下，第1保護層18及第2保護層20的厚度分別為100μm以下為較佳，50μm以下為更佳，其中，設為25μm以下為較佳。
另外，在本發明的壓電薄膜中，保護層並非必需的構成要件。因此，本發明的壓電薄膜可以不具有第1保護層18及第2保護層20中的任一個，亦可以不具有這兩者。 然而，若考慮第1電極層14及第2電極層16的保護、壓電體層12的保護及壓電薄膜的操作性（Handleability）等，則本發明的壓電薄膜具有第1保護層18或第2保護層20為較佳，具有第1保護層18及第2保護層20這兩者為更佳。
在壓電薄膜10（積層薄膜）中，在壓電體層12與第1保護層18之間形成第1電極層14，在壓電體層12與第2保護層20之間形成第2電極層16。第1電極層14及第2電極層16用於對壓電薄膜10（壓電體層12）施加電場而設置。
第1電極層14及第2電極層16除了位置不同以外，基本相同。因此，在以下說明中，在無需區分第1電極層14及第2電極層16之情況下，將兩個構件亦統稱為電極層。
在本發明的壓電薄膜中，電極層的形成材料並無限制，能夠使用各種導電體。具體而言，可例示碳、鈀、鐵、錫、鋁、鎳、鉑、金、銀、銅、鉻、鉬、該等的合金、氧化銦錫及PEDOT/PPS（聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸）等導電性高分子等。 其中，較佳地例示銅、鋁、金、銀、鉑及氧化銦錫。其中，從導電性、成本及撓性等的觀點考慮，銅為更佳。
又，電極層的形成方法亦無限制，能夠利用真空蒸鍍及濺射等氣相沉積法（真空成膜法）、基於鍍覆之成膜、貼附由上述材料形成之箔之方法及基於塗佈之方法等公知的方法。 其中，尤其出於能夠確保壓電薄膜10的撓性等原因，藉由真空蒸鍍成膜之銅及鋁等的薄膜可較佳用作電極層。其中，尤其可較佳地利用藉由真空蒸鍍形成之銅的薄膜。
第1電極層14及第2電極層16的厚度並無限制。又，第1電極層14及第2電極層16的厚度基本相同，但是亦可以不同。 在此，與上述保護層相同地，若電極層的剛性過高，則不僅限制壓電體層12的伸縮，撓性亦受損。因此，只要在電阻不會變得過高的範圍內，電極層越薄越有利。
在本發明的壓電薄膜10中，若電極層的厚度與楊氏模量之乘積低於保護層的厚度與楊氏模量之乘積，則撓性不會嚴重受損，因此較佳。 例如，在保護層由PET（楊氏模量：約6.2GPa）組成且電極層由銅（楊氏模量：約130GPa）構成之組合的情況下，若保護層的厚度為25μm，則電極層的厚度為1.2μm以下為較佳，0.3μm以下為更佳，設為0.1μm以下為進一步較佳。
壓電薄膜10具有如下結構：使壓電體層12被第1電極層14及第2電極層16夾持，進而夾持第1保護層18及第2保護層20。 該種壓電薄膜10在常溫下存在藉由動態黏彈性測定而得之頻率1Hz下的損耗正切（Tanδ）成為0.1以上之極大值為較佳。 藉此，即使壓電薄膜10從外部受到數Hz以下的比較緩慢的較大的彎曲變形，亦能夠有效地將應變能作為熱量向外部擴散，因此能夠防止在高分子基質與壓電體粒子的界面產生龜裂。
壓電薄膜10藉由動態黏彈性測定而得之頻率1Hz下的儲存彈性係數（E’）在0℃下為10～30GPa，在50℃下為1～10GPa為較佳。 藉此，在常溫下壓電薄膜10在儲存彈性係數（E’）中能夠具有較大的頻率分散。亦即，能夠相對於20Hz～20kHz的振動展現硬性，相對於數Hz以下的振動展現柔軟性。
又，壓電薄膜10的厚度與藉由動態黏彈性測定而得之頻率1Hz下的儲存彈性係數（E’）的乘積在0℃下為1.0×106 ～2.0×106 N/m，在50℃下為1.0×105 ～1.0×106 N/m為較佳。 藉此，壓電薄膜10在不損害撓性及音響特性之範圍內能夠具備適當的剛性和機械強度。
此外，壓電薄膜10在由動態黏彈性測定獲得之主曲線中，在25℃、頻率1kHz下的損耗正切（Tanδ）為0.05以上為較佳。 藉此，使用壓電薄膜10之揚聲器的頻率特性變得平滑，亦能夠減小最低共振頻率f0 隨著揚聲器（壓電薄膜10）的曲率的變化而變化時的音質的變化量。
如上所述，本發明的壓電薄膜10為藉由卷對卷製作之長條壓電薄膜或從大型壓電薄膜切出所期望的形狀之切片狀者。因此，端面為切斷面。 在此，本發明的壓電薄膜10中，端部中的第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離d相對於壓電體層12的厚度t為40%以上。另外，換言之，厚度方向係指壓電體層12與第1電極層14及第2電極層16與第1保護層18及第2保護層20的積層方向。 藉由本發明的壓電薄膜10具有該等結構，能夠適當地防止端部中的第1電極層14與第2電極層16的短路（short）。
在壓電薄膜中，重要的是如設計那樣充分確保夾持壓電體層之電極層的絕緣性。絕緣性不充分之情況下，施加驅動所需之電壓時因在電極之間產生之短路而將設計值以上的電壓施加到電源，因電源的故障（損壞）或保護電路而異常停止，藉此驅動停止。
用電極層夾持壓電體層之切片狀壓電薄膜的情況下，電極層之間的短路大部分在壓電薄膜的端面（切斷面）上產生。 亦即，從大型片狀物切出所期望的形狀的切片時，例如可使用基於切割器刃之切斷及基於模具之沖孔等。在該切斷中，剪斷應力施加到所切出之切片的切斷部，在施加了屈服應力之時刻薄片被切斷（裁斷）。 因此，在本發明的壓電薄膜10的端部（端面/切斷面）中，產生基於剪斷應力之塑性變形、所謂之塌邊，如圖1中概念性地所示，導致第1電極層14及第2電極層16接近，變得容易產生短路。
在電極之間產生放電（火花）之電壓依據大氣條件及電極的形狀而不同，但是例如在平板及針狀的電極中電極之間距離為100μm左右的情況下，通常亦達到幾百伏。 但是，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層、亦即在高分子複合壓電體層的兩面設置有電極層之壓電薄膜中，實際放電依據切斷條件在遠比其低的電壓下產生。 關於考慮到位於該延長上之短路的產生現象，本發明人進一步進行了深入研究。其結果，發現了切片狀壓電薄膜的短路是因為切斷時所產生之電極層的毛邊及切斷時所產生之電極層的碎屑（切割碎屑）附著於切斷面亦即壓電薄膜的端面所致。
切斷用電極層夾持壓電體層之壓電薄膜之情況下，電極層產生因金屬的延展性而導致局部引出之所謂之毛邊（晶須）。又，藉由切斷，電極層微細地斷裂而產生電極層的碎屑。進行切斷時，無法避免毛邊及碎屑的產生。 例如只要為將PVDF（聚偏二氟乙烯）等壓電材料用作壓電體層之通常的壓電薄膜，則因電極層的毛邊及碎屑而引起之影響少。因此，藉由加厚壓電體層，亦能夠避免短路。 相對於此，高分子複合壓電體層中，由於在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子，因此與由PVDF等構成之壓電體層相比更硬且更脆。因此，在用電極層夾持高分子複合壓電體層之壓電薄膜中，切斷時施加到切割器刃及沖孔模具等之負擔較大，又還容易產生振動，與通常的壓電薄膜相比，會大量產生電極層的毛邊及碎屑。 因此，在用電極層夾持高分子複合壓電體層之壓電薄膜中，電極層的毛邊及碎屑會大量附著於端面。其結果，壓電薄膜的端面中的電極之間距離與實際電極層彼此的距離相比，實質上變得非常短。又，高分子壓電體層的情況下，即使壓電體層變厚，切斷長度相應地亦變長那麼多，毛邊及碎屑的產生量亦增加，因此亦無法解決。亦即，在用電極層夾持高分子複合壓電體層之壓電薄膜中，即使僅增加電極層之間的距離，亦無法解決短路。
本發明人進一步進行了深入研究之結果，發現了在用電極層夾持高分子複合壓電體層之壓電薄膜中，端面中的毛邊及碎屑的附著量與切斷後的端部（切斷面）中的厚度方向的電極層的距離和高分子壓電體層的厚度的比例有關。 切斷時的毛邊及碎屑的產生量與進行切斷之切割器刃等的鋒利度有關。亦即，切斷時的切割器刃及模具等的鋒利度愈良好，切斷時的毛邊及碎屑的產生量愈少。 另一方面，基於切斷之壓電薄膜端部中的塑性變形的大小與進行切斷之切割器刃等的鋒利度有關。切割器刃等的鋒利度良好之情況下，端部的塑性變形小。因此，切割器刃等的鋒利度良好之情況下，壓電體層的厚度與端部中的電極層的距離之差變小。
亦即，實際上附著於端面之毛邊及碎屑的量的測量雖困難，但是端面中的毛邊及碎屑的附著量與相對於高分子壓電體層的厚度之端部中的厚度方向的電極層的距離的比例之間有關聯，高分子複合壓電體層的厚度與端部中的電極層的厚度方向的距離之差愈小，附著於端面之毛邊及碎屑的量愈少。 依據本發明人的研究，藉由將壓電薄膜的端部中的電極層的厚度方向的距離相對於高分子複合壓電體層的厚度設為40%以上，充分減少端面中的電極層的毛邊及碎屑的附著量，即使壓電體層較薄之情況下，亦能夠確保防止電極層的短路時所需的絕緣性。
本發明係藉由獲得該等見解而完成者，將在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之高分子複合壓電體層設為壓電體層12，用第1電極層14及第2電極層16夾持壓電體層12的兩面之切片狀壓電薄膜10中，端部（裁斷部）中的第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離設為壓電體層12的厚度的40%以上。 在以下的說明中，將端部（裁斷部）中的第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離亦稱為“距離d”，將壓電體層12的厚度亦稱為“厚度t”，將相對於厚度t之距離d之比亦稱為“比例p”。 藉由本發明的壓電薄膜10具有該等結構，在切片狀壓電薄膜中，能夠防止端部中的第1電極層14與第2電極層16的短路而穩定地正常動作。又，依據本發明的壓電薄膜10，比例p成為小於40%之情況下，藉由進行刀刃的更換、刀刃的調節、刀刃的研磨及刀刃的管理等，亦能夠進行適當的生產管理。
在壓電薄膜10中，比例p小於40%時，無法確保端部中的第1電極層14與第2電極層16的充分的絕緣性，產生短路之可能性變高。 比例p為50%以上為較佳。
另外，比例p的上限並無限制。然而，若進行切斷，則必然產生因剪斷應力引起之塑性變形。因此，比例p不能成為100%。 若考慮該點，則比例p最大成為95%。
本發明中，壓電薄膜10的端部中的第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離d和壓電體層12的厚度t的比例p能夠藉由公知的各種方法來進行測量。 作為一例，可例示使用搭載有EDS（Energy dispersive X-ray spectrometry，能量色散型X射線分析裝置（EDX））之SEM（Scanning Electron Microscope，掃描型電子顯微鏡）觀察壓電薄膜10的端面亦即切斷面的端部並且進行形成電極層之材料的元素映射來進行測量之方法。SEM及EDX使用市售品即可。作為一例，SEM可例示Hitachi High-Technologies Corporation製造的SU8220，EDS可例示BRUKER CORPORATION製造的XFash 5060FQ。
亦即，如圖2的上段概念性地所示，藉由裝載有EDS之SEM（SEM-EDS）來觀察壓電薄膜10的端面的端部並且藉由EDS來進行觀察區域的端面的元素分析。 接著，從元素分析的結果，如圖2的下段概念性地所示，進行第1電極層14及第2電極層16的形成材料的元素映射，獲得映射結果的圖像。例如，第1電極層14及第2電極層16的形成材料為銅之情況下，從元素分析的結果進行銅映射，獲得銅映射的結果的圖像。
獲得電極層的形成材料的元素映射的圖像之後，如圖2的下段所示，根據元素映射的圖像測量在壓電薄膜10的端部中第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離d。
另一方面，壓電體層12的厚度t為壓電薄膜10的目錄值等且已知的情況下，使用其數值即可。 或者，亦可以在後述之壓電薄膜10的製造步驟（例如圖5的狀態）中形成壓電體層12之時刻藉由公知的方法來測量壓電體層12的厚度t。或者，亦可以在後述之壓電薄膜10的製造步驟中從成為壓電體層12之塗料的塗佈厚度及組成算出壓電體層12的厚度t。或者，亦可以在形成壓電體層12之時刻（例如圖5的狀態）測量整個厚度，之後局部去除壓電體層12來測量厚度，從其差求出壓電體層12的厚度t。
藉由該等方法無法測量（得知）壓電體層12的厚度t之情況下，藉由以下的方法測量壓電體層12的厚度t即可。 將壓電薄膜10埋入於樹脂。基於樹脂之埋入以用樹脂從壓電薄膜10的切斷面埋入5mm以上的方式進行為較佳。用於埋入之樹脂依據壓電薄膜10的形成材料及大小（最大面的面積、厚度）等適當設定即可。另外，用於埋入之樹脂依據需要亦可以混合複數種而使用。 將壓電薄膜10埋入於樹脂之後，在任意位置將埋入於樹脂之壓電薄膜10切斷成直線狀。藉由使用切片機等之方法的公知的方法進行切斷即可。 另外，切斷在切斷面的長邊方向的中心成為從壓電薄膜10的所有端部（端面）5mm以上的內側之位置進行為較佳。 接著，依據需要研磨切斷面。藉由公知的方法進行研磨即可。 另外，在切斷面的長邊方向的中心部進行基於上述之SEM-EDS之第1電極層14及第2電極層16的形成材料的元素映射。接著，根據元素映射的圖像在切斷面的長邊方向的中心上測量第1電極層14的內表面與第2電極層16的內表面的厚度方向的距離，將該距離設為其切斷面中的壓電薄膜的厚度。藉此，在壓電薄膜10的切斷面上能夠測量壓電體層12的厚度t，而不受上述之塑性變形（塌邊）的影響。 在任意5個截面上進行該等壓電體層12的切斷面中的厚度的測量，將其平均值設為成為測量對象之壓電薄膜10的壓電體層12的厚度t。 另外，進行基於該樹脂之埋入之方法亦能夠利用第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離d的測量中。亦即，以包含距離d的測量位置之方式將壓電薄膜從端部埋入5mm以上，進行使用切片機之切斷及依據需要之研磨，對切片狀壓電薄膜10的各個端面（切斷面）使用SEM-EDS如上述那樣測量距離d即可。
根據厚度t及距離d的測量結果，藉由下述式，算出相對於壓電體層12的厚度t之壓電薄膜10的端部中的第1電極層14與第2電極層16的厚度方向的距離d的比例p[%]。 p[%]=（d/t）×100
在此，例如切片狀壓電薄膜10為矩形之情況下，具有4個端面（切斷面）。因此，如圖3概念性地所示，相對於1個角部能夠測量藉由SEM從與邊A正交之箭頭a方向觀察之邊A的其中一個端部的比例p及藉由SEM從與邊B正交之箭頭b方向觀察之邊B的其中一個端面的比例p。 亦即，壓電薄膜10為矩形之情況下，相對於4個部位的角部能夠測量合計為8個部位的壓電薄膜10的端部的比例p。
另外，本發明的壓電薄膜並不限於如上述的矩形，能夠利用各種形狀。作為一例，本發明的壓電薄膜的平面形狀亦即主表面的形狀可例示圓形、橢圓形、三角形及五邊形以上的多邊形等。 即使為任意形狀，距離d與厚度t的比例p[%]藉由用SEM-EDS觀察端部亦即切斷面來進行電極的形成材料的元素映射之上述方法進行測量即可。 本發明中，壓電薄膜為多邊形的情況下，將所有角部作為測量對象，如圖3所示那樣從2個方向測量比例p，將所有比例p（角部的數×2個部位）的平均值設為壓電薄膜10中的比例p。另外，多邊形還包括因倒角等角部成為曲線狀之情況。又，壓電薄膜為除了圓形及橢圓形等多邊形以外的情況下，在將外周進行等分之8個部位測量比例p，將其平均值設為壓電薄膜10中的比例p。
以下，參閱圖4～圖8的概念圖，對本發明的壓電薄膜10之製造方法的一例進行說明。 首先，如圖4所示，準備在第2保護層20的表面形成有第2電極層16之片狀物34。另外，如圖6概念性地所示，準備在第1保護層18的表面形成有第1電極層14之片狀物38。
片狀物34只要藉由真空蒸鍍、濺射、鍍覆等在第2保護層20的表面形成銅薄膜等作為第2電極層16來製作即可。同樣地，片狀物38只要藉由真空蒸鍍、濺射、鍍覆等在第1保護層18的表面形成銅薄膜等作為第1電極層14來製作即可。 或者，亦可以將在保護層上形成有銅薄膜等之市售品的片狀物用作片狀物34及/或片狀物38。 片狀物34及片狀物38可以為相同者，亦可以為不同者。
另外，當保護層非常薄而操作性差等時，依據需要可以使用帶有隔板（臨時支撐體）的保護層。另外，作為隔板，能夠使用厚度25～100μm的PET等。隔板在熱壓接電極層及保護層之後去除即可。
接著，如圖5所示，將成為壓電體層12之塗料（塗佈組成物）塗佈於片狀物34的第2電極層16上之後，進行硬化來形成壓電體層12。藉此，製作積層有片狀物34及壓電體層12之積層體36。
壓電體層12的形成依據形成壓電體層12之材料能夠利用各種方法。 作為一例，首先，在有機溶劑中溶解上述之氰乙基化PVA等高分子材料，進而添加PZT粒子等壓電體粒子26，進行攪拌來製備塗料。 有機溶劑並無限制，能夠利用二甲基甲醯胺（DMF）、甲基乙基酮及環己酮等各種有機溶劑。 當準備片狀物34且製備了塗料時，將該塗料澆鑄（casting）（塗佈）於片狀物34上，蒸發並乾燥有機溶劑。藉此，如圖5所示，製作在第2保護層20上具有第2電極層16並且在第2電極層16上積層壓電體層12而成之積層體36。
塗料的流延方法並無限制，棒塗機、滑動式塗佈機及刮刀等公知的方法（塗佈裝置）全部都能夠利用。 或者，若高分子材料為能夠加熱熔融之物質，則將高分子材料加熱熔融，製作向其中添加壓電體粒子26而成之熔融物，藉由擠出成型等，在圖4所示之片狀物34上擠出成片狀，並進行冷卻，藉此可以製作如圖5所示之積層體36。
另外，如上所述，在壓電體層12中，基質24中除了在常溫下具有黏彈性之高分子材料以外，亦可以添加PVDF等高分子壓電材料。 向基質24中添加該等高分子壓電材料時，溶解添加到上述塗料中的高分子壓電材料即可。或者，向加熱熔融之在常溫下具有黏彈性之高分子材料中添加要添加之高分子壓電材料並進行加熱熔融即可。
形成壓電體層12之後，依據需要，亦可以進行壓光處理。壓光處理可以為1次，亦可以進行複數次。 如周知，壓光處理係指使用加熱壓製及加熱輥等對被處理面進行加熱的同時進行按壓來實施平坦化等之處理。
接著，對在第2保護層20上具有第2電極層16並且在第2電極層16上形成壓電體層12而成之積層體36的壓電體層12進行極化處理（Poling）。壓電體層12的極化處理可以在壓光處理之前進行，但是進行壓光處理之後進行為較佳。 壓電體層12的極化處理的方法並無限制，能夠利用公知的方法。例如，可例示直接對進行極化處理之對象施加直流電場之電場極化。另外，進行電場極化之情況下，亦可以在極化處理之前形成第1電極層14，並且利用第1電極層14及第2電極層16進行電場極化處理。 又，在本發明的壓電薄膜10中，關於極化處理，在厚度方向上進行極化為較佳，而不是在壓電體層12的面方向進行。
接著，如圖6所示，在進行極化處理之積層體36的壓電體層12側積層預先準備之片狀物38，以使第1電極層14朝向壓電體層12。 另外，以夾持第1保護層18及第2保護層20的方式使用加熱壓製裝置及加熱輥等將該積層體進行熱壓接，並貼合積層體36及片狀物38，製作如圖7所示之大型（長條）的壓電薄膜10L。 或者，使用接著劑貼合積層體36及片狀物38，較佳為可以進一步進行壓接而製作壓電薄膜10L。
另外，該壓電薄膜10L可以使用切片狀的片狀物34及片狀物38等來製造，或者，亦可以利用卷對卷（Roll to Roll）來製造。
最後，如圖8概念性地所示，使用切割器刃及沖孔模具等切斷機構將所製作之大型壓電薄膜10L切斷成既定形狀、例如矩形，並且設為切片狀壓電薄膜10。
如此製作之壓電薄膜10在厚度方向上被極化，而不是在面方向上被極化，並且，即使在極化處理後不進行拉伸處理亦可獲得較大的壓電特性。因此，壓電薄膜10在壓電特性上沒有面內各向異性，若施加驅動電壓，則在面方向上向所有方向各向同性地伸縮。
圖9中概念性地表示使用本發明的壓電薄膜10之平板型的壓電揚聲器的一例。 該壓電揚聲器40為將壓電薄膜10用作將電信號轉換為振動能之振動板之平板型的壓電揚聲器。另外，壓電揚聲器40亦能夠用作麥克風及感測器等。
壓電揚聲器40構成為具有壓電薄膜10、盒子42、黏彈性支撐體46及框體48。 盒子42係由塑膠等形成之一面開放之薄之殼體。作為殼體的形狀，可例示長方形狀、立方體狀及圓筒狀。 又，框體48係在中央具有與盒子42的開放面相同形狀的貫通孔之與盒子42的開放面側卡合之框構件。 黏彈性支撐體46具有適當的黏性及彈性，支撐壓電薄膜10並且對壓電薄膜的任一部位賦予恆定的機械偏壓，藉此將壓電薄膜10的伸縮運動沒有浪費地轉換成前後運動（與薄膜的表面垂直的方向的運動）。作為黏彈性支撐體46，作為一例，可例示羊毛的氈及包含PET等之羊毛的氈等不織布以及玻璃棉等。
壓電揚聲器40構成為：在盒子42中收容黏彈性支撐體46，藉由壓電薄膜10覆蓋盒子42及黏彈性支撐體46，藉由框體48將壓電薄膜10的周邊按壓到盒子42的上端面之狀態下，將框體48固定於盒子42。
在此，壓電揚聲器40中，黏彈性支撐體46的高度（厚度）比盒子42的內面的高度厚。 因此，在壓電揚聲器40中，黏彈性支撐體46的周邊部中，黏彈性支撐體46藉由壓電薄膜10按壓到下方而厚度變薄之狀態下保持。又，同樣地黏彈性支撐體46的周邊部中，壓電薄膜10的曲率急劇變動，壓電薄膜10上形成朝向黏彈性支撐體46的周邊變低之上升部。另外，壓電薄膜10的中央區域按壓到方形柱狀的黏彈性支撐體46而成為（大致）平面狀。
壓電揚聲器40中，若藉由對第1電極層14及第2電極層16施加驅動電壓，壓電薄膜10沿面方向上伸長，則為了吸收該伸長量，壓電薄膜10的上升部藉由黏彈性支撐體46的作用在上升之方向上改變角度。其結果，具有平面狀的部分之壓電薄膜10向上方移動。 相反地，若藉由驅動電壓施加到第1電極層14及第2電極層16，壓電薄膜10在面方向上收縮，則為了吸收該收縮量，壓電薄膜10的上升部在傾斜之方向（與平面接近之方向）改變角度。其結果，具有平面狀的部分之壓電薄膜10向下方移動。 壓電揚聲器40藉由該壓電薄膜10的振動而產生聲音。
另外，在壓電薄膜10中，藉由保持為使壓電薄膜10彎曲之狀態亦能夠實現從伸縮運動向振動的轉換。 因此，壓電薄膜10不是作為具有如圖9所示之剛性之平板狀的壓電揚聲器40發揮作用，而是簡單地保持在彎曲狀態亦能夠作為具有撓性之壓電揚聲器發揮作用。
利用該種壓電薄膜10之壓電揚聲器能夠具有良好的撓性，例如藉由捲起或折疊而收容到包等中。因此，依據壓電薄膜10，即使為一定程度的大小，亦能夠實現可容易攜帶之壓電揚聲器。 又，如上所述，壓電薄膜10的柔軟性及撓性優異，並且在面內不具有壓電特性的各向異性。因此，壓電薄膜10無論向哪個方向彎曲，音質的變化均小，並且，對曲率的變化的音質變化亦小。因此，利用壓電薄膜10之壓電揚聲器的設置位置的自由度高，又，如上所述，能夠安裝於各種物品。例如，藉由將壓電薄膜10以彎曲狀態安裝於西服等服裝及包等攜帶品等，能夠實現所謂之佩戴式揚聲器。
此外，如上所述，藉由將本發明的壓電薄膜貼附於具有撓性之有機EL顯示設備及具有撓性之液晶顯示設備等具有撓性之顯示設備，亦能夠用作顯示設備的揚聲器。
如上所述，壓電薄膜10藉由電壓的施加在面方向上伸縮，藉由該面方向的伸縮在厚度方向上適當地振動，因此例如用於壓電揚聲器等時，顯現能夠輸出升壓高的聲音之良好的音響特性。 藉由積層複數張顯現良好的音響特性亦即由壓電引起之高的伸縮性能之壓電薄膜10，作為使振動板等被振動體振動之壓電振動元件亦良好地發揮作用。 另外，在積層壓電薄膜10時，如果沒有短路（short）的可能性，則壓電薄膜可以不具有第1保護層18和/或第2保護層20。或者，可以經由絕緣層積層不具有第1保護層18和/或第2保護層20之壓電薄膜。
作為一例，可以將壓電薄膜10的積層體貼附於振動板，從而作為藉由壓電薄膜10的積層體使振動板振動而輸出聲音之揚聲器。亦即，在此情況下，將壓電薄膜10的積層體用作藉由使振動板振動來輸出聲音之、所謂之激發器。 藉由對積層之壓電薄膜10施加驅動電壓，各個壓電薄膜10沿面方向伸縮，藉由各壓電薄膜10的伸縮，壓電薄膜10的積層體整體沿面方向伸縮。藉由壓電薄膜10的積層體的面方向的伸縮，貼附有積層體之振動板撓曲，其結果，振動板沿厚度方向振動。藉由該厚度方向的振動，振動板產生聲音。振動板依據施加到壓電薄膜10之驅動電壓的大小來振動，並產生與施加到壓電薄膜10之驅動電壓相應之聲音。 因此，此時，壓電薄膜10本身不輸出聲音。
即使每1張壓電薄膜10的剛性低、伸縮力小，藉由積層壓電薄膜10，剛性亦提高，作為積層體整體，伸縮力亦增大。其結果，壓電薄膜10的積層體中，即使振動板具有一定程度的剛性，亦能夠以較大的力使振動板充分撓曲，並使振動板沿厚度方向充分振動，從而在振動板上產生聲音。
在壓電薄膜10的積層體中，壓電薄膜10的積層張數並無限制，例如依據振動之振動板的剛性等適當地設定獲得充分的振動量之張數即可。 另外，只要具有充分的伸縮力，則亦能夠將1張壓電薄膜10同樣地用作激發器（壓電振動元件）。
由壓電薄膜10的積層體振動之振動板亦無限制，能夠利用各種片狀物（板狀物、薄膜）。 作為一例，可例示由聚對酞酸乙二酯（PET）等組成之樹脂薄膜、由發泡聚苯乙烯等組成之發泡塑膠、瓦楞紙板等紙質材料、玻璃板及木材等。此外，只要能夠充分撓曲，則作為振動板，亦可以使用顯示設備等機器。
壓電薄膜10的積層體藉由貼附層（貼附劑）貼附相鄰之壓電薄膜彼此為較佳。又，壓電薄膜10的積層體和振動板亦藉由貼附層貼附為較佳。 貼附層並無限制，可利用各種能夠貼附成為貼附對象之物品彼此者。因此，貼附層可以由黏著劑組成，亦可以由接著劑組成。較佳為，使用貼附後可獲得固體且硬的貼附層之、由接著劑組成之接著劑層。 關於以上方面，將後述長形的壓電薄膜10折疊而成之積層體亦相同。
在壓電薄膜10的積層體中，對積層之各壓電薄膜10的極化方向並無限制。另外，如上所述，壓電薄膜10的極化方向為厚度方向的極化方向。 因此，在壓電薄膜10的積層體中，極化方向在所有壓電薄膜10中可以為相同方向，亦可以存在極化方向不同之壓電薄膜。
在此，在壓電薄膜10的積層體中，以相鄰之壓電薄膜10彼此的極化方向彼此相反之方式積層壓電薄膜10為較佳。 在壓電薄膜10中，施加於壓電體層12之電壓的極性成為與壓電體層12的極化方向對應者。因此，無論極化方向從第1電極層14朝向第2電極層16之情況下，還是在從第2電極層16朝向第1電極層14之情況下，所積層之所有壓電薄膜10中，將第1電極層14的極性及第2電極層16的極性設為相同極性。 因此，藉由使相鄰之壓電薄膜10彼此的極化方向彼此相反，即使相鄰之壓電薄膜10的電極層彼此接觸，接觸之電極層為相同極性，因此不用擔心發生短路。
壓電薄膜10的積層體亦可以設為藉由將長形的壓電薄膜10折疊1次以上、較佳為複數次來積層複數個壓電薄膜10之結構。 將長形壓電薄膜10折疊而積層之結構具有如下優點。 亦即，在將切片狀的壓電薄膜10積層複數張而成之積層體中，需要對每1張壓電薄膜，將第1電極層14及第2電極層16連接於驅動電源。相對於此，在將長形的壓電薄膜10折疊而積層之結構中，能夠僅由1張長形的壓電薄膜10構成積層體。又，在將長形的壓電薄膜10折疊而積層之結構中，用於施加驅動電壓之電源為1個即可，此外，亦可以在一個位置從壓電薄膜10引出電極。 此外，在將長形的壓電薄膜10折疊而積層之結構中，必需使相鄰之壓電薄膜10彼此的極化方向彼此相反。
以上，對本發明的壓電薄膜進行了詳細說明，但本發明並不限定於上述例子，在不脫離本發明的宗旨之範圍內，當然可以進行各種改良和變更。 [實施例]
以下，列舉本發明的具體的實施例，對本發明進行更詳細的說明。另外，本發明不限於該實施例，以下的實施例所示之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等只要不脫離本發明的宗旨，則能夠適當地進行變更。
[壓電薄膜的製作] 藉由圖4～圖7所示之方法，製作了大型壓電薄膜。 首先，以下述的組成比，將氰乙基化PVA（CR-V Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造）溶解於二甲基甲醯胺（DMF）中。之後，向該溶液以下述的組成比添加PZT粒子而作為壓電體粒子，並且藉由螺旋槳混合器（轉速2000rpm）進行攪拌，從而製備了用於形成壓電體層之塗料。 ・PZT粒子・・・・・・・・・・・300質量份 ・氰乙基化PVA・・・・・・・30質量份 ・DMF・・・・・・・・・・・・・・70質量份 另外，將以將PZT粒子中成為主成分之Pb氧化物、Zr氧化物及Ti氧化物的粉末相對於Pb=1莫耳成為Zr=0.52莫耳、Ti=0.48莫耳的方式用球磨機進行濕式混合而成之混合粉在800℃下煅燒5小時之後，使用進行了粉碎處理者。
另一方面，準備了在厚度4μm的PET薄膜上真空蒸鍍厚度0.1μm的銅薄膜而成之片狀物。亦即，在本例中，第1電極層及第2電極層為厚度0.1m的銅蒸鍍薄膜，第1保護層及第2保護層成為厚度4μm的PET薄膜。 使用滑動式塗佈機在片狀物的第2電極層（銅蒸鍍薄膜）上塗佈了預先製備之用於形成壓電體層之塗料。另外，以乾燥後的塗膜的膜厚成為40μm之方式塗佈了塗料。 接著，在120℃的加熱板上加熱乾燥將塗料塗佈於片狀物之物質，藉此使DMF蒸發。藉此，製作了在PET製的第2保護層上具有銅製的第2電極層且在其上具有厚度為30μm的壓電體層（高分子複合壓電體層）之積層體。
對所製作之壓電體層在厚度方向上進行了極化處理。
在進行了極化處理之積層體之上積層將第1電極層（銅薄膜側）朝向壓電體層並且將銅薄膜蒸鍍於PET薄膜之片狀物。 接著，使用層壓裝置，將積層體與片狀物的積層體在溫度120℃下進行熱壓接，藉此貼合複合壓電體及第1電極層來製作了如圖7所示之大型壓電薄膜。 另外，大型壓電薄膜中，除了該壓電體層的厚度為30μm的壓電薄膜以外，變更用於形成壓電體層之塗料的塗佈厚度，藉此還製作了壓電體層的厚度為60μm的壓電薄膜及壓電體層的厚度為140μm的壓電薄膜。
[實施例1～9及比較例1～4] 以各種方式變更所使用之切割器刃及模具，將所製作之壓電薄膜切割成210×300mm，從而製作了切片狀壓電薄膜。 關於所製作之各壓電薄膜，藉由使用SEM-EDS之上述之方法測量端部中的第1電極層與第2電極層的厚度方向的距離d及壓電體層的厚度t，並且算出了距離d與厚度t的比例p[%]。另外，在基於SEM-EDS之測量中，SEM使用了Hitachi High-Technologies Corporation製造的SU8220，EDS使用了BRUKER CORPORATION製造的XFash 5060FQ。
如圖9所示，將所製作之壓電薄膜預先載置於作為黏彈性支撐體而收容於玻璃棉之210×300mm的盒子上之後，藉由框體按壓周邊部，對壓電薄膜施加適當的張力及曲率，藉此製作了如圖9所示的壓電揚聲器。 另外，盒子的深度設為9mm，玻璃棉的密度設為32kg/m3 ，組裝前的厚度設為25mm。
將所製作之壓電揚聲器置於無響音室，通過功率放大器輸入50V及100V的100Hz的正玄波而作為輸入訊號，如圖10所示那樣用置於從揚聲器的中心50cm之距離之麥克風50錄音了聲音。
依據錄音資料，進行了以下的評價。 A：毫無問題地響起了聲音。 B：進行放電音之後響起了聲音。 C：沒有任何聲音（過電流流過功率放大器而跳閘） 將結果示於下述表中。
[表1]
  壓電體層的厚度 [μm] 比例p [%] 評價 備註
施加電壓[V] 切斷條件
50 100
實施例1 30 94.5 A A 超硬切割器刃：新刃
實施例2 30 63 A A 用模具沖孔：研磨後
實施例3 30 44.3 A A 用模具沖孔：7萬次後
實施例4 30 40.4 A B 用模具沖孔：10萬次後
比較例1 30 38.2 C - 超硬切割器刃：使用7km後
比較例2 30 21 C - 超硬切割器刃：使用10km後
實施例5 60 91.2 A A 超硬切割器刃：新刃
實施例6 60 54 A A 用模具沖孔：10萬次後
比較例3 60 37 C - 超硬切割器刃：使用7km後
實施例7 140 88.7 A A 超硬切割器刃：新刃
實施例8 140 49.2 A A 用模具沖孔：10萬次後
實施例9 140 40.3 B B 超硬切割器刃：使用7km後
比較例4 140 28 C - 超硬切割器刃：使用10km後
如上述表所示，相對於壓電體層的厚度t之端部中的第1電極層與第2電極層的厚度方向的距離d的比例p為40%以上之本發明的壓電薄膜利用於揚聲器時，能夠正常地輸出聲音而不會短路。另外，B評價的壓電薄膜中，端面亦即切斷面中的電極之間的絕緣性稍低，通電的同時進行了放電，因此產生了放電音，但是之後確保充分的電極之間的絕緣性，毫無問題地輸出了聲音。 相對於此，比例p小於40%的比較例中，端面亦即切斷面中的電極之間的絕緣性不充分且產生了短路，因此認為沒有聲音響起。 依據以上的結果，本發明的效果較為明顯。 [產業上之可利用性]
能夠適當地用於揚聲器及麥克風等。
10,10L:壓電薄膜 12:壓電體層 14:第1電極層 16:第2電極層 18:第1保護層 20:第2保護層 24:高分子基質 26:壓電體粒子 34,38:片狀物 36:積層體 40:壓電揚聲器 42:盒子 46:黏彈性支撐體 48:框體 50:麥克風
圖1係概念性地表示本發明的壓電薄膜的一例之剖面圖。 圖2係用於說明本發明的壓電薄膜中的相對於壓電體層的厚度之電極間距離的比例測量方法之概念圖。 圖3係用於說明本發明的壓電薄膜中的相對於壓電體層的厚度之電極間距離的比例測量方法之概念圖。 圖4係用於說明本發明的壓電薄膜之製造方法的一例之概念圖。 圖5係用於說明本發明的壓電薄膜之製造方法的一例之概念圖。 圖6係用於說明本發明的壓電薄膜之製造方法的一例之概念圖。 圖7係用於說明本發明的壓電薄膜之製造方法的一例之概念圖。 圖8係用於說明本發明的壓電薄膜之製造方法的一例之概念圖。 圖9係利用本發明的壓電薄膜之平面揚聲器的一例的概念圖。 圖10係用於說明實施例中之測量方法之概念圖。
10:壓電薄膜
12:壓電體層
14:第1電極層
16:第2電極層
18:第1保護層
20:第2保護層
24:高分子基質
26:壓電體粒子

Claims (5)

  1. 一種壓電薄膜，其係具有在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子之壓電體層及設置於前述壓電體層的兩面之電極層且為切片狀，其特徵為， 端部中的前述電極層的厚度方向的距離相對於前述壓電體層的厚度為40%以上。
  2. 如請求項1所述之壓電薄膜，其係具有覆蓋前述電極層中的至少一個之保護層。
  3. 如請求項1或2所述之壓電薄膜，其中 前述端部中的前述電極層的厚度方向的距離相對於前述壓電體層的厚度為95%以下。
  4. 如請求項1或2所述之壓電薄膜，其中 前述高分子材料具有氰乙基。
  5. 如請求項4所述之壓電薄膜，其中 前述高分子材料為氰乙基化聚乙烯醇。
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