專利名稱：片材型振動體以及音響設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片材型振動體以及使用該片材型振動體構(gòu)成的音響設(shè)備，具體地說， 涉及在具有由透明有機高分子構(gòu)成的壓電片材那樣的功能性片材的片材型振動體中的對 于電極選擇材料的改良。
背景技術(shù)：
例如，在日本特開2003-244792號公報(專利文獻1)中，公開有一種可以配置在 移動電話機的顯示器上的透明壓電薄膜揚聲器。在該專利文獻1中，記載了使用了 PVDF(聚 偏氟乙烯)片材作為在壓電薄膜揚聲器中具備的壓電性薄膜的例子。另外，在專利文獻 1中，還記載了在使用了高分子壓電薄膜的情況下，由于不像陶瓷那樣脆，所以比較理想。 并且，在專利文獻1中，作為形成在壓電薄膜上的透明電極材料，列舉了 ITO(氧化銦錫； Indium Tin Oxide)的例子，作為為了其形成所使用的方法，列舉了真空蒸鍍和濺射等方法 的例子。上述那樣ITO電極還在IXD (液晶顯示面板)和PDP (等離子顯示器)中得到有效 利用，但近年來，由于FPD (平板顯示器)的快速普及，作為IXD和PDP用途的ITO電極的需 求量非常高。但是，由于TIO中含有的銦是稀有元素，有使用枯竭的憂慮，所以導(dǎo)致其價格 的高漲。而且，在進行ITO的濺射時，需要接近200度的溫度。因此，為了在由有機高分子 構(gòu)成的片材上形成電極，應(yīng)用ITO濺射方法，相當困難。另一方面，在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物在形成了片材時，幾乎透明，在 例如日本特開2000-2899號公報(專利文獻2)、日本特開2000-10125號公報(專利文獻 3)以及日本特表2001-504976號公報(專利文獻4)中記載有把其作為電極使用的技術(shù)。在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物的情況下，不存在上述ITO情況那樣的資 源枯竭的問題。而且，作為在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物，有例如聚噻吩和聚乙烯 二氧化噻吩等，這些能夠在水溶液的狀態(tài)下進行處理，能夠采用旋涂法和噴墨印刷等方法 把該水溶液薄層涂敷，只需使其干燥，即可形成表現(xiàn)為導(dǎo)電性的膜。因此，適合于在由有機 高分子構(gòu)成的片材上形成電極。但是，在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物，如專利文獻2 4中所記載的那 樣，稍微帶有顏色。一般，在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物的溶液是深藍色，成膜后 雖然透明，但略微帶有藍色。因此，作為用于例如在顯示器上配置的透明壓電薄膜揚聲器那 樣的片材型振動體的電極材料，仍有改進的余地。專利文獻1 日本特開2003-244792號公報專利文獻2 日本特開2000-2899號公報專利文獻3 日本特開2000-10125號公報專利文獻4 日本特開2001-504976號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)電極的無色透明化的片材型振動體。本發(fā)明的其它目的是，提供一種使用上述片材型振動體構(gòu)成的音響設(shè)備。本發(fā)明首先是面向具有由透明有機高分子構(gòu)成的功能性片材、和在上述功能性片 材的相對置的第1和第2主面上分別形成的第1和第2電極，并構(gòu)成為通過對上述第1和 第2電極之間施加電壓，驅(qū)動上述功能性片材，使其產(chǎn)生振動的片材型振動體的發(fā)明，為了 解決上述技術(shù)問題，其特征是，第1電極包含以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層，第2電 極包含導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層，該導(dǎo)電性聚合物在分子構(gòu)造中包含噻吩。在上述片材型振動體中，為了實現(xiàn)雙晶構(gòu)造，優(yōu)選具有層疊的多枚功能性片材。或者，片材型振動體也可以還具有由透明有機高分子構(gòu)成的襯底片材，并實現(xiàn)單 晶構(gòu)造，該襯底片材隔著第1電極與功能性片材貼合。另外，在本發(fā)明的片材型振動體中，在特定的實施方式中，第1電極由氧化鋅類電 極層構(gòu)成，第2電極由聚噻吩類電極層構(gòu)成。在其它特定的實施方式中，第1和第2電極都 包含氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層雙方。在后者的實施方式的情況下，優(yōu)選氧化鋅類 電極層形成在接近功能性片材的一側(cè)，聚噻吩類電極層形成在遠離功能性片材的一側(cè)。在本發(fā)明的片材型振動體具有層疊的2枚功能性片材的情況下，優(yōu)選各個功能性 片材的第1電極由氧化鋅類電極層構(gòu)成，而且位于層疊的2枚功能性片材之間被夾持，各個 功能性片材的第2電極由聚噻吩類電極層構(gòu)成，而且位于層疊的2枚功能性片材的各個的 外方側(cè)。本發(fā)明的片材型振動體，在其它方面，具有由透明有機高分子構(gòu)成的層疊的多個 功能性片材、和在功能性片材的相對置的各個主面上分別形成的電極，構(gòu)成為通過對在功 能性片材的相對置的各個主面上分別形成的電極之間施加電壓來驅(qū)動功能性片材，使其產(chǎn) 生振動，其特征是，在多個電極之中，存在包含以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層的電 極、和包含由導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層的電極，該導(dǎo)電性聚合物在分子構(gòu)造中 包含噻吩。在上述實施方式中，在片材型振動體具有至少3枚功能性片材的情況下，優(yōu)選形 成在功能性片材中的位于層疊方向上的比較內(nèi)側(cè)的功能性片材的各個主面上的電極，由以 氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層構(gòu)成，形成在層疊方向上的比較外側(cè)的功能性片材的各 個主面上的電極由導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層構(gòu)成，該導(dǎo)電性聚合物在分子構(gòu)造 中包含噻吩。在本發(fā)明的片材型振動體中，優(yōu)選功能性片材是由基于壓電性被驅(qū)動的壓電材料 構(gòu)成的壓電片材。在這種情況下，特別是，構(gòu)成功能性片材的有機高分子是聚乳酸。另外，優(yōu)選氧化鋅類電極層具有c軸向相互不同的多個方向成長的結(jié)晶形態(tài)。另外，優(yōu)選氧化鋅類電極層由在各自的氧化物換算下以7 40重量％的摻雜濃度 摻雜了 Ga、Al和h中的至少1種后的氧化鋅構(gòu)成。優(yōu)選在分子構(gòu)造中含有構(gòu)成聚噻吩類電極層的噻吩的導(dǎo)電性聚合物是聚乙烯二 氧噻吩。本發(fā)明也面向具備上述本發(fā)明的片材型振動體的音響設(shè)備。發(fā)明效果
本發(fā)明的片材型振動體，關(guān)于形成在功能性片材上的電極，具有氧化鋅類電極層 和聚噻吩類電極層重疊形成的結(jié)構(gòu)。這里，氧化鋅類電極層對于400 SOOnm的可見光區(qū) 域的光呈現(xiàn)80%以上的透射率，但在小于400nm的短波長區(qū)域中透射率下降，雖然透明，但 略帶黃色。而聚噻吩類電極層如上述那樣，雖然透明，但略帶藍色。根據(jù)本發(fā)明，由于具有 氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層重疊的結(jié)構(gòu)，所以通過了各個電極層的透射光的色調(diào)遵 循減法混色。因此，透射光成為氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層的各個透射率之積，發(fā)明 者們看到此時的可視光區(qū)域中的分光特性接近平坦。由此，可抑制透射光帶顏色，實現(xiàn)無色 透明化。另外，雖然還與各個電極層的厚度有關(guān)，但由于氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層 的光透射率都很高，所以可維持片材型振動體的整體上的透射率高。在本發(fā)明的片材型振動體中，如果具有層疊的多枚功能性片材，則對應(yīng)功能性片 材的枚數(shù)的增加，可容易減小各個功能性片材的厚度，這樣如果減小厚度，則容易提高對各 個功能性片材施加的電場強度，其結(jié)果，可增大片材型振動體的振幅。在各個電極包含氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層的雙方的情況下，如果氧化鋅 類電極層形成在接近功能性片材的一側(cè)，聚噻吩類電極層形成在遠離功能性片材的一側(cè)， 則通過氧化鋅類電極層可有效抑制由于功能性片材的熱量產(chǎn)生的收縮等變形。另外，在片 材型振動體的驅(qū)動時反復(fù)伸縮的氧化鋅類電極層中即使產(chǎn)生了微小裂紋，由于其上面覆蓋 有聚噻吩類電極層，所以不會發(fā)生成為致命缺陷的電斷開的情況。并且，由于氧化鋅類電極 層呈現(xiàn)比聚噻吩類電極層高數(shù)十倍的導(dǎo)電率，所以能夠以低消耗電力驅(qū)動片材型振動體。在本發(fā)明的片材型振動體具有層疊的2枚功能性片材的情況下，如果各個功能性 片材的第1電極由氧化鋅類電極層構(gòu)成，并且夾持在層疊的2枚功能性片材之間，各個功能 性片材的第2電極由聚噻吩類電極層構(gòu)成，并且位于層疊的2枚功能性片材各自的外方側(cè)， 則比較硬的氧化鋅類電極層位于片材型振動體中的機械伸縮最小的部分，容易伸縮的聚噻 吩類電極層位于機械伸縮最大的部分，所以可減少阻礙片材型振動體的彎曲振動的因素。另外，在本發(fā)明的片材型振動體具有至少3枚功能性片材的情況下，如果形成在 功能性片材中的位于層疊方向上的比較內(nèi)側(cè)的功能性片材的各個主面上的電極由氧化鋅 類電極層構(gòu)成，形成在位于層疊方向上的比較外側(cè)的功能性片材的各個主面上的電極由聚 噻吩類電極層構(gòu)成，則與上述實施方式的情況同樣，由于氧化鋅類電極層位于片材型振動 體中的機械伸縮最小的部分，聚噻吩類電極層位于機械伸縮最大的部分，所以可減少阻礙 片材型振動體的彎曲振動的因素。在本發(fā)明的片材型振動體中，功能性片材是壓電片材，并且這些由聚乳酸構(gòu)成，則 可獲得透明性良好的功能性片材，其結(jié)果，可獲得透明性良好的片材型振動體。另外，利用 聚乳酸，可實現(xiàn)穩(wěn)定的壓電特性，并可獲得廉價的壓電片材。并且，聚乳酸是碳中性，而且由 于具有生物降解性，有利于地球環(huán)境保護。如果氧化鋅類電極層具有c軸向相互不同的多個方向成長的結(jié)晶形態(tài)，則可獲得 耐濕性良好的電極層。這樣能夠在常溫下進行成膜。另外，如果氧化鋅類電極層由以按照各個氧化物換算的7 40重量％的摻雜濃度 摻雜了 Ga、Al和h中的至少1種后的氧化鋅構(gòu)成，則可實現(xiàn)上述的結(jié)晶形態(tài)，獲得耐濕性 良好的電極層。如果在分子構(gòu)造中含有構(gòu)成聚噻吩類電極層的噻吩的導(dǎo)電性聚合物是聚乙烯二氧噻吩(polyethylene dioxythiophene)，則能夠?qū)崿F(xiàn)高導(dǎo)電率的聚噻吩類電極層。如果使用本發(fā)明片材型振動體構(gòu)成音響設(shè)備，則例如可構(gòu)成透明的揚聲器。這樣 的揚聲器不會遮擋視線，從而可直接配置在顯示器的表面上。


圖1是放大表示本發(fā)明的第1實施方式的片材型振動體1的一部分的剖面圖。圖2是取出在圖1所示的片材型振動體1中具備的壓電片材，進行單獨表示的俯 視圖，是用于說明延伸方向的圖。圖3是表示關(guān)于圖2所示的壓電片材2的電場施加時的變形形態(tài)的俯視圖。圖4是表示圖1所示的片材型振動體1的電場施加時的變形形態(tài)的立體圖。圖5是表示關(guān)于氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層、以及把這些重疊起來的電極 層的光波長與透射率的關(guān)系的圖。圖6是放大表示本發(fā)明的第2實施方式的片材型振動體11的一部分的剖面圖。圖7是放大表示本發(fā)明的第3實施方式的片材型振動體21的一部分的剖面圖。圖8是放大表示本發(fā)明的第4實施方式的片材型振動體21a的一部分的剖面圖。圖9是放大表示本發(fā)明的第5實施方式的片材型振動體31的一部分的剖面圖。圖10是表示本發(fā)明的片材型振動體的作為優(yōu)選用途的便攜游戲機49的主視圖。圖11是表示本發(fā)明的片材型振動體的作為優(yōu)選用途的移動電話機51的立體圖。圖中符號說明l、ll、21、21a、31-片材型振動體；2、3、12、13、22、32 ；35_ 壓電片材;4 7、14 17、23、24、36 43-電極；8、18、26、44 46-粘接層；19、27_氧化鋅類電極層；20、28_聚噻吩類電極層；49-便攜游戲機；51-移動電話機。
具體實施例方式圖1是放大表示本發(fā)明的第1實施方式的片材型振動體1的一部分的剖面圖。片材型振動體1具有雙晶構(gòu)造，構(gòu)成為貼合了作為功能性片材的2枚壓電片材2 和3的構(gòu)造。在一方的壓電片材2的相對置的第1和第2主面上形成有第1和第2電極4 和5，在另一方的壓電片材3的相對置的第1和第2主面上分別形成有第1和第2電極6和 7。在本實施方式中，第1電極4和6夾持位于2枚壓電片材2和3之間，而第2電極5和 7位于2枚壓電片材2和3的各自的外方側(cè)。一方的第1電極4與另一方的電極6通過粘 接層8相互接合。為了形成粘接層8，優(yōu)選使用例如透明環(huán)氧樹脂類粘合劑，使用層壓機，不 含氣泡地進行加壓，進行粘合。壓電片材2和3由于由透明有機高分子構(gòu)成，所以優(yōu)選使用L型聚乳酸(PLLA)作 為該有機高分子。PLLA是手性高分子，其主鏈呈螺旋構(gòu)造。眾所周知，如果把由這樣的PLLA 構(gòu)成的片材向1軸延伸，使分子取向，則呈現(xiàn)壓電性。其壓電常數(shù)在高分子中也屬于非常大的部類。由于PLLA結(jié)晶的點群是D2,雖然具有d14、d25和d36的成分，但在被延伸的片材 中，d25 = _d14、d36 = 0，在向電極面的法線方向施加電場的情況下，呈現(xiàn)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向的變 形的所謂壓電性。PLLA只在延伸的情況下呈現(xiàn)壓電性，不需要像其它高分子(聚偏氟乙烯 PVDF)和壓電陶瓷那樣實施極化處理。在PVDF等的情況下，可出現(xiàn)壓電常數(shù)隨時間的經(jīng)過 而減小的現(xiàn)象，但在PLLA的情況下，可保持穩(wěn)定的壓電性。而且，PLLA的透明度非常高，高純度的PLLA的光透射率可達到94%。甚至超過了 被譽之具有高分子中最高透射率的有機玻璃的光的透射率的93%。并且，PLLA由于是以例如玉米為原料制造的樹脂，所以在制造時基本不排出多余 的二氧化碳，并具有降解性，在被廢棄時，可返回大自然，是對環(huán)境影響非常小的材料。另一方面，PLLA的玻璃轉(zhuǎn)移點雖然根據(jù)其結(jié)晶化度和分子量而變化，但位于大致 60度 70度的范圍內(nèi)。因此，在超過該范圍的溫度下，可能發(fā)生軟化變形。在形成上述的 電極4 7時，需要考慮到這一點。作為透明電極的材料，可以使用aiO，但ZnO存在著基于與大氣中的水分的反應(yīng)， 作為載流子的供給源的氧缺損被再氧化，導(dǎo)致阻抗的上升的缺點。該耐候性的低下，成為 SiO的實用化的最大障礙，至今尚未有把ZnO作為透明電極材料使用的量產(chǎn)化的實例的報 告。另外，為了使用aiO，通過提高電子移動度來實現(xiàn)低阻抗電極，需要與上述的ITO的情況 同樣進行200度的加熱成膜，使晶粒充分成長的處理。另一方面，在SiO中以7重量％ (Gii2O3換算)以上的高濃度摻雜IIIB族元素的 Ga，使用偏軸型的磁控濺射法形成的透明電極，成為與以往的柱狀成長的c軸取向膜大不 相同的結(jié)晶構(gòu)造。高濃度摻雜ZnO膜成為作為穩(wěn)定面的c面向各個方向成長的特異的結(jié)晶 形態(tài)，通過形成3維粒界網(wǎng)絡(luò)，抑制了 H2O的粒界擴散，使H2O與ZnO的反應(yīng)(氧缺損的再氧 化反應(yīng))的活性化能上升，呈現(xiàn)良好的耐濕性。并且，由于能夠在常溫下成膜，所以可以順 利地在相比陶瓷和玻璃對溫度的耐性低的高分子片材，即壓電片材2和3上進行成膜。上述第1電極4和6是由以SiO為主成分的氧化鋅類電極層構(gòu)成，更具體地講，是 由采用上述高濃度摻雜ZnO構(gòu)成的氧化鋅類電極層構(gòu)成。但是，這樣的氧化鋅類電極層對 于400 800nm的可見光區(qū)域的光呈80%以上的透射率，而在小于400nm的短波長區(qū)域，其 透射率下降，雖然透明，但稍帶黃色。為了去掉這樣的氧化鋅類電極層的缺點，對于第2電極5和7，使用由上述那樣的 在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層構(gòu)成。這樣的聚噻吩類電極 層雖然透明的，但稍帶藍色。因此，如果用氧化鋅類電極層構(gòu)成第1電極4和6，用聚噻吩類電極層構(gòu)成第2電 極5和7，則可實現(xiàn)氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層重疊的結(jié)構(gòu)。通過了該雙方的電極層 的光的分光特性，在可見光區(qū)域中幾乎平坦，所以，抑制了透射光的帶色，實現(xiàn)了無色透明 化。如上述那樣，構(gòu)成壓電片材2和3的PLLA如果達到了玻璃轉(zhuǎn)移點以上的溫度，則 失去壓電性，如果溫度下降，則恢復(fù)到原來的具有壓電常數(shù)的狀態(tài)。另外，這里，關(guān)于溫度上 升，設(shè)想是實際使用溫度，未設(shè)想成為85度以上的溫度。但是，如上述那樣，當溫度下降，如 果此時產(chǎn)生變形(收縮)，則因延伸效果變化而導(dǎo)致壓電常數(shù)下降。氧化鋅類電極層即使 是薄膜，也具有一定程度的硬度，所以，通過在由PLLA構(gòu)成的壓電片材2和3上形成由氧化鋅類電極層構(gòu)成的第1電極4和6，可抑制由PLLA構(gòu)成壓電片材2和3的變形(收縮)，由 此，可提高片材型振動體1的耐熱性。另外，如果使由氧化鋅類電極層構(gòu)成的第1電極4和6位于2枚壓電片材2和3 之間被夾持，使由聚噻吩類電極層構(gòu)成第2電極5和7位于2枚壓電片材2和3各自的外 方側(cè)，則比較硬的氧化鋅類電極層位于片材型振動體1中的機械伸縮最小的部分，容易伸 縮的聚噻吩類電極層位于機械伸縮最大的部分，由此，可減少阻礙片材型振動體1的彎曲 振動的因素。圖2是取出在圖1所示的片材型振動體1中具備的一方的壓電片材2單獨表示的 俯視圖。壓電片材2如上述那樣，由PLLA構(gòu)成。壓電片材2具有由矢量9所示的延伸方向。 通常，澆注成型后的PLLA片材通過延伸2 6倍，可呈現(xiàn)壓電性。另外，通過在PLLA中預(yù) 先混合規(guī)定的納米尺寸的無機物，能夠在不實質(zhì)影響透明度的情況下提高PLLA的壓電性， 而不實質(zhì)上影響透明度。如果在相對延伸軸以45度角度切出由PLLA構(gòu)成的壓電片材2上，如上述那樣形 成第1和第2電極4和5，并對其施加電壓，則基于其壓電常數(shù)d14的效應(yīng)，產(chǎn)生圖3所示的 變形。即，在圖3中，從虛線所示的原狀態(tài)，變形為實線所示的狀態(tài)。在圖3中，表示基于施加的電壓而產(chǎn)生的電場矢量IOa和10b。圖3 (a)所示的電 場矢量IOa是從紙面近前朝向后側(cè)的電場，圖3(b)所示的電場矢量IOb是從紙面的后側(cè)朝 向近前的電場。通過施加電場矢量IOa所示的電壓，壓電片材2產(chǎn)生圖3(a)所示那樣的變 形，通過施加電場矢量IOb所示的電壓，壓電片材2產(chǎn)生圖3(b)所示那樣的變形。雖然未特別圖示，壓電片材3也產(chǎn)生與壓電片材2的情況相同的變形。因此，只要如圖1所示那樣，把2枚壓電片材2和3貼合層疊，對電極4 7施加 使壓電片材2和壓電片材3產(chǎn)生相反方向的變形的電壓，片材型振動體1便成為產(chǎn)生圖4 所示那樣的振動的雙壓電晶片。在圖4中，虛線表示原狀態(tài)，實線表示變形后的狀態(tài)。在圖1所示的片材型振動體1中，構(gòu)成其的各個要素的厚度被夸張表示。實際的厚 度是，壓電片材2和3的各自的厚度為0. 05 0. Imm,第1電極4和6各自的厚度為50 IOOnm,第2電極5和7各自的厚度為0. 3 2 μ m，粘合層8的厚度為1 10 μ m。進一步 說，上述各個要素的厚度不是必須在這些范圍內(nèi)，也可根據(jù)各個材料的物理特性值進行適 宜地設(shè)定。如上述那樣，由于電極4 7的各自的厚度非常薄，所以可做成幾乎透明，另外，由 于粘合層8也可作成透明，而且構(gòu)成壓電片材2和3的PLLA片材的透明度也非常高，所以， 可確保片材型振動體1整體的高透明性。圖5是表示氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層、以及把這些重疊的電極層的光波 長與透射率的關(guān)系的圖。在圖5中，氧化鋅類電極層用“aio”表示，聚噻吩類電極層用“聚 噻吩”表示，把這些層疊的電極層用“層疊”表示。關(guān)于氧化鋅類電極層的數(shù)據(jù)，是在PLLA片材上形成IOOnm厚度的( 的含有量為 氧化物換算下的5. 7重量％的氧化鋅片材。關(guān)于聚噻吩類電極層的數(shù)據(jù)，是在PLLA片材上 形成0.3μπι厚度的聚乙烯二氧化噻吩(polyethylene dioxythiophene)片材。關(guān)于氧化 鋅類電極層和聚噻吩類電極層各自的透射率，從實測的透射率直線除去基于反射的損失部 分，把最大透射率歸一化為100%。
如圖5所示，氧化鋅類電極層在波長為400nm以下的區(qū)域中吸收較大。即，在紫外 線區(qū)域中被吸收得多。另外，在400 450nm的區(qū)域中，略比其它波段的吸收大。S卩，相比 其它顏色的光，從紫到藍色的光被稍微地吸收。由此，其補色的黃色被強調(diào)，氧化鋅類電極 層，雖不明顯，但可見稍微的黃色。另一方面，聚噻吩類電極層，從圖5中可看出，在波長為430nm附近具有透射率峰 值，并具有朝向波長更長的區(qū)域，透射率緩慢降低的特性。因此，聚噻吩類電極層，雖不明 顯，但可見稍微的藍色。在使上述的氧化鋅類電極層和聚噻吩類電極層重疊的情況下，透射光的色調(diào)遵從 減法混色。因此，其透射光的透射率是氧化鋅類電極層的透射率與聚噻吩類電極層的透射 率之積。如圖5所示，可看出“層疊”的透射率直線在可見光區(qū)域(380nm 700nm)的范圍 內(nèi)，成為幾乎接近平坦的狀態(tài)，消去了色調(diào)。即，可實現(xiàn)無色化。氧化鋅類電極層的著色程度，根據(jù)成膜時的條件、摻雜元素的量、和膜厚等而稍微 變化。但這些是完全可控的，從而可實現(xiàn)所希望的著色程度。同樣，關(guān)于聚噻吩類電極層的 著色程度也根據(jù)成膜條件和膜厚等微妙變化。但這些也是完全可控的，從而可實現(xiàn)所希望 的著色程度。因此，可自由控制透射光的帶色程度。反言之，能夠結(jié)合相互的條件來選定成 為無色的條件。對于在氧化鋅(SiO)中摻雜了 IIIB族元素的導(dǎo)電體，關(guān)于摻雜了例如( 的情況， 其摻雜量與物理特性的關(guān)系，在“南內(nèi)嗣、他，J. Vac. Soc.(真空)，Vol.47, No. 10，(2004) p. 734”中由記載，在Ga2O3換算下，在摻雜量為2 4重量％時成為最低的電阻率。由于如 果增加摻雜量，則相應(yīng)地電阻率增加，所以即使擴展了摻雜量的范圍，可適用的范圍通常不 超過2 6重量％左右。因為如果考慮作為透明導(dǎo)電膜的應(yīng)用，則盡量降低電阻率是有利 的，沒有必要特意增加摻雜量來提高電阻率。另外，上述那樣基于摻雜而電阻率降低的理由如下。作為在SiO中的摻雜雜質(zhì)， Ga.Al以及h是代表性的元素。如果把這些IIIB族元素氧化物摻雜在ZnO中，則由于2價 的Si氧化物被3價的陽離子置換，所以剩余電子成為載流子，呈現(xiàn)η型的導(dǎo)電性。另外，在 使用成膜法以小于化學量比的條件成長時，在形成的膜中發(fā)生氧缺陷，電子成為載流子而 顯現(xiàn)出η型的導(dǎo)電性。但是，減少了摻雜量的ZnO膜在耐濕實驗中，被確認到顯著的劣化。之所以優(yōu)選如上述那樣把IIIB族元素的fe、Al以及h的至少1種氧化物的摻雜 量確定在7 40重量％的范圍，是由于如果摻雜量小于7重量％，則耐濕性下降，而如果摻 雜量超過40重量％，則難以獲得可實用的低電阻率的透明電極。另外，確認到即使把向SiO的摻雜量在上述的7 40重量％的范圍內(nèi)變化，透射 率的變化也小。在以上的說明中，作為構(gòu)成壓電片材2和3的有機高分子，舉例說明了 PLLAJfiF 限于PLLA，也可以使用呈現(xiàn)與PLLA同樣的位移壓電性的PBLG(聚-Y -節(jié)基-L-葡萄糖 酸)、可通過極化賦予壓電性的PVDF、以及偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物等。但是，PVDF和氟 化偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物本來是有色的材料，所以，不一定能有效發(fā)揮基于本發(fā)明的 效果。圖6是放大表示本發(fā)明的第2實施方式的片材型振動體11的一部分的剖面圖。
片材型振動體11具有雙晶片構(gòu)造，構(gòu)成為把2枚壓電片材12和13貼合的構(gòu)造。 在一方的壓電片材2的相對置的第1和第2主面上，分別形成第1和第2電極14和15，在 另一方的壓電片材13的相對置的第1和第2主面上分別形成第1和第2電極16和17。而 且，壓電片材12的第1電極14與壓電片材13的第1電極16通過粘合層18相互粘合。在這樣的片材型振動體11中，壓電片材12和13以及粘合層18，分別由與第1實 施方式中的壓電片材2和3以及粘合層8相同材料構(gòu)成，對于通過粘合層18的粘合方法也 采用與第1實施方式的情況相同的方法。第2實施方式的特征是，電極14 17各個都具有由氧化鋅類電極層19和聚噻吩 類電極層20的雙方構(gòu)成的2層構(gòu)造。尤其是在本實施方式中，氧化鋅類電極層19形成在 接近各個壓電片材12和13的一側(cè)，聚噻吩類電極層20形成在遠離各個壓電片材12和13 的一側(cè)。氧化鋅類電極層19的導(dǎo)電率為1 3X 105[S/m]的程度，聚噻吩類電極層20的導(dǎo) 電率是氧化鋅類電極層19的導(dǎo)電率的數(shù)十分之1，其電阻高出氧化錫類電極層19的數(shù)十倍 (大致20 30倍，根據(jù)成膜條件而變化)。片材型振動體11例如在被使用在透明揚聲器 等中的情況下，為了減小其消耗電力，提高信號跟隨性，優(yōu)選低電阻，因此，電極14 17的 各個相比只由聚噻吩類電極層20來形成，而只由氧化鋅類電極層19來形成的情況是有利 的。盡管如此，在第2實施方式中，把電極14 17的各個構(gòu)成為氧化鋅類電極層19 和聚噻吩類電極層20的2層構(gòu)造。關(guān)于基于氧化鋅類電極層19和聚噻吩類電極層20的 重疊的無色化效果，與第1實施方式的情況相同。特別是，根據(jù)第2實施方式，由于在壓電 片材12和13的各個兩主面上形成有氧化鋅類電極層19，所以，可有效抑制壓電片材12和 13的基于熱的收縮等變形。另外，由于在壓電片材12和13的各個兩主面上形成有氧化鋅類電極層19，所以， 片材型振動體11的雙晶片振動的振幅，與第1實施方式的情況相比，作用在被抑制的方向 上，但該被抑制的振幅部分可通過提高施加電壓等進行補償。另外，由于氧化鋅類電極層19 一邊與聚噻吩類電極層20直接接合，一邊形成電極 14 17，所以可減小氧化鋅類電極層19和聚噻吩類電極層20的各自的厚度。另外，關(guān)于 由于減小了氧化鋅類電極層19的厚度而造成的電阻的上升，可通過聚噻吩類電極層20進 行一定程度的補償。另外，由于位于壓電片材12和13各自外側(cè)的第2電極15和17被強制反復(fù)進行 相對氧化鋅類電極層19的比較大的伸縮，所以此處有可能產(chǎn)生微小裂紋，但由于覆蓋氧化 鋅類電極層19形成聚噻吩類電極層20，所以不會發(fā)生成為致命缺陷的電斷開的現(xiàn)象。圖7是放大表示本發(fā)明的第3實施方式的片材型振動體21的一部分的剖面圖。片材型振動體21由于具有單晶構(gòu)造，所以具有1枚壓電片材22，在壓電片材22的 相對置的第1和第2主面上，分別形成有第1和第2電極23和M。在本實施方式中，第1 電極23有氧化鋅類電極層構(gòu)成，第2電極M有聚噻吩類電極層構(gòu)成。另外，片材型振動體21具有襯底片材25，襯底片材25通過粘合層沈與第1電極 23接合。在這樣的片材型振動體21中，壓電片材22和粘合層沈分別由與第1實施方式中的壓電片材2和3以及粘合層8相同的材料構(gòu)成。襯底片材25雖然可以與壓電片材22同 樣由例如PLLA構(gòu)成，但由于不具有變形的功能，所以不必要具有壓電性，例如也可以由聚 乙烯聚酯、聚甲基丙酸烯乙基、聚碳酸酯等構(gòu)成。在把這樣的片材型振動體21例如配置在顯示器上的情況下，只要把襯底片材25 朝向外側(cè)，可通過襯底片材M來保護免受損傷。另外，在圖7所示的片材型振動體21中，在壓電片材22與襯底片材25之間所夾 持的位置形成由氧化鋅類電極層構(gòu)成的第1電極23。因此，該片材型振動體21中的機械伸 縮最小的部分位于第1電極23的位置，從而可減少第1電極23阻礙片材型振動體21的彎 曲振動的因素。圖8是放大表示本發(fā)明的第4實施方式的片材型振動體21a的一部分的剖面圖。 在圖8中，對于與圖7所示的要素相當?shù)囊貥擞浵嗤姆?，并省略重?fù)的說明。在圖8所示的片材型振動體21a中，第1和第2電極23和M分別都具有由氧化 鋅類電極層27和聚噻吩類電極層觀的雙方構(gòu)成的2層構(gòu)造。其中，氧化鋅類電極層27與 壓電片材22的主面相接地形成，聚噻吩類電極層觀形成在氧化鋅類電極層觀的外側(cè)。根據(jù)該第4實施方式，可達到與上述的第2實施方式的情況相同的效果。圖9是放大表示本發(fā)明的第5實施方式的片材型振動體31的一部分的剖面圖。片材型振動體31具有至少3枚，例如4枚壓電片材32 35。在壓電片材32的相 對置的主面上分別形成電極36和37。在壓電片材33的相對置的主面上分別形成電極38 和39。在壓電片材34的相對置的主面上分別形成電極40和41。在壓電片材35的相對置 的主面上分別形成電極42和43。而且，在電極37和38之間、電極39和40之間、以及電極 41和42之間，形成粘合層44、45和46，由這些構(gòu)成把4枚壓電片材32 35貼合的構(gòu)造。在該片材型振動體31中，壓電片材32 35和粘合層44 46分別由與上述的片 材型振動體1中的壓電片材2和3以及粘合層8相同的材料構(gòu)成。另外，在位于層疊方向上的比較內(nèi)側(cè)的壓電片材33和34的各個主面上形成的電 極38 41由氧化鋅類電極層構(gòu)成，在位于層疊方向上的比較外側(cè)的壓電片材32和35的 各個主面上形成的電極36、37、42和43由聚噻吩類電極層構(gòu)成。這樣的片材型振動體31由于形成多層構(gòu)造的雙晶構(gòu)造，所以，以在壓電片材32和 33進行伸展動作時，壓電片材34和35進行收縮動作，反之，在壓電片材32和33進行收縮 動作時，壓電片材34和35進行伸展動作的方式，決定對各個壓電片材32 35施加的電場 的方向。這樣的片材型振動體31中的各個壓電片材32 35，與例如圖1所示的具有2枚 壓電片材2和3的片材型振動體1的情況相比，比較薄，各自的厚度例如是0. 03 0. 07mm。 這樣，通過把壓電片材32 35做得較薄，可提高各個壓電片材32 35所產(chǎn)生的電場強度。 其結(jié)果，例如在與第1實施方式的片材型振動體1進行比較時，如果施加相同的電壓，則可 增大振幅，另一方面，在需要獲得相同振幅時，可降低驅(qū)動電壓。該第5實施方式，通過在位于內(nèi)側(cè)的壓電片材33和34上形成由氧化鋅類電極層 構(gòu)成的電極38 41，在位于外側(cè)的壓電片材32和35上形成由聚噻吩類電極層構(gòu)成的電極 36、37、42和43，可實現(xiàn)透射光的無色化。另外，在本實施方式中，由于由氧化鋅類電極層構(gòu) 成位于伸縮小的部分的電極38 41，由聚噻吩類電極層構(gòu)成位于伸縮大的部分的電極36、37,42和43，所以氧化鋅類電極層不會對片材型振動體31的彎曲振動產(chǎn)生大的阻礙。另外，構(gòu)成各個電極36 43的材料可根據(jù)設(shè)計條件進行各種變更。下面，對本發(fā)明的片材型振動體的用途進行說明。本發(fā)明的片材型振動體可有效利用在音響設(shè)備中。具體是，本發(fā)明的片材型振動 體由于可以做成透明的，所以可構(gòu)成例如透明的揚聲器。此時，由于不需要激發(fā)源等部件， 所以可實現(xiàn)揚聲器的全面的透明化。因此，可以例如在圖10所示的便攜游戲機49的顯示 面50、和圖11所示的移動電話機51的顯示面52上直接配置揚聲器，并且能夠清晰看到其 后面的圖像。同樣也可以直接配置在電子詞典、電子記事本、個人計算機、電視接收機等顯 示面上。特別是，由于構(gòu)成片材型振動體的壓電片材由有機高分子構(gòu)成，所以還應(yīng)注意到 其在通常的沖擊下不會破裂的特征。因此，可有效應(yīng)用在便攜游戲機和移動電話機這樣的 便攜設(shè)備中。另外，由于由有機高分子構(gòu)成的壓電片材可以彎曲，所以也可以應(yīng)用在使用了 有機EL的紙式顯示器等中。為了提高揚聲器的音質(zhì)，需要使其大型化，但現(xiàn)狀的壓電揚聲器由于受到設(shè)備的 空間制約，受到了限制。如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)揚聲器的透明化，并可直接把其配 置在顯示面上。因此，可增大揚聲器的面積，提高音質(zhì)。另外，可以除去以往的內(nèi)置揚聲器， 其結(jié)果可實現(xiàn)設(shè)備的小型化，或者在被除去了內(nèi)置揚聲器的部分內(nèi)置新的功能部件，從而 可實現(xiàn)設(shè)備的高性能化。以上，結(jié)合由透明的有機高分子構(gòu)成的片材基于壓電性被驅(qū)動的片材型振動體， 對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明不限于壓電性，也能夠應(yīng)用在只基于靜電力(電變形力)被驅(qū) 動的片材型振動體中。即使在后者的情況下，只是構(gòu)成片材的有機高分子的種類和施加的 電壓不同，在構(gòu)造上，也可以采用與上述的實施方式相同的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種片材型振動體，具有由透明有機高分子構(gòu)成的功能性片材、和分別形成在上述 功能性片材的相對置的第1和第2主面上的第1和第2電極，并構(gòu)成為通過對上述第1和 第2電極之間施加電壓來驅(qū)動上述功能性片材，使其產(chǎn)生振動，其中，上述第1電極包含以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層，上述第2電極包含由導(dǎo)電性 聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層，該導(dǎo)電性聚合物在分子構(gòu)造中包含噻吩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片材型振動體，其特征在于，具有層疊的多枚上述功能性片材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片材型振動體，其特征在于，還具有由透明有機高分子構(gòu)成的襯底片材，該襯底片材隔著上述第1電極與上述功能 性片材貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的片材型振動體，其特征在于，上述第1電極由上述氧化鋅類電極層構(gòu)成，上述第2電極由上述聚噻吩類電極層構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的片材型振動體，其特征在于，上述第1和第2電極都包含上述氧化鋅類電極層和上述聚噻吩類電極層雙方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的片材型振動體，其特征在于，上述氧化鋅類電極層形成在接近上述功能性片材的一側(cè)，上述聚噻吩類電極層形成在 遠離上述功能性片材的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的片材型振動體，其特征在于，具有層疊的2枚上述功能性片材，各個上述功能性片材的上述第1電極由上述氧化鋅 類電極層構(gòu)成，而且位于層疊的2枚上述功能性片材之間而被夾持，各個上述功能性片材 的上述第2電極由上述聚噻吩類電極層構(gòu)成，而且位于層疊的2枚上述功能性片材各自的 外方側(cè)。
8.一種片材型振動體，具有由透明有機高分子構(gòu)成的疊層的多個功能性片材、和在上 述功能性片材的相對置的各個主面上分別形成的電極，并構(gòu)成為通過對在上述功能性片材 的相對置的各個主面上分別形成的上述電極之間施加電壓來驅(qū)動上述功能性片材，使其產(chǎn) 生振動，其中，多個上述電極中存在包含以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層的電極；和包含由導(dǎo) 電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層的電極，該導(dǎo)電性聚合物在分子構(gòu)造中包含噻吩。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的片材型振動體，其特征在于，具有至少3枚上述功能性片材，形成在上述功能性片材中的位于層疊方向的比較內(nèi) 側(cè)的上述功能性片材的各個主面上的上述電極，由以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層構(gòu) 成，形成在層疊方向的比較外側(cè)的上述功能性片材的各個主面上的上述電極由聚噻吩類電 極層構(gòu)成，該聚噻吩類電極層由在分子構(gòu)造中包含噻吩的導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的片材型振動體，其特征在于，上述功能性片材是由基于壓電性被驅(qū)動的壓電材料構(gòu)成的壓電片材。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的片材型振動體，其特征在于，上述有機高分子是聚乳酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的片材型振動體，其特征在于，上述氧化鋅類電極層具有c軸向相互不同的多個方向成長的結(jié)晶形態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的片材型振動體，其特征在于，上述氧化鋅類電極層由在各自的氧化物換算下以7 40重量％的摻雜濃度摻雜了 fe、 Al和h中的至少1種的氧化鋅構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的片材型振動體，其特征在于，在分子構(gòu)造中含有上述噻吩的導(dǎo)電性聚合物是聚乙烯二氧噻吩。
15.一種音響設(shè)備，其中，具有權(quán)利要求1或8所述的片材型振動體。
全文摘要
本發(fā)明針對具有由透明有機高分子構(gòu)成的壓電片材、和分別形成在壓電片材的相對置的各個主面上的電極的片材型壓電振動體，提供一種可實現(xiàn)其無色化的有效的電極材料。用以氧化鋅為主成分的氧化鋅類電極層構(gòu)成在壓電片材(2、3)的一方的主面上形成的第1電極(4、6)，用由在分子構(gòu)造中含有噻吩的導(dǎo)電性聚合物構(gòu)成的聚噻吩類電極層構(gòu)成在另一方主面上形成的第2電極(5、7)。氧化鋅類電極層雖然透明，但略帶黃色，而聚噻吩類電極層雖然透明，但略帶藍色。通過了該雙方的電極層的光的分光特性在可見光區(qū)域接近平坦，由此抑制了透射光的帶色，實現(xiàn)了無色透明化。
文檔編號H01L41/09GK102047459SQ200980118988
公開日2011年5月4日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者中川原修, 安藤正道, 深堀奏子 申請人:株式會社村田制作所