CN103843365B - 电声转换膜、柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器 - Google Patents

电声转换膜、柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电声转换膜、使用所述电声转换膜的柔性显示器、声带麦克风、以及乐器传感器。所述电声转换膜具有通过将压电粒子分散于由在室温下具有粘弹性的高分子材料形成的粘弹性基质中而获得的高分子复合压电体、形成于所述高分子复合压电体的两个表面上的薄膜电极以及形成于所述薄膜电极的表面上的保护层。结果，有可能获得具有极好柔性、即使在其形状改变时也能够输出稳定的声音并且能够集成到柔性显示器中的柔性扬声器或乐器传感器等。

Description

电声转换膜、柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器
技术领域
本发明涉及一种用于例如扬声器或麦克风等音响装置的电声转换膜(electroacoustic converter film)。更具体来说，本发明涉及一种电声转换膜，其具有极好的柔性和音响特性，即使在变形的情况下也可以稳定地输出声音，并且使得有可能实现可适当地用于柔性显示器等的柔性扬声器等。本发明还涉及一种柔性显示器(flexible display)、声带麦克风(vocal cord microphone)以及乐器传感器(musical instrument sensor)，在其中的每一个中使用此种电声转换膜。
背景技术
近年来，一直在进行与使用例如塑料衬底等柔性衬底的柔性显示器有关的研究。
举例来说，作为这些柔性显示器的衬底，专利文献1揭示了一种通过将气体阻挡层(gas barrier layer)或透明导电层(transparent conductive layer)层压在透明塑料膜上而获得的柔性显示器衬底。
柔性显示器在轻质性、纤薄性、柔性等方面优于使用玻璃衬底的常规显示器，并且可以放置在立柱等的弯曲表面上。此外，因为柔性显示器可以在卷起状态下存放，因此其便携性即使在其屏幕大的情况下也不会变糟。因此，柔性显示器正引起人们的注意以用在用于显示广告等的设备中或作为用于个人数字助理(personal digital assistant；PDA)装置的显示单元。
当这些柔性显示器用作图像显示设备和声音产生设备(例如重现声音连同图像的电视接收机)时，需要用以产生声音的音响设备的扬声器。
关于常规扬声器的形状，一般来说，存在具有漏斗形状的所谓的圆锥型扬声器、具有球面形状的圆顶型扬声器等。然而，如果这些扬声器内置于前述柔性显示器中，则可能减弱作為所述柔性显示器的优点的轻质性或柔性。此外，如果扬声器安装在外部，则所述扬声器携带起来不方便，难以将显示器安装到弯曲壁，而且外观可能在美观性上并不令人愉悦。
在这些情况下，举例来说，专利文献2揭示，可以采用具有柔性的薄片式压电膜作为扬声器，其可以与柔性显示器集成而不损害轻质性或柔性。
压电膜是通过在高电压下对单轴伸展的聚偏二氟乙烯(poly vinylidenefluoride；PVDF)膜执行极化处理而获得，并且具有响应于所施加的电压而膨胀和收缩的性质。
为了采用压电膜作为扬声器，需要将沿膜表面执行的膨胀和收缩移动转换成膜表面的振动。可以通过将压电膜保持在弯曲状态而将膨胀和收缩移动转换成振动，并且以此方式，可以使得压电膜充当扬声器。
顺便提及，众所周知，扬声器振动板的最低共振频率f0是通过以下方程式计算。在所述方程式中，s为振动系统的硬度，并且m为质量。
[数1]
最低共振频率：
f 0 = 1 2 π s m
此时，随着压电膜的弯曲程度增大，即，随着弯曲部分的曲率半径增大，机械硬度s减小，因此最低共振频率f0减小。即，扬声器的音质(音量和频率特性)随压电膜的曲率半径而变化。
为了解决以上问题，在专利文献2中，扬声器具有用于测量压电膜的弯曲程度的传感器，并且根据压电膜的弯曲程度，借助于针对音频信号的每一频带将振幅增大或减小预定量来校正音质，由此可以输出稳定的声音。
当与由压电膜形成的扬声器集成并且在平面图中具有矩形形状的柔性显示器作为便携式设备以轻轻地弯曲方式抓握(就像例如报纸或杂志等文档)并且在将画面显示纵横切换而使用时，优选图像显示表面不仅可在纵向方向上弯曲，而且可在橫向方向上弯曲。
然而，因为由单轴伸展的聚偏氟乙烯(PVDF)形成的压电膜在其压电特性上具有平面内各向异性，因此音质随弯曲方向而显著变化，即使曲率相同也是如此。
此外，因为PVDF的损耗正切小于例如锥形纸等普通扬声器振动板的损耗正切，因此其共振易于变强，并且其频率特性展示大的频率波动。因此，当最低共振频率f0随曲率的改变而变化时，音质也在很大程度上改变。
如上文所描述，归因于PVDF所固有的问题，上文所描述的专利文献2中所揭示的音质校正手段难以重现稳定的声音。
同时，作为在其压电特性上不具有平面内各向异性的薄片式柔性压电材料，可列举通过将压电陶瓷分散于高分子基质中而获得的高分子复合压电体(polymeric composite piezoelectric body)。
在所述高分子复合压电体中，压电陶瓷硬，而高分子基质软。因此，存在能量在压电陶瓷的振动传输到整个压电体上之前可能被吸收的可能性。此称为机械振动能量的传输效率。为了改善传输效率，需要硬化所述高分子复合压电体，并且为此，需要添加到基质的压电陶瓷的体积分数至少为40％到50％以上。
举例来说，非专利文献1揭示，通过借助于溶剂浇注或热捏合使作为压电物的锆钛酸铅(PZT)陶瓷的粉末与PVDF混合而获得的高分子复合压电体在一定程度上建立了PVDF的可弯性和PZT陶瓷的出色的压电特性。
然而，如果增大PZT陶瓷的比例以改善压电特性，即传输效率，则此导致压电体变得硬且脆的机械缺陷。
为了解决此类问题，举例来说，非专利文献2揭示通过将氟橡胶添加到PVDF而维持柔性的尝试。
从柔性观点来看，此方法产生了一定效果。然而，一般来说，橡胶具有1MPa到10MPa的杨氏模量(Young's modulus)，其为极小的值。因此，橡胶的添加减小了高分子复合压电体的硬度，并且因此，振动能量的传输效率也减小。
如上文所描述，当常规高分子复合压电体用作扬声器振动板时，如果进行将柔性赋予压电体的尝试，则能量效率不可避免地减小。因此，常规高分子复合压电体对于作为用于柔性显示器的扬声器不能产生足够性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2000-338901 A
专利文献2：JP 2008-294493 A
非专利文献
非专利文献1：北山豊树，演讲和论文，昭和46年全国电子信息通信学会总合全国大会，366(1971)。
非专利文献2：白井诚一、野村博昭、大贺寿郎、山田武以及大口信树，电子信息通信学会技术研究报告，24，15(1980)。
发明内容
技术问题
从上文可知，优选用作用于柔性显示器的扬声器的高分子复合压电体满足以下要求。
(i)柔性
举例来说，当柔性显示器作为便携式设备以轻轻地弯曲方式抓握(就像例如报纸或杂志等文档)时，柔性显示器不断地从外部经历若干Hz以下的频率相对缓慢地引起的严重的弯曲变形。此时，如果高分子复合压电体硬，则因此造成大的弯曲应力。因此，裂缝可能会出现在高分子基质与压电粒子之间的界面处，从而导致断裂。因此，需要高分子复合压电体具有适当的柔软度。如果应变能量能够以热的形式扩散到外部，则可以缓解所述应力。因此，需要高分子复合压电体具有恰当地大的损耗正切。
(ii)音质
在扬声器中，压电粒子以20Hz到20kHz的可听频带(audible frequencyband)内的频率振动以产生振动能量，其引起整个振动板(高分子复合压电体)整体地振动并且由此重现声音。因此，为了增大振动能量的传输效率，需要高分子复合压电体具有适当的硬度。如果扬声器具有平滑的频率特性，则当最低共振频率f0随曲率改变而变化时，音质仅在小程度上改变。因此，高分子复合压电体的损耗正切需要恰当地大。
概括地说，用作柔性显示器用扬声器的高分子复合压电体需要相对于20Hz到20kHz的振动展现硬度，而相对于若干Hz以下的频率下的振动展现柔软度。此外，高分子复合压电体的损耗正切相对于不高于20kHz的任何频率下的振动需要恰当地大。
本发明已经进行以解决以上问题，并且旨在提供一种由高分子复合压电体形成的电声转换膜，所述电声转换膜充当能够与柔性显示器集成而不损害轻质性或柔性的扬声器，并且在常温左右且储能模量(E')中具有相当大的频率分散，并且还具有损耗正切(tanδ)的极大值。本发明还旨在提供一种柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器，在其中的每一个中使用此种电声转换膜。
问题的解决方案
为了解决以上问题，本发明人集中于在常温左右且储能模量E'中具有相当大的频率分散，并且还具有损耗正切tanδ的极大值的粘弹性材料，并且进行了彻底的研究而将此材料应用于基质材料。
结果，发明人已设计出一种由高分子复合压电体形成的电声转换膜，所述高分子复合压电体相对于20Hz到20kHz的振动展现硬度，而相对于若干Hz以下的频率下的振动展现柔软度，并且相对于不高于20kHz的任何频率下的振动具有适当损耗正切。
换句话说，本发明提供一种电声转换膜，其特征在于包括：高分子复合压电体，其是将压电粒子分散于粘弹性基质中而获得，所述粘弹性基质是由在常温下展现粘弹性的高分子材料形成；薄膜电极，其形成于所述高分子复合压电体的两侧上；以及保护层，其形成于所述薄膜电极的表面上。
在这样的本发明电声转换膜中，优选通过所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的损耗正切(tanδ)在0℃到50℃的温度范围内具有0.1以上的极大值。
通过电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量(E')优选地在0℃为10GPa到30GPa，并且在50℃为1GPa到10GPa。
优选所述电声转换膜的厚度与通过所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量(E')的乘积在0℃为1.0×106N/m到2.0×106N/m，并且在50℃为1.0×105N/m到1.0×106N/m。
在从所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的主曲线上，在25℃并且在1kHz的频率下的损耗正切(tanδ)优选地为0.05以上。
所述高分子材料优选地在1Hz的频率下具有0℃到50℃的玻璃态转化温度。
优选通过高分子材料的动态粘弹性测量获得的在1Hz的频率下的损耗正切(tanδ)在0℃到50℃的温度范围内具有0.5以上的极大值。
通过高分子材料的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量(E')优选地在0℃为100MPa以上，并且在50℃为10MPa以下。
所述高分子材料优选地在25℃具有10以上的相对介电常数。
优选所述高分子材料具有氰乙基。
优选地，所述高分子材料为氰乙基化聚乙烯醇。
优选所述压电粒子以50％以上的体积分数存在于所述高分子复合压电体中。
所述压电粒子优选地为具有钙钛矿晶体结构或纤维锌矿晶体结构的陶瓷粒子。
所述陶瓷粒子优选地为锆钛酸铅、锆钛酸铅镧(lead lanthanate zirconatetitanate)、钛酸钡、氧化锌，及钛酸钡与铁酸铋(bismuth ferrite)的固溶体的任一个。
优选所述保护层的厚度为所述高分子复合压电体的厚度的两倍以下。
优选所述薄膜电极的厚度与杨氏模量的乘积小于所述保护层的厚度与杨氏模量的乘积。
所述保护层优选地由聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二酯及环烯烃树脂的任一个形成。
所述薄膜电极优选地由铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡的任一个形成。
本发明还提供一种特征在于包括本发明的电声转换膜的柔性显示器，所述电声转换膜附接到与具有柔性的所述柔性显示器的图像显示面为相反侧的面上。
本发明进一步提供一种声带麦克风，其特征在于使用本发明的电声转换膜作为传感器。
除以上各个之外，本发明还提供了一种乐器传感器，其特征在于使用本发明的电声转换膜作为传感器。
发明的效果
本发明的电声转换膜的特征在于包括：高分子复合压电体，其是将压电粒子分散于粘弹性基质中而获得，所述粘弹性基质是由在常温下展现粘弹性的高分子材料形成；薄膜电极，其形成于所述高分子复合压电体的两侧上；以及保护层，其形成于所述薄膜电极的表面上，并且由此，其弹性模量中具有相当大的频率分散，可以相对于20Hz到20kHz的振动展现硬度，而相对于若干Hz以下的频率下的振动展现柔软度，并且相对于不高于20kHz的任何频率下的振动具有适当损耗正切。
因此，根据本发明的电声转换膜，有可能实现一种电声转换膜，其可实现具有极好的柔性和声学特性、即使在变形的情况下也能够稳定地输出声音并且可适当地用于柔性显示器等的柔性扬声器等，并且有可能实现可以与柔性显示器集成而不损害轻质性或柔性的柔性扬声器。
此外，通过将本发明的电声转换膜附接到具有柔性的柔性显示器(具有柔性的图像显示装置)而获得的本发明的柔性显示器具有极好的柔性，并且可以不管弯曲方向或弯曲程度(取决于用手抓握显示器的方式或使用显示器的位置)如何而稳定地输出声音。
此外，本发明的声带麦克风和乐器传感器(在其中的每一个中都使用本发明的电声转换膜作为传感器)具有极好的柔性、具有小并且简单的配置，并且能够不管弯曲方向或弯曲程度(取决于使用声带麦克风或乐器传感器的位置)如何而以高保真度稳定地重现语音和乐器的声音。
附图说明
图1是说明本发明的电声转换膜的实例的示意图。
图2(A)到图2(E)是说明图1中所示的电声转换膜的制造方法的实例的示意图。
图3(A)到图3(C)是用于说明使用本发明的电声转换膜的压电扬声器的实例的示意图。
图4是示意性地说明使用本发明的电声转换膜的压电扬声器的另一实例的示意图。
图5(A)到图5(C)是用于说明使用本发明的电声转换膜的压电扬声器的又一实例的示意图。
图6(A)到图6(C)示意性地展示本发明的柔性显示器的实例：图6(A)是表示有机EL显示器的图；图6(B)是表示电子纸的图；并且图6(C)是表示液晶显示器的图。
图7是示意性地说明通用声带麦克风的配置的示意图。
图8(A)到图8(C)是说明本发明的电声转换膜和比较材料的动态粘弹性的温度依赖性的图。
图9(A)和图9(B)是说明用于本发明的电声转换膜和比较材料的基质中所用的高分子材料单体的动态粘弹性的温度依赖性的图。
图10是说明保护层的厚度对本发明的电声转换膜的扬声器性能的影响的图。
图11是说明如何通过变化曲率半径来评估柔性扬声器性能的图。
图12(A)和图12(B)是说明随曲率半径而变化的本发明的电声转换膜的柔性扬声器性能的图。
图13(A)和图13(B)展示保护层和薄膜电极的厚度对本发明的电声转换膜的动态粘弹性的影响：图13(A)是说明保护层的厚度的影响的图；并且图13(B)是说明薄膜电极的厚度的影响的图。
图14是说明薄膜电极的厚度对本发明的电声转换膜的扬声器性能的影响的图。
图15(A)和图15(B)是说明随曲率半径而变化的比较材料的柔性扬声器性能的图。
图16(A)和图16(B)是说明随曲率半径而变化的比较材料的柔性扬声器性能的图。
图17是展示通过测量本发明的电声转换膜的动态粘弹性而获得的主曲线的图。
图18是说明在测量使用本发明的电声转换膜的压电扬声器的扬声器性能期间驱动放大器的输出电压特性的图。
图19(A)和图19(B)是说明使用本发明的电声转换膜的压电扬声器的另一实例的频率特性的图。
图20(A)是说明本发明的乐器传感器的频率特性的图，并且图20(B)到图20(D)是各自说明常规乐器传感器的声压与频率特性的图。
符号的说明
10：电声转换膜(转换膜)
10a、10c：薄片式物质
10b：积层体
12：压电体层
12a：上表面
14、16：薄膜电极
18、20：保护层
24：粘弹性基质
26：压电粒子
30：电晕电极
32：直流电源
40、50、56：压电扬声器
40a：上升部分
42：壳体
42a：导管
46：粘弹性支架
48：框架
52：支撑板
54：螺钉
57：O形环
58：按压盖
60：有机EL显示器
62：有机EL显示装置
64、82、104：衬底
68：阳极
70：发光层
72：阴极
74、92：透明衬底
78：电子纸
80：电子纸装置
84、106：下部电极
86：显示层
86a：微囊
90、110：上部电极
94：液晶显示器
96：液晶显示装置
98：导光板
100：光源
102、114：偏光器
108：液晶层
112：上部衬底
116：保护膜
120：声带麦克风
124：壳体
126：压电陶瓷
128：金属板
130：衬垫
132：弹簧
134、136：信号线
g、L：间隔
M：麦克风
r：曲率半径
具体实施方式
下文中，将基于附图中所说明的优选实例详细描述本发明的电声转换膜、柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器。
图1示意性地说明本发明的电声转换膜的实例。
图1中所示的电声转换膜10(下文中称为“转换膜10”)基本上配置有：压电体层12，其是由高分子复合压电体形成；薄膜电极14，其安置在压电体层12的一侧上；薄膜电极16，其安置在压电体层12的另一侧上；保护层18，其安置在薄膜电极14的表面上；以及保护层20，其安置在薄膜电极16的表面上。
转换膜10于扬声器、麦克风以及吉他等乐器中使用的拾音器等各种音响装置(音响仪器)中，用于产生(重现)由响应于电信号而发生的振动引起的声音或用于将声音引起的振动转换成电信号。
如上文所描述，本发明的转换膜10中的压电体层12是由高分子复合压电体形成。
在本发明中，形成压电体层12的高分子复合压电体是通过将压电粒子26均匀地分散在由在常温下展现粘弹性的高分子材料形成的粘弹性基质24中而获得。优选地，压电体层12经历极化处理。
应注意，在本发明书中，术语“常温”是指在约0℃到约50℃的范围内的温度。
一般来说，高分子固体具有粘弹性松弛机制。伴随温度升高或频率减小，大规模分子运动被观测为储能模量(杨氏模量)的减小(松弛)或损耗模量的极大值(吸收)。具体来说，由非晶形区域中的分子链的微布朗运动产生的松弛称为主要分散，并且观测为极大的松弛程度。出现主要分散时的温度称为玻璃态转化点(Tg)，并且粘弹性松弛机制大多数在此温度下显著地有用。
在本发明中，具有在常温下的玻璃态转化点的高分子材料，即，在常温下展现粘弹性的高分子材料被用作高分子复合压电体(压电体层12)的基质，由此实现相对于20Hz到20kHz的振动展现硬度而相对于若干Hz以下的频率下的缓慢振动展现柔软度的高分子复合压电体。从合乎需要地致使高分子复合压电体表现如上性质的观点来看，尤其优选使用在1Hz的频率下的玻璃态转化温度为常温的高分子材料作为所述高分子复合压电体的基质。
作为在常温下展现粘弹性的高分子材料，故可以使用各种已知材料。优选使用通过动态粘弹性测试而获得的在1Hz的频率下的损耗正切tanδ在常温下具有0.5以上的极大值的高分子材料。
如果使用此类材料，则当高分子复合压电体通过外力而轻轻地弯曲时，最大弯曲力矩部中的高分子基质与压电粒子界面处的应力集中得以缓解，并且因此预期高柔性。
此外，通过动态粘弹性测量而获得的高分子材料在1Hz的频率下的储能模量(E')优选地在0℃为100MPa以上，并且在50℃为10MPa以下。
如果高分子材料具有以上性质，则高分子复合压电体通过外力而轻轻地弯曲时所引起的弯曲力矩可得以减小，并且高分子复合压电体可以相对于20Hz到20kHz的声学振动展现硬度。
更优选所述高分子材料在25℃具有10以上的相对介电常数。
如果高分子材料具有以上性质，则当将电压施加到高分子复合压电体时，更高的电场被施加到高分子基质中的压电粒子，因此预期更大的变形程度。
满足以上条件的高分子材料由氰乙基化聚乙烯醇(下文中称为“氰乙基化PVA”)例示。
在本发明中，粘弹性基质24不限于由例如氰乙基化PVA等单体的粘弹性材料形成的基质。
即，出于调整介电特性、机械特性等的目的，除例如氰乙基化PVA等粘弹性材料之外，还可任选地将其它介电高分子材料添加到粘弹性基质24。
可添加介电高分子材料的实例包含：氟基高分子，例如聚偏二氟乙烯、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-三氟乙烯共聚物以及聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物；含有氰基或氰乙基的聚合物，例如偏二氰乙烯-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、氰乙基羟基短梗霉聚糖(cyanoethyl hydroxypullulan)、甲基丙烯酸氰乙脂、丙烯酸氰乙酯、氰乙基羟乙基纤维素、氰乙基直链淀粉(cyanoethyl amylose)、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、聚丙烯酸氰乙酯、氰乙基短梗霉聚糖、氰乙基聚羟基亚甲基(cyanoethyl polyhydroxymethylene)、氰乙基缩水甘油短梗霉聚糖、氰乙基蔗糖以及氰乙基山梨糖醇；以及合成橡胶，例如腈橡胶和氯丁二烯橡胶。
其中，优选地使用含有氰乙基的高分子材料。
此外，除氰乙基化PVA之外还可以添加到压电体层12的粘弹性基质24的介电聚合物不限于一种，并且可添加其多个种类。
除例如氰乙基化PVA等粘弹性材料之外将添加到压电体层12的粘弹性基质24的聚合物的量不受特定限制。所述聚合物优选地按重量计占到不大于粘弹性基质24的30％。
以此量添加的聚合物将展现其自身特性而不损害粘弹性基质24中的粘弹性松弛机制。因此，从增大介电常数、改善耐热性、改善压电粒子26或电极层的粘着力等的观点来看，获得有利结果。
压电粒子26由具有钙钛矿晶体结构或纤维锌矿晶体结构的陶瓷粒子组成。
构成压电粒子26的陶瓷粒子的实例包含锆钛酸铅(PZT)、锆钛酸铅镧(PLZT)、钛酸钡(BaTiO3)、氧化锌(ZnO)，以及钛酸钡与铁酸铋(BiFe3)的固溶体(BFBT)。
在本发明中，压电粒子26的粒径不受特定限制。然而，根据本发明人所进行的研究，压电粒子26的粒径优选地为1μm到10μm。
如果压电粒子26的粒径在以上范围内，则从兼具出色的压电特性与高柔性等观点来看，可获得有利结果。
在图1中，压电体层12中的压电粒子26规则地分散于粘弹性基质24中。然而，本发明不限于此。
即，压电体层12中的压电粒子26可不规则地分散于粘弹性基质24中，只要其分散合乎需要地均匀即可。
在本发明的转换膜10中，压电体层12(高分子复合压电体)中的粘弹性基质24的量与压电粒子26的量之间的比率不受特定限制。即，可以根据转换膜10的大小(表面方向上的大小)或厚度、转换膜10的用途、转换膜10所需的特性等来恰当地设定粘弹性基质24的量与压电粒子26的量之间的比率。
根据本发明人所进行的研究，压电体层12中的压电粒子26的体积分数优选地为30％到70％，其中50％以上的体积分数尤其优选。因此，体积分数更优选地为50％到70％。
如果粘弹性基质24的量与压电粒子26的量之间的比率在以上范围内，则从兼具出色的压电特性与高柔性等观点来看，有可能获得有利结果。
在本发明的转换膜10中，压电体层12的厚度也不受特定限制。可以根据转换膜10的大小、转换膜10的用途、转换膜10所需的特性等来恰当地设定所述厚度。
根据本发明人所进行的研究，压电体层12的厚度优选地为20μm到200μm，尤其为30μm到100μm。
如果压电体层12的厚度在以上范围内，则从确保硬度并且同时实现适当可弯性等观点来看，有获得有利结果。
应注意，如上文所描述，压电体层12优选地经历极化处理(poling)。稍后将详述极化处理。
如图1中所示，本发明的转换膜10具有压电体层12插入于薄膜电极14与薄膜电极16之间的配置，并且因此所获得的积层体插入于保护层18与保护层20之间。
在转换膜10中，保护层18和保护层20适于将适当硬度和机械强度赋予高分子复合压电体。即，在本发明的转换膜10中，由粘弹性基质24和压电粒子26组成的高分子复合压电体(压电体层12)在遭受温和的弯曲变形时展现极好的柔性，而这取决于所述膜的用途而可能在硬度或机械强度上并不适当。转换膜10具备保护层18和保护层20以补足此类缺点。
保护层18和保护层20不受特定限制，并且可以使用各种薄片式物质。其优选实例包含各种树脂膜(塑料膜)。其中，宜使用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)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)以及环烯烃树脂，因为这些物质具有极好的机械特性和耐热性。
保护层18和保护层20的厚度也不受特定限制。基本上，保护层18与保护层20具有相同厚度，但所述厚度可以不同。
如果保护层18和保护层20的硬度过高，则压电体层12的膨胀和收缩受限制，并且柔性也受损。因此，除了需要机械强度或作为薄片式物质的极好的操作性能的情况之外，保护层18和保护层20越薄，其越有利。
根据本发明人所进行的研究，如果保护层18和保护层20的厚度为压电体层12的厚度的两倍以下，则从确保硬度并且同时实现适当可弯性等观点来看，可获得有利结果。
举例来说，当压电体层12的厚度为50μm，并且保护层18和保护层20是由PET形成时，保护层18和保护层20的厚度优选地为100μm以下，更优选地为50μm以下，并且尤其优选地为25μm以下。
在本发明的转换膜10中，薄膜电极14形成于压电体层12与保护层18之间，并且薄膜电极16形成于压电体层12与保护层20之间。
薄膜电极14和薄膜电极16经设置而将电场施加到转换膜10。
在本发明中，形成薄膜电极14和薄膜电极16的材料不受特定限制，并且可以使用各种导电材料。其特定实例包含碳、钯、铁、锡、铝、镍、铂、金、银、铜、铬、钼、这些物质的合金，以及氧化铟锡等。其中，铜、铝、金、银、铂以及氧化铟锡中的任一个是优选的。
此外，薄膜电极14和薄膜电极16的形成方法不受特定限制，并且有可能使用各种已知方法，包含通过例如真空沉积或溅镀等气相沉积方法(真空成膜方法)或镀敷实施的成膜方法，以及将由以上材料形成的箔片粘附到压电体层的方法。
具体来说，通过真空沉积形成为膜的铜或铝薄膜宜用作薄膜电极14和薄膜电极16，因为此膜可以确保转换膜10的柔性。尤其，适合使用通过真空沉积形成的薄铜膜。
薄膜电极14和薄膜电极16的厚度不受特定限制。基本上，薄膜电极14与薄膜电极16具有相同厚度，但所述厚度可以不同。
类似于上文所描述的保护层18和保护层20，如果薄膜电极14和薄膜电极16的硬度过高，则压电体层12的膨胀和收缩受限制，或柔性受损。因此，薄膜电极14和薄膜电极16越薄，其越有利，只要电阻不变得过高即可。
根据本发明人进行的研究，优选薄膜电极14和薄膜电极16的厚度与其杨氏模量的乘积小于保护层18和保护层20的厚度与其杨氏模量的乘积，因为柔性不会显著受损。
举例来说，当使用由PET(杨氏模量：约6.2GPa)形成的保护层18和保护层20与由铜(杨氏模量：约130GPa)形成的薄膜电极14和薄膜电极16的组合时，倘若保护层18和保护层20的厚度为25μm，那么薄膜电极14和薄膜电极16的厚度优选地为1.2μm以下，更优选地为0.3μm以下，并且尤其优选地为0.1μm以下。
薄膜电极14和/或薄膜电极16可不必形成于压电体层12(保护层18和/或保护层20)的整个表面上。
即，在可能配置中，举例来说，薄膜电极14和薄膜电极16中的至少一个小于压电体层12，并且压电体层12在转换膜10的边缘中与保护层直接接触。
此外，具有形成于其整个表面上的薄膜电极14和/或薄膜电极16的保护层18和/或保护层20可不必形成于压电体层12的整个表面上。在所述情况下，保护层18和/或保护层20可具有在其表面侧上额外提供的与压电体层12直接接触的(第二)保护层。
如上文所描述，本发明的转换膜10具有如下配置：通过将压电粒子26分散于在常温下展现粘弹性的粘弹性基质24中而获得的压电体层12(高分子复合压电体)插入于薄膜电极14与薄膜电极16之间，并且如上所述而获得的积层体插入于保护层18与保护层20之间。
在本发明的转换膜10中，优选通过动态粘弹性测量获得的在1Hz的频率下的损耗正切(tanδ)在常温下具有0.1以上的极大值。
如果在常温下存在此极大值，则即使转换膜10在外部经历严重的弯曲变形(以若干Hz以下的频率相对缓慢地引起)，也可以致使应变能量以热的形式往外扩散。因此，有可能防止裂缝出现在高分子基质与压电粒子之间的界面处。
此外，在本发明的转换膜10中，通过动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量(E')优选地在0℃为10GPa到30GPa，并且在50℃为1GPa到10GPa。
如果储能模量如上所述，则转换膜10可以在常温下在储能模量(E')中具有相当大的频率分散。即，转换膜10可以相对于20Hz到20kHz的振动展现硬度，而相对于若干Hz以下的频率下的振动展现柔软度。
此外，在本发明的转换膜10中，所述膜的厚度与通过动态粘弹性测量获得的在1Hz的频率下的储能模量(E')的乘积优选地在0℃为1.0×106N/m到2.0×106N/m(1.0E+06N/m到2.0E+06N/m)，并且在50℃为1.0×105N/m到1.0×106N/m(1.0E+05N/m到1.0E+06N/m)。
如果乘积在以上范围内，则转换膜10在不损害柔性和音响特性的范围内可以具有适当硬度和机械强度。
此外，在本发明的转换膜10中，优选在从动态粘弹性测量获得的主曲线上，在25℃并且在1kHz的频率下的损耗正切(tanδ)为0.05以上。
如果损耗正切如上所述，则使用转换膜10的扬声器具有平滑的频率特性，并且因此，当最低共振频率f0随扬声器的曲率改变而变化时，音质的改变程度可得以减小。
接下来，将参考图2(A)到图2(E)描述本发明的电声转换膜的制造方法的实例。首先，如图2(A)中所示，制备薄片式物质10a，其中薄膜电极14形成于保护层18上。
可以通过借助于真空沉积、溅镀、镀敷等在保护层18的表面上形成薄铜膜作为薄膜电极14而制备所述薄片式物质10a。或者，其中薄铜膜等形成于保护层18上的市售产品可以用作薄片式物质10a。
同时，将例如氰乙基化PVA等在常温下展现粘弹性的高分子材料(下文中也称为“粘弹性材料”)溶解于有机溶剂中，将例如PZT粒子等压电粒子26添加到其中并且通过搅拌而分散，由此制备涂布材料。所述有机溶剂不受特定限制，并且可以使用各种有机溶剂，例如二甲基甲酰胺(DMF)，甲基乙基酮以及环己酮。
在制备所述薄片式物质10a和以上涂布材料之后，将涂布材料浇注(涂覆)到薄片式物质10a，并且通过蒸发所述有机溶剂而干燥。以此方式，如图2(B)中所示，制备其中薄膜电极14位于保护层18上并且压电体层12位于薄膜电极14上的积层体10b。
涂布材料的浇注方法不受特定限制，并且可以使用任何已知方法(涂布设备)，例如滑动式涂布机或刮刀。
或者，如果粘弹性材料为就像氰乙基化PVA那样可以通过加热而熔化的材料，则可以通过加热熔化所述粘弹性材料，并且可以将压电粒子26添加到熔融材料并且分散在其中而准备熔融物。通过挤出等，熔融物能够以薄片的形式挤出到图2(A)中所示的薄片式物质上并且接着冷却，由此可以制备如图2(B)中所示的其中薄膜电极14位于保护层18上并且压电体层12位于薄膜电极14上的积层体10b。
如上文所描述，在本发明的转换膜10中，除例如氰乙基化PVA等粘弹性材料之外，还可以将例如PVDF等高分子压电材料添加到粘弹性基质24。
将这些高分子压电材料添加到粘弹性基质24时，可溶解添加于前述涂布材料中的高分子压电材料即可。或者，可将待添加的高分子压电材料添加到通过加热而熔化的粘弹性材料，并且通过加热熔化即可。
在制备其中薄膜电极14位于保护层18上并且压电体层12位于薄膜电极14上的积层体10b之后，优选对压电体层12执行极化处理(poling)。
对压电体层12执行极化处理的方法不受特定限制，并且可以使用已知方法。优选极化方法的实例包含如图2(C)和图2(D)中所说明的方法。
在此方法中，如图2(C)和图2(D)中所示，将棒式或线式可移动电晕电极30沿上表面12a放置在积层体10b的压电体层12的上表面12a上方，放置成在电晕电极30与所述上表面之间存在例如1mm的间隔g的状态。接着，将电晕电极30和薄膜电极14连接到直流电源32。
此外，制备用于保持积层体10b受热的加热构件，例如热板。
此后，在压电体层12通过加热构件加热而保持在例如100℃的温度下的状态中，将若干kV的直流电压(例如6kV)从直流电源32施加在薄膜电极14与电晕电极30之间，由此引起电晕放电发生。此外，在其中间隔g维持原样的状态中，沿压电体层12的上表面12a移动(扫描)电晕电极30而对压电体层12执行极化处理。
在使用如上所述的电晕放电的极化处理(下文中为方便的目的也称为“电晕成极处理”)，可以通过使用用于移动棒式物体的已知构件来移动电晕电极30。
此外，用于电晕极化处理的方法不限于移动电晕电极30的方法。即，电晕电极30可以固定，并且可以提供用于移动积层体10b的移动机构来移动积层体10b用于执行极化处理。为移动积层体10b，可以使用用于移动薄片式物体的已知构件。
此外，电晕电极30在数目上不限于一个，并且可以使用多个电晕电极30用于执行电晕极化处理。
此外，极化处理不限于电晕极化处理，并且有可能使用将直流电场直接施加到靶材而进行极化处理的常用电场极化。然而，在常用电场极化的情况下，需要在极化处理之前形成薄膜电极16。
在极化处理之前，可以执行用于通过使用加热辊等使压电体层12的表面变平滑的压光处理(calendar processing)。如果执行压光处理，则可以平滑地进行稍后将描述的热压接合工序。
同时，制备薄片式物质10c，其中薄膜电极16形成于保护层20上。薄片式物质10c类似于前述薄片式物质10a。
如图2(E)中所示，在其中薄膜电极16面向压电体层12的状态中，薄片式物质10c积层于已经历压电体层12的极化处理的积层体10b上。
随后，通过使用热压设备或一对加热辊等使积层体10b与薄片式物质10c的积层体经受热压接合，其方式是使积层体在保护层18和保护层20处夹紧。以此方式，完成如图1中所示的本发明的转换膜10。
尽管可以通过使用以上呈切割薄片形式的薄片式物质制造本发明的转换膜10，但优选的是使用卷到卷(下文中也称为“R到R”)模式用于制造。
众所周知，在R到R模式中，卷绕成卷的细长原料从卷拉出并且在其纵向方向上输送，并且在输送时对原料进行例如成膜处理和表面处理等各种处理。经处理的原料再次卷绕成卷。
当通过以上制造方法以R到R模式制造转换膜10时，使用通过卷绕薄片式物质10a而获得的第一卷，其中薄膜电极14形成于长保护层18上；和通过卷绕薄片式物质10c而获得的第二卷，其中薄膜电极16形成于长保护层20上。
第一卷可以与第二卷完全相同。
在从所述卷拉出并且在其纵向方向上输送的同时，薄片式物质10a用含有氰乙基化PVA和压电粒子26的涂布材料加以涂布，并且通过加热等进行干燥而在薄膜电极14上形成压电体层12，由此获得前述积层体10b。
此后，进行前述电晕极化而对压电体层12执行极化处理。当以R到R模式制造转换膜10时，在输送积层体10b的同时，使用经固定以便在正交于积层体10b的输送方向的方向上延伸的棒状电晕电极30来借助于电晕极化对压电体层12执行极化处理。应注意，如上文所描述，可以在极化处理之前执行压光处理。
随后，在从第二卷拉出薄片式物质10c并且在输送薄片式物质10c和积层体的同时，在薄膜电极16面向压电体层12的状态(如上文所描述)中，使用贴合辊等通过已知方法将薄片式物质10c积层在积层体10b上。
通过在一对加热辊之间夹持输送保护层18和保护层20而使得所得积层体经受热压接合。以此方式，完成本发明的转换膜10，并且接着将所述转换膜10卷绕成卷。
在上文所描述的实例中，薄片式物质(积层体)在其纵向方向上仅输送一次以便以R到R模式制造本发明的转换膜10，但本发明不限于此。
举例来说，在形成积层体并且执行电晕极化之后，可以暂时将积层体卷绕成卷以便形成积层体卷。此后，在从积层体卷拉出积层体并且在其纵向方向上输送积层体的同时，可以如上文所描述积层薄片式物质，其中薄膜电极16形成于保护层20上，由此可以完成转换膜10并且将其卷绕成卷。
图3(A)和图3(B)为说明使用本发明的转换膜10的平板型压电扬声器的实例的示意图。图3(B)如在转换膜10的振动方向(声音放射方向)上观看而显示扬声器，而图3(A)为如在正交于图3(B)的观察方向的方向上观看的扬声器的横截面图，也就是说，沿图3(B)中的线a-a的横截面图。
压电扬声器40为使用前述本发明转换膜10作为将电信号转换成振动能量的扬声器振动板的平板型压电扬声器，所述转换膜10由压电体层12、安置在压电体层12的两侧上的薄膜电极14和薄膜电极16以及分别安置在两个薄膜电极的表面上的保护层18和保护层20构成。
还可使用压电扬声器40(和稍后将描述的压电扬声器50)作为麦克风或传感器。
如所示的压电扬声器40基本上配置有转换膜10(压电膜)、壳体42、粘弹性支架46以及框架48。
壳体42为由塑料等形成且在一个面处开放的薄的正四角筒状的框体。在使用本发明的振动体的压电扬声器中，壳体42(即，压电扬声器)的形状不限于四角筒状，可使用各种形状的框体，包含圆筒状或矩形四角筒状等。
框架48为板材，其在其中心具有通孔并且具有类似于壳体42的上部端面(开放侧)的形状。
粘弹性支架46具有适当的粘度和弹性，并且支撑转换膜10。此外，粘弹性支架46在压电膜的任何位置将恒定的机械偏置施加到所述膜，使得转换膜的膨胀和收缩移动完全转换成前后移动(在垂直于膜表面的方向上的移动)。粘弹性支架46的实例包含不织布纤维以及玻璃棉，所述不织布纤维例如羊毛毯和含有人造纤维或PET的羊毛毯。在如所说明的实例中，粘弹性支架46具有四角柱的形状，其底面稍大于壳体42的底面。粘弹性支架46的比重不受特定限制，并且可以根据粘弹性支架的类型而加以恰当地选择。举例来说，当使用毛毯作为粘弹性支架时，其比重优选地为100kg/cm3到500kg/cm3，并且更优选地为200kg/cm3到300kg/cm3。如果使用玻璃棉作为粘弹性支架，则其比重优选地为20kg/cm3到100kg/cm3。
压电扬声器40经配置使得粘弹性支架46容纳于壳体42中，壳体42和粘弹性支架46由转换膜10覆盖，并且框架48在转换膜10的边缘通过框架48而压抵壳体42的上部端面的状态中固定到壳体42。
用于将框架固定到壳体42的方法不受特定限制，并且有可能使用各种已知方法，例如使用螺钉或螺栓和螺母的方法以及使用固定夹具的方法。
在压电扬声器40中，粘弹性支架46具有四角柱的形状，其高度(厚度)大于壳体42的内表面的高度。即，如图3(C)中所示意性地说明，在转换膜10和框架48尚未固定的状态中，粘弹性支架46从壳体42的顶表面突出。
因此，在压电扬声器40中，粘弹性支架46保持在以下状态中：粘弹性支架46的外围部分的厚度已由于所述外围部分被转换膜10向下按压而减小。同样，在粘弹性支架46的外围部分中，转换膜10的曲率半径急剧地改变。因此，在转换膜10中，形成上升部分40a，此处转换膜10朝向粘弹性支架46的外围而变低。此外，转换膜10的中心区域压抵具有四角柱形状的粘弹性支架46，并且因此变得(几乎)平坦。
此时，优选粘弹性支架46在其整个表面上在转换膜10的表面方向上被按压，使得所述粘弹性支架46的厚度可以整体减小。
在使用本发明的转换膜10的压电扬声器中，通过转换膜10施加到粘弹性支架46的压力不受特定限制。然而，优选将压力控制在约0.02MPa到0.2MPa(就平坦部分(平面部分)中的单位压力而言)。
上升部分40a的角度(相对于中心平坦部分的倾斜角(平均倾斜角))不受特定限制。然而，鉴于使得转换膜10有可能充分地执行上下移动，优选将所述角度设定为10度到90度。
转换膜10的高度差(在所说明的实例中，为最接近于框架48的底面的位置与距框架48的底面最远的位置之间的距离)不受特定限制。然而，鉴于使得转换膜10有可能构成薄的平坦扬声器并且充分地执行上下移动，优选将高度差设定为约1mm到10mm。
此外，粘弹性支架46的厚度不受特定限制。然而，尚未受按压的粘弹性支架46的厚度优选地为1mm到50mm。
在压电扬声器40中，当转换膜10由于将电压施加到压电体层12而在平面内方向上膨胀时，转换膜10的上升部分40a在上升方向(相对于转换膜10的表面方向的角度变得较接近于90度的方向)上稍微改变其角度，以便吸收所述膨胀。结果，具有平坦部分的转换膜10向上(在声音放射方向上)移动。
相反，当转换膜10由于将电压施加到压电体层12而在平面内方向上收缩时，转换膜10的上升部分40a在下降方向(接近平坦状态的方向)上稍微改变其角度以便吸收所述收缩。结果，具有平坦部分的转换膜10向下移动。
压电扬声器40通过转换膜10的此振动而产生声音。
在转换膜10的上升部分40a中，粘弹性支架46在其厚度方向上在较靠近框架48的位置处受到较多压缩。然而，归因于静态粘弹性(应力松弛)的效应，机械偏置可以在压电膜的任何位置处保持恒定。出于此原因，压电膜的膨胀和收缩移动完全转换成前后移动，并且因此，有可能获得平坦的压电扬声器，其薄、可以产生足够音量并且具有极好的音响特性。
在如所说明的压电扬声器40中，转换膜10的整个边缘通过框架48而压抵壳体42(即，粘弹性支架46)。然而，本发明不限于此。
即，使用本发明的转换膜10的压电扬声器可以不具有框架48。举例来说，压电扬声器可以经配置而使得在壳体42的四个拐角处，转换膜10通过螺钉、螺栓和螺母、夹具等而压抵/固定到框架48的顶面。
此外，O形环等可以安置在壳体42与转换膜10之间。如果扬声器具有此种配置，则可获得阻尼效果，可防止转换膜10的振动传递到壳体42而获得较佳的音响特性。
另外，使用本发明的转换膜10的压电扬声器可以不具有容纳粘弹性支架46的壳体42。
即，如图4(其为作为实例的压电扬声器50的横截面图)中所示意性地说明，还可如下配置压电扬声器。在所述配置中，粘弹性支架46放置在硬质支撑板52上，提供覆盖粘弹性支架46的转换膜10，并且前述框架48放置在外围部分中。接着，通过螺钉54将框架48固定到支撑板52，使得框架48与粘弹性支架46一起受按压。以此方式，粘弹性支架46的外围部分变薄，并且形成转换膜10的倾斜部分。
并且在不具有壳体42的此配置中，粘弹性支架46可以通过使用螺钉等而不使用框架48保持在受压状态中以变薄。
此外，使用本发明的转换膜10的压电扬声器不限于按压其外围的配置。举例来说，压电扬声器可以经配置而使得通过某些构件按压粘弹性支架46与转换膜10的积层体的中心，并且粘弹性支架46保持在薄化状态。
即，使用本发明的转换膜10的压电扬声器能够以各种方式加以配置，只要粘弹性支架46通过转换膜10按压并且保持在以下状态中即可：其厚度已减小，转换膜10的曲率半径归因于上文所描述的按压/保持状态而急剧地改变，并且上升部分40a形成于转换膜10中。
图3(A)到图3(C)和图4中所说明的压电扬声器各自使用粘弹性支架46。然而，使用本发明的转换膜10的压电扬声器不限于此配置。
作为实例，将描述在图5(C)中说明的压电扬声器56。
首先，如图5(A)中所示，压电扬声器56使用具有气密性的壳体作为壳体42，并且具备用于将空气注入到壳体42中的导管42a。
O形环57安置在壳体42的开放侧上的边沿的顶面上，并且被转换膜10覆盖以便关闭壳体42的开放面。
此后，如图5(B)中所示，使得内圆周与壳体42的外圆周大致相同并且具有大致L形横截面的框架式按压盖58嵌合到壳体42的外边沿上(在图5(B)和图5(C)中，未说明O形环57)。
结果，转换膜10被压抵并且固定到壳体42，并且壳体42的内部被转换膜10关闭成气密状态。
随后，如图5(C)中所示，空气通过导管42a注入到壳体42(由壳体42和转换膜10形成的闭合空间)中，以便将压力施加到转换膜10而使其胀大成凸状。维持此状态以获得压电扬声器56。
壳体42中的压力不受限制，但是可以是等于或高于大气压的任何压力，在所述压力下，转换膜10能够以凸面方式向外胀大。
导管42a可以被固定或可以是可拆卸的。当然，当拆卸导管42a时，需要将自其拆卸导管的部分闭合成气密状态。
本发明的柔性显示器为柔性薄片式图像显示设备，其使用前述本发明转换膜10(电声转换膜)作为扬声器。
具体来说，本发明的柔性显示器为扬声器安装型柔性显示器，其中本发明的转换膜10作为扬声器附接到柔性薄片式显示装置(例如柔性有机EL显示装置、柔性液晶显示装置或柔性电子纸)的背面(与图像显示表面相反的面)。
本发明的柔性显示器可以是彩色显示器或单色显示器。
如上文所描述，本发明的转换膜10具有极好的可弯性和柔性，并且不展现平面内各向异性。因此，当本发明的转换膜10弯曲时，音质仅在小程度上有所改变，并且音质根据曲率改变的改变程度无关于弯曲方向也仅为小的。
因此，其中本发明的振动膜10附接到柔性图像显示装置的本发明的扬声器安装型柔性显示器具有极好的柔性，并且此外，在例如用手抓握显示器(也就是说，适当地响应于任何变形)时不管弯曲方向或弯曲程度如何都可以输出具有稳定音质的声音。
图6(A)示意性地说明其中本发明的柔性显示器用于有机电致发光(electroluminescence；EL)显示器中的实例。
图6(A)中所示的有机EL显示器60为扬声器安装型有机EL柔性显示器，其中本发明的转换膜10附接到柔性薄片式有机EL显示装置62的背面。
关于本发明的柔性显示器，对于将本发明的转换膜10附接到例如有机EL显示装置62等柔性薄片式图像显示装置的背面的方法不存在限制。即，可使用将两个薄片式物质以其面向彼此的状态附接(贴合)在一起的任何已知方法。
示范性方法包含使用粘着剂的接合方法、通过热熔融实施的接合方法、使用双面胶的方法、使用胶带的方法、使用例如大致C形夹等夹具(其在多个薄片式物质的积层体的末端或边沿侧处夹持所述积层体)的方法、使用例如铆钉等夹具(其在表面(图像显示表面除外)中夹持多个薄片式物质的积层体)的方法、通过使用保护膜(至少在图像显示侧为透明)从多个薄片式物质的积层体的两侧夹持所述积层体的方法，以及其组合。
当显示装置与转换膜10通过粘着剂等接合在一起时，其可以完全接合在一起，或在其整个边缘或在恰当选择的点(例如四个拐角和中心)处部分地接合在一起，其中还可使用这些接合技术的任何组合。
在有机EL显示器60中，转换膜10为前述本发明(电声)转换膜10，其配置有由高分子复合压电体形成的压电体层12、安置在压电体层12的一侧上的薄膜电极14、安置在压电体层12的另一侧上的薄膜电极16、安置在薄膜电极14的表面上的保护层18，以及安置在薄膜电极16的表面上的保护层20。
有机EL显示装置62为已知柔性薄片式有机EL显示装置(有机EL显示面板)。
即，举例来说，有机EL显示装置62配置有由塑料膜等形成的衬底64、安置在衬底64上并且基本上由具有例如薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)等切换电路的像素电极组成的阳极68、安置在阳极68上并且使用有机EL材料的发光层70、安置在发光层70上并且由氧化铟锡(indium tin oxide；ITO)等形成的透明阴极72，以及安置在阴极72上并且由透明塑料等形成的透明衬底74。
此外，电洞注入层或电洞输送层可以安置在阳极68与发光层70之间，并且电子输送层或电子注入层可以安置在发光层70与阴极72之间。此外，例如气体阻挡膜等保护膜可以安置在透明衬底74上。
应注意，用于驱动转换膜10(即扬声器)的布线连接到转换膜10的薄膜电极14和薄膜电极16，但未说明所述布线。此外，用于驱动有机EL显示装置62的布线连接到阳极68和阴极72。
此配置还适用于稍后将描述的电子纸78和液晶显示器94等。
图6(B)示意性地说明其中本发明的柔性显示器用于电子纸中的实例。
图6(B)中所示的电子纸78为扬声器安装型电子纸，其中本发明的转换膜10附接到柔性薄片式电子纸装置80的背面。
对于电子纸78，使用如上文所描述的相同转换膜10。
电子纸装置80为已知的柔性电子纸。即，举例来说，电子纸装置80配置有由塑料膜等形成的衬底82、安置在衬底82上并且基本上由具有例如TFT等切换电路的像素电极组成的下部电极84、安置在下部电极84上并且基本上由含有带正电或负电的白色和黑色颜料的微囊86a的阵列组成的显示层86、安置在显示层86上并且由ITO等形成的透明上部电极90，以及安置在上部电极90上并且由透明塑料等形成的透明衬底92。
图6(B)中所示的实例是其中本发明的柔性显示器用于使用微囊的电泳电子纸中的实例。然而，本发明不限于此。
即，本发明的柔性显示器可以用于任何已知电子纸，只要其为柔性薄片式电子纸即可，实例包含采用以下模式的电子纸：不使用微囊的电泳模式、电泳模式、使用氧化-还原反应的化学变化模式、使用电子微粒材料的模式、电润湿(electrowetting)模式、液晶模式等。
图6(C)示意性地说明其中本发明的柔性显示器用于液晶显示器的实例。
图6(C)中所说明的液晶显示器94为扬声器安装型液晶柔性显示器，其中本发明的转换膜10附接到柔性薄片式液晶显示装置96的背面。
对于液晶显示器94，使用如上文所描述的相同转换膜10。
液晶显示装置96为已知柔性薄片式液晶显示装置(液晶显示面板)。即，举例来说，液晶显示装置96具有柔性边缘光型导光板98和用于致使背光从导光板98的边沿进入的光源100。液晶显示装置96配置有例如安置在导光板98上的偏光器(polarizer)102、安置在偏光器102上的透明下部衬底104、安置在下部衬底104上并且基本上由具有例如TFT等切换电路的像素电极组成的透明下部电极106、安置在下部电极106上的液晶层108、安置在液晶层108上并且由ITO等形成的透明上部电极110、安置在上部电极110上的透明上部衬底112、安置在上部衬底112上的偏光器114，以及安置在偏光器114上的保护膜116。
应注意，本发明的柔性显示器不限于有机EL显示器、电子纸及液晶显示器。本发明的柔性显示器可以用于使用各种显示装置的图像显示设备，只要显示装置为柔性薄片式显示装置(显示面板)即可。
在本发明的转换膜10中，压电体层12还具有将振动能量转换成电信号的功能。所述转换膜10包括：压电体层12，其中压电粒子分散于例如氰乙基化PVA等在常温下展现粘弹性的高分子基质中；薄膜电极14和薄膜电极16，其安置在压电体层12的表面上；以及保护层18和保护层20，其安置在所述薄膜电极的表面上。
因此，通过利用此种功能，本发明的转换膜10可以适当地用于麦克风或乐器传感器(拾音器)。
合乎需要的实例为声带麦克风。
图7示意性地说明通用声带麦克风的实例。
如图7中所说明，常规地使用的通用声带麦克风120具有复杂的配置。在所述配置中，例如PZT等压电陶瓷126积层在例如黄铜板等金属板128上，具有弹性的衬垫130与弹簧132分别附接到积层体的底面与顶面，所得积层体支撑于壳体124中，并且信号线134和信号线136从所述壳体抽出。
相比之下，其中使用本发明的转换膜10作为用于将声音信号转换成电信号的传感器的本发明的声带麦克风可以通过例如将粘附构件提供在转换膜10上并且提供信号线用于取得从压电体层12(薄膜电极14和薄膜电极16)输出的电信号来简单地加以配置。
此外，如上配置的本发明的声带麦克风可以简单地通过将转换膜10粘附到声带附近而充当声带麦克风。
使用如图7中所示的压电陶瓷126和金属板128的常规声带麦克风具有极小的损耗正切。此种麦克风易于引起极强的共振，并且具有展示大波动的频率特性，因此所述麦克风倾向于具有金属音色。
相比之下，如上文所描述，本发明的转换膜10具有极好的柔性和音响特性，并且在变形时仅展示音质的小改变程度。因此，转换膜10可以粘附到人的具有复杂的弯曲表面的咽喉区域，并且可以高保真度重现从低音到高音的声音。
即，根据本发明，可实现具有简单配置的超轻质并且节省空间的声带麦克风，其可以输出极接近于语音的声音信号，并且同时不会使佩戴所述麦克风的人意识到所述麦克风。
在本发明的声带麦克风中，将转换膜10粘附到声带附近的方法不受特定限制，并且可以使用粘附薄片式物质的各种已知方法。
此外，转换膜10可以不直接粘附到声带附近。代替地，转换膜10可以通过将其含于极薄壳体或袋体中而粘附到声带附近。
此外，其中使用本发明的转换膜10作为用于将声音信号转换成电信号的传感器的本发明的乐器传感器可以通过例如将粘附构件提供到转换膜10并且提供信号线用于取得从压电体层12(薄膜电极14和薄膜电极16)输出的电信号来简单地加以配置。
此外，如上配置的本发明的乐器传感器可以简单地通过将转换膜10粘附到乐器的框体面而充当拾音器。
类似于前述声带麦克风的情况，本发明的转换膜10薄并且具有极好的可弯性，使得本发明的乐器传感器具有极好的柔性和音响特性，并且在变形时仅展示音质的小改变程度。因此，乐器传感器可以粘附到具有复杂的弯曲表面的乐器的框体面，并且可以高保真度重现从低音到高音的乐器声音。
此外，本发明的乐器传感器几乎不将机械限制外加于乐器的振动的框体面上。因此，有可能最小化拾音器的附接对乐器的原始声音的影响。
类似于前述声带麦克风的情况，将本发明的乐器传感器粘附到乐器的方法不受特定限制，并且可以使用粘附薄片式物质的各种已知方法。此外，本发明的乐器传感器可以通过将转换膜10含于极薄的壳体或袋体中而粘附到乐器。
到目前为止，已详细地描述了本发明的电声转换膜、柔性显示器、声带麦克风以及乐器传感器，但本发明不限于前述实例。当然，本发明可以各种方式加以改善或修改而不脱离本发明的要旨。
实例
在下文中，将基于本发明的特定实例更详细地描述本发明。
[实例1]
通过如上文所描述并且在图2(A)到图2(E)中说明的方法，制备图1中所示的本发明的转换膜10。
首先，根据如下组成比率，将氰乙基化PVA(由信越化学有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)制造的CR-V)溶解于二甲基甲酰胺(dimethylformamide；DMF)中。以如下组成比率向所得溶液添加PZT粒子，并且通过螺旋浆式混合器(旋转频率2,000rpm)分散，由此制备用于形成压电体层12的涂布材料。
●PZT粒子 300质量份
●氰乙基化PVA 30质量份
●DMF 70质量份
通过在1,000℃到1,200℃下烧结市售PZT原料粉末并且接着对经烧结的材料执行压碎和分类处理以便获得平均粒径为5μm的粒子来制备所使用的PZT粒子。
同时，通过将厚度为0.1μm的薄铜膜真空沉积到厚度为4μm的PET膜上来制备薄片式物质10a和薄片式物质10c。即，在此实例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的经沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为4μm的PET膜组成。
通过使用滑动式涂布机将已如上制备的用于形成压电体层12的涂布材料涂覆到薄片式物质10a的薄膜电极14(所沉积的薄铜膜)上。执行涂布材料的涂覆，使得经干燥涂布膜的厚度变为40μm。
随后，通过在120℃下在热板上加热以蒸发DMF来干燥顶部已涂布有涂布材料的薄片式物质10a。以此方式，制备积层体10b，其具有安置在由PET制成的保护层18上的由铜形成的薄膜电极14，和厚度为40μm的安置在薄膜电极14上的压电体层12(压电层)。
积层体10b的压电体层12借助于在图2(C)和图2(D)中所说明的前述电晕极化而经受极化处理。在极化处理中，将压电体层12的温度控制在100℃，并且在薄膜电极14与电晕电极30之间施加6kV的直流电压而引起电晕放电。
在已经历极化处理的积层体10b上，在薄膜电极16(薄铜膜侧)面向压电体层12的状态中，积层薄片式物质10c。
接着通过使用层压机设备使积层体10b与薄片式物质10c的积层体在120℃下经受热压接合，使得压电体层12接合到薄膜电极14和薄膜电极16，由此制备转换膜10。
[柔性测试]
从所制备的转换膜10，制备1cm×15cm的条带样品。
弯曲所述样品而产生预定曲率半径(r＝5cm，r＝2.5cm，或r＝0.5cm)，并且允许其恢复其原始状态。重复此操作10次，并且接着研究电特性(电容和介电损耗)以及外观的改变。
当样品不展现电特性或外观的改变时，将其标记为○。当样品不展现电特性的改变但具有例如折痕等标记时，将其标记为Δ。当样品展现电特性的改变时，将其标记为×。
结果展示于表1中。
[动态粘弹性测试]
从所制备的转换膜10，制备1cm×4cm的条带样品。
通过动态粘弹性测试仪(由SII纳米技术公司(SII NanoTechnology Inc.)制造的DMS6100粘弹性光谱仪)测量样品的动态粘弹性(储能模量E'(GPa)和损耗正切tanδ)。在以下条件下执行测量。
测量温度范围：-20℃到100℃
温度增大速率：2℃/分钟
测量频率：0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、1.0Hz、2.0Hz、5.0Hz、10Hz、20Hz
测量模式：拉伸测量
动态粘弹性的温度依赖性展示于图8(A)和表1中。此外，如在1Hz下获得的结果还显示于图13(A)中。
此外，通过动态粘弹性测量而获得的25℃的标准温度下的主曲线显示于图17中。
一般来说，在动态粘弹性测量的结果中的频率与温度之间，基于“时间-温度叠加原理”而存在某种关系。举例来说，有可能将温度的改变转换成频率的改变而研究某一温度下的粘弹性特性的频率分散。此时标绘的曲线称为主曲线。在实际可听频带(例如，在1kHz)中执行粘弹性测量是不切实际的。因此，在可听频带中获取材料的储能模量E'或损耗正切tanδ时，主曲线有效。
在25℃的标准温度下从主曲线(图17)获得的每一频率的储能模量E'和损耗正切tanδ阐述于表2中。
表2中还阐述通过以下方程式计算的每一频率的声速v。在所述方程式中，ρ为比重，并且E为杨氏模量(与储能模量E'相当)。
[数式2]
声速：
v = E ρ
表2还含有通常用于扬声器的鼓纸(cone paper)的杨氏模量(与储能模量E'相当)、内部损耗(与损耗正切tanδ相当)、比重以及声速。
此外，氰乙基化PVA单体(其用于电声转换膜的基质)的动态粘弹性的温度依赖性显示于图9(A)中。
[扬声器性能测试]
从所制备的转换膜10，制备直径(如由指示)为150mm的圆形样品。
通过使用此样品，制备图5(C)中所说明的压电扬声器56。作为壳体42，使用由塑料制成并且具有138mm内径和9mm深度的圆形容器。壳体42中的压力维持在1.02个标准大气压。以此方式，转换膜10就像隐形眼镜一样凸状弯曲。
通过正弦波扫频测量来测量如上制备的薄压电扬声器的声压级-频率特性。用于测量的麦克风放置在距压电扬声器56的中心的正上方10cm的距离处(见图11)。
声压级-频率特性的测量结果显示于图10中。
[在变化曲率半径的同时进行的柔性扬声器性能测试]
从所制备的转换膜10制备200mm×150mm的矩形样品。
将厚度为80μm的PET膜贴合到所述样品，假设所述PET膜为柔性显示器。
如图11中所说明，将所得积层体悬置在其间的间隔L可调整的两个塑料架子之间。即，通过将架子移动到不同位置，可以变化转换膜10的曲率半径r。用于测量的麦克风M放置在距转换膜10的中心的正上方10cm的距离处。
在以上条件下，在根据维持转换膜10的所希望的曲率半径r的状态中，通过正弦波扫频测量来测量作为柔性扬声器的转换膜10的声压级-频率特性。转换膜10的曲率半径r设定在三个值，即，20cm、30cm以及40cm。此外，对于转换膜10在纵向方向(X方向)上弯曲的情况和转换膜10在橫向方向(Y方向)上弯曲的情况执行两次测量。
通过变化曲率半径而获得的声压级-频率特性的测量结果显示于图12(A)和图12(B)中。在图12(A)显示如在X方向上弯曲期间所获得的结果，而图12(B)显示如在Y方向上弯曲期间所获得的结果。
[实施例2]
与在实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过将厚度为0.1μm的薄铜膜真空沉积到厚度为12μm的PET膜上而获得。
即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为12μm的PET膜组成。压电体层12的厚度为45μm。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(A)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图10中。
[实施例3]
以与实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过将厚度为0.1μm的薄铜膜真空沉积到厚度为25μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为25μm的PET膜组成。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(A)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图10中。动态粘弹性的温度依赖性还显示于图13(B)中，并且声压级-频率特性还显示于图14中。
[实施例4]
以与实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过将厚度为0.1μm的薄铜膜真空沉积到厚度为50μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为50μm的PET膜组成。压电体层12的厚度为42μm。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(A)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图10中。
[实施例5]
与在实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过将厚度为0.3μm的薄铜膜真空沉积到厚度为25μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.3μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为25μm的PET膜组成。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(B)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图14中。
[实施例6]
以与实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过将厚度为1.0μm的薄铜膜真空沉积到厚度为25μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为1.0μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为25μm的PET膜组成。压电体层12的厚度为41μm。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(B)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图14中。
[实施例7]
以与实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过镀敷将厚度为3.0μm的薄铜膜形成于厚度为25μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为3.0μm的铜镀膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为25μm的PET膜组成。压电体层12的厚度为44μm。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(B)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图14中。
[实施例8]
以与实施例1中完全相同的方式制备转换膜10，例外之处在于如所使用的薄片式物质10a和薄片式物质10c各自是通过镀敷将厚度为10.0μm的薄铜膜形成于厚度为25μm的PET膜上而获得。即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为10.0μm的铜镀膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为25μm的PET膜组成。压电体层12的厚度为50μm。
关于以此方式制备的转换膜10，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，在1Hz下的动态粘弹性的温度依赖性显示于图13(B)和表1中，并且声压级-频率特性的测量结果显示于图14中。
[比较例1]
以与实施例1中相同的方式制备电声转换膜，例外之处在于使用在常温下不展现粘弹性的氰乙基化短梗霉聚糖作为高分子基质。即，在此例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为4μm的PET膜组成。压电体层的厚度为42μm。
关于以此方式制备的电声转换膜，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及使曲率半径变化的柔性扬声器性能测试。
柔性测试的结果展示于表1中，并且动态粘弹性的温度依赖性显示于图8(B)和表1中。
与实施例1中不同，在比较例1中，在大约常温下的储能模量E'中几乎未观测到频率分散。因此，在25℃和20Hz下的储能模量E'和损耗正切tanδ作为代表性值阐述于表2中，并且从比重和储能模量E'计算出声速v。
此外，图15(A)和图15(B)显示通过以与实施例1中相同的方式变化曲率半径而获得的声压级-频率特性的测量结果。在图15(A)显示如在X方向(纵向方向)上弯曲期间所获得的结果，并且图15(B)显示如在Y方向(橫向方向)上弯曲期间所获得的结果。
此外，图9(B)显示氰乙基化短梗霉聚糖单体(其用作电声转换膜的基质)的动态粘弹性的温度依赖性。
[比较例2]
制备由PVDF形成并且厚度为56μm的压电膜。
通过气相沉积在压电膜的每一侧上形成厚度为0.1μm的薄铜膜而制备电声转换膜。
关于以此方式制备的电声转换膜，以与实施例1中相同的方式执行柔性测试、动态粘弹性测试以及使曲率半径变化的柔性扬声器性能测试。当制备20cm×15cm矩形样品用于柔性扬声器性能测试时，使得纵向方向与极化方向(伸展方向)平行。
柔性测试的结果展示于表1中，并且动态粘弹性的温度依赖性显示于图8(C)和表1中。
与实施例1中不同，同样在比较例2中，在大约常温下在储能模量E'中几乎未观测到频率分散。因此，在25℃和20Hz下的储能模量E'和损耗正切tanδ作为代表性值阐述于表2中，并且从比重和储能模量E'计算出声速v。
此外，图16(A)和图16(B)显示通过以与实施例1中相同的方式变化曲率半径而获得的声压级-频率特性的测量结果。在图16(A)显示如在X方向(纵向方向)上弯曲期间所获得的结果，并且图16(B)显示如在Y方向(橫向方向)上弯曲期间所获得的结果。
[表1]
[表2]
从表1应理解，使用在常温下展现粘弹性的氰乙基化PVA作为基质的实施例1到实施例8所具有的柔性极其优于使用在常温下不展现粘弹性的氰乙基化短梗霉聚糖作为基质的比较例1的柔性。然而，如果电极层过厚，则柔性在很大程度上降低。
从表1还应理解，如果转换膜10的厚度与通过动态粘弹性测量获得的转换膜10在1Hz的频率下的储能模量(E')的乘积在0℃为1.0×106N/m到2.0×106N/m并且在50℃为1.0×105N/m到1.0×106N/m，则在不损害柔性的范围内获得适当硬度和机械强度。
此外，在图13(A)和图13(B)中，随着保护层和电极的厚度增大，转换膜10的储能模量(E')的值变得更接近于保护层和电极的弹性模量，并且损耗正切(tanδ)的值减小。从此事实应理解，转换膜10的粘弹性特性主要受保护层和电极影响。
即，考虑声压级随着保护层和电极的厚度增大而减小(在图10和图14中)的原因为转换膜10的膨胀和收缩由于保护层和电极的限制而减小。
以上事实展示，优选本发明的转换膜10中的保护层和电极根据能量效率、柔性以及机械强度的要求(其将随用途而变化)而在材料和厚度上加以调整。
同时，从图12(A)和图12(B)应理解，本发明的转换膜10具有平坦的频率特性并且相对于曲率的改变在音质上仅引起小改变程度，在X方向与Y方向上的改变之间基本上无差别。即，如从表2可见，在20Hz到20kHz的可听频带内的频率下，本发明的转换膜10所具有的损耗正切与鼓纸的损耗正切相当或高于鼓纸的损耗正切。应理解，出于此原因，扬声器的频率特性易于变平滑，并且因此，在最低共振频率f0随曲率的改变而变化时所引起的音质的改变程度也减小。还应理解，因为转换膜10在其压电特性上不展现平面内各向异性，因此无关于转换膜10在X方向还是在Y方向上弯曲，几乎都可以获得相同的音质。
相比之下，其中音质随曲率的改变而变化的比较例1和比较例2(如图15(A)和图15(B)和图16(A)和图16(B)中所示)所具有的损耗正切小于鼓纸的损耗正切(如从表2可见)。因此，比较例1和比较例2容易引起强共振，并且具有展示大波动的频率特性。因此，当最低共振频率f0随曲率的改变而变化时，音质在很大程度上改变。此外，应理解，因为比较例2(PVDF)在压电特性上展现平面内各向异性，因此音质的改变程度在X方向与Y方向之间差异很大。
即，本发明的转换膜10具有极好的的柔性，并且在用作柔性扬声器时能够输出恒定的音质，而不管弯曲方法等(取决于使用膜的情形)如何。另一方面，比较例2的PVDF确实具有极好的柔性，但在音质上随弯曲方向或曲率而在很大程度上变化(如图16(A)和图16(B)中所示)。因此，其不适合用作柔性扬声器。
此外，从表2还应理解，本发明的转换膜10具有如下特性：声速在20Hz到20kHz的可听频带内的频率下与鼓纸的声速相当或高于鼓纸的声速，并且随着频率变高，声速增大。因此，因为整个振动膜即使在高音区中也可以整体地重现声音，因此本发明的转换膜在使高音音调的频带变宽方面是有利的。
[实施例9]
以与实施例1中相同的方式制备转换膜10。
即，在此实施例中，薄膜电极14和薄膜电极16各自由厚度为0.1μm的所沉积薄铜膜组成，并且保护层18和保护层20各自由厚度为4μm的PET膜组成。
使用所制备的转换膜10，制备图3(A)和图3(B)中所示的压电扬声器40。
壳体42和框架48的大小，即，产生声音的面的大小为210mm×300mm(A4大小)。壳体42的深度设定为9mm。
作为粘弹性支架46，制备厚度为25mm并且密度为32kg/m3的玻璃棉材料，并且根据壳体42的尺寸加以切割。同样，转换膜10也根据壳体42的尺寸加以切割。
粘弹性支架46放置在壳体42中，并且转换膜10经提供以便覆盖壳体42和粘弹性支架46。接着，框架48放在转换膜10上且如此固定到壳体42而制备压电扬声器40。
将来自驱动放大器的电压施加到如上所制备的压电扬声器40的转换膜10，并且测量此时产生的声音的声压级与频率(频率特性)之间的关系。
使来自驱动放大器的输出电压具有由图18中的链线a指示的特性和由图18中的实线b指示的特性。对于由实线b指示的输出电压特性，输出电压近似为-6/倍频程(虚线)。
图19(A)显示当输出电压特性为由链线a指示的特性时的压电扬声器40的声压级-频率特性，并且图19(B)显示当输出电压特性为由实线b指示的特性时的压电扬声器40的声压级-频率特性。
从图19(A)和图19(B)应理解，使用本发明的转换膜10的压电扬声器在任何频率下都实现足够高的声压级，并且可以实现在宽广频带中的平滑的频率特性。还应理解，如果驱动放大器与恒流电路组合，则频带可以进一步加宽。
[实施例10]
从实施例1中制备的转换膜10切割出30mm×30mm的片段，并且将用于取得电信号的引线连接到薄膜电极14和薄膜电极16，由此制备本发明的乐器传感器。所述乐器传感器的转换膜10通过使用双面胶粘附到市售音响吉他(acoustic guitar)的表面。
如所制备的所述乐器传感器的声压级-频率特性显示于图20(A)中。
为进行参考，图20(B)显示在将阿泰克(ARTEC)公司制造的A1-OSJ安装在相同音响吉他上时所观测到的声压级-频率特性，图20(C)显示在将莫里斯(MORRIS)公司制造的CP3安装在相同音响吉他上时所观测到的声压级-频率特性，并且图20(D)显示在将吉他平方美国(LR Baggs)公司制造的i束(iBeam)安装在相同音响吉他上时所观测到的声压级-频率特性。
从图20(A)应理解，与市售拾音器(图20(B)到图20(C))相比，本发明的乐器传感器即使在82Hz左右(其为第6弦的基本频率)(图中的虚线)的低音区中也展示令人满意的输出性能，并且具有优良的拾音器性能。
以上结果清楚地展示出本发明的效果。

Claims (20)

1.一种电声转换膜，其特征在于包括：高分子复合压电体，其是将压电粒子分散于粘弹性基质中而获得，所述粘弹性基质是由在常温下展现粘弹性的高分子材料形成；薄膜电极，其形成于所述高分子复合压电体的两侧上；以及保护层，其形成于所述薄膜电极的表面上；并且
通过所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的损耗正切tanδ在0℃到50℃的温度范围内具有0.1以上的极大值。
2.根据权利要求1所述的电声转换膜，其中通过所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量E'在0℃为10GPa到30GPa，并且在50℃为1GPa到10GPa。
3.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述电声转换膜的厚度与通过所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量E'的乘积在0℃为1.0×106N/m到2.0×106N/m，并且在50℃为1.0×105N/m到1.0×106N/m。
4.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中在从所述电声转换膜的动态粘弹性测量而获得的主曲线上，在25℃并且在1kHz的频率下的损耗正切tanδ为0.05以上。
5.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述高分子材料在1Hz的频率下具有0℃到50℃的玻璃态转化温度。
6.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中通过所述高分子材料的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的损耗正切tanδ在0℃到50℃的温度范围内具有0.5以上的极大值。
7.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中通过所述高分子材料的动态粘弹性测量而获得的在1Hz的频率下的储能模量E'在0℃为100MPa以上，并且在50℃为10MPa以下。
8.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述高分子材料在25℃具有10以上的相对介电常数。
9.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述高分子材料具有氰乙基基团。
10.根据权利要求9所述的电声转换膜，其中所述高分子材料为氰乙基化聚乙烯醇。
11.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述压电粒子以50％以上的体积分数存在于所述高分子复合压电体中。
12.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述压电粒子为具有钙钛矿晶体结构或纤维锌矿晶体结构的陶瓷粒子。
13.根据权利要求12所述的电声转换膜，其中所述陶瓷粒子为锆钛酸铅、锆钛酸铅镧、钛酸钡、氧化锌、及钛酸钡与铁酸铋的固溶体的任一个。
14.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述保护层的厚度为所述高分子复合压电体的厚度的两倍以下。
15.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述薄膜电极的厚度与杨氏模量的乘积小于所述保护层的厚度与杨氏模量的乘积。
16.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述保护层是由聚对苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二酯及环烯烃树脂的任一个形成。
17.根据权利要求1或2所述的电声转换膜，其中所述薄膜电极是由铜、铝、金、银、铂及氧化铟锡的任一个形成。
18.一种柔性显示器，其特征在于包括根据权利要求1到17中的任一权利要求所述的电声转换膜，所述电声转换膜附接到与具有柔性的所述柔性显示器的图像显示面为相反侧的面上。
19.一种声带麦克风，其特征在于使用根据权利要求1到17中的任一权利要求所述的电声转换膜作为传感器。
20.一种乐器传感器，其特征在于使用根据权利要求1到17中的任一权利要求所述的电声转换膜作为传感器。
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