(57)【要約】  電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上した高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器を提供する。  シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックスと、粘弾性マトリックス中に分散された、平均粒径が２．５μｍ以上の圧電体粒子と、粘弾性マトリックス中に分散された誘電体粒子とを有し、誘電体粒子は、圧電体粒子とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、比誘電率が８０以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックスと、
前記粘弾性マトリックス中に分散された、平均粒径が２．５μｍ以上の圧電体粒子と、
前記粘弾性マトリックス中に分散された誘電体粒子とを有し、
前記誘電体粒子は、前記圧電体粒子とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、２５℃における比誘電率が８０以上であることを特徴とする高分子複合圧電体。
【請求項２】
前記粘弾性マトリックスと前記誘電体粒子との合計体積に対する、前記誘電体粒子の体積分率が、５％〜４５％である請求項１に記載の高分子複合圧電体。
【請求項３】
前記誘電体粒子の平均粒径が０．１μｍ〜０．５μｍである請求項１または２に記載の高分子複合圧電体。
【請求項４】
前記誘電体粒子がチタン酸バリウムである請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項５】
前記粘弾性マトリックスは、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項６】
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１〜５のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項７】
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１〜６のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項８】
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である請求項１〜７のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体を用いる圧電体層と、
前記圧電体層の両面に形成される薄膜電極と、前記薄膜電極上に積層される保護層とを有する電気音響変換フィルム。
【請求項１０】
前記圧電体層の厚さが、１５μｍ〜２５μｍである請求項９に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１１】
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９または１０に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルムを備える電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなど、ディスプレイの薄型化に対応して、これらの薄型ディスプレイに用いられるスピーカにも軽量化・薄型化が要求されている。さらに、可撓性を有する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するために、可撓性も要求されている。このような軽量・薄型で可撓性を有するスピーカとして、印加電圧に応答して伸縮する性質を有するシート状の圧電フィルムを採用することが考えられている。【０００３】
例えば、特許文献１には、圧電フィルムとして、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たものを用いることが記載されている。
このような圧電フィルムをスピーカとして採用するためには、フィルム面に沿った伸縮運動をフィルム面の振動に変換する必要がある。この伸縮運動から振動への変換は、圧電フィルムを湾曲させた状態で保持することにより達成され、これにより、圧電フィルムをスピーカとして機能させることが可能になる。【０００４】
ところが、一軸延伸されたＰＶＤＦからなる圧電フィルムは、その圧電特性に面内異方性があるため、同じ曲率でも曲げる方向によって音質が大きく異なってしまう。
更に、ＰＶＤＦはコーン紙等の一般的なスピーカ用振動板に比べ損失正接が小さいため、共振が強く出やすく、起伏の激しい周波数特性となる。従って、曲率の変化に伴い最低共振周波数が変化した際の音質の変化量も大きくなってしまう。
以上のように、ＰＶＤＦからなる圧電フィルムでは、安定した音を再生することが困難であった。【０００５】
そこで、本願出願人は、可撓性を有し、かつ、高音質な音を安定して再生することができるスピーカとして、特許文献２に開示される、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面に形成された薄膜電極と、薄膜電極の表面に形成された保護層とを有する電気音響変換フィルム（圧電フィルム）を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９４４９３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような圧電フィルムでは、さらに電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上することが求められる。一般に、圧電体において、電気と圧力との変換効率は圧電体の比誘電率に依存し、比誘電率が高いほど変換効率が向上する。
そのため、上記のような高分子複合圧電体を圧電体層として用いる圧電フィルムにおいて、さらに変換効率を高くするためには、圧電体層中の圧電体粒子の体積分率を高くすること、マトリックス（バインダ）の誘電率を向上すること、および、圧電体層の膜圧を厚くすることが考えられる。【０００８】
しかしながら、圧電体層中の圧電体粒子の体積分率を高くすると、可撓性が低下し、駆動時の振動や、圧電フィルムの湾曲に起因して、圧電体粒子とバインダとの界面が剥離して空隙が生じて、圧電体粒子とバインダとの界面が剥離して空隙が生じて、圧電体層としての誘電率が低くなるため、変換効率が低下して音圧が低下する。
また、バインダとして用いることができる材料の選択性から、バインダ自体の誘電率を上げるにも限界がある。
また、圧電体層の厚さが厚すぎると、自重によって撓んでしまったり、圧電フィルムが重くなって適正に振動せず、音圧や音質が低下するおそれがある。【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたもので、電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上した高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決すべき鋭意検討した結果、シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックスと、粘弾性マトリックス中に分散された、平均粒径が２．５μｍ以上の圧電体粒子と、粘弾性マトリックス中に分散された誘電体粒子とを有し、誘電体粒子は、圧電体粒子とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、比誘電率が８０以上であることにより、電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成の高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器を提供する。【００１１】
（１）  シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックスと、
粘弾性マトリックス中に分散された、平均粒径が２．５μｍ以上の圧電体粒子と、
粘弾性マトリックス中に分散された誘電体粒子とを有し、
誘電体粒子は、圧電体粒子とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、２５℃における比誘電率が８０以上である高分子複合圧電体。
（２）  粘弾性マトリックスと誘電体粒子との合計体積に対する、誘電体粒子の体積分率が、５％〜４５％である（１）に記載の高分子複合圧電体。
（３）  誘電体粒子の平均粒径が０．１μｍ〜０．５μｍである（１）または（２）に記載の高分子複合圧電体。
（４）  誘電体粒子がチタン酸バリウムである（１）〜（３）のいずれかに記載の高分子複合圧電体。
（５）  粘弾性マトリックスは、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる（１）〜（４）のいずれかに記載の高分子複合圧電体。
（６）  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（１）〜（５）のいずれかに記載の高分子複合圧電体。
（７）  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（１）〜（６）のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
（８）  高分子材料が、シアノエチル化ポリビニルアルコールである（１）〜（７）のいずれかに記載の高分子複合圧電体。
（９）  （１）〜（８）のいずれかに記載の高分子複合圧電体を用いる圧電体層と、
圧電体層の両面に形成される薄膜電極と、薄膜電極上に積層される保護層とを有する電気音響変換フィルム。
（１０）  圧電体層の厚さが、１５μｍ〜２５μｍである（９）に記載の電気音響変換フィルム。
（１１）  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（９）または（１０）に記載の電気音響変換フィルム。
（１２）  （９）〜（１１）のいずれかに記載の電気音響変換フィルムを備える電気音響変換器。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器によれば、電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電気音響変換フィルムの一例を概念的に示す断面図である。
【図２Ａ】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２Ｂ】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２Ｃ】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２Ｄ】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２Ｅ】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３Ａ】本発明の電気音響変換器の一例を模式的に表す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの上面図である。
【図３Ｃ】電気音響変換器の構成を説明するための断面図である。
【図４】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の構造体の他の一例を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】本発明の構造体の他の一例を説明するための断面図である。
【図５Ｃ】本発明の構造体の他の一例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１５】
図１に、本発明の高分子複合圧電体を圧電体層として用いた電気音響変換フィルムの一例を模式的に表す断面図を示す。
【００１６】
このような電気音響変換フィルムは、後述するように、電気音響変換器の振動板として用いられるものである。
電気音響変換器は、電気音響変換フィルムへの電圧印加によって、電気音響変換フィルムが面内方向に伸長すると、この伸長分を吸収するために、電気音響変換フィルムが、上方（音の放射方向）に移動し、逆に、電気音響変換フィルムへの電圧印加によって、電気音響変換フィルムが面内方向に収縮すると、この収縮分を吸収するために、電気音響変換フィルムが、下方（ケース側）に移動する。電気音響変換器は、この電気音響変換フィルムの伸縮の繰り返しによる振動により、振動（音）と電気信号とを変換するものであり、電気音響変換フィルムに電気信号を入力して電気信号に応じた振動により音を再生したり、音波を受けることによる電気音響変換フィルムの振動を電気信号に変換したり、振動による触感付与や物体の輸送に利用される。
具体的には、フルレンジスピーカ、ツイーター、スコーカー、ウーハーなどのスピーカ、ヘッドホン用スピーカ、ノイズキャンセラー、マイクロフォン、および、ギター等の楽器に用いられるピックアップなどの各種の音響デバイスが挙げられる。また、本発明の電機音響変換フィルムは非磁性体であるため、ノイズキャンセラーのなかでもＭＲＩ用ノイズキャンセラーとして好適に用いることが可能である。また、光学式キーボードへの触覚付与デバイスとして用いることも可能である。
また、本発明の電気音響変換フィルムは薄く、軽く、曲がるため、帽子、マフラー、衣服といったウェアラブル製品、テレビ、デジタルサイネージなどの薄型ディスプレイ、建築物や自動車の天井、カーテン、傘、壁紙、窓、ベッドなどへ好適に使用される。
【００１７】
図１に示す電気音響変換フィルム（以下、「変換フィルム」ともいう）１０は、圧電性を有するシート状物である圧電体層１２と、圧電体層１２の一面に設けられる下部薄膜電極１４および他面に設けられる上部薄膜電極１６と、下部薄膜電極１４の表面に設けられる下部保護層１８および上部薄膜電極１６の表面に設けられる上部保護層２０と、を有して構成される。また、変換フィルム１０の圧電体層１２の厚さは３０μｍ未満である。
【００１８】
変換フィルム１０において、圧電体層１２は、高分子複合圧電体からなるものである。
図１に概念的に示すように、圧電体層１２を形成する高分子複合圧電体は、シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス２４中に、圧電体粒子２６と誘電体粒子２３とを分散したものである。
ここで、本発明においては、圧電体層１２中の圧電体粒子２６の平均粒径が２．５μｍ以上であり、誘電体粒子２３は、圧電体粒子２６とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、比誘電率が８０以上である。
すなわち、このような圧電体層１２を構成する高分子複合圧電体が本発明の高分子複合圧電体である。
本発明の高分子複合体はこのような構成を有することで、電気と音との変換効率を高くして、音圧レベルを向上することができる。
この点は後に詳述する。
また、好ましくは、圧電体層１２は、分極処理されている。
【００１９】
変換フィルム１０は、フレキシブルディスプレイ用のスピーカなど、フレキシブル性を有するスピーカ等に好適に用いられる。ここで、フレキシブル性を有するスピーカに用いられる高分子複合圧電体（圧電体層１２）は、次の用件を具備したものであるのが好ましい。
（ｉ）  可撓性
例えば、携帯用として新聞や雑誌のように書類感覚で緩く撓めた状態で把持する場合、絶えず外部から、数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けることになる。この時、高分子複合圧電体が硬いと、その分大きな曲げ応力が発生し、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生し、やがて破壊に繋がる恐れがある。従って、高分子複合圧電体には適度な柔らかさが求められる。また、歪みエネルギーを熱として外部へ拡散できれば応力を緩和することができる。従って、高分子複合圧電体の損失正接が適度に大きいことが求められる。
（ii）  音質
スピーカは、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚのオーディオ帯域の周波数で圧電体粒子を振動させ、その振動エネルギーによって振動板（高分子複合圧電体）全体が一体となって振動することで音が再生される。従って、振動エネルギーの伝達効率を高めるために高分子複合圧電体には適度な硬さが求められる。また、スピーカの周波数特性が平滑であれば、曲率の変化に伴い最低共振周波数ｆ０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。
【００２０】
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。
【００２１】
一般に、高分子固体は粘弾性緩和機構を有しており、温度上昇あるいは周波数の低下とともに大きなスケールの分子運動が貯蔵弾性率（ヤング率）の低下（緩和）あるいは損失弾性率の極大（吸収）として観測される。その中でも、非晶質領域の分子鎖のミクロブラウン運動によって引き起こされる緩和は、主分散と呼ばれ、非常に大きな緩和現象が見られる。この主分散が起きる温度がガラス転移点（Ｔｇ）であり、最も粘弾性緩和機構が顕著に現れる。
高分子複合圧電体（圧電体層１２）において、ガラス転移点が常温にある高分子材料、言い換えると、常温で粘弾性を有する高分子材料をマトリックスに用いることで、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の遅い振動に対しては柔らかく振舞う高分子複合圧電体が実現する。特に、この振舞いが好適に発現する等の点で、周波数１Ｈｚでのガラス転移温度が常温、すなわち、０〜５０℃にある高分子材料を、高分子複合圧電体のマトリックスに用いるのが好ましい。
なお、本明細書において、「常温」とは、０〜５０℃程度の温度域を指す。
【００２２】
常温で粘弾性を有する高分子材料としては、シアノエチル基を有する材料が利用可能である。
また、好ましくは、常温、すなわち０〜５０℃において、動的粘弾性試験による周波数１Ｈｚにおける損失正接Ｔａｎδの極大値が、０．５以上有る高分子材料を用いる。
これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に、最大曲げモーメント部における高分子マトリックス／圧電体粒子界面の応力集中が緩和され、高い可撓性が期待できる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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）等が例示される。
なかでも、シアノエチル化ＰＶＡを用いるのが好ましい。
なお、これらの高分子材料は、１種のみを用いてもよく、複数種を併用（混合）して用いてもよい。
【００２６】
また、このようなシアノエチル基を有する高分子材料を用いる粘弾性マトリックス２４は、必要に応じて、常温で粘弾性を有する他の高分子材料を併用してもよい。
常温で粘弾性を有する他の高分子材料としては、ポリ酢酸ビニル、ポリビニリデンクロライドコアクリロニトリル、ポリスチレン−ビニルポリイソプレンブロック共重合体、ポリビニルメチルケトン、および、ポリブチルメタクリレート等が例示される。また、これらの高分子材料としては、ハイブラー５１２７（クラレ社製）などの市販品も、好適に利用可能である。
【００２７】
このようなシアノエチル基を有する高分子材料を用いる粘弾性マトリックス２４は、必要に応じて、複数の高分子材料を併用してもよい。
すなわち、粘弾性マトリックス２４には、誘電特性や機械特性の調整等を目的として、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料に加え、必要に応じて、その他の誘電性高分子材料を添加しても良い。
【００２８】
添加可能な誘電性高分子材料としては、一例として、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基あるいはシアノエチル基を有するポリマー、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
中でも、シアノエチル基を有する高分子材料は、好適に利用される。
また、圧電体層１２の粘弾性マトリックス２４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の常温で粘弾性を有する材料に加えて添加される誘電性ポリマーは、１種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
【００２９】
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。
【００３０】
圧電体層１２の粘弾性マトリックス２４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料以外のポリマーを添加する際の添加量には、特に限定は無いが、粘弾性マトリックス２４に占める割合で３０重量％以下とするのが好ましい。
これにより、粘弾性マトリックス２４における粘弾性緩和機構を損なうことなく、添加する高分子材料の特性を発現できるため、高誘電率化、耐熱性の向上、圧電体粒子２６や電極層との密着性向上等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３１】
誘電体粒子２３は、２５℃における比誘電率が８０以上の高い比誘電率を持つ粒子からなるものである。
誘電体粒子２３としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ3）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。なかでも、高い比誘電率を有する点で、誘電体粒子としてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を用いるのが好ましい。
なお、誘電体粒子２３としては、後述する圧電体粒子２６とは異なる材料（粒子種）の粒子を用いる。
本発明において、誘電体粒子と圧電体粒子とが異なる材料からなるとは、各粒子を構成する主たる成分が異なることをいう。なお、粒子を構成する主たる成分とは、粒子中で最も成分比率が高いものをいう。したがって、主成分が同じで、不純物量の量が異なる場合や、ドープ量が異なる場合には、同じ材料とみなす。
また、誘電体粒子２３は、平均粒径が０．５μｍ以下である。
【００３２】
前述のとおり、従来の、常温で粘弾性を有する高分子複合圧電体からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体を圧電体層として用いる圧電フィルムにおいて、変換効率をより高くするためには、圧電体層中の圧電体粒子の体積分率を高くすること、マトリックスの誘電率を向上すること、および、圧電体層の膜圧を厚くすること等が考えられる。
しかしながら、圧電体層中の圧電体粒子の体積分率を高くすると、可撓性が低下し、駆動時の振動や、圧電フィルムを湾曲された際に、圧電体粒子とバインダとの界面が剥離して空隙が生じて、圧電体層としての誘電率が低くなるため、変換効率が低下して音圧が低下する。
また、マトリックスとして用いることができる材料の選択性から、マトリックスの誘電率を上げるにも限界がある。
また、圧電体層の厚さが厚すぎると、自重によって撓んでしまったり、圧電フィルムが重くなって適正に振動せず、音圧や音質が低下するおそれがある。
【００３３】
これに対して、本発明の高分子複合圧電体においては、粘弾性マトリックス中に、比誘電率が８０以上であり、平均粒径が０．５μｍ以下の誘電体粒子を分散した構成を有する。すなわち、比誘電率が高く、かつ、平均粒径が小さい誘電体粒子を粘弾性マトリックス中に分散させた構成を有する。比誘電率が高い誘電体粒子を分散させることで、圧電体としての比誘電率を高くすることができるので、電気と音との変換効率を高くすることができる。この際、誘電体粒子の平均粒径が小さいので、粘弾性マトリックス中に誘電体粒子を分散させても、可撓性が低下することを抑制できる。したがって、駆動時や、圧電フィルムを湾曲された際に、圧電体粒子や誘電体粒子と粘弾性マトリックスとの界面が剥離して空隙が生じることを抑制できるので、誘電率が低くなることを防止でき、変換効率が低下することを防止できる。
【００３４】
このような本発明の高分子複合圧電体は、粘弾性マトリックスに微小な誘電体粒子を分散させたバインダに、圧電体粒子を分散させた構成を有する、ということもできる。
すなわち、本発明の高分子複合圧電体は、粘弾性マトリックスに微小な誘電体粒子を分散させることで、バインダの比誘電率を向上して、変換効率を向上したものであるということができる。
したがって、以下の説明では、粘弾性マトリックスに誘電体粒子を分散させたものを複合バインダともいう。
【００３５】
上記観点から、誘電体粒子２３の平均粒径は０．５μｍ以下であり、０．１μｍ〜０．５μｍとするのがより好ましく、０．１μｍ〜０．３μｍとするのが特に好ましい。
ここで、誘電体粒子２３の平均粒径とは、誘電体粒子の粒子径の平均値をいい、本発明においては、圧電体層をミクロトームで切削し、日立ハイテクノロジー社製走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で粒子形状が確認できる倍率にて観察した粒子の長径を粒子径とする。また、粒子系を１００点測定した平均値を平均粒径という。
【００３６】
また、誘電体粒子２３の粒径の分布が、平均粒径に対し、±５０％の範囲内に収まる分布を満たすものであるのが好ましい。
【００３７】
また、誘電体粒子２３の比誘電率は、同じ材料の粒子をペレット状に成型し、１０００℃程度の温度で焼結することで、バルク材料を得、誘電率を算出できる。また、誘電率既知のバインダーやオイル中に所定量の粒子を分散し、その分散物の誘電率を測定し、Ｍａｘｗｅｌｌ−Ｗａｇｅｒ−Ｈａｎａｉの式から計算することでも算出できる。
【００３８】
また、圧電体層１２中の誘電体粒子２３は、粘弾性マトリックス２４中に、均一に分散されていれば、規則性を持って分散されていてもよく、不規則に分散されていてもよい。
【００３９】
変換フィルム１０において、圧電体層１２中における誘電体粒子２３の量比は、変換フィルム１０の面方向の大きさや厚さ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２中における、粘弾性マトリックス２４と誘電体粒子２３との合計体積、すなわち、複合バインダ２２の体積に対する、誘電体粒子２３の体積分率は、５〜４５％が好ましく、１０〜３０％がより好ましく、２０〜３０％が特に好ましい。
複合バインダ２２中における誘電体粒子２３の体積分率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。
【００４０】
圧電体粒子２６は、ペロブスカイト型或いはウルツ鉱型の結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
圧電体粒子２６を構成するセラミックス粒子としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系材料、ＢＴ：ＢａＴｉＯ3（チタン酸バリウム）、ＢＦ：ＢｉＦｅＯ3、ＬＮ：ＬｉＮｂＯ3、ＮＮ：ＮａＮｂＯ3、ＫＮ：ＫＮｂＯ3、ＮＢＴ：（Ｎａ1/2，Ｂｉ1/2）ＴｉＯ3、水晶：ＳｉＯ2、窒化アルミニウム：ＡｌＮ、酸化亜鉛：ＺｎＯ、タングステンブロンズ型：(Sr,Ca)2NaNb5O15などが挙げられ、また、これらの固溶体、例えば、ＢＦＢＴ（ＢＦ＋ＢＴ）、ＫＮＮ（ＫＮ＋ＮＮ）、ＮＢＴ−ＢＴなどを挙げることができる。また、特性を向上させるために、骨格を上記の構造にし、一部を別の元素で置換する事もできる。
なかでも、圧電性能が高いＰＺＴ系材料が好ましい。
【００４１】
ここで、ＰＺＴ系材料とは、Ｐｂ（Ｚｒ1-x，Ｔｉx）Ｏ3  ０．１≦ｘ≦１を骨格構造とするものである。
また、性能を整えるために、ＰＺＴ系材料に他の微量元素を含んでいても構わない。例えば、ここの挙げた元素に限定しないが、特性を改良するドープ元素として、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｂｉ、Ｓｂなどの、いわゆるドナ系元素、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｏなどのいわゆるアクセプタ元素などが挙げられる。
また、例えば、いわゆるリラクサ誘電体ＰＮＮ：Ｐｂ（Ｎｉ1/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3、ＰＺＮ：Ｐｂ（Ｚｎ1/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3、ＰＭＮ：Ｐｂ（Ｍｇ1/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3、ＰＣｏＮ：Ｐｂ（Ｃｏ1/3，Ｎｂ2/3）Ｏ3、ＰＳＮ：Ｐｂ（Ｓｃ1/2，Ｎｂ1/2）Ｏ3とＰＺＴを固溶させたリラクサ系強誘電体を用いる事もできる。
例えば、ＰＮＮ−ＰＺＴ、ＰＺＮ−ＰＺＴ、ＰＭＮ−ＰＺＴ、などが挙げられる。リラクサ誘電体を複数混ぜたＰＮＮ−ＰＺＮ−ＰＺＴなどのリラクサ系強誘電体系でも構わない。また、Ｚｒを含まないリラクサ系強誘電体、例えば、ＰＺＮ−ＰＴ、ＰＭＮ−ＰＴ、なども使用する事ができる。
これらのＰＺＴ系材料のうち、誘電率が低く、かつ圧電定数が高い事から、好ましくはドープ元素を添加しない、いわゆる真性ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ1-x，Ｔｉx）Ｏ3  ０．１≦ｘ≦１が好まれる。
ここでｘは圧電性を示す限り特に限定はないが、例えば、０．３≦ｘ≦０．７の範囲が、圧電性の高い範囲として好んで用いられる。
【００４２】
このような圧電体粒子２６の粒径は、平均粒径が２．５μｍ以上であり、２．５μｍ〜２０μｍとするのがより好ましく、２．５μｍ〜１０μｍとするのが特に好ましい。
圧電体粒子２６の粒径を上記範囲とすることにより、高い変換効率（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。
【００４３】
ここで、上述の誘電体粒子の場合と同様に、圧電体粒子２６の平均粒径とは、走査型電子顕微鏡を用いて算出した粒子径の平均値をいう。
【００４４】
また、圧電体粒子２６の粒子径の粒径分布が、平均粒径に対し、±５０％の範囲内に収まる分布を満たすものであるのが好ましい。
【００４５】
なお、圧電体層１２中の圧電体粒子２６は、粘弾性マトリックス２４中に、均一に分散されていれば、規則性を持って分散されててもよく、不規則に分散されていてもよい。
【００４６】
変換フィルム１０において、圧電体層１２中における圧電体粒子２６の量比は、変換フィルム１０の面方向の大きさや厚さ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２中における、複合バインダ２２と圧電体粒子２６との合計体積に対する、圧電体粒子２６の体積分率は、３０〜７０％が好ましく、特に、５０％以上とするのが好ましく、従って、５０〜７０％とするのが、より好ましい。
圧電体層１２中における圧電体粒子２６の体積分率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。
【００４７】
また、変換フィルム１０において、圧電体層１２の厚さにも、特に限定はなく、変換フィルム１０のサイズ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２の厚さを薄くすることで、自重による撓みを軽減し、また、軽くすることで、印加電圧に対する圧電フィルムの追従性を向上させて、音圧や音質を向上できる。また、柔軟性を付与することができる。一方で、圧電体層１２の厚さが薄すぎると、剛性が連続して電圧を印加した際や、高電圧を印加した際に、局所的な短絡が発生するおそれがある。また、剛性が低下するおそれがある。
上記観点から、圧電体層１２の厚さは、５μｍ〜１００μｍが好ましく、８μｍ〜５０μｍがより好ましく、特に、１０〜４０μｍがさらに好ましい。
なお、圧電体層１２は、分極処理（ポーリング）されているのが好ましいのは、前述のとおりである。分極処理に関しては、後に詳述する。
【００４８】
図１に示すように、本発明の変換フィルム１０は、このような圧電体層１２の一面に、下部薄膜電極１４を形成し、その上に下部保護層１８を形成し、圧電体層１２の他方の面に、上部薄膜電極１６を形成し、その上に上部保護層２０を形成してなる構成を有する。ここで、上部薄膜電極１６と下部薄膜電極１４とが電極対を形成する。
なお、変換フィルム１０は、これらの層に加えて、例えば、上部薄膜電極１６、および、下部薄膜電極１４からの電極の引出しを行う電極引出し部や、圧電体層１２が露出する領域を覆って、ショート等を防止する絶縁層等を有していてもよい。
【００４９】
すなわち、変換フィルム１０は、圧電体層１２の両面を電極対、すなわち、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４で挟持し、この積層体を、上部保護層２０および下部保護層１８で挟持してなる構成を有する。
このように、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４で挾持された領域は、印加された電圧に応じて駆動される。
【００５０】
変換フィルム１０において、上部保護層２０および下部保護層１８は、圧電体層１２に適度な剛性と機械的強度を付与する役目を担っている。すなわち、本発明の変換フィルム１０において、粘弾性マトリックス２４および誘電体粒子２３を含む複合バインダ２２と圧電体粒子２６とからなる圧電体層１２は、ゆっくりとした曲げ変形に対しては、非常に優れた可撓性を示す一方で、用途によっては、剛性や機械的強度が不足する場合がある。変換フィルム１０は、それを補うために上部保護層２０および下部保護層１８が設けられる。
【００５１】
上部保護層２０および下部保護層１８には、特に限定はなく、各種のシート状物が利用可能であり、一例として、各種の樹脂フィルムが好適に例示される。中でも、優れた機械的特性および耐熱性を有するなどの理由により、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、および、環状オレフィン系樹脂が好適に利用される。また、これらの保護層は着色されていても構わない。
【００５２】
上部保護層２０および下部保護層１８の厚さにも、特に、限定は無い。また、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
ここで、上部保護層２０および下部保護層１８の剛性が高過ぎると、圧電体層１２の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合を除けば、上部保護層２０および下部保護層１８は、薄いほど有利である。
【００５３】
本発明者の検討によれば、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さが、圧電体層１２の厚さの２倍以下であれば、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
例えば、圧電体層１２の厚さが２０μｍで上部保護層２０および下部保護層１８がＰＥＴからなる場合、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さは、４０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、中でも１５μｍ以下とするのが好ましい。
【００５４】
変換フィルム１０において、圧電体層１２と上部保護層２０との間には上部薄膜電極（以下、上部電極とも言う）１６が、圧電体層１２と下部保護層１８との間には下部薄膜電極（以下、下部電極とも言う）１４が、それぞれ形成される。
上部電極１６および下部電極１４は、変換フィルム１０（圧電体層１２）に電界を印加するために設けられる。
【００５５】
本発明において、上部電極１６および下部電極１４の形成材料には、特に、限定はなく、各種の導電体が利用可能である。具体的には、炭素、パラジウム、鉄、錫、アルミニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、クロムおよびモリブデン等や、これらの合金、酸化インジウムスズ、ＰＥＤＯＴ／ＰＰＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸）等の導電性高分子等が例示される。中でも、銅、アルミニウム、金、銀、白金、および、酸化インジウムスズのいずれかが、好適に例示される。
【００５６】
また、上部電極１６および下部電極１４の形成方法にも、特に限定はなく、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法（真空成膜法）やめっきによる成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法、塗布する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００５７】
中でも特に、変換フィルム１０の可撓性が確保できる等の理由で、真空蒸着によって成膜された銅やアルミニウムの薄膜は、上部電極１６および下部電極１４として、好適に利用される。その中でも特に、真空蒸着による銅の薄膜は、好適に利用される。
上部電極１６および下部電極１４の厚さには、特に、限定は無い。また、上部電極１６および下部電極１４の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
【００５８】
ここで、前述の上部保護層２０および下部保護層１８と同様に、上部電極１６および下部電極１４の剛性が高過ぎると、圧電体層１２の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、上部電極１６および下部電極１４は、電気抵抗が高くなり過ぎない範囲であれば、薄いほど有利である。
【００５９】
ここで、本発明者の検討によれば、上部電極１６および下部電極１４の厚さとヤング率との積が、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さとヤング率との積を下回れば、可撓性を大きく損なうことがないため、好適である。
例えば、上部保護層２０および下部保護層１８がＰＥＴ（ヤング率：約６．２ＧＰａ）で、上部電極１６および下部電極１４が銅（ヤング率：約１３０ＧＰａ）からなる組み合わせの場合、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さが２５μｍだとすると、上部電極１６および下部電極１４の厚さは、１．２μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましく、中でも０．１μｍ以下とするのが好ましい。
【００６０】
また、下部薄膜電極１４および／または上部薄膜電極１６は、必ずしも、圧電体層１２（下部保護層１８および／または上部保護層２０）の全面に対応して形成される必要はない。
すなわち、下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６の少なくとも一方が、例えば圧電体層１２よりも小さく、変換フィルム１０の周辺部において、圧電体層１２と保護層とが、直接、接触するような構成でもよい。
【００６１】
あるいは、下部薄膜電極１４および／または上部薄膜電極１６が全面に形成された下部保護層１８および／または上部保護層２０が、圧電体層１２の全面に対応して形成される必要はない。この場合、圧電体層１２と直接に接触する第２の保護層を別途、下部保護層１８および／または上部保護層２０の表面側に設けるような構成としてもよい。
また、上部薄膜電極１６と圧電体層１２の間に密着力向上、可撓性向上などの目的でさらに塗布層を設ける構成としてもよい。この場合、塗布層は上部薄膜電極１６の上でも圧電体層１２の上のどちらに塗布しても構わない。
この場合は、高分子成分として、ポリ（メタ）アクリル、ポリウレタン、ポリエステルポリオレフィン、ＰＶＡ、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。なかでも音響性能を向上させるために、誘電性高分子が好ましく用いられる。具体的には前述の高分子などが好ましく使用することができる。また、高分子成分以外にも高誘電体粒子や帯電防止剤、界面活性剤、増粘剤、架橋剤など添加しても構わない。
【００６２】
前述のように、変換フィルム１０は、シアノエチル基を有する粘弾性マトリックス２４に誘電体粒子２３および圧電体粒子２６を分散してなる圧電体層１２を、上部電極１６および下部電極１４で挟持し、さらに、この積層体を、上部保護層２０および下部保護層１８を挟持してなる構成を有する。
このような変換フィルム１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの損失正接（Ｔａｎδ）が０．１以上となる極大値が常温に存在するのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０が外部から数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けたとしても、歪みエネルギーを効果的に熱として外部へ拡散できるため、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生するのを防ぐことができる。
【００６３】
変換フィルム１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）が、０℃において１０〜３０ＧＰａ、５０℃において１〜１０ＧＰａであるのが好ましい。
これにより、常温で変換フィルム１０が貯蔵弾性率（Ｅ’）に大きな周波数分散を有することができる。すなわち、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことができる。
【００６４】
また、変換フィルム１０は、厚さと動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）との積が、０℃において１．０×１０6〜２．０×１０6（１．０Ｅ＋０６〜２．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍ、５０℃において１．０×１０5〜１．０×１０6（１．０Ｅ＋０５〜１．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍであるのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０が可撓性および音響特性を損なわない範囲で、適度な剛性と機械的強度を備えることができる。
【００６５】
さらに、変換フィルム１０は、動的粘弾性測定から得られたマスターカーブにおいて、２５℃、周波数１ｋＨｚにおける損失正接（Ｔａｎδ）が、０．０５以上であるのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０を用いたスピーカの周波数特性が平滑になり、スピーカの曲率の変化に伴い最低共振周波数ｆ０が変化した際の音質の変化量も小さくできる。
【００６６】
次に、図２Ａ〜図２Ｅを参照して、変換フィルム１０の製造方法の一例を説明する。
【００６７】
まず、図２Ａに示すように、下部保護層１８の上に下部電極１４が形成されたシート状物１０ａを準備する。このシート状物１０ａは、下部保護層１８の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって下部電極１４として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
下部保護層１８が非常に薄く、ハンドリング性が悪い時などは、必要に応じて、セパレータ（仮支持体）付きの下部保護層１８を用いても良い。尚、セパレータとしては、厚さ２５〜１００μｍのＰＥＴ等を用いることができる。なお、セパレータは、薄膜電極および保護層の熱圧着後、側面絶縁層や、第２の保護層等を形成する直前に、取り除けばよい。
あるいは、下部保護層１８の上に銅薄膜等が形成された、市販品をシート状物１０ａとして利用してもよい。
【００６８】
一方で、有機溶媒に、シアノエチル化ＰＶＡ等のシアノエチル基を有する高分子材料（以下、粘弾性材料とも言う）を溶解し、さらに、ＢａＴｉＯ3粒子等の誘電体粒子２３、および、ＰＺＴ粒子等の圧電体粒子２６を添加し、攪拌して分散してなる塗料を調製する。有機溶媒には、特に限定はなく、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の各種の有機溶媒が利用可能である。
前述のシート状物１０ａを準備し、かつ、塗料を調製したら、この塗料をシート状物にキャスティング（塗布）して、有機溶媒を蒸発して乾燥する。これにより、図２Ｂに示すように、下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１０ｂを作製する。
【００６９】
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、これに誘電体粒子２３および圧電体粒子２６を添加／分散してなる溶融物を作製し、押し出し成形等によって、図２Ａに示すシート状物１０ａの上にシート状に押し出し、冷却することにより、図２Ｂに示すような、下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１０ｂを作製してもよい。
また、圧電体層１２となる塗料の調製方法にも特に限定はなく、シアノエチル基を有する高分子材料を溶解し、誘電体粒子２３を添加し攪拌した後に、さらに、圧電体粒子２６を添加し、攪拌して塗料を調製してもよい。
【００７０】
なお、前述のように、変換フィルム１０において、粘弾性マトリックス２４には、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料以外にも、ＰＶＤＦ等の高分子圧電材料を添加しても良い。
粘弾性マトリックス２４に、これらの高分子圧電材料を添加する際には、上記塗料に添加する高分子圧電材料を溶解すればよい。あるいは、上記加熱溶融した粘弾性材料に、添加する高分子圧電材料を添加して加熱溶融すればよい。
下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１０ｂを作製したら、好ましくは、圧電体層１２の分極処理（ポーリング）を行う。
【００７１】
圧電体層１２の分極処理の方法には、特に限定はなく、公知の方法が利用可能である。好ましい分極処理の方法として、図２Ｃおよび図２Ｄに示す方法が例示される。
【００７２】
この方法では、図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、積層体１０ｂの圧電体層１２の上面１２ａの上に、間隔ｇを例えば１ｍｍ開けて、この上面１２ａに沿って移動可能な棒状あるいはワイヤー状のコロナ電極３０を設ける。そして、このコロナ電極３０と下部電極１４とを直流電源３２に接続する。
さらに、積層体１０ｂ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。
【００７３】
その上で、圧電体層１２を、加熱手段によって、例えば、温度１００℃に加熱保持した状態で、直流電源３２から下部電極１４とコロナ電極３０との間に、数ｋＶ、例えば、６ｋＶの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせる。さらに、間隔ｇを維持した状態で、圧電体層１２の上面１２ａに沿って、コロナ電極３０を移動（走査）して、圧電体層１２の分極処理を行う。
【００７４】
このようなコロナ放電を利用する分極処理（以下、便宜的に、コロナポーリング処理とも言う）において、コロナ電極３０の移動は、公知の棒状物の移動手段を用いればよい。
また、コロナポーリング処理では、コロナ電極３０を移動する方法にも、限定はされない。すなわち、コロナ電極３０を固定し、積層体１０ｂを移動させる移動機構を設け、この積層体１０ｂを移動させて分極処理をしてもよい。この積層体１０ｂの移動も、公知のシート状物の移動手段を用いればよい。
さらに、コロナ電極３０の数は、１本に限定はされず、複数本のコロナ電極３０を用いて、コロナポーリング処理を行ってもよい。
また、分極処理は、コロナポーリング処理に限定はされず、分極処理を行う対象に、直接、直流電界を印加する、通常の電界ポーリングも利用可能である。但し、この通常の電界ポーリングを行う場合には、分極処理の前に、上部電極１６を形成する必要が有る。
なお、この分極処理の前に、圧電体層１２の表面を加熱ローラ等を用いて平滑化する、カレンダー処理を施してもよい。このカレンダー処理を施すことで、後述する熱圧着がスムーズに行える。
【００７５】
このようにして積層体１０ｂの圧電体層１２の分極処理を行う一方で、上部保護層２０の上に上部電極１６が形成されたシート状物１０ｃを、準備する。このシート状物１０ｃは、上部保護層２０の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって上部電極１６として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
次いで、図２Ｅに示すように、上部電極１６を圧電体層１２に向けて、シート状物１０ｃを、圧電体層１２の分極処理を終了した積層体１０ｂに積層する。
さらに、この積層体１０ｂとシート状物１０ｃとの積層体を、上部保護層２０と下部保護層１８とを挟持するようにして、加熱プレス装置や加熱ローラ対等で熱圧着して、変換フィルム１０を作製する。
【００７６】
このような変換フィルム１０の製造は、カットシート状の前記シート状物を用いて製造を行ってもよく、ロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ  以下、ＲｔｏＲともいう）で行ってもよい。
周知のように、ＲｔｏＲとは、長尺な原材料を巻回してなるロールから、原材料を引き出して、長手方向に搬送しつつ、成膜や表面処理等の各種の処理を行い、処理済の原材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。
【００７７】
ここで、作製された変換フィルム１０から、圧電体層１２中の圧電体粒子２６および誘電体粒子２３それぞれの材料、平均粒径および体積分率を測定する場合の方法について説明する。
まず、圧電体層中に分散される粒子の材料を特定する方法としては、圧電体層１２の一部をサンプルとして切り出し、あるいは、薄膜電極および保護層を剥離して圧電体層１２を取り出し、ＤＭＦ等の溶媒を用いて、圧電体層１２の粘弾性マトリックス２４を溶解して、この溶液から圧電体粒子２６および誘電体粒子２３が混合された粉末を分離し、この粉末をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光装置）等によって元素分析することで、圧電体粒子２６および誘電体粒子２３の材料を特定する方法が挙げられる。あるいは、変換フィルム１０（圧電体層１２）の断面を取って、この断面をＸＰＳ等によって元素分析する方法により求めることができる。
なお、溶媒としては、粘弾性マトリックス２４を溶解して、圧電体粒子２６および誘電体粒子２３は溶解しない溶媒であれば各種の溶媒が利用可能である。
【００７８】
次に、圧電体層１２中の圧電体粒子２６および誘電体粒子２３それぞれの平均粒径を測定する方法としては、圧電体層の断面をミクロトーム切削で作製し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）エネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＸ）を用いて、各粒子を元素マッピングし、それの長径を求める方法が挙げられる。
【００７９】
圧電体層１２中の圧電体粒子２６および誘電体粒子２３それぞれの体積分率を測定する方法としては、圧電体層の断面をミクロトーム切削で作製し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）エネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＥＤＸ）を用いて、各粒子を元素マッピングし、それの面積を求めることで体積分率とみなす方法が挙げられる。
【００８０】
次に、このような変換フィルムを振動板として用いる電気音響変換器について説明する。
図３Ａに本発明の電気音響変換器の一例を模式的に表す断面図を示し、図３Ｂに、図３Ａの上面図を示す。
図３Ａおよび図３Ｂに示す電気音響変換器４０は、変換フィルム１０を振動板として用いるものである。
【００８１】
図に示すように、電気音響変換器４０は、平板型のスピーカであり、図３Ａ中の上下方向が、変換フィルム１０の振動方向、すなわち、音の放射方向である。図３Ｂは、変換フィルム１０の振動方向から見た図であり、図３Ａは、図３Ｂのａ−ａ線断面図である。
この電気音響変換器４０は、変換フィルム１０と、ケース４２と、粘弾性支持体４６と、枠体４８とを有して構成される。
【００８２】
ケース４２は、枠体４８と共に、変換フィルム１０および粘弾性支持体４６を保持する保持部材である。ケース４２は、プラスチック等で形成される、一面が開放する薄い正四角筒状の筐体である。ケース４２は内部に粘弾性支持体４６を収容する。
なお、本発明の電気音響変換器において、ケース４２の形状（すなわち電気音響変換器の形状）は、四角筒状に限定はされず、円筒状や底面が長方形の四角筒状等の各種の形状の筐体が利用可能である。
【００８３】
枠体４８は、変換フィルム１０をケース４２の開放面に張った状態で支持するための部材である。枠体４８は、金属やプラスチック等で形成される、中央に開口部４８ａを有する正方形状の板状部材である。枠体４８は、ケース４２の開放面と同様の形状を有し、また、開口部４８ａの形状は、ケース４２の開放部と同様の形状である。
【００８４】
粘弾性支持体４６は、適度な粘性と弾性を有し、変換フィルム１０を支持すると共に、変換フィルム１０のどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることによって、変換フィルム１０の伸縮運動を無駄なく前後運動（変換フィルムの面に垂直な方向の運動）に変換させるためのものである。
図示例において、粘弾性支持体４６は、ケース４２の底面とほぼ同等の底面形状を有する四角柱状である。また、粘弾性支持体４６の高さは、ケース４２の深さよりも大きい。
【００８５】
粘弾性支持体４６の材料としては、適度な粘性と弾性を有し、かつ、圧電フィルムの振動を妨げず、好適に変形するものであれば、特に限定はない。一例として、羊毛のフェルト、レーヨンやＰＥＴを含んだ羊毛のフェルトなどの不織布、グラスウール、或いはポリウレタンなどの発泡材料（発泡プラスチック）、紙を複数枚重ねたもの、塗料等が例示される。
粘弾性支持体４６の比重には、特に限定はなく、粘弾性支持体の種類に応じて、適宜、選択すればよい。一例として、粘弾性支持体としてフェルトを用いた場合には、比重は、５０〜５００ｋｇ／ｍ3が好ましく、１００〜３００ｋｇ／ｍ3がより好ましい。また、粘弾性支持体としてグラスウールを用いた場合には、比重は、１０〜１００ｋｇ／ｍ3が好ましい。
【００８６】
電気音響変換器４０においては、ケース４２の中に粘弾性支持体４６を収容して、変換フィルム１０によってケース４２および粘弾性支持体４６を覆い、変換フィルム１０の周辺を枠体４８によってケース４２の開放面に接した状態で、枠体４８をケース４２に固定して、構成される。
なお、ケース４２への枠体４８の固定方法には、特に限定はなく、ビスやボルトナットを用いる方法、固定用の治具を用いる方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００８７】
この電気音響変換器４０においては、粘弾性支持体４６は、高さ（厚さ）がケース４２の内面の高さよりも厚い。すなわち、図３Ｃに示すように、変換フィルム１０および枠体４８が固定される前の状態では、粘弾性支持体４６は、ケース４２の上面よりも突出した状態となっている。
そのため、電気音響変換器４０では、粘弾性支持体４６の周辺部に近くなるほど、粘弾性支持体４６が変換フィルム１０によって下方に押圧されて厚さが薄くなった状態で、保持される。すなわち、変換フィルム１０の主面が湾曲した状態で保持される。
この際、変換フィルム１０の面方向において、粘弾性支持体４６の全面を押圧して、全面的に厚さが薄くなるようにするのが好ましい。すなわち、変換フィルム１０の全面が粘弾性支持体４６により押圧されて支持されるのが好ましい。
【００８８】
また、電気音響変換器４０において、粘弾性支持体４６は枠体４８に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果（応力緩和）によって、変換フィルム１０のどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができる。これにより、変換フィルム１０の伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄型、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器４０を得ることができる。
【００８９】
このような構成の電気音響変換器４０において、変換フィルム１０の、枠体４８の開口部４８ａに対応する領域が振動面となる。すなわち、枠体４８は、振動面を規定する部位である。
【００９０】
ここで、図３Ａに示す電気音響変換器４０は、枠体４８によって、変換フィルム１０の周辺全域をケース４２に押し付けているが、本発明は、これに限定されない。
すなわち、変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、枠体４８を有さずに、例えばケース４２の４箇所の角において、ビスやボルトナット、治具などによって、変換フィルム１０をケース４２の上面に押圧／固定してなる構成も利用可能である。
また、ケース４２と変換フィルム１０との間には、Ｏリング等を介在させてもよい。このような構成を有することにより、ダンパ効果を持たせることができ、変換フィルム１０の振動がケース４２に伝達されることを防止して、より優れた音響特性を得ることができる。
【００９１】
また、変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、粘弾性支持体４６を収容するケース４２を有さなくても良い。
すなわち、図４に示す電気音響変換器５０の断面図で、その一例を概念的に示すように、剛性を有する支持板５２の上に粘弾性支持体４６を載置し、粘弾性支持体４６を覆って変換フィルム１０を載せ、先と同様の枠体４８を周辺部に載置する。次いで、ビス５４によって枠体４８を支持板５２に固定することにより、枠体４８と一緒に粘弾性支持体４６を押圧した構成も、利用可能である。
なお、支持板５２の大きさとしては粘弾性支持体４６よりも大きくても良く、更に支持板５２の材質としては、ポリスチレンや発泡ＰＥＴ、或いはカーボンファイバーなどの各種振動板を用いることで、電気音響変換器の振動を更に増幅する効果も期待できる。
【００９２】
さらに、電気音響変換器は、周辺を押圧する構成にも限定はされず、例えば、粘弾性支持体４６と変換フィルム１０の積層体の中央を、何らかの手段によって押圧してなる構成も利用可能である。
すなわち、電気音響変換器は、変換フィルム１０の湾曲した状態で保持される構成であれば、各種の構成が利用可能である。
あるいは、変換フィルム１０を樹脂フィルムに貼り付けて張力を付与する（湾曲させる）構成としてもよい。樹脂フィルムで保持する構成とし、湾曲させた状態で保持できるようにすることでフレキシブルなスピーカとすることができる。
あるいは、変換フィルム１０を湾曲したフレームに張り上げた構成としてもよい。
【００９３】
また、図３に示す電気音響変換器４０においては、変換フィルム１０は、粘弾性支持体４６により押圧されて、主面が凸状に湾曲した状態で保持される。このように、変換フィルム１０を湾曲した状態で保持する構成には特に限定はない。
例えば、変換フィルム１０自体に凸部を形成してもよい。凸部の形成方法としては特に限定はなく、種々の公知の樹脂フィルムの加工方法が利用可能である。例えば、真空加圧成型法、エンボス加工等の形成方法により、凸部を形成することができる。
【００９４】
あるいは、気密性を有するケースを用い、ケースの開放端を変換フィルムで覆って閉塞し、ケース内に気体を導入して変換フィルムに圧力を掛けて、凸状に膨らませた状態で、保持する構成としてもよい。
【００９５】
例えば、図５Ｃに示す電気音響変換器５６が例示される。
この電気音響変換器５６は、まず、図５Ａに示すように、同様のケース４２として気密性を有する物を用い、ケース４２内に空気を導入するパイプ４２ａを設ける。
このケース４２の開放側の端部上面にＯリング５７を設け、ケース４２の開放面を閉塞するように、変換フィルム１０で覆う。
【００９６】
次いで、図５Ｂに示すように、ケース４２の外周と略同一の内周を有する、略Ｌ字状の断面を有する枠体状の押さえ蓋５８を、ケース４２の外周に嵌合する（図５Ｂおよび図５Ｃにおいては、Ｏリング５７は省略）。
これにより、変換フィルム１０をケース４２押圧して固定し、変換フィルム１０によって、ケース４２の内部を気密に閉塞する。
【００９７】
さらに、図５Ｃに示すように、パイプ４２ａからケース４２内（ケース４２と変換フィルム１０とによる閉空間）に空気を導入して、変換フィルム１０に圧力を掛けて、凸状に膨らました状態で、保持して、電気音響変換器５６とする。
ケース４２内の圧力には、限定はなく、変換フィルム１０が外方に凸状に膨らむ、大気圧以上であれば良い。
なお、パイプ４２ａは、固定されていても、着脱自在にしてもよい。パイプ４２ａを取り外す際には、パイプの着脱部を気密に閉塞するのは、当然である。
【００９８】
また、本発明の電気音響変換フィルムは、有機ＥＬディスプレイ等のフレキシブルディスプレイと組み合わせてスピーカとして好適に利用することができる。また、本発明の電気音響変換フィルムは、プロジェクター用のスクリーンと組み合わせてもよい。
【００９９】
これにより、変換フィルムの意匠性や娯楽性を向上できる。また、スピーカとしての変換フィルムと、スクリーンやフレキシブルディスプレイとを一体化することにより、画像が表示される方向から音を再生することができ、臨場感を向上させることができる。
また、プロジェクター用スクリーンは、フレキシブルであるので曲率を持たせることができる。画像表示面に曲率を持たせることで、観察者から画面までの距離を、画面の中央と端部とで略一様にすることができ、臨場感を向上させることができる。
なお、このように画像表示面に曲率を持たせた場合には、投射した画像に歪みが生じる。従って、画像表示面の曲率に合わせて歪みを低減するように、投射する画像のデータに画像処理を施すのが好ましい。
【０１００】
以上、本発明の高分子複合圧電体、電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【０１０１】
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。【０１０２】
［実施例１］
前述の図２Ａ〜図２Ｅに示す方法によって、図１に示す変換フィルム１０を作製した。
まず、下記の組成比で、シアノエチル化ＰＶＡ（ＣＲ−Ｖ 信越化学工業社製）をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解した。その後、この溶液に、誘電体粒子としてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）粒子、および、圧電体粒子としてＰＺＴ粒子を下記の組成比で添加して、プロペラミキサー（回転数２０００ｒｐｍ）で分散させて、圧電体層１２を形成するための塗料を調製した。
・ＰＺＴ粒子・・・・・・・・・・・１０００質量部
・ＢａＴｉＯ3粒子 ・・・・・・・・・・９０質量部
・シアノエチル化ＰＶＡ・・・・・・・・８５質量部
・ＭＥＫ・・・・・・・・・・・・・・５６７質量部
なお、ＰＺＴ粒子は、市販のＰＺＴ原料粉を１０００〜１２００℃で焼結した後、これを平均粒径３．４μｍになるように解砕および分級処理したものを用いた。
また、ＢａＴｉＯ3粒子は、ＢＴ−０５（堺化学株式会社製  平均粒径０．５μｍ）を用いた。
また、ＢａＴｉＯ3の２５℃における比誘電率は、３０００である。【０１０３】
なお、この塗料を用いて形成される圧電体層の断面を前述のＳＥＭ−ＥＤＸマッピングによる面積比を算出した結果、粘弾性マトリックスであるシアノエチル化ＰＶＡと、誘電体粒子であるＢａＴｉＯ3粒子との合計体積、すなわち、複合バインダの体積に対する、誘電体粒子の体積分率は１５％であり、粘弾性マトリックスの体積分率は８５％であった。
また、複合バインダと、圧電体粒子であるＰＺＴとの合計体積に対する圧電体粒子の体積分率は６０％であり、複合バインダの体積分率は４０％であった。【０１０４】
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１０ａおよび１０ｃを用意した。すなわち、本例においては、上部電極１６および下部電極１４は、厚さ０．１ｍの銅蒸着薄膜であり、上部保護層２０および下部保護層１８は厚さ４μｍのＰＥＴフィルムとなる。
なお、プロセス中、良好なハンドリングを得るために、ＰＥＴフィルムには厚さ５０μｍのセパレータ（仮支持体ＰＥＴ）付きのものを用い、薄膜電極および保護層の熱圧着後に、各保護層のセパレータを取り除いた。【０１０５】
このシート状物１０ａの下部電極１４（銅蒸着薄膜）の上に、スライドコータを用いて、先に調製した圧電体層１２を形成するための塗料を塗布した。なお、塗料は、乾燥後の塗膜の膜厚が４０μｍになるように、塗布した。
次いで、シート状物１０ａの上に塗料を塗布した物を、１２０℃のオーブンで加熱乾燥することでＭＥＫを蒸発させた。これにより、ＰＥＴ製の下部保護層１８の上に銅製の下部電極１４を有し、その上に、厚さが４０μｍの圧電体層１２（圧電層）を形成してなる積層体１０ｂを作製した。【０１０６】
この積層体１０ｂの圧電体層１２を、図２Ｃおよび図２Ｄに示す前述のコロナポーリングによって、分極処理した。なお、分極処理は、圧電体層１２の温度を１００℃として、下部電極１４とコロナ電極３０との間に６ｋＶの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせて行った。【０１０７】
分極処理を行った積層体１０ｂの上に、上部電極１６（銅薄膜側）上にシアノエチル化プルランとシアノエチル化ＰＶＡの混合体（ＣＲ−Ｍ  信越化学工業製）を０．３μｍになるよう塗布したフィルムの塗布面を圧電体層１２に向けてシート状物１０ｃを積層した。
次いで、積層体１０ｂとシート状物１０ｃとの積層体を、ラミネータ装置を用いて１２０℃で熱圧着することで、圧電体層１２と上部電極１６および下部電極１４とを接着して平坦な圧電フィルムを作製した。【０１０８】
図３に示すように、作製した変換フィルム１０を、ケース４２に組み込んでスピーカとしての電気音響変換器４０を作製した。ケース４２は、一面が開放した箱型の容器で、開口部の大きさ１７２×３０２ｍｍ、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４２内には、粘弾性支持体４６を配置した。粘弾性支持体４６は、組立前の高さ４０ｍｍ、密度１６ｋｇ／ｍ3のグラスウールとした。
変換フィルム１０を粘弾性支持体４６およびケース４２の開口部を覆うように配置して枠体４８により周辺部を固定し、粘弾性支持体４６により変換フィルム１０に適度な張力と曲率を付与して、電気音響変換器４０を作製した。これにより、変換フィルム１０を凸レンズのように凸型に撓ませた。【０１０９】
［実施例２］
圧電体層１２の厚みを２５μｍにした以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１０】
［実施例３］
圧電体層１２の厚みを２０μｍにした以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１１】
［実施例４］
圧電体層１２の厚みを１５μｍにした以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１２】
［実施例５］
圧電体層１２の厚みを１０μｍにした以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１３】
［実施例６］
圧電体層１２の厚みを８μｍにした以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１４】
［実施例７］
圧電体層を形成するための塗料を調製する際の、ＰＺＴ粒子の組成比を変更して、圧電体層における圧電体粒子の体積分率を４０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１５】
［実施例８］
圧電体粒子の体積分率を５０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１６】
［実施例９］
圧電体粒子の体積分率を７０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１７】
［実施例１０］
圧電体層を形成するための塗料を調製する際の、ＢａＴｉＯ3粒子の組成比を変更して、粘弾性マトリックスと、誘電体粒子との合計体積に対する、誘電体粒子の体積分率を５％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１８】
［実施例１１］
誘電体粒子の体積分率を１０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１１９】
［実施例１２］
誘電体粒子の体積分率を２０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２０】
［実施例１３］
誘電体粒子の体積分率を３０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２１】
［実施例１４］
誘電体粒子の体積分率を４０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２２】
［実施例１５］
誘電体粒子の体積分率を６０％とした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２３】
［実施例１６］
誘電体粒子としてＢａＴｉＯ3粒子を平均粒径０．１μｍのＢＴ−０１（堺化学株式会社製）を用いた以外は、実施例１０と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２４】
［実施例１７］
誘電体粒子としてＢａＴｉＯ3粒子を平均粒径０．１μｍのＢＴ−０１（堺化学株式会社製）を用いた以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２５】
［実施例１８］
誘電体粒子としてＢａＴｉＯ3粒子を平均粒径０．１μｍのＢＴ−０１（堺化学株式会社製）を用いた以外は、実施例１３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２６】
［実施例１９］
誘電体粒子としてＢａＴｉＯ3粒子を平均粒径０．１μｍのＢＴ−０１（堺化学（株）製）を用いた以外は、実施例１４と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１２７】
［実施例２０］
誘電体粒子として酸化チタン（ＴｉＯ2）粒子を用いた以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。
なお、ＴｉＯ2粒子の２５℃における比誘電率は、８３である。【０１２８】
［実施例２１］
誘電体粒子としてチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）粒子を用いた以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。
なお、ＳｒＴｉＯ3粒子の２５℃における比誘電率は、３００である。【０１２９】
［実施例２２］
圧電体粒子の平均粒径を２．５μｍとした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３０】
［実施例２３］
圧電体粒子の平均粒径を１０．０μｍとした以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３１】
［比較例１］
誘電体粒子を有さない以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３２】
［比較例２］
圧電体粒子としてＰＺＴ粒子を平均粒径１．０μｍになるように解砕および分級処理したものを用いた以外は、実施例３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３３】
［比較例３］
誘電体粒子としてＢａＴｉＯ3粒子を平均粒径１．０μｍになるように解砕および分級処理したものを用いた以外は、実施例１３と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３４】
［比較例４］
圧電体層を形成するための塗料を調製する際の、ＰＺＴ粒子の組成比を変更して、圧電体層における圧電体粒子の体積分率を６６％とした以外は、比較例１と同様にして電気音響変換器を作製した。【０１３５】
［評価］
（音圧）
作製した電気音響変換器について音圧レベルを測定した。
具体的には、電気音響変換器の圧電フィルムの中央に向けて、０．５ｍ離間した位置にマイクロフォンを配置し、電気音響変換器の上部電極と下部電極との間に１ｋＨｚ、１０Ｖ０−Ｐのサイン波を入力して、音圧レベルを測定した。
比較例１の音圧レベルとの差に基づいて以下のように評価した。
比較例１との音圧レベルの差が、＋３ｄＢ以上の場合を「Ａ」
比較例１との音圧レベルの差が、＋２ｄＢ以上＋３ｄＢ未満の場合を「Ｂ」
比較例１との音圧レベルの差が、＋１ｄＢ以上＋２ｄＢ未満の場合を「Ｃ」
比較例１との音圧レベルの差が、＋１ｄＢ未満の場合を「Ｄ」
と評価した。
結果を表１に示す。【０１３６】
【表１】
2016143469.tif 000003
【０１３７】
表１より、本発明の高分子複合圧電体を用いる電気音響変換フィルムを備える電気音響変換器の実施例１〜２３は、比較例１〜４に比べて、音圧が高くなっていることがわかる。
また、実施例１〜６の対比から、圧電体層の膜厚は、１０μｍが好ましく、１５μｍ〜２５μｍがより好ましいことがわかる。
また、実施例３、７〜９の対比から、高分子複合圧電体中における圧電体粒子の体積分率は、５０％以上が好ましいことがわかる。
また、実施例３、１０〜１５の対比から、複合バインダ中における誘電体粒子の体積分率は、１０％〜３０％が好ましく、２０％〜３０％がより好ましいことがわかる。
また、実施例３、１０、１３、１４、実施例１６〜１９と、比較例３との対比から、誘電体粒子の平均粒径は、０．５μｍとすることで音圧向上の効果を奏し、０．１μｍ〜０．５μｍであるのが好ましいことがわかる。
また、実施例３、２０、２１の対比から、誘電体粒子の材料は、チタン酸バリウムが好ましいことがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
【符号の説明】
【０１３８】
１０  電気音響変換フィルム
１０ａ、１０ｃ  シート状物
１０ｂ  積層体
１２  圧電体層
１４  下部薄膜電極
１６  上部薄膜電極
１８  下部保護層
２０  上部保護層
２２  複合バインダ
２３  誘電体粒子
２４  粘弾性マトリックス
２６  圧電体粒子
３０  コロナ電極
３２  直流電源
４０、５０、５６  電気音響変換器
４２  ケース
４２ａ  パイプ
４６  粘弾性支持体
４８  枠体
５２  支持板
５４  ビス
５７  Ｏリング
５８  押さえ蓋
【図１】
2016143469.tif 000004
【図２Ａ】
2016143469.tif 000005
【図２Ｂ】
2016143469.tif 000006
【図２Ｃ】
2016143469.tif 000007
【図２Ｄ】
2016143469.tif 000008
【図２Ｅ】
2016143469.tif 000009
【図３Ａ】
2016143469.tif 000010
【図３Ｂ】
2016143469.tif 000011
【図３Ｃ】
2016143469.tif 000012
【図４】
2016143469.tif 000013
【図５Ａ】
2016143469.tif 000014
【図５Ｂ】
2016143469.tif 000015
【図５Ｃ】
2016143469.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月17日(2017.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアノエチル基を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックスと、
前記粘弾性マトリックス中に分散された、平均粒径が２．５μｍ以上の圧電体粒子と、
前記粘弾性マトリックス中に分散された誘電体粒子とを有し、
前記誘電体粒子は、前記圧電体粒子とは異なる材料からなり、平均粒径が０．５μｍ以下であり、２５℃における比誘電率が８０以上であり、
前記高分子材料は、シアノエチル化ポリビニルアルコールであり、
前記誘電体粒子は、チタン酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、および、チタン酸ストロンチウム粒子からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記圧電体粒子は、チタン酸ジルコン酸鉛系材料からなることを特徴とする高分子複合圧電体。
【請求項２】
前記粘弾性マトリックスと前記誘電体粒子との合計体積に対する、前記誘電体粒子の体積分率が、５％〜４５％である請求項１に記載の高分子複合圧電体。
【請求項３】
前記誘電体粒子の平均粒径が０．１μｍ〜０．５μｍである請求項１または２に記載の高分子複合圧電体。
【請求項４】
前記粘弾性マトリックスは、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項６】
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１〜５のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の高分子複合圧電体を用いる圧電体層と、
前記圧電体層の両面に形成される薄膜電極と、前記薄膜電極上に積層される保護層とを有する電気音響変換フィルム。
【請求項８】
前記圧電体層の厚さが、１５μｍ〜２５μｍである請求項７に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項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７または８に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルムを備える電気音響変換器。
【国際調査報告】
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