JP5866222B2 - 音と電気信号とを相互変換する装置、並びに該装置を含むスピーカー及びマイクロフォン - Google Patents
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Description
本発明は、音と電気信号とを相互変換する装置、該装置を含むスピーカー及びマイクロフォン、並びに該装置を有するディスプレイ、太陽電池及び窓に関する。
近年の情報化社会の発達によって、いつでもどこでも情報を得ることが可能になってきた。情報を得るためには情報端末は不可欠である。持ち運びしやすい情報端末は小さすぎて得られる情報量が少ないため不便である。逆に、大きい情報端末は情報量が多いものの嵩張り重いため持ち運びが難しい。文字及び画像を表示するディスプレイに関しては薄くて軽いものが市販され始めており、軽くて嵩張らないフレキシブルなディスプレイの可能性も示されているため、視覚情報に関しては利便性が高まる可能性が高い。
一方、音情報を提供するスピーカーについても、薄くて軽いものが望まれる。特許文献１には、フレキシブルなスピーカーが開示されている。これは不透明であり、フレキシブルディスプレイと組み合わせるには画面の裏側に取り付ける必要があるため、視聴者からは聞きとりにくくなる。透明なフレキシブルスピーカーはディスプレイの画面上に重ねることができるため聞き取りやすく、さらに画像と音の位置が同じになるため臨場感が増す。透明フレキシブルスピーカーは用途が他にもある。例えば、採光用の窓にも照明にも貼ることができるし、ポスターや車などにも意匠性を損なうことなく貼ることができる。
透明フレキシブルスピーカーについては非特許文献１および２に開示されているものが開発されている。これらは透明電極として黒色のポリエチレンジオキシチオフェン（以下、「ＰＥＤＯＴ」ということがある。）を用いているため、透明性が低い。またＰＥＤＯＴの導電性は不十分であり、スピーカーの周縁部からの入力がスピーカー中央部まで伝わりにくいため、人が聞き取れるほどに音を大きくすることは困難である。
更に、十分な感度を有する透明フレキシブルマイクロフォンは得られていない。
一方、音情報を提供するスピーカーについても、薄くて軽いものが望まれる。特許文献１には、フレキシブルなスピーカーが開示されている。これは不透明であり、フレキシブルディスプレイと組み合わせるには画面の裏側に取り付ける必要があるため、視聴者からは聞きとりにくくなる。透明なフレキシブルスピーカーはディスプレイの画面上に重ねることができるため聞き取りやすく、さらに画像と音の位置が同じになるため臨場感が増す。透明フレキシブルスピーカーは用途が他にもある。例えば、採光用の窓にも照明にも貼ることができるし、ポスターや車などにも意匠性を損なうことなく貼ることができる。
透明フレキシブルスピーカーについては非特許文献１および２に開示されているものが開発されている。これらは透明電極として黒色のポリエチレンジオキシチオフェン（以下、「ＰＥＤＯＴ」ということがある。）を用いているため、透明性が低い。またＰＥＤＯＴの導電性は不十分であり、スピーカーの周縁部からの入力がスピーカー中央部まで伝わりにくいため、人が聞き取れるほどに音を大きくすることは困難である。
更に、十分な感度を有する透明フレキシブルマイクロフォンは得られていない。
大阪と科学教育 23, 1, (2009)
Applied Acoustics 70 (2009) 1021-1028
本発明の目的は、音と電気信号とを相互変換する装置であって、
人が聞き取れる程度の大きさの音を出すことができる透明なフレキシブルスピーカーおよび人が明瞭に聞き取れる程度の感度で音を受信することができる透明なフレキシブルマイクロフォンとを与える前記装置、並びに該装置を含むスピーカー及びマイクロフォンを提供することである。
人が聞き取れる程度の大きさの音を出すことができる透明なフレキシブルスピーカーおよび人が明瞭に聞き取れる程度の感度で音を受信することができる透明なフレキシブルマイクロフォンとを与える前記装置、並びに該装置を含むスピーカー及びマイクロフォンを提供することである。
本発明は、上記目的を達成するための手段として、第一に、
第１電極層、
第２電極層、及び
該第１電極層と該第２電極層との間に位置する振動層
を有し、
該第１電極層及び該第２電極層の少なくとも一方が、金属、金属化合物、又はこれらの組み合わせからなる導電材料を含み、
該導電材料の形状は、太さ（ｄ）が１ｎｍ〜１μｍで、長さ（ｌ）と太さとの比（ｌ／ｄ）が１．５以上の柱状である、
音と電気信号とを相互変換する装置を提供する。
第１電極層、
第２電極層、及び
該第１電極層と該第２電極層との間に位置する振動層
を有し、
該第１電極層及び該第２電極層の少なくとも一方が、金属、金属化合物、又はこれらの組み合わせからなる導電材料を含み、
該導電材料の形状は、太さ（ｄ）が１ｎｍ〜１μｍで、長さ（ｌ）と太さとの比（ｌ／ｄ）が１．５以上の柱状である、
音と電気信号とを相互変換する装置を提供する。
本発明は第二に、上記装置を含むスピーカーを提供する。
本発明は第三に、上記装置を含むマイクロフォンを提供する。
本発明は第四に、上記装置を有するディスプレイを提供する。
本発明は第五に、上記装置を有する太陽電池を提供する。
本発明は第六に、上記装置を有する窓を提供する。
本発明は第三に、上記装置を含むマイクロフォンを提供する。
本発明は第四に、上記装置を有するディスプレイを提供する。
本発明は第五に、上記装置を有する太陽電池を提供する。
本発明は第六に、上記装置を有する窓を提供する。
本発明の装置から得られるスピーカーは、優れた屈曲性を有し、透明性が高く、人が聞き取れる程度の大きさの音を出すことができるため、透明フレキシブルスピーカーとして用いることができる。また、本発明の装置から得られるマイクロフォンは、優れた屈曲性を有し、透明性が高く、人が明瞭に聞き取れる程度の感度で音を受信することができるため、透明フレキシブルマイクロフォンとして用いることができる。よって、これらのスピーカー及びマイクロフォンは音声付き情報端末に有用である。
更に、本発明の装置から得られるスピーカー及びマイクロフォンは、光の透過性を十分に維持したまま、ディスプレイ、太陽電池及び窓に貼り付けることができ、ディスプレイ、太陽電池又は窓がフレキシブルである場合には、これらとともにしなやかに屈曲させることができる。
更に、本発明の装置から得られるスピーカー及びマイクロフォンは、光の透過性を十分に維持したまま、ディスプレイ、太陽電池及び窓に貼り付けることができ、ディスプレイ、太陽電池又は窓がフレキシブルである場合には、これらとともにしなやかに屈曲させることができる。
次に、本発明を詳細に説明する。
［音と電気信号とを相互変換する装置］
＜第１電極層及び第２電極層＞
本発明で用いられる導電材料は金属、金属化合物、又はこれらの組み合わせからなる。該金属及び該金属化合物のおのおのは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。該金属としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、銅等が挙げられる。該金属化合物としては、例えば、金属酸化物が挙げられ、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、及び酸化スズ、並びにこれらのいずれか１種を含む複合体、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、スズアンチモン酸化物、ＮＥＳＡ等が挙げられる。導電性と安定性とコストの観点から金、白金、銀が好ましく、銀が最も好ましい。
＜第１電極層及び第２電極層＞
本発明で用いられる導電材料は金属、金属化合物、又はこれらの組み合わせからなる。該金属及び該金属化合物のおのおのは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。該金属としては、例えば、アルミニウム、金、白金、銀、銅等が挙げられる。該金属化合物としては、例えば、金属酸化物が挙げられ、具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、及び酸化スズ、並びにこれらのいずれか１種を含む複合体、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アルミニウム亜鉛酸化物（ＡＺＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、スズアンチモン酸化物、ＮＥＳＡ等が挙げられる。導電性と安定性とコストの観点から金、白金、銀が好ましく、銀が最も好ましい。
導電材料の形状は、太さ（ｄ）が１ｎｍ〜１μｍで、長さ（ｌ）と太さとの比（ｌ／ｄ）が１．５以上の柱状である。なお、長さは、通常、１．５ｎｍ以上である。ｄ及びｌは、走査型電子顕微鏡に代表される電子顕微鏡による写真で測定することができるが、光学式の顕微鏡による観察でも測定することができる場合がある。
「柱状」とは、顕微鏡により確認したときに、長軸と短軸とを有し、長軸方向の各点における短軸方向の寸法の最大値と最小値との比が１．０〜５．０、好ましくは１．０〜１．２５である形状をいう。即ち、柱状の導電材料において、長軸方向の各点における短軸方向の寸法は長軸方向に沿って一定又はほぼ一定である。長軸方向の各点における短軸方向の寸法が最大値と最小値を有する場合、上記の太さ（ｄ）は該最大値と該最小値との平均値と定義される。なお、該柱状の形状は屈曲していてもよい。
「柱状」とは、顕微鏡により確認したときに、長軸と短軸とを有し、長軸方向の各点における短軸方向の寸法の最大値と最小値との比が１．０〜５．０、好ましくは１．０〜１．２５である形状をいう。即ち、柱状の導電材料において、長軸方向の各点における短軸方向の寸法は長軸方向に沿って一定又はほぼ一定である。長軸方向の各点における短軸方向の寸法が最大値と最小値を有する場合、上記の太さ（ｄ）は該最大値と該最小値との平均値と定義される。なお、該柱状の形状は屈曲していてもよい。
ｌ／ｄが大きくなると、導電材料が含まれる電極層（即ち、第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方）において、一個の導電材料と接触する他の導電材料の数が多くなりやすく、導電材料の量を減らしても該電極層における導電性が容易に保たれ、結果として該電極層が有する隙間が増える傾向となり、該電極層の光透過性がより高くなるため好ましい。ｌ／ｄは、上記観点から、好ましくは５以上であり、より好ましくは５０以上であり、更に好ましくは１００以上であり、特に好ましくは３００以上である。ｌ／ｄの上限は、特に限定されないが、実用的には１０7以下であり、より実用的には１０6以下であり、更に実用的には１０5以下であり、特に実用的には１０4以下であり、とりわけ実用的には１０3以下である。
ｄは、好ましくは８００ｎｍ以下、より好ましくは６００ｎｍ以下、更に好ましくは３００ｎｍ以下であり、特に好ましくは１５０ｎｍ以下であり、とりわけ好ましくは１００ｎｍ以下である。下限は通常１ｎｍ以上であるが、導電性がより優れるので、５ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましく、３０ｎｍ以上が更に好ましい。
ｌは、好ましくは１３００ｎｍ以上、より好ましくは１６００ｎｍ以上、更に好ましくは２０００ｎｍ以上であり、特に好ましくは２５００ｎｍ以上であり、とりわけ好ましくは３０００ｎｍ以上である。ｌは、実用的な観点から、好ましくは１ｃｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下、更に好ましくは０．５ｍｍ以下、特に好ましくは０．３ｍｍ以下であり、とりわけ好ましくは０．１ｍｍ以下である。
ｌ、ｄ及びｌ／ｄに分布がある場合には、これらの平均値を採用する。本明細書において平均値とは、算術平均値である。
導電材料の太さ（ｄ）方向の断面は円形、三角形、四角形、五角形、六角形又はそれよりも多くの辺を有する多角形の他、円形以外の曲線を含む形状でもよい。断面が多角形の場合、複数の辺の長さは互いに同一でも異なっていてもよいが、最長辺と最短辺の比が１０以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましく、１．３以下であることが特に好ましい。断面は、多角形である場合、正三角形、正四角形、正五角形、正六角形またはそれよりも多くの辺を有する正多角形であることがとりわけ好ましい。断面が円形以外の曲線を含む形状である場合、その断面上で重心を通る最も長い直線と最も短い直線の比が１０以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましく、１．３以下であることが特に好ましい。この断面は、一種類の導電材料からなる形状において、大きさと形が異なっていてもよいが、大きさのばらつきが少ない方が好ましく、大きさと形の双方のばらつきが少ない方がより好ましい。
導電材料の形態は、上記の理由により、ナノロッド、ナノチューブ又はナノワイヤーが好ましく、ナノワイヤーがより好ましい。
より具体的には、該導電材料は、金、白金、銀、銅、もしくはこれらの２種以上の組み合わせからなるナノワイヤー、金、白金、銀、銅、もしくはこれらの２種以上の組み合わせからなるナノロッド、又は該ナノワイヤーと該ナノロッドの組み合わせ（該ナノワイヤーおよび該ナノロッドは、それぞれ１種類であっても、２種類以上であってもよい。）であることが好ましい。なお、一般的に、ｌ／ｄの値が小さいものをナノロッドと呼び、ｌ／ｄの値が大きいものをナノワイヤーと呼ぶが、明確な境目はない。本明細書においては、ｌ／ｄが２０未満のものをナノロッド、ｌ／ｄが２０以上のものをナノワイヤーと定義する。
より具体的には、該導電材料は、金、白金、銀、銅、もしくはこれらの２種以上の組み合わせからなるナノワイヤー、金、白金、銀、銅、もしくはこれらの２種以上の組み合わせからなるナノロッド、又は該ナノワイヤーと該ナノロッドの組み合わせ（該ナノワイヤーおよび該ナノロッドは、それぞれ１種類であっても、２種類以上であってもよい。）であることが好ましい。なお、一般的に、ｌ／ｄの値が小さいものをナノロッドと呼び、ｌ／ｄの値が大きいものをナノワイヤーと呼ぶが、明確な境目はない。本明細書においては、ｌ／ｄが２０未満のものをナノロッド、ｌ／ｄが２０以上のものをナノワイヤーと定義する。
本発明で用いることのできる導電材料としては、例えば、市販品や導電材料の技術分野で公知の方法で製造した生産品を使用することができる。該方法としては、例えば、液相法や気相法等の製造法を用いることが出来るが、特に制限は無く、いかなる方法であってもよい。具体的には、特開２００６−２３３２５２号公報；Ｘｉａ，Ｙ． ｅｔ ａｌ．， Ｃｈｅｍ． Ｍａｔｅｒ．（２００２）、１４、４７３６−４７４５；Ｘｉａ，Ｙ． ｅｔ ａｌ．， Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ（２００３）３、９５５−９６０；Ｘｉａ，Ｙ． ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｍａｔｅｒ． Ｃｈｅｍ．，（２００８）１８、４３７−４４１；特開２００２−２６６００７号公報；及び特開２００４−１４９８７１号公報等に記載の方法が挙げられる。
前記第１電極層が前記導電材料を含む場合、該第１電極層において該導電材料の量が１０重量％以上（例えば、１０〜１００重量％）であることが好ましく、５０〜１００重量％であることがより好ましい。前記第２電極層が該導電材料を含む場合、該第２電極層において該導電材料の量が１０重量％以上（例えば、１０〜１００重量％）であることが好ましく、５０〜１００重量％であることがより好ましい。前記導電材料の量が１０重量％以上であると、導電材料どうしが十分に接触しやすくなるため、該電極層における導電性が高くなるためである。
導電材料の表面には、有機物が吸着していることが好ましい。これにより、効果的に導電材料を溶媒に分散させることができる。導電材料が溶媒中分散した状態が安定であると、前記第１電極及び第２電極層の少なくとも一方を形成する方法として、導電材料を溶媒に分散させた分散液を用いた塗布法を用いることができるので好ましい。導電材料を溶媒に入れ、攪拌又は振盪により分散をさせた後に静置すると導電材料の沈殿が始まる場合がある。この場合、導電材料の９０重量％以上が沈殿してしまうまでの時間は１分以上が好ましく、１時間以上がより好ましく、８時間以上がさらに好ましい。
導電材料の表面に吸着している有機物は、溶媒と相互作用が大きい部位と、導電材料と相互作用が大きい部位を有することが好ましい。導電材料はその製造過程において、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールのような極性溶媒を用いることが好ましいため、導電材料の表面にある有機物は、これらの極性溶媒との相互作用が大きい基、例えば、ヒドロキシル基、式：−ＯＣＨ２ＣＨ２−で表される２価の基、カルボキシル基又はカルボキシル基に含まれる水素原子がアルカリ金属原子で置き換えられた基を有することが好ましい。
導電材料の表面に吸着している有機物は、導電材料と相互作用が大きい置換基を有することが好ましい。そのような置換基としては、導電材料を構成する金属原子に配位結合又は共有結合しやすい置換基が挙げられ、具体的にはメルカプト基、式：−Ｓ−、−Ｏ−もしくは−ＯＣＨ２ＣＨ２−で表される２価の基、カルボニル基、非置換もしくは置換のホスフィノ基、ピリジニル基、エテニレン基、又はカルボキシル基もしくはその水素原子がアルカリ金属原子で置き換えられた基が挙げられる。該有機物の１分子が有するこれらの置換基は、多い方が導電材料を構成する金属原子との相互作用が大きくなるので好ましい。置換基の数を増やすため、導電材料の表面に吸着している有機物は高分子化合物であることが好ましい。
導電材料の表面に吸着している有機物は、溶媒と相互作用が大きい部位と、導電材料と相互作用が大きい部位を有することが好ましい。導電材料はその製造過程において、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールのような極性溶媒を用いることが好ましいため、導電材料の表面にある有機物は、これらの極性溶媒との相互作用が大きい基、例えば、ヒドロキシル基、式：−ＯＣＨ２ＣＨ２−で表される２価の基、カルボキシル基又はカルボキシル基に含まれる水素原子がアルカリ金属原子で置き換えられた基を有することが好ましい。
導電材料の表面に吸着している有機物は、導電材料と相互作用が大きい置換基を有することが好ましい。そのような置換基としては、導電材料を構成する金属原子に配位結合又は共有結合しやすい置換基が挙げられ、具体的にはメルカプト基、式：−Ｓ−、−Ｏ−もしくは−ＯＣＨ２ＣＨ２−で表される２価の基、カルボニル基、非置換もしくは置換のホスフィノ基、ピリジニル基、エテニレン基、又はカルボキシル基もしくはその水素原子がアルカリ金属原子で置き換えられた基が挙げられる。該有機物の１分子が有するこれらの置換基は、多い方が導電材料を構成する金属原子との相互作用が大きくなるので好ましい。置換基の数を増やすため、導電材料の表面に吸着している有機物は高分子化合物であることが好ましい。
ここで「吸着(adsorption)」とは、化学吸着でも物理吸着でもそれらが組み合わさった吸着でもよい。吸着の強さの観点からは、化学吸着が好ましい。化学吸着とは、吸着質と吸着媒の間で共有結合、イオン結合、金属結合、配位結合、水素結合等の化学結合を伴って起こる吸着を意味する。物理吸着とは、ファンデルワールス力、静電引力、磁力等の相互作用により起こる吸着を意味する。本発明では、吸着質は有機物であり、吸着媒は導電材料である。
導電材料の表面に吸着している有機物は、導電性が高い方が、導電材料同士の接点での電気のやり取りにおける抵抗が小さくなる傾向にあるため、第１電極層及び該第２電極層の少なくとも一方における導電性が高くなりやすく、透明性を維持したまま導電性の高い電極層を得ることが容易であり、本発明のスピーカーにおいては出力する音を効果的に大きくすることができ、本発明のマイクロフォンにおいては感度を効果的に高くすることができるため好ましい。したがって、該有機物は芳香族化合物であることが好ましく、芳香環を有する高分子化合物であることがより好ましく、芳香環を主鎖に有する高分子化合物であることがさらに好ましい。
芳香環を主鎖に有する高分子化合物としては、例えば、下記式（４）で表される２価の繰り返し単位（以下、「２価の繰り返し単位Ｖ」ということがある。）を主鎖に有する高分子化合物が挙げられる。下記式（４）において、Ａｒは２価の芳香族基であり、ヘテロ原子を有してもよい。Ａｒとしては、例えば、芳香環を有する化合物から芳香環の炭素原子に直結した２個の水素原子を取り除いた残りの原子団が例示できる。この２価の芳香族基は、置換基を有していてもよい。
芳香環を有する化合物としては、下記式（Ａｒ-１）〜（Ａｒ-６２）のいずれかで表される化合物が挙げられ、合成容易さの観点から、下記式（Ａｒ-１）〜（Ａｒ-１２）、（Ａｒ-１５）〜（Ａｒ-３１）又は（Ａｒ-３７）〜（Ａｒ-４０）のいずれかで表される化合物が好ましく、下記式（Ａｒ-１）〜（Ａｒ-３）、（Ａｒ-８）〜（Ａｒ-１０）、（Ａｒ-１５）〜（Ａｒ-２１）、（Ａｒ-２４）〜（Ａｒ-３１）、（Ａｒ-３７）又は（Ａｒ-３８）で表される化合物がより好ましく、下記式（Ａｒ-１）〜（Ａｒ-３）、（Ａｒ-８）、（Ａｒ-１０）、（Ａｒ-１５）、（Ａｒ-１７）〜（Ａｒ-１９）、（Ａｒ-２１）、（Ａｒ-２４）、（Ａｒ-３７）又は（Ａｒ-３８）で表される化合物がさらに好ましく、下記式（Ａｒ-１）〜（Ａｒ-３）、（Ａｒ-８）、（Ａｒ-１０）、（Ａｒ-１７）、（Ａｒ-１８）又は（Ａｒ-３７）で表される化合物が特に好ましく、下記式（Ａｒ-１）、（Ａｒ-８）、（Ａｒ-１０）、（Ａｒ-１７）又は（Ａｒ-１８）で表される化合物が最も好ましい。
式（４）で表される２価の繰り返し単位Ｖを主鎖に有する高分子化合物は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量（ただし、標準ポリスチレンが溶解する溶媒に該高分子化合物が溶解しない場合は、標準ポリエチレングリコール換算の数平均分子量）が５００以上１０００万以下であることが好ましく、３０００以上１００万以下であることがより好ましい。
式（４）における２価の芳香族基Ａｒが有していてもよい置換基としては、
ハロゲン原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、メルカプト基、メルカプトカルボニル基、メルカプトチオカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルジチオ基、ヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、シアノ基、アミノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルアミノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルアミノ基、ホスフィノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルホスフィノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルホスフィノ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、ホルミル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ニトロ基、式：−ＯＰ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、式：−Ｐ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、カルバモイル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルバモイル基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルカルバモイル基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−Ｂ(ＯＨ)2で表される基、式：−ＢＲ2で表される基、ホウ酸エステル残基、式：−Ｓｉ(ＯＲ)3で表される基、スルホ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基、スルフィノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルフィノ基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＳＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＳＲで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、２個以上のエーテル結合を有するヒドロカルビル基、２個以上のエステル結合を有するヒドロカルビル基、２個以上のアミド結合を有するヒドロカルビル基、式：−ＳＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＳＭで表される基、式：−ＣＳ2Ｍで表される基、式：−ＯＭで表される基、式：−ＣＯ2Ｍで表される基、式：−ＮＭ2で表される基、式：−ＮＨＭで表される基、式：−ＮＲＭで表される基、式：−ＰＯ3Ｍで表される基、式：−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＭ）2で表される基、式：−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）2で表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＨＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−Ｂ(ＯＭ)2で表される基、式：−ＢＲ3Ｍで表される基、式：−Ｂ（ＯＲ）3Ｍで表される基、式：−ＳＯ3Ｍで表される基、式：−ＳＯ2Ｍで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＯＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＳＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＯＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＳＭで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲ3Ｍ’で表される基、式：−ＰＲ3Ｍ’で表される基、式：−ＯＲ2Ｍ’で表される基、式：−ＳＲ2Ｍ’で表される基、式：−ＩＲＭ’で表される基、及びカチオン化された窒素原子を複素環内に有する複素環基が挙げられる。
なお、Ｒは、水素原子又は置換基を有していてもよいヒドロカルビル基（例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基）を表し、Ｍは、金属カチオン又は置換基を有していてもよいアンモニウムカチオンを表し、Ｍ’は、アニオンを表す。）また、これらの置換基同士は結合して環を形成してもよい。
ハロゲン原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、メルカプト基、メルカプトカルボニル基、メルカプトチオカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルジチオ基、ヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、シアノ基、アミノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルアミノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルアミノ基、ホスフィノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルホスフィノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルホスフィノ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、ホルミル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニルオキシ基、ニトロ基、式：−ＯＰ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、式：−Ｐ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、カルバモイル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルバモイル基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルカルバモイル基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−Ｂ(ＯＨ)2で表される基、式：−ＢＲ2で表される基、ホウ酸エステル残基、式：−Ｓｉ(ＯＲ)3で表される基、スルホ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基、スルフィノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルフィノ基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＳＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＳＲで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、２個以上のエーテル結合を有するヒドロカルビル基、２個以上のエステル結合を有するヒドロカルビル基、２個以上のアミド結合を有するヒドロカルビル基、式：−ＳＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＳＭで表される基、式：−ＣＳ2Ｍで表される基、式：−ＯＭで表される基、式：−ＣＯ2Ｍで表される基、式：−ＮＭ2で表される基、式：−ＮＨＭで表される基、式：−ＮＲＭで表される基、式：−ＰＯ3Ｍで表される基、式：−ＯＰ（＝Ｏ）（ＯＭ）2で表される基、式：−Ｐ（＝Ｏ）（ＯＭ）2で表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＨＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−Ｂ(ＯＭ)2で表される基、式：−ＢＲ3Ｍで表される基、式：−Ｂ（ＯＲ）3Ｍで表される基、式：−ＳＯ3Ｍで表される基、式：−ＳＯ2Ｍで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＯＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＳＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＯＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＳＭで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＭ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＭ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＲＭで表される基、式：−ＮＲ3Ｍ’で表される基、式：−ＰＲ3Ｍ’で表される基、式：−ＯＲ2Ｍ’で表される基、式：−ＳＲ2Ｍ’で表される基、式：−ＩＲＭ’で表される基、及びカチオン化された窒素原子を複素環内に有する複素環基が挙げられる。
なお、Ｒは、水素原子又は置換基を有していてもよいヒドロカルビル基（例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基）を表し、Ｍは、金属カチオン又は置換基を有していてもよいアンモニウムカチオンを表し、Ｍ’は、アニオンを表す。）また、これらの置換基同士は結合して環を形成してもよい。
前記の置換基のうち好ましい例としては、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、メルカプト基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルジチオ基、ヒドロキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、シアノ基、アミノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルアミノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルアミノ基、式：−ＯＰ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、スルホ基、置換基を有していてもよい１価の複素環基、式：−ＣＯ2Ｍで表される基、式：−ＰＯ3Ｍで表される基、式：−ＳＯ3Ｍで表される基、又は式：−ＮＲ3Ｍ’で表される基が挙げられ、より好ましい例としては、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、メルカプト基、水酸基、カルボキシル基、シアノ基、アミノ基、式：−Ｐ(＝Ｏ)(ＯＨ)2で表される基、スルホ基、複素環基、式：−ＣＯ2Ｍで表される基、式：−ＰＯ3Ｍで表される基、式：−ＮＲ3Ｍ’で表される基が挙げられ、更に好ましい例としては、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基、メルカプト基、カルボキシル基、置換基を有していてもよいピリジル基、式：−ＣＯ2Ｍで表される基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、臭素原子が好ましい。
置換基を有していてもよいヒドロカルビル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ノニル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ドコシル基等の炭素原子数１〜５０のアルキル基；シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロノニル基、シクロドデシル基、ノルボニル基、アダマンチル基等の炭素原子数３〜５０の環状飽和炭化水素基；エテニル基、プロペニル基、３−ブテニル基、２−ブテニル基、２−ペンテニル基、２−ヘキセニル基、２−ノネニル基、２−ドデセニル基等の炭素原子数２〜５０のアルケニル基；フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、４−エチルフェニル基、４−プロピルフェニル基、４−イソプロピルフェニル基、４−ブチルフェニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基、４−ヘキシルフェニル基、４−シクロヘキシルフェニル基、４−アダマンチルフェニル基、４−フェニルフェニル基等の炭素原子数６〜５０のアリール基；フェニルメチル基、１−フェニレンエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニル−１−プロピル基、１−フェニル−２−プロピル基、２−フェニル−２−プロピル基、３−フェニル−１−プロピル基、４−フェニル−１−ブチル基、５−フェニル−１−ペンチル基、６−フェニル−１−ヘキシル基等の炭素原子数７〜５０のアラルキル基が挙げられる。炭素原子数１〜５０のアルキル基、炭素原子数６〜５０のアリール基が好ましく、炭素原子数１〜１２のアルキル基、炭素原子数６〜１８のアリール基がより好ましく、炭素原子数１〜６のアルキル基、炭素原子数６〜１２のアリール基が更に好ましい。
置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルチオカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルジチオ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニル基、及び置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニルオキシ基とはそれぞれ、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基とチオ基、チオカルボニル基、ジチオ基、オキシ基、カルボニル基、オキシカルボニル基、及びカルボニルオキシ基との組み合わせからなる基をいう。
置換基を有していてもよいヒドロカルビルアミノ基、置換基を有していてもよいヒドロカルビルホスフィノ基、及び置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルバモイル基とはそれぞれ、アミノ基、ホスフィノ基、及びカルバモイル基中の水素原子一個が置換基を有していてもよいヒドロカルビル基で置換された基をいう。
置換基を有していてもよいジヒドロカルビルアミノ基、置換基を有していてもよいジヒドロカルビルホスフィノ基、及び置換基を有していてもよいジヒドロカルビルカルバモイル基とはそれぞれ、アミノ基、ホスフィノ基、及びカルバモイル基中の水素原子二個が置換基を有していてもよいヒドロカルビル基で置換された基をいう。
式：−Ｃ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＢＲ2で表される基及び式：−Ｓｉ(ＯＲ)3で表される基において、Ｒは前述のとおり水素原子又は前記ヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基の好ましい例は前述と同じである。
ホウ酸エステル残基としては、以下の式で表される基が挙げられる。
置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホ基及び置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルフィノ基とはそれぞれ、スルホ基及びヒドロカルビルスルフィノ基中の水素原子一個が置換基を有していてもよいヒドロカルビル基で置換された基をいう。
置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基とは、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基とスルホニル基との組み合わせからなる基をいう。
置換基を有していてもよいヒドロカルビルスルホニル基とは、置換基を有していてもよいヒドロカルビル基とスルホニル基との組み合わせからなる基をいう。
式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＳＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＯＲで表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＳＲで表される基、式：−ＯＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、式：−ＯＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＳＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基、式：−ＮＲＣ（＝Ｏ）ＮＲ2で表される基、及び式：−ＮＲＣ（＝Ｓ）ＮＲ2で表される基において、Ｒは前述のとおり水素原子又は前記ヒドロカルビル基であり、該ヒドロカルビル基の好ましい例は前述と同じである。
１価の複素環基は、置換基を有していてもよい複素環式化合物から水素原子を１個取り除いた残りの原子団である。複素環としては、ピリジン環、１，２−ジアジン環、１，３−ジアジン環、１，４−ジアジン環、１，３，５−トリアジン環、フラン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、アザジアゾール環等の単環式複素環；単環式芳香環から選んだ２個以上の環が縮合した縮合多環式複素環；２個の複素環、又は１個の複素環と１個の芳香環とを、メチレン基、エチレン基、カルボニル基等の２価の基で橋かけした構造を有する有橋多環式芳香環等が挙げられ、ピリジン環、１，２−ジアジン環、１，３−ジアジン環、１，４−ジアジン環、１，３，５−トリアジン環が好ましく、ピリジン環、１，３，５−トリアジン環がより好ましい。
２個以上のエーテル結合を有するヒドロカルビル基としては、以下の式で表される基が挙げられる。
置換基を有していてもよいヒドロカーボンジイル基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、１，２−ブチレン基、１，３−ブチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ノナメチレン基、ドデカメチレン基、これらの基の中の少なくとも１個の水素原子を置換基で置換した基等の、置換基を有していてもよい炭素原子数１〜５０の飽和ヒドロカーボンジイル基；エテニレン基、プロペニレン基、３−ブテニレン基、２−ブテニレン基、２−ペンテニレン基、２−ヘキセニレン基、２−ノネニレン基、２−ドデセニレン基、これらの基の中の少なくとも１個の水素原子を置換基で置換した基等の、置換基を有していてもよい炭素原子数２〜５０のアルケニレン基、及び、エチニレン基を含む、置換基を有し又は有さない炭素原子数２〜５０の不飽和ヒドロカーボンジイル基；シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロへキシレン基、シクロノニレン基、シクロドデシレン基、ノルボニレン基、アダマンチレン基、これらの基の中の少なくとも１個の水素原子を置換基で置換した基等の、置換基を有していてもよい炭素原子数３〜５０の飽和環状ヒドロカーボンジイル基；１，３−フェニレン基、１，４−フェニレン基、１，４−ナフチレン基、１，５−ナフチレン基、２，６−ナフチレン基、ビフェニル−４，４’−ジイル基、これらの基の中の少なくとも１個の水素原子を置換基で置換した基等の、置換基を有していてもよい炭素原子数６〜５０のアリーレン基が挙げられる。エーテル結合を有するヒドロカルビル基が複数ある場合は、これらの基同士は環を形成してもよい。
２個以上のエステル結合を有するヒドロカルビル基としては、以下の式で表される基が挙げられる。
２個以上のアミド結合を有するヒドロカルビル基としては、以下の式で表される基が挙げられる。
Ｍで示される金属カチオンとしては、１価、２価又は３価の金属カチオンが好ましく、Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Ba、Ag、Al、Bi、Cu、Fe、Ga、Mn、Pb、Sn、Ti、V、W、Y、Yb、Zn、Zr等由来の金属カチオンが挙げられ、Li、Na、K、又はCs由来の金属カチオンが好ましい。
Ｍで示される置換基を有していてもよいアンモニウムカチオンにおいて置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等の炭素原子数１〜１０のアルキル基が挙げられる。
Ｍを有する前記式で表される基には、該基全体の電荷が中和されるように、Ｍ以外の別の金属カチオンが伴ってもよく、また、アニオンが伴ってもよい。アニオンの具体例としては、後述のＭ’で示されるアニオンと同様のものが挙げられる。
Ｍ’で示されるアニオンとしては、Ｆ-、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＯＨ-、ＣｌＯ-、ＣｌＯ2 -、ＣｌＯ3 -、ＣｌＯ4 -、ＳＣＮ-、ＣＮ-、ＮＯ3 -、ＳＯ4 2-、ＨＳＯ4 -、ＰＯ4 3-、ＨＰＯ4 2-、Ｈ2ＰＯ4 -、ＢＦ4 -、ＰＦ6 -、ＣＨ3ＳＯ3 -、ＣＦ3ＳＯ3 -、[（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ]-、テトラキス（イミダゾリル）ボレートアニオン、８−キノリノラトアニオン、２−メチル−８−キノリノラトアニオン、２−フェニル−８−キノリノラトアニオン等が挙げられる。
Ｍで示される置換基を有していてもよいアンモニウムカチオンは、カチオン化された窒素原子を複素環内に有するアンモニウムカチオンを含み、具体例としては以下の式（ｎ−１）〜（ｎ−１３）で表される複素環から水素原子を取り除いた残りの原子団が挙げられる。これらの複素環は、置換基を有していてもよい。置換基としては、Ａｒについて上述したものが挙げられる。芳香環を主鎖に有する高分子化合物の合成が容易となるので、式（ｎ−１）、（ｎ−５）、（ｎ−７）、（ｎ−９）、（ｎ−１１）又は（ｎ−１３）で表される複素環が好ましく、式（ｎ−１）、（ｎ−５）、（ｎ−１１）又は（ｎ−１３）で表される複素環がより好ましく、式（ｎ−１）、（ｎ−５）又は（ｎ−１３）で表される複素環が更に好ましい。
置換されているＡｒの具体例としては、以下の式（ａ−２）、（ａ−３）、（ａ−４）、（ａ−１４）、（ａ−２７）、（ａ−３５）、（ｂ−４）、（ｂ−６）、（ｂ−９）、（ｂ−１１）、（ｂ−１６）、（ｂ−１８）、（ｂ−２０）、（ｂ−２２）、（ｂ−２５）、（ｂ−２８）、（ｂ−２９）、（ｂ−３２）、（ｂ−３４）、（ｂ−３５）、（ｃ−１）、（ｃ−１４）、（ｃ−１７）、（ｄ−１）、（ｄ−３）、（ｄ−５）、（ｄ−１２）、（ｄ−１３）、（ｄ−１５）、（ｄ−１８）、（ｄ−２０）、（ｄ−２４）、（ｄ−２７）、（ｄ−３０）、（ｄ−３４）、（ｄ−３８）、（ｄ−４１）、（ｄ−４３）、（ｄ−４５）、（ｆ−１０）、（ｆ−１４）、（ｆ−１７）、（ｆ−１９）、（ｆ−２３）、（ｆ−２６）、（ｆ−３１）、（ｆ−３３）、（ｆ−３４）、（ｇ−１２）、（ｇ−１４）、（ｇ−１７）、（ｇ−２０）又は（ｇ−２１）で表される２価の芳香族基が挙げられる。これらの式中、ｎ3は２以上の整数を表し、２〜３０の整数が好ましく、２〜２０の整数がより好ましく、６〜１０の整数が更に好ましい。これらの式中、Ｒは水素原子又は置換基を有していてもよいヒドロカルビル基を表し、炭素原子数１〜６のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基又はブチル基がより好ましい。
置換されているＡｒとしては、式（ａ−３）、（ａ−１４）、（ａ−２７）、（ｂ−６）、（ｂ−９）、（ｂ−１１）、（ｂ−２２）、（ｂ−３４）、（ｂ−３５）、（ｃ−１）、（ｄ−１）、（ｄ−５）、（ｄ−１３）、（ｄ−３４）、（ｄ−３８）、（ｄ−４１）、（ｆ−３１）、（ｆ−３４）、（ｇ−１２）、（ｇ−２０）又は（ｇ−２１）で表される２価の芳香族基が好ましく、式（ａ−３）、（ａ−１４）、（ｂ−６）、（ｂ−２２）、（ｂ−３４）、（ｂ−３５）、（ｃ−１）、（ｄ−３４）、（ｄ−３８）、（ｄ−４１）、（ｆ−３４）、（ｇ−１２）、（ｇ−２０）又は（ｇ−２１）で表される２価の芳香族基がより好ましく、式（ｂ−６）、（ｂ−３４）、（ｃ−１）、（ｄ−３８）、（ｄ−４１）、（ｆ−３４）又は（ｇ−１２）で表される２価の芳香族基がさらに好ましく、式（ｂ−６）、（ｂ−３４）、（ｃ−１）、（ｄ−３８）又は（ｄ−４１）で表される２価の芳香族基が特に好ましい。
本発明において、導電材料の表面に有機物を吸着させる方法としては、該導電材料の分散液に該有機物を混合し、得られた混合物を攪拌する方法が例示できる。
＜振動層＞
本発明において、振動層としては、アクリルエラストマー、シリコンエラストマー、ウレタンエラストマーなどのエラストマーを含む層を用いることもできるが、圧電性を有する層を用いることが好ましい。
圧電性を有する層としては、例えば、圧電性を有する高分子化合物を含む層が挙げられる。圧電性を有する高分子化合物を含む層において、該高分子化合物の含量は、好ましくは５０重量％以上（例えば、５０〜１００重量％）、より好ましくは７０重量％以上（例えば、７０〜１００重量％）、さらに好ましくは９０重量％以上（例えば、９０〜１００重量％）である。
圧電性を有する高分子化合物としては、シアノビニリデンとビニルアセテートとの交互共重合体又はＬ型ポリ乳酸も選択できるが、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）（即ち、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位からなる単独重合体）、ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体（即ち、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位とからなる共重合体。）、又はこれらの組み合わせ（即ち、ポリビニリデンフルオリドおよびビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体の組成物）であることが好ましく、ＰＶＤＦであることがより好ましい。下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位としては、下記式（Ｆ−２）、（Ｆ−３）、（Ｆ−４）、（Ｆ−１１）、（Ｆ−１２）、（Ｆ−２１）、（Ｆ−２２）、（Ｆ−３１）又は（Ｆ−３２）で表される繰り返し単位が好ましく、（Ｆ−２）、（Ｆ−３）、（Ｆ−１１）、（Ｆ−２１）又は（Ｆ−３１）で表される繰り返し単位がより好ましく、（Ｆ−２）で表される繰り返し単位がさらに好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体において、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位の割合は、全繰り返し単位に対し８０モル％以下（例えば、０モル％超８０モル％以下）が好ましく、５０モル％以下（例えば、０モル％超５０モル％以下）がより好ましく、３０モル％以下（例えば、０モル％超３０モル％以下）がさらに好ましい。前記共重合体が下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−２）で表される繰り返し単位とからなる共重合体である場合、両繰り返し単位のモル比は、７０：３０〜９０：１０であることが好ましく、８０：２０であることがより好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体が下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−３）で表される繰り返し単位とからなる共重合体である場合、両繰り返し単位のモル比は、７０：３０〜９０：１０であることが好ましく、８０：２０であることがより好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体は、ビニリデンフルオリドとトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレンなどとのラジカル重合で得られる。また、ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体は、シグマ アルドリッチ ジャパン(株)などから購入することもできる。
本発明において、振動層としては、アクリルエラストマー、シリコンエラストマー、ウレタンエラストマーなどのエラストマーを含む層を用いることもできるが、圧電性を有する層を用いることが好ましい。
圧電性を有する層としては、例えば、圧電性を有する高分子化合物を含む層が挙げられる。圧電性を有する高分子化合物を含む層において、該高分子化合物の含量は、好ましくは５０重量％以上（例えば、５０〜１００重量％）、より好ましくは７０重量％以上（例えば、７０〜１００重量％）、さらに好ましくは９０重量％以上（例えば、９０〜１００重量％）である。
圧電性を有する高分子化合物としては、シアノビニリデンとビニルアセテートとの交互共重合体又はＬ型ポリ乳酸も選択できるが、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）（即ち、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位からなる単独重合体）、ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体（即ち、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位とからなる共重合体。）、又はこれらの組み合わせ（即ち、ポリビニリデンフルオリドおよびビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体の組成物）であることが好ましく、ＰＶＤＦであることがより好ましい。下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位としては、下記式（Ｆ−２）、（Ｆ−３）、（Ｆ−４）、（Ｆ−１１）、（Ｆ−１２）、（Ｆ−２１）、（Ｆ−２２）、（Ｆ−３１）又は（Ｆ−３２）で表される繰り返し単位が好ましく、（Ｆ−２）、（Ｆ−３）、（Ｆ−１１）、（Ｆ−２１）又は（Ｆ−３１）で表される繰り返し単位がより好ましく、（Ｆ−２）で表される繰り返し単位がさらに好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体において、下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位の割合は、全繰り返し単位に対し８０モル％以下（例えば、０モル％超８０モル％以下）が好ましく、５０モル％以下（例えば、０モル％超５０モル％以下）がより好ましく、３０モル％以下（例えば、０モル％超３０モル％以下）がさらに好ましい。前記共重合体が下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−２）で表される繰り返し単位とからなる共重合体である場合、両繰り返し単位のモル比は、７０：３０〜９０：１０であることが好ましく、８０：２０であることがより好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体が下記式（Ｆ−１）で表される繰り返し単位と下記式（Ｆ−３）で表される繰り返し単位とからなる共重合体である場合、両繰り返し単位のモル比は、７０：３０〜９０：１０であることが好ましく、８０：２０であることがより好ましい。ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体は、ビニリデンフルオリドとトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレンなどとのラジカル重合で得られる。また、ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体は、シグマ アルドリッチ ジャパン(株)などから購入することもできる。
圧電性を有する層の圧電性を強くするためには、該層にポーリング処理（層の上下方向に電場を加えること）又は延伸処理（特に一軸延伸処理）を施すことが好ましい。
圧電性を有する層は(株)クレハトレーディングのＫＦピエゾフィルム（一軸延伸ＰＶＤＦフィルム）として購入することができる。
＜その他の構成要素＞
本発明の装置において、電極層（第一電極層及び第二電極層）は振動層と直接接していることが好ましいが、第１電極層と振動層との間に機能層があってもよいし、第２電極層と振動層との間に機能層があってもよい。該機能層としては、電極層と振動層とを接着する接着層、本発明の装置の機械的強度を高める支持層、電極を保護する保護層、音を大きくするための補助層などが挙げられる。ただし、これらの層の厚さは１００μｍ以内が好ましく、３０μｍ以内がより好ましく、１０μｍ以内がさらに好ましい。
本発明の装置において、電極層（第一電極層及び第二電極層）は振動層と直接接していることが好ましいが、第１電極層と振動層との間に機能層があってもよいし、第２電極層と振動層との間に機能層があってもよい。該機能層としては、電極層と振動層とを接着する接着層、本発明の装置の機械的強度を高める支持層、電極を保護する保護層、音を大きくするための補助層などが挙げられる。ただし、これらの層の厚さは１００μｍ以内が好ましく、３０μｍ以内がより好ましく、１０μｍ以内がさらに好ましい。
本発明の装置において第１電極層及び第２電極層の外側（即ち、振動層とは反対側）には、上記と同じ機能層があってもよい。特に保護層があることが好ましい。第１電極層上にある保護層と第２電極層上にある保護層は接着されているか、又は一体となって、本発明の装置全体を包むことが、導電材料の脱落を防ぐために好ましい。
本発明の装置において第１電極層及び第２電極層はそれぞれ、周囲又は一部に補助電極が取り付けられていることが好ましい。これにより電極層間の電界強度を均一にすることができる。補助電極は銅、銀、金、鉄、ステンレス、はんだ、真鍮などの金属及びこれら金属の２種以上からなる合金を素材とした、テープ、フォイル、導線が好ましく、導電性のある炭素繊維または樹脂によって第１電極層又は第２電極層に接着されていてもよい。金属（好ましくは銀）の粒子を含む導電性ペースト（例えば藤倉化成（株）のドータイト）を塗布して補助電極とすることもできる。はんだを直接つけて補助電極とすることもできるが熱による振動層の変形が起こるので好ましくない。
本発明の一実施形態において、第１電極層及び第２電極層はそれぞれ、少なくとも１本の導線と接続される。接続には銅、銀、金、鉄、ステンレス、はんだ、真鍮などの金属及びこれら金属の２種以上からなる合金を素材とした、テープ、フォイル、ワニ口クリップを用いることが好ましく、導電性のある炭素繊維又は樹脂によって導線が第１電極層又は第２電極層に接着されていてもよい。金属（好ましくは銀）の粒子を含む導電性ペースト（例えば藤倉化成のドータイト）を塗布して接続を行うこともできる。補助電極を用いる場合は補助電極と導線を接続することが好ましい。このとき、第１電極層又は第２電極層に取り付けられた補助電極が複数存在する場合は、それぞれ個別に導線と接続されていることが好ましい。
本発明の他の一実施形態において、導線はさらに、制御部と接続される。本発明の装置をスピーカーとして使用する場合、制御部は、例えば、外部からの信号を電圧信号に変換し、その電圧信号を前記装置に入力することにより該装置を振動させる。一方、本発明の装置をマイクロフォンとして使用する場合、制御部は、前記装置が受信した音（振動）から発生する電圧変動を信号に変換し、外部へと出力する。
本発明の装置をスピーカーとして使用する場合は、該装置を湾曲させて使用すると発生する音が大きくなるので好ましい。
＜作製方法＞
本発明の装置の作製方法の一例を記載する。振動層の一方の面に第１電極層を作製する。同様に振動層の他方の面に第２電極層を作製する。第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方は、例えば、導電材料を含む液状混合物を振動層の表面に塗布することで作成することができる。必要に応じて、補助電極を作成し、導線と接続することで、本発明の装置が完成する。
本発明の装置の作製方法の一例を記載する。振動層の一方の面に第１電極層を作製する。同様に振動層の他方の面に第２電極層を作製する。第１電極層及び第２電極層の少なくとも一方は、例えば、導電材料を含む液状混合物を振動層の表面に塗布することで作成することができる。必要に応じて、補助電極を作成し、導線と接続することで、本発明の装置が完成する。
上記液状混合物は、少なくとも１種の溶媒を含む。溶媒としては、クロロホルム、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等の塩素化炭化水素溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ノナン、デカン等の脂肪族炭化水素溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル溶媒、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジメトキシエタン、プロピレングリコール、ジエトキシメタン、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、グリセリン、１，２−ヘキサンジオール等の多価アルコール及びその誘導体、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール溶媒、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノール等のフッ素化アルコール、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド溶媒が例示される。
これらの中でも、導電材料の分散安定性を向上させるためには、上記の多価アルコール及びその誘導体、アルコール溶媒又はフッ素化アルコールが好ましく、エチレングリコール、グリセリン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールがより好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールがさらに好ましく、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールが特に好ましい。
上記液状混合物において溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよいが、一種単独で用いることが好ましい。液状混合物中における溶媒の割合は４０重量％から９９．９９重量％が好ましく、７０重量％から９９．９９重量％がより好ましく、９０重量％から９９．９９重量％がさらに好ましく、９５重量％から９９．９９重量％が特に好ましい。
これらの中でも、導電材料の分散安定性を向上させるためには、上記の多価アルコール及びその誘導体、アルコール溶媒又はフッ素化アルコールが好ましく、エチレングリコール、グリセリン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールがより好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールがさらに好ましく、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール、２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７−ドデカフルオロ−１−ヘプタノールが特に好ましい。
上記液状混合物において溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよいが、一種単独で用いることが好ましい。液状混合物中における溶媒の割合は４０重量％から９９．９９重量％が好ましく、７０重量％から９９．９９重量％がより好ましく、９０重量％から９９．９９重量％がさらに好ましく、９５重量％から９９．９９重量％が特に好ましい。
導電材料を含む液状混合物は、導電材料の表面に吸着させる有機物を含むことができる。有機物の割合は該液状混合物において４０重量％以下（例えば、０重量％超４０重量％以下）が好ましく、１０重量％以下（例えば、０重量％超１０重量％以下）がより好ましく、３重量％以下（例えば、０重量％超３重量％以下）がさらに好ましく、１重量％以下（例えば、０重量％超１重量％以下）が特に好ましい。導電材料の割合は該液状混合物において４０重量％から０．０１重量％が好ましく、１０重量％から０．０１重量％がより好ましく、５重量％から０．０１重量％がさらに好ましい。また、導電材料と導電材料の表面に吸着させる有機物との割合は、導電材料を１００重量％とした場合、０重量％超３０重量以下であることが好ましく、０．０１重量％超２０重量以下であることがより好ましく、０．１重量％超１０重量以下であることが更に好ましい。
液状混合物を塗布する方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法等が挙げられる。
本発明の装置の別の作製方法としては、例えば、塗布法により別個に作製した電極層をラミネート法により振動層の両面に張り合わせる方法が挙げられる。
［スピーカー］
本発明のスピーカーは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を含む。本発明のスピーカーでは、音と電気信号とを相互変換する前記の装置が該装置に加えられた電気信号を音に変換し、音が発生する。
本発明のスピーカーは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を含む。本発明のスピーカーでは、音と電気信号とを相互変換する前記の装置が該装置に加えられた電気信号を音に変換し、音が発生する。
［マイクロフォン］
本発明のマイクロフォンは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を含む。本発明のマイクロフォンでは、音と電気信号とを相互変換する前記の装置が該装置に加えられた音（振動）を電気信号に変換する。
本発明のマイクロフォンは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を含む。本発明のマイクロフォンでは、音と電気信号とを相互変換する前記の装置が該装置に加えられた音（振動）を電気信号に変換する。
［ディスプレイ］
本発明のディスプレイは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明のディスプレイは、例えば、上記の装置を、ディスプレイ（ブラウン管ディスプレイ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ、リアプロジェクションディスプレイなど）に貼り付けることで得ることができる。上記の装置は、単独のディスプレイに貼り付けても、テレビ中に組み込まれた状態のディスプレイに貼り付けてもよい。有機エレクトロルミネッセンスディスプレイがフレキシブルであっても、上記の装置を該ディスプレイに貼り付けることができる。有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを積層によって作製し、さらに、得られた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ上に本発明の装置を積層によって形成してもよい。この場合は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイと本発明の装置とにおいて電極を共有することもできる。本発明の装置は、持ち運びできるテレビ、持ち運びできるパソコン、ポータブルゲーム機、ポータブル情報端末機、携帯電話、携帯音楽再生機のディスプレイにも貼り付けることができる。また、本発明の装置は、自動車、電車、飛行機、船に搭載されたディスプレイ（操縦用、通信用又は娯楽用）にも貼り付けることができる。
本発明のディスプレイは、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明のディスプレイは、例えば、上記の装置を、ディスプレイ（ブラウン管ディスプレイ、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ、リアプロジェクションディスプレイなど）に貼り付けることで得ることができる。上記の装置は、単独のディスプレイに貼り付けても、テレビ中に組み込まれた状態のディスプレイに貼り付けてもよい。有機エレクトロルミネッセンスディスプレイがフレキシブルであっても、上記の装置を該ディスプレイに貼り付けることができる。有機エレクトロルミネッセンスディスプレイを積層によって作製し、さらに、得られた有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ上に本発明の装置を積層によって形成してもよい。この場合は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイと本発明の装置とにおいて電極を共有することもできる。本発明の装置は、持ち運びできるテレビ、持ち運びできるパソコン、ポータブルゲーム機、ポータブル情報端末機、携帯電話、携帯音楽再生機のディスプレイにも貼り付けることができる。また、本発明の装置は、自動車、電車、飛行機、船に搭載されたディスプレイ（操縦用、通信用又は娯楽用）にも貼り付けることができる。
本発明のディスプレイにおいて、本発明の装置はスピーカー及びマイクロフォンの少なくとも一方として用いてもよい。即ち、本発明の一実施形態において、本発明のディスプレイは、本発明のスピーカー、本発明のマイクロフォン、又はこれらの組み合わせを有するディスプレイである。
［太陽電池］
本発明の太陽電池は、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明の太陽電池は、例えば、上記の装置を、太陽電池（シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池など）に貼り付けることで得ることができる。色素増感太陽電池又は有機薄膜太陽電池がフレキシブルであっても、上記の装置を該太陽電池に貼り付けることができる。これらの太陽電池を積層によって作製し、さらに、得られた太陽電池上に本発明の装置を積層によって形成してもよい。この場合は太陽電池と本発明の装置とにおいて電極を共有することもできる。
本発明の太陽電池は、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明の太陽電池は、例えば、上記の装置を、太陽電池（シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池など）に貼り付けることで得ることができる。色素増感太陽電池又は有機薄膜太陽電池がフレキシブルであっても、上記の装置を該太陽電池に貼り付けることができる。これらの太陽電池を積層によって作製し、さらに、得られた太陽電池上に本発明の装置を積層によって形成してもよい。この場合は太陽電池と本発明の装置とにおいて電極を共有することもできる。
本発明の太陽電池において、本発明の装置はスピーカー及びマイクロフォンの少なくとも一方として用いてもよい。即ち、本発明の一実施形態において、本発明の太陽電池は、本発明のスピーカー、本発明のマイクロフォン、又はこれらの組み合わせを有する太陽電池である。
［窓］
本発明の窓は、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明の窓は、例えば、上記の装置を、窓（ガラス製、アクリルなどの樹脂製）に貼り付けることで得ることができる。窓がフレキシブルであっても、上記の装置を該窓に貼り付けることができる。窓は、住宅やオフィスビルなどの窓に限らず、ショーウィンドウの透明板、博物館、動物園、水族館等の展示物と観覧者をしきる透明板、メガネ、お面、ゴーグルなどの透明又は半透明部分を含む。
本発明の窓は、音と電気信号とを相互変換する本発明の装置を有する。本発明の窓は、例えば、上記の装置を、窓（ガラス製、アクリルなどの樹脂製）に貼り付けることで得ることができる。窓がフレキシブルであっても、上記の装置を該窓に貼り付けることができる。窓は、住宅やオフィスビルなどの窓に限らず、ショーウィンドウの透明板、博物館、動物園、水族館等の展示物と観覧者をしきる透明板、メガネ、お面、ゴーグルなどの透明又は半透明部分を含む。
本発明の窓において、本発明の装置はスピーカー及びマイクロフォンの少なくとも一方として用いてもよい。即ち、本発明の一実施形態において、本発明の窓は、本発明のスピーカー、本発明のマイクロフォン、又はこれらの組み合わせを有する窓である。
＜導電材料の合成例＞
エチレングリコール１Ｌをフラスコに入れ、乾燥させた空気をバブリングさせながら、１５０℃に加熱して、２時間攪拌した。空気のバブリングを止め、フラスコ内を窒素気流下にして、塩化銅（II）二水和物の１ｍＭエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングしたもの）４８ｍＬを加え、１５分間１５０℃で攪拌した。その後、ポリビニルピロリドン（重量平均分子量５５０００、シグマアルドリッチジャパン（株）製）の１６．７ｇ／Ｌエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングしたもの）４５０ｍＬを加えて混合し、反応液が１５０℃に戻るのを待ってから、硝酸銀の１００ｍＭエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングし、１００℃に加熱したもの）４５０ｍＬを滴下した。その後、１５０℃でさらに２時間攪拌した後、反応液を室温まで冷却した。該反応液の一部を取り出して、５〜１０倍体積量のアセトンに滴下して沈殿を生成した。デカンテーションにより沈殿を取り出し、少量のメタノールに分散させて再度５〜１０倍体積量のアセトンに滴下して沈殿を生成した。この操作（即ち、沈殿の取り出し、メタノール中での分散、及び沈殿の生成）を３回繰り返し、銀のナノワイヤーを得た。走査型電子顕微鏡により、このナノワイヤーは、太さ（ｄ）が0.05〜0.15ｎｍで、長さ（ｌ）が数μｍ〜数１０μｍであることが確認された。各ナノワイヤーにおいて、長軸方向の各点における短軸方向の寸法の最大値と最小値との比は１．３以下であった。ｌ／ｄには分布があった。
エチレングリコール１Ｌをフラスコに入れ、乾燥させた空気をバブリングさせながら、１５０℃に加熱して、２時間攪拌した。空気のバブリングを止め、フラスコ内を窒素気流下にして、塩化銅（II）二水和物の１ｍＭエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングしたもの）４８ｍＬを加え、１５分間１５０℃で攪拌した。その後、ポリビニルピロリドン（重量平均分子量５５０００、シグマアルドリッチジャパン（株）製）の１６．７ｇ／Ｌエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングしたもの）４５０ｍＬを加えて混合し、反応液が１５０℃に戻るのを待ってから、硝酸銀の１００ｍＭエチレングリコール溶液（予め窒素でバブリングし、１００℃に加熱したもの）４５０ｍＬを滴下した。その後、１５０℃でさらに２時間攪拌した後、反応液を室温まで冷却した。該反応液の一部を取り出して、５〜１０倍体積量のアセトンに滴下して沈殿を生成した。デカンテーションにより沈殿を取り出し、少量のメタノールに分散させて再度５〜１０倍体積量のアセトンに滴下して沈殿を生成した。この操作（即ち、沈殿の取り出し、メタノール中での分散、及び沈殿の生成）を３回繰り返し、銀のナノワイヤーを得た。走査型電子顕微鏡により、このナノワイヤーは、太さ（ｄ）が0.05〜0.15ｎｍで、長さ（ｌ）が数μｍ〜数１０μｍであることが確認された。各ナノワイヤーにおいて、長軸方向の各点における短軸方向の寸法の最大値と最小値との比は１．３以下であった。ｌ／ｄには分布があった。
銀のナノワイヤーを沈殿物として取り出し、乾燥させることなく、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１−ペンタノール（ＯＦＰ）に分散させ、銀のナノワイヤーを２重量％の濃度で含むＯＦＰ分散液を調製した。
＜合成例１＞（高分子化合物Ｐ−３の合成）
２，７−ジブロモ−９−フルオレノン５２．５ｇ（０．１６ｍｏｌ）、サリチル酸エチル１５４．８ｇ（０．９３ｍｏｌ）及びメルカプト酢酸１．４ｇ（０．０１６ｍｏｌ）を容量３０００ｍＬのフラスコに入れ、窒素ガスで置換した。該フラスコに、メタンスルホン酸（６３０ｍＬ）を添加し、得られた混合物を７５℃で終夜撹拌した。得られた混合物を放冷し、氷水に添加して１時間撹拌した。生じた固体をろ別し、加熱したアセトニトリルで洗浄した。洗浄した固体をアセトンに溶解させ、得られたアセトン溶液から固体を再結晶させて、ろ別した。得られた固体（６２．７ｇ）、３，６，９−トリオキサデシルオキシ−ｐ−トルエンスルホネート８６．３ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム６２．６ｇ（０．４５ｍｍｏｌ）及び１，４，７，１０，１３，１６−ヘキサオキサシクロオクタデカン（「１８−クラウン−６」と呼ばれることもある。） ７．２ｇ（０．０２７ｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（６７０ｍＬ）に溶解させ、得られた溶液をフラスコに移して１０５℃で終夜撹拌した。得られた混合物を室温まで放冷し、フラスコに氷水を加え、１時間撹拌した。反応液にクロロホルム（３００ｍＬ）を加えて分液抽出を行い、得られたクロロホルム溶液を濃縮することで、下記式で表される化合物Ｂ（５１．２ｇ）を得た。収率は３１％であった。
２，７−ジブロモ−９−フルオレノン５２．５ｇ（０．１６ｍｏｌ）、サリチル酸エチル１５４．８ｇ（０．９３ｍｏｌ）及びメルカプト酢酸１．４ｇ（０．０１６ｍｏｌ）を容量３０００ｍＬのフラスコに入れ、窒素ガスで置換した。該フラスコに、メタンスルホン酸（６３０ｍＬ）を添加し、得られた混合物を７５℃で終夜撹拌した。得られた混合物を放冷し、氷水に添加して１時間撹拌した。生じた固体をろ別し、加熱したアセトニトリルで洗浄した。洗浄した固体をアセトンに溶解させ、得られたアセトン溶液から固体を再結晶させて、ろ別した。得られた固体（６２．７ｇ）、３，６，９−トリオキサデシルオキシ−ｐ−トルエンスルホネート８６．３ｇ（０．２７ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム６２．６ｇ（０．４５ｍｍｏｌ）及び１，４，７，１０，１３，１６−ヘキサオキサシクロオクタデカン（「１８−クラウン−６」と呼ばれることもある。） ７．２ｇ（０．０２７ｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）（６７０ｍＬ）に溶解させ、得られた溶液をフラスコに移して１０５℃で終夜撹拌した。得られた混合物を室温まで放冷し、フラスコに氷水を加え、１時間撹拌した。反応液にクロロホルム（３００ｍＬ）を加えて分液抽出を行い、得られたクロロホルム溶液を濃縮することで、下記式で表される化合物Ｂ（５１．２ｇ）を得た。収率は３１％であった。
アルゴンガス置換した容量１０００ｍＬのフラスコに、化合物Ｂ（１５ｇ）、ビス（ピナコラート）ジボロン（８．９ｇ）、[１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン]ジクロロパラジウム（ＩＩ）ジクロロメタン錯体（０．８ｇ）、１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）フェロセン（０．５ｇ）、酢酸カリウム（９．４ｇ）及びジオキサン（４００ｍL）を入れて混合し、１１０℃に加熱して、１０時間加熱還流させた。放冷後、反応液をろ過し、ろ液を減圧濃縮した。反応混合物をメタノールで３回洗浄した。沈殿物をトルエンに溶解させ、溶液に活性炭を加えて攪拌した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮することで、下記式で表される化合物Ｄ（１１．７ｇ）を得た。
アルゴンガス置換した容量１００ｍＬのフラスコに、化合物Ｂ（０．５５ｇ）、化合物Ｄ（０．６１ｇ）、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０．０１ｇ）、メチルトリオクチルアンモニウムクロライド（シグマアルドリッチジャパン（株）製、商品名Ａｌｉｑｕａｔ３３６（登録商標））（０．２０ｇ）及びトルエン（１０ｍＬ）を入れて混合し、１０５℃に加熱した。この温度に反応液を維持しながら、該反応液に２Ｍ炭酸ナトリウム水溶液（６ｍＬ）を滴下し、８時間還流させた。得られた反応液に４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルボロン酸（０．０１ｇ）を加え、さらに６時間還流させた。その後、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液（１０ｍＬ、濃度：０．０５ｇ／ｍＬ）を加え、室温にて２時間撹拌した。得られた混合溶液を、室温下のメタノール３００ｍＬ中に滴下し、次いで１時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して２時間減圧乾燥させ、テトラヒドロフラン２０ｍＬに溶解させた。得られた溶液をメタノール１２０ｍＬ、３重量％酢酸水溶液５０ｍＬの混合溶媒中に滴下し、次いで１時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過し、テトラヒドロフラン２０ｍＬに溶解させた。こうして得られた溶液をメタノール２００ｍＬに滴下し、次いで３０分攪拌した後、析出した沈殿をろ過により固体として得た。得られた固体をテトラヒドロフランに溶解させ、アルミナカラム、シリカゲルカラムを通すことにより精製した。カラムから回収したテトラヒドロフラン溶液を濃縮した後、メタノール（２００ｍＬ）に滴下し、固体を析出させた。析出した固体をろ取し、乾燥することにより、高分子化合物（以下、「高分子化合物Ｐ−３」という）を５２０ｍｇ得た。
１Ｈ−ＮＭＲの測定結果から、高分子化合物Ｐ−３は、下記式で表される構造単位を有することが確認された。
高分子化合物Ｐ−３のＧＰＣで測定されたポリスチレン換算の数平均分子量は５．２×１０4であった。なお、上記式中のｎは該数平均分子量と式中の構造単位の式量から６６と決定された。
＜合成例２＞（高分子化合物Ｐ−４の合成）
合成例１で得られた高分子化合物Ｐ−３（２００ｍｇ）を容量１００ｍＬのフラスコに入れ、窒素ガスで置換した。テトラヒドロフラン（２０ｍＬ）及びエタノール（２０ｍＬ）を添加し、それらの混合物を５５℃に昇温した。そこに、水酸化セシウム（２００ｍｇ）を水（２ｍＬ）に溶解させた水溶液を添加し、５５℃で６時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷却した後、反応溶媒を減圧留去した。生じた固体を水で洗浄し、減圧乾燥させることにより、下記式：
合成例１で得られた高分子化合物Ｐ−３（２００ｍｇ）を容量１００ｍＬのフラスコに入れ、窒素ガスで置換した。テトラヒドロフラン（２０ｍＬ）及びエタノール（２０ｍＬ）を添加し、それらの混合物を５５℃に昇温した。そこに、水酸化セシウム（２００ｍｇ）を水（２ｍＬ）に溶解させた水溶液を添加し、５５℃で６時間撹拌した。得られた混合物を室温まで冷却した後、反応溶媒を減圧留去した。生じた固体を水で洗浄し、減圧乾燥させることにより、下記式：
で表される構造を有する高分子化合物（以下、「高分子化合物Ｐ−４」という）を１５０ｍｇ得た。１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにより、高分子化合物Ｐ−３内に存在したエチルエステル部位のエチル基由来のシグナルが完全に消失していることを確認した。なお、上記式中、ｎは６６である。
高分子化合物Ｐ−４を１７ｍｇとり、ＯＦＰ１．０５ｇに溶解させ溶かし、高分子化合物Ｐ−４のＯＦＰ溶液を作成した。
＜装置の作製例＞
上記の銀のナノワイヤーのＯＦＰ分散液９．０６ｇと、上記の高分子化合物Ｐ−４のＯＦＰ溶液１．０５ｇを混合し、塗布溶液を作製した。このときの組成は、銀のナノワイヤーが１．７重量％で高分子化合物Ｐ−４が０．１７重量％であった。
上記の銀のナノワイヤーのＯＦＰ分散液９．０６ｇと、上記の高分子化合物Ｐ−４のＯＦＰ溶液１．０５ｇを混合し、塗布溶液を作製した。このときの組成は、銀のナノワイヤーが１．７重量％で高分子化合物Ｐ−４が０．１７重量％であった。
クレハ社のＫＦピエゾフィルム（厚さ２００μｍ）をＢ６サイズに切り取り、両面の全面にエアーブラシを用いて上記の塗布溶液を塗布し、常温気流下で乾燥させ、第１電極層および第２電極層とした。このときの電極層の１ｃｍ距離の電気抵抗は2×１０−４Ωであった。このフィルムの両面のおのおのにおいて、各辺との間隔を５ｍｍとして全周囲に幅およそ５ｍｍで藤倉化成（株）のドータイトを塗布し、気流下で乾燥させ、補助電極とした。このようにして作製した本発明の装置の表裏の補助電極にワニ口クリップで導線を取り付けた。２本の導線間での導電性がないことをテスターで確認し、それらの導線をトランスとアンプから構成された制御部に接続した。制御部はさらに音楽再生機（東芝社製デジタルオーディオプレイヤーＭＥＧ２０３）に接続した。音楽再生機で音楽を再生すると、前記装置から明瞭に音楽が発声された。この装置は補助電極の部分を除いて透明であり、しなやかに屈曲することができ、前記装置を屈曲させた状態ではさらに明瞭に音楽が発声された。以上から、本装置は透明フレキシブルスピーカーとして機能することが示された。
上記の装置から制御部をとりはずし、２本の導線を音声録音機（オリンパス社製ＩＣレコーダーＶＮ−４８０ＰＣ）に接続し、装置に向かって声を発した。音声録音機には音声が明瞭に録音されていた。したがって本装置は透明フレキシブルマイクロフォンとしても機能することが示された。
上記の装置を(株)アスカのラミネーター専用フィルムではさみ、ラミネーターでラミネートした。これを制御部に接続して音楽を再生すると、明瞭に音楽が発声された。この装置は補助電極の部分を除いて透明であり屈曲することができ、前記装置を屈曲させた状態ではさらに明瞭に音楽が発声された。さらにラミネーター専用フィルムは保護層として機能し、電極層の導電材料の脱落を防止することができた。以上から、本装置は透明フレキシブルスピーカーとして機能することが示された。
本発明の装置は透明フレキシブルスピーカーおよび透明フレキシブルマイクロフォンとして機能し、その透明性は十分に高いためディスプレイ及び窓に貼っても、それらを通してそれぞれ画像及び景色を見ることができ有用である。また、屈曲性が高いため、フレキシブルディスプレイに貼り付けることにも応用できる。
Claims (8)
- 第１電極層、
第２電極層、及び
該第１電極層と該第２電極層との間に位置する振動層
を有し、
該第１電極層及び該第２電極層の少なくとも一方が、銀、銀化合物、又はこれらの組み合わせからなる導電材料を含み、
該導電材料の形状は、太さ（ｄ）が１ｎｍ〜１μｍで、長さ（ｌ）と太さとの比（ｌ／ｄ）が１．５以上の柱状である、
音と電気信号とを相互変換する装置。 - 前記第１電極層が前記導電材料を含む場合、該第１電極層において該導電材料の量が１０重量％以上であり、
前記第２電極層が該導電材料を含む場合、該第２電極層において該導電材料の量が１０重量％以上である、
請求項１に記載の装置。 - 前記導電材料が銀ナノワイヤー、銀ナノロッド、又は銀ナノワイヤーと銀ナノロッドとの組み合わせである、請求項１または２に記載の装置。
- 芳香環を主鎖に有する高分子化合物が、前記導電材料の表面に吸着している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
- 前記振動層が、圧電性を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
- 前記振動層が、
ポリビニリデンフルオリド、ビニリデンフルオリドとこれと共重合可能な単量体との共重合体、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置を含むスピーカー。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置を含むマイクロフォン。
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