压电薄膜的制作方法

1.本发明涉及一种用于电声转换薄膜等的压电薄膜。


背景技术：

2.应对液晶显示器和有机el(electro luminescence：有机电致发光)显示器等、显示器的薄型化及轻量化，对用于这些薄型显示器的扬声器也要求薄型化及轻量化。并且，应对使用塑胶等挠性基板的可挠式显示器的开发，对用于可挠式显示器的扬声器也要求挠性。
3.现有的扬声器的形状通常为漏斗状的所谓的锥形、球面状的圆顶型等。然而，若欲将这种扬声器内置于上述薄型显示器中，则无法充分地实现薄型化，并且，可能会损害轻量性和挠性。并且，当外部安装扬声器时，携带等方面麻烦。
4.因此，作为薄型且不损害轻量性和挠性便能够与薄型的显示器和可挠式显示器一体化的扬声器，提出了使用片状且具有挠性并且具有响应于施加电压而伸缩的性质的压电薄膜。
5.例如，本案申请人作为片状且具有挠性并且能够稳定地播放高音质的声音的压电薄膜，提出了专利文献1中所公开的压电薄膜(电声转换薄膜)。
6.专利文献1中所公开的压电薄膜具有将压电体粒子分散于由在常温下具有粘弹性的高分子材料构成的粘弹性基质中而成的高分子复合压电体、及设置成夹住高分子复合压电体的电极层。专利文献1中所记载的压电薄膜作为优选的方式，具有形成于薄膜电极的表面上的保护层。
7.并且，专利文献1中所公开的压电薄膜在与电极层的接触面中，高分子复合压电体中的压电体粒子的面积分率为50％以下。
8.以往技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：日本特开2014-212307号公报


技术实现要素：

11.发明要解决的技术课题
12.这种压电薄膜例如通过维持在弯曲的状态而作为压电扬声器发挥作用。即，通过将压电薄膜维持在弯曲状态并向电极层施加驱动电压，从而高分子复合压电体通过压电体粒子的伸缩而伸缩，并且为了吸收该伸缩而振动。压电薄膜通过该振动使空气振动，并将电信号转换为声音。
13.在此，压电薄膜通过振动而发热。因此，压电薄膜优选不仅具有高的热电转换性能，还具有良好的散热性。
14.然而，现有的压电薄膜的散热性不充分，期望实现具有高散热性的压电薄膜。
15.本发明的目的在于解决这种现有技术的问题点，并提供一种压电薄膜，例如能够
实现在作为电声转换薄膜用于压电扬声器时，对于输入工作电压可获得足够的声压，并且散热性也良好的压电扬声器。
16.用于解决技术课题的手段
17.为了解决该课题，本发明具有以下结构。
18.[1]一种压电薄膜，其特征在于，具有：高分子复合压电体，在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子；电极层，设置于高分子复合压电体的两面；及保护层，设置于至少一个电极层的表面，
[0019]
当使用扫描型电子显微镜观察截面时，至少一个电极层具有朝向保护层的2个以上凸部，凸部的数量在截面中的电极层的长度方向的扫描型电子显微镜的每85μm视野中为2～40个。
[0020]
[2]根据[1]所述的压电薄膜，其中保护层与电极层的界面处的凸部的高度为250nm以下。
[0021]
[3]根据[1]或[2]所述的压电薄膜，其中保护层与电极层的界面处的凸部的大小为2400nm以下。
[0022]
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的压电薄膜，其中在两个电极层的表面具有保护层。
[0023]
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的压电薄膜，其沿厚度方向极化。
[0024]
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的压电薄膜，其中压电特性不具有面内各向异性。
[0025]
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的压电薄膜，其中高分子材料具有氰乙基。
[0026]
[8]根据[7]所述的压电薄膜，其中高分子材料为氰乙基化聚乙烯醇。
[0027]
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的压电薄膜，其中压电体粒子由具有钙钛矿型或纤锌矿型的晶体结构的陶瓷粒子构成。
[0028]
发明效果
[0029]
根据这种本发明，例如作为电声转换薄膜用于压电扬声器时，相对于输入工作电压可获得足够的声压(音量)，并且可获得散热性也良好的压电薄膜。
附图说明
[0030]
图1是概念性地表示本发明的压电薄膜的一例的剖面图。
[0031]
图2是概念性地表示图1所示的压电薄膜的下部电极附近的图。
[0032]
图3是用于说明压电薄膜的凸部的大小及高度的测定方法的概念图。
[0033]
图4是用于说明压电薄膜的凸部的大小及高度的测定方法的概念图。
[0034]
图5是用于说明压电薄膜的凸部的大小及高度的测定方法的概念图。
[0035]
图6是用于说明压电薄膜的凸部的大小及高度的测定方法的概念图。
[0036]
图7是用于说明图1所示的压电薄膜的制造方法的概念图。
[0037]
图8是用于说明图1所示的压电薄膜的制造方法的概念图。
[0038]
图9是用于说明图1所示的压电薄膜的制造方法的概念图。
[0039]
图10是用于说明图1所示的压电薄膜的制造方法的概念图。
[0040]
图11是概念性地表示使用图1所示的压电薄膜的压电扬声器的一例的图。
[0041]
图12是用于说明声压的测定方法的概念图。
具体实施方式
[0042]
以下，根据附图所示的优选实施方式，对本发明的压电薄膜进行详细说明。
[0043]
以下所记载的构成要件的说明有时基于本发明的代表性实施方式而进行，但本发明并不限于这种实施方式。
[0044]
另外，本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指包含记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值的范围。
[0045]
并且，以下所示的图均为用于说明本发明的概念图，各层的厚度、压电体粒子的大小及构成部件的大小等与实物不同。
[0046]
本发明的压电薄膜在高分子复合压电体的两面具有电极层，并且在至少一个电极层的表面具有保护层。高分子复合压电体在包含高分子材料的基质中包含压电体粒子。并且，本发明的压电薄膜优选为在两个电极层的表面具有保护层。
[0047]
这种本发明的压电薄膜中，当使用扫描型电子显微镜(sem(scanning electron microscope))观察厚度方向的截面时，至少一个电极层具有朝向保护层的2个以上凸部。并且，本发明的压电薄膜中，至少一个电极层在通过sem观察的截面中，电极层的长度方向的sem的每85μm视野(观察视野)，具有2～40个该凸部。
[0048]
另外，在以下说明中，除非另有说明，否则“截面”表示压电薄膜的厚度方向的截面。压电薄膜的厚度方向是各层的层叠方向。
[0049]
本发明的压电薄膜作为一例用作电声转换薄膜。具体而言，本发明的压电薄膜用作压电扬声器、麦克风及声音传感器等电声转换器的振动板。
[0050]
电声转换器中，通过对压电薄膜施加电压，压电薄膜在面方向上伸长时，为了吸收该伸长量，压电薄膜向上方(声音的放射方向)移动。相反，通过对压电薄膜施加电压，压电薄膜在面内方向上收缩时，为了吸收该收缩量，压电薄膜向下方移动。
[0051]
电声转换器通过因该压电薄膜的伸缩的反复引起的振动来转换振动(声音)和电信号。电声转换器向压电薄膜输入电信号并通过与电信号相应的振动来播放声音，并且，将因接收声波而引起的压电薄膜的振动转换为电信号。压电薄膜也能够用于通过振动赋予触感及通过振动输送物体等。
[0052]
具体而言，作为压电薄膜的用途，可列举全频扬声器、高音扬声器、中音扬声器、低音扬声器等扬声器、头戴式耳机用扬声器、噪音消除器、麦克风及用于吉他等乐器的拾音器(乐器用传感器)等各种音响设备。并且，由于本发明的压电薄膜为非磁性体，因此在噪音消除器中能够适合用作mri用噪音消除器。
[0053]
并且，由于使用本发明的压电薄膜的电声转换器薄、轻且弯曲，因此适合用于具有作为帽子、围巾及衣服之类的穿戴式产品、电视及数位标牌等薄型显示器、以及音响机器等的功能的建筑物、汽车的天花板、窗帘、雨伞、壁纸、窗户及床等。
[0054]
图1中以剖面图概念性地示出本发明的压电薄膜的一例。
[0055]
图1所示的压电薄膜10具有压电体层12、层叠于压电体层12的一个面的上部薄膜电极14、层叠于上部薄膜电极14的上部保护层18、层叠于压电体层12的另一面的下部薄膜电极16及层叠于下部薄膜电极16的下部保护层20。
[0056]
在压电薄膜10中，如图1中概念性地所示，压电体层12在包含高分子材料的高分子基质24中包含压电体粒子26。即，压电体层12为本发明的压电薄膜中的高分子复合压电体。
[0057]
在此，高分子复合压电体(压电体层12)优选具备以下要件。另外，在本发明中，常温为0～50℃。
[0058]
(i)挠性
[0059]
例如，当以携带用途，如报纸或杂志等文档那样以轻轻弯曲的状态把持时，不断地从外部受到数hz以下的比较缓慢且较大的弯曲变形。此时，若高分子复合压电体硬，则产生相应的大的弯曲应力，在高分子基质与压电体粒子的界面产生亀裂，结果可能会导致破坏。因此，要求高分子复合压电体具有适当的柔软性。并且，若能够将应变能作为热量向外部扩散，则能够松弛应力。因此，要求高分子复合压电体的损耗正切适当大。
[0060]
(ii)音质
[0061]
扬声器中，使压电体粒子以20hz～20khz的音频频带的频率振动，通过其振动能，整个振动板(高分子复合压电体)成为一体而进行振动，由此播放声音。因此，为了提高振动能的传递效率，要求高分子复合压电体具有适当的硬度。并且，若扬声器的频率特性平滑，则最低共振频率f0随着曲率的变化而变化时的音质的变化量也变小。因此，要求高分子复合压电体的损耗正切适当大。
[0062]
众所周知，扬声器用振动板的最低共振频率f0由下述式给出。在此，s为振动系统的刚性，m为质量。
[0063]
[数式1]
[0064]
最低共振频率：
[0065]
此时，压电薄膜的弯曲程度即弯曲部的曲率半径越大，机械刚性s越减小，因此最低共振频率f0减小。即，扬声器的音质(音量、频率特性)根据压电薄膜的曲率半径而变化。
[0066]
综上所述，要求高分子复合压电体相对于20hz～20khz的振动展现硬性，而相对于数hz以下的振动展现柔软性。并且，要求高分子复合压电体的损耗正切相对于20khz以下的所有频率的振动适当的大。
[0067]
通常，高分子固体具有粘弹性松弛机构，伴随温度上升或频率下降，大规模的分子运动被观测为储能模量(杨氏模量)的下降(松弛)或损耗模量的极大(吸收)。其中，通过非晶区的分子链的微布朗运动引起的松弛称为主分散，出现非常大的松弛现象。引起该主分散的温度为玻璃化转变点(tg)，粘弹性松弛机构最显著。
[0068]
在高分子复合压电体(压电体层12)中，通过将玻璃化转变点处于常温的高分子材料、换言之在常温下具有粘弹性的高分子材料用于基质，实现相对于20hz～20khz的振动展现硬性，而相对于数hz以下的缓慢的振动展现柔软性的高分子复合压电体。尤其，在适当地显现该行为等的观点上，优选将在频率1hz下的玻璃化转变温度处于常温的高分子材料用于高分子复合压电体的基质。
[0069]
高分子材料在常温下通过动态粘弹性试验而得的频率1hz下的损耗正切tanδ的极大值优选为0.5以上。
[0070]
由此，在高分子复合压电体通过外力而缓慢地弯曲时，最大弯曲力矩部中的高分子基质/压电体粒子界面的应力集中得到松弛，能够期待高的挠性。
[0071]
并且，高分子材料通过动态粘弹性测定而得的频率1hz下的储能模量(e’)优选在0℃下为100mpa以上，在50℃下为10mpa以下。
[0072]
由此，能够减小在高分子复合压电体通过外力缓慢地弯曲时产生的弯曲力矩，同时能够相对于20hz～20khz的音响振动展现硬性。
[0073]
并且，高分子材料更优选在25℃下相对介电常数为10以上。由此，向高分子复合压电体施加电压时，对高分子基质中的压电体粒子施加更高的电场，因此能够期待大的变形量。
[0074]
然而，另一方面，若考虑良好的耐湿性的确保等，则高分子材料也优选在25℃下相对介电常数为10以下。
[0075]
作为满足这种条件的高分子材料，可适当地例示氰乙基化聚乙烯醇(氰乙基化pva)、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯共聚丙烯腈、聚苯乙烯-聚异戊二烯嵌段共聚物、聚乙烯基甲基酮及聚甲基丙烯酸丁酯等。
[0076]
并且，作为这些高分子材料，也能够适当地使用hybrar5127(kuraray co.,ltd制)等市售品。
[0077]
作为构成高分子基质24的高分子材料，优选使用具有氰乙基的高分子材料，尤其优选使用氰乙基化pva。即，在本发明的压电薄膜10中，压电体层12作为高分子基质24优选使用具有氰乙基的高分子材料，尤其优选使用氰乙基化pva。
[0078]
在以下说明中，将以氰乙基化pva为代表的上述高分子材料也统称为“常温下具有粘弹性的高分子材料”。
[0079]
另外，这些在常温下具有粘弹性的高分子材料可以仅使用1种，也可以同时使用(混合使用)多种。
[0080]
在本发明的压电薄膜10中，压电体层12的高分子基质24中根据需要可以同时使用多种高分子材料。
[0081]
即，构成高分子复合压电体的高分子基质24中，以调节介电特性和机械特性等为目的，除了上述在常温下具有粘弹性的高分子材料，根据需要，还可以添加其他介电性高分子材料。
[0082]
作为可添加的介电性高分子材料，作为一例，可例示聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物及聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物等氟类高分子、亚乙烯基二氰-乙酸乙烯酯共聚物、氰乙基纤维素、氰乙基羟基蔗糖、氰乙基羟基纤维素、氰乙基羟基支链淀粉、甲基丙烯酸氰乙酯、丙烯酸氰乙酯、氰乙基羟乙基纤维素、氰乙基直链淀粉、氰乙基羟丙基纤维素、氰乙基二羟丙基纤维素、氰乙基羟丙基直链淀粉、氰乙基聚丙烯酰胺、氰乙基聚丙烯酸酯、氰乙基支链淀粉、氰乙基聚羟基亚甲基、氰乙基缩水甘油支链淀粉、氰乙基蔗糖及氰乙基山梨糖醇等具有氰基或氰乙基的聚合物、以及丁腈橡胶及氯丁二烯橡胶等合成橡胶等。
[0083]
其中，优选使用具有氰乙基的高分子材料。
[0084]
并且，在压电体层12的高分子基质24中，这些介电性高分子材料不限于1种，也可以添加多种。
[0085]
并且，除了介电性高分子材料以外，以调节高分子基质24的玻璃化转变点tg为目的，可以添加氯乙烯树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、聚丁烯及异丁烯等热塑性树脂、以及酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂及云母等热固性树脂等。
[0086]
此外，以提高粘合性为目的，可以添加松香酯、松香、萜烯、萜烯酚及石油树脂等增
粘剂。
[0087]
在压电体层12的高分子基质24中，对添加除了在常温下具有粘弹性的高分子材料以外的高分子材料时的添加量并无限制，但以高分子基质24中所占的比例优选设为30质量％以下。
[0088]
由此，不损害高分子基质24中的粘弹性松弛机构就能够显现所添加的高分子材料的特性，因此在高介电率化、耐热性的提高、压电体粒子26或电极层的密接性提高等方面能够获得优选的结果。
[0089]
压电体层12(高分子复合压电体)是在这种高分子基质中包含压电体粒子26。
[0090]
压电体粒子26优选为由具有钙钛矿型或纤锌矿型的晶体结构的陶瓷粒子构成。
[0091]
作为构成压电体粒子26的陶瓷粒子，例如可例示锆钛酸铅(pzt)、锆钛酸镧铅(plzt)、钛酸钡(batio3)、氧化锌(zno)及钛酸钡与铁酸铋(bife3)的固溶体(bfbt)等。
[0092]
压电体粒子26的粒径根据压电薄膜10的尺寸或用途来适当地选择即可。压电体粒子26的粒径优选为1～10μm。
[0093]
通过将压电体粒子26的粒径设在上述范围，在能够兼顾高压电特性和挠性等方面能够获得优选的结果。
[0094]
在压电薄膜10中，压电体层12中的高分子基质24与压电体粒子26的量比根据压电薄膜10的面方向的大小或厚度、压电薄膜10的用途、压电薄膜10所要求的特性等来适当地设定即可。
[0095]
压电体层12中的压电体粒子26的体积分率优选为30～80％，更优选为50～80％。
[0096]
通过将高分子基质24与压电体粒子26的量比设在上述范围，在能够兼顾高压电特性和挠性等方面能够获得优选的结果。
[0097]
并且，在压电薄膜10中，压电体层12的厚度并无限制，根据压电薄膜10的尺寸、压电薄膜10的用途、压电薄膜10所要求的特性等来适当地设定即可。
[0098]
压电体层12的厚度优选为8～300μm，更优选为8～200μm，进一步优选为10～150μm，尤其优选为15～100μm。
[0099]
通过将压电体层12的厚度设在上述范围，在兼顾刚性的确保和适当的柔软性等方面能够获得优选的结果。
[0100]
压电体层12优选在厚度方向上被极化处理(poling)。关于极化处理，将在后面进行详细叙述。
[0101]
图1所示的压电薄膜10具有如下结构：在这种压电体层12的一面具有下部薄膜电极16，在下部薄膜电极16上作为优选方式具有下部保护层20，在压电体层12的另一面具有上部薄膜电极14，在上部薄膜电极14上作为优选方式具有上部保护层18。在压电薄膜10中，上部薄膜电极14和下部薄膜电极16形成电极对。
[0102]
换言之，本发明的压电薄膜10具有如下结构：通过电极对即上部薄膜电极14及下部薄膜电极16夹持压电体层12的两面，优选为进一步通过上部保护层18及下部保护层20夹持。
[0103]
如此，被上部薄膜电极14及下部薄膜电极16夹持的区域根据所施加的电压而驱动。
[0104]
另外，在本发明中，下部薄膜电极16及下部保护层20、以及上部薄膜电极14及上部
保护层18中的上部及下部是为了说明本发明的压电薄膜10，方便起见，参考附图标注名称。
[0105]
因此，本发明的压电薄膜10中的上部及下部没有技术意义，并且，与实际的使用状态无关。
[0106]
本发明的压电薄膜10除了这些层以外，例如还可以具有用于粘贴薄膜电极和压电体层12的粘贴层及用于粘贴薄膜电极和保护层的粘贴层。
[0107]
粘贴剂可以为粘结剂，也可以为粘合剂。并且，粘贴剂也能够优选地使用从压电体层12去除压电体粒子26的高分子材料即与高分子基质24相同的材料。另外，粘贴层可以设置于上部薄膜电极14侧及下部薄膜电极16侧这两个，也可以仅设置于上部薄膜电极14侧及下部薄膜电极16侧中的一个。
[0108]
此外，压电薄膜10除了这些层以外，还可以具有从上部薄膜电极14及下部薄膜电极16引出电极的电极引出部、以及覆盖压电体层12露出的区域而防止短路等的绝缘层等。
[0109]
作为电极引出部，可以设置薄膜电极及保护层向压电体层的面方向外部以凸状突出的部位，或者也可以去除保护层的一部分而形成孔部，并向该孔部中插入银浆料等导电材料而使导电材料与薄膜电极电导通以制成电极引出部。
[0110]
另外，在各薄膜电极中，电极引出部并不限于1个，也可以具有2个以上的电极引出部。尤其，在去除保护层的一部分并向孔部插入导电材料以制成电极引出部的结构的情况下，为了更可靠地确保通电，优选具有3个以上的电极引出部。
[0111]
在压电薄膜10中，上部保护层18及下部保护层20包覆上部薄膜电极14及下部薄膜电极16，并且起到对压电体层12赋予适当的刚性和机械强度的作用。即，在本发明的压电薄膜10中，包含高分子基质24和压电体粒子26的压电体层12相对于缓慢的弯曲变形显示非常优异的挠性，另一方面，根据用途存在刚性或机械强度不足的情况。压电薄膜10为了弥补该不足而设置上部保护层18及下部保护层20。
[0112]
下部保护层20及上部保护层18仅仅是配置位置不同，而结构相同。因此，在以下说明中，在无需区分下部保护层20及上部保护层18的情况下，将两个部件也统称为保护层。
[0113]
另外，图示例的压电薄膜10作更优选方式层叠于两个薄膜电极并具有下部保护层20及上部保护层18。然而，本发明并不限于此，也可以为仅具有下部保护层20及上部保护层18中的一个的结构。
[0114]
保护层并无限制，能够使用各种片状物，作为一例，适当地例示各种树脂薄膜。其中，通过具有优异的机械特性及耐热性等原因，可优选利用由聚对苯二甲酸乙二酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚碳酸酯(pc)、聚苯硫醚(pps)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰亚胺(pi)、聚酰胺(pa)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、三乙酰纤维素(tac)及环状烯烃系树脂等构成的树脂薄膜。
[0115]
保护层的厚度也无限制。并且，上部保护层18及下部保护层20的厚度基本相同，但也可以不同。
[0116]
若保护层的刚性过高，则不仅限制压电体层12的伸缩，挠性也受损。因此，除了要求机械强度或作为片状物的良好的操作性的情况以外，保护层越薄越有利。
[0117]
根据本发明人等的研究，若上部保护层18及下部保护层20的厚度分别为压电体层12的厚度的2倍以下，则在兼顾刚性的确保和适当的柔软性等方面能够获得优选的结果。
[0118]
例如，当压电体层12的厚度为50μm且下部保护层20及上部保护层18由pet构成时，
下部保护层20及上部保护层18的厚度分别优选为100μm以下，更优选为50μm以下，其中，优选为25μm以下。
[0119]
在压电薄膜10中，在压电体层12与上部保护层18之间形成有上部薄膜电极14，在压电体层12与下部保护层20之间形成有下部薄膜电极16。在以下说明中，将上部薄膜电极14也称为上部电极14，将下部薄膜电极16也称为下部电极16。
[0120]
上部电极14及下部电极16是为了对压电薄膜10(压电体层12)施加电场而设置的。
[0121]
另外，下部电极16及上部电极14基本上相同。因此，在以下说明中，在无需区分下部电极16及上部电极14的情况下，将两个部件也统称为薄膜电极。
[0122]
在本发明的压电薄膜中，薄膜电极的形成材料并无限制，能够使用各种导电体。具体而言，可例示碳、钯、铁、锡、铝、镍、铂、金、银、铜、铬、钼、这些的合金、氧化铟锡及pedot/pps(聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸)等导电性高分子等。
[0123]
其中，优选地例示铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡。其中，从导电性、成本及挠性等的观点考虑，更优选铜。
[0124]
并且，薄膜电极的形成方法也无限制，能够利用基于真空蒸镀或溅射等气相沉积法(真空成膜法)的成膜、基于镀覆的成膜、粘贴由上述材料形成的箔的方法及涂布方法等公知的方法。
[0125]
其中，尤其出于能够确保压电薄膜10的挠性等原因，通过真空蒸镀成膜的铜或铝的薄膜可优选用作薄膜电极。其中，尤其可优选地利用通过真空蒸镀形成的铜的薄膜。
[0126]
上部电极14及下部电极16的厚度并无限制。并且，上部电极14及下部电极16的厚度基本相同，但也可以不同。
[0127]
在此，与上述保护层相同地，若薄膜电极的刚性过高，则不仅限制压电体层12的伸缩，挠性也受损。因此，只要在电阻不会变得过高的范围内，薄膜电极越薄越有利。
[0128]
在本发明的压电薄膜10中，若薄膜电极的厚度与杨氏模量的乘积低于保护层的厚度与杨氏模量的乘积，则挠性不会严重受损，因此优选。
[0129]
例如，在保护层由pet(杨氏模量：约6.2gpa)构成且薄膜电极由铜(杨氏模量：约130gpa)构成的组合的情况下，若保护层的厚度为25μm，则薄膜电极的厚度优选为1.2μm以下，更优选为0.3μm以下，其中，优选为0.1μm以下。
[0130]
如上所述，压电薄膜10具有如下结构：通过上部电极14及下部电极16夹持包含高分子材料的高分子基质24中包含压电体粒子26的压电体层12，进一步夹持上部保护层18及下部保护层20。
[0131]
这种压电薄膜10优选在常温下存在通过动态粘弹性测定而得的频率1hz下的损耗正切(tanδ)成为0.1以上的极大值。
[0132]
由此，即使压电薄膜10从外部受到数hz以下的比较缓慢的较大的弯曲变形，也能够有效地将应变能作为热量向外部扩散，因此能够防止在高分子基质与压电体粒子的界面产生亀裂。
[0133]
压电薄膜10通过动态粘弹性测定而得的频率1hz下的储能模量(e’)优选在0℃下为10～30gpa，在50℃下为1～10gpa。
[0134]
由此，在常温下压电薄膜10在储能模量(e’)中能够具有较大的频率分散。即，能够相对于20hz～20khz的振动展现硬性，相对于数hz以下的振动展现柔软性。
[0135]
并且，压电薄膜10的厚度与通过动态粘弹性测定而得的频率1hz下的储能模量(e’)的乘积优选在0℃下为1.0
×
106～2.0
×
106n/m，在50℃下为1.0
×
105～1.0
×
106n/m。
[0136]
由此，压电薄膜10在不损害挠性及音响特性的范围内能够具备适当的刚性和机械强度。
[0137]
此外，压电薄膜10在由动态粘弹性测定获得的主曲线中，在25℃、频率1khz下的损耗正切(tanδ)优选为0.05以上。
[0138]
由此，使用压电薄膜10的扬声器的频率特性变得平滑，也能够减小最低共振频率f0随着扬声器(压电薄膜10)的曲率的变化而变化时的音质的变化量。
[0139]
如上所述，本发明的压电薄膜在通过sem观察截面时，上部电极及下部电极中的至少一个具有朝向相邻的保护层的2个以上凸部。并且，本发明的压电薄膜中，上部电极及下部电极中的至少一个在通过sem观察的截面中，sem图像的电极层(上部电极14及下部电极16)的长度方向的每85μm视野中，具有2～40个该凸部。
[0140]
图示例的压电薄膜10中，下部电极16在通过sem观察的截面中，在sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中，具有2～40个朝向下部保护层20的凸部。另外，在图示例的压电薄膜10中，上部电极14即使具有因压电体层12的厚度的变动等引起的膨胀等较大的凹凸，也不具有如朝向上部保护层18突出的凸部，基本上为平面状。
[0141]
图2中概念性地示出局部放大压电薄膜10的截面的状态。
[0142]
图2是概念性地表示下部电极16的附近的图。另外，在图2中，上下方向与图1相反。即，在图2中，图中从上依次为下部保护层20、下部电极16及压电体层12。
[0143]
如图2所示，下部电极16具有凸部30，该凸部30为因压电体层12的压电体粒子26而向下部保护层20侧突出成为凸状的隆起部。因此，在下部电极16的凸部30的位置中，下部保护层20成为与凸部30对应地凹陷的凹部(凹状)。
[0144]
即，在压电薄膜10中，在下部电极16侧相同的位置存在通过由比其他压电体粒子26更向下部保护层20侧突出的压电体粒子26进行按压而形成的、下部电极16的隆起部即凸部30及与凸部30对应的下部保护层20的凹部。
[0145]
这种下部电极16(电极层)的凸部30能够通过用sem观察压电薄膜10的截面来进行观察及确认。另外，如上所述，截面是压电薄膜10的厚度方向的截面。
[0146]
另外，用sem观察的压电薄膜10的切断可以通过公知的方法进行。作为一例，可优选地例示通过离子铣削法(离子铣削装置)进行的切断。
[0147]
并且，压电薄膜10的切断及后述通过sem的观察根据需要可以通过粘结剂将压电薄膜10接着于支撑体来进行。作为支撑体，可优选地例示厚度数～数十μm的表面平滑的片状物。支撑体的形成材料并无限制，作为一例，可优选地例示金属、玻璃及树脂等。粘结剂也没有限制，只要为对压电薄膜10的表面没有影响，则能够利用公知的粘结剂。作为粘结剂的厚度，可例示10～数十μm左右。
[0148]
并且，当用sem观察压电薄膜10的截面时，根据需要可以进行在例如os涂层(osmium coat)等、通过sem观察试样时进行的、公知的导电处理。
[0149]
图3中概念性地示出凸部30(下部电极16的隆起部)的一例。另外，在图3及后述图4～图6中，为了简化附图并明确地进行说明，省略压电体层12中的压电体粒子26。
[0150]
在本发明的压电薄膜10中，如图2及图3所示，基本上，下部电极16的凸部30通过基
于压电体粒子26的按压从下部电极16的平坦部向下部保护层20侧隆起而形成。即，图2及图3中的平坦部的表面为原本的下部电极16的表面。另外，下部电极16的表面为下部电极16的下部保护层20侧的表面。
[0151]
具体而言，下部电极16的凸部30在压电薄膜10的截面中，朝向电极层的长度方向从下部电极16的平坦部的某一位置隆起，并朝向下部保护层20侧上升，在某一位置成为顶点而朝向压电体层12侧开始下降，再次成为下部电极16的平坦部。
[0152]
另外，电极层的长度方向为压电薄膜10的截面中的上部电极14及下部电极16的长度方向，即图中的横向。电极层的长度方向与压电薄膜的主表面(最大面)的面方向一致。
[0153]
如图3所示，在压电薄膜10的截面中，在下部电极16与下部保护层20的界面处，将下部电极16的表面在电极层的长度方向上开始朝向下部保护层20隆起的位置设为基准点p。此外，将连接该基准点p的线(一点虚线)设为基准线w。在本发明的压电薄膜10中，将该基准线w的长度设为凸部30的大小。
[0154]
并且，从基准线w设置垂直线t，将从基准线w到下部电极16的表面的长度最长的垂直线t的长度设为凸部30的高度。
[0155]
另外，在本发明的压电薄膜10中，凸部30也有并不一定从原本的下部电极16的表面隆起的情况。
[0156]
例如，也有如下情况：当凸部30彼此的距离近时，如图4概念性地所示，凸部30不会从原本的下部电极16的表面隆起，成为在凸部30之间下部电极16的高度恒定的平坦部，相邻的凸部30从该平坦部隆起。
[0157]
在该情况下，如图4所示，将从下部电极16的高度成为恒定的平坦部的隆起点设为基准点p，连接基准点p并设定基准线w及垂直线t，从而测定凸部30的大小及凸部30的高度即可。
[0158]
另外，下部电极16的高度成为恒定的、即下部电极16的平坦部表示下部电极16与压电薄膜10的与下部电极16相反的一侧的主表面即上部保护层18的表面之间的距离为恒定。
[0159]
此外，也有如下情况：凸部30彼此的距离更近时，如图5概念性地所示，在电极层的长度方向上，朝向压电体层12下降的下部电极16的表面在凸部30之间不会变得平坦，而是朝向下部保护层20隆起而上升。
[0160]
在该情况下，如图5所示，下部电极16的表面从下降转为上升的点、即将下部电极16的表面的底部设为基准点p，连接基准点p而设定基准线w及垂直线t，从而测定凸部30的大小及凸部30的高度即可。
[0161]
另外，也有如下情况：根据相邻的凸部30的间隔，凸部30的形状成为如图4所示在凸部30之间下部电极16变得平坦之后，再次朝向压电体层12下降的、具有所谓肩部(shoulder)的形状。
[0162]
在该情况下，肩部也视为凸部30的一部分，将在电极层的长度方向上下部电极16开始朝向下部保护层20上升(隆起)的位置设为基准点p，与图4及图5所示的例同样地测定凸部30的大小及凸部30的高度即可。
[0163]
在后面进行叙述，下部电极16的凸部30作为一例能够在制造压电薄膜10时对压电体层12实施多次压延处理来形成。即，通过对压电体层12进行多次的压延处理，压电体粒子
26强烈地按压下部电极16，其结果，能够在下部电极16形成凸部30。因此，在压电薄膜10的截面中，如图6概念性地所示，在凸部30中可能会导致下部电极16破裂。
[0164]
此时，当破裂部(破裂位置)中的下部电极16的段差较大时，如图6所示，将破裂部设为基准点p，连接基准点p并设定基准线w及垂直线t，从而测定凸部30的大小及凸部30的高度即可。
[0165]
另外，在压电薄膜10中，破裂部中的下部电极16的段差较大，具体而言表示在破裂部中，下部电极16的厚度方向的段差为100nm以上的情况。因此，破裂部的厚度方向的段差的大小小于100nm时，视为下部电极16没有破裂，与上述例同样地，设定基准线w，测定凸部30的大小及凸部30的高度即可。
[0166]
这种凸部30的高度及大小的测定例如可以通过用sem拍摄压电薄膜10的截面，并以40000倍的放大率分析图像来进行。
[0167]
在本发明中，如上所述，将通过由比其他压电体粒子26更向下部保护层20侧突出的压电体粒子26进行的按压形成的、存在于与下部保护层20的凹部相同位置的、朝向下部保护层20的下部电极16(电极层)的隆起部设为凸部30。
[0168]
优选为朝向下部保护层20的下部电极16的隆起部中，将如上述测定的高度为20nm以上的隆起部设为凸部30。
[0169]
本发明的压电薄膜10中，下部电极16在截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中，具有2～40个这种凸部30。如上所述，截面为压电薄膜10的厚度方向的截面，电极层的长度方向为截面sem图像中的上部电极14及下部电极16的长度方向。电极层的长度方向为图1～图6中的横向。本发明的压电薄膜10优选为在截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中，具有2～40个高度为20nm以上的凸部30。
[0170]
另外，在本发明中，在压电薄膜10的截面中，在sem图像中的任意的电极层的长度方向的视野85μm中进行这种sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的计数即可。进行该凸部30的计数时的sem的观察倍率例如可以设为1500倍。另外，当测定凸部30的高度及大小等时，如上所述，将倍率例如设为40000倍。
[0171]
关于压电薄膜10的截面的观察，可以以1500倍拍摄截面sem图像以进行凸部30的计数，然后，将凸部30的部位放大到40000倍，从而进行高度等的测定，或者可以以1500倍拍摄截面sem图像以进行凸部30的计数，然后，以40000倍拍摄凸部30的部位的截面sem图像，从而进行高度等的测定。
[0172]
在本发明中，在压电薄膜10的任意的10个截面中进行这种压电薄膜10的截面中的、sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的计数。此外，计算10个截面中的凸部30的数量的平均值，将该平均值设为压电薄膜10的截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量。
[0173]
本发明的压电薄膜10具有这种结构，由此在作为电声转换薄膜用于压电扬声器时，对于输入工作电压可获得足够的声压，并且能够实现散热性也良好的压电扬声器。
[0174]
如上所述，用电极层夹持压电体层(高分子复合压电体)，进一步层叠有保护层的压电薄膜通过驱动电压的施加而振动来输出，并且通过振动发热。
[0175]
因此，压电薄膜优选不仅具有高的热电转换性能，还具有良好的散热性。然而，不能说现有的压电薄膜的散热性充分。
[0176]
相对于此，本发明的压电薄膜10在截面中，下部电极16在sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中，具有2～40个朝向下部保护层20的凸部30。
[0177]
本发明的压电薄膜10具有这种结构，由此能够增加与压电体层12及压电体层12密接的下部电极16(电极层)的表面积。而且，由于下部电极16通常由铜等金属形成，因此导热性高。其结果，本发明的压电薄膜10的散热性高，即使连续振动而输出声音，也能够抑制温度的上升。
[0178]
并且，在后面进行叙述，下部电极16的凸部30作为一例能够在压电薄膜10的制造工序中，对压电体层12实施多次的压延处理来形成。即，下部电极16具有2个以上凸部30的本发明的压电薄膜10中，压电体层12中的压电体粒子26的密度(体积分率)高。其结果，本发明的压电薄膜10相对于输入工作电压能够获得足够的声压。
[0179]
在本发明的压电薄膜10中，截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量小于2个的情况下，产生无法充分获得具有凸部30的效果，无法获得足够的散热性，相对于输入工作电压无法获得足够的声压等不良情况。
[0180]
压电薄膜10中，若薄膜电极等中具有缺陷，则随着进行驱动而产生白色的缺陷部。若截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量超过40个，则该白色的缺陷部增加，在外观等方面不利。
[0181]
截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量优选为2～35个，更优选为2～30个，进一步优选为2～25个。
[0182]
凸部30的高度优选为250nm以下，更优选为220nm以下，进一步优选为200nm以下。
[0183]
在能够通过将凸部30的高度设为250nm以下来抑制上述白色的缺陷部的产生等方面，因此优选。
[0184]
凸部30的高度如上所述优选为20nm以上，但是在可获得更良好的散热性等方面，更优选为100nm以上，进一步优选为130nm以上，尤其优选为150nm以上。
[0185]
凸部30的大小、即基准线w的长度也没有限制，优选为2400nm以下，更优选为2000nm以下，进一步优选为1500nm以下。
[0186]
在能够通过将凸部30的大小设为2400nm以下来抑制上述白色的缺陷部的产生等方面，因此优选。
[0187]
在可获得良好的散热性等方面，凸部30的大小优选为1000nm以上，更优选为1200nm以上，进一步优选为1300nm以上。
[0188]
图示例的压电薄膜10中，只有下部电极16具有凸部30，但是本发明不限于此。即，本发明的压电薄膜中，下部电极16及上部电极14这两个也可以具有凸部30。
[0189]
另外，如上所述，在本发明的压电薄膜10中，上部电极14及下部电极16等中的上部及下部仅仅是为了说明本发明的压电薄膜10，方便起见，参考附图来称呼。即，在本发明的压电薄膜10中，上部及下部没有技术意义，并且，与实际的使用状态无关。因此，本发明的压电薄膜可以为只有上部电极具有凸部30，下部电极不具有凸部的结构，但是在该情况下，实质结构与图示例的压电薄膜相同，并且，作用效果也相同。
[0190]
图7～图10中概念性地示出压电薄膜10的制造方法的一例。
[0191]
首先，如图7概念性地所示，准备在下部保护层20的表面形成有下部电极16的片状物34。
[0192]
此外，准备图10中概念性地表示的、在上部保护层18的表面形成有上部电极14的片状物38。
[0193]
片状物34通过利用真空蒸镀、溅射、镀覆等在下部保护层20的表面形成铜薄膜等作为下部薄膜电极16来制作即可。同样地，片状物38通过利用真空蒸镀、溅射、镀覆等在上部保护层18的表面形成铜薄膜等作为上部薄膜电极14来制作即可。
[0194]
或者，可以将在保护层上形成有铜薄膜等的市售品的片状物用作片状物34和/或片状物38。
[0195]
片状物34及片状物38可以相同，也可以不同。
[0196]
另外，当保护层非常薄而操作性差等时，根据需要可以使用带有隔板(临时支撑体)的保护层。另外，作为隔板，能够使用厚度25～100μm的pet等。在薄膜电极及保护层的热压接之后去除隔板即可。
[0197]
接着，如图8中概念性地所示，在片状物34的下部电极16上涂布成为压电体层12的涂料(涂布组合物)之后，进行固化而形成压电体层12，从而制作层叠有片状物34和压电体层12的层叠体36。
[0198]
首先，在有机溶剂中溶解上述高分子材料，进而添加pzt粒子等压电体粒子26，进行搅拌而制备涂料。
[0199]
有机溶剂并无限制，能够利用二甲基甲酰胺(dmf)、甲基乙基酮及环己酮等各种有机溶剂。
[0200]
准备片状物34，且制备涂料之后，将该涂料流延(涂布)到片状物34，并使有机溶剂蒸发而干燥。由此，如图8所示，制作在下部保护层20上具有下部电极16且在下部电极16上层叠压电体层12而成的层叠体36。
[0201]
涂料的流延方法并无限制，棒涂机、滑动式涂布机及刮刀等公知的方法(涂布装置)全部都能够利用。
[0202]
或者，若高分子材料为能够加热熔融的物质，则将高分子材料加热熔融，制备向其中添加压电体粒子26而成的熔融物，通过挤出成型等，在图7所示的片状物34上挤出成片状，并进行冷却，由此可以制作如图8所示的层叠体36。
[0203]
另外，如上所述，在压电薄膜10中，高分子基质24中除了在常温下具有粘弹性的高分子材料以外，还可以添加pvdf等高分子压电材料。
[0204]
向高分子基质24中添加这些高分子压电材料时，溶解添加到上述涂料中的高分子压电材料即可。或者，向加热熔融的在常温下具有粘弹性的高分子材料中添加要添加的高分子压电材料并进行加热熔融即可。
[0205]
形成压电体层12之后，如图9中概念性地所示，通过加热辊37从与下部电极16相反的一侧对压电体层12进行压延处理。
[0206]
在通常的压电薄膜的制造中，压延处理为1次。相对于此，当制造本发明的压电薄膜10时，进行多次压延处理。
[0207]
众所周知，压延处理是通过热压机或加热辊等对被处理面进行加热的同时进行按压而实施平坦化等的处理。
[0208]
在此，通过从与下部电极16相反的一侧进行多次的压延处理，以压电体粒子26按压下部电极16，从而能够在下部电极16形成朝向下部保护层20的凸部30。并且，通过进行多
次的压延处理，对构成压电体层12的高分子基质24进行加热且进行按压，从而能够提高压电体层12中的压电体粒子26的密度(体积分率)。其结果，本发明的压电薄膜10相对于输入工作电压可获得高的声压。
[0209]
压延处理的温度或压力等条件根据压电体层12的高分子基质24的材料、添加到涂料中的压电体粒子26的量等来适当地确定即可。
[0210]
并且，压延处理的次数只要为多次即可，优选为3次以上。通过进行3次以上的压延处理，能够将sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量优选地设为2个以上。
[0211]
对于压延处理的次数没有上限，优选为50次以下。通过将压延处理的次数设为50次以下，能够适当地防止sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部30的数量超过40个。
[0212]
另外，压延处理优选在后述压电体层12的极化处理之前进行。
[0213]
若进行压延处理，则许多压电体粒子26被压入到压电体层12。此时，也存在随着旋转压入的压电体粒子26。因此，若在进行极化处理之后进行压延处理，则产生极化方向从原本的膜厚方向倾斜的压电体粒子26，并且压电薄膜10的压电特性降低。并且，通过后述热压接对片状物38进行热压接时也产生这种不良情况。
[0214]
相对于此，通过在进行压延处理之后进行极化处理，能够防止因这种压电体粒子26的旋转引起的压电特性的降低。并且，由于进行一次压延处理，因此在通过后述热压接对片状物38进行热压接时也难以产生压电体粒子26的旋转。
[0215]
接着，对在下部保护层20上具有下部电极16且在下部电极16上形成压电体层12而成的层叠体36的压电体层12进行极化处理(poling)。压电体层12的极化处理可以在压延处理之前进行，但是如上所述，优选在进行压延处理之后进行。
[0216]
压电体层12的极化处理的方法并无限制，能够利用公知的方法。例如，可例示对进行极化处理的对象直接施加直流电场的电场极化。另外，当进行电场极化时，可以在极化处理之前，形成上部电极14，并利用上部电极14及下部电极16进行电场极化处理。
[0217]
并且，当制造本发明的压电薄膜10时，极化处理在厚度方向上进行极化，而不是在压电体层12(高分子复合压电体)的面方向上进行极化。
[0218]
接着，如图10所示，在进行极化处理的层叠体36的压电体层12侧将预先准备的片状物38以使上部电极14朝向压电体层12层叠的方式进行层叠。
[0219]
此外，以夹持下部保护层20及上部保护层18的方式使用热压机装置及加热辊等将该层叠体进行热压接，并贴合层叠体36和片状物38，制作如图1所示的本发明的压电薄膜10。
[0220]
或者，使用粘结剂贴合层叠体36和片状物38，优选为可以进一步进行压接而制作本发明的压电薄膜10。
[0221]
如此制作的本发明的压电薄膜10在厚度方向上被极化，而不是在面方向上被极化，并且，即使在极化处理后不进行拉伸处理也可获得较大的压电特性。因此，本发明的压电薄膜10在压电特性上没有面内各向异性，若施加驱动电压，则在面内方向上向所有方向各向同性地伸缩。
[0222]
这种本发明的压电薄膜10的制造可以使用切割片状的片状物34及片状物38等，优
选为利用卷对卷(roll to roll)。在以下说明中，将卷对卷也称为“rtor”。
[0223]
众所周知，rtor是从将长条状原材料卷绕而成的辊中拉出原材料，一边沿长度方向进行输送一边进行成膜或表面处理等各种处理，将处理结束的原材料再次卷绕成卷状的制造方法。
[0224]
当通过rtor并利用上述制造方法制造压电薄膜10时，使用将长条状片状物34卷绕而成的第1辊及将长条状片状物38卷绕而成的第2辊。
[0225]
第1辊及第2辊可以相同。
[0226]
从该第1辊中拉出片状物34，一边沿长度方向进行输送，一边在片状物34的下部电极16上涂布含有高分子材料及压电体粒子26的涂料，并通过加热等进行干燥，从而制作在下部电极16上形成压电体层12，并层叠片状物34和压电体层12而成的层叠体36。
[0227]
接着，进行压延处理。在此，当通过rtor制造压电薄膜10时，在层叠体36的输送方向上配置多个加热辊37，一边输送层叠体36一边通过各加热辊37进行压延处理，从而对压电体层12进行多次压延处理即可。
[0228]
接着，进行压电体层12的极化处理。在此，当通过rtor制造压电薄膜10时，通过一边输送层叠体36一边沿与层叠体36的输送方向正交的方向延伸而配置的电极进行压电体层12的极化处理。另外，如上所述，可以在该极化处置之前进行压延处理。并且，沿压电体层12的厚度方向进行压电体层12的极化处理。
[0229]
接着，从第2辊中拉出片状物38，一边输送片状物38及层叠体36一边通过使用贴合辊等的公知的方法使上部薄膜电极14朝向压电体层12，在层叠体36上层叠片状物38。
[0230]
然后，通过以加热辊对夹持层叠体36及片状物38并进行输送来进行热压接，从而完成本发明的压电薄膜10，将该压电薄膜10卷绕成辊状。
[0231]
另外，以上例中，通过rtor沿长度方向仅输送1次片状物(层叠体)，从而制作本发明的压电薄膜10，但并不限于此。
[0232]
例如，在形成上述层叠体并进行极化处理之后，制造将该层叠体36卷绕成辊状一次而成的层叠体辊。接着，从该层叠体辊中拉出层叠体36，一边沿长度方向输送一边如前述进行片状物38的层叠及热压接，从而制作压电薄膜10，可以将该压电薄膜10卷绕成辊状。
[0233]
图11中示出利用本发明的压电薄膜10的平板型的压电扬声器的一例的概念图。
[0234]
该压电扬声器40为将本发明的压电薄膜10用作将电信号转换为振动能的振动板的平板型的压电扬声器。另外，压电扬声器40也能够用作麦克风及传感器等。
[0235]
压电扬声器40具有压电薄膜10、外壳42、粘弹性支撑体46及框体48而构成。
[0236]
外壳42为由塑胶等形成的、一面开放的薄的框体。作为框体的形状，可例示长方体状、立方体状及圆筒状。
[0237]
并且，框体48为在中央具有与外壳42的开放面相同形状的贯穿孔的、与外壳42的开放面侧卡合的框材。
[0238]
粘弹性支撑体46具有适当的粘性和弹性，用于支撑压电薄膜10，并且通过在压电薄膜的任一部位均赋予一定的机械偏压而将压电薄膜10的伸缩运动无浪费地转换成前后运动(与薄膜的面垂直的方向的运动)。作为一例，可例示羊毛的毛毯及包含pet等的羊毛的毛毯等不织布、以及玻璃棉等。
[0239]
压电扬声器40构成为如下：在外壳42中容纳粘弹性支撑体46，并通过压电薄膜10
覆盖外壳42及粘弹性支撑体46，在将压电薄膜10的周边通过框体48按压到外壳42的上端面的状态下，将框体48固定于外壳42。
[0240]
在此，在压电扬声器40中，粘弹性支撑体46的高度(厚度)比外壳42的内表面的高度厚。
[0241]
因此，在压电扬声器40中，在粘弹性支撑体46的周边部，粘弹性支撑体46在通过压电薄膜10向下方按压而使厚度变薄的状态下被保持。并且，同样在粘弹性支撑体46的周边部，压电薄膜10的曲率急剧变动，在压电薄膜10上形成朝向粘弹性支撑体46的周边减小的上升部。此外，压电薄膜10的中央区域被按压到四棱柱状的粘弹性支撑体46而成为(大致)平面状。
[0242]
关于压电扬声器40，当通过向下部电极16及上部电极14施加驱动电压而使压电薄膜10沿面内方向伸长时，为了吸收该伸长量，通过粘弹性支撑体46的作用，压电薄膜10的上升部在上升方向上改变角度。其结果，具有平面状部分的压电薄膜10向上方移动。
[0243]
相反，当通过向下部电极16及上部电极14施加驱动电压而使压电薄膜10沿面内方向收缩时，为了吸收该收缩量，压电薄膜10的上升部在倾斜方向(接近平面的方向)上改变角度。其结果，具有平面状的部分的压电薄膜10向下方移动。
[0244]
压电扬声器40通过该压电薄膜10的振动而产生声音。
[0245]
另外，在本发明的压电薄膜10中，通过保持为使压电薄膜10弯曲的状态也能够实现从伸缩运动向振动的转换。
[0246]
因此，本发明的压电薄膜10不是作为具有如图11所示的刚性的平板状的压电扬声器40发挥作用，而是简单地保持在弯曲状态也能够作为具有挠性的压电扬声器发挥作用。
[0247]
利用这种本发明的压电薄膜10的压电扬声器能够具有良好的挠性，例如通过卷起或折叠而容纳到包等中。因此，根据本发明的压电薄膜10，即使为一定程度的大小，也能够实现可容易携带的压电扬声器。
[0248]
并且，如上所述，本发明的压电薄膜10的柔软性及挠性优异，并且在面内不具有压电特性的各向异性。因此，本发明的压电薄膜10无论向哪个方向弯曲，音质的变化都小，并且，对曲率的变化的音质变化也小。因此，利用本发明的压电薄膜10的压电扬声器的设置位置的自由度高，并且，如上所述，能够安装于各种物品。例如，通过将本发明的压电薄膜10以弯曲状态安装于西服等服装品及包等携带品等，能够实现所谓的佩戴式扬声器。
[0249]
此外，如上所述，通过将本发明的压电薄膜粘贴于具有挠性的有机el显示设备及具有挠性的液晶显示设备等具有挠性的显示设备，也能够用作显示设备的扬声器。
[0250]
如上所述，本发明的压电薄膜10通过电压的施加而沿面方向伸缩，并通过该面方向的伸缩而沿厚度方向适当地振动，因此，例如用于压电扬声器等时，显现能够输出高声压的声音的良好的音响特性。
[0251]
通过层叠多张显现这种良好的音响特性即由压电引起的高的伸缩性能的本发明的压电薄膜10，作为使振动板等被振动体振动的压电振动元件也良好地发挥作用。本发明的压电薄膜10的散热性良好，因此层叠而作为压电振子时，也能够防止自身发热，因此能够防止振动板的加热。
[0252]
另外，在层叠压电薄膜10时，如果没有短路(short)的可能性，则压电薄膜可以不具有上部保护层18和/或下部保护层20。或者，可以经由绝缘层层叠不具有上部保护层18
和/或下部保护层20的压电薄膜。
[0253]
作为一例，可以将压电薄膜10的层叠体粘贴于振动板，从而作为通过压电薄膜10的层叠体使振动板振动而输出声音的扬声器。即，在该情况下，将压电薄膜10的层叠体用作通过使振动板振动来输出声音的、所谓的激励器。
[0254]
通过对层叠的压电薄膜10施加驱动电压，各个压电薄膜10沿面方向伸缩，通过各压电薄膜10的伸缩，压电薄膜10的层叠体整体沿面方向伸缩。通过压电薄膜10的层叠体的面方向的伸缩，粘贴有层叠体的振动板挠曲，其结果，振动板沿厚度方向振动。通过该厚度方向的振动，振动板产生声音。振动板根据施加到压电薄膜10的驱动电压的大小来振动，并产生与施加到压电薄膜10的驱动电压相应的声音。
[0255]
因此，此时，压电薄膜10本身不输出声音。
[0256]
即使每1张压电薄膜10的刚性低、伸缩力小，通过层叠压电薄膜10，刚性也提高，作为层叠体整体的伸缩力也增大。其结果，压电薄膜10的层叠体中，即使振动板具有一定程度的刚性，也能够以较大的力使振动板充分挠曲，并使振动板沿厚度方向充分振动，从而在振动板上产生声音。
[0257]
在压电薄膜10的层叠体中，压电薄膜10的层叠张数并无限制，例如根据振动的振动板的刚性等适当地设定获得充分的振动量的张数即可。
[0258]
另外，只要具有充分的伸缩力，则也能够将1张本发明的压电薄膜10同样地用作激发器(压电振动元件)。
[0259]
由本发明的压电薄膜10的层叠体振动的振动板也无限制，能够利用各种片状物(板状物、薄膜)。
[0260]
作为一例，可例示由聚对苯二甲酸乙二酯(pet)等构成的树脂薄膜、由发泡聚苯乙烯等构成的发泡塑胶、瓦楞纸板等纸质材料、玻璃板及木材等。此外，只要能够充分挠曲，则作为振动板，也可以使用显示设备等机器。
[0261]
压电薄膜10的层叠体优选通过粘贴层(粘贴剂)粘贴相邻的压电薄膜彼此。并且，压电薄膜10的层叠体和振动板也优选通过粘贴层粘贴。
[0262]
粘贴层并无限制，可利用各种能够粘贴成粘贴对象的物品彼此。因此，粘贴层可以由粘合剂构成，也可以由粘结剂构成。优选为使用粘贴后可获得固体且硬的粘贴层的、由粘结剂构成的粘结剂层。
[0263]
关于以上方面，将后述长条状压电薄膜10折叠而成的层叠体也相同。
[0264]
在压电薄膜10的层叠体中，对层叠的各压电薄膜10的极化方向并无限制。另外，如上所述，本发明的压电薄膜10的极化方向为厚度方向的极化方向。
[0265]
因此，在压电薄膜10的层叠体中，极化方向在所有压电薄膜10中可以为相同方向，也可以存在极化方向不同的压电薄膜。
[0266]
在此，在压电薄膜10的层叠体中，优选以相邻的压电薄膜10彼此的极化方向彼此相反的方式层叠压电薄膜10。
[0267]
在压电薄膜10中，施加于压电体层12的电压的极性成为与极化方向相对应。因此，无论在极化方向从上部电极14朝向下部电极16的情况下，还是在从下部电极16朝向上部电极14的情况下，在层叠的所有压电薄膜10中，将上部电极14的极性及下部电极16的极性设为相同极性。
[0268]
因此，通过使相邻的压电薄膜10彼此的极化方向彼此相反，即使相邻的压电薄膜10的薄膜电极彼此接触，接触的薄膜电极为相同极性，因此不用担心发生短路(短路)。
[0269]
压电薄膜10的层叠体也可以设为通过将长条状压电薄膜10折叠1次以上、优选为多次来层叠多个压电薄膜10的结构。
[0270]
将长条状压电薄膜10折叠而层叠的结构具有如下优点。
[0271]
即，在将切割片状的压电薄膜10层叠多张的而成的层叠体中，需要对每1张压电薄膜，将上部电极14及下部电极16连接于驱动电源。相对于此，在将长条状压电薄膜10折叠而层叠的结构中，能够仅由一张长条状压电薄膜10构成层叠体。并且，在将长条状压电薄膜10折叠而层叠的结构中，用于施加驱动电压的电源为1个即可，此外，也可以在一个位置从压电薄膜10拉出电极。
[0272]
此外，在将长条状压电薄膜10折叠而层叠的结构中，必需使相邻的压电薄膜10彼此的极化方向彼此相反。
[0273]
以上，对本发明的压电薄膜进行了详细说明，但本发明并不限于上述例子，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行各种改良和变更。
[0274]
实施例
[0275]
以下，列举本发明的具体的实施例，对本发明进行更详细的说明。另外，本发明不限于该实施例，以下的实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨，则能够适当地进行变更。
[0276]
[实施例1]
[0277]
通过图7～图10所示的方法来制作了压电薄膜。
[0278]
首先，以下述组成比，将氰乙基化pva(shin-etsu chemical co.,ltd.制cr-v)溶解于二甲基甲酰胺(dmf)。然后，向该溶液中以下述组成比添加pzt粒子作为压电体粒子，并使用螺旋浆混合器(转速2000rpm)进行搅拌，从而制备了用于形成压电体层的涂料。
[0279]
·
pzt粒子
···········
300质量份
[0280]
·
氰乙基化pva
·······
30质量份
[0281]
·
dmf
··············
70质量份
[0282]
另外，pzt粒子使用了以相对于pb＝1摩尔成为zr＝0.52摩尔、ti＝0.48摩尔的方式通过球磨机湿式混合成为主成分的pb氧化物、zr氧化物及ti氧化物的粉末而成的混合粉在800℃下烧成5小时后进行破碎处理。
[0283]
另一方面，准备了在厚度4μm的pet薄膜上真空蒸镀厚度0.1μm的铜薄膜而成的片状物。即，在本例中，上部电极及下部电极为厚度0.1m的铜蒸镀薄膜，上部保护层及下部保护层为厚度4μm的pet薄膜。
[0284]
使用滑动式涂布机在片状物的下部电极(铜蒸镀薄膜)上涂布了预先制备的用于形成压电体层的涂料。另外，以干燥后的涂膜的膜厚成为40μm的方式涂布了涂料。
[0285]
接着，通过将在片状物上涂布涂料而得的物质在120℃的加热板上进行加热干燥而使dmf蒸发。由此，制作了在pet制的下部保护层上具有铜制的下部薄膜电极且在其上形成厚度为40μm的压电体层而成的层叠体。
[0286]
接着，如图9所示，使用加热辊，对所制作的层叠体的压电体层的上表面(与下部电极相反的一侧的表面)进行了3次压延处理。
[0287]
将加热辊的温度设为70℃，将加热辊的按压力设为0.3mpa，将加热辊的移动速度设为0.6m/min而进行了压延处理。
[0288]
沿厚度方向对进行了压延处理的压电体层进行了极化处理。
[0289]
在进行了极化处理的层叠体上使上部电极(铜薄膜侧)朝向压电体层而层叠了片状物。
[0290]
接着，使用层压装置，将层叠体与片状物的层叠体在温度120℃下热压接，从而粘贴并粘结压电体层和上部电极而制作了如图1所示的压电薄膜。
[0291]
通过粘结剂将所制作的压电薄膜粘贴于厚度5μm的平坦的树脂薄膜制的支撑体。
[0292]
接着，通过截面离子铣削装置(hitachi high-tech corporation制、im4000plus)切断了压电薄膜与支撑体的层叠体。
[0293]
另外，通过截面离子铣削装置进行切断时，相对于层叠体的截面的任意位置，沿电极层的长度方向实施了约1000μm的截面加工。
[0294]
此外，对层叠体的截面实施了约2nm的os涂层。
[0295]
通过sem(jeol ltd.制、sm-09010)拍摄实施了层叠体的截面加工的区域，在拍摄到的截面sem图像中任意选择的电极层的长度方向的视野85μm的区域中，对下部电极的凸部进行了计数。另外，sem的观察以加速电压2.0kv、获取反射电子组成像的条件，在1500倍的倍率下进行，以使下部电极及下部保护层在一个画面中。
[0296]
凸部的计数在压电薄膜的任意10个截面进行，将在10个截面中计数的凸部的数量的平均值设为所制作的压电薄膜中的、sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中的下部电极的凸部的数量。
[0297]
其结果，下部电极的凸部的数量为3个。
[0298]
此外，关于各凸部，将截面sem图像放大至40000倍，通过上述方法设定凸部的基准线及垂直线，并测定了凸部的大小及高度。
[0299]
其结果，最大的凸部的大小(大小的最大值)为1000nm，最高的凸部的高度(高度的最大值)为100nm。
[0300]
并且，高度为20nm以上的凸部的数量在sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中为2个。另外，高度为20nm以上的凸部的数量也为预先对凸部的数量进行计数的10个截面的电极层的长度方向的85μm视野中的平均值。
[0301]
[实施例2～4及比较例1～3]
[0302]
将压延处理的次数设为10次(实施例2)、20次(实施例3)、40次(实施例4)、0次(比较例1)、1次(比较例2)及50次(比较例3)，除此以外，以与实施例1相同的方式制作了压电薄膜。
[0303]
关于所制作的压电薄膜，与实施例1同样地，对sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的凸部的数量进行计数，进而测定凸部的大小及高度，测定了最大的凸部的大小、最高的凸部的高度及sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野的高度为20nm以上的凸部的数量。
[0304]
[压电扬声器的制作及声压的测定]
[0305]
使用所制作的压电薄膜制作了图11所示的压电扬声器。
[0306]
首先，从所制作的压电薄膜切出210
×
300mm(a4尺寸)的矩形试验片。如图11所示，
将切出的压电薄膜放置于预先收纳玻璃棉作为粘弹性支撑体的210
×
300mm的外壳上之后，用框体按压周边部，对压电薄膜赋予适当的张力和曲率，从而制作了如图11所示的压电扬声器。
[0307]
另外，外壳的深度设为9mm，玻璃棉的密度设为32kg/m3，组装前的厚度设为25mm。
[0308]
通过功率放大器向所制作的压电扬声器输入1khz的正弦波作为输入信号，如图12所示，通过放置于距扬声器的中心50cm的距离的麦克风50测定了声压。另外，声压的测定值以比较例2为基准(ref)，以与比较例2的差分来表示。
[0309]
[散热性试验]
[0310]
将所制作的压电扬声器以规定的体积驱动5分钟，并通过热成像法测定了压电薄膜的温度。
[0311]
5分钟的压电扬声器的驱动中，将压电薄膜的温度从未达到过30℃以上的情况评价为“ok”，将即使一瞬间压电薄膜的温度达到30℃以上的情况评价为“ng”。
[0312]
[耐久性试验]
[0313]
对压电薄膜施加1000小时的距离所制作的压电扬声器1m的位置的平均声压成为80db的驱动电压，从而驱动了压电扬声器。
[0314]
然后，目视观察压电薄膜的表面，确认了有无白色的缺陷部。
[0315]
将未确认到白色的缺陷部的情况评价为“无”，将即使1个也确认到白色的缺陷部的情况评价为“有”。
[0316]
将结果示于下述表。
[0317]
[表1]
[0318][0319]
如表所示，使用了下部电极在截面中的sem图像的电极层的长度方向的每85μm视野中具有2～40个凸部的本发明的压电薄膜的压电扬声器可获得高的声压，并且，散热性及耐热性也良好。
[0320]
相对于此，下部电极不具有凸部的比较例1及下部电极的凸部的数量小于本发明的范围的比较例2中，耐久性没有问题，但是散热性低。并且，下部电极的凸部的数量超过本发明的范围的比较例3中，散热性高，但是在耐热性试验中产生了白色的缺陷部。另外，比较例与本发明品相比，声压也低。
[0321]
另外，关于未进行压延处理的比较例1，上部电极侧也同样地进行通过sem的观察，从而确认了凸部的有无。其结果，比较例1不仅在下部电极，在上部电极也未确认到朝向上部保护层的凸部。
[0322]
由以上结果可明确本发明的效果。
[0323]
符号说明
[0324]
10-压电薄膜，12-压电体层，14-上部(薄膜)电极，16-下部(薄膜)电极，18-上部保护层，20-下部保护层，24-高分子基质，26-压电体粒子，30-凸部，34、38-片状物，36-层叠体，37-加热辊，40-压电扬声器，42-外壳，46-粘弹性支撑体，48-框体，50-麦克风。