JP6450014B2 - Electroacoustic conversion film, method for producing electroacoustic conversion film, and electroacoustic transducer - Google Patents

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Description

本発明は、スピーカなどの音響デバイス等に用いられる電気音響変換フィルムおよびその製造方法ならびに電気音響変換器に関する。   The present invention relates to an electroacoustic conversion film used for an acoustic device such as a speaker, a manufacturing method thereof, and an electroacoustic transducer.

液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイなど、ディスプレイの薄型化に対応して、これらの薄型ディスプレイに用いられるスピーカにも軽量化、薄型化が要求されている。   In response to the thinning of displays such as liquid crystal displays and organic EL (Electro Luminescence) displays, the speakers used in these thin displays are also required to be light and thin.

従来のスピーカの形状は、漏斗状のいわゆるコーン型や、球面状のドーム型等が一般的である。しかしながら、このようなスピーカを上述の薄型のディスプレイに内蔵しようとすると、十分に薄型化することができず、また、軽量性を損なう虞れがある。また、スピーカを外付けにした場合、持ち運び等が面倒である。   The shape of a conventional speaker is generally a funnel-shaped so-called cone type or a spherical dome shape. However, if such a speaker is incorporated in the above-described thin display, the speaker cannot be sufficiently thinned, and the lightness may be impaired. In addition, when a speaker is externally attached, carrying and the like are troublesome.

そこで、薄型で、軽量性を損なうことなく薄型のディスプレイやフレキシブルディスプレイに一体化可能なスピーカとして、シート状で可撓性を有し、印加電圧に応答して伸縮する性質を有する圧電フィルムを用いることが提案されている。   Therefore, as a thin speaker that can be integrated with a thin display or a flexible display without impairing lightness, a piezoelectric film having a sheet-like flexibility and a property of expanding and contracting in response to an applied voltage is used. It has been proposed.

例えば、本願出願人は、シート状で、可撓性を有し、かつ、高音質な音を安定して再生することができる圧電フィルムとして、特許文献1に開示される電気音響変換フィルムを提案した。特許文献1に開示される電気音響変換フィルムは、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体(圧電体層)と、高分子複合圧電体の両面に形成された薄膜電極と、薄膜電極の表面に形成された保護層とを有するものである。   For example, the applicant of the present application has proposed the electroacoustic conversion film disclosed in Patent Document 1 as a piezoelectric film that is sheet-like, flexible, and can stably reproduce high-quality sound. did. An electroacoustic conversion film disclosed in Patent Document 1 includes a polymer composite piezoelectric material (piezoelectric layer) in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, It has a thin film electrode formed on both surfaces of the molecular composite piezoelectric material and a protective layer formed on the surface of the thin film electrode.

ここで、このような電気音響変換フィルムは、印加電圧に応答して、変換フィルム自身が面方向に伸縮し、面に垂直な方向に振動することで、振動(音)と電気信号とを変換するものである。その際、変換フィルムの面方向の伸縮を面に垂直な方向の振動に変換するために、変換フィルムを湾曲した状態で保持する必要がある。
そのため、特許文献1においては、変換フィルムの裏面に粘弾性支持体を押圧したり、変換フィルムで密閉されたケース内に空気圧をかけることで、変換フィルムを湾曲させて支持することが記載されている。
Here, such an electroacoustic conversion film converts vibration (sound) and an electric signal by the conversion film itself expanding and contracting in a surface direction and vibrating in a direction perpendicular to the surface in response to an applied voltage. To do. At that time, in order to convert the expansion and contraction in the surface direction of the conversion film into vibration in a direction perpendicular to the surface, it is necessary to hold the conversion film in a curved state.
Therefore, in Patent Document 1, it is described that the viscoelastic support is pressed against the back surface of the conversion film, or the conversion film is curved and supported by applying air pressure in a case sealed with the conversion film. Yes.

また、特許文献2には、圧電体層としてPVDF(Poly Vinylidene DiFluoride)を用いる圧電フィルムを、ドーム形状に熱圧成型して変換フィルムを湾曲させることが記載されている。   Patent Document 2 describes that a conversion film is curved by hot-pressing a piezoelectric film using PVDF (Poly Vinylidene DiFluoride) as a piezoelectric layer into a dome shape.

特開2014−14063号公報JP 2014-14063 A 特開2011−97181号公報JP 2011-97181 A

しかしながら、特許文献1に記載のように、変換フィルムの裏面に粘弾性支持体を押圧して変換フィルムを湾曲させる構成では、粘弾性支持体の材料や構造によっては粘弾性支持体が経時により変形して変換フィルムの湾曲量が変化するため、音圧や音質が変化してしまうおそれがある。また、放熱性が悪くなり連続使用時に変換フィルムの温度が上昇してしまうため、ヘッドホンなどとして使用した際の不快感につながるおそれがある。
また、変換フィルムで密閉されたケース内に空気圧をかけて変換フィルムを湾曲させる構成では、経時によりケース内の圧力が変化して変換フィルムの湾曲量が変化するため、音圧や音質が変化してしまうおそれがある。また、ケース内の気密度、耐圧性を高くする必要があるため、重量やサイズが大きくなってしまう。常に圧力をかける構成とすればケース内の圧力変化を抑制できるが、コンプレッサー等の機構が必要となり実用的でない。また、空気がケース内に滞留するため、放熱性に問題がある。
However, as described in Patent Document 1, in the configuration in which the viscoelastic support is pressed against the back surface of the conversion film and the conversion film is curved, the viscoelastic support is deformed over time depending on the material and structure of the viscoelastic support. Then, since the amount of bending of the conversion film changes, the sound pressure and sound quality may change. Moreover, since heat dissipation becomes worse and the temperature of the conversion film rises during continuous use, it may lead to discomfort when used as headphones.
In addition, in the configuration where the conversion film is bent by applying air pressure to the case sealed with the conversion film, the pressure in the case changes over time and the amount of bending of the conversion film changes, so the sound pressure and sound quality change. There is a risk that. Moreover, since it is necessary to increase the air density and pressure resistance in the case, the weight and size are increased. Although the pressure change in the case can be suppressed if the pressure is constantly applied, a mechanism such as a compressor is required, which is not practical. Moreover, since air stays in the case, there is a problem in heat dissipation.

また、特許文献2に記載されるように、変換フィルム自体を湾曲したドーム形状に成型することで、変換フィルムを湾曲させるための粘弾性支持体や空気圧をかける構成等が不要になる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、変換フィルム自体をドーム形状に成型し湾曲させても、十分な音圧が得られない場合があることがわかった。すなわち、単に変換フィルムをドーム形状に成型するのみでは十分な音圧を得ることはできないことがわかった。
Moreover, as described in Patent Document 2, by forming the conversion film itself into a curved dome shape, a viscoelastic support for bending the conversion film, a structure for applying air pressure, and the like are not necessary.
However, according to the study by the present inventors, it has been found that sufficient sound pressure may not be obtained even if the conversion film itself is molded into a dome shape and curved. That is, it has been found that sufficient sound pressure cannot be obtained simply by molding the conversion film into a dome shape.

発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、十分な音量で再生可能で、かつ、放熱性が高く、経時による音圧変化の小さい電気音響変換フィルム、電気音響変換フィルムの製造方法および電気音響変換器を提供することにある。   An object of the invention is to solve such problems of the prior art, and an electroacoustic conversion film and an electroacoustic conversion that can be reproduced at a sufficient volume, have high heat dissipation, and have little change in sound pressure over time. It is in providing the manufacturing method and electroacoustic transducer of a film.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、2つの薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層と、を積層されてなり、一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を有し、凸部の成型高さHと、主面に垂直な方向から見た際の凸部の短径Dsとの比H/Dsが、0<H/Ds≦0.15を満たすことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成の電気音響変換フィルム、電気音響変換フィルムの製造方法および電気音響変換器を提供する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, and a polymer Two thin-film electrodes laminated on both surfaces of the composite piezoelectric material and two protective layers laminated on the two thin-film electrodes, respectively, are laminated so as to protrude toward one main surface side. The ratio H / Ds between the molding height H of the projection and the minor axis Ds of the projection when viewed from the direction perpendicular to the main surface is 0 <H / Ds ≦ It has been found that the above-mentioned problems can be solved by satisfying 0.15, and the present invention has been completed.
That is, this invention provides the electroacoustic conversion film of the following structures, the manufacturing method of an electroacoustic conversion film, and an electroacoustic transducer.

(1) 常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、
高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、
2つの薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層と、
2つの薄膜電極の少なくとも一方について、薄膜電極よりも表層側に形成され、薄膜電極を被覆する着色層と、を積層されてなり、
一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を有し、
凸部の成型高さHと、主面に垂直な方向から見た際の凸部の短径Dsとの比H/Dsが、0<H/Ds≦0.15を満たす電気音響変換フィルム。
(2) 着色層の透過濃度は、0.3以上である(1)に記載の電気音響変換フィルム。
(3) 着色層の厚さは、1μm以下である(1)または(2)に記載の電気音響変換フィルム。
(4) 着色層の電気抵抗率は、1×10 −7 Ωm以下である(1)〜(3)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
(5) 電気音響変換フィルムは、さらに、高分子複合圧電体が露出する領域を覆ってショートを防止する絶縁層を有する(1)〜(4)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
) 凸部の形状が、球体の一部、あるいは、回転楕円体の一部からなる(1)〜(5)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
) 保護層が、電極層まで貫通する孔部を有し、
孔部を介して、電極層に電気的に接続される電極引出し部を有する(1)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
) 保護層の孔部を介して電極層に接続される電極引出し部を3以上有する()に記載の電気音響変換フィルム。
) (1)〜()のいずれかに記載の電気音響変換フィルムを製造する電気音響変換フィルムの製造方法であって、
常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、2つの薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層と、2つの薄膜電極の少なくとも一方について、薄膜電極よりも表層側に形成され、薄膜電極を被覆する着色層とを積層されてなる積層体を準備する準備工程と、
積層体を加熱圧縮成型して、一方の主面側に突出する凸部を成型する成型工程とを有する電気音響変換フィルムの製造方法。
10) (1)〜()のいずれかに記載の、凸部を成型されてなる電気音響変換フィルムと、
電気音響変換フィルムの凸部の辺縁部を支持する支持部材とを有する電気音響変換器。
11) 支持部材は、電気音響変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の凸部の形状と同じ形状の貫通孔を有し、
2つの支持部材で、電気音響変換フィルムの凸部の辺縁部を挟持してなる(10)に記載の電気音響変換器。
(1) a polymer composite piezoelectric material obtained by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature;
Two thin film electrodes laminated on both sides of a polymer composite piezoelectric material;
Two protective layers stacked on each of the two thin film electrodes;
For at least one of the two thin film electrodes, a colored layer that is formed on the surface layer side of the thin film electrode and covers the thin film electrode is laminated,
It has a convex part formed into a convex shape so as to protrude on one main surface side,
An electroacoustic conversion film in which the ratio H / Ds between the molding height H of the convex portion and the short axis Ds of the convex portion when viewed from a direction perpendicular to the main surface satisfies 0 <H / Ds ≦ 0.15.
(2) The electroacoustic conversion film according to (1), wherein the transmission density of the colored layer is 0.3 or more.
(3) The electroacoustic conversion film according to (1) or (2), wherein the thickness of the colored layer is 1 μm or less.
(4) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (3), wherein the colored layer has an electrical resistivity of 1 × 10 −7 Ωm or less.
(5) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (4), wherein the electroacoustic conversion film further includes an insulating layer that covers a region where the polymer composite piezoelectric body is exposed to prevent a short circuit.
( 6 ) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (5), wherein the shape of the convex portion is a part of a sphere or a part of a spheroid.
( 7 ) The protective layer has a hole that penetrates to the electrode layer,
The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to ( 6 ) , further including an electrode lead portion that is electrically connected to the electrode layer through the hole portion.
( 8 ) The electroacoustic conversion film as described in ( 7 ) which has 3 or more electrode extraction parts connected to an electrode layer through the hole of a protective layer.
( 9 ) A method for producing an electroacoustic conversion film for producing the electroacoustic conversion film according to any one of (1) to ( 8 ),
A polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, two thin film electrodes laminated on both surfaces of the polymer composite piezoelectric material, and two Prepared a laminated body in which two protective layers laminated on each thin film electrode and at least one of the two thin film electrodes are laminated on the surface layer side of the thin film electrode and a colored layer covering the thin film electrode A preparation process to
A method for producing an electroacoustic conversion film, comprising: heating and compression-molding a laminate, and molding a projecting portion protruding toward one main surface.
( 10 ) The electroacoustic conversion film obtained by molding a convex portion according to any one of (1) to ( 8 ),
An electroacoustic transducer having a support member that supports the edge of the convex portion of the electroacoustic transducer film.
( 11 ) The support member has a through hole having the same shape as the shape of the convex portion when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the electroacoustic conversion film,
The electroacoustic transducer according to ( 10 ), wherein the edge portion of the convex portion of the electroacoustic conversion film is sandwiched between the two support members.

このような本発明によれば、十分な音量で再生可能で、かつ、放熱性が高く、経時による音圧変化の小さい電気音響変換フィルム、電気音響変換フィルムの製造方法および電気音響変換器を提供することができる。   According to the present invention as described above, an electroacoustic conversion film that can be reproduced at a sufficient volume, has high heat dissipation, and has a small change in sound pressure over time, a method for producing an electroacoustic conversion film, and an electroacoustic transducer are provided. can do.

本発明の電気音響変換フィルムの一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the electroacoustic conversion film of this invention. 図1に示す電気音響変換フィルムのII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the electroacoustic conversion film shown in FIG. 図2Aをb方向から見た上面図である。It is the top view which looked at FIG. 2A from b direction. 本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically another example of the electroacoustic conversion film of this invention. 本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another example of the electroacoustic conversion film of this invention. 電気音表変換フィルムの層構成の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the layer structure of an electrical sound table conversion film. 電気音表変換フィルムの層構成の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the layer structure of an electrical sound table conversion film. 本発明の電気音響変換器の一例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally an example of the electroacoustic transducer of this invention. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the preparation methods of an electroacoustic conversion film. 比較例の電気音響変換器の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electroacoustic transducer of a comparative example. 比較例の電気音響変換器の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electroacoustic transducer of a comparative example.

以下、本発明の電気音響変換フィルム、電気音響変換フィルムの製造方法および電気音響変換器について、添付の図面に示される好適実施態様を基に、詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the electroacoustic conversion film, the electroacoustic conversion film manufacturing method, and the electroacoustic transducer of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments.
In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.

本発明の電気音響変換フィルムは、後述するように、電気音響変換器の振動板として用いられるものである。
電気音響変換器は、電気音響変換フィルムへの電圧印加によって、電気音響変換フィルムが面内方向に伸長すると、この伸長分を吸収するために、電気音響変換フィルムが、上方(音の放射方向)に移動し、逆に、電気音響変換フィルムへの電圧印加によって、電気音響変換フィルムが面内方向に収縮すると、この収縮分を吸収するために、電気音響変換フィルムが、下方に移動する。電気音響変換器は、この電気音響変換フィルムの伸縮の繰り返しによる振動により、振動(音)と電気信号とを変換するものである。
このような電気音響変換器は、フルレンジスピーカ、ツイーター、スコーカー、ウーハーなどのスピーカ、ヘッドホンやイヤホン用スピーカ、ノイズキャンセラー、マイクロフォン、および、ギター等の楽器に用いられるピックアップなどの各種の音響デバイスとして利用されるものであり、電気音響変換フィルムに電気信号を入力して電気信号に応じた振動により音を再生したり、音波を受けることによる電気音響変換フィルムの振動を電気信号に変換するために利用されるものである。
As will be described later, the electroacoustic conversion film of the present invention is used as a diaphragm of an electroacoustic transducer.
In the electroacoustic transducer, when the electroacoustic conversion film expands in the in-plane direction by applying a voltage to the electroacoustic conversion film, the electroacoustic conversion film absorbs the extension, and the electroacoustic conversion film moves upward (radiation direction of sound). Conversely, when the electroacoustic conversion film contracts in the in-plane direction by applying a voltage to the electroacoustic conversion film, the electroacoustic conversion film moves downward to absorb this contraction. The electroacoustic transducer converts vibration (sound) and an electric signal by vibration caused by repeated expansion and contraction of the electroacoustic conversion film.
Such electroacoustic transducers are used as various acoustic devices such as full-range speakers, tweeters, squawkers, woofers, speakers, headphones, earphone speakers, noise cancellers, microphones, and pickups used in musical instruments such as guitars. It is used to input an electric signal to the electroacoustic conversion film and reproduce the sound by vibration according to the electric signal, or to convert the vibration of the electroacoustic conversion film by receiving the sound wave into an electric signal. It is what is done.

図1に、本発明の電気音響変換フィルムの一例を模式的に表す斜視図を示し、図2Aに、図1の電気音響変換フィルムのII−II線断面図を示し、図2Bに、図2Aをb方向から見た上面図を示し、図4Aに、電気音響変換フィルムの層構成を模式的に表す断面図を示す。
図4Aに示すように、本発明の電気音響変換フィルム(以下、変換フィルムともいう)10は、圧電性を有するシート状物である圧電体層12と、圧電体層12の一方の面に積層される下部薄膜電極14と、下部薄膜電極14上に積層される下部保護層18と、圧電体層12の他方の面に積層される上部薄膜電極16と、上部薄膜電極16上に積層される上部保護層20と積層してなる層構成を有するフィルム状の積層体であり、図1、図2Aおよび図2Bに示すように、このフィルム状の積層体の中央に成型された凸部10aを有し、この凸部10aの成型高さH(以下、単に高さHともいう)と、変換フィルム10の主面に垂直な方向から見た際の凸部10aの短径Dsとの比H/Dsが0<H/Ds≦0.15を満たすものである。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of the electroacoustic conversion film of the present invention, FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line II-II of the electroacoustic conversion film of FIG. 1, and FIG. FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing the layer configuration of the electroacoustic conversion film.
As shown in FIG. 4A, an electroacoustic conversion film (hereinafter also referred to as a conversion film) 10 of the present invention is laminated on a piezoelectric layer 12 that is a piezoelectric sheet-like material and one surface of the piezoelectric layer 12. The lower thin film electrode 14, the lower protective layer 18 stacked on the lower thin film electrode 14, the upper thin film electrode 16 stacked on the other surface of the piezoelectric layer 12, and the upper thin film electrode 16. It is a film-like laminate having a layer structure laminated with the upper protective layer 20, and as shown in FIGS. 1, 2A and 2B, a convex portion 10a molded at the center of the film-like laminate is provided. The ratio H between the molding height H of the convex portion 10a (hereinafter also simply referred to as height H) and the short diameter Ds of the convex portion 10a when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the conversion film 10 / Ds satisfies 0 <H / Ds ≦ 0.15.

すなわち、変換フィルム10は、圧電体層12の両面を電極対、すなわち、上部薄膜電極16および下部薄膜電極14で挟持し、さらに、上部保護層20および下部保護層18で挟持してなる構成を有する積層体であり、この積層体に所定の形状の凸部10aが成型されてなる構成を有する。
圧電体層12の、上部薄膜電極16および下部薄膜電極14で挾持された領域は、印加された電圧に応じて駆動され、面方向に伸縮する。その際、凸部10aの領域において、この面方向の伸縮を、面に垂直な方向の振動に変換して、振動(音)と電気信号とを変換する。
That is, the conversion film 10 has a configuration in which both surfaces of the piezoelectric layer 12 are sandwiched between electrode pairs, that is, the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14, and are further sandwiched between the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18. It has a configuration in which a convex portion 10a having a predetermined shape is molded in the laminate.
The region of the piezoelectric layer 12 held by the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 is driven according to the applied voltage and expands and contracts in the surface direction. At that time, in the region of the convex portion 10a, the expansion and contraction in the surface direction is converted into vibration in a direction perpendicular to the surface, and vibration (sound) and an electric signal are converted.

図1に示す例では、変換フィルム10は、正方形状であり、その中央部に直径Dsで、高さHで、球体の一部からなる形状の凸部10aを成型したものである。また、凸部10aは、凸部10aが突出する側の面とは反対側の面から見た場合には、凹状に形成されている。すなわち、変換フィルム10は、凹部を成型したものであるということもできる。   In the example shown in FIG. 1, the conversion film 10 has a square shape, and has a convex portion 10 a formed of a part of a sphere with a diameter Ds and a height H at the center. Moreover, the convex part 10a is formed in concave shape, when it sees from the surface on the opposite side to the surface of the side from which the convex part 10a protrudes. That is, it can also be said that the conversion film 10 is obtained by molding a recess.

前述のとおり、変換フィルムの裏面に弾性支持体を押圧して変換フィルムを湾曲させる構成では、粘弾性支持体の材料や構造によっては粘弾性支持体が経時により変形して変換フィルムの湾曲量が変化するため、音圧や音質が変化してしまうおそれがある。また、放熱性が悪くなり連続使用時に変換フィルムの温度が上昇してしまうため、ヘッドホンなどとして使用した際の不快感につながるおそれがある。
また、変換フィルムで密閉されたケース内に空気圧をかけて変換フィルムを湾曲させる構成では、経時によりケース内の圧力が変化して変換フィルムの湾曲量が変化するため、音圧や音質が変化してしまうおそれがある。また、ケース内の気密度、耐圧性を高くする必要があるため、重量やサイズが大きくなってしまう。常に圧力をかける構成とすればケース内の圧力変化を抑制できるが、コンプレッサー等の機構が必要となり実用的でない。また、空気がケース内に滞留するため、放熱性に問題がある。
As described above, in the configuration in which the elastic film is pressed against the back surface of the conversion film and the conversion film is bent, depending on the material and structure of the viscoelastic support, the viscoelastic support is deformed over time, and the amount of bending of the conversion film is increased. Since it changes, there is a risk that the sound pressure and sound quality will change. Moreover, since heat dissipation becomes worse and the temperature of the conversion film rises during continuous use, it may lead to discomfort when used as headphones.
In addition, in the configuration where the conversion film is bent by applying air pressure to the case sealed with the conversion film, the pressure in the case changes over time and the amount of bending of the conversion film changes, so the sound pressure and sound quality change. There is a risk that. Moreover, since it is necessary to increase the air density and pressure resistance in the case, the weight and size are increased. Although the pressure change in the case can be suppressed if the pressure is constantly applied, a mechanism such as a compressor is required, which is not practical. Moreover, since air stays in the case, there is a problem in heat dissipation.

これに対して、本発明においては、このように、変換フィルム10に凸部10aを成型することで、電圧を印加した際に変換フィルムの面方向の伸縮を、面に垂直な方向の振動に変換するための湾曲状態を作ることができる。そのため、変換フィルム10を湾曲させるための弾性支持体等の部材や空気圧をかける機構が不要となる。
したがって、経時により変換フィルムの湾曲量が変化することがなく、音圧や音質が変化することを防止できる。また、変換フィルムの両面を開放した構成とすることが可能であるため、変換フィルムを駆動することで発生する熱を効率よく放熱でき、放熱性を高くできる。
また、変換フィルム10を湾曲させるための弾性支持体や空気圧をかける構成等が不要であるため、小型化、薄型化することができる。
On the other hand, in the present invention, by forming the convex portion 10a on the conversion film 10 in this way, the expansion and contraction in the surface direction of the conversion film is applied to the vibration in the direction perpendicular to the surface when a voltage is applied. A curved state can be created for conversion. Therefore, a member such as an elastic support for bending the conversion film 10 and a mechanism for applying air pressure become unnecessary.
Therefore, the bending amount of the conversion film does not change with time, and the sound pressure and sound quality can be prevented from changing. Moreover, since it can be set as the structure which open | released both surfaces of the conversion film, the heat which generate | occur | produces by driving a conversion film can be thermally radiated efficiently, and heat dissipation can be made high.
In addition, since an elastic support for curving the conversion film 10 or a structure for applying air pressure is not necessary, the conversion film 10 can be reduced in size and thickness.

ここで、本発明者らの検討によれば、単に、変換フィルムに凸部を成型するのみでは、十分な音圧を得ることはできず、凸部の形状によっては、電圧を印加した際の変換フィルムの面方向の伸縮を、面に垂直な方向の振動に効率よく変換することができない場合があるためであることがわかった。
これに対して、本発明においては、凸部の成型高さHと、主面に垂直な方向から見た際の凸部の短径Dsとの比H/Dsが、0<H/Ds≦0.15を満たす形状とすることで、変換フィルムに弾性支持体や空気圧による押圧力が加わらない場合であっても、電圧を印加した際の変換フィルムの面方向の伸縮を、面に垂直な方向の振動に効率よく変換することができ、十分な音圧を得ることができる。
Here, according to the study by the present inventors, it is not possible to obtain a sufficient sound pressure by simply forming the convex portion on the conversion film, and depending on the shape of the convex portion, a voltage may be applied. It was found that the expansion and contraction in the surface direction of the conversion film may not be efficiently converted into vibration in a direction perpendicular to the surface.
In contrast, in the present invention, the ratio H / Ds between the molding height H of the convex portion and the short axis Ds of the convex portion when viewed from the direction perpendicular to the main surface is 0 <H / Ds ≦ By making the shape satisfying 0.15, even when a pressing force by an elastic support or air pressure is not applied to the conversion film, the expansion and contraction in the surface direction of the conversion film when a voltage is applied is perpendicular to the surface. It is possible to efficiently convert the vibration into a direction, and a sufficient sound pressure can be obtained.

ここで、凸部の形状には特に限定はないが、凸部の形状は、球体の一部、あるいは、回転楕円体の一部であることが好ましく、変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の、凸部の形状にも特に限定はないが、図2Bに示すような略円形状、または、図3Aに示すような略楕円形状であるのが好ましい。
また、変換フィルムの主面に垂直な断面で見た際の凸部の形状は、図2Aに示すように、全体が湾曲しているのが好ましいが、図3Bに示すように、頂部が平坦に成型されていてもよい。
なお、以下の説明では、凸部の形状が、球体の一部、あるいは、回転楕円体の一部からなるものをドーム状ともいう。
凸部の形状をドーム状にすることで、音圧をより向上でき好ましい。
Here, the shape of the convex portion is not particularly limited, but the shape of the convex portion is preferably a part of a sphere or a part of a spheroid, from a direction perpendicular to the main surface of the conversion film. The shape of the convex portion when viewed is not particularly limited, but is preferably a substantially circular shape as shown in FIG. 2B or a substantially elliptical shape as shown in FIG. 3A.
In addition, the shape of the convex portion when viewed in a cross section perpendicular to the main surface of the conversion film is preferably curved as a whole as shown in FIG. 2A, but the top portion is flat as shown in FIG. 3B. It may be molded.
In the following description, a convex portion having a part of a sphere or a part of a spheroid is also referred to as a dome shape.
By making the shape of the convex portion a dome shape, the sound pressure can be further improved, which is preferable.

また、凸部の高さHと凸部の短径Dsとの比H/Dsは、0より大きく0.15以下であり、音圧をより向上できる点で、上限値は、0.1以下であるのが好ましく、0.075以下であるのがより好ましく、0.05以下であるのが特に好ましく、また、下限値は、0.003以上であるのが好ましく、0.005以上であるのがより好ましい。
ここで、凸部の短径Dsは、変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の、凸部の形状が円形状の場合には直径であり、楕円形状の場合には短径であり、四角形状の場合は短辺の長さである。
The ratio H / Ds between the height H of the convex portion and the minor axis Ds of the convex portion is greater than 0 and 0.15 or less, and the upper limit value is 0.1 or less in that the sound pressure can be further improved. Preferably, it is 0.075 or less, more preferably 0.05 or less, and the lower limit is preferably 0.003 or more, and is 0.005 or more. Is more preferable.
Here, the minor axis Ds of the convex part is a diameter when the convex part has a circular shape when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the conversion film, and a minor axis when the convex part has an elliptical shape. Yes, in the case of a square shape, it is the length of the short side.

また、変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の、変換フィルムの、凸部が成型されない領域を辺縁部とすると、辺縁部の幅には特に限定はないが、後述する電気音響変換器を構成する際に、支持部材で辺縁部を好適に挟持できる幅であるのが好ましく、1mm〜30mm以下が好ましく、5mm〜20mmがより好ましい。   In addition, when the region of the conversion film where the convex portions are not formed is a marginal portion when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the conversion film, the width of the marginal portion is not particularly limited. When configuring the acoustic transducer, the width is preferably such that the edge portion can be suitably held by the support member, preferably 1 mm to 30 mm or less, and more preferably 5 mm to 20 mm.

また、図4Aに示す例では、変換フィルム10の層構成は、圧電体層12と、圧電体層12の一方の面に積層される下部薄膜電極14と、下部薄膜電極14上に積層される下部保護層18と、圧電体層12の他方の面に積層される上部薄膜電極16と、上部薄膜電極16上に積層される上部保護層20とを有する構成としたがこれに限定はされず、これらの層に加えて、例えば、圧電体層12が露出する領域を覆って、ショート等を防止する絶縁層、薄膜電極を被覆する着色層等を有していてもよい。   In the example shown in FIG. 4A, the layer structure of the conversion film 10 is laminated on the piezoelectric layer 12, the lower thin film electrode 14 stacked on one surface of the piezoelectric layer 12, and the lower thin film electrode 14. Although the lower protective layer 18, the upper thin film electrode 16 stacked on the other surface of the piezoelectric layer 12, and the upper protective layer 20 stacked on the upper thin film electrode 16 are provided, the present invention is not limited thereto. In addition to these layers, for example, an area where the piezoelectric layer 12 is exposed may be covered with an insulating layer for preventing a short circuit, a colored layer for covering a thin film electrode, and the like.

図4Bに、着色層を有する変換フィルム10の層構成を概念的に表す断面図を示す。
図4Bに示す変換フィルムの層構成は、圧電体層12と、圧電体層12の一方の面に積層される下部薄膜電極14と、下部薄膜電極14上に積層される下部着色層21と、下部着色層21上に積層される下部保護層18と、圧電体層12の他方の面に積層される上部薄膜電極16と、上部薄膜電極16上に積層される上部着色層22と、上部着色層22上に積層される上部保護層20とを有する。
上部着色層22および下部着色層21を有することで、上部薄膜電極16および下部薄膜電極14の錆びが、外部から視認できないようにすることができる。
FIG. 4B is a cross-sectional view conceptually showing the layer structure of the conversion film 10 having a colored layer.
The layer structure of the conversion film shown in FIG. 4B includes a piezoelectric layer 12, a lower thin film electrode 14 stacked on one surface of the piezoelectric layer 12, a lower colored layer 21 stacked on the lower thin film electrode 14, The lower protective layer 18 laminated on the lower colored layer 21, the upper thin film electrode 16 laminated on the other surface of the piezoelectric layer 12, the upper colored layer 22 laminated on the upper thin film electrode 16, and the upper colored And an upper protective layer 20 stacked on the layer 22.
By having the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21, the rust of the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 can be made invisible from the outside.

また、変換フィルム10は、上部薄膜電極16、および、下部薄膜電極14からの電極の引出しを行う電極引出し部を有していてもよい。   Moreover, the conversion film 10 may have an electrode lead-out portion that pulls out the electrodes from the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14.

電極引出し部としては特に限定はなく、薄膜電極および保護層が、圧電体層の面方向外部に、凸状に突出する部位を設けても良いし、あるいは、保護層の一部を除去して孔部を形成して、この孔部に銀ペースト等の導電材料を挿入して導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部としてもよい。
保護層に孔部を形成してこの孔部に導電材料を挿入して電極引出し部とする構成は、形成が容易である、小型化できる等の点で好適である。
なお、各薄膜電極において、電極引出し部は1つには限定されず、2以上の電極引出し部を有していてもよい。特に、保護層の一部を除去して孔部に導電材料を挿入して電極引出し部とする構成の場合には、より確実に通電を確保でき、また、導電材料との接触面積を増やすことで電気抵抗を低減し発熱量を低減できる点で、電極引出し部を合計3以上有するのが好ましい。
There is no particular limitation on the electrode lead-out part, and the thin film electrode and the protective layer may be provided with a protruding portion outside the surface of the piezoelectric layer, or a part of the protective layer may be removed. A hole portion may be formed, and a conductive material such as a silver paste may be inserted into the hole portion to electrically connect the conductive material and the thin film electrode to form an electrode lead portion.
A configuration in which a hole is formed in the protective layer and a conductive material is inserted into the hole to form an electrode lead-out portion is preferable in terms of easy formation and miniaturization.
In each thin film electrode, the number of electrode lead portions is not limited to one, and may include two or more electrode lead portions. In particular, in the case of a configuration in which a part of the protective layer is removed and a conductive material is inserted into the hole portion to form an electrode lead portion, energization can be ensured more reliably and the contact area with the conductive material can be increased. Thus, it is preferable to have a total of 3 or more electrode lead portions in terms of reducing the electrical resistance and reducing the amount of heat generated.

以下、変換フィルムの各層について詳述する。   Hereinafter, each layer of the conversion film will be described in detail.

変換フィルム10において、高分子複合圧電体である圧電体層12は、図4Aに概念的に示すような、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス24中に、圧電体粒子26を均一に分散してなる高分子複合圧電体からなるものである。なお、本明細書において、「常温」とは、0〜50℃程度の温度域を指す。
また、後述するが、圧電体層12は、好ましくは、分極処理されている。
In the conversion film 10, the piezoelectric layer 12, which is a polymer composite piezoelectric body, has piezoelectric particles 26 in a viscoelastic matrix 24 made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature as conceptually shown in FIG. 4A. It is made of a polymer composite piezoelectric material that is uniformly dispersed. In this specification, “room temperature” refers to a temperature range of about 0 to 50 ° C.
As will be described later, the piezoelectric layer 12 is preferably polarized.

ここで、高分子複合圧電体(圧電体層12)は、次の用件を具備したものであるのが好ましい。
(i) 可撓性
例えば、携帯用として新聞や雑誌のように書類感覚で緩く撓めた状態で把持する場合、絶えず外部から、数Hz以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けることになる。この時、高分子複合圧電体が硬いと、その分大きな曲げ応力が発生し、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生し、やがて破壊に繋がる恐れがある。従って、高分子複合圧電体には適度な柔らかさが求められる。また、歪みエネルギーを熱として外部へ拡散できれば応力を緩和することができる。従って、高分子複合圧電体の損失正接が適度に大きいことが求められる。
(ii) 音質
スピーカは、20Hz〜20kHzのオーディオ帯域の周波数で圧電体粒子を振動させ、その振動エネルギーによって振動板(高分子複合圧電体)全体が一体となって振動することで音が再生される。従って、振動エネルギーの伝達効率を高めるために高分子複合圧電体には適度な硬さが求められる。また、スピーカの周波数特性が平滑であれば、曲率の変化に伴い最低共振周波数fが変化した際の音質の変化量も小さくなる。従って、高分子複合圧電体の損失正接は適度に大きいことが求められる。
Here, the polymer composite piezoelectric material (piezoelectric layer 12) preferably has the following requirements.
(I) Flexibility For example, when gripping in a loosely bent state like a newspaper or a magazine for portable use, it is constantly subject to a relatively slow and large bending deformation of several Hz or less from the outside. become. At this time, if the polymer composite piezoelectric material is hard, a large bending stress is generated, and a crack is generated at the interface between the polymer matrix and the piezoelectric particles, which may eventually lead to destruction. Accordingly, the polymer composite piezoelectric body is required to have an appropriate softness. Further, if the strain energy can be diffused to the outside as heat, the stress can be relaxed. Accordingly, it is required that the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is appropriately large.
(Ii) Sound quality The speaker vibrates the piezoelectric particles at an audio band frequency of 20 Hz to 20 kHz, and the vibration plate (polymer composite piezoelectric body) vibrates as a whole by the vibration energy, so that sound is reproduced. The Accordingly, in order to increase the transmission efficiency of vibration energy, the polymer composite piezoelectric body is required to have an appropriate hardness. Further, if the frequency characteristic of the speaker is smooth, the amount of change in the sound quality when the lowest resonance frequency f 0 with the change in the curvature is changed becomes small. Therefore, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is required to be moderately large.

以上をまとめると、高分子複合圧電体は、20Hz〜20kHzの振動に対しては硬く、数Hz以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことが求められる。また、高分子複合圧電体の損失正接は、20kHz以下の全ての周波数の振動に対して、適度に大きいことが求められる。   In summary, the polymer composite piezoelectric body is required to behave hard to vibrations of 20 Hz to 20 kHz and to behave softly to vibrations of several Hz or less. In addition, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric body is required to be reasonably large with respect to vibrations of all frequencies of 20 kHz or less.

一般に、高分子固体は粘弾性緩和機構を有しており、温度上昇あるいは周波数の低下とともに大きなスケールの分子運動が貯蔵弾性率(ヤング率)の低下(緩和)あるいは損失弾性率の極大(吸収)として観測される。その中でも、非晶質領域の分子鎖のミクロブラウン運動によって引き起こされる緩和は、主分散と呼ばれ、非常に大きな緩和現象が見られる。この主分散が起きる温度がガラス転移点(Tg)であり、最も粘弾性緩和機構が顕著に現れる。
高分子複合圧電体(圧電体層12)において、ガラス転移点が常温にある高分子材料、言い換えると、常温で粘弾性を有する高分子材料をマトリックスに用いることで、20Hz〜20kHzの振動に対しては硬く、数Hz以下の遅い振動に対しては柔らかく振舞う高分子複合圧電体が実現する。特に、この振舞いが好適に発現する等の点で、周波数1Hzでのガラス転移温度が常温、すなわち、0〜50℃にある高分子材料を、高分子複合圧電体のマトリックスに用いるのが好ましい。
In general, polymer solids have a viscoelastic relaxation mechanism, and as the temperature increases or the frequency decreases, large-scale molecular motion decreases (relaxes) the storage elastic modulus (Young's modulus) or maximizes the loss elastic modulus (absorption). As observed. Among them, the relaxation caused by the micro Brownian motion of the molecular chain in the amorphous region is called main dispersion, and a very large relaxation phenomenon is observed. The temperature at which this main dispersion occurs is the glass transition point (Tg), and the viscoelastic relaxation mechanism appears most remarkably.
In the polymer composite piezoelectric material (piezoelectric layer 12), a polymer material having a glass transition point at room temperature, in other words, a polymer material having viscoelasticity at room temperature is used for a vibration at 20 Hz to 20 kHz. A polymer composite piezoelectric material that is hard and softly behaves with respect to slow vibrations of several Hz or less is realized. In particular, a polymer material having a glass transition temperature at a frequency of 1 Hz at room temperature, that is, 0 to 50 ° C., is preferably used for the matrix of the polymer composite piezoelectric material in terms of suitably exhibiting this behavior.

常温で粘弾性を有する高分子材料としては、公知の各種のものが利用可能である。好ましくは、常温、すなわち0〜50℃において、動的粘弾性試験による周波数1Hzにおける損失正接Tanδの極大値が、0.5以上有る高分子材料を用いる。
これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に、最大曲げモーメント部における高分子マトリックス/圧電体粒子界面の応力集中が緩和され、高い可撓性が期待できる。
Various known materials can be used as the polymer material having viscoelasticity at room temperature. Preferably, a polymer material having a maximum value of a loss tangent Tanδ at a frequency of 1 Hz in a dynamic viscoelasticity test at room temperature, that is, 0 to 50 ° C., is 0.5 or more.
As a result, when the polymer composite piezoelectric body is slowly bent by an external force, the stress concentration at the polymer matrix / piezoelectric particle interface at the maximum bending moment portion is alleviated, and high flexibility can be expected.

また、高分子材料は、動的粘弾性測定による周波数1Hzでの貯蔵弾性率(E’)が、0℃において100MPa以上、50℃において10MPa以下、であることが好ましい。
これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に発生する曲げモーメントが低減できると同時に、20Hz〜20kHzの音響振動に対しては硬く振る舞うことができる。
The polymer material preferably has a storage elastic modulus (E ′) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity of 100 MPa or more at 0 ° C. and 10 MPa or less at 50 ° C.
As a result, the bending moment generated when the polymer composite piezoelectric body is bent slowly by an external force can be reduced, and at the same time, it can behave hard against an acoustic vibration of 20 Hz to 20 kHz.

また、高分子材料は、比誘電率が25℃において10以上有ると、より好適である。これにより、高分子複合圧電体に電圧を印加した際に、高分子マトリックス中の圧電体粒子にはより高い電界が掛かるため、大きな変形量が期待できる。
しかしながら、その反面、良好な耐湿性の確保等を考慮すると、高分子材料は、比誘電率が25℃において10以下であるのも、好適である。
Further, it is more preferable that the polymer material has a relative dielectric constant of 10 or more at 25 ° C. As a result, when a voltage is applied to the polymer composite piezoelectric material, a higher electric field is applied to the piezoelectric particles in the polymer matrix, so that a large amount of deformation can be expected.
However, in consideration of ensuring good moisture resistance, the polymer material preferably has a relative dielectric constant of 10 or less at 25 ° C.

このような条件を満たす高分子材料としては、シアノエチル化ポリビニルアルコール(シアノエチル化PVA)、ポリ酢酸ビニル、ポリビニリデンクロライドコアクリロニトリル、ポリスチレン−ビニルポリイソプレンブロック共重合体、ポリビニルメチルケトン、および、ポリブチルメタクリレート等が例示される。
これら以外にも、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基あるいはシアノエチル基を有するポリマー、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等のシアノエチル基を有する高分子材料が挙げられる。
また、これらの高分子材料としては、ハイブラー5127(クラレ社製)などの市販品も、好適に利用可能である。なかでも、シアノエチル基を有する材料を用いることが好ましく、シアノエチル化PVAを用いるのが特に好ましい。
なお、これらの高分子材料は、1種のみを用いてもよく、複数種を併用(混合)して用いてもよい。
Polymer materials satisfying such conditions include cyanoethylated polyvinyl alcohol (cyanoethylated PVA), polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride core acrylonitrile, polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer, polyvinyl methyl ketone, and polybutyl. Examples include methacrylate.
Besides these, polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer. Fluoropolymers such as polymers, vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxy saccharose, cyanoethyl hydroxy cellulose, cyanoethyl hydroxy pullulan, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, cyanoethyl hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl Cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, cyanoethyl hydroxypropyl amino Cyanoethyl polyacrylamide, cyanoethyl polyacrylate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyhydroxymethylene, cyanoethyl glycidol pullulan, cyano group such as cyanoethyl saccharose and cyanoethyl sorbitol, polymers having cyanoethyl group, synthetic rubbers such as nitrile rubber and chloroprene rubber Examples thereof include a polymer material having a cyanoethyl group.
Moreover, as these polymer materials, commercially available products such as Hibler 5127 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) can also be suitably used. Among these, it is preferable to use a material having a cyanoethyl group, and it is particularly preferable to use cyanoethylated PVA.
In addition, these polymeric materials may use only 1 type, and may use multiple types together (mixed).

このような常温で粘弾性を有する高分子材料を用いる粘弾性マトリックス24は、必要に応じて、複数の高分子材料を併用してもよい。
すなわち、粘弾性マトリックス24には、誘電特性や機械特性の調整等を目的として、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料に加え、必要に応じて、その他の誘電性高分子材料を添加しても良い。
The viscoelastic matrix 24 using the polymer material having viscoelasticity at room temperature may use a plurality of polymer materials in combination as necessary.
That is, other dielectric polymer materials may be added to the viscoelastic matrix 24 as needed in addition to viscoelastic materials such as cyanoethylated PVA for the purpose of adjusting dielectric properties and mechanical properties. .

添加可能な誘電性高分子材料としては、一例として、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基あるいはシアノエチル基を有するポリマー、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
中でも、シアノエチル基を有する高分子材料は、好適に利用される。
また、圧電体層12の粘弾性マトリックス24において、シアノエチル化PVA等の常温で粘弾性を有する材料に加えて添加される誘電性ポリマーは、1種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
Examples of dielectric polymer materials that can be added include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer. Fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxy saccharose, cyanoethyl hydroxy cellulose, cyanoethyl hydroxy pullulan, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, cyanoethyl Hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, Synthesis of polymers having cyano groups or cyanoethyl groups, such as noethyl hydroxypropyl amylose, cyanoethyl polyacrylamide, cyanoethyl polyacrylate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyhydroxymethylene, cyanoethyl glycidol pullulan, cyanoethyl saccharose and cyanoethyl sorbitol, nitrile rubber, chloroprene rubber, etc. Examples thereof include rubber.
Among these, a polymer material having a cyanoethyl group is preferably used.
In addition, the dielectric polymer added to the viscoelastic matrix 24 of the piezoelectric layer 12 in addition to the material having viscoelasticity at room temperature such as cyanoethylated PVA is not limited to one type, and a plurality of types are added. Also good.

また、誘電性ポリマー以外にも、ガラス転移点Tgを調整する目的で、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリブテン、イソブチレン、等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、マイカ、等の熱硬化性樹脂を添加しても良い。
更に、粘着性を向上する目的で、ロジンエステル、ロジン、テルペン、テルペンフェノール、石油樹脂、等の粘着付与剤を添加しても良い。
In addition to dielectric polymers, for the purpose of adjusting the glass transition point Tg, thermoplastic resins such as vinyl chloride resin, polyethylene, polystyrene, methacrylic resin, polybutene, isobutylene, phenol resin, urea resin, melamine resin, Thermosetting resins such as alkyd resins and mica may be added.
Furthermore, for the purpose of improving the tackiness, a tackifier such as rosin ester, rosin, terpene, terpene phenol, petroleum resin, etc. may be added.

圧電体層12の粘弾性マトリックス24において、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料以外のポリマーを添加する際の添加量には、特に限定は無いが、粘弾性マトリックス24に占める割合で30重量%以下とするのが好ましい。
これにより、粘弾性マトリックス24における粘弾性緩和機構を損なうことなく、添加する高分子材料の特性を発現できるため、高誘電率化、耐熱性の向上、圧電体粒子26や電極層との密着性向上等の点で好ましい結果を得ることができる。
In the viscoelastic matrix 24 of the piezoelectric layer 12, there is no particular limitation on the amount of addition of a polymer other than a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA, but it is 30% by weight or less in the proportion of the viscoelastic matrix 24. Is preferable.
As a result, the characteristics of the polymer material to be added can be expressed without impairing the viscoelastic relaxation mechanism in the viscoelastic matrix 24, so that the dielectric constant is increased, the heat resistance is improved, and the adhesiveness to the piezoelectric particles 26 and the electrode layer is increased. A preferable result can be obtained in terms of improvement.

また、圧電体層12の誘電率を高める目的で、粘弾性マトリックスに誘電体粒子を添加してもよい。
誘電体粒子は、25℃における比誘電率が80以上の高い比誘電率を持つ粒子からなるものである。
誘電体粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化チタン(TiO2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛(PLZT)、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸バリウムとビスマスフェライト(BiFeO3)との固溶体(BFBT)等が例示される。なかでも、高い比誘電率を有する点で、誘電体粒子としてチタン酸バリウム(BaTiO3)を用いるのが好ましい。
In order to increase the dielectric constant of the piezoelectric layer 12, dielectric particles may be added to the viscoelastic matrix.
The dielectric particles are particles having a high relative dielectric constant of 80 or more at 25 ° C.
Examples of the dielectric particles include lead zirconate titanate (PZT), barium titanate (BaTiO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), and lead lanthanum zirconate titanate (PLZT). Examples thereof include zinc oxide (ZnO), solid solution (BFBT) of barium titanate and bismuth ferrite (BiFeO 3 ), and the like. Especially, it is preferable to use barium titanate (BaTiO 3 ) as the dielectric particles in terms of having a high relative dielectric constant.

誘電体粒子は、平均粒径が0.5μm以下であるのが好ましい。
また、粘弾性マトリックスと誘電体粒子との合計体積に対する、誘電体粒子の体積分率は、5〜45%が好ましく、10〜30%がより好ましく、20〜30%が特に好ましい。
The dielectric particles preferably have an average particle size of 0.5 μm or less.
The volume fraction of the dielectric particles relative to the total volume of the viscoelastic matrix and the dielectric particles is preferably 5 to 45%, more preferably 10 to 30%, and particularly preferably 20 to 30%.

圧電体粒子26は、ペロブスカイト型或いはウルツ鉱型の結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
圧電体粒子26を構成するセラミックス粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛(PLZT)、チタン酸バリウム(BaTiO )、酸化亜鉛(ZnO)、および、チタン酸バリウムとビスマスフェライト(BiFe )との固溶体(BFBT)等が例示される。
The piezoelectric particles 26 are made of ceramic particles having a perovskite type or wurtzite type crystal structure.
Examples of the ceramic particles constituting the piezoelectric particles 26 include lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), barium titanate (BaTiO 3 ), zinc oxide (ZnO), and Examples thereof include a solid solution (BFBT) of barium titanate and bismuth ferrite (BiFe 3 ).

このような圧電体粒子26の粒径は、変換フィルム10のサイズや用途に応じて、適宜、選択すれば良いが、本発明者の検討によれば、1〜10μmが好ましい。
圧電体粒子26の粒径を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
The particle size of the piezoelectric particles 26 may be appropriately selected according to the size and application of the conversion film 10, but is preferably 1 to 10 μm according to the study of the present inventors.
By setting the particle size of the piezoelectric particles 26 within the above range, a favorable result can be obtained in terms of achieving both high piezoelectric characteristics and flexibility.

なお、図1においては、圧電体層12中の圧電体粒子26は、粘弾性マトリックス24中に、均一にかつ規則性を持って分散されているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、圧電体層12中の圧電体粒子26は、好ましくは均一に分散されていれば、粘弾性マトリックス24中に不規則に分散されていてもよい。
In FIG. 1, the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 are uniformly and regularly dispersed in the viscoelastic matrix 24, but the present invention is not limited to this.
That is, the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 may be irregularly dispersed in the viscoelastic matrix 24 as long as it is preferably dispersed uniformly.

変換フィルム10において、圧電体層12中における粘弾性マトリックス24と圧電体粒子26との量比は、変換フィルム10の面方向の大きさや厚さ、変換フィルム10の用途、変換フィルム10に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層12中における圧電体粒子26の体積分率は、30〜70%が好ましく、特に、50%以上とするのが好ましく、従って、50〜70%とするのが、より好ましい。
粘弾性マトリックス24と圧電体粒子26との量比を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
In the conversion film 10, the quantity ratio between the viscoelastic matrix 24 and the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 is required for the size and thickness of the conversion film 10 in the surface direction, the use of the conversion film 10, and the conversion film 10. What is necessary is just to set suitably according to the characteristic etc. to be.
Here, according to the study of the present inventor, the volume fraction of the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 is preferably 30 to 70%, particularly preferably 50% or more, and therefore 50 to 50%. 70% is more preferable.
By setting the quantity ratio between the viscoelastic matrix 24 and the piezoelectric particles 26 within the above range, a favorable result can be obtained in that high piezoelectric characteristics and flexibility can be achieved.

また、変換フィルム10において、圧電体層12の厚さにも、特に限定はなく、変換フィルム10のサイズ、変換フィルム10の用途、変換フィルム10に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層12の厚さは、8〜300μmが好ましく、8〜40μmがより好ましく、10〜35μmがさらに好ましく、特に、15〜25μmが好ましい。
圧電体層12の厚さを、上記範囲とすることにより、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
なお、圧電体層12は、分極処理(ポーリング)されているのが好ましいのは、前述のとおりである。分極処理に関しては、後に詳述する。
Further, in the conversion film 10, the thickness of the piezoelectric layer 12 is not particularly limited, and is appropriately set according to the size of the conversion film 10, the use of the conversion film 10, the characteristics required for the conversion film 10, and the like. do it.
Here, according to the study by the present inventors, the thickness of the piezoelectric layer 12 is preferably 8 to 300 μm, more preferably 8 to 40 μm, further preferably 10 to 35 μm, and particularly preferably 15 to 25 μm.
By setting the thickness of the piezoelectric layer 12 in the above range, a preferable result can be obtained in terms of ensuring both rigidity and appropriate flexibility.
The piezoelectric layer 12 is preferably polarized (polled) as described above. The polarization process will be described in detail later.

変換フィルム10において、上部保護層20および下部保護層18は、上部薄膜電極16および下部薄膜電極14を被覆して保護すると共に、圧電体層12に適度な剛性と機械的強度を付与する役目を担っている。すなわち、本発明の変換フィルム10において、粘弾性マトリックス24と圧電体粒子26とからなる圧電体層12は、ゆっくりとした曲げ変形に対しては、非常に優れた可撓性を示す一方で、用途によっては、剛性や機械的強度が不足する場合がある。変換フィルム10は、それを補うために上部保護層20および下部保護層18が設けられる。   In the conversion film 10, the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 cover and protect the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14, and also provide the piezoelectric layer 12 with appropriate rigidity and mechanical strength. I'm in charge. That is, in the conversion film 10 of the present invention, the piezoelectric layer 12 composed of the viscoelastic matrix 24 and the piezoelectric particles 26 exhibits very excellent flexibility against slow bending deformation, Depending on the application, rigidity and mechanical strength may be insufficient. The conversion film 10 is provided with an upper protective layer 20 and a lower protective layer 18 to supplement it.

上部保護層20および下部保護層18には、特に限定はなく、各種のシート状物が利用可能であり、一例として、各種の樹脂フィルムが好適に例示される。中でも、優れた機械的特性および耐熱性を有するなどの理由により、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイト(PPS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、トリアセチルセルロース(TAC)、および、環状オレフィン系樹脂が好適に利用される。   The upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are not particularly limited, and various sheet materials can be used. As an example, various resin films are preferably exemplified. Among them, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyphenylene sulfite (PPS), polymethyl methacrylate (PMMA) due to excellent mechanical properties and heat resistance. ), Polyetherimide (PEI), polyimide (PI), polyamide (PA), polyethylene naphthalate (PEN), triacetylcellulose (TAC), and cyclic olefin-based resin are preferably used.

上部保護層20および下部保護層18の厚さにも、特に、限定は無い。また、上部保護層20および下部保護層18の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
ここで、上部保護層20および下部保護層18の剛性が高過ぎると、圧電体層12の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合を除けば、上部保護層20および下部保護層18は、薄いほど有利である。
本発明者の検討によれば、上部保護層20および下部保護層18の厚さは、50μm以下が好ましく、25μm以下がより好ましく、中でも10μm以下とするのが特に好ましい。
The thickness of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 is not particularly limited. The thicknesses of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are basically the same, but may be different.
Here, if the rigidity of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 is too high, not only the expansion and contraction of the piezoelectric layer 12 is restricted, but also the flexibility is impaired, so that the mechanical strength and the sheet-like material are good. Except when handling is required, the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are more advantageous as they are thinner.
According to the study of the present inventor, the thicknesses of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are preferably 50 μm or less, more preferably 25 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less.

変換フィルム10において、圧電体層12と上部保護層20との間には上部薄膜電極(以下、上部電極とも言う)16が、圧電体層12と下部保護層18との間には下部薄膜電極(以下、下部電極とも言う)14が、それぞれ形成される。
上部電極16および下部電極14は、変換フィルム10(圧電体層12)に電界を印加するために設けられる。
In the conversion film 10, an upper thin film electrode (hereinafter also referred to as an upper electrode) 16 is provided between the piezoelectric layer 12 and the upper protective layer 20, and a lower thin film electrode is provided between the piezoelectric layer 12 and the lower protective layer 18. (Hereinafter also referred to as a lower electrode) 14 are formed.
The upper electrode 16 and the lower electrode 14 are provided for applying an electric field to the conversion film 10 (piezoelectric layer 12).

本発明において、上部電極16および下部電極14の形成材料には、特に、限定はなく、各種の導電体が利用可能である。具体的には、炭素、パラジウム、鉄、錫、アルミニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、クロムおよびモリブデン等や、これらの合金、酸化インジウムスズ、PEDOT/PPS(ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸)等の導電性高分子等が例示される。中でも、銅、アルミニウム、金、銀、白金、および、酸化インジウムスズのいずれかは、好適に例示され、導電性、コストおよび可撓性等の観点から銅がより好ましい。   In the present invention, the material for forming the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is not particularly limited, and various conductors can be used. Specifically, carbon, palladium, iron, tin, aluminum, nickel, platinum, gold, silver, copper, chromium, molybdenum and the like, alloys thereof, indium tin oxide, PEDOT / PPS (polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfone) Examples thereof include conductive polymers such as (acid). Among these, any of copper, aluminum, gold, silver, platinum, and indium tin oxide is preferably exemplified, and copper is more preferable from the viewpoint of conductivity, cost, flexibility, and the like.

また、上部電極16および下部電極14の形成方法にも、特に限定はなく、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法(真空成膜法)やめっきによる成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法、塗布する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。   Also, the method for forming the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is not particularly limited, and a vapor deposition method (vacuum film forming method) such as vacuum vapor deposition or sputtering, film formation by plating, or a foil formed of the above materials. Various known methods such as a method of sticking and a method of applying can be used.

中でも特に、変換フィルム10の可撓性が確保できる等の理由で、真空蒸着によって成膜された銅やアルミニウムの薄膜は、上部電極16および下部電極14として、好適に利用される。その中でも特に、真空蒸着による銅の薄膜は、好適に利用される。
上部電極16および下部電極14の厚さには、特に、限定は無い。また、上部電極16および下部電極14の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
In particular, a thin film of copper or aluminum formed by vacuum vapor deposition is preferably used as the upper electrode 16 and the lower electrode 14 because, for example, the flexibility of the conversion film 10 can be ensured. Among these, a copper thin film formed by vacuum deposition is particularly preferably used.
The thicknesses of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are not particularly limited. The thicknesses of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are basically the same, but may be different.

ここで、前述の上部保護層20および下部保護層18と同様に、上部電極16および下部電極14の剛性が高過ぎると、圧電体層12の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、上部電極16および下部電極14は、電気抵抗が高くなり過ぎない範囲であれば、薄いほど有利である。
本発明者の検討によれば、上部電極16および下部電極14の厚さは、1.2μm以下が好ましく、0.3μm以下がより好ましく、中でも0.1μm以下とするのが特に好ましい。
Here, similarly to the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 described above, if the rigidity of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is too high, not only the expansion and contraction of the piezoelectric layer 12 is restricted, but also the flexibility is impaired. For this reason, the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are more advantageous as they are thinner as long as the electric resistance is not excessively high.
According to the study of the present inventor, the thicknesses of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are preferably 1.2 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or less.

前述のとおり、変換フィルム10において、上部電極16と上部保護層20との間には上部着色層22が、下部電極14と下部保護層18との間には下部着色層21が、それぞれ形成されていてもよい。
上部着色層22および下部着色層21は、上部電極16および下部電極14の錆びが、外部から視認できないようにするためのものである。
As described above, in the conversion film 10, the upper colored layer 22 is formed between the upper electrode 16 and the upper protective layer 20, and the lower colored layer 21 is formed between the lower electrode 14 and the lower protective layer 18, respectively. It may be.
The upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 are for preventing the rust of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 from being visible from the outside.

上部電極16および下部電極14の錆びが外部から視認できないようにする観点から、上部着色層22および下部着色層21の透過濃度は、0.3以上であるのが好ましく、0.5以上であるのがより好ましい。
なお、透過濃度とは、入射光に対する透過光の比率として計測される光学濃度であり、透過濃度0.3のときの透過率は約50%であり、透過濃度0.5のときの透過率は約30%である。
From the viewpoint of preventing the rust of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 from being visually recognized from the outside, the transmission density of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 is preferably 0.3 or more, more preferably 0.5 or more. Is more preferable.
The transmission density is an optical density measured as a ratio of the transmitted light to the incident light. The transmittance when the transmission density is 0.3 is about 50%, and the transmittance when the transmission density is 0.5. Is about 30%.

また、前述の上部保護層20および下部保護層18、ならびに、上部電極16および下部電極14と同様に、上部着色層22および下部着色層21の剛性が高過ぎると、圧電体層12の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、上部着色層22および下部着色層21は、透過濃度が低くなり過ぎない範囲であれば、薄いほど有利である。
本発明者の検討によれば、上部着色層22および下部着色層21の厚さは、1μm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、中でも40nm以下とするのが特に好ましい。
Similarly to the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18, and the upper electrode 16 and the lower electrode 14, if the rigidity of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 is too high, the piezoelectric layer 12 expands and contracts. Since the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 are not limited to be restricted, the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 are more advantageous as long as the transmission density is not too low.
According to the study of the present inventors, the thickness of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 40 nm or less.

また、上部着色層22および下部着色層21は、電気抵抗率が低いのが好ましく、1×10-7Ωm以下であるのが好ましい。
変換フィルム10において、上部電極16および下部電極14からの電極の引き出し方法の一つとして、保護層の一部を除去して孔部を形成して、この孔部に銀ペースト等の導電材料を挿入して導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部を形成する方法がある。このような方法で電極引出し部を形成する場合には、上部着色層22および下部着色層21の電気抵抗率が高いと、保護層の一部を除去するのみでは、導電材料と薄膜電極とを電気的に導通することができないため、孔部の位置の上部着色層22および下部着色層21も除去することが必要となってしまい、生産性が悪くなってしまう。
したがって、上部着色層22および下部着色層21の電気抵抗率を低くすることで、孔部の位置の上部着色層22および下部着色層21を除去することなく、導電材料と薄膜電極とを電気的に導通することができ好ましい。
Further, the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 preferably have a low electrical resistivity, preferably 1 × 10 −7 Ωm or less.
In the conversion film 10, as one method of drawing out the electrodes from the upper electrode 16 and the lower electrode 14, a hole is formed by removing a part of the protective layer, and a conductive material such as silver paste is formed in the hole. There is a method of forming an electrode lead portion by inserting and electrically conducting a conductive material and a thin film electrode. When the electrode lead-out portion is formed by such a method, if the electrical resistivity of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 is high, the conductive material and the thin-film electrode can be removed only by removing a part of the protective layer. Since it cannot conduct electrically, it becomes necessary to remove the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 at the positions of the holes, resulting in poor productivity.
Therefore, by reducing the electrical resistivity of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21, the conductive material and the thin film electrode can be electrically connected without removing the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 at the positions of the holes. Can be conducted.

本発明において、上部着色層22および下部着色層21の形成材料は、上記の透過濃度を満たし、また、錆び等により変色しないものであれば特に限定はない。
具体的には、上部着色層22および下部着色層21の形成材料としては、ニッケル、チタン、アルミニウム、金、白金、クロム等の金属、カーボンブラック(CB)、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の無機顔料、キナクリドン系、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系の有機顔料、内部に空孔を有した光散乱性を有した部材等が例示される。
上述の透過濃度、厚さ、および、電気抵抗率の観点から、上部着色層22および下部着色層21の形成材料として金属を用いることが好ましく、中でも、ニッケルがより好ましい。
また、変換フィルムを種々の色に着色できるという、デザイン性の観点からは、上部着色層22および下部着色層21として、各種顔料を用いることが好ましい。
In the present invention, the material for forming the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 is not particularly limited as long as it satisfies the above transmission density and does not change color due to rust or the like.
Specifically, the material for forming the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 includes metals such as nickel, titanium, aluminum, gold, platinum, and chromium, carbon black (CB), titanium oxide, zinc oxide, barium sulfate, and the like. And inorganic pigments, quinacridone-based, azo-based, benzimidazolone-based, phthalocyanine-based, anthraquinone-based organic pigments, light-scattering members having pores therein, and the like.
From the viewpoint of the above-mentioned transmission density, thickness, and electrical resistivity, it is preferable to use a metal as the material for forming the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21, and among these, nickel is more preferable.
Moreover, from the viewpoint of designability that the conversion film can be colored in various colors, it is preferable to use various pigments as the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21.

また、上部着色層22および下部着色層21の形成方法には、特に限定はなく、上記材料に応じて、各種の公知の方法で形成すればよい。
例えば、着色層の形成材料として、金属を用いる場合には、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法(真空成膜法)やめっきによる成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法等が利用可能である。より薄く形成可能な点から真空蒸着により形成するのがより好ましい。
また、着色層の形成材料として、顔料を用いる場合には、塗布法、印刷等が利用可能である。
また、あらかじめ形成された着色層を転写する方法も利用可能である。
Moreover, there is no limitation in particular in the formation method of the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21, What is necessary is just to form by various well-known methods according to the said material.
For example, when a metal is used as a coloring layer forming material, a vapor deposition method (vacuum film forming method) such as vacuum evaporation or sputtering, film formation by plating, or a foil formed of the above material is attached. Methods etc. are available. It is more preferable to form by vacuum deposition from the point that it can be formed thinner.
In addition, when a pigment is used as the coloring layer forming material, a coating method, printing, or the like can be used.
A method of transferring a colored layer formed in advance can also be used.

なお、図示例においては、上部着色層22および下部着色層21はそれぞれ、上部電極16と上部保護層20との間、および、下部電極14と下部保護層18との間に形成される構成としたが、これに限定はされず、上部電極16よりも表層側、および、下部電極14よりも表層側にそれぞれ形成される構成であればよい。すなわち、例えば、圧電体層12の一方の面に、上部電極16、上部保護層20、上部着色層22の順に形成され、圧電体層12の他方の面に、下部電極14、下部保護層18、下部着色層21の順に形成される構成であってもよい。   In the illustrated example, the upper colored layer 22 and the lower colored layer 21 are formed between the upper electrode 16 and the upper protective layer 20 and between the lower electrode 14 and the lower protective layer 18, respectively. However, the present invention is not limited to this, and any structure may be used as long as it is formed on the surface layer side with respect to the upper electrode 16 and on the surface layer side with respect to the lower electrode 14. That is, for example, the upper electrode 16, the upper protective layer 20, and the upper colored layer 22 are formed in this order on one surface of the piezoelectric layer 12, and the lower electrode 14 and the lower protective layer 18 are formed on the other surface of the piezoelectric layer 12. The lower colored layer 21 may be formed in this order.

また、図示例においては、上部電極16側および下部電極14側のそれぞれに、着色層を有する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、少なくとも一方の側に、着色層を有する構成であってもよい。この場合、電気音響変換器に組み込まれた際に、視認される側の面(機器の外側を向く面)に着色層を有するのが好ましい。
また、本発明の変換フィルムは、上述の薄膜電極、保護層および着色層等に加えて、密着付与層、酸化防止層などの機能層を含んでいても構わない。
In the illustrated example, each of the upper electrode 16 side and the lower electrode 14 side has a colored layer. However, the present invention is not limited to this, and the colored layer is provided on at least one side. It may be. In this case, when incorporated in the electroacoustic transducer, it is preferable to have a colored layer on the surface that is visually recognized (the surface facing the outside of the device).
Moreover, the conversion film of this invention may contain functional layers, such as a contact | adherence provision layer and an antioxidant layer, in addition to the above-mentioned thin film electrode, a protective layer, a colored layer, and the like.

このように、変換フィルム10は、少なくとも、常温で粘弾性を有する粘弾性マトリックス24に圧電体粒子26を分散してなる圧電体層12を、上部電極16および下部電極14で挟持し、この積層体を、上部保護層20および下部保護層18を挟持してなる層構成を有する。
このような変換フィルム10は、動的粘弾性測定による周波数1Hzでの損失正接(Tanδ)が0.1以上となる極大値が常温に存在するのが好ましい。
これにより、変換フィルム10が外部から数Hz以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けたとしても、歪みエネルギーを効果的に熱として外部へ拡散できるため、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生するのを防ぐことができる。
As described above, the conversion film 10 includes at least the piezoelectric layer 12 in which the piezoelectric particles 26 are dispersed in the viscoelastic matrix 24 having viscoelasticity at room temperature, and is sandwiched between the upper electrode 16 and the lower electrode 14. The body has a layer structure in which an upper protective layer 20 and a lower protective layer 18 are sandwiched.
Such a conversion film 10 preferably has a maximum value at room temperature at which the loss tangent (Tanδ) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity measurement is 0.1 or more.
Thereby, even if the conversion film 10 is subjected to a relatively slow and large bending deformation of several Hz or less from the outside, the strain energy can be effectively diffused to the outside as heat, so that the polymer matrix and the piezoelectric particles It is possible to prevent cracks from occurring at the interface.

変換フィルム10は、動的粘弾性測定による周波数1Hzでの貯蔵弾性率(E’)が、0℃において10〜30GPa、50℃において1〜10GPaであるのが好ましい。
これにより、常温で変換フィルム10が貯蔵弾性率(E’)に大きな周波数分散を有することができる。すなわち、20Hz〜20kHzの振動に対しては硬く、数Hz以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことができる。
The conversion film 10 preferably has a storage elastic modulus (E ′) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity of 10 to 30 GPa at 0 ° C. and 1 to 10 GPa at 50 ° C.
Thereby, the conversion film 10 can have a large frequency dispersion in the storage elastic modulus (E ′) at room temperature. That is, it can behave hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz and soft for vibrations of several Hz or less.

また、変換フィルム10は、厚さと動的粘弾性測定による周波数1Hzでの貯蔵弾性率(E’)との積が、0℃において1.0×106〜2.0×106(1.0E+06〜2.0E+06)N/m、50℃において1.0×105〜1.0×106(1.0E+05〜1.0E+06)N/mであるのが好ましい。
これにより、変換フィルム10が可撓性および音響特性を損なわない範囲で、適度な剛性と機械的強度を備えることができる。
The conversion film 10 thickness and the product of the storage modulus at a frequency 1 Hz (E ') by dynamic viscoelasticity measurement, 1.0 × 10 6 ~2.0 × 10 6 (1 at 0 ° C.. 0E + 06 to 2.0E + 06) N / m, preferably 1.0 × 10 5 to 1.0 × 10 6 (1.0E + 05 to 1.0E + 06) N / m at 50 ° C.
Thereby, in the range which does not impair flexibility and an acoustic characteristic, the conversion film 10 can be equipped with moderate rigidity and mechanical strength.

さらに、変換フィルム10は、動的粘弾性測定から得られたマスターカーブにおいて、25℃、周波数1kHzにおける損失正接(Tanδ)が、0.05以上であるのが好ましい。
これにより、変換フィルム10を用いたスピーカの周波数特性が平滑になり、スピーカの曲率の変化に伴い最低共振周波数fが変化した際の音質の変化量も小さくできる。
Furthermore, the conversion film 10 preferably has a loss tangent (Tan δ) at 25 ° C. and a frequency of 1 kHz in a master curve obtained from dynamic viscoelasticity measurement of 0.05 or more.
Thus, the conversion frequency characteristic of the loudspeaker using the film 10 becomes smooth, can vary the amount of sound is also small when the lowest resonance frequency f 0 with the change in the curvature of the speaker has changed.

次に、本発明の電気音響変換フィルムを用いる電気音響変換器について、図5を用いて説明する。
図5は、本発明の電気音響変換器の一例を概念的に示す断面図である。
図5に示す電気音響変換器60は、変換フィルム10を振動板として用いるものである。
Next, an electroacoustic transducer using the electroacoustic transducer film of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a sectional view conceptually showing an example of the electroacoustic transducer of the present invention.
The electroacoustic transducer 60 shown in FIG. 5 uses the conversion film 10 as a diaphragm.

電気音響変換器60は、変換フィルム10への電圧印加によって、変換フィルム10が面内方向に伸長すると、この伸長分を吸収するために、変換フィルム10が上方(凸部の突出方向)に移動し、逆に、変換フィルム10への電圧印加によって、変換フィルム10が面内方向に収縮すると、この収縮分を吸収するために、変換フィルム10が下方(凸部の突出方向とは反対側の方向)に移動する。電気音響変換器60は、この変換フィルム10の伸縮の繰り返しによる振動により、振動(音)と電気信号とを変換するものである。   In the electroacoustic transducer 60, when the conversion film 10 expands in the in-plane direction by applying a voltage to the conversion film 10, the conversion film 10 moves upward (in the protruding direction of the convex portion) to absorb this extension. On the contrary, when the conversion film 10 contracts in the in-plane direction by applying a voltage to the conversion film 10, the conversion film 10 is moved downward (on the side opposite to the protruding direction of the convex portion) to absorb this contraction. Direction). The electroacoustic transducer 60 converts vibration (sound) and an electric signal by vibration caused by repeated expansion and contraction of the conversion film 10.

電気音響変換器60は、変換フィルム10と、2つの支持部材48とを有して構成される。   The electroacoustic transducer 60 includes the conversion film 10 and two support members 48.

2つの支持部材48は、図5に示すように、変換フィルム10の凸部10aの辺縁部を挟持して支持するものである。
支持部材48は、プラスチックや金属、或いは木材等で形成される、中央部に貫通孔を有する板状の部材である。貫通孔の形状は、変換フィルム10の主面に垂直な方向から見た際の凸部10aの形状と略同じであり、図示例では直径Dsの円形状である。
As shown in FIG. 5, the two support members 48 sandwich and support the edge portion of the convex portion 10 a of the conversion film 10.
The support member 48 is a plate-like member that is formed of plastic, metal, wood, or the like and has a through hole in the center. The shape of the through hole is substantially the same as the shape of the convex portion 10a when viewed from the direction perpendicular to the main surface of the conversion film 10, and is a circular shape having a diameter Ds in the illustrated example.

図に示すように、このような支持部材48を2つ用いて、変換フィルム10の主面に垂直な方向から見た際の、変換フィルム10の凸部10aの位置と、支持部材48の貫通孔の位置とを一致させて、変換フィルム10を2つの支持部材48で挟持することで、変換フィルム10の凸部10aの辺縁部の全周を挟持して支持する。
なお、2つの支持部材48の固定方法には、特に限定はなく、ビスやボルトナットを用いる方法、固定用の治具を用いる方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
As shown in the figure, the position of the convex portion 10a of the conversion film 10 and the penetration of the support member 48 when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the conversion film 10 using two such support members 48. By aligning the positions of the holes and holding the conversion film 10 between the two support members 48, the entire periphery of the edge of the convex portion 10 a of the conversion film 10 is held and supported.
The method for fixing the two support members 48 is not particularly limited, and various known methods such as a method using screws and bolts and nuts and a method using a fixing jig can be used.

このような構成の電気音響変換器60において、変換フィルム10の凸部10aが実際に振動する領域となる。このように、2つの支持部材48で、振動する領域である凸部10aの周辺部分を支持(固定)することで、変換フィルムの面方向の伸縮が凸部10a以外の領域に伝達されるのを抑制し、凸部10aの振動を効率よく行わせることができる。
また、変換フィルム10を湾曲させるための弾性支持体や空気圧をかける構成が不要であるため、変換フィルム10の両面を開放した構成とすることが可能である。そのため、変換フィルム10を駆動することで発生する熱を効率よく放熱でき、放熱性を高くできる。
また、変換フィルム10を湾曲させるための弾性支持体や空気圧をかける構成が不要であるため、経時により弾性支持体が変形したり、かかる空気圧が変化して、変換フィルムの湾曲量が変化することがないため、経時により音圧や音質が変化してしまうことがなく、経時変化に対する耐久性を高くすることができる。
また、変換フィルム10を湾曲させるための弾性支持体や空気圧をかける構成等が不要であるため、小型化、薄型化することができる。
In the electroacoustic transducer 60 having such a configuration, the convex portion 10a of the conversion film 10 is a region that actually vibrates. In this way, by supporting (fixing) the peripheral portion of the convex portion 10a that is a vibrating region with the two support members 48, the expansion and contraction in the surface direction of the conversion film is transmitted to a region other than the convex portion 10a. And the vibration of the convex portion 10a can be efficiently performed.
In addition, since an elastic support for curving the conversion film 10 and a structure for applying air pressure are unnecessary, a structure in which both surfaces of the conversion film 10 are open can be used. Therefore, the heat generated by driving the conversion film 10 can be efficiently dissipated, and the heat dissipation can be enhanced.
In addition, since an elastic support for bending the conversion film 10 and a structure for applying air pressure are unnecessary, the elastic support is deformed over time, or the air pressure changes to change the amount of bending of the conversion film. Therefore, sound pressure and sound quality do not change over time, and durability against changes over time can be increased.
In addition, since an elastic support for curving the conversion film 10 or a structure for applying air pressure is not necessary, the conversion film 10 can be reduced in size and thickness.

なお、支持部材48の縁部の幅は、変換フィルム10の辺縁部を好適に支持できる幅であれば特に限定はないが、20mm以下が好ましく、1mm〜10mmが好ましい。
また、図示例においては、2つの支持部材48は変換フィルム10の凸部10aの辺縁部の全周を挟持する構成としたが、これに限定はされず、辺縁部の少なくとも一部の領域を挟持して支持する構成としてもよい。
The width of the edge portion of the support member 48 is not particularly limited as long as the width of the edge portion of the conversion film 10 can be suitably supported, but is preferably 20 mm or less, and preferably 1 mm to 10 mm.
In the illustrated example, the two support members 48 are configured to sandwich the entire periphery of the edge portion of the convex portion 10a of the conversion film 10, but this is not a limitation, and at least a part of the edge portion is not limited thereto. It is good also as a structure which clamps and supports an area | region.

また、凸部を有する変換フィルムを電気音響変換器に組み込む際には、凸部を外側に向けて配置してもよく、凸部を内側に向けて(すなわち、凹部を外側に向けて)配置してもよい。
また、凸部を有する変換フィルムは、自身が凸状に形成されているため、変換フィルムを湾曲させるための粘弾性支持体や、ケース内部に圧力を加える構成は必要ないが、これらの構成と組み合わせて用いてもよい。
In addition, when a conversion film having a convex portion is incorporated in an electroacoustic transducer, the convex portion may be arranged outward, and the convex portion is arranged inward (that is, the concave portion is directed outward). May be.
Moreover, since the conversion film having a convex part is formed in a convex shape, a viscoelastic support for curving the conversion film and a structure for applying pressure to the inside of the case are not necessary. You may use it in combination.

次に、本発明の変換フィルムの製造方法の一例を、図6A〜図6Eおよび図7A〜図7Bを参照して説明する。
本発明の変換フィルムの製造方法は、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、2つの薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層とを積層されてなる積層体を準備する準備工程と、
積層体を加熱圧縮成型して、一方の主面側に突出する凸部を成型する成型工程とを有する電気音響変換フィルムの製造方法である。
Next, an example of the manufacturing method of the conversion film of this invention is demonstrated with reference to FIG. 6A-FIG. 6E and FIG. 7A-FIG. 7B.
The manufacturing method of the conversion film of the present invention includes a polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, and laminated on both surfaces of the polymer composite piezoelectric material. A preparation step of preparing a laminate formed by laminating the two thin film electrodes and two protective layers laminated on the two thin film electrodes,
The laminate is heated and compression molded, and a method for producing an electroacoustic conversion film including a molding step of molding a convex portion protruding toward one main surface side.

準備工程で準備する積層体は、一例として以下のようにして作製される。
まず、図6Aに示すように、下部保護層18の上に下部電極14が形成されたシート状物11aを準備する。このシート状物11aは、下部保護層18の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって下部電極14として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
下部保護層18が非常に薄く、ハンドリング性が悪い時などは、必要に応じて、セパレータ(仮支持体)付きの下部保護層18を用いても良い。尚、セパレータとしては、厚さ25〜100μmのPET等を用いることができる。なお、セパレータは、薄膜電極および保護層の熱圧着後、側面絶縁層や、第2の保護層等を形成する直前に、取り除けばよい。
The laminated body prepared in the preparation process is manufactured as follows as an example.
First, as shown in FIG. 6A, a sheet-like object 11a in which the lower electrode 14 is formed on the lower protective layer 18 is prepared. The sheet-like material 11a may be produced by forming a copper thin film or the like as the lower electrode 14 on the surface of the lower protective layer 18 by vacuum deposition, sputtering, plating, or the like.
When the lower protective layer 18 is very thin and handling properties are poor, the lower protective layer 18 with a separator (temporary support) may be used as necessary. In addition, as a separator, 25-100 micrometers thick PET etc. can be used. In addition, what is necessary is just to remove a separator just before forming a side surface insulating layer, a 2nd protective layer, etc. after thermocompression bonding of a thin film electrode and a protective layer.

一方で、有機溶媒に、シアノエチル化PVA等の常温で粘弾性を有する高分子材料(以下、粘弾性材料とも言う)を溶解し、さらに、PZT粒子等の圧電体粒子26を添加し、攪拌して分散してなる塗料を調製する。有機溶媒には、特に限定はなく、ジメチルホルムアミド(DMF)、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の各種の有機溶媒が利用可能である。
前述のシート状物11aを準備し、かつ、塗料を調製したら、この塗料をシート状物11aにキャスティング(塗布)して、有機溶媒を蒸発して乾燥する。これにより、図6Bに示すように、下部保護層18の上に下部電極14を有し、下部電極14の上に圧電体層12を形成してなる第1積層体11bを作製する。
On the other hand, a polymer material having viscoelasticity (hereinafter also referred to as viscoelastic material) such as cyanoethylated PVA is dissolved in an organic solvent, and piezoelectric particles 26 such as PZT particles are added and stirred. A paint is prepared which is dispersed. The organic solvent is not particularly limited, and various organic solvents such as dimethylformamide (DMF), methyl ethyl ketone, and cyclohexanone can be used.
When the aforementioned sheet-like material 11a is prepared and a paint is prepared, this paint is cast (applied) on the sheet-like material 11a, and the organic solvent is evaporated and dried. As a result, as shown in FIG. 6B, the first stacked body 11b having the lower electrode 14 on the lower protective layer 18 and the piezoelectric layer 12 formed on the lower electrode 14 is manufactured.

この塗料のキャスティング方法には、特に、限定はなく、スライドコータやドクターナイフ等の公知の方法(塗布装置)が、全て、利用可能である。
あるいは、粘弾性材料がシアノエチル化PVAのように加熱溶融可能な物であれば、粘弾性材料を加熱溶融して、これに圧電体粒子26を添加/分散してなる溶融物を作製し、押し出し成形等によって、図6Aに示すシート状物11aの上にシート状に押し出し、冷却することにより、図6Bに示すような、第1積層体11bを作製してもよい。
The coating casting method is not particularly limited, and all known methods (coating apparatuses) such as a slide coater and a doctor knife can be used.
Alternatively, if the viscoelastic material is a material that can be heated and melted, such as cyanoethylated PVA, the viscoelastic material is heated and melted, and a melt obtained by adding / dispersing the piezoelectric particles 26 is prepared and extruded. The first laminated body 11b as shown in FIG. 6B may be produced by extruding the sheet-like material 11a shown in FIG.

なお、前述のように、変換フィルム10において、粘弾性マトリックス24には、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料以外にも、PVDF等の高分子圧電材料を添加しても良い。
粘弾性マトリックス24に、これらの高分子圧電材料を添加する際には、上記塗料に添加する高分子圧電材料を溶解すればよい。あるいは、上記加熱溶融した粘弾性材料に、添加する高分子圧電材料を添加して加熱溶融すればよい。
下部保護層18の上に下部電極14を有し、下部電極14の上に圧電体層12を形成してなる第1積層体11bを作製したら、好ましくは、圧電体層12の分極処理(ポーリング)を行う。
As described above, in the conversion film 10, a polymer piezoelectric material such as PVDF may be added to the viscoelastic matrix 24 in addition to a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA.
When these polymer piezoelectric materials are added to the viscoelastic matrix 24, the polymer piezoelectric material added to the paint may be dissolved. Alternatively, the polymer piezoelectric material to be added may be added to the heat-melted viscoelastic material and heat-melted.
When the first laminated body 11b having the lower electrode 14 on the lower protective layer 18 and the piezoelectric layer 12 formed on the lower electrode 14 is manufactured, it is preferable that the piezoelectric layer 12 be subjected to polarization treatment (polling). )I do.

圧電体層12の分極処理の方法には、特に限定はなく、公知の方法が利用可能である。
好ましい分極処理の方法として、図6Cおよび図6Dに示す方法が例示される。
The method for polarization treatment of the piezoelectric layer 12 is not particularly limited, and a known method can be used.
As a preferable method of polarization treatment, the method shown in FIGS. 6C and 6D is exemplified.

この方法では、図6Cおよび図6Dに示すように、第1積層体11bの圧電体層12の上面12aの上に、間隔gを例えば1mm開けて、この上面12aに沿って移動可能な棒状あるいはワイヤー状のコロナ電極30を設ける。そして、このコロナ電極30と下部電極14とを直流電源32に接続する。
さらに、第1積層体11bを加熱保持する加熱手段、例えば、ホットプレートを用意する。
In this method, as shown in FIGS. 6C and 6D, on the upper surface 12a of the piezoelectric layer 12 of the first laminated body 11b, a gap g is formed, for example, by 1 mm, or a rod-shaped or movable along the upper surface 12a. A wire-shaped corona electrode 30 is provided. The corona electrode 30 and the lower electrode 14 are connected to a DC power source 32.
Furthermore, a heating means for heating and holding the first stacked body 11b, for example, a hot plate is prepared.

その上で、圧電体層12を、加熱手段によって、例えば、温度100℃に加熱保持した状態で、直流電源32から下部電極14とコロナ電極30との間に、数kV、例えば、6kVの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせる。さらに、間隔gを維持した状態で、圧電体層12の上面12aに沿って、コロナ電極30を移動(走査)して、圧電体層12の分極処理を行う。   Then, the piezoelectric layer 12 is heated and held at, for example, a temperature of 100 ° C. by a heating means, and a direct current of several kV, for example, 6 kV, is connected between the lower electrode 14 and the corona electrode 30 from the DC power source 32. A voltage is applied to cause corona discharge. Further, the corona electrode 30 is moved (scanned) along the upper surface 12a of the piezoelectric layer 12 while maintaining the gap g, and the piezoelectric layer 12 is polarized.

このようなコロナ放電を利用する分極処理(以下、便宜的に、コロナポーリング処理とも言う)において、コロナ電極30の移動は、公知の棒状物の移動手段を用いればよい。
また、コロナポーリング処理では、コロナ電極30を移動する方法にも、限定はされない。すなわち、コロナ電極30を固定し、第1積層体11bを移動させる移動機構を設け、この第1積層体11bを移動させて分極処理をしてもよい。この第1積層体11bの移動も、公知のシート状物の移動手段を用いればよい。
さらに、コロナ電極30の数は、1本に限定はされず、複数本のコロナ電極30を用いて、コロナポーリング処理を行ってもよい。
また、分極処理は、コロナポーリング処理に限定はされず、分極処理を行う対象に、直接、直流電界を印加する、通常の電界ポーリングも利用可能である。但し、この通常の電界ポーリングを行う場合には、分極処理の前に、上部電極16を形成する必要が有る。
なお、この分極処理の前に、圧電体層12の表面を加熱ローラ等を用いて平滑化する、カレンダー処理を施してもよい。このカレンダー処理を施すことで、後述する熱圧着工程がスムーズに行える。
In such polarization treatment using corona discharge (hereinafter also referred to as corona poling treatment for convenience), the corona electrode 30 may be moved by using a known rod-like moving means.
In the corona poling process, the method for moving the corona electrode 30 is not limited. That is, the corona electrode 30 may be fixed and a moving mechanism for moving the first stacked body 11b may be provided, and the first stacked body 11b may be moved to perform the polarization treatment. The movement of the first laminated body 11b may be performed by using a known sheet-like moving means.
Furthermore, the number of corona electrodes 30 is not limited to one, and a plurality of corona electrodes 30 may be used to perform corona poling treatment.
Further, the polarization process is not limited to the corona polling process, and normal electric field poling in which a direct current electric field is directly applied to a target to be polarized can also be used. However, when performing this normal electric field poling, it is necessary to form the upper electrode 16 before the polarization treatment.
In addition, you may perform the calendar process which smoothes the surface of the piezoelectric material layer 12 using a heating roller etc. before this polarization process. By applying this calendar process, the thermocompression bonding process described later can be performed smoothly.

このようにして第1積層体11bの圧電体層12の分極処理を行う一方で、上部保護層20の上に上部電極16が形成されたシート状物11cを準備する。このシート状物11cは、上部保護層20の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって上部電極16として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
次いで、図6Eに示すように、上部電極16を圧電体層12に向けて、シート状物11cを、圧電体層12の分極処理を終了した第1積層体11bに積層する。
さらに、この第1積層体11bとシート状物11cとの積層体を、上部保護層20と下部保護層18とを挟持するようにして、加熱プレス装置や加熱ローラ対等で熱圧着して、第2積層体11dを作製する。
なお、第2積層体11dは、本発明において準備工程で準備する積層体である。
Thus, while performing the polarization process of the piezoelectric layer 12 of the first laminated body 11b, the sheet-like object 11c in which the upper electrode 16 is formed on the upper protective layer 20 is prepared. The sheet-like material 11c may be manufactured by forming a copper thin film or the like as the upper electrode 16 on the surface of the upper protective layer 20 by vacuum deposition, sputtering, plating, or the like.
Next, as illustrated in FIG. 6E, the upper electrode 16 is directed toward the piezoelectric layer 12, and the sheet-like material 11 c is stacked on the first stacked body 11 b that has finished the polarization treatment of the piezoelectric layer 12.
Further, the laminated body of the first laminated body 11b and the sheet-like material 11c is subjected to thermocompression bonding with a heating press device, a heating roller pair or the like so as to sandwich the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18, A two-layered product 11d is produced.
In addition, the 2nd laminated body 11d is a laminated body prepared by a preparatory process in this invention.

次に、成型工程において、作製した第2積層体11dを加熱圧縮成型して、変換フィルム10(第2積層体11d)の一方の主面側に突出する凸部10aを成型する。
加熱圧縮成型の方法としては特に限定はなく、種々の公知の樹脂フィルムの加工方法が利用可能である。一例として、図7Aおよび図7Bに示すように、成型する凸部10aの形状に対応する形状の金型70aおよび70bを有する成型装置を用いて、第2積層体11dを加熱圧縮成型することで、所望の形状の凸部10aを成型することができる。
Next, in the molding step, the produced second laminated body 11d is heated and compression-molded, and the convex portion 10a protruding to one main surface side of the conversion film 10 (second laminated body 11d) is molded.
The method for heat compression molding is not particularly limited, and various known resin film processing methods can be used. As an example, as shown in FIGS. 7A and 7B, by using a molding apparatus having molds 70a and 70b having a shape corresponding to the shape of the convex portion 10a to be molded, the second laminate 11d is heat compression molded. The convex portion 10a having a desired shape can be molded.

以上、本発明の電気音響変換フィルム、電気音響変換フィルムの製造方法および電気音響変換器について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   As mentioned above, although the electroacoustic conversion film of this invention, the manufacturing method of an electroacoustic conversion film, and the electroacoustic transducer were demonstrated in detail, this invention is not limited to the above-mentioned example, In the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course, various improvements and changes may be made.

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明についてより詳細に説明する。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be given to explain the present invention in more detail.

[実施例1]
前述の図6A〜図6Eおよび図7A〜図7Bに示す方法によって、図1に示す変換フィルム10を作製した。
まず、下記の組成比で、シアノエチル化PVA(CR−V 信越化学工業社製)をメチルエチルケトン(MEK)に溶解した。その後、この溶液に、PZT粒子を下記の組成比で添加して、プロペラミキサー(回転数2000rpm)で分散させて、圧電体層12を形成するための塗料を調製した。
・PZT粒子・・・・・・・・・・・1000質量部
・シアノエチル化PVA・・・・・・・100質量部
・MEK・・・・・・・・・・・・・・600質量部
なお、PZT粒子は、市販のPZT原料粉を1000〜1200℃で焼結した後、これを平均粒径3.5μmになるように解砕および分級処理したものを用いた。
[Example 1]
The conversion film 10 shown in FIG. 1 was produced by the method shown in FIGS. 6A to 6E and FIGS. 7A to 7B.
First, cyanoethylated PVA (CR-V manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved in methyl ethyl ketone (MEK) at the following composition ratio. Thereafter, PZT particles were added to the solution at the following composition ratio and dispersed with a propeller mixer (rotation speed: 2000 rpm) to prepare a coating material for forming the piezoelectric layer 12.
・ PZT particles ・ ・ ・ ・ ・ ・ 1000 parts by mass ・ Cyanoethylated PVA ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by mass ・ MEK ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 600 parts by mass The PZT particles used were obtained by sintering a commercially available PZT raw material powder at 1000 to 1200 ° C. and then crushing and classifying the PZT particles so as to have an average particle size of 3.5 μm.

一方、厚さ4μmのPETフィルムに、真空蒸着により、厚さ0.1μmの銅薄膜を真空蒸着してなるシート状物11aおよび11cを用意した。すなわち、本例においては、上部電極16および下部電極14は、厚さ0.1μmの銅蒸着薄膜であり、上部保護層20および下部保護層18は厚さ4μmのPETフィルムとなる。
なお、プロセス中、良好なハンドリングを得るために、PETフィルムには厚さ50μmのセパレータ(仮支持体 PET)付きのものを用い、シート状物11cの熱圧着後に、各保護層のセパレータを取り除いた。
On the other hand, sheet-like materials 11a and 11c were prepared by vacuum-depositing a 0.1 μm-thick copper thin film on a 4 μm-thick PET film by vacuum deposition. That is, in this example, the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are copper-deposited thin films having a thickness of 0.1 μm, and the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are PET films having a thickness of 4 μm.
In order to obtain good handling during the process, a PET film with a 50 μm thick separator (temporary support PET) was used, and the separator of each protective layer was removed after thermocompression of the sheet-like material 11c. It was.

このシート状物11aの下部電極14(銅蒸着薄膜)の上に、スライドコータを用いて、先に調製した圧電体層12を形成するための塗料を塗布した。なお、塗料は、乾燥後の塗膜の膜厚が20μmになるように、塗布した。
次いで、シート状物11aの上に塗料を塗布した物を、120℃のオーブンで加熱乾燥することでMEKを蒸発させた。これにより、PET製の下部保護層18の上に、銅製の下部電極14を有し、その上に、厚さが20μmの圧電体層12(圧電層)を形成してなる第1積層体11bを作製した。
On the lower electrode 14 (copper deposited thin film) of the sheet-like material 11a, a paint for forming the piezoelectric layer 12 prepared previously was applied using a slide coater. In addition, the coating material was apply | coated so that the film thickness of the coating film after drying might be set to 20 micrometers.
Next, the MEK was evaporated by heating and drying the sheet with the paint applied on the sheet 11a in an oven at 120 ° C. Thus, the first laminated body 11b having the copper lower electrode 14 on the lower protective layer 18 made of PET and the piezoelectric layer 12 (piezoelectric layer) having a thickness of 20 μm formed thereon is formed. Was made.

この積層体11bの圧電体層12を、図6Cおよび図6Dに示す前述のコロナポーリングによって、分極処理した。なお、分極処理は、圧電体層12の温度を100℃として、下部電極14とコロナ電極30との間に6kVの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせて、行った。   The piezoelectric layer 12 of the laminate 11b was subjected to polarization treatment by the above-described corona poling shown in FIGS. 6C and 6D. The polarization treatment was performed by setting the temperature of the piezoelectric layer 12 to 100 ° C. and applying a DC voltage of 6 kV between the lower electrode 14 and the corona electrode 30 to cause corona discharge.

分極処理を行った第1積層体11bの上に、上部電極16(銅薄膜側)上にシアノエチル化プルランとシアノエチル化PVAの混合体(CR−M 信越化学工業製)を0.3μmになるように塗布した塗布面を圧電体層12に向けてシート状物11cを積層した。
次いで、第1積層体11bとシート状物11cとの積層体を、ラミネータ装置を用いて120℃で熱圧着することで、圧電体層12と上部電極16および下部電極14とを接着して第2積層体11dを作製した。
A mixture of cyanoethylated pullulan and cyanoethylated PVA (CR-M manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is 0.3 μm on the upper electrode 16 (copper thin film side) on the first laminated body 11b subjected to the polarization treatment. The sheet-like material 11c was laminated so that the coated surface applied to the piezoelectric material layer 12 faced.
Next, the laminated body of the first laminated body 11b and the sheet-like material 11c is thermocompression bonded at 120 ° C. using a laminator device to bond the piezoelectric body layer 12, the upper electrode 16 and the lower electrode 14 to each other. A two-layered body 11d was produced.

次に、作製した第2積層体11dを50mm×50mmの大きさに切り出し、図7Aおよび図7Bに示すような、成型する凸部10aの形状に対応する形状の金型で、熱プレス装置(アズワン社製AH−2003)を用いて、加熱圧縮成型法により、図1に示すような凸部10aを有する形状に成型して、電気音響変換フィルム10を作製した。
凸部10aの形状は、球体の一部からなる形状とした。また、変換フィルム10の主面に垂直な方向から見た際の、凸部10aの短径Dsは、40mmとし、高さを0.5mmとした。すなわち、凸部の高さHと短径Dsとの比H/Dsは、0.01とした。
Next, the produced second laminated body 11d is cut into a size of 50 mm × 50 mm, and a hot press apparatus (with a mold having a shape corresponding to the shape of the convex portion 10a to be molded, as shown in FIGS. 7A and 7B, is used. The electroacoustic conversion film 10 was produced by molding into a shape having a convex portion 10a as shown in FIG. 1 by a heat compression molding method using AH-2003) manufactured by ASONE.
The shape of the convex part 10a was made into the shape which consists of a part of sphere. Moreover, the short diameter Ds of the convex part 10a when it sees from the direction perpendicular | vertical to the main surface of the conversion film 10 was 40 mm, and height was 0.5 mm. That is, the ratio H / Ds between the height H of the convex portion and the minor axis Ds was set to 0.01.

作製した変換フィルム10の上部保護層20側および下部保護層18側それぞれにおいて、保護層の一部を切削加工により除去して孔部を形成して、この孔部に銀ペースト等の導電材料を挿入して導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部とした。   In each of the upper protective layer 20 side and the lower protective layer 18 side of the produced conversion film 10, a part of the protective layer is removed by cutting to form a hole, and a conductive material such as silver paste is formed in the hole. The conductive material and the thin film electrode were electrically connected to form an electrode lead portion.

作製した変換フィルム10の辺縁部を2つの支持部材48で挟持して図5に示すような電気音響変換器60を作製した。
支持部材48は、中央に貫通孔を有しアクリルからなる板状の部材で、外形は50mm×50mm、貫通孔の大きさは、φ40mmの円形とし、厚さは、3mmとした。
An electroacoustic transducer 60 as shown in FIG. 5 was produced by sandwiching the edge portion of the produced conversion film 10 with two support members 48.
The support member 48 is a plate-like member having a through hole in the center and made of acrylic. The outer shape is 50 mm × 50 mm, the size of the through hole is a circle of φ40 mm, and the thickness is 3 mm.

[実施例2〜6]
凸部10aの高さHおよび高さHと短径Dsとの比H/Dsをそれぞれ表1に示す値に変更した以外は、実施例1と同様にして、電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
[Examples 2 to 6]
The electroacoustic conversion film 10 and the electroacoustics were the same as in Example 1 except that the height H of the convex portion 10a and the ratio H / Ds of the height H to the minor axis Ds were changed to the values shown in Table 1, respectively. A transducer 60 was produced.

[実施例7〜9]
上部保護層20および下部保護層18の厚さを下記表1に示すように変更した以外は、実施例3と同様にして、電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
[Examples 7 to 9]
An electroacoustic conversion film 10 and an electroacoustic transducer 60 were produced in the same manner as in Example 3 except that the thicknesses of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 were changed as shown in Table 1 below.

[実施例10]
2つの支持部材48を有さない以外は実施例1と同様にした。すなわち、電気音響変換フィルム10単体で後述の評価を行った。
[Example 10]
Example 2 was performed except that the two support members 48 were not provided. That is, the below-mentioned evaluation was performed with the electroacoustic conversion film 10 alone.

[実施例11]
凸部10aの形状を、図3Aに示すような頂部が平坦な形状に成型した以外は、実施例3と同様にして電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
[Example 11]
The electroacoustic transducer film 10 and the electroacoustic transducer 60 were produced in the same manner as in Example 3 except that the shape of the convex portion 10a was molded into a shape having a flat top as shown in FIG. 3A.

[実施例12]
上部保護層20側および下部保護層18側それぞれにおいて、電極引出し部を2箇所に設けた以外は、実施例3と同様にして電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
[Example 12]
An electroacoustic conversion film 10 and an electroacoustic transducer 60 were produced in the same manner as in Example 3 except that the electrode lead-out portions were provided at two locations on each of the upper protective layer 20 side and the lower protective layer 18 side.

[実施例13]
上部保護層20および下部保護層18として、厚さ4μmのポリアミドフィルムを用いた以外は、実施例3と同様にして電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
[Example 13]
The electroacoustic conversion film 10 and the electroacoustic transducer 60 were produced in the same manner as in Example 3 except that a polyamide film having a thickness of 4 μm was used as the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18.

[実施例14]
シート状物11aおよび11cとして、厚さ4μmのPETフィルムに、真空蒸着により、厚さ20nmのニッケル薄膜を形成し、さらに、ニッケル薄膜の上に、厚さ0.1μmの銅薄膜を真空蒸着したものを用いた以外は実施例3と同様にして電気音響変換フィルム10および電気音響変換器60を作製した。
すなわち、実施例15の変換フィルム(第2積層体)は、図4Bに示すように、圧電体層12の一方の面に、下部電極14、下部着色層21および下部保護層18がこの順に積層され、圧電体層12の他方の面に、上部電極16、上部着色層22および上部保護層20がこの順に積層されてなる構成を有する。
[Example 14]
As the sheet-like materials 11a and 11c, a nickel thin film having a thickness of 20 nm was formed on a PET film having a thickness of 4 μm by vacuum deposition, and a copper thin film having a thickness of 0.1 μm was further vacuum deposited on the nickel thin film. An electroacoustic conversion film 10 and an electroacoustic transducer 60 were produced in the same manner as in Example 3 except that those were used.
That is, in the conversion film (second laminate) of Example 15, the lower electrode 14, the lower colored layer 21, and the lower protective layer 18 are laminated in this order on one surface of the piezoelectric layer 12, as shown in FIG. 4B. The upper electrode 16, the upper colored layer 22, and the upper protective layer 20 are stacked in this order on the other surface of the piezoelectric layer 12.

[比較例1]
凸部の高さHを8mmとし、高さHと短径Dsとの比H/Dsを0.2とした以外は、実施例1と同様にして、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器を作製した。
[Comparative Example 1]
The electroacoustic conversion film and the electroacoustic transducer were obtained in the same manner as in Example 1 except that the height H of the convex portion was 8 mm and the ratio H / Ds of the height H to the minor axis Ds was 0.2. Produced.

[比較例2]
凸部を形成しない以外は実施例1と同様にして電気音響変換フィルムを作製し、すなわち、凸部を成型する前の第2積層体を変換フィルム102として用いた。
この変換フィルム102を用いて図8Aに示すような電気音響変換器100を作製した。
[Comparative Example 2]
An electroacoustic conversion film was produced in the same manner as in Example 1 except that the convex portions were not formed. That is, the second laminate before molding the convex portions was used as the conversion film 102.
Using this conversion film 102, an electroacoustic transducer 100 as shown in FIG. 8A was produced.

図8Aに示す電気音響変換器100は、薄型の円筒形状で最大面の一方が開放面であるケース104と、ケース104内に収容された弾性支持体106と、ケース104の開放面および弾性支持体106を覆って配置される変換フィルム102と、変換フィルム102の周辺をケース104の開放面に接した状態で固定する、中央に開口部を有する円形状の板状部材である押圧部材108とを有する。
ケース104は、一面が開放した円筒状の容器で、外形の大きさ50mm×50mm、高さ6mm、開口部の大きさφ40mm、深さ3mmのプラスチック製の容器を用いた。
弾性支持体106は、大きさφ40mm、組立前の高さ10mm、密度250kg/m3のフェルトを使用した。
押圧部材は108は、開口部の大きさφ40mm、厚さ3mmのアクリル製の板状部材を用いた。
図8Aに示すように、変換フィルム102は、弾性支持体106により、凸状に湾曲されて保持される。湾曲高さは2mmであった。
An electroacoustic transducer 100 shown in FIG. 8A includes a case 104 having a thin cylindrical shape and one of the largest surfaces being an open surface, an elastic support 106 accommodated in the case 104, an open surface of the case 104, and an elastic support. A conversion film 102 that covers the body 106, and a pressing member 108 that is a circular plate-like member having an opening in the center that fixes the periphery of the conversion film 102 in contact with the open surface of the case 104. Have
The case 104 is a cylindrical container with one open surface, and a plastic container having an outer size of 50 mm × 50 mm, a height of 6 mm, an opening size of φ40 mm, and a depth of 3 mm was used.
The elastic support 106 was made of felt having a size of 40 mm, a height of 10 mm before assembly, and a density of 250 kg / m 3 .
As the pressing member 108, an acrylic plate-like member having an opening size of 40 mm and a thickness of 3 mm was used.
As shown in FIG. 8A, the conversion film 102 is curved and held in a convex shape by the elastic support 106. The bending height was 2 mm.

[比較例3]
図8Bに示すような電気音響変換器110を作製した以外は比較例2と同様とした。
すなわち、凸部を成型する前の第2積層体を変換フィルム102として用いた。
[Comparative Example 3]
It was the same as Comparative Example 2 except that an electroacoustic transducer 110 as shown in FIG.
That is, the 2nd laminated body before shape | molding a convex part was used as the conversion film 102. FIG.

図8Bに示す電気音響変換器110は、気密性を有するケース104と、ケース104内に空気を導入するパイプ104aと、ケース104の開放面を閉塞するように覆う変換フィルム102と、ケース104の外周に嵌合する押さえ蓋112とを有する。
押さえ蓋112は、ケース104の外周と略同一の内周を有する、略L字状の断面を有する枠体状の部材であり、ケース104の外周に嵌合する。
変換フィルム102をケース104の開放面に押圧して固定し、変換フィルム102によって、ケース104の内部を気密に閉塞する。さらに、パイプ104aからケース104内(ケース104と変換フィルム102とによる閉空間)に空気を導入して、変換フィルム102に圧力を掛けて、凸状に膨らませ、湾曲高さを2mmとなるように保持して、電気音響変換器110とした。
The electroacoustic transducer 110 shown in FIG. 8B includes an airtight case 104, a pipe 104 a for introducing air into the case 104, a conversion film 102 that covers the open surface of the case 104, and a case 104. And a holding lid 112 fitted to the outer periphery.
The presser lid 112 is a frame-like member having a substantially L-shaped cross section having an inner periphery substantially the same as the outer periphery of the case 104, and is fitted to the outer periphery of the case 104.
The conversion film 102 is pressed and fixed to the open surface of the case 104, and the inside of the case 104 is hermetically closed by the conversion film 102. Further, air is introduced from the pipe 104a into the case 104 (closed space formed by the case 104 and the conversion film 102), pressure is applied to the conversion film 102, and the convex height is increased, so that the bending height becomes 2 mm. The electroacoustic transducer 110 was held.

[比較例4]
市販の厚さ20μmのPVDF(Poly Vinylidene DiFluoride)を圧電体層として用い、PVDFの両面に上部電極、下部電極をそれぞれ、真空蒸着にて形成した積層体を第2積層体として変換フィルムを成型した以外は、実施例3と同様にして電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器を作製した。
[Comparative Example 4]
A commercially available PVDF (Poly Vinylidene DiFluoride) with a thickness of 20 μm was used as a piezoelectric layer, and a conversion film was molded using a laminate in which the upper electrode and the lower electrode were formed on both sides of the PVDF by vacuum vapor deposition as a second laminate. Except for the above, an electroacoustic conversion film and an electroacoustic transducer were produced in the same manner as in Example 3.

[評価]
各実施例および比較例で作製した電気音響変換器の音圧レベル、放熱性および経時変化を評価した。
[Evaluation]
The sound pressure level, heat dissipation, and change with time of the electroacoustic transducers produced in each example and comparative example were evaluated.

<音圧レベル>
作製した電気音響変換器の音圧レベルを測定した。
具体的には、電気音響変換器の変換フィルムの中央に向けて、0.1m離した位置にマイクロフォンを配置し、変換フィルムの上部電極と下部電極との間に1kHz、10V0−Pのサイン波を入力して、音圧レベルを測定した。
音圧レベルに基づいて以下のように評価した。
A:65dB以上
B:60dB以上65dB未満
C:55dB以上60dB未満
D:50dB以上55dB未満
E:50dB未満
<Sound pressure level>
The sound pressure level of the produced electroacoustic transducer was measured.
Specifically, a microphone is disposed at a position 0.1 m away from the center of the conversion film of the electroacoustic transducer, and a sign of 1 kHz, 10 V 0-P is provided between the upper electrode and the lower electrode of the conversion film. A wave was input and the sound pressure level was measured.
The following evaluation was made based on the sound pressure level.
A: 65 dB or more B: 60 dB or more and less than 65 dB C: 55 dB or more and less than 60 dB D: 50 dB or more and less than 55 dB E: less than 50 dB

<放熱性>
作製した電気音響変換器の放熱性を以下のようにして評価した。
まず、室温25℃の環境下で、電気音響変換器の変換フィルムの上部電極と下部電極との間に10kHz、20V0−Pのサイン波を15分間、入力した。
15分間の連続駆動の後、変換フィルムの表面温度を測定し、以下の基準で評価した。
A:室温+1.5℃未満
B:室温+1.5℃以上室温+3.0℃未満
C:室温+3.0℃以上室温+5.0℃
D:室温+5.0℃以上
<Heat dissipation>
The heat dissipation of the produced electroacoustic transducer was evaluated as follows.
First, a 10 kHz, 20 V 0-P sine wave was input for 15 minutes between the upper electrode and the lower electrode of the conversion film of the electroacoustic transducer in an environment at room temperature of 25 ° C.
After continuous driving for 15 minutes, the surface temperature of the conversion film was measured and evaluated according to the following criteria.
A: Room temperature + less than 1.5 ° C B: Room temperature + 1.5 ° C or more and room temperature + less than 3.0 ° C C: Room temperature + 3.0 ° C or more and room temperature + 5.0 ° C
D: Room temperature + 5.0 ° C or higher

<経時変化>
作製した電気音響変換器を温度23℃、湿度50%RHの環境下に2週間放置後、上記と同様にして音圧レベルを測定し、音圧レベルの変化量に基づいて以下のように評価した。
A:±1.0dB未満
B:±1.0dB以上
評価結果を表1に示す。
<Change over time>
The produced electroacoustic transducer is left in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH for 2 weeks, and then the sound pressure level is measured in the same manner as described above, and is evaluated as follows based on the amount of change in the sound pressure level. did.
A: Less than ± 1.0 dB B: ± 1.0 dB or more The evaluation results are shown in Table 1.

表1に示す結果から、本発明の電気音響変換フィルムの実施例1〜15は、比較例1〜4に比べて、音圧レベル、耐熱性および経時変化に対する耐久性の全てを並立して良好にできることがわかる。
また、実施例1〜6および比較例1の対比から、凸部の高さが低いほど音圧レベルが向上し好ましいことがわかり、短径Dsと高さHとの比H/Dsは、0.15以下とする必要があり、0.1以下が好ましく、0.075以下がより好ましく、0.005以下が特に好ましいことがわかる。
From the results shown in Table 1, Examples 1 to 15 of the electroacoustic conversion film of the present invention are good in parallel with all of sound pressure level, heat resistance, and durability against changes over time, as compared with Comparative Examples 1 to 4. You can see that
In addition, it is understood from the comparison between Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 that the lower the height of the convex portion, the better the sound pressure level is improved, and the ratio H / Ds of the minor axis Ds to the height H is 0. .15 or less, 0.1 or less is preferable, 0.075 or less is more preferable, and 0.005 or less is particularly preferable.

また、実施例3と実施例10との対比から、変換フィルムの凸部の辺縁部を固定することで効率が上がり、音圧レベルが向上することがわかる。
また、実施例3と実施例11との対比から、保護層に孔部を設けて、この孔部を介して電極引出し部を設けることで、サイズを小さくでき、好ましいことがわかる。
また、実施例3と実施例12との対比から、凸部の形状をドーム状にすることで音圧レベルを向上でき、好ましいことがわかる。
また、実施例3と実施例13との対比から、電極引出し部の数を増やすことで、電気接続する面積を増やして電気抵抗を小さくできるため、発熱量を低減でき、好ましいことがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
Moreover, it turns out that efficiency increases and the sound pressure level improves by fixing the edge part of the convex part of a conversion film from the comparison of Example 3 and Example 10.
Further, it can be seen from the comparison between Example 3 and Example 11 that it is preferable to provide a hole in the protective layer and to provide an electrode lead-out part through this hole, thereby reducing the size.
Further, it is understood from the comparison between Example 3 and Example 12 that the sound pressure level can be improved by making the shape of the convex portion a dome shape.
Further, it can be seen from the comparison between Example 3 and Example 13 that by increasing the number of electrode lead-out portions, the area for electrical connection can be increased and the electrical resistance can be reduced, so that the amount of heat generation can be reduced, which is preferable.
From the above results, the effect of the present invention is clear.

10、102 電気音響変換フィルム
10a 凸部
11a、11c シート状物
11b 第1積層体
11d 第2積層体
12 圧電体層
14 下部薄膜電極
16 上部薄膜電極
18 下部保護層
20 上部保護層
21 下部着色層
22 上部着色層
24 粘弾性マトリックス
26 圧電体粒子
30 コロナ電極
32 直流電源
48 支持部材
60、100、110 電気音響変換器
70a、70b 金型
104 ケース
104a パイプ
106 弾性支持体
108 押圧部材
112 押さえ蓋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 102 Electroacoustic conversion film 10a Convex part 11a, 11c Sheet-like material 11b 1st laminated body 11d 2nd laminated body 12 Piezoelectric layer 14 Lower thin film electrode 16 Upper thin film electrode 18 Lower protective layer 20 Upper protective layer 21 Lower colored layer 22 Upper colored layer 24 Viscoelastic matrix 26 Piezoelectric particle 30 Corona electrode 32 DC power supply 48 Support member 60, 100, 110 Electroacoustic transducer 70a, 70b Mold 104 Case 104a Pipe 106 Elastic support body 108 Pressing member 112 Holding lid

Claims (11)

常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、
前記高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、
2つの前記薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層と、
2つの前記薄膜電極の少なくとも一方について、前記薄膜電極よりも表層側に形成され、前記薄膜電極を被覆する着色層と、を積層されてなり、
一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を有し、
前記凸部の成型高さHと、主面に垂直な方向から見た際の前記凸部の短径Dsとの比H/Dsが、0<H/Ds≦0.15を満たすことを特徴とする電気音響変換フィルム。
A polymer composite piezoelectric material obtained by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature;
Two thin film electrodes laminated on both surfaces of the polymer composite piezoelectric body;
Two protective layers stacked on each of the two thin film electrodes;
About at least one of the two thin film electrodes, a colored layer that is formed on the surface layer side of the thin film electrode and covers the thin film electrode is laminated,
It has a convex part formed into a convex shape so as to protrude on one main surface side,
The ratio H / Ds between the molding height H of the convex portion and the minor axis Ds of the convex portion when viewed from the direction perpendicular to the main surface satisfies 0 <H / Ds ≦ 0.15. An electroacoustic conversion film.
前記着色層の透過濃度は、0.3以上である請求項1に記載の電気音響変換フィルム。  The electroacoustic conversion film according to claim 1, wherein a transmission density of the colored layer is 0.3 or more. 前記着色層の厚さは、1μm以下である請求項1または2に記載の電気音響変換フィルム。  The electroacoustic conversion film according to claim 1 or 2, wherein the colored layer has a thickness of 1 µm or less. 前記着色層の電気抵抗率は、1×10  The electrical resistivity of the colored layer is 1 × 10 −7-7 Ωm以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。The electroacoustic conversion film according to any one of claims 1 to 3, which is Ωm or less. 前記電気音響変換フィルムは、さらに、前記高分子複合圧電体が露出する領域を覆ってショートを防止する絶縁層を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。The electroacoustic conversion film according to any one of claims 1 to 4, further comprising an insulating layer that covers a region where the polymer composite piezoelectric body is exposed and prevents a short circuit. 前記凸部の形状が、球体の一部、あるいは、回転楕円体の一部からなる請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。 The electroacoustic conversion film according to any one of claims 1 to 5, wherein a shape of the convex portion is a part of a sphere or a part of a spheroid. 前記保護層が、電極層まで貫通する孔部を有し、
前記孔部を介して、前記電極層に電気的に接続される電極引出し部を有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
The protective layer has a hole penetrating to the electrode layer;
The electroacoustic conversion film as described in any one of Claims 1-6 which has an electrode extraction part electrically connected to the said electrode layer through the said hole part.
前記保護層の前記孔部を介して前記電極層に接続される前記電極引出し部を3以上有する請求項に記載の電気音響変換フィルム。 The electroacoustic conversion film of Claim 7 which has 3 or more of said electrode extraction parts connected to the said electrode layer through the said hole part of the said protective layer. 請求項1〜のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルムを製造する電気音響変換フィルムの製造方法であって、
常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、前記高分子複合圧電体の両面に積層された2つの薄膜電極と、2つの前記薄膜電極上それぞれに積層された2つの保護層と、2つの前記薄膜電極の少なくとも一方について、前記薄膜電極よりも表層側に形成され、前記薄膜電極を被覆する着色層とを積層されてなる積層体を準備する準備工程と、
前記積層体を加熱圧縮成型して、一方の主面側に突出する凸部を成型する成型工程とを有する電気音響変換フィルムの製造方法。
It is the manufacturing method of the electroacoustic conversion film which manufactures the electroacoustic conversion film as described in any one of Claims 1-8 ,
A polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, two thin film electrodes laminated on both surfaces of the polymer composite piezoelectric material, and 2 Two protective layers laminated on each of the two thin film electrodes, and at least one of the two thin film electrodes are laminated on the surface layer side of the thin film electrode, and a colored layer covering the thin film electrode is laminated. A preparation step of preparing a laminate,
A method for producing an electroacoustic conversion film, comprising: heating and compression-molding the laminate, and molding a projecting portion protruding toward one main surface.
請求項1〜のいずれか一項に記載の、凸部を成型されてなる電気音響変換フィルムと、
前記電気音響変換フィルムの前記凸部の辺縁部を支持する支持部材とを有する電気音響変換器。
An electroacoustic conversion film obtained by molding a convex portion according to any one of claims 1 to 8 ,
The electroacoustic transducer which has a supporting member which supports the edge part of the said convex part of the said electroacoustic conversion film.
前記支持部材は、前記電気音響変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の前記凸部の形状と同じ形状の貫通孔を有し、
2つの前記支持部材で、前記電気音響変換フィルムの前記凸部の辺縁部を挟持してなる請求項10に記載の電気音響変換器。
The support member has a through-hole having the same shape as the convex portion when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the electroacoustic conversion film,
The electroacoustic transducer according to claim 10 , wherein the two support members sandwich the edge portion of the convex portion of the electroacoustic conversion film.
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