WO2014157351A1 - 電気音響変換フィルム、電気音響変換器、フレキシブルディスプレイおよびプロジェクター用スクリーン - Google Patents

電気音響変換フィルム、電気音響変換器、フレキシブルディスプレイおよびプロジェクター用スクリーン Download PDF

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富士フイルム株式会社
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    • H10N30/045Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising

Definitions

  • the present invention relates to an electroacoustic conversion film used for an acoustic device such as a speaker, and an electroacoustic transducer, a flexible display, and a projector screen using the same.
  • a flexible piezoelectric film in the form of a sheet is used as a speaker that can be integrated into the flexible display without impairing the lightness and flexibility. It is considered to be adopted.
  • Patent Document 1 discloses a piezoelectric film in which electrode layers are formed on both sides of a piezoelectric layer obtained by polarizing a uniaxially stretched film of polyvinylidene fluoride (PVDF) at a high voltage.
  • Patent Document 2 discloses that a composite piezoelectric sheet formed by mixing a large number of piezoelectric elements (piezoelectric ceramics) in a polymer sheet such as PVDF or epoxy resin is used as a piezoelectric film. .
  • a diaphragm comprising a piezoelectric film and a pair of electrodes is partitioned into a plurality of regions, and each region forms a curved portion having a different curvature, so that a wide band can be achieved.
  • JP 2008-294493 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-244791
  • Patent Document 2 when the diaphragm is partitioned into a plurality of regions and a curved portion is formed in each region, there is a problem that it is difficult to integrate with the flexible display. Also, when integrated with a thin display, it is necessary to increase the thickness of the curved portion, so that there is a problem that the thin characteristics are also impaired. Further, when the area of the speaker is increased, there is a problem that even if the curvature is loose, the thickness is increased and the characteristics as a thin speaker are impaired.
  • each of the speakers described in Patent Documents 1 and 2 reproduces one acoustic signal, and reproduces a plurality of different acoustic signals from one diaphragm, for example, stereo reproduction or surround reproduction. Was not considered.
  • An object of the present invention is to solve such problems of the prior art, and a plurality of different acoustic signals can be reproduced from a single diaphragm without interfering with each other.
  • An object of the present invention is to provide an electroacoustic conversion film that can be integrated with a flexible display while having a wide frequency band.
  • the electroacoustic conversion film of the present invention includes a polymer composite piezoelectric material obtained by dispersing piezoelectric particles in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, Provided is an electroacoustic conversion film having two or more electrode pairs that are respectively disposed on two opposing main surfaces of a polymer composite piezoelectric material and that sandwich the polymer composite piezoelectric material to form an active region To do.
  • the electrodes of the plurality of electrode pairs are common electrodes on one main surface side of the polymer composite piezoelectric material. Moreover, it is preferable that the electrodes of all the electrode pairs are common electrodes on one main surface side of the polymer composite piezoelectric material.
  • the longitudinal direction of the third active region coincides with the longitudinal direction of the polymer composite piezoelectric material, and the longitudinal width of the third active region is substantially equal to the longitudinal width of the polymer composite piezoelectric material. Preferably they are equivalent.
  • the gap between two or more active regions is preferably 1 mm or more. Moreover, it is preferable to arrange a dummy electrode on the main surface of the polymer composite in the gap between two or more active regions.
  • the storage elastic modulus (E ′) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity measurement of the electroacoustic conversion film is preferably 10 to 30 GPa at 0 ° C. and 1 to 10 GPa at 50 ° C.
  • the glass transition temperature of the polymer material at a frequency of 1 Hz is preferably 0 to 50 ° C.
  • the maximum value at which the loss tangent (Tan ⁇ ) at a frequency of 1 Hz measured by dynamic viscoelasticity measurement of the polymer material is 0.5 or more exists in the temperature range of 0 to 50 ° C.
  • the polymer material is preferably at least one of cyanoethylated polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride co-acrylonitrile, polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer, polyvinyl methyl ketone, and polybutyl methacrylate.
  • two or more electrode pairs are arranged concentrically. It is also preferable that a signal given a time delay according to the position of each electrode pair is input to each of the two or more electrode pairs.
  • the present invention provides an electroacoustic conversion film according to any one of the above, a viscoelastic support disposed in close contact with one main surface of the electroacoustic conversion film, and an electroacoustic A holding member that presses and holds the conversion film against the viscoelastic support, and each of the two or more electrode pairs of the electroacoustic conversion film has a signal given a time delay according to the position of each electrode pair.
  • An input electroacoustic transducer is provided.
  • the present invention is characterized in that the electroacoustic conversion film according to any one of the above is attached to a surface opposite to an image display surface of a flexible display having flexibility. Provide a flexible display.
  • the present invention includes a screen on which an image is projected by a projector and displays the image, and the electroacoustic conversion film described above, and a surface opposite to the image display surface of the screen.
  • a projector screen provided with an electroacoustic conversion film is provided.
  • a plurality of different acoustic signals can be reproduced from one diaphragm without interfering with each other, and stereo reproduction and surround reproduction can be performed. Further, it can be reproduced with high sound quality in a wide frequency band, and can be integrated with a thin and flexible display.
  • FIG. 2A conceptually shows a cross section taken along line aa of FIG. 1
  • FIG. 2B conceptually shows a cross section taken along line bb
  • FIG. 2C shows a cross section taken along line cc of FIG.
  • 3A to 3E are conceptual diagrams for explaining an example of a method for producing the electroacoustic conversion film shown in FIG. 4A to 4C are conceptual diagrams for explaining an example of a method for producing the electroacoustic conversion film shown in FIG.
  • FIG. 4A to 4C are conceptual diagrams for explaining an example of a method for producing the electroacoustic conversion film shown in FIG.
  • FIG. 4C shows notionally an example of the electroacoustic conversion film of this invention.
  • FIGS. 9A to 9C are conceptual diagrams for explaining the electroacoustic conversion film shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram conceptually showing a cross section taken along line bb of FIG. 9C. It is a figure which shows notionally another example of the electroacoustic conversion film of this invention. It is a figure which shows notionally another example of the electroacoustic conversion film of this invention.
  • FIG. 16 (A) is a diagram conceptually showing an example of a speaker using another example of the electroacoustic conversion film of the present invention
  • FIG. 16 (B) shows the operation of the speaker of FIG. 16 (A).
  • FIG. 16C is a conceptual diagram for explaining an example
  • FIG. 16C is a conceptual diagram for explaining another example of the operation of the speaker in FIG. FIG.
  • FIG. 17 (A) is a diagram conceptually showing an example of a speaker using another example of the electroacoustic conversion film of the present invention
  • FIG. 17 (B) shows the operation of the speaker of FIG. 17 (A).
  • FIG. 17C is a conceptual diagram for explaining an example
  • FIG. 17C is a conceptual diagram for explaining another example of the operation of the speaker in FIG. It is sectional drawing which shows notionally another example of the electroacoustic conversion film of this invention.
  • FIGS. 19A to 19C are conceptual diagrams for explaining the electroacoustic conversion film shown in FIG. It is a schematic front view of the electroacoustic conversion film shown in FIG. It is a conceptual diagram for demonstrating the electroacoustic conversion film shown in FIG.
  • 24 (A) to 24 (D) are graphs showing the relationship between frequency and sound pressure level.
  • FIG. 1 an example of the electroacoustic conversion film (henceforth a conversion film) of this invention is shown notionally.
  • the (electroacoustic) conversion film 10 shown in FIG. 1 basically includes a piezoelectric laminate 12, insulating sheets 14a and 14b, upper electrode lead metal foils 16a and 16b, and lower electrode lead metal foils 18a and 18b. And is configured.
  • Such a conversion film 10 is used in various acoustic devices (electroacoustic transducers) such as speakers, microphones, and pickups used in musical instruments such as guitars to generate (reproduce) sound due to vibration according to electrical signals. It is used to convert vibration caused by sound into an electrical signal.
  • acoustic devices electronic devices
  • microphones microphones
  • pickups used in musical instruments such as guitars to generate (reproduce) sound due to vibration according to electrical signals. It is used to convert vibration caused by sound into an electrical signal.
  • the piezoelectric laminate 12 includes a piezoelectric layer 20 that is a sheet having piezoelectricity, and two upper thin film electrodes 24a formed on one surface (upper surface in the illustrated example) of the piezoelectric layer 20. , 24b, two upper protective layers 26a, 26b formed on the upper thin film electrodes 24a, 24b, respectively, and lower thin film electrodes 30a, 30b formed on the opposite side of the upper electrodes 24a, 24b of the piezoelectric layer 20 And a lower protective layer 32 formed on the lower thin film electrode 30 (the lower surface in FIG. 2).
  • the piezoelectric layer 20 includes piezoelectric particles 38 in a viscoelastic matrix 36 made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature as conceptually shown in FIG. It is made of a polymer composite piezoelectric material that is uniformly dispersed.
  • “normal temperature” refers to a temperature range of about 0 to 50 ° C.
  • the piezoelectric layer 20 is preferably polarized.
  • the conversion film 10 of the present invention is suitably used for a flexible speaker such as a speaker for a flexible display.
  • the polymer composite piezoelectric body (piezoelectric layer 20) used for the flexible speaker has the following requirements.
  • (I) Flexibility For example, when gripping in a loosely bent state like a newspaper or a magazine for portable use, it is constantly subject to a relatively slow and large bending deformation of several Hz or less from the outside. become. At this time, if the polymer composite piezoelectric material is hard, a large bending stress is generated, and a crack is generated at the interface between the polymer matrix and the piezoelectric particles, which may eventually lead to destruction.
  • the polymer composite piezoelectric body is required to have an appropriate softness. Further, if the strain energy can be diffused to the outside as heat, the stress can be relaxed. Accordingly, it is required that the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is appropriately large.
  • (Ii) Sound quality The speaker vibrates the piezoelectric particles at an audio band frequency of 20 Hz to 20 kHz, and the vibration plate (polymer composite piezoelectric material) vibrates as a whole by the vibration energy, so that sound is reproduced. The Accordingly, in order to increase the transmission efficiency of vibration energy, the polymer composite piezoelectric body is required to have an appropriate hardness.
  • the frequency characteristic of the speaker is smooth, the amount of change in the sound quality when the lowest resonance frequency f 0 with the change in the curvature is changed becomes small. Therefore, the loss tangent of the polymer composite piezoelectric material is required to be moderately large.
  • the polymer composite piezoelectric material used for a flexible speaker is required to be hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz and soft for vibrations of several Hz or less.
  • the loss tangent of the polymer composite piezoelectric body is required to be reasonably large with respect to vibrations of all frequencies of 20 kHz or less.
  • polymer solids have a viscoelastic relaxation mechanism, and as the temperature increases or the frequency decreases, large-scale molecular motion decreases (relaxes) the storage elastic modulus (Young's modulus) or maximizes the loss elastic modulus (absorption). As observed. Among them, the relaxation caused by the micro Brownian motion of the molecular chain in the amorphous region is called main dispersion, and a very large relaxation phenomenon is observed. The temperature at which this main dispersion occurs is the glass transition point (Tg), and the viscoelastic relaxation mechanism appears most remarkably.
  • Tg glass transition point
  • a polymer material having a glass transition point at room temperature in other words, a polymer material having viscoelasticity at room temperature is used as a matrix, so that vibrations of 20 to 20 kHz can be prevented.
  • a polymer composite piezoelectric material that is hard and softly behaves with respect to slow vibrations of several Hz or less is realized.
  • a polymer material having a glass transition temperature at a frequency of 1 Hz at room temperature is preferably used for the matrix of the polymer composite piezoelectric material in terms of suitably exhibiting this behavior.
  • a polymer material having viscoelasticity at room temperature Various known materials can be used as the polymer material having viscoelasticity at room temperature.
  • a polymer material having a maximum value of loss tangent Tan ⁇ at a frequency of 1 Hz in a dynamic viscoelasticity test at room temperature is 0.5 or more.
  • the polymer material preferably has a storage elastic modulus (E ′) at a frequency of 1 Hz by dynamic viscoelasticity measurement of 100 MPa or more at 0 ° C. and 10 MPa or less at 50 ° C.
  • E ′ storage elastic modulus
  • the polymer material has a relative dielectric constant of 10 or more at 25 ° C.
  • the polymer material preferably has a relative dielectric constant of 10 or less at 25 ° C.
  • Polymer materials satisfying such conditions include cyanoethylated polyvinyl alcohol (cyanoethylated PVA), polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride core acrylonitrile, polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer, polyvinyl methyl ketone, and polybutyl. Examples include methacrylate.
  • cyanoethylated polyvinyl alcohol cyanoethylated PVA
  • polyvinyl acetate polyvinylidene chloride core acrylonitrile
  • polystyrene-vinyl polyisoprene block copolymer polyvinyl methyl ketone
  • polybutyl examples include methacrylate.
  • commercially available products such as Hibler 5127 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) can also be suitably used.
  • these polymeric materials may use only 1 type, and may use multiple types together (mixed).
  • a plurality of polymer materials may be used in combination as necessary. That is, other dielectric polymer materials may be added to the viscoelastic matrix 36 as needed in addition to viscoelastic materials such as cyanoethylated PVA for the purpose of adjusting dielectric properties and mechanical properties. .
  • dielectric polymer materials examples include polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, and polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer.
  • Fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride-tetrafluoroethylene copolymer, vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl hydroxy saccharose, cyanoethyl hydroxy cellulose, cyanoethyl hydroxy pullulan, cyanoethyl methacrylate, cyanoethyl acrylate, cyanoethyl Hydroxyethyl cellulose, cyanoethyl amylose, cyanoethyl hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl dihydroxypropyl cellulose, Synthesis of polymers having cyano groups or cyanoethyl groups such as noethyl hydroxypropyl amylose, cyanoethyl polyacrylamide, cyanoethyl polyacrylate, cyanoethyl pullulan, cyanoethyl polyhydroxym
  • Examples thereof include rubber.
  • a polymer material having a cyanoethyl group is preferably used.
  • the dielectric polymer added to the viscoelastic matrix 36 of the piezoelectric layer 20 in addition to the material having viscoelasticity at room temperature such as cyanoethylated PVA is not limited to one type, and a plurality of types are added. Also good.
  • thermoplastic resins such as vinyl chloride resin, polyethylene, polystyrene, methacrylic resin, polybutene, isobutylene, phenol resin, urea resin, melamine resin, Thermosetting resins such as alkyd resins and mica may be added.
  • a tackifier such as rosin ester, rosin, terpene, terpene phenol, petroleum resin, etc. may be added.
  • the viscoelastic matrix 36 of the piezoelectric layer 20 there is no particular limitation on the addition amount when a polymer other than a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA is added, but it is 30% by weight or less in the proportion of the viscoelastic matrix 36. Is preferable.
  • the characteristics of the polymer material to be added can be expressed without impairing the viscoelastic relaxation mechanism in the viscoelastic matrix 36, so that the dielectric constant is increased, the heat resistance is improved, and the adhesiveness with the piezoelectric particles 38 and the electrode layer is increased. A preferable result can be obtained in terms of improvement.
  • the piezoelectric particles 38 are made of ceramic particles having a perovskite type or wurtzite type crystal structure.
  • the ceramic particles constituting the piezoelectric particles 38 include lead zirconate titanate (PZT), lead lanthanum zirconate titanate (PLZT), barium titanate (BaTiO3), zinc oxide (ZnO), and titanium.
  • PZT lead zirconate titanate
  • PLATiO3 barium titanate
  • ZnO zinc oxide
  • titanium titanium.
  • Examples thereof include a solid solution (BFBT) of barium acid and bismuth ferrite (BiFe3).
  • the particle size of the piezoelectric particles 38 may be appropriately selected according to the size and application of the conversion film 10, but is preferably 1 to 10 ⁇ m according to the study of the present inventors. By setting the particle diameter of the piezoelectric particles 38 within the above range, a favorable result can be obtained in terms of achieving both high piezoelectric characteristics and flexibility.
  • the piezoelectric particles 38 in the piezoelectric layer 20 are dispersed with regularity in the viscoelastic matrix 36, but the present invention is not limited to this. That is, the piezoelectric particles 38 in the piezoelectric layer 20 may be irregularly dispersed in the viscoelastic matrix 36 as long as they are preferably dispersed uniformly.
  • the quantity ratio between the viscoelastic matrix 36 and the piezoelectric particles 38 in the piezoelectric layer 20 is the size (size in the surface direction) and thickness of the conversion film 10. What is necessary is just to set suitably according to the use etc. of the conversion film 10, the characteristic requested
  • the volume fraction of the piezoelectric particles 38 in the piezoelectric layer 20 is preferably 30 to 70%, particularly preferably 50% or more, and therefore 50 to 50%. 70% is more preferable.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is not particularly limited, depending on the size of the conversion film 10, the use of the conversion film 10, the characteristics required for the conversion film 10, and the like. What is necessary is just to set suitably.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is preferably 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 20 to 200 ⁇ m, and particularly preferably 30 to 100 ⁇ m. By setting the thickness of the piezoelectric layer 20 within the above range, a preferable result can be obtained in terms of ensuring both rigidity and appropriate flexibility.
  • the piezoelectric layer 20 is preferably polarized (polled) as described above. The polarization process will be described in detail later.
  • the piezoelectric laminate 12 has a first upper thin film electrode 24a and a second upper thin film electrode 24b on one surface of the piezoelectric layer 20. And the first upper protective layer 26a and the second upper protective layer 26b are formed thereon, respectively, and the first upper thin film electrode 24a and the second upper thin film on the other surface of the piezoelectric layer 20 are formed.
  • the first lower thin film electrode 30a and the second lower thin film electrode 30b are formed at positions facing the electrodes 24b, respectively, the lower protective layer 32 is formed thereon, the first upper protective layer 26a, and the stage 2 A side insulating layer 60 is provided to cover the piezoelectric layer 20 at the end of the upper protective layer 26b, and around the first upper protective layer 26a and the second upper protective layer 26b.
  • the first upper thin film electrode 24a and the first lower thin film electrode 30a form a first electrode pair
  • the second upper thin film electrode 24b and the second lower thin film electrode 30b are the second electrode. Form a pair. 1 and 2C, the side insulating layer 60 is not shown.
  • the first upper thin film electrode 24a and the second upper protective layer 26 are simply referred to as the upper protective layer 26.
  • the upper thin film electrode 24b is simply used.
  • the lower thin film electrode is simply used. 30. This is the same for the other components.
  • the piezoelectric laminate 12 sandwiches predetermined regions of the piezoelectric layer 20 between electrode pairs (the upper thin film electrode 24 and the lower thin film electrode 30), and the laminated body is formed by the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32. It has a structure that is sandwiched. As described above, the region held between the first upper thin film electrode 24a and the first lower thin film electrode 30a (first electrode pair), the second upper thin film electrode 24b, and the second lower thin film electrode 30b ( The region held by the second electrode pair) is driven (vibrated) in accordance with the applied voltage. In this case, the region held by the electrode pair in this way is referred to as an active region. In addition, a region held by the first electrode pair is a first active region, and a region held by the second electrode pair is a second active region.
  • the electroacoustic conversion film 10 of the present invention has two active regions driven by different signals.
  • the piezoelectric layer 20 is formed by dispersing piezoelectric particles 38 in a viscoelastic matrix 36 made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature. Do not interfere with each other, and good stereo reproduction can be performed with one diaphragm (electroacoustic conversion film 10). This will be described in detail later.
  • the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 have a role of imparting appropriate rigidity and mechanical strength to the piezoelectric layer 20.
  • the piezoelectric layer 20 (polymer composite piezoelectric body) composed of the viscoelastic matrix 36 and the piezoelectric particles 38 is very excellent for slow bending deformation. While exhibiting flexibility, depending on the application, rigidity and mechanical strength may be insufficient.
  • the conversion film 10 is provided with an upper protective layer 26 and a lower protective layer 32 to supplement it.
  • the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are not particularly limited, and various sheet-like materials can be used.
  • various resin films plastic films
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PPS polyphenylene sulfite
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PEI Polyetherimide
  • PEI polyimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • TAC triacetyl cellulose
  • cyclic olefin-based resin are preferably used.
  • the thicknesses of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are not particularly limited.
  • the thicknesses of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are basically the same, but may be different.
  • the rigidity of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 is too high, not only the expansion and contraction of the piezoelectric layer 20 is restricted, but also the flexibility is impaired, so that the mechanical strength and the sheet-like material are good.
  • the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are more advantageous as they are thinner except when handling is required.
  • the thickness of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 is not more than twice the thickness of the piezoelectric layer 20, it is possible to ensure both rigidity and appropriate flexibility. In this respect, preferable results can be obtained.
  • the thickness of the piezoelectric layer 20 is 50 ⁇ m and the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are made of PET
  • the thickness of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less. In particular, the thickness is preferably 25 ⁇ m or less.
  • an upper thin film electrode (hereinafter also referred to as an upper electrode) 24 is provided between the piezoelectric layer 20 and the upper protective layer 26, and between the piezoelectric layer 20 and the lower protective layer 32.
  • Lower thin film electrodes (hereinafter also referred to as lower electrodes) 30 are formed. The upper electrode 24 and the lower electrode 30 are provided to apply an electric field to the conversion film 10 (piezoelectric layer 20).
  • the material for forming the upper electrode 24 and the lower electrode 30 is not particularly limited, and various conductors can be used. Specific examples include carbon, palladium, iron, tin, aluminum, nickel, platinum, gold, silver, copper, chromium and molybdenum, alloys thereof, indium tin oxide and the like. Among these, any one of copper, aluminum, gold, silver, platinum, and indium tin oxide is preferably exemplified.
  • the method for forming the upper electrode 24 and the lower electrode 30 is not particularly limited, and a vapor deposition method (vacuum film forming method) such as vacuum vapor deposition or sputtering, film formation by plating, or a foil formed of the above materials. Various known methods such as a method of sticking can be used.
  • a thin film of copper or aluminum formed by vacuum vapor deposition is preferably used as the upper electrode 24 and the lower electrode 30 because the flexibility of the conversion film 10 can be ensured.
  • a copper thin film formed by vacuum deposition is particularly preferably used.
  • the thicknesses of the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are not particularly limited. The thicknesses of the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are basically the same, but may be different.
  • the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are more advantageous as they are thinner as long as the electric resistance is not too high.
  • the product of the thickness of the upper electrode 24 and the lower electrode 30 and the Young's modulus is less than the product of the thickness of the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 and the Young's modulus, This is preferable because flexibility is not greatly impaired.
  • the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are PET (Young's modulus: about 6.2 GPa) and the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are made of copper (Young's modulus: about 130 GPa)
  • the upper protective layer 26 Assuming that the thickness of the lower protective layer 32 is 25 ⁇ m, the thickness of the upper electrode 24 and the lower electrode 30 is preferably 1.2 ⁇ m or less, more preferably 0.3 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the first upper electrode 24a (first upper protective layer 26a) and the second upper electrode 24b (second upper electrode).
  • the protective layer 26 b) has the same shape (the same size) and is slightly smaller than half of the main surface of the piezoelectric layer 20. Further, the first upper electrode 24a and the second upper electrode 24b are respectively arranged on the right side and the left side of the piezoelectric layer 20 in the figure, and between the first upper electrode 24a and the second upper electrode 24b. A predetermined gap is formed in. A voltage is not applied to this region, and this region is a region (isolation region) for separating the first active region and the second active region.
  • the gap (the width of the separation region) between the first active region and the second active region is preferably 1 mm or more, and more preferably 10 mm or more.
  • the width of the separation region is preferably 1 mm or more, and more preferably 10 mm or more.
  • the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b have the same shape (the same size), and the piezoelectric layer 20 has the same shape. It is about half the size of the main surface. Further, the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b are respectively arranged on the right side and the left side of the piezoelectric layer 20 in the figure, and between the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b. A gap (separation region) equivalent to that between the upper electrodes 24a and 24b is formed.
  • the lower protective layer 32 covers the entire lower main surface of the piezoelectric layer 20 including the lower electrode 30.
  • the piezoelectric laminate 12 used in the conversion film 10 of the present invention has the piezoelectric layer 20 (polymer composite piezoelectric body) in which the piezoelectric particles 38 are dispersed in the viscoelastic matrix 36 having viscoelasticity at room temperature. ) Is sandwiched between the upper electrode 24 and the lower electrode 30, and the laminate is sandwiched between the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32.
  • Such a piezoelectric laminate 12 preferably has a maximum value at room temperature at which the loss tangent (Tan ⁇ ) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity is 0.1 or more.
  • the strain energy can be effectively diffused to the outside as heat, so that the polymer matrix and the piezoelectric particles It is possible to prevent cracks from occurring at the interface.
  • the piezoelectric laminate 12 preferably has a storage elastic modulus (E ′) at a frequency of 1 Hz as measured by dynamic viscoelasticity of 10 to 30 GPa at 0 ° C. and 1 to 10 GPa at 50 ° C.
  • the conversion film 10 can have a large frequency dispersion in the storage elastic modulus (E ′) at room temperature. That is, it can behave hard for vibrations of 20 Hz to 20 kHz and soft for vibrations of several Hz or less.
  • the piezoelectric laminate 12 has a thickness and the product of the storage modulus at frequency 1Hz and (E ') by dynamic viscoelasticity measurement, 0 ° C. in 1.0 ⁇ 10 6 ⁇ 2.0 ⁇ 10 6 (1 0.0E + 06 to 2.0E + 06) N / m, preferably 1.0 ⁇ 10 5 to 1.0 ⁇ 10 6 (1.0E + 05 to 1.0E + 06) N / m at 50 ° C.
  • the conversion film 10 can be equipped with moderate rigidity and mechanical strength.
  • the piezoelectric laminate 12 preferably has a loss tangent (Tan ⁇ ) at 25 ° C. and a frequency of 1 kHz of 0.05 or more in a master curve obtained from dynamic viscoelasticity measurement.
  • Ton ⁇ loss tangent
  • 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.
  • the conversion film 10 of the present invention includes the first insulating sheet 14a, the second insulating sheet 14b, the first upper electrode lead metal foil 16a, the second insulating sheet 14a, the second laminated sheet 12 in addition to the piezoelectric laminate 12 described above.
  • the upper electrode lead metal foil 16b, the first lower electrode lead metal foil 18a, the second lower electrode lead metal foil 18b, and the side surface insulating layer 60 are provided.
  • the insulating sheet 14 is a sheet-like material formed of an insulating material such as a polyimide tape.
  • the upper electrode lead metal foil 16 and the lower electrode lead metal foil 18 are sheet-like materials formed of a conductive metal material such as a copper foil film.
  • the upper electrode 24 and the upper protective layer 26 have the same shape. Further, the upper electrode 24 and the upper protective layer 26 are projected in a planar direction from a rectangular main surface, and are formed into a convex upper electrode lead-out portion (hereinafter referred to as an upper dejima portion 40 (first upper dejima portion 40a). , Also referred to as a second upper island portion 40b)) (see FIG. 4C). As shown in FIG. 2B, a first upper electrode lead metal foil (hereinafter also referred to as upper metal foil) 16a is laminated on the first upper electrode 24a in the first upper island portion 40a. Provided.
  • the second upper metal foil 16b is provided so as to be laminated on the first upper electrode 24b in the second upper island portion 40b.
  • the upper metal foil 16 is provided so as to be folded back in the protruding direction of the upper island part 40 and sandwich the upper electrode 24 and the upper protective layer 26.
  • the upper metal foil 16 may be folded back so that the end thereof reaches a region inside the upper dejima portion 40.
  • the lower electrodes 30a and 30b and the lower protective layer 32 also protrude in the surface direction from the rectangular main surface to form a convex lower electrode lead-out portion (hereinafter referred to as both).
  • the lower dejima portion 42 (also referred to as a first lower dejima portion 42a and a second lower dejima portion 42b) is formed together (see FIG. 4A).
  • a first lower electrode leading metal foil (hereinafter also referred to as a first lower metal foil) 18a is laminated on the lower electrode 30a of the first lower island portion 42a as conceptually shown in FIG. Is done.
  • the second lower metal foil 18b is laminated on the lower electrode 30b of the second lower island part 42b.
  • the lower metal foil 18 is provided so that the end portion is inserted into the piezoelectric layer 20.
  • the lower metal foil 18 is provided so as to be folded back in the protruding direction of the lower island part 42 and sandwich the lower electrode 30 and the lower protective layer 32.
  • the insulating sheet (insulator layer) 14 (the first insulating sheet 14a, between the upper electrode 24 and the piezoelectric layer 20 is formed at the position where the upper island portion 40 is formed.
  • a second insulating sheet 14b) is inserted.
  • the insulating sheet 14 includes the entire area of the upper island portion 40 in the direction perpendicular to the protrusion of the upper island portion 40 in the plane direction (hereinafter, also referred to as the width direction in FIG. 1).
  • the piezoelectric layer 20 is provided so as to protrude from the end.
  • the conversion film 10 of the present invention is connected to the upper electrode 24 and the lower electrode 30, and is provided with such an upper metal foil 16 and the lower metal foil 18, whereby the electrodes are drawn from the upper electrode 24 and the lower electrode 30.
  • both electrodes which are thin films, are reinforced and can be connected to wiring by soldering.
  • the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 are folded and the electrode and the protective layer are sandwiched so that the electrode is more suitably reinforced and soldered to connect the wiring. A selection of faces is also possible.
  • the upper metal foil 16 is the end face of the piezoelectric laminate 12 in the configuration in which the upper electrode 24 is drawn out by the upper island part 40 and the upper metal foil 16 as described above.
  • the upper metal foil 16 and the lower electrode 30 can be insulated.
  • the upper metal foil 16 and the lower electrode 30 can be insulated even when the upper metal foil 16 crosses the end portion of the piezoelectric laminate 12 during incorporation into the housing. That is, by having such an insulating sheet 14, the insulation between the upper electrode 24 and the lower electrode 30 can be secured, and the electrode layer can be drawn out as described above.
  • an upper dejima portion 40 and a lower dejima portion 42 are provided, and the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 are laminated thereon.
  • the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 can be arranged apart from the region of the piezoelectric laminate 12 that acts as a speaker, so that the upper metal foil 16 and the lower metal thicker than the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are disposed.
  • the foil 18 does not disturb the vibration of the piezoelectric layer 20.
  • the end of the lower metal foil 18 is inserted into the piezoelectric layer 20, but the upper electrode 24 and the lower electrode 30 function as a speaker or the like in the conversion film 10. It is the area that is facing.
  • the upper electrode 24 is smaller than the lower electrode 30. Therefore, since the region where the lower metal foil 18 and the piezoelectric layer 20 overlap does not act as a speaker or the like, this region does not adversely affect the acoustic characteristics of the conversion film 10.
  • the width (the direction perpendicular to the protrusion of the upper dejima part 40 in the plane direction in FIG. 1) and the length (the direction perpendicular to the width direction) of the upper dejima part 40 and the lower dejima part 42 are In addition, a size that can lead out the electrode and ensure electrical conductivity with the outside may be set as appropriate. In addition to the rectangular shape in the illustrated example, various shapes that can lead out the upper electrode 24 and the lower electrode 30 can be used. In addition, the size and shape of the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 can ensure conductivity with the upper and lower island portions 40 and 42 according to the size and shape of the upper and lower island portions 40 and 42. In addition, the size and shape that can be connected to the wiring at the time of mounting may be appropriately determined.
  • both the upper dejima part 40 and the lower dejima part 42 may be provided, and only one of them may be provided. Moreover, when providing only any one, it is preferable to provide only the upper dejima part 40.
  • the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 may be formed of various conductive materials. Specifically, copper, aluminum, gold, silver and the like are preferably exemplified. Various attachment methods can be used for attaching the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 according to the forming material. The thicknesses of the upper metal foil 16 and the lower metal foil 18 may be determined as appropriate according to the forming material and the like so that sufficient strength can be secured and soldering can be performed.
  • the insulating sheet 14 may be formed of various insulating materials. Specifically, PI, PET, PEN, PP, TAC and the like are preferably exemplified. Among these, polyimide is preferably used. As the method for attaching the insulating sheet 14, various known sheet-like attachment methods can be used depending on the forming material.
  • the insulating sheet 14 is preferably thin as long as the insulating property can be secured.
  • the length of the insulating sheet 14 in the longitudinal direction can be reliably inserted between the upper electrode 24 and the piezoelectric layer 20 within a range not reaching the main surface of the upper electrode 24, and from the end of the piezoelectric layer 20.
  • What is necessary is just to set it as the length from which the protrusion amount becomes more than the thickness of the piezoelectric laminated body 12.
  • the upper and lower island portions 40 and 42 (that is, electrode lead portions from the upper and lower electrode layers) are formed on the same side.
  • the upper dejima part 40 and the lower dejima part 42 are formed in the position which does not overlap, you may form in the position where the upper dejima part 40 and the lower dejima part 42 mutually overlap.
  • the side surface insulating layer 60 is for covering a region where the piezoelectric layer 20 is exposed and preventing a short circuit or the like. Specifically, as shown in FIG. 2A and the like, the piezoelectric layer 20 is covered by the end portion of the upper protective layer 26 (upper electrode 24), the periphery of the upper protective layer 26, and the separation region. It is possible to prevent an electric shock or the like due to contact with the end portion of the electrode 24. In the example shown in FIGS. 1 and 2A, five band-shaped side insulating layers 60 are used to cover the upper protective layer 26 and the piezoelectric layer 20 around the upper protective layer 26 (FIG. 5 ( A)).
  • the side insulating layer 60 may be formed of various materials having insulating properties, and specifically, the material exemplified for the insulating sheet 14 is preferably exemplified. Among these, polyimide is preferably used. As the method for attaching the side insulating layer 60, various known sheet-like attachment methods can be used depending on the forming material. In FIG. 5, the upper protective layer 26 and the piezoelectric layer 20 around the upper protective layer 26 are covered by using five strip-shaped side insulating layers 60. Various shapes such as a frame shape can be used.
  • the conversion film 10 will be described in more detail.
  • 3A to FIG. 3C and FIG. 3E are views of the conversion film 10 as viewed from below in FIG.
  • a sheet-like object 46a in which the lower electrode 30 is formed on the lower protective layer 32 is prepared.
  • the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b are approximately half the size of the main surface of the lower protective layer 32, respectively, and are on the right and left sides in the figure. Each is arranged.
  • there is a region where an electrode corresponding to the separation region is not formed between the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b.
  • the sheet-like object 46a has the two lower electrodes 30a, 30b patterned on the lower protective layer 32 in a predetermined shape.
  • the sheet-like material 46a may be produced by forming a copper thin film or the like as the lower electrode 30 on the surface of the lower protective layer 32 by vacuum deposition, sputtering, plating, or the like.
  • the lower protective layer 32 with a separator temporary support
  • PET or the like having a thickness of 25 to 100 ⁇ m can be used.
  • thermocompression bonding of a thin film electrode and a protective layer is just to remove a separator just before forming a side surface insulating layer, a 2nd protective layer, etc. after thermocompression bonding of a thin film electrode and a protective layer.
  • a polymer material having viscoelasticity such as cyanoethylated PVA is dissolved in an organic solvent, and piezoelectric particles 38 such as PZT particles are added and stirred.
  • a paint is prepared which is dispersed.
  • the organic solvent is not particularly limited, and various organic solvents such as dimethylformamide (DMF), methyl ethyl ketone, and cyclohexanone can be used.
  • DMF dimethylformamide
  • methyl ethyl ketone methyl ethyl ketone
  • cyclohexanone can be used.
  • the coating casting method is not particularly limited, and all known methods (coating apparatuses) such as a slide coater and a doctor knife can be used.
  • the viscoelastic material is a material that can be heated and melted, such as cyanoethylated PVA
  • the viscoelastic material is heated and melted, and a melt obtained by adding / dispersing the piezoelectric particles 38 to the melt is prepared and extruded.
  • the sheet is extruded into a sheet on the sheet-like material shown in FIG. 3 (A) and cooled to have the lower electrode 30 on the lower protective layer 32 as shown in FIG. 3 (B).
  • a laminated body 46b formed by forming the piezoelectric layer 20 on the lower electrode 30 may be manufactured.
  • a polymer piezoelectric material such as PVDF may be added to the viscoelastic matrix 36 in addition to a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA.
  • a viscoelastic material such as cyanoethylated PVA.
  • the polymer piezoelectric material to be added to the paint may be dissolved.
  • the polymer piezoelectric material to be added may be added to the heat-melted viscoelastic material and heat-melted.
  • the laminated body 46b which has the lower electrode 30 on the lower protective layer 32, and forms the piezoelectric material layer 20 on the lower electrode 30 is produced, Preferably, the polarization process (polling) of the piezoelectric material layer 20 is performed. Do.
  • the method for polarization treatment of the piezoelectric layer 20 is not particularly limited, and a known method can be used. As a preferable method of polarization treatment, the method shown in FIGS. 3C and 3D is exemplified.
  • the gap g is moved along the upper surface 20a with a gap g of, for example, 1 mm on the upper surface 20a of the piezoelectric layer 20 of the multilayer body 46b.
  • a possible rod-shaped or wire-shaped corona electrode 50 is provided.
  • the corona electrode 50 and the lower electrode 30 are connected to a DC power source 52.
  • a heating means for heating and holding the stacked body 46b, for example, a hot plate is prepared.
  • the piezoelectric layer 20 is heated and held at, for example, a temperature of 100 ° C. by a heating means, and a direct current of several kV, for example, 6 kV, is connected between the lower electrode 30 and the corona electrode 50 from the DC power source 52. A voltage is applied to cause corona discharge. Further, with the gap g maintained, the corona electrode 50 is moved (scanned) along the upper surface 20a of the piezoelectric layer 20, and the piezoelectric layer 20 is polarized.
  • a direct current of several kV for example, 6 kV
  • the corona electrode 50 may be moved by using a known rod-like moving means.
  • the method for moving the corona electrode 50 is not limited. That is, the corona electrode 50 may be fixed and a moving mechanism for moving the stacked body 46b may be provided, and the stacked body 46b may be moved to perform the polarization treatment.
  • the laminate 46b may be moved by using a known sheet moving means.
  • the number of corona electrodes 50 is not limited to one, and a plurality of corona electrodes 50 may be used to perform corona poling treatment.
  • the polarization process is not limited to the corona polling process, and normal electric field poling in which a direct current electric field is directly applied to a target to be polarized can also be used.
  • normal electric field poling it is necessary to form the upper electrode 24 before the polarization treatment.
  • a slightly inner side is formed from the lower island part 42 and the lower island part 42.
  • the piezoelectric layer 20 is removed and the lower electrode 30 is exposed in a region that enters the center 46b.
  • An example of the method for removing the piezoelectric layer 20 is a method of dissolving and removing the piezoelectric layer 20 by impregnating a cotton swab or the like with a solvent capable of dissolving the viscoelastic matrix 36 and rubbing the piezoelectric layer 20.
  • the insulating sheet 14 is disposed at a position corresponding to the upper island part 40.
  • a sheet-like object 46 c in which the upper electrode 24 is formed on the upper protective layer 26 is prepared.
  • the sheet-like material 46c may be produced by forming a copper thin film or the like as the upper electrode 24 on the surface of the upper protective layer 26 by vacuum deposition, sputtering, plating, or the like.
  • the sheet-like material 46c is cut according to the shape of the conversion film 10 (the shape of the active region). That is, in the illustrated example, as shown in FIG. 4 (C), a rectangular shape corresponding to each of the first active region and the second active region, and protruding from the main surface of the rectangle, The sheet-like object 46c is cut into the formed shape.
  • the sheet-like object 46c is cut so as to be smaller than the aforementioned lower electrodes 30a and 30b.
  • the upper electrode 24 is directed to the piezoelectric layer 20, and the cut sheet-like material 46c is laminated with the polarization treatment of the piezoelectric layer 20 completed. It is laminated on the body 46b. As described above, since the sheet-like material 46c is smaller than the laminated body 46b, the sheet-like material 46c is laminated to the laminated body 46b so that a margin of the piezoelectric layer 20 is generated around the entire upper electrode 24 and the upper protective layer 26. Laminate to.
  • a sheet-like object 46c to be the first upper electrode 24a (first upper protective layer 26a) and a sheet-like object 46c to be the second upper electrode 24 (second upper protective layer 26b) are predetermined. Are arranged on the left and right sides, respectively. Further, the laminated body of the laminated body 46b and the sheet-like material 46c is subjected to thermocompression bonding with a heating press device, a pair of heating rollers or the like so as to sandwich the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32, and the upper dejima part. The piezoelectric laminate 12 having the insulating sheet 14 sandwiched at a position corresponding to 40 is produced.
  • the upper electrode 24 and the upper protective layer 26 are thermocompression bonded after the laminate 46 is cut into a predetermined shape.
  • the order is not necessarily required.
  • the laminate 46 may be cut into a predetermined shape.
  • the upper metal foil 16 is laminated on the upper electrode 24 (upper electrode lead-out portion) of the upper dejima portion 40, and folded as necessary.
  • the upper electrode 24 and the upper protective layer 26 are sandwiched between the upper metal foils 16.
  • the upper metal foil 16 may be folded back so that an end thereof reaches a region inside the upper dejima portion 40.
  • the lower metal foil 18 is laminated on the lower electrode 30 (lower electrode lead-out portion) of the lower island part 42 and is folded as necessary to sandwich the lower electrode 30 and the lower protective layer 32 with the lower metal foil 18.
  • the side insulating layer 60 covers the end portion of the upper protective layer 26 (upper electrode 24), the periphery of the upper protective layer 26, and the piezoelectric layer 20 in the separation region, as shown in FIGS. 1 and 2A.
  • the conversion film 10 of the present invention is completed.
  • the lower metal foil 18 is laminated on the lower island portion 42 or further folded so that the end portion reaches a region inside the lower island portion 42 where the lower electrode 30 is exposed first.
  • the electroacoustic conversion film 10 of the present invention is a polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles 38 are dispersed in a viscoelastic matrix 36 made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature as the piezoelectric layer 20.
  • a body is used to form two pairs of electrodes that sandwich the piezoelectric layer 20 to form two active regions. Therefore, in a speaker using the electroacoustic conversion film 10 as a diaphragm, high-quality sound reproduction can be performed in a wide frequency band, and different signals are input to each active region (by applying a voltage).
  • the acoustic signals can be suitably reproduced in the respective regions without the vibrations of the active regions interfering with each other. For example, by inputting an R channel signal to the first active region (first electrode pair) and inputting an L channel signal to the second active region (second electrode pair), good stereo reproduction It can be performed.
  • the test piece of the conversion film was prepared in FIG. 6 and the result of measuring the temperature dependence of dynamic viscoelasticity is shown.
  • the reference temperature obtained from the dynamic viscoelasticity measurement is 25 ° C.
  • the master curve of is shown.
  • the master curve indicates frequency dispersion of viscoelastic characteristics at a constant temperature.
  • the curve created at this time is called a master curve. Since viscoelasticity measurement in an actual audio band, for example, 1 kHz, is not realistic, the master curve is effective in grasping the storage elastic modulus E ′ and loss tangent Tan ⁇ of the material in the audio band.
  • the conversion film of the present invention has a region (separation region) where no signal is applied. This separation region always exhibits rheological properties at a frequency of 0 Hz.
  • the conversion film of the present invention has a large internal loss (loss tangent Tan ⁇ ) near a frequency of 0 Hz and a low storage elastic modulus E ′, resulting in a low sound velocity. Therefore, the vibration from each active region can be canceled in this isolation region, and the vibration of one active region can be prevented from propagating to the other active region. Therefore, even when different signals are input to each active area and reproduced, the acoustic signal can be suitably reproduced in each area without the vibration of each active area interfering with each other.
  • the graphs shown in FIG. 6 and FIG. 7 are measured by performing the following tests using a test piece of a conversion film prepared by the method described in the examples described in detail later.
  • the convex portions (upper dejima portion 40 and lower dejima portion 42) for drawing out the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are provided, but the present invention is not limited thereto. It is good also as a structure which affixes the metal foil for electrode extraction to the upper electrode 24 and the lower electrode 30 without forming a convex part.
  • the upper electrode 24 is smaller than the lower electrode 30.
  • the present invention is not limited to this, and the upper electrode 24 and the lower electrode 30 have the same size (shape). Also good. Alternatively, the upper electrode 24 may be larger than the lower electrode 30.
  • the lower electrode 30 has a configuration that matches the lower protective layer 32 except for the end on the center side, that is, a configuration in which the end of the lower electrode 30 is exposed on the end face of the conversion film 10.
  • the present invention is not limited to this, and the lower electrode 30 may have a shape slightly smaller than substantially half of the lower protective layer 32.
  • FIG. 8 shows another embodiment of the conversion film of the present invention. 8 includes the upper electrode 124 instead of the upper electrode 24, the lower electrode 130 instead of the lower electrode 30, and the conversion film 100 described above except that the insulating sheet 14 is not included. Since it has the same configuration as that of the film 10, the same reference numerals are given to the same members, and the following description will mainly be made on different parts.
  • FIG. 9A shows the lower electrode 130 and the lower protective layer 32 (sheet-like material 146a) of the conversion film 100.
  • FIG. 9A the first lower electrode 130 a and the second lower electrode 130 b of the conversion film 100 have a rectangular shape that is slightly smaller than substantially half of the lower protective layer 32.
  • the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b are disposed on the right side and the left side in the drawing, respectively, separated by a predetermined distance.
  • the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b protrude from the rectangular main surface toward the end side of the lower protective layer 32, and have convex lower electrode lead portions (131a, 131b), respectively.
  • the lower electrode lead portion 131 does not protrude outside the rectangular lower protective layer 32.
  • Such a sheet-like material 146a is produced by the same method as the sheet-like material 46a.
  • FIG. 9B is a diagram showing a laminate 146b in which the piezoelectric layer 20 is formed on the sheet-like material 146a. As shown in the drawing, the piezoelectric layer 20 in the region corresponding to the lower electrode lead portion 131 is removed.
  • the laminated body 146b is produced by the same method as the laminated body 46b of the conversion film 10.
  • FIG. 9C is a diagram in which a stacked body 146b and a sheet-like material 146c in which the upper electrode 124 is formed on the upper protective layer 26 are stacked.
  • the upper electrode 124 has substantially the same shape (size) as the lower electrode 130, and upper electrode lead portions 125 (125 a and 125 b) are formed at positions different from the lower electrode lead portion 131 of the lower electrode 130.
  • the upper electrode lead portion 125 does not protrude outside the piezoelectric layer 20.
  • the sheet-like material 146c is produced by the same method as the sheet-like material 46c of the conversion film 10, and is laminated on the laminate 146b.
  • FIG. 10 a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 9C is shown in FIG.
  • the upper metal foil 16 is interposed between the upper electrode lead part 125 and the piezoelectric layer 20.
  • the lower metal foil 18 is adhered to the lower electrode lead portion 131 from which the piezoelectric layer 20 has been removed.
  • the conversion film 100 is manufactured, the upper metal foil 16 is laminated on the upper electrode 124 before the sheet-like material 146c in which the upper electrode 124 and the upper protective layer 26 are laminated is laminated on the laminated body 146b. Thereafter, the laminated body 146b and the sheet-like material 146c may be laminated and thermocompression bonded. Further, the conversion film 100 is manufactured by covering the upper protective layer 26 and the piezoelectric layer 20 around the upper protective layer 26 using the five strip-shaped side insulating layers 60.
  • the side insulating layer 60 is used to cover the region where the piezoelectric layer 20 is exposed, but the present invention is not limited to this, and includes the upper protective layer 26.
  • the whole main surface of the piezoelectric layer 20 may be covered.
  • the upper protective layer 26 is a thin film and may be insufficient in strength.
  • a second protective layer 64 may be provided to cover the entire surface of the upper protective layer 26 and the piezoelectric layer 20. Thereby, the intensity
  • the material for forming the second protective layer 64 is preferably exemplified by the above-described upper protective layer 26, and in particular, insulating materials such as PET, PEN, PI and PP are preferred.
  • insulating materials such as PET, PEN, PI and PP are preferred.
  • various known sheet-like attachment methods can be used depending on the forming material.
  • the thickness of the second protective layer 64 is preferably 12 ⁇ m to 100 ⁇ m, and particularly preferably 12 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the conversion film of this invention you may provide the 2nd protective layer so that the whole surface of the lower protective layer 32 may be covered as needed. That is, the conversion film may be sandwiched between two second protective layers.
  • the conversion film 100 of the present invention uses a polymer composite piezoelectric material in which piezoelectric particles are dispersed in a viscoelastic matrix made of a polymer material having viscoelasticity at room temperature, and is therefore suitable even in a bent state. Can play audio. Therefore, it can be combined with a thin flexible display.
  • the lower dummy electrode 130c may be disposed in a region (separation region) between the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b of the conversion film 100, and the first upper electrode 124a and the second lower electrode 130b
  • the upper dummy electrode 124c may be disposed in a region (separation region) between the two upper electrodes 124b.
  • FIG. 13 shows the conversion film 150
  • FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining the conversion film 150 of FIG.
  • FIG. 14A is a view showing a sheet-like object 146a in which a lower dummy electrode 130c is formed in a region between the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b.
  • the lower dummy electrode 130c is formed in a rectangular shape in the region between the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b with the same vertical width as the lower electrode 130 in the figure. Further, the width in the left-right direction is formed so as to be separated from the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b by a predetermined distance.
  • the lower dummy electrode 130c may be made of the same material as the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b, and is formed by the same method as the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b.
  • FIG. 14C shows a sheet shape in which a first upper electrode 124a, a second upper electrode 124b, and an upper dummy electrode 124c are formed on an upper protective layer having the same shape as the main surface of the piezoelectric layer 20. It is the figure which looked at the thing 146c from the upper electrode 124 side.
  • the upper dummy electrode 124c is formed in the same shape as the lower dummy electrode 130c in a region between the first upper electrode 124a and the second upper electrode 124b. That is, the upper dummy electrode 124c is formed in a rectangular shape in a region between the first upper electrode 124a and the second upper electrode 124b.
  • Such a sheet-like material 146c is produced by forming a thin film electrode by patterning similarly to the sheet-like material 146a.
  • a laminate 146b (FIG. 14B) in which the piezoelectric layer 20 is formed on the sheet-like material 146a and a sheet-like material 146c are sandwiched between the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32,
  • the conversion film 150 is produced by thermocompression bonding with a heating press device or a heating roller pair. Note that when the conversion film 150 is driven, no signal (power) is supplied to the upper dummy electrode 124c and the lower dummy electrode 130c.
  • the position where the upper electrode 124 and the lower electrode 130 are not disposed is because the piezoelectric layer 20 and the protective layer (the lower protective layer 32, the upper protective layer 26, the side insulating layer 60, the second protective layer 64, etc.) are in direct contact. Adhesion and mechanical strength may be weakened. Therefore, by disposing a dummy electrode between the first upper electrode 124a and the second upper electrode 124b and between the first lower electrode 130a and the second lower electrode 130b, Adhesion and mechanical strength can be improved. In this regard, the conversion film 10 shown in FIG. 1 and FIG.
  • the conversion film 100 shown in FIG. 8 has two active regions (electrode pairs), a first active region (first electrode pair (first upper electrode 124a)) and a second active region ( Although the size of the second electrode pair (second upper electrode 124b) is the same, the present invention is not limited to this, and may have a configuration having three or more active regions (electrode pairs). The active regions may have different sizes.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of another embodiment of the electroacoustic conversion film of the present invention.
  • the conversion film 200 shown in FIG. 15 has three active regions. That is, the first electrode pair of the first upper electrode 124a and the first lower electrode 130a (not shown) sandwiching the piezoelectric layer 20, the second upper electrode 124b and the second lower electrode 130b (shown). And a third electrode pair of a third upper electrode 124d and a third lower electrode 130d (not shown).
  • a corresponding upper protective layer 26 is laminated on the upper surface of each upper electrode.
  • the first upper electrode 124a first lower electrode 130a
  • the second upper electrode 124b The second lower electrode 130b
  • the first upper electrode 124a and the second upper electrode 124b have the same shape that is symmetric.
  • the third upper electrode 124d (third lower electrode 130d) is formed on the lower surface of the main surface of the piezoelectric layer 20 in the drawing.
  • the third upper electrode 124d is formed in a rectangular shape in the left-right direction so that the width thereof substantially matches the width of the conversion film 200 in the left-right direction.
  • the third upper electrode 124d has a width in the left-right direction that is approximately twice that of the first and second upper electrodes 124a and 124b. That is, the third active region has a vibration surface having a width larger than that of the first and second active regions.
  • the lowest resonance frequency is lower than that of the first and second active regions, so that an acoustic signal having a lower frequency can be suitably reproduced. Therefore, for example, an R channel signal is input to the first electrode pair, an L channel signal is input to the second electrode pair, and a bass signal is input to the third electrode pair, thereby forming a so-called subwoofer.
  • good 2.1ch reproduction can be performed with one diaphragm (conversion film).
  • a plurality of electrode pairs may be formed to perform multi-channel reproduction such as 3ch or 5.1ch.
  • the size of each active region may be made appropriate in accordance with the frequency band of the acoustic signal to be reproduced.
  • it has a configuration that has two (or more) active regions, and changes the volume, time, frequency characteristics, etc. of the sound of the sound signal to create a virtual surround that reproduces sound such as multi-channel surround.
  • An acoustic signal may be reproduced.
  • it is good also as a parametric speaker which can give sharp directivity by reproducing an audible sound by applying AM modulation, FM modulation, etc. to an ultrasonic wave.
  • the electroacoustic conversion film of the present invention inputs different signals to each active region (applying a voltage), and even when the acoustic signal is reproduced, the vibrations of the active regions do not interfere with each other. Since an acoustic signal can be suitably reproduced in each area, a predetermined delay is given to each of the signals input to each active area, and the acoustic signal output from each active area is arbitrary in space. By controlling to reach the points simultaneously, the output acoustic signal can have directivity. Alternatively, it is possible to give a predetermined delay to each input signal so that the output acoustic signal has a spread. Such a structure will be described with reference to FIGS. 16A to 16C and FIGS. 17A to 17C.
  • FIG. 16A is a diagram conceptually showing an example of a speaker (electroacoustic transducer) using another example of the electroacoustic conversion film of the present invention.
  • a speaker 402 illustrated in FIG. 16A includes a circular conversion film 400 and a case 404 that holds the conversion film 400.
  • the case 404 is a cylindrical box-shaped container whose one surface is open, and holds the conversion film 400 on the open surface side.
  • a viscoelastic support made of a material having viscoelasticity such as glass wool may be disposed in the case 404 so as to impart appropriate tension and curvature to the conversion film 400. .
  • the conversion film 400 has four electrode pairs, that is, four active regions.
  • the upper protective layer is not shown, and the upper electrode of each electrode pair is shown. Further, illustration of the lead-out portion of each upper electrode is omitted.
  • the four upper electrodes are formed concentrically. That is, a first upper electrode 406 formed in a circular shape at the center of the conversion film 400, an annular second upper electrode 408 formed surrounding the first upper electrode 406, and a second upper electrode An annular third upper electrode 410 formed around the electrode 408 (and the first upper electrode 406), a third upper electrode 410 (and the first upper electrode 408, the second upper electrode) 406) and an annular fourth upper electrode 412 formed.
  • a signal is input with a larger delay with respect to each electrode pair of the conversion film 400 as the electrode pair is located closer to the center. Specifically, first, a signal is input to the fourth electrode pair having the fourth outermost electrode 412, and then the third upper electrode 410 adjacent to the fourth upper electrode 412 is provided. A signal is input to the third electrode pair, and then a signal is input to the second electrode pair having the second upper electrode 408 adjacent to the third upper electrode 410, and the second upper electrode 408 is further input. A signal is inputted to the first electrode pair having the first upper electrode 406 adjacent to the first upper electrode 406.
  • a signal is input with a larger delay with respect to each electrode pair of the conversion film 400 as the electrode pair is located on the outer peripheral side. Specifically, first, a signal is input to the first electrode pair having the first central upper electrode 406, and then a signal is input to the second electrode pair having the second upper electrode 408. Then, a signal is input to the third electrode pair having the third upper electrode 410, and further, a signal is input to the fourth electrode pair having the fourth upper electrode 412.
  • the electrode pair spreads outward as schematically shown by a broken line in FIG.
  • the acoustic signal Sc2 having can be reproduced.
  • each electrode pair is configured to be concentrically arranged.
  • the present invention is not limited thereto, and each electrode pair arranged concentrically is Further, a plurality of electrode pairs may be configured by dividing.
  • FIG. 17A conceptually shows an example of a speaker using another example of the electroacoustic conversion film of the present invention. Note that the speaker 432 illustrated in FIG. 17A has the same configuration except that the upper electrode of the conversion film 400 is changed in the speaker 402 illustrated in FIG. In addition, the following description mainly performs different parts.
  • a speaker 432 illustrated in FIG. 17A includes a conversion film 430 and a case 404.
  • the upper electrodes of the conversion film 430 are the second upper electrode 408, the third upper electrode 410, and the fourth upper electrode of the conversion film 400 shown in FIG. 412 is divided into four parts. That is, the conversion film 430 includes a first upper electrode 406 located at the center, four upper electrodes 408a to 408d arranged so as to surround the outer periphery of the first upper electrode 406, and the four upper electrodes 408a to 408a.
  • the electrode pair positioned at the center side increases the delay of the input signal and is positioned at the lower right side in the drawing (408a, 410a, 412a).
  • the input signal delay of the electrode pair (408c, 410c, 412c) located on the upper left side in the figure is made larger than the input signal of.
  • an acoustic signal Sc4 having directivity in the upper right direction in the figure can be reproduced.
  • the shape of the upper electrode is circular or annular, but the shape is not limited to this and is rectangular or rectangular annular. Also good.
  • the electrode pairs are arranged concentrically, and by delaying the signals input to the electrode pairs, the reproduced sound signal is reproduced.
  • directivity is provided, the present invention is not limited to this.
  • a signal input to each electrode pair is delayed and directed to an acoustic signal to be reproduced. Sexuality may be imparted.
  • multi-channel playback and playback with the above directivity may be combined.
  • a group of some electrode pairs is used as a conversion film having four or more electrode pairs.
  • R-channel signals are reproduced with directivity
  • L-channel signals are reproduced with directivity using a group of remaining electrode pairs, thereby providing stereo reproduction with directivity. It can be performed.
  • a viscoelastic support made of a material having viscoelasticity such as glass wool is arranged on the back surface side of the conversion film as in the speaker shown in FIG. 16 and FIG. 23 described later, and appropriate tension and curvature are applied to the conversion film.
  • directivity can be given to the sound signal reproduced also by the curvature.
  • some curvature is formed, so that the reproduced acoustic signal has some directivity, but is input to each electrode pair. It is also possible to form an ideal plane wave by combining with a configuration that delays the signal.
  • the conversion film 10 shown in FIG. 1 has two upper electrodes and two lower electrodes, and each upper electrode and lower electrode are paired to form an electrode pair.
  • the present invention is not limited to this, and the electrode on one side may be a common electrode.
  • FIG. 18 the schematic sectional drawing of another aspect of the conversion film of this invention is shown.
  • the conversion film 300 shown in FIG. 18 has the same configuration as the conversion film 10 except that it has the common electrode 330 as a lower electrode. Therefore, the same portions are denoted by the same reference numerals, and the following description will focus on different portions. To do.
  • a conversion film 300 shown in FIG. 18 includes a piezoelectric layer 20, two upper electrodes 24a and 24b formed on one surface of the piezoelectric layer, and two formed on the upper electrodes 24a and 24b, respectively.
  • the upper protective layers 26 a and 26 b, the common electrode 330 formed on the other surface of the piezoelectric layer 20, and the lower protective layer 32 formed on the common electrode 330 are configured.
  • the common electrode 330 is formed so as to cover the entire main surface of the piezoelectric layer 20. That is, it is formed so as to cover the region corresponding to the position where the first upper electrode 24a is formed and the region corresponding to the position where the second upper electrode 24b is formed. Accordingly, the common electrode 330 forms an electrode pair with the first upper electrode 24a, and also forms an electrode pair with the second upper electrode 24b. Thereby, in the conversion film 300, two electrode pairs are formed.
  • the region sandwiched between the first upper electrode 24a and the common electrode 330 (the first active electrode 330).
  • Region) and the region (second active region) held between the second upper electrode 24b and the common electrode 330 are driven (vibrated) in accordance with the applied voltage. Therefore, the vibrations of the active regions do not interfere with each other, and good stereo reproduction can be performed with one diaphragm (electroacoustic conversion film 10).
  • the same material as the lower electrode 30 can be used as a material for forming the common electrode 330, and the same method as the lower electrode 30 can be used as a method for forming the common electrode 330.
  • the lower electrode of the two electrode pairs is a common electrode.
  • the present invention is not limited to this, and the upper electrode may be a common electrode and the lower electrode may be an individual electrode.
  • some of the plurality of electrodes may be common electrodes, or all electrodes may be common electrodes.
  • some of the plurality of upper electrodes may be common electrodes, and some of the plurality of lower electrodes may be common electrodes.
  • FIG. 19A shows the common electrode 330 and the lower protective layer 32 (sheet-like material 346a) of the conversion film 300.
  • FIG. 19A the common electrode 330 of the conversion film 300 is formed on the entire surface of the lower protective layer 32.
  • convex electrode lead portions lower island portions 42a and 42b are formed so as to protrude in the surface direction from the opposing side surfaces of the main surfaces of the common electrode 330 and the lower protective layer 32, respectively.
  • the configuration includes two lower island portions 42.
  • the configuration may include one lower island portion.
  • FIG. 19B is a view showing a laminate 346b in which the piezoelectric layer 20 is formed on the sheet-like material 346a. As shown in the figure, the piezoelectric layer 20 in the region corresponding to the lower island part 42 is removed.
  • the laminated body 346b is produced by the same method as the laminated body 46b of the conversion film 10.
  • the insulating sheet 14 is disposed at a position corresponding to the upper island part 40.
  • FIG. 19C is a diagram in which a stacked body 346 b and a sheet-like object 46 c in which the upper electrode 24 is formed on the upper protective layer 26 are stacked.
  • the sheet-like material 46 c is similar to the sheet-like material 46 c of the conversion film 10, and upper electrode lead portions (upper dejima portions 40 a and 40 b) are formed at positions different from the lower dejima portion 42 of the common electrode 330. ing. Similar to the conversion film 10, the two sheet-like objects 46 c are laminated on the laminate 346 b with the upper electrode 24 facing the piezoelectric layer 20.
  • the sheet-like object 46c to be the first upper electrode 24a and the sheet-like object 46c to be the second upper electrode 24 are arranged on the left and right sides with a predetermined distance therebetween.
  • the upper metal foil 16 is laminated on the upper electrode 24 of the upper island part 40.
  • the lower metal foil 18 is laminated on the common electrode 330 of the lower island part 42.
  • the side insulating layer 60 covers the end portion of the upper protective layer 26 (upper electrode 24), the periphery of the upper protective layer 26, and the piezoelectric layer 20 in the separation region, as shown in FIGS.
  • the conversion film 300 of the present invention is completed.
  • FIG. 21 the conceptual diagram for demonstrating operation
  • illustration of the upper protective layer 26, the lower protective layer 32, the upper dejima portion 40, the lower dejima portion 42, and the like is omitted for the sake of explanation.
  • a voltage is applied using the first upper electrode 24a and the common electrode 330 as an electrode pair, and the second upper electrode 24b and the common electrode 330 are connected.
  • a voltage is applied as an electrode pair.
  • the first active region and the second active region are driven (vibrated) in accordance with the applied voltage.
  • 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. Moreover, you may combine the electroacoustic conversion film of this invention with the screen for projectors.
  • FIG. 22 is a diagram conceptually showing an example of a projector screen using the electroacoustic conversion film of the present invention.
  • a projector screen 160 shown in FIG. 22 includes a screen 162 on which an image is projected by the projector and displays the image, and the conversion film 10 disposed on a surface opposite to the image display surface of the screen 162.
  • the screen 162 is a sheet-like material such as white or silver formed of a resin or the like, and various known screens used as a projector screen can be used.
  • the design and entertainment of the conversion film can be improved.
  • the conversion film as a speaker with a screen or a flexible display, it is possible to reproduce sound from the direction in which the image is displayed, and to improve the sense of reality.
  • the projector screen 160 is flexible, so that it can have a curvature.
  • the distance from the observer to the screen can be made substantially uniform at the center and the end of the screen, and the sense of reality can be improved.
  • the curvature is given to the image display surface in this way, the projected image is distorted. Therefore, it is preferable to perform image processing on the image data to be projected so as to reduce distortion in accordance with the curvature of the image display surface.
  • Example 1 The conversion film 10 of the present invention shown in FIG. 1 was produced by the method shown in FIGS. 3 (A) to 3 (E) and FIGS. 4 (A) to 4 (C).
  • cyanoethylated PVA CR-V manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • DMF dimethylformamide
  • PZT particles were added to this solution at the following composition ratio and dispersed with a propeller mixer (rotation speed: 2000 rpm) to prepare a coating material for forming the piezoelectric layer 20.
  • PZT particles ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 300 parts by mass ⁇ Cyanoethylated PVA ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 30 parts by mass ⁇ DMF ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 70 parts by mass
  • PZT particles commercially available PZT raw material powder was sintered at 1000 to 1200 ° C., and then crushed and classified so as to have an average particle size of 5 ⁇ m.
  • sheet-like materials 46a and 46c obtained by vacuum-depositing a 0.1 ⁇ m thick copper thin film on a 4 ⁇ m thick PET film were prepared. That is, in this example, the upper electrode 24 and the lower electrode 30 are copper-deposited thin films having a thickness of 0.1 m, and the upper protective layer 26 and the lower protective layer 32 are PET films having a thickness of 4 ⁇ m. In addition, in order to obtain good handling during the process, a PET film with a 50 ⁇ m thick separator (temporary support PET) was used, and after the thermocompression bonding of the thin film electrode and the protective layer, the separator of each protective layer was removed. Removed.
  • temporary support PET temporary support PET
  • the size of the sheet-like material 46a is such that the size of the vibration surface when incorporated in the speaker is 210 ⁇ 300 mm (A4 size), and between the first lower electrode 30a and the second lower electrode 30b.
  • the width of the separation region was 5 mm.
  • the size of the sheet-like material 46c (upper electrode 24) was set to 200 ⁇ 142.5 mm. That is, the width of the margin around the upper electrode 24 was 5 mm.
  • a paint for forming the piezoelectric layer 20 prepared previously was applied using a slide coater.
  • the coating material was apply
  • the DMF was evaporated by heating and drying the product obtained by applying the paint on the sheet-like material 46a on a hot plate at 120 ° C.
  • a laminated body 46b having the copper lower electrode 30 on the PET lower protective layer 32 and the piezoelectric layer 20 (piezoelectric layer) having a thickness of 40 ⁇ m formed thereon was produced. .
  • the piezoelectric layer 20 of the laminate 46b was subjected to polarization treatment by the above-described corona poling shown in FIGS. 3 (C) and 3 (D).
  • the polarization treatment was performed by setting the temperature of the piezoelectric layer 20 to 100 ° C. and applying a DC voltage of 6 kV between the lower electrode 30 and the corona electrode 50 to cause corona discharge.
  • the laminated body 46b subjected to the polarization treatment two sheet-like objects 46c were arranged with a 5 mm separation region therebetween, with the upper electrode 24 (copper thin film side) facing the piezoelectric layer 20 and laminated.
  • the laminated body of the laminated body 46b and the sheet-like material 46c is bonded to the piezoelectric layer 20, the upper electrode 24, and the lower electrode 30 by thermocompression bonding at 120 ° C. using a laminator device, thereby converting the conversion film. 10 was produced.
  • the produced conversion film 10 was incorporated into a case 82 to produce a speaker 80.
  • the case 82 is a box-shaped container whose one surface is open, and a plastic rectangular container having an opening size of 200 ⁇ 290 mm and a depth of 9 mm is used.
  • a viscoelastic support 84 is disposed in the case 82.
  • the viscoelastic support 84 was glass wool having a height of 25 mm and a density of 32 kg / m 3 before assembly.
  • the conversion film 10 was disposed so as to cover the opening of the case 82 and the periphery thereof was fixed, and appropriate tension and curvature were imparted to the conversion film 10 by the viscoelastic support 84.
  • Example 1 Using a commercially available PVDF having a thickness of 50 ⁇ m as a diaphragm for a speaker, an upper electrode and a lower electrode were formed at the same positions as in Example 1 by vacuum deposition to prepare a conversion film. Both the upper electrode and the lower electrode were made of a copper thin film with a thickness of 0.1 ⁇ m, and a copper foil tape for drawing out the electrodes was attached to the ends. When the stereo localization was evaluated by incorporating it into a speaker in the same manner as in Example 1, the evaluation was C.
  • Example 1 it can be seen from Example 1 that the electroacoustic conversion film of the present invention can be suitably reproduced in stereo without interference (crosstalk) even when two different signals are input.
  • Comparative Example 1 using PVDF as a speaker diaphragm even if two different signals are input, they interfere with each other, so that high-quality stereo reproduction cannot be performed.
  • Example 2 a conversion film 300 shown in FIG.
  • the size of the vibration surface is 220 mm ⁇ 330 mm
  • the size of the first upper electrode 24 a is 200 mm ⁇ 200 mm
  • the size of the second upper electrode 24 b is 200 mm ⁇ 100 mm
  • the width of the separation region between the electrode 24a and the second upper electrode 24b is 10 mm
  • the margin width around the upper electrode is 10 mm
  • a common electrode 330 that covers the entire vibration surface is provided.
  • a conversion film 300 was produced in the same manner as in Example 1 except that it was used.
  • the produced conversion film 300 is incorporated in the case 82 to produce a speaker, and a pair of electrodes (first electrode) of the first upper electrode 24a and the common electrode 330 using a constant current type power amplifier. 1), a 1 kHz sine wave is input, and a 1.25 kHz sine wave is input to the electrode pair (second active region) of the second upper electrode 24b and the common electrode. Sound pressure level-frequency characteristics were measured. Note that the measurement microphone was placed at a position 50 cm above the center of the conversion film 300. The measurement result of the sound pressure level-frequency characteristic is shown in FIG.
  • Example 2 a 1 kHz sine wave is input only to the electrode pair (first active region) of the first upper electrode 24a and the common electrode 330, and a voltage is applied to the second active region. If not, a 1.25 kHz sine wave is input only to the electrode pair (second active region) of the second upper electrode 24b and the common electrode, and a voltage is applied to the first active region.
  • FIG. 24C shows the measurement result of the sound pressure level-frequency characteristics in the case where there is no sound pressure.
  • Example 1 A conversion film was produced in the same manner as in Example 2 except that the upper electrode was one of 200 mm ⁇ 300 mm and had one electrode pair. Similarly to Example 2, the produced conversion film was incorporated into a case 82 to produce a speaker. When the 1 kHz sine wave is input to the electrode pair and the 1.25 kHz sine wave is input using the produced speaker, the measurement results of the sound pressure level-frequency characteristics are shown in FIG. Shown in
  • the electrode on one surface side is a common electrode, the electrode pairs (active regions) do not interfere with each other.
  • the sound pressure level of distortion (harmonic) when using a conversion film having one electrode pair is about ⁇ 40 dB with respect to the input signal (fundamental wave). Recognize.
  • the sound pressure level of distortion (harmonic) when the conversion film of the present invention is used is about ⁇ 40 dB with respect to the input signal (fundamental wave). I understand. Therefore, it can be seen that the distortion does not increase even when the common electrode is used.
  • Example 3 Next, as Example 3, using the conversion film 300 produced in Example 2, an R channel signal is input to the first electrode pair, and an L channel signal is input to the second electrode pair. Stereo signal was input and stereo localization was evaluated.
  • the conversion film 300 was bent at a curvature radius of 40 cm and viewed at a position 50 cm away. Evaluation is performed by sensory evaluation by 20 people, and the evaluation is A when the number of persons evaluated that the stereo is localized is 18 or more, and the evaluation is B when the number is 16 or more and less than 18; Was evaluated as C. The evaluation was A.
  • Electroacoustic conversion film 12 Piezoelectric laminate 14 Insulating sheet 16 Upper (for electrode extraction) metal foil 18 Lower (for electrode extraction) metal foil 20 Piezoelectric layer 24, 124 , 406, 408, 410, 412 Upper (thin film) electrode 26 Upper protective layer 30, 130 Lower (thin film) electrode 32 Lower protective layer 36 Viscoelastic matrix 38 Piezoelectric particle 40 Upper island part (upper electrode lead-out part) 42 Lower dejima part (lower electrode lead-out part) 46a, 46c, 146a, 146c, 346a Sheet-like material 46b, 146b Laminate 50 Corona electrode 52 DC power supply 60 Side insulating layer 64 Second protective layer 80, 402, 432 Speaker 82, 404 Case 110 Image medium 124c Upper dummy electrode 125 Upper electrode lead-out part 130c Lower dummy electrode 131 Lower electrode lead-out part 160 Projector screen 162 Screen 330 Common electrode

Abstract

 常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、2以上の、高分子複合圧電体の対向する2つの主面にそれぞれ配置され高分子複合圧電体を挟持して活性領域を形成する電極対とを有する電気音響変換フィルム、ならびに、これを用いた電気音響変換器、フレキシブルディスプレイおよびプロジェクター用スクリーン。

Description

電気音響変換フィルム、電気音響変換器、フレキシブルディスプレイおよびプロジェクター用スクリーン
 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、ならびに、これを用いた電気音響変換器、フレキシブルディスプレイおよびプロジェクター用スクリーンに関する。
 有機ELディスプレイなど、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において、軽量性や可撓性を損なうことなく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する圧電フィルムを採用することが考えられている。
 例えば、特許文献1には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF:Poly VinyliDene Fluoride)の一軸延伸フィルムを高電圧で分極処理してなる圧電体層の両面に、電極層を形成してなる圧電フィルムが開示されている。
 また、特許文献2には、PVDFや、エポキシ系樹脂等の高分子シートに多数の圧電素子(圧電セラミック)を混在させて成形した複合圧電体シートを圧電フィルムとして利用することが開示されている。
 このような圧電フィルムを振動板として用いる構成では、単一面の振動板を用いているので、例えば、可聴範囲(20Hz~20kHz)の全域など、広帯域で均一な音圧レベルで出力することが難しいという問題があった。
 そこで、特許文献2には、圧電フィルムと1対の電極対からなる振動板を複数の領域に区画し、各領域が互いに曲率の異なる湾曲部を形成することにより、広帯域化が可能であると記載されている。
特開2008-294493号公報 特開2003-244791号公報
 しかしながら、特許文献2のように、振動板を複数の領域に区画し各領域で湾曲部を形成すると、フレキシブルディスプレイと一体化することは難しいという問題があった。また、薄型のディスプレイと一体化する場合も、湾曲部の高さ分厚くする必要があるため、薄型の特徴も損ねてしまうという問題があった。また、スピーカの面積が大きくなると、緩い曲率であっても厚さが大きくなってしまい、薄型スピーカとしての特長が損なわれてしまうという問題もあった。
 また、特許文献1、2に記載のスピーカはいずれも1つの音響信号を再生するものであり、1枚の振動板から複数の異なる音響信号を再生して、例えば、ステレオ再生やサラウンド再生することは考えられていなかった。
 本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、1枚の振動板から複数の異なる音響信号を、互いに干渉することなく再生することができ、また、再生可能な周波数帯域を広帯域化すると共に、薄型で、フレキシブルディスプレイと一体化することができる電気音響変換フィルムを提供することにある。
 このような問題を解決するために、本発明の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と、2以上の、高分子複合圧電体の対向する2つの主面にそれぞれ配置され高分子複合圧電体を挟持して活性領域を形成する電極対とを有することを特徴とする電気音響変換フィルムを提供する。
 このような本発明の電気音響変換フィルムにおいて、高分子複合圧電体の一方の主面側において、複数の電極対の電極が共通電極であるのが好ましい。
 また、高分子複合圧電体の一方の主面側において、全ての電極対の電極が共通電極であるのが好ましい。
 また、高分子複合圧電体を挟持する2対の電極対を有し、この2対の電極対によって2つの活性領域が形成され、第1の活性領域にはステレオ用Rチャンネルの信号が入力され、第2の活性領域には、ステレオ用Lチャンネルの信号が入力されるのが好ましい。
 また、高分子複合圧電体を挟持する3対の電極対を有し、この3対の電極対によって3つの活性領域が形成され、第1の活性領域にはステレオ用Rチャンネルの信号が入力され、第2の活性領域には、ステレオ用Lチャンネルの信号が入力され、第3の活性領域には低音用信号が入力されるのが好ましい。
 また、第3の活性領域の長手方向が、高分子複合圧電体の長手方向と一致しており、第3の活性領域の長手方向の幅が、高分子複合圧電体の長手方向の幅と略同等であるのが好ましい。
 また、2以上の活性領域間の間隙が、1mm以上であるのが好ましい。
 また、2以上の活性領域間の間隙の、高分子複合体の主面に、ダミー電極を配置するのが好ましい。
 また、電気音響変換フィルムの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。
 また、高分子材料の周波数1Hzでのガラス転移温度が0~50℃であるのが好ましい。
 また、高分子材料の動的粘弾性測定による周波数1Hzでの損失正接(Tanδ)が0.5以上となる極大値が0~50℃の温度範囲に存在するのが好ましい。
 また、高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコール、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の1種以上であるのが好ましい。
 また、2以上の電極対が、同心円状に配置されるのも好ましい。
 また、2以上の電極対それぞれには、各電極対の位置に応じて時間的遅延を付与された信号が入力されるのも好ましい。
 また、上記問題を解決するために本発明は、上記のいずれかに記載の電気音響変換フィルムと、電気音響変換フィルムの一方の主面に密着して配置される粘弾性支持体と、電気音響変換フィルムを粘弾性支持体に押圧して保持する保持部材とを有し、電気音響変換フィルムの2以上の電極対それぞれに、各電極対の位置に応じて時間的遅延を付与された信号が入力される電気音響変換器を提供する。
 また、上記問題を解決するために本発明は、可撓性を有するフレキシブルディスプレイの画像表示面とは反対側の面に、上記のいずれかに記載の電気音響変換フィルムを取り付けたことを特徴とするフレキシブルディスプレイを提供する。
 また、上記問題を解決するために本発明は、プロジェクターにより画像が投射され画像を表示するスクリーンと、上記に記載の電気音響変換フィルムとを有し、スクリーンの画像表示面とは反対側の面に、電気音響変換フィルムを取り付けたプロジェクター用スクリーンを提供する。
 このような本発明の電気音響変換フィルムによれば、1枚の振動板から複数の異なる音響信号を、互いに干渉することなく再生することができ、ステレオ再生やサラウンド再生することができる。また、広い周波数帯域で高い音質で再生することができ、薄型でフレキシブルディスプレイと一体化することができる。
本発明の電気音響変換フィルムの一例を概念的に示す図である。 図2(A)は図1のa-a線断面を、図2(B)は同b-b線断面を、図2(C)は同c-c線断面を、それぞれ概念的に示す図である。 図3(A)~図3(E)は、図1に示す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。 図4(A)~図4(C)は、図1に示す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。 本発明の電気音響変換フィルムの一例を概念的に示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムにおける動的粘弾性の温度依存性を示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムの動的粘弾性測定から得られたマスターカーブを示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を概念的に示す図である。 図9(A)~図9(C)は、図8に示す電気音響変換フィルムを説明するための概念図である。 図9(C)のb-b線断面を概念的に示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムの別の例を概念的に示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムの別の例を概念的に示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムの別の例を概念的に示す図である。 図14(A)~図14(C)は、図13に示す電気音響変換フィルムを説明するための概念図である。 本発明の電気音響変換フィルムの別の例を概念的に示す図である。 図16(A)は、本発明の電気音響変換フィルムの別の例を用いたスピーカの一例を概念的に示す図であり、図16(B)は、図16(A)のスピーカの動作の一例を説明するための概念図であり、図16(C)は、図16(A)のスピーカの動作の他の例を説明するための概念図である。 図17(A)は、本発明の電気音響変換フィルムの別の例を用いたスピーカの一例を概念的に示す図であり、図17(B)は、図17(A)のスピーカの動作の一例を説明するための概念図であり、図17(C)は、図17(A)のスピーカの動作の他の例を説明するための概念図である。 本発明の電気音響変換フィルムの別の例を概念的に示す断面図である。 図19(A)~図19(C)は、図18に示す電気音響変換フィルムを説明するための概念図である。 図18に示す電気音響変換フィルムの概略正面図である。 図18に示す電気音響変換フィルムを説明するための概念図である。 本発明の電気音響変換フィルムを用いたプロジェクター用スクリーンの一例を概念的に示す図である。 本発明の電気音響変換フィルムを用いたスピーカの一例を概念的に示す図である。 図24(A)~図24(D)は、周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。
 以下、本発明の電気音響変換フィルム、電気音響変換器、フレキシブルディスプレイ、プロジェクター用スクリーンについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
 図1に、本発明の電気音響変換フィルム(以下、変換フィルムとする)の一例を概念的に示す。
 図1に示す(電気音響)変換フィルム10は、基本的に、圧電積層体12と、絶縁シート14a、14bと、上部電極引出し用金属箔16a、16bと、下部電極引出し用金属箔18a、18bとを有して構成される。
 このような変換フィルム10は、スピーカ、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(電気音響変換器)において、電気信号に応じた振動による音の発生(再生)や、音による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。
 変換フィルム10において、圧電積層体12は、圧電性を有するシート状物である圧電体層20と、圧電体層20の一方の面(図示例では上面)に形成される2つの上部薄膜電極24a、24bと、上部薄膜電極24a、24bの上にそれぞれ形成される2つの上部保護層26a、26bと、圧電体層20の上部電極24a、24bと逆面に形成される下部薄膜電極30a、30bと、下部薄膜電極30の上(図2では下面)に形成される下部保護層32とを有して構成される。
 本発明の変換フィルム10において、圧電体層20は、図2(A)に概念的に示すような、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス36中に、圧電体粒子38を均一に分散してなる高分子複合圧電体からなるものである。なお、本明細書において、「常温」とは、0~50℃程度の温度域を指す。
 また、後述するが、圧電体層20は、好ましくは、分極処理されている。
 本発明の変換フィルム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20)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。
 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。
 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20)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、20~20kHz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。
 常温で粘弾性を有する高分子材料としては、公知の各種のものが利用可能である。好ましくは、常温において、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。
 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。
 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。
 このような条件を満たす高分子材料としては、シアノエチル化ポリビニルアルコール(シアノエチル化PVA)、ポリ酢酸ビニル、ポリビニリデンクロライドコアクリロニトリル、ポリスチレン-ビニルポリイソプレンブロック共重合体、ポリビニルメチルケトン、および、ポリブチルメタクリレート等が例示される。また、これらの高分子材料としては、ハイブラー5127(クラレ社製)などの市販品も、好適に利用可能である。
 なお、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。
 このような常温で粘弾性を有する高分子材料を用いる粘弾性マトリックス36は、必要に応じて、複数の高分子材料を併用してもよい。
 すなわち、粘弾性マトリックス36には、誘電特性や機械特性の調整等を目的として、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料に加え、必要に応じて、その他の誘電性高分子材料を添加しても良い。
 添加可能な誘電性高分子材料としては、一例として、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデン-テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン-酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基あるいはシアノエチル基を有するポリマー、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
 中でも、シアノエチル基を有する高分子材料は、好適に利用される。
 また、圧電体層20の粘弾性マトリックス36において、シアノエチル化PVA等の常温で粘弾性を有する材料に加えて添加される誘電性ポリマーは、1種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
 また、誘電性ポリマー以外にも、ガラス転移点Tgを調整する目的で、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリブテン、イソブチレン、等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、マイカ、等の熱硬化性樹脂を添加しても良い。
 更に、粘着性を向上する目的で、ロジンエステル、ロジン、テルペン、テルペンフェノール、石油樹脂、等の粘着付与剤を添加しても良い。
 圧電体層20の粘弾性マトリックス36において、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料以外のポリマーを添加する際の添加量には、特に限定は無いが、粘弾性マトリックス36に占める割合で30重量%以下とするのが好ましい。
 これにより、粘弾性マトリックス36における粘弾性緩和機構を損なうことなく、添加する高分子材料の特性を発現できるため、高誘電率化、耐熱性の向上、圧電体粒子38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。
 圧電体粒子38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38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(BiFe3)との固溶体(BFBT)等が例示される。
 このような圧電体粒子38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38の粒径を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
 図1等においては、圧電体層20中の圧電体粒子38は、粘弾性マトリックス36中に、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20中の圧電体粒子38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36中に不規則に分散されていてもよい。
 本発明の変換フィルム10において、圧電体層20(高分子複合圧電体)中における粘弾性マトリックス36と圧電体粒子38との量比は、変換フィルム10のサイズ(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20中における圧電体粒子38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36と圧電体粒子38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。
 また、本発明の変換フィルム10において、圧電体層20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20の厚さは、10μm~300μmが好ましく、20~200μmがより好ましく、特に、30~100μmが好ましい。
 圧電体層20の厚さを、上記範囲とすることにより、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
 なお、圧電体層20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。
 図2(A)に示すように、本発明の変換フィルム10において、圧電積層体12は、このような圧電体層20の一面に、第1の上部薄膜電極24a、第2の上部薄膜電極24bを形成し、その上にそれぞれ第1の上部保護層26a、第2の上部保護層26bを形成し、圧電体層20の他方の面の、第1の上部薄膜電極24a、第2の上部薄膜電極24bにそれぞれ対向する位置に、第1の下部薄膜電極30a、第2の下部薄膜電極30bを形成し、その上に下部保護層32を形成し、第1の上部保護層26a、段2の上部保護層26bの端部および第1の上部保護層26a、第2の上部保護層26bの周辺で圧電体層20を覆う側面絶縁層60を設けてなる構成を有する。ここで、第1の上部薄膜電極24aと第1の下部薄膜電極30aとが第1の電極対を形成し、第2の上部薄膜電極24bと第2の下部薄膜電極30bとが第2の電極対を形成する。
 なお、図1および図2(C)においては、側面絶縁層60の図示を省略している。
 また、以下の説明では、第1の上部保護層26aと第2の上部保護層26bとを区別する必要がない場合は、単に上部保護層26とし、第1の上部薄膜電極24aと第2の上部薄膜電極24bとを区別する必要がない場合は、単に上部薄膜電極24とし、第1の下部薄膜電極30aと第2の下部薄膜電極30bとを区別する必要がない場合は、単に下部薄膜電極30とする。この点は他の構成要素も同様である。
 すなわち、圧電積層体12は、圧電体層20の所定の領域をそれぞれ電極対(上部薄膜電極24および下部薄膜電極30)で挟持し、この積層体を、上部保護層26および下部保護層32で挟持してなる構成を有する。
 このように、第1の上部薄膜電極24aおよび第1の下部薄膜電極30a(第1の電極対)で挾持された領域、ならびに、第2の上部薄膜電極24bおよび第2の下部薄膜電極30b(第2の電極対)で挾持された領域は、それぞれ印加された電圧に応じて駆動(振動)される。
 なお、本件においては、このように電極対に挾持された領域を活性領域という。また、第1の電極対で挾持された領域を、第1の活性領域とし、第2の電極対で挾持された領域を、第2の活性領域とする。
 すなわち、本発明の電気音響変換フィルム10は、それぞれ異なる信号により駆動される2つの活性領域を有する。
 このとき、本発明においては、圧電体層20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36中に圧電体粒子38を分散してなるものであるので、各活性領域の振動が互いに干渉することがなく、1枚の振動板(電気音響変換フィルム10)で良好なステレオ再生を行うことができる。この点に関しては後に詳述する。
 変換フィルム10において、上部保護層26および下部保護層32は、圧電体層20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36と圧電体粒子38とからなる圧電体層20(高分子複合圧電体)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26および下部保護層32が設けられる。
 上部保護層26および下部保護層32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(プラスチックフィルム)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。
 上部保護層26および下部保護層32の厚さにも、特に、限定は無い。また、上部保護層26および下部保護層32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26および下部保護層32の剛性が高過ぎると、圧電体層20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26および下部保護層32は、薄いほど有利である。
 本発明者の検討によれば、上部保護層26および下部保護層32の厚さが、圧電体層20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20の厚さが50μmで上部保護層26および下部保護層32がPETからなる場合、上部保護層26および下部保護層32の厚さは、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましく、中でも25μm以下とするのが好ましい。
 本発明の変換フィルム10において、圧電体層20と上部保護層26との間には上部薄膜電極(以下、上部電極とも言う)24が、圧電体層20と下部保護層32との間には下部薄膜電極(以下、下部電極とも言う)30が、それぞれ形成される。
 上部電極24および下部電極30は、変換フィルム10(圧電体層20)に電界を印加するために設けられる。
 本発明において、上部電極24および下部電極30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は、好適に例示される。
 また、上部電極24および下部電極30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。
 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24および下部電極30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24および下部電極30の厚さには、特に、限定は無い。また、上部電極24および下部電極30の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
 ここで、前述の上部保護層26および下部保護層32と同様に、上部電極24および下部電極30の剛性が高過ぎると、圧電体層20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24および下部電極30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。
 ここで、本発明者の検討によれば、上部電極24および下部電極30の厚さとヤング率との積が、上部保護層26および下部保護層32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26および下部保護層32がPET(ヤング率:約6.2GPa)で、上部電極24および下部電極30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26および下部保護層32の厚さが25μmだとすると、上部電極24および下部電極30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。
 ここで、後に詳述するが、図1および図2(A)に示す例においては、第1の上部電極24a(第1の上部保護層26a)と第2の上部電極24b(第2の上部保護層26b)とは同じ形状(同サイズ)で、圧電体層20の主面の半分よりも一回り小さいサイズである。また、第1の上部電極24aおよび第2の上部電極24bは、圧電体層20の図中右側および左側にそれぞれ配置されており、第1の上部電極24aと第2の上部電極24bとの間には所定の間隙が形成される。この領域には電圧が印加されず、第1の活性領域と第2の活性領域と分離するための領域(分離領域)である。
 なお、第1の活性領域と第2の活性領域との間の間隙(分離領域の幅)は、1mm以上とするのが好ましく、10mm以上とするのがより好ましい。分離領域の幅を1mm以上とすることにより、第1の活性領域と第2の活性領域との振動が互いに干渉することをより確実に防止することができる。
 また、分離領域の幅の上限には特に限定はなく、電気音響変換フィルム10の大きさ等に応じて適宜決定すればよい。
 また、後に詳述するが、図1および図2(A)に示す例においては、第1の下部電極30aと第2の下部電極30bとは同じ形状(同サイズ)で、圧電体層20の主面の略半分のサイズである。また、第1の下部電極30aおよび第2の下部電極30bは、圧電体層20の図中右側および左側にそれぞれ配置されており、第1の下部電極30aと第2の下部電極30bとの間には、上部電極24aおよび24b間と同等の間隙(分離領域)が形成される。
 また、下部保護層32は、下部電極30を含む圧電体層20の下側の主面全面を覆っている。
 前述のように、本発明の変換フィルム10に用いられる圧電積層体12は、常温で粘弾性を有する粘弾性マトリックス36に圧電体粒子38を分散してなる圧電体層20(高分子複合圧電体)を、上部電極24および下部電極30で挟持し、さらに、この積層体を、上部保護層26および下部保護層32を挟持してなる構成を有する。
 このような圧電積層体12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。
 圧電積層体12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。
 また、圧電積層体12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。
 さらに、圧電積層体12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。
 前述のように、本発明の変換フィルム10は、このような圧電積層体12に加え、第1の絶縁シート14a、第2の絶縁シート14b、第1の上部電極引出し用金属箔16a、第2の上部電極引出し用金属箔16b、第1の下部電極引出し用金属箔18a、第2の下部電極引出し用金属箔18bおよび側面絶縁層60を有する。
 絶縁シート14は、例えばポリイミド製のテープなど、絶縁性を有する材料で形成されるシート状物である。また、上部電極引出し用金属箔16および下部電極引出し用金属箔18は、例えば銅箔膜など、導電性を有する金属材料で形成されるシート状物である。
 前述のように、図示例の変換フィルム10において、上部電極24および上部保護層26は、同形状である。また、上部電極24および上部保護層26には、矩形の主面から面方向に突出して、凸状の上部電極引出し部(以下、両者をまとめて上部出島部40(第1の上部出島部40a、第2の上部出島部40b)とも言う)が形成される(図4(C)参照)。
 図2(B)に示すように、第1の上部電極引出し用金属箔(以下、上部金属箔とも言う)16aは、この第1の上部出島部40aにおいて、第1の上部電極24aに積層して設けられる。同様に、第2の上部金属箔16bは、第2の上部出島部40bにおいて、第1の上部電極24bに積層して設けられる。また、図示例においては、好ましい態様として、上部金属箔16は、上部出島部40の突出方向に折り返されて、上部電極24および上部保護層26を挟み込むように設けられる。更に、好ましい態様として、上部金属箔16は、その端部が上部出島部40よりも内側の領域まで至るように折り返されてもよい。
 同様に、図2(C)等に示すように、下部電極30a、30bおよび下部保護層32にも、矩形の主面から面方向に突出して、凸状の下部電極引出し部(以下、両者をまとめて下部出島部42(第1の下部出島部42a、第2の下部出島部42b)とも言う)が形成される(図4(A)参照)。
 第1の下部電極引出し用金属箔(以下、第1の下部金属箔とも言う)18aは、図2(C)に概念的に示すように、第1の下部出島部42aの下部電極30aに積層される。同様に、第2の下部金属箔18bは、第2の下部出島部42bの下部電極30bに積層される。なお、後に詳述するが、図示例においては、下部金属箔18は、端部が、圧電体層20に挿入されるように設けられる。また、図示例においては、好ましい態様として、下部金属箔18は、下部出島部42の突出方向に折り返されて、下部電極30および下部保護層32を挟み込むように設けられる。
 さらに、本発明の変換フィルム10においては、上部出島部40の形成位置において、上部電極24と圧電体層20との間には、絶縁シート(絶縁体層)14(第1の絶縁シート14a、第2の絶縁シート14b)が挿入される。
 この絶縁シート14は、面方向において上部出島部40の突出と直交する方向(図1縦方向 以下、幅方向とも言う)には、上部出島部40の全域を包含し、上部出島部40の突出方向(以下、長手方向とも言う)には、圧電体層20の端部から突出するように設けられる。
 本発明の変換フィルム10は、上部電極24および下部電極30に接続して、このような上部金属箔16および下部金属箔18を設けることにより、上部電極24および下部電極30からの電極の引出しを行うと共に、薄膜である両電極の補強を行い、かつ、ハンダ付けによる配線と接続を可能にしている。さらに、好ましくは、上部金属箔16および下部金属箔18を折り返して、電極および保護層を挟み込むことにより、この電極の補強を、より好適に行い、かつ、配線を接続するためのハンダ付けを行う面の選択も可能なる。
 加えて、このような絶縁シート14を有することにより、前述のような上部出島部40と上部金属箔16とによって、上部電極24を引き出した構成において、上部金属箔16が圧電積層体12の端面に接触しても、上部金属箔16と下部電極30とを絶縁できる。例えば、筐体への組み込みの際に、上部金属箔16が圧電積層体12の端部を横断しても、上部金属箔16と下部電極30とを絶縁できる。すなわち、このような絶縁シート14を有することにより、上部電極24と下部電極30との絶縁性を確保して、前述のような電極層の引出しを行うことができる。
 さらに、図示例においては、好ましい態様として、上部出島部40および下部出島部42を設け、此処に上部金属箔16および下部金属箔18を積層する。
 この構成により、上部金属箔16および下部金属箔18を、圧電積層体12のスピーカとして作用する領域から離間して配置できるので、上部電極24および下部電極30よりも厚い上部金属箔16および下部金属箔18が、圧電体層20の振動を妨害することが無い。
 なお、前述のように、下部金属箔18は端部が圧電体層20に挿入された状態となるが、変換フィルム10において、スピーカ等として作用するのは、上部電極24と下部電極30とが対面している領域である。また、上部電極24は下部電極30よりも小さい。従って、この下部金属箔18と圧電体層20とが重なった領域は、スピーカ等として作用しないので、この領域は、変換フィルム10の音響特性に悪影響を与えない。
 上部出島部40および下部出島部42の幅(面方向において上部出島部40の突出と直交する方向 図1縦方向)および長さ(幅方向と直交する方向)は、変換フィルム10を実装する際に、電極を引出し、かつ、外部との導電性が確保できるサイズを、適宜、設定すればよい。また、形状は、図示例の矩形に以外にも、上部電極24および下部電極30の引出しが可能な各種の形状が利用可能である。
 また、上部金属箔16および下部金属箔18のサイズおよび形状は、上部出島部40および下部出島部42のサイズおよび形状に応じて、上部出島部40および下部出島部42との導電性を確保でき、かつ、実装する際に配線と接続できるサイズおよび形状を、適宜、徹底すればよい。
 また、上部出島部40および下部出島部42の両方を設けてもよく、何れか一方のみを設けてもよい。また、何れか一方のみを設ける場合には、上部出島部40のみを設けるのが好ましい。
 上部金属箔16および下部金属箔18は、各種の導電性材料で形成すればよい。具体的には、銅、アルミニウム、金および銀等が好適に例示される。
 上部金属箔16および下部金属箔18の取付け方法は、形成材料に応じて、公知のシート状物の取付け方法が、各種、利用可能である。
 上部金属箔16および下部金属箔18の厚さは、十分な強度を確保でき、かつ、ハンダ付けが可能な厚さを、形成材料等に応じて、適宜、決定すればよい。
 他方、絶縁シート14は、絶縁性を有する各種の材料で形成すればよい。具体的には、PI、PET、PEN、PP、TAC等が好適に例示される。中でも、ポリイミドは好ましく利用される。
 絶縁シート14の取付け方法は、形成材料に応じて、公知のシート状物の取付け方法が、各種、利用可能である。
 絶縁シート14の厚さは、絶縁性を確保できる厚さを、材料等に応じて、適宜、設定すればよい。ここで、変換フィルム10の音響特性等を考慮すると、絶縁シート14は、絶縁性が確保できる範囲で、薄い方が好ましい。
 絶縁シート14の長手方向の長さは、上部電極24の主面に至らない範囲で、確実に上部電極24と圧電体層20との間に挿入でき、かつ、圧電体層20の端部から突出量が、圧電積層体12の厚さ以上となる長さとすればよい。
 なお、図示例においては、好ましい対応として、上部出島部40および下部出島部42(すなわち、上下の電極層からの電極引出し部)は、同じ辺に形成している。しかしながら、スピーカとして実装する際の構成等に応じて、上部出島部40および下部出島部42を、異なる辺に形成して、電極を引き出すようにしてもよい。
 また、図示例においては、上部出島部40および下部出島部42を重ならない位置に形成しているが、上部出島部40および下部出島部42が互いに重なる位置に形成してもよい。
 さらに、側面絶縁層60は、圧電体層20が露出する領域を覆って、ショート等を防止するためのものである。具体的には、図2(A)等に示すように、上部保護層26(上部電極24)の端部、上部保護層26の周辺および分離領域で圧電体層20を覆って、ユーザーが上部電極24の端部に接触することに起因する感電等を防止できる。
 図1、図2(A)に示す例では、5本の帯状の側面絶縁層60を用いて、上部保護層26および上部保護層26の周辺の圧電体層20を覆っている(図5(A)参照)。
 側面絶縁層60は、絶縁性を有する各種の材料で形成すればよく、具体的には、前述の絶縁シート14で例示した材料が好適に例示される。中でも、ポリイミドは好ましく利用される。
 側面絶縁層60の取付け方法は、形成材料に応じて、公知のシート状物の取付け方法が、各種、利用可能である。
 なお、図5では、5本の帯状の側面絶縁層60を用いて、上部保護層26および上部保護層26の周辺の圧電体層20を覆っているが、側面絶縁層は、これ以外にも、枠状等の各種の形状が利用可能である。
 以下、図3(A)~図3(E)、図4(A)~図4(C)および図5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ことにより、本発明の変換フィルム10について、より詳細に説明する。
 なお、図3(A)~図3(C)、図3(E)は、変換フィルム10を図1の下方から見た図である。
 まず、図3(A)に示すように、下部保護層32の上に下部電極30が形成されたシート状物46aを準備する。ここで、図4(A)に示すように、第1の下部電極30aおよび第2の下部電極30bは、それぞれ下部保護層32の主面の略半分のサイズであり、図中右側および左側にそれぞれ配置されている。また、第1の下部電極30aと第2の下部電極30bとの間には、分離領域に対応する電極が形成されない領域を有する。このようにシート状物46aは、下部保護層32の上に2つの下部電極30a、30bが所定の形状にパターニングされている。
 このシート状物46aは、下部保護層32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30として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
 下部保護層32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32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。
 一方で、有機溶媒に、シアノエチル化PVA等の常温で粘弾性を有する高分子材料(以下、粘弾性材料とも言う)を溶解し、さらに、PZT粒子等の圧電体粒子38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46a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3(B)に示すように、下部保護層32の上に下部電極30を有し、下部電極30の上に圧電体層20を形成してなる積層体46bを作製する。
 この塗料のキャスティング方法には、特に、限定はなく、スライドコータやドクターナイフ等の公知の方法(塗布装置)が、全て、利用可能である。
 あるいは、粘弾性材料がシアノエチル化PVAのように加熱溶融可能な物であれば、粘弾性材料を加熱溶融して、これに圧電体粒子38を添加/分散してなる溶融物を作製し、押し出し成形等によって、図3(A)に示すシート状物の上にシート状に押し出し、冷却することにより、図3(B)に示すような、下部保護層32の上に下部電極30を有し、下部電極30の上に圧電体層20を形成してなる積層体46bを作製してもよい。
 なお、前述のように、本発明の変換フィルム10において、粘弾性マトリックス36には、シアノエチル化PVA等の粘弾性材料以外にも、PVDF等の高分子圧電材料を添加しても良い。
 粘弾性マトリックス36に、これらの高分子圧電材料を添加する際には、前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、前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32の上に下部電極30を有し、下部電極30の上に圧電体層20を形成してなる積層体46bを作製したら、好ましくは、圧電体層20の分極処理(ポーリング)を行う。
 圧電体層20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3(C)および図3(D)に示す方法が例示される。
 この方法では、図3(C)および図3(D)に示すように、積層体46bの圧電体層20の上面20aの上に、間隔gを例えば1mm開けて、この上面20a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50を設ける。そして、このコロナ電極50と下部電極30とを直流電源52に接続する。
 さらに、積層体46b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。
 その上で、圧電体層20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52から下部電極30とコロナ電極50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20の上面20aに沿って、コロナ電極50を移動(走査)して、圧電体層20の分極処理を行う。
 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50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50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50を固定し、積層体46bを移動させる移動機構を設け、この積層体46bを移動させて分極処理をしてもよい。この積層体46b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50の数は、1本に限定はされず、複数本のコロナ電極50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24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20の表面を加熱ローラ等を用いて平滑化する、カレンダー処理を施してもよい。このカレンダー処理を施すことで、後述する熱圧着工程がスムーズに行える。
 このようにして積層体46bの圧電体層20の分極処理を行ったら、次いで、図4(B)に示すように、下部出島部42、および、下部出島部42から、若干、内側(積層体46bの中央側)に入った領域において、圧電体層20を除去して、下部電極30を露出する。圧電体層20の除去方法は、一例として、綿棒等に粘弾性マトリックス36を溶解できる溶剤を染み込ませて、圧電体層20を擦ることにより、圧電体層20を溶解、除去する方法が例示される。
 さらに、上部出島部40に対応する位置に、絶縁シート14を配置する。
 一方で、上部保護層26の上に上部電極24が形成されたシート状物46cを、準備する。このシート状物46cは、上部保護層26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24として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
 図4(C)に示すように、このシート状物46cを、変換フィルム10の形状(活性領域の形状)に応じて切断する。すなわち図示例においては、図4(C)に示すように、第1の活性領域および第2の活性領域それぞれに対応する矩形状で、矩形の主面から突出して、矩形の上部出島部40が形成された形に、シート状物46cを切断する。ここで、シート状物46cは、前述の下部電極30a、30bよりも小さくなるように切断する。
 次いで、図3(E)および図4(C)に示すように、上部電極24を圧電体層20に向けて、切断したシート状物46cを、圧電体層20の分極処理を終了した前記積層体46bに積層する。前述のように、シート状物46cは積層体46bよりも小さいので、上部電極24および上部保護層26の全周辺に、圧電体層20の余白が生じるように、シート状物46cを積層体46bに積層する。また、第1の上部電極24a(第1の上部保護層26a)となるシート状物46cと、第2の上部電極24(第2の上部保護層26b)となるシート状物46cとは、所定の距離離間して左右にそれぞれ配置される。
 さらに、この積層体46bとシート状物46cとの積層体を、上部保護層26と下部保護層32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、上部出島部40に対応する位置に絶縁シート14を挟持した圧電積層体12を作製する。
 なお、本実施形態では、積層体46を所定の形状に切断後に、上部電極24および上部保護層26を熱圧着しているが、必ずしもその順番でなくても良く、例えば、上部電極24および上部保護層26を熱圧着した後、積層体46を所定の形状に切断しても良い。
 このようにして、圧電積層体12を作製したら、図5に示すように、上部出島部40の上部電極24(上部電極引出し部)に上部金属箔16を積層して、必要に応じて折り返して上部電極24および上部保護層26を上部金属箔16で挟持する。なお、好ましい態様として、上部金属箔16は、その端部が、上部出島部40よりも内側の領域まで至るように折り返されてもよい。
 さらに、下部出島部42の下部電極30(下部電極引出し部)に下部金属箔18を積層して、必要に応じて折り返して下部電極30および下部保護層32を下部金属箔18で挟持する。
 さらに、側面絶縁層60で、上部保護層26(上部電極24)の端部、上部保護層26の周辺および分離領域での圧電体層20を覆って、図1および図2(A)に示すような、本発明の変換フィルム10を完成する。なお、下部金属箔18は、端部が、先に下部電極30を露出した下部出島部42よりも内側の領域で至るように、下部出島部42に積層し、あるいはさらに折り返す。
 このように、本発明の電気音響変換フィルム10は、圧電体層20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36中に圧電体粒子38を分散してなる高分子複合圧電体を用いて、この圧電体層20を挟持する2対の電極対を形成して2つの活性領域を形成している。従って、この電気音響変換フィルム10を振動板として用いるスピーカにおいて、広い周波数帯域で高音質な再生を行うことができ、また、各活性領域に互いに異なる信号を入力して(電圧を印加して)、音響信号を再生した場合でも、各活性領域の振動が互いに干渉することなく、それぞれの領域で好適に音響信号を再生することができる。例えば、第1の活性領域(第1の電極対)にRチャンネルの信号を入力し、第2の活性領域(第2の電極対)にLチャンネルの信号を入力することで、良好なステレオ再生を行うことができる。
 ここで、図6に、変換フィルムの試験片を作製し、動的粘弾性の温度依存性を測定した結果を示し、図7に、動的粘弾性測定から得られた,基準温度25℃でのマスターカーブを示す。
 ここで、マスターカーブとは、一定温度における粘弾性特性の周波数分散を示すものである。一般に、動的粘弾性測定結果における周波数と温度の間には、「時間-温度換算則」に基づく一定の関係がある。例えば、温度の変化を周波数の変化に換算し、一定温度における粘弾性特性の周波数分散を調べることができる。この時に作成されるカーブを、マスターカーブと呼ぶ。実際のオーディオ帯域、例えば1kHzでの粘弾性測定は現実的ではないため、オーディオ帯域における材料の貯蔵弾性率E’や損失正接Tanδを把握する上で、マスターカーブは有効である。
 本発明の変換フィルムは、信号が印加されない領域(分離領域)を有する。この分離領域は、常に周波数0Hzにおけるレオロジー特性を示す。ここで、図7に示すように、本発明の変換フィルムは、周波数が0Hz近辺では内部損失(損失正接Tanδ)が大きく、また、貯蔵弾性率E’が小さいため音速が小さくなる。そのため、この分離領域において各活性領域からの振動を打ち消すことができ、一方の活性領域の振動が他方の活性領域に伝搬することを防止できる。従って、各活性領域に互いに異なる信号を入力して再生した場合でも、各活性領域の振動が互いに干渉することなく、それぞれの領域で好適に音響信号を再生することができる。
 ここで、図6および図7に示すグラフは、後に詳述する実施例に記載の方法で作製した変換フィルムの試験片を用いて、下記の試験を行って測定したものである。
 [動的粘弾性試験]
 作製した変換フィルムから、1cm×4cmの短冊状試験片を作製した。
 この試験片の動的粘弾性(貯蔵弾性率E’(GPa)および損失正接Tanδ)を、動的粘弾性試験機(SIIナノテクノロジー DMS6100粘弾性スペクトロメーター)を使用して測定した。測定条件を以下に示す。
  測定温度範囲:-20℃~100℃
  昇温速度:2℃/分
  測定周波数:0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、1.0Hz、2.0Hz、5.0Hz、10Hz、20Hz
  測定モード:引っ張り測定
 図6は、この動的粘弾性試験の結果を示すものであり、図7は、動的粘弾性測定から得られた,基準温度25℃でのマスターカーブを示すものである。
 ここで、図1に示す変換フィルム10では、上部電極24および下部電極30を引き出すための凸部(上部出島部40および下部出島部42)を設ける構成としたが、これに限定はされず、凸部を形成せず、電極引出し用の金属箔を上部電極24および下部電極30に貼り付ける構成としてもよい。
 また、図1に示す変換フィルム10では、上部電極24が下部電極30よりも小さい構成としたが、これに限定はされず、上部電極24と下部電極30とが同じサイズ(形状)であってもよい。あるいは、上部電極24が下部電極30よりも大きい構成としてもよい。
 また、図1に示す変換フィルム10では、下部電極30は、中央側の端辺以外は下部保護層32と一致する構成、すなわち、下部電極30の端辺が変換フィルム10の端面に露出する構成としたが、これに限定はされず、下部電極30を下部保護層32の略半分よりも一回り小さい形状としてもよい。
 図8に、本発明の変換フィルムの別の態様を示す。
 なお、図8に示す変換フィルム100は、上部電極24に代えて上部電極124を有し、下部電極30に代えて下部電極130を有し、絶縁シート14を有さない以外は、前述の変換フィルム10と同様の構成を有するので、同じ部材には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
 図8に示す変換フィルム100の作製方法について、図9(A)~図9(C)を用いて説明することにより、変換フィルム100の構成を説明する。
 図9(A)に変換フィルム100の下部電極130および下部保護層32(シート状物146a)を示す。図9(A)に示すように、変換フィルム100の第1の下部電極130aおよび第2の下部電極130bは、下部保護層32の略半分よりも一回り小さい矩形状である。第1の下部電極130aおよび第2の下部電極130bは、所定の距離離間して、図中右側および左側にそれぞれ配置されている。また、第1の下部電極130aおよび第2の下部電極130bは、矩形の主面から下部保護層32の端辺側に突出して、それぞれ凸状の下部電極引出し部(131a、131b)を有する。この下部電極引出し部131は、矩形の下部保護層32の外側には突出していない。
 このようなシート状物146aは、シート状物46aと同様の方法で作製される。
 図9(B)は、シート状物146a上に圧電体層20を形成した積層体146bを示す図である。図に示すように、下部電極引出し部131に対応する領域の圧電体層20は除去されている。積層体146bは、変換フィルム10の積層体46bと同様の方法で作製される。
 図9(C)は、積層体146bと、上部保護層26の上に上部電極124が形成されたシート状物146cとを積層した図である。
 上部電極124は、下部電極130と略同じ形状(サイズ)であり、下部電極130の下部電極引出し部131とは異なる位置に、上部電極引出し部125(125a、125b)が形成されている。この上部電極引出し部125は、圧電体層20の外側には突出していない。
 シート状物146cは、変換フィルム10のシート状物46cと同様の方法で作製され、積層体146bに積層される。
 ここで、図9(C)のb-b線断面図を図10に示す。
 図10に示すように、上部電極引出し部125と圧電体層20との間には、上部金属箔16が挟み込まれて配置される。
 また、図9(C)に示すように、圧電体層20が除去された下部電極引出し部131には、下部金属箔18が貼着される。
 この変換フィルム100を作製する際には、上部電極124と上部保護層26とを積層したシート状物146cを、積層体146bに積層する前に、上部電極124に上部金属箔16を積層しておき、その後、積層体146bとシート状物146cとの積層および熱圧着を行えばよい。
 さらに、5本の帯状の側面絶縁層60を用いて、上部保護層26および上部保護層26の周辺の圧電体層20を覆うことで変換フィルム100が作製される。
 また、図8に示す変換フィルム100では、側面絶縁層60を用いて、圧電体層20が露出する領域を覆う構成としたが、本発明はこれに限定はされず、上部保護層26を含む圧電体層20の主面の全面を覆う構成としてもよい。
 前述のように、上部保護層26は薄膜であり、強度的に不十分である場合も有る。
 この際には、図11に示すように、上部保護層26および圧電体層20の全面を覆って、第2の保護層64を設けてもよい。これにより、変換フィルム10の強度を、より向上できる。
 第2の保護層64の形成材料は、前述の上部保護層26で例示した物が好適に例示され、特に、PET、PEN、PIおよびPP等の絶縁性材料が、好ましい。
 第2の保護層64は、形成材料に応じて、公知のシート状物の取付け方法が、各種、利用可能である。
 なお、第2の保護層64は、厚すぎると変換フィルム10の可撓性や音響特性に悪影響を与える場合も有る。この点を考慮すると、第2の保護層64の厚さは、12μm~100μmが好ましく、特に、12μm~40μmが好ましい。
 なお、本発明の変換フィルムにおいては、必要に応じて、下部保護層32の全面を覆って、第2の保護層を設けてもよい。すなわち、2枚の第2の保護層で、変換フィルムを挟むようにしてもよい。
 また、第2の保護層64を設ける場合には、図12に概念的に示すように、第2の保護層64と上部保護層26との間に、写真や薄型の有機ELディスプレイなどのイメージ媒体110を設けてもよい。
 これにより、変換フィルム100の意匠性や娯楽性を向上できる。なお、この点に関しては、図1および図2(A)に示す変換フィルム10も同様である。
 また、本発明の変換フィルム100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を用いているので、曲げた状態でも好適に音声を再生することができる。従って、薄型のフレキシブルディスプレイと組み合わせることができる。
 また、変換フィルム100の第1の下部電極130aと第2の下部電極130bとの間の領域(分離領域)に下部ダミー電極130cを配置してもよく、また、第1の上部電極124aと第2の上部電極124bとの間の領域(分離領域)に上部ダミー電極124cを配置してもよい。
 図13に、変換フィルム150を示し、図14(A)~(C)に、図13の変換フィルム150を説明するための図を示す。
 図14(A)は、第1の下部電極130aと第2の下部電極130bとの間の領域に下部ダミー電極130cが形成されたシート状物146aを示す図である。
 下部ダミー電極130cは、第1の下部電極130aと第2の下部電極130bとの間の領域に、図中上下方向の幅を下部電極130と同じにして矩形に形成される。また、左右方向の幅は、第1の下部電極130a、第2の下部電極130bと所定の距離離間するように形成される。
 下部ダミー電極130cは、第1の下部電極130a、第2の下部電極130bと同じ材質であればよく、第1の下部電極130a、第2の下部電極130bと同様の方法で形成される。
 図14(C)は、圧電体層20の主面と同形状の上部保護層の上に、第1の上部電極124aと第2の上部電極124bと上部ダミー電極124cとが形成されたシート状物146cを上部電極124側から見た図である。
 上部ダミー電極124cは、第1の上部電極124aと第2の上部電極124bとの間の領域に、下部ダミー電極130cと同じ形状で形成されている。すなわち、上部ダミー電極124cは、第1の上部電極124a、第2の上部電極124bとの間の領域に矩形に形成されている。
 このようなシート状物146cは、シート状物146aと同様に薄膜電極をパターニングにより形成することにより作製される。
 シート状物146aの上に圧電体層20を形成した積層体146b(図14(B))と、シート状物146cとを、上部保護層26と下部保護層32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150を作製する。
 なお、変換フィルム150を駆動する際に、上部ダミー電極124cおよび下部ダミー電極130cには信号(電力)は供給されない。
 上部電極124や下部電極130が配置されない位置は、圧電体層20と保護層(下部保護層32、上部保護層26、側面絶縁層60あるいは第2の保護層64等)とが直接、接するため、密着性や機械強度が弱くなるおそれがある。そこで、第1の上部電極124aと第2の上部電極124bとの間、および、第1の下部電極130aと第2の下部電極130bとの間にダミー電極を配置することにより、保護層との密着性や機械強度を向上することができる。なお、この点に関しては、図1および図2(A)に示す変換フィルム10も同様である。
 また、図8に示す変換フィルム100では、2つの活性領域(電極対)を有し、第1の活性領域(第1の電極対(第1の上部電極124a))および第2の活性領域(第2の電極対(第2の上部電極124b))の大きさを同じとしたが、本発明はこれに限定はされず、3以上の活性領域(電極対)を有する構成としてもよく、また、各活性領域の大きさを異なる大きさとしてもよい。
 図15は、本発明の電気音響変換フィルムの他の態様の一例を示す図である。
 図15に示す変換フィルム200は、3つの活性領域を有する。すなわち、圧電体層20を挟持する、第1の上部電極124aと第1の下部電極130a(図示省略)との第1の電極対、第2の上部電極124bと第2の下部電極130b(図示省略)との第2の電極対、ならびに、第3の上部電極124dと第3の下部電極130d(図示省略)との第3の電極対を有する。また、各上部電極の上面には対応する上部保護層26が積層される。
 ここで、図15に示すように、変換フィルム200の主面の長手方向を左右方向として見た場合に、第1の上部電極124a(第1の下部電極130a)と第2の上部電極124b(第2の下部電極130b)は、圧電体層20主面の、図中上側の左右にそれぞれ形成される。また、第1の上部電極124aと第2の上部電極124bとは、左右対称な同じ形状である。
 一方、第3の上部電極124d(第3の下部電極130d)は、圧電体層20主面の、図中下側に形成される。図に示すように、第3の上部電極124dは、左右方向において、その幅を変換フィルム200の左右方向の幅に略一致させて矩形に形成される。第3の上部電極124dは、第1、第2の上部電極124a、124bの約2倍の左右方向の幅を有する。すなわち、第3の活性領域は、第1、第2の活性領域よりも大きい幅の振動面を有する。このような第3の活性領域は、第1、第2の活性領域と比べて、最低共振周波数が低くなるため、より低い周波数の音響信号を好適に再生することができる。従って、例えば、第1の電極対にRチャンネルの信号を入力し、第2の電極対にLチャンネルの信号を入力し、第3の電極対に低音用信号を入力し、いわゆるサブウーファーとすることで、1枚の振動板(変換フィルム)で良好な2.1ch再生を行うことができる。
 さらに、複数の電極対(活性領域)を形成して、3chや5.1ch等のマルチチャンネル再生を行うようにしてもよい。また、その際には、再生する音響信号の周波数帯域に応じて、各活性領域の大きさを適切なものとすればよい。
 また、2つ(または3つ以上)の活性領域を有する構成とし、音響信号の音の大きさ、時間、周波数特性等を変化させて多チャンネルのサラウンドのような音響を再現するバーチャルサラウンド化して音響信号を再生してもよい。
 また、超音波にAM変調、FM変調等をかけて可聴音を再生することで鋭い指向性を持たせることができるパラメトリックスピーカーとしてもよい。
 また、本発明の電気音響変換フィルムは、各活性領域に互いに異なる信号を入力して(電圧を印加して)、音響信号を再生した場合でも、各活性領域の振動が互いに干渉することなく、それぞれの領域で好適に音響信号を再生することができるので、各活性領域に入力する信号それぞれに、所定の遅延を付与して、各活性領域から出力される音響信号が、空間上の任意の点に同時に到達するように制御することで、出力される音響信号に指向性を持たせることができる。あるいは、入力信号それぞれに、所定の遅延を付与して、出力される音響信号に広がりを持たせることもできる。
 このような構成について、図16(A)~図16(C)および図17(A)~図17(C)を用いて説明する。
 図16(A)は、本発明の電気音響変換フィルムの別の例を用いるスピーカ(電気音響変換器)の一例を概念的に示す図である。
 図16(A)に示すスピーカ402は、円形の変換フィルム400と、変換フィルム400を保持するケース404とを有する。ケース404は、一面が開放した円柱状の箱型容器で、開放面側に変換フィルム400を保持する。なお、図示は省略するが、ケース404内には、グラスウール等の粘弾性を有する材料からなる粘弾性支持体を配置して、変換フィルム400に適度な張力と曲率を付与するようにしてもよい。
 変換フィルム400は、4つの電極対、すなわち、4つの活性領域を有する。なお、図16(A)においては、上部保護層の図示を省略し、各電極対の上部電極を示す。また、各上部電極の引出し部の図示は省略している。
 図16(A)に示すように、4つの上部電極(電極対、活性領域)は、同心円状に形成されている。すなわち、変換フィルム400の中央部に円形に形成される第1の上部電極406と、第1の上部電極406を囲って形成される、円環状の第2の上部電極408と、第2の上部電極408(および第1の上部電極406)を囲って形成される、円環状の第3の上部電極410と、第3の上部電極410(および、第1の上部電極408、第2の上部電極406)を囲って形成される、円環状の第4の上部電極412と、を有する。
 次に、図16(B)を用いて、スピーカ402から出力される音響信号に指向性を持たせる場合のスピーカ402の動作の一例を説明する。
 スピーカ402において、音響信号に指向性を持たせる場合には、変換フィルム400の各電極対に対して、中心側に位置する電極対ほど、遅延を大きくして信号を入力する。具体的には、まず、最も外周側の第4の上部電極412を有する第4の電極対に信号を入力し、次に、第4の上部電極412に隣接する第3の上部電極410を有する第3の電極対に信号を入力し、次に、第3の上部電極410に隣接する第2の上部電極408を有する第2の電極対に信号を入力し、さらに、第2の上部電極408に隣接する第1の上部電極406を有する第1の電極対に信号を入力する。
 このように、各電極対に対して、中心側に位置する電極対ほど、遅延を大きくして信号を入力することで、図16(B)に破線で模式的に示すように、中心側に指向性を有する音響信号Sc1を再生することができる。
 次に、図16(C)を用いて、スピーカ402から出力される音響信号に広がりを持たせる場合のスピーカ402の動作の一例を説明する。
 スピーカ402において、音響信号に指向性を持たせる場合には、変換フィルム400の各電極対に対して、外周側に位置する電極対ほど、遅延を大きくして信号を入力する。具体的には、まず、最も中心側の第1の上部電極406を有する第1の電極対に信号を入力し、次に、第2の上部電極408を有する第2の電極対に信号を入力し、次に、第3の上部電極410を有する第3の電極対に信号を入力し、さらに、第4の上部電極412を有する第4の電極対に信号を入力する。
 このように、各電極対に対して、外周側に位置する電極対ほど、遅延を大きくして信号を入力することで、図16(C)に破線で模式的に示すように、外側に広がりを持つ音響信号Sc2を再生することができる。
 また、図16(A)に示すスピーカ402の変換フィルム400においては、各電極対を同心円状に配列する構成としたが、これに限定はされず、同心円状に配列された各電極対を、さらに、分割して複数の電極対を構成してもよい。
 図17(A)に、本発明の電気音響変換フィルムの別の例を用いるスピーカの一例を概念的に示す。なお、図17(A)に示すスピーカ432は、図16(A)に示すスピーカ402において、変換フィルム400の上部電極を変更した以外は、同じ構成を有するので、同じ部位には、同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行なう。
 図17(A)に示すスピーカ432は、変換フィルム430とケース404とを有する。
 図17(A)に示すように、変換フィルム430の各上部電極は、図16(A)に示した変換フィルム400の第2の上部電極408、第3の上部電極410、第4の上部電極412をそれぞれ4つに分割した構成を有する。
 すなわち、変換フィルム430は、中心に位置する第1の上部電極406と、第1の上部電極406の外周を囲むように配置される4つの上部電極408a~408dと、この4つの上部電極408a~408dを円環状に囲むように配置される4つの上部電極410a~410dと、この4つの上部電極410a~410dを円環状に囲むように配置される4つの上部電極412a~412dと、の13個の上部電極(電極対、活性領域)を有する。
 次に、図17(B)を用いて、スピーカ432の動作の一例を説明する。
 スピーカ432において、変換フィルム430の各電極対に対して、中心側に位置する電極対ほど、入力信号の遅延を大きくするとともに、図中右下側に位置する電極対(408a、410a、412a)の入力信号よりも、図中左上側に位置する電極対(408c、410c、412c)の入力信号の遅延を大きくする。
 これにより、図17(B)に破線で模式的に示すように、図中左上方向に指向性を有する音響信号Sc3を再生することができる。
 あるいは、図中左下側に位置する電極対(408d、410d、412d)の入力信号よりも、図中右上側に位置する電極対(408b、410b、412b)の入力信号の遅延を大きくすると、図17(C)に破線で模式的に示すように、図中右上方向に指向性を有する音響信号Sc4を再生することができる。
 また、図16(A)および図17(A)に示す例では、上部電極(電極対)の形状を円形または円環状としたが、これに限定はされず、矩形状または矩形環状の形状としてもよい。
 また、図16(A)および図17(A)に示す例では、電極対を同心円状に配置する構成として、各電極対に入力される信号に遅延を与えることで、再生される音響信号に指向性を付与したが、これに限定はされず、電極対を所定方向に1次元的に配列する構成として、各電極対に入力される信号に遅延を与えて、再生される音響信号に指向性を付与してもよい。
 また、多チャンネルの再生と、上記のような指向性を持たせる再生とを組み合わせてもよい。
 例えば、Rチャンネルの信号とLチャンネルの信号とを再生して、ステレオ再生を行う場合において、4以上の電極対を有する変換フィルムとして、複数の電極対うち、一部の電極対の一群を用いてRチャンネルの信号を指向性を持たせて再生し、かつ、残りの電極対の一群を用いてLチャンネルの信号を指向性を持たせて再生することで、指向性を持たせたステレオ再生を行うことができる。
 また、図16および後述する図23に示すスピーカのように変換フィルムの裏面側に、グラスウール等の粘弾性を有する材料からなる粘弾性支持体を配置して、変換フィルムに適度な張力と曲率を付与する構成の場合には、その曲率によっても再生される音響信号に指向性を付与することができる。
 また、粘弾性支持体により変換フィルムを支持する構成とした場合には、多少の曲率が形成されてしまうため、再生される音響信号に多少の指向性が生じるが、各電極対に入力される信号に遅延を与える構成と組み合わせることで理想的な平面波を形成することも可能である。
 また、図1に示す変換フィルム10では、2つの上部電極と2つの下部電極とを有し、各上部電極および下部電極が対をなして、それぞれ電極対を構成することで、2つの電極対(活性領域)を有する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、一方の側の電極を共通電極としてもよい。
 図18に、本発明の変換フィルムの別の態様の概略断面図を示す。
 図18に示す変換フィルム300は、下部電極として共通電極330を有する以外は、変換フィルム10と同様の構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
 図18に示す変換フィルム300は、圧電体層20と、圧電体層の一方の面に形成される2つの上部電極24a、24bと、上部電極24a、24bの上にそれぞれ形成される2との上部保護層26a、26bと、圧電体層20の他方の面に形成される共通電極330と、共通電極330上に形成される下部保護層32とを有して構成される。
 図示例においては、共通電極330は、圧電体層20の主面の全面を覆うように形成されている。すなわち、第1の上部電極24aが形成される位置に対応する領域と、第2の上部電極24bが形成される位置に対応する領域と覆うように形成されている。従って、共通電極330は、第1の上部電極24aと電極対を形成すると共に、第2の上部電極24bとも電極対を形成する。これにより、変換フィルム300において、2つの電極対が形成される。
 このように、一方の面側において、複数の電極対の電極を一体化して共通電極330とした場合にも、第1の上部電極24aと共通電極330とで挾持された領域(第1の活性領域)、および、第2の上部電極24bと共通電極330とで挾持された領域(第2の活性領域)は、それぞれ印加された電圧に応じて駆動(振動)される。従って、各活性領域の振動が互いに干渉することがなく、1枚の振動板(電気音響変換フィルム10)で良好なステレオ再生を行うことができる。
 共通電極330の形成材料としては、上記下部電極30と同様の材料を利用することができ、また、共通電極330の形成方法としても、上記下部電極30と同様の方法が利用可能である。
 なお、図18に示す変換フィルム300においては、2つの電極対の下部電極を共通電極としたが、これに限定はされず、上部電極を共通電極とし、下部電極は個別の電極としてもよい。また、3以上の電極対を有する場合には、複数の電極のうちの一部の電極を共通電極としてもよく、すべての電極を共通電極としてもよい。また、複数の上部電極の一部を共通電極とし、複数の下部電極の一部を共通電極としてもよい。
 次に、図18に示す変換フィルム300の作製方法について、図19(A)~図19(C)を用いて説明することにより、変換フィルム300の構成を説明する。
 図19(A)に、変換フィルム300の共通電極330および下部保護層32(シート状物346a)を示す。図19(A)に示すように、変換フィルム300の共通電極330は、下部保護層32の全面に形成されている。また、共通電極330および下部保護層32の主面の対向する側面からそれぞれ面方向に突出して、凸状の電極引出し部(下部出島部42a、42b)が形成される。
 なお、図示例では、下部出島部42を2つ有する構成としたが、下部電極を共通電極とする場合には、下部出島部を1つ有する構成としてもよい。
 図19(B)は、シート状物346a上に圧電体層20を形成した積層体346bを示す図である。図に示すように、下部出島部42に対応する領域の圧電体層20は除去されている。積層体346bは、変換フィルム10の積層体46bと同様の方法で作製される。また、上部出島部40に対応する位置に、絶縁シート14が配置される。
 図19(C)は、積層体346bと、上部保護層26の上に上部電極24が形成されたシート状物46cとを積層した図である。
 シート状物46cは、変換フィルム10のシート状物46cと同様のものであり、共通電極330の下部出島部42とは異なる位置に、上部電極引出し部(上部出島部40a、40b)が形成されている。
 2つのシート状物46cは、変換フィルム10と同様に、上部電極24を圧電体層20に向けて、積層体346b上に積層される。第1の上部電極24aとなるシート状物46cと、第2の上部電極24となるシート状物46cとは、所定の距離離間して左右にそれぞれ配置される。
 さらに、図20に示すように、上部出島部40の上部電極24に上部金属箔16を積層する。また、下部出島部42の共通電極330に下部金属箔18を積層する。
 さらに、側面絶縁層60で、上部保護層26(上部電極24)の端部、上部保護層26の周辺および分離領域での圧電体層20を覆って、図18、図20に示すような、本発明の変換フィルム300を完成する。
 図21に、このような共通電極330を有する変換フィルム300の動作を説明するための概念図を示す。なお、図21においては、説明のため、上部保護層26、下部保護層32、上部出島部40、下部出島部42等の図示は省略している。
 図21に示すように、変換フィルム300を駆動する際には、第1の上部電極24aと共通電極330とを電極対として電圧を印加すると共に、第2の上部電極24bと共通電極330とを電極対として電圧を印加する。これにより、第1の活性領域、および、第2の活性領域は、それぞれ印加された電圧に応じて駆動(振動)される。
 本発明の電気音響変換フィルムは、前述のとおり、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。
 図22は、本発明の電気音響変換フィルムを利用するプロジェクター用スクリーンの一例を概念的に示す図である。
 図22に示すプロジェクター用スクリーン160は、プロジェクターにより画像が投射され画像を表示するスクリーン162と、このスクリーン162の画像表示面とは反対側の面に配置される変換フィルム10とを有する。
 スクリーン162は、樹脂等により形成された、白色や銀色等のシート状物であり、プロジェクター用のスクリーンとして用いられる種々の公知のスクリーンが利用可能である。
 このような構成により、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、図22に示すように、プロジェクター用スクリーン160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。このように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。
 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。
 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。
 [実施例1]
 前述の図3(A)~図3(E)、図4(A)~図4(C)に示す方法によって、図1に示す本発明の変換フィルム10を作製した。
 まず、下記の組成比で、シアノエチル化PVA(CR-V 信越化学工業社製)をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解した。その後、この溶液に、PZT粒子を下記の組成比で添加して、プロペラミキサー(回転数2000rpm)で分散させて、圧電体層20を形成するための塗料を調製した。
・PZT粒子・・・・・・・・・・・300質量部
・シアノエチル化PVA・・・・・・・30質量部
・DMF・・・・・・・・・・・・・・70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5μmになるように解砕および分級処理したものを用いた。
 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46aおよび46cを用意した。すなわち、本例においては、上部電極24および下部電極30は、厚さ0.1mの銅蒸着薄膜であり、上部保護層26および下部保護層32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。
 シート状物46aの大きさは、スピーカに組み込んだ際の振動面の大きさが、210×300mm(A4サイズ)となる大きさとし、第1の下部電極30aと第2の下部電極30bとの間の分離領域の幅は5mmとした。
 また、シート状物46c(上部電極24)の大きさは、それぞれ200×142.5mmとした。すなわち、上部電極24周辺の余白の幅がそれぞれ5mmとなるようにした。
 このシート状物46aの下部電極30(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20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40μmになるように、塗布した。
 次いで、シート状物46aの上に塗料を塗布した物を、120℃のホットプレート上で加熱乾燥することでDMFを蒸発させた。これにより、PET製の下部保護層32の上に銅製の下部電極30を有し、その上に、厚さが40μmの圧電体層20(圧電層)を形成してなる積層体46bを作製した。
 この積層体46bの圧電体層20を、図3(C)および(D)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20の温度を100℃として、下部電極30とコロナ電極50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。
 分極処理を行った積層体46bの上に、上部電極24(銅薄膜側)を圧電体層20に向けて2つのシート状物46cを、5mmの分離領域をあけて配置して積層した。
 次いで、積層体46bとシート状物46c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20と上部電極24および下部電極30とを接着して、変換フィルム10を作製した。
 図23に示すように、作製した変換フィルム10を、ケース82に組み込んでスピーカ80を作製した。ケース82は、一面が開放した箱型の容器で、開口部の大きさ200×290mm、深さ9mmのプラスチック製の矩形容器を用いた。
 また、ケース82内には、粘弾性支持体84を配置した。粘弾性支持体84は、組立前の高さ25mm、密度32kg/m3のグラスウールとした。
 変換フィルム10をケース82の開口部を覆うように配置して周辺を固定し、粘弾性支持体84により変換フィルム10に適度な張力と曲率を付与した。
 [スピーカ性能試験]
 作製したスピーカ80の第1の電極対にRチャンネルの信号を入力し、第2の電極対にLチャンネルの信号を入力し、すなわち、ステレオの信号を入力し、ステレオの定位を評価した。
 評価は、20人による官能評価で行い、ステレオが定位していると評価した人数が18人以上の場合を評価Aとし、16人以上、18人未満の場合を評価Bとし、16未満の場合を評価Cとした。
 評価はAであった。
 [比較例1]
 市販の厚さ50μmのPVDFをスピーカ用振動板として用いて、上部電極、下部電極をそれぞれ、真空蒸着にて実施例1と同様の位置に形成し、変換フィルムを作製した。上部電極および下部電極ともに銅薄膜で厚さ0.1μmとし、端部に電極引出し用の銅箔テープを貼り付けた。
 実施例1と同様にスピーカに組み込んでステレオの定位を評価したところ、評価はCであった。
 実施例1から本発明の電気音響変換フィルムは、2つの異なる信号を入力した場合でも、互いに干渉(クロストーク)することなく、好適にステレオ再生することができることがわかる。
 一方、PVDFをスピーカ用振動板として用いた比較例1は、2つの異なる信号を入力しても互いに干渉してしまうため、高品位にステレオ再生することができなかった。
 [実施例2]
 次に、実施例2として、図18に示す変換フィルム300を作製した。
 実施例2は、振動面の大きさを220mm×330mmとし、第1の上部電極24aの大きさを200mm×200mmとし、第2の上部電極24bの大きさを200mm×100mmとし、第1の上部電極24aと第2の上部電極24bとの間の分離領域の幅は10mmとし、上部電極周辺の余白の幅を10mmとし、下部電極30a、30bに代えて、振動面全面を覆う共通電極330を用いた以外は、実施例1と同様にして変換フィルム300を作製した。
 また、実施例1と同様に、作製した変換フィルム300をケース82に組み込んでスピーカを作製し、定電流型パワーアンプを用いて、第1の上部電極24aと共通電極330との電極対(第1の活性領域)には、1kHzのサイン波を入力し、第2の上部電極24bと共通電極との電極対(第2の活性領域)には、1.25kHzのサイン波を入力して、音圧レベル-周波数特性を測定した。なお、計測用マイクロフォンは、変換フィルム300の中心の真上50cmの位置に配置した。
 音圧レベル-周波数特性の測定結果を、図24(D)に示す。
 また、実施例2において、第1の上部電極24aと共通電極330との電極対(第1の活性領域)のみに、1kHzのサイン波を入力し、第2の活性領域には電圧を印加しなかった場合、ならびに、第2の上部電極24bと共通電極との電極対(第2の活性領域)のみに、1.25kHzのサイン波を入力し、第1の活性領域には電圧を印加しなかった場合の、音圧レベル-周波数特性の測定結果を、図24(C)に示す。
 [参考例1]
 上部電極を、200mm×300mmの1つとし、1つの電極対を有する構成とした以外は、実施例2と同様にして変換フィルムを作製した。実施例2と同様に、作製した変換フィルムをケース82に組み込んでスピーカを作製した。作製したスピーカを用いて、電極対に1kHzのサイン波を入力した場合、ならびに、1.25kHzのサイン波を入力した場合それぞれの、音圧レベル-周波数特性の測定結果を、図24(A)に示す。
 また、参考例1において、電極対に1kHzのサイン波と、1.25kHzのサイン波とを同時に入力した場合の、音圧レベル-周波数特性の測定結果を、図24(B)に示す。
 図24(A)および図24(B)から、1つの電極対を有する変換フィルムに対して、異なる周波数の信号を同時に入力した場合(図24(B))には、それぞれの信号を単独で入力した場合(図24(A))と比較して、入力した信号の高調波以外の周波数で音圧レベルが高くなり、混変調歪みが発生していることが分かる。
 一方、本発明の変換フィルムにおいては、図24(C)および図24(D)からわかるように、各電極対に異なる信号を同時に入力しても(図24(D))、それぞれを単独で入力した場合(図24(C))と差が少なく、混変調歪みが少ないことがわかる。また、一方の面側の電極を共通電極としても、各電極対(活性領域)同士で干渉し合うことがないことがわかる。
 また、図24(B)から、1つの電極対を有する変換フィルムを用いた場合の歪み(高調波)の音圧レベルは、入力した信号(基本波)に対して-40dB程度であることがわかる。これに対して、図24(D)から、本発明の変換フィルムを用いた場合の、歪み(高調波)の音圧レベルも、入力した信号(基本波)に対して-40dB程度であることがわかる。従って、共通電極を用いても歪みが増加することがないことが分かる。
 [実施例3]
 次に、実施例3として、実施例2で作製した変換フィルム300を用いて、第1の電極対にRチャンネルの信号を入力し、第2の電極対にLチャンネルの信号を入力し、すなわち、ステレオの信号を入力し、ステレオの定位を評価した。
 変換フィルム300は、曲率半径40cmで撓ませ、50cm離れた位置で視聴した。
 評価は、20人による官能評価で行い、ステレオが定位していると評価した人数が18人以上の場合を評価Aとし、16人以上、18人未満の場合を評価Bとし、16未満の場合を評価Cとした。
 評価はAであった。
 [比較例2]
 比較例1で用いた変換フィルムを用いて、実施例3と同様にステレオの定位を評価したところ、評価はCであった。
 以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
 10、100、150、200、300、400、430 電気音響変換フィルム
 12 圧電体積層体
 14 絶縁シート
 16 上部(電極引出し用)金属箔
 18 下部(電極引出し用)金属箔
 20 圧電体層
 24、124、406、408、410、412 上部(薄膜)電極
 26 上部保護層
 30、130 下部(薄膜)電極
 32 下部保護層
 36 粘弾性マトリックス
 38 圧電体粒子
 40 上部出島部(上部電極引出し部)
 42 下部出島部(下部電極引出し部)
 46a、46c、146a、146c、346a シート状物
 46b、146b 積層体
 50 コロナ電極
 52 直流電源
 60 側面絶縁層
 64 第2の保護層
 80、402、432 スピーカ
 82、404 ケース
 110 イメージ媒体
 124c 上部ダミー電極
 125 上部電極引出し部
 130c 下部ダミー電極
 131 下部電極引出し部
 160 プロジェクター用スクリーン
 162 スクリーン
 330 共通電極

Claims (17)

  1.  常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、2以上の、前記高分子複合圧電体の対向する2つの主面にそれぞれ配置され前記高分子複合圧電体を挟持して活性領域を形成する電極対とを有することを特徴とする電気音響変換フィルム。
  2.  前記高分子複合圧電体の一方の主面側において、複数の前記電極対の電極が共通電極である請求項1に記載の電気音響変換フィルム。
  3.  前記高分子複合圧電体の一方の主面側において、全ての前記電極対の電極が共通電極である請求項1または2に記載の電気音響変換フィルム。
  4.  前記高分子複合圧電体を挟持する2対の前記電極対を有し、この2対の電極対によって2つの活性領域が形成され、第1の活性領域にはステレオ用Rチャンネルの信号が入力され、第2の活性領域には、ステレオ用Lチャンネルの信号が入力される請求項1~3のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  5.  前記高分子複合圧電体を挟持する3対の前記電極対を有し、この3対の電極対によって3つの活性領域が形成され、第1の活性領域にはステレオ用Rチャンネルの信号が入力され、第2の活性領域には、ステレオ用Lチャンネルの信号が入力され、第3の活性領域には低音用信号が入力される請求項1~3のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  6.  前記第3の活性領域の長手方向が、前記高分子複合圧電体の長手方向と一致しており、前記第3の活性領域の長手方向の幅が、前記高分子複合圧電体の長手方向の幅と略同等である請求項5に記載の電気音響変換フィルム。
  7.  2以上の前記活性領域間の間隙が、1mm以上である請求項1~6のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  8.  2以上の前記活性領域間の間隙の、前記高分子複合圧電体の主面に、ダミー電極を配置する請求項1~7のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  9.  前記電気音響変換フィルムの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である請求項1~8のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  10.  前記高分子材料の周波数1Hzでのガラス転移温度が0~50℃である請求項1~9のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  11.  前記高分子材料の動的粘弾性測定による周波数1Hzでの損失正接(Tanδ)が0.5以上となる極大値が0~50℃の温度範囲に存在する請求項1~10のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  12.  前記高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコール、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の1以上である請求項1~11のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  13.  前記2以上の電極対が、同心円状に配置される請求項1~12のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  14.  前記2以上の電極対それぞれには、各電極対の位置に応じて時間的遅延を付与された信号が入力される請求項1~13のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルム。
  15.  請求項1~14のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルムと、
     前記電気音響変換フィルムの一方の主面に密着して配置される粘弾性支持体と、
     前記電気音響変換フィルムを前記粘弾性支持体に押圧して保持する保持部材とを有し、
     前記電気音響変換フィルムの前記2以上の電極対それぞれに、各電極対の位置に応じて時間的遅延を付与された信号が入力される電気音響変換器。
  16.  可撓性を有するフレキシブルディスプレイの画像表示面とは反対側の面に、請求項1~14のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルムを取り付けたことを特徴とするフレキシブルディスプレイ。
  17.  プロジェクターにより画像が投射され画像を表示するスクリーンと、
     請求項1~14のいずれか1項に記載の電気音響変換フィルムとを有し、
     前記スクリーンの画像表示面とは反対側の面に、前記電気音響変換フィルムを取り付けたプロジェクター用スクリーン。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016158518A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 富士フイルム株式会社 電気音響変換器
GB2555835A (en) * 2016-11-11 2018-05-16 Univ Of The West Of Scotland Ultrasound transducer
CN108141674A (zh) * 2015-10-21 2018-06-08 富士胶片株式会社 影音系统
CN109408023A (zh) * 2018-10-13 2019-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 屏幕发声方法及装置、控制器件、电子设备及存储介质
CN113132874A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 乐金显示有限公司 柔性振动膜和具有该柔性振动膜的显示设备
WO2022190804A1 (ja) * 2021-03-11 2022-09-15 富士フイルム株式会社 投影用スクリーン

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9386384B2 (en) * 2012-01-03 2016-07-05 Starkey Laboratories, Inc. Hearing instrument transduction apparatus using ferroelectret polymer foam
JP6216884B2 (ja) * 2014-06-30 2017-10-18 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルムおよびデジタルスピーカ
WO2016121765A1 (ja) * 2015-01-29 2016-08-04 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルムおよび電気音響変換フィルムの製造方法
WO2016181965A1 (ja) 2015-05-11 2016-11-17 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルム原反、電気音響変換フィルム、および、その製造方法
CN108352439B (zh) * 2015-10-27 2021-11-26 株式会社村田制作所 压电器件以及压电器件的制造方法
KR20180088847A (ko) * 2015-11-27 2018-08-07 솔베이 스페셜티 폴리머스 이태리 에스.피.에이. 다층 조성물 및 제조 방법
KR102391311B1 (ko) * 2017-07-07 2022-04-26 엘지디스플레이 주식회사 필름 스피커 및 이를 포함하는 표시 장치
WO2019093092A1 (ja) * 2017-11-09 2019-05-16 株式会社村田製作所 圧電部品、センサおよびアクチュエータ
KR102419272B1 (ko) * 2017-12-19 2022-07-11 엘지디스플레이 주식회사 발광 사운드 소자, 사운드 출력 장치 및 디스플레이 장치
US11806191B2 (en) * 2018-05-21 2023-11-07 General Electric Company Phased array transducers and wafer scale manufacturing for making the same
CN110828505B (zh) * 2018-07-23 2022-06-07 京东方科技集团股份有限公司 柔性面板的制作方法及制作装置
WO2020196807A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 富士フイルム株式会社 圧電フィルム、積層圧電素子および電気音響変換器
KR20200114912A (ko) 2019-03-29 2020-10-07 엘지디스플레이 주식회사 표시 패널 및 이를 포함하는 표시 장치
JP7354575B2 (ja) * 2019-04-16 2023-10-03 Tdk株式会社 圧電素子、振動デバイス及び電子機器
JP7279487B2 (ja) * 2019-04-16 2023-05-23 Tdk株式会社 圧電素子、振動デバイス及び電子機器
EP4047671A4 (en) * 2019-10-16 2022-12-21 FUJIFILM Corporation PIEZOELECTRIC FILM AND METHOD FOR MAKING IT
JP7333410B2 (ja) * 2019-11-12 2023-08-24 富士フイルム株式会社 積層圧電素子
KR20220080171A (ko) * 2019-11-12 2022-06-14 후지필름 가부시키가이샤 압전 소자
WO2021157288A1 (ja) * 2020-02-07 2021-08-12 富士フイルム株式会社 圧電フィルム
WO2021213095A1 (zh) * 2020-04-20 2021-10-28 海信视像科技股份有限公司 显示设备及可发声屏幕
CN115700063A (zh) 2020-06-25 2023-02-03 富士胶片株式会社 压电元件
CN116783902A (zh) 2021-01-08 2023-09-19 富士胶片株式会社 压电薄膜

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62231591A (ja) * 1986-03-31 1987-10-12 Ngk Spark Plug Co Ltd 圧電送受波器
JP2002027582A (ja) * 2000-07-03 2002-01-25 Nec Viewtechnology Ltd スピーカシステム
JP2006339954A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Tadashi Yamauchi スクリーン及び画像投影システム
JP2007287910A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nec Tokin Corp 積層型圧電バイモルフ素子
WO2009144964A1 (ja) * 2008-05-29 2009-12-03 株式会社村田製作所 圧電スピーカ、スピーカ装置およびタクタイルフィードバック装置
WO2013047875A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルム、フレキシブルディスプレイ、声帯マイクロフォンおよび楽器用センサー

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5123439B2 (ja) * 1971-11-05 1976-07-16
JPS55114099A (en) * 1979-02-26 1980-09-03 Nec Corp Electro-acoustic converter
JPH0419919Y2 (ja) * 1986-07-09 1992-05-07
US4969197A (en) * 1988-06-10 1990-11-06 Murata Manufacturing Piezoelectric speaker
EP0361249B1 (de) * 1988-09-26 1992-03-25 E W D Electronic-Werke Deutschland Gmbh Bild-Tonwiedergabegerät
US20050100181A1 (en) * 1998-09-24 2005-05-12 Particle Measuring Systems, Inc. Parametric transducer having an emitter film
JP4302857B2 (ja) * 2000-05-16 2009-07-29 北陸電気工業株式会社 圧電発音器
JP2003244791A (ja) 2002-02-14 2003-08-29 Pioneer Electronic Corp 圧電フィルムスピーカ
WO2007135928A1 (ja) * 2006-05-21 2007-11-29 Trigence Semiconductor, Inc. デジタルアナログ変換装置
JP4960765B2 (ja) 2007-05-22 2012-06-27 日本放送協会 フレキシブルスピーカの音質補正装置および音質補正装置を備えたスピーカシステム
JP5175612B2 (ja) * 2008-05-16 2013-04-03 日本放送協会 フレキシブルステレオスピーカ
JP2009278496A (ja) 2008-05-16 2009-11-26 Victor Co Of Japan Ltd 撮像装置
JP2012095193A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Mitsubishi Plastics Inc スピーカー振動板用フィルム
JP5588934B2 (ja) * 2010-12-17 2014-09-10 富士フイルム株式会社 高分子複合圧電体およびその製造方法
JP5598502B2 (ja) * 2012-06-21 2014-10-01 住友ベークライト株式会社 制振材用フェノール樹脂成形材料を成形してなる制振材
USD731460S1 (en) * 2013-01-29 2015-06-09 Fujifilm Corporation Speaker

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62231591A (ja) * 1986-03-31 1987-10-12 Ngk Spark Plug Co Ltd 圧電送受波器
JP2002027582A (ja) * 2000-07-03 2002-01-25 Nec Viewtechnology Ltd スピーカシステム
JP2006339954A (ja) * 2005-06-01 2006-12-14 Tadashi Yamauchi スクリーン及び画像投影システム
JP2007287910A (ja) * 2006-04-17 2007-11-01 Nec Tokin Corp 積層型圧電バイモルフ素子
WO2009144964A1 (ja) * 2008-05-29 2009-12-03 株式会社村田製作所 圧電スピーカ、スピーカ装置およびタクタイルフィードバック装置
WO2013047875A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルム、フレキシブルディスプレイ、声帯マイクロフォンおよび楽器用センサー

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016158518A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 富士フイルム株式会社 電気音響変換器
US10284935B2 (en) 2015-03-27 2019-05-07 Fujifilm Corporation Electroacoustic transducer
CN108141674A (zh) * 2015-10-21 2018-06-08 富士胶片株式会社 影音系统
US20180229271A1 (en) * 2015-10-21 2018-08-16 Fujifilm Corporation Video audio system
US10341774B2 (en) 2015-10-21 2019-07-02 Fujifilm Corporation Video audio system
GB2555835A (en) * 2016-11-11 2018-05-16 Univ Of The West Of Scotland Ultrasound transducer
GB2555835B (en) * 2016-11-11 2018-11-28 Novosound Ltd Ultrasound transducer
CN109408023A (zh) * 2018-10-13 2019-03-01 Oppo广东移动通信有限公司 屏幕发声方法及装置、控制器件、电子设备及存储介质
CN113132874A (zh) * 2019-12-31 2021-07-16 乐金显示有限公司 柔性振动膜和具有该柔性振动膜的显示设备
US11669126B2 (en) 2019-12-31 2023-06-06 Lg Display Co., Ltd. Flexible vibration film and display having the same
CN113132874B (zh) * 2019-12-31 2024-04-02 乐金显示有限公司 柔性振动膜和具有该柔性振动膜的显示设备
WO2022190804A1 (ja) * 2021-03-11 2022-09-15 富士フイルム株式会社 投影用スクリーン

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