WO2021075204A1 - 圧電素子 - Google Patents

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WO2021075204A1
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WO
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piezoelectric element
protective layer
piezoelectric
layer
conductive member
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裕介 香川
輝男 芦川
平口　和男
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric element.
  • the speakers used in these thin displays are also required to be lighter and thinner. Further, in a flexible display having flexibility, flexibility is also required in order to integrate into the flexible display without impairing lightness and flexibility. As such a lightweight, thin and flexible speaker, it is considered to adopt a sheet-shaped piezoelectric element (electroacoustic conversion film) having a property of expanding and contracting in response to an applied voltage.
  • a sheet-shaped piezoelectric element electroacoustic conversion film
  • Patent Document 1 has a thin film electrode formed on both sides of a dielectric layer, a dielectric layer (piezoelectric layer), and a protective layer formed on the surfaces of both thin film electrodes. Further, an electroacoustic conversion film in which at least one of the protective layers has a thin layer portion having a film thickness thinner than that of the peripheral portion is described.
  • a vapor-deposited film having a thickness of 1 ⁇ m or less is suitable for the electrode layer.
  • Patent Document 1 describes a configuration in which a recess is provided in the protective layer, a conductive material is inserted into the recess, and a lead wire for electrically connecting the electrode layer and an external device is connected to the conductive material. Has been done. It is described that this makes it possible to ensure the electrical connection between the electrode layer and the lead-out wiring, and that the electrode layer is completely covered with a protective layer, so that deterioration of the electrode layer due to oxidation or the like can be prevented. ing.
  • the coating thickness varies depending on the viscosity of the coating liquid, and the conductivity is improved. It can be difficult to secure.
  • the protective layer is as thin as about 4 ⁇ m, the depth of the holes provided in the protective layer is about 4 ⁇ m, and considering the warp of the electroacoustic conversion film, the coating liquid is applied on the holes. Is difficult to apply reliably. Therefore, there is a possibility that the electrical connection to the electrode layer cannot be ensured.
  • silver paste used as a conductive material is expensive, there is also a desire to reduce the amount used, so it is necessary to increase the amount of the conductive material used to ensure that the conductive material is present in the pores. Is difficult.
  • An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and to provide a piezoelectric element capable of reliably connecting to an electrode layer.
  • a piezoelectric element having a piezoelectric layer, electrode layers formed on both sides of the piezoelectric layer, and a protective layer laminated on a surface of the electrode layer opposite to the surface on the piezoelectric layer side.
  • the protective layer has holes that penetrate from the surface to the electrode layer.
  • a filling member made of a conductive material, which is formed from the inside of the hole to a part of the surface of the protective layer and is electrically connected to the electrode layer.
  • a conductive member that covers at least a part of the filling member and is electrically connected to the filling member.
  • a piezoelectric element having a fixing member for fixing a conductive member.
  • the equivalent circle diameter of the hole is gradually changed in the depth direction, and the equivalent circle diameter on the electrode layer side is smaller than the equivalent circle diameter on the conductive member side [1] to [5].
  • the piezoelectric element according to any one of. [7] The piezoelectric element according to any one of [1] to [6], wherein the amount of carbon on the surface of the electrode layer in the pore portion is smaller in the central portion in the plane direction than in the region other than the central portion.
  • [8] The piezoelectric element according to any one of [1] to [7], wherein the amount of carbon on the surface of the electrode layer in the hole portion is larger in the central portion in the plane direction than in the region other than the central portion.
  • the protective layer has a plurality of holes and has a plurality of holes.
  • the surface of the protective layer is provided with an enclosing member that surrounds the hole.
  • the difference between the average height of the interface of the piezoelectric layer with the electrode layer at the position where the hole is not formed and the average height of the interface of the piezoelectric layer with the electrode layer at the position of the hole is 25 ⁇ m or less [1].
  • the piezoelectric element according to any one of [15]. [17]
  • the conductive member has a long shape and has a long shape.
  • the conductive member has a folded portion that is folded back in the longitudinal direction and has a folded portion.
  • the fixing member is described in any one of [1] to [16] for fixing the conductive member and the protective layer in a region opposite to the connection position between the conductive member and the filling member with the folded-back portion interposed therebetween. Piezoelectric element.
  • the conductive member has a long shape and has a long shape.
  • the conductive member is connected to the filling member on one end side in the longitudinal direction.
  • the fixing member is described in any one of [1] to [17], which is arranged at a position far from one end of the connecting position between the conductive member and the filling member in the longitudinal direction of the conductive member.
  • Piezoelectric element [19] The piezoelectric element according to [18], which has a second fixing member for fixing at least a part of the edge portion of the region between one end and the fixing member of the conductive member to the protective layer.
  • a piezoelectric element capable of reliably connecting to an electrode layer.
  • piezoelectric element of this invention It is a partially enlarged sectional view of another example of the piezoelectric element of this invention. It is a conceptual diagram for demonstrating the average height of an interface. It is a partially enlarged sectional view of another example of the piezoelectric element of this invention. It is a partially enlarged plan view of another example of the piezoelectric element of this invention. It is a partially enlarged plan view of another example of the piezoelectric element of this invention. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of a piezoelectric element. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of a piezoelectric element. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the manufacturing method of a piezoelectric element.
  • the description of the constituent elements described below may be based on a typical embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to such an embodiment.
  • the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.
  • the piezoelectric element of the present invention is A piezoelectric element having a piezoelectric layer, electrode layers formed on both sides of the piezoelectric layer, and a protective layer laminated on the surface of the electrode layer opposite to the surface on the piezoelectric layer side.
  • the protective layer has holes that penetrate from the surface to the electrode layer.
  • a filling member made of a conductive material, which is formed from the inside of the hole to a part of the surface of the protective layer and is electrically connected to the electrode layer.
  • a conductive member that covers at least a part of the filling member and is electrically connected to the filling member. It is a piezoelectric element having a fixing member for fixing the conductive member.
  • the conductive member may be a conductive sheet such as copper foil.
  • the conductive member may be a combination of a plurality of conductive members. For example, a configuration having a conductor and a conductive wire or a conductive sheet connected to the conductor is exemplified.
  • the fixing member fixes the conductive member to a predetermined portion.
  • the fixing member may be one that fixes the conductive member to the protective layer, or may be one that is fixed to another part of the piezoelectric element.
  • the fixing member may fix the conductive member to another member.
  • the fixing member 74 may fix the conductive member 72 to the diaphragm 100.
  • FIG. 1 conceptually shows an example of the piezoelectric element of the present invention by a cross-sectional view.
  • FIG. 2 shows a plan view of the piezoelectric element of FIG. 1 as viewed from above.
  • FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of a part of the piezoelectric element of FIG.
  • the piezoelectric element 10 shown in FIGS. 1 to 3 has a piezoelectric layer 20 which is a sheet-like material having piezoelectricity, a lower electrode 24 laminated on one surface of the piezoelectric layer 20, and a lower electrode laminated on the lower electrode 24.
  • the piezoelectric layer 20 shown in FIG. 1 contains piezoelectric particles 36 in a matrix 34 containing a polymer material. Further, the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are the electrode layers in the present invention. Further, the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 are protective layers in the present invention. As will be described later, the piezoelectric element 10 (piezoelectric layer 20) is polarized in the thickness direction as a preferred embodiment.
  • the piezoelectric element of the present invention has a hole in the protective layer, and a filling member formed in the hole, a conductive member connected to the filling member, and a fixing member for fixing the conductive member. , Have. This point will be described with reference to FIG. Although FIG. 3 is an enlarged view of a part of the upper protective layer 30 side, the lower protective layer 28 side also has the same configuration. In the following description, the upper protective layer 30 and the upper electrode 26 side will be described as an example.
  • the upper protective layer 30 has a hole 31 penetrating from the surface to the upper electrode 26. That is, the hole portion 31 is formed so as to penetrate the upper protective layer 30 from the surface opposite to the upper electrode 26 to the interface on the upper electrode 26 side. As shown in FIGS. 1 and 2, the hole portion 31 is formed in the vicinity of the end portion of the upper protective layer 30 in the plane direction.
  • a convex portion 32 is formed at the edge portion of the hole portion 31.
  • the convex portion 32 is formed in a substantially annular shape on the edge portion of the hole portion 31 so as to surround the hole portion 31.
  • the filling member 70 is made of a conductive material, is filled in the hole 31, and is formed so as to cover a part of the surface of the upper protective layer 30.
  • the portion of the filling member 70 that protrudes from the hole portion 31 is also referred to as a protruding portion 71.
  • the filling member 70 is in contact with the upper electrode 26 in the hole 31 and is electrically connected to the upper electrode 26.
  • the upper protective layer 30 has the convex portion 32, but the protruding portion 71 of the filling member 70 is formed from the hole portion 31 to the outside of the convex portion 32.
  • the conductive member 72 is arranged so as to cover at least a part of the filling member 70, and is electrically connected to the filling member 70.
  • the conductive member 72 is arranged so as to cover the entire surface of the filling member 70 when viewed from a direction perpendicular to the surface of the upper protective layer 30.
  • the conductive member 72 is an elongated conductive sheet, and is connected to the filling member 70 on one end side in the longitudinal direction. Further, the conductive member 72 is arranged so that the other end portion in the longitudinal direction extends to the outside of the upper protective layer 30 in the surface direction.
  • the fixing member 74 fixes the conductive member 72 and the upper protective layer 30 at a position of the conductive member 72 that does not cover the filling member 70.
  • the fixing member 74 is arranged in the longitudinal direction of the conductive member 72 at a position farther from the end portion on the filling member 70 side than the connection position between the conductive member 72 and the filling member 70. There is. Further, the fixing member 74 is arranged between the connection position between the conductive member 72 and the filling member 70 and the end edge of the upper protective layer 30 in the longitudinal direction of the conductive member 72. Further, in the illustrated example, the fixing member 74 is arranged between the upper protective layer 30 and the conductive member 72, and the upper protective layer 30 and the conductive member 72 are adhered to each other.
  • the conductive member 72 is electrically connected to the filling member 70, and the filling member 70 is electrically connected to the upper electrode 26. Therefore, the conductive member 72 is used as a lead-out wiring. It can be used and wiring can be connected to the conductive member 72.
  • the coating thickness varies depending on the viscosity of the coating liquid, and it is difficult to secure conductivity. In some cases. Further, since the protective layer is as thin as about 4 ⁇ m, the depth of the holes provided in the protective layer is about 4 ⁇ m, and considering the warp of the electroacoustic conversion film, the coating liquid is applied on the holes. Is difficult to apply reliably. In addition, since silver paste used as a conductive material is expensive, there is also a desire to reduce the amount used, so it is necessary to increase the amount of the conductive material used to ensure that the conductive material is present in the pores. Is difficult.
  • the piezoelectric element of the present invention has a hole in the protective layer, and fixes the filling member formed in the hole, the conductive member covering the filling member, and the conductive member and the protective layer. It has a fixing member and a fixing member.
  • a coating liquid of a conductive material is applied to a hole provided in a protective layer, the conductive member is put on the coating liquid, and then the coating liquid is dried and cured. Is formed.
  • the conductive member and the protective layer are fixed by the fixing member, so that the position of the conductive member can be prevented from being displaced when the coating liquid is uncured.
  • the piezoelectric element of the present invention can reliably make an electrical connection between the conductive member 72 and the filling member 70 and an electrical connection between the filling member 70 and the upper electrode 26. Further, since the filling member can be surely present in the hole, it is not necessary to increase the amount of the conductive material used.
  • the shape of the opening surface of the hole 31 is not limited, and various shapes such as a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, and an indefinite shape can be used.
  • a circular shape is preferable from the viewpoint of ease of formation and the like.
  • the size of the opening surface of the hole 31 is not particularly limited as long as the electrical connection with the filling member 70 can be secured and the piezoelectric element can operate properly.
  • the equivalent circle diameter of the opening surface of the hole 31 is preferably 0.5 mm to 20 mm, more preferably 1.5 mm to 5 mm, still more preferably 2 mm to 3 mm.
  • the height of the portion of the filling member 70 protruding from the hole 31 (the height from the surface of the upper protective layer 30, hereinafter also referred to as “the height of the filling member”) is electrical with the conductive member 72.
  • the height of the filling member is preferably 2 ⁇ m to 200 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, and even more preferably 20 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the size (size in the plane direction) of the protruding portion 71 of the filling member 70 is not particularly limited as long as the electrical connection with the conductive member 72 can be secured.
  • the equivalent circle diameter of the protruding portion 71 is preferably 1 mm to 40 mm, more preferably 2 mm to 30 mm, and even more preferably 2 mm to 20 mm.
  • the upper protective layer 30 has a configuration in which the convex portion 32 is provided at the edge portion of the hole portion 31, but the present invention is not limited to this, and the upper protective layer 30 does not have the convex portion 32. You may.
  • the depth of the hole portion 31 can be made deeper than the thickness of the upper protective layer 30, the coating liquid of the conductive material can be easily collected, and the filling member 70 and the upper portion can be easily collected. The contact area between the electrode 26 and the filling member 70 and the conductive member 72 can be secured.
  • the height of the convex portion 32 is preferably 0.2 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 50 ⁇ m, and even more preferably 0.7 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the configuration has one hole 31 and one filling member 70, but the present invention is not limited to this, and a plurality of holes 31 and filling member 70 may be provided.
  • FIG. 4 it has two hole portions 31 and two filling members 70 arranged in each of the two hole portions 31.
  • the two holes 31 are arranged adjacent to each other in the longitudinal direction of the conductive member 72.
  • Each of the two filling members 70 is filled in the hole 31 in the same manner as the above-mentioned filling member, and is formed so as to cover a part of the surface of the upper protective layer 30.
  • the conductive member 72 is arranged so as to cover the two filling members 70 arranged in the two holes 31.
  • the two filling members 70 have a protruding portion 71 connected to the surface of the upper protective layer 30.
  • FIG. 5 it has five hole portions 31 arranged on a cross and has a filling member 70 arranged in each of the five hole portions 31.
  • the filling member 70 has a protruding portion 71 connected and integrated on the surface of the upper protective layer 30. Further, the protruding portion 71 of the filling member 70 is formed so as to completely cover the inner region surrounded by the five holes 31 on the surface of the upper protective layer 30.
  • the piezoelectric element has a plurality of filling members 70
  • at least one filling member 70 may have a protruding portion 71, but it is preferable that all the filling members 70 have a protruding portion 71. ..
  • the piezoelectric element of the present invention may have an enclosure member surrounding the perimeter of the hole on the surface of the protective layer, and the filling member may be formed in the enclosure member.
  • the surface of the upper protective layer 30 has a surrounding member 76 surrounding the hole 31 on the outer peripheral side of the hole 31 and the convex 32. In the region surrounded by the surrounding member 76, the protruding portion 71 of the filling member 70 exists. Further, the upper surface (the surface opposite to the upper protective layer 30 side) of the surrounding member 76 is covered with the conductive member 72.
  • the enclosure member 76 is, for example, an annular member, and its height (thickness) is higher than that of the convex portion 32. Further, the height of the enclosure member 76 is preferably equal to or less than the height of the filling member 70 so that the filling member 70 formed inside the enclosure member 76 and the conductive member 72 are in contact with each other. ..
  • the enclosure member 76 By having the enclosure member 76, it is possible to prevent the coating liquid from moving from the hole portion 31 when the coating liquid of the conductive material is applied, and the filling member 70 can be reliably present at the position of the hole portion 31. ..
  • the shape of the opening of the enclosure member 76 is not limited to a circular shape, and may be various shapes such as an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, and an indefinite shape. Further, when the upper protective layer 30 has a plurality of holes 31, it may have a plurality of surrounding members 76 arranged at the positions of the holes 31, or a size that surrounds the plurality of holes 31. It may be configured to have one enclosure member 76.
  • the size (diameter) and height of the enclosure member 76 may be appropriately set according to the size of the hole portion 31, the height of the convex portion 32, the size and height of the protruding portion 71 of the filling member 70, and the like. ..
  • the equivalent circle diameter of the enclosure member 76 is preferably 3 mm to 60 mm, more preferably 5 mm to 50 mm, and even more preferably 5 mm to 40 mm.
  • the height of the enclosure member 76 is preferably 0.01 mm to 1 mm, more preferably 0.1 mm to 0.5 mm, and even more preferably 0.1 mm to 0.3 mm.
  • the enclosure member 76 is preferably adhered to the upper protective layer 30 with an adhesive or the like. Further, it is preferable that the conductive member 72 is also adhered with an adhesive or the like.
  • the piezoelectric element of the present invention may have a recess formed around a hole in the protective layer.
  • a recess 33 is provided around the hole 31 on the outer peripheral side of the hole 31 and the convex 32 on the surface of the upper protective layer 30.
  • a protruding portion 71 of the filling member 70 exists in the recess 33.
  • the concave portion 33 is formed on the outer peripheral side of the convex portion 32. Further, when the enclosure member 76 is provided, the recess 33 is formed inside the enclosure member 76.
  • the depth of the recess 33 from the surface of the upper protective layer 30 is preferably 0.1 ⁇ m to 3 ⁇ m, more preferably 0.5 ⁇ m to 2 ⁇ m, and even more preferably 1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the equivalent circle diameter of the hole portion changes stepwise in the depth direction, and it is preferable that the equivalent circle diameter on the electrode layer side is smaller than the equivalent circle diameter on the conductive member side.
  • the size of the hole 31 changes in the middle of the depth direction, and the circle-equivalent diameter D 2 in the region on the upper electrode 26 side is the surface side (conductive member side). It is smaller than the circle-equivalent diameter D 1 in the region of. In FIG. 8, the conductive member is not shown.
  • the holes formed in the protective layer are formed by laser processing. Since heat is generated during laser processing and the protective layer, piezoelectric layer, etc. in the vicinity of the hole have heat, the electrode layer at the position of the hole is heated and the strength tends to decrease. In particular, the electrode layer is liable to be damaged at the boundary position between the hole and the protective layer.
  • the coating liquid can be appropriately retained in the pores when the coating liquid of the conductive material is applied.
  • the electrode layer and the piezoelectric layer expand due to heat, but since the coefficient of thermal expansion and the thermal conductivity differ between the electrode layer and the piezoelectric layer, expansion due to heating and expansion and Due to shrinkage due to slow heat, a gap may be formed between the electrode layer and the piezoelectric layer in the hole. In particular, since heat tends to be trapped in the central portion of the hole portion, the void portion tends to be formed in the central portion.
  • the piezoelectric layer 20 is deformed to form a gap 80.
  • the filling member 70 and the conductive member 72 are not shown.
  • the difference d between the average height of the interface of the piezoelectric layer with the electrode layer at the position where the hole is not formed and the average height of the interface of the piezoelectric layer with the electrode layer at the position of the hole is 25 ⁇ m. It is preferably 0 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 0 ⁇ m to 15 ⁇ m, and more preferably 0 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the difference d is preferably 50% or less, more preferably 0% to 40%, and even more preferably 0% to 30% of the average thickness of the piezoelectric layer.
  • the method of measuring the difference d will be described with reference to FIG.
  • the piezoelectric layer including the position of the hole is cut out to an arbitrary size, embedded in an epoxy resin or the like, and cured.
  • the piezoelectric layer in the resin is cut with a focused ion beam (FIB) or the like to expose the cross section of the piezoelectric layer.
  • FIB focused ion beam
  • This cross section is observed with an optical microscope or the like, and the boundary line (interface) between the piezoelectric layer and the electrode layer having a length of about 40 mm is converted into a curve mathematical expression by image conversion software.
  • the interface between the piezoelectric layer and the electrode layer has roughness as shown in FIG.
  • the arithmetic mean roughness Ra and the like are calculated by image analysis of the boundary line in the portion other than the hole portion on about 10 cut surfaces, and the average value is calculated to perform piezoelectricity in the portion other than the hole portion. Calculate the average height d 0 of the interface of the layers. Similarly, the average height d 1 of the interface of the piezoelectric layer is calculated from the image analysis of the boundary line in the hole portion. The difference between the calculated average height d 0 and the average height d 1 is calculated to obtain the average height difference d. Specifically, the average height (Rc) of the roughness curve element described in JIS B 0601-2001 is used to stop the average height at a portion other than the hole portion.
  • the average height d 0 of the left and right interfaces with respect to the hole is calculated.
  • the average height d 1 of the interface of the piezoelectric layer is calculated from the image analysis of the boundary line in the hole portion.
  • the one with the largest dissociation between d 1 and d 0 is defined as d.
  • the protective layer when a hole is formed in the protective layer by laser processing, the protective layer may not be completely removed and a residue of the protective layer may be present on the surface of the electrode layer.
  • the residue of this protective layer is unevenly distributed on the surface of the electrode layer depending on the conditions of laser processing and the like. For example, in the central portion of the hole portion, heat during laser processing tends to be trapped, so that the residue of the protective layer tends to be less than that in the peripheral portion.
  • the protective layer may have a large amount of residue in the central portion of the hole and a small amount in the peripheral portion.
  • the electrical connection between the filling member and the electrode layer can be secured in the central portion, and the decrease in strength of the electrode layer can be suppressed in the peripheral portion.
  • the residue of the protective layer in the central portion of the hole portion is larger than that in the peripheral portion, heat can be suppressed from being trapped in the central portion during laser processing, so that the generation of the above-mentioned void portion can be suppressed and the relative permittivity can be suppressed. It is possible to suppress the change of.
  • the protective layer is made of a resin film such as polyethylene terephthalate (PET)
  • PET polyethylene terephthalate
  • the residue of the protective layer contains carbon. Therefore, when measuring the amount of residue of the protective layer on the surface of the electrode layer, the amount of carbon on the surface of the electrode layer may be measured.
  • the amount of carbon on the surface of the electrode layer is determined by a method of peeling the conductive member from the piezoelectric element, performing elemental analysis with XPS (X-ray photoelectron spectrometer) while etching from the surface of the filling member, and observing the presence or absence of carbon. Can be sought.
  • XPS X-ray photoelectron spectrometer
  • the amount of carbon on the surface of the electrode layer in the pore portion is larger in the central portion in the plane direction than in the region other than the central portion.
  • the amount of carbon on the surface of the electrode layer in the pore portion is larger in the central portion in the plane direction than in the region other than the central portion.
  • the central portion of the hole portion is an area having an area of 1/16 of the area of the hole portion centered on the position of the center of gravity of the hole portion in the plane direction.
  • the peripheral portion is an area other than the central portion.
  • the residual amount of the protective layer is an average value measured at 10 points in this range.
  • the conductive member has a long shape
  • the conductive member has a folded-back portion that is folded back in the longitudinal direction
  • the fixing member is sandwiched between the folded-back portion and the conductive member.
  • the conductive member and the protective layer may be fixed in a region opposite to the connection position with the filling member. This configuration will be described with reference to FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a part of another example of the piezoelectric element of the present invention.
  • the structure is the same as that of the piezoelectric element shown in FIG. 3 except for the shape of the conductive member 72. Therefore, different points will be mainly described in the following description.
  • the conductive member 72 is folded back in the longitudinal direction, and if one region is a region 72a and the other region is a region 72b with the folded portion 73 interposed therebetween, one surface of the region 72a is connected to the filling member 70.
  • One side of the region 72b is connected to the fixing member 74. That is, the region 72b in which the conductive member 72 is fixed to the upper protective layer 30 by the fixing member 74 is a region opposite to the region 72a connected to the filling member 70 with the folded-back portion 73 interposed therebetween.
  • the conductive member 72 has a region 72a shorter than the region 72b, and the short region 72a is arranged on the filling member 70 toward the filling member 70. Further, the region 72b of the conductive member 72 is fixed to the upper protective layer 30 by the fixing member 74 at a position where it does not overlap with the region 72a.
  • the conductive member 72 is bent, one region 72a is connected to the filling member 70 with the folded-back portion 73 interposed therebetween, and the other region 72b is fixed to the upper protective layer 30 by the fixing member 74. Then, when the coating liquid of the conductive material is applied to the holes provided in the protective layer and the conductive member 72 is put on the coating liquid, a force toward the coating liquid side is applied to the region 72a, so that the conductive material is conductive. Adhesion between the member 72 and the coating liquid can be ensured, and a reliable electrical connection between the conductive member 72 and the filling member 70 can be obtained.
  • the position of the folded-back portion 73 may be adjusted and arranged so that the region 72a of the conductive member 72 covers the plurality of filling members 70. Good.
  • it may have a second fixing member for fixing the edge portion of the conductive member near the connection position with the filling member to the protective layer.
  • the conductive member 72 has an elongated shape.
  • the conductive member 72 is connected to the filling member 70 on one end side in the longitudinal direction, and the fixing member 74 is a connection position between the conductive member 72 and the filling member 70 in the longitudinal direction of the conductive member 72. It is arranged at a position farther from the end portion on the filling member 70 side.
  • the three sides of the region between the end portion on the filling member 70 side and the fixing member 74 are fixed to the upper protective layer 30 by the second fixing member 82, respectively.
  • the second fixing member 82 is preferably provided at a position that does not overlap with the filling member 70 (protruding portion 71) in the surface direction.
  • the fixing member 74 is a so-called adhesive layer / adhesive layer arranged between the conductive member 72 and the upper protective layer 30, but the present invention is not limited to this. As shown in 13, it may be a so-called adhesive sheet that is fixed to the upper protective layer 30 from above the conductive member 72.
  • the second fixing member 82 is a so-called adhesive sheet that is fixed to the upper protective layer 30 from above the conductive member 72, but the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
  • the second fixing member 82 may be a so-called adhesive layer / adhesive layer arranged between the conductive member 72 and the upper protective layer 30.
  • the filling member 70 has a recess at the connection position between the filling member 70 and the conductive member 72 and the conductive member 72 is formed to be curved along the recess. Good.
  • a recess is formed on the surface of the filling member 70 on the conductive member 72 side. Further, the conductive member 72 is curved along the recess formed in the filling member 70 and is in contact with and connected to the filling member 70.
  • FIG. 21 is an example of a configuration in which the conductive member 72 has a folded-back portion 73.
  • a recess is formed on the surface of the filling member 70 on the conductive member 72 side.
  • the region 72a of the conductive member 72 is curved along the recess formed in the filling member 70 and is connected to the filling member 70 in contact with the filling member 70.
  • the filling member 70 has a recess, and the conductive member 72 is curved along the recess so as to be conductive with the filling member 70.
  • the contact area with the member 72 can be increased, and the electrical connection between the filling member 70 and the conductive member 72 can be ensured.
  • the recess formed in the filling member 70 is formed at a position corresponding to the hole 31 of the protective layer, but the present invention is not limited to this.
  • a recess may be formed at a position where the filling members 70 are connected. ..
  • the recesses of the filling member 70 are formed after the conductive material to be the filling member 70 is applied to the holes 31 and the conductive member 72 is placed on the conductive material 84 in the method for manufacturing the piezoelectric element described later.
  • the conductive material 84 can be formed by pressing the conductive material 84 from above the conductive member 72.
  • the conductive member 72 is provided with a curved portion corresponding to the concave portion in advance, and the conductive member 72 is placed so that the curved portion of the conductive member 72 is on the conductive material 84 to be conductive.
  • the recesses of the filling member 70 can be formed.
  • the conductive member is a conductive sheet
  • the conductive member may be a combination of a plurality of conductive members. ..
  • the example shown in FIG. 23 is an example in which the conductor 92 and the conductive wire 86 are provided as the conductive member.
  • the conductor 92 and the conductive wire 86 are connected by solder 87.
  • the conductor 92 is only connected on the filling member 70 and is not fixed to the upper protective layer 30 or the like.
  • the conductive wire 86 is fixed to the upper protective layer 30 by the fixing member 74.
  • the examples shown in FIGS. 24 and 25 are examples in which the conductor 92 and the printed wiring sheet 98 are provided as the conductive members.
  • the printed wiring sheet 98 is a printed wiring board 96 printed on an insulating substrate 94 such as a plastic sheet.
  • the wiring 96 of the printed wiring sheet 98 is connected to the conductor 92.
  • the conductor 92 is only connected on the filling member 70 and is not fixed to the upper protective layer 30 or the like.
  • the printed wiring sheet 98 is fixed to the upper protective layer 30 by the fixing member 74.
  • the conductive member may be a combination of a plurality of conductive members. In that case, at least one of the members constituting the conductive member may be fixed to a predetermined portion by the fixing member 74.
  • a conductive member such as a conductive wire may be further connected to the conductive member 72 made of the conductive sheet. Further, the conductive member such as the conductive wire may be connected to any position of the conductive member 72.
  • the conductive wire 86 is fixed by solder 87 to the surface side of the conductive member 72 made of a conductive sheet at a position where it is connected to the filling member 70.
  • the conductive wire 86 is fixed to the upper protective layer 30 by the adhesive member 88 at a position in the middle of the extending direction.
  • the conductive member 72, the solder 87, and the conductive wire 86 can be said to be the conductive member in the present invention, and the adhesive member 88 can be said to be the fixing member in the present invention.
  • a conductive support column 90 is provided on the surface side of a position connected to the filling member 70 of the conductive member 72 made of a conductive sheet, and a socket 89 that fits into the support column is provided.
  • the conductive wire 86 at the tip is connected.
  • the conductive wire 86 is fixed to the upper protective layer 30 by the adhesive member 88 at a position in the middle of the extending direction.
  • the conductive member 72, the support column 90, the socket 89, and the conductive wire 86 can be said to be the conductive member in the present invention, and the adhesive member 88 can be said to be the fixing member in the present invention.
  • the conductive member 72 electrically connected to the upper electrode 26 via the filling member 70 on the upper protective layer 30 side and the filling member 70 on the lower protective layer 28 side.
  • the conductive member 72 which is electrically connected to the lower electrode 24, is preferably arranged so that the positions in the plane direction do not overlap with each other. As a result, it is possible to prevent the conductive member 72 on the upper electrode side 26 and the conductive member 72 on the lower electrode side 24 from coming into contact with each other to cause a short circuit.
  • such a piezoelectric element 10 generates (reproduces) sound due to vibration in response to an electric signal in various acoustic devices (audio equipment) such as speakers, microphones, and pickups used in musical instruments such as guitars. It is also used to convert sound vibrations into electrical signals.
  • the piezoelectric element can also be used for a pressure sensitive sensor, a power generation element, and the like.
  • the piezoelectric element 10 when used for a speaker, it may be used as a sound generated by the vibration of the film-shaped piezoelectric element 10 itself.
  • the piezoelectric element 10 may be attached to a diaphragm and used as an exciter that vibrates the diaphragm by the vibration of the piezoelectric element 10 to generate sound.
  • each component of the piezoelectric element of the present invention will be described.
  • the piezoelectric layer 20 may be a layer made of a known piezoelectric material.
  • the piezoelectric layer 20 is preferably a polymer composite piezoelectric body containing the piezoelectric particles 36 in the matrix 34 containing the polymer material.
  • the material of the matrix 34 (matrix and binder) of the polymer composite piezoelectric body constituting the piezoelectric layer 20 it is preferable to use a polymer material having viscoelasticity at room temperature.
  • the piezoelectric element 10 of the present invention is suitably used for a speaker having flexibility such as a speaker for a flexible display.
  • the polymer composite piezoelectric body (piezoelectric layer 20) used for the flexible speaker preferably has the following requirements. Therefore, it is preferable to use a polymer material having viscoelasticity at room temperature as a material satisfying the following requirements.
  • room temperature refers to a temperature range of about 0 to 50 ° C.
  • the speaker vibrates the piezoelectric particles at a frequency in the audio band of 20 Hz to 20 kHz, and the vibration energy causes the entire polymer composite piezoelectric body (piezoelectric element) to vibrate as a unit, thereby reproducing the sound.
  • the polymer composite piezoelectric material is required to have an appropriate hardness.
  • the frequency characteristic of the speaker is smooth, the amount of change in sound quality when the minimum resonance frequency changes with the change in curvature also becomes small. Therefore, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is required to be moderately large.
  • the polymer composite piezoelectric material is required to behave hard against vibrations of 20 Hz to 20 kHz and soft against vibrations of several Hz or less. Further, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric body is required to be appropriately large for vibrations of all frequencies of 20 kHz or less.
  • polymer solids have a viscoelastic relaxation mechanism, and large-scale molecular motion decreases (Relaxation) or maximizes loss elastic modulus (absorption) as the temperature rises or the frequency decreases.
  • Relaxation large-scale molecular motion decreases
  • absorption loss elastic modulus
  • main dispersion the relaxation caused by the micro-Brownian motion of the molecular chain in the amorphous region is called main dispersion, and a very large relaxation phenomenon is observed.
  • the temperature at which this main dispersion occurs is the glass transition point (Tg), and the viscoelastic relaxation mechanism appears most prominently.
  • the polymer composite piezoelectric body (piezoelectric layer 20), by using a polymer material having a glass transition point at room temperature, in other words, a polymer material having viscoelasticity at room temperature, for vibration of 20 Hz to 20 kHz.
  • a polymer composite piezoelectric material that is hard and behaves softly against slow vibrations of several Hz or less is realized.
  • the polymer material having viscoelasticity at room temperature various known materials can be used as long as they have dielectric properties.
  • a polymer material having a maximum loss tangent value of 0.5 or more at a frequency of 1 Hz by a dynamic viscoelasticity test at room temperature, that is, 0 ° C. to 50 ° C. is used.
  • the polymer material preferably has a storage elastic modulus (E') at a frequency of 1 Hz measured by dynamic viscoelasticity measurement of 100 MPa or more at 0 ° C. and 10 MPa or less at 50 ° C.
  • E' storage elastic modulus
  • the polymer material has a relative permittivity of 10 or more at 25 ° C.
  • a voltage is applied to the polymer composite piezoelectric body, a higher electric field is applied to the piezoelectric particles in the matrix, so that a large amount of deformation can be expected.
  • the polymer material has a relative permittivity of 10 or less at 25 ° C.
  • polymer material satisfying such conditions examples include cyanoethylated polyvinyl alcohol (cyanoethylated PVA), polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride core acrylonitrile, polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer, polyvinyl methyl ketone, and polybutyl. Examples include methacrylate. Further, as these polymer materials, commercially available products such as Hybler 5127 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) can also be preferably used.
  • Hybler 5127 manufactured by Kuraray Co., Ltd.
  • the polymer material it is preferable to use a material having a cyanoethyl group, and it is particularly preferable to use cyanoethylated PVA.
  • these polymer materials may use only 1 type, and may use a plurality of types in combination (mixing).
  • a plurality of polymer materials may be used in combination, if necessary. That is, in addition to the polymer material having viscoelasticity at room temperature, other dielectric polymer materials may be added to the matrix 34 for the purpose of adjusting the dielectric properties and mechanical properties. ..
  • dielectric polymer material examples include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer.
  • fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxysaccharose, cyanoethyl hydroxycellulose, cyanoethyl hydroxypurrane, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, cyanoethyl.
  • Cyano groups such as hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, cyanoethyl hydroxypropyl amylose, cyanoethyl polyacrylamide, cyanoethyl polyacrylate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyhydroxymethylene, cyanoethyl glycidol pullulan, cyanoethyl saccharose and cyanoethyl sorbitol.
  • polymers having a cyanoethyl group synthetic rubbers such as nitrile rubber and chloroprene rubber, and the like are exemplified. Among them, a polymer material having a cyanoethyl group is preferably used. Further, in the matrix 34 of the piezoelectric layer 20, the dielectric polymer material added in addition to the polymer material having viscoelasticity at room temperature such as cyanoethylated PVA is not limited to one type, and a plurality of types are added. You may.
  • the matrix 34 contains a thermoplastic resin such as vinyl chloride resin, polyethylene, polystyrene, methacrylic resin, polybutene, and isobutylene, and phenol for the purpose of adjusting the glass transition point.
  • a resin, a urea resin, a melamine resin, an alkyd resin, and a thermosetting resin such as mica may be added.
  • a tackifier such as rosin ester, rosin, terpene, terpene phenol, and petroleum resin may be added.
  • the amount of the material other than the viscoelastic polymer material such as cyanoethylated PVA added to the matrix 34 of the piezoelectric layer 20 is not particularly limited, but is 30% by mass or less in proportion to the matrix 34. It is preferable to do so. As a result, the characteristics of the polymer material to be added can be exhibited without impairing the viscoelastic relaxation mechanism in the matrix 34, so that the dielectric constant can be increased, the heat resistance can be improved, and the adhesion to the piezoelectric particles 36 and the electrode layer can be improved. In this respect, favorable results can be obtained.
  • the piezoelectric layer 20 is a polymer composite piezoelectric body containing piezoelectric particles 36 in such a matrix 34.
  • the piezoelectric particles 36 are made of ceramic particles having a perovskite-type or wurtzite-type crystal structure. Examples of the ceramic particles constituting the piezoelectric particles 36 include lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanate lanthanate titanate (PLZT), barium titanate (BaTIO 3 ), zinc oxide (ZnO), and zinc oxide (ZnO). Examples thereof include a solid solution (BFBT) of barium titanate and bismuth ferrite (BiFe 3). Only one type of these piezoelectric particles 36 may be used, or a plurality of types may be used in combination (mixed).
  • the particle size of the piezoelectric particles 36 is not limited, and may be appropriately selected depending on the size and application of the polymer composite piezoelectric body (piezoelectric element 10).
  • the particle size of the piezoelectric particles 36 is preferably 1 to 10 ⁇ m. By setting the particle size of the piezoelectric particles 36 in this range, it is possible to obtain preferable results in that the polymer composite piezoelectric body (piezoelectric element 10) can achieve both high piezoelectric characteristics and flexibility.
  • the piezoelectric particles 36 in the piezoelectric layer 20 are uniformly and regularly dispersed in the matrix 34, but the present invention is not limited to this. That is, the piezoelectric particles 36 in the piezoelectric layer 20 may be irregularly dispersed in the matrix 34 as long as they are preferably uniformly dispersed.
  • the amount ratio of the matrix 34 and the piezoelectric particles 36 in the piezoelectric layer 20 is not limited, and the size and thickness of the piezoelectric layer 20 in the plane direction and the polymer It may be appropriately set according to the use of the composite piezoelectric body, the characteristics required for the polymer composite piezoelectric body, and the like.
  • the volume fraction of the piezoelectric particles 36 in the piezoelectric layer 20 is preferably 30 to 80%, more preferably 50% or more, and therefore more preferably 50 to 80%.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is not limited, and may be appropriately set according to the application of the polymer composite piezoelectric body, the characteristics required for the polymer composite piezoelectric body, and the like.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is preferably 10 to 300 ⁇ m, more preferably 20 to 200 ⁇ m, and even more preferably 30 to 150 ⁇ m.
  • the piezoelectric element 10 of the illustrated example has a lower electrode 24 on one surface of the piezoelectric layer 20, a lower protective layer 28 on the surface thereof, and an upper portion on the other surface of the piezoelectric layer 20. It has a structure having an electrode 26 and an upper protective layer 30 on the surface thereof. Here, the upper electrode 26 and the lower electrode 24 form an electrode pair.
  • the piezoelectric element 10 has a configuration in which both sides of the piezoelectric layer 20 are sandwiched between electrode pairs, that is, the upper electrode 26 and the lower electrode 24, and the laminate is sandwiched between the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30. Have. In this way, in the piezoelectric element 10, the region held by the upper electrode 26 and the lower electrode 24 is expanded and contracted according to the applied voltage.
  • the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 cover the upper electrode 26 and the lower electrode 24, and also play a role of imparting appropriate rigidity and mechanical strength to the piezoelectric layer 20. That is, in the piezoelectric element 10, the piezoelectric layer 20 composed of the matrix 34 and the piezoelectric particles 36 exhibits extremely excellent flexibility with respect to slow bending deformation, but on the other hand, depending on the application, rigidity or Mechanical strength may be insufficient.
  • the piezoelectric element 10 is provided with a lower protective layer 28 and an upper protective layer 30 to supplement the piezoelectric element 10.
  • the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 are not limited, and various sheet-like materials can be used, and as an example, various resin films are preferably exemplified.
  • various resin films are preferably exemplified.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polypropylene
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PEI Polyetherimide
  • PI Polystyrene
  • PEN Polyethylene Naphthalate
  • TAC Triacetyl Cellulose
  • a resin film made of a cyclic olefin resin or the like are preferably used.
  • the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 there is also no limitation on the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30. Further, the thicknesses of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 are basically the same, but may be different. Here, if the rigidity of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 is too high, not only the expansion and contraction of the piezoelectric layer 20 is restricted, but also the flexibility is impaired. Therefore, the thinner the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30, the more advantageous it is, except when mechanical strength and good handleability as a sheet-like material are required.
  • the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 is preferably 3 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m to 50 ⁇ m, further preferably 3 ⁇ m to 30 ⁇ m, and particularly preferably 4 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 is twice or less the thickness of the piezoelectric layer 20, it is possible to ensure both rigidity and appropriate flexibility. In terms of points, favorable results can be obtained.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is 50 ⁇ m and the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 are made of PET
  • the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less. , 25 ⁇ m or less is more preferable.
  • a lower electrode 24 is formed between the piezoelectric layer 20 and the lower protective layer 28, and an upper electrode 26 is formed between the piezoelectric layer 20 and the upper protective layer 30.
  • the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are provided to apply a driving voltage to the piezoelectric layer 20.
  • the materials for forming the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are not limited, and various conductors can be used. Specifically, alloys such as carbon, palladium, iron, tin, aluminum, nickel, platinum, gold, silver, copper, titanium, chromium and molybdenum, laminates and composites of these metals and alloys, and Examples thereof include indium tin oxide. Among them, copper, aluminum, gold, silver, platinum, and indium tin oxide are preferably exemplified as the lower electrode 24 and the upper electrode 26.
  • a vapor phase deposition method such as vacuum deposition and sputtering, a film formation by plating, and a foil formed of the above materials
  • Various known methods such as a method of sticking can be used.
  • thin films such as copper and aluminum formed by vacuum deposition are preferably used as the lower electrode 24 and the upper electrode 26 because the flexibility of the piezoelectric element 10 can be ensured.
  • a copper thin film produced by vacuum deposition is preferably used.
  • the thickness of the lower electrode 24 and the upper electrode 26 There is no limitation on the thickness of the lower electrode 24 and the upper electrode 26. Further, the thicknesses of the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are basically the same, but may be different.
  • the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are preferably thin film electrodes.
  • the thickness of the lower electrode 24 and the upper electrode 26 is thinner than that of the protective layer, preferably 0.05 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m to 5 ⁇ m, further preferably 0.08 ⁇ m to 3 ⁇ m, and 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m. Especially preferable.
  • the piezoelectric element 10 if the product of the thickness of the lower electrode 24 and the upper electrode 26 and the Young's modulus is less than the product of the thickness of the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 and the Young's modulus, the piezoelectric element 10 is flexible. It is suitable because it does not significantly impair the properties.
  • the lower protective layer 28 and the upper protective layer 30 are made of PET (Young's modulus: about 6.2 GPa) and the lower electrode 24 and the upper electrode 26 are made of copper (Young's modulus: about 130 GPa)
  • the lower protective layer 28 is used.
  • the thickness of the lower electrode 24 and the upper electrode 26 is preferably 1.2 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the piezoelectric element 10 preferably has a maximum value of loss tangent (Tan ⁇ ) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity measurement at room temperature, and more preferably has a maximum value of 0.1 or more at room temperature.
  • Tan ⁇ loss tangent
  • the piezoelectric element 10 preferably has a storage elastic modulus (E') at a frequency of 1 Hz measured by dynamic viscoelasticity measurement of 10 GPa to 30 GPa at 0 ° C. and 1 GPa to 10 GPa at 50 ° C.
  • E' storage elastic modulus
  • the piezoelectric element 10 can have a large frequency dispersion in the storage elastic modulus (E'). That is, it can behave hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz and soft for vibrations of several Hz or less.
  • the product of the thickness and the storage elastic modulus at a frequency of 1 Hz by dynamic viscoelasticity measurement is 1.0 ⁇ 10 5 to 2.0 ⁇ 10 6 (1.0E + 05 to 2. It is preferably 0E + 06) N / m, and preferably 1.0 ⁇ 10 5 to 1.0 ⁇ 10 6 (1.0E + 05 to 1.0E + 06) N / m at 50 ° C.
  • the piezoelectric layer 20 can be provided with appropriate rigidity and mechanical strength as long as the flexibility and acoustic characteristics are not impaired.
  • the piezoelectric element 10 preferably has a loss tangent of 0.05 or more at 25 ° C. and a frequency of 1 kHz in the master curve obtained from the dynamic viscoelasticity measurement. The same applies to the piezoelectric layer 20 with respect to this condition. As a result, the frequency characteristics of the speaker using the piezoelectric element 10 become smooth, and the change in sound quality when the minimum resonance frequency f 0 changes with the change in the curvature of the speaker can be reduced.
  • the storage elastic modulus (Young's modulus) and the loss tangent of the piezoelectric element 10 and the piezoelectric layer 20 may be measured by a known method.
  • the measurement may be performed using a dynamic viscoelasticity measuring device DMS6100 manufactured by SII Nanotechnology Inc. (manufactured by SII Nanotechnology Inc.).
  • the measurement frequency is 0.1 Hz to 20 Hz (0.1 Hz, 0.2 Hz, 0.5 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, 10 Hz and 20 Hz)
  • the measurement temperature is -50 to 150 ° C.
  • the temperature rise rate is 2 ° C./min (in a nitrogen atmosphere)
  • the sample size is 40 mm ⁇ 10 mm (including the clamp region)
  • the inter-chuck distance is 20 mm, respectively.
  • the filling member 70 is a cured liquid conductive material.
  • As the conductive material used as the filling member 70 silver paste, metal nanoparticle ink (Ag, Au) and the like can be used.
  • the viscosity of the conductive material is preferably 10 mPa ⁇ s (millipascal seconds) to 20 Pa ⁇ s (pascal seconds), more preferably 0.1 Pa ⁇ s to 15 Pa ⁇ s, and further preferably 0.5 Pa ⁇ s to 10 Pa ⁇ s. preferable.
  • the specific resistance of the filling member 70 after curing is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ -6 ( ⁇ ⁇ cm) to 1 ⁇ 10 ⁇ -3 ( ⁇ ⁇ cm), and 1 ⁇ 10 ⁇ -6 ( ⁇ ⁇ cm) to 8 ⁇ .
  • 10 ⁇ -4 ( ⁇ ⁇ cm) is more preferable, and 1 ⁇ 10 ⁇ -6 ( ⁇ ⁇ cm) to 1 ⁇ 10 ⁇ -4 ( ⁇ ⁇ cm) is even more preferable.
  • the conductive sheet used as the conductive member 72 is a sheet-like material formed of a conductive metal material such as copper foil. Copper, aluminum, gold, silver and the like are preferably exemplified as the material of the conductive sheet. Further, the shape of the conductive sheet is not particularly limited, but as described above, it is preferable to have a long shape. Further, the size of the conductive sheet is not particularly limited as long as it can cover the filling member 70.
  • the conductive member 72 may have a structure including a conductor and a conductive wire or a conductive sheet connected to the conductor. Copper, aluminum, gold, silver, brass and the like are preferably exemplified as the material of the conductor. Further, the shape and size of the conductor are not particularly limited as long as they are connected to the filling member 70 and can be connected to the conductive sheet or the conductive wire.
  • Conductive wire A wire made of a conductive material such as copper, aluminum, gold and silver.
  • the diameter and length of the conductive wire are not particularly limited as long as they are connected to the conductor and can ensure an electrical connection.
  • the fixing member and the second fixing member various adhesive materials, adhesive materials, double-sided tapes, and adhesive tapes can be used as long as the conductive member and the protective layer can be fixed.
  • the fixing member and the second fixing member may be a so-called adhesive layer provided between the conductive member and the protective layer, or may be fixed to the protective layer from above the conductive member, so-called. It may be an adhesive sheet.
  • a sheet-like object 10a in which the lower electrode 24 is formed on the lower protective layer 28 is prepared.
  • the sheet-like material 10a may be produced by forming a copper thin film or the like as the lower electrode 24 on the surface of the lower protective layer 28 by vacuum deposition, sputtering, plating or the like.
  • the lower protective layer 28 with a separator temporary support
  • PET or the like having a thickness of 25 ⁇ m to 100 ⁇ m can be used.
  • the separator may be removed after the upper electrode 26 and the upper protective layer 30 are thermocompression-bonded and before any member is laminated on the lower protective layer 28.
  • a polymer material to be a matrix material is dissolved in an organic solvent, and piezoelectric particles 36 such as PZT particles are added and stirred to prepare a dispersed coating material.
  • organic solvent there are no restrictions on the organic solvent other than the above substances, and various organic solvents can be used.
  • the paint is cast (applied) to the sheet-like material 10a to evaporate the organic solvent and dry it.
  • a laminated body 10b having a lower electrode 24 on the lower protective layer 28 and forming a piezoelectric layer 20 on the lower electrode 24 is produced.
  • the lower electrode 24 is an electrode on the base material side when the piezoelectric layer 20 is applied, and does not indicate the vertical positional relationship in the laminated body.
  • a dielectric polymer material may be added to the matrix 34 in addition to the viscoelastic material such as cyanoethylated PVA.
  • the polymer materials to be added to the paint described above may be dissolved.
  • the laminated body 10b having the lower electrode 24 on the lower protective layer 28 and forming the piezoelectric layer 20 on the lower electrode 24 is produced, it is preferable to perform the polarization treatment (polling) of the piezoelectric layer 20.
  • the method for polarization treatment of the piezoelectric layer 20 is not limited, and known methods can be used.
  • a calendar treatment may be performed in which the surface of the piezoelectric layer 20 is smoothed by using a heating roller or the like. By performing this calendar processing, the thermocompression bonding process described later can be smoothly performed.
  • a sheet-like material 10c in which the upper electrode 26 is formed on the upper protective layer 30 is prepared.
  • the sheet-like material 10c may be produced by forming a copper thin film or the like as the upper electrode 26 on the surface of the upper protective layer 30 by vacuum deposition, sputtering, plating or the like.
  • the upper electrode 26 is directed toward the piezoelectric layer 20, and the sheet-like material 10c is laminated on the laminated body 10b that has completed the polarization treatment of the piezoelectric layer 20.
  • the laminate 10b and the sheet-like material 10c are thermocompression-bonded with a heating press device or a heating roller or the like so as to sandwich the upper protective layer 30 and the lower protective layer 28.
  • a laminated body in which an electrode layer and a protective layer are laminated on both sides of the piezoelectric layer 20 is produced.
  • the produced laminate may be cut into a desired shape according to various uses.
  • Such a laminate may be produced using a cut sheet-like sheet, or may be produced by roll-to-roll (hereinafter, also referred to as RtoR).
  • a hole 31 is formed in the upper protective layer 30.
  • the hole 31 is formed by laser processing (carbon dioxide laser, etc.) or by pressing to make a cut in the protective layer in the depth direction (for example, the thickness of the protective layer is 10 ⁇ m and the thickness of the electrode layer is 2 ⁇ m.
  • the protective layer is formed by making a circular cut from 8 to 9.5 ⁇ m in the thickness direction of the protective layer and then peeling off the circular portion), the protective layer may be peeled off.
  • the convex portion 32 may be formed by forcibly deforming the protective layer by applying heat or an external force in the outward direction to the peripheral edge portion of the hole portion during processing.
  • the recess 33 may be formed around the hole 31 by laser machining or the like after or before the hole 31 is machined.
  • the laser is scanned to form a hole having a desired opening shape.
  • the opening shape of the hole is circular, the laser can be scanned spirally from the center to the outside or from the outside to the center, so that the heat generated by the laser processing is generated. It becomes difficult to muffle and the decrease in the strength of the electrode layer can be suppressed.
  • the heat generated by the laser processing is generated in the case of providing a plurality of holes as compared with the case of having one hole. It is preferable because the decrease in the strength of the electrode layer can be suppressed because it is less likely to be muffled.
  • the distance between the scanning lines of the laser during laser processing may be different between the center side and the outside of the hole.
  • the distance between the scanning lines of the laser may be different between the central side and the outer side of the hole, as described above, the residual amount of the protective layer in the central portion and the residual amount of the protective layer in the peripheral portion are adjusted. Can be done.
  • the distance between the scanning lines of the laser to be different between the center side and the outside of the hole portion, it is possible to reduce the size of the gap portion generated between the electrode layer and the piezoelectric layer as described above. it can.
  • a hole having a large diameter may be formed halfway in the thickness direction of the protective layer, and then a hole having a small diameter may be formed to the electrode layer in the remaining thickness portion. ..
  • the circle-equivalent diameter is gradually changed as shown in FIG. 8 described above, and the circle-equivalent diameter on the electrode layer side can be made smaller than the circle-equivalent diameter on the conductive member side.
  • the liquid conductive material 84 is applied to the hole 31 as shown in FIG. At the time of coating, the conductive material 84 is applied so as to protrude from the hole 31.
  • a coating method of the conductive material 84 silk screen printing, dropping with a dispenser, coating with a brush, and the like can be used.
  • the conductive member 72 is placed on the conductive material 84 as shown in FIG. That is, the conductive member 72 is placed so as to cover the conductive material 84 before the conductive material 84 is cured.
  • a fixing member 74 is adhered to the surface of the conductive member 72 on the upper protective layer 30 side, and the conductive member 72 is placed on the conductive material 84 and is placed on the conductive material 84.
  • the conductive member 72 is fixed to the upper protective layer 30. This makes it possible to prevent the conductive member 72 from being displaced when the conductive material 84 is uncured. Further, by covering the conductive material 84 with the conductive member 72, it is possible to prevent the conductive material 84 from moving from above the hole portion 31, and the filling member 70 is surely present in the hole portion 31. be able to.
  • the method for curing the conductive material 84 may be a method according to the conductive material 84.
  • heat drying and the like can be mentioned.
  • the piezoelectric element of the present invention is produced by the above steps.
  • the piezoelectric element 10 when a voltage is applied to the lower electrode 24 and the upper electrode 26, the piezoelectric particles 36 expand and contract in the polarization direction according to the applied voltage. As a result, the piezoelectric element 10 (piezoelectric layer 20) shrinks in the thickness direction. At the same time, the piezoelectric element 10 expands and contracts in the in-plane direction due to the pore ratio. This expansion and contraction is about 0.01 to 0.1%. As described above, it expands and contracts isotropically in all directions in the in-plane direction. As described above, the thickness of the piezoelectric layer 20 is preferably about 10 to 300 ⁇ m. Therefore, the expansion and contraction in the thickness direction is very small, about 0.3 ⁇ m at the maximum.
  • the piezoelectric element 10 that is, the piezoelectric layer 20, has a size much larger than the thickness in the plane direction. Therefore, for example, if the length of the piezoelectric element 10 is 20 cm, the piezoelectric element 10 expands and contracts by a maximum of about 0.2 mm when a voltage is applied. Further, when pressure is applied to the piezoelectric element 10, electric power is generated by the action of the piezoelectric particles 36. By utilizing this, the piezoelectric element 10 can be used for various purposes such as a speaker, a microphone, and a pressure-sensitive sensor, as described above.
  • a general piezoelectric element made of a polymer material such as PVDF has in-plane anisotropy in the piezoelectric characteristics, and has anisotropy in the amount of expansion and contraction in the plane direction when a voltage is applied.
  • the piezoelectric layer made of a polymer composite piezoelectric material containing piezoelectric particles in a matrix containing a polymer material has no in-plane anisotropy in the piezoelectric characteristics and is isotropic in all directions in the in-plane direction. Expands and contracts.
  • the piezoelectric element 10 that expands and contracts isotropically and two-dimensionally, it is possible to vibrate with a larger force than when a general piezoelectric element such as PVDF that expands and contracts greatly in only one direction is laminated. , Can generate louder and more beautiful sound.
  • the configuration is such that one piezoelectric element 10 is provided, but the present invention is not limited to this, and a plurality of piezoelectric elements 10 of the present invention may be laminated. Further, the piezoelectric element 10 of the present invention may have a long shape and may be folded back once or more, preferably a plurality of times in the longitudinal direction to form a stack of a plurality of layers of the piezoelectric element 10.
  • Piezoelectric element 10a 10c Sheet-like material 10b Laminated body 20 Piezoelectric layer 24 Lower electrode 26 Upper electrode 28 Lower protective layer 30 Upper protective layer 31 Hole 32 Convex 33 Recess 34 Matrix 36 Piezoelectric particle 70 Filling member 71 Overhang 72 Conductive member 72a, 72b region 73 Folded part 74 Fixing member 76 Enclosing member 80 Void part 82 Second fixing member 84 Conductive member 86 Conductive wire 87 Solder 88 Adhesive member 90 Strut 92 Conductor 94 Board 96 Wiring 98 Printed wiring Sheet 100 vibrating plate

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Abstract

電極層への電気的接続を確実にできる圧電素子を提供する。圧電層、圧電層の両面に形成される電極層、および、電極層の、高分子複合圧電体側の面とは反対側の面に積層される保護層を有する圧電素子であって、保護層は、表面から電極層まで貫通する孔部を有し、孔部内から保護層の表面の一部に形成され、電極層に電気的に接続される、導電性材料からなる充填部材と、充填部材の少なくとも一部を覆って、充填部材に電気的に接続される導電性部材と、導電性部材を固定する固定部材と、を有する。

Description

圧電素子
　本発明は、圧電素子に関する。
　液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなど、ディスプレイの薄型化に対応して、これらの薄型ディスプレイに用いられるスピーカーにも軽量化・薄型化が要求されている。さらに、可撓性を有するフレキシブルディスプレイにおいて、軽量性や可撓性を損なうことなくフレキシブルディスプレイに一体化するために、可撓性も要求されている。このような軽量・薄型で可撓性を有するスピーカーとして、印加電圧に応答して伸縮する性質を有するシート状の圧電素子（電気音響変換フィルム）を採用することが考えられている。
　このような可撓性を有するシート状の圧電素子として、圧電層の両面に電極層および保護層を有する圧電素子が提案されている。
　例えば、特許文献１には、誘電性を有する層と、誘電性を有する層（圧電層）の両面に形成される薄膜電極と、両方の薄膜電極の表面に形成される保護層とを有し、さらに、保護層の少なくとも一方が、周辺部よりも膜厚が薄い薄層部を有する電気音響変換フィルムが記載されている。
　このような電気音響変換フィルムにおいて、電極層に電圧を印加して電気音響変換フィルムを振動させるためには、電極層の厚さを非常に薄くする必要がある。例えば、電極層は、厚さ１μｍ以下の蒸着膜などが適している。
　一方、電気音響変換フィルムをスピーカ等として実装するためには、電極層を引き出して、此処に配線を接続する必要がある。
　しかしながら、蒸着膜のような薄い電極層は、電気音響変換フィルムの面外に引き出すことは困難である。また、蒸着膜のような薄い電極を、配線との接続のために外部に剥き出しにして、この状態で保管すると、保管環境によっては電極が酸化して、導電性が低下してしまう。
　これに対して、保護層に孔部を設けて、この孔部に導電材料を挿入し、導電材料に引出し配線を接続することが提案されている。
　例えば、特許文献１では、保護層に凹部を設け、この凹部に導電材料を挿入し、この導電材料に電極層と外部の装置とを電気的に接続するための引出し配線を接続する構成が記載されている。これにより、電極層と引出し配線との電気的接続を確実にでき、また、電極層は全面的に保護層に覆われているので、酸化等によって電極層が劣化することを防止できることが記載されている。
特開２０１６－０１５３５４号公報
　しかしながら、本発明者らの検討によれば、保護層に設けた孔部に、液体状の導電性材料の塗布液を塗布した場合に、塗布液の粘度によって塗布厚みにばらつきができ導電性を確保するのが難しい場合がある。また、保護層は例えば４μｍ程度と薄いため、保護層に孔部を設けた孔部の深さは４μｍ程度になり、電気音響変換フィルムの反りなどを考えると、この孔部の上に塗布液を確実に塗布することは難しい。そのため、電極層への電気的接続が確実にできないおそれがある。
　また、導電性材料として用いられる銀ペーストは高価であるため使用量を少なくしたいという要望もあり、導電性材料の使用量を増やして、導電性材料を孔部内に確実に存在させるようにすることは難しい。
　本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、電極層への電気的接続を確実にできる圧電素子を提供することにある。
　上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
　［１］　圧電層、前記圧電層の両面に形成される電極層、および、電極層の、圧電層側の面とは反対側の面に積層される保護層を有する圧電素子であって、
　保護層は、表面から電極層まで貫通する孔部を有し、
　孔部内から保護層の表面の一部に形成され、電極層に電気的に接続される、導電性材料からなる充填部材と、
　充填部材の少なくとも一部を覆って、充填部材に電気的に接続される導電性部材と、
　導電性部材を固定する固定部材と、を有する圧電素子。
　［２］　導電性部材は、導電性シートである［１］に記載の圧電素子。
　［３］　導電性部材は、充填部材と接続される導電体と、導電体に接続される導電性ワイヤーまたは導電性シートとを有する［１］に記載の圧電素子。
　［４］　固定部材は、導電性部材を保護層に固定する［１］～［３］のいずれかに記載の圧電素子。
　［５］　保護層の、孔部の辺縁部に形成される凸部を有する［１］～［４］のいずれかに記載の圧電素子。
　［６］　孔部は、深さ方向において、円相当直径が段階的に変化しており、電極層側の円相当直径が導電性部材側の円相当直径よりも小さい［１］～［５］のいずれかに記載の圧電素子。
　［７］　孔部内にある、電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、中央部以外の領域よりも少ない［１］～［６］のいずれかに記載の圧電素子。
　［８］　孔部内にある、電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、中央部以外の領域よりも多い［１］～［７］のいずれかに記載の圧電素子。
　［９］　孔部の開口形状は円形状である［１］～［８］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１０］　保護層は複数の孔部を有し、
　複数の孔部内にそれぞれ形成される、複数の充填部材を有する［１］～［９］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１１］　複数の充填部材が、保護層の表面において連結している［１０］に記載の圧電素子。
　［１２］　保護層の表面に、孔部の周囲を囲う囲い部材を有し、
　充填部材は、少なくとも囲い部材内に形成されている［１］～［１１］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１３］　保護層の、孔部の周囲に形成される凹部を有する［１］～［１２］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１４］　保護層の厚みは３μｍ～１００μｍである［１］～［１３］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１５］　電極層の厚みは０．０５μｍ～１０μｍである［１］～［１４］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１６］　孔部の位置において、電極層と圧電層との間に空隙部を有し、
　孔部が形成されていない位置における圧電層の電極層との界面の平均高さと、孔部の位置における圧電層の電極層との界面の平均高さとの差が、２５μｍ以下である［１］～［１５］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１７］　導電性部材は、長尺形状であり、
　導電性部材は、長手方向に折り返す折り返し部を有し、
　固定部材は、折り返し部を挟んで、導電性部材と充填部材との接続位置とは反対側の領域で、導電性部材と保護層とを固定する［１］～［１６］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１８］　導電性部材は、長尺形状であり、
　導電性部材は、長手方向の一方の端部側で充填部材と接続されており、
　固定部材は、導電性部材の長手方向において、導電性部材と充填部材との接続位置よりも、一方の端部から遠い位置に配置されている［１］～［１７］のいずれかに記載の圧電素子。
　［１９］　導電性部材の、一方の端部と固定部材との間の領域の辺縁部の少なくとも一部を保護層に固定する第２の固定部材を有する［１８］に記載の圧電素子。
　［２０］　圧電層は、高分子材料を含むマトリックス中に圧電体粒子を含む高分子複合圧電体からなる［１］～［１９］のいずれかに記載の圧電素子。
　本発明によれば、電極層への電気的接続を確実にできる圧電素子が提供される。
本発明の圧電素子の一例を模式的に示す断面図である。 図１の圧電素子の平面図である。 図１の圧電体層の一部を拡大して示す断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 界面の平均高さを説明するための概念図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大平面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大平面図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 圧電素子の作製方法の一例を説明するための概念図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子を含む物品の一例の模式図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 図２４の上面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。 本発明の圧電素子の他の一例の部分拡大断面図である。
　以下、本発明の圧電素子について、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
　以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
　なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
［圧電素子］
　本発明の圧電素子は、
　圧電層、圧電層の両面に形成される電極層、および、電極層の、圧電層側の面とは反対側の面に積層される保護層を有する圧電素子であって、
　保護層は、表面から電極層まで貫通する孔部を有し、
　孔部内から保護層の表面の一部に形成され、電極層に電気的に接続される、導電性材料からなる充填部材と、
　充填部材の少なくとも一部を覆って、充填部材に電気的に接続される導電性部材と、
　導電性部材を固定する固定部材と、を有する圧電素子である。
　また、本発明の圧電素子において、導電性部材は、銅箔等の導電性シートであってもよい。あるいは、導電性部材は、複数の導電性の部材を組み合わせたものであってもよい。例えば、導電体と、導電体に接続される導電性ワイヤーまたは導電性シートとを有する構成が例示される。
　本発明の圧電素子において、固定部材は、導電性部材を所定の部位に固定するものである。固定部材は、導電性部材を保護層に固定するものであってもよいし、圧電素子の他の部位に固定するものであってもよい。あるいは、固定部材は、導電性部材を他の部材に固定してもよい。例えば、図２２に示すように、圧電素子１０が振動板１００に固定される場合には、固定部材７４は、導電性部材７２を振動板１００に固定してもよい。
　図１に、本発明の圧電素子の一例を断面図によって概念的に示す。図２に、図１の圧電素子を上方向から見た平面図を示す。図３に、図１の圧電素子の一部を拡大した断面図を示す。
　図１～図３に示す圧電素子１０は、圧電性を有するシート状物である圧電層２０と、圧電層２０の一方の面に積層される下部電極２４と、下部電極２４に積層される下部保護層２８と、圧電層２０の他方の面に積層される上部電極２６と、上部電極２６に積層される上部保護層３０と、充填部材７０と、導電性部材７２と、固定部材７４と、を有する。
　図１に示す圧電層２０は、高分子材料を含むマトリックス３４中に、圧電体粒子３６を含むものである。また、下部電極２４および上部電極２６は、本発明における電極層である。また、下部保護層２８および上部保護層３０は、本発明における保護層である。
　後述するが、圧電素子１０（圧電層２０）は、好ましい態様として、厚さ方向に分極されている。
　ここで、本発明の圧電素子は、保護層に孔部を有し、この孔部に形成される充填部材と、充填部材に接続される導電性部材と、導電性部材を固定する固定部材と、を有する。この点について、図３を用いて説明する。なお、図３は、上部保護層３０側の一部を拡大して示した図であるが、下部保護層２８側も同様の構成を有する。以下の説明では、上部保護層３０および上部電極２６側を例に説明を行う。
　図３に示すように、上部保護層３０は、表面から上部電極２６まで貫通する孔部３１を有する。すなわち、孔部３１は、上部電極２６とは反対側の表面から上部電極２６側の界面まで上部保護層３０を貫通して形成されている。図１および図２に示すように、孔部３１は、面方向において、上部保護層３０の端部近傍に形成されている。
　また、図３に示す例では、好ましい態様として、孔部３１の辺縁部に凸部３２が形成されている。凸部３２は、孔部３１を囲うように孔部３１の辺縁部に略円環状に形成されている。
　充填部材７０は、導電性材料からなり、孔部３１内に充填され、上部保護層３０の表面の一部まで覆うように形成されている。以下、充填部材７０の、孔部３１からはみ出した部分をはみ出し部７１ともいう。充填部材７０は、孔部３１内で上部電極２６と接触して、上部電極２６と電気的に接続されている。
　また、図３に示す例においては、上部保護層３０が凸部３２を有するが、充填部材７０のはみ出し部７１は、孔部３１から凸部３２の外側まで形成されている。
　導電性部材７２は、充填部材７０の少なくとも一部を覆うように配置されており、充填部材７０と電気的に接続されている。図示例では、導電性部材７２は、上部保護層３０の表面に垂直な方向から見た際に、充填部材７０の全面を覆うように配置されている。
　図１および図２に示すように、導電性部材７２は長尺形状の導電性シートであり、長手方向の一方の端部側で充填部材７０と接続されている。また、導電性部材７２は、長手方向の他方の端部が、面方向において上部保護層３０の外側まで延在するように配置されている。
　固定部材７４は、導電性部材７２の、充填部材７０を覆っていない位置で、導電性部材７２と上部保護層３０とを固定している。図３に示す例では、固定部材７４は、導電性部材７２の長手方向において、導電性部材７２と充填部材７０との接続位置よりも、充填部材７０側の端部から遠い位置に配置されている。また、固定部材７４は、導電性部材７２の長手方向において、導電性部材７２と充填部材７０との接続位置と、上部保護層３０の端辺との間に配置されている。また、図示例においては、固定部材７４は、上部保護層３０と導電性部材７２との間に配置されており、上部保護層３０と導電性部材７２とを接着している。
　このように圧電素子１０において、導電性部材７２は充填部材７０と電気的に接続されており、充填部材７０は上部電極２６と電気的に接続されているため、導電性部材７２を引出し配線として利用することができ、導電性部材７２に配線を接続することができる。
　ここで、前述のとおり、保護層に設けた孔部に、液体状の導電性材料の塗布液を塗布した場合に、塗布液の粘度によって塗布厚みにばらつきができ導電性を確保するのが難しい場合がある。また、保護層は例えば４μｍ程度と薄いため、保護層に孔部を設けた孔部の深さは４μｍ程度になり、電気音響変換フィルムの反りなどを考えると、この孔部の上に塗布液を確実に塗布することは難しい。また、導電性材料として用いられる銀ペーストは高価であるため使用量を少なくしたいという要望もあり、導電性材料の使用量を増やして、導電性材料を孔部内に確実に存在させるようにすることは難しい。
　これに対して、本発明の圧電素子は、保護層に孔部を有し、この孔部に形成される充填部材と、充填部材を覆う導電性部材と、導電性部材と保護層とを固定する固定部材と、を有する。このような構成の圧電素子において、充填部材は、保護層に設けた孔部に導電性材料の塗布液を塗布し、導電性部材を塗布液の上に被せた後に、塗布液を乾燥、硬化させて形成される。導電性部材を塗布液の上に被せる際に、固定部材によって導電性部材と保護層とを固定するため、塗布液が未硬化の状態で導電性部材の位置がズレることを防止できる。また、塗布液の上に導電性部材を被せることで塗布液が孔部の上から移動してしまうことを防止でき、孔部内に充填部材を確実に存在させることができる。従って、本発明の圧電素子は、導電性部材７２と充填部材７０との電気的接続、および、充填部材７０と上部電極２６と電気的接続を確実に行うことができる。
　また、孔部内に充填部材を確実に存在させることができるため、導電性材料の使用量を増やす必要がない。
　ここで、孔部３１の開口面の形状には限定はなく、円形状、楕円形状、矩形状、多角形状、不定形状等の種々の形状とすることができる。形成の容易性等の観点から円形状が好ましい。
　また、孔部３１の開口面の大きさとしては、充填部材７０との電気的接続が確保でき、圧電素子が適正に動作できる大きさであれば特に限定はない。孔部３１の開口面の円相当直径は、０．５ｍｍ～２０ｍｍが好ましく、１．５ｍｍ～５ｍｍがより好ましく、２ｍｍ～３ｍｍがさらに好ましい。
　また、充填部材７０の、孔部３１から突出した部分の高さ（上部保護層３０の表面からの高さ、以下「充填部材の高さ」ともいう）は、導電性部材７２との電気的接続が確保できれば特に限定はない。充填部材の高さは、２μｍ～２００μｍが好ましく、１０μｍ～１００μｍがより好ましく、２０μｍ～５０μｍがさらに好ましい。
　また、充填部材７０のはみ出し部７１の大きさ（面方向の大きさ）は、導電性部材７２との電気的接続が確保できれば特に限定はない。はみ出し部７１の円相当直径は、１ｍｍ～４０ｍｍが好ましく、２ｍｍ～３０ｍｍがより好ましく、２ｍｍ～２０ｍｍがさらに好ましい。
　ここで、図３に示す例では、上部保護層３０は、孔部３１の辺縁部に凸部３２を有する構成としたがこれに限定はされず、凸部３２を有さない構成であってもよい。なお、凸部３２を有する構成とすることで、孔部３１の深さを上部保護層３０の厚さよりも深くすることができ、導電性材料の塗布液が溜まりやすくでき、充填部材７０と上部電極２６、ならびに、充填部材７０と導電性部材７２との接触面積を確保することができる。
　凸部３２の高さは、０．２μｍ～１００μｍが好ましく、０．５μｍ～５０μｍがより好ましく、0.7μｍ～１０μｍがさらに好ましい。
　ここで、図３に示す例では、１つの孔部３１および１つの充填部材７０を有する構成としたがこれに限定はされず、孔部３１および充填部材７０を複数有していてもよい。
　例えば、図４に示す例では、２つの孔部３１を有し、２つの孔部３１それぞれに配置される２つの充填部材７０を有する。２つの孔部３１は、導電性部材７２の長手方向に隣接して配列されている。２つの充填部材７０はそれぞれ前述の充填部材と同様に孔部３１内に充填され、上部保護層３０の表面の一部まで覆うように形成されている。導電性部材７２は、２つの孔部３１に配置される２つの充填部材７０を覆うように配置されている。また、２つの充填部材７０は、上部保護層３０の表面において、はみ出し部７１が連結している。
　また、図５に示す例では、十字上に配置される５つの孔部３１を有し、５つの孔部３１それぞれに配置される充填部材７０を有する。充填部材７０は、上部保護層３０の表面において、はみ出し部７１が連結して一体化している。また、充填部材７０のはみ出し部７１は、上部保護層３０の表面の、５つの孔部３１で囲まれた内側の領域を全面的に覆って形成されている。
　圧電素子が、充填部材７０を複数、有する構成の場合には、少なくとも１つの充填部材７０がはみ出し部７１を有していればよいが、全ての充填部材７０がはみ出し部７１を有することが好ましい。
　また、本発明の圧電素子は、保護層の表面に、孔部の周囲を囲う囲い部材を有し、充填部材は、囲い部材内に形成されている構成であってもよい。
　例えば、図６に示す例では、上部保護層３０の表面の、孔部３１および凸部３２の外周側に孔部３１の周囲を囲う囲い部材７６を有する。囲い部材７６に囲われた領域には、充填部材７０のはみ出し部７１が存在する。また、囲い部材７６は上面（上部保護層３０側とは反対側の面）を導電性部材７２に覆われている。
　囲い部材７６は、例えば、円環状の部材であり、高さ（厚さ）は凸部３２よりも高い。また、囲い部材７６の内側に形成される充填部材７０と導電性部材７２とが接する構成とするために、囲い部材７６の高さは、充填部材７０の高さの同等以下であるのが好ましい。
　囲い部材７６を有することで、導電性材料の塗布液を塗布した際に塗布液が孔部３１から移動することを防止でき、充填部材７０を孔部３１の位置に確実に存在させることができる。
　囲い部材７６の開口部の形状は円形状に限定はされず、楕円形状、矩形状、多角形状、不定形状等の種々の形状とすることができる。
　また、上部保護層３０が複数の孔部３１を有する場合には、各孔部３１の位置に配置される複数の囲い部材７６を有していてもよいし、複数の孔部３１を囲う大きさの１つの囲い部材７６を有する構成としてもよい。
　囲い部材７６の大きさ（径）および高さは、孔部３１の大きさ、凸部３２の高さ、充填部材７０のはみ出し部７１の大きさ、高さ等に応じて適宜設定すればよい。
　囲い部材７６の円相当直径は、３ｍｍ～６０ｍｍが好ましく、５ｍｍ～５０ｍｍがより好ましく、５ｍｍ～４０ｍｍがさらに好ましい。
　囲い部材７６の高さは、０．０１ｍｍ～１ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ～０．５ｍｍがより好ましく、０．１ｍｍ～０．３ｍｍがさらに好ましい。
　囲い部材７６は、上部保護層３０と接着剤等によって接着されるのが好ましい。また、導電性部材７２とも接着剤等によって接着されるのが好ましい。
　また、本発明の圧電素子は、保護層の、孔部の周囲に形成される凹部を有していてもよい。
　例えば、図７に示す例では、上部保護層３０の表面の、孔部３１および凸部３２の外周側に孔部３１の周囲に凹部３３を有する。凹部３３内には充填部材７０のはみ出し部７１が存在する。凹部３３を有することで、導電性材料の塗布液を塗布した際に塗布液を孔部３１の位置にとどめることができ、充填部材７０を孔部３１の位置に確実に存在させることができる。
　上部保護層３０が凸部３２を有する場合には、凹部３３は、凸部３２よりも外周側に形成される。また、囲い部材７６を有する場合には、凹部３３は、囲い部材７６の内側に形成される。
　凹部３３の、上部保護層３０の表面からの深さは、０．１μｍ～３μｍが好ましく、０．５μｍ～２μｍがより好ましく、１μｍ～２μｍがさらに好ましい。
　ここで、孔部は、深さ方向において、円相当直径が段階的に変化しており、電極層側の円相当直径が導電性部材側の円相当直径よりも小さいことが好ましい。
　例えば、図８に示す例では、孔部３１は、深さ方向の途中で大きさが変化しており、上部電極２６側の領域における円相当直径Ｄ2が、表面側（導電性部材側）の領域における円相当直径Ｄ1よりも小さい。なお、図８では導電性部材の図示は省略している。
　後に詳述するが、保護層に形成される孔部は、レーザー加工によって形成される。レーザー加工の際に熱が発生し、孔部近傍の保護層、圧電層等が熱を持つため、孔部の位置の電極層が加熱されて強度が低下しやすくなる。特に、孔部と保護層との境界位置で電極層が損傷しやすくなる。
　これに対して、電極層側の領域における孔のサイズを小さくすることで、電極層が加熱されることを抑制し、電極層の強度が低下することを防止できる。また、表面側の領域における孔のサイズを大きくすることで、導電性材料の塗布液を塗布した際に孔部内に塗布液を適切にとどめることができる。
　また、レーザー加工によって保護層に孔部を形成した場合、熱によって、電極層および圧電層が膨張するが、電極層と圧電層とでは熱膨張率および熱伝導率が異なるため、加熱による膨張および徐熱による収縮によって、孔部内の電極層と圧電層との間に空隙部が形成される場合がある。特に、孔部の中央部分に熱がこもりやすいため、空隙部は中央部に形成されやすい。
　例えば、図９に示すように、圧電層２０が変形して空隙部８０が形成される。
　なお、図９においては、充填部材７０および導電性部材７２の図示は省略している。
　このような空隙部８０を有すると、電極層間の比誘電率が変化してしまうため、圧電素子としての性能が低下してしまうおそれがある。
　これに対して、孔部が形成されていない位置における圧電層の電極層との界面の平均高さと、孔部の位置における圧電層の電極層との界面の平均高さとの差ｄを、２５μｍ以下とするのが好ましく、０μｍ～２０μｍとするのがより好ましく、０μｍ～１５μｍとするのがさらに好ましい。また、この差ｄは、圧電層の平均厚さの５０％以下であるのが好ましく、０％～４０％であるのがより好ましく、０％～３０％であるのがさらに好ましい。
　この差ｄの測定方法について、図１０を用いて説明する。
　孔部の位置を含む圧電層を任意の大きさに切り出し、エポキシ樹脂等に包埋して硬化する。次いで、樹脂中の圧電層を集束イオンビーム（ＦＩＢ）等で切断して、圧電層の断面を露出させる。この断面を光学顕微鏡等で観察して、長さ４０ｍｍ程度の圧電層と電極層との境界線（界面）を、画像変換ソフトウェアで曲線数式変換する。圧電層と電極層との界面は、図１０に示すように粗さを有している。
　この断面において、孔部以外の部分における境界線の画像解析による算術平均粗さＲａ等の算出を、１０個程度の切断面で行ない、平均値を算出することで、孔部以外の部分における圧電層の界面の平均高さｄ0を算出する。
　同様に、孔部の部分における境界線の画像解析から圧電層の界面の平均高さｄ1を算出する。
　算出した平均高さｄ0と平均高さｄ1との差を算出して平均高さの差ｄを求める。
　具体的には、JIS　B　0601-2001に記載の粗さ曲線要素の平均高さ（Ｒｃ）にて平均高さを穴部以外の部分でもとめる。その際、断面曲線では孔部に対して左右の界面の平均高さｄ0を算出する。同様に、孔部の部分における境界線の画像解析から圧電層の界面の平均高さｄ1を算出する。左右のうち、ｄ1とｄ0との乖離の大きいほうをｄとする。
　また、レーザー加工によって保護層に孔部を形成した場合、保護層が完全に除去されずに、電極層の表面に保護層の残渣が存在する場合がある。この保護層の残渣は、レーザー加工の条件等によって、電極層の表面に偏在する。
　例えば、孔部の中央部では、レーザー加工の際の熱がこもりやすいため、保護層の残渣が周辺部よりも少なくなりやすい。一方で、レーザー加工の条件によっては、孔部の中央部で保護層の残渣が多く、周辺部で少ない構成とすることもできる。
　孔部の中央部での保護層の残渣が周辺部よりも少ない構成では、中央部で充填部材と電極層との電気的接続を確保し、周辺部で電極層の強度低下を抑制できる。
　一方、孔部の中央部での保護層の残渣が周辺部よりも多い構成では、レーザー加工時に中央部に熱がこもるのを抑制できるため、上述した空隙部の発生を抑制でき、比誘電率の変化を抑制することができる。
　なお、保護層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂フィルムからなるため、保護層の残渣は炭素を含有する。従って、電極層の表面における保護層の残渣量を測定する際は、電極層の表面における炭素量を測定すればよい。
　電極層表面の炭素量は、圧電素子から導電性部材を剥離して、充填部材の表面からエッチングしながらＸＰＳ（Ｘ線光電子分光装置）によって元素分析を行って、炭素の有無を観察する方法により求めることができる。
　すなわち、孔部の中央部での保護層の残渣が周辺部よりも少ない構成は、孔部内にある、電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、中央部以外の領域よりも少ない構成である。また、孔部の中央部での保護層の残渣が周辺部よりも多い構成は、孔部内にある、電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、中央部以外の領域よりも多い構成である。
　なお、孔部の中央部とは、面方向の孔部の重心位置を中心に、孔部の面積の１／１６の面積の領域である。また、周辺部とは中央部以外の領域である。保護層の残渣量は、この範囲において、１０点測定した平均値である。
　ここで、本発明の圧電素子は、導電性部材は、長尺形状であり、導電性部材は、長手方向に折り返す折り返し部を有し、固定部材は、折り返し部を挟んで、導電性部材と充填部材との接続位置とは反対側の領域で、導電性部材と保護層とを固定する構成としてもよい。
　この構成について、図１１を用いて説明する。
　図１１は、本発明の圧電素子の他の一例の一部を拡大して示す断面図である。
　図１１において、導電性部材７２の形状以外は、図３に示す圧電素子と同様の構成を有するので、以下の説明では異なる点を主に行う。
　図１１において、導電性部材７２は、長手方向において折り返されており、折り返し部７３を挟んで一方の領域を領域７２ａ、他方の領域を領域７２ｂとすると、領域７２ａの一面が充填部材７０と接続されており、領域７２ｂの一面が固定部材７４と接続されている。
　すなわち、導電性部材７２が、固定部材７４によって上部保護層３０に固定される領域７２ｂは、折り返し部７３を挟んで、充填部材７０と接続される領域７２ａとは反対側の領域である。
　図１１に示すように、導電性部材７２は、領域７２ａが領域７２ｂよりも短く、短い領域７２ａを充填部材７０に向けて充填部材７０上に配置される。また、導電性部材７２の領域７２ｂは、領域７２ａと重畳しない位置において固定部材７４によって上部保護層３０に固定されている。
　このように、導電性部材７２を折り曲げて、折り返し部７３を挟んで一方の領域７２ａを充填部材７０に接続し、他方の領域７２ｂを固定部材７４によって上部保護層３０に固定する構成とすることで、保護層に設けた孔部に導電性材料の塗布液を塗布し、導電性部材７２を塗布液の上に被せた際に、領域７２ａに塗布液側に向かう力が加わるため、導電性部材７２と塗布液との密着を確保でき、導電性部材７２と充填部材７０との確実な電気的接続を得ることができる。
　また、導電性部材７２の領域７２ｂに引張り力等の力が加わった場合でも、領域７２ａに力が伝わりにくくなるため、導電性部材７２と充填部材７０との確実な電気的接続を得ることができる。
　なお、孔部および充填部材を複数有する場合には、図１２に示すように、導電性部材７２の領域７２ａが複数の充填部材７０を覆うように折り返し部７３の位置を調整して配置すればよい。
　また、導電性部材の、充填部材との接続位置近傍の辺縁部を保護層に固定する第２の固定部材を有していてもよい。
　例えば、図５に示す例では、導電性部材７２は、長尺形状である。導電性部材７２は、長手方向の一方の端部側で充填部材７０と接続されており、固定部材７４は、導電性部材７２の長手方向において、導電性部材７２と充填部材７０との接続位置よりも、充填部材７０側の端部から遠い位置に配置されている。また、導電性部材７２は、充填部材７０側の端部と固定部材７４との間の領域の３辺を、第２の固定部材８２でそれぞれ上部保護層３０に固定されている。
　第２の固定部材８２は、面方向において、充填部材７０（はみ出し部７１）と重畳しない位置に設けられるのが好ましい。
　このように、導電性部材の、充填部材との接続位置近傍の辺縁部を保護層に固定する第２の固定部材を有することで、導電性部材と充填部材とが剥離することを抑制できる。
　なお、図３、図５等において、固定部材７４は、導電性部材７２と上部保護層３０との間に配置される、いわゆる接着層／粘着層としたが、これに限定はされず、図１３に示すように、導電性部材７２の上から上部保護層３０に固定する、いわゆる粘着シートであってもよい。
　同様に、図５において、第２の固定部材８２は、導電性部材７２の上から上部保護層３０に固定する、いわゆる粘着シートとしたが、これに限定はされず、図１３に示すように、第２の固定部材８２は、導電性部材７２と上部保護層３０との間に配置される、いわゆる接着層／粘着層としてもよい。
　また、本発明の圧電素子において、充填部材７０と導電性部材７２との接続位置において、充填部材７０は凹部を有し、導電性部材７２が凹部に沿って湾曲するように形成されていてもよい。
　例えば、図２０に示す例では、充填部材７０の導電性部材７２側の表面に凹部が形成されている。また、導電性部材７２は充填部材７０に形成された凹部に沿って湾曲して充填部材７０に接触して接続されている。
　また、図２１に示す例は、導電性部材７２が折り返し部７３を有する構成の例である。この図２１に示す例では、充填部材７０の導電性部材７２側の表面に凹部が形成されている。また、導電性部材７２の領域７２ａは充填部材７０に形成された凹部に沿って湾曲して充填部材７０に接触して接続されている。
　このように、充填部材７０と導電性部材７２との接続位置において、充填部材７０は凹部を有し、導電性部材７２が凹部に沿って湾曲する構成とすることで、充填部材７０と導電性部材７２との接触面積を大きくすることができ、充填部材７０と導電性部材７２との電気的接続を確実にすることができる。
　なお、図２０および図２１に示す例では、充填部材７０に形成される凹部は、保護層の孔部３１に対応する位置に形成される構成としたが、これに限定はされない。例えば、保護層に複数の孔部３１が形成されて各孔部３１に形成される充填部材７０が連結する構成の場合には、充填部材７０が連結した位置に凹部が形成されていてもよい。
　なお、充填部材７０の凹部は、後述する圧電素子の製造方法において、充填部材７０となる導電性材料を孔部３１に塗布し、導電性部材７２を導電性材料８４の上に載置した後に、導電性部材７２の上から導電性材料８４を押圧して形成することができる。
　あるいは、あらかじめ導電性部材７２に凹部に対応する湾曲部を設けておき、この導電性部材７２の湾曲部が導電性材料８４の上にくるように導電性部材７２を載置して、導電性材料８４に凹部を転写することで、充填部材７０の凹部を形成することができる。
　ここで、図３等に示す例では、導電性部材が導電性シートである例について説明したが、上述のとおり、導電性部材は、複数の導電性の部材を組み合わせたものであってもよい。
　例えば、図２３に示す例は、導電性部材として導電体９２、および、導電性ワイヤー８６を有する例である。導電体９２と導電性ワイヤー８６は、ハンダ８７によって接続されている。導電体９２は、充填部材７０の上に接続されるのみで、上部保護層３０等には固定されていない。導電性ワイヤー８６は、固定部材７４によって上部保護層３０に固定されている。
　また、図２４および図２５に示す例は、導電性部材として、導電体９２、および、プリント配線シート９８を有する例である。プリント配線シート９８は、図２５に示すように、プラスチックシート等の絶縁性の基板９４上に、配線９６がプリントされたものである。このプリント配線シート９８の配線９６が導電体９２に接続されている。
　導電体９２は、充填部材７０の上に接続されるのみで、上部保護層３０等には固定されていない。プリント配線シート９８は、固定部材７４によって上部保護層３０に固定されている。
　このように、導電性部材が複数の導電性の部材を組み合わせたものであってもよい。その場合、導電性部材を構成する部材の少なくとも１つが、固定部材７４によって所定の部位に固定されればよい。
　また、導電性シートからなる導電性部材７２には、さらに、導電性ワイヤー等の導電性の部材が接続されてもよい。また、導電性ワイヤー等の導電性の部材は、導電性部材７２のどの位置に接続されてもよい。
　例えば、図２６に示す例では、導電性シートからなる導電性部材７２の充填部材７０と接続される位置の表面側に、導電性ワイヤー８６がハンダ８７によって固定されている。導電性ワイヤー８６は、延在方向の途中の位置で、接着部材８８によって、上部保護層３０に固定されている。
　図２６に示す構成の場合、導電性部材７２、ハンダ８７、および、導電性ワイヤー８６が、本発明における導電性部材、接着部材８８が本発明における固定部材ということもできる。
　図２７に示す例では、導電性シートからなる導電性部材７２の充填部材７０と接続される位置の表面側に、導電性の支柱９０が設けられており、この支柱支柱に勘合するソケット８９を先端に有する導電性ワイヤー８６が接続されている。導電性ワイヤー８６は、延在方向の途中の位置で、接着部材８８によって、上部保護層３０に固定されている。
　図２７に示す構成の場合、導電性部材７２、支柱９０、ソケット８９、および、導電性ワイヤー８６が、本発明における導電性部材、接着部材８８が本発明における固定部材ということもできる。
　ここで、図２に示す例においては、上部保護層３０側で充填部材７０を介して上部電極２６と電気的に接続される導電性部材７２と、下部保護層２８側で充填部材７０を介して下部電極２４と電気的に接続される導電性部材７２とは、好ましい態様として、面方向の位置が重畳しないように配置されている。これによって、上部電極側２６の導電性部材７２と、下部電極２４側の導電性部材７２とが接触して短絡することを抑制できる。
　このような圧電素子１０は、一例として、スピーカー、マイクロフォン、および、ギター等の楽器に用いられるピックアップなどの各種の音響デバイス（音響機器）において、電気信号に応じた振動による音の発生（再生）や、音による振動を電気信号に変換するために利用される。
　また、圧電素子は、これ以外にも、感圧センサおよび発電素子等にも利用可能である。
　また、例えば、圧電素子１０をスピーカーに用いる場合は、フィルム状の圧電素子１０自体の振動によって音を発生するものとして用いてもよい。あるいは、圧電素子１０は、振動板に貼り付けて、圧電素子１０の振動によって振動板を振動させて音を発生するエキサイターとして用いてもよい。
　以下、本発明の圧電素子の各構成要素について説明する。
〔圧電層〕
　圧電層２０は、公知の圧電体からなる層であればよい。本発明において、圧電層２０は、高分子材料を含むマトリックス３４に、圧電体粒子３６を含む高分子複合圧電体であるのが好ましい。
　圧電層２０を構成する高分子複合圧電体のマトリックス３４（マトリックス兼バインダ）の材料として、常温で粘弾性を有する高分子材料を用いるのが好ましい。
　本発明の圧電素子１０は、フレキシブルディスプレイ用のスピーカーなど、フレキシブル性を有するスピーカー等に好適に用いられる。ここで、フレキシブル性を有するスピーカーに用いられる高分子複合圧電体（圧電層２０）は、次の用件を具備したものであるのが好ましい。従って、以下の要件を具備する材料として、常温で粘弾性を有する高分子材料を用いるのが好ましい。
　なお、本明細書において、「常温」とは、０～５０℃程度の温度域を指す。
　（ｉ）　可撓性
　例えば、携帯用として新聞や雑誌のように書類感覚で緩く撓めた状態で把持する場合、絶えず外部から、数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けることになる。この時、高分子複合圧電体が硬いと、その分大きな曲げ応力が発生し、マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生し、やがて破壊に繋がる恐れがある。従って、高分子複合圧電体には適度な柔らかさが求められる。また、歪みエネルギーを熱として外部へ拡散できれば応力を緩和することができる。従って、高分子複合圧電体の損失正接が適度に大きいことが求められる。
　（ii）　音質
　スピーカーは、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚのオーディオ帯域の周波数で圧電体粒子を振動させ、その振動エネルギーによって高分子複合圧電体（圧電素子）全体が一体となって振動することで音が再生される。従って、振動エネルギーの伝達効率を高めるために高分子複合圧電体には適度な硬さが求められる。また、スピーカーの周波数特性が平滑であれば、曲率の変化に伴い最低共振周波数が変化した際の音質の変化量も小さくなる。従って、高分子複合圧電体の損失正接は適度に大きいことが求められる。
　以上をまとめると、高分子複合圧電体は、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことが求められる。また、高分子複合圧電体の損失正接は、２０ｋＨｚ以下の全ての周波数の振動に対して、適度に大きいことが求められる。
　一般に、高分子固体は粘弾性緩和機構を有しており、温度上昇あるいは周波数の低下とともに大きなスケールの分子運動が貯蔵弾性率（ヤング率）の低下（緩和）あるいは損失弾性率の極大（吸収）として観測される。その中でも、非晶質領域の分子鎖のミクロブラウン運動によって引き起こされる緩和は、主分散と呼ばれ、非常に大きな緩和現象が見られる。この主分散が起きる温度がガラス転移点（Ｔｇ）であり、最も粘弾性緩和機構が顕著に現れる。
　高分子複合圧電体（圧電層２０）において、ガラス転移点が常温にある高分子材料、言い換えると、常温で粘弾性を有する高分子材料をマトリックスに用いることで、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の遅い振動に対しては柔らかく振舞う高分子複合圧電体が実現する。特に、この振舞いが好適に発現する等の点で、周波数１Ｈｚでのガラス転移温度が常温、すなわち、０～５０℃にある高分子材料を、高分子複合圧電体のマトリックスに用いるのが好ましい。
　常温で粘弾性を有する高分子材料としては、誘電性を有するものであれば、公知の各種のものが利用可能である。好ましくは、高分子材料は、常温、すなわち、０℃～５０℃において、動的粘弾性試験による周波数１Ｈｚにおける損失正接の極大値が、０．５以上である高分子材料を用いる。
　これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に、最大曲げモーメント部におけるマトリックスと圧電体粒子との界面の応力集中が緩和され、良好な可撓性が得られる。
　また、高分子材料は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）が、０℃において１００ＭＰａ以上、５０℃において１０ＭＰａ以下、であるのが好ましい。
　これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に発生する曲げモーメントが低減できると同時に、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの音響振動に対しては硬く振る舞うことができる。
　また、高分子材料は、比誘電率が２５℃において１０以上有ると、より好適である。これにより、高分子複合圧電体に電圧を印加した際に、マトリックス中の圧電体粒子にはより高い電界が掛かるため、大きな変形量が期待できる。
　しかしながら、その反面、良好な耐湿性の確保等を考慮すると、高分子材料は、比誘電率が２５℃において１０以下であるのも、好適である。
　このような条件を満たす高分子材料としては、シアノエチル化ポリビニルアルコール（シアノエチル化ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル、ポリビニリデンクロライドコアクリロニトリル、ポリスチレン－ビニルポリイソプレンブロック共重合体、ポリビニルメチルケトン、および、ポリブチルメタクリレート等が例示される。また、これらの高分子材料としては、ハイブラー５１２７（クラレ社製）などの市販品も、好適に利用可能である。なかでも、高分子材料としては、シアノエチル基を有する材料を用いることが好ましく、シアノエチル化ＰＶＡを用いるのが特に好ましい。
　なお、これらの高分子材料は、１種のみを用いてもよく、複数種を併用（混合）して用いてもよい。
　このような高分子材料を用いるマトリックス３４は、必要に応じて、複数の高分子材料を併用してもよい。
　すなわち、マトリックス３４には、誘電特性や機械的特性の調節等を目的として、常温で粘弾性を有する高分子材料に加え、必要に応じて、その他の誘電性高分子材料を添加しても良い。
　添加可能な誘電性高分子材料としては、一例として、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン共重合体およびポリフッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン－酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロースおよびシアノエチルソルビトール等のシアノ基またはシアノエチル基を有するポリマー、ならびに、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
　中でも、シアノエチル基を有する高分子材料は、好適に利用される。
　また、圧電層２０のマトリックス３４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の常温で粘弾性を有する高分子材料に加えて添加される誘電性高分子材料は、１種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
　また、マトリックス３４には、誘電性高分子材料以外にも、ガラス転移点を調節する目的で、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリブテン、および、イソブチレン等の熱可塑性樹脂、ならびに、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、および、マイカ等の熱硬化性樹脂を添加しても良い。
　さらに、粘着性を向上する目的で、ロジンエステル、ロジン、テルペン、テルペンフェノール、および、石油樹脂等の粘着付与剤を添加しても良い。
　圧電層２０のマトリックス３４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性を有する高分子材料以外の材料を添加する際の添加量には、特に限定は無いが、マトリックス３４に占める割合で３０質量％以下とするのが好ましい。
　これにより、マトリックス３４における粘弾性緩和機構を損なうことなく、添加する高分子材料の特性を発現できるため、高誘電率化、耐熱性の向上、圧電体粒子３６および電極層との密着性向上等の点で好ましい結果を得ることができる。
　圧電層２０は、このようなマトリックス３４に、圧電体粒子３６を含む、高分子複合圧電体である。
　圧電体粒子３６は、ペロブスカイト型またはウルツ鉱型の結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
　圧電体粒子３６を構成するセラミックス粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅ3）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。
　これらの圧電体粒子３６は、１種のみを用いてもよく、複数種を併用（混合）して用いてもよい。
　このような圧電体粒子３６の粒径には制限はなく、高分子複合圧電体（圧電素子１０）のサイズおよび用途等に応じて、適宜、選択すれば良い。
　圧電体粒子３６の粒径は、１～１０μｍが好ましい。圧電体粒子３６の粒径をこの範囲とすることにより、高分子複合圧電体（圧電素子１０）が高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
　なお、図１においては、圧電層２０中の圧電体粒子３６は、マトリックス３４中に、均一かつ規則性を持って分散されているが、本発明は、これに制限はされない。
　すなわち、圧電層２０中の圧電体粒子３６は、好ましくは均一に分散されていれば、マトリックス３４中に不規則に分散されていてもよい。
　圧電層２０（高分子複合圧電体）において、圧電層２０中におけるマトリックス３４と圧電体粒子３６との量比には、制限はなく、圧電層２０の面方向の大きさおよび厚さ、高分子複合圧電体の用途、ならびに、高分子複合圧電体に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
　圧電層２０中における圧電体粒子３６の体積分率は、３０～８０％が好ましく、５０％以上がより好ましく、従って、５０～８０％とするのが、さらに好ましい。
　マトリックス３４と圧電体粒子３６との量比を上記範囲とすることにより、高い圧電特性と可撓性とを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
　圧電層２０の厚さには制限はなく、高分子複合圧電体の用途、および、高分子複合圧電体に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。圧電層２０が厚いほど、いわゆるシート状物のコシの強さなどの剛性等の点では有利であるが、同じ量だけ圧電層２０を伸縮させるために必要な電圧（電位差）は大きくなる。
　圧電層２０の厚さは、１０～３００μｍが好ましく、２０～２００μｍがより好ましく、３０～１５０μｍがさらに好ましい。
　圧電層２０の厚さを、上記範囲とすることにより、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
〔電極層および保護層〕
　図１に示すように、図示例の圧電素子１０は、圧電層２０の一面に、下部電極２４を有し、その表面に下部保護層２８を有し、圧電層２０の他方の面に、上部電極２６を有し、その表面に上部保護層３０を有してなる構成を有する。ここで、上部電極２６と下部電極２４とが電極対を形成する。
　すなわち、圧電素子１０は、圧電層２０の両面を電極対、すなわち、上部電極２６および下部電極２４で挟持し、この積層体を、下部保護層２８および上部保護層３０で挟持してなる構成を有する。
　このように、圧電素子１０において、上部電極２６および下部電極２４で挾持された領域は、印加された電圧に応じて伸縮される。
　下部保護層２８および上部保護層３０は、上部電極２６および下部電極２４を被覆すると共に、圧電層２０に適度な剛性と機械的強度を付与する役目を担っている。すなわち、圧電素子１０において、マトリックス３４と圧電体粒子３６とからなる圧電層２０は、ゆっくりとした曲げ変形に対しては、非常に優れた可撓性を示す一方で、用途によっては、剛性や機械的強度が不足する場合がある。圧電素子１０は、それを補うために下部保護層２８および上部保護層３０が設けられる。
　下部保護層２８および上部保護層３０には、制限はなく、各種のシート状物が利用可能であり、一例として、各種の樹脂フィルムが好適に例示される。
　中でも、優れた機械的特性および耐熱性を有するなどの理由により、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、および、環状オレフィン系樹脂等からなる樹脂フィルムが、好適に利用される。
　下部保護層２８および上部保護層３０の厚さにも、制限はない。また、下部保護層２８および上部保護層３０の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
　ここで、下部保護層２８および上部保護層３０の剛性が高過ぎると、圧電層２０の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれる。そのため、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合を除けば、下部保護層２８および上部保護層３０は、薄いほど有利である。
　下部保護層２８および上部保護層３０の厚さは、３μｍ～１００μｍが好ましく、３μｍ～５０μｍがより好ましく、３μｍ～３０μｍがさらに好ましく、４μｍ～１０μｍが特に好ましい。
　ここで、圧電素子１０においては、下部保護層２８および上部保護層３０の厚さが、圧電層２０の厚さの２倍以下であれば、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
　例えば、圧電層２０の厚さが５０μｍで下部保護層２８および上部保護層３０がＰＥＴからなる場合、下部保護層２８および上部保護層３０の厚さは、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、２５μｍ以下がさらに好ましい。
　圧電素子１０において、圧電層２０と下部保護層２８との間には下部電極２４が、圧電層２０と上部保護層３０との間には上部電極２６が、それぞれ形成される。
　下部電極２４および上部電極２６は、圧電層２０に駆動電圧を印加するために設けられる。
　本発明において、下部電極２４および上部電極２６の形成材料には制限はなく、各種の導電体が利用可能である。具体的には、炭素、パラジウム、鉄、錫、アルミニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、チタン、クロムおよびモリブデン等、これらの合金、これらの金属および合金の積層体および複合体、ならびに、酸化インジウムスズ等が例示される。中でも、銅、アルミニウム、金、銀、白金、および、酸化インジウムスズは、下部電極２４および上部電極２６として好適に例示される。
　また、下部電極２４および上部電極２６の形成方法にも制限はなく、真空蒸着およびスパッタリング等の気相堆積法（真空成膜法）、めっきによる成膜、ならびに、上記材料で形成された箔を貼着する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
　中でも特に、圧電素子１０の可撓性が確保できる等の理由で、真空蒸着によって成膜された銅およびアルミニウム等の薄膜は、下部電極２４および上部電極２６として、好適に利用される。その中でも特に、真空蒸着による銅の薄膜は、好適に利用される。
　下部電極２４および上部電極２６の厚さには、制限はない。また、下部電極２４および上部電極２６の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
　ここで、前述の下部保護層２８および上部保護層３０と同様に、下部電極２４および上部電極２６の剛性が高過ぎると、圧電層２０の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれる。そのため、下部電極２４および上部電極２６は、電気抵抗が高くなり過ぎない範囲であれば、薄いほど有利である。すなわち、下部電極２４および上部電極２６は、薄膜電極であるのが好ましい。
　下部電極２４および上部電極２６の厚さは、保護層よりも薄く、０．０５μｍ～１０μｍが好ましく、０．０５μｍ～５μｍがより好ましく、０．０８μｍ～３μｍがさらに好ましく、０．１μｍ～２μｍが特に好ましい。
　ここで、圧電素子１０においては、下部電極２４および上部電極２６の厚さと、ヤング率との積が、下部保護層２８および上部保護層３０の厚さとヤング率との積を下回れば、可撓性を大きく損なうことがないため、好適である。
　例えば、下部保護層２８および上部保護層３０がＰＥＴ（ヤング率：約６．２ＧＰａ）で、下部電極２４および上部電極２６が銅（ヤング率：約１３０ＧＰａ）からなる組み合わせの場合、下部保護層２８および上部保護層３０の厚さが２５μｍだとすると、下部電極２４および上部電極２６の厚さは、１．２μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましく、中でも０．１μｍ以下とするのが好ましい。
　圧電素子１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの損失正接（Ｔａｎδ）の極大値が常温に存在するのが好ましく、０．１以上となる極大値が常温に存在するのがより好ましい。
　これにより、圧電素子１０が外部から数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けたとしても、歪みエネルギーを効果的に熱として外部へ拡散できるため、マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生するのを防ぐことができる。
　圧電素子１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）が、０℃で１０ＧＰａ～３０ＧＰａ、５０℃で１ＧＰａ～１０ＧＰａであるのが好ましい。なお、この条件に関しては、圧電層２０も同様である。
　これにより、圧電素子１０が貯蔵弾性率（Ｅ’）に大きな周波数分散を有することができる。すなわち、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことができる。
　また、圧電素子１０は、厚さと動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率との積が、０℃において１．０×１０5～２．０×１０6（１．０Ｅ＋０５～２．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍ、５０℃において１．０×１０5～１．０×１０6（１．０Ｅ＋０５～１．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍ、であるのが好ましい。なお、この条件に関しては、圧電層２０も同様である。
　これにより、圧電素子１０が可撓性および音響特性を損なわない範囲で、適度な剛性と機械的強度を備えることができる。
　さらに、圧電素子１０は、動的粘弾性測定から得られたマスターカーブにおいて、２５℃、周波数１ｋＨｚにおける損失正接が、０．０５以上であるのが好ましい。なお、この条件に関しては、圧電層２０も同様である。
　これにより、圧電素子１０を用いたスピーカーの周波数特性が平滑になり、スピーカーの曲率の変化に伴い最低共振周波数ｆ0が変化した際の音質の変化を小さくできる。
　なお、本発明において、圧電素子１０および圧電層２０等の貯蔵弾性率（ヤング率）および損失正接は、公知の方法で測定すればよい。一例として、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製（ＳＩＩナノテクノロジー社製）の動的粘弾性測定装置ＤＭＳ６１００を用いて測定すればよい。
　測定条件としては、一例として、測定周波数は０．１Ｈｚ～２０Ｈｚ（０．１Ｈｚ、０．２Ｈｚ、０．５Ｈｚ、１Ｈｚ、２Ｈｚ、５Ｈｚ、１０Ｈｚおよび２０Ｈｚ）が、測定温度は－５０～１５０℃が、昇温速度は２℃／分（窒素雰囲気中）が、サンプルサイズは４０ｍｍ×１０ｍｍ（クランプ領域込み）が、チャック間距離は２０ｍｍが、それぞれ、例示される。
〔充填部材〕
　充填部材７０は、液体状の導電性材料を硬化させたものである。
　充填部材７０として用いられる導電性材料としては、銀ペースト、金属ナノ粒子インク（Ａｇ、Ａｕ）等が利用可能である。
　導電性材料の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル秒）～２０Ｐａ・ｓ（パスカル秒）が好ましく、０．１Ｐａ・ｓ～１５Ｐａ・ｓがより好ましく、０．５Ｐａ・ｓ～１０Ｐａ・ｓがさらに好ましい。
　硬化後の充填部材７０の比抵抗は１×１０^－６(Ω・ｃｍ）～１×１０^－３(Ω・ｃｍ）が好ましく、１×１０^－６(Ω・ｃｍ）～８×１０^－４(Ω・ｃｍ）がより好ましく、１×１０^－６(Ω・ｃｍ）～１×１０^－４(Ω・ｃｍ）がさらに好ましい。
〔導電性部材〕
（導電性シート）
　導電性部材７２として用いられる導電性シートは、例えば銅箔など、導電性を有する金属材料で形成されるシート状物である。導電性シートの材料は、銅、アルミニウム、金および銀等が好適に例示される。
　また、導電性シートの形状にも特に限定はないが、上述のとおり、長尺形状とするのが好ましい。また、導電性シートの大きさにも特に限定はなく、充填部材７０を覆うことができる大きさであればよい。
（導電体）
　前述のとおり、導電性部材７２は、導電体と、導電体に接続される導電性ワイヤーまたは導電性シートとを有する構成であってもよい。
　導電体の材料は、銅、アルミニウム、金、銀、および、真鍮等が好適に例示される。
　また、導電体の形状および大きさにも特に限定はなく、充填部材７０に接続され、導電性シートまたは導電性ワイヤーと接続できる形状および大きさであればよい。
（導電性ワイヤー）
　銅、アルミニウム、金および銀等の導電性の材料からなるワイヤーである。
　導電性ワイヤーの径および長さには特に限定はなく、導電体に接続され、電気的な接続を確実にできるものであればよい。
〔固定部材および第２の固定部材〕
　固定部材および第２の固定部材としては、導電性部材と保護層とを固定することができれば、各種の接着材料、粘着材料、両面テープ、粘着テープが利用可能である。
　前述のとおり、固定部材および第２の固定部材は、導電性部材と保護層との間に設けられる、いわゆる接着層であってもよいし、導電性部材の上から保護層に固定する、いわゆる粘着シートであってもよい。
　以下、図１４～図１９を参照して、圧電素子１０の製造方法の一例を説明する。
　まず、図１４に示すように、下部保護層２８の上に下部電極２４が形成されたシート状物１０ａを準備する。このシート状物１０ａは、下部保護層２８の表面に、真空蒸着、スパッタリング、および、めっき等によって、下部電極２４として銅薄膜等を形成して作製すればよい。
　下部保護層２８が非常に薄く、ハンドリング性が悪い時などは、必要に応じて、セパレータ（仮支持体）付きの下部保護層２８を用いても良い。なお、セパレータとしては、厚さ２５μｍ～１００μｍのＰＥＴ等を用いることができる。セパレータは、上部電極２６および上部保護層３０を熱圧着した後、下部保護層２８に何らかの部材を積層する前に、取り除けばよい。
　一方で、有機溶媒に、マトリックスの材料となる高分子材料を溶解し、さらに、ＰＺＴ粒子等の圧電体粒子３６を添加し、攪拌して分散してなる塗料を調製する。
　上記物質以外の有機溶媒としては制限はなく各種の有機溶媒が利用可能である。
　シート状物１０ａを準備し、かつ、塗料を調製したら、この塗料をシート状物１０ａにキャスティング（塗布）して、有機溶媒を蒸発して乾燥する。これにより、図１５に示すように、下部保護層２８の上に下部電極２４を有し、下部電極２４の上に圧電層２０を形成してなる積層体１０ｂを作製する。なお、下部電極２４とは、圧電層２０を塗布する際の基材側の電極を差し、積層体における上下の位置関係を示すものではない。
　この塗料のキャスティング方法には制限はなく、スライドコータおよびドクターナイフ等の公知の方法（塗布装置）が、全て、利用可能である。
　上述したように、圧電素子１０において、マトリックス３４には、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料以外にも、誘電性の高分子材料を添加しても良い。
　マトリックス３４に、これらの高分子材料を添加する際には、上述した塗料に添加する高分子材料を溶解すればよい。
　下部保護層２８の上に下部電極２４を有し、下部電極２４の上に圧電層２０を形成してなる積層体１０ｂを作製したら、好ましくは、圧電層２０の分極処理（ポーリング）を行う。
　圧電層２０の分極処理の方法には、制限はなく、公知の方法が利用可能である。
　なお、この分極処理の前に、圧電層２０の表面を加熱ローラ等を用いて平滑化する、カレンダー処理を施してもよい。このカレンダー処理を施すことで、後述する熱圧着工程がスムーズに行える。
　このようにして積層体１０ｂの圧電層２０の分極処理を行う一方で、上部保護層３０の上に上部電極２６が形成されたシート状物１０ｃを、準備する。このシート状物１０ｃは、上部保護層３０の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって上部電極２６として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
　次いで、図１６に示すように、上部電極２６を圧電層２０に向けて、シート状物１０ｃを、圧電層２０の分極処理を終了した積層体１０ｂに積層する。
　さらに、この積層体１０ｂとシート状物１０ｃとの積層体を、上部保護層３０と下部保護層２８とを挟持するようにして、加熱プレス装置や加熱ローラ対等で熱圧着する。
　以上の工程によって、圧電層２０の両面に電極層および保護層が積層された積層体が作製される。作製された積層体は、各種用途に合わせて、所望の形状に裁断されてもよい。
　このような積層体は、カットシート状のシート状物を用いて製造を行っても良いし、ロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ　ｔｏ　Ｒｏｌｌ　以下、ＲｔｏＲともいう）によって作製されてもよい。
　次に、この積層体の保護層に孔部を設けて、孔部に充填部材を形成し、充填部材の上に導電性部材を設置する。
　具体的には、まず、図１７に示すように、上部保護層３０に孔部３１を形成する。
　孔部３１の形成は、レーザー加工（炭酸ガスレーザーなど）による方法、プレス加工により保護層に深さ方向に切り込みを入れて（例えば、保護層の厚みが１０μｍ、電極層の厚みが２μｍとしたとき、保護層の厚み方向に８～９．５μｍまで切り込みを円形にいれて、その後その円形部を引きはがすことにより形成する）から保護層を剥離させる方法等によって行えばよい。
　また、加工の際に、孔部の周縁部に熱や外方向への外力をくわえることによる保護層の強制変形を行うことによって、凸部３２を形成してもよい。
　さらに、孔部３１の加工後、あるいは、加工前に、孔部３１の周囲に凹部３３を、レーザー加工等によって形成してもよい。
　ここで、レーザー加工で孔部３１を形成する場合、レーザーを走査して所望の開口形状の孔部を形成する。その際、孔部の開口形状が円形状であると、レーザーを、中心から外側に向かって、あるいは、外側から中心に向かって螺旋状に走査することができるため、レーザー加工に伴い発生する熱がこもりにくくなり電極層の強度の低下を抑制できる。
　孔部を複数個設ける場合には、孔部の合計面積が同じであるとすると、孔部が１つの場合に比べて、孔部を複数個設ける場合の方が、レーザー加工に伴い発生する熱がこもりにくくなるため、電極層の強度の低下を抑制でき好ましい。
　また、レーザー加工の際のレーザーの走査線の間隔を孔部の中心側と外側とで異なるものとしてもよい。レーザーの走査線の間隔を孔部の中心側と外側とで異なるものとすることで、前述したように、中央部における保護層の残渣量と周辺部における保護層の残渣量とを調整することができる。
　また、レーザーの走査線の間隔を孔部の中心側と外側とで異なるものとして調整することで、上述した、電極層と圧電層との間に発生する空隙部の大きさを小さくすることができる。
　また、レーザー加工の際に、直径の大きな孔部を保護層の厚さ方向の途中まで形成し、その後、残りの厚さの部分に、直径の小さな孔部を電極層まで形成してもよい。これによって、上述した図８のように円相当直径が段階的に変化しており、電極層側の円相当直径が導電性部材側の円相当直径よりも小さい構成とすることができる。
　保護層に孔部３１を設けた後には、図１８に示すように、孔部３１に液体状の導電性材料８４を塗布する。塗布の際、導電性材料８４が孔部３１からはみ出すように塗布する。
　導電性材料８４の塗布方法としては、シルクスクリーン印刷、ディスペンサーによる滴下、刷毛による塗布などが利用可能である。
　導電性材料８４を孔部３１に塗布した後には、図１９に示すように、導電性部材７２を導電性材料８４の上に載置する。すなわち、導電性部材７２は、導電性材料８４が硬化する前に導電性材料８４を覆うように載置される。
　ここで、図１９に示すように、導電性部材７２の上部保護層３０側の面には固定部材７４が接着されており、導電性部材７２を導電性材料８４の上に載置するとともに、導電性部材７２を上部保護層３０に固定する。これによって、導電性材料８４が未硬化の状態で導電性部材７２の位置がズレることを防止できる。また、導電性材料８４の上に導電性部材７２を被せることで導電性材料８４が孔部３１の上から移動してしまうことを防止でき、孔部３１内に充填部材７０を確実に存在させることができる。
　導電性材料８４の上に導電性部材７２を載置した後に、導電性材料８４を硬化させて充填部材７０を形成する。
　導電性材料８４の硬化方法は、導電性材料８４に応じた方法で行えばよい。例えば、導電性材料８４の硬化方法としては、加熱乾燥等が挙げられる。
　以上の工程によって、本発明の圧電素子が作製される。
　このような圧電素子１０は、下部電極２４および上部電極２６に電圧を印加すると、印加した電圧に応じて圧電体粒子３６が分極方向に伸縮する。その結果、圧電素子１０（圧電層２０）が厚さ方向に収縮する。同時に、ポアゾン比の関係で、圧電素子１０は、面内方向にも伸縮する。この伸縮は、０．０１～０．１％程度である。なお、面内方向では全方向に等方的に伸縮するのは、上述のとおりである。
　上述したように、圧電層２０の厚さは、好ましくは１０～３００μｍ程度である。従って、厚さ方向の伸縮は、最大でも０．３μｍ程度と非常に小さい。
　これに対して、圧電素子１０すなわち圧電層２０は、面方向には、厚さよりもはるかに大きなサイズを有する。従って、例えば、圧電素子１０の長さが２０ｃｍであれば、電圧の印加によって、最大で０．２ｍｍ程度、圧電素子１０は伸縮する。
　また、圧電素子１０に圧力を加えると、圧電体粒子３６の作用によって、電力を発生する。
　これを利用することで、圧電素子１０は、上述のように、スピーカー、マイクロフォン、および、感圧センサ等の各種の用途に利用可能である。
　ここで、ＰＶＤＦ等の高分子材料からなる一般的な圧電素子は、圧電特性に面内異方性を有し、電圧を印加された場合の面方向の伸縮量に異方性がある。
　これに対して、高分子材料を含むマトリックス中に圧電体粒子を含む高分子複合圧電体からなる圧電層は、圧電特性に面内異方性がなく、面内方向では全方向に等方的に伸縮する。
　このような等方的に二次元的に伸縮する圧電素子１０によれば、一方向にしか大きく伸縮しないＰＶＤＦ等の一般的な圧電素子を積層した場合に比べ、大きな力で振動することができ、より大きく、かつ、美しい音を発生できる。
　図１に示す例においては、圧電素子１０を１枚有する構成としたがこれに限定はされず
本発明の圧電素子１０を複数枚、積層した構成としてもよい。また、本発明の圧電素子１０を長尺な形状として、長手方向に、１回以上、好ましくは複数回、折り返すことにより、圧電素子１０を複数層、積層した構成としてもよい。
　以上、本発明の圧電素子について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
　スピーカーおよびマイクロフォン等の音響機器、ならびに、感圧センサなど、各種の用途に好適に利用可能である。
　１０　圧電素子
　１０ａ、１０ｃ　シート状物
　１０ｂ　積層体
　２０　圧電層
　２４　下部電極
　２６　上部電極
　２８　下部保護層
　３０　上部保護層
　３１　孔部
　３２　凸部
　３３　凹部
　３４　マトリックス
　３６　圧電体粒子
　７０　充填部材
　７１　はみ出し部
　７２　導電性部材
　７２ａ、７２ｂ　領域
　７３　折り返し部
　７４　固定部材
　７６　囲い部材
　８０　空隙部
　８２　第２の固定部材
　８４　導電性部材
　８６　導電性ワイヤー
　８７　ハンダ
　８８　接着部材
　９０　支柱
　９２　導電体
　９４　基板
　９６　配線
　９８　プリント配線シート
　１００　振動板

Claims (20)

  1. 　圧電層、前記圧電層の両面に形成される電極層、および、前記電極層の、前記圧電層側の面とは反対側の面に積層される保護層を有する圧電素子であって、
    　前記保護層は、表面から前記電極層まで貫通する孔部を有し、
    　前記孔部内から前記保護層の表面の一部に形成され、前記電極層に電気的に接続される、導電性材料からなる充填部材と、
    　前記充填部材の少なくとも一部を覆って、前記充填部材に電気的に接続される導電性部材と、
    　前記導電性部材を固定する固定部材と、を有する圧電素子。
  2. 　前記導電性部材は、導電性シートである請求項１に記載の圧電素子。
  3. 　前記導電性部材は、前記充填部材と接続される導電体と、前記導電体に接続される導電性ワイヤーまたは導電性シートとを有する請求項１に記載の圧電素子。
  4. 　前記固定部材は、前記導電性部材を前記保護層に固定する請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電素子。
  5. 　前記保護層の、前記孔部の辺縁部に形成される凸部を有する請求項１～４のいずれか一項に記載の圧電素子。
  6. 　前記孔部は、深さ方向において、円相当直径が段階的に変化しており、前記電極層側の円相当直径が前記導電性部材側の円相当直径よりも小さい請求項１～５のいずれか一項に記載の圧電素子。
  7. 　前記孔部内にある、前記電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、前記中央部以外の領域よりも少ない請求項１～６のいずれか一項に記載の圧電素子。
  8. 　前記孔部内にある、前記電極層の表面における炭素量が、面方向の中央部において、前記中央部以外の領域よりも多い請求項１～６のいずれか一項に記載の圧電素子。
  9. 　前記孔部の開口形状は円形状である請求項１～８のいずれか一項に記載の圧電素子。
  10. 　前記保護層は複数の前記孔部を有し、
    　前記複数の孔部内にそれぞれ形成される、複数の前記充填部材を有する請求項１～９のいずれか一項に記載の圧電素子。
  11. 　前記複数の充填部材が、前記保護層の表面において連結している請求項１０に記載の圧電素子。
  12. 　前記保護層の表面に、前記孔部の周囲を囲う囲い部材を有し、
    　前記充填部材は、少なくとも前記囲い部材内に形成されている請求項１～１１のいずれか一項に記載の圧電素子。
  13. 　前記保護層の、前記孔部の周囲に形成される凹部を有する請求項１～１２のいずれか一項に記載の圧電素子。
  14. 　前記保護層の厚みは３μｍ～１００μｍである請求項１～１３のいずれか一項に記載の圧電素子。
  15. 　前記電極層の厚みは０．０５μｍ～１０μｍである請求項１～１４のいずれか一項に記載の圧電素子。
  16. 　前記孔部の位置において、前記電極層と前記圧電層との間に空隙部を有し、
    　前記孔部が形成されていない位置における前記圧電層の前記電極層との界面の平均高さと、前記孔部の位置における前記圧電層の前記電極層との界面の平均高さとの差が、２５μｍ以下である請求項１～１５のいずれか一項に記載の圧電素子。
  17. 　前記導電性部材は、長尺形状であり、
    　前記導電性部材は、長手方向に折り返す折り返し部を有し、
    　前記固定部材は、前記折り返し部を挟んで、前記導電性部材と前記充填部材との接続位置とは反対側の領域で、前記導電性部材と前記保護層とを固定する請求項１～１６のいずれか一項に記載の圧電素子。
  18. 　前記導電性部材は、長尺形状であり、
    　前記導電性部材は、長手方向の一方の端部側で前記充填部材と接続されており、
    　前記固定部材は、前記導電性部材の長手方向において、前記導電性部材と前記充填部材との接続位置よりも、前記一方の端部から遠い位置に配置されている請求項１～１７のいずれか一項に記載の圧電素子。
  19. 　前記導電性部材の、前記一方の端部と前記固定部材との間の領域の辺縁部の少なくとも一部を前記保護層に固定する第２の固定部材を有する請求項１８に記載の圧電素子。
  20. 　前記圧電層は、高分子材料を含むマトリックス中に圧電体粒子を含む高分子複合圧電体からなる請求項１～１９のいずれか一項に記載の圧電素子。
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