(57)【要約】  同じ圧電特性を有する複数の圧電層が積層され、かつ隣り合う圧電層の対向し合う面の間が電気的に絶縁されていなくても、引張力が加えられた場合に引張力に応じた電圧を生じさせることができる圧電デバイス及びその製造方法を提供する。圧電デバイス（１）は、第一の群に含まれる圧電層（１０）と第二の群に含まれる圧電層（２０）とが交互に並んで複数積層し、隣り合う圧電層（１０）と圧電層（２０）との間に導電層（３０）が介在する。第一の群に含まれる圧電層（１０）と第二の群に含まれる圧電層（２０）とは、同一の圧電特性を有する延伸樹脂フィルムである。第一の群に含まれる圧電層（１０）の延伸方向はいずれも同一方向であり、第二の群に含まれる圧電層（２０）の延伸方向はいずれも同一方向である。第一の群に含まれる圧電層（１０）の延伸方向と第二の群に含まれる圧電層（２０）の延伸方向とは交差する。
2019078053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の群に含まれる圧電層と、第二の群に含まれる圧電層と、導電層と、を有し、
前記第一の群に含まれる前記圧電層と前記第二の群に含まれる前記圧電層とが交互に積層し、前記積層する方向において隣り合う前記第一の群に含まれる前記圧電層と前記第二の群に含まれる前記圧電層との間に前記導電層が介在し、
前記第一の群に含まれる前記圧電層、及び前記第二の群に含まれる前記圧電層は、延伸樹脂フィルムであり、
前記第一の群に含まれる前記圧電層と前記第二の群に含まれる前記圧電層とは、引張力が加えられて延伸する場合の、延伸方向に対する前記引張力の方向と、前記引張力によって生じる前記圧電層の分極方向との関係が互いに同一である圧電特性を有し、
前記第一の群に含まれる前記圧電層の前記延伸方向は、いずれも同一方向であり、
前記第二の群に含まれる前記圧電層の前記延伸方向は、いずれも同一方向であり、
前記第一の群に含まれる前記圧電層の前記延伸方向と前記第二の群に含まれる前記圧電層の前記延伸方向とは交差する、
圧電デバイス。
【請求項２】
前記第一の群に含まれる前記圧電層、及び前記第二の群に含まれる前記圧電層は、同一種の螺旋高分子を含む、
請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記螺旋高分子は、Ｌ体ポリ乳酸又はＤ体ポリ乳酸である、
請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記第一の群に含まれる前記圧電層から選択されるいかなる二つの前記圧電層の延伸方向のなす角は、３０度以下であり、
前記第二の群に含まれる前記圧電層から選択されるいかなる二つの前記圧電層の延伸方向のなす角は、３０度以下である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記第一の群に含まれる前記圧電層から選択されるいかなる一つの前記圧電層の延伸方向と、前記第二の群に含まれる前記圧電層から選択されるいかなる一つの前記圧電層の延伸方向とのなす角は、７５度以上１０５度以下である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
第一のフィルム材と第二のフィルム材とを用意し、
前記第一のフィルム材と前記第二のフィルム材の各々は、延伸樹脂フィルムを備え、
前記第一のフィルム材と前記第二のフィルム材とのうち少なくとも一方は、前記延伸樹脂フィルムに重なる導電膜を更に備え、
前記第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムと、前記第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムとは、引張力が加えられた場合の延伸方向に対する前記引張力の方向と、前記引張力によって生じる分極の方向との関係が、互いに同一である圧電特性を有し、
前記第一のフィルム材と前記第二のフィルム材とを、前記第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向と、前記第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向とが、交差するように編み込み折りすることを含む、
圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記第一のフィルム材と前記第二のフィルム材とは、いずれも帯状であり、
前記第一のフィルム材と前記第二のフィルム材とを編み込み折りするにあたって、前記第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向と、前記第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向とが、交差するように、前記第一のフィルム材の端部と前記第二のフィルム材の端部を重ね、
前記第一のフィルム材を前記第二のフィルム材の長辺に沿って折り返して前記第二のフィルム材に重ねてから、前記第二のフィルム材を前記第一のフィルム材の長辺に沿って折り返して前記第一のフィルム材に重ねることを、繰り返す、
請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記第一のフィルム材の折り返し部分と、前記第二のフィルム材の折り返し部分とを切り取ることを含む、
請求項６又は７に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記導電膜にマーキングをする工程を含む、
請求項６から８のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧電デバイス及びその製造方法に関し、詳しくは複数の圧電層を積層させた圧電デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電性を有する延伸樹脂フィルムからなる圧電層と、導電層とを積層して圧電デバイスを作製することが行われている。このような圧電デバイスは、引張力などが加えられると、圧電層に分極が生じる。そのため、導電層から電圧を取り出すことができる。【０００３】
例えば、特許文献１では、ポリＬ−乳酸樹脂の延伸樹脂フィルムからなる圧電層と、ポリＬ−乳酸樹脂の光学異性体であるポリＤ−乳酸樹脂の延伸樹脂フィルムからなる圧電層とを、導電層を介して交互に積層した圧電デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３２４９７号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の圧電デバイスは、圧電特性の異なる二種の圧電層を必要とするため、生産性が悪く、またコストもかかる、さらに光学異性体を持たない同特性を有する圧電フィルムに対しては同構造の圧電デバイスを実現できないといった問題があった。
【０００６】
一方、圧電特性を同じくする樹脂フィルムからなる圧電層を積層して圧電デバイスを作製し、その圧電デバイスに引張力などを加えると、隣り合う圧電層の対向し合う面には、分極により互いに異なる電荷が生じる。このため、隣り合う圧電層間に導電層を介在させることで圧電層の対向し合う面間を電気的に接続すると、圧電層に生じた電荷は打ち消されてしまう。そのため、圧電層の対向し合う面間には絶縁層を設けて、圧電層の対向し合う面間を電気的に絶縁しなければならず、絶縁層の厚みの分だけ圧電デバイスの寸法が大きくなってしまう。そのため、圧電デバイスの小型化、軽量化には不向きであるといった問題がある。
【０００７】
本開示の目的は、同じ圧電特性を有する複数の圧電層が積層され、かつ隣り合う圧電層の対向し合う面の間が電気的に絶縁されていなくても、力が加えられた場合に力に応じた電圧を生じさせることができる圧電デバイス及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
本開示の一態様に係る圧電デバイスは、第一の群に含まれる圧電層と、第二の群に含まれる圧電層と、導電層と、を有する。第一の群に含まれる圧電層と第二の群に含まれる圧電層とが交互に積層する。積層する方向において隣り合う第一の群に含まれる圧電層と第二の群に含まれる圧電層との間に導電層が介在する。第一の群に含まれる圧電層、及び第二の群に含まれる圧電層は、延伸樹脂フィルムである。第一の群に含まれる圧電層と第二の群に含まれる圧電層とは、引張力が加えられた場合の、延伸方向に対する引張力方向と、引張力によって生じる圧電層の分極方向との関係が互いに同一である圧電特性を有する。第一の群に含まれる圧電層の延伸方向は、いずれも同一方向である。第二の群に含まれる圧電層の延伸方向は、いずれも同一方向である。第一の群に含まれる圧電層の延伸方向と第二の群に含まれる圧電層の延伸方向とは交差する。
【０００９】
また、本開示の一態様に係る圧電デバイスの製造方法は、第一のフィルム材と第二のフィルム材とを用意する。第一のフィルム材と第二のフィルム材の各々は、延伸樹脂フィルムを備える。第一のフィルム材と第二のフィルム材とのうち少なくとも一方は、延伸樹脂フィルムに重なる導電膜を更に備える。第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムと、第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムとは、引張力が加えられた場合の延伸方向に対する引張力の方向と、引張力によって生じる分極の方向との関係が、互いに同一である圧電特性を有する。製造方法は、第一のフィルム材と第二のフィルム材とを、第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向と、第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムの延伸方向とが、交差するように編み込み折りすることを含む。
【００１０】
本開示の一態様によれば、同じ圧電特性を有する複数の圧電層が積層され、かつ隣り合う圧電層の対向し合う面の間が電気的に絶縁されていなくても、力が加えられた場合に力に応じた電圧を生じさせることができる圧電デバイスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の第１の実施形態に係る圧電デバイスを示す概略の断面図である。
【図２】図２は、本開示の第１の実施形態に係る圧電デバイスの概略を示す分解斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１の実施形態における第一のフィルム材の上面を示す概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１の実施形態における第一のフィルム材の下面を示す概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、第二のフィルム材の上面を示す概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、第二のフィルム材の下面を示す概略図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材の一例を示す側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本開示の第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本開示の第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本開示の第１の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、編み込み折りにより作製される中間品の一例を示す図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、中間品を側面から見た断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る圧電デバイスを示す概略の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、第２の実施形態に係る圧電デバイスの概略を示す分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第２の実施形態における第一のフィルム材及び第二のフィルム材の上面を示す概略図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第２の実施形態における第一のフィルム材及び第二のフィルム材の下面を示す概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本開示の第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本開示の第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本開示の第２の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、編み込み折りにより作製される中間品の一例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本開示の第３の実施形態に係る圧電デバイスを示す概略の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第３の実施形態に係る圧電デバイスの概略を示す分解斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、第３の実施形態における第一のフィルム材の上面を示す概略図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、第３の実施形態における第一のフィルム材の下面を示す概略図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、第３の実施形態における第二のフィルム材の上面を示す概略図である。
【図９Ｄ】図９Ｄは、第３の実施形態における第二のフィルム材の下面を示す概略図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本開示の第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本開示の第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本開示の第３の実施形態に係る圧電デバイスの製造方法における、編み込み折りの一例を示す概略図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、編み込み折りにより作製される中間品の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、第一のフィルム材及び第二のフィルム材上の導電膜の電極パターン及び導電膜へのマーキングの例を示す概略図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｇは、圧電デバイスを上から見た場合の、端子部の位置の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、圧電特性を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
まず、本開示の実施形態に係る圧電デバイスの構成の概要について、図１を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態に係る圧電デバイス１は、第一の群に含まれる圧電層１０（以下、単に圧電層１０ともいう）と第二の群に含まれる圧電層２０（以下、単に圧電層２０ともいう）とが交互に並んで積層する。隣り合う圧電層１０と圧電層２０との間に導電層３０が介在する。圧電層１０及び圧電層２０は、いずれも延伸樹脂フィルムである。圧電層１０と圧電層２０とは、引張力が加えられた場合の、延伸方向に対する引張力の方向と、この引張力によって生じる圧電層の分極方向との関係が互いに同一である圧電特性を有する。圧電層１０の延伸方向は、いずれも同一方向である。圧電層２０の延伸方向は、いずれも同一方向である。圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向とは交差する。
【００１４】
明細書中の説明において、「圧電特性」とは、引張力が加えられた場合に引張力に応じた分極が生じる圧電層の性質であり、この性質には、引張力の方向と引張力によって生じる分極の方向との関係も含まれる。延伸樹脂フィルムである圧電層１０と延伸樹脂フィルムである圧電層２０とは、互いに同一の圧電特性を有する。すなわち、圧電層１０及び圧電層２０に引張力が加えられた場合の、延伸方向に対する引張力方向と、この引張力によって生じる圧電層１０及び圧電層２０の分極の方向との関係が、いずれも同一である。
【００１５】
図１２を参照して、より具体的に説明すると、圧電層１０と圧電層２０とが同じ圧電特性を有する場合、例えば圧電層１０と圧電層２０とが次の構成を有する。圧電層１０と圧電層２０は、いずれも厚みを有し、厚み方向に直交する一方向（図１２における＋Ｘの方向）に延伸された延伸樹脂フィルムである。圧電層１０と圧電層２０のいずれにおいても、厚みに沿った一方向を向く面を上面、上面とは反対方向を向く面を下面と規定する。なお、上面及び下面の用語は、圧電層１０及び圧電層２０の姿勢を規制するものではない。圧電層１０に圧電層１０の延伸方向（＋Ｘの方向）に対して傾斜する方向に引張力をかけると、圧電層１０に分極が生じる。圧電層２０に圧電層２０の延伸方向（＋Ｘの方向）に対して傾斜する方向に引張力をかけても、圧電層２０に分極が生じる。圧電層１０に圧電層１０の延伸方向（＋Ｘの方向）に対して、上面側から見て時計回り方向に傾斜した方向（図１２における＋Ｙの方向）に引張力がかけられた場合に圧電層１０の上面が正に帯電するような方向（図１２における＋Ｚの方向）の分極が起こる。圧電層２０に圧電層１０の延伸方向（＋Ｘの方向）に対して、上面側から見て時計回り方向に傾斜した方向（＋Ｙの方向）に引張力がかけられた場合も、圧電層２０に上面が正に帯電するような方向（＋Ｚの方向）の分極が起こる。
【００１６】
上記の場合には、圧電層１０と圧電層２０とが同じ圧電特性を有する。上記において、時計回りを反時計回りと言い換えた場合も、圧電層１０と圧電層２０とは同じ圧電特性を有する。これに対して、圧電層１０に上面が正（例えば＋Ｚの方向）に帯電するような分極が起こり、かつ圧電層２０に下面が正に帯電（例えば−Ｚの方向）するような分極が起こるならば、圧電層１０と圧電層２０とが異なる圧電特性を有する。
【００１７】
仮に、圧電層１０と圧電層２０とをこれらの圧電層１０及び圧電層２０の延伸方向が同じ方向となるように積層して圧電デバイスを作製したならば、圧電デバイス１に力が加えられた場合、全ての圧電層１０及び圧電層２０における分極の方向は同じになる。この場合、隣り合う圧電層１０と圧電層２０との対向し合う面には、互いに逆の電荷が生じる。そのため、隣り合う圧電層１０と圧電層２０との対向し合う面の間が電気的に絶縁されていないと、電荷が打消しあってしまう。
【００１８】
これに対し、本実施形態に係る圧電デバイス１では、圧電層１０と圧電層２０とが交互に並んで積層しているとともに、圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向とが交差している。そのため、圧電デバイス１に引張力などの力が加えられると、圧電層１０にかかる力の圧電層１０の延伸方向に対する向きと、圧電層２０にかかる力の圧電層２０の延伸方向に対する向きとは、異なる。そのため、圧電層１０と圧電層２０は同じ圧電特性を有するにもかかわらず、圧電層１０と圧電層２０は逆方向に分極する。このため、隣り合う圧電層１０と圧電層２０との対向し合う面には、互いに同一の電荷が生じる。
【００１９】
このため、本実施形態に係る圧電デバイス１は、同じ圧電特性を有する複数の圧電層１０、２０が積層されているにもかかわらず、隣り合う圧電層１０、２０の対向し合う面間が電気的に絶縁されていなくても、力が加えられた場合に力に応じた電圧を生じさせることができる。そして、このように生じた電圧を、圧電層１０と圧電層２０との間に介在する導電層３０から取り出すことができる。
【００２０】
圧電デバイス１の製造方法の概要について、図３Ａ〜図３Ｅ及び図４Ａ〜図４Ｅを参照して説明する。
【００２１】
圧電デバイス１の製造に当たっては、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを用意する。第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１の各々は、延伸樹脂フィルム４００を備える。第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とのうち少なくとも一方が延伸樹脂フィルム４００に重なる導電膜３０１を更に備える。第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４００（４０１）と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４００（４０２）とは、同じ圧電特性を有する。すなわち、延伸樹脂フィルム４０１及び延伸樹脂フィルム４０２に引張力が加えられた場合の、延伸方向に対する引張力の方向と、この引張力によって生じる延伸樹脂フィルム４０１と延伸樹脂フィルム４０２の分極の方向との関係は、同一である。第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように編み込み折りをする。
【００２２】
このため、互いに同じ圧電特性を有する延伸樹脂フィルム４００を備える第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とから、圧電デバイス１を作製することができる。
【００２３】
これにより、例えば延伸樹脂フィルム４０１から圧電層１０を、延伸樹脂フィルム４０２から圧電層２０を、導電膜３０１から導電層３０を、それぞれ作製することができる。
【００２４】
なお、上記の説明における第一の群に含まれる圧電層１０と第二の群に含まれる圧電層２０は、両者を区別するための便宜的な名称であり、上記の説明において第一の群に含まれる圧電層１０及び第二の群に含まれる圧電層２０の名称を入れ替えてもよい。同様に、上記の説明における第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１は、両者を区別するための便宜的な名称であり、上記の説明において第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１の名称を入れ替えてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とのうち、いずれか一方が導電膜３０１を備えていてもよい。この場合、例えば第一のフィルム材１０１が、延伸樹脂フィルム４０１の両面上にそれぞれ重なる導電膜３０１を備えていてもよい。第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１が、いずれも導電膜３０１を備えていてもよい。
【００２６】
圧電デバイス１は、例えばトラフィックセンサ、タイヤ空気圧センサなどの交通分野、侵入検知、盗難警戒などのセキュリティ分野、音響ピックアップ、魚群探知機、ソナーなどの音響・超音波の分野、超音診断などの医療分野、床発電の分野など、種々の分野に適用可能である。
【００２７】
以下、より具体的に実施形態について説明する。
【００２８】
［第１の実施形態］
以下の説明において、圧電層１０及び圧電層２０が積層する方向を上下方向とし、上下方向のうちの一方側を上方、上方の反対側を下方という。なお、上下方向、上方、下方は、便宜的な名称であり、これらの用語は、圧電デバイス１の向き及び姿勢を制限しない。
【００２９】
第１の実施形態に係る圧電デバイス１は、図１に示すように、圧電層１０と圧電層２０と導電層３０とを備える。圧電層１０と圧電層２０とは交互に並んで積層している。隣り合う圧電層１０と圧電層２０との間に導電層３０が介在している。すなわち、圧電層１０、導電層３０、圧電層２０及び導電層３０が、この順に繰り返し並んで積層している。圧電層１０、圧電層２０及び導電層３０の集合体を、以下、積層体５という。
【００３０】
積層体５は、圧電層１０及び圧電層２０のうち最も上方にある層の上面に重なる導電層３０を更に備えてもよく、備えなくてもよい。積層体５は、圧電層１０及び圧電層２０のうち最も下方にある層に重なる導電層３０も備えてもよく、備えなくてもよい。
【００３１】
圧電層１０、及び圧電層２０は、延伸樹脂フィルムである。圧電層１０の延伸方向（図２に示すＤ１方向）は上下方向と直交し、圧電層２０の延伸方向（図２に示すＤ２方向）は上下方向と直交する。
【００３２】
延伸樹脂フィルムは、圧電性を有する。
【００３３】
圧電層１０の延伸方向（Ｄ１方向）は、いずれも同一方向である。
【００３４】
圧電層２０の延伸方向（Ｄ２方向）も、いずれも同一方向である。
【００３５】
同一方向であるとは、厳密に同じ方向である場合に限られない。延伸方向が僅かに異なっていても、技術常識を鑑み、厳密に同じ方向である場合と同視できる状態、すなわち本実施形態の所期の作用が得られる状態であればよい。すなわち、同一方向には、ほぼ同一方向が含まれる。
【００３６】
第一の群に含まれるいかなる二つの圧電層１０を選択しても、二つの圧電層１０の延伸方向のなす角は、３０度以下であることが好ましい。延伸方向のなす角が３０度以下であれば、延伸方向が同一方向であるといえる。延伸方向のなす角は、２０度以下であればより好ましく、１０度以下であれば更に好ましく、０度であれば特に好ましい。この場合、圧電デバイス１は、力が加えられた場合に、より高い電圧を生じさせることができる。
【００３７】
第二の群に含まれるいかなる二つの圧電層２０を選択しても、二つの圧電層２０の延伸方向のなす角は、３０度以下であることが好ましい。延伸方向のなす角が３０度以下であれば、延伸方向が同一方向であるといえる。延伸方向のなす角は、２０度以下であればより好ましく、１０度以下であれば更に好ましく、０度であれば特に好ましい。この場合、圧電デバイス１は、力が加えられた場合に、特に高い電圧を生じさせることができる。
【００３８】
圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向とは交差する。すなわち、圧電層１０の延伸方向と、圧電層２０の延伸方向とは、同一方向ではない。
【００３９】
第一の群に含まれる圧電層１０から選択されるいかなる圧電層１０の延伸方向と、第二の群に含まれる圧電層２０から選択されるいかなる圧電層２０の延伸方向とのなす角も、７５度以上、１０５度以下であることが好ましい。この場合、圧電デバイス１は、力が加えられた場合に、特に高い電圧を生じさせることができる。圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向とのなす角は、８０度以上１００度以下であることがより好ましく、８５度以上９５度以下であることが更に好ましい。
【００４０】
圧電層１０及び圧電層２０は、同一種の螺旋高分子を含むことが好ましい。言い換えると、圧電層１０は螺旋高分子を含み、圧電層２０も螺旋高分子を含み、圧電層１０中の螺旋高分子と圧電層２０中の螺旋高分子は同一種であることが好ましい。さらに言い換えると、圧電層１０及び圧電層２０は、同一種の螺旋高分子を含む延伸樹脂フィルムであることが好ましい。この場合、圧電層１０と圧電層２０とは特に同一性の高い圧電特性を有することができ、圧電デバイス１は、力が加えられた場合に、より高い電圧を生じさせることができる。圧電層１０中の螺旋高分子は圧電層１０の延伸方向に配向し、圧電層２０中の螺旋高分子は圧電層２０の延伸方向に配向している。すなわち、螺旋高分子の配向している方向が延伸方向である。
【００４１】
螺旋高分子は、螺旋構造を持つ分子鎖を有する。螺旋高分子は、例えばキラル分子を単位とするポリマー又はコポリマーを含む。同一種とは、光学活性を含めて、分子構造が同一であることを意味する。
【００４２】
螺旋高分子は、Ｌ体ポリ乳酸又はＤ体ポリ乳酸であることが好ましい。すなわち、圧電層１０及び圧電層２０が、いずれもＬ体ポリ乳酸又はＤ体ポリ乳酸を含有することが好ましい。螺旋高分子がＬ体ポリ乳酸又はＤ体ポリ乳酸であると、圧電デバイス１は、力が加えられた場合に、特に高い電圧を生じさせることができる。さらに、Ｌ体ポリ乳酸及びＤ体ポリ乳酸は、いずれも生分解性の高分子であるため、環境負荷の低減が期待される。すなわち、圧電デバイスを環境調和型のデバイスにできる。
【００４３】
圧電層１０及び圧電層２０の厚みは、例えば３μｍ以上２００μｍ以下である。
【００４４】
導電層３０は、導電層３０に接する圧電層１０及び圧電層２０に電気的に接続されている。導電層３０は、導電性を有する。導電層３０は、例えばインジウム、スズ、亜鉛、ガリウム、アンチモン、チタン、ケイ素、ジルコニウム、マグネシウム、アルミニウム、金、銀、銅、パラジウム、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種の金属、又は少なくとも一種の金属の酸化物から作製される。導電層３０の厚みは、例えば１０ｎｍ以上５μｍ以下である。
【００４５】
第１の実施形態では、導電層３０は、本体部３０ａと端子部３０ｂとを有する。本体部３０ａは、上方から見て、圧電層１０及び圧電層２０より小さい寸法を有する。本体部３０ａは、導電層３０に重なっている圧電層１０の周縁部には接せず、導電層３０に重なっている圧電層２０の周縁部にも接しない。端子部３０ｂは本体部３０ａの縁から突出し、圧電層１０の周縁部の一部及び圧電層２０の周縁部の一部に接している。なお、導電層３０は、上方から見て圧電層１０及び圧電層２０と同じ寸法を有し、かつ導電層３０に重なる圧電層１０の全体及び導電層３０に重なる圧電層２０の全体と接していてもよい。導電層３０がこれら以外の適宜の形状及び寸法を有していてもよい。
【００４６】
導電層３０には、下方に圧電層１０が、上方に圧電層２０がそれぞれ重なっている第一導電層３１と、上方に圧電層１０が、下方に圧電層２０がそれぞれ重なっている第二導電層３２とが含まれる。
【００４７】
圧電デバイス１で発生する電圧は、導電層３０から外部に取り出される。圧電デバイス１は、導電層３０に電気的に接続される外部電極を備えてもよい。外部電極は、例えば積層体５の外面に沿って設けられる。外部電極は、第一導電層３１に電気的に接続されている電極と、第二導電層３２に電気的に接続されている電極とを含む。圧電デバイス１が外部電極を備えると、圧電デバイス１で発生する電圧を、外部電力から外部へ取り出すことができる。導電層３０が端子部３０ｂを有すると、外部電極を端子部３０ｂと接するように設けることで、外部電極と導電層３０を容易に電気的に接続できる。
【００４８】
外部電極は、例えばアルミニウム、亜鉛、スズ、鉛、ニッケル、鉄、銅、及び真鍮、並びにこれらのうちの二種以上の金属の合金からなる群から選択される、少なくとも一種の材料から作製される。外部電極は、導電性ゴムなどの変形容易な材料で作製されてもよい。外部電極は、導電性ペースト、導電性接着剤、又は導電性シートから作製されてもよい。
【００４９】
第１の実施形態では、導電層３０を介して隣り合う圧電層１０及び圧電層２０の、対向し合う面同士が、導電層３０で電気的に接続されている。すなわち、圧電層１０及び圧電層２０の、対向し合う面同士は電気的に絶縁されておらず、圧電層１０と圧電層２０との間には、圧電層１０と圧電層２０とを電気的に絶縁するための絶縁層は配置されない。なお、圧電層１０と圧電層２０との間には、導電層３０以外に、圧電層１０と圧電層２０との間を電気的に絶縁しない層が介在していてもよい。例えば、圧電層１０と圧電層２０との間に、圧電層１０の外縁部と圧電層２０の外縁部とを接着する接着層が介在していてもよい。圧電層１０と導電層３０との間に、両者を接着し、かつ両者間を電気的に絶縁しない接着層が介在していてもよい。圧電層２０と導電層３０との間に、両者を接着し、かつ両者間を電気的に絶縁しない接着層が介在していてもよい。
【００５０】
また、圧電層１０の数と圧電層２０の数は図１に示される数に限られず、圧電層１０及び圧電層２０の数は、用途、必要とする発電量などに応じて適宜設定すればよい。
【００５１】
第１の実施形態に係る圧電デバイス１の製造方法について、図３Ａ〜図３Ｅ及び図４Ａ〜図４Ｅを参照して説明する。
【００５２】
第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１を用意する。第一のフィルム材１０１は、延伸樹脂フィルム４０１を備える。第二のフィルム材２０１は、延伸樹脂フィルム４０２を備える。第一のフィルム材１０１は、延伸樹脂フィルム４０１に重なる導電膜３０１を更に備える。一方、第二のフィルム材２０１は、導電膜を備えない。すなわち、第二のフィルム材２０１は、延伸樹脂フィルム４０２のみからなる。
【００５３】
延伸樹脂フィルム４０１は、圧電層１０を作製するための材料であり、形状を除き、圧電層１０と同じ構成を有する。延伸樹脂フィルム４０２は、圧電層２０を作製するための材料であり、形状を除き、圧電層２０と同じ構成を有する。このため、延伸樹脂フィルム４０１と延伸樹脂フィルム４０２とは、同一の圧電特性を有する。また、延伸樹脂フィルム４０１と延伸樹脂フィルム４０２とは、同一種の螺旋高分子を含むことが好ましい。さらに、螺旋高分子は、Ｌ体ポリ乳酸又はＤ体ポリ乳酸であることが好ましい。
【００５４】
延伸樹脂フィルム４０１は、所定の長さを有する帯状であり、延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向は、延伸樹脂フィルム４０１の長さ方向と一致する。延伸樹脂フィルム４０２も、所定の長さを有する帯状であり、延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向は、延伸樹脂フィルム４０２の長さ方向と一致する。延伸樹脂フィルム４０１の幅寸法と、延伸樹脂フィルム４０２の幅寸法は、同じであることが好ましい。
【００５５】
導電膜３０１は、導電層３０を作製するための材料である。このため、導電膜３０１の材質は、導電層３０と同じである。導電膜３０１は、導電性を有する材料を、例えば延伸樹脂フィルム４０１上に蒸着することによって形成することができる。導電膜３０１は、例えば接着剤を塗布してから金属箔などの導電性シートを重ねて形成してもよい。
【００５６】
第１の実施形態では、導電膜３０１の厚みは、導電層３０の厚みに一致する。
【００５７】
第一のフィルム材１０１は、延伸樹脂フィルム４０１の一つの面（以下、上面という）と、延伸樹脂フィルム４０１の上面とは反対側の面（以下、下面という）にそれぞれ重なる導電膜３０１を備える。延伸樹脂フィルム４０１の上面の導電膜３０１は、複数の分離膜に分かれている。分離膜は、間隔をあけて、延伸樹脂フィルム４０１の長手方向に並んでいる。分離膜は、第一導電層３１に対応する第一分離膜３１１と、第二導電層３２に対応する第二分離膜３１２とを含む。第一分離膜３１１と、第二分離膜３１２とは、交互に並んでいる。同様に、延伸樹脂フィルム４０１の下面の導電膜３０１も複数の分離膜に分かれており、この分離膜も第一分離膜３１１と第二分離膜３１２とを含む。各分離膜は、端子部３０ｂに対応する一つの突出部３１１ｂ（３１２ｂ）を有する。突出部３１１ｂ（３１２ｂ）は、延伸樹脂フィルム４０１の長手方向に沿った方向に突出している。さらに、延伸樹脂フィルム４０１の上面の分離膜における突出部３１１ｂと、延伸樹脂フィルム４０１の下面の分離膜における突出部３１２ｂとは、長手方向に関して互いに逆方向に突出している。延伸樹脂フィルム４０１の上面の第一分離膜３１１と、延伸樹脂フィルム４０１下面の第二分離膜３１２とは、それぞれ対を構成し、各対における第一分離膜３１１と第二分離膜３１２は、延伸樹脂フィルム４０１を介して対向している。同様に、延伸樹脂フィルム４０１の上面の第二分離膜３１２と、延伸樹脂フィルム４０１下面の第一分離膜３１１とは、それぞれ対を構成し、各対における第二分離膜３１２と第一分離膜３１１は、延伸樹脂フィルム４０１を介して対向している。
【００５８】
導電膜３０１にマーキングをすることが好ましい。すなわち、導電膜３０１にマークを設けることが好ましい。この場合、圧電デバイス１の製造に従事する者は、導電膜３０１に設けられたマークに基づいて、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１との正しい位置関係を把握できる。そのため、圧電デバイス１の製造を円滑に行うことができる。例えば、図１１Ａに示すように、第一分離膜３１１に「Ａ」、第二分離膜３１２に「Ｂ」という、互いに異なる形のマークを設けると、第一分離膜３１１と第二分離膜３１２とが容易に識別されうる。また、延伸樹脂フィルム４０１の上面に重なる導電膜３０１と、延伸樹脂フィルム４０１の下面に重なる導電膜３０１に、互いに異なる形のマークを設けると、延伸樹脂フィルム４０１の上面と下面とが容易に識別されうる。マーキングは、適宜の方法で行われる。例えばマーキングは、導電膜にインク等を部分的に塗布することで行われる。マーキングは、導電膜の一部を除去し、この除去された部分をマークとすることで行われてもよい。
【００５９】
第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように編み込み折りをすることで、圧電デバイス１を作製できる。
【００６０】
第１の実施形態に係る圧電デバイス１の製造方法によれば、第一のフィルム材１０１における延伸樹脂フィルム４０１と、第二のフィルム材２０１における延伸樹脂フィルム４０２として、同一の圧電特性を有する同一種のフィルムを用いることができる。このため、製造上の手間を抑制することができ、コストを低減させることもできる。
【００６１】
なお、編み込み折りをするとは、二つの材料の一部同士を重ねた状態で、二つの材料のうち一方と他方を交互に繰り返し折り返すことで、二つの材料のうち一方を折り返した部分と他方を折り返した部分とを交互に重ねることをいう。
【００６２】
編み込み折りするに当たっては、例えばまず、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように、第一のフィルム材１０１の端部と第二のフィルム材２０１の端部を重ねる。次に、第一のフィルム材１０１を第二のフィルム材２０１の長辺に沿って折り返して第二のフィルム材２０１に重ねてから、第二のフィルム材２０１を第一のフィルム材１０１の長辺に沿って折り返して第一のフィルム材１０１に重ねることを、繰り返す。
【００６３】
このため、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とから編み込み折りをすることで圧電デバイス１を、容易に製造することができるため、製造上の手間を省略することができ、生産効率の向上に寄与することができる。
【００６４】
第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１は、長尺であるので、例えばリール状に巻いた延伸樹脂フィルム４０１を巻き出して、適宜の寸法に合わせて、編み込み折りすることができるため、生産効率をより向上させることができる。
【００６５】
より具体的には、第１の実施形態では、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１との編み込み折りは、例えば次のように行われる。
【００６６】
まず、図４Ａに示すように、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように、第一のフィルム材１０１の端部と第二のフィルム材２０１の端部を重ねる。具体的には、例えば第一のフィルム材１０１を、延伸樹脂フィルム４０１の上面が上方を向くように配置する。この第一のフィルム材１０１の端部において、一つの第一分離膜３１１が上方を向いている。この第一のフィルム材１０１の端部における第一分離膜３１１の上に、第二のフィルム材２０１の端部を、第一のフィルム材１０１の長手方向と第二のフィルム材２０１の長手方向とが直交する状態で重ねる。この場合、導電膜３０１にマーキングされていれば、製造に従事する者は、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１との位置関係を正しく設定することが容易である。
【００６７】
次に、図４Ｂに示すように、第一のフィルム材１０１を第二のフィルム材２０１の長辺に沿って折り返して第二のフィルム材２０１に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０１における一つの第二分離膜３１２が第二のフィルム材２０１に重ねられる。次に、図４Ｃに示すように、第二のフィルム材２０１を第一のフィルム材１０１の長辺に沿って折り返して第一のフィルム材１０１に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０１における一つの第一分離膜３１１の上に第二のフィルム材２０１が重ねられる。このように、第一のフィルム材１０１を折り返してから第二のフィルム材２０１を折り返すことを、繰り返し行う。これにより、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを編み込み折りして作製された、図４Ｄに示すような物を、以下、中間品６という。
【００６８】
このように、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを編み込み折りすると、第一のフィルム材１０１における延伸樹脂フィルム４０１の、第一のフィルム材１０１を折り返すことで第二のフィルム材２０１に重なった部分から、圧電層１０が作製される。また、第二のフィルム材２０１における延伸樹脂フィルム４０２の、第二のフィルム材２０１を折り返すことで第一のフィルム材１０１に重なった部分から、圧電層２０が作製される。さらに、導電膜３０１から導電層３０が作製される。第１の実施形態では、第一分離膜３１１から第一導電層３１が作製され、第二分離膜３１２から第二導電層３２が作製される。各第一導電層３１は一つの第一分離膜３１１で構成され、各第二導電層３２は一つの第二分離膜３１２から構成される。この場合、圧電層１０の延伸方向はいずれも同じ方向であり、圧電層２０の延伸方向もいずれも同じ方向である。さらに、圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向は直交している。
【００６９】
中間品６を作製するに当たって、延伸樹脂フィルムと延伸樹脂フィルムとが直接重なっている部分を、熱融着し、又は接着剤で接着してもよい。分離膜と延伸樹脂フィルムとを、熱融着し、又は分離膜と延伸樹脂フィルムとの間の電気的接続を阻害しない接着剤で接着してもよい。
【００７０】
中間品６から第一のフィルム材１０１の折り返し部分と、第二のフィルム材２０１の折り返し部分とを切り取ることも好ましい。この場合、第一のフィルム材１０１を複数の圧電層１０に分離し、かつ第二のフィルム材２０１を複数の圧電層２０に分離できる。例えば、中間品６を図４Ｅに示す矢印の位置で切り取ることで、図１に示す積層体５が得られる。さらに、第１の実施形態では、第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１の折り返し部分を切り取ることで形成された切断面に、分離膜の突出部３１１ｂ（３１２ｂ）に由来する導電層の端子部３０ｂを露出させることができる。
【００７１】
積層体５に、必要に応じて外部電極を設ける。外部電極は、溶射法などの公知の方法で作製できる。積層体５に外部電極を設けると、端子部３０ｂに外部電極を電気的に接続することで、圧電デバイス１から電圧を効率よく取り出すことができる。
【００７２】
編み込み織りの方法は上記の説明に限られない。例えば、まず、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１との端部以外の部分を重ねた状態から、折り返してもよい。また、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とは、長手方向を直交させていなくても、延伸方向が交差するように重ねられていればよい。
【００７３】
また、導電膜のパターンは上記の説明に限られない。例えば、圧電デバイス１における端子部３０ｂの位置に応じて、突出部３１１ｂ（３１２ｂ）の位置が適宜設定される。例えば図１１Ａ〜図１１Ｇに一例として示すように、導電膜３０１の突出部３１１ｂ（３１２ｂ）から形成される端子の位置、形状に対応した種々のパターンを形成することができる。
【００７４】
また、導電膜３０１が複数の分離膜に分離していなくてもよい。その場合でも、中間品から折り返し部分を切り取れば、導電膜を複数の導電層に分離できる。
【００７５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る圧電デバイス１では、第１の実施形態において、各々の導電層３０は、第一層３３と第二層３４とを備える。さらに、各々の導電層３０は二つの端子部を備える。それ以外は、第２の実施形態に係る圧電デバイス１の構成は、第１の実施形態に係る圧電デバイス１と同一である。以下では、第１の実施形態と同一の構成要素については、同じ符号を付し、重複説明を適宜省略する。
【００７６】
図５Ａ、図５Ｂに示すように、第一層３３と第二層３４とは、上下方向に重なっている。第一層３３は圧電層１０に重なり、第二層３４は圧電層２０に重なっている。第一層３３と第二層３４とは、電気的に接続されている。第一層３３と第二層３４とは、直接接していてもよい。第一層３３と第二層３４とは、導電性を有する接着剤又は第一層３３と第二層３４との間の電気的な接続を阻害しない接着剤で、接着されていてもよい。各々の導電層３０は第一層３３が有する端子部３３ｂと、第二層３４が有する端子部３４ｂとを備える。第一導電層３１における二つの端子部は互いに直交する方向に突出し、第二導電層３２における二つの端子部も互いに直交する方向に突出する。さらに、第一導電層３１における二つの端子部及び第二導電層３２における二つの端子部は、それぞれ互いに異なる四方向に突出している。
【００７７】
第２の実施形態に係る圧電デバイス１の製造方法を、図６Ａ、図６Ｂ及び図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明する。
【００７８】
第一のフィルム材１０１及び第二のフィルム材２０１を用意する。第一のフィルム材１０１は、延伸樹脂フィルム４０１を備える。第二のフィルム材２０１は、延伸樹脂フィルム４０２を備える。第一のフィルム材１０１は、延伸樹脂フィルム４０１に重なる導電膜３０１を更に備える。第二のフィルム材２０１も、延伸樹脂フィルム４０１に重なる導電膜３０２を更に備える。
【００７９】
延伸樹脂フィルム４０１及び延伸樹脂フィルム４０２は、第１の実施形態の場合と同じ構成を有する。
【００８０】
第一のフィルム材１０１における、導電膜３０１は、厚みが第一層３３の厚みに一致すること以外は、第１の実施形態における導電膜３０１と同じ構成を有する。
【００８１】
第二のフィルム材２０１における、導電膜３０２は、厚みが第二層３４の厚みに一致すること以外は、第１の実施形態の第一のフィルム材１０１における導電膜と同じ構成を有する。すなわち、第二のフィルム材２０１は、延伸樹脂フィルム４０２の上面と、延伸樹脂フィルム４０２の下面とにそれぞれ重なる導電膜３０２を備える。延伸樹脂フィルム４０２の上面の導電膜３０２は、複数の分離膜に分かれており、これらの分離膜は、第一導電層３１に対応する第一分離膜３１１と、第二導電層３２に対応する第二分離膜３１２とを含む。延伸樹脂フィルム４０２の下面の導電膜３０２も、複数の分離膜に分かれており、これらの分離膜も、第一導電層３１に対応する第一分離膜３１１と、第二導電層３２に対応する第二分離膜３１２とを含む。
【００８２】
第２の実施形態でも、導電膜にマーキングをすることが好ましい。すなわち、導電膜にマークを設けることが好ましい。この場合、第１の実施形態と同様、圧電デバイス１の製造を円滑に行うことができる。例えば、図１１Ａに示すように、第一分離膜３１１と第二分離膜３１２とに、互いに異なる形のマークを設けると、第一分離膜３１１と第二分離膜３１２とが容易に識別されうる。また、延伸樹脂フィルム４０１の上面に重なる導電膜３０１と、延伸樹脂フィルム４０１の下面に重なる導電膜３０１に、互いに異なる形のマークを設けると、延伸樹脂フィルム４０１の上面と下面とが容易に識別されうる。また、延伸樹脂フィルム４０２の上面に重なる導電膜３０２と、延伸樹脂フィルム４０２の下面に重なる導電膜３０２に、互いに異なる形のマークを設けると、延伸樹脂フィルム４０２の上面と下面とが容易に識別されうる。
【００８３】
第２の実施形態でも、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように編み込み折りをすることで、圧電デバイス１を作製できる。
【００８４】
より具体的には、第２の実施形態では、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを編み込み折りは、例えば次のように行われる。
【００８５】
図７Ａに示すように、まず、第一のフィルム材１０１の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０１の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように、第一のフィルム材１０１の端部と第二のフィルム材２０１の端部を重ねる。具体的には、例えば第一のフィルム材１０１を、延伸樹脂フィルム４０１の上面が上方を向くように配置する。この第一のフィルム材１０１の端部において、一つの第一分離膜３１１が上方を向いている。この第一のフィルム材１０１の端部に第二のフィルム材２０１の端部を、第一のフィルム材１０１の長手方向と第二のフィルム材２０１の長手方向とが直交する状態で重ねる。このとき、第二のフィルム材２０１の端部において、一つの第一分離膜３１１が下方を向いている。すなわち、第一のフィルム材１０１の第一分離膜３１１に第二のフィルム材２０１の第一分離膜３１１を重ねる。この場合、導電膜３０１にマーキングされていれば、製造に従事する者は、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１との位置関係を正しく設定することが容易である。
【００８６】
次に、図７Ｂに示すように、第一のフィルム材１０１を第二のフィルム材２０１の長辺に沿って折り返して第二のフィルム材２０１に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０１における一つの第二分離膜３１２が第二のフィルム材２０１における一つの第二分離膜３１２に重ねられる。次に、図７Ｃに示すように、第二のフィルム材２０１を第一のフィルム材１０１の長辺に沿って折り返して第一のフィルム材１０１に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０１における一つの第一分離膜３１１の上に第二のフィルム材２０１における一つの第一分離膜３１１が重ねられる。このように、第一のフィルム材１０１を折り返してから第二のフィルム材２０１を折り返すことを、繰り返し行う。これにより、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを編み込み折りして作製された、図７Ｄに示すような物を、以下、中間品６という。
【００８７】
このように、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とを編み込み折りすると、第一のフィルム材１０１における延伸樹脂フィルムの４０１の、第一のフィルム材１０１を折り返すことで第二のフィルム材２０１に重なった部分から、圧電層１０が作製される。また、第二のフィルム材２０１における延伸樹脂フィルム４０２の、第二のフィルム材２０１を折り返すことで第一のフィルム材１０１に重なった部分から、圧電層２０が作製される。さらに、導電膜３０１から導電層３０が作製される。第２の実施形態では、第一のフィルム材１０１の第一分離膜３１１から第一層３３が作製され、第二のフィルム材２０１の第一分離膜３１１から第二層３４が作製され、これらの第一層３３と第二層３４とから第一導電層３１が作製される。また、第一のフィルム材１０１の第二分離膜３１２から第一層３３が作製され、第二のフィルム材２０１の第二分離膜３１２から第二層３４が作製され、これらの第一層３３と第二層３４とから第二導電層３２が作製される。すなわち、各第一導電層３１は二つの第一分離膜３１１で構成され、各第二導電層３２は二つの第二分離膜３１２から構成される。この場合、圧電層１０の延伸方向はいずれも同じ方向であり、圧電層２０の延伸方向もいずれも同じ方向である。さらに、圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向は直交している。
【００８８】
中間品６を作製するに当たって、第一のフィルム材の延伸樹脂フィルムと第二のフィルム材の延伸樹脂フィルムとが直接重なっている部分を、熱融着し、又は接着剤で接着してもよい。分離膜と延伸樹脂フィルムとを、分離膜と延伸樹脂フィルムとの間の電気的接続を阻害しない接着剤で接着してもよい。重なり合う分離膜同士を、導電性を有する接着剤又は分離膜同士の間の電気的な接続を阻害しない接着剤で、接着してもよい。
【００８９】
第１の実施形態と同様、中間品６から第一のフィルム材１０１の折り返し部分と、第二のフィルム材２０１の折り返し部分とを切り取ることも好ましい。この場合、第一のフィルム材１０１を複数の圧電層１０に分離し、かつ第二のフィルム材２０１を複数の圧電層２０に分離できる。これにより、図５Ａに示す積層体５が得られる。さらに、第２の実施形態では、第一のフィルム材１０１の折り返し部分を切り取ることで形成された切断面に、分離膜の突出部に由来する導電層の端子部を露出させることができる。
【００９０】
積層体に、必要に応じて外部電極を設ける。外部電極は、溶射法などの公知の方法で作製できる。積層体に外部電極を設けると、端子部に外部電極を電気的に接続することで、圧電デバイス１から電圧を効率よく取り出すことができる。
【００９１】
第２の実施形態では、第一のフィルム材１０１における延伸樹脂フィルム４０１と第二のフィルム材２０１における延伸樹脂フィルム４０２とは同じ構成を有することができ、かつ第一のフィルム材１０１における導電膜３０１と第二のフィルム材２０１における導電膜３０２も同じ構成を有することができる。すなわち、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１とは、同じ構成を有することができる。そのため、第一のフィルム材１０１と第二のフィルム材２０１として異なる材料を用意する必要がなく、同一のフィルム材から、圧電デバイス１を作製することができる。このため、製造上の手間を抑制することができる。
【００９２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る圧電デバイス１では、図８Ａ、図８Ｂに示すように、第一導電層３１における端子部と、第二導電層３２における端子部とが、互いに直交する方向に突出している。このこと以外は、第３の実施形態に係る圧電デバイス１は、第１の実施形態に係る圧電デバイスと、実質的に同一の構成要素を備える。以下では、第１の実施形態と同一の構成要素については、同じ符号を付することにより重複説明を省略して、説明する。
【００９３】
第３の実施形態に係る圧電デバイス１の製造方法を、図９Ａ〜図９Ｄ及び図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して説明する。
【００９４】
第一のフィルム材１０３及び第二のフィルム材２０３を用意する。第一のフィルム材１０３は、延伸樹脂フィルム４０１を備える。第二のフィルム材２０３は、延伸樹脂フィルム４０２を備える。第一のフィルム材１０３は、延伸樹脂フィルム４０１に重なる導電膜３０３を更に備える。第二のフィルム材２０３も、延伸樹脂フィルム４０２に重なる導電膜３０４を更に備える。
【００９５】
延伸樹脂フィルム４０１及び延伸樹脂フィルム４０２は、第１の実施形態の場合と同じ構成を有する。
【００９６】
第一のフィルム材１０３は、延伸樹脂フィルム４０１の一つの面（以下、上面という）と、延伸樹脂フィルム４０２の上面とは反対側の面（以下、下面という）にそれぞれ重なる導電膜３０３を備える。延伸樹脂フィルム４０１の上面の導電膜３０３は、複数の分離膜に分かれている。分離膜は、間隔をあけて、延伸樹脂フィルム４０１の長手方向に並んでいる。延伸樹脂フィルム４０１の上面の、隣り合う分離膜の間には、分離膜が設けられていないブランク部５０１がある。すなわち、延伸樹脂フィルム４０１の上面には、分離膜とブランク部５０１とが交互に並んでいる。ブランク部５０１の寸法は、分離膜よりも僅かに大きい。例えばブランク部５０１の長さ（第一のフィルム材１０３の長手方向に沿った寸法）は、第一のフィルム材１０３の幅寸法と同じである。延伸樹脂フィルム４０１の下面の導電膜３０３も、複数の分離膜に分かれている。延伸樹脂フィルム４０１の下面にも、上面と同様のブランク部５０１がある。すなわち、延伸樹脂フィルム４０１の下面には、分離膜とブランク部５０１とが交互に並んでいる。延伸樹脂フィルム４０１の上面の第一分離膜３３１と、延伸樹脂フィルム４０１下面のブランク部５０１とは、それぞれ対を構成し、延伸樹脂フィルム４０１の上面のブランク部５０１と、延伸樹脂フィルム４０１下面の分離膜とも、それぞれ対を構成している。各対における分離膜とブランク部５０１とは、延伸樹脂フィルム４０１を介して対向している。第一のフィルム材１０３における分離膜３３１は、いずれも第一導電層３１に対応する第一分離膜３３１である。
【００９７】
第二のフィルム材２０３も、第一のフィルム材１０３と同様、延伸樹脂フィルム４０２の上面と、延伸樹脂フィルム４０２の下面とにそれぞれ重なる導電膜３０４を備える。さらに、各々の導電膜は、第一のフィルム材１０３と同様、複数の分離膜に分かれ、かつ、延伸樹脂フィルム４０２の上面と下面には、それぞれ第一のフィルム材１０３同様、ブランク部５０２がある。すなわち、第二のフィルム材２０３は、第一のフィルム材１０３と同じ構成を有する。第二のフィルム材２０３における分離膜は、いずれも第二導電層３２に対応する第二分離膜３３２である。
【００９８】
第３の実施形態でも、導電膜３０３（３０４）にマーキングをすることが好ましい。すなわち、導電膜３０３（３０４）にマークを設けることが好ましい。この場合、第１の実施形態と同様、圧電デバイス１の製造を円滑に行うことができる。
【００９９】
第３の実施形態でも、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３とを、第一のフィルム材１０３の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０３の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように編み込み折りをすることで、圧電デバイス１を作製できる。
【０１００】
より具体的には、第３の実施形態では、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３との編み込み折りは、例えば次のように行われる。
【０１０１】
まず、図１０Ａに示すように、第一のフィルム材１０３の延伸樹脂フィルム４０１の延伸方向と、第二のフィルム材２０３の延伸樹脂フィルム４０２の延伸方向とが、交差するように、第一のフィルム材１０３の端部と第二のフィルム材２０３の端部を重ねる。具体的には、例えば第一のフィルム材１０３を、延伸樹脂フィルム４０１の上面が上方を向くように配置する。この第一のフィルム材１０３の端部において、一つの第一分離膜３３１が上方を向いている。この第一のフィルム材１０３の端部に第二のフィルム材２０３の端部を、第一のフィルム材１０３の長手方向と第二のフィルム材２０３の長手方向とが直交する状態で重ねる。このとき、第二のフィルム材２０３の端部において、一つのブランク部５０２が下方を向いている。すなわち、第一のフィルム材１０３の第一分離膜３３１に第二のフィルム材２０３のブランク部５０２を重ねる。この場合、導電膜３０３（３０４）にマーキングされていれば、製造に従事する者は、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３との位置関係を正しく設定することが容易である。
【０１０２】
次に、図１０Ｂに示すように、第一のフィルム材１０３を第二のフィルム材２０３の長辺に沿って折り返して第二のフィルム材２０３に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０３における一つのブランク部５０１が第二のフィルム材２０３における一つの第二分離膜３３２に重ねられる。次に、図１０Ｃに示すように、第二のフィルム材２０３を第一のフィルム材１０３の長辺に沿って折り返して第一のフィルム材１０３に重ねる。これにより、第一のフィルム材１０３における一つの第一分離膜３３１の上に第二のフィルム材２０３における一つのブランク部５０２が重ねられる。このように第一のフィルム材１０３を折り返してから第二のフィルム材２０３を折り返すことを、繰り返し行う。これにより、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３とを編み込み折りして作製された、図１０Ｄに示すような物を、以下、中間品６という。
【０１０３】
このように第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３とを編み込み折りすると、第一のフィルム材１０３における延伸樹脂フィルム４０１の、第一のフィルム材１０３を折り返すことで第二のフィルム材２０３に重なった部分から、圧電層１０が作製される。また、第二のフィルム材２０３における延伸樹脂フィルム４０２の、第二のフィルム材２０３を折り返すことで第一のフィルム材１０３に重なった部分から、圧電層２０が作製される。さらに、導電膜３０３（３０４）から導電層３０が作製される。第３の実施形態では、第一のフィルム材１０３の分離膜である第一分離膜３３１から第一導電層３１が作製され、第二のフィルム材２０３の分離膜である第二分離膜３３２から第二導電層３２が作製される。すなわち、各々の第一導電層３１は一つの第一分離膜３３１で構成され、各々の第二導電層３２は一つの第二分離膜３３２から構成される。この場合、圧電層１０の延伸方向はいずれも同じ方向であり、圧電層２０の延伸方向もいずれも同じ方向である。さらに、圧電層１０の延伸方向と圧電層２０の延伸方向は直交している。
【０１０４】
中間品６を作製するに当たって、延伸樹脂フィルムと延伸樹脂フィルムとが直接重なっている部分を、熱融着し、又は接着剤で接着してもよい。分離膜と延伸樹脂フィルムとを、熱融着し、又は分離膜と延伸樹脂フィルムとの間の電気的接続を阻害しない接着剤で接着してもよい。
【０１０５】
第１の実施形態と同様、中間品６から第一のフィルム材１０３の折り返し部分と、第二のフィルム材２０３の折り返し部分とを切り取ることも好ましい。この場合、第一のフィルム材１０３を複数の圧電層１０に分離し、かつ第二のフィルム材２０３を複数の圧電層２０に分離できる。これにより、図８Ａに示す積層体５が得られる。さらに、第３の実施形態では、第一のフィルム材１０３の折り返し部分を切り取ることで形成された切断面と、第二のフィルム材２０３の折り返し部分を切り取ることで形成された切断面とに、分離膜の突出部に由来する導電層の端子部３０ｂを露出させることができる。
【０１０６】
積層体５に、必要に応じて外部電極を設ける。外部電極は、溶射法などの公知の方法で作製できる。積層体５に外部電極を設けると、端子部に外部電極を電気的に接続することで、圧電デバイス１から電圧を効率よく取り出すことができる。
【０１０７】
第３の実施形態では、第一のフィルム材１０３における延伸樹脂フィルム４０１と第二のフィルム材２０３における延伸樹脂フィルム４０２とは同じ構成を有することができ、かつ第一のフィルム材１０３における導電膜３０３と第二のフィルム材２０３における導電膜３０４も同じ構成を有することができる。すなわち、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３とは、同じ構成を有することができる。そのため、第一のフィルム材１０３と第二のフィルム材２０３として異なる材料を用意する必要がなく、同一のフィルム材から、圧電デバイス１を作製することができる。このため、製造上の手間を抑制することができる。さらに、第３の実施形態では、各々の導電層は一つの分離膜から作製され、第２の実施形態の場合のような二層に分かれていないため、導電層内では層間の接触抵抗が生じない。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本開示の圧電デバイスおよびその製造方法によれば、同じ圧電特性を有する複数の圧電層が積層され、かつ隣り合う圧電層の対向し合う面の間が電気的に絶縁されていなくても、力が加えられた場合に力に応じた電圧を生じさせることができる圧電デバイスが得られ、産業上有用である。
【符号の説明】
【０１０９】
１      圧電デバイス
１０、２０    圧電層
３０    導電層
１０１、１０３  第一のフィルム材
２０１、２０３  第二のフィルム材
３０１、３０２、３０３、３０４  導電膜
４００、４０１、４０２  延伸樹脂フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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