JPS5945236B2 - 高分子圧電フイルムの分極方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可撓性にすぐれた高分子圧電フィルムの分極方
法に関し、低い分極電圧で従来と同等の分極が可能な分
極方法を提供するものである。

従来の圧電材料としては、無機結晶材料が一般的であり
、古くから水晶、ロッシエル塩などの単結晶が知られて
いた。近年、チタン酸バリウム。ジルコン、チタン酸鉛
系などのセラミック強誘電体磁器が主流を占めている。
これらの無機圧電物質は圧電率の高いものは得られるが
、成形加工が困難であるうえ、薄く可撓性のある圧電体
は得られず、用途的には形状から限定される事が多い。
一方、最近、高分子材料にも圧電性のある事が確認され
出し、種々の高分子フィルムの圧電特性が調べられてい
る。例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン
、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン１１
、ナイロン１２、ポリカーボネート、ポリメチルメタア
クリレートなどの熱可塑性樹脂である。これらの高分子
フィルムに直流高電圧を印加した場合に圧電効果があら
れれる。さらに、ポリフッ化ビニリデンの如きα型とβ
型の結晶構造を有し、延伸処理等によつて自発分極をも
つβ型に変化し得る高分子フィルムは、β型の状態で分
極を行なうと大きな圧電効果を持つ。高分子圧電材料は
成形加工も簡単であり、薄くて可撓性があるフィルムと
して得られるため、音響機器の振動膜等無機圧電材料と
は違つた用途が期待できるが、大きな圧電特性を得るた
めには、最適延伸条件と、最適分極条件を見い出さなけ
ればならない。

分極方法に関しては、フィルム状の高分子材料の表裏の
外周部に沿面放電を防止するだけの部分を残して全面に
、蒸着などにより設けられた電極に直流電圧を印加する
のが従来法である。すなわち、高分子圧電フィルムの一
方の電極に直流電源を接続させてプラス、あるいはマイ
ナス、いずれかの極性の電圧を印加し、他方の電極を接
地し、上記高分子圧電フイルムを所定の温度雰囲気中に
保持し、一定時間を経た後、電圧を印加したまま冷却す
る操作を行なうものである。第１図は従来の分極方法を
示しており、１は高分子圧電フイルム、２，７は上記高
分子圧電フイルム１の表裏面に蒸着等により設けられた
電極、３は直流電源であり、この直流電源３の電圧を電
極２，２１間に印加して分極するものである。４は恒温
槽である。

しかしながら、第１図に示す従来の分極方法では電極２
，３０に高電圧を印加しなければならず、高分子圧電フ
イルムにピンホールが生じる欠点があつた。

本発明は上記従来の欠点を除去するものであり、以下に
本発明の一実施例について第２図〜第４図とともに説明
する。

第２図において、１は高分子圧電フイルムであり、この
高分子圧電フイルムの一面には２個の電極５，５′が蒸
着等により設けられ、他面には上記電極５，５′に対向
する電極６が設けられている。

７，７′はそれぞれ直流電源であり、直流電源７の電圧
は電極５，６間に印加され、直流電源７′の電圧は電極
５′，６間に印加されて分極されるものである。

上記のようにして分極された高分子圧電フイルムをマイ
クロホンに用いる場合には第３図に示すように高分子圧
電フイルム１を彎曲させ、電極５，５′を出力端子とし
て用いるものであり、第４図に示すように、２個の圧電
素子Ｐｌ，Ｐ２が直列に接続されたと等価となるもので
ある。

上記のような高分子圧電フイルムを用いた変換素子の効
率は面積に無関係であり、第２図に示す本発明の分極方
法により分極させる場合、第１図に示す従来の分極方法
により分極させる場合に比較して、同じ効率を得るため
には、本発明方法における直流電源７，７′の電圧電従
来方法における直流電源３の電圧の１／２でよく、分極
電圧が低くピンホールが発生しないものである。

第５図は本発明の他の実施例を示しており、高分子圧電
フイルム１の一面に４個の電極８，８′，９，９′を設
けるとともに、他面には上記電極８，８′，９，９／に
対向する電極１０を設け各電極間に電圧を印加して分極
するものである。

第６ は 中における高分子圧電フイルムの表裏面の
日距離と、放電開始電圧との関係を示している第７
図はハフツ化硫黄ガス雰囲気中における電極間距離と放
電開始電圧との関係を示しており、このように高誘電雰
囲気中で分極処理を行う場合には、放電開始電圧が高く
なり分極時の放電を防止できる。

また逆に、高誘電雰囲気中で分極処理を行なう場合には
、高分子圧電フィルムの厚さを１／２程度まで薄くする
ことが可能となるものである。本発明は上記のような構
成であり、本発明によれは、低い電圧でピンホールおよ
び放電を発生させることなく、変換効率の高い変換素子
を得ることができる利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高分子圧電フイルムの分極方法を示す概
略図、第２図は本発明の一実施例における高分子圧電フ
イルムの分極方法を示す概略図、第３図は本発明の分極
方法により分極した高分子圧電フィルムを使用した変換
素子の斜視図、第４図は同変換素子の等価回路図、第５
図は本発明の他の実施例の概略図、第６図は空気中にお
ける高分子圧電フイルムの分極時の電極間距離と放電開
始電圧との関係を示す図、第７図は六フッ化硫黄ガス雰
囲気中における高分子圧電フィルムの分極時の電極間距
離と放電開始電圧との関係を示す図である。 １・・・・・・高分子圧電フイルム、５，５′・・・・
・・電極、６・・・・・・電極、７，７ｔ・・・・・直
流電源、８，８′，９，９ｔ・・・・・電極、１０・・
・・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高分子圧電フィルムの一方の面に複数個の電極から
   成る第１の電極群を設けるとともに、上記高分子圧電フ
   ィルムの他方の面に上記複数個の電極に対向する１個の
   第２の電極を設け、上記第１の電極群の各電極と第２の
   電極とで構成される複数個の変換素子部を２分し、この
   ２分された変換素子部の各々に極性の異なる電圧を印加
   して分極することを特徴とする高分子圧電フィルムの分
   極方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の高分子圧電フィルムの
   分極方法において、高誘電雰囲気中で分極することを特
   徴とする高分子圧電フィルムの分極方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の高分子圧電フィルムの
   分極方法において、高誘電雰囲気が六フッ化硫黄ガス雰
   囲気であることを特徴とする高分子圧電フィルムの分極
   方法。