JPS6320883A

JPS6320883A - 圧電フイルムおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS6320883A
Application number: JP61165164A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kunimura; 國村　智; Shiro Nakayama; 中山　四郎
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1988-01-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、圧電特性などの諸特性に優れた圧電フィル
ムおよびその製造方法に関する。

「従来技術とその問題点」従来より、圧電フィルムは、例えば、延伸配向した高分
子強誘電体フィルム（以下、高分子フィルムと略称する
。）の表面に薄膜電極を設け、この電極を用いてポーリ
ング処理することによって製造されている。そして、こ
のような圧電フィルムのポーリング用電極を形成する方
法としては、上記のような高分子フィルムの表面に、Ｉ
ＴＯ（酸化インジウム・スズ）などの金属をスパッタリ
ング法などで物理蒸着したり、あるいは有機金遣酸化物
をスプレー塗布したのち、加熱硬化処理したりする方法
などがある。

しかしながら、このような圧電フィルムの製造方法にあ
っては、ポーリング用’ｓｉを形成する際に、高分子フ
ィルムにかなり高い熱がかかるため、この高分子フィル
ムの配向が乱れてしまい、シｆ二がってこのような高分
子フィルムにポーリング処理を施してら良好な圧電特性
を付与することができない問題があった。

「問題点を解決するための手段」そこで、第１の発明の圧電フィルムは、その（、４成を
、ピロールの気相重合によって得られた薄膜ｉｔをポー
リング用７１ｆ　掻としてポーリング処理したものとし
たことにより、上記の問題点を解消するようにした。

また、第２の発明の圧電フィルムの製造方法は、延伸配
向した高分子フィルムの表面に、ピロールを気相重合し
てポリピロールよりなる薄膜電極を設け、この電極を用
いてポーリング処理するようにしたことにより、第１の
発明の圧電フィルムを製造する方法である。

以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

図面は、この発明の圧電フィルムの一例を示すものであ
って、図中符号ｌは、圧電特性を有する高分子フィルム
である。この高分子フィルムｌは、高分子強誘電体材料
を一軸延伸あるいは二軸延伸することによって得られる
しのである。この高分子強誘電体材料としては、ポリフ
ッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデンとメタアク
リレート系樹脂、酢酸ビニル系樹脂などとのブレンドポ
リマーがある。このブレンドポリマーは、ポリフッ化ビ
ニリデンの組成比が５０重量％以上であるとと乙に、各
成分が相分離してないことが望ましい。

また、上記の高分子強誘電体材料には、フッ化ビニリデ
ン共重合体およびシアン化ビニリデン共重合体ら使用で
きろ。これら共重合体の池のモノマー成分は、フッ化ビ
ニリデンに対してはフッ化ビニル、三フッ化ビニリデン
などが、シアン化ビニリデンに対しては酢酸ビニル、ス
チレン、メチルメタアクリレート、塩化ビニリデンなど
が用いられ、フッ化ビニリデン、シアン化ビニリデンが
５０重量％以上含まれていればよい。また、上記の延伸
成形における材料温度は、６５〜７５℃程度の範囲とさ
れ、好ましくは７０℃程度とされる。また、延伸成形に
よる材料の伸張度は、得られる圧電フィルムに要求され
る特性などに応じて決められ、通常約３００〜５００％
程度の範囲とされる。またさらに、延伸成形してなる高
分子フィルム１の膜厚は、この高分子フィルムｌに要求
される圧電特性、透明性、機械的強度などに応じて適宜
決められ、通常約ｌＯ〜１００μ屑程度の範囲とされる
が、これに限定されるものではない。

次いで、このような高分子フィルムｌに圧電特性を付与
するためにポーリング処理用電極としてピロールの気相
重合薄膜を高分子フィルムｌ上に形成する。このポーリ
ング処理用の電極を形成する方法の一例について詳述す
ると、ま、ず、この高分子フィルムｌの両面に、それぞ
れポリビニルアルコール水溶液を塗布し、これを硬化さ
せてポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略称する。

）層２．２を積層する。ここで、このＰＶＡＶ２Ｏ３成
するＰＶＡには、通常のＰＶＡや、架橋型のＰＶＡなど
種々のものが用いられる。また、架橋型ＰＶＡとしては
、分子内に感光性の基が導入された光架橋型ＰＶＡや過
酸化物などが含有された熱架橋型ＰＶＡなどが好適に用
いられる。そして、このようなＰＶＡＶ２Ｏ３、後述す
るピロールの気相重合に際して重合の開始剤として動く
酸化剤が添加されている。この酸化剤としては、ピロー
ルの気相重合の開始剤でかつ水溶性のＰ　Ｖ　Ａに対す
る分散性に優れたものが選ばれ、具体的には、塩化第二
鉄（Ｐ　ｅＣＮ３）、ベルオクソニ硫酸アンモニウム（
（Ｎ　Ｈａ）ａｓ　ｔｏ　ｓ）などが好適に用いられる
。

そして、ＰＶＡに対する上記の酸化剤の添加量は、酸化
剤の種類、後述のピロール蒸気雰囲気、ポリピロール導
電層の膜厚などに応じて適宜決められるが、酸化剤に塩
化第二鉄を用いた場合、７；３〜９：ｌ程度の範囲とさ
れ、好ましくは８：２程度とされる。また、このような
Ｐｖλ層２の膜厚は、用いられるＰＶＡの種類などによ
り左右されるが、通常約！〜５０μ肩程度の範囲とされ
る。

次に、このようなＰＶＡＶ２Ｏ３面にピロール蒸気を流
し、ピロールの気相重合を行なってポリピロール導電層
（以下、導電層と略称する。；薄膜電極）３を積層する
。この際、ピロールは、ＰＶＡ層２中の酸化剤によって
重合を開始せしめられて、ポリピロールとなる。ここで
、この導電層３を積層する際には、二つのＰＶＡＶ２Ｏ
３の表面にそれぞれピロール蒸気を接触させることによ
って両表面上に同時に導電層３．３を形成させる方法も
任怠に選択できる。この方法を選択することによって、
両面に同様の性質を有し、かつ同程度の膜厚を有する導
電層３．３を形成することができ、その結果、工程数の
削減および製造コストの低下をも実現できる。また、上
記の導電層３には、この導電層３に高い導電性を付与す
るために適当量のドーパントを添加することができる。

ここで添加されるドーパントとしては、塩素イオン（Ｃ
Ｑ−）や四フッ化ホウ素（Ｂ　Ｐ　４−　）などが好適
に用いられるが、これに限定されるものではない。

次に、このようにしてポーリング処理用の電極か形成さ
れた積層フィルムに対してポーリング処理を施す。ここ
で行なわれるポーリング処理は、高分子フィルムｌの両
面にＰＶＡ層２．２を介して形成された両導電層３．３
をそれぞれＴｒｉ磯とし、両？［種間に高電圧を印加す
ることによって行なわれるもので、このポーリング処理
によって高分子フィルムｌに優れた圧電特性が付与され
る。そして、このポーリング処理時に、高分子フィルム
ｌに加えられる電界の強さは、高分子フィルムｌの膜厚
などにより左右されるが、通常約５０〜１００＆ｖ／ｘ
ｍ程度の範囲とされる。また、ポーリング処理時間は、
圧電フィルムとしての高分子フィルムｌに要求される諸
特性や上記の電界の強さなどに応じて決められるが、通
常１５〜４５分間程度の範囲とされる。

このポーリング処理により、目的とする圧電フィルムが
得られる。

このようにして得られた圧電フィルムにあっては、ポー
リング処理用の電極として用いた導電層３．３がそのま
まタッチ入力板などの動作電極として使用可能となる。

この場合、新たな動作電極が不要となるので、工程数の
削減や製造コストの低下が図れる。また、ＰＶＡ層２．
２および導電層３．３が水溶性であるので、ポーリング
処理終了後に、ＰＶＡ層２．２および導電層３．３を水
洗などの手段によって容易に除去できる。この場合、上
記の導電層３．３の代わりに他の動作用電極を設ける必
要がある。

また、この方法によれば、次のような浸れた実施例効果
を得ることができる。

（１）延伸配向した高分子フィルム！の両面にＰＶＡ水
溶液、２を介してピロールを気相重合することによって
導電層３．３を形成したので、従来のスパッタリング法
等の物理蒸着法や塗布焼付法などと異なり、高分子フィ
ルムｌに熱がかからないことから、高分子フィルムｌの
配向を乱すことなく、よって低温でポーリング処理用の
電極を形成することができろ。

（２）導電層３．３を用いて高分子フィルム１に対する
ポーリング処理を施したので、ポーリング処理時におい
て高分子フィルムｌの面方向に均一な電界を生じせしめ
ることができ、よって高分子フィルムｌにその面方向に
均一に圧電特性を付与することができる。

（３）高分子フィルム！の両面にＰＶＡ層２．２を介し
て同時に導電層３．３を形成するようにすれば、両面間
で同様の性質および同程度の膜厚を有する導電層３．３
を形成することができるので、製造工程を省くことがで
き、よって安価な圧電フィルムを製造することができる
。

以下、実験例を示してこの発明の作用効果を明確にする
。

（実験例）〔実施例１〕圧延ロールを用いてＰＶＤＦを約７０℃の温度で一袖延
伸して伸張度４００％、膜厚的３０μｍのフィルム番作
製した。

このようにして得られたフィルムの両面に光架―型ＰＶ
Ａ水溶液を約５μス程度の厚さに塗布したのち、紫外線
照射してこの塗膜を固化してＰＶＡ層を形成した。上記
のＰＶＡ水溶液は、ＰＶＡとの混合比が　７：３となる
ように塩化第二鉄を添加混合したらのを用いた。次いで
、両ＰＶＡ層の表面にピロール蒸気を流してピロールの
気相重合を行ない、両面にそれぞれ同時に膜厚約１μ次
程度のポリピロール導電層を形成した。

次いで、上記の両導電層間に約ＬＯＯｋｖ／ｍｘ程度の
電界を約３０分間印加してポーリング処理を行なっ・た
。ポーリング処理後のフィルムの温度は約８０℃であっ
た。

〔比較例１〕実施例１で得られたフィルムの両面に蒸着法によってア
ルミニウムを蒸着して金属層を形成し、これら両金属層
を電極としてポーリング処理を行なった。そして、上記
の両金属層を除去したのち、両面にスパッタリング法に
よってＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）からなる金属酸
化）Ｑを形成した。

〔比較例２〕実施例１で得られたフィルムの両面にコロナポーリング
を行なったのち、両面にスパッタリング法によってＩＴ
Ｏからなる金属酸化膜を形成した。

〔比較例３〕実施例１で得られたフィルムの両面に銀ペーストを塗布
したのち、加熱処理して塗膜を形成し、これら塗膜を電
極としてポーリング処理を行なった。次いで、上記の塗
膜を除去したのち、両面にスパッタリング法によってＩ
ＴＯからなる金属酸化膜を形成した。

上記の実施例１および比較例１〜３について圧電率およ
び波長５５０ｎｉの光に対する透過率を測定し、その結
果を下表に示した。

この表から明らかなように、実施例Ｉの圧電フィルムは
比較例１〜３の圧電フィルムに比べて透過率において同
等であるが、優れた圧電率を示すことがわかる。

また、上記の実施例１の圧電フィルムと比較例２の圧電
フィルムについて、それぞれポーリング処理時に生じる
フィルム面方向の圧電率のバラツキを調べたところ、実
施例１では、平均値±５％程度のバラツキでほぼ均一で
あったが、比較例２では、平均値±３０％程度のバラツ
キが生じていた。

「発明の効果」以上説明したように、この発明の圧電フィルムは、その
構成を、ピロール蒸気の蔵相重合によって得られた薄膜
電極をポーリング用電極としてポーリング処理したもの
であるので、圧電特性に優れたものとなる。また、この
圧電フィルムにあっては、ポリピロールよりなる薄ｖ１
Ｎ極が透明であるので、ポーリング処理用型極左して用
いた薄膜電極をそのままタッチ入力板などの動作電極と
しても使用可能となる。

まｆこ、この発明の圧電フィルムの°製造方法によれば
、次のような優れた効果を得ることができる。

（１）延伸配向した高分子フィルムの表面にピロール蒸
気を気相重合してポリピロールよりなる薄膜’１　瓶を
設けたので、従来のスパッタリング法等の物理蒸着法や
塗布焼付法な晩と異なり、高分子フィルムに熱がかから
ないことから、高分子フィルムの配向を乱すことなく、
よって低温でポーリング処理用の電極を形成することが
できる。

（２）ビロールの気相重合による薄″ＪＩＸ電極を用い
て高分子フィルムに対するポーリング処理を施したので
、ポーリング処理時において高分子フィルムの面方向に
均一な電界を生じ仕しめろこ瀉がてき、よって高分子フ
ィルムにその面方向に均一に圧電特性を付与することが
できるとともに、圧電特性に優れた圧電フィルムを製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の圧電フィルムの一例を示す概略断面
図である。ｌ・・・高分子フィルム（圧電フィルム）、３・・・ポ
リピロール導電層（薄膜電極）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ピロールの気相重合によって得られた薄膜電極を
ポーリング用電極としてポーリング処理したことを特徴
とする圧電フィルム。
（２）延伸配向した高分子強誘電体フィルムの表面に、
ピロールを気相重合してポリピロールよりなる薄膜電極
を設け、この電極を用いてポーリング処理することを特
徴とする圧電フィルムの製造方法。