(57)【要約】  １枚の振動板で、高音質な音を安定して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ことができる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。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積層された一対の電極対とを有し、一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を１以上有する。
2016017632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記高分子複合圧電体の両面に積層された一対の電極対とを有し、
一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を１以上有することを特徴とする電気音響変換フィルム。
【請求項２】
前記凸部の主面に対する最大高さｄと、前記主面に垂直な方向から見た際の、前記凸部の最大長さＬとが、ｄ≦０．５×Ｌの関係を満たす請求項１に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項３】
前記凸部は、少なくとも１方向に湾曲されてなる請求項１または２に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項４】
前記凸部は、主面に垂直な一方向の断面、および、前記一方向と直交する他方向の断面において、湾曲している請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項５】
２以上の前記凸部を有し、前記２以上の凸部のうち、少なくとも２つは互いに表面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる請求項２〜４のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項６】
前記凸部の形成領域に応じて積層された、複数の電極対を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項７】
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１〜６のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項８】
前記高分子材料の周波数１Ｈｚでのガラス転移温度が０〜５０℃である請求項１〜７のいずれか一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１〜８のいずれか一項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１〜９のいずれか一項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１〜１０のいずれか一項に記載の電気音響変換フィルム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一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を支持する支持部材とを有する電気音響変換器であって、
前記支持部材は、前記電気音響変換フィルムの主面を湾曲した状態で前記電気音響変換フィルムを支持する電気音響変換器。
【請求項１３】
前記電気音響変換フィルムの前記１以上の凸部は、主面の湾曲の突出方向と同じ方向に突出する請求項１２に記載の電気音響変換器。
【請求項１４】
前記電気音響変換フィルムの前記１以上の凸部は、主面の湾曲の突出方向の反対方向に突出する請求項１２に記載の電気音響変換器。
【請求項１５】
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、前記高分子複合圧電体の両面に積層された一対の電極対とを有する電気音響変換フィルムと、前記電気音響変換フィルムを支持する支持部材とを有する電気音響変換器であって、
前記電気音響変換フィルムは、面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる２以上の領域を形成されて支持されることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項１６】
前記２以上の領域のうち、少なくとも２つの領域は、前記電気音響変換フィルムの主面に垂直な方向に重なっている請求項１５に記載の電気音響変換器。
【請求項１７】
前記２以上の領域のうちの１つの領域は、前記電気音響変換フィルムの主面を湾曲してなるものである請求項１６に記載の電気音響変換器。
【請求項１８】
３以上の領域を有し、少なくとも２つは互いに面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項１９】
前記領域は、少なくとも１方向に湾曲されてなる請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項２０】
前記領域は、圧電フィルムの主面に垂直な一方向の断面、および、前記一方向と直交する他方向の断面において、湾曲している請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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】
特許文献２に記載された電気音響変換フィルムは、圧電体層の材料を、常温で粘弾性を有する高分子材料とすることで、２０〜２０ｋＨｚ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舞うことが可能で、更に２０ｋＨｚ以下の全ての周波数の振動に対して適度な損失正接を有する。そのため、可撓性および音響特性に優れ、しかも、変形されても安定した音声の出力が可能で可撓性および音響特性に優れ、しかも、変形されても安定した音の出力が可能である。
しかしながら、特許文献２に記載された電気音響変換フィルムは、単一の振動板であるため、高音質かつ十分な音量で再生可能な周波数帯域がやや狭いという問題があることがわかった。【０００８】
ここで、特許文献１では、音声信号を、周波数帯域別に振幅を所定量増減するように補正する、固有の補正パターンをそれぞれ備えた複数のフィルタを有し、計測されたスピーカの湾曲度合いに応じて、フィルタの１つを選択して、このフィルタで音声信号を補正して、スピーカに出力することで、周波数特性や音量等の音質を向上させることが記載されている。
しかしながら、スピーカに入力する音声信号を補正する構成では、周波数特性や音量の向上が不十分であった。【０００９】
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枚の振動板で、広い周波数帯域で高音質かつ十分な音量で音を安定して再生することができる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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべき鋭意検討した結果、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積層された一対の電極対とを有し、一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を１以上有することにより、１枚の振動板であっても、広い周波数帯域で、高音質な音を十分な音量で安定して再生することが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器を提供する。【００１１】
（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、高分子複合圧電体の両面に積層された一対の電極対とを有し、
一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる凸部を１以上有する電気音響変換フィルム。
（２）  凸部の主面に対する最大高さｄと、主面に垂直な方向から見た際の、凸部の最大長さＬとが、ｄ≦０．５×Ｌの関係を満たす（１）に記載の電気音響変換フィルム。
（３）  凸部は、少なくとも１方向に湾曲されてなる（１）または（２）に記載の電気音響変換フィルム。
（４）  凸部は、主面に垂直な一方向の断面、および、一方向と直交する他方向の断面において、湾曲している（１）〜（３）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（５）  ２以上の凸部を有し、２以上の凸部のうち、少なくとも２つは互いに表面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる（２）〜（４）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（６）  凸部の形成領域に応じて積層された、複数の電極対を有する（１）〜（５）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（７）  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（１）〜（６）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（８）  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）〜（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（１）〜（８）のいずれか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（１）〜（９）のいずれか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（１）〜（１０）のいずれかに記載の電気音響変換フィルム。
（１２）  （１）〜（１１）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を支持する支持部材とを有する電気音響変換器であって、
支持部材は、電気音響変換フィルムの主面を湾曲した状態で電気音響変換フィルムを支持する電気音響変換器。
（１３）  電気音響変換フィルムの１以上の凸部は、主面の湾曲の突出方向と同じ方向に突出する（１２）に記載の電気音響変換器。
（１４）  電気音響変換フィルムの１以上の凸部は、主面の湾曲の突出方向の反対方向に突出する（１２）に記載の電気音響変換器。
（１５）  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積層された一対の電極対とを有する電気音響変換フィルムと、電気音響変換フィルムを支持する支持部材とを有する電気音響変換器であって、
電気音響変換フィルムは、面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる２以上の領域を形成されて支持される電気音響変換器。
（１６）  ２以上の領域のうち、少なくとも２つの領域は、電気音響変換フィルムの主面に垂直な方向に重なっている（１５）に記載の電気音響変換器。
（１７）  ２以上の領域のうちの１つの領域は、電気音響変換フィルムの主面を湾曲してなるものである（１６）に記載の電気音響変換器。
（１８）  ３以上の領域を有し、少なくとも２つは互いに面積および曲率半径の少なくとも一方が異なる（１５）〜（１７）のいずれかに記載の電気音響変換器。
（１９）  領域は、少なくとも１方向に湾曲されてなる（１５）〜（１８）のいずれかに記載の電気音響変換器。
（２０）  領域は、圧電フィルムの主面に垂直な一方向の断面、および、一方向と直交する他方向の断面において、湾曲している（１５）〜（１９）のいずれかに記載の電気音響変換器。
【発明の効果】
【００１２】
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器によれば、１枚の振動板で、広い周波数帯域で高音質かつ十分な音量で音を安定して再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の電気音響変換フィルムの一例を概念的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の電気音響変換フィルムを用いる電気音響変換器の一例を概念的に示す上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図２（Ｃ）は、電気音響変換器の他の一例の断面図である。
【図３】図１（Ａ）に示す電気音響変換フィルムの一部を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｅ）はそれぞれ、変換ユニットの大きさの定義を説明するための概念図である。
【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概念的に示す上面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、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上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】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断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、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上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は、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１０】図１０（Ａ）は、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上面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、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上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は、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上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、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上面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１４】周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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器について、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。
【００１５】
図１（Ａ）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斜視図を示し、図１（Ｂ）に、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示し、図１（Ｃ）に、図１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示す。また、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に、図１の電気音響変換フィルムを用いる本発明の電気音響変換器の一例を概念的に示す。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、電気音響変換器８０は、電気音響変換フィルム（以下、「変換フィルム」ともいう）１０を振動板として用いるものである。
【００１６】
このような電気音響変換器８０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として利用されるものであり、変換フィルム１０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、音による変換フィルム１０の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。
【００１７】
ここで、図１（Ａ）に示すように、本発明の変換フィルム１０は、一方の主面の略中央に、一方の主面側に突出するように凸面状に成形されてなる、１つの凸部１０ａを形成されたものである。そのため、この変換フィルム１０を用いた電気音響変換器８０は、図２（Ｂ）に示すように、変換フィルム１０が、変換フィルム１０に形成された凸部１０ａからなる第１の領域と、変換フィルム１０の、凸部１０ａを除く主面全体からなる第２の領域とを有し、第１の領域と第２の領域とは、表面積が異なり、かつ、第１の領域と第２の領域とで、異なる曲率で湾曲した状態で支持されている構成を有する。
これにより、第１の領域と第２の領域とで、好適に振動する周波数帯域を異ならせることができるので、音質を低下させることなく、１枚の振動板で、再生可能な周波数帯域を広帯域化することができる。
この点に関しては後に詳述する。
【００１８】
まず、本発明の電気音響変換フィルムについて説明する。
図３は、図１に示す変換フィルム１０の部分拡大断面図である。
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）、および、図３に示すように、変換フィルム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の一方の面に積層される下部薄膜電極１４と、下部薄膜電極１４上に積層される下部保護層１８と、圧電体層１２の他方の面に積層される上部薄膜電極１６と、上部薄膜電極１６上に積層される上部保護層２０とを有し、主面の略中央に凸部１０ａを形成されてなる構成を有する。
【００１９】
本発明の変換フィルム１０において、高分子複合圧電体である圧電体層１２は、図３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２４中に、圧電体粒子２６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１２は、好ましくは、分極処理されている。
【００２０】
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。
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
なお、図３においては、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るが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、圧電体層１２中の圧電体粒子２６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２４中に不規則に分散されていてもよい。
【００３４】
本発明の変換フィルム１０において、圧電体層１２中における粘弾性マトリックス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。
粘弾性マトリックス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。
【００３５】
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。
【００３６】
図３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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５０μｍ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、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。
【００４２】
本発明の変換フィルム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。
【００４３】
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。
【００４４】
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等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
前述のように、本発明の変換フィルム１０は、常温で粘弾性を有する粘弾性マトリックス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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
ここで前述のとおり、変換フィルム１０は、主面の略中央部に１つの凸部１０ａを形成されてなる構成を有する。
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す例では、凸部１０ａは、変換フィルム１０の一部を、一方の主面側に突出するように、半球状の凸面に形成されている。すなわち、凸部１０ａは、他方の主面側から見た際には、半球状の凹面に形成されている。
【００５３】
このように、凸部１０ａを形成されてなる変換フィルム１０を振動板として使用することで、電気音響変換器８０において、変換フィルム１０は、凸部１０ａからなる第１の領域と、変換フィルム１０の主面全体からなる第２の領域とを有し、第１の領域と第２の領域とで表面積が異なり、かつ、第１の領域と第２の領域とで、異なる曲率半径で湾曲した状態で支持される。
そのため、変換フィルム１０の第１の領域における共振周波数は、変換フィルム１０主面（第２の領域）における共振周波数とは異なる周波数となるので、第１の領域と第２の領域とで異なる振動特性となる。すなわち、第１の領域と第２の領域とで、音（振動）と電気信号との変換効率が高い周波数帯域が異なるものとなり、十分な音量で再生可能な周波数帯域が異なるものとなる。従って、１つの振動板として、広い周波数帯域の音を、十分な音量で再生することができる。
【００５４】
ここで、本発明においては、変換フィルム１０の圧電体層１２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２４中に圧電体粒子２６を分散してなるものである。そのため、単一の振動板上に複数の異なる振動モードが混在した場合であっても、各振動モードでの振動が互いに干渉してクロストークをおこすことがない。すなわち、変換フィルム１０では、第１の領域と、第２の領域との振動が互いに干渉することがなく、それぞれの領域が異なる周波数帯域の音を良好に再生することができる。
従って、この変換フィルム１０を振動板として用いる電気音響変換器８０において、広い周波数帯域で高音質な音を十分な音量で再生することができる。
【００５５】
なお、凸部１０ａの大きさ（表面積）、高さ、曲率等には特に限定はなく、変換フィルム１０の大きさ、厚さ、電気音響変換器８０に組み込んだ際の変換フィルム１０主面の曲率半径、電気音響変換器８０に求められる音と電気信号との変換効率や、求められる周波数帯域等に応じて適宜決定すればよい。
【００５６】
ここで、凸部１０ａの変換フィルム１０の主面に対する最大高さｄと、変換フィルム１０の主面に垂直な方向から見た際の、凸部１０ａの最大長さＬとが、ｄ≦０．５×Ｌの関係を満たすのが好ましい。
例えば、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、変換フィルムの主面に垂直な方向から見た際の、凸部１０ａの形状が円形である場合には、図４（Ａ）に示すように、その直径を凸部１０ａの最大長さＬとし、この最大長さＬと凸部１０ａの主面に対する最大高さｄとが、ｄ≦０．５×Ｌの関係を満たすのが好ましい。ここで、ｄが０．５×Ｌに近づくほど共振周波数は高くなり、より高音が強調された音が再生されることになる。一般に高い周波数の音は直進性が高いため指向性が強くなり易いが、図１（Ｂ）に示されるように凸部１０ａを半球状にすることで全方位に音が放射されるため、理想的な高音用ツイーターが実現可能になる。
上記共振周波数や指向性の観点から、凸部１０ａの主面に対する最大高さｄと、凸部１０ａの最大長さＬとが、高音域の場合は、０．３×Ｌ≦ｄ≦０．５×Ｌの関係を満たすのが好ましく、中・低音域の場合は、ｄ≦０．３×Ｌの関係を満たすのが好ましい。
【００５７】
ここで、図４（Ａ）に示す例では、変換フィルム１０の主面に垂直な方向から見た際の、凸部１０ａの形状は円形としたが、本発明はこれに限定はされず、矩形状、三角形状、五角形状等の多角形状、楕円形状等の種々の形状とすることができる。
なお、凸部の形状は、対称性の高い形状であることが好ましく、正多角形または円形状であることが好ましい。
【００５８】
凸部１０ａの各形状における、凸部の最大長さＬの定義について、図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）を用いて説明する。
図４（Ｂ）に示すように、凸部１０ａの形状が楕円形の場合には、長径を凸部１０ａの最大長さＬとする。
図４（Ｃ）に示すように、凸部１０ａの形状が四角形状である場合には、凸部１０ａの対角線の長さを凸部１０ａの最大長さをＬとする。
図４（Ｄ）に示すように、凸部１０ａの形状が、四角形以上の多角形の場合には、対角線のうち、最長の対角線を凸部１０ａの最大長さＬとする。
図４（Ｅ）に示すように、凸部１０ａの形状が三角形の場合には、垂線のうち、最長の垂線を凸部１０ａの最大長さＬとする。
【００５９】
また、図１（Ａ）に示す例では、変換フィルム１０は、凸部１０ａを１つ有する構成としたが、これに限定はされず、複数の凸部を有する構成としてもよい。
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５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、変換フィルム９０は、面方向に等間隔に配置された２行４列の計８つの凸部９０ａを有する。凸部９０ａは、凸部１０ａと同様に、一方の主面側に突出するように、半球状の凸面に形成された部位であり、各凸部９０ａの表面積、高さ、曲率半径は同じである。
このように複数の凸部９０ａを形成することで、所望の周波数帯域での変換効率を向上させることができ、より好適に広帯域化することができる。
【００６０】
また、複数の凸部を形成する際には、各凸部の表面積、高さ、曲率等を異なるものとしてもよい。
図６（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６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、変換フィルム９２は、面方向の略中央に１つの凸部９２ａを有し、図中、凸部９２ａの右側に１つの凸部９２ｂを有し、凸部９２ａの左側に３つの凸部９２ｃを有する。
凸部９２ａ〜９２ｃはそれぞれ、凸部１０ａと同様に、一方の主面側に突出するように、半球状の凸面に形成された部位である。また、各凸部の表面積、高さ、曲率半径は異なり、凸部９２ａは凸部９２ｂよりも表面積、高さおよび曲率半径が大きく、凸部９２ｃは凸部９２ｂよりも表面積、高さおよび曲率半径が小さい。
このように異なる大きさの凸部を形成することで、各凸部の共振周波数を異なるものとして、効率よく再生することができる周波数帯域をより広帯域化することができる。
なお、図６（Ａ）に示すように、複数の凸部のうち、少なくとも２つの凸部の曲率半径（共振周波数）が異なればよく、同じ曲率半径（共振周波数）の凸部を有していてもよい。
【００６１】
なお、図６（Ａ）に示す例では、各凸部の表面積、高さおよび曲率半径を異なるものとして、各凸部の共振周波数を異ならせる構成としたが、これに限定はされず、各凸部で共振周波数が異なればよく、各凸部の曲率半径は同じにして表面積のみを異ならせて、共振周波数を異なるものとする構成としてもよく、あるいは、各凸部の表面積は同じにして曲率半径のみを異ならせて、共振周波数を異なるものとする構成としてもよい。
また、共振周波数を異なるものとすることができれば、凸部の形状を異ならせる構成に限定はされず、例えば、一部に保護フィルムを二重に貼り付けて、領域ごとに質量やスチフネスを異ならせるようにして、共振周波数を異なるものとする構成にしてもよい。
【００６２】
また、図１（Ａ）に示す例では、凸部の形状を半球状の凸面としたが、これに限定はされず、図７に示す変換フィルム９４の凸部９４ａのように、略矩形状の凸面であってもよい。あるいは、凸部は、楕円状、正弦波状、角丸長方形、ハニカム形状等の凸面であってもよく、これらの形状の一部で表される形状に湾曲した凸面、一部がこれらの形状に湾曲した凸面であってもよい。
【００６３】
また、図５（Ａ）、図６（Ａ）に示す例では、複数の凸部を変換フィルムの主面の面方向の異なる位置に配置したが、これに限定はされず、曲率半径、表面積等が異なる凸部を面方向の重なる位置に配置する構成としてもよい。すなわち、曲率半径等が異なる凸部が変換フィルムの主面に垂直な方向に重なってなる構成としてもよい。
【００６４】
図８（Ａ）は、本発明の変換フィルムの他の一例を概念的に示す上面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、変換フィルム１０２は、面方向の略中央に凸部１０２ａと、凸部１０２ａよりも大きい凸部１０２ｂとを有する。
凸部１０２ａは、変換フィルム１０２の主面の略中央の矩形状の領域を、図中左右方向および上下方向に湾曲してなる凸面である。また、凸部１０２ｂは、主面の面方向において凸部１０２ａと中心が一致する位置に、凸部１０２ａよりも大きい矩形状の領域を、図中左右方向および上下方向に湾曲してなる凸面である。図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示すように、凸部１０２ｂの曲率半径は、凸部１０２ａの曲率半径よりも大きい。また、凸部１０２ｂの表面積は、凸部１０２ａの表面積よりも大きい。
このように、複数の凸部が変換フィルムの主面に垂直な方向に重なる構成とした場合であっても、各凸部の共振周波数を異なるものとして、効率よく再生することができる周波数帯域をより広帯域化することができる。
【００６５】
なお、図８（Ａ）に示す例では、凸部は、変換フィルムの主面に垂直な一方向の断面、および、この一方向に直交する他方向の断面において湾曲する構成としたが、これに限定はされず、一方向のみが湾曲する構成であってもよい。
本発明においては、圧電体層１２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である。そのため、圧電体層１２は、圧電特性に面内異方性がないので、変換フィルム１０を、どの方向に湾曲させても振動板として機能させることができる。従って、変換フィルムの主面に垂直な一方向の断面、および、この一方向に直交する他方向の断面において湾曲させることで、音質を変化させることなく、より好適に広帯域化することができ、この変換フィルムを用いるスピーカ構造の簡略化や軽量化が容易にできる。
【００６６】
以下、図９（Ａ）〜図９（Ｅ）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９（Ａ）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１１ａを準備する。このシート状物１１ａ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。
【００６８】
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１１ａ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９（Ｂ）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１１ｂ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９（Ａ）に示すシート状物１１ａの上にシート状に押し出し、冷却することにより、図９（Ｂ）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１１ｂを作製してもよい。
【００７０】
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１１ｂ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９（Ｃ）および図９（Ｄ）に示す方法が例示される。
【００７２】
この方法では、図９（Ｃ）および図９（Ｄ）に示すように、積層体１１ｂ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１１ｂ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１１ｂを移動させる移動機構を設け、この積層体１１ｂを移動させて分極処理をしてもよい。この積層体１１ｂ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、後述する熱圧着工程がスムーズに行える。
【００７５】
このようにして積層体１１ｂ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１１ｃを、準備する。このシート状物１１ｃ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９（Ｅ）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１１ｃを、圧電体層１２の分極処理を終了した積層体１１ｂに積層する。
さらに、この積層体１１ｂとシート状物１１ｃ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、変換フィルムを作製する。
【００７６】
次に、作製した変換フィルムを加工して、図１（Ａ）に示すような凸部１０ａを形成する。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１０ａを形成することができる。
このようにして、凸部１０ａを有する本発明の変換フィルム１０を作製する。
【００７７】
次に、変換フィルム１０を用いる本発明の電気音響変換器について説明する。
図２（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の一例を示す上面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、電気音響変換器８０は、変換フィルム１０と、ケース８２と、枠体８４と、粘弾性支持体８６とを有する。
【００７８】
ケース８２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電気音響変換器において、ケース８２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８４は、中央に開口部を有する、ケース８２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８６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、圧電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８６は、ケース８２の底面とほぼ同等の底面形状を有する四角柱状である。なお、粘弾性支持体８６は、変換フィルム１０の凸部１０ａに対応する位置に、凸部１０ａよりも一回り大きい凸部を有する形状とし、凸部１０ａ内にも粘弾性支持体８６を配置する構成としてもよい。あるいは、図２（Ｃ）に示す電気音響変換器８０ｂのように、凸部１０ａ内は空洞となる構成としてもよい。
粘弾性支持体８６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。
【００７９】
電気音響変換器８０においては、このケース８２の中に粘弾性支持体８６を収容して、変換フィルム１０によってケース８２および粘弾性支持体８６を覆い、変換フィルム１０の周辺を枠体８４によってケース８２の上端面に接した状態で、枠体８４をケース８２に固定して、構成される。
なお、ケース８２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。
【００８０】
ここで、この電気音響変換器８０においては、粘弾性支持体８６は、高さ（厚さ）がケース８２の内面の高さよりも厚い。すなわち、変換フィルム１０および枠体８４が固定される前の状態では、粘弾性支持体８６は、ケース８２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８０では、粘弾性支持体８６の周辺部に近くなるほど、粘弾性支持体８６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８６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８６により押圧されて支持されるのが好ましい。
【００８１】
なお、電気音響変換器８０において、変換フィルム１０による粘弾性支持体８６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０．００５〜１．０ＭＰａ、特に０．０２〜０．２ＭＰａ程度とするのが好ましい。
電気音響変換器８０に組み込んだ変換フィルム１０の高低差、図示例では、枠体８４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８６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。
【００８２】
このような電気音響変換器８０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８２側）に移動する。
電気音響変換器８０をスピーカとして利用する場合は、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。
【００８３】
電気音響変換器８０において、粘弾性支持体８６は枠体８４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、圧電フィルム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、圧電フィルム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８０を得ることができる。
【００８４】
ここで、前述のとおり、振動板として用いられる変換フィルム１０は、凸部１０ａを形成されてなるものである。そのため、電気音響変換器８０に組み込まれた変換フィルム１０は、主面全体を湾曲されてなる第２の領域と、第２の領域よりも表面積が小さく、第２の領域とは異なる曲率半径で湾曲した凸部１０ａからなる第１の領域とを有する状態で支持される。そのため、変換フィルム１０主面（第２の領域）における共振周波数と、第１の領域における共振周波数は異なる周波数となり、第１の領域と第２の領域とで異なる振動特性となる。
すなわち、第１の領域と第２の領域とで、音（振動）と電気信号との変換効率が高い周波数帯域が異なるものとなり、十分な音量で再生可能な周波数帯域が異なるものとなる。従って、１つの振動板として、広い周波数帯域の音を、十分な音量で再生することができる。
【００８５】
また、電気音響変換器８０に組み込まれた変換フィルム１０は、第１の領域と第２の領域とが、変換フィルムの主面に垂直な方向に重なった状態で保持される。
ここで、一般的に、複数の振動板（スピーカ）を有する場合、各スピーカから視聴者までの距離が同じであれば、各スピーカから再生される音の位相が合い、音像が良くなるが、各スピーカから視聴者までの距離が異なると、各スピーカから再生される音の位相がずれて、重複する周波数の音が互いに打ち消しあい、その周波数の音が抜けてつながりの悪い音になったり、音が痩せたり、ぼやけたりして、音像が悪くなる場合がある。
これに対して、電気音響変換器８０では、異なる振動特性を有する領域が、主面に垂直な方向に重なった構成を有することで、第１の領域から主に発生する周波数帯域の音と、第２の領域から主に発生する周波数帯域の音とが同じ位置から再生される。これにより、優れた音像を実現できる。
【００８６】
なお、本発明において、変換フィルムを電気音響変換器に組み込んだ際の、変換フィルムの主面に垂直な方向とは、変換フィルムが振動する領域と固定される領域との境界を結んだ直線に囲まれる面に垂直な方向である。例えば、変換フィルムの周囲を枠体で固定する構成とする場合には、枠体で固定された領域と枠体よりも内側の振動する領域との境界線に囲まれる面に垂直な方向である。
【００８７】
ここで、図示例の電気音響変換器８０は、枠体８４によって、変換フィルム１０の周辺全域をケース８２、すなわち、粘弾性支持体８６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８４を有さずに、例えばケース８２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を粘弾性支持体８６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８２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８２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。
【００８８】
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８６を収容するケース８２に代えて、粘弾性支持体８６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８６を載置し、粘弾性支持体８６を覆って変換フィルム１０を載せ、先と同様の枠体８４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８４を支持板に固定することにより、枠体８４と一緒に変換フィルム１０で粘弾性支持体８６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８２を有さない構成でも、枠体８４を用いずに、ビス等によって粘弾性支持体８６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。
【００８９】
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８６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。
【００９０】
また、本発明の電気音響変換器は、粘弾性支持体８６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８２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。
【００９１】
なお、内部に圧力を掛ける構成とすると、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８６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。
また、領域ごとに、粘弾性支持体８６や内部の圧力を変えて、変換フィルム１０にかかる面圧を異ならせる構成としてもよい。これにより、変換フィルム１０のスチフネスを制御して、領域ごとの共振周波数を制御することができ、より好適に広帯域化することができる。
【００９２】
次に、主面に垂直な方向に重なる複数の凸部を有する変換フィルムを用いる電気音響変換器について、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を用いて説明する。なお、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す電気音響変換器１００は、変換フィルム１０に代えて、図８（Ａ）に示す変換フィルム１０２を用いた以外は、電気音響変換器８０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、以下の説明では異なる部位を主に行う。
【００９３】
図１０（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す上面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１０（Ａ）に示すように、電気音響変換器１００は、変換フィルム１０２と、ケース８２と、枠体８４と、粘弾性支持体８６とを有する。
【００９４】
図に示すように、変換フィルム１０２は、主面を湾曲された状態で支持される。ここで、図８（Ｂ）に示すように、変換フィルム１０２は、変換フィルムの主面に垂直な方向に重なる、曲率半径が異なる２つの凸部を有している。
そのため、変換フィルム１０２を用いる電気音響変換器１００においては、変換フィルム１０２は、凸部１０２ａからなる第１の領域と、凸部１０２ｂからなる第２の領域と、主面の凸部１０２ａおよび凸部１０２ｂ以外の領域からなる第３の領域とが主面に垂直な方向に重なり、かつ、それぞれが異なる表面積を有し、かつ、それぞれ異なる曲率半径で湾曲した状態で支持される。
従って、各領域は異なる振動特性を有するので、１つの振動板で、より広い周波数帯域の音を、十分な音量で再生することができ、また、良好な音像を実現できる。
【００９５】
また、図１０（Ａ）に示す電気音響変換器１００においては、各領域を、変換フィルムの主面に垂直な所定の一方向の断面、および、この一方向に直交する他方向の断面において湾曲させる構成としたが、本発明はこれに限定はされない。
図１１（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す上面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すように、電気音響変換器１１０は、変換フィルム１１２と、ケース８２と、フレーム１１６と、粘弾性支持体８６とを有する。
【００９６】
フレーム１１６は、断面が矩形状の、図１１（Ａ）中、上下方向に長尺な棒状部材であり、ケース８２の開口面の縁部に固定されて変換フィルム１１２の左右方向の両端部を固定する。
一方、変換フィルム１１２の図中、上下方向の両端部は固定されていない。すなわち、変換フィルム１１２は、図１１（Ａ）中、上下方向において、ケース８２の内側と略同等の幅を有し、左右方向の両端部を、フレーム１１６でケース８２に固定して支持されている。従って、変換フィルム１１２は、図１１（Ａ）中、左右方向においては、図１１（Ｂ）に示すように、主面を湾曲された状態で支持される。一方、上下方向においては、図１１（Ｃ）に示すように、湾曲されず平坦な状態で支持される。
【００９７】
また、図１１（Ｂ）に示すように、変換フィルム１１２は、左右方向において、異なる表面積を有し、異なる曲率半径で湾曲する３つの領域を有する。第１の領域１１２ａは、略中央部で最も小さい曲率半径で湾曲する領域である。第２の領域１１２ｂは、第１の領域１１２ａよりも大きな曲率半径で湾曲する、第１の領域１１２ａと中心が一致する、第１の領域１１２ａよりも一回り大きな領域である。第３の領域１１２ｃは、第２の領域１１２ｂよりも大きな曲率半径で湾曲する、第１の領域１１２ａおよび第２の領域１１２ｂ以外の領域である。この３つの領域は、変換フィルムの主面に垂直な方向に重なって形成されている。
【００９８】
このように、変換フィルムの主面に垂直な一方向の断面においてのみ、変換フィルムを湾曲させる構成としてもよい。
このような構成は、変換フィルム１１２に、第１の領域１１２ａに対応する凸部と、第２の領域１１２ｂに対応する凸部とを予め形成しておき、変換フィルム１１２の主面を湾曲させて電気音響変換器１１０に組み込むことで形成することができる。
なお、本発明においては、圧電体層１２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である。このような圧電体層１２は、圧電特性に面内異方性がないので、変換フィルム１０を、どの方向に湾曲させても振動板として機能させることができる。従って、広帯域化、高音質化、高効率化等の観点から、変換フィルムの主面に垂直な一方向の断面、および、この一方向に直交する他方向の断面において湾曲させることが好適であり、全方向において湾曲させるのがより好適である。
【００９９】
また、図２（Ｂ）等に示す例では、異なる曲率半径で湾曲する領域を主面に垂直な方向に重なるように配置する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、異なる曲率半径で湾曲する領域を主面の面方向の異なる位置に配置する構成としてもよい。
【０１００】
図１２（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１２（Ｃ）は、図１２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示すように、電気音響変換器１２０は、変換フィルム１２２と、ケース８２と、枠体１２４と、粘弾性支持体８６とを有する。図に示すように、電気音響変換器１２０において、変換フィルム１２２は、表面積が異なり、異なる曲率半径で湾曲される３つの領域を面方向の異なる位置に形成される。なお、以下の説明では、領域が面方向の異なる位置に形成されることを、並列に形成される、ともいう。
【０１０１】
枠体１２４は、ケース８２の開口面の縁部に対応する外枠部１２４ａと、変換フィルム１２２の各領域の境界線に対応する位置に配置される２つのフレーム部１２４ｂとを有する。言い換えると、枠体１２４は、変換フィルム１２２の各領域に対応する、３つの開口部を有する部材である。
枠体１２４は、ケース８２の開口面の縁部に固定されて変換フィルム１２２の周辺部分と、各領域の境界部分を固定する。
【０１０２】
変換フィルム１２２は、ケース８２内に配置された粘弾性支持体８６を覆って、枠体１２４によって、粘弾性支持体８６を押圧した状態で支持される。従って、変換フィルム１２２は、枠体１２４の外枠部１２４ａに対応する周縁部と、２つのフレーム部１２４ｂに対応する部分が固定され、図１２（Ａ）に示すように、図中左右方向に並列に、３つの領域が形成される。
図１２（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）の左右方向において、この３つの領域は、それぞれ、表面積が異なり、異なる曲率半径で湾曲されている。すなわち、変換フィルム１２２は、最も大きな領域であり、最も大きな曲率半径で湾曲される第１の領域１２２ａと、第１の領域１２２ａよりも小さな曲率半径で湾曲される第２の領域１２２ｂと、最も小さな領域であり、最も小さな曲率半径で湾曲される第３の領域１２２ｃとを形成された状態で支持される。なお、図１２（Ｃ）に示すように、図１２（Ａ）の上下方向においても、変換フィルム１２２は湾曲している。
【０１０３】
このように、異なる曲率半径で湾曲する領域を、並列に形成する場合にも、各領域の振動特性が異なるので、１つの振動板で、より広い周波数帯域の音を、十分な音量で再生することができる。
【０１０４】
また、異なる曲率半径で湾曲する領域を並列に形成する構成の場合にも、各領域の湾曲方向を、変換フィルムの主面に垂直な所定の一方向の断面、および、この一方向に直交する他方向の断面において湾曲する構成に限定はされず、主面に垂直な一方向の断面においてのみ、変換フィルムを湾曲させる構成としてもよい。
【０１０５】
図１３（Ａ）は、本発明の電気音響変換器の他の一例を概念的に示す上面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示すように、電気音響変換器１３０は、変換フィルム１３２と、ケース８２と、２つフレーム１３４ａと、２つのフレーム１３４ｂと、粘弾性支持体８６とを有する。図に示すように、電気音響変換器１３０は、表面積が異なり、異なる曲率半径で湾曲される３つの領域を並列に形成されるものである。
【０１０６】
フレーム１３４ａは、断面が矩形状の、図１３（Ａ）中、上下方向に長尺な棒状部材であり、ケース８２の開口面の縁部に固定されて変換フィルム１３２の左右方向の両端部を固定する。また、フレーム１３４ｂは、フレーム１３４ａと同様の形状で、変換フィルム１３２の各領域の境界線に対応する位置に配置されてケース８２に固定される。
【０１０７】
一方、変換フィルム１３２の、図中、上下方向の両端部は固定されていない。すなわち、変換フィルム１３２は、図１３（Ａ）中、上下方向において、ケース８２の内側と略同等の幅を有し、左右方向の両端部を、フレーム１３４ａでケース８２に固定して支持されている。
従って、変換フィルム１３２は、図１３（Ａ）中、左右方向においては、図１３（Ｂ）に示すように、変換フィルム１３２の各領域を湾曲された状態で支持される。一方、上下方向においては、図１３（Ｃ）に示すように、湾曲されず平坦な状態で支持される。
【０１０８】
また、図１３（Ｂ）に示すように、変換フィルム１３２は、２つのフレーム１３４ｂにより、左右方向において、並列に３つの領域が形成される。すなわち、変換フィルム１３２は、最も大きな領域であり、最も大きな曲率半径で湾曲される第１の領域１３２ａと、第１の領域１３２ａよりも小さな曲率半径で湾曲される第２の領域１３２ｂと、最も小さい領域であり、最も小さな曲率半径で湾曲される第３の領域１３２ｃとを形成された状態で支持される。
【０１０９】
このように、表面積が異なり、異なる曲率半径で湾曲する領域を、並列に形成する場合にも、主面に垂直な一方向の断面においてのみ、変換フィルムを湾曲させる構成としてもよい。
【０１１０】
また、図２（Ｂ）に示す例では、変換フィルム１０に形成された凸部１０ａを外側に向けて配置する構成としたが、本発明はこれに限定はされず、凸部１０ａを内側に向けて配置する構成としてもよい。すなわち、電気音響変換器において、変換フィルムが凹面状に湾曲する領域を有するように構成してもよい。
なお、凹面状に湾曲する領域から発生する音は、主面から発生する音と、位相が１８０°ずれるので、この凹面状に湾曲する領域から主に発生する周波数帯域の音の入力信号の位相を、他の周波数帯域の入力信号とはずらして、発生する音の位相が合うように入力信号を調整するのが好ましい。
【０１１１】
また、図２（Ｂ）に示す例では、変換フィルム１０は、１つの電極対で圧電体層を挾持する構成としたが、本発明は、これに限定はされず、異なる曲率半径で湾曲される領域ごとに、この領域に対応する大きさの電極対で挾持する構成としてもよい。その際、一方の電極を共通電極としてもよい。すなわち、他方の電極のみを、各領域に対応する大きさの電極としてもよい。また、このように領域ごとに電極対を分けた場合には、各電極対に同じ信号を入力してもよく、あるいは、領域ごとに、好適に再生できる周波数帯域の信号を入力するようにしてもよい。
なお、本発明においては、圧電体層１２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である。そのため、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ので、領域間で振動が伝搬することを防止できる。従って、各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を再生することができる。
【０１１２】
また、本発明の電気音響変換器をスピーカとして駆動する際には、変換フィルムの周波数特性に応じて、入力する信号レベルを周波数帯域ごとに補正してもよい。
【０１１３】
本発明の電気音響変換フィルムおよび電気音響変換器は、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および電気音響変換器は、プロジェクター用のスクリーンと組み合わせてもよい。
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、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】
以上、本発明の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】
【０１１５】
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。【０１１６】
［実施例１］
前述の図９（Ａ）〜図９（Ｅ）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。【０１１７】
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１１ａおよび１１ｃ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。【０１１８】
このシート状物１１ａ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１１ａ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１１ｂを作製した。【０１１９】
この積層体１１ｂの圧電体層１２を、図９（Ｃ）および図９（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、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。【０１２０】
分極処理を行った積層体１１ｂの上に、上部電極１６（銅薄膜側）を圧電体層１２に向けてシート状物１１ｃを積層した。
次いで、積層体１１ｂとシート状物１１ｃ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変換フィルムを作製した。【０１２１】
次に、作製した平坦な変換フィルムに凸部１０ａを形成した。
凸部１０ａは、直径（弦長）６０ｍｍで、曲率半径３０ｍｍとし、真空加圧成型法によって形成し、変換フィルム１０を作製した。【０１２２】
図２（Ｃ）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としての電気音響変換器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８６を配置した。粘弾性支持体８６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を粘弾性支持体８６およびケース８２の開口部を覆うように配置して枠体８４により周辺部を固定し、粘弾性支持体８６により変換フィルム１０に適度な張力と曲率を付与した。なお、凸部１０ａ内は空洞とし、大気圧とした。【０１２３】
［実施例２］
実施例２として、２つの領域が並列に形成された電気音響変換器、すなわち、図１２（Ａ）において、異なる曲率半径で湾曲する領域を２つ有する電気音響変換器を作製した。
実施例２は、第１の領域の大きさを２００ｍｍ×２００ｍｍ、曲率半径を６００ｍｍとし、第２の領域の大きさを２００ｍｍ×６０ｍｍ、曲率半径を３０ｍｍとした以外は、実施例１と同様とした。【０１２４】
［比較例１］
平坦な変換フィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして電気音響変換器を作製した。すなわち、変換フィルムの主面全体を一様に湾曲させた電気音響変換器とした。【０１２５】
［比較例２］
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、真空蒸着にて形成して作製した変換フィルムを用いて変換フィルムの主面全体を一様に湾曲させた以外は、実施例１と同様にして、電気音響変換器を作製した。【０１２６】
［比較例３］
比較例２と同様の変換フィルムを用いた以外は、実施例２と同様にして、電気音響変換器を作製した。【０１２７】
［評価］
＜周波数帯域＞
作製したスピーカの音圧レベル−周波数特性を、定電流型パワーアンプを用いたサイン波スイープ測定によって測定した。なお、計測用マイクロフォンは、スピーカの中心の真上５０ｃｍの位置に配置した。
この音圧レベル−周波数特性の測定結果から周波数帯域の広さを求めた。具体的には、スピーカの周波数レスポンスが、定格周波数範囲の平均音圧レベルより１０ｄＢ以上低下しない周波数の範囲を求めた。【０１２８】
＜歪み＞
次に、スピーカに、１ｋＨｚのサイン波（電圧１０Vo-p）を印加した時の２次高調波または３次高調波成分の大きさ、すなわち、１ｋＨｚの音圧レベルに対する２次高調波または３次高調波成分の音圧レベルの比率を測定した。【０１２９】
＜音像＞
スピーカを用いて、市販の音楽ＣＤを５枚、再生し、音像を評価した。
２つのスピーカを左右１ｍ離して配置し、２つのスピーカの中央から０．８７ｍ離れた位置で、すなわち、左右のスピーカを結ぶ線分を一辺とする正三角形の頂点の位置で視聴して評価した。
評価は、一般人２０人による官能評価で行い、通常の２ウェイのコーン型スピーカ（オーディオ・フィジック社製  Ｂrilon2）と比較して音像が同等以上と評価した人数が１５人以上の場合を評価Ａとし、１０人以上、１５人未満の場合を評価Ｂとし、１０未満の場合を評価Ｃとした。
評価結果を表１に示す。
また、図１４に、測定した音圧レベル−周波数特性の測定結果の一例を示す。図１４において、実施例１の結果を実線で示し、比較例１の結果を破線で示す。【０１３０】
【表１】
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【０１３１】
表１より、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積層された一対の電極対とを有する変換フィルムが、表面積および曲率半径の少なくとも１方が異なる２以上の領域を形成されて支持される実施例１および実施例２は、比較例１〜３に比較して、十分な音圧レベルを有する周波数帯域が広く、また、歪みも少ないことがわかる。特に、実施例１と比較例１との対比および図１４から、変換フィルムに曲率半径の異なる２以上の領域を形成することで、十分な音圧レベルを有する周波数帯域が広帯域化することがわかる。
また、実施例１と実施例２との対比から、曲率半径の異なる２以上の領域を主面に垂直な方向に重ねて配置することにより、音像が良好となることがわかる。
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】
【０１３２】
１０、９０、９２、９４、１０２、１１２、１２２、１３２  電気音響変換フィルム
１０ａ、９０ａ、９２ａ、９２ｂ、９４ａ、１０２ａ、１０２ｂ、  凸部
１１ａ、１１ｃ  シート状物
１１ｂ  積層体
１２  圧電体層
１４  下部電極
１６  上部電極
１８  下部保護層
２０  上部保護層
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
８０、８０ｂ、１００、１１０、１２０、１３０  電気音響変換器
８２  ケース
８４、１２４  枠体
８６、８６ｂ  粘弾性支持体
１１２ａ、１２２ａ、１３２ａ  第１の領域
１１２ｂ、１２２ｂ、１３２ｂ  第２の領域
１１２ｃ、１２２ｃ、１３２ｃ  第３の領域
１１６、１３４ａ、１３４ｂ  フレーム
１２４ａ  外枠部
１２４ｂ  フレーム部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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