FR3013935A1 - Film transducteur electro-actif de son ayant une surface structuree - Google Patents

Abstract

Film transducteur sonore électro-actif comportant une combinaison de films formée d'au moins un film-support, au moins une première et une seconde électrode et au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif. La surface du film transducteur sonore a une structure avec une pente différente et la pente de la surface du film transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un film transducteur sonore électro-actif comportant une combinaison de films formée d'au moins un film-support, au moins une première et une seconde électrode et au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif. Etat de la technique Les transducteurs électrodynamiques de son, actuels, utilisent généralement des membranes reliées au centre à une bobine électromagnétique d'oscillation et qui sont mises en oscillons par les forces électromagnétiques induites par le passage du courant, soit par les mouvements de l'air. Selon le mode de fonctionnement, on a conversion d'un courant électrique en un mouvement mécanique ou conversion d'un mouvement de membrane en un courant électrique. Ces formes de réalisation sont par exemple celles des haut-parleurs à bo- bine plongeante ou des micros, qui se caractérisent actuellement par une forte puissance sonore et la restitution de sonorité naturelle. La suspension de la membrane et le couplage électrody- namique particulier à l'aide d'un aimant se traduisent néanmoins par certaines profondeurs constructives et des caractéristiques d'oscil- lations qui ne conviennent pas pour n'importe quelle structure et n'importe quelle application. Pour cette raison, on développe depuis des décennies des transducteurs sonores qui ne sont pas fondés sur la combinaison membrane/bobine/aimant mais sur la conversion sonore par effet piézoélectrique. Ces transducteurs ont des céramiques électro- actives ou des matières plastiques et permettent une conversion sonore directe par modification des dimensions macroscopiques du convertisseur sonore en fonction d'un champ électrique. C'est ainsi que par exemple l'application d'une tension électrique à une membrane piézoélectrique ou un film produit une variation de longueur (d31) ou d'épaisseur (d33). En particulier, l'effet (d31) se traduit par un fléchis- sement de la couche qui s'utilise efficacement pour le rayonnement sonore. Inversement, une sollicitation mécanique se traduit par un déplacement des charges électriques dans la couche, effet généralement utilisé pour la détection du son. De tels transducteurs piézoélectriques n'utilisent que de très faibles débattements. Dans le cas des haut- parleurs, les dépassements se situent de manière caractéristique dans le domaine de quelques centaines de g, alors que les débattements dans le cas des applications à des micros ne se situent qu'à quelques gm jusqu'à quelques nm. Les débattements à la fois dans les haut-parleurs et dans les micros dépendent fortement de la fréquence. Aux fréquences élevées, les débattements sont plus petits qu'à des fréquences basses. Ces conditions aux limites se réalisent notamment dans le cas de transducteurs en forme de films n'ayant qu'une très faible distance par rapport à la surface et qui n'étaient pas accessibles jusqu'alors pour les systèmes usuels de bobines/membranes électromagnétiques. Le document US 4 638 207 A décrit un mode de réalisation possible pour des géométries inhabituelles de transducteurs décrivant l'utilisation d'un polymère piézoélectrique à base de fluorure de polyvinyle (PVDF) pour réaliser des haut-parleurs en forme de ballons.

Pour cela, on applique sur un ballon des bandes de PVDF ayant un re- vêtement extérieur et un revêtement intérieur ou encore on réalise le ballon directement avec de telles bandes. Le document DE 10 2010 043 108 A 1 décrit un trans- ducteur piézoélectrique de son utilisant une matière plastique piézoélec- trique. En particulier, ce document décrit un transducteur de son composé principalement d'une couche-support munie d'une couche d'un support plastique, piézoélectrique ; la couche plastique piézoélectrique ne couvre pas complètement la couche de support mais laisse des ouvertures.

La conception de transducteurs piézoélectriques aussi ef- ficaces et surs que possible ne pouvait se faire jusqu'alors que comme compromis pour la fixation des films transducteurs. Une fixation directe totale des films transducteurs à la surface, par exemple par collage, se traduit par une fixation garantie du transducteur mais produit une gêne particulièrement forte du débattement qui se répercute de manière négative sur l'efficacité du transducteur. Pour cette raison, afin de conserver un comportement oscillant aussi libre que possible, on installe les films électro-actifs comme combinaison d'un film de support flexible et on maintient mécaniquement cette combinaison par les bords exté- rieurs. Cela permet de réaliser des constructions dans lesquelles la combinaison est fixée mécaniquement d'une manière suffisante pour être ainsi stabilisée tout en pouvant par ailleurs osciller librement. Cela se traduit par des caractéristiques de rayonnement ou de réception avantageuses, mais diminue la tenue mécanique du transducteur aux endroits non fixés, ce qui constitue un inconvénient. But de l'invention La présente invention a ainsi pour but de développer un film transducteur électro-actif offrant un bon comportement oscillant et qui, du fait de sa construction et de sa géométrie, se fixe simplement et en sécurité sur des géométries de surface très différentes sans détério- rer fortement les propriétés d'oscillations du film. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un film transducteur électro-actif de son du type défini ci-dessus caractérisé en ce que la sur- face du film transducteur sonore a une structure avec une pente diffé- rente et la pente de la surface du film transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique. Par comparaison avec des surfaces de transducteurs électro-actifs de son, plats, habituels ou simplement bombés, on aura un meilleur comportement d'émission et une meilleure efficacité. Sans être liés par des explications théoriques, on peut expliquer les propriétés de conversion, améliorées, par la mise en structure de la surface supérieure du film qui entraîne une surface totale plus importante du film par unité de surface de base. Cela correspond à une comparaison avec des surfaces standards de films qui sont seulement plats ou à simple courbure. C'est pourquoi la mise en structure de la surface se traduit par un meilleur comportement dynamique du film puisque les variations de dimensions, de caractère mécanique comme fonction par exemple du champ électrique appliqué, ce qui permet de transférer dans l'espace d'une manière plus appropriée les différentes augmenta- tions de la surface supérieure sans entraîner de variations non souhaitées de différentes zones partielles du transducteur. Cela peut notamment s'expliquer en ce que la surface supérieure du transducteur présente plusieurs zones de pentes différentes et on aura un change- ment multiple du signe algébrique de la pente de la surface. De telles pentes différentes de la surface se traduisent chaque fois par d'autres profils de contraintes mécaniques à la compression/débattement, ce qui permet de mieux compenser les pointes de contrainte de la surface supérieure ainsi structurée.

Le film transducteur électro-actif de son dans le sens de l'invention est une combinaison de films formés d'au moins un film de revêtement ayant des propriétés piézoélectriques, d'au moins deux électrodes et d'un film-support. De façon avantageuse, la structure se compose d'un film de support inférieur et d'une couche électro-active piézoélectrique avec au moins deux électrodes et chaque fois un film électro-actif encadré des deux côtés. Mais la combinaison peut également comporter plusieurs films de support et/ou plusieurs électrodes. En particulier, les différentes couches peuvent ne pas exister en totalité dans la combinaison de films. Cela signifie que certaines zones de la combinaison de films peuvent comporter des évidements dans certaines couches. La combinaison de films peut avoir une épaisseur supérieure ou égale à 10 gm et être inférieure ou égale à 5 000 gm, de préférence toutefois supérieure ou égale à 30 gm et inférieure ou égale à 2 500 gm et de manière particulièrement préférentielle, être supérieure ou égale à 50 gm ou inférieure ou égale à 1 500 gm. Des épaisseurs plus petites de la combinaison ne sont pas avantageuses car la tenue mécanique de la combinaison ne sera plus assurée vis-à-vis de charge. Des épaisseurs de couches plus importantes se traduisent en revanche par une plus grande rigidité et un poids plus important qui est un inconvénient, par exemple dans les applications d'enregistrements sonores (micro). L'épaisseur des différentes couches peut ainsi varier en fonction de la matière et de l'application. Le film-support est avantageusement réalisé en un maté- riau ayant une faible densité et une forte résistance. On peut ainsi utili- ser comme film-support, par exemple de minces couches de papier ou des films PET. Ce film-support peut avoir une épaisseur supérieure ou égale à 10 gm et inférieure ou égale à 2 000 gm et de préférence supérieure ou égale à 30 gm et inférieure ou égale à 1 000 gm et d'une manière particulièrement préférentielle, l'épaisseur sera supérieure ou égale à 50 gm et inférieure ou égale à 500 gm. Des épaisseurs de couches plus faibles constituent un inconvénient pour la solidité mécanique de l'ensemble de la combinaison. Des épaisseurs de couches plus importantes peuvent se traduire par une masse trop importante dynamiquement inactive et qui réduit la sensibilité de la combinaison.

Les électrodes peuvent être réalisées en une couche mé- tallique ou autre matériau électro-conducteur. Comme couche de métallisation, on envisage ainsi les métaux usuellement connus tels que l'aluminium, le cuivre, l'argent, l'or, etc... Des métaux électroconducteurs possibles sont par exemple les matières plastiques électro- conductrices telles que Pedot:PSS (poly-3-4-éthylènedioxythiophène : poly(styrène sulfonate) de sodium. Les électrodes ont de préférence sur les deux faces de la couche piézoélectrique, un polymère électro-actif. Les deux couches d'électrode peuvent exister sur toute la surface ou seulement sur une fraction de celle-ci. Cela signifie que soit l'une ou les deux surfaces de l'électrode couvrent toute la surface du transducteur ou que l'une ou les deux électrodes ne couvrent qu'une partie de la surface du transducteur. En particulier, l'une des électrodes pourra avoir plusieurs évidements pour ne pas avoir de contact électrique traversant dans l'électrode. Les différentes électrodes peuvent en outre être munies d'une ou plusieurs lignes électriques d'alimentation. La couche piézoélectrique comportant un polymère électro-actif peut comporter un tel polymère ou être réalisée en un tel polymère. De façon caractéristique, lors de l'application d'une tension électrique, cette couche se déforme et lorsque se produit une déforma- tion mécanique, une tension est induite dans la couche. On peut éga- lement superposer plusieurs couches piézoélectriques. Elle peut ainsi comporter une et de préférence entre 1 et 5 et d'une manière encore plus préférentielle entre 1 et 10 différentes couches piézoélectriques dans le polymère électro-actif. Ces différentes couches s'obtiennent par exemple par l'application successive des différentes couches et se carac- térisent par une discontinuité au passage des couches. Cela se contrôle par des procédés optiques usuels comme par exemple un microscope. Comme polymère électro-actif, on peut utiliser en principe des élastomères-silicium, acryl-élastomère, des polyuréthanes, des matières thermoplastiques, des polymères avec PVDF (fluorure de polyvinyli- dène), des adhésifs sensibles à la pression, des élastomères fluorés et des polymères avec des groupes de silicium ou des groupes alkyl. La couche piézoélectrique comportant un polymère électro-actif peut en outre avoir d'autres additifs comme par exemple un plastifiant, des huiles à fort poids moléculaire, des antioxydants, des modificateurs de viscosité et/ou des particules diélectriques supplémentaires à forte constante diélectrique. L'épaisseur d'une couche piézoélectrique est supérieure ou égale à 1 gm et inférieure ou égale à 1 000 gm et de préférence supérieure ou égale à 2 gm et inférieure ou égale à 500 gm et en outre d'une manière particulièrement préférentielle, supérieure ou égale à 5 gm et inférieure ou égale à 250 gm. La combinaison de films a une structure réalisant des zones de surface supérieure de pentes différentes. La pente des zones de surface supérieure signifie au sens mathématique que la surface su- périeure présente des différentes zones avec des différences de hau- teurs, différences de longueurs. De façon préférentielle, la surface supérieure a une structure symétrique et comporte au moins un et d'une manière particulièrement préférentielle deux plans miroir perpendiculaires lorsqu'on considère en segments de surface supérieure. Les différentes pentes apparaissent dans la coupe de la surface supérieure de la combinaison de films, la pente de la surface supérieure correspondant à la pente des tangentes de la couche extérieure de la surface supérieure. Les points de discontinuité de la surface, là où on ne peut définir de pente, ne sont pas pris en compte pour déterminer la pente.

Selon l'invention, on a des surfaces supérieures avec une structure dont la pente change plus de deux fois de signe algébrique. Des surfaces supérieures de film transducteur sonore, standards, sont en positon d'application, soit fixées à plat, soit fixées avec précontrainte dans un châssis extérieur. Il en résulte que dans le premier cas (mise en tension droite), la pente de la surface ne change pas selon la surface supérieure du transducteur mais reste constante (voir figure la). Dans le cas de surface de transducteur, cintrée, tendue, la courbure du film donne une pente variable (voir figure lb) qui, toutefois ne présente qu'un unique changement de signe algébrique de la pente, selon l'invention. Le nombre de changements de signe algébrique de la pente se détermine avantageusement en ce que l'on considère une coupe dans la surface supérieure du film et on applique un point de référence à un bord de la surface. Le changement de signe algébrique de la pente se produit alors si une pente positive (montée de la surface supérieure) se transforme en une pente négative (descente de la surface supérieure) et inversement. Si la surface supérieure du film transducteur a également des zones partielles qui sont droites ou qui ne montent ni ne descendent, de telles zones ne sont pas prises en compte. La surface de transducteur, structurée, peut alors être appliquée sur des objets fixes très différents, spécifiques à une applica- tion telle que des boîtiers de composants, des disques, des parois ou encore de petits objets tels que des cartes postales ou autres. La présente invention sera décrite ci-après en liaison avec d'autres caractéristiques et formes de réalisation qui peuvent être com- as binées de manière quelconque dans la mesure où cette combinaison n'est pas contradictoire. Selon un mode de réalisation préférentiel, le film trans- ducteur comporte un polymère électro-actif PVDF. Précisément, les polymères PVDF qui sont apparus comme des polymères électro-actifs 20 particulièrement applicables comme couches piézoélectriques. Notam- ment, la couche piézoélectrique PVDF comporte du PVDF ou est réalisée en PVDF. Ce matériau présente de bonnes propriétés piézoélectriques, ce qui permet d'arriver à des débattements mécaniques suffisamment élevés pour de faibles tensions. Cela s'applique également en cas de va- 25 riations des ondes sonores dans le courant électrique. En outre, les couches de PVDF ont une tenue mécanique suffisante vis-à-vis des contraintes de sorte que même de faibles épaisseurs de matière permettent d'aboutir à des combinaisons mécaniquement suffisamment stables. La matière est en outre suffisamment souple pour avoir dans le cadre 30 d'une mise en structure mécanique ou chimique, sans rupture, des formes différentes. Les couches piézoélectriques avec PVDF comme polymère électro-actif peuvent avoir ainsi plus de 20 changements de signe algébrique de la pente, de préférence plus de 50 changements de signe algébrique de la pente et d'une manière encore plus préférentielle, 35 plus de 100 changements de signe algébrique de la pente par surface supérieure de transducteur. Précisément, un tel nombre élevé de changements de signe algébrique peut également donner une surface supérieure plus haute et une meilleure dynamique d'oscillation pour la surface supérieure structurée.

Selon un autre développement de l'invention, la combi- naison de films comporte des zones d'élasticités différentes et dont les bords sont parallèles aux zones de pente constantes de la surface supérieure. La combinaison de films transducteurs est réalisée de façon que dans des zones surfaciques, différentes de la combinaison, la matière présente des élasticités ou des rigidités différentes. Ces zones sont avantageusement orientées pour que les variations d'élasticité de la combinaison de films se fassent parallèlement aux endroits de la surface supérieure qui correspondent à un changement de signe algébrique de la pente. En particulier, on a l'inconvénient que les variations d'élasticité dans des zones de la combinaison de films se produisent dans un angle supérieur à 20°, supérieur à 45° ou supérieur à 90° ou inférieur à 180° par rapport aux lignes de pente de surface supérieure constante. Ces variations d'élasticité de la combinaison de film créent des zones de surfaces supérieures différentes qui ont par exemple une caractéristique de débattement différente en fonction de la pente. De cette manière, on influence le comportement résonnant des films transducteurs selon l'invention. L'élasticité différente de la combinaison peut ainsi se réaliser en utilisant des couches partielles d'élasticités différentes (par exemple la couche-support). Mais on peut également envisa- ger d'induire une élasticité différente dans la combinaison de films, par exemple par une mise en structure mécanique par emboutissage profond. Mais on peut également appliquer d'autres couches dans les zones partielles qui participent dans de telles zones à une moindre élasticité. Des effets analogues peuvent également s'obtenir par des traitements chimiques ou thermiques partiels de la combinaison de films et ensuite par une impression mécanique. D'autres exemples concernant les zones élastiques et la pente de la surface découlent des dessins. Selon un autre développement, la combinaison de films comporte plus de deux électrodes dont les bords d'électrode sont parai- lèles aux zones de pente constante de la surface. Cette structure spé- ciale à plusieurs électrodes dont les limites des surfaces d'électrode sont parallèles aux zones de pente de surface constante, se commande et se déforme séparément par les différentes zones du film. De la même manière, par cette disposition, on saisit de manière particulière le débat- terrent mécanique des zones de pente constante. Cela permet de commander spécialement à la fois la sélectivité du débattement mécanique de zone partielle de la surface supérieure et aussi le comportement oscillant de l'ensemble de la combinaison de films. On peut ainsi déterminer la combinaison de films, ce qui ne peut se faire avec des combinaisons de films standards. De façon avantageuse, les limites marginales des électrodes sont non seulement parallèles aux zones de pente de surface supérieure constante mais également parallèles à d'éventuels plans de symétrie des films. Cela participe à un rayonnement particulièrement homogène du son par le film transducteur so- nore. Selon un développement supplémentaire, le côté extérieur de la combinaison de films reçoit au moins partiellement une couche protectrice ou couche de revêtement supplémentaire. Pour augmenter la tenue mécanique de la combinaison de films, pour se protéger contre le rayonnement ultraviolet UV, comme protection au contact électrique ou encore comme protection de la couche de conversion la plus à l'extérieur contre l'humidité ou la poussière, on peut appliquer une autre couche sur la combinaison de films. Cette couche est de préférence sans activité piézoélectrique et pourra être appliquée par un pro- cédé usuel, ultérieurement par un spécialiste ou encore être reliée au film composite dans le cadre de sa fabrication. Des matières appropriées pour les couches sont des polymères chimiquement inertes comme par exemple le poly-p-xylène (parylène) ou d'autres polymères comme par exemple le téflon. Cela permet d'augmenter la fiabilité et la sécurité de la combinaison de films. L'épaisseur de la couche protectrice est avantageusement supérieure ou égale à 0,01 gm ou inférieure ou égale à 30 gm, de préférence supérieure ou égale à 0,1 gm et inférieure et égale à 15 gm et en outre de manière particulièrement préférentielle supérieure ou égale à 0,5 gm et inférieure ou égale à 10 gm.

L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation d'un transducteur sonore électro-actif comportant un film transducteur sonore structuré, caractérisé en ce qu' a) on réalise un film transducteur sonore à partir d'au moins une couche de support, d'au moins une première et d'une seconde couche d'électrode et d'au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif, b) on structure le film transducteur sonore de l'étape a) mécanique- ment ou chimiquement, la surface supérieure du film transducteur sonore comportant des zones de pentes différentes et la pente des surfaces supérieures de film de transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique, c) le film transducteur sonore, structuré, est relié à un châssis ou à une surface supérieure. De façon surprenante, on a constaté que ce procédé permet d'obtenir des transducteurs sonores ayant un meilleur comportement d'émission et/ou de détection. Cela, sans s'appuyer sur la théorie, résulte de l'augmentation de la surface supérieure du transducteur so- nore et de la mise en structure spécifique de celui-ci. En particulier, les pentes différentes de la surface de film semblent permettre par comparaison à des surfaces non structurées standards, d'avoir une meilleure caractéristique de débattement des différents segments de surface supérieure. Cela participe à une plus forte pression sonore et à une meil- leure course de fréquence du transducteur. La combinaison peut être réalisée selon l'étape « a » par les procédés usuels dans l'état de la technique à partir de différents composants. Cela consiste par exemple à assembler des films séparés déjà préfabriqués en laminant les films ou encore par voie humide par application sous pression, dépôt avec une racle, etc... Les techniciens connaissent les techniques de traitements usuels pour réaliser des combinaisons de films. Dans l'étape de procédé « b », on met en structure le film transducteur par un procédé physique ou chimique pour avoir une zone avec une pente différente. Les étapes de procédé mécanique consistent par exemple en partie à réaliser un emboutissage profond, une com- pression à chaud ou à froid, un allongement et une compression de la combinaison de films pour obtenir une déformation permanente de la surface du film avec des pentes différentes. Il est en outre possible avantageusement d'appliquer la structure de manière symétrique. Cela signifie que la structure n'est pas aléatoire mais est appliquée à des in- tervalles déterminés pratiquement constants. Cela permet d'obtenir des films transducteurs sonores à structure particulièrement efficace. D'autres procédés de mise en structure mécanique consistent à chauffer par segments, faire un traitement aux ultrasons ou une ablation partielle (par exemple par laser). Les procédés chimiques de réalisation d'une structure peuvent comporter par exemple une attaque chimique par segment avec un acide ou une lessive, l'intégration partielle d'autres substances ainsi que le gonflement partiel. Tous ces procédés de structure physique ou chimique ont en commun de se traduire par une mo- dification permanente du profil creux ou de différentes zones du film transducteur. Cette modification du profil de hauteur se traduit par des pentes différentes du film transducteur qui changent ainsi selon l'invention au moins deux fois deux signes algébriques. Dans l'étape de procédé « c », on relie le film transducteur structuré à un châssis. Cette fixation peut se faire d'une manière pure- ment mécanique par serrage ou encore par un autre procédé par collage. Ce film transducteur mis en structure peut être inséré dans le châssis à la fois à plat mais aussi avec précontrainte. Selon un développement particulièrement préférentiel de l'invention, dans l'étape de procédé « c », on applique des entretoises dures à la vibration au moins dans des zones partielles du côté arrière du film transducteur sonore, structuré. Les organes d'écartement rigides en vibration touchent ainsi à la fois la combinaison de films et le composant. Du fait du comportement de conversion de la surface supé- rieure de transducteur, structurée, on peut également utiliser des zones partielles de la combinaison de films sur leur dos maintenu par des organes d'écartement rigides mécaniquement sans détériorer trop fortement l'efficacité de l'ensemble du transducteur. Sans être lié par la théorie, la détérioration de l'efficacité selon l'invention repose sur la mise en structure de la surface avec des zones de pentes différentes.

L'organe d'écartement mécaniquement rigide constitue un éventuel composant rigide aux vibrations. Cela se traduit avantageusement par une plus grande solidité mécanique de l'ensemble du film transducteur car on réduit les segments du film transducteur sans appuis qui peu- vent vibrer librement. Le film transducteur structuré peut ainsi à la fois s'appliquer librement sur l'organe d'écartement ou être relié mécaniquement de manière permanente à celui-ci. Cela se fait par exemple par collage ou soudage. Par film transducteur, on peut appliquer à la fois seulement un mais également plusieurs organes d'écartement rigides en vibration au dos de la combinaison de films. Selon un mode de réalisa- tion particulier, en appliquant plusieurs organes d'écartement rigides en vibration, on subdivise l'ensemble de la surface supérieure du transducteur en plusieurs surfaces partielles qui ont des relations de surface symétrique. Ainsi, l'ensemble du film transducteur sonore pourra être subdivisé en des zones ayant des fréquences propres différentes. Cela participe à une régularisation du comportement de rayonnement du transducteur pour des fréquences fortement différentes. En outre et de manière avantageuse, grâce à l'appui mécanique du film transducteur sonore par les organes d'écartement rigides en vibration, on peut ré- duire la solidité même du film, ce qui se traduit par une plus grande sensibilité et ainsi une meilleure conversion sonore. Les organes d'écartement rigides en vibration dans le sens de l'invention se caractérisent par des matériaux ou des combinaisons de matériaux ou de matières ayant un module d'élasticité relativement important.

De façon préférentielle, les organes d'écartement rigides en vibration ont un module d'élasticité supérieur ou égal à 5 000 N/mm2, de façon préférentielle supérieur ou égal à 10 000 N/mm2 et en outre de manière particulièrement préférentielle, supérieur ou égal à 30 000 N/mm2. Les modules d'élasticité des maté- riaux sont consignés dans un tableau de la littérature et peuvent se dé- terminer par des mesures rhéologiques (par exemple à l'aide d'un rhéomètre à plaque/plaque ou encore par des mesures de la mécanique des vibrations sur des échantillons). De tels modules d'élasticité se sont avérés comme particulièrement appropriés pour des surfaces supé- rieures de transducteur sonore, structuré suffisamment ou stabilisé pour être rigide vis-à-vis des vibrations. Les organes d'écartement rigides en vibration peuvent être formés dans différentes matières. On peut envisager des métaux, du bois, de la matière plastique ou d'autres colles différentes. Par exemple, une colle à deux composants, des colles thermodurcissables ou des colles durcissables aux rayons UV à base d'époxy. L'organe d'écartement rigide en vibration peut être installé d'une manière purement mécanique à la surface de l'objet avant d'appliquer le film trans- ducteur ou encore être appliqué par un procédé d'impression, par exemple par sérigraphie ou à pression flexographique ou encore par laminage. De façon caractéristique, la largeur des organes d'écartement rigides aux vibrations est supérieure ou égale à 5 gm et inférieure ou égale à 5 cm, de préférence supérieure ou égale à 5 gm et inférieure ou égale à 2 cm et d'une manière particulièrement préférentielle supérieure à égale à 10 gm et inférieure ou égale à 1 cm. Selon un autre développement de l'invention, avant l'étape de procédé « c », on met en contact au moins des zones partielles du côté arrière du film transducteur sonore, structuré, avec un lit souple en oscillation. Du fait de la mise en structure du film transduc- teur sonore, on peut avoir, au dos de la combinaison, les points d'appui proéminents qui peuvent être soutenus sans que cela ne détériore significativement les propriétés du transducteur par un lit souple en vibration. Le lit souple en vibration touche ainsi à la fois le composant portant la combinaison de films et aussi au moins dans des zones par- tielles, la combinaison de films. Cela permet de réaliser le film transducteur sonore d'une manière mécaniquement légère qui se traduit avantageusement par de meilleures propriétés de vibration de l'ensemble de la combinaison. La tenue mécanique de la surface supé- rieure structurée du transducteur est améliorée, ce qui participe en même temps à la fiabilité du produit. Le lit souple en vibration est une zone remplie de matière au dos du film transducteur sonore en étant au moins partiellement en contact avec le film transducteur sonore. Cette zone crée ainsi à la fois statistiquement une liaison entre le fondement solide et le film transducteur. Dans la plage de fréquence caractéris- tique du transducteur, cette matière est élastique et ne gêne que légèrement le mouvement de la surface supérieure du transducteur. On peut tenir compte de l'effet en mécanique des vibrations sur le comportement en résonance du transducteur à la fois dans la conception es- thétique, dans le choix de la matière et dans l'épaisseur de la combinaison de films. Le lit qui fait partie de la zone d'oscillation permet de remplir partiellement ou totalement la cavité au dos du transducteur et avoir une épaisseur supérieure ou égale à 1 gm et inférieure ou égale à 2 000 gm et de préférence supérieure ou égale à 1 gm et inférieure ou égale à 1 500 gni ; de manière plus préférentielle, on a des dimensions supérieures ou égales à 2 gm et inférieures ou égales à 1 000 gm. Les matériaux appropriés pour réaliser un lit souple en vibration sont les élastomères silicone, les caoutchouc silicone, les silicones à deux com- posants comme par exemple Fermasil (la Société Sonderhoff) avec des corps ou des corps creux, des matières plastiques ou des billes pleines, métalliques ou matières analogues reliées par un adhésif. En outre, dans le lit de vibration, il n'y a aucune inclusion d'air ou qui serait à réaliser et qui augmente avantageusement la compressibilité du do- maine arrière du convertisseur. Ces variantes de conversion concernent d'une manière particulièrement avantageuse la propriété d'un lit souple en vibration pour maintenir en position de repos la disposition stratifiée mais en plage de fréquence souhaitée, le transducteur sonore oppose aux vibrations dynamiques une faible résistance (c'est-à-dire qu'il a une grande souplesse). La zone de vibration dans le sens de l'invention est un matériau ou un évidement de matière dont la souplesse dynamique rapportée à la surface est importante. Cette propriété peut également résulter du module d'élasticité qui participe à des matières souples en vibration, inférieures ou égales à 5 000 N/mm2, de façon préférentielle inférieures ou égales à 1 000 N/mm2 et d'une manière encore plus pré- férentielle pour 500 N/mm2. Le module d'élasticité des matériaux se trouve dans des tableaux de la littérature et peut se déterminer par des mesures rhéologiques (par exemple par un rhéomètre à plaque/plaque ou encore des mesures de mécanique des vibrations sur des échantil- ions. Les modules d'élasticité des matières s'appliquent ainsi pour la plage de fréquence applicable, considérée ici du transducteur et qui est supérieure ou égale à 20 Hz jusqu'à inférieures ou égales à 150 kHz et d'une manière particulièrement préférentielle supérieures ou égales à 100 Hz jusqu'à inférieures ou égales à 100 kHz.

Selon un mode de réalisation préférentielle de l'invention, la chambre arrière du film transducteur peut être soutenue à la fois par le lit souple en vibration et aussi pour l'organe d'écartement rigide en vibration. Cette combinaison de composants souples en vibration et de composants durs en vibration peut participer à un appui mécanique particulièrement bon du film transducteur sonore, mis en structure. En outre l'invention a pour objet un transducteur sonore électro-actif réalisable selon le procédé défini ci-dessus. Les transducteurs sonores réalisés selon l'un des procédés ci-dessus peuvent avoir une surface supérieure de paroi structurée, ayant de meilleures proprié- tés de transducteur comme par exemple la sensibilité et la pression phonique. Le transducteur sonore électro-actif selon l'invention avec le film de surface micro-structuré peut également s'utiliser comme micro, comme haut-parleur, comme interface homme-machine (HMI), comme capteur. Les caractéristiques améliorées du transducteur con- viennent notamment pour une utilisation des zones évoquées dans seulement une surface supérieure limitée de sorte qu'il faut arriver à une grande efficacité. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de film transducteur sonore électroactif et de son procédé de fabrication représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure la est une coupe schématique de la structure d'un trans- ducteur sonore classique comportant une combinaison de films de transducteur, droits, la figure lb montre une coupe schématique d'une autre structure de transducteur avec une combinaison de films transducteur sonore, courbes, la figure 2 est une coupe schématique de la surface supérieure structurée du transducteur, les figures 3a-e montrent des coupes schématiques de différents modes de réalisation d'un film restructuré d'un convertisseur so- nore, la figure 4 est une coupe schématique de la surface supérieure structurée du transducteur sonore sans la couche de revêtement avec la couche piézoélectrique et plusieurs électrodes, la figure 5 est une coupe schématique d'un transducteur compor- io tant un film transducteur à surface supérieure structurée sur l'organe d'écartement selon l'invention et un lit chargé d'une matière non souple en oscillation, la figure 6 est une vue schématique de la structure d'une infrastructure composée du lit de fond et de l'organe d'écartement rigide 15 en flexion. Description de modes de réalisation de l'invention La figure la est une section schématique d'une structure classique de transducteur de son 1 comportant des surfaces supérieures 2 au dos du transducteur, deux châssis ou supports 3 des deux 20 côtés de la combinaison formée par le film transducteur ainsi qu'une couche de support 4 ou autre combinaison d'une couche piézoélectrique et de deux couches d'électrode 5. La surface du film transducteur n'est pas structurée et le film est précisément serré entre les fixations 3. On arrive ainsi à une pente constante de la surface du transducteur 25 sonore. La figure lb est une section schématique de la structure classique d'un transducteur sonore comportant une combinaison de films transducteurs formée d'une couche de support 4 et au-dessus de celle-ci, d'une couche piézoélectrique et de deux couches d'électrode 5. 30 La surface du film transducteur n'est pas structurée. La combinaison est serrée de manière courbe entre les supports 3. Il en résulte ainsi de la droite vers la gauche, d'une première pente positive pour la surface supérieure du film du transducteur sonore et ensuite après dépassement du maximum, on a une pente négative de la surface du transduc- 35 teur sonore. Le signe algébrique de la pente de la surface du film transducteur sonore change une fois et le nombre des changements de signe algébrique ne fait pas, dans ces conditions, partie de l'invention. La figure 2 est une coupe schématique de la surface su- périeure structurée d'un transducteur sonore. Partant de la gauche vers la droite, on a une première pente positive, un maximum, une pente négative, un minimum et ensuite de nouveau une pente positive. Le signe algébrique de la pente de la surface supérieure change ainsi deux fois de sorte que dans cette zone partielle, on a une surface supérieure structurée selon l'invention.

Les figures 3a-e montrent une coupe de différents modes de réalisation d'un film transducteur sonore structuré, le signe algébrique de la pente de la surface du film transducteur change de plus d'une fois. En particulier, on a reproduit les modes de réalisation préférentiels qui ont une succession d'éléments isolés, répétés, et par consé- quence une structure symétrique. Ainsi, on peut également envisager des surfaces à structure non périodique ou des mélanges de formes pour la surface supérieure présentée. La figure 4 est une vue en coupe de la surface supérieure 8 structurée du convertisseur sans la couche de support 4. Cette figure montre une couche piézoélectrique 9 et plusieurs électrodes, par exemple 10, 11 qui s'étendent en surface d'une manière non totale sur la couche piézoélectrique 9. Les différentes bandes des électrodes sont parallèles aux zones à pente de surface constante (ici en coupe non représentée). Notamment dans le sens de l'invention, la polarité des diffé- rentes électrodes sur le côté supérieur/inférieur du film piézoélectrique, n'est pas constante mais variable. Ainsi, différentes zones de surface de la couche piézoélectrique peuvent être polarisées différemment sur une même unité de temps. La figure 5 est une coupe d'un transducteur sonore équi- pé d'un film transducteur à surface supérieure 5 structurée. Le trans- ducteur sonore est installé sur un corps rigide 2 et est stabilisé par un organe d'écartement 7 rigide en vibration et un lit 6 souple en vibration. Il s'agit également de situations dans le sens de l'invention dans lesquelles le film transducteur sonore est stabilisé soit par des organes d'écartement 7 rigides en vibration, soit par un lit 6 souple en vibration.

Le lit 6 souple en vibration peut remplir ainsi tout le dos du corps solide 2 jusqu'au film transducteur sonore. On peut également avoir des structures dans lesquelles le lit 6 souple en vibration est en contact seulement pour des zones partielles du film transducteur avec la sur- face supérieure structurée 5. Le film transducteur sonore avec la sur- face supérieure structurée 5 peut ainsi comporter un autre film-support purement mécanique et aussi être réalisé sans film de support. La figure 6 est une vue schématique de l'infrastructure d'un transducteur à partir du lit 6 souple en vibration et d'un organe d'écartement 7 rigide en vibration. Le film transducteur sonore, structu- ré, n'est pas représenté en vue schématique. La disposition de l'organe d'écartement 7 rigide en vibration permet de former différentes zones partielles de transducteur qui peuvent avoir une surface différente et ainsi également des caractéristiques de résonance différentes. Par le choix de l'infrastructure du transducteur sonore, on pourra ainsi être accordé en fonction de chaque application. On peut également avoir des formes de réalisation selon l'invention dans lesquelles seulement l'organe d'écartement 7 rigide en vibration existe sans le lit vibrant 6.20 19 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Structure de transducteur sonore classique 2 Surface supérieure du composant 3 Fixation/châssis 4 Couche de support 5 Surface supérieure, couche l'électrode 6 Lit souple en vibration 7 Organe d'écartement rigide en vibration 8 Surface supérieure du transducteur sonore 9 Couche piézoélectrique 10, 11 Electrode15

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1°) Film transducteur sonore électro-actif comportant une combinaison de films formée d'au moins un film-support, au moins une première et une seconde électrode et au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif, caractérisé en ce que la surface du film transducteur sonore a une structure avec une pente différente et la pente de la surface du film transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique.
2. 2°) Film transducteur sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère électro-actif comporte du PVDF.
3. 3°) Film transducteur sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combinaison de films comporte des zones d'élasticités différentes et dont les bords sont parallèles aux zones ayant une pente de surface supérieure constante.
4. 4°) Film transducteur sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combinaison de films comporte plus de deux électrodes dont les bords sont parallèles aux zones ayant une pente de surface supérieure constante.
5. 5°) Film transducteur sonore selon la revendication 1, caractérisé en ce que le côté extérieur de la combinaison de films porte au moins partielle- ment une couche supplémentaire de protection ou de couverture.
6. 6°) Procédé pour la réalisation d'un transducteur sonore électro-actif comportant un film transducteur sonore structuré, caractérisé en ce qu'a) on réalise un film transducteur sonore à partir d'au moins une couche de support, d'au moins une première et d'une seconde couche d'électrode et d'au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif, b) on structure le film transducteur sonore de l'étape a) mécanique- ment ou chimiquement, la surface supérieure du film transducteur sonore comportant des zones de pentes différentes et la pente des surfaces supérieures de film de transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique, c) le film transducteur sonore, structuré, est relié à un châssis ou à une surface supérieure.
7. 7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' avant l'étape de procédé c), on applique dans au moins des zones par- tielles du côté arrière du film transducteur sonore, structuré, des organes d'écartement rigides en vibration.
8. 8°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu' avant l'étape de procédé c), on met en contact au moins des zones partielles du côté arrière du film transducteur sonore, structuré, avec un lit souple en vibration.
9. 9°) Transducteur sonore électro-actif réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu' a) on réalise un film transducteur sonore à partir d'au moins une couche de support, d'au moins une première et d'une seconde couche d'électrode et d'au moins une couche piézoélectrique avec un polymère électro-actif, b) on structure le film transducteur sonore de l'étape a) mécaniquement ou chimiquement, la surface supérieure du film transducteur sonore comportant des zones de pentes différentes et la pente dessurfaces supérieures de film de transducteur sonore change au moins deux fois de signe algébrique, c) le film transducteur sonore, structuré, est relié à un châssis ou à une surface supérieure.
10. 10°) Application d'un transducteur sonore électro-actif comportant un film de surface, micro-structuré, selon la revendication 9 comme micro, haut-parleur, interface homme-machine (HMI), capteur. 10