JP2007208883A

JP2007208883A - Piezoelectric vibrating unit and panel speaker

Info

Publication number: JP2007208883A
Application number: JP2006028148A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Abe; 善幸阿部
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-02-06
Also published as: JP4688687B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric vibrating unit and panel speaker in which a height dimension is reduced and variations and distortion of acoustic characteristics caused by a frequency are reduced. <P>SOLUTION: A plurality of bimorph elements 22 are used and when bonding the plurality of bimorph elements 22 by means of a fixing member 25, the piezoelectric bimorph elements other than a bonding member 24, are laminated and bonded by interposing a membrane member 23 having a low friction coefficient therebetween. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、音響振動を発生するスピーカに関し、特に、パネルや筐体等を振動させて音響振動を発生するパネルスピーカ等に好適な圧電素子を用いた圧電振動ユニット及びパネルスピーカに関するものである。 The present invention relates to a speaker that generates acoustic vibration, and more particularly to a piezoelectric vibration unit and a panel speaker that use a piezoelectric element suitable for a panel speaker that generates acoustic vibration by vibrating a panel, a housing, and the like.

パネルや筐体を振動させて音響振動を発生させるパネルスピーカには、その振動の駆動源として電磁力を利用したデバイスの他に、圧電セラミックスの持つ圧電現象を利用し、機械的な撓み振動を発生する圧電バイモルフ素子が利用されている。圧電バイモルフ素子は、２枚の板状の圧電セラミックス板を直接、或いは板状の弾性板を挟み、接合した構造を成し、接合した２枚の圧電セラミックス板のうち、一方を伸張させ、他方を収縮させるように電圧を印加することで、機械的な撓み振動が発生するデバイスである。この圧電バイモルフ素子は、構造上、ステフィネスが小さく、圧電バイモルフ素子の共振周波数を容易に可聴音域に設計することが可能であり、可聴音域で大きな振幅と発生力が得られるので、スピーカの駆動源として適している。 Panel speakers that generate acoustic vibrations by vibrating panels and housings use piezoelectric phenomena of piezoelectric ceramics in addition to devices that use electromagnetic force as the driving source for vibrations, and generate mechanical bending vibrations. A generated piezoelectric bimorph element is used. A piezoelectric bimorph element has a structure in which two plate-shaped piezoelectric ceramic plates are directly or sandwiched between plate-shaped elastic plates, and one of the two bonded piezoelectric ceramic plates is stretched. It is a device in which mechanical bending vibration is generated by applying a voltage so as to contract. This piezoelectric bimorph element has a small structure and can easily design the resonance frequency of the piezoelectric bimorph element in the audible sound range, so that a large amplitude and generative force can be obtained in the audible sound range. Suitable as

図１は、従来のパネルスピーカの断面図である。図１に示す従来のパネルスピーカ１は、パネルに相当する音響振動板２に連結部材３によって円板状の圧電バイモルフ素子４の中心部が支持、固定される構造となっている。圧電バイモルフ素子４に電気音響信号を入力すると、圧電バイモルフ素子４は入力された電気音響信号に応じた機械的な撓み振動を発生する。この振動は、連結部材３を介して音響振動板２に伝達し、音響振動板２を振動させて、音響振動を発生させる。また、圧電バイモルフ素子４の外縁部近傍にリング状部材５を取着することで音響特性を調整する提案がなされている。このようなパネルスピーカは特許文献１に開示されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional panel speaker. A conventional panel speaker 1 shown in FIG. 1 has a structure in which a central portion of a disk-like piezoelectric bimorph element 4 is supported and fixed to an acoustic diaphragm 2 corresponding to a panel by a connecting member 3. When an electroacoustic signal is input to the piezoelectric bimorph element 4, the piezoelectric bimorph element 4 generates mechanical flexural vibration corresponding to the input electroacoustic signal. This vibration is transmitted to the acoustic diaphragm 2 via the connecting member 3, and the acoustic diaphragm 2 is vibrated to generate acoustic vibration. In addition, a proposal has been made to adjust the acoustic characteristics by attaching a ring-shaped member 5 in the vicinity of the outer edge portion of the piezoelectric bimorph element 4. Such a panel speaker is disclosed in Patent Document 1.

図２は、従来の圧電振動ユニットの断面図である。図２に示す圧電振動ユニット６は、音響振動板８に一体成形された連結部材９によって矩形板状の圧電バイモルフ素子１０の中央部が支持され、音響振動板８に固定される構造となっている。これを筐体７に収納して圧電振動ユニット６としている。また、音響振動板８の外縁部近傍に薄肉部１１を設けることで、音響特性を調整する提案がなされている。このような圧電振動ユニットは特許文献２に開示されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional piezoelectric vibration unit. The piezoelectric vibration unit 6 shown in FIG. 2 has a structure in which a central portion of the piezoelectric bimorph element 10 having a rectangular plate shape is supported by a connecting member 9 integrally formed with the acoustic vibration plate 8 and fixed to the acoustic vibration plate 8. Yes. This is housed in a housing 7 to form a piezoelectric vibration unit 6. In addition, a proposal has been made to adjust the acoustic characteristics by providing the thin portion 11 in the vicinity of the outer edge portion of the acoustic diaphragm 8. Such a piezoelectric vibration unit is disclosed in Patent Document 2.

上記のいずれの構成も圧電バイモルフ素子の振動が、その重心の移動を伴い、結果として支持部に慣性力を生む。この慣性力は、各質点の加速度に質量を乗じた値で加速度と反対の方向に発生する慣性力の総和となり、スピーカの駆動源となる。スピーカの駆動源としては、圧電バイモルフ素子の他に、板状の圧電セラミックス板１枚を板状の弾性板に接合する圧電ユニモルフ素子も同様に利用されている。 In any of the above configurations, the vibration of the piezoelectric bimorph element is accompanied by the movement of the center of gravity, and as a result, an inertial force is generated in the support portion. This inertial force is the sum of the inertial forces generated in the direction opposite to the acceleration, which is a value obtained by multiplying the acceleration of each mass point by the mass, and serves as a driving source for the speaker. As a driving source of the speaker, in addition to the piezoelectric bimorph element, a piezoelectric unimorph element that joins one plate-shaped piezoelectric ceramic plate to a plate-shaped elastic plate is also used.

圧電バイモルフ素子或いは圧電ユニモルフ素子は、その中心部や中央部を支持する構造の他に、圧電バイモルフ素子或いは圧電ユニモルフ素子が矩形の場合には、片持梁状の構成として支持することも可能である。片持梁状であっても、その支持点に発生する慣性力は、パネルや筐体等の被振動体との接合点に作用して駆動源となり、被振動体は空中に音波を放射し、スピーカとなる。また、圧電バイモルフ素子の発生力が大きいほど、スピーカとしての音響出力は大きくなるので、必要に応じて、前記圧電バイモルフ素子を複数枚重ねて使用する提案もなされている。 The piezoelectric bimorph element or piezoelectric unimorph element can be supported as a cantilever structure in addition to the structure that supports the center or center of the piezoelectric bimorph element or piezoelectric unimorph element when the piezoelectric bimorph element or piezoelectric unimorph element is rectangular. is there. Even in the cantilever shape, the inertial force generated at the supporting point acts on the junction point with the vibrating body such as a panel or a case to become a driving source, and the vibrating body radiates sound waves in the air. It becomes a speaker. Further, since the sound output as a loudspeaker increases as the generated force of the piezoelectric bimorph element increases, a proposal has also been made to use a plurality of the piezoelectric bimorph elements stacked as necessary.

図３は、従来の圧電振動ユニットの断面図である。図３に示す圧電振動ユニット１２は、筐体１６に収納された、複数の円板状の圧電バイモルフ素子１３が、音響振動板１４に一体成形された連結部材１５によって支持され、音響振動板１４に固定されている。この圧電振動ユニット１２は、複数の円板状の圧電バイモルフ素子１３をそれぞれ駆動することで、筐体１６を振動させる、圧電振動ユニットである。このように複数の圧電バイモルフ素子を使用することで、振動の振幅、及び発生力を大きくする圧電振動ユニットは特許文献３に開示されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional piezoelectric vibration unit. The piezoelectric vibration unit 12 shown in FIG. 3 includes a plurality of disk-shaped piezoelectric bimorph elements 13 housed in a housing 16 and supported by a connecting member 15 integrally formed with the acoustic vibration plate 14. It is fixed to. The piezoelectric vibration unit 12 is a piezoelectric vibration unit that vibrates the casing 16 by driving a plurality of disk-shaped piezoelectric bimorph elements 13 respectively. A piezoelectric vibration unit that increases the amplitude and generated force of vibration by using a plurality of piezoelectric bimorph elements in this manner is disclosed in Patent Document 3.

特開２０００−２０９６９７号公報JP 2000-209697 A 特開２０００−２０１３９８号公報JP 2000-201398 A 特開平０７−３０７９９２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-307992

携帯電話機や携帯端末機等の小型化、薄型化により、これに使用されるスピーカにも小型化、薄型化への対応が必要になっている。従来使用されている電磁型のスピーカは、構造上の制約があり、さらなる小型化、薄型化には限界がある。そのため、前述の如く、圧電バイモルフ素子或いは圧電ユニモルフ素子を用いて、携帯電話機や携帯端末機の表示部のパネル自体を振動させてスピーカとすることで、さらなる小型化、薄型化を図る試みがなされている。しかしながら、前述した従来技術による圧電振動ユニットは、音響性能や形状の点で、携帯電話機や携帯端末機等が要求する性能に満たないという問題点がある。 Due to the miniaturization and thinning of cellular phones and portable terminals, it is necessary to cope with the miniaturization and thinning of the speakers used therefor. Conventionally used electromagnetic speakers have structural limitations, and there is a limit to further miniaturization and thickness reduction. For this reason, as described above, attempts are made to further reduce the size and thickness by using the piezoelectric bimorph element or the piezoelectric unimorph element to vibrate the panel itself of the display unit of the mobile phone or the portable terminal to make the speaker. ing. However, the above-described conventional piezoelectric vibration unit has a problem in that it does not satisfy the performance required by a mobile phone, a portable terminal, etc. in terms of acoustic performance and shape.

例えば、図１や図２に示した構造のパネルスピーカや圧電振動ユニットは、音圧が十分に得られないという問題点があり、図３に示した、音圧性能を向上させるために複数の圧電バイモルフ素子を使用する構造とした圧電振動ユニットでは、形状が大きくなるという問題点がある。 For example, the panel speaker and the piezoelectric vibration unit having the structure shown in FIG. 1 and FIG. 2 have a problem that sound pressure cannot be sufficiently obtained. In order to improve the sound pressure performance shown in FIG. A piezoelectric vibration unit having a structure using a piezoelectric bimorph element has a problem that the shape becomes large.

圧電バイモルフ素子を複数重ねる構造とした圧電振動ユニットは、各々の圧電バイモルフ素子が振動する為の空間として、圧電バイモルフ素子の最大振幅以上の空間が必要となる。圧電バイモルフ素子をｎ個使用する場合には、圧電振動ユニットの高さ寸法は、圧電バイモルフ素子の最大振幅と圧電素子の厚みとの和に、ｎを乗じた高さ寸法が必要となる。 A piezoelectric vibration unit having a structure in which a plurality of piezoelectric bimorph elements are stacked requires a space larger than the maximum amplitude of the piezoelectric bimorph elements as a space for each piezoelectric bimorph element to vibrate. When n piezoelectric bimorph elements are used, the height dimension of the piezoelectric vibration unit needs to be a height dimension obtained by multiplying the sum of the maximum amplitude of the piezoelectric bimorph element and the thickness of the piezoelectric element by n.

携帯電話機をはじめとする通信用途の機器や装置の場合、要求される音響性能としての音響周波数帯域は、３００Ｈｚから３ｋＨｚである。そのため、１個当たりの圧電バイモルフ素子の最大振幅は、約１．０ｍｍに設定する必要があり、圧電バイモルフ素子が振動する為に必要な空間だけでも約２．０ｍｍの高さ寸法が必要になる。このため、複数の圧電バイモルフ素子を重ねる構造は、圧電振動ユニットの厚みを増大させるという問題点がある。 In the case of communication equipment and devices such as mobile phones, the acoustic frequency band as the required acoustic performance is 300 Hz to 3 kHz. Therefore, the maximum amplitude of one piezoelectric bimorph element needs to be set to about 1.0 mm, and a height dimension of about 2.0 mm is required even in a space necessary for the piezoelectric bimorph element to vibrate. . For this reason, the structure in which a plurality of piezoelectric bimorph elements are stacked has a problem of increasing the thickness of the piezoelectric vibration unit.

また、携帯機器のパネルを振動させる場合、パネルの機械インピーダンス特性と圧電バイモルフ素子の発生力のバランスが取れない事による音響特性の低下という問題点がある。この音響特性の低下は、特に、携帯機器が薄型になるほど顕著になる。 Further, when a panel of a portable device is vibrated, there is a problem that the acoustic characteristics are deteriorated due to the balance between the mechanical impedance characteristic of the panel and the generated force of the piezoelectric bimorph element. This decrease in acoustic characteristics becomes more pronounced as the portable device becomes thinner.

図４は、圧電振動ユニットに求められる理想特性を示すグラフである。図４に示すグラフには携帯機器に使用されている一般的なパネルの機械インピーダンス特性と、理想とされる圧電バイモルフ素子の発生力特性及び音響特性を示している。 FIG. 4 is a graph showing ideal characteristics required for the piezoelectric vibration unit. The graph shown in FIG. 4 shows the mechanical impedance characteristics of a general panel used in a portable device, and the generated force characteristics and acoustic characteristics of an ideal piezoelectric bimorph element.

理想とされる音響特性は、少なくとも電磁型のスピーカに要求されている特性と同じである。これを実現するためには、圧電バイモルフ素子或いは圧電ユニモルフ素子を使用した圧電振動ユニットが通常有する２つの共振周波数のうち、周波数が低い方の共振周波数を１次共振とし、周波数が高い方の共振周波数を２次共振とした場合、１次共振での発生力と２次共振での発生力の大きさをほぼ等しくして、圧電バイモルフ素子の発生力特性とパネルの機械インピーダンス特性が補正し合い、周波数によるパネルの振動速度の変化が少ない特性とすることが必要となる。 The ideal acoustic characteristics are at least the same as those required for electromagnetic speakers. In order to realize this, among the two resonance frequencies that a piezoelectric vibration unit using a piezoelectric bimorph element or a piezoelectric unimorph element normally has, the resonance frequency with the lower frequency is set as the primary resonance, and the resonance with the higher frequency is achieved. When the frequency is set to secondary resonance, the generated force at the primary resonance and the generated force at the secondary resonance are made substantially equal, and the generated force characteristic of the piezoelectric bimorph element and the mechanical impedance characteristic of the panel are corrected. Therefore, it is necessary to have a characteristic in which the change in the vibration speed of the panel with the frequency is small.

一般的な携帯電話機のパネルのサイズは１００ｍｍ×５０ｍｍであり、ノート型パーソナルコンピュータ等のパネルと比較すると面積は小さい。また、パネルを支持する材料は、耐落下性、耐湿性が優先され硬いシリコン系のゴムが一般的である。そのため、パネルは振動しにくい構造となり、全ての周波数帯域においてパネルの機械インピーダンスは支持されていないときよりも大きくなる。また、パネルの自重が軽い為、音響周波数帯域ではパネルの弾性力の影響により、パネルの機械インピーダンスは、周波数が高いほど低下する。 The size of a panel of a general mobile phone is 100 mm × 50 mm, and the area is small compared to a panel of a notebook personal computer or the like. Further, the material for supporting the panel is generally a hard silicone rubber in which drop resistance and moisture resistance are prioritized. For this reason, the panel has a structure that hardly vibrates, and the mechanical impedance of the panel in all frequency bands becomes larger than when the panel is not supported. Moreover, since the weight of the panel is light, the mechanical impedance of the panel decreases as the frequency increases due to the elastic force of the panel in the acoustic frequency band.

図５は、従来の圧電振動ユニットの発生力を示すグラフである。図５に示すグラフは、横軸に周波数、縦軸に発生力を示している。圧電バイモルフ振動子の発生力は加速度によって生ずる慣性力によって生じる。そのため、周波数特性は、１次共振よりも、２次共振の発生力が大きくなる。図５のグラフに示す例では、１次共振周波数の発生力が約０．３Ｎとなっているのに対し、２次共振周波数の発生力は約１．５Ｎと、非常に大きな発生力となっている。 FIG. 5 is a graph showing the generated force of a conventional piezoelectric vibration unit. In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents generated force. The force generated by the piezoelectric bimorph vibrator is generated by an inertial force generated by acceleration. Therefore, in the frequency characteristic, the generation force of the secondary resonance is larger than that of the primary resonance. In the example shown in the graph of FIG. 5, the generation force of the primary resonance frequency is about 0.3 N, whereas the generation force of the secondary resonance frequency is about 1.5 N, which is a very large generation force. ing.

図６は、従来のパネルスピーカの音圧を示すグラフである。図６のグラフには、１００ｍｍ×５０ｍｍのパネルに長さ４０ｍｍ、幅５ｍｍで厚みが０．７ｍｍの圧電バイモルフ素子を片持梁状に固定したパネルスピーカを実際に駆動した時の音響特性、パネルの機械インピーダンス、圧電バイモルフ素子の発生力、それぞれの周波数特性を示している。パネルの機械インピーダンスが高い為に１次共振の効力による低周波数側の音響特性は小さい。また、圧電バイモルフ素子の発生力は、周波数が高くなるに従い大きくなるので、音響特性も周波数が高くなるに従い大きくなり、周波数による変化の少ない音響特性が望まれる携帯電話機をはじめとする通信用途の機器や装置としては好ましくない。 FIG. 6 is a graph showing the sound pressure of a conventional panel speaker. The graph of FIG. 6 shows acoustic characteristics when a panel speaker in which a piezoelectric bimorph element having a length of 40 mm, a width of 5 mm and a thickness of 0.7 mm is fixed in a cantilever shape on a 100 mm × 50 mm panel is actually driven. The mechanical impedance, the generated force of the piezoelectric bimorph element, and the respective frequency characteristics are shown. Since the mechanical impedance of the panel is high, the acoustic characteristics on the low frequency side due to the effect of the primary resonance are small. In addition, since the force generated by the piezoelectric bimorph element increases as the frequency increases, the acoustic characteristics also increase as the frequency increases, and equipment for communication applications such as mobile phones where acoustic characteristics with little change due to frequency are desired. It is not preferable as a device.

前述の如く、パネルの機械インピーダンスの周波数特性は弾性制御領域にあるので、圧電バイモルフ素子の発生力は周波数が高くなるに従い大きくなり、振動速度や振幅も周波数が高くなるに従い大きくなる。従って、パネルスピーカから放射される音響出力も周波数が高くなるに従い大きくなる。 As described above, since the frequency characteristic of the mechanical impedance of the panel is in the elastic control region, the generated force of the piezoelectric bimorph element increases as the frequency increases, and the vibration speed and amplitude also increase as the frequency increases. Therefore, the sound output radiated from the panel speaker also increases as the frequency increases.

さらに、従来の圧電振動ユニットを使用したパネルスピーカは、電磁型のスピーカには見られない圧電振動ユニット特有の高調波歪みが発生するという問題点がある。図７は、従来のパネルスピーカの音圧と歪みを示すグラフである。図７のグラフは、横軸に周波数をＨｚで示し、縦軸に音圧と歪みをｄＢ（デシベル）で示している。歪みを示すグラフにおいて矢印Ａで示した歪みは、通常、電磁型のスピーカには見られない、圧電振動ユニット特有の歪みである。この歪みがあるために、圧電振動ユニットを使用したパネルスピーカの音質は著しく低下するという問題点がある。 Furthermore, the panel speaker using the conventional piezoelectric vibration unit has a problem that harmonic distortion peculiar to the piezoelectric vibration unit which is not seen in the electromagnetic type speaker occurs. FIG. 7 is a graph showing the sound pressure and distortion of a conventional panel speaker. In the graph of FIG. 7, the horizontal axis represents frequency in Hz, and the vertical axis represents sound pressure and distortion in dB (decibel). The distortion indicated by the arrow A in the distortion graph is a distortion peculiar to the piezoelectric vibration unit that is not usually found in an electromagnetic speaker. Due to this distortion, there is a problem that the sound quality of the panel speaker using the piezoelectric vibration unit is significantly lowered.

従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、高さ寸法を小さく、周波数による音響特性の変化及び歪みが少ない圧電振動ユニット及びパネルスピーカを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. Specifically, it is an object of the present invention to provide a piezoelectric vibration unit and a panel speaker having a small height dimension and less change and distortion in acoustic characteristics depending on frequency.

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、複数の圧電素子を使用し、この複数の圧電素子を、固定部材を介して接合する際に、接合部材を配した部分以外の各圧電素子の間に少なくともその圧電素子表面より摩擦係数が小さな薄膜部材を介して積層し、接合することを、その要旨とする。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems. That is, the present invention uses a plurality of piezoelectric elements, and when the plurality of piezoelectric elements are joined via the fixing member, at least the surface of the piezoelectric element between the piezoelectric elements other than the portion where the joining member is disposed. The gist is to laminate and bond via a thin film member having a smaller friction coefficient.

本発明によれば、複数の圧電素子を、前記圧電素子の厚さ方向に、各々接合部材を介して、空間を生じるように接合してなる圧電振動ユニットであって、前記空間の少なくとも一部に、薄膜部材が配置されてなる圧電振動ユニットが得られる。 According to the present invention, there is provided a piezoelectric vibration unit in which a plurality of piezoelectric elements are joined to each other in the thickness direction of the piezoelectric elements via joining members so as to generate a space, and at least a part of the space. In addition, a piezoelectric vibration unit in which a thin film member is disposed is obtained.

本発明による圧電振動ユニットは、表面の摩擦係数が圧電素子より小さく、平滑な表面を具備する薄膜部材を介して圧電素子を複数枚積層した構成とする。この積層構成は、全体の厚みを低減できるだけでなく、各圧電バイモルフ素子が振動する際、互いの表面が擦れ合う際に生じる振動損失を低減し、各圧電素子が発生する慣性力の和に等しい発生力が得られる。 The piezoelectric vibration unit according to the present invention has a configuration in which a plurality of piezoelectric elements are stacked via a thin film member having a surface friction coefficient smaller than that of the piezoelectric elements and having a smooth surface. This laminated structure not only reduces the overall thickness, but also reduces vibration loss that occurs when the surfaces of each piezoelectric bimorph element vibrate and equals the sum of the inertial forces generated by each piezoelectric element. Power is obtained.

さらに、各圧電素子が振動する際、圧電素子の表面同志が摺動することによる機械的なエネルギーの損失は前記１次共振及び２次共振における振幅の増大を緩和する。即ち、１次共振の周波数、及び２次共振の周波数における発生力の先鋭度を下げるという結果になる。又、７００Ｈｚ近辺に現れる高調波による歪みが発生するという問題点に対しても、先鋭度が下がることで、２次共振の周波数における発生力が抑制されて、歪みの原因となっている高調波成分の発生力も抑制されるので、高調波成分が減衰し歪みが減少する。 Furthermore, when each piezoelectric element vibrates, the loss of mechanical energy due to sliding of the surfaces of the piezoelectric elements alleviates the increase in amplitude in the primary resonance and the secondary resonance. That is, the sharpness of the generated force at the frequency of the primary resonance and the frequency of the secondary resonance is lowered. In addition, with respect to the problem that distortion due to harmonics appearing in the vicinity of 700 Hz is generated, the sharpness is lowered, so that the generated force at the frequency of the secondary resonance is suppressed, and the harmonics that cause distortion. Since the generation force of the component is also suppressed, the harmonic component is attenuated and distortion is reduced.

本発明によれば、前記圧電素子は、直接或いは弾性板を挟むようにして、二枚の圧電セラミックス板を接合してなる圧電バイモルフ素子、若しくは弾性板に圧電セラミックス板を接合してなる圧電ユニモルフ素子からなることを特徴とする圧電振動ユニットが得られる。 According to the present invention, the piezoelectric element includes a piezoelectric bimorph element formed by bonding two piezoelectric ceramic plates directly or with an elastic plate interposed therebetween, or a piezoelectric unimorph element formed by bonding a piezoelectric ceramic plate to an elastic plate. Thus, a piezoelectric vibration unit can be obtained.

本発明において使用する圧電素子は、矩形板、或いは円板状の圧電セラミックス板を２枚使用し、直接、接合したり、金属板やカーボン繊維を含有するプリプレグ等の弾性板を挟むように接合したりしてなる圧電バイモルフ素子を使用する。或いは、金属板やカーボン繊維を含有するプリプレグ等の弾性板に圧電セラミックス板を接合した圧電ユニモルフ素子を使用する。この圧電バイモルフ素子や圧電ユニモルフ素子は、電気音響信号を入力すると電気音響信号に応じた撓み振動を発生させるデバイスである。 The piezoelectric element used in the present invention uses two rectangular or disc-shaped piezoelectric ceramic plates, and is joined directly or joined so as to sandwich an elastic plate such as a metal plate or a prepreg containing carbon fiber. A piezoelectric bimorph element is used. Alternatively, a piezoelectric unimorph element in which a piezoelectric ceramic plate is bonded to an elastic plate such as a metal plate or a prepreg containing carbon fiber is used. The piezoelectric bimorph element or the piezoelectric unimorph element is a device that generates a flexural vibration corresponding to an electroacoustic signal when an electroacoustic signal is input.

本発明によれば、前記圧電セラミックス板は、内部電極を有する一体焼成された積層圧電セラミックス板からなることを特徴とする圧電振動ユニットが得られる。 According to the present invention, there is obtained a piezoelectric vibration unit characterized in that the piezoelectric ceramic plate is composed of an integrally fired laminated piezoelectric ceramic plate having internal electrodes.

本発明による圧電振動ユニットに用いる前記圧電素子をなす圧電セラミックス板は、単板の裏に電極を設けた構造をもつ圧電セラミックス板や、或いは、薄膜状に成形した圧電セラミックス材のシートに内部電極を印刷したものを複数枚積層した後、焼成により一体とした積層圧電セラミックス板を使用する。特に、積層圧電セラミックス板を使用すると、圧電振動ユニットを駆動する際、駆動する電気音響信号の電圧を、同じ厚さの圧電セラミックス単板を駆動する電圧より低く設定出来るという利点がある。 The piezoelectric ceramic plate constituting the piezoelectric element used in the piezoelectric vibration unit according to the present invention is a piezoelectric ceramic plate having a structure in which an electrode is provided on the back of a single plate, or an internal electrode on a sheet of piezoelectric ceramic material formed into a thin film. After laminating a plurality of printed materials, a laminated piezoelectric ceramic plate integrated by firing is used. In particular, when a laminated piezoelectric ceramic plate is used, there is an advantage that when driving the piezoelectric vibration unit, the voltage of the electroacoustic signal to be driven can be set lower than the voltage for driving the piezoelectric ceramic single plate having the same thickness.

本発明によれば、前記圧電振動ユニットを枠体に収納してなることを特徴とする圧電振動ユニットが得られる。圧電バイモルフ素子を使用した圧電振動ユニットの機械的強度は、電磁型のスピーカ等に比べて弱いという欠点を持つ。そこで、本発明による圧電振動ユニットは、圧電バイモルフ素子を複数枚積層することで堅牢な構成となり、さらに、枠体に収納することで落下衝撃に強い構造となる。この枠体には、固定部を設けて、圧電振動ユニットを片持梁状に固定することで、圧電振動ユニットが発生する振動を被振動体に伝達する機能をあわせ持つ。 According to the present invention, there can be obtained a piezoelectric vibration unit characterized in that the piezoelectric vibration unit is housed in a frame. The mechanical strength of a piezoelectric vibration unit using a piezoelectric bimorph element has a drawback that it is weaker than an electromagnetic speaker or the like. Accordingly, the piezoelectric vibration unit according to the present invention has a robust structure by stacking a plurality of piezoelectric bimorph elements, and further has a structure that is resistant to drop impact by being housed in a frame. The frame body has a function of transmitting vibration generated by the piezoelectric vibration unit to the vibrating body by providing a fixing portion and fixing the piezoelectric vibration unit in a cantilever shape.

本発明によれば、前記圧電振動ユニットをパネルに装着してなるパネルスピーカが得られる。本発明による前記圧電振動ユニットを携帯電話機や携帯端末機器の表示パネルに使用されているパネルに装着することにより、パネル全体を振動させて、音響振動を発生できるパネルスピーカとなる。 According to the present invention, a panel speaker is obtained by mounting the piezoelectric vibration unit on a panel. By mounting the piezoelectric vibration unit according to the present invention on a panel used for a display panel of a mobile phone or a mobile terminal device, a panel speaker capable of generating an acoustic vibration by vibrating the entire panel is obtained.

前記の如く、本発明によれば、高さ寸法を小さく、周波数による音響特性の変化及び歪みが少ない圧電振動ユニット及びパネルスピーカを提供が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibration unit and a panel speaker having a small height dimension and less change and distortion of acoustic characteristics due to frequency.

本発明による圧電振動ユニットは、複数の圧電バイモルフ素子を使用し、接合部材を介して厚さ方向に前記圧電バイモルフ素子を接合する。さらに、接合する圧電バイモルフ素子の間に、平滑な表面を有する薄膜部材を配置する形態を成す。以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 The piezoelectric vibration unit according to the present invention uses a plurality of piezoelectric bimorph elements and joins the piezoelectric bimorph elements in the thickness direction via a joining member. Further, a thin film member having a smooth surface is arranged between the piezoelectric bimorph elements to be joined. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図８は、本発明の実施の形態を説明する図である。図８は、２枚の圧電バイモルフ素子２２を使用した場合の本発明による圧電振動ユニット２１の基本構造を断面図で示している。２枚の圧電バイモルフ素子２２は接合部材２４により、固定端２６近傍で接合されている。さらに、２枚の圧電バイモルフ素子２２の間には、平滑な表面を有する薄膜部材２３を接合部材２４以外の部分に配置してある。 FIG. 8 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing the basic structure of the piezoelectric vibration unit 21 according to the present invention when two piezoelectric bimorph elements 22 are used. The two piezoelectric bimorph elements 22 are joined in the vicinity of the fixed end 26 by a joining member 24. Further, a thin film member 23 having a smooth surface is disposed between the two piezoelectric bimorph elements 22 in a portion other than the joining member 24.

また、本発明による圧電振動ユニット２１は、固定端２６近傍を固定部材２５に固定し、各圧電バイモルフ素子２２に電気音響信号を入力することにより、自由端２７が変位する振動が生じる。この振動により発生した力が、固定端部に慣性力となって伝わり、固定部材２５を介して、固定部材２５に接合されるパネル等の被振動体を振動させる作用が生じる。 In the piezoelectric vibration unit 21 according to the present invention, the vicinity of the fixed end 26 is fixed to the fixed member 25, and an electroacoustic signal is input to each piezoelectric bimorph element 22, thereby generating vibration that displaces the free end 27. The force generated by this vibration is transmitted as an inertial force to the fixed end portion, and an action of vibrating a vibrating body such as a panel joined to the fixed member 25 is generated via the fixed member 25.

本発明による圧電バイモルフ素子の構成は、圧電振動ユニット全体の厚みを低減できるだけでなく、平滑な表面を有する薄膜部材２３を圧電バイモルフ素子間に配置したので、振動の抑制が低減される。従って、それぞれの圧電バイモルフ素子が単独で発生する慣性力の和に近い発生力が得られる。また、それぞれの圧電バイモルフ素子の表面が薄膜部材２３の表面と摺動することによる適度な機械的なエネルギー損失は１次共振と２次共振の周波数における圧電バイモルフ素子の振幅増大を緩和するので周波数による音響特性の変化が低減する。 The configuration of the piezoelectric bimorph element according to the present invention not only reduces the thickness of the entire piezoelectric vibration unit, but also suppresses vibration because the thin film member 23 having a smooth surface is disposed between the piezoelectric bimorph elements. Therefore, a generated force close to the sum of the inertial forces generated independently by each piezoelectric bimorph element can be obtained. Further, moderate mechanical energy loss due to the sliding of the surface of each piezoelectric bimorph element with the surface of the thin film member 23 alleviates the increase in amplitude of the piezoelectric bimorph element at the frequency of the primary resonance and the secondary resonance. The change in acoustic characteristics due to is reduced.

以下、具体的な例を挙げ、本発明の圧電振動ユニット及びパネルスピーカについてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the piezoelectric vibration unit and the panel speaker of the present invention will be described in more detail with specific examples.

図９は、本実施例による圧電振動ユニットの断面図である。本実施例による圧電振動ユニット２１は、３枚の圧電バイモルフ素子２２を接合部材２４で接合し、薄膜部材２３を各圧電バイモルフ素子２２の間に配置する構造とした。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibration unit according to this embodiment. The piezoelectric vibration unit 21 according to this example has a structure in which three piezoelectric bimorph elements 22 are joined by a joining member 24 and a thin film member 23 is disposed between the piezoelectric bimorph elements 22.

圧電バイモルフ素子２２は、２枚の圧電セラミックス板２８を、弾性板２９を挟む様に接合した。圧電セラミックス板２８は、ＮＥＣトーキン（株）製の圧電セラミックス材料（Ｎ１７材）を使用し、厚さ７０μｍのグリーンシートを作製し、銀とパラジュームからなる内部電極を印刷して得られたシートを４枚積層して、熱プレス、裁断、焼成して一体とした、長さ３０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの矩形状とした。弾性板２９は、厚さ０．１ｍｍの真鍮板を長さ３２ｍｍ、幅４ｍｍに加工して使用した。 In the piezoelectric bimorph element 22, two piezoelectric ceramic plates 28 are joined so as to sandwich an elastic plate 29. The piezoelectric ceramic plate 28 is made of a piezoelectric ceramic material (N17 material) manufactured by NEC Tokin Co., Ltd., a green sheet having a thickness of 70 μm is produced, and an internal electrode made of silver and palladium is printed. Four sheets were laminated and formed into a rectangular shape having a length of 30 mm, a width of 4 mm, and a thickness of 0.2 mm integrated by hot pressing, cutting, and firing. The elastic plate 29 was used by processing a brass plate having a thickness of 0.1 mm into a length of 32 mm and a width of 4 mm.

本実施例による圧電振動ユニットは、前記の圧電バイモルフ素子２２を３枚使用した。図９に示すように圧電バイモルフ素子２２の一端部近傍を厚さ０．１ｍｍの真鍮板を長さ１０ｍｍ、幅４ｍｍに加工した接合部材２４を介して、３枚の圧電バイモルフ素子２２を厚さ方向に積層して、嫌気性接着剤で導電性を保ちながら接着し圧電振動ユニット２１とした。このとき、３枚の圧電バイモルフ素子２２のうち中央に位置する圧電バイモルフ素子２２は、その中央部に、厚みが１００μｍのふっ素樹脂シートを長さ５ｍｍ、幅４ｍｍに加工した薄膜部材２３を予め両面テープで接着したものを使用した。また、結線３０を付し、２端子の圧電振動ユニットとした。 The piezoelectric vibration unit according to this example uses three piezoelectric bimorph elements 22 described above. As shown in FIG. 9, three piezoelectric bimorph elements 22 are thickened through a joining member 24 in which a brass plate having a thickness of 0.1 mm is processed into a length of 10 mm and a width of 4 mm in the vicinity of one end of the piezoelectric bimorph element 22. The piezoelectric vibration unit 21 was laminated in the direction and adhered with anaerobic adhesive while maintaining conductivity. At this time, the piezoelectric bimorph element 22 located at the center of the three piezoelectric bimorph elements 22 has a thin film member 23 processed in advance at a central portion of a fluororesin sheet having a thickness of 100 μm to have a length of 5 mm and a width of 4 mm. What was adhere | attached with the tape was used. Moreover, the connection 30 was attached | subjected and it was set as the 2-terminal piezoelectric vibration unit.

このようにして得られた圧電振動ユニット２１の接合部材２４を配した側の端部近傍を固定部材に固定し、片側固定の片持ち梁構造にして、発生力の評価を行った。評価は、フォースピックアップに本実施例による圧電振動ユニットを両面テープで固定した状態でＢ＆Ｋ社製のオーディオアナライザにて周波数が１００Ｈｚから１０ｋＨｚの正弦波の電気音響信号を入力し、圧電振動ユニットの発生力を測定した。 The vicinity of the end portion on the side where the joining member 24 of the piezoelectric vibration unit 21 obtained in this way was arranged was fixed to a fixing member, and a one-side fixed cantilever structure was used to evaluate the generated force. Evaluation is performed by inputting a sine wave electroacoustic signal having a frequency of 100 Hz to 10 kHz with a B & K audio analyzer in a state where the piezoelectric vibration unit according to the present embodiment is fixed to the force pickup with a double-sided tape, and the piezoelectric vibration unit is generated. The force was measured.

図１０は、本実施例による圧電振動ユニットの発生力を示すグラフである。図１０のグラフは、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に発生力（ニュートン）を示している。比較の為に、グラフには、従来品として圧電バイモルフ素子を１枚しか使用しない圧電振動ユニットの評価結果も併記した。図１０のグラフから解るように、本実施例による圧電振動ユニットの発生力は、１次共振と２次共振の周波数の近傍で従来品ほど急峻ではない。 FIG. 10 is a graph showing the generated force of the piezoelectric vibration unit according to this example. The graph of FIG. 10 shows frequency (Hz) on the horizontal axis and generated force (Newton) on the vertical axis. For comparison, the graph also shows the evaluation results of a piezoelectric vibration unit that uses only one piezoelectric bimorph element as a conventional product. As can be seen from the graph of FIG. 10, the generated force of the piezoelectric vibration unit according to this example is not as steep as the conventional product in the vicinity of the frequencies of the primary resonance and the secondary resonance.

次に、同様にして、発生力の歪みの評価を行った。図１１は、本実施例による圧電振動ユニットの歪みを示すグラフである。図１１のグラフは、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に歪み率（％）を示している。比較の為に、グラフには、従来品として圧電バイモルフ素子を１枚しか使用しない圧電振動ユニットの評価結果も併記した。図１１のグラフから解るように、本実施例による圧電振動ユニットの歪み率は、圧電バイモルフ素子を１枚しか使用しない従来品の圧電振動ユニットが最大で２５％であったものが、７．５％にまで減少したことが確認できた。 Next, the distortion of the generated force was similarly evaluated. FIG. 11 is a graph showing the distortion of the piezoelectric vibration unit according to this example. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents distortion rate (%). For comparison, the graph also shows the evaluation results of a piezoelectric vibration unit that uses only one piezoelectric bimorph element as a conventional product. As can be seen from the graph of FIG. 11, the distortion rate of the piezoelectric vibration unit according to this example was 25% at the maximum in the conventional piezoelectric vibration unit that uses only one piezoelectric bimorph element. It was confirmed that the ratio decreased to%.

図１２は、本実施例による圧電振動ユニットの斜視図である。図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は断面図である。図１２（ｂ）の断面図は、図１２（ａ）に示すＢＢ’における断面を示している。本実施例による圧電振動ユニット３３は、実施例１による圧電振動ユニット２１を枠体３１に収納したものである。 FIG. 12 is a perspective view of the piezoelectric vibration unit according to the present embodiment. 12A is a plan view, and FIG. 12B is a cross-sectional view. The cross-sectional view of FIG. 12B shows a cross-section at BB ′ shown in FIG. The piezoelectric vibration unit 33 according to this embodiment is obtained by housing the piezoelectric vibration unit 21 according to the first embodiment in a frame 31.

枠体３１は、ＡＢＳ樹脂を射出成形して形成したものである。圧電振動ユニット２１の端部を枠体３１に設けた固定部３２に接着固定し、圧電振動ユニット３３を構成した。圧電振動ユニット２１に設けた結線は、枠体３１の外に引き出し、電気音響信号を入力することで、圧電振動ユニット２１を駆動する。尚、結線は図示しない。本実施例における圧電振動ユニット３３は前記枠体３１の外形が、長さ３６ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ４ｍｍと従来品に較べて薄く、小型の圧電振動ユニットとなっている。 The frame body 31 is formed by injection molding of ABS resin. The piezoelectric vibration unit 33 was configured by bonding and fixing the end of the piezoelectric vibration unit 21 to a fixing portion 32 provided on the frame 31. The connection provided in the piezoelectric vibration unit 21 is pulled out of the frame 31 and an electroacoustic signal is input to drive the piezoelectric vibration unit 21. The connection is not shown. The piezoelectric vibration unit 33 in this embodiment is a small piezoelectric vibration unit in which the outer shape of the frame 31 is 36 mm long, 8 mm wide, and 4 mm thick compared to the conventional product.

本実施例における圧電振動ユニット３３は、枠体３１に収納されることにより、外部からの衝撃に対する強度が増す。また、パネル等の被振動体に固定する際は枠体３１を直接被振動体に固定すれば良く、固定が容易な構造となる。 The piezoelectric vibration unit 33 according to the present embodiment is housed in the frame body 31 so that the strength against an external impact is increased. Further, when fixing to a vibrating body such as a panel, the frame body 31 may be directly fixed to the vibrating body, and the fixing is easy.

前記枠体３１は、圧電振動ユニット２１が収まる形状とし、枠体だけでなく、上面、底面を設けた筐体であっても良い。材質もＡＢＳ樹脂に限定されるものではなく、適宜選定すれば良い。 The frame body 31 may have a shape in which the piezoelectric vibration unit 21 is accommodated, and may be a housing provided with not only the frame body but also an upper surface and a bottom surface. The material is not limited to ABS resin, and may be selected as appropriate.

図１３は、本実施例によるパネルスピーカの斜視図である。本実施例によるパネルスピーカは前記実施例２による圧電振動ユニット３３をパネル３４に装着したパネルスピーカである。パネル３４は、外形が長さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの携帯電話機に使用されているパネルを使用した。パネル３４の長手方向の一端部近傍の表面に、前記実施例２による圧電振動ユニット３３の固定部を設けた面を接着剤で接合して、パネルスピーカを構成したものである。 FIG. 13 is a perspective view of the panel speaker according to the present embodiment. The panel speaker according to the present embodiment is a panel speaker in which the piezoelectric vibration unit 33 according to the second embodiment is mounted on the panel 34. As the panel 34, a panel used in a mobile phone having an outer shape of 100 mm in length and 50 mm in width was used. A panel speaker is configured by bonding the surface of the panel 34 in the vicinity of one end portion in the longitudinal direction to the surface provided with the fixing portion of the piezoelectric vibration unit 33 according to the second embodiment with an adhesive.

本実施例によるパネルスピーカのパネル３４の外周部を固定し、音響特性を評価した。評価は、本実施例によるパネルスピーカに、Ｂ＆Ｋ社製のオーディオアナライザにて周波数が１００Ｈｚから１０ｋＨｚまでの正弦波の電気音響信号を入力し、パネル３４の表面から放射される音響振動をマイクロホンで受けて、その音圧を測定した。また、比較するために、従来品である圧電バイモルフ素子を１枚のみ使用した圧電振動ユニットの評価もおこなった。 The outer peripheral portion of the panel 34 of the panel speaker according to this example was fixed, and the acoustic characteristics were evaluated. In the evaluation, a sine wave electroacoustic signal having a frequency of 100 Hz to 10 kHz is input to the panel speaker according to the present embodiment using an audio analyzer manufactured by B & K, and the acoustic vibration radiated from the surface of the panel 34 is received by the microphone. The sound pressure was measured. For comparison, a piezoelectric vibration unit using only one conventional piezoelectric bimorph element was also evaluated.

図１４は、本実施例によるパネルスピーカの音響特性を示すグラフである。図１４に示すグラフは、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に音圧（ｄＢ）を示している。図１４に示すグラフから解るように、本実施例によるパネルスピーカの音圧は、周波数による変化が減少し、２ｋＨｚまでの音圧も上がっていることが確認できた。また、２ｋＨｚ以上の周波数では音圧は下がっているが、周波数による変化は減少していることが解る。また、本実施例によるパネルスピーカの歪みも低減していることを確認した。 FIG. 14 is a graph showing the acoustic characteristics of the panel speaker according to this example. In the graph shown in FIG. 14, the horizontal axis represents frequency (Hz) and the vertical axis represents sound pressure (dB). As can be seen from the graph shown in FIG. 14, it was confirmed that the sound pressure of the panel speaker according to the present example decreased with frequency and increased to 2 kHz. Further, it can be seen that the sound pressure decreases at a frequency of 2 kHz or more, but the change due to the frequency decreases. It was also confirmed that the distortion of the panel speaker according to this example was reduced.

実施例１乃至実施例３では圧電バイモルフ素子を３枚使用したが、使用する枚数は３枚に限定されるものではなく、要求される音響特性により、適宜設定すれば良い。また、圧電バイモルフ素子以外にも、圧電ユニモルフ素子であっても最適な設計をすることにより同様の効果が得られる。薄膜部材はふっ素樹脂シート以外であっても、ポリエチレンテレフタレートシートや四フッ化エチレン樹脂シートなどの樹脂シートや金属箔など、圧電素子の表面、若しくは圧電素子表面に付された電極面の面粗さよりも滑らかな、摩擦係数の小さい表面を有する薄膜であれば同じ効果が得られる。また、薄膜部材の形状や配置する位置および面積は音響特性を考慮しながら適宜設定すれば良い。 In the first to third embodiments, three piezoelectric bimorph elements are used. However, the number of the used piezoelectric bimorph elements is not limited to three, and may be set as appropriate according to required acoustic characteristics. In addition to the piezoelectric bimorph element, the same effect can be obtained by designing the piezoelectric unimorph element optimally. Even if the thin film member is other than a fluororesin sheet, the surface of the piezoelectric element, such as a resin sheet such as a polyethylene terephthalate sheet or an ethylene tetrafluoride resin sheet, or a metal foil, or the surface roughness of the electrode surface attached to the surface of the piezoelectric element The same effect can be obtained if the thin film has a smooth surface with a small coefficient of friction. Moreover, what is necessary is just to set suitably the shape of a thin film member, the position to arrange | position, and an area, considering an acoustic characteristic.

以上述べた如く、本発明によれば、高さ寸法を小さく、周波数による音響特性の変化及び歪みが少ない圧電振動ユニット及びパネルスピーカを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric vibration unit and a panel speaker having a small height dimension and less change in acoustic characteristics and distortion due to frequency.

本発明による圧電振動ユニット及びパネルスピーカは、携帯電話機や携帯端末機器のパネルスピーカとして利用できる他、パネルや筐体を振動させて音響振動を発生させるスピーカとして各種音響機器、装置に利用できる。 The piezoelectric vibration unit and the panel speaker according to the present invention can be used as a panel speaker of a mobile phone or a mobile terminal device, and can be used in various acoustic devices and apparatuses as a speaker that generates an acoustic vibration by vibrating a panel or a casing.

従来のパネルスピーカの断面図。Sectional drawing of the conventional panel speaker. 従来の圧電振動ユニットの断面図。Sectional drawing of the conventional piezoelectric vibration unit. 従来の圧電振動ユニットの断面図。Sectional drawing of the conventional piezoelectric vibration unit. 圧電振動ユニットに求められる理想特性を示すグラフ。The graph which shows the ideal characteristic calculated | required by a piezoelectric vibration unit. 従来の圧電振動ユニットの発生力を示すグラフ。The graph which shows the generated force of the conventional piezoelectric vibration unit. 従来のパネルスピーカの音圧を示すグラフ。The graph which shows the sound pressure of the conventional panel speaker. 従来のパネルスピーカの音圧と歪みを示すグラフ。The graph which shows the sound pressure and distortion of the conventional panel speaker. 本発明の実施の形態を説明する図。The figure explaining embodiment of this invention. 本実施例による圧電振動ユニットの断面図。Sectional drawing of the piezoelectric vibration unit by a present Example. 本実施例による圧電振動ユニットの発生力を示すグラフ。The graph which shows the generated force of the piezoelectric vibration unit by a present Example. 本実施例による圧電振動ユニットの歪みを示すグラフ。The graph which shows the distortion of the piezoelectric vibration unit by a present Example. 本実施例による圧電振動ユニットの斜視図、図１２（ａ）は平面図、図１２（ｂ）は断面図。The perspective view of the piezoelectric vibration unit by a present Example, Fig.12 (a) is a top view, FIG.12 (b) is sectional drawing. 本実施例によるパネルスピーカの斜視図。The perspective view of the panel speaker by a present Example. 本実施例によるパネルスピーカの音響特性を示すグラフ。The graph which shows the acoustic characteristic of the panel speaker by a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

１パネルスピーカ
２、８、１４音響振動板
３、９、１５連結部材
４、１０、１３、２２圧電バイモルフ素子
５リング状部材
６、１２、２１、３３圧電振動ユニット
７、１６筐体
１１薄肉部
２３薄膜部材
２４接合部材
２５固定部材
２６固定端
２７自由端
２８圧電セラミックス板
２９弾性板
３０結線
３１枠体
３２固定部
３４パネル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Panel speaker 2, 8, 14 Acoustic diaphragm 3, 9, 15 Connecting member 4, 10, 13, 22 Piezoelectric bimorph element 5 Ring-shaped member 6, 12, 21, 33 Piezoelectric vibration unit 7, 16 Case 11 Thin part 23 Thin film member 24 Joining member 25 Fixing member 26 Fixed end 27 Free end 28 Piezoelectric ceramic plate 29 Elastic plate 30 Connection 31 Frame body 32 Fixing part 34 Panel

Claims

複数の圧電素子を、前記圧電素子の厚さ方向に、各々接合部材を介して、空間を生じるように接合してなる圧電振動ユニットであって、前記空間の少なくとも一部に、薄膜部材が配置されてなることを特徴とする圧電振動ユニット。 A piezoelectric vibration unit in which a plurality of piezoelectric elements are joined to each other in the thickness direction of the piezoelectric element via a joining member so as to generate a space, and a thin film member is disposed in at least a part of the space A piezoelectric vibration unit characterized by being made.

前記圧電素子は、直接或いは弾性板を挟むようにして、二枚の圧電セラミックス板を接合してなる圧電バイモルフ素子、若しくは弾性板に圧電セラミックス板を接合してなる圧電ユニモルフ素子からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動ユニット。 The piezoelectric element includes a piezoelectric bimorph element formed by bonding two piezoelectric ceramic plates directly or with an elastic plate interposed therebetween, or a piezoelectric unimorph element formed by bonding a piezoelectric ceramic plate to an elastic plate. The piezoelectric vibration unit according to claim 1.

前記圧電セラミックス板は、内部電極を有する一体焼成された積層圧電セラミックス板からなることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動ユニット。 3. The piezoelectric vibration unit according to claim 2, wherein the piezoelectric ceramic plate is an integrally fired laminated piezoelectric ceramic plate having an internal electrode.

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動ユニットを枠体に収納してなることを特徴とする圧電振動ユニット。 A piezoelectric vibration unit comprising the piezoelectric vibration unit according to any one of claims 1 to 3 housed in a frame.

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動ユニットをパネルに装着してなるパネルスピーカ。 A panel speaker formed by mounting the piezoelectric vibration unit according to any one of claims 1 to 4 on a panel.