TWI836088B

TWI836088B - 壓電薄膜

Info

Publication number: TWI836088B
Application number: TW109118228A
Authority: TW
Inventors: 岩本崇裕
Original assignee: 日商富士軟片股份有限公司
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2024-03-21

Abstract

本發明的課題為提供一種壓電薄膜，其能夠實現具有高放熱性且相對於輸入動作電壓可獲得足夠的聲壓之電聲轉換薄膜等。前述壓電薄膜具有：高分子複合壓電體，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，積層於高分子複合壓電體的兩面；及保護層，積層於至少一個電極層的表面，當使用掃描型電子顯微鏡觀察截面時，至少一個電極層具有朝向保護層的複數個凸部，凸部的數量在截面中的每85μm視野中為2~40個，藉此解決課題。

Description

壓電薄膜

本發明係關於一種用於電聲轉換薄膜等之壓電薄膜。

應對液晶顯示器和有機EL(Electro Luminescence：電場發光)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的錐形、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，可能會損害輕量性和撓性。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和撓性便能夠與薄型的顯示器和柔性顯示器一體化之揚聲器，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，提出了專利文獻1中所揭示之壓電薄膜(電聲轉換薄膜)。

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組成之黏彈性基質中而成之高分子複合壓電體、及設置成夾住高分子複合壓電體之電極層者。專利文獻1中所記載之壓電薄膜作為較佳的態樣，具有形成於薄膜電極的表面上之保護層。

又，專利文獻1中所揭示之壓電薄膜在與電極層的接觸面中，高分子複合壓電體中的壓電體粒子的面積分率為50%以下。

[專利文獻1]日本特開2014-212307號公報

該種壓電薄膜例如藉由維持在彎曲之狀態而作為壓電揚聲器發揮作用。亦即，藉由將壓電薄膜維持在彎曲狀態並向電極層施加驅動電壓，從而高分子複合壓電體藉由壓電體粒子的伸縮而伸縮，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，並將電信號轉換為聲音。

在此，壓電薄膜藉由振動而發熱。因此，壓電薄膜不僅具有高的熱電轉換性能，還具有良好的放熱性為較佳。

然而，習知之壓電薄膜的放熱性不充分，期望實現具有高放熱性之壓電薄膜。

本發明的目的在於解決該種現有技術的問題點，並提供一種壓電薄膜，例如能夠實現在作為電聲轉換薄膜用於壓電揚聲器時，對於輸入動作電壓可獲得足夠的聲壓，並且放熱性亦良好的壓電揚聲器。

為了解決該課題，本發明具有以下結構。

[1]一種壓電薄膜，其特徵為，具有：高分子複合壓電體，在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子；電極層，設置於高分子複合壓電體的兩面；及保護層，設置於至少一個電極層的表面，當使用掃描型電子顯微鏡觀察截面時，至少一個電極層具有朝向保護層的複數個凸部，凸部的數量在截面中的電極層的長度方向的掃描型電子顯微鏡的每85μm視野中為2~40個。

[2]如[1]所述之壓電薄膜，其中保護層與電極層的界面處的凸部的高度為250nm以下。

[3]如[1]或[2]所述之壓電薄膜，其中保護層與電極層的界面處的凸部的大小為2400nm以下。

[4]如[1]至[3]之任一項所述之壓電薄膜，其中在兩個電極層的表面具有保護層。

[5]如[1]至[4]之任一項所述之壓電薄膜，其沿厚度方向極化。

[6]如[1]至[5]之任一項所述之壓電薄膜，其中壓電特性不具有面內各向異性。

[7]如[1]至[6]之任一項所述之壓電薄膜，其中高分子材料具有氰乙基。

[8]如[7]所述之壓電薄膜，其中高分子材料為氰乙基化聚乙烯醇。

[9]如[1]至[8]之任一項所述之壓電薄膜，其中壓電體粒子係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。

依該種本發明，例如作為電聲轉換薄膜用於壓電揚聲器時，相對於輸入動作電壓可獲得足夠的聲壓(音量)，並且可獲得放熱性亦良好的壓電薄膜。

10:壓電薄膜

12:壓電體層

14:上部(薄膜)電極

16:下部(薄膜)電極

18:上部保護層

20:下部保護層

24:高分子基質

26:壓電體粒子

30:凸部

34、38:片狀物

36:積層體

37:加熱輥

40:壓電揚聲器

42:外殼

46:黏彈性支撐體

48:框體

50:麥克風

P:基準點

t:垂直線

W:基準線

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係概念性地表示圖1所示之壓電薄膜的下部電極附近之圖。

圖3係用於說明壓電薄膜的凸部的大小及高度的測定方法之概念圖。

圖4係用於說明壓電薄膜的凸部的大小及高度的測定方法之概念圖。

圖5係用於說明壓電薄膜的凸部的大小及高度的測定方法之概念圖。

圖6係用於說明壓電薄膜的凸部的大小及高度的測定方法之概念圖。

圖7係用於說明圖1所示之壓電薄膜的製造方法之概念圖。

圖8係用於說明圖1所示之壓電薄膜的製造方法之概念圖。

圖9係用於說明圖1所示之壓電薄膜的製造方法的概念圖。

圖10係用於說明圖1所示之壓電薄膜的製造方法的概念圖。

圖11係概念性地表示使用圖1所示之壓電薄膜之壓電揚聲器的一例之圖。

圖12係用於說明聲壓的測定方法之概念圖。

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。

以下所記載之構成必要條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。

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。

又，以下所示之圖均為用於說明本發明之概念圖，各層的厚度、壓電體粒子的大小及構成構件的大小等與實物不同。

本發明的壓電薄膜係在高分子複合壓電體的兩面具有電極層，並且在至少一個電極層的表面具有保護層者。高分子複合壓電體係在包含高分子材料之基質中包含壓電體粒子者。又，本發明的壓電薄膜較佳為在兩者電極層的表面具有保護層。

該種本發明的壓電薄膜中，當使用掃描型電子顯微鏡(SEM(Scanning Electron Microscope))觀察厚度方向的截面時，至少一個電極層具有朝向保護層之複數個凸部。又，本發明的壓電薄膜中，至少一個電極層在藉由SEM觀察之截面中，電極層的長度方向的SEM的每85μm視野(觀察視野)，具有2~40個該凸部。

另外，在以下說明中，除非另有說明，否則“截面”表示壓電薄膜的厚度方向的截面。壓電薄膜的厚度方向係各層的積層方向。

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，藉由對壓電薄膜施加電壓，壓電薄膜在面方向上伸長時，為了吸收該伸長量，壓電薄膜向上方(聲音的放射方向)移動。相反，藉由對壓電薄膜施加電壓，壓電薄膜在面內方向上收縮時，為了吸收該收縮量，壓電薄膜向下方移動。

電聲轉換器係藉由因該壓電薄膜的伸縮的反覆引起之振動來轉換振動(聲音)和電信號者。電聲轉換器向壓電薄膜輸入電信號並藉由與電信號相應之振動來播放聲音，又，將因接收聲波而引起之壓電薄膜的振動轉換為電信號。壓電薄膜亦能夠用於藉由振動賦予觸感及藉由振動輸送物體等。

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中以剖面圖概念性地示出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的一個面之上部薄膜電極14、積層於上部薄膜電極14之上部保護層18、積層於壓電體層12的另一面之下部薄膜電極16及積層於下部薄膜電極16之下部保護層20。

在壓電薄膜10中，如圖1中概念性地所示，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者。亦即，壓電體層12為本發明的壓電薄膜中的高分子複合壓電體。

在此，高分子複合壓電體(壓電體層12)係具備以下必要條件者為較佳。另外，在本發明中，常溫為0~50℃。

(i)撓性

例如，當以攜帶用途，如報紙或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，則產生相應的大的彎曲應力，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，則能夠鬆弛應力。因此，要求高分子複合壓電體的損耗正切適當大。

(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當大。

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。

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當的大。

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。

在高分子複合壓電體(壓電體層12)中，藉由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於基質，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下的玻璃轉移溫度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。

高分子材料在常溫下藉由動態黏彈性試驗而得之頻率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鬆弛，能夠期待高的撓性。

又，高分子材料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，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)等市售品。

作為構成高分子基質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作為高分子基質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的高分子基質24中視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高分子基質24中，以調節介電特性和機械特性等為目的，除了上述在常溫下具有黏彈性之高分子材料，視需要，還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的高分子基質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，以調節高分子基質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的高分子基質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，但以高分子基質24中所佔之比例設為30質量%以下為較佳。

藉此，不損害高分子基質24中的黏彈性鬆弛機構就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、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。

壓電體層12(高分子複合壓電體)係在該種高分子基質中包含壓電體粒子26者。

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)、鋯鈦酸鑭鉛(PLZT)、鈦酸鋇(BaTiO₃)、氧化鋅(ZnO)及鈦酸鋇與鐵酸鉍(BiFe₃)的固溶體(BFBT)等。

壓電體粒子26的粒徑依據壓電薄膜10的尺寸或用途來適當地選擇即可。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中的高分子基質24與壓電體粒子26的量比依據壓電薄膜10的面方向的大小或厚度、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。

藉由將高分子基質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。

圖1所示之壓電薄膜10具有如下結構：在該種壓電體層12的一面具有下部薄膜電極16，在下部薄膜電極16上作為較佳態樣具有下部保護層20，在壓電體層12的另一面具有上部薄膜電極14，在上部薄膜電極14上作為較佳態樣具有上部保護層18。在壓電薄膜10中，上部薄膜電極14和下部薄膜電極16形成電極對。

換言之，本發明的壓電薄膜10具有如下結構：藉由電極對亦即上部薄膜電極14及下部薄膜電極16夾持壓電體層12的兩面，較佳為，進一步藉由上部保護層18及下部保護層20夾持。

如此，被上部薄膜電極14及下部薄膜電極16夾持之區域依據所施加之電壓而驅動。

另外，在本發明中，下部薄膜電極16及下部保護層20、以及上部薄膜電極14及上部保護層18中的上部及下部係為了說明本發明的壓電薄膜10，方便起見，參考圖式標註名稱者。

因此，本發明的壓電薄膜10中的上部及下部沒有技術意義，又，與實際的使用狀態無關。

本發明的壓電薄膜10除了該等層以外，例如還可以具有用於貼附薄膜電極和壓電體層12之貼附層及用於貼附薄膜電極和保護層之貼附層。

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高分子基質24相同的材料。另外，貼附層可以設置於上部薄膜電極14側及下部薄膜電極16側這兩者，亦可以僅設置於上部薄膜電極14側及下部薄膜電極16側中的一者。

此外，壓電薄膜10除了該等層以外，還可以具有從上部薄膜電極14及下部薄膜電極16引出電極之電極引出部、以及覆蓋壓電體層12露出之區域而防止短路等之絕緣層等。

作為電極引出部，可以設置薄膜電極及保護層向壓電體層的面方向外部以凸狀突出之部位，或者亦可以去除保護層的一部分而形成孔部，並向該孔部中插入銀漿料等導電材料而使導電材料與薄膜電極電導通以製成電極引出部。

另外，在各薄膜電極中，電極引出部並不限於1個，亦可以具有2個以上的電極引出部。尤其，在去除保護層的一部分並向孔部插入導電材料以製成電極引出部之結構的情況下，為了更可靠地確保通電，具有3個以上的電極引出部為較佳。

在壓電薄膜10中，上部保護層18及下部保護層20包覆上部薄膜電極14及下部薄膜電極16，並且起到對壓電體層12賦予適當的剛性和機械強度之作用。亦即，在本發明的壓電薄膜10中，包含高分子基質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，依據用途存在剛性或機械強度不足之情況。壓電薄膜10為了彌補該不足而設置上部保護層18及下部保護層20。

下部保護層20及上部保護層18僅僅是配置位置不同，而結構相同。因此，在以下說明中，在無需區分下部保護層20及上部保護層18之情況下，將兩個構件亦統稱為保護層。

另外，圖示例的壓電薄膜10作為更佳態樣積層於兩個薄膜電極並具有下部保護層20及上部保護層18。然而，本發明並不限於此，亦可以為僅具有下部保護層20及上部保護層18中的一個之結構。

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，上部保護層18及下部保護層20的厚度基本相同，但亦可以不同。

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，除了要求機械強度或作為片狀物的良好的操作性之情況以外，保護層越薄越有利。

依據本發明人等的研究，若上部保護層18及下部保護層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能夠獲得較佳的結果。

例如，當壓電體層12的厚度為50μm且下部保護層20及上部保護層18由PET組成時，下部保護層20及上部保護層18的厚度分別為100μm以下為較佳，50μm以下為更佳，其中，25μm以下為較佳。

在壓電薄膜10中，在壓電體層12與上部保護層18之間形成有上部薄膜電極14，在壓電體層12與下部保護層20之間形成有下部薄膜電極16。在以下說明中，將上部薄膜電極14亦稱為上部電極14，將下部薄膜電極16亦稱為下部電極16。

上部電極14及下部電極16係為了對壓電薄膜10(壓電體層12)施加電場而設置。

另外，下部電極16及上部電極14基本上相同。因此，在以下說明中，在無需區分下部電極16及上部電極14之情況下，將兩個構件亦統稱為薄膜電極。

在本發明的壓電薄膜中，薄膜電極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，薄膜電極的形成方法亦無限制，能夠利用基於真空蒸鍍或濺射等氣相沉積法(真空成膜法)之成膜、基於鍍覆之成膜、貼附由上述材料形成之箔之方法及塗佈方法等公知的方法。

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或鋁的薄膜可較佳用作薄膜電極。其中，尤其可較佳地利用藉由真空蒸鍍形成之銅的薄膜。

上部電極14及下部電極16的厚度並無限制。又，上部電極14及下部電極16的厚度基本相同，但亦可以不同。

在此，與上述保護層相同地，若薄膜電極的剛性過高，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，薄膜電極越薄越有利。

在本發明的壓電薄膜10中，若薄膜電極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)組成且薄膜電極由銅(楊氏模量：約130GPa)組成之組合的情況下，若保護層的厚度為25μm，則薄膜電極的厚度為1.2μm以下為較佳，0.3μm以下為更佳，其中，0.1μm以下為較佳。

如上所述，壓電薄膜10具有如下結構：藉由上部電極14及下部電極16夾持包含高分子材料之高分子基質24中包含壓電體粒子26之壓電體層12，進一步夾持上部保護層18及下部保護層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1.0×10⁶~2.0×10⁶N/m，在50℃下為1.0×10⁵~1.0×10⁶N/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，本發明的壓電薄膜在藉由SEM觀察截面時，上部電極及下部電極中的至少一個具有朝向相鄰之保護層之複數個凸部。又，本發明的壓電薄膜中，上部電極及下部電極中的至少一個在藉由SEM觀察之截面中，SEM圖像的電極層(上部電極14及下部電極16)的長度方向的每85μm視野中，具有2~40個該凸部。

圖示例的壓電薄膜10中，下部電極16在藉由SEM觀察之截面中，在SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中，具有2~40個朝向下部保護層20的凸部。另外，在圖示例的壓電薄膜10中，上部電極14即使具有因壓電體層12的厚度的變動等引起之膨脹等較大的凹凸，亦不具有如朝向上部保護層18突出之凸部，基本上為平面狀。

圖2中概念性地示出局部放大壓電薄膜10的截面之狀態。

圖2係概念性地表示下部電極16的附近之圖。另外，在圖2中，上下方向與圖1相反。亦即，在圖2中，圖中從上依次為下部保護層20、下部電極16及壓電體層12。

如圖2所示，下部電極16具有凸部30，該凸部30為因壓電體層12的壓電體粒子26而向下部保護層20側突出成為凸狀之隆起部。因此，在下部電極16的凸部30的位置中，下部保護層20成為與凸部30對應地凹陷的凹部(凹狀)。

亦即，在壓電薄膜10中，在下部電極16側相同的位置存在藉由由比其他壓電體粒子26更向下部保護層20側突出之壓電體粒子26進行之按壓而形成之、下部電極16的隆起部即凸部30及與凸部30對應之下部保護層20的凹部。

該種下部電極16(電極層)的凸部30能夠藉由用SEM觀察壓電薄膜10的截面來進行觀察及確認。另外，如上所述，截面係壓電薄膜10的厚度方向的截面。

另外，用SEM觀察之壓電薄膜10的切斷可以藉由公知的方法進行。作為一例，可較佳地例示藉由離子銑削法(離子銑削裝置)進行之切斷。

又，壓電薄膜10的切斷及後述藉由SEM的觀察視需要可以藉由接著劑將壓電薄膜10接著於支撐體來進行。作為支撐體，可較佳地例示厚度數~數十μm的表面平滑的片狀物。支撐體的形成材料並無限制，作為一例，可較佳地例示金屬、玻璃及樹脂等。接著劑亦沒有限制，只要為對壓電薄膜10的表面沒有影響者，則能夠利用公知的接著劑。作為接著劑的厚度，可例示10~數十μm左右。

又，當用SEM觀察壓電薄膜10的截面時，視需要可以進行在例如Os塗層(osmium coat)等、藉由SEM觀察試樣時進行之、公知的導電處理。

圖3中概念性地示出凸部30(下部電極16的隆起部)的一例。另外，在圖3及後述圖4~圖6中，為了簡化圖式並明確地進行說明，省略壓電體層12中的壓電體粒子26。

在本發明的壓電薄膜10中，如圖2及圖3所示，基本上，下部電極16的凸部30藉由基於壓電體粒子26的按壓從下部電極16的平坦部向下部保護層20側隆起而形成。亦即，圖2及圖3中的平坦部的表面為原始的下部電極16的表面。另外，下部電極16的表面為下部電極16的下部保護層20側的表面。

具體而言，下部電極16的凸部30在壓電薄膜10的截面中，朝向電極層的長度方向從下部電極16的平坦部的某一位置隆起，並朝向下部保護層20側上升，在某一位置成為頂點而朝向壓電體層12側開始下降，再次成為下部電極16的平坦部。

另外，電極層的長度方向為壓電薄膜10的截面中的上部電極14及下部電極16的長度方向，亦即圖中的橫向。電極層的長度方向與壓電薄膜的主表面(最大面)的面方向一致。

如圖3所示，在壓電薄膜10的截面中，在下部電極16與下部保護層20的界面處，將下部電極16的表面在電極層的長度方向上開始朝向下部保護層20隆起的位置設為基準點P。此外，將連接該基準點P之線(一點虛線)設為基準線W。在本發明的壓電薄膜10中，將該基準線W的長度設為凸部30的大小。

又，從基準線W設置垂直線t，將從基準線W到下部電極16的表面的長度最長的垂直線t的長度設為凸部30的高度。

另外，在本發明的壓電薄膜10中，凸部30亦有並不一定從原始的下部電極16的表面隆起者之情況。

例如，亦有如下情況：當凸部30彼此的距離近時，如圖4概念性地所示，凸部30不會從原始的下部電極16的表面隆起，成為在凸部30之間下部電極16的高度恆定之平坦部，相鄰之凸部30從該平坦部隆起。

在該情況下，如圖4所示，將從下部電極16的高度成為恆定之平坦部的隆起點設為基準點P，連接基準點P並設定基準線W及垂直線t，從而測定凸部30的大小及凸部30的高度即可。

另外，下部電極16的高度成為恆定之、亦即下部電極16的平坦部表示下部電極16與壓電薄膜10的與下部電極16相反的一側的主表面即上部保護層18的表面之間的距離為恆定。

此外，亦有如下情況：凸部30彼此的距離更近時，如圖5概念性地所示，在電極層的長度方向上，朝向壓電體層12下降之下部電極16的表面在凸部30之間不會變得平坦，而是朝向下部保護層20隆起而上升。

在此情況下，如圖5所示，下部電極16的表面從下降轉為上升之點、亦即將下部電極16的表面的底部設為基準點P，連接基準點P而設定基準線W及垂直線t，從而測定凸部30的大小及凸部30的高度即可。

另外，亦有如下情況：依據相鄰之凸部30的間隔，凸部30的形狀成為如圖4所示在凸部30之間下部電極16變得平坦之後，再次朝向壓電體層12下降之、具有所謂肩部(shoulder)之形狀。

在此情況下，肩部亦視為凸部30的一部分，將在電極層的長度方向上下部電極16開始朝向下部保護層20上升(隆起)之位置設為基準點P，與圖4及圖5所示之例同樣地測定凸部30的大小及凸部30的高度即可。

在後面進行敘述，下部電極16的凸部30作為一例能夠在製造壓電薄膜10時對壓電體層12實施複數次壓延處理來形成。亦即，藉由對壓電體層12進行複數次的壓延處理，壓電體粒子26強烈地按壓下部電極16，其結果，能夠在下部電極16形成凸部30。因此，在壓電薄膜10的截面中，如圖6概念性地所示，在凸部30中可能會導致下部電極16破裂。

此時，當破裂部(破裂位置)中的下部電極16的段差較大時，如圖6所示，將破裂部設為基準點P，連接基準點P並設定基準線W及垂直線t，從而測定凸部30的大小及凸部30的高度即可。

另外，在壓電薄膜10中，破裂部中的下部電極16的段差較大，具體而言表示在破裂部中，下部電極16的厚度方向的段差為100nm以上之情況。因此，破裂部的厚度方向的段差的大小小於100nm時，視為下部電極 16沒有破裂，與上述例同樣地，設定基準線W，測定凸部30的大小及凸部30的高度即可。

該種凸部30的高度及大小的測定例如可以藉由用SEM拍攝壓電薄膜10的截面，並以40000倍的放大率分析圖像來進行。

在本發明中，如上所述，將藉由由比其他壓電體粒子26更向下部保護層20側突出之壓電體粒子26進行之按壓形成之、存在於與下部保護層20的凹部相同位置之、朝向下部保護層20之下部電極16(電極層)的隆起部設為凸部30。

較佳為，朝向下部保護層20之下部電極16的隆起部中，將如上述測定之高度為20nm以上的隆起部設為凸部30。

本發明的壓電薄膜10中，下部電極16在截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中，具有2~40個該種凸部30。如上所述，截面為壓電薄膜10的厚度方向的截面，電極層的長度方向為截面SEM圖像中的上部電極14及下部電極16的長度方向。電極層的長度方向為圖1~圖6中的橫向。本發明的壓電薄膜10較佳為在截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中，具有2~40個高度為20nm以上的凸部30。

另外，在本發明中，在壓電薄膜10的截面中，在SEM圖像中的任意的電極層的長度方向的視野85μm中進行該種SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的計數即可。進行該凸部30的計數時的SEM的觀察倍率例如可以設為1500倍。另外，當測定凸部30的高度及大小等時，如上所述，將倍率例如設為40000倍。

關於壓電薄膜10的截面的觀察，可以以1500倍拍攝截面SEM圖像以進行凸部30的計數，然後，將凸部30的部位放大到40000倍，從而進行高度等的測定，或者可以以1500倍拍攝截面SEM圖像以進行凸部30的計數，然後，以40000倍拍攝凸部30的部位的截面SEM圖像，從而進行高度等的測定。

在本發明中，在壓電薄膜10的任意的10個截面中進行該種壓電薄膜10的截面中的、SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的計數。此外，計算10個截面中的凸部30的數量的平均值，將該平均值設為壓電薄膜10的截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的數量。

本發明的壓電薄膜10具有該種結構，藉此在作為電聲轉換薄膜用於壓電揚聲器時，對於輸入動作電壓可獲得足夠的聲壓，並且能夠實現放熱性亦良好的壓電揚聲器。

如上所述，用電極層夾持壓電體層(高分子複合壓電體)，進一步積層有保護層之壓電薄膜藉由驅動電壓的施加而振動來輸出，並且藉由振動發熱。

因此，壓電薄膜不僅具有高的熱電轉換性能，還具有良好的放熱性為較佳。然而，不能說習知之壓電薄膜的放熱性充分。

相對於此，本發明的壓電薄膜10在截面中，下部電極16在SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中，具有2~40個朝向下部保護層20的凸部30。

本發明的壓電薄膜10具有該種結構，藉此能夠增加與壓電體層12及壓電體層12密接之下部電極16(電極層)的表面積。而且，由於下部電極16通常由銅等金屬形成，因此導熱性高。其結果，本發明的壓電薄膜10的放熱性高，即使連續振動而輸出聲音，亦能夠抑制溫度的上升。

又，在後面進行敘述，下部電極16的凸部30作為一例能夠在壓電薄膜10的製造製程中，對壓電體層12實施複數次的壓延處理來形成。亦即，下部電極16具有複數個凸部30之本發明的壓電薄膜10中，壓電體層12中的壓電體粒子26的密度(體積分率)高。其結果，本發明的壓電薄膜10相對於輸入動作電壓能夠獲得足夠的聲壓。

在本發明的壓電薄膜10中，截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的數量小於2個的情況下，產生無法充分獲得具有凸部30之效果，無法獲得足夠的放熱性，相對於輸入動作電壓無法獲得足夠的聲壓等不良情況。

壓電薄膜10中，若薄膜電極等中具有缺陷，則隨著進行驅動而產生白色的缺陷部。若截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的數量超過40個，則該白色的缺陷部增加，在外觀等方面不利。

截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的數量為2~35個為較佳，2~30個為更佳，2~25個為進一步較佳。

凸部30的高度為250nm以下為較佳，220nm以下為更佳，200nm以下為進一步較佳。

在能夠藉由將凸部30的高度設為250nm以下來抑制上述白色的缺陷部的產生等方面為較佳。

凸部30的高度如上所述為20nm以上為較佳，但是在可獲得更良好的放熱性等方面，100nm以上為更佳，130nm以上為進一步較佳，150nm以上為特佳。

凸部30的大小、亦即基準線W的長度亦沒有限制，2400nm以下為較佳，2000nm以下為更佳，1500nm以下為進一步較佳。

在能夠藉由將凸部30的大小設為2400nm以下來抑制上述白色的缺陷部的產生等方面為較佳。

在可獲得良好的放熱性等方面，凸部30的大小為1000nm以上為較佳，1200nm以上為更佳，1300nm以上為進一步較佳。

圖示例的壓電薄膜10中，只有下部電極16具有凸部30，但是本發明不限於此。亦即，本發明的壓電薄膜中，亦可以下部電極16及上部電極14這兩者具有凸部30。

另外，如上所述，在本發明的壓電薄膜10中，上部電極14及下部電極16等中的上部及下部僅僅是為了說明本發明的壓電薄膜10，方便起見，參考圖式來稱呼。亦即，在本發明的壓電薄膜10中，上部及下部沒有技術意義，又，與實際的使用狀態無關。因此，本發明的壓電薄膜可以為只有上部電極具有凸部30，下部電極不具有凸部之結構，但是在此情況下，實質結構與圖示例的壓電薄膜相同，又，作用效果亦相同。

圖7~圖10中概念性地示出壓電薄膜10的製造方法的一例。

首先，如圖7概念性地所示，準備在下部保護層20的表面形成有下部電極16之片狀物34。

此外，準備圖10中概念性地表示之、在上部保護層18的表面形成有上部電極14之片狀物38。

片狀物34藉由利用真空蒸鍍、濺射、鍍覆等在下部保護層20的表面形成銅薄膜等作為下部薄膜電極16來製作即可。同樣地，片狀物38藉由利用真空蒸鍍、濺射、鍍覆等在上部保護層18的表面形成銅薄膜等作為上部薄膜電極14來製作即可。

或者，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和/或片狀物38。

片狀物34及片狀物38可以相同，亦可以不同。

另外，當保護層非常薄而操作性差等時，視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。在薄膜電極及保護層的熱壓接之後去除隔板即可。

接著，如圖8中概念性地所示，在片狀物34的下部電極16上塗佈成為壓電體層12之塗料(塗佈組成物)之後，進行硬化而形成壓電體層12，從而製作積層有片狀物34和壓電體層12之積層體36。

首先，在有機溶劑中溶解上述高分子材料，進而添加PZT粒子等壓電體粒子26，進行攪拌而製備塗料。

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。

準備片狀物34，且製備塗料之後，將該塗料流延(塗佈)到片狀物34，並使有機溶劑蒸發而乾燥。藉此，如圖8所示，製作在下部保護層20上具有下部電極16且在下部電極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，製備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7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8所示之積層體36。

另外，如上所述，在壓電薄膜10中，高分子基質24中除了在常溫下具有黏彈性之高分子材料以外，還可以添加PVDF等高分子壓電材料。

向高分子基質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，如圖9中概念性地所示，藉由加熱輥37從與下部電極16相反的一側對壓電體層12進行壓延處理。

在通常的壓電薄膜的製造中，壓延處理為1次。相對於此，當製造本發明的壓電薄膜10時，進行複數次壓延處理。

眾所周知，壓延處理係藉由熱壓機或加熱輥等對被處理面進行加熱之同時進行按壓而實施平坦化等之處理。

在此，藉由從與下部電極16相反的一側進行複數次的壓延處理，以壓電體粒子26按壓下部電極16，從而能夠在下部電極16形成朝向下部保護層20之凸部30。又，藉由進行複數次的壓延處理，對構成壓電體層12之高分子基質24進行加熱且進行按壓，從而能夠提高壓電體層12中的壓電體粒子26的密度(體積分率)。其結果，本發明的壓電薄膜10相對於輸入動作電壓可獲得高的聲壓。

壓延處理的溫度或壓力等條件依據壓電體層12的高分子基質24的材料、添加到塗料中的壓電體粒子26的量等來適當地確定即可。

又，壓延處理的次數只要為複數次即可，3次以上為較佳。藉由進行3次以上的壓延處理，能夠將SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30較佳地設為2個以上。

對於壓延處理的次數沒有上限，50次以下為較佳。藉由將壓延處理的次數設為50次以下，能夠適當地防止SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部30的數量超過40個。

另外，壓延處理在後述壓電體層12的極化處理之前進行為較佳。

若進行壓延處理，則許多壓電體粒子26被壓入到壓電體層12。此時，亦存在隨著旋轉壓入之壓電體粒子26。因此，若在進行極化處理之後進行壓延處理，則產生極化方向從原始的膜厚方向傾斜之壓電體粒子26，並且壓電薄膜10的壓電特性降低。又，藉由後述熱壓接對片狀物38進行熱壓接時亦產生該種不良情況。

相對於此，藉由在進行壓延處理之後進行極化處理，能夠防止因該種壓電體粒子26的旋轉引起之壓電特性的降低。又，由於進行一次壓延處理，因此在藉由後述熱壓接對片狀物38進行熱壓接時亦難以產生壓電體粒子26的旋轉。

接著，對在下部保護層20上具有下部電極16且在下部電極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延處理之前進行，但是如上所述，在進行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，可例示對進行極化處理之對象直接施加直流電場之電場極化。另外，當進行電場極化時，可以在極化處理之前，形成上部電極14，並利用上部電極14及下部電極16進行電場極化處理。

又，當製造本發明的壓電薄膜10時，極化處理在厚度方向上進行極化，而不是在壓電體層12(高分子複合壓電體)的面方向上進行極化。

接著，如圖10所示，在進行極化處理之積層體36的壓電體層12側將預先準備之片狀物38以使上部電極14朝向壓電體層12積層之方式進行積層。

此外，以夾持下部保護層20及上部保護層18之方式使用熱壓機裝置及加熱輥等將該積層體進行熱壓接，並貼合積層體36和片狀物38，製作如圖1所示之本發明的壓電薄膜10。

或者，使用接著劑貼合積層體36和片狀物38，較佳為，可以進一步進行壓接而製作本發明的壓電薄膜10。

如此製作之本發明的壓電薄膜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，本發明的壓電薄膜10在壓電特性上沒有面內各向異性，若施加驅動電壓，則在面內方向上向所有方向各向同性地伸縮。

該種本發明的壓電薄膜10的製造可以使用切割片狀的片狀物34及片狀物38等，較佳為，利用卷對卷(Roll to Roll)。在以下說明中，將卷對卷亦稱為“RtoR”。

眾所周知，RtoR係從將長形的原材料捲繞而成之輥中拉出原材料，一邊沿長度方向進行輸送一邊進行成膜或表面處理等各種處理，將處理結束的原材料再次捲繞成捲狀之製造方法。

當藉由RtoR並利用上述製造方法製造壓電薄膜10時，使用將長形的片狀物34捲繞而成的第1輥及將長形的片狀物38捲繞而成之第2輥。

第1輥及第2輥可以相同。

從該第1輥中拉出片狀物34，一邊沿長度方向進行輸送，一邊在片狀物34的下部電極16上塗佈含有高分子材料及壓電體粒子26之塗料，並藉由加熱等進行乾燥，從而製作在下部電極16上形成壓電體層12，並積層片狀物34和壓電體層12而成之積層體36。

接著，進行壓延處理。在此，當藉由RtoR製造壓電薄膜10時，在積層體36的輸送方向上配置複數個加熱輥37，一邊輸送積層體36一邊藉由各加熱輥37進行壓延處理，從而對壓電體層12進行複數次壓延處理即可。

接著，進行壓電體層12的極化處理。在此，當藉由RtoR製造壓電薄膜10時，藉由一邊輸送積層體36一邊沿與積層體36的輸送方向正交之方向延伸而配置之電極進行壓電體層12的極化處理。另外，如上所述，可以在該極化處理之前進行壓延處理。又，沿壓電體層12的厚度方向進行壓電體層12的極化處理。

接著，從第2輥中拉出片狀物38，一邊輸送片狀物38及積層體36一邊藉由使用貼合輥等之公知的方法使上部薄膜電極14朝向壓電體層12，在積層體36上積層片狀物38。

然後，藉由以加熱輥對夾持積層體36及片狀物38並進行輸送來進行熱壓接，從而完成本發明的壓電薄膜10，將該壓電薄膜10捲繞成輥狀。

另外，以上例中，藉由RtoR沿長度方向僅輸送1次片狀物(積層體)，從而製作本發明的壓電薄膜10，但並不限於此。

例如，在形成上述積層體並進行極化處理之後，製造將該積層體36捲繞成輥狀一次而成之積層體輥。接著，從該積層體輥中拉出積層體36，一邊沿長度方向輸送一邊如前述進行片狀物38的積層及熱壓接，從而製作壓電薄膜10，可以將該壓電薄膜10捲繞成輥狀。

圖11中示出利用本發明的壓電薄膜10之平板型的壓電揚聲器的一例的概念圖。

該壓電揚聲器40為將本發明的壓電薄膜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具有壓電薄膜10、外殼42、黏彈性支撐體46及框體48而構成。

外殼42為由塑膠等形成之、一面開放之薄的框體。作為框體的形狀，可例示長方體狀、立方體狀及圓筒狀。

又，框體48為在中央具有與外殼42的開放面相同形狀的貫穿孔之、與外殼42的開放面側卡合之框材。

黏彈性支撐體46具有適當的黏性和彈性，用於支撐壓電薄膜10，並且藉由在壓電薄膜的任一部位均賦予一定的機械偏壓而將壓電薄膜10的伸縮運動無浪費地轉換成前後運動(與薄膜的面垂直之方向的運動)。作為一例，可例示羊毛的毛毯及包含PET等之羊毛的毛毯等不織布、以及玻璃棉等。

壓電揚聲器40如下結構：在外殼42中收容黏彈性支撐體46，並藉由壓電薄膜10覆蓋外殼42及黏彈性支撐體46，在將壓電薄膜10的周邊藉由框體48按壓到外殼42的上端面之狀態下，將框體48固定於外殼42。

在此，在壓電揚聲器40中，黏彈性支撐體46的高度(厚度)比外殼42的內表面的高度厚。

因此，在壓電揚聲器40中，在黏彈性支撐體46的周邊部，黏彈性支撐體46在藉由壓電薄膜10向下方按壓而使厚度變薄之狀態下被保持。又，同樣在黏彈性支撐體46的周邊部，壓電薄膜10的曲率急劇變動，在壓電薄膜10上形成朝向黏彈性支撐體46的周邊減小之上升部。此外，壓電薄膜10的中央區域被按壓到四棱柱狀的黏彈性支撐體46而成為(大致)平面狀。

關於壓電揚聲器40，當藉由向下部電極16及上部電極14施加驅動電壓而使壓電薄膜10沿面內方向伸長時，為了吸收該伸長量，藉由黏彈性支撐體46的作用，壓電薄膜10的上升部在上升方向上改變角度。其結果，具有平面狀部分之壓電薄膜10向上方移動。

相反，當藉由向下部電極16及上部電極14施加驅動電壓而使壓電薄膜10沿面內方向收縮時，為了吸收該收縮量，壓電薄膜10的上升部在傾斜方向(接近平面之方向)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，在本發明的壓電薄膜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，本發明的壓電薄膜10不是作為具有如圖11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。

利用該種本發明的壓電薄膜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，依本發明的壓電薄膜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，本發明的壓電薄膜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，本發明的壓電薄膜10無論向哪個方向彎曲，音質的變化都小，並且，對曲率的變化的音質變化亦小。因此，利用本發明的壓電薄膜10之壓電揚聲器的設置位置的自由度高，又，如上所述，能夠安裝于各種物品。例如，藉由將本發明的壓電薄膜10以彎曲狀態安裝於西服等服裝品及包等攜帶品等，能夠實現所謂的佩戴式揚聲器。

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，本發明的壓電薄膜10藉由電壓的施加而沿面方向伸縮，並藉由該面方向的伸縮而沿厚度方向適當地振動，因此，例如用於壓電揚聲器等時，顯現能夠輸出高聲壓的聲音之良好的音響特性。

藉由積層複數張顯現該種良好的音響特性亦即由壓電引起之高的伸縮性能之本發明的壓電薄膜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。本發明的壓電薄膜10的放熱性良好，因此積層而作為壓電振子時，亦能夠防止自身發熱，因此能夠防止振動板的加熱。

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上部保護層18和/或下部保護層20。或者，可以經由絕緣膜積層不具有上部保護層18和/或下部保護層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、所謂的激發器。

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，作為積層體整體的伸縮力亦增大。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張本發明的壓電薄膜10同樣地用作激發器(壓電振動元件)。

由本發明的壓電薄膜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，本發明的壓電薄膜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極化方向相對應者。因此，無論在極化方向從上部電極14朝向下部電極16之情況下，還是在從下部電極16朝向上部電極14之情況下，在積層之所有壓電薄膜10中，將上部電極14的極性及下部電極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的薄膜電極彼此接觸，接觸之薄膜電極為相同極性，因此不用擔心發生短路(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，在將切割片狀的壓電薄膜10積層複數張的而成之積層體中，需要對每1張壓電薄膜，將上部電極14及下部電極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，能夠僅由一張長形的壓電薄膜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拉出電極。

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。

[實施例1]

藉由圖7~圖10所示之方法來製作了壓電薄膜。

首先，以下述組成比，將氰乙基化PVA(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製CR-V)溶解於二甲基甲醯胺(DMF)。然後，向該溶液中以下述組成比添加PZT粒子作為壓電體粒子，並使用螺旋漿混合器(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，PZT粒子使用了以相對於Pb=1莫耳成為Zr=0.52莫耳、Ti=0.48莫耳之方式藉由球磨機濕式混合成為主成分之Pb氧化物、Zr氧化物及Ti氧化物的粉末而成之混合粉在800℃下燒成5小時後進行破碎處理者。

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，上部電極及下部電極為厚度0.1m的銅蒸鍍薄膜，上部保護層及下部保護層為厚度4μm的PET薄膜。

使用滑動式塗佈機在片狀物的下部電極(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，藉由將在片狀物上塗佈塗料而得之物質在120℃的加熱板上進行加熱乾燥而使DMF蒸發。藉此，製作了在PET製的下部保護層上具有銅製的下部薄膜電極且在其上形成厚度為40μm的壓電體層而成之積層體。

接著，如圖9所示，使用加熱輥，對所製作之積層體的壓電體層的上表面(與下部電極相反的一側的表面)進行了3次壓延處理。

將加熱輥的溫度設為70℃，將加熱輥的按壓力設為0.3MPa，將加熱輥的移動速度設為0.6m/min而進行了壓延處理。

沿厚度方向對進行了壓延處理之壓電體層進行了極化處理。

在進行了極化處理之積層體上使上部電極(銅薄膜側)朝向壓電體層而積層了片狀物。

接著，使用層壓裝置，將積層體與片狀物的積層體在溫度120℃下熱壓接，從而貼附並接著壓電體層和上部電極而製作了如圖1所示之壓電薄膜。

藉由接著劑將所製作之壓電薄膜貼附於厚度5μm的平坦的樹脂薄膜製的支撐體。

接著，藉由截面離子銑削裝置(Hitachi High-Tech Corporation製、IM4000PLUS)切斷了壓電薄膜與支撐體的積層體。

另外，藉由截面離子銑削裝置進行切斷時，相對於積層體的截面的任意位置，沿電極層的長度方向實施了約1000μm的截面加工。

此外，對積層體的截面實施了約2nm的Os塗層。

藉由SEM(JEOL Ltd.製、SM-09010)拍攝實施了積層體的截面加工之區域，在拍攝到的截面SEM圖像中任意選擇之電極層的長度方向的視野85μm的區域中，對下部電極的凸部進行了計數。另外，SEM的觀察以加速電壓2.0kV、獲取反射電子組成像之條件，在1500倍的倍率下進行，以使下部電極及下部保護層在一個畫面中。

凸部的計數在壓電薄膜的任意10個截面進行，將在10個截面中計數之凸部的數量的平均值設為所製作之壓電薄膜中的、SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中的下部電極的凸部的數量。

其結果，下部電極的凸部的數量為3個。

此外，關於各凸部，將截面SEM圖像放大至40000倍，藉由上述方法設定凸部的基準線及垂直線，並測定了凸部的大小及高度。

其結果，最大的凸部的大小(大小的最大值)為1000nm，最高的凸部的高度(高度的最大值)為100nm。

又，高度為20nm以上的凸部的數量在SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中為2個。另外，高度為20nm以上的凸部的數量亦為預先對凸部的數量進行計數之10個截面的電極層的長度方向的85μm視野中的平均值。

[實施例2~4及比較例1~3]

將壓延處理的次數設為10次(實施例2)、20次(實施例3)、40次(實施例4)、0次(比較例1)、1次(比較例2)及50次(比較例3)，除此以外，以與實施例1相同的方式製作了壓電薄膜。

關於所製作之壓電薄膜，與實施例1同樣地，對SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的凸部的數量進行計數，進而測定凸部的大小及高度，測定了最大的凸部的大小、最高的凸部的高度及SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野的高度為20nm以上的凸部的數量。

[壓電揚聲器的製作及聲壓的測定]

使用所製作之壓電薄膜製作了圖11所示之壓電揚聲器。

首先，從所製作之壓電薄膜切出210×300mm(A4尺寸)的矩形試驗片。如圖11所示，將切出之壓電薄膜放置於預先收納玻璃棉作為黏彈性支撐體之210×300mm的外殼上之後，用框體按壓周邊部，對壓電薄膜賦予適當的張力和曲率，從而製作了如圖11所示之壓電揚聲器。

另外，外殼的深度設為9mm，玻璃棉的密度設為32kg/m³，組裝前的厚度設為25mm。

藉由功率放大器向所製作之壓電揚聲器輸入1kHz的正弦波作為輸入信號，如圖12所示，藉由放置於距揚聲器的中心50cm之距離之麥克風50測定了聲壓。另外，聲壓的測定值以比較例2為基準(Ref)，以與比較例2的差分來表示。

[放熱性試驗]

將所製作之壓電揚聲器以規定的體積驅動5分鐘，並藉由熱成像法測定了壓電薄膜的溫度。

5分鐘的壓電揚聲器的驅動中，將壓電薄膜的溫度從未達到過30℃以上的情況評價為“OK”，將即使一瞬間壓電薄膜的溫度達到30℃以上之情況評價為“NG”。

[耐久性試驗]

對壓電薄膜施加1000小時的距離所製作之壓電揚聲器1m之位置的平均聲壓成為80dB之驅動電壓，從而驅動了壓電揚聲器。

然後，目視觀察壓電薄膜的表面，確認了有無白色的缺陷部。

將未確認到白色的缺陷部之情況評價為“無”，將即使1個亦確認到白色的缺陷部之情況評價為“有”。

將結果示於下述表。

如表所示，使用了下部電極在截面中的SEM圖像的電極層的長度方向的每85μm視野中具有2~40個凸部之本發明的壓電薄膜之壓電揚聲器可獲得高的聲壓，又，放熱性及耐熱性亦良好。

相對於此，下部電極不具有凸部之比較例1及下部電極的凸部的數量小於本發明的範圍之比較例2中，耐久性沒有問題，但是放熱性低。又，下部電極的凸部的數量超過本發明的範圍之比較例3中，放熱性高，但是在耐熱性試驗中產生了白色的缺陷部。另外，比較例與本發明品相比，聲壓亦低。

另外，關於未進行壓延處理之比較例1，上部電極側亦同樣地進行藉由SEM的觀察，從而確認了凸部的有無。其結果，比較例1不僅在下部電極，在上部電極亦未確認到朝向上部保護層之凸部。

由以上結果可明確本發明的效果。