TW202137591A - 積層壓電元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種積層壓電元件，其在積層了複數層以電極層及保護層來夾持壓電體層而成之壓電薄膜之積層壓電元件中，能夠抑制壓電薄膜之間的短路。積層壓電元件係積層複數層壓電薄膜而成，該壓電薄膜具有壓電體層、夾持壓電體層之2個電極層及分別覆蓋電極層之2個保護層，相鄰之各個壓電薄膜的端邊的至少一部分在面方向上位於不同的位置。

Description

積層壓電元件
本發明係有關一種積層壓電元件。
壓電元件作為藉由與各種物品接觸並安裝來使物品振動並發出聲音之所謂激發器（激子）而被利用於各種用途。例如，能夠藉由在圖像顯示面板、屏幕等中安裝激發器以使該等振動來代替揚聲器發出聲音。
然而，在撓性的圖像顯示裝置、能夠捲取之屏幕等中安裝激發器之情況下，激發器本身亦需要至少在不使用時是撓性的（可滾動的）。
作為撓性的壓電元件，提出了以電極層及保護層夾持壓電體層之壓電薄膜。 例如，在專利文獻1中記載了一種電聲轉換薄膜，其具有：壓電積層體，其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組成之黏彈性矩陣中而成之高分子複合壓電體、形成於高分子複合壓電體的一個面之面積為高分子複合壓電體的面積以下的上部薄膜電極、形成於上部薄膜電極的表面之面積為上部薄膜電極的面積以上之上部保護層、形成於高分子複合壓電體的上部薄膜電極的相反面之面積為高分子複合壓電體的面積以下之下部薄膜電極及形成於下部薄膜電極的表面之面積為下部薄膜電極的面積以上之下部保護層；用於引出上部電極之金屬箔，其係積層於上部薄膜電極的一部分，並且至少一部分位於高分子複合壓電體的面方向外部；及用於引出下部電極之金屬箔，其係積層於下部薄膜電極的一部分，並且至少一部分位於高分子複合壓電體的面方向外部。
該等壓電薄膜為薄膜狀且彈簧常數有限，因此在用作激發器之情況下，導致輸出不足。因此，可以考慮到藉由積層壓電薄膜來增加彈簧常數以提高輸出。
[專利文獻1]日本特開2014-209724號公報
以電極層及保護層夾持壓電體層之壓電薄膜例如藉由卷對卷製程形成為長條狀，然後，切割成所期望的形狀。在切割時，有時會產生構成電極層之金屬毛邊。由此，可知如下：在積層該等壓電薄膜之情況下，各層之間的距離近，因此藉由毛邊而相鄰之壓電薄膜的電極層導致短路（short circuit）之問題。
本發明的課題在於解決該等先前技術的問題點，並提供一種積層壓電元件，其在積層了複數層以電極層及保護層來夾持壓電體層而成之壓電薄膜之積層壓電元件中，能夠抑制壓電薄膜之間的短路。
為了解決該等問題，本發明具有以下結構。 [1]一種積層壓電元件，其係積層複數層壓電薄膜而成，該壓電薄膜具有壓電體層、夾持壓電體層之2個電極層及分別覆蓋電極層之2個保護層，其中， 相鄰之各個壓電薄膜的端邊的至少一部分在面方向上位於不同的位置。 [2]如[1]所述之積層壓電元件，其中， 各壓電薄膜具有覆蓋壓電薄膜的端面之端面被覆層。 [3]如[1]或[2]所述之積層壓電元件，其中，相鄰之壓電薄膜的端邊之間的距離為0.05mm～2mm。 [4]如[1]至[3]之任一項所述之積層壓電元件，其中， 壓電體層向厚度方向極化， 複數個壓電薄膜以極化方向交替的方式積層。 [5]一種積層壓電元件，其係藉由折疊1次以上壓電薄膜而積層複數層壓電薄膜者，該壓電薄膜具有壓電體層、夾持壓電體層之2個電極層及分別覆蓋電極層之2個保護層，其中 相鄰之各個層的端邊在面方向上位於不同的位置。 [6]如[5]所述之積層壓電元件，其中， 壓電薄膜具有覆蓋壓電薄膜的與折疊方向正交之寬度方向的兩個端面之端面被覆層。 [7]如[5]或[6]所述之積層壓電元件，其中， 相鄰之層的端邊之間的最短距離為0.05mm～5mm。 [發明效果]
依據該等本發明，能夠提供一種積層壓電元件，其在積層了複數層以電極層及保護層來夾持壓電體層而成之壓電薄膜之積層壓電元件中，能夠抑制壓電薄膜之間的短路。
以下，基於圖式中示出之較佳實施態樣，對本發明的積層壓電元件詳細地說明。
以下所記載之構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施態樣來進行，但本發明並不限定於該等實施態樣者。 另外，本說明書中，使用“～”表示之數值範圍係指包含記載於“～”的前後之數值作為下限值及上限值之範圍。
本發明的第1實施形態的積層壓電元件係 積層複數層壓電薄膜而成，該壓電薄膜具有壓電體層、夾持壓電體層之2個電極層及分別覆蓋電極層之2個保護層， 相鄰之各個壓電薄膜的端邊在面方向上位於不同的位置。
圖1中，示意地示出本發明的積層壓電元件的一例。 圖1所示之積層壓電元件10具有如下結構，亦即，積層5片壓電薄膜並利用接著層（黏貼層）14黏貼了相鄰之壓電薄膜。各壓電薄膜連接到施加使壓電薄膜伸縮之驅動電壓之電源（省略圖式）。 另外，圖1所示之積層壓電元件10為積層了5層壓電薄膜而成者，但本發明並不限定於此。亦即，若本發明的積層壓電元件為積層了複數層壓電薄膜而成者，則壓電薄膜的積層數可以為2層～4層或者亦可以為6層以上。對於該點，後述之積層壓電元件亦相同。
圖2中，藉由剖面圖示意地表示壓電薄膜12。另外，在圖1中，由於壓電薄膜12a～12e除了積層順序及寬度不同以外具有相同的結構，因此，在以下說明中，不需要區別壓電薄膜之情況下，亦總稱為壓電薄膜12。
如圖2所示，壓電薄膜12具備具有壓電性之片狀物亦即壓電體層20、積層於壓電體層20的一個面之第1電極層24、積層於第1電極層24上之第1保護層28、積層於壓電體層20的另一個面之第2電極層26及積層於第2電極層26上之第2保護層30。亦即，壓電薄膜12以2個電極層來夾持壓電體層20，並且具有分別覆蓋各電極層之保護層。關於壓電薄膜12，在以下進行詳細敘述。
其中，在本發明的積層壓電元件中，相鄰之各個壓電薄膜的端邊在面方向上位於不同的位置。面方向係指壓電薄膜的主面的面方向。主面係指片狀物（層、膜、板狀物體）的最大面。
具體而言，圖1中積層於最上側之壓電薄膜12a與在該壓電薄膜12a的下層相鄰地積層之壓電薄膜12b在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12b比壓電薄膜12a的寬度長，壓電薄膜12b的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12a的左側的端邊更靠左側，又，壓電薄膜12b的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12a的右側的端邊更靠右側。
又，壓電薄膜12b與在該壓電薄膜12b的下層相鄰地積層之壓電薄膜12c在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12c比壓電薄膜12b的寬度長，壓電薄膜12c的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12b的左側的端邊更靠左側，又，壓電薄膜12c的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12b的右側的端邊更靠右側。
關於壓電薄膜12c與在該壓電薄膜12c的下層相鄰地積層之壓電薄膜12d的關係以及壓電薄膜12d與在該壓電薄膜12d的下層相鄰地積層之壓電薄膜12e的關係，亦同樣地圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，位於下層之壓電薄膜12比在其上方相鄰之壓電薄膜12的寬度長，位於下層之壓電薄膜12的左右兩端邊分別位於比在上方相鄰之壓電薄膜12的端邊更靠外側。
如前述，以電極層及保護層夾持壓電體層之壓電薄膜例如藉由卷對卷製程形成為長條狀，然後，切割成期希望的形狀。在切割時，有時會產生構成電極層之金屬毛邊。由此，在積層以相同的大小切割之壓電薄膜之情況下， 各層之間的距離變近，因此藉由毛邊而相鄰之壓電薄膜的電極層導致短路（短路）之問題。
相對於此，在本發明的積層壓電元件10中，複數個壓電薄膜12具有相鄰之壓電薄膜12的各個端邊在面方向上成為不同的位置的方式積層之結構。藉此，能夠加長相鄰之壓電薄膜的電極層之間的距離，並且能夠抑制電極層的短路（短路）。
其中，在圖1中示出之例子中，雖然設為壓電薄膜的大小隨著從上層朝向下層而變大的結構，但是相鄰之壓電薄膜的端邊只要在面方向上位於不同的位置，則並不限定於此。
圖3係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖3所示之積層壓電元件10具有如下結構，亦即，積層5片壓電薄膜並利用接著層（黏貼層）14黏貼了相鄰之壓電薄膜。
圖3中積層於最上側之壓電薄膜12a與在該壓電薄膜12a的下層相鄰地積層之壓電薄膜12b在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12a比壓電薄膜12b的寬度長，壓電薄膜12a的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12b的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12a的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12b的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，壓電薄膜12b與在該壓電薄膜12b的下層相鄰地積層之壓電薄膜12c在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12c比壓電薄膜12b的寬度長，壓電薄膜12c的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12b的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12c的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12b的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，積層於壓電薄膜12c的下層之壓電薄膜12d比壓電薄膜12c的寬度短，壓電薄膜12c的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12d的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12c的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12d的右側的端邊更靠右側（外側）。
進而，積層於壓電薄膜12d的下層之壓電薄膜12e比壓電薄膜12d的寬度長，壓電薄膜12e的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12d的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12e的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12d的右側的端邊更靠右側（外側）。
亦即，在圖3中示出之例子中，寬度長之壓電薄膜12與寬度短之壓電薄膜12交替地積層，寬度長之壓電薄膜12與寬度短之壓電薄膜12的左右兩端邊的位置不同。
圖4係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖4所示之積層壓電元件10具有如下結構，亦即，積層5片壓電薄膜並利用接著層（黏貼層）14黏貼了相鄰之壓電薄膜。
圖3中積層於最上側之壓電薄膜12a與在該壓電薄膜12a的下層相鄰地積層之壓電薄膜12b在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12a比壓電薄膜12b的寬度長，壓電薄膜12a的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12b的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12a的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12b的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，壓電薄膜12b與在該壓電薄膜12b的下層相鄰地積層之壓電薄膜12c在圖中左右方向上的寬度不同，壓電薄膜12的面方向亦即圖中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，壓電薄膜12b比壓電薄膜12c的寬度長，壓電薄膜12b的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12c的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12b的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12c的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，積層於壓電薄膜12c的下層之壓電薄膜12d比壓電薄膜12c的寬度長，壓電薄膜12d的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12c的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12d的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12c的右側的端邊更靠右側（外側）。
進而，積層於壓電薄膜12d的下層之壓電薄膜12e比壓電薄膜12d的寬度長，壓電薄膜12e的圖中左側的端邊位於比壓電薄膜12d的左側的端邊更靠左側（外側），又，壓電薄膜12e的圖中右側的端邊位於比壓電薄膜12d的右側的端邊更靠右側（外側）。
亦即，在圖4中示出之例子中，壓電薄膜的大小隨著從積層方向的中央朝向外側（表面側）而變大。
其中，各壓電薄膜12可以具有覆蓋壓電薄膜12的端面之端面被覆層。 圖5中，藉由剖面圖示意地表示壓電薄膜12。
如圖5所示，壓電薄膜12具備具有壓電性之片狀物亦即壓電體層20、積層於壓電體層20的一個面之第1電極層24、積層於第1電極層24上之第1保護層28、積層於壓電體層20的另一個面之第2電極層26、積層於第2電極層26上之第2保護層30及覆蓋以第1保護層28、第1電極層24、壓電體層20、第2電極層26及第2保護層30的順序積層之積層體的端面之端面被覆層32。端面被覆層32具有絕緣性。 在圖5中示出之例子中，端面被覆層32覆蓋從第1保護層28的表面的一部分至積層體的端面及第2保護層30的表面的一部分為止的區域。 關於端面被覆層32，在以下進行詳細敘述。
藉由具有絕緣性的端面被覆層32，能夠更佳地抑制相鄰之壓電薄膜12的電極層之間的短路。
在圖6～8中示出將具有端面被覆層32之壓電薄膜12以相鄰之壓電薄膜12的端邊在面方向上位於不同的位置之方式積層之例子。
在圖6中示出之例子係除了壓電薄膜12具有端面被覆層以外，以與圖1中示出之例子相同地積層壓電薄膜12之例子。 在圖7中示出之例子係除了壓電薄膜12具有端面被覆層以外，以與圖3中示出之例子相同地積層壓電薄膜12之例子。 在圖8中示出之例子係除了壓電薄膜12具有端面被覆層以外，以與圖4中示出之例子相同地積層壓電薄膜12之例子。
其中，在設為壓電薄膜12具有端面被覆層32之結構之情況下，如圖5所示，在端部的保護層的表面亦形成端面被覆層32。由此，藉由端面被覆層32而壓電薄膜12成為兩端部的厚度變得比中央部分厚，並且導致厚度產生分布。以相同的大小積層具有該等端面被覆層之壓電薄膜之情況下，積層兩端部的厚度厚的部分（形成有端面被覆層之部分），在作為積層壓電元件而觀察時，兩端部的厚度與中央部分的厚度之差變得更大。
若存在這種厚度差，則產生剛性差。由此，例如，在將積層壓電體作為激發器而安裝於能夠捲取之屏幕等之情況下，在進行捲取時，剛性高的部分不易彎曲，因此導致在屏幕上形成壓痕。
相對於此，本發明的積層壓電元件中，相鄰之各個壓電薄膜的端邊在面方向上位於不同的位置。由此，如圖6～圖8所示，相鄰之壓電薄膜12的形成有端面被覆層32之部分在面方向上不重疊。因此，作為積層壓電元件來觀察時，能夠減小兩端部的厚度與中央部分的厚度之差，並且能夠抑制產生剛性差。藉此，將積層壓電體作為激發器而安裝於能夠捲取之屏幕等之情況下，在捲取時，能夠抑制在屏幕上形成壓痕。
從能夠防止短路及在形成端面被覆層時減小端部與中央部分的厚度之差等觀點考慮，在相鄰之壓電薄膜12的端邊之間的面方向上的距離為0.05mm～5mm為較佳，0.2mm～3mm為更佳，0.3mm～2mm為進一步較佳。 另外，相鄰之壓電薄膜12的端邊之間的面方向上的距離係與短邊的延伸方向正交之方向上的距離。亦即，係端面的垂線方向上的距離。
又，在壓電薄膜的端邊的至少一部分中，相鄰之壓電薄膜的端邊在面方向上位於不同的位置即可，從防止短路之觀點考慮，在壓電薄膜的端邊的整個區域中，在面方向上位於與相鄰之壓電薄膜的端邊不同的位置為較佳。 又，在相鄰之壓電薄膜中的至少1組中，端邊在面方向上位於不同的位置即可，在所有相鄰之壓電薄膜的組中，端邊在面方向上位於不同的位置為較佳。亦即，可以存在相鄰之壓電薄膜的端邊在面方向上位於相同位置之組。
其中，如圖6～圖8中示出之例子，各壓電薄膜12具有端面被覆層32之結構之情況下，如圖9所示，以從面方向觀察相鄰之壓電薄膜12的端面被覆層32彼此時不重疊之方式設定相鄰之壓電薄膜12的端邊之間的面方向上的距離為較佳。如後述，端面被覆層32有時係藉由塗佈等而形成之塗層以及有時係藉由黏貼絕緣性帶而形成之層等，在任意情況下，超出端面被覆層32的主面的部分的面方向的長度最大為5mm左右。因此，從不使相鄰之壓電薄膜12的端面被覆層32彼此重疊之觀點考慮，相鄰之壓電薄膜12的端邊之間的面方向上的距離設為最大為5mm左右為較佳。
又，相鄰之壓電薄膜12的端面被覆層32彼此可以重疊。尤其，端面被覆層32係塗層之情況下，如圖10所示，超出端面被覆層32的主面之部分的厚度隨著從壓電薄膜12的端面遠離而逐漸減小。這樣，可以設為在端面被覆層32的厚度逐漸減小的部分與相鄰之壓電薄膜12的端面被覆層32重疊。
其中，如圖6～圖8中示出之例子中，設為積層有複數個具有端面被覆層32之壓電薄膜12之結構，亦即以在各壓電薄膜12形成有端面被覆層32之狀態積層之結構，但並不限定於此。 如圖11所示的例子，可以設為具有覆蓋積層有複數個壓電薄膜12之積層體的端面之端面被覆層32的結構。亦即，可以在積層複數個未形成有端面被覆層32之壓電薄膜12之後，形成覆蓋該積層體的端面之端面被覆層。
各壓電薄膜的形狀並無特別限定，能夠設為圓形、橢圓形、矩形、多邊形、非規則形狀等各種形狀。另外，所積層之複數個壓電薄膜只要設為相鄰之壓電薄膜彼此在面方向的大小不同之相似形狀即可。
作為一例，該等本發明的積層壓電元件10可以用作用於藉由接著層接著於振動板來從振動板發出聲音之激發器。
如後述，在本發明的積層壓電元件10中，構成積層有複數層之壓電薄膜12之壓電體層20為將壓電體粒子36分散於黏彈性矩陣34中而成者為較佳。又，以在厚度方向上夾持壓電體層20之方式設置有第1電極層24及第2電極層26。
若對具有該等壓電體層20之壓電薄膜的第1電極層24及第2電極層26施加電壓，則依據所施加之電壓而壓電體粒子36向極化方向伸縮。其結果，壓電薄膜（壓電體層20）向厚度方向收縮。同時，由於帕松比的關係，壓電薄膜亦向面方向伸縮。 該伸縮為0.01～0.1%左右。 壓電體層20的厚度較佳為10～300μm左右。因此，厚度方向的伸縮最大亦只是0.3μm左右，為非常小。 相對於此，壓電薄膜亦即壓電體層20在面方向上具有明顯大於厚度之尺寸。因此，例如，若壓電薄膜的長度為20cm，則藉由施加電壓，壓電薄膜最大伸縮0.2mm左右。
如上所述，在振動板中，藉由接著層黏貼有積層壓電元件10。因此，藉由壓電薄膜的伸縮，振動板彎曲，其結果，振動板向厚度方向振動。 藉由該厚度方向的振動，振動板發出聲音。亦即，振動板依據施加於壓電薄膜之電壓（驅動電壓）的大小來進行振動，並依據施加於壓電薄膜之驅動電壓來發出聲音。
其中，已知由PVDF等高分子材料組成之通常之壓電薄膜藉由在極化處理後沿單軸方向進行延伸處理來對延伸方向配向分子鏈並作為結果在延伸方向上可獲得較大之壓電特性。因此，通常之壓電薄膜的壓電特性中具有面內各向異性，施加了電壓時的面方向的伸縮量有各向異性。
相對於此，將壓電體粒子分散於黏彈性矩陣中而成之具有高分子複合壓電體之壓電薄膜即使在極化處理後不進行延伸處理亦可獲得較大的壓電特性，因此壓電特性中不具有面內各向異性，並在面方向上向所有方向各向同性地伸縮。亦即，壓電薄膜在二維上各向同性地伸縮。積層了在二維上該等各向同性地伸縮之壓電薄膜之積層壓電元件10與積層了僅向一個方向大幅度伸縮之PVDF等通常之壓電薄膜之情況相比，能夠以較大之力振動振動板，能夠發出更大且優美之聲音。
如上所述，本發明的積層壓電元件為積層了複數片該等壓電薄膜而成者。 因此，即使每1片的壓電薄膜的剛性低且伸縮力小，但藉由積層壓電薄膜，剛性變高，作為積層壓電元件10的伸縮力亦變大。其結果，本發明的積層壓電元件10即使為振動板具有一定程度的剛性者，亦以較大之力使振動板充分地彎曲並使振動板充分地向厚度方向振動，能夠使振動板發出聲音。
又，壓電體層20越厚，壓電薄膜的伸縮力變得越大，但是使其伸縮相同量所需之驅動電壓相應地變大。其中，如上所述，在本發明的積層壓電元件10中，較佳之壓電體層20的厚度最大亦只有300μm左右，因此施加於各個壓電薄膜之電壓小亦能夠充分地伸縮壓電薄膜。
另外，如上所述，在壓電薄膜中，厚度方向的壓電體層20的伸縮的絕對量非常小，壓電薄膜的伸縮實質上僅在面方向進行。 因此，即使所積層之壓電薄膜的極化方向相反，只要施加於第1電極層24及第2電極層26之電壓的極性正確，則所有的壓電薄膜沿相同方向伸縮。
另外，作為黏貼積層壓電元件之振動板，並無限制，能夠利用各種物品。 作為振動板，作為一例，例示出樹脂製的板及玻璃板等板材、看板等廣告・通知介質、桌子、白板及投影用屏幕等辦公室設備及家具、有機電致發光（OEL（Organic Electro-Luminescence））顯示器及液晶顯示器等顯示裝置、控制台、A柱、頂篷及保險桿等汽車等車輛的構件以及住宅的墻壁等建材等。
以下，對壓電薄膜12的詳細內容進行說明。 如圖2及圖5所示，壓電薄膜12具備具有壓電性之片狀物亦即壓電體層20、積層於壓電體層20的一個面之第1電極層24、積層於第1電極層24上之第1保護層28、積層於壓電體層20的另一個面之第2電極層26及積層於第2電極層26上之第2保護層30。亦即，壓電薄膜12具有以第1保護層28、第1電極層24、壓電體層20、第2電極層26及第2保護層30的順序積層之結構。如後述，作為較佳態樣，壓電薄膜12（壓電體層20）在厚度方向上被極化。將壓電薄膜12的極化方向的上游側的電極層及保護層設為第1電極層24及第1保護層28，將下游側的電極層及保護層設為第2電極層26及第2保護層30。
在壓電薄膜12中，作為較佳態樣，如圖2中示意地表示，壓電體層20為由高分子複合壓電體組成者，該高分子複合壓電體為將壓電體粒子36分散於由在常溫下具有黏彈性之高分子材料組成之黏彈性矩陣34中而成。另外，在本說明書中，“常溫”係指0～50℃左右的溫度範圍。
其中，高分子複合壓電體（壓電體層20）為具備以下用件者為較佳。 （i）撓性 例如，作為可攜式以如新聞或雜誌那樣之文件感覺緩慢彎曲之狀態把持之情況下，從外部不斷受到數Hz以下的相對緩慢且較大之彎曲變形。此時，若高分子複合壓電體較硬，則產生其相對程度之較大之彎曲應力而在高分子矩陣與壓電體粒子的界面產生龜裂，最終有可能導致破壞。因此，對高分子複合壓電體要求適當之柔軟性。又，若能夠將應變能作為熱向外部擴散，則能夠緩和應力。因此，要求高分子複合壓電體的損耗正切適當大。
綜上所述，要求用作激發器之撓性之高分子複合壓電體對於20Hz～20kHz的振動較硬地動作，對於數Hz以下的振動較柔軟地動作。又，要求相對於20kHz以下的所有頻率的振動，高分子複合壓電體的損耗正切適當大。 進而，藉由配合所黏附之對象材料（振動板）的剛性（硬度、剛度、彈簧常數）來積層，能夠簡便地調節彈簧常數為較佳，此時，接著層14越薄，越能夠提高能量效率。
通常，高分子固體具有黏彈性緩和機構，並隨著溫度的上升或者頻率的降低，大規模的分子運動作為儲存彈性係數（楊氏模量）的降低（緩和）或者損失彈性係數的極大化（吸收）而被觀察到。其中，藉由非晶質區域的分子鏈的微觀布朗（Micro Brown）運動引起之緩和被稱作主分散，可觀察到非常大之緩和現象。該主分散產生之溫度為玻璃轉移點（Tg），黏彈性緩和機構最明顯地顯現。 在高分子複合壓電體（壓電體層20）中，藉由將玻璃轉移點在常溫下之高分子材料，換言之，在常溫下具有黏彈性之高分子材料用於矩陣中，實現對於20Hz～20kHz的振動較硬地動作，對於數Hz以下的慢振動較軟地動作之高分子複合壓電體。尤其，在較佳地發現該動作等方面，將頻率1Hz中的玻璃轉移點在常溫亦即0～50℃下之高分子材料用於高分子複合壓電體的矩陣中為較佳。
作為在常溫下具有黏彈性之高分子材料，能夠利用公知的各種者。較佳為，在常溫亦即0～50℃下，使用基於動態黏彈性試驗而得之頻率1Hz中之損耗正切Tanδ的極大值為0.5以上之高分子材料。 藉此，高分子複合壓電體藉由外力而被緩慢彎曲時，最大彎曲力矩部中之高分子矩陣與壓電體粒子的界面的應力集中得到緩和，能夠期待高撓性。
又，在常溫下具有黏彈性之高分子材料如下為較佳，亦即，基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的儲存彈性係數（E’）在0℃下為100MPa以上，在50℃下為10MPa以下。 藉此，能夠減小高分子複合壓電體藉由外力而被緩慢彎曲時產生之彎曲力矩之同時，能夠對於20Hz～20kHz的音響振動較硬地動作。
又，若在常溫下具有黏彈性之高分子材料的相對介電常數在25℃下為10以上，則為更佳。藉此，對高分子複合壓電體施加電壓時，對高分子矩陣中的壓電體粒子需要更高之電場，因此能夠期待較大之變形量。 然而，另一方面，若考慮確保良好之耐濕性等，則高分子材料的相對介電常數在25℃下為10以下亦為較佳。
作為滿足該等條件之在常溫下具有黏彈性之高分子材料，例示出氰乙基化聚乙烯醇（氰乙基化PVA）、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯丙烯腈、聚苯乙烯-乙烯基聚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，亦能夠較佳地利用Hibler5127（KURARAY CO.,LTD製）等市售品。其中，作為高分子材料，使用具有氰乙基之材料為較佳，使用氰乙基化PVA尤為佳。 另外，該等高分子材料可以僅使用1種，亦可以併用（混合）使用複數種。
使用該等在常溫下具有黏彈性之高分子材料之黏彈性矩陣34依據必要可以併用複數種高分子材料。 亦即，以調節介電特性或機械特性等為目的，向黏彈性矩陣34加入氰乙基化PVA等黏彈性材料，依據必要亦可以添加其他介電性高分子材料。
作為能夠添加之介電性高分子材料，作為一例，例示出聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物及聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物等氟系高分子、偏二氰乙烯-乙烯酯共聚物、氰乙基纖維素、氰乙基羥基蔗糖、氰乙基羥基纖維素、氰乙基羥基富勒烯、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、氰乙基聚丙烯酸乙酯、氰乙基富勒烯、氰乙基聚羥基亞甲基、氰乙基縮水甘油富勒烯、氰乙基蔗糖及氰乙基山梨糖醇等具有氰基或氰乙基之聚合物以及腈橡膠或氯丁二烯橡膠等合成橡膠等。 其中，較佳地利用具有氰乙基之高分子材料。 又，在壓電體層20的黏彈性矩陣34中，除了氰乙基化PVA等在常溫下具有黏彈性之材料以外所添加之介電性聚合物並不限定於1種，可以添加複數種。
又，以調節玻璃轉移點Tg為目的，除了介電性聚合物以外，亦可以向黏彈性矩陣34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樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、醇酸樹脂及雲母等熱固性樹脂。 進而，以提高黏著性為目的，亦可以添加松香酯、松香、萜烯類、萜烯酚及石油樹脂等黏著賦予劑。
在壓電體層20的黏彈性矩陣34中，添加除了氰乙基化PVA等具有黏彈性之高分子材料以外的材料時的添加量並無特別限定，但是以在黏彈性矩陣34中所佔比例計為30質量%以下為較佳。 藉此，不損害黏彈性矩陣34中之黏彈性緩和機構便能夠發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36及電極層的密接性提高等方面能夠獲得較佳之結果。
壓電體粒子36為由具有鈣鈦礦型或纖鋅礦型的晶體結構之陶瓷粒子組成者。 作為構成壓電體粒子36之陶瓷粒子，例如例示出鋯鈦酸鉛（PZT）、鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）、鈦酸鋇（BaTiO3 ）、氧化鋅（ZnO）及鈦酸鋇與鐵酸鉍（BiFe3 ）的固體溶液（BFBT）等。
該等壓電體粒子36的粒徑並無限制，依據壓電薄膜12的尺寸及積層壓電元件10的用途等適當進行選擇即可。壓電體粒子36的粒徑為1～10μm為較佳。 藉由將壓電體粒子36的粒徑設在該範圍內，在壓電薄膜12能夠兼顧高壓電特性和撓性等方面能夠獲得較佳之結果。
另外，在圖2中，壓電體層20中的壓電體粒子36均勻且具有規則性地分散於黏彈性矩陣34中，但是本發明並不限定於此。 亦即，壓電體層20中的壓電體粒子36較佳為，若均勻地被分散，則可以不規則地分散於黏彈性矩陣34中。
在壓電薄膜12中，壓電體層20中之黏彈性矩陣34與壓電體粒子36的量比並無限制，依據壓電薄膜12的面方向的大小及厚度、積層壓電元件10的用途以及壓電薄膜12中所要求之特性等可以適當進行設定。 壓電體層20中之壓電體粒子36的體積分率為30～80%為較佳，50%以上為更佳，因此設為50～80%為進一步較佳。 藉由將黏彈性矩陣34與壓電體粒子36的量比設在上述範圍內，在能夠兼顧高壓電特性和撓性等方面能夠獲得較佳之結果。
在以上的壓電薄膜12中，作為較佳態樣，壓電體層20為將壓電體粒子分散於黏彈性矩陣中而成之高分子複合壓電體層，該黏彈性矩陣包含在常溫下具有黏彈性之高分子材料。然而，本發明並不限定於此，作為壓電薄膜的壓電體層，能夠利用公知的壓電元件中所使用之公知的各種壓電體層。 作為一例，可例示由聚偏二氟乙烯（PVDF）及偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物的上述之介電性高分子材料組成之壓電體層、以及由PZT、PLZT、鈦酸鋇、氧化鋅及BFBT等上述之壓電體組成之壓電體層等。
在壓電薄膜12中，壓電體層20的厚度並無特別限定，依據積層壓電元件10的用途、積層壓電元件10中之壓電薄膜的積層數、壓電薄膜12中所要求之特性等可以適當進行設定。 壓電體層20越厚，在所謂片狀物的剛度等剛性等方面越有利，但是為了使壓電薄膜12以相同量伸縮而所需之電壓（電位差）變大。 壓電體層20的厚度為10～300μm為較佳，20～200μm為更佳，30～150μm為進一步較佳。 藉由將壓電體層20的厚度設在上述範圍內，在兼顧剛性的確保與適當之柔軟性等方面能夠獲得較佳之結果。
如圖2所示，圖式例的壓電薄膜12具有如下結構，亦即，在該等壓電體層20的一個面具有第1電極層24，在其之上具有第1保護層28，在壓電體層20的另一個面具有第2電極層26，在其之上具有第2保護層30而成。其中，第2電極層26與第1電極層24形成電極對。 另外，壓電薄膜12可以具有除了該等層而且還覆蓋例如側面等的壓電體層20露出之區域以防止短路等之端面被覆層等。關於端面被覆層，在以下進行詳細敘述。
亦即，壓電薄膜12具有以電極對亦即第1電極層24及第2電極層26夾持壓電體層20的兩面，並且以第1保護層28及第2保護層30夾持該積層體而成之結構。 如此，在壓電薄膜12中，以第1電極層24及第2電極層26夾持之區域依據所施加之電壓而伸縮。 另外，如前述，第1電極層24及第1保護層28以及第2電極層26及第2保護層30係依據壓電體層20的極化方向而標註名稱者。因此，第1電極層24與第2電極層26以及第1保護層28與第2保護層30具有基本上相同的結構。
在壓電薄膜12中，第1保護層28及第2保護層30被覆第2電極層26及第1電極層24之同時，起到對壓電體層20賦予適當之剛性和機械強度之作用。亦即，在壓電薄膜12中，由黏彈性矩陣34和壓電體粒子36組成之壓電體層20對於緩慢彎曲變形顯出非常優異之撓性，但是依據用途存在剛性或機械強度不足之情況。壓電薄膜12設置第1保護層28及第2保護層30以彌補該情況。
第1保護層28及第2保護層30並無限制，能夠利用各種片狀物，作為一例，較佳地例示出各種樹脂薄膜。 其中，依據具有優異之機械特性及耐熱性等理由，由聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚苯硫（PPS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚醚醯亞胺（PEI）、聚醯亞胺（PI）、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被較佳地利用。
第1保護層28及第2保護層30的厚度亦並無限制。又，第1保護層28及第2保護層30的厚度基本上相同，但是亦可以不同。 其中，若第1保護層28及第2保護層30的剛性過高，則不僅限制壓電體層20的伸縮，亦會損害撓性。因此，去除要求機械強度或作為片狀物的良好之操作性之情況，第1保護層28及第2保護層30越薄越有利。
在壓電薄膜12中，若第1保護層28及第2保護層30的厚度為壓電體層20的厚度的2倍以下，則在兼顧剛性的確保與適當之柔軟性等方面能夠獲得較佳之結果。 例如，壓電體層20的厚度為50μm且第1保護層28及第2保護層30由PET組成之情況下，第1保護層28及第2保護層30的厚度為100μm以下為較佳，50μm以下為更佳，25μm以下為進一步較佳。
在壓電薄膜12中，在壓電體層20與第1保護層28之間形成第1電極層24，在壓電體層20與第2保護層30之間形成第2電極層26。　為了對壓電體層20（壓電薄膜12）施加電壓而設置第1電極層24及第2電極層26。
在本發明中，第1電極層24及第2電極層26的形成材料並無限制，能夠利用各種導電體。具體而言，可例示碳、鈀、鐵、錫、鋁、鎳、鉑、金、銀、銅、鈦、鉻及鉬等金屬、該等合金、該等金屬及合金的積層體及複合體以及氧化銦錫等。其中，銅、鋁、金、銀、鉑及氧化銦錫作為第1電極層24及第2電極層26而較佳地例示。
又，第1電極層24及第2電極層26的形成方法亦並無限制，能夠利用各種基於真空蒸鍍及濺鍍等氣相沈積法（真空成膜法）或電鍍而形成之膜或者黏貼由上述材料所形成之箔之方法等公知的方法。
其中，依據能夠確保壓電薄膜12的撓性等理由，作為第1電極層24及第2電極層26，尤其可較佳地利用藉由真空蒸鍍所成膜之銅及鋁等薄膜。其中，尤其可較佳地利用基於真空蒸鍍而形成之銅的薄膜。 第1電極層24及第2電極層26的厚度並無限制。又，第1電極層24及第2電極層26的厚度基本上相同，但是亦可以不同。
其中，與前述的第1保護層28及第2保護層30同樣地，若第1電極層24及第2電極層26的剛性過高，則不僅限制壓電體層20的伸縮，亦會損害撓性。因此，若在電阻不會變得過高之範圍內，則第1電極層24及第2電極層26越薄越有利。
在壓電薄膜12中，若第1電極層24及第2電極層26的厚度與楊氏模量之積低於第1保護層28及第2保護層30的厚度與楊氏模量之積，則不會嚴重損害撓性，因此為較佳。 例如，第1保護層28及第2保護層30由PET（楊氏模量：約6.2GPa）組成且第1電極層24及第2電極層26由銅（楊氏模量：約130GPa）組成之組合的情況下，若設為第1保護層28及第2保護層30的厚度為25μm，則第1電極層24及第2電極層26的厚度為1.2μm以下為較佳，0.3μm以下為更佳，其中設為0.1μm以下為較佳。
如上所述，壓電薄膜12具有如下結構，亦即，以第1電極層24及第2電極層26夾持將壓電體粒子36分散於包含在常溫下具有黏彈性之高分子材料之黏彈性矩陣34中而成之壓電體層20，進而以第1保護層28及第2保護層30夾持該積層體而成。 該等壓電薄膜12在常溫下具有基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的損耗正切（Tanδ）的極大值為較佳，在常溫下具有成為0.1以上之極大值為更佳。 藉此，即使壓電薄膜12從外部不斷受到數Hz以下的相對緩慢且較大之彎曲變形，亦能夠將應變能有效地作為熱而擴散到外部，因此能夠防止在高分子矩陣與壓電體粒子的界面產生龜裂。
壓電薄膜12如下為較佳，亦即，基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的儲存彈性係數（E’）在0℃下為10～30GPa，在50℃下為1～10GPa。 藉此，在常溫下壓電薄膜12在儲存彈性係數（E’）中能夠具有較大之頻率分散。亦即，能夠對於20Hz～20kHz的振動較硬地動作，對於數Hz以下的振動較柔軟地動作。
又，壓電薄膜12如下為較佳，亦即，厚度與基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的儲存彈性係數（E’）之積在0℃下為1.0×106 ～2.0×106 N/m，在50℃下為1.0×105 ～1.0×106 N/m。 藉此，壓電薄膜12在不損害撓性及音響特性之範圍內能夠具備適當之剛性和機械強度。
進而，壓電薄膜12如下為較佳，亦即，從動態黏彈性測量所獲得之主曲線中，在25℃下頻率1kHz中之損耗正切（Tanδ）為0.05以上。 藉此，使用了壓電薄膜12之揚聲器的頻率特性變得平滑，亦能夠減小隨著揚聲器的曲率的變化而最低共振頻率f0 變化時的音質的變化量。
如前述，端面被覆層32形成為覆蓋以第1保護層28、第1電極層24、壓電體層20、第2電極層26及第2保護層30的順序積層之積層體的端面。
在端面被覆層32的形成材料中，並無限制，只要係具有絕緣性之材料，則能夠利用公知的各種材料。 作為一例，例示出聚醯亞胺及耐熱性的聚對苯二甲酸乙二酯等。
端面被覆層32的厚度亦並無限制，只要對能夠防止短路之厚度進行適當設定即可。端面被覆層32的厚度（與保護層的主面垂直之方向的厚度及與端面垂直之方向的厚度）為3μm～100μm為較佳。
在本發明中，依據必要可以將端面被覆層32的水蒸氣滲透性設為100g/（m2 ・day）以下，並使端面被覆層32具有阻氣性。藉由具有該等端面被覆層32，即使在構成壓電體層20之成分藉由水分而變差之情況下，亦能夠防止壓電體層20變差。
在本發明中，若能夠黏貼相鄰之壓電薄膜12，則能夠利用各種公知的接著層14。 因此，接著層14可以為由貼合時具有流動性而之後變成固態之接著劑組成之層，亦可以為由貼合時為凝膠狀（橡膠狀）的柔軟之固態而之後亦保持凝膠狀的狀態之黏著劑組成之層，還可以為由具有接著劑與黏著劑這兩者的特徵之材料組成之層。
其中，關於本發明的積層壓電元件10，例如，藉由黏貼於振動板並使所積層之複數片壓電薄膜伸縮，使振動板振動而發出聲音。因此，本發明的積層壓電元件10中，各壓電薄膜的伸縮直接被傳遞為較佳。若在壓電薄膜之間存在如緩和振動之具有黏性之物質，則會導致壓電薄膜的伸縮能量的傳遞效率變低而導致積層壓電元件10的驅動效率降低。
若考慮到這一點，則相比由黏著劑組成之黏著劑層，接著層14為由可獲得固態且較硬之接著層14之接著劑組成之接著劑層為較佳。作為更佳之接著層14，具體而言，可較佳地例示出由聚酯系接著劑及苯乙烯・丁二烯橡膠（SBR）系接著劑等熱塑性類型的接著劑組成之黏貼層。 接著與黏著不同，在要求高接著溫度時有用。又，熱塑性類型的接著劑兼備“相對低溫、短時間及強接著”，因此為較佳。
在本發明的積層壓電元件10中，接著層14的厚度並無限制，依據接著層14的形成材料，可以適當設定能夠顯出充分之黏貼力（接著力、黏著力）之厚度。 其中，關於本發明的積層壓電元件10，接著層14越薄越提高壓電體層20的伸縮能量（振動能量）的傳遞效果，能夠提高能量效率。又，若接著層14厚且剛性高，則有可能會限制壓電薄膜的伸縮。進而，本發明的積層壓電元件10的相鄰之壓電薄膜12彼此不易發生短路，因此能夠使接著層14變薄。 若考慮到這一點，則接著層14薄於壓電體層20為較佳。亦即，在本發明的積層壓電元件10中，接著層14硬且薄為較佳。 具體而言，接著層14的厚度係黏貼後的厚度為0.1～50μm為較佳，0.1～30μm為更佳，0.1～10μm為進一步較佳。
在本發明的積層壓電元件10中，若接著層14的彈簧常數高，則有可能會限制壓電薄膜12的伸縮。因此，接著層14的彈簧常數與壓電薄膜12的彈簧常數等同或者為其以下為較佳。另外，彈簧常數為“厚度×楊氏模量”。
具體而言，接著層14的厚度與基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的儲存彈性係數（E’）之積在0℃下為2.0×106 N/m以下，在50℃下為1.0×106 N/m以下為較佳。 又，黏貼層的基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的內部損耗在由黏著劑組成之接著層14的情況下在25℃下為1.0以下，在由接著劑組成之接著層14的情況下在25℃下為0.1以下為較佳。
以下，參閱圖12～圖14，對壓電薄膜12的製造方法的一例進行說明。
首先，如圖12所示，準備第1保護層28之上形成有第1電極層24之片狀物11a。該片狀物11a可以藉由真空蒸鍍、濺鍍及電鍍等，在第1保護層28的表面上形成銅薄膜等作為第1電極層24來進行製作。 關於第1保護層28非常薄，且操作性差時等，依據必要可以使用帶隔板（臨時支撐體）的第1保護層28。另外，作為隔板，能夠使用厚度為25～100μm的PET等。在熱壓接第2電極層26及第2保護層30之後且在第1保護層28積層任何構件之前，去除隔板即可。
另一方面，製備如下塗料，亦即，將氰乙基化PVA等在常溫下具有黏彈性之高分子材料溶解於有機溶劑，進而添加PZT粒子等壓電體粒子36，攪拌並進行分散而成。以下說明中，將氰乙基化PVA等在常溫下具有黏彈性之高分子材料還稱作“黏彈性材料”。 有機溶劑並無限制，能夠利用二甲基甲醯胺（DMF）、甲基乙基酮、環己酮等各種有機溶劑。 準備片狀物11a且製備了塗料之後，將該塗料澆鑄（casting）（塗佈）於片狀物11a上，蒸發並乾燥有機溶劑。藉此，如圖13所示，製作在第1保護層28之上具有第1電極層24且在第1電極層24之上形成壓電體層20而成之積層體11b。
該塗料的澆鑄方法並無特別限定，能夠利用斜板式塗佈機（slide coater）及塗層刀（doctor knife）等所有之公知的塗佈方法（塗佈裝置）。 另外，若黏彈性材料為如氰乙基化PVA那樣能夠加熱熔融之物質，則可以製作加熱熔融黏彈性材料且對其添加並分散壓電體粒子36而成之熔融物，藉由擠壓成形等而在圖12所示之片狀物11a之上擠壓成薄片狀並進行冷卻，藉此製作如圖13所示那樣在第1保護層28之上具有第1電極層24且在第1電極層24之上形成壓電體層20而成之積層體11b。
如上所述，在壓電薄膜12中，向黏彈性矩陣34，除了氰乙基化PVA等黏彈性材料以外，還可以添加PVDF等高分子壓電材料。 向黏彈性矩陣34添加該等高分子壓電材料時，溶解添加於上述塗料之高分子壓電材料即可。或者，向上述之加熱熔融之黏彈性材料添加需添加之高分子壓電材料並進行加熱熔融即可。
在形成壓電體層12之後，可以依據必要進行壓延處理。壓延處理可以進行1次，亦可以進行複數次。 眾所周知，壓延處理係指藉由熱壓或加熱輥等來加熱被處理面的同時進行按壓以實施平坦化等之處理。
製作了在第1保護層28之上具有第1電極層24且在第1電極層24之上形成壓電體層20而成之積層體11b之後，進行壓電體層20的極化處理（polarization）。
壓電體層20的極化處理的方法並無限制，能夠利用公知的方法。 例如，例示出對進行極化處理之對象直接施加直流電界之電場極化處理。另外，在進行電場極化處理之情況下，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來進行電場極化處理。 又，在製造本發明的壓電薄膜10時，極化處理不僅向壓電體層12的面方向而且向厚度方向進行極化。
又，準備在第2保護層30上形成有第2電極層26之片狀物11c。該片狀物11c可以藉由真空蒸鍍、濺鍍及電鍍等在第2保護層30的表面上作為第2電極層26而形成銅薄膜等來製作。 接著，如圖14所示，以將第2電極層26朝向壓電體層20的方式，將片狀物11c積層於已進行壓電體層20的極化處理之積層體11b上。 進而，對該積層體11b與片狀物11c的積層體，利用熱壓裝置或加熱輥對等以夾持第2保護層30和第1保護層28的方式進行熱壓接。藉由以上來製作壓電薄膜12。
另外，壓電薄膜藉由製作長條（大面積）的壓電薄膜，並切斷長條的壓電薄膜以作為各個壓電薄膜為較佳。因此，該情況下，構成積層壓電元件10之複數片的壓電薄膜的層結構（各層的厚度、材質等）均為相同者。 然而，本發明並不限定於此。亦即，本發明的積層壓電元件能夠利用各種結構，例如，積層了不同之層結構的壓電薄膜之結構及積層了壓電體層20的厚度不同之壓電薄膜之結構等。
進而，對在壓電薄膜12的端面形成端面被覆層32之方法進行說明。 關於對積層體的端面形成端面被覆層32的方法，並無限制，能夠利用依據端面被覆層32的形成材料之公知的形成方法（成膜方法）。 作為一例，例示出黏貼絕緣性的黏著帶之方法、藉由塗佈溶解了成為端面被覆層32之材料之液體並進行乾燥之方法、藉由塗佈加熱熔融了成為端面被覆層32之材料之液體並進行硬化之方法、藉由將成為端面被覆層32之樹脂溶解於溶劑，並藉由噴霧來進行乾燥之方法等。作為絕緣性的黏著帶，例示出由聚醯亞胺及聚對苯二甲酸乙二酯等組成之黏著帶。 此時的液體的塗佈方法並無限制，能夠利用各種公知的方法。作為一例，可以例示出噴塗及浸塗等。 又，依據形成方法，端面被覆層32容易形成至第1保護層28和/或第2保護層30的主面。例如，在浸漬於將溶解了成為端面被覆層32之樹脂之溶液中之情況下，第1保護層28及第2保護層30的主面中的一部分亦浸漬於溶液中，因此端面被覆層32形成至第1保護層28及第2保護層30的主面。
另外，如前述，如圖11所示，在積層複數層壓電薄膜12之後，可以在所積層者之端面形成端面被覆層32。
其中，如前述，壓電薄膜12的壓電體層20被極化為較佳。 壓電體層20被極化之情況下，只要依據極化方向來配合施加到電極層之電壓的相位，則複數個壓電薄膜12可以積層為極化方向相同，亦可以存在積層為極化方向相反者。亦即，只要向各壓電薄膜12的第1電極層24施加相同相位的電壓，向第2電極層26施加相同相位的電壓即可。
較佳為，複數個壓電薄膜12積層為極化方向交替。亦即，相鄰之壓電薄膜12的極化方向彼此相反為較佳。 將壓電薄膜12積層為壓電體層20的極化方向交替之積層壓電元件10中，相鄰之壓電薄膜12中，第2電極層26彼此或第1電極層24彼此相對。由此，在即使相鄰之壓電薄膜的電極層彼此接觸亦不會短路（short circuit）之方面而言，為較佳。
另外，在本發明中，利用d33計（Meter）等檢測壓電薄膜（壓電體層）的極化方向即可。 或者，依據上述情況的電暈極化處理的處理條件，可知壓電體層20的極化方向。
在各壓電薄膜12中，可以設置用於連接第1電極層24及第2電極層26和電源之電極引出部。作為電極引出部，並無限制，能夠適當利用公知的電極引出部的結構。
使用圖15～圖17對設置於壓電薄膜12之電極引出部的一例進行說明。 圖15係示意地表示本發明的積層壓電元件的一例之圖。圖16係圖15的分解圖。圖17係表示圖15的積層壓電元件所具有之複數個壓電薄膜之圖。 在圖15及圖16中示出之例子中，具有積層了5片壓電薄膜之結構。各壓電薄膜以極化方向交替的方式積層。在圖16及圖17中，在壓電薄膜的第2保護層側的面標註影線來示出。亦即，在圖16中，在圖16中上側的第1層的壓電薄膜12a將第1保護層28側朝向上方積層、第2層的壓電薄膜12b將第2保護層30側朝向上方積層、第3層的壓電薄膜12c將第1保護層28側朝向上方積層、第4層的壓電薄膜12d將第2保護層30側朝向上方積層、第5層的壓電薄膜12e將第1保護層28側朝向上方積層。
如圖16及圖17所示，各壓電薄膜具有長方形的主要部分及從主要部分的長邊側朝向面方向的外側突出之2個突出部15。2個突出部15設置成從主要部分的相對向之長邊分別突出。另外，在本發明中，雖然各壓電薄膜的主要部分的大小不同，並且面方向上的端邊的位置不同，在圖15～16中省略這一點。
如圖17所示，在第1層的壓電薄膜12a中，在長邊側的一個端部側形成有突出部15。在第2層的壓電薄膜12b中，從第1層的壓電薄膜12a的突出部15的位置向另一個端部側錯位之位置形成有突出部15。在第3層的壓電薄膜12c中，從第2層的壓電薄膜12b的突出部15的位置向另一個端部側錯位之位置形成有突出部15。在第4層的壓電薄膜12d中，從第3層的壓電薄膜12c的突出部15的位置向另一個端部側錯位之位置形成有突出部15。在第5層的壓電薄膜12e中，從第4層的壓電薄膜12d的突出部15的位置向另一個端部側錯位之位置形成有突出部15。 在圖17中示出之例子中，各壓電薄膜的突出部形成於從相鄰之壓電薄膜的突出部的位置向突出部錯位1個錯位點之位置。
又，在各壓電薄膜的一個長邊側的突出部15設置有貫通第1保護層28之孔部28a，在孔部28a內露出第1電極層24。又，在各壓電薄膜的一個長邊側的突出部15設置有貫通第2保護層30之孔部30a，在孔部30a內露出第2電極層26。突出部15不與相鄰之壓電薄膜接著。因此，能夠在孔部28a內的第1電極層24連接配線等。以下，亦將孔部28a（孔部28a內的第1電極層24）稱為第1接處點。同樣地，能夠在孔部30a內的第2電極層26連接配線等。以下，亦將孔部30a（孔部30a內的第2電極層26）稱為第2接處點。 亦即，在各壓電薄膜的一個長邊側的突出部15形成有第1接處點28a，並且在另一個長邊側的突出部15形成有第2接處點30a。
若積層有該等5個壓電薄膜，則如圖16所示，各壓電薄膜的突出部15在面方向上配置成彼此不重疊。 又，在各壓電薄膜的一個長邊側（圖16中右側的長邊側）的突出部15中均形成有第1接處點28a。如前述，第1、3、5層的壓電薄膜與第2、4層的壓電薄膜以相反方向積層，因此第1接處點28a形成於彼此相反側的面。
在形成有該等第1接處點28a之5個的突出部15中，從表面到背面黏貼有導電性薄膜60a。藉此，各壓電薄膜的第1接處點28a輕易地電連接。
同樣地，在各壓電薄膜的另一個長邊側（圖16中左側的長邊側）的突出部15中均形成有第2接處點30a。如前述，第1、3、5層的壓電薄膜與第2、4層的壓電薄膜以相反方向積層，因此第2接處點30a形成於彼此相反側的面。
在形成有該等第2接處點30a之5個的突出部15中，從表面到背面黏貼有導電性薄膜60b。藉此，各壓電薄膜的第2接處點30a輕易地電連接。
形成於突出部15的第1保護層28之孔部28a及形成於第2保護層30之孔部30a的形狀只要能夠可靠地連接到電極層，則並無特別限定，能夠設為圓形、橢圓形、矩形、多邊形、非規則形狀等各種形狀。
又，只要能夠可靠地連接到電極層，則孔部28a及孔部30a的大小亦並無特別限定。圓當量直徑為1mm～10mm為較佳，2mm～4mm為更佳。又，在1個突出部存在複數個孔部為較佳。
又，孔部（第1接處點）28a及孔部（第2接處點）30a的形成位置亦並無特別限定，從設為能夠容易連接各壓電薄膜的接處點彼此之觀點考慮，各壓電薄膜的孔部（第1接處點）28a及孔部（第2接處點）30a分別形成於主要部分的相同邊側為較佳。
作為孔部的形成方法，可以舉出激光加工以及藉由溶劑蝕刻及機械研磨等來去除保護層之方法等。
作為導電性薄膜60a及60b，例如只要使用銅箔膜等由具有導電性之金屬材料形成之片狀物即可。又，可以隔著銀漿料等導電性塗料來連接導電性薄膜與第1接處點28a、第2接處點30a。
其中，在圖15～圖17中示出之例子中，雖然設為各壓電薄膜具有2個突出部、2個突出部15的一個中形成有第1接處點28a、在另一個中形成有第2接處點30a之結構，但並不限定於此。各壓電薄膜亦可以設為具有1個突出部且在1個突出部15形成有第1接處點28a及第2接處點30a之結構。又，該情況下，可以為面方向上的第1接處點28a和第2接處點30a形成於重疊之位置之結構，但形成於不同的位置為較佳。
又，各壓電薄膜積層為壓電體層的極化方向為相同方向之情況下，形成於壓電薄膜的突出部15之第1接處點28a形成為朝向一個相同面側或形成為第2接處點30a朝向另一個相同面側。因此，在形成有突出部15的第1接處點28a之一個面上黏貼有導電性薄膜，各壓電薄膜的第1接處點28a輕易地電連接。同樣地，在形成有突出部15的第2接處點30a之面上黏貼有其他導電性薄膜。藉此，各壓電薄膜的第2接處點30a輕易地電連接。
又，在圖15～16中示出之例子中，雖然設為各壓電薄膜的所有突出部15在面方向上配置於彼此不重疊之位置之結構，但是並不限定於此，亦可以具有重疊之突出部。
或者，在圖15～16中示出之例子中，雖然設為各壓電薄膜的突出部在面方向上配置於彼此不重疊之位置之結構，但是並不限定於此。各壓電薄膜的突出部亦可以設為在面方向上從接著部的相同位置突出而突出方向上的長度彼此不同，且各突出部的露出之區域形成接處點之結構。
又，各壓電薄膜的突出部並不限定於形成於形成有突出部之主要部分的端邊的寬度方向的一部分中者，關於突出部，與突出方向正交之方向的寬度還可以與形成有該突出部之主要部分的端邊的寬度相同。
本發明的第2實施形態的積層壓電元件係如下積層壓電元件：藉由折疊1次以上壓電薄膜而積層複數層壓電薄膜，該壓電薄膜具有壓電體層、夾持壓電體層之2個電極層及分別覆蓋電極層之2個保護層，相鄰之各個層的端邊在面方向上位於不同的位置。
圖18係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。圖19係圖18的沿B-B線剖切之剖面圖。圖20係示意地表示打開了圖18的積層壓電元件之狀態之圖。
在圖18中示出之積層壓電元件10b係藉由將壓電薄膜12L折疊複數次來將壓電薄膜積層複數層者。在圖式例中，具有藉由折疊4次壓電薄膜12L而積層5層壓電薄膜之結構。各層之間用接著層14黏貼。
其中，如圖20所示，關於壓電薄膜12L，與折疊方向（壓電薄膜12L的長度方向）正交之寬度方向依據長度方向的位置而不同。具體而言，在圖20中示出之例子中，寬度寬的區域（13a、13c、13e）及寬度窄的區域（13b、13d）沿長度方向交替地形成。
藉由將該等壓電薄膜12L在寬度變化之位置進行折疊，成為相鄰之各個壓電薄膜的端邊在面方向上位於不同的位置之結構。
具體而言，如圖19所示，圖19中積層於最上側之第1層13a和與該第1層13a的下層相鄰地積層之第2層13b在圖19中左右方向上的寬度不同，在面方向亦即在圖19中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，第1層13a比第2層13b的寬度長、第1層13a的圖中左側的端邊位於比第2層13b的左側的端邊更靠左側（外側），又，第1層13a的圖中右側的端邊位於比第2層13b的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，第2層13b和與該第2層13b的下層相鄰地積層之第3層13c在圖中左右方向上的寬度不同，在面方向亦即圖19中左右方向上的端邊的位置不同。更具體而言，第3層13c比第2層13b的寬度長、第3層13c的圖中左側的端邊位於比第2層13b的左側的端邊更靠左側（外側），又，第3層13c的圖中右側的端邊位於比第2層13b的右側的端邊更靠右側（外側）。
又，積層於第3層13c的下層之第4層13d比第3層13c的寬度短，第3層13c的圖中左側的端邊位於比第4層13d的左側的端邊更靠左側（外側），又，第3層13c的圖中右側的端邊位於比第4層13d的右側的端邊更靠右側（外側）。
進而，在第4層13d的下層積層之第5層13e比第4層13d的寬度長，第5層13e的圖中左側的端邊位於比第4層13d的左側的端邊更靠左側（外側），又，第5層13e的圖中右側的端邊位於比第4層13d的右側的端邊更靠右側（外側）。
亦即，在圖19中示出之例子中，寬度長之層與寬度短之層交替地積層，寬度長之層和寬度短之層的左右兩端邊的位置不同。
如此，藉由折疊1次以上壓電薄膜來積層複數層壓電薄膜之積層壓電元件10b之情況下，亦藉由具有積層為相鄰之各個層的端邊在面方向上位於不同位置之結構來能夠加長相鄰之壓電薄膜的層的電極層之間的距離，並且能夠抑制電極層的短路（short circuit）。
其中，在圖19中示出之例子中，雖然設為寬度長之層與寬度短之層交替地積層之結構，但是只要相鄰之層的端邊在面方向上位於不同的位置，則並不限定於此。例如，與圖1中示出之例子相同地，可以設為層的寬度隨著從上層朝向下層而變大的結構。或者，與圖4中示出之例子相同地，可以設為層的寬度隨著從積層方向的中央朝向外側（表面側）而變大的結構。
又，藉由折疊1次以上壓電薄膜來積層複數層壓電薄膜之積層壓電元件10b之情況下，亦可以具有覆蓋壓電薄膜的端面之端面被覆層。 在該情況下，端面被覆層覆蓋壓電薄膜的與折疊方向正交之寬度方向的兩個端面為較佳。
藉由具有端面被覆層，能夠更佳地抑制相鄰之層的電極層之間的短路。 又，相鄰之層的端邊在面方向上位於不同的位置，因此在形成端面被覆層之情況下，能夠減小端部與中央部分的厚度差。
從能夠防止短路及在形成端面被覆層時減小端部與中央部分的厚度之差等觀點考慮，在相鄰之壓電薄膜12的端邊之間的面方向上的距離為0.05mm～5mm為較佳，0.2mm～3mm為更佳，0.3mm～2mm為進一步較佳。
又，在圖18中示出之例子中，雖然積層壓電元件10b設為將壓電薄膜12L沿長度方向折疊者，但是並不限定於此，亦可以設為將壓電薄膜12L沿短邊方向折疊之結構。
以上對本發明的積層壓電元件進行了詳細地說明，但是本發明並不限定於上述例，在不脫離本發明的要旨之範圍內，可以進行各種改良或變更，這是理所當然的。 [產業上之可利用性]
作為與各種構件抵接而使其發出聲音之激發器等能夠較佳地利用。
10、10b:積層壓電元件 11a、11c:片狀物 11b:積層體 12、12a～12j、12L:壓電薄膜 13a～13e:層 14:接著層 15:突出部 20:壓電體層 24:第1電極層 26:第2電極層 28:第1保護層 28a:孔部（第1接處點） 30:第2保護層 30a:孔部（第2接處點） 32:端面被覆層 34:黏彈性矩陣 36:壓電體粒子 60a～60b:導電性薄膜
圖1係示意地表示本發明的積層壓電元件的一例之圖。 圖2係示意地表示構成圖1所示之積層壓電元件之壓電薄膜的一例之圖。 圖3係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖4係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖5係示意地表示構成本發明的積層壓電元件之壓電薄膜的另一例之圖。 圖6係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖7係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖8係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖9係放大了積層壓電元件的一部分之圖。 圖10係放大了積層壓電元件的一部分之圖。 圖11係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖12係用於說明壓電薄膜的製作方法的一例之概念圖。 圖13係用於說明壓電薄膜的製作方法的一例之概念圖。 圖14係用於說明壓電薄膜的製作方法的一例之概念圖。 圖15係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖16係圖15的分解圖。 圖17係表示圖15的積層壓電元件所具有之壓電薄膜之圖。 圖18係示意地表示本發明的積層壓電元件的另一例之圖。 圖19係圖18的沿B-B線剖切之剖面圖。 圖20係示意地表示打開了圖18的積層壓電元件之狀態之圖。
10:積層壓電元件
12a~12e:壓電薄膜
14:接著層

Claims (7)

  1. 一種積層壓電元件，其係積層複數層壓電薄膜而成，前述壓電薄膜具有壓電體層、夾持前述壓電體層之2個電極層及分別覆蓋前述電極層之2個保護層，其中 相鄰之各個前述壓電薄膜的端邊的至少一部分在面方向上位於不同的位置。
  2. 如請求項1所述之積層壓電元件，其中 各前述壓電薄膜具有覆蓋前述壓電薄膜的端面之端面被覆層。
  3. 如請求項1或請求項2所述之積層壓電元件，其中 相鄰之前述壓電薄膜的端邊之間的距離為0.05mm～2mm。
  4. 如請求項1或請求項2所述之積層壓電元件，其中 前述壓電體層向厚度方向極化， 複數個前述壓電薄膜以極化方向交替的方式積層。
  5. 一種積層壓電元件，其係藉由折疊1次以上壓電薄膜而積層複數層前述壓電薄膜者，前述壓電薄膜具有壓電體層、夾持前述壓電體層之2個電極層及分別覆蓋前述電極層之2個保護層，其中 相鄰之各個層的端邊在面方向上位於不同的位置。
  6. 如請求項5所述之積層壓電元件，其中 前述壓電薄膜具有覆蓋前述壓電薄膜的與折疊方向正交之寬度方向的兩個端面之端面被覆層。
  7. 如請求項5或請求項6所述之積層壓電元件，其中 相鄰之前述層的端邊之間的最短距離為0.05mm～5mm。
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