TW202310463A - 壓電膜及壓電元件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種壓電膜，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，該壓電膜能夠防止由端部的電極層間的介質擊穿引起之動作不良。一種壓電膜，其具有：壓電體層，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，設置於壓電體層的兩面；及保護層，設置於電極層上，其中，該壓電膜具有包覆壓電膜的端面之、由包含樹脂之材料組成之端面密封層，壓電膜的端面上的電極間距離為30μm以上，並且，壓電膜的端面上的電極間距離相對於壓電體層的厚度為103%以上且未達120%。

Description

壓電膜及壓電元件
本發明有關一種電聲轉換器等中所使用之壓電膜及壓電元件。
隨著液晶顯示器或有機EL（Electro Luminescence：電致發光）顯示器等顯示器的薄型化和輕量化，亦對該等薄型顯示器中所使用之揚聲器要求薄型化和輕量化。又，隨著使用塑膠等撓性基板之撓性顯示器的開發，亦對該等中所使用之揚聲器要求具有撓性。
以往的揚聲器的形狀，一般為漏斗狀的所謂錐形和球狀的圓頂形等。然而，若要將這種揚聲器內置於上述薄型顯示器，則不能夠充分實現薄型化，又，可能導致損害輕量性和撓性。又，在外裝揚聲器之情況下，不便於攜帶等。
因此，作為薄型且不損害輕量性和撓性並能夠一體化到薄型的顯示器和撓性顯示器之揚聲器，提出了使用片狀且具有撓性、具有響應施加電壓而伸縮之性質之壓電膜。
例如，作為片狀且具有撓性，並且能夠穩定地重現高音質的聲音之壓電膜，本申請人提出了專利文獻1中所揭示之壓電膜（電聲轉換膜）。 專利文獻1中所揭示之壓電膜具有：高分子複合壓電體，在由常溫下具有黏彈性之高分子材料組成之黏彈性基質中分散壓電體粒子而成；薄膜電極，形成於高分子複合壓電體的兩面；及保護層，形成於薄膜電極的表面。
[專利文獻1]日本特開2014-014063號公報
這種壓電膜的振動係為了吸收藉由向電極層施加驅動電壓而藉由壓電體粒子的伸縮而高分子複合壓電體伸縮並吸收該伸縮。壓電膜藉由該振動而使空氣振動，將電訊號轉換成聲音。為了使壓電膜振動，壓電體層例如為300μm以下為較佳，並且非常薄。又，壓電膜多數情況下被切割成所希望的形狀而用作切割片。
這樣，壓電膜的壓電體層非常薄，電極層間的距離非常近，因此在施加高電壓時，在壓電膜的端面（切割面），在壓電體層的兩面的電極層間發生空氣的介質擊穿，可能導致壓電膜無法正常動作。又，由於介質擊穿係伴隨發熱之放電現象，因此若在將壓電膜組裝到產品之狀態下發生介質擊穿，則可能導致發生嚴重故障。
本發明的目的係為了解決這種先前技術的問題點，提供一種壓電膜及壓電元件，該壓電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，該壓電膜能夠防止由端部的電極層間的介質擊穿引起之動作不良。
為了解決該課題，本發明具有以下構成。 [1]一種壓電膜，其具有：壓電體層，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，設置於壓電體層的兩面；及保護層，設置於電極層上，其中 該壓電膜具有包覆壓電膜的端面之、由包含樹脂之材料組成之端面密封層， 壓電膜的端面上的電極間距離為30μm以上，並且，壓電膜的端面上的電極間距離相對於壓電體層的厚度為103%以上且未達120%。 [2]如[1]所述之壓電膜，其中 端面密封層的材料包含熱塑性樹脂。 [3]如[1]或[2]所述之壓電膜，其中 端面密封層的材料包含紫外線硬化性的樹脂。 [4]如[1]至[3]之任一項所述之壓電膜，其中 形成於保護層的主面上的端面密封層的厚度為50μm以下。 [5]如[1]至[4]之任一項所述之壓電膜，其中 端面密封層在壓電膜的主面上的面方向的寬度為100μm以上且5000μm以下。 [6]如[1]至[5]之任一項所述之壓電膜，其中 端面密封層的從壓電膜的端面開始的面方向的厚度為50μm以下。 [7]一種壓電元件，其係將[1]至[6]之任一項所述之壓電膜積層複數層者。 [8]一種壓電元件，其係藉由將[1]至[6]之任一項所述之壓電膜折返1次以上壓電膜而積層了複數層壓電膜者。 [發明效果]
依據本發明，能夠提供一種壓電膜及壓電元件，該壓電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，該壓電膜能夠防止由端部的電極層間的介質擊穿引起之動作不良。
以下，關於本發明的壓電膜及壓電元件，基於所添加之圖式中示出之較佳實施態樣，進行詳細說明。 以下所記載之構成要素的說明有時基於本發明的代表性實施態樣來進行，但本發明並不限於該等實施態樣者。又，以下示出之圖均為用於說明本發明之示意圖，各層的厚度、構成構件的大小及構成構件的位置關係等與實際物體不同。 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。
[壓電膜] 本發明的一種壓電膜，其具有：壓電體層，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，設置於壓電體層的兩面；及保護層，設置於電極層上，其中 該壓電膜具有包覆壓電膜的端面之、由包含樹脂之材料組成之端面密封層， 壓電膜的端面上的電極間距離為30μm以上，並且，壓電膜的端面上的電極間距離相對於壓電體層的厚度為103%以上且未達120%。
這種本發明的壓電膜作為一例用作電聲轉換膜。具體而言，本發明的壓電膜用作壓電揚聲器、擴音器及聲音感測器等電聲轉換器的振動板。 關於電聲轉換器，若藉由向壓電膜施加電壓而壓電膜沿面方向拉伸，則為了吸收該拉伸量而壓電膜向上方（聲音的發散方向）移動，反之，若藉由向壓電膜施加電壓而壓電膜沿面方向收縮，則為了吸收該收縮量而壓電膜向下方移動。 電聲轉換器係藉由基於該壓電膜重複伸縮的振動而轉換振動（聲音）和電訊號者，利用於藉由向壓電膜輸入電訊號並藉由依據電訊號的振動而重現聲音、將基於接收聲波的壓電膜的振動轉換為電訊號、基於振動賦予觸覺或物體的輸送。 具體而言，作為壓電膜的用途，可以舉出全頻揚聲器、高音揚聲器、中音揚聲器、低音揚聲器等揚聲器、耳機用揚聲器、雜訊消除器、擴音器及吉他等樂器中所使用之拾音器（樂器用感測器）等各種音響元件。又，由於本發明的壓電膜係非磁性體，因此在雜訊消除器中亦能夠作為MRI用雜訊消除器而較佳地使用。 又，由於利用本發明的壓電膜之電聲轉換器薄、輕且可彎曲，因此可較佳地利用於如帽子、圍巾及衣服那樣的可穿戴產品、電視機及數位標牌等薄型顯示器、以及具有作為聲頻設備等的功能之建築物、汽車的頂棚、窗簾、雨傘、牆紙、窗戶及床等中。
圖1中示意性地示出本發明的壓電膜的一例。 圖1中示出之壓電膜10具有壓電體層12、積層於壓電體層12的一個面之第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、積層於第2電極層16之第2保護層20及端面密封層30。
本發明的壓電膜10係例如從藉由卷對卷而製作之長形壓電膜，或者從大片的壓電膜中切出所希望的形狀之切割片狀（單片紙狀）的薄膜。故，壓電膜10的端面係切割面。
又，壓電膜10作為較佳態樣，第1保護層18具有貫通至第1電極層14之貫通孔18a。該貫通孔18a中，藉由與第1電極層14連接而設置有導電性的第1連接構件32。又，藉由與第1連接構件32連接而設置有用於與壓電膜10的外部的電源連接之第1引出電極34。 第2保護層20亦具有貫通至第2電極層16之貫通孔20a，在該貫通孔20a中設置有導電性的第2連接構件33。又，同樣地，設置有用於與該第2連接構件33連接而將壓電膜10與外部的電源連接之第2引出電極36。
在本發明的壓電膜10中，壓電體層12能夠利用各種公知的壓電體層。 在本發明的壓電膜10中，如圖3中示意性地示出那樣，壓電體層12係在包含高分子材料之高分子基質24中包含壓電體粒子26之高分子複合壓電體為較佳。
其中，高分子複合壓電體（壓電體層12）為具備以下用件者為較佳。另外，本發明中，常溫係指0～50℃。 （i）撓性 例如，以作為可攜式如報紙或雜誌之類的文件感覺緩慢彎曲之狀態進行把持之情況下，從外部不斷受到數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堅硬，則有產生其相對程度之較大的彎曲應力而在高分子基質與壓電體粒子的界面產生龜裂，最終導致破壞之虞。故，對高分子複合壓電體要求適當的柔軟性。又，若能夠將應變能作為熱向外部擴散，則能夠緩和應力。故，要求高分子複合壓電體的損耗正切適當大。 （ii）音質 揚聲器以20Hz～20kHz的音頻頻帶的頻率振動壓電體粒子，並藉由其振動能量使振動板（高分子複合壓電體）整體一體地振動以重現聲音。故，為了提高振動能量的傳遞效率，對高分子複合壓電體要求適當的硬度。又，若揚聲器的頻率特性平滑，則隨著曲率的變化而最低共振頻率f 0變化時之音質的變化量亦減小。故，要求高分子複合壓電體的損耗正切適當大。
眾所周知，揚聲器用振動板的最低共振頻率f 0由下述式給出。其中，s為振動系統的剛性，m為質量。 [數式1]
Figure 02_image001
此時，由於壓電膜的彎曲程度亦即彎曲部的曲率半徑變得越大，則機械剛性s下降，因此最低共振頻率f 0變小。亦即，有時依據壓電膜的曲率半徑而揚聲器的音質（音量、頻率特性）改變。
綜上所述，要求高分子複合壓電體對於20Hz～20kHz的振動表現堅硬，而對於數Hz以下的振動表現柔軟。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。
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下降，大規模的分子運動作為儲存彈性係數（楊氏模量）的下降（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布朗（Micro Brownian）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之顯現。 在高分子複合壓電體（壓電體層12）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基質中，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，從較佳地顯現該動作等方面考慮，將頻率1Hz中的玻璃轉移點Tg在常溫下之高分子材料用於高分子複合壓電體的基質中為較佳。
成為基質24之高分子材料在常溫下，基於動態黏彈性試驗的頻率1Hz中的損耗正切Tanδ的極大值為0.5以上為較佳。 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基質/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，成為基質24的高分子材料較佳為基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz下的儲存彈性係數（E’）在0℃下為100MPa以上，在50℃下為10MPa以下。 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的同時，能夠對於20Hz～20kHz的音響振動表現堅硬。
又，若成為基質24之高分子材料在相對介電常數在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，對高分子基質中的壓電體粒子需要更高之的電場，因此能夠期待較大的變形量。 然而，另一方面，若考慮確保良好的耐濕性等，則相對介電常數在25℃下，高分子材料為10個以下亦為較佳。
作為滿足該等條件之高分子材料，較佳地例示出氰乙基化聚乙烯醇（氰乙基化PVA）、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯丙烯腈、聚苯乙烯-乙烯基聚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Hibler 5127（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，在本發明的壓電膜10中，壓電體層12作為基質24而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“在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。
在本發明的壓電膜10中，壓電體層12的基質24可以依據需要而併用複數個高分子材料。 亦即，以調節介電特性或機械特性等為目的，除在上述常溫下具有黏彈性之高分子材料以外，亦可以依據需要向在構成高分子複合壓電體之基質24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及氯丁二烯橡膠等合成橡膠等。 其中，可較佳地利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並不限於1種，亦可以添加複數種。
又，以調節基質24的玻璃轉移點Tg為目的，除了介電性高分子材料以外，亦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。 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12的基質24中，在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之添加量並無限制，基質24所佔之比例設為30質量%以下為較佳。 藉此，在不損害基質24中的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26或電極層的密接性提高等方面能夠獲得較佳的結果。
成為壓電體層12之高分子複合壓電體係在這種高分子基質中包含壓電體粒子26者。壓電體粒子26分散於高分子基質中。壓電體粒子26均勻（大致均勻）地分散於高分子基質中為較佳。 壓電體粒子26較佳為由具有鈣鈦礦型或纖鋅礦型的晶體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，例如例示出鋯鈦酸鉛（PZT）、鋯鈦酸鉛鑭（PLZT）、鈦酸鋇（BaTiO 3）、氧化鋅（ZnO）及鈦酸鋇與鐵酸鉍（BiFe 3）的固體溶液（BFBT）等的粒子。
壓電體粒子26的粒徑只要依據壓電膜10的尺寸和用途而適當選擇即可。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內，在能夠兼顧高壓電特性和撓性等方面能夠獲得較佳的結果。
在壓電膜10中，壓電體層12中的基質24與壓電體粒子26的量比只要依據壓電膜10的面方向的大小及厚度、壓電膜10的用途、壓電膜10中所要求之特性等而適當地設定即可。 壓電體層12中的壓電體粒子26的體積分率為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內，在能夠兼顧高壓電特性和撓性等方面能夠獲得較佳的結果。
又，在壓電膜10中，壓電體層12的厚度並無限制，只要依據壓電膜10的尺寸、壓電膜10的用途、壓電膜10所要求之特性等而適當地設定即可。 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內，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沿厚度方向極化處理（polarization）為較佳。關於極化處理，在後面進行詳細敘述。
圖1中示出之壓電膜10的積層薄膜具有：在這種壓電體層12的一面具有第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的另一個面具有第1電極層14，在第1電極層14的表面具有第1保護層18而成之構成。在壓電膜10中，第1電極層14與第2電極層16形成電極對。 換言之，構成本發明的壓電膜10之積層薄膜具有由電極對亦即第1電極層14及第2電極層16夾持壓電體層12的兩面，進而由第1保護層18及第2保護層20夾持而成之構成。 如此，由第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，在本發明中，第1電極層14及第2電極層16等中的第1及第2係為了方便說明本發明的壓電膜10而附加者。 故，本發明的壓電膜10中的第1及第2並無技術上的意義，又，與實際的使用狀態無關。
本發明的壓電膜10除了該等層以外，例如，可以具有用於黏貼電極層及壓電體層12之黏貼層及用於黏貼電極層及保護層之黏貼層。 黏貼劑可以係接著劑亦可以係黏著劑。又，黏貼劑亦能夠較佳地利用與從壓電體層12去除了壓電體粒子26之高分子材料亦即基質24相同之材料。另外，黏貼層可以在第1電極層14側及第2電極層16側雙方具有，亦可以僅在第1電極層14側及第2電極層16側中的一方具有。
在壓電膜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之同時，起到對壓電體層12賦予適當的剛性和機械的強度之作用。亦即，在本發明的壓電膜10中，包含基質24和壓電體粒子26之壓電體層12對於緩慢彎曲變形顯示出非常優異的撓性，但有時依據用途而剛性或機械的強度不足。壓電膜10中設置第1保護層18及第2保護層20以彌補該情況。 第1保護層18與第2保護層20僅配置位置不同而構成相同。故，在以下說明中，在不需要區別第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，出於具有優異的機械特性及耐熱性等理由，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被較佳地利用。
保護層的厚度亦並無限制。又，第1保護層18及第2保護層20的厚度基本上相同，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，亦會損害撓性。因此，除了要求機械的強度或作為片狀物的良好的操作性之情況，保護層越薄越有利。
若第1保護層18及第2保護層20的厚度分別在壓電體層12的厚度的2倍以下，則在兼顧剛性的確保與適當的柔軟性等方面可獲得較佳結果。 例如，在壓電體層12的厚度為50μm且第1保護層18及第2保護層20由PET組成之情況下，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。
在壓電膜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。為了對壓電膜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。
第1電極層14與第2電極層16除了位置不同以外，基本相同。故，在以下說明中，在不需要區別第1電極層14與第2電極層16之情況下，兩個構件亦統稱為電極層。
在本發明的壓電膜中，電極層的形成材料並無限制，能夠利用各種導電體。具體而言，例示出碳、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）等的導電性高分子等。 其中，較佳地例示出銅、鋁、金、銀、鉑及氧化銦錫。其中，從導電性、成本及撓性等觀點考慮，銅為更佳。
又，電極層的形成方法亦並無限制，能夠利用各種真空蒸鍍及濺鍍等氣相沈積法（真空成膜法）或基於電鍍之成膜或者黏貼由上述材料所形成之箔之方法、塗佈之方法等公知的方法。 其中，出於能夠確保壓電膜10的撓性等理由，作為電極層，尤其可較佳地利用藉由真空蒸鍍所成膜之銅及鋁的薄膜。其中，特別是較佳地利用基於真空蒸鍍而形成之銅的薄膜。
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14及第2電極16的厚度基本上相同，但是亦可以不同。 其中，與上述保護層同樣地，若電極層的剛性過高，則不僅限制壓電體層12的伸縮，亦會損害撓性。因此，若在電阻不會變得過高的範圍內，則電極層越薄越有利。
在本發明的壓電膜10中，電極層的厚度與楊氏模量的積低於保護層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，保護層為PET（楊氏模量：約6.2GPa）且電極層由銅（楊氏模量：約130GPa）組成之組合之情況下，若設為保護層的厚度為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。
壓電膜10具有由第1電極層14及第2電極層16夾持壓電體層12，進而夾持第1保護層18及第2保護層20之構成。 這種壓電膜10在常溫下存在基於動態黏彈性測量而得之頻率1Hz中的損耗正切（Tanδ）成為0.1以上之極大值為較佳。 藉此，即使壓電膜10從外部受到數Hz以下的比較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基質與壓電體粒子的界面產生龜裂。
壓電膜10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顯現。
又，壓電膜10為如下為較佳，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1.0×10 6～2.0×10 6N/m，在50℃下為1.0×10 5～1.0×10 6N/m。 藉此，壓電膜10在不損害撓性及音響特性之範圍內能夠具備適當的之剛性和機械的強度。
進而，壓電膜10為如下為較佳，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，使用了壓電膜10之揚聲器的頻率特性變得平滑，亦能夠減小隨著揚聲器（壓電膜10）的曲率的變化而最低共振頻率f 0變化時的音品的變化量。
如圖1所示，壓電膜10具有第1保護層18貫通至第1電極層14之貫通孔18a。該貫通孔18a中，藉由與第1電極層14連接而設置有導電性的第1連接構件32。又，設置有用於藉由與第1連接構件32連接而將壓電膜10與外部的電源連接之第1引出電極34。 同樣地，第2保護層20亦具有相同的貫通孔20a，在該貫通孔20a中藉由與第2電極層16連接而設置有導電性的第2連接構件33。又，同樣地，設置有用於藉由與該第2連接構件33連接而將壓電膜10與外部的電源連接之第2引出電極36。 第1引出電極34與第2引出電極36在壓電膜10（積層薄膜）的面方向上設置於不同的位置為較佳。在圖1中，第1引出電極34與第2引出電極36設置於與圖中紙面正交之方向上的不同位置。
另外，在圖式例中，第1引出電極34及第2引出電極36沿相同方向引出，本發明並不限制於此，能夠利用各種構成。 例如，第1引出電極34與第2引出電極36可以沿相反方向引出，第1引出電極34與第2引出電極36可以正交地引出。
由於第1電極層14中的電極的引出方法與第2電極層16中的電極的引出方法相同，因此在以下說明中以第1電極層14作為一例進行說明。
貫通孔18a（貫通孔20a）係為了形成將第1電極層14與第1引出電極34（第2電極層與第2引出電極36）連接之第1連接構件32（第2連接構件33）而貫穿至第1保護層18（第2保護層20）之貫通孔。 貫通孔18a的大小並無限制，依據第1電極層14及第1引出電極34的形成材料、第1引出電極34的大小、壓電膜10的大小等而適當設定能夠形成可得到充分導通之第1連接構件32之大小即可。 貫通孔18a的形狀並無限制。故，貫通孔能夠利用圓錐台狀、圓筒狀及方筒狀等各種形狀。
貫通孔18a的形成方法以能夠利用依據第1保護層18的形成材料之公知的各種方法。 作為一例，例示出藉由基於二氧化碳雷射的波長10.6μm的雷射光等雷射光進行燒製（消融）以去除第1保護層18而形成貫通孔18a之方法。例如，藉由用雷射光掃描第1保護層18中的貫通孔18a的形成位置而在第1保護層18的所希望的位置形成貫通孔18a即可。此時，藉由調節雷射光的強度和掃描速度（亦即基於雷射光的處理時間）等而能夠形成所希望的厚度的貫通孔18a。 又，還能夠利用藉由使用有機溶劑而溶解第1保護層18而形成貫通孔18a之方法。例如，若第1保護層18為PET，則能夠使用六氟異丙醇等而形成貫通孔18a。在使用溶劑之情況下，與光蝕刻法等中的蝕刻同樣地，藉由使用遮罩等而在所希望的位置形成貫通孔18a即可。此時，能夠藉由調節處理時間或有機溶劑的濃度而形成所希望的厚度的貫通孔18a。
在貫通孔18a中，設置有第1連接構件32（第2連接構件33）。第1連接構件32係電連接第1電極層14與第1引出電極34者。 在本發明的壓電膜10中，第1連接構件32能夠利用各種由能夠插入到貫通孔18a之具有導電性之材料組成者。 具體而言，例示出將銀、銅及金等金屬粒子分散於由環氧樹脂、聚醯亞胺等熱硬化性樹脂組成之黏結劑而成之金屬膏、將相同的金屬粒子分散於由環氧樹脂等在室溫程度下硬化之樹脂組成之黏結劑而成之金屬膏、藉由錯合物金屬而由金屬單體熱硬化之金屬膏、銅箔帶等金屬帶、以及能夠插入到貫通孔18a之金屬構件等。
第1引出電極34（第2引出電極36）係與第1連接構件32電連接之、用於將外部的電源與壓電膜10進行電連接之配線。故，第1引出電極34拉伸至積層了壓電體層12、電極層及保護層之積層薄膜的面方向的外部。 第1引出電極34亦並無限制，能夠利用各種銅箔等金屬箔、各種金屬配線等、將電極等與電源及外部裝置導電之配線中所使用之公知者。 又，積層薄膜的面方向的外部中的第1引出電極34的長度只要依據壓電膜10的用途、壓電膜10所連接之設備、壓電膜10的設置位置等而適當地設定即可。
另外，依據需要，可以與第1引出電極34和第1連接構件32黏貼。關於第1引出電極34與第1連接構件32的黏貼，藉由公知的方法進行即可。 作為一例，例示出使用導電性的黏貼劑（接著劑、黏著劑）之方法、使用導電性的兩面膠帶之方法等。又，還能夠利用藉由在第1連接構件32中使用銀膠等金屬膏，將銅箔及導電性線等用作第1引出電極34，使其具有接著性以黏貼第1引出電極34和第1連接構件32之方法。
關於圖1中示出之壓電膜10，作為容易將後述之端面密封層30形成於積層薄膜的整個端面之較佳態樣，藉由在保護層中形成貫通孔、在貫通孔中設置電極連接構件、連接電極連接構件引出電極，從而進行用於與外部電源連接之電極的引出。 然而，本發明的壓電膜並不限於此，電極的引出能夠利用各種構成。 例如，可以在保護層與壓電體層之間，或者在電極層與保護層之間設置棒狀及片狀（膜狀、板狀）等引出用配線，在該引出用配線可以連接引出電極。或者，可以將引出用配線直接用作引出電極。或者，可以使保護層及電極層的一部分向面方向從壓電體層開始突出，並且將突出之電極層作為引出用配線，在此連接引出電極。
其中，本發明的壓電膜具有如下構成，其具有由包覆壓電膜的端面之包含樹脂之材料組成之端面密封層，壓電膜的端面上的電極間距離為30μm以上，並且，壓電膜的端面上的電極間距相對於離壓電體層的厚度為103%以上且未達120%。 本發明的壓電膜藉由具有這種構成，能夠較佳地防止端部的第1電極層與第2電極層的介質擊穿（short（短路））。
關於這一點，使用圖2進行說明。圖2係放大表示圖1中示出之壓電膜10的端部之圖。 如圖2所示，壓電膜10具有由在壓電膜10的端面、亦即第1保護層18、第1電極層14、壓電體層12、第2電極層16及第2保護層20的積層薄膜的端面形成為至少包覆該端面之包含樹脂之材料組成之端面密封層30。在圖2中示出之例子中，端面密封層30藉由從第1保護層18的主面上遍及第2保護層20的主面上而形成，而包覆積層薄膜的端面的厚度方向的整個區域。另外，主面係指片狀物（層、膜、板狀物）的最大面。
又，壓電膜10的端面（積層薄膜的端面）相對於積層薄膜的主面（第1保護層18及第2保護層20的主面）並不垂直而是傾斜的。藉由端面變得傾斜而端面上的第1電極層14與第2電極層16的電極間距離d 1相對於壓電體層的厚度t超過100%。積層薄膜的端面上的第1電極層14與第2電極層16的電極間距離d 1相對於壓電體層的厚度t之比設為“比率p”時，本發明中，比率p為103%以上且未達120%，並且電極間距離d 1為30μm以上。
如上所述，由於壓電膜（壓電體層）非常薄，因此第1電極層與第2電極層的電極間距離非常近。因此，在施加高電壓時，在壓電膜的端面，在壓電體層的兩面的電極層間發生空氣的介質擊穿，可能導致壓電膜變得無法正常動作。又，由於介質擊穿係伴隨發熱之放電現象，因此若在將壓電膜組裝到產品之狀態下發生介質擊穿，則可能導致發生嚴重故障。
相對於此，本發明的壓電膜藉由將比率p設為103%以上且未達120%，將電極間距離d 1設為30μm以上，確保壓電體層12的厚度以上的長度的電極間距離而進一步由端面密封層30包覆壓電膜的端面，並且確保絕緣性而能夠在壓電膜10的端面抑制在壓電體層12的兩面的電極層間發生介質擊穿。藉此，能夠抑制藉由在電極層間介質擊穿而壓電膜無法正常動作，又，藉由伴隨介質擊穿之發熱而能夠抑制組裝了壓電膜之產品的故障。
其中，比率p越大，則相對於壓電體層12的厚度，能夠確保更長的電極間距離d 1。然而，如圖12所示，若比率p過大，則端面成為尖銳的形狀，變得難以用端面密封層30包覆整個端面。由於端面的一部分不被端面密封層30包覆，因此導致容易發生電極層間的介質擊穿。從這一點考慮，比率p設為未達120%。
從更良好地抑制電極層間的介質擊穿之觀點考慮，比率p為105%～115%為較佳，110%～115%為更佳。
從更良好地抑制電極層間的介質擊穿之觀點考慮，電極間距離d 1為30μm以上為較佳，40μm以上為更佳，50μm以上為進一步較佳。
在本發明中，壓電膜10的端部的第1電極層14與第2電極層16的端面上的電極間距離d 1、及電極間距離d 1相對於壓電體層12的厚度t的比率p能夠藉由公知的各種方法來測量。 作為一例，例示出使用搭載了EDS（Energy dispersive X-ray spectrometry（能量分散型X射線分析裝置）、能量分散型X射線分析裝置（EDX））之SEM（Scanning Electron Microscope、掃描式電子顯微鏡）觀察壓電膜10的端面亦即切割面的端部而進行用於形成電極層之材料的元素映射進行測量之方法。SEM及EDX只要使用市售品即可。作為一例，例示出SEM係Hitachi High-Technologies Corporation製造之SU8220、EDS係BRUKER公司製造之XFash 5060FQ。 此時，為了測量電極間距離d 1，將壓電膜比端部包埋5mm以上以包含電極間距離d 1的測量位置，使用了切片機之切割、及依據需要進行研磨，進行第1電極層14與第2電極層16的電極間距離d 1的測量。
亦即，首先，藉由將壓電膜比端部包埋5mm以上以包含電極間距離d 1的測量位置來進行使用了切片機之切割，藉由搭載了EDS之SEM（SEM-EDS）觀察該切割面的壓電膜10的端部，並且藉由EDS進行觀察區域的端部的元素分析。 接著，依據元素分析的結果來進行第1電極層14及第2電極層16的形成材料的元素映射，得到映射結果的圖像。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，依據元素分析的結果來進行銅映射，得到銅映射結果的圖像。
若得到電極層的形成材料的元素映射的圖像，則從元素映射的圖像中，在壓電膜10的端部，測量第1電極層14與第2電極層16的端面的電極間距離d 1。
另一方面，若壓電體層12的厚度t係壓電膜10的目錄值等為已知之情況下，使用該數值即可。 或者，在後述之壓電膜10的製造步驟中，只要在形成壓電體層12之時點，以公知的方法測量壓電體層12的厚度t。或者，在後述之壓電膜10的製造步驟中，可以由成為壓電體層12的塗料的塗佈厚度及組成來計算壓電體層12的厚度t。或者，可以在形成了壓電體層12之時刻測量總厚度，然後，在局部去除壓電體層12而測量厚度，從其差中求出壓電體層12的厚度t。
在無法藉由該等方法來測量（獲得）壓電體層12的厚度t之情況下，只要藉由以下方法來測量壓電體層12的厚度t即可。 壓電膜10包埋於樹脂中。關於基於樹脂的包埋，從壓電膜10的切割面用樹脂包埋5mm以上為較佳。關於使用於包埋之樹脂，依據壓電膜10的形成材料及大小（最大面的面積、厚度）等而適當設定即可。另外，使用於包埋之樹脂可以依據需要而混合複數種來使用。 若將壓電膜10包埋於樹脂，則在任意位置將包埋於樹脂之壓電膜10切割成直線狀。只要藉由使用切片機等之方法中的公知的方法進行切割即可。 另外，在切割面的長邊方向的中心位於從壓電膜10的所有的端部（端面）靠內側5mm以上之位置進行切割為較佳。 接著，依據需要研磨切割面。只要藉由公知的方法進行研磨即可。 進而，在切割面的長邊方向的中心部，進行基於上述SEM-EDS的第1電極層14及第2電極層16的形成材料的元素映射。接著，從元素映射的圖像中，在切割面的長邊方向的中心，測量第1電極層14的內面與第2電極層16的內面的厚度方向的距離，將該距離設為其切割面的壓電膜的厚度t。 任意5個剖面進行這種壓電體層12的切割面上的厚度的測量，將其平均值設為作為測量對象的壓電膜10的壓電體層12的厚度t。
依據厚度t及電極間距離d 1的測量結果，藉由下述式計算相對於壓電體層12的厚度t之壓電膜10的端部的第1電極層14與第2電極層16的電極間距離d 1的比率p[%]。 p[%]=（d/t）×100
其中，例如，切割片狀的壓電膜10為矩形之情況下，具有4個端面（切割面）。故，能夠對1個角部測量從與邊A正交之箭頭a方向，用SEM觀察之邊A的一個端部的比率p及從與邊B正交之箭頭b方向，用SEM觀察之邊B的一個端面的比率p。 亦即，壓電膜10為矩形之情況下，能夠對4處角部測量共8處的壓電膜10的端部的比率p。
另外，本發明的壓電膜並不限於如上述的矩形，能夠利用各種形狀。作為一例，本發明的壓電膜的平面形狀亦即主面的形狀例示出圓形、橢圓形、三角形及五角形以上的多角形等。 可以係任何形狀，電極間距離d 1與厚度t的比率p[%]只要用SEM-EDS觀察端部而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。 在本發明中，壓電膜為多角形之情況下，將所有的角部作為測量對象，從2個方向測量比率p，將所有的比率p（角部的數×2處）的平均值設為壓電膜10的比率p。另外，多角形還包括藉由去角等而角部成為曲線狀之情況。又，壓電膜係除了圓形及橢圓形等多角形以外的情況下，在將外周進行等分的8處測量比率p，將其平均值作為壓電膜10的比率p。
如上所述，端面密封層30由包含樹脂之材料組成，係抑制電極層間的介質擊穿者。 在端面密封層30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酞酸乙二酯等。
作為端面密封層30的材料中所包含之樹脂，熱塑性樹脂及紫外線（UV）硬化性的樹脂為較佳。 作為熱塑性樹脂，例示出聚烯烴、聚丙烯、聚醯胺、EVA（乙烯·乙酸乙烯酯共聚物樹脂）、合成橡膠等。 作為UV硬化性樹脂，例示出胺基甲酸酯丙烯酸酯、環氧樹脂等。
由於端面密封層30需要形成於非常薄的壓電膜10的端面上，因此例如，在使用成為端面密封層30的樹脂材料溶解於溶劑之溶液，在壓電膜10的端面上塗佈該溶液而形成之情況下，乾燥和硬化需要時間。因此，有時藉由表面張力等而溶液被拉伸，導致端面的一部分露出等而無法形成包覆端面的整個面之端面密封層30。
相對於此，作為端面密封層30，能夠藉由使用藉由冷卻而硬化之熱塑性樹脂、及藉由照射UV光而硬化之UV硬化性樹脂而能夠縮短硬化時間，能夠抑制藉由表面張力等而溶液被拉伸而導致端面的一部分露出。藉此，能夠容易形成包覆端面的整個面之端面密封層30。
端面密封層30只要能夠抑制電極層間的介質擊穿，則厚度及形狀等並無特別限制。例如，在圖2中示出之例子中，端面密封層30雖然形成為包覆第1保護層18的主面的一部分、端面的厚度方向的所有區域及第2保護層20的主面的一部分，但並不限定於此，至少包覆壓電膜10的整個端面為較佳。
從更良好地抑制電極層間的介質擊穿之觀點考慮，從端面密封層30的壓電膜10的端面開始的面方向的厚度d 3（參閱圖2）為5μm～20μm為較佳，10μm～15μm為更佳。另外，從生產率的觀點考慮，增加端面密封層30的面方向的厚度d 3亦有限。從這一點考慮，厚度d 3的上限設為上述範圍為較佳。 另外，厚度d 3規定為如下。 將從壓電膜的一個主面至另一個主面作為測量範圍（=壓電膜的厚度的範圍）、在均等地分為5等份之位置，測量從壓電膜的端面開始向端面密封層的端部為止的水平方向的厚度。將所獲得之5個測量資料的平均作為其切割面的厚度d 3。這是對5個剖面進行，將其平均作為最終的d 3來規定。
如圖2所示之例子，端面密封層30亦形成於第1保護層18的主面上的一部分及第2保護層20的主面上的一部分之情況下，若端面密封層30的厚度d 2（參閱圖2）過厚，則可能導致阻礙壓電膜10的振動。從這一點考慮，在保護層的主面上形成之端面密封層30的厚度d 2為50μm以下為較佳，10μm～40μm為更佳，10μm～20μm為進一步較佳。
又，從抑制阻礙壓電膜10的振動之觀點考慮，形成於第1保護層18的主面上之端面密封層30的面方向上的寬度d 4、及形成於第2保護層20的主面上之端面密封層30的面方向的上的寬度d 5的平均值為3000μm以下為較佳，100μm～2000μm為更佳，500μm～1500μm為進一步較佳。
另外，在圖2中示出之例子中，端面密封層30的端面的剖面形狀並不限定於設置成大致直線狀，可以為大致圓形、橢圓形等形狀。
又，端面密封層30包覆壓電膜10的端面的周向的至少一部分即可，包覆周向的整個區域為較佳。亦即，端面密封層30包覆壓電膜10的整個端面為較佳。
以下，參閱圖4～圖10的示意圖，對本發明的壓電膜10的製造方法的一例進行說明。 首先，準備在圖4中示之在第2保護層20的表面形成有第2電極層16之片狀物42。進而，準備在圖6中示意性地示出之第1保護層18的表面形成有第1電極層14之片狀物40。
片狀物42可以藉由真空蒸鍍、濺鍍及電鍍等在第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。同樣地，可以藉由真空蒸鍍、濺鍍及電鍍等在第1保護層18的表面上形成銅薄膜等作為第1電極層14來製作片狀物40。 或者，可以將在保護層上形成銅薄膜等之市售品片狀物用作片狀物42和/或片狀物40。 片狀物42及片狀物40可以係相同者，亦可以係不同者。
另外，關於保護層非常薄，且操作性差時等，依據需要可以使用帶隔板（臨時支撐體）之保護層。另外，作為隔板，能夠使用厚度為25～100μm的PET等。只要在電極層及保護層的熱壓接之後去除隔板即可。
接著，如圖5所示，在片狀物42的第2電極層16上塗佈成為壓電體層12的塗料（塗佈組成物）之後，藉由硬化而形成壓電體層12。藉此，製作積層了片狀物42和壓電體層12之壓電積層體46。
壓電體層12的形成能夠依據形成壓電體層12之材料來利用各種方法。 作為一例，首先，將上述氰乙基化PVA等高分子材料溶解於有機溶劑中，進而添加PZT粒子等壓電體粒子26，並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。 在準備片狀物42並製備了塗料之後，將該塗料澆鑄（塗佈）於片狀物42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且在第2電極層16上積層壓電體層12而成之壓電積層體46。
塗料的澆鑄方法並無限制，能夠利用棒塗佈機、斜片式塗佈機（slidecoater）及塗層刀（doctorknife）等所有之公知的方法（塗佈裝置）。 或者，若高分子材料為能夠加熱熔融之物質，則可以藉由加熱熔融高分子材料而製作向其中添加壓電體粒子26而成之熔融物，並藉由擠出成型等而在圖4中示出之片狀物42上擠壓成薄片狀並進行冷卻，藉此製作如圖5所示之壓電積層體46。
另外，如上所述，在壓電體層12中，除了在常溫下具有黏彈性之高分子材料以外亦可以向基質24中添加PVDF等高分子壓電材料。 向基質24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，只要向經加熱熔融之在常溫下具有黏彈性之高分子材料中添加需添加之高分子壓電材料來進行加熱熔融即可。
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。
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而成之壓電積層體46的壓電體層12進行極化處理（polarization）。壓電體層12的極化處理可以在壓延處理之前進行，在進行了壓延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，例示出對進行極化處理之對象直接施加直流電場之電場極化處理。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，在本發明的壓電膜10中，極化處理不是向壓電體層12的面方向而是沿厚度方向進行極化為較佳。
接著，如圖6所示，在進行了極化處理之壓電積層體46的壓電體層12側，將之前準備之片狀物40使第1電極層14朝向壓電體層12積層。 進而，藉由以第1保護層18及第2保護層20夾持該積層體，並且使用熱壓裝置及加熱輥等進行熱壓接以使壓電積層體46與片狀物40貼合，製作如圖7所示的大片（長形）的積層薄膜48。 或者，使用接著劑使壓電積層體46與片狀物40貼合，較佳為進一步壓接來製作積層薄膜48。
另外，該積層薄膜48可以使用切割片狀的片狀物42及片狀物40等來製造，或者可以利用卷對卷（Roll to Roll）來製造。
接著，如圖8中示意性地示出那樣，使用切割刀片及沖模等切割機構而將所製作之大片的積層薄膜48切割成既定的形狀，例如，切割成矩形而設為切割片狀的積層薄膜49。
其中，在本發明中，如圖8所示，積層薄膜48的端面被切割成相對於主面傾斜。關於此時的角度，積層薄膜49（壓電膜10）的端面的電極間距離d 1相對於壓電體層12的厚度t的比率p調整為103%以上且未達120%即可。
接著，如圖9所示，在積層薄膜49的端面形成端面密封層30。 積層薄膜49的端面形成端面密封層30之方法並無限制，能夠利用依據端面密封層30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密封層30之材料之液體並進行乾燥之方法、藉由塗佈熔融了成為端面密封層30之材料之液體並進行硬化之方法、藉由將成為端面密封層30之樹脂溶解於溶劑，並藉由噴霧來進行乾燥之方法等。如上所述，作為端面密封層30的材料，在使用熱塑性樹脂或UV硬化性樹脂之情況下，藉由塗佈將成為端面密封層30的材料熔融之液體，並且進行冷卻或UV照射使其硬化而形成端面密封層30即可。
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，如上所述，依據需要，端面密封層30可以形成至第1保護層18和/或第2保護層20的主面。
能夠以如上方式製作本發明的壓電膜。 藉由這種方式製作之壓電膜10僅沿面方向而且沿厚度方向極化，並且即使在極化處理後不進行拉伸處理亦可獲得較高的壓電特性。因此，壓電膜10在壓電特性中沒有面內各向異性，若施加驅動電壓，則在面方向的所有方向上，各向同性地伸縮。
隨後，可以進行引出電極之處理。亦即，圖10所示，在第1保護層18中形成貫通孔18a、在貫通孔18a中形成第1連接構件32以連接第1引出電極34。進而，在第2保護層20中形成貫通孔20a，在貫通孔20a中形成第2連接構件33以連接第2引出電極36。 另外，貫通孔18a及貫通孔20a、第1連接構件32及第2連接構件33、以及第1引出電極34及第2引出電極36的形成方法為如上所述。
[壓電揚聲器] 圖11中利用本發明的壓電膜10示意性地表示平板型壓電揚聲器的一例。 該壓電揚聲器60係將壓電膜10用作將電訊號轉換為振動能量的振動板之平板型的壓電揚聲器。另外，壓電揚聲器60亦能夠用作擴音器及感測器等。
壓電揚聲器60藉由具有壓電膜10、外殼62、黏彈性支撐體64及框體68而構成。 外殼62係由塑膠等形成之、一個面開放之薄的框體。作為框體的形狀，例示出長方體狀、立方體狀及圓筒狀。 又，框體68係在中央具有與外殼62的開放面形狀相同之貫通孔之、卡合到外殼62的開放面側之框架材料。 黏彈性支撐體64具有適當的黏性和彈性，藉由支撐壓電膜10並且即便在壓電膜的任何位置亦賦予恆定的機械偏差，從而係用於使壓電膜10的伸縮運動有效地轉換成前後運動（與薄膜的面垂直之方向的運動）者。作為一例，例示出包含羊毛的氈及PET等之羊毛的氈等不織布以及玻璃絨等。
壓電揚聲器60係在外殼62中收容黏彈性支撐體64而藉由壓電膜10來包覆外殼62及黏彈性支撐體64，並且以藉由框體68而將壓電膜10的周邊按壓到外殼62的上端面之狀態將框體68固定於外殼62而構成。
其中，在壓電揚聲器60中，黏彈性支撐體64的高度（厚度）比外殼62的內面的高度厚。 因此，在壓電揚聲器60中，在黏彈性支撐體64的周邊部，黏彈性支撐體64藉由壓電膜10而向下方按壓而厚度變薄之狀態保持。又，同樣地，在黏彈性支撐體64的周邊部，壓電膜10的曲率急劇地變動，並且在壓電膜10形成有朝向黏彈性支撐體64的周邊變低之上升部。進而，壓電膜10的中央區域被按壓到四棱柱形的黏彈性支撐體64而成為（大致）平面狀。
若壓電揚聲器60藉由向第1電極層14及第2電極層16施加驅動電壓而壓電膜10沿面方向拉伸，則為了吸收該拉伸量而藉由黏彈性支撐體64的作用而壓電膜10的上升部沿上升之方向改變角度。其結果，具有平面狀之部分之壓電膜10向上方移動。 相反地，若藉由對第1電極層14及第2電極層16施加驅動電壓而壓電膜10沿面方向收縮，則為了吸收該收縮量而壓電膜10的上升部沿倒塌方向（接近平面之方向）改變角度。其結果，具有平面狀的部分之壓電膜10向下方移動。 壓電揚聲器60藉由該壓電膜10的振動而發出聲音。
另外，在壓電膜10中，在使壓電膜10彎曲之狀態保持時亦能夠實現從伸縮運動轉換至振動。 故，壓電膜10不是藉由如圖11中示出之具有剛性之平板狀的壓電揚聲器60而是單單地以彎曲狀態保持，亦能夠作為具有撓性之壓電揚聲器發揮作用。
利用這種壓電膜10之壓電揚聲器能夠利用良好的撓性，例如，藉由捲起或折疊來收容於袋子等中。因此，依據壓電膜10，即使以某種程度的大小，亦能夠實現能夠容易攜帶之壓電揚聲器。 又，如上所述，壓電膜10的柔軟性及撓性優異，而且在面內壓電特性不存在各向異性。因此，壓電膜10即便沿任意方向彎曲，音質的變化亦少而且音質變化相對於曲率的變化亦少。故，利用壓電膜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，藉由以彎曲狀態將壓電膜10安裝於衣服等衣物及袋子等便攜物等而能夠實現所謂的可穿戴式揚聲器。
進而，如上所述，亦能夠藉由將本發明的壓電膜黏貼至具有撓性之有機EL顯示元件及具有撓性之液晶顯示元件及等具有撓性之顯示元件，從而能夠用作顯示元件的揚聲器。
如上所述，壓電膜10由於藉由施加電壓而沿面方向伸縮，並且藉由該面方向的伸縮而沿厚度方向適當地振動，因此例如，在利用壓電揚聲器等時，顯現能夠輸出高聲壓的聲音之、良好的音響特性。 良好的音響特性亦即顯現基於壓電之高伸縮性能之壓電膜10藉由積層複數張而作為使振動板等被振動體振動之壓電元件亦良好地發揮作用。 另外，在積層壓電膜10時，若不存在短路（short）的可能性，則壓電膜可以不具有第1保護層18和/或第2保護層20。或者可以經由絕緣層而積層不具有第1保護層18和/或第2保護層20之壓電膜。
作為一例，可以設為將壓電膜10的積層體黏貼至振動板且藉由壓電膜10的積層體而使振動板振動來輸出聲音之揚聲器。亦即，在該情況下，使壓電膜10的積層體作為藉由使振動板振動來輸出聲音之所謂的激發器而發揮作用。 藉由在所積層之壓電膜10上施加驅動電壓而各個壓電膜10沿面方向伸縮，藉由各壓電膜10的伸縮而壓電膜10的積層體整體沿面方向伸縮。藉由壓電膜10的積層體的面方向上的伸縮而被黏貼有積層體之振動板彎曲，其結果，振動板沿厚度方向振動。藉由該厚度方向的振動，振動板發出聲音。振動板依據施加到壓電膜10之驅動電壓的大小而振動，並發出與施加到壓電膜10之驅動電壓對應之聲音。 故，此時，壓電膜10本身不輸出聲音。
即使每1張的壓電膜10的剛性低且拉伸力小，但藉由積層壓電膜10而剛性變高，作為積層體整體，拉伸力變大。其結果，壓電膜10的積層體即使振動板為具有某種程度的剛性者，亦能夠以較大的力使振動板充分地彎曲，在厚度方向上使振動板充分地振動，從而使振動板發出聲音。
在壓電膜10的積層體（壓電元件）中，壓電膜10的積層張數並無限制，例如，只要依據所振動之振動板的剛性適當地設定可獲得充分的振動量之張數即可。 另外，只要為具有充分的拉伸力者，則亦能夠將1張的壓電膜10用作相同的激發器（壓電元件）。
用壓電膜10的積層體來振動之振動板亦並無限制，能夠利用各種片狀物（板狀物、薄膜）。 作為一例，例示出由聚對酞酸乙二酯（PET）等組成之樹脂薄膜、由泡沫聚苯乙烯等組成之泡沫塑料、硬紙板材料等紙材料、玻璃板及木材等。進而，只要係能夠充分地彎曲者，則作為振動板，可以使用顯示元件等設備。
關於壓電膜10的積層體，用黏貼層（黏貼劑）黏貼相鄰之壓電膜彼此為較佳。又，壓電膜10的積層體與振動板亦用黏貼層黏貼為較佳。 黏貼層並無限制，能夠利用各種能夠黏貼成為對象之物質彼此者。故，黏貼層可以係由黏著劑組成者，亦可以係由接著劑組成者。較佳為使用在黏貼後可以獲得固體且堅硬的黏貼層之由接著劑組成之接著劑層。 關於以上的點，將後述的長形壓電膜10折返而成之積層體亦相同。
在壓電膜10的積層體中，所積層之各壓電膜10的極化方向並無限制。另外，如後述，壓電膜10的極化方向係指厚度方向的極化方向。 故，在壓電膜10的積層體中，極化方向可以在所有的壓電膜10中為相同方向，亦可以存在極化方向不同之壓電膜。
其中，在壓電膜10的積層體中，在相鄰之壓電膜10彼此以極化方向彼此相反之方式積層壓電膜10為較佳。 在壓電膜10中，對壓電體層12施加電壓的極性設為與壓電體層12的極化方向對應者。故，極化方向從第1電極層14朝向第2電極層16之情況下，從第2電極層16朝向第1電極層14之情況下，在所積層之所有的壓電膜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。 故，藉由在相鄰之壓電膜10彼此間，將極化方向設為彼此相反，從而即使相鄰之壓電膜10的電極層彼此接觸，亦由於所接觸之電極層的極性相同，因此不會導致短路。
壓電膜10的積層體（壓電元件）可以設為藉由折返1次以上，較佳為折返複數次長形壓電膜10而積層複數個壓電膜10之構成。 將長形壓電膜10折返而積層之壓電元件具有如下優點。 亦即，在積層了複數張切割片狀的壓電膜10之壓電元件中，每1張壓電膜中，需要將第1電極層14及第2電極層16連接到驅動電源中。相對於此，在將長形壓電膜10折返而積層之構成中，能夠僅由1張長形壓電膜10來構成積層體。又，在將長形壓電膜10折返而積層之構成中，僅需1個用於施加驅動電壓之電源，進而僅需要1處由壓電膜10構成之電極的引出。 進而，在將長形壓電膜10折返而積層之構成中，必然地，在相鄰之壓電膜10彼此中，極化方向成為彼此反向。
以上，對本發明的壓電膜進行了詳細說明，但本發明並不限定於上述例，在不脫離本發明的宗旨之範圍內，可以進行各種改進或變更，這是理所當然的。 [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說明。另外，本發明並不限制於該實施例，只要不脫離本發明的宗旨，則能夠適當地變更以下實施例中示出之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等。
[積層薄膜的製作] 藉由圖4～圖7中示出之方法製作了大片的積層薄膜。 首先，以下述組成比將氰乙基化PVA（CR-V Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造）溶解於二甲基甲醯胺（DMF）。然後，在該溶液中，以下述組成比添加PZT粒子作為壓電體粒子，用螺旋槳混合器（轉速2000rpm）攪拌，以製備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，PZT粒子使用了以相對於Pb=1莫耳成為Zr=0.52莫耳、Ti=0.48莫耳之方式，用球磨機在800℃下將成為主成分之Pb氧化物、Zr氧化物及Ti氧化物的粉末進行濕式混合而成之混合粉末鍛燒5小時之後進行粉碎處理者。
另一方面，準備了在厚度為4μm的PET薄膜上真空蒸鍍厚度為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電極層係厚度為0.1m的銅蒸鍍薄膜，第1保護層及第2保護層成為厚度為4μm的PET薄膜。 在片狀物的第2電極層（銅蒸鍍薄膜）上，使用斜片式塗佈機，塗佈了用於形成預先製備之壓電體層之塗料。另外，塗料以乾燥後的塗膜的膜厚成為50μm之方式進行了塗佈。 接著，藉由在120℃的加熱板上加熱並乾燥在片狀物上塗佈了塗料之物質而使DMF蒸發。藉此，在PET製第2保護層上具有銅製第2電極層，在其上製作了具有厚度為50μm的壓電體層（高分子複合壓電體層）之壓電積層體。
將所製作之壓電體層沿厚度方向進行了極化處理。
在進行了極化處理之積層體上，將第1電極層（銅薄膜側）朝向壓電體層，在PET薄膜上積層了蒸鍍有同一薄膜之片狀物。 接著，藉由使用層壓裝置，以120℃的溫度將積層體與片狀物的積層體進行熱壓接，從而黏貼以接著複合壓電體與第1電極層，製作了如圖7所示之大片積層壓電膜。
[實施例1～4及比較例1～3] 藉由將所使用之切割刀片及切割角度進行各種變更而將所製作之積層薄膜切出210×300mm，製作了切割片狀的積層薄膜。 關於所製作之各積層薄膜，藉由使用SEM-EDS之上述方法測量端部的第1電極層及第2電極層的端面的電極間距離d 1、及壓電體層的厚度t，並計算電極間距離d 1與厚度t的比率p[%]。另外，在基於SEM-EDS的測量中，SEM使用Hitachi High-Technologies Corporation製造之SU8220，EDS使用了BRUKER公司製造之XFash 5060FQ。
接著，在所切割之積層薄膜的端部形成端面密封層以包覆端面的整個面，並製作了壓電膜。 關於實施例1～2、4及比較例1～2，作為端面密封層的材料，使用熱塑性樹脂（EVA），藉由冷卻塗佈於端部之溶液而使其硬化。又，關於實施例3，作為端面密封層的材料而使用UV硬化性樹脂（胺基甲酸酯丙烯酸酯），並且冷卻塗佈於端部之溶液使其硬化。又，比較例3未進行端面的密封。
又，關於在保護層的主面上形成之端面密封層的厚度d 2，在實施例1～3及比較例1～2中設為50μm、在實施例4中設為100μm。
[評價] ＜密封的可否＞ 藉由光學顯微鏡觀察了可否對基於端面密封層的積層薄膜端面進行密封。藉由光學顯微鏡從相對於端面垂直之方向觀察積層薄膜的端面的4個邊，測量端面的一部分從密封層露出之長度。當未被包覆密封層而端面露出之總長度為積層薄膜端面的4個邊的總長度的5%以下時判斷為被密封，多於5%時判斷為未被密封。
＜介質擊穿的有無＞ 將配線連接到所製作之壓電膜的電極層。將壓電膜放置於無響室中，藉由功率放大器施加作為輸入訊號而壓電膜電極層間的電場成為3V/μm的電壓，用放置於從壓電膜的中心垂直地分離50cm之距離之擴音器對聲音進行了錄音。
依據錄音資料，關於介質擊穿的有無，進行了以下評價。 A：發出的聲音沒有問題 B：發出放電音之後，發出聲音
＜音壓＞ 積層5層所製作之壓電膜，在電極層上進行配線，製作了壓電元件。此時，壓電元件的積層尺寸設為50×200mm，積層數設為5層。將所製作之壓電元件作為激發器而黏附於振動板並測量了音壓。作為振動板，使用了厚度0.8mm、長度450mm×寬度500mm的鋁板（A5052P）。使振動板的橫向與壓電元件的長邊方向一致，使振動板的中央與壓電元件的積層部中心對齊並進行了黏貼。對壓電元件輸入頻率5～10kHz、施加電壓50Vrms的正弦掃描訊號，用放置於從振動板的中心分離1m之距離之擴音器測量音壓，將各頻率的音壓的平均作為代表音壓。 A：85dB以上 B：80dB以上～未達85dB C：未達80dB 將結果示於下述表1中。
[表1]
  壓電薄膜 端面密封層 評價
壓電體層的厚度t μm 電極間距離d 1μm 比率p 使用刀片種類 材質 厚度d 2μm 厚度d 3μm 寬度d 4 寬度d 5 可否密封 介質擊穿 音壓
實施例1 50 52 104% 剪切刀 熱塑性樹脂 50 30 500 510 A A A
實施例2 50 58 116% 剪切刀 熱塑性樹脂 50 30 500 510 A A A
實施例3 50 52 104% 剪切刀 UV硬化性樹脂 50 30 500 510 A A A
實施例4 50 52 104% 剪切刀 熱塑性樹脂 100 30 500 510 A A B
比較例1 50 60 120% 截切刀 熱塑性樹脂 50 30 500 510 B B A
比較例2 50 51 102% 湯姆遜刀 熱塑性樹脂 50 30 500 510 A B A
比較例3 50 52 104% 剪切刀 無 - - - - - B A
從表1中可知，本發明的實施例與比較例相比，能夠抑制介質擊穿。相對於此，比較例均在施加高電壓時，在端面和電極層間發生介質擊穿、未發出聲音。又，從比較例1中可知，若比率p過大，則無法適當地密封端面，容易發生介質擊穿。
又，從實施例1與實施例4的對比中可知，端面密封層的厚度d 2為50μm以下為較佳。 藉由以上結果，本發明的效果明顯。 [產業上之可利用性]
關於本發明的壓電膜，例如，能夠較佳地用作聲波感測器、超聲波感測器、壓力感測器、觸覺感測器、應變感測器及振動感測器等各種感測器（尤其，適用於裂縫檢測等基礎結構點檢或異物混入檢測等製造現場檢測中有用）、麥克風、拾音器、揚聲器及激發器等音響元件（作為具體的用途，例示出雜訊消除器（使用於車、通勤電聯車、飛機、機器人等）、人造聲帶、害蟲/有害動物侵入防止用之蜂鳴器、家具、壁紙、照片、頭盔、護目鏡、頭靠、標牌、機器人等）、適用於汽車、智慧型手機、智慧型手錶、遊戲機等而使用之觸覺介面、超聲波探頭及水中受波器等超聲波換能器、防止水滴附著、輸送、攪拌、分散、研磨等而使用之致動器、容器、乘坐物、建築物、滑雪板及球拍等運動器材中使用之減振材料（阻尼器），以及適用於道路、地板、床墊、椅子、鞋子、輪胎、車輪及電腦鍵盤等而使用之振動發電裝置。
10:壓電膜 12:壓電體層 14:第1電極層 16:第2電極層 18:第1保護層 18a,20a:貫通孔 20:第2保護層 24:高分子基質 26:壓電體粒子 30:端面密封層 32:第1連接構件 33:第2連接構件 34:第1引出電極 36:第2引出電極 40,42:片狀物 46:壓電積層體 48:積層薄膜 60:壓電揚聲器 62:外殼 64:黏彈性支撐體 68:框體 d 1:電極間距離 d 2:主面上的端面密封層的厚度 d 3:端面密封層的面方向的厚度 d 4,d 5:主面上的端面密封層的寬度 t:壓電體層的厚度
圖1係示意性地示出本發明的壓電膜的一例之剖面圖。 圖2係放大表示圖1中示出之壓電膜的端部之圖。 圖3係示意性地示出本發明的壓電膜中所使用之壓電體層的一例之圖。 圖4係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖5係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖6係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖7係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖8係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖9係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖10係用於說明本發明的壓電膜的製造方法的一例之示意圖。 圖11係利用本發明的壓電膜之平面揚聲器的一例的示意圖。 圖12係用於說明脫離本發明的範圍之壓電膜的形狀之示意圖。
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
30:端面密封層
d1:電極間距離
d2:主面上的端面密封層的厚度
d3:端面密封層的面方向的厚度
d4,d5:主面上的端面密封層的寬度
t:壓電體層的厚度

Claims (8)

  1. 一種壓電膜，其具有：壓電體層，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，設置於前述壓電體層的兩面；及保護層，設置於前述電極層上，其中 前述壓電膜具有包覆前述壓電膜的端面之、由包含樹脂之材料組成之端面密封層， 前述壓電膜的端面上的電極間距離為30μm以上，並且，前述壓電膜的端面上的電極間距離相對於前述壓電體層的厚度為103%以上且未達120%。
  2. 如請求項1所述之壓電膜，其中 前述端面密封層的材料包含熱塑性樹脂。
  3. 如請求項1所述之壓電膜，其中 前述端面密封層的材料包含紫外線硬化性的樹脂。
  4. 如請求項1所述之壓電膜，其中 形成於前述保護層的主面上的前述端面密封層的厚度為50μm以下。
  5. 如請求項1所述之壓電膜，其中 前述端面密封層在前述壓電膜的主面上的面方向的寬度為100μm以上且5000μm以下。
  6. 如請求項1所述之壓電膜，其中 前述端面密封層的從前述壓電膜的端面開始的面方向的厚度為50μm以下。
  7. 一種壓電元件，其係將請求項1至請求項6之任一項所述之壓電膜積層複數層者。
  8. 一種壓電元件，其係藉由將請求項1至請求項6之任一項所述之壓電膜折返1次以上而積層複數層前述壓電膜者。
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