(57)【要約】  高い電圧を印加しても、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることなく適正に振動と電圧の変換をすることができ、また、ユーザーが圧電体層に接触するのを抑制でき、かつ、生産性の高い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を提供する。電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有し、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部が形成されている。
2016121765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、
前記圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、
前記圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、
前記上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、
前記下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有し、
前記上部薄膜電極と前記上部保護層、および、前記下部薄膜電極と前記下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、前記薄膜電極と前記保護層とを貫通する溝部が形成されていることを特徴とする電気音響変換フィルム。
【請求項２】
前記溝部が、前記圧電体層の一部まで形成されている請求項１に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項３】
前記溝部が、前記上部薄膜電極と前記上部保護層、および、前記下部薄膜電極と前記下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の全周に形成されている請求項１または２に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項４】
前記溝部の幅ｄ２が、前記圧電体層の厚さｄ１以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項５】
前記溝部の幅ｄ２、前記圧電体層の厚さｄ１、および、前記上部薄膜電極と前記下部薄膜電極との間に印加される電圧Ｖが、ｄ２＞Ｖ／３．５−ｄ１を満たす請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項６】
前記圧電体層の厚さｄ１が、５〜１００μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項７】
前記溝部に充填された絶縁性の充填部を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項８】
前記圧電体層が、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である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項９】
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８に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１０】
前記高分子材料が、シアノエチル基を有するものである請求項８または９に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１１】
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８〜１０のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１２】
電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、前記圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、前記圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、前記上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、前記下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有する積層体を準備する準備工程と、
前記積層体の、上部薄膜電極と前記上部保護層、および、前記下部薄膜電極と前記下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、前記薄膜電極と前記保護層とを貫通する溝部を形成する溝形成工程とを有することを特徴とする電気音響変換フィルムの製造方法。
【請求項１３】
前記溝形成工程の後に、前記圧電体層を加熱してエージング処理を行う加熱工程を有する請求項１２に記載の電気音響変換フィルムの製造方法。
【請求項１４】
前記溝形成工程は、刃物による加工またはレーザ加工により溝部を形成する請求項１２または１３に記載の電気音響変換フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカやマイクロフォン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およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなど、ディスプレイの薄型化に対応して、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。【０００３】
また、プラスチック等の可撓性基板を用いたフレキシブルディスプレイに関する研究が進められている。かかるフレキシブルディスプレイの基板としては、例えば、特許文献１において透明プラスチックフィルムにガスバリア層や透明導電層を積層したフレキシブルディスプレイ基板が開示されている。
フレキシブルディスプレイは、従来のガラス基板を用いたディスプレイと比較して、軽量性、薄さ、可撓性等において優位性を持っており、円柱等の曲面に備えることも可能である。また、丸めて収納することが可能であるため、大画面であっても携帯性を損なうことがなく、広告等の掲示用や、ＰＤＡ（携帯情報端末）等の表示装置として注目されている。【０００４】
このようなフレキシブルディスプレイを、テレビジョン受像機等のように画像と共に音声を再生する画像表示装置兼音声発生装置として使用する場合、音声を発生するための音響装置であるスピーカが必要である。
ここで、従来のスピーカ形状としては、漏斗状のいわゆるコーン型や、球面状のドーム型等が一般的である。しかしながら、これらのスピーカを上述のフレキシブルディスプレイに内蔵しようとすると、フレキシブルディスプレイの長所である軽量性や可撓性を損なう虞れがある。また、スピーカを外付けにした場合、持ち運び等が面倒であり、曲面状の壁に設置することが難しくなり美観を損ねる虞れもある。【０００５】
このような中、薄型で、軽量性や可撓性を損なうことなく薄型のディスプレイやフレキシブルディスプレイに一体化可能なスピーカとして、シート状で可撓性を有し、印加電圧に応答して伸縮する性質を有する圧電フィルムを用いることが提案されている。
例えば、特許文献２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た圧電膜（圧電体層）の両面に電極対を積層した圧電フィルム（電気音響変換フィルム）を用いることが記載されている。【０００６】
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。【０００７】
また、本願出願人は、シート状で、可撓性を有し、かつ、高音質な音を安定して再生することができる圧電フィルムとして、特許文献３に開示される電気音響変換フィルムを提案した。特許文献３に開示される電気音響変換フィルムは、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体（圧電体層）と、高分子複合圧電体の両面に形成された薄膜電極と、薄膜電極の表面に形成された保護層とを有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３３８９０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２９４４９３号公報
【特許文献３】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】
【０００９】
このような圧電体層の両面に薄膜電極を形成した電気音響変換フィルムは、圧電体層の厚みが非常に薄く、上下の薄膜電極間の距離が短い。そのため、薄膜電極間に高い電圧を印加すると、端部において、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じ、圧電体層に電圧が印加されず音が再生されないという問題があることがわかった。【００１０】
また、特許文献３には、圧電体層よりも一回り小さい上部薄膜電極を用いる構成の電気音響変換フィルムが記載されている。このように薄膜電極の大きさを圧電体層よりも小さくすることで、上下の薄膜電極間の距離を長くでき、絶縁破壊の発生を抑制できる。しかしながら、圧電体層が剥き出しの状態では、外周部の強度が低下するおそれがあり、また、圧電体層の材料は人体に有害な場合がある。特許文献３には、ユーザーが剥き出しの薄膜電極に接触するのを防止するため、薄膜電極および圧電体層の端部を側面絶縁層で覆うことが記載されている。しかしながら、このような構成は、端部に絶縁シートを貼る工程が必要になり製造効率が悪くなるという問題があった。【００１１】
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、圧電体層の両面に薄膜電極を形成した電気音響変換フィルムにおいて、高い電圧を印加しても、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることなく適正に振動と電圧の変換をすることができ、また、ユーザーが圧電体層に接触するのを抑制でき、かつ、生産性の高い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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題を解決するために、本発明者らは、電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有し、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部が形成されていることにより、高い電圧を印加しても、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることなく適正に音が再生でき、また、ユーザーが圧電体層に接触するのを抑制でき、かつ、生産性を高くできることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成の電気音響変換フィルムおよび電気音響変換フィルムの製造方法を提供する。【００１３】
（１）  電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、
圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、
圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、
上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、
下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有し、
上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部が形成されている電気音響変換フィルム。
（２）  溝部が、圧電体層の一部まで形成されている（１）に記載の電気音響変換フィルム。
（３）  溝部が、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の全周に形成されている（１）または（２）に記載の電気音響変換フィルム。
（４）  溝部の幅ｄ２が、圧電体層の厚さｄ１以上である（１）〜（３）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（５）  溝部の幅ｄ２、圧電体層の厚さｄ１、および、上部薄膜電極と下部薄膜電極との間に印加される電圧Ｖが、ｄ２＞Ｖ／３．５−ｄ１を満たす（１）〜（４）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（６）  圧電体層の厚さｄ１が、５〜１００μｍである（１）〜（５）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（７）  溝部に充填された絶縁性の充填部を有する（１）〜（６）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（８）  圧電体層が、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である（１）〜（７）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（９）  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（８）に記載の電気音響変換フィルム。
（１０）  高分子材料が、シアノエチル基を有するものである（８）または（９）に記載の電気音響変換フィルム。
（１１）  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（８）〜（１０）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（１２）  電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有する積層体を準備する準備工程と、
積層体の、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部を形成する溝形成工程とを有する電気音響変換フィルムの製造方法。
（１３）  溝形成工程の後に、圧電体層を加熱してエージング処理を行う加熱工程を有する（１２）に記載の電気音響変換フィルムの製造方法。
（１４）  溝形成工程は、刃物による加工またはレーザ加工により溝部を形成する（１２）または（１３）に記載の電気音響変換フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明の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によれば、高い電圧を印加しても、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることなく適正に音が再生でき、また、ユーザーが圧電体層に接触するのを抑制でき、かつ、生産性を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の電気音響変換フィルムの一例を示す概略断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の上面図である。
【図２】溝部の寸法を説明するための概略断面図である。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本発明の作用の一つを説明するための概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）はそれぞれ、本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図５】図５（Ａ）は、本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を示す概略上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の電気音響変換フィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｅ）は、本発明の電気音響変換フィルムの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、本発明の電気音響変換フィルムの製造方法の一例を説明するための概念図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、本発明の電気音響変換フィルムを利用する圧電スピーカの一例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の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。
【００１７】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に、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１（Ａ）は、本発明の電気音響変換フィルムの概略断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の上面図である。すなわち、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す電気音響変換フィルム１０（以下、変換フィルム１０ともいう）は、基本的に、電界の状態に応じて伸縮する圧電体層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。
【００１８】
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（音響機器）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。
【００１９】
ここで、本発明において、変換フィルム１０は、上部薄膜電極１６と上部保護層２０、および、下部薄膜電極１４と下部保護層１８の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部Ｍが形成されているものである。
図１（Ａ）に示す変換フィルム１０では、溝部Ｍは、上部薄膜電極１６と上部保護層２０とを貫通し、圧電体層１２の一部まで形成されている。また、図１（Ｂ）に示すように、溝部Ｍは、変換フィルム１０の外周部の全周に連続して形成されている。
【００２０】
このように薄膜電極と保護層とを貫通する溝部Ｍが形成された構成とすることで、電圧が印加される上下の薄膜電極間の距離を長くして上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることを抑制することができ、適正に振動と電圧の変換をすることができる。また、圧電体層が溝部Ｍの底部で露出する構成のため、ユーザーが圧電体層に接触するのを抑制できる。また、このような溝部Ｍは、刃物による加工やレーザ加工により容易に形成することができるので、生産性を高くできる。
これらの点については後に詳述する。
【００２１】
本発明の変換フィルム１０において、圧電体層１２は、圧電性を有し、電界の状態に応じて面内方向に伸縮する層である。
図１（Ａ）に示す変換フィルム１０の圧電体層１２は、高分子材料からなるマトリックス２４中に、圧電体粒子２６を分散した高分子複合圧電体である。
また、好ましくは、圧電体層１２は、分極処理されている。
また、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、規則性を持って分散されていても、不規則に分散されていてもよい。
【００２２】
ここで、圧電体層１２を構成する高分子複合圧電体のマトリックス２４（マトリックス兼バインダ）の材料として、常温で粘弾性を有する高分子材料を用いるのが好ましい。
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１２）は、次の用件を具備したものであるのが好ましい。従って、以下の要件を具備する材料として、常温で粘弾性を有する高分子材料を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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（株式会社クラレ製）などの市販品も、好適に利用可能である。なかでも、シアノエチル基を有する材料を用いることが好ましく、シアノエチル化ＰＶＡを用いるのが特に好ましい。
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。
【００３０】
このような常温で粘弾性を有する高分子材料を用いるマトリックス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、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
圧電体層１２のマトリックス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、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、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。
【００３４】
なお、本発明においては、マトリックス２４の材料は、常温で粘弾性を有する高分子材料に限定はされず、上記の誘電性ポリマー等を用いることもできる。
【００３５】
圧電体粒子２６は、ペロブスカイト型或いはウルツ鉱型の結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
圧電体粒子２６を構成するセラミックス粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅ３）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。
【００３６】
このような圧電体粒子２６の粒径は、変換フィルム１０のサイズや用途に応じて、適宜、選択すれば良いが、本発明者の検討によれば、１〜１０μｍが好ましい。
圧電体粒子２６の粒径を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３７】
なお、図１においては、圧電体層１２中の圧電体粒子２６は、マトリックス２４中に、不規則に分散されているが、規則性を持って、均一に分散されていてもよい。
【００３８】
また、本発明の変換フィルム１０において、圧電体層１２中におけるマトリックス２４と圧電体粒子２６との量比は、変換フィルム１０の面方向の大きさや厚さ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２中における圧電体粒子２６の体積分率は、３０〜７０％が好ましく、特に、５０％以上とするのが好ましく、従って、５０〜７０％とするのが、より好ましい。
マトリックス２４と圧電体粒子２６との量比を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３９】
また、本発明の変換フィルム１０において、圧電体層１２の厚さには、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の厚さは５〜１００μｍが好ましく、５〜５０μｍがより好ましく、５〜３０μｍが特に好ましい。
圧電体層１２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。
【００４０】
また、上記実施形態においては、圧電体層１２として、高分子複合圧電体を用いたが、本発明は、これに限定はされず、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電性を有する高分子圧電材料を用いてもよい。
なお、一軸延伸されたＰＶＤＦは、その圧電特性に面内異方性があるのに対し、高分子複合圧電体は面内異方性がないため、ＰＶＤＦと比較してより好適に伸縮運動を前後運動に変換することができ、十分な音量と音質を得ることができる点で好ましい。
【００４１】
図１に示すように、本発明の変換フィルム１０は、圧電体層１２を下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６で挟持し、この積層体を下部保護層１８および上部保護層２０で挟持してなる構成を有する。
変換フィルム１０において、下部保護層１８および上部保護層２０は、高分子複合圧電体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、マトリックス２４と圧電体粒子２６とからなる高分子複合圧電体（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、それを補うために下部保護層１８および上部保護層２０が設けられる。
なお、下部保護層１８および上部保護層２０は、配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部保護層１８および上部保護層２０を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、保護層ともいう。
【００４２】
保護層には、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）、ポリアミド（ＰＡ、アラミド）、および環状オレフィン系樹脂が好適に利用される。
中でも、ガラス転移温度Ｔｇが１５０℃以上で優れた耐熱性を示す等の観点から、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、トリアセチルセルロースが好適に用いられる。これらより、電圧印加時の発熱による外観損傷を防ぐことができたり、高温下での放置試験ならびに駆動試験に耐えることができる。
【００４３】
保護層の厚さにも、特に、限定は無い。また、保護層の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
ここで、保護層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、保護層は、薄いほど有利である。
【００４４】
ここで、本発明者の検討によれば、保護層の厚さがそれぞれ、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５０μｍで下部保護層１８および上部保護層２０がＰＥＴからなる場合、下部保護層１８および上部保護層２０の厚さはそれぞれ、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。
【００４５】
また、前述のとおり、本発明に利用される高分子材料は、比誘電率が低く、耐湿性に優れるため、耐湿用の保護層を形成する必要がない。そのため、保護層を薄く、あるいは、無くすこともでき、柔軟性を向上させることができる。
【００４６】
本発明の変換フィルム１０において、圧電体層１２と下部保護層１８との間には下部薄膜電極１４が、圧電体層１２と上部保護層２０との間には上部薄膜電極１６が、それぞれ形成される。
下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６は、変換フィルム１０に電圧を印加するために設けられる。
なお、下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６は、配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、薄膜電極ともいう。
【００４７】
本発明において、薄膜電極の形成材料には、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。
【００４８】
また、薄膜電極の形成方法にも、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。
【００４９】
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、薄膜電極として、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。
薄膜電極の厚さには、特に、限定は無い。また、薄膜電極の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
【００５０】
ここで、前述の保護層と同様に、薄膜電極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、薄膜電極は、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。
【００５１】
ここで、本発明者の検討によれば、薄膜電極の厚さとヤング率との積が、保護層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、保護層がＰＥＴ（ヤング率：約６．２ＧＰａ）で、薄膜電極が銅（ヤング率：約１３０ＧＰａ）からなる組み合わせの場合、保護層の厚さが２５μｍだとすると、薄膜電極の厚さは、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。
【００５２】
前述のように、本発明の変換フィルム１０は、マトリックス２４に圧電体粒子２６を分散してなる圧電体層１２（高分子複合圧電体）を、下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６で挟持し、さらに、この積層体を、下部保護層１８および上部保護層２０で挟持してなる構成を有する。
このような本発明の変換フィルム１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの損失正接（Ｔａｎδ）が０．５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。
【００５３】
また、本発明の変換フィルム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。
【００５４】
また、本発明の変換フィルム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。
【００５５】
さらに、本発明の変換フィルム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。
【００５６】
ここで、前述のとおり、本発明の変換フィルム１０は、上部薄膜電極１６と上部保護層２０、および、下部薄膜電極１４と下部保護層１８の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通して形成された溝部Ｍを有する構成を備える。
【００５７】
図１（Ａ）に示す変換フィルム１０では、溝部Ｍは、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に形成されている。図示例の溝部Ｍの形状は、延在方向に垂直な断面の形状がＶ字形状であり、上部薄膜電極１６と上部保護層２０とを貫通し、圧電体層１２の厚さの約半分の深さまで形成されている。
【００５８】
また、図１（Ｂ）に示すように、溝部Ｍは、変換フィルム１０の外周部の全周に連続して形成されており、上部薄膜電極１６および上部保護層２０は、面方向における溝部Ｍの内側の領域と、溝部Ｍの外側の領域とに分離されている。すなわち、変換フィルム１０の端面の位置の上部薄膜電極１６は、溝部Ｍの外側の領域に含まれる。
なお、以下の説明では、溝部Ｍの内側の領域の薄膜電極および保護層を、内側の薄膜電極および保護層といい、溝部Ｍの外側の領域の薄膜電極および保護層を、外側の薄膜電極および保護層という。また、外側の薄膜電極を、浮遊電極ともいう。
【００５９】
また、図１（Ｂ）に示すように、内側の上部薄膜電極１６ａには、電極引出し部３４が設けられている。すなわち、内側の上部薄膜電極１６ａと下部薄膜電極１４との間に、圧電フィルム１０を駆動するための電圧が印加され、外側の上部薄膜電極１６ｂには電圧が印加されない。従って、電圧が印加される内側の上部薄膜電極１６ａの端部と下部薄膜電極１４の端部との間の空間中での距離が、圧電体層の厚さよりも長くなる。
【００６０】
前述のとおり、圧電体層の両面に薄膜電極を形成してなる電気音響変換フィルムは、圧電体層の厚みが非常に薄く、上下の薄膜電極間の距離が短い。そのため、薄膜電極間に高い電圧を印加すると、端部において、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じ、圧電体層に電圧が印加されず音が再生されないという問題があることがわかった。
上下の薄膜電極間の距離を長くするために、薄膜電極の大きさを圧電体層よりも小さくすることが考えられる。しかしながら、このような構成では、外周部の強度が低下するおそれがあり、また、圧電体層の材料は人体に有害な場合があるため、端部を絶縁シート等で覆う必要がある。そのため、端部に絶縁シートを貼る工程が必要になり製造効率が悪くなるという問題があった。
【００６１】
これに対して、本発明の変換フィルム１０は、上部薄膜電極１６と上部保護層２０、および、下部薄膜電極１４と下部保護層１８の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通して形成された溝部Ｍを有するので、電圧が印加される内側の薄膜電極の端部と他方の薄膜電極の端部との間の空間中での距離が、圧電体層の厚さよりも長くなるので、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることを抑制することができる。従って、高い電圧をかけた場合でも適正に振動（音）と電圧の変換をすることができる。
また、圧電体層が溝部Ｍの底部で露出する構成となるので、すなわち、凹状に形成された部位の底面で圧電体層が露出するのみであるので、ユーザーが圧電体層に容易に接触するのを抑制できる。
また、このような溝部Ｍは、刃物による加工やレーザ加工により容易に形成することができるので、生産性を高くできる。
【００６２】
具体的には、圧電体層１２の厚さをｄ１（μｍ）とし、溝部Ｍの、延在方向に直交する断面における上部薄膜電極１６の位置での幅をｄ２（μｍ）とすると（図２参照）、内側の上部薄膜電極１６ａの端部と下部薄膜電極１４の端部との間の空間中での距離は、ｄ１＋ｄ２となる。従って、内側の上部薄膜電極１６ａと下部薄膜電極１４との間に印加される電圧をＶtotal（Ｖ）とすると、浮遊電極１６ｂと下部薄膜電極１４との間にかかる電圧Ｖ１（Ｖ）は、Ｖ１＝（ｄ１／（ｄ１＋ｄ２））×Ｖtotalとなり、内側の上部薄膜電極１６ａと下部薄膜電極１４との間に印加した電圧よりも小さくなるので、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることを抑制することができる。なお、Ｖtotal（Ｖ）は正弦波交流電圧におけるピークピーク値である。
【００６３】
ここで、空気の絶縁破壊電界は、約３．５Ｖ／μｍであるので、Ｖ１＜３．５×ｄ１が絶縁破壊が生じない条件となる。従って、上記２つの式より、溝部Ｍの幅ｄ２が、ｄ２＞Ｖtotal/３．５−ｄ１を満たすことが好ましい。これにより、上部薄膜電極１６と下部薄膜電極１４との間で絶縁破壊が生じることをより確実に防止できる。
【００６４】
また、溝部Ｍの幅ｄ２は、絶縁破壊が生じることをより確実に防止できる、強度確保、変換フィルムの実質的な駆動面の大きさ確保、加工面等の観点から、圧電体層１２の厚さｄ１以上であるのが好ましく、圧電体層１２の厚さｄ１の２倍以上であるのがより好ましく、１００μｍ以上１０００μｍ以下であるのが特に好ましい。
【００６５】
また、面方向における、変換フィルム１０の端辺から溝部Ｍまでの距離ｄ３は（図２参照）、変換フィルムの強度確保する観点から大きい方が好ましい。一方で、距離ｄ３が大きすぎると、内側の薄膜電極の大きさが小さくなり、変換フィルムの実質的な駆動面の大きさが小さくなってしまい、音響特性が低下するおそれがある。従って、上記観点から、変換フィルム１０の端辺から溝部Ｍまでの距離ｄ３は、０．５ｍｍ〜５０ｍｍが好ましく、３ｍｍ〜１０ｍｍがより好ましい。
【００６６】
また、溝部Ｍの深さは、少なくとも溝部Ｍが形成される側の薄膜電極の位置まで形成され、かつ、他方の薄膜電極に到達しないように、すなわち、圧電体層１２の一部が残るように形成されれば特に限定はない。
溝部Ｍを圧電体層１２の一部まで形成する場合の、圧電体層１２における溝部Ｍの深さｄ４（図２参照）は、変換フィルムの強度確保する観点から、圧電体層１２の厚さの８０％以下が好ましく、圧電体層１２の厚さの５０％以下がより好ましい。
【００６７】
なお、溝部Ｍの各種寸法は、ＦＥ−ＳＥＭ（電界放出型走査型電子顕微鏡）により断面写真（倍率１０００倍）を５枚撮影して、測定した値の平均値とした。
【００６８】
さらに、本発明の別の効果について、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて説明する。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、変換フィルムの端部の概略断面図である。
後に詳述するが、薄膜電極は、保護層上に真空蒸着等により形成され、その後、圧電体層１２に貼り付けられる。その際、薄膜電極のエッジ部に存在するバリＦが圧電体層１２に食い込み、上下の薄膜電極同士が電気的に接続されてしまう場合がある（図３（Ａ）参照）。上下の薄膜電極同士が電気的に接続されてしまうと、電流がリークしてしまい、振動（音）と電圧の変換をすることができなくなってしまうおそれがある。
これに対して、本発明の変換フィルムでは、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通して形成された溝部Ｍを有するので、図３（Ｂ）に示すように、エッジに存在するバリＦが浮遊電極１６ｂと共に内側の薄膜電極１６ａと分離されるので、上下の薄膜電極同士が電気的に接続されるのを防止できる。
【００６９】
ここで、電極引出し部３４は、その形状等には特に限定はない。
例えば、保護層の一部を除去して孔部を形成して、この孔部に銀ペースト等の導電材料を挿入して導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部３４とすればよい。
この電極引出し部３４（導電材料）に配線３６等を接続することで、容易に、薄膜電極と外部の装置等を電気的に導通できる。
【００７０】
なお、薄膜電極は、非常に薄い金属層であるため、保護層の一部を完全に削除して、変換フィルム１０の面内において、薄膜電極を剥き出しにした状態では、保管環境によっては容易に酸化して、導電性が低下してしまい、変換フィルムが適正に駆動できなくなってしまうおそれがある。
従って、例えば、保護層の一部を除去して凹部を形成することで、保護層の一部を薄くした部分（以下、薄層部という）を形成して、この薄層部に銀ペースト等の導電材料を挿入し、導電材料を押圧することで保護層を破断して、導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部３４を形成するのが好ましい。これにより、薄膜電極は全面的に保護層に覆われているので、酸化等によって薄膜電極が劣化することがなく、保管時の耐久性にも優れる。
【００７１】
なお、保護層に薄層部を形成して電極引出し部３４を形成する場合には、薄層部の厚さは、保護層の厚さの１〜５０％であるのが好ましく、１．５〜２５％であるのがより好ましい。
薄層部の厚さを、上記範囲とすることにより、薄層部における保護層による薄膜電極の保護効果を確保することができ、薄膜電極の酸化、損傷等を防止できる、導電材料による薄層部の破断を確実に行うことが可能になる等の点で好ましい。
【００７２】
薄層部の面方向の大きさおよび配置位置にも特に限定はなく、変換フィルム１０の面方向の形状、変換フィルム１０が利用される装置や設備の構成等に応じて、適宜、設定すればよい。なお、溝部Ｍが形成される側の保護層では、薄層部は、内側の薄膜電極に形成されていればよい。
さらに、薄層部の面方向の形状も、特に限定はなく、円形、三角形、四角形などの角形、楕円形、不定形など、各種の形状が利用可能である。
【００７３】
また、薄層部は、変換フィルムを作製した後に形成しても良く、あるいは、保護層の上に薄膜電極が形成されたシート状物の段階で形成してもよく、あるいは、保護層単体の状態で形成してもよい。
【００７４】
薄層部の形成方法は、保護層の形成材料に応じて、公知の方法が、各種、利用可能である。
一例として、炭酸ガスレーザによる波長１０．６μｍのレーザ光などのレーザ光によって焼き飛ばす（アブレーション）ことによって保護層を除去して、薄層部を形成する方法が例示される。例えば、保護層における薄層部の形成位置をレーザ光で走査することにより、保護層の所望の位置に薄層部を形成すればよい。この際においては、レーザ光の強度や走査速度（すなわちレーザ光による処理時間）等を調節することで、所望の厚さの薄層部を形成できる。
また、有機溶剤を用いて保護層を溶解することで、薄層部を形成する方法も利用可能である。例えば、保護層がＰＥＴであれば、ヘキサフルオロイソプパノール等を用いて、薄層部を形成できる。溶剤を用いる場合には、フォトリソグラフィ等におけるエッチングと同様に、マスク等を用いることにより、所望の位置に薄層部を形成すればよい。この際においては、処理時間や有機溶剤の濃度を調節することで、所望の厚さの薄層部を形成できる。
さらに、研削による穿孔など、機械的な方法で薄層部を形成してもよい。この際においては、処理強度等を調節することで、所望の厚さの薄層部を形成できる。
あるいは、目的とする薄層部の厚さと同じ厚さのシート状物を用意して、このシート状物に、薄層部となる貫通孔を有するシート状物を積層して接着することで、薄層部を有する保護層を作製する方法も、利用可能である。
【００７５】
ここで、図１（Ａ）に示す例では、延在方向に垂直な断面の溝部Ｍの形状は、Ｖ字形状としたが、これに限定はされず、種々の形状とすることが可能である。
例えば、図４（Ａ）に示すように、矩形状であってもよく、あるいは、図４（Ｂ）に示すように、矩形状と深さ方向の先端が細くなる三角形状とを組み合わせた形状であってもよい。
なお、溝部Ｍの断面形状は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により断面写真を撮影して、観察することができる。
【００７６】
また、図１（Ａ）に示す例では、溝部Ｍを上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に設けたが、これに限定はされない。すなわち、下部薄膜電極１４と下部保護層１８側に下部電極１４と下部保護層１８とを貫通する溝部を形成してもよい。あるいは、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に、上部薄膜電極１６と上部保護層２０とを貫通する溝部を設け、かつ、下部薄膜電極１４と下部保護層１８側に下部電極１４と下部保護層１８とを貫通する溝部を形成してもよい。
【００７７】
また、図１（Ｂ）に示す例では、溝部Ｍが、変換フィルム１０の外周部の全周に連続して形成される構成、すなわち、閉じた環状に形成する構成としたがこれに限定はされない。例えば、変換フィルム１０が矩形状の場合、各端辺ごとに、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に、あるいは、下部薄膜電極１４と下部保護層１８側に、溝部Ｍを設ける構成としてもよい。すなわち、溝部Ｍが複数設けられて、複数の溝部Ｍで、変換フィルム１０の外周部の全周を囲うように形成されてもよい。
具体的には、例えば、一方の対向する１組の端辺側には、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に、これらの端辺に平行な方向に延在する溝部Ｍを設け、他方の対向する１組の端辺側には、下部薄膜電極１４と下部保護層１８側に、これらの端辺に平行な方向に延在する溝部Ｍを設ける構成としてもよい。すなわち、図１（Ｂ）のように変換フィルム１０を上面から見た際に、左右の端辺側には、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に溝部Ｍを設けて、上下の端辺側には、下部薄膜電極１４と下部保護層１８側に溝部Ｍを設ける構成としてもよい。
【００７８】
なお、溝部Ｍを、変換フィルム１０の外周部の全周に連続して形成されない構成とする場合にも、溝部Ｍは、内側の薄膜電極と外側の薄膜電極（浮遊電極）とを電気的に分離するように形成される必要がある。従って、例えば、矩形状の変換フィルムのある端辺側に溝部Ｍを設ける場合には、この端辺に隣接する２辺間の全域に溝部Ｍが形成される。
【００７９】
また、変換フィルム１０の外周部の全周に溝部Ｍを有する構成にも限定はされない。
図５（Ａ）に、本発明の電気音響変換フィルムの他の一例の概略上面図を示し、図５（Ｂ）に、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す変換フィルム１００は、上部薄膜電極１６および上部保護層２０の図５（Ａ）中の上下方向の長さが、圧電体層１２の長さよりも短く形成されている。従って、図５（Ｂ）に示すように、圧電体層１２と上部薄膜電極１６とで段差となるように積層されて、上部薄膜電極１６の端部が圧電体層１２の側面よりも内側に配置される。
なお、図示は省略するが、圧電体層１２と上部薄膜電極１６との段差部分、すなわち、圧電体層１２の露出した部分は、絶縁シート等で覆われるのが好ましい。
また、上部薄膜電極１６および上部保護層２０の図５（Ａ）中左右方向の両端辺側に各端辺に平行な方向に延在する溝部Ｍが設けられている。
【００８０】
このように、薄膜電極および保護層の大きさを圧電体層の大きさよりも小さくして、上下の薄膜電極間の距離を長くする構成と、変換フィルムの外周部の一部に溝部Ｍを設ける構成とを組み合わせてもよい。
【００８１】
また、本発明においては、さらに、溝部Ｍ内に充填される絶縁性の充填部を有してもよい。
図６に、本発明の電気音響変換フィルムの他の一例の概略断面図を示す。
図６に示す変換フィルム１１０は、溝部Ｍ内に充填部２２を有する以外は、図１（Ａ）に示す変換フィルム１０と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明では異なる部位を主に行う。
【００８２】
図６に示す変換フィルム１１０は、上部薄膜電極１６と上部保護層２０側に、Ｖ字形状の溝部Ｍが形成されており、この溝部Ｍ内に充填部２２が充填されている。
充填部２２は、絶縁性を有する材料からなり、内側の上部薄膜電極１６ａと浮遊電極１６ｂとが電気的に接続されるのを防止する。
このような充填部２２を有することにより、外周部の強度低下を抑制することができる。また、圧電体層１２が露出するのを防止して安全性がより高くなる。
【００８３】
なお、図示例においては、充填部２２は、上部保護層２０の表面と面一になるように形成されているが、これに限定はされず、溝部Ｍの一部に充填されていてもよく、あるいは、保護層の表面から凸状に突出するように充填されてもよい。なお、充填部２２は、少なくとも薄膜電極の位置まで充填されるのが好ましい。
【００８４】
また、充填部２２の材料としては、溝部Ｍの絶縁性、すなわち、内側の薄膜電極と浮遊電極との間の絶縁性を担保できればよく、溝部Ｍの幅や圧電体層の厚さ等に応じて、好適な誘電率を有する材料を、適宜選択すればよい。
具体的には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチルテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、ポリアミド（ＰＡ、アラミド）等が挙げられる。
【００８５】
次に、本発明の電機音響変換フィルムの製造方法について説明する。
本発明の電気音響変換フィルムの製造方法は、
電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有する積層体を準備する準備工程と、
積層体の、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部を形成する溝形成工程とを有する、製造方法である。
【００８６】
また、本発明の電機音響変換フィルムの製造方法は、好ましい態様として、溝形成工程の後に、前記圧電体層を加熱してエージング処理を行う加熱工程を有する。
【００８７】
まず、本発明の電気音響変換フィルムの製造方法（以下、本発明の製造方法ともいう）における準備工程の一例を、図７（Ａ）〜図７（Ｅ）を参照して説明する。
まず、図７（Ａ）に示すように、下部保護層１８の上に下部薄膜電極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薄膜電極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。
【００８８】
一方で、有機溶媒に、シアノエチル化ＰＶＡ等のマトリックスの材料となる高分子材料を溶解し、さらに、ＰＺＴ粒子等の圧電体粒子２６を添加し、攪拌して分散してなる塗料を調製する。
なお、有機溶媒としては特に限定はなく、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１０ａ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７（Ｂ）に示すように、下部保護層１８の上に下部薄膜電極１４を有し、下部薄膜電極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。
【００８９】
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。
【００９０】
なお、前述のように、本発明の変換フィルム１０において、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。
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。
下部保護層１８の上に下部薄膜電極１４を有し、下部薄膜電極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。
【００９１】
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７（Ｃ）および図７（Ｄ）に示す方法が例示される。
【００９２】
この方法では、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）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と下部薄膜電極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。
【００９３】
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から下部薄膜電極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。
【００９４】
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、上部薄膜電極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、後述する熱圧着工程がスムーズに行える。
【００９５】
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の上に上部薄膜電極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薄膜電極１６として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
次いで、図７（Ｅ）に示すように、上部薄膜電極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、図８（Ａ）に示すような積層体１０ｄを作製する。この積層体１０ｄが準備工程で準備する積層体である。
【００９６】
次に、溝形成工程について、図８（Ａ）〜図８（Ｂ）を参照して説明する。
図８（Ａ）に示すような、準備工程で準備した積層体１０ｄに対して、上部薄膜電極１６と上部保護層２０、および、下部薄膜電極１４と下部保護層１８の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部の所定の位置に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部Ｍを形成することで、図８（Ｂ）に示すような本発明の変換フィルム１０を作製する。
【００９７】
溝形成工程における溝部Ｍの形成方法には特に限定はない。例えば、カッター、エンドミル、ダイヤモンドバイト、トムソン刃等の刃物による機械加工や、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、半導体レーザ等によるレーザ加工（レーザアブレーション）によって、保護層および薄膜電極の一部を除去して溝部Ｍを形成する方法が利用可能である。
例えば、保護層における溝部Ｍの形成位置をレーザ光で走査することにより、保護層および薄膜電極の所望の位置に溝部Ｍを形成すればよい。この際においては、レーザ光の強度や走査速度（すなわちレーザ光による処理時間）等を調節することで、所望の深さ、幅の溝部Ｍを形成できる。
また、機械加工で溝部Ｍを形成する場合には、刃物の形状や大きさ、処理強度等を調節することで、所望の深さ、幅の溝部Ｍを形成できる。
【００９８】
次に、加熱工程について、図８（Ｂ）〜図８（Ｃ）を参照して説明する。
加熱工程は、本発明の製造方法において、好ましい態様として含まれる工程である。
加熱工程は、溝形成工程の後に、前記圧電体層を加熱して、圧電体層のマトリックス２４を流動させることで、溝部Ｍの圧電体層の厚さを均一化するものである。本発明において、圧電体層のマトリックス２４を流動させて、厚さを均一化することをエージング処理という。
【００９９】
図８（Ｂ）に示すように、溝形成工程において溝部Ｍを形成した際に、溝部Ｍの形成方法によっては、圧電体層１２の一部が除去されて、溝部Ｍが圧電体層１２の一部まで形成された状態になる。
これに対して、溝形成工程の後に、加熱工程を行い、圧電体層のエージング処理を行うことで、溝形成工程で除去された部分にマトリックス２４が流動して、溝部Ｍにおける圧電体層１２を補修することができる。従って、図８（Ｃ）に示すように、溝部Ｍにおける圧電体層１２の厚さを他の部分と同等に、あるいは、少なくとも、溝形成工程後の厚さよりも厚くすることができる。
これにより、外周部における強度低下を抑制することができる。
【０１００】
加熱工程における加熱方法には特に限定はなく、ホットプレート加熱、電気炉加熱、赤外線加熱、マイクロ波加熱等の種々の公知の加熱方法が適宜利用可能である。
また、加熱温度にも特に限定はなく、圧電体層１２の材料、保護層や薄膜電極の耐熱性、溝形成工程で形成される溝部Ｍの幅、深さ等に応じて適宜設定すればよく、３０〜１６０℃が好ましく、５０〜１４０℃が好ましい。
【０１０１】
次に、本発明の変換フィルムを用いる電気音響変換器について説明する。
図９（Ｂ）は、本発明の変換フィルムを用いる電気音響変換器の一例を示す上面図であり、図９（Ａ）は、図９（Ｂ）のａ−ａ線断面図である。
図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す電気音響変換器４０は、前述の本発明の変換フィルム１０を電気信号を振動エネルギーに変換するスピーカ用振動板として用いる、平板型の圧電スピーカである。
なお、圧電スピーカ４０は、マイクロフォンやセンサーとして使用することも可能である。
【０１０２】
図示例の圧電スピーカ４０は、基本的に、変換フィルム１０（圧電フィルム）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。
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。なお、本発明の変換フィルムを利用する圧電スピーカにおいて、ケース４２（すなわち圧電スピーカ）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。
また、枠体４８は、中央に開口部を有する、ケース４２の上端面（開放面側）と同様の形状を有する板材である。
さらに、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、変換フィルムの伸縮運動を無駄なく前後運動（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。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。
図示例において、粘弾性支持体４６は、ケース４２の底面よりも、若干、大きい底面形状を有する四角柱状である。
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。
【０１０３】
圧電スピーカ４０においては、このケース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の上端面に押圧した状態で、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。
【０１０４】
ここで、この圧電スピーカ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、四角柱状である。すなわち、図９（Ｃ）に模式的に示すように、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、圧電スピーカ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。
また、この際においては、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。
【０１０５】
なお、本発明の変換フィルム１０を利用する圧電スピーカ４０において、変換フィルム１０による粘弾性支持体４６の押圧力には、特に限定はないが面圧が低い位置における面圧で０．０２〜０．２ＭＰａ程度とするのが好ましい。
圧電スピーカ４０に組み込んだ変換フィルム１０の高低差、図示例では、枠体４８の底面に対して最も近い所と最も遠い所との距離にも、特に限定はないが、薄型の平面スピーカが得られる、変換フィルム１０の十分な上下運動が可能になる等の点で、１〜５０ｍｍ、特に５〜２０ｍｍ程度とするのが好ましい。
加えて、粘弾性支持体４６の厚さにも、特に限定は無いが、押圧される前の厚さが、１〜１００ｍｍ、特に１０〜５０ｍｍであるのが好ましい。
【０１０６】
このような圧電スピーカ４０において、圧電体層１２への電圧印加によって、変換フィルム１０が面内方向に伸長すると、この伸長分を吸収するために、変換フィルム１０は、上方（音の放射方向）に移動する。
逆に、圧電体層１２への電圧印加によって、変換フィルム１０が面内方向に収縮すると、この収縮分を吸収するために、変換フィルム１０は、下方（ケース４２側）に移動する。
圧電スピーカ４０は、この変換フィルム１０の伸縮の繰り返しによる振動によって、音を発生する。
【０１０７】
圧電スピーカ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圧電スピーカ４０を得ることができる。
【０１０８】
ここで、図示例の圧電スピーカ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（すなわち、粘弾性支持体４６）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、本発明の変換フィルム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。
【０１０９】
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に代えて、粘弾性支持体４６を載置する支持板を有する構成としてもよい。
すなわち、剛性を有する支持板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を変換フィルム１０の周辺部に載置して、ビス等によって枠体４８を支持板に固定することにより、枠体４８と一緒に変換フィルム１０で粘弾性支持体４６を押圧して、変換フィルム１０を湾曲させる構成も、利用可能である。
また、このようなケース４２を有さない構成でも、枠体４８を用いずに、ビス等によって粘弾性支持体４６を押圧して薄くした状態として、変換フィルム１０を保持してもよい。
なお、支持板の材質として、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、変換フィルム１０の振動を更に増幅する構成としてもよい。
【０１１０】
さらに、変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、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の積層体の周辺以外の箇所を、何らかの手段によって押圧して、変換フィルム１０の少なくとも一部を湾曲させた状態で保持してなる構成も利用可能である。
あるいは、変換フィルム１０に樹脂フィルムを貼り付けて張力を付与する（保持する）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。
【０１１１】
また、本発明の変換フィルムを用いる電気音響変換器は、粘弾性支持体４６を利用する構成にも限定はされない。
例えば、ケースとして、ケース４２と同様の形状で気密性を有する物を用い、ケースの開放端を変換フィルム１０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１０に圧力を掛けて、凸状に膨らました状態で、保持する構成としてもよい。
【０１１２】
なお、内部に圧力を掛ける構成では、空気ばねの影響で歪み成分が増大し、音質が低下するおそれがある。一方、グラスウールやフェルト等の粘弾性支持体で変換フィルム１０を支持する構成の場合は、粘性を付与することになるため、歪み成分が増大することなく好適である。
また、ケース内に充填するのは気体以外でも良く、磁性流体や塗料でも適度な粘性を付与できれば使用可能である。
また、粘弾性支持体を利用する構成と内部に圧力をかける構成とを組み合わせてもよい。
【０１１３】
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薄型であるので、液晶表示装置、電子ペーパ、プロジェクター用のスクリーン等の薄型の表示装置と好適に組み合わせることができる。
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。
【０１１４】
また、前述のとおり、本発明の変換フィルム１０は、圧電体層１２が、振動エネルギーを電気信号に変換する性能も有する。
そのため、本発明の変換フィルム１０は、これを利用して、マイクロフォンや楽器用センサー（ピックアップ）にも、好適に利用可能である。例えば、本発明の変換フィルム１０は可撓性を有するので、複雑な曲面を有する、人の咽喉部に貼り付けることが可能であり、声帯付近に貼り付けるだけで、声帯マイクロフォンとして作用する。
【０１１５】
以上、本発明の電気音響変換フィルムおよびその製造方法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】
【０１１６】
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。【０１１７】
［実施例１］
前述の図７（Ａ）〜図７（Ｅ）および図８（Ａ）〜図８（Ｂ）に示す方法によって、図１（Ａ）および図１（Ｂ）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  信越化学工業株式会社製）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１２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。【０１１８】
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、下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６は、厚さ０．１μｍの銅蒸着薄膜であり、下部保護層１８および上部保護層２０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。【０１１９】
このシート状物１０ａの下部薄膜電極１４（銅蒸着薄膜）の上に、スライドコーターを用いて、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ｄ１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１８の上に銅製の下部薄膜電極１４を有し、その上に、厚さｄ１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。【０１２０】
この積層体１０ｂの圧電体層１２を、図７（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１２の温度を１００℃として、薄膜電極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。【０１２１】
分極処理を行った積層体１０ｂの上に、上部薄膜電極１６（銅薄膜側）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と下部薄膜電極１４および上部薄膜電極１６とを接着して、積層体１０ｄを作製した。【０１２２】
次に、作製した積層体１０ｄの上部薄膜電極１６および上部保護層２０側に、外周部の全周に連続する溝部Ｍを形成し、変換フィルム１０を作製した。
溝部Ｍの形成方法は、グラフテック社製カッティングプロッターFC4200-60を用い、カッターによるカット加工とした。
また、溝部Ｍの幅ｄ２は２０μｍとし、端辺から溝部Ｍまでの距離ｄ３は５ｍｍとし、圧電体層１２における溝部Ｍの深さｄ４は５μｍとした。【０１２３】
その後、下部薄膜電極１４および内側の上部薄膜電極１６ａそれぞれに電極引出し部３４を形成し配線３６を接続した。
電極引出し部３４は、保護層の一部を除去して薄層部を形成し、この薄層部に導電材料として銀ペーストを挿入し、押圧することで保護層を破断して、導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、形成した。【０１２４】
［実施例２〜２５］
圧電体層１２の厚さｄ１および溝部Ｍの幅ｄ２を下記表１に示す条件にそれぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして変換フィルム１０を作製した。なお、実施例２１〜２５に関しては端辺から溝部Ｍまでの距離Ｄ３は５ｍｍとし、圧電体層１２における溝部Ｍの深さｄ４は３μｍとした。【０１２５】
［比較例１〜５］
圧電体層の厚さｄ１を下記表１に示す条件にそれぞれ変更し、溝部Ｍを形成しない以外は、実施例１と同様にして変換フィルム１０を作製した。【０１２６】
［実施例２６〜２７］
溝部Ｍに充填された充填部２２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。
なお、充填部２２の材料はポリエチレンとし、溝部Ｍにポリエチレンを充填し、サンプル表面温度が１１０℃となるようにオーブン内にて３０分間加熱して充填部２２を形成した。【０１２７】
[実施例２８]
圧電体層として、圧電体粒子を含まないＰＶＤＦを用いた以外は、実施例２と同様にして変換フィルム１０を作製した。
なお、ＰＶＤＦからなる圧電体層の塗料として、下記の組成比のＰＶＤＦとＭＥＫを含む塗料を調製した以外は、実施例１と同様の方法で圧電体層を形成した。
・ＰＶＤＦ・・・・・・・・・・・・・１００質量部
・ＭＥＫ・・・・・・・・・・・・・・３００質量部【０１２８】
［比較例６］
溝部Ｍを形成しない以外は、実施例１４と同様にして変換フィルム１０を作製した。【０１２９】
［評価］
〔動作確認〕
作製した変換フィルムで音が鳴るか否かを評価した。
まず、作製した変換フィルムから、φ１５０ｍｍの円形試験片を作製した。この試験片を、内径１３８ｍｍ、深さ９ｍｍのプラスチック製の丸形のケースの開口面を覆うように固定して、ケース内部の圧力を、１．０２気圧に維持した。これにより、変換フィルムをコンタクトレンズのように凸型に撓ませて圧電スピーカとした。
このような圧電スピーカを各１０個作製し、各圧電スピーカに１ｋＨｚ、実効電圧５．０Ｖの正弦波交流電圧を印加して、音が鳴るか否かを評価した。
音が鳴ったものが９個以上の場合をＡとし、８個以下の場合をＢとした。
音が鳴らなかった変換フィルムは、薄膜電極のエッジ部に存在するバリＦが圧電体層１２に食い込み、上下の薄膜電極同士が電気的に接続されてしまったものと考えられる。【０１３０】
〔絶縁破壊電圧〕
上記動作確認で音が鳴ることを確認された圧電スピーカを用いて、変換フィルムの絶縁破壊電圧を測定した。
圧電スピーカに組み込んだ変換フィルムの上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４に交流電圧を印加していき、音が鳴らなくなった時点の電圧（ピークピーク値）を絶縁破壊電圧として測定した。周波数は１ｋＨｚとした。
評価の結果を表１に示す。【０１３１】
【表１】
2016121765.tif 000003
【０１３２】
表１より、上部薄膜電極と上部保護層、および、下部薄膜電極と下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、薄膜電極と保護層とを貫通する溝部が形成されている本発明の変換フィルムである実施例１〜２８は、比較例１〜６に比べて、絶縁破壊電圧が大きいことがわかる。すなわち、高い電圧を印加しても、上下の薄膜電極間で空気の絶縁破壊が生じることなく適正に振動と電圧の変換をすることができることがわかる。
また、比較例１〜６では、動作確認において、音が鳴らない場合があることがわかった。これは、薄膜電極のエッジ部に存在するバリが圧電体層に食い込み、上下の薄膜電極同士が電気的に接続されてしまったものと考えられる。これに対して実施例１〜２８はいずれも確実に動作した。これは、薄膜電極のエッジ部にバリが存在しても、溝部Ｍを形成することにより、上下の薄膜電極同士が電気的に接続されるのを防止できるためである。
また、実施例１と実施例２〜５との対比、実施例６と実施例７〜１０との対比、実施例１１と実施例１２〜１６との対比、実施例１７と実施例１８〜２０との対比、実施例２１と実施例２２〜２５との対比から、溝部Ｍの幅ｄ２は、圧電体層１２の厚さｄ１以上であるのが好ましく、ｄ１の２倍以上であるのがより好ましく、１００μｍ以上が特に好ましいことがわかる。
また、実施例２８および比較例６から、本発明は、圧電体層１２がＰＶＤＦからなる場合でも有効であることがわかる。
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】
【０１３３】
１０、１００、１１０  電気音響変換フィルム
１２  圧電体層
１４  下部薄膜電極
１６  上部薄膜電極
１６ａ  内側の上部薄膜電極
１６ｂ  外側の上部薄膜電極（浮遊電極）
１８  下部保護層
２０  上部保護層
２４  マトリックス
２６  圧電体粒子
３０  コロナ電極
３２  直流電源
３４  電極引出し部
３６  配線
４０  圧電スピーカ
４２  ケース
４６  粘弾性支持体
４８  枠体
Ｍ  溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月13日(2017.6.13)
【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】
電界の状態に応じて伸縮する圧電体層と、
前記圧電体層の一方の主面に形成された上部薄膜電極と、
前記圧電体層の他方の主面に形成された下部薄膜電極と、
前記上部薄膜電極の上に形成された上部保護層と、
前記下部薄膜電極の上に形成された下部保護層とを有し、
前記上部薄膜電極と前記上部保護層、および、前記下部薄膜電極と前記下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の少なくとも一部に、前記薄膜電極と前記保護層とを貫通する溝部が形成されており、
前記溝部の幅ｄ２が、前記圧電体層の厚さｄ１以上であることを特徴とする電気音響変換フィルム。
【請求項２】
前記溝部が、前記圧電体層の一部まで形成されている請求項１に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項３】
前記溝部が、前記上部薄膜電極と前記上部保護層、および、前記下部薄膜電極と前記下部保護層の少なくとも一方の、面方向の外周部の全周に形成されている請求項１または２に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項４】
前記溝部の幅ｄ２、前記圧電体層の厚さｄ１、および、前記上部薄膜電極と前記下部薄膜電極との間に印加される電圧Ｖが、ｄ２＞Ｖ／３．５−ｄ１を満たす請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項５】
前記圧電体層の厚さｄ１が、５〜１００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項６】
前記溝部に充填された絶縁性の充填部を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項７】
前記圧電体層が、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。
【請求項８】
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７に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項９】
前記高分子材料が、シアノエチル基を有するものである請求項７または８に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１０】
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７〜９のいずれか１項に記載の電気音響変換フィルム。
【国際調査報告】
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