KR20230116020A - 압전 필름 - Google Patents

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KR20230116020A
KR20230116020A KR1020237022075A KR20237022075A KR20230116020A KR 20230116020 A KR20230116020 A KR 20230116020A KR 1020237022075 A KR1020237022075 A KR 1020237022075A KR 20237022075 A KR20237022075 A KR 20237022075A KR 20230116020 A KR20230116020 A KR 20230116020A
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piezoelectric film
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electrode layer
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유스케 가가와
도모코 다하라
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층의 표면에 보호층을 마련한 압전 필름으로서, 전극층과 리드선의 접속 저항이 낮은 압전 필름의 제공을 과제로 한다. 압전체층과, 압전체층의 양면에 마련되는 전극층과, 전극층을 덮어 마련되는 관통 구멍을 갖는 보호층과, 관통 구멍에 충전되는 도전성의 충전 부재와, 충전 부재에 접촉하는 리드선을 갖고, 적어도 하나의 리드선에 있어서, 충전 부재와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 면방향의 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상임으로써, 과제를 해결한다.

Description

압전 필름
본 발명은, 전기 음향 변환기 등에 이용되는 압전 필름에 관한 것이다.
유기 일렉트로 루미네선스 디스플레이 등, 플라스틱 등의 가요성 기판을 이용한 플렉시블 디스플레이의 개발이 진행되고 있다.
이와 같은 플렉시블 디스플레이를, 텔레비전 수상기 등과 같이 화상과 함께 음성을 재생하는 화상 표시 장치 겸 음성 발생 장치로서 사용하는 경우, 음성을 발생시키기 위한 음향 장치인 스피커가 필요하다.
여기에서, 종래의 스피커 형상으로서는, 깔때기상의 이른바 콘형 및 구면상의 돔형 등이 일반적이다. 그러나, 이들 스피커를 상술한 플렉시블 디스플레이에 내장하고자 하면, 플렉시블 디스플레이의 장점인 경량성 및 가요성을 저해할 우려가 있다. 또, 스피커를 외부 부착으로 한 경우, 운반 등이 번거로우며, 곡면상의 벽에 설치하는 것이 어려워져 미관을 손상시킬 우려도 있다.
이에 대하여, 경량성 및 가요성을 저해하지 않고 플렉시블 디스플레이에 일체화 가능한 스피커로서 이용 가능한 압전 필름으로서, 특허문헌 1에 기재된 압전 필름(전기 음향 변환 필름)이 알려져 있다.
이 압전 필름은, 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료로 이루어지는 점탄성 매트릭스 중에 압전체 입자를 분산시켜 이루어지는 압전체층(고분자 복합 압전체)과, 압전체층의 양면에 형성된 전극층(박막 전극)과, 전극층의 표면에 형성된 보호층을 갖고, 또한, 동적 점탄성 측정에 의한 주파수 1Hz에서의 손실 탄젠트가 0.1 이상이 되는 극댓값이 0~50℃의 온도 범위에 존재한다는 것이다.
일본 공개특허공보 2015-29270호
특허문헌 1에 기재된 압전 필름은, 우수한 압전 특성을 갖는다. 또, 이 압전 필름의 압전체층은, 고분자 재료에 압전체 입자를 분산시킨 것이므로, 이 압전체층을 이용하는 압전 필름은, 양호한 가요성을 갖는다.
그 때문에, 이 압전 필름에 의하면, 예를 들면, 플렉시블 스피커 등에 이용 가능한, 가요성을 갖고, 또한, 양호한 압전 특성을 갖는 전기 음향 변환 필름 등을 실현할 수 있다.
이와 같은, 압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층을 덮어 보호층을 갖는 압전 필름을 구동하기 위해서는, 전극층과, 구동용의 전원 장치 등의 외부 장치를, 리드선으로 접속할 필요가 있다.
압전 필름의 전극층과 리드선을 접속하는 방법은, 각종 방법이 생각된다. 일례로서, 보호층에 관통 구멍을 마련하고, 이 관통 구멍에 도전성 페이스트 등으로 이루어지는 도전성 재료를 충전하여, 도전성 재료와 리드선을 접속함으로써, 전극층과 리드선을 접속하는 방법이 예시된다.
여기에서, 어떠한 접속 방법이어도, 압전 필름 즉 압전체층을 효율적으로 구동하기 위해서는, 전극층과 리드선의 접속의 저항은, 낮은 편이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것에 있으며, 압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층의 표면에 보호층을 마련한 압전 필름이며, 전극층과 리드선의 접속의 저항을 낮게 할 수 있는 압전 필름을 제공하는 것에 있다.
이 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
[1]
압전체층과, 압전체층의 양면에 마련되는 전극층과, 전극층을 덮어 마련되는, 1 이상의 관통 구멍을 갖는 보호층과, 보호층의 관통 구멍에 충전되는, 도전성의 충전 부재와, 충전 부재에 접촉하여 마련되는, 외부 장치와의 접속을 위한 리드선을 갖고,
적어도 하나의 리드선에 있어서, 표면의 적어도 충전 부재와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 면방향의 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 압전 필름.
[2]
보호층의 관통 구멍이, 충전 부재에 의하여 채워져 있는, [1]에 기재된 압전 필름.
[3]
리드선이, 도전성의 본체와, 본체를 피복하는 도전성의 피복층을 갖는, [1] 또는 [2]에 기재된 압전 필름.
[4]
충전 부재가, 보호층의 관통 구멍부터 연속하여, 보호층의 리드선과 대면하는 표면까지 존재하는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 압전 필름.
[5]
리드선의 적어도 충전 부재와 접촉하는 영역의 표면이, 면방향의 길이가 개방단(端)보다 긴 부분을 갖는 오목부, 및, 면방향의 길이가 기부(基部)보다 긴 부분을 갖는 볼록부 중, 적어도 일방을 갖는, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 압전 필름.
[6]
리드선이, 시트상인, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 압전 필름.
[7]
압전체층이, 고분자 재료를 포함하는 매트릭스 중에, 압전체 입자를 포함하는, 고분자 복합 압전체인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 압전 필름.
[8]
고분자 재료가 사이아노에틸기를 갖는, [7]에 기재된 압전 필름.
본 발명에 의하면, 압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층의 표면에 보호층을 마련한 압전 필름을 이용하는 압전 필름에 있어서, 전극층과 리드선 등의 접속 저항을 낮게 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 압전 필름의 일례를 개념적으로 나타내는 도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 압전 필름의 개략 평면도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 개략 부분 확대도이다.
도 4는, 본 발명의 압전 필름의 다른 예의 일부를 개념적으로 나타내는 도이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은, 도 1에 나타내는 압전 필름의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는, 실시예에 있어서의 전기 저항의 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 본 발명의 압전 필름에 대하여, 첨부한 도면에 나타나는 적합 실시예를 기초로, 상세하게 설명한다.
이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
또, 이하에 나타내는 도면은, 모두, 본 발명을 설명하기 위한 개념적인 도면으로서, 각층(各層)의 두께, 관통 구멍의 크기, 각 부재(부위)의 위치 관계, 및, 각 부재의 크기 등은, 실제의 것과는 상이하다.
도 1 및 도 2에, 본 발명의 압전 필름의 일례를 개념적으로 나타낸다.
도 1은, 압전 필름을 두께 방향으로 절단한 단면을 개념적으로 나타내는 도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 압전 필름의 평면도이다. 또한, 압전 필름의 두께 방향이란, 후술하는 압전체층, 전극층 및 보호층 등의 적층 방향이다. 또, 평면도란, 본 발명의 압전 필름을, 두께 방향에서 본 도면이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 압전 필름(10)은, 압전체층(12)과, 압전체층(12)의 일방의 면에 적층되는 제1 전극층(14)과, 제1 전극층(14)의 표면에 적층되는 제1 보호층(18)과, 압전체층(12)의 타방의 면에 적층되는 제2 전극층(16)과, 제2 전극층(16)의 표면에 적층되는 제2 보호층(20)과, 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34)과, 제1 충전 부재(36) 및 제2 충전 부재(38)를 갖는다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 제1 보호층(18)에는 관통 구멍(18a)이 마련된다. 관통 구멍(18a)에는, 제1 충전 부재(36)가 충전된다. 제1 리드선(32)은, 제1 충전 부재(36)를 덮도록, 제1 보호층(18)에 마련된다. 압전 필름(10)에 있어서는, 이로써, 제1 리드선(32)과 제1 전극층(14)이 전기적으로 접속된다.
동일하게, 제2 보호층(20)에는 관통 구멍(20a)이 마련된다. 관통 구멍(20a)에는, 제2 충전 부재(38)가 충전된다. 제2 리드선(34)은, 제2 충전 부재(38)를 덮도록, 제2 보호층(20)에 마련된다. 압전 필름(10)에 있어서는, 이로써, 제2 리드선(34)과 제2 전극층(16)이 전기적으로 접속된다.
여기에서, 본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 제1 리드선(32)은, 표면의 적어도 제1 충전 부재(36)와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 이 면방향의 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상이다. 동일하게, 제2 리드선(34)은, 표면의 적어도 제2 충전 부재(38)와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 이 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상이다.
즉, 본 발명의 압전 필름에 있어서, 리드선은, 면방향의 단위 길이에 있어서의, 실제의 표면의 길이인 B/A가, 1.5 이상이다(B/A≥1.5).
이후에 상세하게 설명하지만, 본 발명의 압전 필름(10)은, 이와 같은 구성을 가짐으로써, 제1 리드선(32)과 제1 전극층(14)의 접속의 저항값, 및, 제2 리드선(34)과 제2 전극층(16)의 접속의 저항값을 낮게 하여, 효율적인 구동을 가능하게 하고 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 면방향이란, 보호층 및 전극층 등과 같은 시트상물의 주면(主面)의 면방향이다. 주면이란, 시트상물의 최대면이다.
바꾸어 말하면, 압전 필름(10)에 있어서, 면방향이란, 두께 방향과 직교하는 방향이다. 또한, 상술한 바와 같이, 압전 필름(10)에 있어서, 두께 방향이란, 압전체층, 전극층 및 보호층 등의 적층 방향이다. 즉, 본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 면방향이란, 압전체층, 전극층 및 보호층 등의 적층 방향과 직교하는 방향이다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12)은, 고분자 재료를 포함하는 매트릭스(24) 중에, 압전체 입자인 압전체 입자(26)를 포함하는 것이다. 즉, 압전체층(12)은, 고분자 복합 압전체이다.
여기에서, 고분자 복합 압전체(압전체층(12))는, 예를 들면, 전기 음향 변환 필름에 이용된다. 전기 음향 변환 필름에 이용되는 고분자 복합 압전체는, 다음의 용건을 구비한 것인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 상온이란, 0~50℃이다.
(i) 가요성
예를 들면, 휴대용으로서 신문 및 잡지와 같이 서류 감각으로 느슨하게 휘게 한 상태에서 파지하는 경우, 끊임없이 외부로부터, 수 Hz 이하의 비교적 느린, 큰 굽힘 변형을 받게 된다. 이때, 고분자 복합 압전체가 단단하면, 그만큼 큰 굽힘 응력이 발생하고, 고분자 매트릭스와 압전체 입자의 계면에서 균열이 발생하며, 결국에는 파괴로 이어질 우려가 있다. 따라서, 고분자 복합 압전체에는 적절한 부드러움이 요구된다. 또, 왜곡 에너지를 열로서 외부로 확산시킬 수 있으면 응력을 완화시킬 수 있다. 따라서, 고분자 복합 압전체의 손실 탄젠트가 적절히 클 것이 요구된다.
(ii) 음질
스피커는, 20Hz~20kHz의 오디오 대역의 주파수로 압전체 입자를 진동시켜, 그 진동 에너지에 의하여 진동판(고분자 복합 압전체) 전체가 일체가 되어 진동함으로써 소리가 재생된다. 따라서, 진동 에너지의 전달 효율을 높이기 위하여 고분자 복합 압전체에는 적절한 경도가 요구된다. 또, 스피커의 주파수 특성이 평활하면, 곡률의 변화에 따라 최저 공진 주파수 f0이 변화했을 때의 음질의 변화량도 작아진다. 따라서, 고분자 복합 압전체의 손실 탄젠트는 적절히 클 것이 요구된다.
스피커용 진동판의 최저 공진 주파수 f0은, 하기 식으로 주어지는 것은 주지이다. 여기에서, s는 진동계의 스티프니스, m은 질량이다.
[수학식 1]
이때, 압전 필름의 만곡 정도 즉 만곡부의 곡률 반경이 커질수록 기계적인 스티프니스 s가 낮아지기 때문에, 최저 공진 주파수 f0은 작아진다. 즉, 압전 필름의 곡률 반경에 따라 스피커의 음질(음량, 주파수 특성)이 바뀌게 된다.
이상을 정리하면, 전기 음향 변환 필름으로서 이용하는 플렉시블한 고분자 복합 압전체는, 20Hz~20kHz의 진동에 대해서는 단단하고, 수 Hz 이하의 진동에 대해서는 부드럽게 거동할 것이 요구된다. 또, 고분자 복합 압전체의 손실 탄젠트는, 20kHz 이하의 모든 주파수의 진동에 대하여, 적절히 클 것이 요구된다.
일반적으로, 고분자 고체는 점탄성 완화 기구를 갖고 있으며, 온도 상승 혹은 주파수의 저하와 함께 큰 스케일의 분자 운동이 저장 탄성률(영률)의 저하(완화) 혹은 손실 탄성률의 극대(흡수)로서 관측된다. 그중에서도, 비정질 영역의 분자쇄의 마이크로 브라운 운동에 의하여 야기되는 완화는, 주(主)분산이라고 불리고, 매우 큰 완화 현상이 보인다. 이 주분산이 일어나는 온도가 유리 전이점(Tg)이며, 가장 점탄성 완화 기구가 현저하게 나타난다.
고분자 복합 압전체(압전체층(12))에 있어서, 유리 전이점이 상온에 있는 고분자 재료, 바꾸어 말하면, 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료를 매트릭스에 이용함으로써, 20Hz~20kHz의 진동에 대해서는 단단하고, 수 Hz 이하의 느린 진동에 대해서는 부드럽게 거동하는 고분자 복합 압전체가 실현된다. 특히, 이 거동이 적합하게 발현하는 등의 점에서, 주파수 1Hz에서의 유리 전이점이 상온, 즉, 0~50℃에 있는 고분자 재료를, 고분자 복합 압전체의 매트릭스에 이용하는 것이 바람직하다.
상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료로서는, 공지의 각종의 것이 이용 가능하다. 바람직하게는, 상온, 즉 0~50℃에 있어서, 동적 점탄성 시험에 의한 주파수 1Hz에 있어서의 손실 탄젠트 Tanδ의 극댓값이, 0.5 이상인 고분자 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
이로써, 고분자 복합 압전체가 외력에 의하여 천천히 구부러졌을 때에, 최대 굽힘 모멘트부에 있어서의 고분자 매트릭스와 압전체 입자의 계면의 응력 집중이 완화되어, 높은 가요성을 기대할 수 있다.
또, 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료는, 동적 점탄성 측정에 의한 주파수 1Hz에서의 저장 탄성률(E')이, 0℃에 있어서 100MPa 이상, 50℃에 있어서 10MPa 이하인 것이 바람직하다.
이로써, 고분자 복합 압전체가 외력에 의하여 천천히 구부러졌을 때에 발생하는 굽힘 모멘트를 저감시킬 수 있음과 동시에, 20Hz~20kHz의 음향 진동에 대해서는 단단하게 거동할 수 있다.
또, 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료는, 비유전율이 25℃에 있어서 10 이상이면, 보다 적합하다. 이로써, 고분자 복합 압전체에 전압을 인가했을 때에, 고분자 매트릭스 중의 압전체 입자에는 보다 높은 전계가 가해지기 때문에, 큰 변형량을 기대할 수 있다.
그러나, 그 반면, 양호한 내습성의 확보 등을 고려하면, 고분자 재료는, 비유전율이 25℃에 있어서 10 이하인 것도, 적합하다.
이와 같은 조건을 충족시키는 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료로서는, 사이아노에틸화 폴리바이닐알코올(사이아노에틸화 PVA), 폴리아세트산 바이닐, 폴리바이닐리덴 클로라이드 코아크릴로나이트릴, 폴리스타이렌-바이닐폴리아이소프렌 블록 공중합체, 폴리바이닐메틸케톤, 및, 폴리뷰틸메타크릴레이트 등이 예시된다. 또, 이들 고분자 재료로서는, 하이브라 5127(구라레사제) 등의 시판품도, 적합하게 이용 가능하다. 그중에서도, 고분자 재료로서는, 사이아노에틸기를 갖는 재료를 이용하는 것이 바람직하고, 사이아노에틸화 PVA를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 매트릭스(24)에 있어서, 이들 고분자 재료는, 1종만을 이용해도 되고, 복수 종을 병용(혼합)하여 이용해도 된다.
이와 같은 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료를 이용하는 매트릭스(24)는, 필요에 따라, 복수의 고분자 재료를 병용해도 된다.
즉, 매트릭스(24)에는, 유전 특성 및 기계적 특성 등의 조절 등을 목적으로 하여, 사이아노에틸화 PVA 등의 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료에 더하여, 필요에 따라, 그 외의 유전성 고분자 재료를 첨가해도 된다.
첨가 가능한 유전성 고분자 재료로서는, 일례로서, 폴리 불화 바이닐리덴, 불화 바이닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 불화 바이닐리덴-트라이플루오로에틸렌 공중합체, 폴리 불화 바이닐리덴-트라이플루오로에틸렌 공중합체 및 폴리 불화 바이닐리덴-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등의 불소계 고분자, 사이안화 바이닐리덴-아세트산 바이닐 공중합체, 사이아노에틸셀룰로스, 사이아노에틸하이드록시사카로스, 사이아노에틸하이드록시셀룰로스, 사이아노에틸하이드록시풀루란, 사이아노에틸메타크릴레이트, 사이아노에틸아크릴레이트, 사이아노에틸하이드록시에틸셀룰로스, 사이아노에틸아밀로스, 사이아노에틸하이드록시프로필셀룰로스, 사이아노에틸다이하이드록시프로필셀룰로스, 사이아노에틸하이드록시프로필아밀로스, 사이아노에틸폴리아크릴아마이드, 사이아노에틸폴리아크릴레이트, 사이아노에틸풀루란, 사이아노에틸폴리하이드록시메틸렌, 사이아노에틸글리시돌풀루란, 사이아노에틸사카로스 및 사이아노에틸소비톨 등의 사이아노기 또는 사이아노에틸기를 갖는 폴리머, 및, 나이트릴 고무 및 클로로프렌 고무 등의 합성 고무 등이 예시된다.
그중에서도, 사이아노에틸기를 갖는 고분자 재료는, 적합하게 이용된다.
또, 압전체층(12)의 매트릭스(24)에 있어서, 사이아노에틸화 PVA 등의 상온에서 점탄성을 갖는 재료에 더하여 첨가되는 유전성 폴리머는, 1종에 한정은 되지 않고, 복수 종을 첨가해도 된다.
또, 매트릭스(24)에는, 유전성 고분자 재료 이외에도, 유리 전이점 Tg를 조절할 목적으로, 염화 바이닐 수지, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 메타크릴 수지, 폴리뷰텐 및 아이소뷰틸렌 등의 열가소성 수지, 및, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지 및 마이카 등의 열경화성 수지를 첨가해도 된다.
또한, 매트릭스(24)에는, 점착성을 향상시킬 목적으로, 로진에스터, 로진, 터펜, 터펜페놀, 및, 석유 수지 등의 점착 부여제를 첨가해도 된다.
압전체층(12)의 매트릭스(24)에 있어서, 사이아노에틸화 PVA 등의 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료 이외의 재료를 첨가할 때의 첨가량에는, 특별히 한정은 없지만, 매트릭스(24)에서 차지하는 비율로 30질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
이로써, 매트릭스(24)에 있어서의 점탄성 완화 기구를 저해하지 않고, 첨가하는 고분자 재료의 특성을 발현할 수 있기 때문에, 고유전율화, 내열성의 향상, 압전체 입자(26) 및 전극층과의 밀착성 향상 등의 점에서 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12)은, 이와 같은 매트릭스(24)에, 압전체 입자(26)를 포함하는 것이다.
압전체 입자(26)는, 공지의 것이 이용 가능하지만, 바람직하게는, 페로브스카이트형 또는 우르차이트(wurtzite)형의 결정 구조를 갖는 세라믹스 입자로 이루어지는 것이다.
압전체 입자(26)를 구성하는 세라믹스 입자로서는, 예를 들면, 타이타늄산 지르콘산 납(PZT), 타이타늄산 지르콘산 란타넘 납(PLZT), 타이타늄산 바륨(BaTiO3), 산화 아연(ZnO), 및, 타이타늄산 바륨과 비스무트 페라이트(BiFe3)의 고용체(BFBT) 등이 예시된다.
이와 같은 압전체 입자(26)의 입경에는 제한은 없고, 압전체층(12)(압전 필름(10))의 크기, 및, 압전 필름(10)의 용도 등에 따라, 적절히, 선택하면 된다. 압전체 입자(26)의 입경은, 1~10μm가 바람직하다.
압전체 입자(26)의 입경을 이 범위로 함으로써, 압전 필름(10)이 높은 압전 특성과 플렉시빌리티를 양립시킬 수 있는 등의 점에서 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
또한, 도 1에 있어서는, 압전체층(12) 중의 압전체 입자(26)는, 매트릭스(24) 중에, 불규칙하게 분산되어 있지만, 본 발명은, 이에 제한은 되지 않는다.
즉, 압전체층(12) 중의 압전체 입자(26)는, 바람직하게는 균일하게 분산되어 있다면, 매트릭스(24) 중에 불규칙하게 분산되어 있어도 되고, 규칙적으로 분산되어 있어도 된다.
또한, 압전체 입자(26)는, 입경이 일정해도 되고, 일정하지 않아도 된다.
압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12) 중에 있어서의 매트릭스(24)와 압전체 입자(26)의 양비에는, 제한은 없고, 압전 필름(10)의 면방향의 크기 및 두께, 압전 필름(10)의 용도, 및, 압전 필름(10)에 요구되는 특성 등에 따라, 적절히, 설정하면 된다.
압전체층(12) 중에 있어서의 압전체 입자(26)의 체적분율은, 30~80%가 바람직하고, 50% 이상이 보다 바람직하며, 따라서, 50~80%로 하는 것이, 더 바람직하다.
매트릭스(24)와 압전체 입자(26)의 양비를 상기 범위로 함으로써, 높은 압전 특성과 플렉시빌리티를 양립시킬 수 있는 등의 점에서 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12)의 두께에는, 특별히 한정은 없고, 압전 필름(10)의 용도, 압전 필름(10)에 요구되는 특성 등에 따라, 적절히, 설정하면 된다.
압전체층(12)이 두꺼울수록, 이른바 시트상물의 탄성의 강도 등의 강성 등의 점에서는 유리하지만, 동일한 양만큼 압전 필름(10)을 신축시키기 위하여 필요한 전압(전위차)은 커진다.
압전체층(12)의 두께는, 8~300μm가 바람직하고, 8~200μm가 보다 바람직하며, 10~150μm가 더 바람직하고, 15~100μm가 특히 바람직하다.
압전체층(12)의 두께를, 상기 범위로 함으로써, 강성의 확보와 적절한 유연성의 양립 등의 점에서 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
압전체층(12)은, 두께 방향으로 분극 처리(폴링)되어 있는 것이 바람직하다. 분극 처리에 관해서는, 이후에 상세하게 설명한다.
또한, 본 발명의 압전 필름에 있어서, 압전체층(12)은, 도시예와 같은 고분자 복합 압전체에 제한은 되지 않고, 공지의 압전 재료가 이용 가능하다.
본 발명의 압전 필름에 이용 가능한 압전 재료로서는, 일례로서, 폴리 불화 바이닐리덴, 폴리 불화 바이닐리덴 이외의 불소 수지, 및, 폴리 L 락트산으로 이루어지는 필름과 폴리 D 락트산으로 이루어지는 필름의 적층 필름 등이 예시된다.
그러나, 우수한 음향 특성이 얻어지고, 가요성이 우수한 등의 점에서, 도시예와 같은, 고분자 재료를 포함하는 매트릭스(24)에 압전체 입자(26)를 분산시켜 이루어지는 고분자 복합 압전체는, 압전체층(12)으로서, 적합하게 이용된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 도시예의 압전 필름(10)에 있어서, 압전 필름(10)은, 이와 같은 압전체층(12)의 일면에, 제1 전극층(14)을 갖고, 그 표면에 제1 보호층(18)을 갖는다. 또, 압전 필름(10)은, 압전체층(12)의 제1 전극층(14)과는 반대 측의 면에, 제2 전극층(16)을 갖고, 그 표면에 제2 보호층(20)을 갖는다. 바꾸어 말하면, 제1 보호층(18)은, 제1 전극층(14)의 압전체층(12)과는 반대 측의 면에 마련된다. 또, 제2 보호층(20)은, 제2 전극층(16)의 압전체층(12)과는 반대 측의 면에 마련된다.
압전 필름(10)에서는, 제1 전극층(14)과 제2 전극층(16)이 전극쌍을 형성한다. 즉, 압전 필름(10)은, 압전체층(12)의 양면을 전극쌍 즉 제1 전극층(14)과 제2 전극층(16)으로 협지하고, 이 적층체를, 제1 보호층(18)과 제2 보호층(20)으로 협지한 구성을 갖는다.
이와 같은 압전 필름(10)에 있어서, 제1 전극층(14)과 제2 전극층(16)으로 협지된 영역은, 인가된 전압에 따라 신축된다.
또한, 본 발명에 있어서, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16), 및, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)에 있어서의 제1 및 제2란, 압전 필름(10)이 갖는 2개의 동일한 부재를 구별하기 위하여, 편의적으로 붙이고 있는 것이다.
이 점에 대해서는, 후술하는 리드선 및 충전 부재도, 동일하다.
즉, 압전 필름(10)의 각 구성 요소에 붙여져 있는 제1 및 제2에는, 기술적인 의미는 없다.
압전 필름(10)에 있어서, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)은, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)을 피복함과 함께, 압전체층(12)에 적절한 강성과 기계적 강도를 부여하는 역할을 담당하고 있다. 즉, 압전 필름(10)에 있어서, 매트릭스(24)와 압전체 입자(26)로 이루어지는 압전체층(12)은, 느린 굽힘 변형에 대해서는, 매우 우수한 가요성을 나타내는 한편, 용도에 따라서는, 강성 및 기계적 강도 등이 부족한 경우가 있다.
압전 필름(10)에는, 그것을 보완하기 위하여 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)이 마련된다.
제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)에는, 제한은 없고, 각종 시트상물이 이용 가능하며, 일례로서, 각종 수지 필름이 적합하게 예시된다.
그중에서도, 우수한 기계적 특성 및 내열성을 갖는 등의 이유에 의하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP), 폴리스타이렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에터이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 트라이아세틸셀룰로스(TAC), 및, 환상 올레핀계 수지 등으로 이루어지는 수지 필름이, 적합하게 이용된다.
제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께에도, 제한은 없다. 또, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께는, 기본적으로 동일하지만, 상이해도 된다.
여기에서, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 강성이 과도하게 높으면, 압전체층(12)의 신축을 구속할 뿐만 아니라, 가요성도 저해된다. 그 때문에, 기계적 강도 및 시트상물로서의 양호한 핸들링성 등이 요구되는 경우를 제외하면, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)은, 얇을수록 유리하다.
압전 필름(10)에 있어서는, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께가, 압전체층(12)의 두께의 2배 이하이면, 강성의 확보와 적절한 유연성의 양립 등의 점에서 바람직한 결과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 압전체층(12)의 두께가 50μm이면, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께는, 100μm 이하가 바람직하고, 50μm 이하가 보다 바람직하며, 25μm 이하가 더 바람직하다.
압전 필름(10)의 압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12)과 제1 보호층(18)의 사이에는 제1 전극층(14)이, 압전체층(12)과 제2 보호층(20)의 사이에는 제2 전극층(16)이, 각각 마련된다.
제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)은, 압전체층(12)에 전압을 인가하기 위하여 마련된다.
본 발명에 있어서, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 형성 재료에는 제한은 없고, 각종 도전체가 이용 가능하다. 구체적으로는, 탄소, 팔라듐, 철, 주석, 알루미늄, 니켈, 백금, 금, 은, 구리, 타이타늄, 크로뮴 및 몰리브데넘 등의 금속, 이들의 합금, 이들의 금속 및 합금의 적층체 및 복합체, 및, 산화 인듐 주석 등이 예시된다. 그중에서도, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 및, 산화 인듐 주석은, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)으로서 적합하게 예시된다.
또, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 형성 방법에도 제한은 없고, 공지의 각종 방법이 이용 가능하다. 일례로서, 진공 증착 및 스퍼터링 등의 기상 퇴적법(진공 성막법)에 의한 성막, 도금에 의한 성막, 및, 상술한 재료로 형성된 박을 첩착하는 방법 등이 예시된다.
그중에서도, 압전 필름(10)의 가요성을 확보할 수 있는 등의 이유에서, 진공 증착에 의하여 성막된 구리 및 알루미늄 등의 박막은, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)으로서, 적합하게 이용된다. 그중에서도 특히, 진공 증착에 의한 구리의 박막은, 적합하게 이용된다.
제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 두께에는, 제한은 없다. 또, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 두께는, 기본적으로 동일하지만, 상이해도 된다.
여기에서, 상술한 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)과 동일하게, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 강성이 과도하게 높으면, 압전체층(12)의 신축을 구속할 뿐만 아니라, 가요성도 저해된다. 그 때문에, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)은, 전기 저항이 과도하게 높아지지 않는 범위이면, 얇을수록 유리하다.
압전 필름(10)에 있어서는, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 두께와, 영률의 곱이, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께와 영률의 곱을 하회하면, 가요성을 크게 저해하는 경우가 없기 때문에, 적합하다.
예를 들면, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)이 PET(영률: 약 6.2GPa)이고, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)이 구리(영률: 약 130GPa)로 이루어지는 조합인 경우, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)의 두께가 25μm라고 하면, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)의 두께는, 1.2μm 이하가 바람직하고, 0.3μm 이하가 보다 바람직하며, 0.1μm 이하가 더 바람직하다.
상술한 바와 같이, 압전 필름(10)은, 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료를 포함하는 매트릭스(24)에 압전체 입자(26)를 갖는 압전체층(12)을, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)으로 협지하고, 또한, 이 적층체를, 제1 보호층(18) 및 제2 보호층(20)을 협지하여 이루어지는 구성을 갖는다.
이와 같은 압전 필름(10)은, 동적 점탄성 측정에 의한 주파수 1Hz에서의 손실 탄젠트(Tanδ)의 극댓값이 상온에 존재하는 것이 바람직하고, 0.1 이상이 되는 극댓값이 상온에 존재하는 것이 보다 바람직하다.
이로써, 압전 필름(10)이 외부로부터 수 Hz 이하의 비교적 느린, 큰 굽힘 변형을 받았다고 해도, 왜곡 에너지를 효과적으로 열로서 외부로 확산시킬 수 있기 때문에, 고분자 매트릭스와 압전체 입자의 계면에서 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
압전 필름(10)은, 동적 점탄성 측정에 의한 주파수 1Hz에서의 저장 탄성률(E')이, 0℃에 있어서 10~30GPa, 50℃에 있어서 1~10GPa인 것이 바람직하다.
이로써, 상온에서 압전 필름(10)이 저장 탄성률(E')에 큰 주파수 분산을 가질 수 있다. 즉, 20Hz~20kHz의 진동에 대해서는 단단하고, 수 Hz 이하의 진동에 대해서는 부드럽게 거동할 수 있다.
또, 압전 필름(10)은, 두께와 동적 점탄성 측정에 의한 주파수 1Hz에서의 저장 탄성률(E')의 곱이, 0℃에 있어서 1.0×106~2.0×106N/m, 50℃에 있어서 1.0×105~1.0×106N/m인 것이 바람직하다.
이로써, 압전 필름(10)이 가요성 및 음향 특성을 저해하지 않는 범위에서, 적절한 강성과 기계적 강도를 구비할 수 있다.
또한, 압전 필름(10)은, 동적 점탄성 측정으로부터 얻어진 마스터 커브에 있어서, 25℃, 주파수 1kHz에 있어서의 손실 탄젠트(Tanδ)가, 0.05 이상인 것이 바람직하다.
이로써, 압전 필름(10)을 이용한 스피커의 주파수 특성이 평활해져, 스피커의 곡률의 변화에 따라 최저 공진 주파수 f0이 변화했을 때에 있어서의 음질의 변화량도 작게 할 수 있다.
본 발명의 압전 필름(10)은, 압전체층(12), 전극층 및 보호층에 더하여, 예를 들면, 전극층과 압전체층(12)을 첩착하기 위한 첩착층, 및, 전극층과 보호층을 첩착하기 위한 첩착층을 가져도 된다.
첩착제는, 접착제여도 되고 점착제여도 된다. 또, 첩착제는, 압전체층(12)으로부터 압전체 입자(26)를 제거한 고분자 재료 즉 매트릭스(24)와 동일한 재료도, 적합하게 이용 가능하다. 또한, 첩착층은, 제1 전극층(14) 측 및 제2 전극층(16) 측의 양방에 가져도 되고, 제1 전극층(14) 측 및 제2 전극층(16) 측의 일방에만 가져도 된다.
본 발명의 압전 필름(10)은, 전원 장치 등, 외부의 장치와 접속하여 구동된다. 압전 필름(10)은, 외부 장치와 전기적으로 접속하기 위하여, 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34)을 갖는다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 제1 보호층(18)에는 관통 구멍(18a)이 마련된다. 관통 구멍(18a)에는, 도전성을 갖는 제1 충전 부재(36)가 충전된다. 관통 구멍(18a)에 충전된 제1 충전 부재(36)를 덮도록, 제1 리드선(32)이, 제1 보호층(18)에 적층되어 장착된다. 압전 필름(10)에서는, 이로써, 제1 리드선(32)과 제1 전극층(14)이 전기적으로 접속된다.
동일하게, 제2 보호층(20)에는 관통 구멍(20a)이 마련된다. 관통 구멍(20a)에는, 도전성을 갖는 제2 충전 부재(38)가 충전된다. 관통 구멍(20a)에 충전된 제2 충전 부재(38)를 덮도록, 제2 리드선(34)이, 제2 보호층(20)에 적층되어 장착된다. 압전 필름(10)에서는, 이로써, 제2 리드선(34)과 제2 전극층(16)이 전기적으로 접속된다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 제1 리드선(32)은, 표면의 적어도 제1 충전 부재(36)와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 이 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상이다. 동일하게, 제2 리드선(34)은, 표면의 적어도 제2 충전 부재(38)와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 이 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 전극층, 보호층, 충전 부재 및 리드선 등에 붙여진 제1 및 제2라는 말에는, 기술적인 의미는 없다.
또, 제1 리드선(32)과 제1 전극층(14)의 접속, 및, 제2 리드선(34)과 제2 전극층(16)의 접속은, 동일한 구성을 갖는다.
따라서, 이하의 설명은, 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34)을 구별할 필요가 없는 경우에는, 양자를 통틀어 "리드선"이라고도 한다. 이 점에 관해서는, 전극층, 보호층, 및, 충전 부재도 동일하다.
도 3에, 도 1에 있어서의 제1 리드선(32)과 제1 충전 부재(36)의 접촉부를, 부분적으로 확대한 개념도를 나타낸다. 이 도면은, 두께 방향의 단면도이다. 또한, 도 3은, 제1 리드선(32) 측을 대표예로서 나타내지만, 제2 리드선(34) 측도, 동일하다.
상술한 바와 같이, 제1 충전 부재(36)는, 제1 보호층(18)에 형성된 관통 구멍(18a)에 충전되어 있다. 또, 제1 리드선(32)은, 바람직한 양태로서 시트상이며, 관통 구멍(18a)에 충전된 제1 충전 부재(36)의 전체면을 덮도록, 제1 보호층(18)에 장착된다.
여기에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 면방향의 소정 영역에 있어서, 제1 리드선(32)의 면방향의 길이를 A로 한다. 또, 이 면방향의 길이 A(길이 A의 영역)에 있어서의, 제1 리드선(32)의 실제의 표면의 길이를 B로 한다. 본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 제1 리드선(32)(제2 리드선(34))은, 적어도 제1 충전 부재(36)와의 접촉부에 있어서, B/A가 1.5 이상(B/A≥1.5)이다. 바꾸어 말하면, 제1 리드선(32)은, 적어도 제1 충전 부재(36)와의 접촉부에 있어서, 면방향의 단위 길이당 표면의 길이인 B/A가, 1.5 이상이다.
"B/A≥1.5"를 충족시키는 리드선은, 단순한 요철의 반복에 의하여 표면의 길이가 길 뿐만 아니라, 도 3에 개념적으로 나타내는 바와 같이, 표면이, 복잡하게 얽힌 요철을 갖는 것 같은 단면 형상을 갖는다.
구체적으로는, "B/A≥1.5"를 충족시키는 리드선은, 면방향의 길이가 개방단보다 긴 부분을 갖는 단면 형상의 오목부, 및/또는, 면방향의 길이가 기부보다 긴 부분을 갖는 단면 형상의 볼록부가, 표면에 존재한다.
바꾸어 말하면, "B/A≥1.5"를 충족시키는 리드선은, 표면에, 대략 Ω자상 및 대략 O자상 등과 같은, 두께 방향을 향하여, 확장되고, 그 후, 좁아지는 것 같은 단면 형상을 갖는 오목부 및/또는 볼록부를 갖는다.
본 발명의 압전 필름(10)은, 리드선이, 이와 같은 구성을 가짐으로써, 충전 부재와 리드선의 접촉 길이를 길게 할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 충전 부재와 리드선의 접촉 면적을 크게 할 수 있다.
그 결과, 본 발명의 압전 필름(10)은 충전 부재에 포함되는 도전성 재료와, 리드선의 접촉 면적을 많게 하여, 전극층과 리드선의 접속 저항을, 대폭 작게 할 수 있다.
그 때문에, 본 발명의 압전 필름(10)은, 전극층에 공급하는 구동 전력의 손실을 대폭 저감시켜, 효율적으로 구동할 수 있다.
본 발명에 있어서, 리드선의 면방향의 길이 A에 있어서의 표면의 길이 B는, 일례로서, 이하와 같이 측정하면 된다.
먼저, 압전 필름(10)으로부터 리드선을 분리한다. 또한, 분리한 리드선에는, 응집 파괴에 의하여 파단된 충전 부재가 부착되어 있어도 된다.
분리한 리드선을, 에폭시 수지 등의 수지에 포매(包埋)한다. 그 후, 마이크로톰 등을 이용하여, 리드선의 두께 방향의 전역을 포함하는 단면을 제작하여, 노출시킨다. 마이크로톰으로서는, 예를 들면, Leica사제의 UC6 등이 적합하게 예시된다.
노출된 리드선의 단면은, 필요에 따라, 오스뮴(OS) 등의 도전 재료로 피복해도 된다. 도전 재료의 두께는, 1nm 정도여도 된다.
그 후, SEM(Scanning Electron Microscope, 주사형 전자 현미경)에 의하여, 리드선의 단면의 반사 전자상을 취득한다. SEM으로서는, 예를 들면, 히타치 하이테크사제의 SU8220 등이 적합하게 예시된다.
또한, 취득한 리드선 단면의 SEM 화상에 대하여, 화상 처리 소프트웨어를 이용하여, 리드선의 충전 부재 측의 표면을 트레이스하고, 리드선의 면방향의 길이 A에 있어서의, 리드선의 표면 길이 B를 측정한다. 이 측정 결과로부터, 리드선의 B/A를 산출한다. 화상 처리 소프트웨어는, 계면의 휘도차를 검출하여 표면을 따라가는 트레이스 기능을 갖는 것이, 각종, 이용 가능하다. 화상 처리 소프트웨어로서는, 일례로서, Media Cybernetics사제의 Image-Pro Plus가 적합하게 예시된다.
본 발명에 있어서는, 이와 같은, B/A의 산출을, 측정 대상이 되는 리드선에 있어서 임의로 선택된 10단면에서 행한다. 10단면에 있어서의 B/A의 산출 결과로부터, 최댓값과 최솟값을 삭제한, 8단면에 있어서의 B/A에 대하여, 평균값을 산출한다.
이 8개의 B/A의 평균값을, 측정 대상이 되는 리드선의 B/A, 즉, 리드선의 면방향의 단위 길이에 있어서의 리드선의 표면의 길이로 한다.
또한, 리드선의 면방향의 길이 A에는 제한은 없다. 리드선의 면방향의 길이 A는, 예를 들면, 관통 구멍의 크기, SEM의 배율, 리드선의 크기, 및, 단면 가공의 제약 등에 따라, 적절히, 설정하면 된다.
일례로서, 리드선의 면방향의 길이 A로서는, SEM으로 촬영한 화상에 있어서의 리드선의 면방향의 일방의 단부(端部)부터 타방의 단부까지의 길이, 즉, SEM 화상의 시야 길이에 있어서의 면방향의 리드선의 길이가 예시된다. 구체적으로는, 리드선의 면방향의 길이 A는, 60~100μm가 바람직하고, 80~100μm가 보다 바람직하다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 리드선은, "B/A≥2.0"을 충족시키는 것이 바람직하고, "B/A≥2.5"를 충족시키는 것이 보다 바람직하다.
리드선이 "B/A≥2.0"을 충족시킴으로써, 리드선과 전극층의 접속 저항을, 보다 작게 할 수 있는, 리드선과 충전 부재의 접속 강도를 보다 높게 할 수 있는 등의 점에서 바람직하다.
또한, 압전 필름(10)에 있어서는, 기본적으로, 리드선의 B/A가 클수록, 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있어, 바람직하다. 그러나, 리드선의 B/A가 과도하게 크면, 리드선의 비용, 리드선의 제작의 곤란, 및, 리드선의 요철부의 취약 등의 점에서 바람직하지 않을 가능성이 있다. 이 점을 고려하면, 리드선은 "B/A≤4.0"을 충족시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 리드선은, 적어도 충전 부재와 접촉하는 영역에 있어서 "B/A≥1.5"를 충족시키면 된다.
따라서, 리드선은, 전체면이 "B/A≥1.5"를 충족시켜도 되고, 보호층과 대면하는 면의 전체면만이 "B/A≥1.5"를 충족시켜도 되며, 충전 부재와 접촉하는 영역 및 그 근방만이 "B/A≥1.5"를 충족시켜도 되고, 충전 부재와 접촉하는 영역만이 "B/A≥1.5"를 충족시켜도 된다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 리드선(제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34))에는 제한은 없고, 상술한 바와 같이 "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이면, 2점 간의 전기적인 접속에 이용되는 공지의 리드선(도선)이, 각종, 이용 가능하다.
리드선으로서는, 일례로서, 구리박 등의 금속박, 구리판 등의 금속판, 본체가 되는 금속박 또는 금속판 등의 표면을, 니켈 등의 도전성 재료로 피복한 피복층을 갖는 리드선, 및, FPC(Flexible Printed Circuits) 기판의 배선 패턴과 같이 시트상의 기재에 패터닝된 구리 등의 도전체(도전층) 등이 예시된다.
리드선은, "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이면, 시판품도 이용 가능하다.
그중에서도, 금속박 등으로 이루어지는 도전성의 본체를 도전성 재료로 피복한 리드선이며, 본체를 도전성 재료로 피복할 때에, 도전성 재료가 응집하도록 피복함으로써, 표면을 조면화한 리드선은, 적합하게 예시된다.
이 리드선에 있어서, 도전성 재료에 의한 본체의 피복 방법에는, 제한은 없다. 도전성 재료에 의한 본체의 피복 방법으로서는, 일례로서, 도금, 용사(溶射), 및, 도장 등이 적합하게 예시된다.
또, 리드선으로서는, 통상의 시트상의 리드선을 공지의 방법으로 가공함으로써, "B/A≥1.5"를 충족시키도록 한 것도, 이용 가능하다.
또한, 본 발명의 압전 필름에 있어서는, 압전 필름이 갖는 리드선의 적어도 하나가, 표면의 적어도 중점 부재와 접촉하는 영역에 있어서, "B/A≥1.5"를 충족시키면 된다.
즉, 도시예이면, 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34) 중 어느 하나가, "B/A≥1.5"를 충족시키면 된다. 또, 후술하는 바와 같이, 하나의 전극층에, 복수의 리드선을 접속하는 경우이면, 제1 전극층(14) 측 및 제2 전극층(16) 측 중 어느 하나에 있어서, 하나의 리드선이 "B/A≥1.5"를 충족시키면 된다.
그러나, 본 발명의 압전 필름은, 복수의 리드선이 "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이 바람직하고, 가능한 한 많은 리드선이 "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이 보다 바람직하며, 모든 리드선이 "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이 더 바람직하다.
따라서, 압전 필름(10)이 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34)의 2개의 리드선을 갖는 경우에는, 도시예와 같이, 제1 리드선(32) 및 제2 리드선(34)이, 함께, "B/A≥1.5"를 충족시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서 리드의 형상에는 제한은 없고, 도시예와 같은 시트상, 원주상(봉상), 상하면이 결원상(缺圓狀) 또는 원대상(圓臺狀)의 원주상, 및, 각주상 등의 각종 형상이 이용 가능하다.
그중에서도, 리드선은, 시트상이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 시트상에는, 필름상, (평)판상, (박)막상, 및, 층상 등도 포함한다.
또, 리드선은, 가요성을 갖는 것이 바람직하다.
리드선의 평면 형상은, 도시예와 같은 직사각형에는 제한은 되지 않고, 공지의 각종 형상이 이용 가능하다. 또한, 평면 형상이란, 리드선을 두께 방향으로 보았을 때의 형상이다.
리드선의 크기, 예를 들면 길이 및 폭에도 제한은 없고, 압전 필름(10)의 크기, 압전 필름(10)과 접속되는 외부 장치의 구성 및 위치, 리드선의 형성 재료, 리드선의 형상 및 평면 형상, 및, 압전 필름(10)의 구동 전력 등에 따라, 적절히, 설정하면 된다.
또, 리드선의 두께에도, 제한은 없고, 리드선의 형성 재료, 리드선의 크기, 리드선에 요구되는 가요성, 및, 리드선의 형상 등에 따라, 충분한 도전성이 얻어지는 두께를, 적절히, 설정하면 된다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 리드선의 장착 위치에도, 제한은 없으며, 충전 부재와 맞닿고, 리드선의 길이 등에 따라, 면방향으로 압전 필름(10)으로부터 돌출 가능하면, 보호층의 어느 위치여도 된다.
여기에서, 상술한 바와 같이, 압전 필름(10)은, 매우 얇다. 그 때문에, 제1 리드선(32)과 제2 리드선(34)이, 면방향으로 근접하여 있으면, 리드선끼리가 접촉하여, 단락을 발생시켜 버릴 가능성이 있다.
그 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 리드선(32)과 제2 리드선(34)은, 양자가 면방향으로 중복되는 경우가 없도록, 면방향으로 이간하여 마련하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 리드선(32)과 제2 리드선(34)이 면방향으로 중복되지 않는다란, 바꾸어 말하면, 압전 필름(10)을 두께 방향에서 보았을 때에, 제1 리드선(32)과 제2 리드선(34)이 겹쳐 보이지 않는 것을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 나타내는 예에서는, 보호층의 관통 구멍은, 모두 원통상(원주상)이지만, 본 발명은, 이에 제한은 되지 않는다.
예를 들면, 보호층의 관통 구멍은, 삼각 기둥 및 사각 기둥 등의 각기둥 형상이어도 되고, 타원 기둥 형상이어도 된다. 즉, 관통 구멍은 보호층을 두께 방향으로 관통하고 있으면, 형상에는 제한은 없다.
그러나, 가공의 용이성 등의 점에서, 관통 구멍은, 원통상인 것이 바람직하다.
또, 보호층의 관통 구멍은, 면방향의 크기가, 두께 방향으로, 점차, 변화하는 형상이어도 된다.
예를 들면, 관통 구멍(18a) 및/또는 관통 구멍(20a)은, 압전체층(12)을 향하여, 점차, 축경(縮徑) 또는 확경(擴徑)되는, 원뿔대 형상, 타원뿔대 형상, 및, 각뿔대 형상 등이어도 된다. 이때에도, 앞과 동일한 이유에서, 관통 구멍의 형상은 원뿔대 형상이 바람직하다.
보호층의 관통 구멍의 크기, 예를 들면 도시예이면 원통의 직경에도, 제한은 없다.
즉, 관통 구멍의 크기는, 압전 필름(10)의 크기, 충전 부재, 및, 리드선의 폭 등에 따라, 충분한 도전성을 확보할 수 있는 크기를, 적절히, 설정하면 된다.
또, 필요에 따라, 보호층에는, 관통 구멍을, 복수, 마련해도 된다.
즉, 본 발명의 압전 필름은, 압전 필름의 크기, 압전 필름의 형상, 압전 필름에 공급하는 구동 전류, 전극층과 리드선의 접속 저항, 및, 압전 필름과 접속되는 외부 장치의 구성 및 위치 등에 따라, 하나의 전극층에, 복수의 리드선을 접속해도 된다.
또한, 본 발명의 압전 필름에 있어서는, 리드선의 크기, 리드선의 형상, 보호층과 리드선의 접촉 면적, 요구되는 전극선과 리드선의 접속 저항, 및, 관통 구멍의 크기 등에 따라, 하나의 리드선에 대하여, 복수의 관통 구멍을 가져도 된다. 즉, 본 발명에 있어서는, 복수의 관통 구멍 및 충전 부재에 의하여, 전극층과 하나의 리드선을 접속해도 된다.
본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 도전성을 갖는 충전 부재(제1 충전 부재(36) 및 제2 충전 부재(38))에는 제한은 없고, 관통 구멍에 충전 가능하면, 공지의 도전성 재료가, 각종, 이용 가능하다.
본 발명에 있어서, 충전 부재는, 바람직한 일례로서, 도전성 필러, 바인더(수지) 및 용제 등을 갖고, 용제의 휘발에 의하여 경화되는 도전성 페이스트를 이용하여 형성된다.
이와 같은 도전성 페이스트는, 도전성 필러, 바인더 및 용제를 갖고, 용제의 휘발에 의하여 경화되는 것이면, 공지의 각종의 것이 이용 가능하다. 일례로서, 은 페이스트, 구리 페이스트, 니켈 페이스트, 카본 페이스트, 및, 금 페이스트 등이 예시된다.
또, 도전성 페이스트는, 후지쿠라 가세이사제의 도타이트 시리즈 등의 시판품도, 적합하게 이용 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서, 충전 부재는, 도전성 페이스트에 제한은 되지 않고, 도전성 접착제, 및, 도전성 도료 등, 도전성을 가지며, 또한, 보호층에 형성된 관통 구멍에 충전 가능하면, 공지의 각종 재료가 이용 가능하다.
도 1에 나타내는 예에서는, 충전 부재는, 보호층의 관통 구멍을 충족시키도록 충전되어 있지만, 본 발명은, 이에 제한은 되지 않는다.
즉, 충전 부재는, 리드선 및 전극층에 접촉하여 넣으면, 예를 들면 관통 구멍의 80체적%만 충전된 상태 등, 관통 구멍을 충족시키지 않는 상태에서 충전되어도 된다. 그러나, 리드선과 충전 부재의 접촉 면적을 크게 하여, 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있는 점에서, 역시, 충전 부재는, 보호층의 관통 구멍을 충족시키도록 충전되는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 압전 필름은, 도 4에 제1 전극층(14) 측을 예로 개념적으로 나타내는 바와 같이, 충전 부재(제1 충전 부재(36))가, 보호층(제1 보호층(18))의 관통 구멍(관통 구멍(18a))부터 연속하여, 리드선과 대면하는 영역의 보호층 표면까지 존재하는 것도 바람직하다. 이 때에는, 충전 부재가, 보호층의 관통 구멍을 충족시켜, 더 넘쳐 나오도록, 리드선과 대면하는 영역의 보호층 표면까지 존재하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성을 가짐으로써, 리드선과 충전 부재의 접촉 면적을, 보다 크게 하여, 보다 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이 리드선이 만곡되어 있는 경우에는, 만곡된 리드선에 있어서의 만곡면의 면방향의 길이를, 길이 A로 한다.
이하, 도 5~도 11의 개념도를 참조하여, 도 1 및 도 2에 나타내는 압전 필름(10)의 제조 방법의 일례를 설명한다.
먼저, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 보호층(20) 위에 제2 전극층(16)이 형성된 시트상물(50)을 준비한다. 이 시트상물(50)은, 제2 보호층(20)의 표면에, 진공 증착, 스퍼터링, 및, 도금 등에 의하여, 제2 전극층(16)으로서 구리 박막 등을 형성하여 제작하면 된다.
제2 보호층(20)이 매우 얇아, 핸들링성이 불량할 때 등은, 필요에 따라, 세퍼레이터(가지지체) 부착 제2 보호층(20)을 이용해도 된다. 또한, 세퍼레이터로서는, 두께 25~100μm의 PET 필름 등을 이용할 수 있다. 세퍼레이터는, 후술하는 바와 같이 제1 전극층(14) 및 제1 보호층(18)을 열압착한 후, 제1 보호층(18)에 어떠한 부재를 적층하기 전에, 제거하면 된다.
한편, 유기 용제에, 사이아노에틸화 PVA 등의 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료를 용해하고, 또한, PZT 입자 등의 압전체 입자(26)를 첨가하며, 교반하여 분산시켜 이루어지는 도료를 조제한다. 이하의 설명에서는, 사이아노에틸화 PVA 등의 상온에서 점탄성을 갖는 고분자 재료를, "점탄성 재료"라고도 한다.
유기 용제에는 제한은 없고, 다이메틸폼아마이드(DMF), 메틸에틸케톤, 사이클로헥산온 등의 각종 유기 용제가 이용 가능하다.
시트상물(50)을 준비하고, 또한, 도료를 조제하면, 이 도료를 시트상물(50)에 캐스팅(도포)하며, 그 후, 유기 용제를 증발시켜 건조한다. 이로써, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 보호층(20) 상에 제2 전극층(16)을 갖고, 제2 전극층(16) 상에 압전체층(12)을 형성하여 이루어지는 적층체(52)를 제작한다.
이 도료의 캐스팅 방법에는, 특별히, 한정은 없고, 슬라이드 코터 및 닥터 나이프 등의 공지의 도포 방법(도포 장치)이, 모두, 이용 가능하다.
또한, 점탄성 재료가 사이아노에틸화 PVA와 같이 가열 용융 가능한 것이면, 점탄성 재료를 가열 용융하여, 여기에 압전체 입자(26)를 첨가/분산하여 이루어지는 용융물을 제작하고, 압출 성형 등에 의하여, 도 5에 나타내는 시트상물(50) 상에 시트상으로 압출하여, 냉각함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같은, 제2 보호층(20) 상에 제2 전극층(16)을 가지며, 제2 전극층(16) 상에 압전체층(12)을 형성하여 이루어지는 적층체(52)를 제작해도 된다.
상술한 바와 같이, 압전 필름(10)에 있어서, 매트릭스(24)에는, 사이아노에틸화 PVA 등의 점탄성 재료 이외에도, 폴리 불화 바이닐리덴 등의 유전성 고분자 재료를 첨가해도 된다. 매트릭스(24)에, 이들 고분자 압전 재료를 첨가할 때에는, 상술한 도료에 첨가할 고분자 압전 재료를 용해하면 된다. 또는, 상술한 가열 용융한 점탄성 재료에, 첨가할 고분자 압전 재료를 첨가하여 가열 용융하면 된다.
제2 보호층(20) 상에 제2 전극층(16)을 갖고, 제2 전극층(16) 상에 압전체층(12)을 형성하여 이루어지는 적층체(52)를 제작했다면, 압전체층(12)의 분극 처리(폴링)를 행한다.
압전체층(12)의 분극 처리의 방법에는, 제한은 없고, 공지의 방법이 이용 가능하다. 예를 들면, 분극 처리를 행하는 대상에, 직접, 직류 전계를 인가하는, 전계 폴링이 예시된다. 또한, 전계 폴링을 행하는 경우에는, 분극 처리 전에, 제1 전극층(14)을 형성하고, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)을 이용하여, 전계 폴링 처리를 행해도 된다.
또, 본 발명의 압전 필름(10)을 제조할 때에는, 분극 처리는, 압전체층(12)의 면방향이 아닌, 두께 방향으로 분극을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 이 분극 처리 전에, 가열 롤러 등을 이용하여 압전체층(12)의 표면을 평활화하는, 캘린더 처리를 실시해도 된다. 이 캘린더 처리를 실시함으로써, 후술하는 열압착 공정을 순조롭게 행할 수 있다.
한편, 제1 보호층(18) 위에 제1 전극층(14)이 형성된 시트상물(54)을 준비한다. 이 시트상물(54)은, 상술한 시트상물(50)과 동일한 것이어도 된다.
이어서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 전극층(14)을 압전체층(12)을 향하게 하여, 시트상물(54)을, 압전체층(12)의 분극 처리를 종료한 적층체(52)에 적층한다. 혹은, 시트상물(54)을 적층체(52)에 적층한 후, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)을 이용하여, 전계 폴링 처리를 행해도 되는 것은, 상술한 바와 같다.
또한, 이 적층체(52)와 시트상물(54)의 적층체를, 제2 보호층(20)과 제1 보호층(18)을 협지하도록 하여, 열압착한다. 열압착의 방법에는 제한은 없고, 예를 들면, 가열 프레스 장치에 의한 방법 및 가열 롤러쌍을 이용하는 방법 등이 예시된다. 이로써, 압전체층을 전극층으로 협지하고, 그 표면에 보호층을 형성한 적층체를 제작한다. 이하의 설명에서는, 이, 압전체층(12)과, 전극층과, 보호층의 적층체를, 편의적으로, 압전 적층체라고도 한다.
혹은, 적층체(52)와 시트상물(54)을, 첩착제를 이용하여 첩합하여, 바람직하게는, 더 압착하여, 압전 적층체를 제작해도 된다.
이와 같이 하여 제작되는 압전 적층체(압전체층(12))는, 면방향이 아닌 두께 방향으로 분극되어 있으며, 또한, 분극 처리 후에 연신 처리를 하지 않아도 큰 압전 특성이 얻어진다. 그 때문에, 압전 필름(10)은, 압전 특성에 면내 이방성이 없어, 구동 전압을 인가하면, 면방향에서는 전체 방향으로 등방적으로 신축된다.
이와 같은 압전 적층체는, 컷 시트상의 시트상물(50) 및 시트상물(54) 등을 이용하여 제조해도 되고, 혹은, 장척인 시트상물(50) 및 시트상물(54) 등을 이용하여, 롤·투·롤(Roll to Roll)로 제조해도 된다.
이어서, 압전 적층체의 제1 보호층(18)에 제1 리드선(32)을 장착하고, 제2 보호층(20)에 제2 리드선(34)을 장착한다.
또한, 제1 리드선(32)의 장착과, 제2 리드선(34)의 장착은, 동일하게 행할 수 있으므로, 앞과 동일하게, 설명은, 제1 리드선(32)의 장착을 대표예로 하여 행한다.
먼저, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 보호층(18)(제2 보호층(20))에, 관통 구멍(18a)(관통 구멍(20a))을 형성한다.
관통 구멍(18a)의 형성 방법에는 제한은 없고, 제1 보호층(18)의 형성 재료에 따라, 공지의 방법으로 행하면 된다. 관통 구멍(18a)의 형성 방법으로서는, 일례로서, 레이저 가공, 용제를 이용한 용해 제거, 및, 기계 연마 등의 기계적인 가공 등의 방법이 예시된다.
이어서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(18a)에, 제1 충전 부재(36)가 되는 재료, 예를 들면, 도전성 페이스트(36a)를 충전한다.
또한, 도전성 페이스트(36a)는, 바람직하게는 관통 구멍(18a)을 충족시키도록, 충분한 양을 충전한다.
보다 바람직하게는, 도전성 페이스트(36a)를 관통 구멍(18a)으로부터 융기하는 양, 충전하고, 혹은, 도전성 페이스트(36a)를 관통 구멍(18a)으로부터 넘치는 양, 충전한다. 이로써, 도 4에 나타내는 바와 같은, 관통 구멍(18a)보다 넓은 범위에서, 제1 리드선(32)과 대면하는 영역의 제1 보호층(18)의 표면까지 제1 충전 부재(36)가 존재하는 압전 필름을 제작할 수 있다.
한편, 제1 리드선(32)(제2 리드선(34))을 준비한다.
이어서, 도 10~도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 보호층(18)의 관통 구멍(18a)과, 제1 리드선(32)의 위치 맞춤을 행하여, 제1 보호층(18)에 제1 리드선(32)을 적층한다.
마지막으로, 도전성 페이스트(36a)를 건조하고, 경화함으로써, 도전성 페이스트(36a)를 제1 충전 부재(36)(제2 충전 부재(38))로서, 압전 필름(10)을 완성한다.
또한, 본 발명의 압전 필름(10)에 있어서, 제1 보호층(18)(제2 보호층(20))과 제1 리드선(32)(제2 리드선(34))의 첩착은, 공지의 방법으로 행하면 된다.
일례로서, 제1 충전 부재(36)(제2 충전 부재(38)) 즉 도전성 페이스트(36a) 등이 갖는 첩착력을 이용하여, 제1 보호층(18)과 제1 리드선(32)을 첩착하면 된다. 또, 제1 보호층(18)과 제1 리드선(32)을, 접착제 및 점착제(점착 시트) 등으로 이루어지는 첩착제를 이용하여 첩착해도 된다. 또, 제1 리드선(32) 중 적어도 일부를 덮고, 제1 리드선(32)과 제1 보호층(18)에 첩착 테이프를 첩착함으로써, 제1 보호층(18)과 제1 리드선(32)을 첩착해도 된다. 또는, 이들 방법의 복수를 병용하여, 제1 보호층(18)과 제1 리드선(32)을 첩착해도 된다.
또한, 본 발명의 압전 필름의 제조 방법은, 도 5~도 11에 나타내는 방법에 제한은 되지 않고, 각종 방법이 이용 가능하다.
이와 같은 본 발명의 압전 필름(10)은, 일례로서, 전기 음향 변환기(전기 음향 변환 필름)로서 적합하게 이용 가능하다.
압전 필름(10)은, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)에 대한 구동 전압의 인가에 의하여, 압전 필름(10)이 면방향으로 신축한다.
이와 같은 압전 필름(10)을, 만곡된 상태로 유지한다. 만곡 상태로 유지한 압전 필름(10)은, 전압의 인가에 의하여, 압전 필름(10)이 면방향으로 신장되면, 이 신장분(分)을 흡수하기 위하여, 압전 필름(10)이, 볼록 측(소리의 방사 방향)으로 이동한다. 반대로, 압전 필름(10)에 대한 전압 인가에 의하여, 압전 필름(10)이 면방향으로 수축하면, 이 수축분을 흡수하기 위하여, 압전 필름(10)이, 오목 측으로 이동한다.
즉, 압전 필름(10)을 만곡 상태로 유지함으로써, 압전 필름(10)의 신축 운동을, 압전 필름(10)의 두께 방향의 진동으로 변환할 수 있다.
압전 필름(10)은, 이 압전 필름의 신축의 반복에 의한 진동에 의하여, 진동(소리)과 전기 신호를 변환할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 압전 필름(10)은, 입력하는 전기 신호에 따른 진동에 의한 소리의 재생을 행하는 압전 스피커, 및, 음파를 받는 것에 의한 압전 필름(10)의 진동을 전기 신호로 변환하는 음성 센서 등에 이용 가능하다. 또한, 본 발명의 압전 필름(10)은, 음파 이외의 진동을 검출하는, 진동 센서로서도 이용 가능하다.
이와 같은 압전 필름(10)을 이용하는 압전 스피커는, 양호한 가요성을 살려, 예를 들면 구부리거나, 또는, 절첩하여, 가방 등에 수용하는 것이 가능하다. 그 때문에, 압전 필름(10)에 의하면, 어느 정도의 크기이더라도, 용이하게 휴대 가능한 압전 스피커를 실현할 수 있다.
또, 상술한 바와 같이, 압전 필름(10)은, 유연성 및 가요성이 우수하고, 또한, 면내에 압전 특성의 이방성이 없다. 그 때문에, 압전 필름(10)은, 어느 방향으로 굴곡시켜도 음질의 변화가 적고, 또한, 곡률의 변화에 대한 음질 변화도 적다. 따라서, 압전 필름(10)을 이용하는 압전 스피커는, 설치 장소의 자유도가 높고, 또, 상술한 바와 같이, 다양한 물품에 장착하는 것이 가능하다. 예를 들면, 압전 필름(10)을, 만곡 상태에서 양복 등 의료(衣料)품 및 가방 등의 휴대품 등에 장착함으로써, 이른바 웨어러블인 스피커를 실현할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 압전 필름(10)을, 가요성을 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 디스플레이 및 가요성을 갖는 액정 디스플레이 등의 가요성을 갖는 표시 디바이스에 첩착함으로써, 가요성을 갖는 표시 디바이스의 스피커로서 이용하는 것도 가능하다.
또, 본 발명의 압전 필름(10)을 이용하는 스피커는, 이와 같은 플렉시블한 스피커에 제한은 되지 않고, 공지의 각종 구성이 이용 가능하다.
일례로서, 일본 공개특허공보 2015-109627호의 도 3에 나타나는 바와 같은, 상면이 개방되는 케이스 내에, 양모의 펠트 및 글라스울 등의 점탄성 지지체를 수용하고, 본 발명의 압전 필름(10)의 압전 필름으로 점탄성 지지체를 압압하여 고정한, 스피커가 예시된다.
상술한 바와 같이, 압전 필름(10)은, 전압의 인가에 의하여 면방향으로 신축되고, 이 면방향의 신축에 의하여 두께 방향으로 적합하게 진동하므로, 예를 들면 압전 스피커 등에 이용했을 때에, 높은 음압의 소리를 출력할 수 있는, 양호한 음향 특성을 발현한다.
양호한 음향 특성 즉 압전에 의한 높은 신축 성능을 발현하는 압전 필름(10)은, 복수 매를 적층한 적층 압전 소자로 함으로써, 진동판 등의 피진동체를 진동시키는 압전 진동 소자로서도, 양호하게 작용한다.
본 발명의 압전 필름(10)은, 방열성이 양호하다. 그 때문에, 본 발명의 압전 필름(10)은, 적층하여 압전 진동 소자로 했을 때에도, 방열하므로, 발열을 방지할 수 있다.
또한, 압전 필름(10)을 적층할 때에는, 단락(쇼트)의 가능성이 없으면, 압전 필름은 제1 보호층(18) 및/또는 제2 보호층(20)을 갖지 않아도 된다. 또는, 제1 보호층(18) 및/또는 제2 보호층(20)을 갖지 않는 압전 필름을, 절연층을 개재하여 적층해도 된다.
일례로서, 복수의 압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자를 진동판에 첩착하고, 압전 필름(10)의 적층체에 의하여 진동판을 진동시켜 소리를 출력하는 스피커로 해도 된다. 즉, 이 경우에는, 압전 필름(10)의 적층체를, 진동판을 진동시킴으로써 소리를 출력하는, 이른바 익사이터로서 작용시킨다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자에 구동 전압을 인가함으로써, 개개의 압전 필름(10)이 면방향으로 신축되고, 각 압전 필름(10)의 신축에 의하여, 압전 필름(10)의 적층체 전체가 면방향으로 신축된다. 적층 압전 소자의 적층체의 면방향의 신축에 의하여, 적층체가 첩착된 진동판이 휘고, 그 결과, 진동판이, 두께 방향으로 진동한다. 이 두께 방향의 진동에 의하여, 진동판은, 소리를 발생시킨다. 진동판은, 압전 필름(10)에 인가한 구동 전압의 크기에 따라 진동하여, 압전 필름(10)에 인가한 구동 전압에 따른 소리를 발생시킨다.
따라서, 이 때에는, 압전 필름(10) 자신은, 소리를 출력하지 않는다.
1매마다의 압전 필름(10)의 강성이 낮고, 신축력은 작아도, 압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자는, 강성이 높아져, 적층체 전체로서의 신축력은 커진다. 그 결과, 압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자는, 진동판이 어느 정도의 강성을 갖는 것이어도, 큰 힘으로 진동판을 충분히 휘게 하고, 두께 방향으로 진동판을 충분히 진동시켜, 진동판에 소리를 발생시킬 수 있다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자에 있어서, 압전 필름(10)의 적층 매수에는, 제한은 없고, 예를 들면 진동시키는 진동판의 강성 등에 따라, 충분한 진동량이 얻어지는 매수를, 적절히, 설정하면 된다.
또한, 충분한 신축력을 갖는 것이면, 1매의 압전 필름(10)을, 동일한 익사이터(압전 진동 소자)로서 이용하는 것도 가능하다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자로 진동시키는 진동판에도, 제한은 없고, 각종 시트상물(판상물, 필름)이 이용 가능하다.
일례로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등으로 이루어지는 수지 필름, 발포 폴리스타이렌 등으로 이루어지는 발포 플라스틱, 골판지재 등의 종이재, 유리판, 및, 목재 등이 예시된다. 또한, 충분히 휘게 할 수 있는 것이면, 진동판으로서, 유기 일렉트로 루미네선스 디스플레이 및 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스 등의 각종 기기(디바이스)를 이용해도 된다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자는, 인접하는 압전 필름(10)끼리를, 첩착층(첩착제)으로 첩착하는 것이 바람직하다. 또, 적층 압전 소자와 진동판도, 첩착층으로 첩착하는 것이 바람직하다.
첩착층에는 제한은 없고, 첩착 대상이 되는 것끼리를 첩착할 수 있는 것이, 각종, 이용 가능하다. 따라서, 첩착층은, 점착제로 이루어지는 것이어도 되고 접착제로 이루어지는 것이어도 된다. 바람직하게는, 첩착 후에 고체이며 단단한 첩착층이 얻어지는, 접착제로 이루어지는 접착층을 이용한다.
이상의 점에 관해서는, 후술하는 장척인 압전 필름(10)을 되접어 꺾어 이루어지는 적층체에서도, 동일하다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자에 있어서, 적층하는 각 압전 필름(10)의 분극 방향에는, 제한은 없다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 압전 필름(10)은, 바람직하게는 두께 방향으로 분극된다. 이에 따라, 여기에서 말하는 압전 필름(10)의 분극 방향이란, 두께 방향의 분극 방향이다.
따라서, 적층 압전 소자에 있어서, 분극 방향은, 모든 압전 필름(10)에서 동일 방향이어도 되고, 분극 방향이 상이한 압전 필름이 존재해도 된다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자에 있어서는, 인접하는 압전 필름(10)끼리에서, 분극 방향이 서로 반대가 되도록, 압전 필름(10)을 적층하는 것이 바람직하다.
압전 필름(10)에 있어서, 압전체층(12)에 인가하는 전압의 극성은, 압전체층(12)의 분극 방향에 따른 것이 된다. 따라서, 분극 방향이 제1 전극층(14)으로부터 제2 전극층(16)을 향하는 경우에서도, 제2 전극층(16)으로부터 제1 전극층(14)을 향하는 경우에서도, 적층되는 모든 압전 필름(10)에 있어서, 제1 전극층(14)의 극성 및 제2 전극층(16)의 극성을, 동일 극성으로 한다.
따라서, 인접하는 압전 필름(10)끼리로, 분극 방향을 서로 반대로 함으로써, 인접하는 압전 필름(10)의 전극층끼리가 접촉해도, 접촉하는 전극층은 동일 극성이므로, 쇼트(단락)될 우려가 없다.
압전 필름(10)을 적층한 적층 압전 소자는, 압전 필름(10)을, 1회 이상, 바람직하게는 복수 회, 되접어 꺾음으로써, 복수의 압전 필름(10)을 적층한 구성이어도 된다.
압전 필름(10)을 되접어 꺾어 적층한 구성은, 이하와 같은 이점을 갖는다.
즉, 컷 시트상의 압전 필름(10)을, 복수 매, 적층한 적층체에서는, 1매의 압전 필름마다, 제1 전극층(14) 및 제2 전극층(16)을, 구동 전원에 접속할 필요가 있다. 이에 대하여, 장척인 압전 필름(10)을 되접어 꺾어 적층한 구성에서는, 1매의 장척인 압전 필름(10)만으로 적층 압전 소자를 구성할 수 있다. 그 때문에, 장척인 압전 필름(10)을 되접어 꺾어 적층한 구성에서는, 구동 전압을 인가하기 위한 전원이 1개이면 되고, 또한, 압전 필름(10)의 각 전극층으로부터 리드선으로의 인출도, 1개소여도 된다.
또한, 장척인 압전 필름(10)을 되접어 꺾어 적층한 구성에서는, 필연적으로, 인접하는 압전 필름(10)끼리에서, 분극 방향이 서로 반대가 된다.
또한, 이와 같은, 고분자 복합 압전체로 이루어지는 압전체층의 양면에 전극층을 마련하고, 바람직하게는 전극층의 표면에 보호층을 마련한 압전 필름을 적층한 적층 압전 소자에 관해서는, 국제 공개공보 제2020/095812호 및 국제 공개공보 제2020/179353호 등에 기재되어 있다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자는, 예를 들면, 각종 센서, 음향 디바이스, 햅틱스, 초음파 트랜스듀서, 액추에이터, 제진재(댐퍼), 및, 진동 발전 장치 등, 각종 용도에 적합하게 이용된다.
구체적으로는, 본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 센서로서는, 음파 센서, 초음파 센서, 압력 센서, 촉각 센서, 왜곡 센서, 및, 진동 센서 등이 예시된다. 본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 센서는, 특히, 균열 검지 등의 인프라 점검, 및, 이물 혼입 검지 등, 제조 현장에 있어서의 검사에 유용하다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 음향 디바이스로서는, 마이크로폰, 픽업, 스피커, 및, 익사이터 등이 예시된다. 본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 음향 디바이스의 구체적인 용도로서는, 차, 전철, 비행기 및 로봇 등에 사용되는 노이즈 캔슬러, 인공 성대, 해충·해수(害獸) 침입 방지용 버저, 및, 음성 출력 기능을 갖는 가구, 벽지, 사진, 헬멧, 고글, 헤드레스트, 사이니지 및 로봇 등이 예시된다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 햅틱스의 적용예로서는, 자동차, 스마트폰, 스마트 워치, 및, 게임기 등이 예시된다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 초음파 트랜스듀서로서는, 초음파 탐촉자, 및, 하이드로폰 등이 예시된다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 액추에이터의 용도로서는, 물방울 부착 방지, 수송, 교반, 분산, 및, 연마 등이 예시된다.
본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 제진재의 적용예로서는, 용기, 탈 것, 건물, 및, 스키 및 라켓 등의 스포츠 용구 등이 예시된다.
또한, 본 발명의 압전 필름, 및, 그것을 적층한 적층 압전 소자를 이용하는 진동 발전 장치의 적용예로서는, 도로, 바닥, 매트리스, 의자, 구두, 타이어, 차륜, 및, PC 키보드 등이 예시된다.
이상, 본 발명의 압전 필름에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 예에 한정은 되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 각종 개량이나 변경을 행해도 되는 것은, 물론이다.
실시예
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 들어, 본 발명의 압전 필름에 대하여, 보다 상세하게 설명한다.
[압전 적층체의 제작]
산화 납 분말, 산화 지르코늄 분말 및 산화 타이타늄 분말을, 볼 밀로 12시간, 습식 혼합하여, 원료 혼합 분말을 조제했다. 이때, 각 산화물의 양은, Pb=1몰에 대하여, Zr=0.52몰, Ti=0.48몰로 했다.
이 원료 혼합 분말을, 도가니에 투입하고, 800℃에서 5시간, 소성을 행하여, PZT 입자의 원료 입자를 제작했다.
상술한 도 5~도 7에 나타내는 방법에 의하여, 압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층을 덮는 보호층을 갖는, 도 1에 나타내는 바와 같은 압전 적층체를 제작했다.
먼저, 하기의 조성비로, 사이아노에틸화 PVA(신에쓰 가가쿠 고교사제, CR-V)를 메틸에틸케톤(MEK)에 용해했다. 그 후, 이 용액에, PZT 입자를 하기의 조성비로 첨가하여, 프로펠러 믹서(회전수 2000rpm)로 분산시켜, 압전체층을 형성하기 위한 도료를 조제했다.
·PZT 입자………300질량부
·사이아노에틸화 PVA………30질량부
·DMF………70질량부
한편, 두께 4μm의 PET 필름에, 두께 0.1μm의 구리 박막을 진공 증착하여 이루어지는 시트상물을, 2매, 준비했다. 즉, 본 예에 있어서는, 제1 전극층 및 제2 전극층은, 두께 0.1μm의 구리 증착 박막이며, 제1 보호층 및 제2 보호층은, 두께 4μm의 PET 필름이 된다.
1매의 시트상물의 제2 전극층(구리 증착 박막) 상에, 슬라이드 코터를 이용하여, 앞서 조제한 압전체층을 형성하기 위한 도료를 도포했다. 또한, 도료는, 건조 후의 도막의 막두께가 40μm가 되도록, 도포했다.
이어서, 시트상물에 도료를 도포한 것을, 120℃의 핫플레이트 상에서 가열 건조함으로써 DMF를 증발시켰다. 이로써, PET제의 제2 보호층 상에 구리제의 제2 전극층을 갖고, 그 위에, 두께가 40μm인 압전체층을 갖는 적층체를 제작했다.
제작한 압전체층을, 두께 방향으로 분극 처리했다.
분극 처리를 행한 적층체 상에, 제1 전극층(구리 박막 측)을 압전체층을 향하게 하여 다른 1매의 시트상물을 적층했다.
이어서, 적층체와 시트상물의 적층체를, 래미네이터 장치를 이용하여, 온도 120℃에서 열압착함으로써, 압전체층과 제1 전극층을 첩착하여 접착했다.
이로써, 도 1에 나타내는 바와 같은, 압전체층의 양면에 전극층을 갖고, 전극층의 표면에 보호층을 마련한, 압전 적층체를 제작했다.
[실시예 1]
제작한 압전 적층체를, 200×70mm의 직사각형으로 잘라냈다.
한편, 두께가 35μm이고, 폭 12mm, 길이 15mm의 제1 리드선 및 제2 리드선을 준비했다(도 12 참조). 이 리드선은, 구리박의 표면에 두께 0.5μm의 니켈 도금을 실시한 것이다.
탄산 가스 레이저를 이용하여, 절단한 압전 적층체의 제1 보호층에, 직경 5mm의 관통 구멍을 형성했다. 관통 구멍은, 중심이, 압전 적층체의 긴 길이 방향의 일방의 단부로부터 10mm, 짧은 길이 방향의 일방의 단부로부터 20mm의 위치가 되도록 형성했다.
이 관통 구멍에, 도전성 페이스트(후지쿠라 가세이사제, 도타이트 D550)를 충전했다. 도전성 페이스트는, 보호층의 관통 구멍으로부터, 융기하도록 충전했다.
이어서, 보호층의 관통 구멍의 중심이, 리드선의 폭방향(12mm)의 중심이고, 또한, 긴 길이 방향(15mm)의 단부로부터 5mm의 위치가 되도록, 제1 보호층에 제1 리드선을 적층하여, 장착했다(도 12 참조).
압전 필름의 긴 길이 방향의 중심에 대하여, 선대칭이 되는 위치에, 제1 리드선과 동일하게 하여, 제2 보호층에 제2 리드선을 적층하여, 장착했다.
리드선을 장착한 후, 47시간 이상, 방치하여, 도전성 페이스트를 완전히 건조시켜 충전 부재로 함으로써, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같은 압전 필름을 작성했다. 또한, 양 리드선은, 도전성 페이스트의 첩착력에 의하여 보호 필름에 첩착했다.
본 예에서는, 충전 부재는, 보호층의 관통 구멍보다 넓고, 보호층의 표면에 있어서의 리드선과 대면하는 영역까지 존재하고 있었다.
제작한 압전 필름에 대하여, 이하와 같이 하여, 제1 리드선의 면방향의 길이 A에 있어서의, 제1 리드선의 표면의 길이 B를 측정했다.
또한, 본 예에서는, 제1 리드선과 제2 리드선은, 동일한 것을 이용하고 있으므로, 제2 리드선의 면방향의 길이 A에 있어서의, 리드선의 표면의 길이 B는, 제1 리드선과, 거의 동일하다고 생각된다. 이 점에 관해서는, 다른 예도 동일하다.
제작한 압전 필름으로부터, 제1 리드선을 분리했다. 분리한 제1 리드선을 에폭시 수지에 포매했다.
울트라 마이크로톰(Leica사제, UC6)을 이용하여, 제1 리드선의 두께 방향의 전체층을 포함하는 단면을 제작했다. 마이크로톰의 마무리 가공의 조건은, speed는 1mm/s, feed는 250nm로 했다. 다이아몬드 나이프는, Diatome사제의 Ultratrim을 사용했다.
마이크로톰으로 가공한 제1 리드선의 단면에 대하여, 오스뮴 코터(진공 디바이스사제, HPC-30W)를 이용하여, 오스뮴 코트(Os 코트, 코트 두께 약 1nm)를 행했다.
그 후, SEM(히타치 하이테크사제, SU8220)을 이용하여 제1 리드선의 단면을 관찰하여, 화상 X축 방향을 제1 리드선의 면방향, Y축 방향을 제1 리드선의 두께 방향으로 한 제1 리드선 단면의 반사 전자상을 취득했다. SEM의 관찰 조건은, 가속 전압 2kV, 워킹 디스턴스 3mm, 검출 신호 Upper 검출기 LA100, 배율 1500배로 하여, 512dpi(dots per inch)의 디지털 SEM 화상을 취득했다.
제1 리드선의 임의의 10단면에 있어서, 이와 같은 제1 리드선의 단면 화상을 취득했다.
화상 처리 소프트웨어(Media Cybernetics사제, Image-Pro Plus)를 이용하여, SEM 화상의 해석을 행하고, 면방향의 길이 A에 있어서의, 제1 리드선의 표면의 길이 B를 측정했다.
먼저, 취득한 배율 1500배의 10개의 제1 리드선의 단면의 SEM 화상을, 화상 처리 소프트웨어에 도입했다. 또한, 화상 처리 소프트웨어에 SEM 화상을 도입하기 전에, SEM 화상에 가우스 필터 처리(사이즈 7, 횟수 1, 강도 10)를 실시했다.
이어서, 화상 처리 소프트웨어의 매뉴얼 측정의 트레이스 기능을 사용하여, 면방향의 길이 A에 있어서의, 제1 리드선의 표면의 길이 B를 측정했다. 트레이스에 있어서는, 임곗값 3, 평활화 2, 속도 2, 노이즈 1로 했다.
측정 범위 즉 면방향의 길이 A는, 도입한 SEM 화상에 있어서의, 충전 부재 측의 제1 리드선 표면의 좌단을 개시점으로 하고, 충전 부재 측의 제1 리드선 표면의 우단을 종단으로 하며, 개시점부터 종단까지를 면방향의 길이 A로 했다. 또한, 면방향의 길이 A는, 84.8μm였다.
제1 리드선의 면방향의 길이 A와, 측정한, 이 길이 A의 영역에 있어서의 제1 리드선의 표면의 길이 B로부터, B/A를 산출했다.
제1 리드선의 10단면의 SEM 화상의 모두에 대하여 B/A를 산출하여, 최댓값과 최솟값을 제외한 8개의 제1 리드선의 단면에 있어서의 B/A의 평균값을, 이 압전 필름에 있어서의 제1 리드선의 B/A로 했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 1.5였다.
또한, 이 제1 리드선의 B/A는, 후술하는 저항값의 측정을 행한 후에 측정했다.
[실시예 2]
리드선을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 압전 필름을 제작했다.
또한, 이 리드선은, 구리박의 표면에 니켈 도금을 실시한 것이며, 형상 및 두께는 실시예 1과 동일하지만, 실시예 1의 리드선과는 도금 조건이 상이하고, 이것에 기인하여 표면 성상도 상이하다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 2였다.
[실시예 3]
리드선을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 압전 필름을 제작했다.
또한, 이 리드선은, 구리박의 표면에 니켈 도금을 실시한 것이며, 형상 및 두께는 실시예 1과 동일하지만, 실시예 1의 리드선과는 도금 조건이 상이하고, 이것에 기인하여 표면 성상도 상이하다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 2.5였다.
[실시예 4]
보호층의 관통 구멍에 대한 도전성 페이스트의 충전에 있어서, 도전성 페이스트를 관통 구멍의 상단에 일치시킨 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 압전 필름을 제작했다. 이 압전 필름에서는, 충전 부재(도전성 페이스트)는, 관통 구멍 내에만 위치하고 있었다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 2.5였다.
[실시예 5]
보호층에 형성하는 관통 구멍의 직경을 2mm로 한 것 이외에는, 실시예 3과 동일하게 압전 필름을 제작했다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 2.5였다.
[비교예 1]
리드선을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 압전 필름을 제작했다.
또한, 이 리드선은, 구리박의 표면에 니켈 도금을 실시한 것이며, 형상 및 두께는 실시예 1과 동일하지만, 실시예 1의 리드선과는 도금 조건이 상이하고, 이것에 기인하여 표면 성상이 상이하다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 1.3이었다.
[비교예 2]
리드선을, 두께가 35μm로, 폭 12mm, 길이 15mm의 구리박으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 압전 필름을 제작했다.
실시예 1과 동일하게, 제1 리드선의 B/A를 산출했다.
그 결과, 이 압전 필름의 제1 리드선의 B/A는, 1.05였다.
[전기 저항의 측정]
제작한 압전 필름에 대하여, 제1 전극층과 제1 리드선과 접속부의 전기 저항을, LCR 미터(엔에프 가이로 섹케 블록사제, ZM2372)를 이용하여 측정했다.
전기 저항의 측정은, 도 12에 개념적으로 나타내는 바와 같이, 압전 필름의 짧은 길이 방향의 중심선에 대하여 선대칭이 되도록, 제1 리드선과 동일한 리드선을 장착하여, 리드선 간의 전기 저항을 측정함으로써 행했다. 따라서, 측정의 대상이 되는 관통 구멍의 중심 간 거리는, 30mm이다.
측정 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.
[표 1]
표 1에 나타나는 바와 같이 제1 리드선의 B/A가 1.5 이상인 본 발명의 압전 필름에 의하면, 모두, 제1 리드선과 전극층의 접속 저항이 1Ω 이하이며, 제1 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있다.
또, 실시예 1~3에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 압전 필름에서는, 리드선의 B/A를 크게 함으로써, 보다 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있다. 또, 실시예 3 및 실시예 4에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 압전 필름에서는, 충전 부재를 관통 구멍보다 넓은 범위에 마련하여 리드선과 접촉시킴으로써, 보다 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 실시예 3 및 실시예 5에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 압전 필름에 의하면, 리드선과 전극층을 접속하기 위한 관통 구멍을 작게 해도, 충분히, 리드선과 전극층의 접속 저항을 작게 할 수 있다.
이에 대하여, 제1 리드선의 B/A가 1.5 미만인 비교예 1 및 비교예 2는, 모두, 제1 리드선과 전극층의 접속 저항이 1Ω을 초과하고 있다.
이상의 결과로부터, 본 발명의 효과는 명확하다.
스피커 등의 전기 음향 변환기, 및, 진동 센서 등에, 적합하게 이용 가능하다.
10 압전 필름
12 압전체층
14 제1 전극층
16 제2 전극층
18 제1 보호층
18a, 20a 관통 구멍
20 제2 보호층
24 매트릭스
26 압전체 입자
30 압전 필름
32 제1 리드선
34 제2 리드선
36 제1 충전 부재
36a 도전성 페이스트
38 제2 충전 부재
50, 54 시트상물

Claims (8)

  1. 압전체층과, 상기 압전체층의 양면에 마련되는 전극층과, 상기 전극층을 덮어 마련되는, 1 이상의 관통 구멍을 갖는 보호층과, 상기 보호층의 상기 관통 구멍에 충전되는, 도전성의 충전 부재와, 상기 충전 부재에 접촉하여 마련되는, 외부 장치와의 접속을 위한 리드선을 갖고,
    적어도 하나의 상기 리드선에 있어서, 표면의 적어도 상기 충전 부재와 접촉하는 영역은, 면방향의 길이를 A, 상기 면방향의 길이 A에 있어서의 표면의 길이를 B로 했을 때에, B/A가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 압전 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호층의 상기 관통 구멍이, 상기 충전 부재에 의하여 채워져 있는, 압전 필름.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 리드선이, 도전성의 본체와, 상기 본체를 피복하는 도전성의 피복층을 갖는, 압전 필름.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전 부재가, 상기 보호층의 상기 관통 구멍부터 연속하여, 상기 보호층의 상기 리드선과 대면하는 표면까지 존재하는, 압전 필름.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드선의 적어도 상기 충전 부재와 접촉하는 영역의 표면이, 면방향의 길이가 개방단보다 긴 부분을 갖는 오목부, 및, 면방향의 길이가 기부보다 긴 부분을 갖는 볼록부 중, 적어도 일방을 갖는, 압전 필름.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드선이, 시트상인, 압전 필름.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전체층이, 고분자 재료를 포함하는 매트릭스 중에, 압전체 입자를 포함하는, 고분자 복합 압전체인, 압전 필름.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 고분자 재료가 사이아노에틸기를 갖는, 압전 필름.
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