JPS63303600A - 高分子液晶圧電体スピ−カ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は周波数特性が良好でありかつ高出力の圧電スピ
ーカーに関する０ 〔従来の技術〕 従来スピーカーとしてはムービイングコイル型スピーカ
ーと圧電スピーカーが使用されている０ムービイングコ
イル型スピーカーとは磁石内にコイルを置き、そのコイ
ルに電気信号を流すことによシコイルを振動させ、さら
にそのコイルに付属した振動板を振動させることにより
、電気信号を音波に変換させるものである。このスピー
カーの特徴は音質が良いことであるが、マグネットおよ
びコイルを使用するために小型化、軽量化、薄型化がで
きないという欠点があった。さらに、この麗のマイクロ
フォンはコイルに電流を流さねばならないために電力消
費型であるという欠点もあったＯ 圧電スピーカーはＰＺＴ、ＰＬＺＴ等の無機圧電材料あ
るいはＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオ９４　）’）、
ＶＤＣＮ−ＶＡｃ（ビニリデンサイアナイド酢酸ビニル
共重合体）などＯ高分子圧電材料をシート状ＫＬ、その
上下両？［Ｋ電極を付けた構造である。圧電体に電圧を
印加した場合、圧電体は電場の強さく応じて歪む。この
現象を利用したもＯが圧電スピーカーである。ＰＺＴ％
ＰＬＺＴ等Ｏ無機圧電材料を３００ｐｍ糧変の厚さであ
って直径１〜２ａｓ程度の円盤状に成型し、さらに上下
両面に電極を付けたものが一般的に圧電スピーカーとし
て用いられている。このような圧電スピーカーは小型、
軽量、＊型化が達成されている。さらに圧電スピーカー
はその構造上＠、流を流さないために電力消費盤でない
という特徴も有する０この特徴は圧電スピーカーをＩＣ
からＯ電圧出力によシ動かすことができ、かつほとんど
電力を消費しないという利点となっている。圧電スピー
カーは上記特徴を生かして小屋計算器等様々な用途に使
用されている。

このよりに圧電スピーカーはいくつかのすぐれた特徴を
有するが、その性能は今だ十分なものではない。最大の
欠点は音質が悪いことであるｏＰＺＴ％ｐＬＺＴ等の無
機材料は弾性率が高いために音波の低周波成分の損失が
大きく、このために無機材料の圧電体を用いた圧Ｕスピ
ーカーでは高音域が強調されるという欠点があった０上
記の欠点は無機圧電材料を用いる場合には必然的なもの
である。

ｉＡ分子圧電材％（ＰＶＤＦ、ＶＤＣＮ−ＶＡｅ）を用
いた圧電スピーカーは高分子材料の弾性率が低いために
、無機圧電スピーカーの欠点が除かれ、優れた音質を有
する圧電スピーカーが作製可能であるとして期待されて
いる。しかし実際には現在一般に知られている高分子圧
電材料は圧電定数（ｄ３１あるいはｄ３３）が無機材料
に比較し約−桁低く、強く大きな変位が得られないとい
う欠点がある０そのため、高分子圧電材料スピーカーで
は大出力を得ることは難かしい。高分子圧電材料を用い
た圧電スピーカーにおいて大きな音を出そうとすれば、
大面積の圧電体を用いる必要があシ、圧電スピーカーの
大きな長所である小型化可能という特徴が失なわれる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、小型、軽量、薄型化が可能であシ、かつ
音質にすぐれ、かつ大出力が得られるスピーカーを得ん
ものと鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至っ
た。本発明に従えば、圧電体を用いるスピーカーにおい
て、圧電体として、高分子液晶化合物よりなる圧電体を
用いることを特徴とする高分子液晶圧電体スピーカーが
提供される。高分子液晶化合物よりなる圧電体は、本発
明者らによシ新たに見い出された圧電材料であシ、本高
分子液晶圧電体を用いたスピーカーは、従来提案されて
いる無機化合物および有機化合物圧電体を用いたスピー
カーに較べて高出力であり、かつ音質が極めてすぐれて
いるという特徴を有している。

本発明において用いられる高分子液晶化合物圧電体に関
しては、本発明者ら及び本出願人による本願と同日付の
特許出願「高分子液晶圧電体およびその製法」を参考文
献として挙げることができる。即ち、該高分子液晶化合
物圧電体は、光学的に異方性の溶融相を形成する任意の
高分子液晶化合物に一定温度下で、直流もしくは脈流電
場を印加し、次いで温度を低下させることにより得られ
る。ここで脈流電場とは、電界強度が主として一方向で
あシ、その強度が周期的又は非周期的に変動したものを
いい、例えば交流電場のプラス側電圧もしくはマイナス
側電圧０いずれか一方を除いた電場などである。用いる
光学的に異方性の溶融相を形成する高分子液晶化合物と
は、謂ゆるサーモトロピック液晶高分子化合物であり、
公知の主鎖型高分子液晶および側鎖型高分子液晶化合物
いずれであってもよい。高分子液晶化合物めガラス転移
温度、また結晶性である場合には結晶から液晶への転移
温度が２０℃以上、好ましくは３０℃以上の高分子液晶
化合物から得られた圧電体を用いた場合に、スピーカー
の出力の長期安定性の面で好ましい。

電場を印加する温度は、電場として直流電場を用いる場
合には、使用する高分子液晶化合物の分子が該電場によ
って容品に運動しない温度領域で印加する必要があシ、
脈流電場を用いる場合には、該高分子液晶のガラス転移
温度以上、光学的に等方相となる温度以下の温度範囲で
印加されるが、好ましくは該高分子液晶化合物が結晶性
である場合には結晶から液晶への転移温度以上で行なわ
れる。

以下、回天に従い本発明をより詳細に説明する。

第１図及び第２図は本発明のスピーカーの基本構造の一
例を説明する模式断面図である。本発明のスピーカーは
高分・子液晶圧電体のフィルム又はシ−ト（以下単にシ
ートという）（至）の両面Ｋｍ極を設けた構造を基本構
造とする。ここで電極は圧−シートに間接的に設けられ
ても良いことは言うまでもない。圧電体自身が振動板と
して作用するので特に振動板を付与することを要しない
が、好ましくは第２図に示されるように周知の圧電スピ
ーカーと同様に平面振動板（９）を付すことができる。

該振動板は第２図に限らず任意の位置及び大きさのもの
が採用できることは言うまでもない。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ モル比で３：１の４′−シアノビフェニル−４−エニル
　ｐ−（）ベンゾエートお よびポリメチルヒドロシロキサン（平均くシ返し単位数
４０）よシ、塩化白金酸６水和物を触媒として平均的に
は以下の式で表わされる構造のポリシロキサン骨格側鎖
型高分子液晶を合成した。

このポリマーの薄膜を加熱装置を備えた偏光顕微鏡直交
ニコル下で観察したところ１６２℃で光の透過量が最大
となった後急激に透過光量は減少し、視野は暗黒になり
、本ポリマーはサーモトロピック液晶を形成することが
確認された。また示差走査熱量計（ＤＳＣ）Ｋよる分析
の結果、６４℃に結晶から液晶への転移に基づく吸熱ピ
ークおよび１６２℃に液晶から等方相への転移に基づく
吸熱ピークが観察された。

このようＫして得られた高分子液晶を第３図に示すセル
に入れた。直径が２．５３の円状のポリイミドフィルム
（１）（厚さ１００μｍ）の片面に金蒸着（２）によっ
て一方の電極を付けた。本フィルムは電極および振動板
として作用する。スペーサーは中に直径１．５傭の穴を
あけたポリイミドフィルム（４）（厚さ２００μｍ）を
用いた。他方の電極はステンレス製の金属板（６）を用
いた。このセルを上下よシ圧力を加えることによシ固定
した。また上下の電極の導通を防止するために厚さ１２
．５μｍのポリイミドフィルムよりなる絶縁膜（８）を
はさんだ。

このセルを１５７℃まで温度を上げた後に最高電圧ｓ　
ｏ　ｏ　ｏｖ　、周波数５　ｋＨｚの第４図に示す波形
を有する脈流電場を５分間印加した。なシ、最高電圧と
は、第４図の波形のピーク電圧のことである、電場を印
加したｉｔで６０℃／ｍｉｎの速度で室温まで該セルを
冷却した。次いで絶縁膜（８）と金属板（６）を取）除
いた後に、高分子液晶面に金蒸着を行い、さらに導電ペ
ーストを用いて導線を取り付は第５図に示されるスピー
カーの基本構成を作製した。

このようにして得られた高分子液晶圧電スピーカーにフ
ァンクションジエネレーターヲ用いイ３ｋＨｚの周波数
の電圧を印加したところ市販のＰＺＴ系の圧電ブザー並
みの音を出すことができた。

入力させる周波数を１００〜２００００Ｈｚまで変化さ
せたところいずれの周波数においても良好な音波の変換
能力を有してい友。

音声信号を入力させ音質の良否を検討した。ＰＺＴ系の
圧電スピーカーは高音域が強調された音質であったのに
対し本発明の圧電スピーカーはムービイングコイル型ス
ピーカーのような優れた音質を有していた。

〔比較例〕

Ｖ　Ｄ　ＣＮ　−Ｖ　Ａ　ｃ　（ビニリデンサイアナイ
ド酢ビ共重合体）は高分子材料の中でも特に大きな圧電
性を有することがすでに知られている〔日経ニューマチ
ｌＪフル、Ａ６　（１９８６）、ｐｓｏ）。　ＶＤＣＮ
−ＶＡｃ共重合体圧電体を用いて圧電スピーカーを作製
し高分子液晶圧電体を用いたスピーカーと比較した。

直径２ｃｒｓの円盤状に切シ出した。さらにこの円盤状
シートの両面に直径１．５譚の金電極を蒸着によって付
けた。このシートに１７０℃の温度において５ｏｏｏｖ
の直流電圧を１時間印加し電場を印加しながら室温まで
冷却した。

得られた圧電体シートに厚さ１００μｍ直径２．５画の
ポリイミドフィルムを補助的な振動板として瞬間接着剤
を用いて接着した。このようＫして高分子圧電体を用い
た圧電スピーカーを得た。

この圧電スピーカーに実施例と同様にして電気信号管入
力した。この圧電スピーカーから得られる音は極めて小
さく実用的に使用できるレベルのものではなかった。し
かし音質は優れたものであった。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明に従えば、高分子圧電体と
して高分子液晶化合物よりなる圧電体を用いることによ
シ、高出力でアシ、低周波数から高周波数までの広い範
囲の周波数特性が良好・で６シ、旦り優れた音質のスピ
ーカーが提供される＝

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のスピーカーの基本構造を示
す模式断面図、第３図は高分子液晶化合物に電場を印加
するためのセルの構造を示す所間図、第４図は高分子液
晶化合物に印加した電場の波形を示す図、第５図は本発
明のスピーカーの一例を示す断面図である。 図中、２は電極である金蒸着膜、５は高分子液晶、１０
は高分子液晶圧電体を示す。 特許出願人　株式会社　り　ラ　し 代通人　弁理士水子　堅 第１図 第６図 １：　ポリイミドフィルム（ｉｏｏｐｍ）２：　金蒸着
膜（電極） ３：　　絶縁膜（ポリイミドフィルム、１２．５μｍ）
４：　　スペーサー（ポリイミドフィルム、２００ｐｍ
）５：　高分子液晶 ６：　金属板 ７：　導電ペースト ８：導線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電材料よりなるフィルム又はシートの両面に電極を設
   けてなる圧電スピーカーにおいて圧電体としてサーモト
   ロピック高分子液晶化合物よりなる圧電体を用いること
   を特徴とする高分子液晶化合物よりなる圧電体スピーカ
   ー。