TWI599081B - Piezoelectric oscillator - Google Patents

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TWI599081B
TWI599081B TW103103197A TW103103197A TWI599081B TW I599081 B TWI599081 B TW I599081B TW 103103197 A TW103103197 A TW 103103197A TW 103103197 A TW103103197 A TW 103103197A TW I599081 B TWI599081 B TW I599081B
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TW
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piezoelectric
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laminate
film layer
piezoelectric oscillator
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Tetsuo Yoshida
Yoshiro Tajitsu
Atsuko Kato
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Teijin Ltd
Univ Kansai
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Description

壓電振盪器
本發明為關於一種壓電振盪器，其係使用由聚乳酸所成的配向薄膜層。
專利文獻1中揭示著，使透明壓電薄膜揚聲器彎曲配置於行動電話之顯示面，並使聲音由廣範圍輸出，而提升來自於揚聲器之聽取性能。然後，具體所揭示提案如下，將長方形PVDF(聚偏二氟乙烯)薄膜，以厚度方向之一方之表層側與另一方之表層側，於附加電荷時為展現出反向的伸縮動作，即以所謂的雙壓電晶片(bimorph)構造來進行層合，並將該2個的短邊固定，藉由使薄膜彎曲的振動來發出聲音之方法。
又，專利文獻2中提案著一種壓電揚聲器，其係沿著高分子壓電薄片之主面方向設置有效電極部分，將該有效電極部分分割，使相鄰的有效電極部分以產生於該壓電薄片之厚度方向的電場向量成為相互反向之方式來外加電荷，藉此即使是將四角形的壓電薄片之4邊予以固定，壓電薄片亦可彎曲而輸出聲音。又，作為構成壓電薄片之高 分子，提案著掌性高分子(Chiral polymer)的L-聚乳酸。
更，本發明團隊在專利文獻3或專利文獻4中提案著，藉由層合由聚L-乳酸或聚D-乳酸所成的層，可加大位移之力。
然而，將壓電體貼黏於振動板使發出聲音時具有下述方式：藉由壓電體之伸縮位移使振動板產生翹曲，以彎曲振動來產生聲音之方式；使壓電體以面內伸縮，來使層合的振動板產生面內振動，並藉由該共振來產生聲音之方式。然後，相較於PZT等壓電陶瓷，由高分子所成的壓電體之壓電模數為低，且其力亦為弱，故對於使硬的振動板共振為不適合，因而使用如前述專利文獻1與2般，藉由壓電體之彎曲振動之方式。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2003-244792號公報
專利文獻2：國際公開2009/50236號說明書
專利文獻3：日本特開2011-243606號公報
專利文獻4：日本特開2011-153023號公報
本發明之目的為提供一種壓電振盪器，其係於外加電壓時可有效地發出音波，並可瞬時地展現出被稱為觸覺介面感的振動。
本發明為一種壓電振盪器，其係由壓電層合體與把持該壓電層合體之兩端部的把持具所成的壓電振盪器，該壓電層合體為由聚乳酸所成的配向薄膜層與導電層交互層合而成，(i)壓電層合體係隔著配向薄膜層而相鄰的導電層之一方為短路於負極，而另一方為短路於正極，於電流流通之際，以被挾持於各導電層的配向薄膜層之伸縮方向成為相同方向之方式所層合，(ii)壓電層合體係具有與配向薄膜層之面方向為平行的2個平行表面，與被挾持於該等平行表面並相互為平行的2個端面A及B，(iii)前述被把持的兩端部為分別包含端面A與端面B，且藉由把持具對端面A與B之間的壓電層合體附加應力。
又，本發明之壓電振盪器之較佳樣態為具備：壓電層合體之形狀為帶狀的壓電振盪器；把持兩端部的把持具為固定於振動板，藉由把持具而附加於壓電層合體之應力為伸張應力的壓電振盪器1；前述端面A及B為位置於壓電層合體之長邊方向之兩端的壓電振盪器1；藉由把持具而附加於壓電層合體之應力為壓縮應力的壓電振盪器2，又，該位置於兩端部的把持具之位置為固定的壓電振盪器2、或位置於兩端部的把持具之位置可配合壓電層合體之 伸縮而可動的壓電振盪器2，然後，端面A及B為位置於平行於壓電層合體之長邊方向之兩端的壓電振盪器2；壓電層合體係配向薄膜層之層數為3以上的壓電振盪器；各配向薄膜層之厚度分別為25μm以下的壓電振盪器；各配向薄膜層係選自由配向薄膜層L及配向薄膜層D所成之群之至少1種的壓電振盪器，該配向薄膜層L由將聚L-乳酸作為主成分的樹脂L所成，該配向薄膜層D由將聚D-乳酸作為主成分的樹脂D所成；壓電層合體之最大伸縮方向係與端面A及B為平行或垂直之方向的壓電振盪器；導電層係表面固有電阻為1×104Ω/□以下的壓電振盪器；然後，使用於壓電揚聲器或訊號輸入裝置的壓電振盪器之至少任一種的壓電振盪器。
本發明之壓電振盪器係使配向薄膜層隔著導電層複數地層合，且在施加電荷時，使各配向薄膜層之伸縮成為相同方向的方式層合，並形成壓電層合體，且，以在壓電層合體之兩端部的把持具對壓電層合體施加應力。其結果，本發明之壓電振盪器，可將壓電層合體的振動有效率地轉變成音波，傳達被稱為觸覺介面感的振動。
1‧‧‧配向薄膜層A
2‧‧‧配向薄膜層B
3‧‧‧導電層A
4‧‧‧導電層B
5‧‧‧附導電層之薄膜層A
6‧‧‧附導電層之薄膜層B
7‧‧‧壓電層合體之平行表面
8‧‧‧壓電層合體之平行於長邊方向之端面
9‧‧‧壓電層合體之非平行於長邊方向之端面
10‧‧‧電極
11‧‧‧壓電層合體
12‧‧‧固定具或振動板
13‧‧‧把持具
14‧‧‧導線
15‧‧‧放大器
16‧‧‧訊號輸入裝置
a‧‧‧配向薄膜層之主配向方向
b‧‧‧因配向薄膜層之壓電應變所造成的面內位移之最大方向
x‧‧‧配向薄膜層之長邊方向
y‧‧‧配向薄膜層之厚度方向與長邊方向垂直之方向
z‧‧‧配向薄膜層之厚度方向，並為壓電層合體之層合方向
圖1為本發明所使用的附導電層之薄膜層A(5)與附導電層之薄膜層B(6)之一例的立體圖。
圖2為將本發明所使用的附導電層之薄膜層A(5)與附導電層之薄膜層B(6)複數層合時的立體圖。
圖3為藉由圖2的層合所得到之壓電層合體的立體圖。
圖4為表示圖3之壓電層合體之各自的面的概略圖。
圖5為對圖3之壓電層合體賦予電極(10)時的立體圖。
圖6為從y方向觀看圖5之壓電層合體時的平面圖。
圖7為表示電流流通於長方形之配向薄膜層時之變形的平面圖。
圖8為表示電流流通於長方形之配向薄膜層時之變形的其他平面圖。
圖9為表示電流流通於長方形之配向薄膜層時之變形的其他平面圖。
圖10為表示本發明所使用之壓電層合體之其他較佳型態的立體圖。
圖11為表示本發明所使用之壓電層合體之其他較佳型態的立體圖。
圖12為表示本發明所使用之壓電層合體之其他較佳型態的立體圖。
圖13為表示本發明所使用之壓電層合體之其他較佳型態的立體圖。
圖14為從正面觀看本發明之壓電振盪器的平面圖。
圖15為從上面觀看本發明之壓電振盪器的平面圖。
圖16為從正面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖17為從上面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖18為從正面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖19為從上面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖20為從正面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖21為從上面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖22為從正面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖23為從上面觀看本發明之壓電振盪器之其他較佳型態的平面圖。
圖24為表示壓電層合體之把持方法的範例。
圖25為表示壓電層合體之把持方法的範例。
圖26為表示壓電層合體之把持方法的範例。
圖27為表示壓電層合體之把持方法的範例。
[實施發明之的最佳形態]
關於本發明之壓電層合體及本發明之壓電振盪器，首 先使用圖來進行說明。
圖1係本發明所使用之附導電層之薄膜層A與附導電層之薄膜層B之一例的立體圖。圖1中的符號1為配向薄膜層A，符號2為配向薄膜層B，符號3為導電層A，符號4為導電層B，符號5為於左側具有沒有導電層之餘邊的附導電層之薄膜層A，符號6為於右側具有沒有導電層之餘邊的附導電層之薄膜層B。
圖2係將本發明所使用之附導電層之薄膜層A與附導電層之薄膜層B複數層合時的立體圖。圖2中，表示將於圖1所示之附導電層之薄膜層A與附導電層之薄膜層B交互地層合，使導電層交互地存在於一方之端，且不存在於另一方之端。
圖3係藉由圖2之層合所得之壓電層合體(符號11)的立體圖。使導電層與配向薄膜層交互地層合，使隔著配向薄膜層而相鄰的導電層成為一方可短路於負極，且另一方可短路於正極。藉由如此層合，可在相鄰之配向薄膜層，於其厚度方向施加負的電荷。因此，被挾持於各導電層的配向薄膜層，有必要層合成為在電流流通之際，使伸縮方向為相同方向。於壓電層合體之一部分，若是存在有伸縮方向不同的樹脂，會有抵銷壓電特性的狀況，使振動板共振的效果受到損失。如此般使壓電層合體中之配向薄膜層的伸縮方向對齊的方法，並無特別限制，但如後述般，使配向薄膜層A成為由聚L乳酸所成的薄膜層，使配向薄膜層B成為由聚D乳酸所成的薄膜層的方法，既簡便又 有效率。
圖4係表示圖3之壓電層合體各自之面的概略圖。圖4中的符號7係位於壓電層合體的層合方向，且與配向薄膜層之面方向平行的兩個面，以下在本發明中稱為壓電層合體之平行表面。然後，該平行表面，在以往之壓電揚聲器中係黏貼於振動板且賦予振動的面。圖4中的符號8和9，係被挾持於上述平行表面的面，以下在本發明中稱為端面。又，在該端面之中，符號8係壓電層合體之平行於長邊方向之端面，符號9係壓電層合體之非平行於長邊方向之端面。然後，將互相相對之端面分別稱之為端面A與端面B。因此，以下在圖4中，當端面A表示為符號8之面時，將底面稱為端面B。
圖5係於圖3之壓電層合體(11)賦予電極(10)時的立體圖。符號10係用來短路於例如陰極(或陽極)的電極。如此般之電極，只要為不短路於相鄰的導電層，且交互地短路於陽極和陰極者即可，並無限制，例如可舉出後述之銀塗層等。當然，亦可不賦予電極，而直接將導線設置於各自的導電層上。
圖6係從y方向觀看圖5之壓電層合體時的平面圖。相鄰的導電層係交互地短路於各自的電極。又，如圖6所示般，將壓電層合體中之配向薄膜層的數設為n時，導電層的層數以n+1較佳。如此一來，壓電層合體中的配向薄膜層可流動所有電流而展現出壓電特性。
然而，將電流流通於由螺旋掌性高分子之聚乳酸所成 的配向薄膜層時，針對主配向方向與壓電所致之變形之間的關係，使用圖7~9進行說明。圖7~9為表示電流流通於長方形之配向薄膜層時之變形的平面圖。圖7~9中a為配向薄膜層之主配向方向，簡單來說就是延伸最多的方向。然後，將電流流通於由聚乳酸所成之配向薄膜層的厚度方向時，會產生剪切變形，使其從實線的長方形成為以虛線表示之平行四邊形。然後，符號b係表示該薄膜面內中面內位移最大的方向，在由聚乳酸所成的配向薄膜中，該符號b所示之方向，相對於符號a所示之方向傾斜45°。又，往後為了說明，在將配向薄膜層裁斷成長方形的情況時，有時將配向薄膜層之長邊方向與主配向軸之間所成的角度，稱為0°切、45°切、90°切。其中，圖7為0°切，圖8為45°切，圖9為90°切。
又，本發明之壓電層合體，並不限定於前述之圖1~圖6所示者，作為其他較佳樣態，於圖10~圖13表示其一例。
圖10~圖13，從上至下有五個圖，從上算起第一個和第二個圖相當於前述圖1的圖，從上算起第三個圖相當於前述圖2的圖，從上算起第四個圖相當於前述圖3的圖，從上算起第五個圖相當於前述圖5。然後，圖10係使用「於右上角具有餘邊之附導電層之薄膜層A」與「於右下角具有餘邊之附導電層之薄膜層B」時的圖，圖11係使用「於右下角具有餘邊之附導電層之薄膜層A」與「於左下角具有餘邊之附導電層之薄膜層B」時的圖，圖 12係使用使y方向的寬度極度縮細之附導電層之薄膜層A與附導電層之薄膜層B時的圖，圖13係將附導電層之薄膜層A與附導電層之薄膜層B之形狀從長方形變更為平行四邊形時的圖。
接著，對於本發明之壓電振盪器使用圖14~圖23來進行說明。本發明之壓電振盪器，其係由壓電層合體(11)與把持該壓電層合體之兩端部的把持具(13)所成的壓電振盪器，該壓電層合體為由前述聚乳酸所成的配向薄膜層(1或2)與導電層(3或4)交互層合而成。
然後，(i)壓電層合體(11)係隔著配向薄膜層而相鄰的導電層之一方為短路於負電極(10)，而另一方為短路於正電極(10)，於電流流通之際，以被挾持於各導電層(3或4)的配向薄膜層(1或2)之伸縮方向成為相同方向之方式所層合。
又，(ii)壓電層合體(11)係具有與配向薄膜層(1或2)之面方向為平行的2個平行表面(7)，與被挾持於該等平行表面並相互為平行的2個端面A及B，(8或9)。從前述圖4來看，將標記為符號8的端面設為端面A的話，端面B就成為底面。然後，前述圖4中，雖有兩組的端面A與B的組合，但本發明只要將其中一組把持成如後述之(iii)的方式即可。亦即，(iii)前述被把持的兩端部為分別包含端面A與端面B，且有必要藉由把持具對端面A與B之間的壓電層合體附加應力。此時，藉由把持具附加於端面A與B之間之壓電層合體的應力，可為壓縮應力亦可 為伸張應力。如此般，以把持具來把持壓電層合體之互為平行的端面A與B，將應力附加於在其之間的壓電層合體，藉此對壓電層合體施加應變力，來提昇壓電特性，且壓電層合體自身就具有較高的壓電性層，故可有效地產生振動。
又，本發明中的把持具，只要是可把持成使壓電層合體的位置不偏離，且能附加應力者即可，例如圖24般於把持具設置有像切槽的溝，並只要將壓電層合體插入其中即可，或是如圖25般在插入壓電層合體之後，對把持具施予使溝寬變狹窄的處理亦可，或是使用夾子作為把持具亦可。又，如圖26般將接著劑等裝填至把持具的溝內，使把持具與壓電層合體固定接著亦可。又，如圖27般將把持具本身當成接著劑，固定接著於振動板等之固定具亦可。又，附加壓縮應力於壓電層合體時可使用任意方法，但在賦予伸張應力時，以圖25、圖26、圖27般的方式較佳。
首先，作為本發明之較佳的第一樣態，使用圖14和圖15進行說明。
本發明之較佳樣態的第一種係如圖14及圖15所示般，為壓電振盪器，其中，把持兩端部的把持具(13)固定於振動板(12)，且藉由把持具(13)對壓電層合體所附加的應力為伸張應力。賦予該伸張應力的方法，係在固定於振動板之際，固定成使壓電層合體撐開的狀態即可。伸張應力的範圍並無特別限制，只要因應目的的振動頻率來調整 即可。又，附加該伸張應力時，有著在低頻的振動容易傳導的優點。因此，將訊號輸入輸入訊號裝置之際，可瞬時地產生振動，適合將被稱作觸覺介面之輸入的有無傳達給人，作為壓電振盪器極為合適。
然而，欲藉由如此般之壓電振盪器產生低頻的振動的話，期望有較大的位移量。因此，把持之面A及B，如圖14和圖15所示般，位於壓電層合體(11)之長邊方向之兩端的位置較佳。
又，因配向薄膜層之壓電應變所造成的面內位移之最大方向(b)，就可簡便地進行壓電層合體(11)之製造的觀點來看，對配向薄膜層之長邊方向呈45°的方向傾斜較佳，另一方面，就能更有效率地產生振動的觀點來看，與將互相相向的把持具(13)以最短距離連結的直線平行或垂直的方向較佳。特佳為把持之端面A及B如圖14和圖15所示般，位於壓電層合體(11)之長邊方向的兩端，且由配向薄膜層之壓電應變所造成之面內位移最大的方向(b)為與壓電層合體之長邊方向平行或垂直的方向，最佳為與長邊方向平行之方向的情況。
又，圖16及圖17，為本發明之較佳之第一樣態的其他樣態，採用接著劑等之可固定接著者作為把持具，來固定於振動板者。如此一來，可使壓電振盪器的厚度變薄。
接著，作為本發明之較佳的第二樣態，使用圖18及圖19進行說明。本發明之較佳樣態的第二種，係如圖18及圖19所示般，為壓電振盪器，其中，藉由把持具附加 於壓電層合體的應力為壓縮應力。由於附加有壓縮應力，故如圖18所示般，壓電層合體會彎曲。
此時，圖18及圖19，以將位置於兩端部的把持具(13)的位置固定於固定具較佳，此時之固定具係以可傳導振動之振動板較佳。
附加如此般之壓縮應力的狀態時，可使壓電振盪器自己振動而產生高頻的音波，此外，使用振動板作為固定具的話，藉由從壓電層合體之端面產生之振動亦可使振動板共振。
由如此觀點來看，第二樣態可較適合使用於壓電揚聲器等。
然而，欲藉由如此般之壓電振盪器產生高頻振動的話，期望能對壓電層合體附加較大的壓縮應力。因此，把持之端面A及B如圖18及圖19所示般，為與壓電層合體(11)之長邊方向平行之各自之端面的位置，就使壓縮應力附加於壓電層合體的觀點來看較佳。
又，由配向薄膜層之壓電應變所造成的面內位移最大的方向(b)，就可簡便地進行壓電層合體(11)之製造的觀點來看，對配向薄膜層之長邊方向呈45°的方向傾斜較佳，另一方面，就能更有效率地產生振動的觀點來看，與將互相相向的把持具(13)以最短距離連結的直線平行或垂直的方向較佳。特佳為把持之端面A及B如圖19所示般，為平行於壓電層合體(11)之長邊方向之端面，且由配向薄膜層之壓電應變所造成之面內位移最大的方向(b)為與壓電 層合體之長邊方向平行或垂直的方向，最佳為與長邊方向平行之方向的情況。
接著，圖20及圖21，為本發明之較佳之第二樣態的進一步其他樣態，採用接著劑等之可固定接著者作為把持具，來固定於振動板者。如此一來，可使壓電振盪器的厚度變薄。
然而，本發明之較佳之第二樣態亦可不將把持具之位置完全地固定。亦即，壓電振盪器之位於兩端部的把持具(13)的位置，亦可配合壓電層合體之伸縮而可動，藉此可在廣頻域的頻率產生音波。又，圖22係將把持具(13)以固定具(12)固定，該固定具(12)係將把持具(13)之間隔配合壓電層合體之伸縮而變化者。例如，作為固定具(12)，若是使用薄金屬板或塑膠等的話，可配合壓電層合體之伸縮，一邊賦予壓縮應力給壓電層合體，一邊使把持具(13)之間的間隔作些許地變化。
然而，如此般之位於兩端部的把持具(13)的位置，為配合壓電層合體之伸縮而可動之壓電振盪器的情況，可期望能一邊維持被挾持在把持具之間的壓電層合體之形狀，一邊最大限地產生振動。因此，把持之端面A及B如圖23所示般，位於與壓電層合體(11)之長邊方向平行之各自之端面的位置較佳。
又，由配向薄膜層之壓電應變所造成之面內位移最大的方向(b)，就可簡便地進行壓電層合體(11)之製造的觀點來看，對配向薄膜層之長邊方向呈45°的方向傾斜較佳， 另一方面，就能更有效率地產生振動的觀點來看，與將互相相向的把持具(13)以最短距離連結的直線平行或垂直的方向較佳。特佳為把持之端面A及B如圖23所示般，為平行於壓電層合體(11)之長邊方向之端面，且由配向薄膜層之壓電應變所造成之面內位移最大的方向(b)為與壓電層合體之長邊方向平行或垂直的方向，最佳為與長邊方向平行之方向的情況。
該等圖14~23所示之壓電振盪器，係如圖中所記載般，設有電極(10)及導線(14)，將該導線(14)連接於放大器(15)等，並連接於訊號輸入裝置(16)例如音響，藉此作為揚聲器而輸出聲音，或連接於發振器，藉此可產生觸覺介面感。
又，作為本發明之其他較佳樣態，可舉出使用前述之圖10~圖13之壓電層合體者。
又，本發明之壓電振盪器，係可將例如連接於放大器之音響予以播放，並以該音量等進行評價。
接著，關於本發明之壓電振盪器，進一步進行詳述。
聚乳酸
本發明中，配向薄膜層係由聚乳酸所成。作為聚乳酸，較佳可舉出聚L-乳酸、聚D-乳酸。
在此，聚L-乳酸係實質上僅由L-乳酸單元所構成之聚L-乳酸(以下，有時簡稱為PLLA。)或L-乳酸與其他單體之共聚物等，特別是以實質上僅由L-乳酸單元所構成 之聚L-乳酸較佳。又，聚D-乳酸係實質上僅由D-乳酸單元所構成之聚D-乳酸(以下，有時簡稱為PDLA。)或D-乳酸與其他單體之共聚物等，特別是以實質上僅由D-乳酸單元所構成之聚D-乳酸較佳。
聚L-(D-)乳酸之L-(D-)乳酸單元的量，以結晶性的觀點，或提高位移量之提昇效果的觀點及薄膜耐熱性等的觀點來看，以90~100莫耳%為佳，較佳為95~100莫耳%，更加為98~100莫耳%。亦即，L-(D-)乳酸單元以外之單元的含量，以0~10莫耳%為佳，較佳為0~5莫耳%，更加為0~2莫耳%。
該聚乳酸，以具有結晶性較佳，藉此可容易地成為如前述般之配向．結晶之樣態，並提高位移量之提昇效果。又，該溶點較佳為150℃以上且190℃以下，更佳為160℃以上且190℃以下。為如此般之樣態時薄膜的耐熱性為優異。
本發明之聚乳酸，其重量平均分子量(Mw)以8萬~25萬之範圍內為佳，較佳為10萬~25萬之範圍。特佳為12萬~20萬之範圍。重量平均分子量Mw為上述數值範圍內時，薄膜的剛性優異，且薄膜的厚度變化為良好。
本發明中之螺旋掌性高分子，在不損害本發明之效果的範圍內，可為共聚合或混合其他樹脂者。
本發明之聚乳酸的製造方法並無特別限制，以下舉例說明製造聚L-乳酸及聚D-乳酸的方法。例如可舉出，將L-乳酸或D-乳酸直接脫水縮合的方法，將L-或D-乳酸寡 聚物固相聚合的方法，將L-或D-乳酸先脫水環化一次並交酯之後，予以溶融開環聚合之方法等。其中，藉由直接脫水縮合方法或是交酯類之溶融開環聚合法所得之聚乳酸，就品質、生產效率之觀點來看較佳，其中又以選擇交酯類之溶融開環聚合法特佳。
該等之製造法所使用的觸媒，只要可使聚乳酸以具有前述之指定特性的方式聚合者即可，並無特別限定，其本身可適宜使用周知者。
所得之聚L-乳酸及聚D-乳酸，係藉由以往周知的方法，除去聚合觸媒，或是使用鈍化劑使聚合觸媒的觸媒活性鈍化、不活性化，就薄膜的溶融安定性、溼熱安定性的觀點來看較佳。
使用鈍化劑時，其使用量係以含有特定金屬觸媒之金屬元素1當量中為0.3~20當量，較佳為0.5~15當量，更佳為0.5~10當量，特佳為0.6~7當量即可。鈍化劑之使用量過少時，無法充分使觸媒金屬的活性降低，且過量使用時，鈍化劑會有引起樹脂分解的可能性，故不佳。
配向薄膜層
本發明之配向薄膜層，係由前述之聚乳酸所成。本發明之配向薄膜層，為了使壓電特性更有效率地產生，而將分子鏈配向成同一方向，亦即具有主配向方向。又，本發明中之主配向軸，係指使用橢圓偏光計(型號M-220，日本分光)所測定之面內方向之折射率最高的方向。
本發明之各配向薄膜層的斷裂強度，以該主配向方向為120MPa以上較佳。斷裂強度比上述下限值低時，共振特性的提昇效果會降低。另一方面，主配向方向之斷裂強度並不特別設有上限，但就製膜性等觀點來看以300MPa以下較佳。從該等觀點來看，主配向方向之斷裂強度的下限，較佳為120MPa以上，更佳為150MPa以上，特佳為180MPa以上，另一方面，上限較佳為300MPa以下，更佳為250MPa以下。藉由使主配向方向的斷裂強度在上述下限值以上，可提高共振特性的提昇效果。
又，本發明之配向薄膜層之與主配向軸方向垂直之方向的斷裂強度，以80MPa以下較佳。斷裂強度為上述上限值以下時，可提高共振特性的提昇效果。與主配向軸方向垂直之方向的斷裂強度比上述上限值還高的情況，共振特性的提昇效果會降低。另一方面，與主配向軸方向垂直之方向的斷裂強度並不特別設有下限，但就製膜後操作等觀點來看，以30MPa以上，進一步以50MPa以上較佳。
然而，配向薄膜層之主配向方向，為與配向薄膜層之長度方向平行(圖7之0°切)或是垂直(圖9之90°切)的方向，就可更有效率地產生共振使聲音變大而較佳。又，配向薄膜層，其壓電應變所致之面內位移最大的方向，為位於配向薄膜層之主配向方向或與其垂直之方向的中間方向的位置，就可更有效率地容易產生聲音而較佳。
然而，隔著導電層互相層合有由鏡相異構物之高分子所成的配向薄膜層較佳。特別是當由不同之鏡相異構物之 高分子所成的配向薄膜層交互層合時，在主配向軸朝同一方向排列的狀態下，可有效率地產生壓電特性，可採用輥對輥或共擠出等製造方法故較佳。
本發明之配向薄膜層的密度，以1.22~1.27g/cm3較佳。密度為上述數值範圍內時，可提高共振特性的提昇效果。密度低時，共振特性的提昇效果有降低的傾向，另一方面，密度高時，提高共振特性的提昇效果雖然高，但薄膜的機械特性有劣化的傾向。由該等觀點來看，密度較佳為1.225~1.26g/cm3，更加為1.23~1.25g/cm3。
本發明之配向薄膜層之厚度，考量到過厚時會造成硬度過高導致共振特性無法發揮的傾向，因此只要為可發揮共振特性水準的厚度即可，並無特別限定。各層之厚度較佳為1~50μm。就共振特性之觀點來看以較薄為佳。特別是，於增加層合數時，使各層之厚度變薄，使作為層合體全體的厚度不會過厚的方式較佳。從該等觀點來看，層L及層D之1層的厚度，係分別獨立地以25μm以下較佳，更佳為15μm以下，特佳為10μm以下。當厚度為上述數值範圍內時，可提高共振特性的提昇效果。另一方面，就操作性或硬度的觀點來看，以較厚為佳，例如以2μm以上較佳，更佳為3μm以上。
耐衝擊性改良劑
本發明之配向薄膜層，係以配向薄膜層的質量作為基準，以0.1~10質量%的範圍含有耐衝擊性改良劑較佳。 本發明之耐衝擊性改良劑，只要係可用於例如聚乳酸之耐衝擊性改良者即可，並無特別限制，且在室溫為顯示橡膠彈性的橡膠狀物質，例如可舉出有下述各種耐衝擊性改良劑等。
作為耐衝擊性改良劑，具體而言可舉出：乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-非共軛二烯共聚物、乙烯-丁烯-1共聚物、各種丙烯酸橡膠、乙烯-丙烯酸共聚物及其鹼金屬鹽(亦即離子聚合物)、乙烯-環氧丙基(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物(例如，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)、乙烯-乙酸乙烯基共聚物、酸改質乙烯-丙烯共聚物、二烯橡膠(例如，聚丁二烯、聚異戊二烯、聚氯平)、二烯與乙烯基單量體之共聚物及其氫添加物(例如，苯乙烯-丁二烯無規共聚物、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯無規共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、將苯乙烯接枝共聚合於聚丁二烯者、丁二烯-丙烯腈共聚物)、聚異丁烯、異丁烯與丁二烯或異戊二烯的共聚物、天然橡膠、聚硫橡膠、多硫化橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、聚氨基甲酸酯橡膠、聚醚橡膠、氯醇橡膠、聚酯系彈性體或聚醯胺系彈性體等。此外，亦可使用具有各種交聯密度者，或具有各種超微結構，例如順式結 構、反式結構者等，由核心層與覆蓋其之1層以上之外殼層所構成之多層結構聚合物等。又，本發明中，作為耐衝擊性改良劑，於上述具體例所舉出之各種的(共)聚合物，係可使用無規共聚物、嵌段共聚物或接枝共聚物等之任一者。此外，於製造該等之(共)聚合物之際，亦可與其他的烯烴類、二烯類、芳香族乙烯基化合物、丙烯酸、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等單體共聚合。
該等耐衝擊性改良劑之中，作為市售品，可舉出三菱RAYON製「METABLEN」、KANEKA製「Kane-Ace」、羅門哈斯製「PARALOID」、AICA工業製「Staphyloid」或Kuraray製「PARAFACE」等，該等可單獨使用亦可使用兩種以上。又，作為周知的方法，以乳化聚合法較佳。作為製造方法，首先將所期望的單體混合物予以乳化聚合，製作核心顆粒之後，使其他單體混合物在該核心顆粒的存在下予以乳化聚合，在核心粒子的周圍形成殼層，製作核-殼粒子。進一步，在該粒子的存在下，使其他單體混合物乳化聚合來製作形成其他殼層的核-殼粒子。重複該等反應，得到由所希望的核心層與覆蓋核心層之1層以上的殼層所構成的多層結構聚合物。用以形成各層之(共)聚合物的聚合溫度，係各層均為0~120℃較佳，5~90℃更佳。
作為本發明所使用的多層結構聚合物，就本發明之效果的觀點來看，以含有玻璃轉移溫度為0℃以下的構成成份者較佳，含有-30℃以下的構成成份者更佳，含有-40℃ 以下的構成成份者特佳。又，本發明中，上述玻璃轉移溫度，係使用差示掃描熱量計，以昇溫速度20℃/分所測定的值。
本發明中，多層結構聚合物的平均一次粒徑，並無特別限定，但就本發明之效果的觀點來看，以10~10000nm較佳，進一步，以20~1000nm更佳，50~700nm特佳，100~500nm最佳。
本發明中，耐衝擊性改良劑的摻合量，就本發明之效果的觀點來看，以配向薄膜層的質量為基準，以0.1~10質量%的範圍較佳。未達下限時，在後述之壓接等處理時，層間容易剝離。另一方面，超過上限時，壓電特性會降低。從該等觀點來看，耐衝擊性改良劑的摻合量下限較佳為0.5質量%，進一步為1質量%，另一方面，上限為9質量%，進一步為8質量%。又，藉由摻合如此般的耐衝擊性改良劑，可以不使壓電特性降低而能抑制壓接後的剝離。其理由雖尚未確定，但推測係為：使所得到之配向聚乳酸薄膜的配向不降低，可賦予柔軟性，其結果，於壓接時的壓力可均等地傳達，故於壓電層合體之界面上容易局部剝離的部份及局部受到強力壓接的部份將不會存在，此為原因。
配向薄膜層的製造方法
以下，針對配向薄膜層的製造方法進行說明，但本發明並不限定於此。
押出步驟
於藉由前述方法所得到的聚乳酸，依照期望摻合前述耐衝擊性改良劑、羧基密封劑、潤滑劑、及其他之添加劑等，將聚乳酸於押出機溶融，並從模具押出至冷卻滾筒上。又，供給至押出機的聚乳酸，為了抑制溶融時的分解，以在押出機供給前進行乾燥處理，使水分含量成為100ppm以下的程度較佳。
押出機之樹脂溫度，係使聚乳酸具有充分流動性的溫度，亦即，將聚乳酸的熔點設為Tm時，係在(Tm+20)~(Tm+50)(℃)的範圍內實施，但以聚乳酸不分解的溫度來進行溶融押出較佳，作為該溫度，較佳為200~260℃，更佳為205~240℃，特佳為210~235℃。在上述溫度範圍內的話不容易產生流動變化。
塑製步驟
從模具押出之後，將薄膜以冷卻滾筒塑製而得到未延伸薄膜。此時，較佳係藉由靜電密著法從電極施加靜電荷，藉此可充分與冷卻滾筒密著而冷卻固化。此時，施加靜電荷之電極係適合使用纜狀或刀狀之形狀者。該電極的表面物質以鉑較佳，可以抑制從薄膜昇華的雜質附著於電極表面。又，亦可將高溫空氣流噴往電極或其附近，使電極的溫度保持在170~350℃，藉由將排氣噴嘴設在電極上部，可防止雜質的附著。
延伸步驟
前述所得之未延伸薄膜，係延伸於一軸方向。延伸方向並無特別限制，但以朝製膜方向、寬度方向或相對於製膜方向與寬方向成為分別傾斜45度的斜方向延伸較佳。為了進行該延伸，得將未延伸薄膜加熱至可延伸的溫度，例如加熱至聚乳酸之玻璃轉移點溫度(Tg)℃以上且(Tg+80)℃以下的溫度來延伸。
主配向方向的延伸倍率，以3倍以上為佳，較佳為3.5倍以上，更佳為4.0倍以上，特佳為4.5倍以上。藉由使延伸倍率成為上述下限值以上，可提高位移量的提昇效果。另一方面，延伸倍率的上限雖無特別限制，但就製膜性的觀點來看以10倍以下較佳，進一步為8倍以下、特別是以7倍以下更佳。另一方面，與主配向方向垂直之方向，係沒有必要進行延伸，但在滿足前述斷裂強度之關係的範圍內亦可施予延伸。此情況的延伸倍率以1.5倍以下為佳，以1.3倍以下較佳。
熱處理步驟
上述所得之延伸薄膜，係以熱處理較佳。熱處理溫度，只要係在比前述延伸溫度更高，且未滿樹脂的熔點(Tm)的溫度下進行即可，較佳為玻璃轉移點溫度(Tg+15)℃以上且(Tm-10)℃以下，可進一步提高壓電特性。熱處理溫度為較低的情況時，有位移量之提昇效果降 低的傾向，另一方面，為較高的情況時，有薄膜之平面性或機械特性劣化的傾向，且有位移量之提昇效果降低的傾向。就如此之觀點來看，熱處理溫度更佳為(Tg+20)℃以上且(Tm-20)℃以下，特佳為(Tg+30)℃以上且(Tm-35)℃以下。又，熱處理時間較佳為1~120秒，更佳為2~60秒，可提高位移量的提昇效果。
此外，於本發明中，亦可於熱處理步驟中進行遲緩處理，調整熱尺寸安定性。
易接著處理
以此所得之配向薄膜層，亦可配合期望由以往周知的方法，施予例如表面活性化處理，例如電漿處理、胺處理、電暈處理。
其中，就提昇後述之與導電層之密著性、提高壓電層合體之耐久性的觀點來看，於配向薄膜層的至少單面，較佳為雙面，施予電暈處理較佳。作為該電暈處理的條件，例如將電極距離設為5mm時，較佳以1~20kV，更佳為5~15kV，來進行1~60秒較佳，更佳為5~30秒，特佳為10~25秒。又，該處理可於大氣中進行。
導電層
本發明之導電層，只要具有在施加電壓時能呈現壓電特性之程度的導電性即可，其種類並無特別限定，就可更適合地呈現壓電特性及共振特性的觀點來看，由金屬或金 屬氧化物所成的層及由導電性高分子所成的層較佳。
該金屬或金屬氧化物，並無特別限定，較佳為可使用由銦、錫、鋅、鎵、銻、鈦、矽、鋯、鎂、鋁、金、銀、銅、鈀、鎢所成群中所選擇之至少一種金屬、或從上述群中所選擇之至少一種金屬的氧化物。又，金屬氧化物，因應需要可進一步含有上述群中所示之金屬、或上述群中所示之其他金屬的氧化物。例如，使用鋁、金、含有氧化錫的氧化銦、含有銻的氧化錫等較佳。作為導電性高分子，可舉出聚噻吩系、聚苯胺系、聚吡咯系，因應必要來考量導電性或透明性之後進行選擇即可。例如，使用於顯示器面板等時，使用透明性優異的聚噻吩系、聚苯胺系高分子較佳。
導電層之各層的厚度並無特別限定，選擇其表面電阻值成為1×104Ω/□以下，較佳為5×103Ω/□以下，更佳為1×103Ω/□以下之厚度者即可，例如，厚度為10nm以上為較佳。此外，由金屬或金屬氧化物所成之層的情況，就導電性、層形成容易度的觀點來看，以15~35nm為佳，較佳為20~30nm。當厚度過薄時，表面電阻值有變高的傾向，且難以連續被膜。另一方面，當厚度過厚時，會質量過剩，且層合薄膜的形成會變困難，有層合薄膜之層間的強度變弱的傾向。又，使用導電性高分子來進行印刷等時，較佳為100~5000nm，更佳為200~4000nm。
然而，導電層係如圖1所示般，並非於配向薄膜層之全面形成，而是設有餘邊。該餘邊就更有效率地使振動板 進行共振之觀點來看，以設在靠近端面的部位較佳。以成為以下構成較佳：在具有餘邊之側，電極與導電層不短路，在不具有餘邊之側，電極與導電層短路。藉由如此般之構成，挾持配向薄膜層的各導電層，可簡便地與電極短路成使正負互相不同。
壓電層合體
亦即，本發明之壓電層合體，挾持於各導電層的配向薄膜層，有必要層合成為於電流流通之際使伸縮方向成為相同方向。此係因為，當壓電層合體之一部份存在有伸縮方向不同的樹脂時，會有抵銷壓電特性的狀況，導致振動板的共振效果受到損失。如此般地使壓電層合體中之配向薄膜層的伸縮方向對齊的方法並無特別限制，但將由L-聚乳酸所成的配向薄膜層L與由D-聚乳酸所成的配向薄膜層D交互層合之構成，就同樣地製膜延伸，亦即只要於主配向軸將相同配向的聚乳酸薄膜直接交互層合即可的觀點來看較佳。此係由於配向薄膜層L與配向薄膜層D在其厚度方向施加反電荷時，會表現出相同方向的伸縮特性之故。
另一方面，相鄰之配向薄膜層，係均為配向薄膜層L或配向薄膜層D時，在將一方之薄膜層固定，且將另一方之薄膜層重疊之前，予以翻轉或是使薄膜的面方向旋轉等，於賦予逆電荷之際使伸縮方向對齊即可。又，製膜聚乳酸，以生產性優異之輥對輥來層合時，能理解到以前者 之配向薄膜層L與配向薄膜層D交互層合之構成為較佳。
然後，使用前述之配向薄膜層L與配向薄膜層D的情況，只要層合成為在圖1~3中，將以符號5表示之構成附導電層之薄膜層A的配向薄膜層設為配向薄膜層L，將以符號6表示之構成附導電層之薄膜層B的配向薄膜層設為配向薄膜層D即可。
又，配向薄膜層與導電層，係不透過厚度超過1000nm之接著劑層而接著固定，就可產生優異之共振特性的觀點來看較佳。從該觀點來看，在本發明中，配向薄膜層與導電層，係以不透過厚度超過500nm之接著劑層而接著固定的形態較佳，以不透過厚度超過200nm之接著劑層而接著固定的形態更佳。就共振特性的觀點來看，最佳為以不透過接著劑層而接著固定配向薄膜層與導電層的形態。
本發明中，只要具有如上述之層合構成的話，在不阻礙本發明之目的的範圍內，亦可進一步具有其他層。例如，於壓電層合體的表面，為了提高層合體的硬度，可具有例如聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二酯般的芳香族聚酯層。另一方面，就共振特性之觀點來看，該等之層，其厚度以較薄為佳，沒有的話特佳。
又，本發明之壓電層合體的形狀，就容易設計成能賦予操作性和在要求之方向有高的壓電特性之觀點來看，以帶狀較佳。
層合數
本發明之壓電層合體，其配向薄膜層的合計層數為3以上較佳。藉由成為如此之型態可得到優異的共振特性。就共振特性的觀點來看，合計層數以較多為佳，較佳為5以上，更佳為6以上。
另一方面，上限並無特別限制。又，為了成為數萬為單位的合計總數，例如像卷繞型電容器那樣製造即可。
又，本發明之壓電層合體，係於至少一方的表面存在有導電層，就本發明之效果的觀點，亦即更有效率地使振動板共振的觀點來看，於全部的配向薄膜層都同樣地產生壓電特性者較佳，如圖6所示般，導電層配置於壓電層合體的兩表面，藉此可有效率地將振動傳達至振動板故較佳。亦即，將配向薄膜層的層數設為n時，導電層的層數係以n+1為較佳。
共振特性
本發明之壓電層合體係具有壓電特性，為藉由施加某頻率的電壓而產生振動者，此外，係選擇壓電特性與PVDF相比成為朝一方向對齊配向之聚乳酸薄膜，並藉由層合該薄膜，使壓電特性極為優異，可產生較大的運動量(力)。
主配向方向
本發明中，壓電層合體係在各配向薄膜層附加有電荷時，其伸縮最大的方向，就壓電層合體之厚度方向來看，以10度以下的範圍對齊較佳。藉由成為如此之型態，可提高共振特性的提昇效果。從如此觀點來看，上述所成的角，較佳為5度以下，更佳為3度以下，特佳為1度以下，理想為0度。為了成為上述般之主配向方向的型態，只要在取樣時以相同方向取樣，或在層合時以相同方向層合即可。
壓電層合體的製造方法
本發明之壓電層合體，可藉由下述之方式層合並固定黏著來取得，例如配向薄膜層為前述配向薄膜層L與配向薄膜層D交互層合的情況，係分別各自形成，且於所得之各層的表面設置導電層，且構成為：層L與層D交互地，且於層L與層D之間，及所得之壓電層合體之至少一方的表面，較佳為壓電層合體的兩表面上具有導電層。
又，本發明之壓電層合體，可藉由下述之方式層合並固定黏著來取得，例如僅為配向薄膜層L或配向薄膜層D之其中一者的情況，係準備2個配向薄膜層L(D)，於一方的表面側設置導電層，於另一方的內面側或改變方向設置導電層，其分別各自形成，且於所得之各層的表面設置導電層，且構成為：層L與層D交互地，且於層L與層D之間，及所得之壓電層合體之至少一方的表面，較佳為壓電層合體的兩表面上具有導電層。
於上述所得之配向薄膜層L及配向薄膜層D的表面上形成導電層的方法，只要為以往周知之導電層的形成方法即可，並無特別限定，就可均勻、容易地得到具有優異導電性之導電層的觀點來看，以採用蒸鍍法或濺鍍法較佳。
又，導電層形成於配向薄膜之兩面亦可，但就密著性的觀點來看，僅於單面形成導電層，並將該等壓接較佳。
熱層壓步驟
將上述所得之具有導電層的配向薄膜，層合成為本發明所規定之層合構成，製作層合體，並藉由熱層壓固定接著。此處之熱層壓，以不使用接著劑層來進行較佳。又，藉由含有前述之耐衝擊性改良劑，可更加提高壓接性。
該熱層壓之溫度條件，以(Tg-5)~(Tsm+20)℃較佳。此處之Tg係表示：構成使用於層合體之形成之配向薄膜層L之樹脂L的玻璃轉移溫度及構成配向薄膜D之樹脂D的玻璃轉移溫度之中，最高的玻璃轉移溫度。又，Tsm係表示：使用於層合體之形成之配向薄膜L的次峰值溫度及配向薄膜D之次峰值溫度之中，最低的次峰值溫度。又，所謂的次峰值溫度，係薄膜製造製程中起因於熱固定溫度的溫度。藉由採用上述溫度條件，可得到發揮優異共振特性的壓電層合體。又，同時層合體之各層的密著性優異。當溫度過低時有密著性劣化的傾向，另一方面，過高時有配向崩塌導致共振特性劣化的傾向。以如此之觀點來 看，較佳之溫度條件為(Tg)~(Tsm+15)℃，特佳為(Tg+10)~(Tsm+10)℃。
又，壓力條件只要為可充分壓接，且配向聚乳酸薄膜的配向不會崩塌的條件即可，並無特別限制，例如以1~100MPa較佳。藉此可得到具有優異的共振特性，且密著性優異的層合體。當壓力過低時有密著性劣化的傾向，另一方面，過高時有共振特性劣化的傾向。以如此之觀點來看，較佳之壓力條件為2~80MPa，特佳為2~50MPa。
在如上述般之溫度條件及壓力條件中，進行10~600秒的熱層壓較佳。藉此可得到具有優異共振特性，且密著性優異的層合體。當時間過短時有密著性劣化的傾向，另一方面，過長時有共振特性劣化的傾向。以如此之觀點來看，較佳之時間條件為30~300秒，特佳為60~180秒。
然而，為了有效率地以輥對輥來製造壓電層合體，將配向薄膜層L與配向薄膜層D分別製膜並以輥捲取，且於各自之配向薄膜層之寬度方向的一部分，沿著製膜方向形成導電層。然後，將具有導電層的配向薄膜層L與具有導電層的配向薄膜層D，沿著製膜方向一邊切縫一邊重疊，並切成所希望的尺寸較佳。
固定具或振動板
本發明之固定具(12)只要為可固定把持具之位置者即可，並無特別限定。又，亦可與把持具(13)成為一體。且，作為固定具(12)而使用可傳達振動之振動板(12)的情 況，以其楊氏模數較壓電振盪器稍硬，使振動板更容易共振的觀點來看，以3GPa以上較佳。又，將把持具以接著劑等固定黏接的情況，以接著性良好者較佳。又，若具有透明性的話可配置在觸控面板或行動電話等顯示器上，故全光線透過率以85%以上較佳。就上述的觀點來看，作為振動板的材質，只要為具有上述特性的素材即可，並無特別限定，可為有機素材、無機素材之任一者，或組合該等亦可。其中，就作為振動板之操作性容易度的觀點來看，以有機高分子素材較佳，以PLA(聚乳酸)、PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、COC(環烯烴共聚物)、PMMA(聚甲基丙烯酸)較佳，以PLA、PET、PEN更加。
又，振動板之形狀以根據所欲共振之頻率而適宜選擇即可。例如欲共振之波長為1個的話可為圓形，欲在複數之頻率區域共振的情況時，為對應其之多角形即可。
又，厚度係與壓電層合體相同程度的厚度較佳。雖因使用的材質而有所不同，但是為聚酯等塑膠薄膜的情況，以3~1500μm的範圍較佳，以25~1000μm的範圍更佳。
電極
本發明之壓電層合體，如前述所述般，以將反方向的電場施加於隔著各導電層相鄰之配向薄膜層的方式，使電極短路。作為電極並無特別限制，其本身可採用周知者，例如可舉例鋁、金、銀、銅，其中就價格及操作容易度的 觀點來看，以銀塗膏較佳。又，使用一般所使用之金屬噴鍍法亦可，甚至更簡便地使用以金屬貫通各層合體使其短路的方法亦可。
壓電振盪器
本發明之壓電振盪器，係採用上述的構成，在附加有應力的狀態以把持具固定兩端，由於中央部沒有固定，故可產生優異的壓電特性。
然而，本發明之壓電振盪器中，壓電層合體與把持具，亦可如前述般，以接著劑來固定黏著。固定黏著方法並無特別限制，只要以可將壓電層合體(11)的振動傳達給例如振動板(12)的方式固定兩者即可，並無特別限制，例如使用接著劑接合，或是將壓電層合體與振動板壓接的方法亦可。在該壓接的情況，振動板亦可說是兼用為把持具。
使用接著劑的情況，只要為在使用的環境中不會剝離，且可有效率地將壓電層合體的振動傳達給振動板之不損失本目的之接著劑即可，並無特別限制，其中就通用性及操作容易度的觀點來看，以環氧系接著劑較佳。
實施例
以下，藉由實施例進一步對本發明進行具體說明，但本發明並不受該等例子之任何限定。各層的物理性質、壓電揚聲器的評價係以下述方法進行。
(1)各層的物理性質
將層合體之端部切出極為相等的切口，使各層剝離並對各層的物理性質進行評價。
(1-1)主配向方向
使用橢圓偏光計(型號M-220，日本分光)，將所得之薄膜供給至使550nm單色光之射入角度變化之透光測定，並將固定有薄膜的試料台，在以光軸為中心之對光軸垂直的面內旋轉，求出面內方向之折射率最高的方向，並將其方向作為主配向軸。
(1-2)楊氏模數
使用將薄膜切出長150mm×寬10mm的試驗片，使用Orientec公司製的TENSILON UCT-100型來求出楊氏模數。又，測定係在溫度調節成23℃、濕度調節成65%RH的室內，以夾頭間成為100mm的方式安裝樣本，根據JIS-C2151之伸張速度10mm/min的條件下進行。藉由所得之荷重-伸張曲線之上升部份切線的斜率來計算楊氏模數。
(1-3)全光線透過率
依據JIS K7361，使用日本電色工業公司製的霧度測定器(NDH-2000)來測定薄膜之全光線透過率(單位：%)。
(1-4)表面電阻率
使用三菱化學公司製，商品名：Lorester MCP-T600，依據JIS K7194進行測定。測定係採取1個薄膜至3個測定用樣本片，並分別在任意的5個位置實施，將該等之平 均值作為表面電阻率(單位：Ω/□)。
(2)壓電揚聲器的評價方法
壓電揚聲器的評價係以下述方法進行。如圖14~圖23所示般，將壓電揚聲器的正極與負極連接至交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製，商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，並流通電壓200Vp-p、電流200mA的交流電流，在頻率30Hz~20kHz的範圍測量最大值的音量。又，測定係使用噪音計(小野測器公司製，商品名：高機能型噪音計LA-2560)，在距離壓電揚聲器前方3cm處進行。音量越大則表示作為壓電揚聲器的效率越好。
合成例1：聚L-乳酸(PLLA)的合成
將具備有真空配管、氮氣配管、觸媒添加配管、L-交酯溶液添加配管、醇起始劑添加配管之具備全幅攪拌葉片的縱型攪拌槽(40L)以氮氣填滿。之後，添入L-交酯30Kg、硬脂醇0.90kg(0.030莫耳/kg)、辛酸錫6.14g(5.05×10-4莫耳/1kg)，在氮氣壓106.4kPa的環境下，升溫至150℃。在內容物開始溶解的時間點，開始攪拌，並進一步將內溫升溫至190℃。當內溫超過180℃時開始反應，故一邊冷卻一邊將內溫保持在185℃~190℃並持續進行反應1個小時。進一步，在一邊攪拌，一邊在氮氣壓106.4kPa，內溫200℃~210℃下反應一個小時之後，停止攪拌並添加磷系的觸媒鈍化劑。
進一步，靜置20分鐘進行氣泡去除之後，將內壓從 氮氣壓2氣壓升壓至3氣壓，將預聚物押出至切粒機，將重量平均分子量13萬、分子量分散度1.8的預聚物顆粒化。
進一步，將顆粒以押出機溶解，並以15kg/hr投入無軸籠型反應裝置，減壓至10.13kPa將殘留之交酯予以還原處理，將其再次破碎化。所得之聚L-乳酸(PLLA)，為玻璃轉移點溫度(Tg)55℃、熔點(Tm)175℃、重量平均分子量12萬、分子量分散度1.8、交酯含有量0.005質量%。
合成例2：聚D-乳酸(PDLA)的合成
又，除了使用D-交酯取代L-交酯以外，以與合成例1同樣地獲得玻璃轉移點溫度(Tg)55℃、熔點(Tm)175℃、重量平均分子量12萬、分子量分散度1.8、交酯含有量0.005質量%的聚D-乳酸(PDLA)。
參考例L1：配向薄膜L1的製造
將合成例1所得之PLLA，使用乾燥機充分乾燥之後，添加日本羅門哈斯股份有限公司製的核殼構造體(PARALOID TMBPM-500)5質量%，並投入至押出機，在220℃溶融，將溶融樹脂藉由模具押出而成形為單層的薄片狀，將該薄片以表面溫度20℃的冷卻滾筒予以冷卻固化，得到未延伸薄膜。將所得之未延伸薄膜，導引到加熱至75℃的輥群，於縱方向延伸1.1倍後，以25℃的輥群 冷卻。接著，將縱延伸之後的薄膜兩端，以夾頭保持著並導引至拉幅機，在加熱至75℃的環境中往橫方向延伸4.0倍。之後在拉幅機內以110℃的溫度條件進行30秒鐘的熱處理，並均勻地緩緩冷卻至室溫為止，獲得厚度7μm的二軸配向聚L-乳酸單層薄膜(配向薄膜L1)。主配向方向係施加延伸的橫方向。又，於形成後述之導電層之側的表面，使用春日電機製，高頻電源CG-102型，以電壓10kV、處理時間20秒的條件下施加電暈處理。
參考例D1：配向薄膜D1的製造
使用合成例2所得之PDLA，與參考例L1同樣地製得厚度7μm的二軸配向聚D-乳酸単層薄膜(配向薄膜D1)。主配向方向係施加延伸的橫方向。又，於形成後述之導電層之側的表面，使用春日電機製，高頻電源CG-102型，以電壓10kV、處理時間20秒的條件下施加電暈處理。
實施例1
針對本發明之較佳的第一樣態，根據圖式具體地進行說明。
切出
首先，將從參考例L1所得的配向薄膜L1及從參考例D1所得的配向薄膜D1，分別使朝橫方向延伸時之延伸方 向對長邊呈45度的角度，切出3cm×7cm。
導電層的形成
接著，如圖1所示般，將從單邊的短邊算起1cm的區域(3cm×1cm的區域)作為餘邊予以遮蔽，在留下沒有蒸鍍的部位之後，於剩餘的區域(3cm×6cm的區域)施予鋁蒸鍍使表面電阻值成為10Ω/□。又，餘邊的位置係以配向薄膜L1與配向薄膜D1，在各自之反對側的短邊製作餘邊。
層合
將所得之蒸鍍後的配向薄膜L1與配向薄膜D1各交互層合10片，合計20片。然後，在110℃ 20MPa的壓力下，施予3分鐘熱壓接，成為壓電層合體。
電極
於所得之層合體之兩方的短邊，塗布導電性接著劑(日新EM公司製，SILBEST P255)，形成電極(符號10)，製作壓電層合體(11)。藉此，各鋁蒸鍍層中，構成為：在具有餘邊之側，該導電性接著劑與鋁蒸鍍層不會短路，且在不具有餘邊之側，該導電性接著劑與鋁蒸鍍層會短路。
組裝
準備立體絡合物聚乳酸薄膜(帝人股份有限公司製，商標名：BIOFRONT，厚度700μm，楊氏模數3GPa，全光 線透過率93%)，將其切出長10.5cm，寬13.0cm，作為振動板(12)。又，準備有將同樣之立體絡合物聚乳酸薄膜以長5cm，寬2cm切出四片，並於各自之一方的面塗布環氧樹脂系接著劑(Huntsman Advanced Materials公司製，商品名：Araldite Standard)，作為把持具用構件。
然後，將上述作成之壓電層合體(11)的電極(10)與導線(14)連接，如圖15及圖16所示般，以兩片的把持具用構件將壓電層合體(11)之電極(10)的兩端部，挾持成使塗布有環氧樹脂系接著劑之面成為相對，並於壓電層合體(11)之長邊方向的兩端固定接著把持具(13)。
然後，將前述振動板(12)水平放置，在其中央朝上的面，將壓電層合體之把持具(13)的底面以前述環氧樹脂系接著劑固定接著。此時，振動板(12)的長邊方向與壓電層合體(11)的長邊方向成為平行，又，將兩個把持具的一方先以接著劑固定接著，並在伸張應力施加於壓電層合體之狀態下將另一方的把持具(13)同樣地固定接著。且，伸張應力的施加方式，係在沒有固定接著的把持具裝上繩子，將該繩子的前端從振動板的端部朝鉛直方向下垂，於該下垂之繩子施加重50g的荷重，藉此賦予應力。
又，各自之把持具(13)，係與壓電層合體以5cm×0.5cm的區域接著，剩餘部份係把持具用構件彼此接著。亦即，從把持具算起0.5cm餘邊的部份，成為突出之構造。
作為壓電揚聲器的特性
如上述般所得之壓電振盪器，將正極與負極連結於交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製、商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，流通有電壓200Vp-p、電流200mA的交流電流，以對壓電揚聲器之評價方法的方式測定聲音量，結果為102dB。又，測定係在壓電振盪器前方距離3cm的位置進行。
又，將層合數從20片減至10片時，成為94dB，另一方面，將層合數增加至40片時，成為112dB。又，將切出尺寸從3cm×7cm分別變更為5cm×5cm與3cm×14cm時，成為105dB與108dB。
又，在固定接著把持具之際，將荷重從50g減至35g時，為103dB，又，從50g增加至65g時，為98dB。
作為振動產生裝置的特性
如上述般所得之壓電振盪器，將正極與負極連結於交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製，商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，流通有電壓300Vp-p、電流200mA的頻率120Hz交流電流。
然後，用手觸碰振動板，可感覺到強力的振動。
又，將層合數從20片減至10片時，振動會減弱，另一方面，將層合數增加至40片時，感到振動變強。又，將切出尺寸從3cm×7cm分別變更為5cm×5cm與3cm×14cm時，前者為相同程度，後者為感到振動變強。
又，在固定接著把持具之際，將荷重從50g減至35g時，感到振動變弱，又，從50g增加至65g時，感到振動變強。
又，作為振動板及把持具，取代立體絡合物聚乳酸薄膜，使用聚乙烯-2,6-萘二甲酸酯薄膜(帝人杜邦股份有限公司製，商標名：TEONEX Q65，厚度700μm，楊氏模數6GPa，全光線透過率88%)與聚乙烯-對萘二甲酸酯薄膜(帝人杜邦股份有限公司製，商標名：TETORON G2，厚度700μm，楊氏模數4GPa，全光線透過率85%)，表現出同樣優異的音量及振動。
實施例2
針對本發明之較佳的第二型態，根據圖式具體地進行說明。
首先，與實施例1同樣地製作壓電振盪器。
組裝
準備立體絡合物聚乳酸薄膜(帝人股份有限公司製，商標名：BIOFRONT，厚度200μm，楊氏模數3GPa，全光線透過率95%)，將其切出長18.5cm，寬26.4cm，作為振動板。又，準備有將同樣之立體絡合物聚乳酸薄膜以長7.5cm，寬0.5cm切出四片，並於各自之一方的面塗布環氧樹脂系接著劑(Huntsman Advanced Materials公司製，商品名：Araldite Standard)，作為把持具用構件。
然後，將上述作成之壓電層合體(11)的電極(10)與導線(14)連接，如圖18及圖19所示般，於壓電構造體之沒有電極之兩端部的中央，以兩片的把持具用構件將塗布有環氧樹脂系接著劑之面挾持成為相對，並沿著壓電層合體(11)之長邊方向固定接著把持具(13)。
然後，將前述振動板(12)水平放置，在其中央朝上的面，將壓電層合體之把持具(13)的底面以前述環氧樹脂系接著劑固定接著。此時，振動板的長邊方向與壓電層合體的長邊方向成為平行。又，將兩個把持具的一方先以接著劑固定接著，並在壓縮應力施加於壓電層合體(11)之狀態下將另一方的把持具同樣地固定接著。且，壓縮應力的施加方式，係於固定黏著之際將把持具之間隔，設為相對於把持具間之壓電層合體的寬度2.5cm，成為更狹窄的2.3cm，使壓電層合體(11)朝上方以凸起的形狀彎曲，藉此賦予應力。
又，各自之把持具(13)，係與壓電層合體以7cm×0.25cm的區域接著，剩餘部份係把持具用構件彼此接著。
作為壓電揚聲器的特性
如上述般所得之壓電振盪器，將正極與負極連結於交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製、商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，流通有電壓200Vp-p、電流200mA的交流電流，以對壓電揚聲器之評價方法的方式測定音 量，結果為106dB。又，測定係在壓電振盪器前方距離3cm的位置進行。
又，將層合數從20片減至10片時，成為100dB，另一方面，將層合數增加至40片時，成為116dB。又，將切出尺寸從3cm×7cm分別變更為5cm×5cm與3cm×14cm時，成為110dB與108dB。
又，在固定接著把持具(13)之際，將把持具間的間隔從2.3cm減至2.1cm時，為107dB，又，從2.3cm增加至2.4cm時，為99dB。
作為振動產生裝置的特性
如上述般所得之壓電振盪器(11)，將正極與負極連結於交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製、商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，流通有電壓300Vp-p、電流200mA的頻率120Hz交流電流。然後，用手觸碰振動板(12)時，雖不如實施例1，但可感覺到振動。
又，將層合數從20片減至10片時，振動會減弱，另一方面，將層合數增加至40片時，感到振動變強。又，將切出尺寸從3cm×7cm分別變更為5cm×5cm與3cm×14cm時，前者為感到振動減弱，後者為感到振動變強。
又，在固定接著把持具(13)之際，將把持具間的間隔從2.3cm減至2.1cm時，感到振動變弱，又，從2.3cm增加至2.4cm時，感到振動變強。
又，作為振動板(12)及把持具，取代立體絡合物聚乳酸薄膜，使用聚乙烯-2,6-萘二甲酸酯薄膜(帝人杜邦股份有限公司製，商標名：TEONEX Q65，厚度200μm，楊氏模數6GPa，全光線透過率89%)與聚乙烯-對萘二甲酸酯薄膜(帝人杜邦股份有限公司製，商標名：TETORON G2，厚度200μm，楊氏模數4GPa，全光線透過率87%)，表現出同樣優異的音量及振動。
實施例3
針對與本發明之較佳的第二型態不同的其他型態，根據圖式具體地進行說明。首先，與實施例2同樣地製作具有把持具的壓電層合體(11)。然後，如圖22及圖23所示般，於把持具(13)之長邊方向的中央部設置通過有以符號12表示之固定具的孔洞。然後，作為固定具(12)，準備長10cm、寬2cm、厚0.5mm之鋁板，將其從長度方向之邊緣起算4cm的位置折成彎曲80°，準備出如圖22所示般形成朝上側開口的ㄈ字狀者。然後，如圖22所示般，將成形為ㄈ字狀的固定具通過前述把持具的孔洞，且相對於把持具間的壓電層合體的寬度2.5cm，使通過固定具之把持具間的間隔成為比其更窄之2.3cm的位置，來固定固定具，使壓電層合體朝上方以凸起的形狀彎曲。
又，各自之把持具，係與壓電層合體以7cm×0.25cm的區域接著，剩餘部份係把持具用構件彼此接著。
作為壓電揚聲器的特性
如上述般所得之壓電振盪器，將正極與負極連結於交直流兩用高壓放大器(TREK Inc.公司製、商品名：壓電驅動器用電源PZP350)，流通有電壓200Vp-p、電流200mA的交流電流，以對壓電揚聲器之評價方法的方式測定音量，結果為113dB。又，測定係在壓電振盪器前方距離3cm的位置進行。
又，將層合數從20片減至10片時，成為108dB，另一方面，將層合數增加至40片時，成為120dB。又，將切出尺寸從3cm×7cm分別變更為5cm×5cm與3cm×14cm時，成為115dB與117dB。
又，在固定接著把持具(13)之際，將把持具間的間隔從2.3cm減至2.1cm時，為116dB，又，從2.3cm增加至2.4cm時，為110dB。
又，得到100dB的音量範圍，在實施例2之壓電振盪器係在4800Hz~9100Hz，相對於此，在上述實施例3之壓電振盪器係在1800Hz~8600Hz。因此，實施例3之壓電振盪器在作為壓電揚聲器時，在可對應之音域較廣之觀點來看，為非常適合的型態。
產業上之利用的可能性
本發明之壓電振盪器，係適用於壓電揚聲器或訊號輸入裝置等之振動產生裝置。

Claims (15)

  1. 一種壓電振盪器，其係由壓電層合體與把持該壓電層合體之兩端部的把持具所成的壓電振盪器，該壓電層合體為由聚乳酸所成的配向薄膜層與導電層交互層合而成，(i)壓電層合體係隔著配向薄膜層而相鄰的導電層之一方為短路於負極，而另一方為短路於正極，於電流流通之際，以被挾持於各導電層的配向薄膜層之伸縮方向成為相同方向之方式所層合，(ii)壓電層合體係具有與配向薄膜層之面方向為平行的2個平行表面，與被挾持於該等平行表面並相互為平行的2個端面A及B，(iii)前述被把持的兩端部為分別包含端面A與端面B，且藉由把持具對端面A與B之間的壓電層合體附加應力，而中央部為未固定。
  2. 如請求項1之壓電振盪器，其中，壓電層合體之形狀為帶狀。
  3. 如請求項1或2之壓電振盪器，其中，把持兩端部的把持具為固定於振動板，藉由把持具而附加於壓電層合體之應力為伸張應力。
  4. 如請求項3之壓電振盪器，其中，端面A及B為位置於壓電層合體之長邊方向之兩端。
  5. 如請求項1或2之壓電振盪器，其中，藉由把持具而附加於壓電層合體之應力為壓縮應力。
  6. 如請求項5之壓電振盪器，其中，位置於兩端部的 把持具之位置為固定。
  7. 如請求項5之壓電振盪器，其中，位置於兩端部的把持具之位置可配合壓電層合體之伸縮而可動。
  8. 如請求項3之壓電振盪器，其中，端面A及B為位置於平行於壓電層合體之長邊方向之兩端。
  9. 如請求項1之壓電振盪器，其中，壓電層合體係配向薄膜層之層數為3以上。
  10. 如請求項1之壓電振盪器，其中，各配向薄膜層之厚度分別為25μm以下。
  11. 如請求項1之壓電振盪器，其中，各配向薄膜層係選自由配向薄膜層L及配向薄膜層D所成之群之至少1種，該配向薄膜層L由將聚L-乳酸作為主成分的樹脂L所成，該配向薄膜層D由將聚D-乳酸作為主成分的樹脂D所成。
  12. 如請求項11之壓電振盪器，其中，壓電層合體之最大伸縮方向係與端面A及B為平行或垂直之方向。
  13. 如請求項1之壓電振盪器，其中，導電層係該表面固有電阻為1×104Ω/□以下。
  14. 如請求項1之壓電振盪器，其係使用於壓電揚聲器。
  15. 如請求項1之壓電振盪器，其係使用於訊號輸入裝置。
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