JP6505845B2 - Electro-acoustic conversion film - 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に関する。   The present invention relates to an electroacoustic conversion film used for an acoustic device such as a speaker.

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、軽量化に対応して、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。また、プラスチック等の可撓性基板を用いたフレキシブルディスプレイの開発に対応して、これに用いられるスピーカにも可撓性が要求されている。   In response to the reduction in thickness and weight of displays such as liquid crystal displays and organic EL (Electro Luminescence) displays, weight reduction and thickness reduction are also required for speakers used for these thin displays. In addition, in response to the development of a flexible display using a flexible substrate such as plastic, flexibility is also required for a speaker used therein.

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、軽量性や可撓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 shape, a spherical dome shape or the like. However, when such a speaker is to be incorporated into the above-described thin display, it can not be made sufficiently thin, and there is a possibility that the lightness and flexibility may be impaired. In addition, when the speaker is externally attached, carrying and the like is troublesome.

そこで、薄型で、軽量性や可撓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 flexible display without losing its lightness and flexibility, it has sheet-like flexibility and has the property of expanding and contracting in response to an applied voltage. It has been proposed to use a piezoelectric film.

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 proposes the electroacoustic transducing film disclosed in Patent Document 1 as a piezoelectric film which is sheet-like, flexible, and capable of stably reproducing high-quality sound. did. The electroacoustic conversion film disclosed in Patent Document 1 comprises a polymer composite piezoelectric body (piezoelectric body layer) formed by dispersing piezoelectric body particles in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at normal temperature. It has a thin film electrode formed on both sides of a molecular composite piezoelectric material and a protective layer formed on the surface of the thin film electrode.

特開2014−14063号公報JP, 2014-14063, A

このような圧電フィルムでは、さらに電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上すると共に、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸を少なくし広帯域化することが求められる。一般に、圧電体において、電気と圧力との変換効率は圧電体の比誘電率に依存し、比誘電率が高いほど変換効率が向上する。
特許文献1には、粘弾性マトリックスに誘電性高分子材料を添加することで、高誘電率化することが開示されているが、変換効率を向上し、また、広帯域化するためにどのような高分子材料を添加するかについては、十分な検討がなされていなかった。
With such a piezoelectric film, it is required to further enhance the sound pressure level by increasing the conversion efficiency between electricity and sound, and to reduce the unevenness of the peak and dip in the sound pressure level in the frequency characteristic and to broaden the band . In general, in a piezoelectric body, the conversion efficiency between electricity and pressure depends on the dielectric constant of the piezoelectric body, and the conversion efficiency improves as the dielectric constant increases.
Patent Document 1 discloses increasing the dielectric constant by adding a dielectric polymer material to a visco-elastic matrix, but to improve conversion efficiency and to broaden the bandwidth, it is disclosed that It has not been sufficiently studied whether to add a polymer material.

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、電気と音の変換効率を高くして音圧レベルを向上でき、また、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸が少なく広帯域化できる電気音響変換フィルムを提供することを目的とする。   The object of the invention is to solve the problems of the prior art as described above, and it is possible to improve the sound pressure level by increasing the conversion efficiency of electricity and sound, and to peak or dip the sound pressure level in the frequency characteristic. An object of the present invention is to provide an electroacoustic transducing film which has less unevenness and can be broadened in bandwidth.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、常温で粘弾性を示すシアノエチル基を有する高分子材料を有す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、を有し、粘弾性マトリックスは、比誘電率が10以上の高分子材料である添加高分子材料を含有していることにより、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を提供する。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that a polymer composite piezoelectric formed by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix having a polymeric material having a cyanoethyl group exhibiting viscoelasticity at normal temperature. And two thin film electrodes laminated on both sides of the polymer composite piezoelectric material and two protective layers laminated respectively on the two thin film electrodes, and the viscoelastic matrix has a relative dielectric constant of 10 or more The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by containing an additive polymer material which is a polymer material of the present invention, and the present invention has been completed.
That is, the present invention provides an electroacoustic transducing film having the following configuration.

(1) 常温で粘弾性を示すシアノエチル基を有する高分子材料を含有す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、を有し、
粘弾性マトリックスは、比誘電率が10以上の高分子材料である添加高分子材料および比誘電率が80以上の誘電体粒子を含有し、
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%であることを特徴とする電気音響変換フィルム。
(2) 添加高分子材料の25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下である(1)に記載の電気音響変換フィルム。
(3) 添加高分子材料の体積抵抗が1×1012Ω・cm以上である(1)または(2)に記載の電気音響変換フィルム。
(4) 粘弾性マトリックス中における添加高分子材料の割合が60質量%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) 粘弾性マトリックス中における添加高分子材料の割合が10質量%以上30質量%以下である(1)〜(4)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
(6) シアノエチル基を有する高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコールである(1)〜(5)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
(7) 添加高分子材料が、シアノエチルプルランである(1)〜(6)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
(8) 誘電体粒子の平均粒径は、0.5μm以下である(1)〜(7)のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
(1) A polymer composite piezoelectric body formed by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix containing a polymeric material having a cyanoethyl group exhibiting viscoelasticity at normal temperature.
Two thin film electrodes stacked on both sides of the polymer composite piezoelectric material,
And two protective layers respectively stacked on two thin film electrodes,
The viscoelastic matrix contains an additive polymer material which is a polymer material having a dielectric constant of 10 or more and dielectric particles having a dielectric constant of 80 or more ,
A volume fraction of dielectric particles is 5 to 45% with respect to the total volume of a viscoelastic matrix and dielectric particles .
(2) The electroacoustic transducer film according to (1), wherein the loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz of the added polymer material is 0.05 or less.
(3) The electroacoustic transducer film according to (1) or (2), wherein the volume resistance of the added polymer material is 1 × 10 12 Ω · cm or more.
(4) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (3), wherein the proportion of the added polymer material in the viscoelastic matrix is 60% by mass or less.
(5) The electroacoustic transducer film according to any one of (1) to (4), wherein the proportion of the added polymer material in the viscoelastic matrix is 10% by mass to 30% by mass.
(6) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (5), wherein the polymer material having a cyanoethyl group is cyanoethylated polyvinyl alcohol.
(7) The electroacoustic transducer film according to any one of (1) to (6), wherein the additive polymer material is cyanoethyl pullulan.
(8) The electroacoustic conversion film according to any one of (1) to (7), wherein the average particle diameter of the dielectric particles is 0.5 μm or less.

このような本発明によれば、電気と音の変換効率を高くして音圧レベルを向上でき、また、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸を少なくし広帯域化できる電気音響変換フィルムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to improve the sound pressure level by increasing the conversion efficiency of electricity and sound, and to increase the sound pressure level in the frequency characteristic, thereby reducing the unevenness of the peak and dip in the sound pressure level and broadening the band. Can be provided.

本発明の電気音響変換フィルム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 transducing film 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 transducer 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 transducer 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 transducer 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 transducer 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 transducer film. 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の一例を模式的に表す上面図である。It is a top view which represents typically an example of an electroacoustic transducer using the electroacoustic conversion film of this invention. 図3AのB−B線断面図である。It is the BB sectional drawing of FIG. 3A. 電気音響変換器の他の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating another example of an electroacoustic transducer. 電気音響変換器の他の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating another example of an electroacoustic transducer. 電気音響変換器の他の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating another example of an electroacoustic transducer. 電気音響変換器の他の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of an electroacoustic transducer.

以下、本発明の電気音響変換フィルムについて、添付の図面に示される好適実施形態を基に、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 of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the attached drawings.
Although the description of the configuration requirements described below may be made based on the representative embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments.
In addition, in this specification, the numerical range represented using "-" means the range which includes the numerical value described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.

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断面図を示す。
このような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(ケース側)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。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the electroacoustic transducer film of the present invention.
Such an electroacoustic transducing film is used as a diaphragm of an electroacoustic transducer, as described later.
In the electroacoustic transducer, when the electroacoustic transducing film is stretched in the in-plane direction by voltage application to the electroacoustic transducer film, the electroacoustic transducing film is above (sound radiation direction) to absorb the stretched portion. When the electroacoustic transducing film is contracted in the in-plane direction by voltage application to the electroacoustic transducing film, the electroacoustic transducing film is directed downward (case side) to absorb the contraction. Moving. The electroacoustic transducer converts vibration (sound) and an electrical signal by vibration due to the repetition of expansion and contraction of the electroacoustic transducer film.
Such electroacoustic transducers are used as various acoustic devices such as full range speakers, speakers such as tweeters, squawkers and woofers, speakers for headphones and earphones, noise cancelers, microphones, and pickups used for musical instruments such as guitars. Used to input an electrical signal to the electroacoustic transducing film to reproduce sound by vibration according to the electrical signal, or to convert the vibration of the electroacoustic transducing film by receiving a sound wave into an electrical signal It is

図1に示す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の一面に設けられる下部薄膜電極14および他面に設けられる上部薄膜電極16と、下部薄膜電極14の表面に設けられる下部保護層18および上部薄膜電極16の表面に設けられる上部保護層20と、を有して構成される。   An electroacoustic conversion film (hereinafter also referred to as “conversion film”) 10 shown in FIG. 1 includes a piezoelectric layer 12 which is a sheet-like material having piezoelectricity, and a lower thin film electrode 14 provided on one surface of the piezoelectric layer 12 An upper thin film electrode 16 provided on the other surface, and a lower protective layer 18 provided on the surface of the lower thin film electrode 14 and an upper protective layer 20 provided on the surface of the upper thin film electrode 16 are configured.

変換フィルム10において、圧電体層12は、高分子複合圧電体からなるものである。
図1に概念的に示すように、圧電体層12を形成する高分子複合圧電体は、シアノエチル基を有する高分子材料を含有する粘弾性マトリックス24中に、圧電体粒子26を分散したものである。
ここで、本発明においては、高分子複合圧電体を構成する粘弾性マトリックス24中に、比誘電率が10以上の高分子材料である添加高分子材料を含有するものである。
本発明の電気音響変換フィルムはこのような構成を有することで、電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上することができ、また、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸を少なくして広帯域化することができる。
この点は後に詳述する。
また、好ましくは、圧電体層12は、分極処理されている。
In the conversion film 10, the piezoelectric layer 12 is made of a polymer composite piezoelectric material.
As conceptually shown in FIG. 1, the polymer composite piezoelectric material forming the piezoelectric material layer 12 is obtained by dispersing the piezoelectric material particles 26 in a viscoelastic matrix 24 containing a polymer material having a cyanoethyl group. is there.
Here, in the present invention, an additive polymer material which is a polymer material having a dielectric constant of 10 or more is contained in the viscoelastic matrix 24 constituting the polymer composite piezoelectric material.
The electro-acoustic conversion film of the present invention having such a configuration can increase the conversion efficiency of electricity and sound, and can improve the sound pressure level, and peak in the sound pressure level in the frequency characteristic, The unevenness of the dip can be reduced to widen the band.
This point will be described in detail later.
In addition, preferably, the piezoelectric layer 12 is subjected to polarization processing.

変換フィルム10は、フレキシブルディスプレイ用のスピーカなど、フレキシブル性を有するスピーカ等に好適に用いられる。ここで、フレキシブル性を有するスピーカに用いられる高分子複合圧電体(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。
The conversion film 10 is suitably used for a speaker having flexibility, such as a speaker for a flexible display. Here, it is preferable that the polymer composite piezoelectric material (piezoelectric material layer 12) used for the speaker having flexibility has the following requirements.
(I) Flexibility For example, when holding in a loosely flexed state like a document or magazine in a document sense for portable use, to be subjected to relatively slow, large bending deformation of several Hz or less from outside constantly become. At this time, if the polymer composite piezoelectric body 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 breakage. Therefore, the polymer composite piezoelectric body is required to have appropriate softness. In addition, if strain energy can be diffused to the outside as heat, stress can be relaxed. Therefore, it is required that the loss tangent of the polymer composite piezoelectric body be appropriately large.
(Ii) Sound quality The speaker vibrates the piezoelectric particles at a frequency of the audio band of 20 Hz to 20 kHz, and the vibration energy reproduces the sound by vibrating the entire diaphragm (polymer composite piezoelectric material) integrally. Ru. Therefore, in order to enhance the transmission efficiency of vibrational energy, the polymer composite piezoelectric body is required to have an appropriate hardness. In addition, if the frequency characteristic of the speaker is smooth, the amount of change in sound quality when the lowest resonance frequency f 0 changes with the change in curvature also decreases. Therefore, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is required to be moderately large.

以上をまとめると、フレキシブル性を有するスピーカに用いる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。   Summarizing the above, it is required that the polymer composite piezoelectric material used for the speaker having flexibility should be hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz, and be soft for vibrations of several Hz or less. In addition, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric body is required to be appropriately large for 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。
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。
Generally, macromolecular solid has a viscoelastic relaxation mechanism, and large scale molecular motions decrease storage elastic modulus (Young's modulus) with the increase of temperature or decrease in frequency (relaxation) or maximum of loss elastic modulus (absorption) It is observed as Among them, the relaxation caused by the micro brown motion of molecular chains 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 notably.
In the polymer composite piezoelectric material (piezoelectric layer 12), by using a polymer material having a glass transition temperature at normal temperature, in other words, a polymer material having viscoelasticity at normal temperature as a matrix, against vibration of 20 Hz to 20 kHz A polymer composite piezoelectric material that is hard and behaves softly for slow vibrations of several Hz or less is realized. In particular, it is preferable to use a polymer material having a glass transition temperature at a frequency of 1 Hz at a normal temperature, that is, 0 to 50 ° C., as a matrix of the polymer composite piezoelectric material, in that this behavior suitably appears.
In the present specification, “normal temperature” refers to a temperature range of about 0 to 50 ° C.

常温で粘弾性を有する高分子材料としては、シアノエチル基を有する材料が利用可能である。
また、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。
As a polymer material having viscoelasticity at normal temperature, a material having a cyanoethyl group can be used.
Preferably, a polymer material having a maximum value of 0.5 or more of the loss tangent Tan δ at a frequency of 1 Hz in the dynamic viscoelasticity test at normal temperature, that is, 0 to 50 ° C. is used.
Thereby, when the polymer composite piezoelectric material is slowly bent by an external force, stress concentration at the polymer matrix / piezoelectric particle interface at the maximum bending moment portion is relaxed, 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。
Moreover, as for a polymeric material, it is preferable that the storage elastic modulus (E ') in frequency 1 Hz by dynamic-viscoelasticity measurement is 100 Mpa or more at 0 degreeC, and 10 Mpa or less at 50 degreeC.
As a result, the bending moment generated when the polymer composite piezoelectric material is slowly bent by an external force can be reduced, and at the same time, it can behave hard against 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。
In addition, it is more preferable that the polymer material has a relative dielectric constant of 10 or more at 25 ° C. Thus, 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, and a large amount of deformation can be expected.
However, on the other hand, it is also preferable that the polymer material has a relative dielectric constant of 10 or less at 25 ° C. in consideration of securing of good moisture resistance and the like.

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)が好ましく例示される。また、これ以外にも、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。
なかでも、シアノエチル化PVAを用いるのが好ましい。
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。
Preferred examples of the polymer material satisfying such conditions include cyanoethylated polyvinyl alcohol (cyanoethylated PVA). In addition to these, vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxysucrose, cyanoethyl hydroxy cellulose, cyanoethyl hydroxy pullulan, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, cyanoethyl hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl cellulose, Cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, cyanoethyl hydroxypropyl amylose, cyanoethyl polyacrylamide, cyanoethyl polyacrylate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyhydroxy methylene, cyanoethyl glycidol pullulan, cyano group such as cyanoethyl saccharose and cyanoethyl sorbitol or cyanoe Polymers having a group, the polymeric material can be mentioned having a cyanoethyl group of synthetic rubbers such as nitrile rubber or chloroprene rubber.
Among them, it is preferable to use cyanoethylated PVA.
In addition, only 1 type may be used for these polymeric materials, and multiple types may be used together (mixing) and using them.

また、このようなシアノエチル基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、常温で粘弾性を有する他の高分子材料を併用してもよい。
常温で粘弾性を有する他の高分子材料としては、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。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。
Moreover, the viscoelastic matrix 24 using the polymeric material which has such a cyanoethyl group may use together other polymeric materials which have viscoelasticity at normal temperature as needed.
Polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride coacrylonitrile, polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer, polyvinyl methyl ketone, and polybutyl methacrylate etc. are illustrated as another polymer material which has viscoelasticity at normal temperature. Moreover, as these high molecular materials, commercially available products such as HYBLER 5127 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) can be suitably used.

ここで、本発明においては、このようなシアノエチル基を有する高分子材料を主成分とする粘弾性マトリックス24に、25℃における比誘電率が10以上の高分子材料(以下、「添加高分子材料」ともいう)を添加したものである。   Here, in the present invention, a polymer material having a dielectric constant of 10 or more at 25 ° C. (hereinafter referred to as “added polymer material”) is a visco-elastic matrix 24 mainly containing such a cyanoethyl group-containing polymer material. (Also referred to as “)”.

前述のとおり、本願出願人は、薄型で、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、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、圧電体層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電気音響変換フィルムを提案した。
本発明者らは、このような、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中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体を圧電体層として用いる電気音響変換フィルムにおいて、さらに、変換効率を向上し、また、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸を少なくし広帯域化するための検討を行った。
As described above, the applicant of the present invention disperses piezoelectric particles in a visco-elastic matrix made of a polymer material having visco-elastic properties at normal temperature as a thin, piezoelectric film capable of stably reproducing high-quality sound. An electroacoustic transducing film is proposed having a polymer composite piezoelectric material (piezoelectric material layer), thin film electrodes formed on both sides of the piezoelectric material layer, and a protective layer formed on the surface of the thin film electrode.
The inventors of the present invention have made an electroacoustic transducing film using, as a piezoelectric layer, such a polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a visco-elastic matrix made of a polymer material having visco-elastic properties at normal temperature. Furthermore, in order to improve the conversion efficiency and to reduce the unevenness of the peaks and dips in the sound pressure level in the frequency characteristics, the band width was considered.

検討の結果、本発明のように、常温で粘弾性を示すシアノエチル基を有する高分子材料を主成分とする粘弾性マトリックス24に、比誘電率が10以上の添加高分子材料を添加して、粘弾性マトリックス24の誘電率を高くすることで、電気と音との変換効率を高くして音圧を向上することができ、また、周波数特性において音圧レベルにピーク、ディップの凹凸を少なくし広帯域化することができることを見出した。
なお、周波数特性における音圧レベルのピークとは、周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフにおける音圧レベルの極大値であり、ディップとは、この極大値の隣にある極小値である。すなわち、音圧レベルのピークとディップの差が小さいほど、滑らかな周波数特性となり、広帯域化される。
As a result of the examination, as in the present invention, an additive polymer material having a dielectric constant of 10 or more is added to the viscoelastic matrix 24 mainly composed of a polymer material having a cyanoethyl group exhibiting viscoelasticity at normal temperature. By increasing the dielectric constant of the visco-elastic matrix 24, the conversion efficiency between electricity and sound can be increased to improve the sound pressure, and the peak and dip unevenness of the sound pressure level can be reduced in the frequency characteristic. It has been found that the bandwidth can be increased.
The peak of the sound pressure level in the frequency characteristic is the maximum value of the sound pressure level in the graph representing the relationship between the frequency and the sound pressure level, and the dip is the minimum value next to this maximum value. That is, the smaller the difference between the peak and the dip of the sound pressure level, the smoother the frequency characteristic is, and the wider the band.

なお、粘弾性マトリックス24の誘電率をより向上する観点から、添加高分子材料の25℃における比誘電率は、15以上が好ましく、18以上がより好ましい。   From the viewpoint of further improving the dielectric constant of the viscoelastic matrix 24, the relative dielectric constant at 25 ° C. of the added polymer material is preferably 15 or more, more preferably 18 or more.

比誘電率が10以上の添加高分子材料としては、シアノエチルプルラン、シアノエチルセルロース、ニトリルゴム、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、シアノエチルソルビドール等が例示される。   As added polymer materials having a dielectric constant of 10 or more, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl cellulose, nitrile rubber, cyanoethyl hydroxycellulose, cyanoethyl hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, cyanoethyl polyhydroxy methylene, cyanoethyl Examples include glycidol pullulan, cyanoethylsorbidol and the like.

ここで、添加高分子材料としては、25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下の高分子材料を用いるのが好ましい。
一般に、損失正接が小さいほど、共振特性の鋭さ(共振の強さ)の指標である機械的品質係数(Q値)が大きくなる、すなわち、共振が鋭くなる。そこで、添加高分子材料として、25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下の高分子材料を用いると、高周波数帯域(1kHz以上)で共振が鋭くなることを見出した。この共振を利用して音圧が向上することを見出した。また、共振が鋭くなると音響性能の指標の一つである周波数特性において、音圧レベルに凹凸が生じてピーク、ディップが顕在化し狭帯域化してしまうが、添加高分子材料をある規定範囲内で添加することにより、ピーク、ディップを顕在化させることなく、滑らかな周波数特性を得ることができ広帯域化できることを見出した。
Here, as the additive polymer material, it is preferable to use a polymer material whose loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz is 0.05 or less.
In general, the smaller the loss tangent, the larger the mechanical quality factor (Q value), which is an index of the sharpness (resonance strength) of the resonance characteristic, that is, the resonance becomes sharper. Therefore, it has been found that when a polymer material having a loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz of 0.05 or less as the additive polymer material is used, resonance becomes sharp in a high frequency band (1 kHz or more). It has been found that the sound pressure is improved by utilizing this resonance. In addition, when the resonance becomes sharp, the sound pressure level has unevenness in the frequency characteristics which is one of the indexes of the acoustic performance, and peaks and dips become apparent and the band is narrowed. It has been found that by adding it, smooth frequency characteristics can be obtained and the frequency band can be broadened without making peaks and dips apparent.

25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下の添加高分子材料としては、シアノエチルプルラン、シアノエチルセルロース等が例示される。   Examples of the added polymer material having a loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz of 0.05 or less include cyanoethyl pullulan, cyanoethyl cellulose and the like.

また、添加高分子材料としては、体積抵抗が1×1012Ω・cm以上の高分子材料を用いるのが好ましい。
添加高分子材料として、体積抵抗が1×1012Ω・cm以上の高分子材料を用いることで、圧電体層12の耐電圧を高くすることができ、圧電体層12を挾持する電極対間(下部薄膜電極14および上部薄膜電極16)に、高い電圧を印加しても、圧電体層12の絶縁破壊が生じにくくなり、適正に音を再生することができる。また、絶縁破壊が生じにくいため、圧電体層12をより薄く形成することができ、自重による撓みを軽減し、また、軽くすることで、印加電圧に対する圧電フィルムの追従性を向上させて、音圧や音質を向上できる。また、柔軟性を付与することができる。
Further, as the additive polymer material, it is preferable to use a polymer material having a volume resistance of 1 × 10 12 Ω · cm or more.
By using a polymer material having a volume resistance of 1 × 10 12 Ω · cm or more as the additive polymer material, the withstand voltage of the piezoelectric layer 12 can be increased, and between the electrode pairs supporting the piezoelectric layer 12. Even when a high voltage is applied to (the lower thin film electrode 14 and the upper thin film electrode 16), the dielectric breakdown of the piezoelectric layer 12 is less likely to occur, and sound can be properly reproduced. In addition, since the dielectric breakdown does not easily occur, the piezoelectric layer 12 can be formed thinner, and the deflection due to its own weight can be reduced, and by making it lighter, the followability of the piezoelectric film to the applied voltage can be improved. Pressure and sound quality can be improved. Also, flexibility can be given.

体積抵抗が1×1012Ω・cm以上の添加高分子材料としては、シアノエチルプルラン等が例示される。Examples of the added polymer material having a volume resistance of 1 × 10 12 Ω · cm or more include cyanoethyl pullulan and the like.

また、添加高分子材料の添加量には限定はないが、粘弾性マトリックス24中に占める割合で、60質量%以下とするのが好ましく、10質量%以上30質量%以下とするのがより好ましい。
添加高分子材料の割合を上記範囲とすることで、音圧の向上、広帯域化、および、耐電圧の向上を並立することができる。
Further, the addition amount of the added polymer material is not limited, but preferably 60% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less in the proportion in the visco-elastic matrix 24 .
By setting the ratio of the added polymer material in the above range, it is possible to simultaneously improve the sound pressure, increase the frequency band, and improve the withstand voltage.

また、粘弾性マトリックス24は、誘電特性や機械特性の調整等を目的として、常温で粘弾性を示しシアノエチル基を有する高分子材料(粘弾性材料)、および、比誘電率が10以上の添加高分子材料に加えて、必要に応じて、その他の高分子材料を添加しても良い。   Further, the viscoelastic matrix 24 exhibits viscoelasticity at normal temperature and has a cyanoethyl group-containing polymer material (viscoelastic material) for the purpose of adjustment of dielectric properties and mechanical properties, etc., and a high dielectric constant of 10 or more In addition to molecular materials, other polymer materials may be added as needed.

添加可能な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、クロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
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高分子材料は、1種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
Examples of polymer materials that can be added include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and polyfluorocarbon as an example. Fluorinated polymers such as vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer and synthetic rubbers such as chloroprene rubber are exemplified.
Moreover, in the visco-elastic matrix 24 of the piezoelectric layer 12, the polymer material to be added in addition to the material having visco-elastic properties at normal temperature such as cyanoethylated PVA is not limited to one type, and plural types are added It is also good.

また、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, for the purpose of adjusting the glass transition point Tg, thermoplastic resins such as vinyl chloride resin, polyethylene, polystyrene, methacrylic resin, polybutene, isobutylene, etc., phenol resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, mica, etc. A thermosetting resin may be added.
Furthermore, tackifiers such as rosin esters, rosins, terpenes, terpene phenols, petroleum resins and the like may be added for the purpose of improving the tackiness.

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、および、比誘電率が10以上の添加高分子材料以外の高分子材料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質量%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、誘電特性の調整、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。
The amount of addition when adding a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA and a polymer material other than an additive polymer material having a dielectric constant of 10 or more to the viscoelastic matrix 24 of the piezoelectric layer 12 is particularly limited. Although it does not exist, it is preferable to set it as 30 mass% or less in the ratio to the viscoelastic matrix 24.
Thereby, 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 adjustment of the dielectric characteristics, the improvement of the heat resistance, the adhesion with the piezoelectric particles 26 and the electrode layer Favorable results can be obtained in terms of improvement and the like.

なお、本発明において、高分子材料とは分子量が10000以上のものをいう。   In the present invention, the polymer material means one having a molecular weight of 10000 or more.

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24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。
Further, in order to increase the dielectric constant of the piezoelectric layer 12, dielectric particles may be added to the viscoelastic matrix 24.
The dielectric particles are made of particles having a high relative dielectric constant of 80 or more at 25 ° C.
As dielectric particles, for example, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate (BaTiO 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT) And zinc oxide (ZnO), a solid solution (BFBT) of barium titanate and bismuth ferrite (BiFeO 3 ), and the like. Among them, it is preferable to use barium titanate (BaTiO 3 ) as the dielectric particles in view 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 is preferably 5 to 45%, more preferably 10 to 30%, and particularly preferably 20 to 30% of the total volume of the viscoelastic matrix and the dielectric particles.

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(BaTiO3)、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 3 )との固溶体(BFBT)等が例示される。
なお、これらのセラミックス粒子は、1種のみを用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
The piezoelectric particles 26 are made of ceramic particles having a perovskite or wurtzite crystal structure.
Examples of ceramic particles constituting the piezoelectric particles 26 include lead zirconate titanate (PZT), lead zirconate titanate zirconate (PLZT), barium titanate (BaTiO 3 ), zinc oxide (ZnO), and Examples thereof include a solid solution (BFBT) of barium titanate and bismuth ferrite (BiFe 3 ).
The ceramic particles may be used alone or in combination of two or more.

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、耐電圧を向上できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
The particle diameter of such piezoelectric particles 26 may be appropriately selected according to the size and application of the conversion film 10, but according to the study of the present inventor, 1 to 10 μm is preferable.
By setting the particle diameter of the piezoelectric particles 26 in the above-mentioned range, preferable results can be obtained in that high piezoelectric characteristics and flexibility can be compatible, and the withstand voltage can be improved.

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。
Although the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 are dispersed uniformly and regularly in the viscoelastic matrix 24 in FIG. 1, 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 they are 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 ratio of the visco-elastic matrix 24 to the piezoelectric particles 26 in the piezoelectric layer 12 is required for the size and thickness in the plane direction of the conversion film 10, the application of the conversion film 10, and the conversion film 10 Depending on the characteristics of the
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%, and more preferably 50% or more. It is more preferable to make it 70%.
By setting the ratio of the viscoelastic matrix 24 to the piezoelectric particles 26 in the above range, preferable results can be obtained in that high piezoelectric characteristics and flexibility can be compatible.

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の厚さを薄くすることで、自重による撓みを軽減し、また、軽くすることで、印加電圧に対する圧電フィルムの追従性を向上させて、音圧や音質を向上できる。また、柔軟性を付与することができる。一方で、圧電体層12の厚さが薄すぎると、剛性が連続して電圧を印加した際や、高電圧を印加した際に、局所的な短絡が発生するおそれがある。また、剛性が低下するおそれがある。
上記観点から、圧電体層12の厚さは、5μm〜100μmが好ましく、8μm〜50μmがより好ましく、特に、10〜40μmがさらに好ましく、特に、15〜25μmが好ましい。
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。
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 application of the conversion film 10, the characteristics required of the conversion film 10, etc. do it.
Here, according to the study of the present inventor, by reducing the thickness of the piezoelectric layer 12, the deflection due to its own weight is reduced, and by making it light, the followability of the piezoelectric film to the applied voltage is improved. Sound pressure and sound quality. Also, flexibility can be given. On the other hand, when the thickness of the piezoelectric layer 12 is too thin, local short circuit may occur when the voltage is applied continuously or when the rigidity is continuously applied. In addition, the rigidity may be reduced.
From the above viewpoint, the thickness of the piezoelectric layer 12 is preferably 5 μm to 100 μm, more preferably 8 μm to 50 μm, particularly preferably 10 to 40 μm, and particularly preferably 15 to 25 μm.
As described above, the piezoelectric layer 12 is preferably subjected to polarization processing (poling). The polarization process will be described in detail later.

図1に示すように、本発明の変換フィルム10は、このような圧電体層12の一面に、下部薄膜電極14を形成し、その上に下部保護層18を形成し、圧電体層12の他方の面に、上部薄膜電極16を形成し、その上に上部保護層20を形成してなる構成を有する。ここで、上部薄膜電極16と下部薄膜電極14とが電極対を形成する。
なお、変換フィルム10は、これらの層に加えて、例えば、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や、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等を有していてもよい。
As shown in FIG. 1, in the conversion film 10 of the present invention, the lower thin film electrode 14 is formed on one surface of such a piezoelectric layer 12, and the lower protective layer 18 is formed thereon. An upper thin film electrode 16 is formed on the other surface, and an upper protective layer 20 is formed thereon. Here, the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 form an electrode pair.
In addition to the layers, the conversion film 10 covers, for example, the upper thin film electrode 16 and an electrode lead-out portion for drawing out the electrode from the lower thin film electrode 14 and a region where the piezoelectric layer 12 is exposed. And an insulating layer or the like for preventing a short or the like.

電極引出し部としては、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。
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するために、電極引出し部を3以上有するのが好ましい。
As the electrode lead-out portion, a thin film electrode and a protective layer may be provided with a projecting portion projecting outward in the surface direction of the piezoelectric layer, or a part of the protective layer is removed to form a hole Then, a conductive material such as silver paste may be inserted into the hole to electrically conduct the conductive material and the thin film electrode to form an electrode lead-out portion.
In each thin film electrode, the number of electrode lead portions is not limited to one, and two or more electrode lead portions may be provided. In particular, in the case of a configuration in which a conductive material is inserted into the hole to remove a part of the protective layer to form an electrode lead-out part, three or more electrode lead-out parts are provided to ensure electric conduction more reliably. preferable.

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、この積層体を、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。
このように、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る。
That is, in the conversion film 10, both surfaces of the piezoelectric layer 12 are sandwiched by the electrode pair, that is, the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14, and the laminate is sandwiched by the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18. The configuration is as follows.
Thus, the region held by the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 is driven according to the applied voltage.

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。
なお、下部保護層18および上部保護層20は、配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部保護層18および上部保護層20を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、保護層ともいう。
In the conversion film 10, the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 serve to cover the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 and to provide the piezoelectric layer 12 with appropriate rigidity and mechanical strength. . 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 the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 to compensate for it.
The lower protective layer 18 and the upper protective layer 20 are the same except that the arrangement position is different. Therefore, in the following description, it is not necessary to distinguish the lower protective layer 18 and the upper protective layer 20. The two members are collectively referred to as a protective layer.

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、アラミド)、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。
中でも、ガラス転移温度Tgが150℃以上で優れた耐熱性を示す等の観点から、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、トリアセチルセルロースが好適に用いられる。これらより、電圧印加時の発熱による外観損傷を防ぐことができたり、高温下での放置試験ならびに駆動試験に耐えることができる。
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 sulfide (PPS), polymethyl methacrylate (PMMA) and the like because of having excellent mechanical properties and heat resistance. And polyetherimide (PEI), polyimide (PI), polyamide (PA, aramid), polyethylene naphthalate (PEN), triacetyl cellulose (TAC), and cyclic olefin resins are preferably used.
Among them, polyamides, polyimides, polyetherimides, polycarbonates and triacetylcelluloses are preferably used from the viewpoint of exhibiting excellent heat resistance when the glass transition temperature Tg is 150 ° C. or more. From these, appearance damage due to heat generation at the time of voltage application can be prevented, and it is possible to withstand standing test under high temperature and driving test.

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。
The thickness of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 is not particularly limited. Also, the thicknesses of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are basically the same but may be different.
Here, when 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 restrained, but also the flexibility is impaired, so that the mechanical strength and the sheet-like material are good. The upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are more advantageously thinner, except when handling is required.

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の厚さが、圧電体層12の厚さの2倍以下であれば、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。
例えば、圧電体層12の厚さが20μmで上部保護層20および下部保護層18がPETからなる場合、上部保護層20および下部保護層18の厚さは、40μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、中でも15μm以下とするのが好ましい。
According to the study of the present inventor, if the thickness of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 is not more than twice the thickness of the piezoelectric layer 12, compatibility between securing of rigidity and appropriate flexibility, etc. Favorable results can be obtained in terms of
For example, when the thickness of the piezoelectric layer 12 is 20 μm and the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are made of PET, the thickness of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 is preferably 40 μm or less, more preferably 20 μm or less Among them, the thickness is preferably 15 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。
なお、下部電極14および上部電極16は、大きさおよび配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部電極14および上部電極16を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、薄膜電極ともいう。
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, it is also called a lower electrode) 14 is formed, respectively.
The upper electrode 16 and the lower electrode 14 are provided to apply an electric field to the conversion film 10 (piezoelectric layer 12).
The lower electrode 14 and the upper electrode 16 have the same structure except that the size and the arrangement position are different. Therefore, in the following description, the lower electrode 14 and the upper electrode 16 need not be distinguished from each other. Together, both members are also referred to as thin film electrodes.

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が、好適に例示される。   In the present invention, the materials for forming the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are not particularly limited, and various conductors can be used. Specific examples thereof include carbon, palladium, iron, tin, aluminum, nickel, platinum, gold, silver, copper, chromium and molybdenum, alloys of these, indium tin oxide and the like. Among them, any of copper, aluminum, gold, silver, platinum and indium tin oxide is suitably exemplified.

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等、公知の方法が、各種、利用可能である。   Further, the method of forming the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is not particularly limited, and a film formed by vapor deposition (vacuum film forming method) such as vacuum evaporation or sputtering or film formed by plating, or a foil formed of the above material Various known methods such as a method of pasting 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。
Above all, a thin film of copper or aluminum formed by vacuum deposition is suitably used as the upper electrode 16 and the lower electrode 14 because the flexibility of the conversion film 10 can be secured among others. Among them, a thin film of copper by vacuum evaporation is suitably used.
The thickness of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is not particularly limited. Also, 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。   Here, similarly to the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 described above, when 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. Therefore, the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are more advantageous as thin as long as the electrical resistance does not become too high.

ここで、本発明者の検討によれば、上部電極16および下部電極14の厚さとヤング率との積が、上部保護層20および下部保護層18の厚さとヤング率との積を下回れば、可撓性を大きく損なうことがないため、好適である。
例えば、上部保護層20および下部保護層18がPET(ヤング率:約6.2GPa)で、上部電極16および下部電極14が銅(ヤング率:約130GPa)からなる組み合わせの場合、上部保護層20および下部保護層18の厚さが25μmだとすると、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以下とするのが好ましい。
Here, according to the study of the inventor, if the product of the thickness of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 and the Young's modulus is less than the product of the thickness of the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 and the Young's modulus, It is preferable because the flexibility is not greatly impaired.
For example, when the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are a combination of PET (Young's modulus: about 6.2 GPa) and the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are copper (Young's modulus: about 130 GPa), the upper protective layer 20 When the thickness of the lower protective layer 18 is 25 μm, the thickness of the upper electrode 16 and the lower electrode 14 is preferably 1.2 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or less.

また、薄膜電極は、必ずしも、圧電体層12(下部保護層18および/または上部保護層20)の全面に対応して形成される必要はない。
すなわち、薄膜電極の少なくとも一方が、例えば圧電体層12よりも小さく、変換フィルム10の周辺部において、圧電体層12と保護層とが、直接、接触するような構成でもよい。
Also, the thin film electrode does not necessarily have to be formed corresponding to the entire surface of the piezoelectric layer 12 (the lower protective layer 18 and / or the upper protective layer 20).
That is, at least one of the thin film electrodes may be smaller than, for example, the piezoelectric layer 12, and the piezoelectric layer 12 and the protective layer may be in direct contact with each other around the conversion film 10.

あるいは、薄膜電極が全面に形成された保護層が、圧電体層12の全面に対応して形成される必要はない。この場合、圧電体層12と直接に接触する第2の保護層を別途、保護層の表面側に設けるような構成としてもよい。   Alternatively, the protective layer on which the thin film electrode is formed does not have to be formed corresponding to the entire surface of the piezoelectric layer 12. In this case, a second protective layer in direct contact with the piezoelectric layer 12 may be separately provided on the surface side of the protective layer.

また、薄膜電極と圧電体層12との間に密着力向上、可撓性向上などの目的でさらに塗布層を設ける構成としてもよい。この場合、塗布層は薄膜電極の上でも圧電体層12の上のどちらに塗布しても構わない。
この場合は、高分子成分として、ポリ(メタ)アクリル、ポリウレタン、ポリエステルポリオレフィン、PVA、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。なかでも音響性能を向上させるために、誘電性高分子が好ましく用いられる。具体的には前述の高分子などが好ましく使用することができる。また、高分子成分以外にも高誘電体粒子や帯電防止剤、界面活性剤、増粘剤、架橋剤など添加しても構わない。
Further, a coating layer may be further provided between the thin film electrode and the piezoelectric layer 12 for the purpose of improving adhesion and flexibility. In this case, the coating layer may be applied to either the thin film electrode or the piezoelectric layer 12.
In this case, as the polymer component, a thermoplastic resin such as poly (meth) acrylic, polyurethane, polyester polyolefin, PVA, polystyrene, or a thermosetting resin such as phenol resin or melamine resin can be used. Above all, a dielectric polymer is preferably used to improve the acoustic performance. Specifically, the aforementioned polymers can be preferably used. In addition to the polymer component, high dielectric particles, an antistatic agent, a surfactant, a thickener, a crosslinking agent and the like may be added.

また、図示例では、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や、薄膜電極を被覆する着色層等を有していてもよい。   Further, in the illustrated example, the layer configuration of the conversion film 10 includes the piezoelectric layer 12, the lower thin film electrode 14 stacked on one surface of the piezoelectric layer 12, and the lower protective layer stacked on the lower thin film electrode 14. 18 and 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, but the present invention is not limited thereto. In addition to the layers, for example, an insulating layer for preventing short circuit or the like, a colored layer for covering a thin film electrode, or the like may be provided to cover the region where the piezoelectric layer 12 is exposed.

例えば、着色層を有する場合の層構成は、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と、下部着色層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と、上部着色層上に積層される上部保護層20とを有する構成とすればよい。
着色層を有することで、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。
For example, in the case of having a colored layer, the layer configuration includes a piezoelectric layer 12, a lower thin film electrode 14 stacked on one surface of the piezoelectric layer 12, and a lower colored layer stacked on the lower thin film electrode 14. A lower protective layer 18 stacked on the lower colored layer, an upper thin film electrode 16 stacked on the other surface of the piezoelectric layer 12, an upper colored layer stacked on the upper thin film electrode 16, and an upper colored layer And the upper protective layer 20 to be laminated on the substrate.
By having the colored layer, it is possible to make the rust of the upper thin film electrode 16 and the lower thin film electrode 14 invisible from the outside.

薄膜電極の錆びが外部から視認できないようにする観点から、着色層の透過濃度は、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。
The transmission density of the colored layer is preferably 0.3 or more, more preferably 0.5 or more, from the viewpoint of preventing the rust of the thin film electrode from being visible from the outside.
The transmission density is an optical density measured as a ratio of transmitted light to incident light, and the transmittance at a transmission density of 0.3 is about 50%, and the transmittance at a transmission density of 0.5 Is about 30%.

また、着色層の厚さは、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。
また、着色層は、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。
The thickness of the colored layer is preferably 1 μm or less, more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 40 nm or less.
The colored layer preferably has a low electric resistivity, and preferably 1 × 10 −7 Ωm or less.

着色層の形成材料は、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、着色層の形成材料としては、インジウム、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、着色層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。
The material for forming the colored layer is not particularly limited as long as it satisfies the above transmission density and does not change color due to rusting or the like.
Specifically, as a material for forming the colored layer, metals such as indium, nickel, titanium, aluminum, gold, platinum, chromium and the like, carbon black (CB), inorganic pigments such as titanium oxide, zinc oxide and barium sulfate, quinacridone Examples thereof include organic pigments of an azo type, a benzimidazolone type, a phthalocyanine type and an anthraquinone type, and a member having a light scattering property and having pores inside.
It is preferable to use a metal as a formation material of a colored layer from a viewpoint of the above-mentioned permeation | transmission density | concentration, thickness, and an electrical resistivity, and nickel is more preferable among them.

また、着色層の形成方法には、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 a colored layer, According to the said material, what is necessary is just to form by various well-known methods.
For example, in the case of using a metal as a material for forming the colored layer, a film formed by vapor deposition (vacuum film forming method) such as vacuum evaporation or sputtering or plating, or a foil formed of the above material is attached Methods etc. are available. It is more preferable to form by vacuum evaporation from the point which can be formed thinner.
Moreover, when using a pigment as a formation material of a colored layer, the apply | coating method, printing, etc. can be utilized.
Also, a method of transferring a previously formed colored layer can be used.

また、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には限定されず、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。   Moreover, it is not limited to the structure which has a colored layer in each of the upper electrode 16 side and the lower electrode 14 side, You may be the structure which has a colored layer in at least one side.

前述のように、変換フィルム10は、常温で粘弾性を示すシアノエチル基を有する高分子材料を含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、さらに、上部保護層20および下部保護層18を挟持してなる構成を有する。
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 the upper electrode 16 and the piezoelectric layer 12 formed by dispersing the piezoelectric particles 26 in the visco-elastic matrix 24 containing a polymer material having a cyanoethyl group exhibiting visco-elastic properties at normal temperature. It has a configuration formed by sandwiching the lower electrode 14 and further sandwiching the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18.
It is preferable that such a conversion film 10 has a maximum value at which a loss tangent (Tan δ) at a frequency of 1 Hz determined by dynamic viscoelasticity measurement is 0.1 or more at normal temperature.
Thereby, even if the conversion film 10 is subjected to a relatively slow, large bending deformation of several Hz or less from the outside, 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 the occurrence of cracks at the interface of

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 measured by dynamic viscoelasticity measurement of 10 to 30 GPa at 0 ° C. and 1 to 10 GPa at 50 ° C.
Thereby, conversion film 10 can have large frequency dispersion in storage elastic modulus (E ') at normal temperature. That is, it is hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz, and can behave softly 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 + 06~2.0E + 06) N / m, at 50 ℃ 1.0 × 10 5 ~1.0 × 10 6 (1.0E + 05~1.0E + 06) is preferably N / m.
Thereby, appropriate rigidity and mechanical strength can be provided as long as the conversion film 10 does not lose flexibility and acoustic characteristics.

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, it is preferable that the conversion film 10 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.

なお、図1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や、保護層と薄膜電極との間に、薄膜電極が外部から視認されるのを防止する着色層等を有していてもよい。   In the example shown in FIG. 1, the layer configuration of the conversion film 10 is formed 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 insulating layer which covers a region where the piezoelectric layer 12 is exposed to prevent a short etc., or a thin film electrode is visually recognized from the outside between the protective layer and the thin film electrode. It may have a colored layer or the like that prevents

次に、図2A〜図2Eを参照して、変換フィルム10の製造方法の一例を説明する。   Next, with reference to FIG. 2A-FIG. 2E, an example of the manufacturing method of the conversion film 10 is demonstrated.

まず、図2A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。
あるいは、下部保護層18の上に銅薄膜等が形成された、市販品をシート状物11aとして利用してもよい。
First, as shown in FIG. 2A, the sheet-like material 11a in which the lower electrode 14 is formed on the lower protective layer 18 is prepared. The sheet-like material 11 a may be manufactured 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 is poor, the lower protective layer 18 with a separator (temporary support) may be used as needed. In addition, PET etc. of 25-100 micrometers in thickness can be used as a separator. Note that the separator may be removed immediately after the side surface insulating layer, the second protective layer, and the like are formed after thermocompression bonding of the thin film electrode and the protective layer.
Alternatively, a commercial product having a copper thin film or the like formed on the lower protective layer 18 may be used as the sheet 11a.

一方で、有機溶媒に、シアノエチル化PVA等のシアノエチル基を有する高分子材料(以下、粘弾性材料とも言う)、および、シアノエチルプルラン等の比誘電率が10以上の添加高分子材料を溶解し、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2B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を形成してなる積層体11bを作製する。
On the other hand, a polymeric material having a cyanoethyl group such as cyanoethylated PVA (hereinafter also referred to as a viscoelastic material) and an additive polymeric material having a dielectric constant of 10 or more such as cyanoethyl pullulan are dissolved in an organic solvent, Further, piezoelectric particles 26 such as PZT particles are added, stirred and dispersed to prepare a paint. There is no particular limitation on the organic solvent, and various organic solvents such as dimethylformamide (DMF), methyl ethyl ketone and cyclohexanone can be used.
Once the sheet 11a is prepared and the paint is prepared, the paint is cast (coated) on the sheet and the organic solvent is evaporated to dryness. Thereby, as shown to FIG. 2B, the lower electrode 14 is on the lower protective layer 18, and the laminated body 11b formed by forming the piezoelectric material layer 12 on the lower electrode 14 is produced.

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、これに添加高分子材料および圧電体粒子26を添加/分散してなる溶融物を作製し、押し出し成型等によって、図2A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2Bに示すような、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を形成してなる積層体11bを作製してもよい。
また、圧電体層12となる塗料の調製方法にも特に限定はなく、シアノエチル基を有する高分子材料を溶解し、添加高分子材料を添加し攪拌した後に、さらに、圧電体粒子26を添加し、攪拌して塗料を調製してもよい。
There is no particular limitation on the method of casting the paint, and all known methods (coating apparatus) such as a slide coater and a doctor knife can be used.
Alternatively, if the visco-elastic material is a heat-meltable material such as cyanoethylated PVA, a melt formed by heat-melting the visco-elastic material and adding / dispersing the additive polymer material and the piezoelectric particles 26 thereto. 2A, and the lower electrode 14 is formed on the lower protective layer 18 as shown in FIG. 2B by cooling. Alternatively, the laminate 11 b formed by forming the piezoelectric layer 12 on the lower electrode 14 may be manufactured.
Also, there is no particular limitation on the method of preparing the paint to be the piezoelectric layer 12, and after dissolving the polymer material having a cyanoethyl group and adding and stirring the additive polymer material, the piezoelectric particles 26 are further added. The composition may be stirred to prepare a paint.

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等の粘弾性材料およびシアノエチルプルラン等の添加高分子材料以外にも、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, in addition to the viscoelastic material such as cyanoethylated PVA and the added polymer material such as cyanoethyl pullulan, the polymer piezoelectric material such as PVDF is added to the viscoelastic matrix 24. It is good.
When adding these polymeric piezoelectric materials to the viscoelastic matrix 24, the polymeric piezoelectric materials added to the above-mentioned paint may be dissolved. Alternatively, the polymer piezoelectric material to be added may be added to the heat-melted viscoelastic material and heat-melted.
Once the laminate 11b having the lower electrode 14 on the lower protective layer 18 and the piezoelectric layer 12 formed on the lower electrode 14 is produced, preferably, the polarization process (poling) of the piezoelectric layer 12 is performed. 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2Cおよび図2Dに示す方法が例示される。   There is no particular limitation on the method of polarization treatment of the piezoelectric layer 12, and a known method can be used. As a preferable polarization method, the methods shown in FIGS. 2C and 2D are exemplified.

この方法では、図2Cおよび図2Dに示すように、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、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. 2C and 2D, a bar or wire shape movable along the upper surface 12a with a gap g of, for example, 1 mm on the upper surface 12a of the piezoelectric layer 12 of the laminate 11b. The corona electrode 30 is provided. Then, the corona electrode 30 and the lower electrode 14 are connected to a DC power supply 32.
Further, a heating means for heating and holding the laminate 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, while heating and holding the piezoelectric layer 12 at a temperature of 100 ° C., for example, by heating means, a DC voltage of several kV, eg, 6 kV between the lower electrode 14 and the corona electrode 30. Voltage is applied to cause corona discharge. Further, while maintaining the gap g, the corona electrode 30 is moved (scanned) along the upper surface 12 a of the piezoelectric layer 12 to polarize the piezoelectric layer 12.

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、積層体11bを移動させる移動機構を設け、この積層体11bを移動させて分極処理をしてもよい。この積層体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、後述する熱圧着がスムーズに行える。
In the polarization treatment using such corona discharge (hereinafter, also referred to as a corona poling treatment for convenience, for convenience), the movement of the corona electrode 30 may be performed using a known rod-like moving means.
Further, in the corona poling treatment, the method of moving the corona electrode 30 is not limited. That is, a moving mechanism may be provided to fix the corona electrode 30 and move the stacked body 11b, and the stacked body 11b may be moved for polarization processing. Also for the movement of the laminate 11b, a known sheet moving means may be used.
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 poling process, and a normal electric field poling in which a direct current electric field is directly applied to an object to be subjected to the polarization process can also be used. However, when performing this normal electric field poling, it is necessary to form the upper electrode 16 before the polarization processing.
A calendar process may be applied to smooth the surface of the piezoelectric layer 12 using a heating roller or the like before the polarization process. By applying this calendering treatment, the thermocompression bonding described later can be smoothly performed.

このようにして積層体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2E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積層体11bに積層する。
さらに、この積層体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、変換フィルム10を作製する。
Thus, while the polarization process of the piezoelectric material layer 12 of the laminated body 11b is performed, the sheet-like article 11c in which the upper electrode 16 is formed on the upper protective layer 20 is prepared. The sheet-like material 11 c 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 shown in FIG. 2E, the sheet-like material 11c is laminated on the laminate 11b in which the polarization treatment of the piezoelectric layer 12 is finished, with the upper electrode 16 facing the piezoelectric layer 12.
Further, the laminated body of the laminated body 11b and the sheet-like material 11c is thermocompression-bonded by 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 to convert the conversion film 10 Make

このような変換フィルム10の製造は、カットシート状の上記シート状物を用いて製造を行ってもよく、ロール・トゥ・ロール(Roll to Roll 以下、RtoRともいう)で行ってもよい。
周知のように、RtoRとは、長尺な原材料を巻回してなるロールから、原材料を引き出して、長手方向に搬送しつつ、成膜や表面処理等の各種の処理を行い、処理済の原材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。
The conversion film 10 may be manufactured using the cut sheet-like sheet-like material, or may be performed by roll-to-roll (hereinafter also referred to as RtoR).
As is well known, with RtoR, raw materials are drawn from rolls made by winding long raw materials, and while being transported in the longitudinal direction, various processes such as film formation and surface treatment are performed, and processed raw materials are processed. Are rolled again in a roll shape.

次に、このような変換フィルムを振動板として用いる電気音響変換器について説明する。
図3Aに本発明の電気音響変換器の一例を模式的に表す上面図を示し、図3Bに、図3AのB−B線断面図を示す。
図3Aおよび図3Bに示す電気音響変換器40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 such a conversion film as a diaphragm will be described.
The top view which represents typically an example of the electroacoustic transducer of this invention to FIG. 3A is shown, and the BB sectional drawing of FIG. 3A is shown to it at FIG. 3B.
The electroacoustic transducer 40 shown in FIGS. 3A and 3B uses the conversion film 10 as a diaphragm.

図に示すように、電気音響変換器40は、平板型のスピーカであり、図3B中の上下方向が、変換フィルム10の振動方向、すなわち、音の放射方向である。図3Aは、変換フィルム10の振動方向から見た図である。
この電気音響変換器40は、変換フィルム10と、ケース42と、粘弾性支持体46と、押圧部材48とを有して構成される。
As shown in the figure, the electroacoustic transducer 40 is a flat panel speaker, and the vertical direction in FIG. 3B is the vibration direction of the conversion film 10, that is, the sound radiation direction. FIG. 3A is a view seen from the vibration direction of the conversion film 10.
The electroacoustic transducer 40 is configured to include the conversion film 10, the case 42, the viscoelastic support 46, and the pressing member 48.

ケース42は、押圧部材48と共に、変換フィルム10および粘弾性支持体46を保持する保持部材である。ケース42は、プラスチックや金属、或いは木材等で形成される、一面が開放する箱型の筐体である。図示例においては、ケース42は薄型の六面体形状で、最大面の一方が開放面である。また、開放部は正四角形状である。ケース42は内部に粘弾性支持体46を収容する。
なお、本発明の電気音響変換器において、ケース42の形状(すなわち電気音響変換器の形状)は、四角筒状に限定はされず、円筒状や底面が長方形の四角筒状等の各種の形状の筐体が利用可能である。
The case 42 is a holding member that holds the conversion film 10 and the visco-elastic support 46 together with the pressing member 48. The case 42 is a box-shaped case which is formed of plastic, metal, wood or the like, and is open on one side. In the illustrated example, the case 42 has a thin hexahedron shape, and one of the largest surfaces is an open surface. Also, the open part is a square. The case 42 accommodates the visco-elastic support 46 therein.
In the electro-acoustic transducer of the present invention, the shape of the case 42 (that is, the shape of the electro-acoustic transducer) is not limited to a square cylinder, and various shapes such as a cylinder or a square cylinder having a rectangular bottom surface Is available.

粘弾性支持体46は、適度な粘性と弾性を有し、変換フィルム10を湾曲した状態で保持すると共に、変換フィルム10のどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることによって、変換フィルム10の伸縮運動を無駄なく前後運動(変換フィルムの面に垂直な方向の運動)に変換させるためのものである。
図示例において、粘弾性支持体46は、ケース42の底面とほぼ同等の底面形状を有する四角柱状である。また、粘弾性支持体46の高さは、ケース42の深さよりも大きい。
The viscoelastic support 46 has appropriate viscosity and elasticity, holds the conversion film 10 in a curved state, and stretches the conversion film 10 by applying a constant mechanical bias anywhere on the conversion film 10 It is for converting motion into forward and backward motion (motion in the direction perpendicular to the surface of the conversion film) without waste.
In the illustrated example, the viscoelastic support 46 is in the form of a square pole having a bottom shape substantially equal to the bottom surface of the case 42. Also, the height of the visco-elastic support 46 is larger than the depth of the case 42.

粘弾性支持体46の材料としては、適度な粘性と弾性を有し、かつ、圧電フィルムの振動を妨げず、好適に変形するものであれば、特に限定はない。一例として、羊毛のフェルト、レーヨンやPETを含んだ羊毛のフェルトなどの不織布、グラスウール、或いはポリウレタンなどの発泡材料(発泡プラスチック)、ポリエステルウール、紙を複数枚重ねたもの、磁性流体、塗料等が例示される。
粘弾性支持体46の比重には、特に限定はなく、粘弾性支持体の種類に応じて、適宜、選択すればよい。一例として、粘弾性支持体としてフェルトを用いた場合には、比重は、50〜500kg/m3が好ましく、100〜300kg/m3がより好ましい。また、粘弾性支持体としてグラスウールを用いた場合には、比重は、10〜100kg/m3が好ましい。
The material of the viscoelastic support 46 is not particularly limited as long as it has appropriate viscosity and elasticity, and does not prevent the vibration of the piezoelectric film and deforms suitably. For example, nonwoven fabric such as wool felt, wool felt including rayon and PET, glass wool, foam material such as polyurethane (foam plastic), polyester wool, multiple sheets of paper, magnetic fluid, paint, etc. It is illustrated.
The specific gravity of the viscoelastic support 46 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the type of the viscoelastic support. As an example, when using a felt as a visco-elastic support, 50-500 kg / m < 3 > is preferable and, as for specific gravity, 100-300 kg / m < 3 > is more preferable. When glass wool is used as the viscoelastic support, the specific gravity is preferably 10 to 100 kg / m 3 .

押圧部材48は、変換フィルム10を粘弾性支持体46に押圧した状態で支持するためのものであり、プラスチックや金属、或いは木材等で形成される、中央に開口部を有する正四角形状の板状部材である。押圧部材48は、ケース42の開放面と同様の形状を有し、また、開口部の形状は、ケース42の開放部と同様の正四角形状である。   The pressing member 48 is for supporting the conversion film 10 in a state where it is pressed against the viscoelastic support 46, and is formed of plastic, metal, wood or the like, and is a square plate having an opening at the center. Like members. The pressing member 48 has the same shape as the open surface of the case 42, and the shape of the opening is a square shape similar to the open portion of the case 42.

電気音響変換器40においては、ケース42の中に粘弾性支持体46を収容して、変換フィルム10によってケース42および粘弾性支持体46を覆い、変換フィルム10の周辺を押圧部材48によってケース42の開放面に接した状態で、押圧部材48をケース42に固定して、構成される。
なお、ケース42への押圧部材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。
In the electroacoustic transducer 40, the visco-elastic support 46 is accommodated in the case 42, the case 42 and the visco-elastic support 46 are covered by the conversion film 10, and the case 42 is surrounded by the pressing member 48. The pressing member 48 is fixed to the case 42 in a state of being in contact with the open surface of the case.
The method for fixing the pressing member 48 to the case 42 is not particularly limited, and various known methods such as a method using a screw or a bolt and a nut, and a method using a fixing jig can be used.

この電気音響変換器40においては、粘弾性支持体46は、高さ(厚さ)がケース42の内面の高さよりも厚い。すなわち、変換フィルム10および押圧部材48が固定される前の状態では、粘弾性支持体46は、ケース42の上面よりも突出した状態となっている。
そのため、電気音響変換器40では、粘弾性支持体46の周辺部に近くなるほど、粘弾性支持体46が変換フィルム10によって下方に押圧されて厚さが薄くなった状態で、保持される。すなわち、変換フィルム10の主面の少なくとも一部が湾曲した状態で保持される。これにより、変換フィルム10の少なくとも一部に湾曲部が形成される。電気音響変換器40において、この湾曲部が振動面となる。なお、以下の説明では、湾曲部を振動面ともいう。
この際、変換フィルム10の面方向において、粘弾性支持体46の全面を押圧して、全面的に厚さが薄くなるようにするのが好ましい。すなわち、変換フィルム10の全面が粘弾性支持体46により押圧されて支持されるのが好ましい。
また、このように形成された湾曲部は、中心から周辺部に向かって緩やかに曲率が変化しているのが好ましい。これにより、共振周波数を分散させ、より広帯域化できる。
In the electroacoustic transducer 40, the height (thickness) of the viscoelastic support 46 is larger than the height of the inner surface of the case 42. That is, in the state before the conversion film 10 and the pressing member 48 are fixed, the visco-elastic support 46 protrudes from the upper surface of the case 42.
Therefore, in the electroacoustic transducer 40, the viscoelastic support 46 is held by the conversion film 10 so as to be pressed downward by the conversion film 10 as it gets closer to the peripheral portion of the viscoelastic support 46 in a state where the thickness becomes thinner. That is, at least a part of the main surface of the conversion film 10 is held in a curved state. Thereby, a curved part is formed in at least one part of the conversion film 10. In the electroacoustic transducer 40, this curved portion is a vibrating surface. In the following description, the curved portion is also referred to as a vibrating surface.
Under the present circumstances, it is preferable to press the whole surface of the visco-elastic support 46 in the surface direction of the conversion film 10, and to make thickness whole thin. That is, it is preferable that the entire surface of the conversion film 10 be pressed and supported by the viscoelastic support 46.
In addition, it is preferable that the curvature of the curved portion formed in this manner gradually changes from the center toward the peripheral portion. As a result, the resonance frequency can be dispersed and the frequency band can be further increased.

また、電気音響変換器40において、粘弾性支持体46は押圧部材48に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果(応力緩和)によって、変換フィルム10のどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができる。これにより、変換フィルム10の伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄型、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器40を得ることができる。   In the electroacoustic transducer 40, the viscoelastic support 46 is compressed in the thickness direction as it approaches the pressing member 48. However, due to the static viscoelastic effect (stress relaxation), which place of the conversion film 10 But mechanical bias can be kept constant. As a result, since the expansion and contraction movement of the conversion film 10 is converted to the back and forth movement without wasting, a thin, sufficient volume can be obtained, and the planar electroacoustic transducer 40 excellent in acoustic characteristics can be obtained.

このような構成の電気音響変換器40において、変換フィルム10の、押圧部材48の開口部に対応する領域が実際に振動する湾曲部となる。すなわち、押圧部材48は、湾曲部を規定する部位である。
圧電性を有する変換フィルムを用いる電気音響変換ユニットは、一般的に振動板が円形状を有するコーンスピーカに比べて、ユニット全体の大きさに対する振動板の相対的な大きさを大きくし易く、小型化が容易である。
また、上記観点から、押圧部材48の縁部の幅は、20mm以下が好ましく、1mm〜10mmが好ましい。
In the electro-acoustic transducer 40 with such a configuration, a region of the conversion film 10 corresponding to the opening of the pressing member 48 is a curved portion that actually vibrates. That is, the pressing member 48 is a portion that defines the curved portion.
An electroacoustic conversion unit using a conversion film having piezoelectricity can easily make the relative size of the diaphragm to the size of the whole unit larger than that of a cone speaker in which the diaphragm generally has a circular shape. Is easy to
Moreover, from the said viewpoint, 20 mm or less is preferable and, as for the width | variety of the edge part of the press member 48, 1 mm-10 mm are preferable.

また、電気音響変換器40の変換フィルム10側の面と、湾曲部とは相似であるのが好ましい。すなわち、押圧部材48の外形と開口部の形状は相似であるのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the surface by the side of the conversion film 10 of the electroacoustic transducer 40 and a curved part are similar. That is, it is preferable that the outer shape of the pressing member 48 and the shape of the opening be similar.

なお、電気音響変換器40において、変換フィルム10による粘弾性支持体46の押圧力には、特に限定はないが面圧が低い位置における面圧で0.005〜1.0MPa、特に0.02〜0.2MPa程度とするのが好ましい。
加えて、粘弾性支持体46の厚さにも、特に限定は無いが、押圧される前の厚さが、1〜100mm、特に10〜50mmであるのが好ましい。
In the electroacoustic transducer 40, the pressing force of the visco-elastic support 46 by the conversion film 10 is not particularly limited, but the surface pressure at a position where the surface pressure is low is 0.005 to 1.0 MPa, particularly 0.02 It is preferable to set it as about -0.2MPa.
In addition, the thickness of the viscoelastic support 46 is not particularly limited, but the thickness before pressed is preferably 1 to 100 mm, particularly 10 to 50 mm.

また、図示例においては、粘弾性を有する粘弾性支持体46を利用する構成としたが、これに限定はされず、少なくとも弾性を有する弾性支持体を利用する構成であればよい。
例えば、粘弾性支持体46に代えて、弾性を有する弾性支持体を有する構成としてもよい。
弾性支持体としては、天然ゴムや各種合成ゴムが例示される。
In the illustrated example, the viscoelastic support 46 having viscoelasticity is used. However, the present invention is not limited to this, as long as the elastic support having at least elasticity is used.
For example, instead of the viscoelastic support 46, an elastic support having elasticity may be provided.
Examples of the elastic support include natural rubber and various synthetic rubbers.

ここで、図3Aに示す電気音響変換器40は、押圧部材48によって、変換フィルム10の周辺全域をケース42に押し付けているが、本発明は、これに限定されない。
すなわち、変換フィルム10を利用する電気音響変換器は、押圧部材48を有さずに、例えばケース42の4箇所の角において、ビスやボルトナット、治具などによって、変換フィルム10をケース42の上面に押圧/固定してなる構成も利用可能である。
また、ケース42と変換フィルム10との間には、Oリング等を介在させてもよい。このような構成を有することにより、ダンパ効果を持たせることができ、変換フィルム10の振動がケース42に伝達されることを防止して、より優れた音響特性を得ることができる。
Here, although the electroacoustic transducer 40 shown to FIG. 3A is pressing the peripheral region of the conversion film 10 on the case 42 by the press member 48, this invention is not limited to this.
That is, the electroacoustic transducer using the conversion film 10 does not have the pressing member 48, for example, at four corners of the case 42, the conversion film 10 is formed of the case 42 by screws, bolts, nuts and jigs. A configuration in which pressing / fixing to the upper surface is also available.
In addition, an O-ring or the like may be interposed between the case 42 and the conversion film 10. By having such a configuration, a damper effect can be provided, and transmission of vibration of the conversion film 10 to the case 42 can be prevented, and more excellent acoustic characteristics can be obtained.

また、変換フィルム10を利用する電気音響変換器は、粘弾性支持体46を収容するケース42を有さなくても良い。
例えば、剛性を有する支持板の上に粘弾性支持体を載置し、粘弾性支持体を覆って変換フィルム10を載せ、先と同様の押圧部材を周辺部に載置する。次いで、ビス等によって押圧部材を支持板に固定することにより、押圧部材と一緒に粘弾性支持体を押圧した構成も、利用可能である。
なお、支持板の大きさとしては粘弾性支持体よりも大きくても良く、更に支持板の材質としては、ポリスチレンや発泡PET、或いはカーボンファイバーなどの各種振動板を用いることで、電気音響変換器の振動を更に増幅する効果も期待できる。
In addition, the electroacoustic transducer using the conversion film 10 may not have the case 42 for housing the viscoelastic support 46.
For example, the visco-elastic support is placed on a rigid support plate, the visco-elastic support is covered, the conversion film 10 is placed, and the same pressing member as described above is placed on the periphery. Then, a configuration in which the viscoelastic support is pressed together with the pressing member by fixing the pressing member to the support plate with a screw or the like can also be used.
The size of the support plate may be larger than that of the visco-elastic support, and the material of the support plate may be an electroacoustic transducer by using various diaphragms such as polystyrene, foamed PET, or carbon fiber. The effect of further amplifying the vibration of can also be expected.

さらに、電気音響変換器は、周辺を押圧する構成にも限定はされず、例えば、粘弾性支持体46と変換フィルム10の積層体の中央を、何らかの手段によって押圧してなる構成も利用可能である。
すなわち、電気音響変換器は、変換フィルム10の湾曲した状態で保持される構成であれば、各種の構成が利用可能である。
あるいは、変換フィルム10を樹脂フィルムに貼り付けて張力を付与する(湾曲させる)構成としてもよい。樹脂フィルムで保持する構成とし、湾曲させた状態で保持できるようにすることでフレキシブルなスピーカとすることができる。
あるいは、変換フィルム10を湾曲したフレームに張り上げた構成としてもよい。
Furthermore, the electro-acoustic transducer is not limited to the configuration for pressing the periphery, for example, a configuration in which the center of the laminate of the viscoelastic support 46 and the conversion film 10 is pressed by some means is also available. is there.
That is, as long as the electroacoustic transducer is configured to be held in a curved state of the conversion film 10, various configurations can be used.
Alternatively, the conversion film 10 may be attached to a resin film to apply tension (curve). A flexible speaker can be obtained by being configured to be held by a resin film and can be held in a curved state.
Alternatively, the conversion film 10 may be stretched on a curved frame.

また、図3Aおよび図3Bに示す例では、押圧部材48を用いて、変換フィルム10を粘弾性支持体46に押圧して支持する構成としたが、これに限定はされず、例えば、ケース42の開口面よりも大きい変換フィルム10を用いて、変換フィルムの端部をケース42の裏面側で固定する構成としてもよい。すなわち、ケース42とケース42内に配置された粘弾性支持体46とを、ケース42の開口面よりも大きい変換フィルム10で覆い、変換フィルム10の端部をケース42の裏面側に引張ることで、変換フィルム10を粘弾性支持体46に押圧して張力を付与して湾曲させ、変換フィルムの端部をケース42の裏面側で固定してもよい。   In the example shown in FIGS. 3A and 3B, the conversion film 10 is pressed against the viscoelastic support 46 and supported using the pressing member 48, but the invention is not limited thereto. For example, the case 42 The end of the conversion film may be fixed on the back surface side of the case 42 using the conversion film 10 larger than the opening surface of the above. That is, the case 42 and the visco-elastic support 46 disposed in the case 42 are covered with the conversion film 10 larger than the opening surface of the case 42, and the end of the conversion film 10 is pulled to the back side of the case 42. Alternatively, the conversion film 10 may be pressed against the viscoelastic support 46 to apply tension to be curved, and the end of the conversion film may be fixed on the back side of the case 42.

あるいは、気密性を有するケースを用い、ケースの開放端を変換フィルムで覆って閉塞し、ケース内に気体を導入して変換フィルムに圧力を掛けて、凸状に膨らませた状態で、保持する構成としてもよい。   Alternatively, using an airtight case, cover the open end of the case with a conversion film to close it, introduce a gas into the case, apply pressure to the conversion film, and hold it in a convexly expanded state It may be

例えば、図4Cに示す電気音響変換器56が例示される。
この電気音響変換器56は、まず、図4Aに示すように、同様のケース42として気密性を有する物を用い、ケース42内に空気を導入するパイプ42aを設ける。
このケース42の開放側の端部上面にOリング57を設け、ケース42の開放面を閉塞するように、変換フィルム10で覆う。
For example, an electroacoustic transducer 56 shown in FIG. 4C is illustrated.
First, as shown in FIG. 4A, the electro-acoustic transducer 56 uses a similar airtight case 42, and a pipe 42a for introducing air into the case 42 is provided.
An O-ring 57 is provided on the upper surface of the open end of the case 42, and the O-ring 57 is covered with the conversion film 10 so as to close the open surface of the case 42.

次いで、図4Bに示すように、ケース42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押さえ蓋58を、ケース42の外周に嵌合する(図4Bおよび図4Cにおいては、Oリング57は省略)。
これにより、変換フィルム10をケース42押圧して固定し、変換フィルム10によって、ケース42の内部を気密に閉塞する。
Next, as shown in FIG. 4B, a frame-like presser lid 58 having a substantially L-shaped cross section having an inner periphery substantially the same as the outer periphery of the case 42 is fitted to the outer periphery of the case 42 (FIG. 4B And in FIG. 4C, the O-ring 57 is omitted).
Thus, pressed and fixed to the case 42 to convert film 10, the conversion film 10, for closing the interior of the case 42 airtight.

さらに、図4Cに示すように、パイプ42aからケース42内(ケース42と変換フィルム10とによる閉空間)に空気を導入して、変換フィルム10に圧力を掛けて、凸状に膨らました状態で、保持して、電気音響変換器56とする。
ケース42内の圧力には、限定はなく、変換フィルム10が外方に凸状に膨らむ、大気圧以上であれば良い。
なお、パイプ42aは、固定されていても、着脱自在にしてもよい。パイプ42aを取り外す際には、パイプの着脱部を気密に閉塞するのは、当然である。
Furthermore, as shown in FIG. 4C, air is introduced from the pipe 42a into the case 42 (the closed space by the case 42 and the conversion film 10), and pressure is applied to the conversion film 10 to expand in a convex shape. , Hold the electro-acoustic transducer 56.
The pressure in the case 42 is not limited, as long as the conversion film 10 bulges outward in a convex shape, as long as the pressure is equal to or higher than atmospheric pressure.
The pipe 42a may be fixed or detachable. When the pipe 42a is removed, it is natural that the pipe attaching / detaching portion is closed airtight.

また、図4Cでは、ケース内に圧力を掛けて、凸状に膨らませた状態で保持する構成としたが、図4Dに示すように、図4Cと同様の気密性を有するケースを用い、ケースの開放端を変換フィルムで覆って閉塞し、ケース内を排気して変換フィルムに負圧を掛けて、凹状にへこませた状態で保持する構成としてもよい。   In FIG. 4C, pressure is applied to the inside of the case and held in a convexly expanded state. However, as shown in FIG. 4D, the case having the same airtightness as FIG. 4C is used. The open end may be covered and closed with a conversion film, and the inside of the case may be evacuated and a negative pressure may be applied to the conversion film to hold it in a concave state.

また、図3Aおよび図3Bに示す電気音響変換器40においては、変換フィルム10は、粘弾性支持体46により押圧されて、主面が凸状に湾曲した状態で保持される構成としたが、このように、変換フィルム10を湾曲した状態で保持する構成には特に限定はない。
例えば、変換フィルム10自体に凸部を形成してもよい。凸部の形成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。例えば、真空加圧成型法、エンボス加工等の形成方法により、凸部を形成することができる。
In the electroacoustic transducer 40 shown in FIGS. 3A and 3B, the conversion film 10 is configured to be pressed by the viscoelastic support 46 and held in a state where the main surface is curved in a convex shape, Thus, there is no limitation in particular in the structure which hold | maintains the conversion film 10 in the curved state.
For example, you may form a convex part in conversion film 10 itself. There is no limitation in particular as a formation method of a convex part, The processing method of various well-known resin films can be utilized. For example, the convex portion can be formed by a forming method such as a vacuum pressure molding method or embossing.

また、本発明の電気音響変換フィルムは、有機ELディスプレイ等のフレキシブルディスプレイと組み合わせてスピーカとして好適に利用することができる。また、本発明の電気音響変換フィルムは、プロジェクター用のスクリーンと組み合わせてもよい。   The electroacoustic conversion film of the present invention can be suitably used as a speaker in combination with a flexible display such as an organic EL display. In addition, the electroacoustic conversion film of the present invention may be combined with a screen for a projector.

これにより、変換フィルムの意匠性や娯楽性を向上できる。また、スピーカとしての変換フィルムと、スクリーンやフレキシブルディスプレイとを一体化することにより、画像が表示される方向から音を再生することができ、臨場感を向上させることができる。
また、プロジェクター用スクリーンは、フレキシブルであるので曲率を持たせることができる。画像表示面に曲率を持たせることで、観察者から画面までの距離を、画面の中央と端部とで略一様にすることができ、臨場感を向上させることができる。
なお、このように画像表示面に曲率を持たせた場合には、投射した画像に歪みが生じる。従って、画像表示面の曲率に合わせて歪みを低減するように、投射する画像のデータに画像処理を施すのが好ましい。
This can improve the design and entertainability of the converted film. Further, by integrating the conversion film as a speaker with the screen or the flexible display, sound can be reproduced from the direction in which the image is displayed, and the sense of reality can be improved.
In addition, since the projector screen is flexible, it can have a curvature. By giving the curvature to the image display surface, the distance from the observer to the screen can be made substantially uniform between the center and the edge of the screen, and the sense of reality can be improved.
In addition, when the curvature is given to the image display surface as described above, distortion occurs in the projected image. Therefore, it is preferable to perform image processing on data of an image to be projected so as to reduce distortion in accordance with the curvature of the image display surface.

以上、本発明の電気音響変換フィルム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。   The electro-acoustic transducer film of the present invention has been described above in detail, but the present invention is not limited to the above-described example, and various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Of course.

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, the present invention will be described in more detail by way of specific examples of the present invention.

[実施例1]
前述の図2A〜図2E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 信越化学工業株式会社製)およびシアノエチルプルラン(CR−S 信越化学工業株式会社製)をメチルエチルケトン(MEK)とシクロヘキサノンの混合溶剤(それぞれ50wt%)に溶解した。その後、この溶液に圧電体粒子として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・・・・・・・・・・・・ 600質量部
・シアノエチルプルラン・・・・・・・ 36質量部
・シアノエチル化PVA・・・・・・・ 24質量部
・MEK・・・・・・・・・・・・・・ 170質量部
・シクロヘキサノン・・・・・・・・・ 170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3.4μmになるように解砕および分級処理したものを用いた。
また、粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(シアノエチルプルラン)の割合は、60質量%である。
Example 1
The conversion film 10 shown in FIG. 1 was produced by the method shown in FIGS. 2A to 2E described above.
First, cyanoethylated PVA (CR-V Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and cyanoethyl pullulan (CR-S Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were mixed with methyl ethyl ketone (MEK) and cyclohexanone (50 wt% each) at the following composition ratios: Dissolved in Thereafter, PZT particles as piezoelectric particles were added to this solution at the following composition ratio, and dispersed by a propeller mixer (rotation speed: 2000 rpm) to prepare a paint for forming the piezoelectric layer 12.
· PZT particles ............ 600 parts by cyanoethyl pullulan ....... 36 parts by mass cyanoethylated PVA ....... 24 parts by mass MEK · · · ···································································································· 170 parts by mass of PZT particles, after sintering commercially available PZT raw material powder at 1000 to This was crushed and classified so as to have an average particle diameter of 3.4 μm.
The proportion of the added polymer material (cyanoethyl pullulan) in the viscoelastic matrix 24 is 60% by mass.

一方、厚さ4μmのPETフィルムに、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0.1m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、薄膜電極および保護層の熱圧着後に、各保護層のセパレータを取り除いた。
On the other hand, sheet-like materials 11 a and 11 c were prepared by vacuum-depositing a 0.1 μm thick copper thin film on a 4 μm thick PET film. That is, in this example, the upper electrode 16 and the lower electrode 14 are a copper-deposited thin film having a thickness of 0.1 m, and the upper protective layer 20 and the lower protective layer 18 are a PET film having a thickness of 4 μm.
In addition, in order to obtain good handling during the process, a PET film with a 50 μm-thick separator (temporary support PET) is used, and after the thermocompression bonding of the thin film electrode and the protective layer, the separator of each protective layer is I removed it.

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とシクロヘキサノンを蒸発させた。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)を形成してなる積層体11bを作製した。
A paint for forming the previously prepared piezoelectric layer 12 was applied on the lower electrode 14 (copper vapor deposited thin film) of the sheet 11 a using a slide coater. The paint was applied such that the thickness of the coating after drying was 20 μm.
Next, the coating obtained on the sheet 11a was heated and dried in an oven at 120 ° C. to evaporate MEK and cyclohexanone. As a result, a laminate 11b was prepared which had the lower electrode 14 made of copper on the lower protective layer 18 made of PET, and the piezoelectric layer 12 (piezoelectric layer) having a thickness of 20 μm formed thereon. .

この積層体11bの圧電体層12を、図2Cおよび図2D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 aforementioned corona poling shown in FIGS. 2C and 2D. The polarization process 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 generate a corona discharge.

分極処理を行った積層体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フィルムの塗布面を圧電体層12に向けてシート状物11cを積層した。
次いで、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とを接着して平坦な変換フィルム10を作製した。
A mixture of cyanoethylated pullulan and cyanoethylated PVA (CR-M, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is applied to 0.3 μm on the upper electrode 16 (copper thin film side) on the laminate 11b subjected to polarization treatment. The sheet-like material 11 c was laminated with the coated surface of the resulting film facing the piezoelectric layer 12.
Then, the laminate of the laminate 11b and the sheet 11c is thermocompression-bonded at 120 ° C. using a laminator device to bond the piezoelectric layer 12 to the upper electrode 16 and the lower electrode 14 for flat conversion Film 10 was produced.

[実施例2〜6]
粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(シアノエチルプルラン)の割合を下記表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして電気音響変換フィルム10を作製した。
[Examples 2 to 6]
An electroacoustic transducer film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that the proportion of the added polymer material (cyanoethyl pullulan) in the viscoelastic matrix 24 was changed as shown in Table 2 below.

[実施例7]
添加高分子材料としてシアノエチルセルロースを用い、粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(シアノエチルセルロース)の割合を20質量%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10を作製した。
[Example 7]
An electroacoustic transducer film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that cyanoethyl cellulose was used as the additive polymer material, and the proportion of the additive polymer material (cyanoethyl cellulose) in the viscoelastic matrix 24 was 20% by mass. .

[実施例8]
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6(添加高分子材料の割合20質量%)と同様にして電気音響変換フィルム10を作製した。
[Example 8]
A nickel thin film with a thickness of 20 nm was formed by vacuum evaporation on a PET film with a thickness of 4 μm as sheet-like materials 11a and 11c, and a copper thin film with a thickness of 0.1 μm was vacuum-deposited on the nickel thin film. An electroacoustic transducing film 10 was produced in the same manner as in Example 6 (proportion of added polymer material: 20% by mass) except that the thing was used.

[実施例9]
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のクロム薄膜を形成し、さらに、クロム薄膜の上に、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6と同様にして電気音響変換フィルム10を作製した。
[Example 9]
A 20 nm thick chromium thin film was formed by vacuum evaporation on a 4 μm thick PET film as sheet materials 11a and 11c, and a 0.1 μm thick copper thin film was vacuum deposited on the chromium thin film. An electroacoustic conversion film 10 was produced in the same manner as in Example 6 except that the thing was used.

[実施例10]
保護層として厚さ4μmのアラミドフィルムを用いた以外は、実施例6と同様にして電気音響変換フィルム10を作製した。
[Example 10]
An electroacoustic conversion film 10 was produced in the same manner as in Example 6 except that an aramid film with a thickness of 4 μm was used as a protective layer.

[実施例11]
圧電体層12を形成するための塗料に、誘電体粒子としてBaTiO3粒子を添加した以外は、実施例4と同様にして電気音響変換フィルム10を作製した。
なお、BaTiO3粒子は、BT−05(堺化学株式会社製 平均粒径0.5μm)を用いた。また、圧電体層における圧電体粒子の体積分率は15%とした。
[Example 11]
An electroacoustic transducing film 10 was produced in the same manner as in Example 4 except that BaTiO 3 particles were added as dielectric particles to the paint for forming the piezoelectric layer 12.
As the BaTiO 3 particles, BT-05 (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., average particle diameter 0.5 μm) was used. The volume fraction of the piezoelectric particles in the piezoelectric layer was 15%.

[実施例12]
添加高分子材料としてニトリルゴムを用い、粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(ニトリルゴム)の割合を20質量%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10を作製した。
[Example 12]
An electroacoustic transducer film 10 was produced in the same manner as in Example 1 except that a nitrile rubber was used as the additive polymer material and the proportion of the additive polymer material (nitrile rubber) in the viscoelastic matrix 24 was 20 mass%. .

[比較例1]
添加高分子材料を添加しない以外は、実施例1と同様にして電気音響変換フィルムを作製した。
Comparative Example 1
An electroacoustic conversion film was produced in the same manner as in Example 1 except that the additive polymer material was not added.

[比較例2〜6]
粘弾性マトリックスとして、シアノエチル化PVAに代えて、下記表2に示す高分子材料を用いた以外は、比較例1と同様にして電気音響変換フィルムを作製した。
[Comparative Examples 2 to 6]
An electroacoustic transducing film was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polymer material shown in Table 2 below was used instead of cyanoethylated PVA as the viscoelastic matrix.

[比較例7]
添加高分子材料として、ポリフッ化ビニリデンを用い、粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(ポリフッ化ビニリデン)の割合を20質量%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10を作製した。
Comparative Example 7
An electroacoustic transducer film 10 is manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyvinylidene fluoride is used as the additive polymer material and the proportion of the additive polymer material (polyvinylidene fluoride) in the viscoelastic matrix 24 is set to 20% by mass. Was produced.

[比較例8]
添加高分子材料として、クロロプレンゴムを用い、粘弾性マトリックス24中の添加高分子材料(クロロプレンゴム)の割合を20質量%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10を作製した。
Comparative Example 8
An electroacoustic transducer film 10 is produced in the same manner as in Example 1 except that chloroprene rubber is used as the additive polymer material and the proportion of the additive polymer material (chloroprene rubber) in the viscoelastic matrix 24 is set to 20% by mass. did.

各実施例および比較例で用いた添加高分子材料の比誘電率、25℃、20Hzにおける損失正接および体積抵抗を下記表1に示す。   The relative dielectric constants, the loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz, and the volume resistance of the added polymer materials used in the examples and comparative examples are shown in Table 1 below.

[評価]
<音圧>
(電気音響変換器の作製)
作製した変換フィルムからφ70mmの円形試験片を切り出し、ケース42に組み込んで図4Dに示すような電気音響変換器56bを作製した。
ケース42は、一面が開放した円筒状の容器で、開口部の大きさφ40mm、深さ10mmの金属製の円筒状容器を用いた。
変換フィルム10をケース42の開口部を覆うように配置して押さえ蓋58により周辺部を固定した後、パイプ42aからケース42内の空気を排気して、ケース42内の圧力を−20kPaに維持し、変換フィルム10を凹状に湾曲させた。この時のフィルムの矢高をレーザ変位計により測定したところ、4mmであった。
[Evaluation]
<Sound pressure>
(Production of electroacoustic transducer)
A circular test piece of 70 mm in diameter was cut out from the produced conversion film, and incorporated into case 42 to produce an electroacoustic transducer 56b as shown in FIG. 4D.
The case 42 is a cylindrical container whose one surface is open, and a metal cylindrical container having a diameter of 40 mm at an opening and a depth of 10 mm was used.
The conversion film 10 is disposed so as to cover the opening of the case 42 and the peripheral portion is fixed by the holding lid 58, and then the air in the case 42 is exhausted from the pipe 42a to maintain the pressure in the case 42 at -20 kPa. And the conversion film 10 was concavely curved. It was 4 mm when arrow height of the film at this time was measured with the laser displacement meter.

(音圧の測定)
作製した電気音響変換器の音圧レベルを測定し、音圧感度を求めた。
具体的には、電気音響変換器56bの変換フィルム10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、電気音響変換器の上部電極と下部電極との間に1kHz、10Vo-pのサイン波を入力して、音圧レベルを測定した。
比較例1の音圧レベルとの差に基づいて以下のように評価した。
比較例1との音圧レベルの差が、+2dB以上の場合を「A」
比較例1との音圧レベルの差が、+1dB以上+2dB未満の場合を「B」
比較例1との音圧レベルの差が、−1dB以上+1dB未満の場合を「C」
比較例1との音圧レベルの差が、−1dB未満の場合を「D」
と評価した。
(Measurement of sound pressure)
The sound pressure level of the produced electroacoustic transducer was measured to determine the sound pressure sensitivity.
Specifically, a microphone is disposed at a distance of 0.1 m toward the center of the conversion film 10 of the electroacoustic transducer 56b, and 1 kHz, 10 V op between the upper electrode and the lower electrode of the electroacoustic transducer. The sound pressure level was measured by inputting a sine wave of.
Based on the difference with the sound pressure level of the comparative example 1, it evaluated as follows.
When the difference in sound pressure level with Comparative Example 1 is +2 dB or more, “A”
When the difference in sound pressure level with Comparative Example 1 is more than +1 dB and less than +2 dB, "B"
When the difference in sound pressure level with Comparative Example 1 is more than −1 dB and less than +1 dB, “C”
When the difference in sound pressure level with Comparative Example 1 is less than −1 dB, “D”
It was evaluated.

<周波数帯域>
作製した電気音響変換器の音圧レベル−周波数特性を、定電流型パワーアンプを用いたサイン波スイープ測定によって測定した。なお、計測用マイクロフォンは、スピーカの中心の真上10cmの位置に配置した。また、周波数は、20Hz〜20kHzの間で測定した。
この音圧レベル−周波数特性の測定結果から音圧レベルの極大値(ピーク)と、ピークの高周波側にあるすぐ隣の極少値(ディップ)を読み取り、これらピークとディップの差を求め、この差に基づいて以下のように評価した。
ピークとディップの差が、20dB以下の場合を「A」
ピークとディップの差が、20dB超25dB以下の場合を「B」
ピークとディップの差が、25dB超の場合を「C」
<Frequency band>
The sound pressure level-frequency characteristics of the produced electroacoustic transducer were measured by sine wave sweep measurement using a constant current type power amplifier. The measurement microphone was disposed at a position 10 cm immediately above the center of the speaker. Moreover, the frequency was measured between 20 Hz and 20 kHz.
From the measurement result of this sound pressure level-frequency characteristic, the maximum value (peak) of the sound pressure level and the next very small value (dip) on the high frequency side of the peak are read, and the difference between these peak and dip is determined. It evaluated as follows based on.
"A" when the difference between the peak and the dip is less than 20 dB
"B" when the difference between the peak and the dip is more than 20 dB and less than 25 dB
"C" when the difference between peak and dip is more than 25 dB

<耐電圧>
作製した電気音響変換器を用いて、変換フィルムの耐電圧を測定した。
電気音響変換器に組み込んだ変換フィルムの上部薄膜電極および下部薄膜電極に交流電圧を印加していき、フィルムの外観に異常が発生した時点での交流実効電圧を耐電圧値として測定した周波数は10kHzとした。
測定した耐電圧値に基づいて以下のように評価した。
比較例1との耐電圧値の差が、10V以上の場合を「A」
比較例1との耐電圧値の差が、5V以上10V未満の場合を「B」
比較例1との耐電圧値の差が、2V以上5V未満の場合を「C」
比較例1との耐電圧値の差が、0V以上2V未満の場合を「D」
比較例1との耐電圧値の差が、0V未満の場合を「E」
結果を表2に示す。
<Withstand voltage>
The withstand voltage of the conversion film was measured using the produced electroacoustic transducer.
An alternating voltage is applied to the upper thin film electrode and the lower thin film electrode of the conversion film incorporated in the electroacoustic transducer, and when the abnormality occurs in the appearance of the film, the frequency is 10 kHz. And
The following evaluation was made based on the measured withstand voltage value.
When the difference in withstand voltage value with Comparative Example 1 is 10 V or more, "A"
When the difference in withstand voltage value with Comparative Example 1 is 5 V or more and less than 10 V, "B"
When the difference in withstand voltage value with Comparative Example 1 is 2 V or more and less than 5 V, "C"
When the difference in withstand voltage value with Comparative Example 1 is 0 V or more and less than 2 V, "D"
When the difference in withstand voltage value with Comparative Example 1 is less than 0 V, "E"
The results are shown in Table 2.

表2より、本発明の電気音響変換フィルムの実施例は、比較例に比べて、音圧および周波数帯域の評価が高くなっていることがわかる。
また、実施例1〜6の対比から、添加高分子材料の割合は、10%〜30%が好ましく、15%〜20%がより好ましいことがわかる。
また、実施例4、7、12の対比から、25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下の添加高分子材料を用いることで音圧が向上し好ましいことがわかる。また、添加高分子材料の体積抵抗が1×1012Ω・cm以上であることで、耐電圧が向上し好ましいことがわかる。
また、実施例4と10との対比から、保護層として、ガラス転移温度Tgが270度以上と耐熱性の高いアラミドフィルムを用いることで、耐電圧が向上し好ましいことがわかる。
また、実施例4と11との対比から、圧電体層中に誘電体粒子を分散させることで、耐電圧が向上し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。
It can be seen from Table 2 that in the example of the electroacoustic conversion film of the present invention, the evaluation of the sound pressure and the frequency band is higher than that of the comparative example.
Further, from the comparison of Examples 1 to 6, it is understood that the proportion of the added polymer material is preferably 10% to 30%, and more preferably 15% to 20%.
Further, it is understood from the comparison of Examples 4, 7 and 12 that the sound pressure is improved and preferable by using the added polymer material whose loss tangent at 25 ° C. and 20 Hz is 0.05 or less. In addition, it is understood that the withstand voltage is improved and is preferable because the volume resistance of the added polymer material is 1 × 10 12 Ω · cm or more.
Further, from the comparison between Examples 4 and 10, it is understood that the use of an aramid film having a high heat resistance, that is, a glass transition temperature Tg of 270 ° C. or more as the protective layer, improves the withstand voltage and is preferable.
Also, from the comparison between Examples 4 and 11, it is understood that the dielectric strength is improved by dispersing the dielectric particles in the piezoelectric layer, which is preferable.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

10 電気音響変換フィルム
11a、11c シート状物
11b 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
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
40、56 電気音響変換器
42 ケース
42a パイプ
46 粘弾性支持体
48 押圧部材
57 Oリング
58 押さえ蓋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 electroacoustic conversion film 11a, 11c sheet-like object 11b laminated body 12 piezoelectric material layer 14 lower thin film electrode 16 upper thin film electrode 18 lower protective layer 20 upper protective layer 24 viscoelastic matrix 26 piezoelectric particle 30 corona electrode 32 direct current power supply 40, 56 electro-acoustic transducer 42 case 42a pipe 46 visco-elastic support 48 pressing member 57 O-ring 58 pressing lid

Claims (8)

常温で粘弾性を示すシアノエチル基を有する高分子材料を含有す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、を有し、
前記粘弾性マトリックスは、比誘電率が10以上の高分子材料である添加高分子材料および前記比誘電率が80以上の誘電体粒子を含有し、
前記粘弾性マトリックスと前記誘電体粒子との合計体積に対する、前記誘電体粒子の体積分率は、5〜45%であることを特徴とする電気音響変換フィルム。
A polymer composite piezoelectric body formed by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix containing a polymeric material having a cyanoethyl group exhibiting viscoelasticity at normal temperature;
Two thin film electrodes stacked on both sides of the polymer composite piezoelectric material;
And two protective layers respectively stacked on the two thin film electrodes;
The visco-elastic matrix contains an additive polymer material which is a polymer material having a dielectric constant of 10 or more and dielectric particles having a dielectric constant of 80 or more ,
A volume fraction of the dielectric particles relative to a total volume of the viscoelastic matrix and the dielectric particles is 5 to 45% .
前記添加高分子材料の25℃、20Hzにおける損失正接が0.05以下である請求項1に記載の電気音響変換フィルム。   The electroacoustic transducer film according to claim 1, wherein the loss tangent at 25 ° C and 20 Hz of the added polymer material is 0.05 or less. 前記添加高分子材料の体積抵抗が1×1012Ω・cm以上である請求項1または2に記載の電気音響変換フィルム。 The electroacoustic transducer film according to claim 1, wherein a volume resistance of the added polymer material is 1 × 10 12 Ω · cm or more. 前記粘弾性マトリックス中における前記添加高分子材料の割合が60質量%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 ratio of the said addition polymeric material in the said viscoelastic matrix is 60 mass% or less, The electroacoustic transducer film as described in any one of Claims 1-3. 前記粘弾性マトリックス中における前記添加高分子材料の割合が10質量%以上30質量%以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。   The ratio of the said addition polymeric material in the said visco-elastic matrix is 10 mass% or more and 30 mass% or less, The electroacoustic transducing film as described in any one of Claims 1-4. 前記シアノエチル基を有する高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコールである請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。   The electro-acoustic transducer film according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer material having a cyanoethyl group is cyanoethylated polyvinyl alcohol. 前記添加高分子材料が、シアノエチルプルランである請求項1〜6のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。   The electroacoustic transducer film according to any one of claims 1 to 6, wherein the added polymer material is cyanoethyl pullulan. 前記誘電体粒子の平均粒径は、0.5μm以下である請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。   The electro-acoustic transducer film according to any one of claims 1 to 7, wherein an average particle diameter of the dielectric particles is 0.5 μm or less.
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