JP5933392B2 - 音響発生器、音響発生装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、音響発生器、音響発生装置及び電子機器に関する。

従来、圧電スピーカに代表される音響発生器は、圧電体を電気音響変換素子に用いた小型、低電流駆動の音響機器として知られており、例えば、モバイルコンピューティング機器等、小型の電子機器に組み込まれる音響発生装置として使用されている。

一般に、圧電体を電気音響変換素子に用いた音響発生器は、金属製の振動板に銀薄膜等による電極が形成された圧電素子を貼り付けた構造となっている。圧電体を電気音響変換素子に用いた音響発生器の発音機構は、圧電素子の両面に交流電圧を印加することで圧電素子に形状歪を発生させ、圧電素子の形状歪を金属製の振動板に伝えて振動させることにより音を発生させるというものである。

ところが、金属製の振動板に圧電素子を貼り付けた構造の音響発生器は、拡がり振動する圧電素子を面積の変化しない金属板で拘束することで面積屈曲振動を発生させるものであるので、音響変換効率が低く、しかも小型で共振周波数の低い音圧特性を持たせることは困難であった。

このような問題に対し、本出願人は、金属製の振動板の代わりに、樹脂フィルムを振動板として適用した音響発生機器を提案している（例えば、特許文献１を参照）。

この音響発生器は、バイモルフ型の積層型圧電素子を、その厚み方向から一対の樹脂フィルムによって挟持し、さらに、この樹脂フィルムを、張力をかけた状態で枠部材に固定したものである。これにより、音響変換効率を向上させ、高い音圧の発生を可能とする。

特開２０１０−１７７８６７号公報

しかしながら、上記の音響発生器は、音圧の周波数特性において音圧のばらつきの改善が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることができる音響発生器、音響発生装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明の音響発生器は、フィルムと、該フィルムの外周部に設けられた枠部材と、該枠部材の枠内の前記フィルムに設けられた圧電素子と、該圧電素子を埋設するように前記枠部材の枠内に充填された樹脂層とを有し、前記枠部材の内側に形成される領域の長さおよび幅の比が１．４〜２．３３となるように前記枠部材が形成されており、前記枠部材の外縁が矩形状であり、前記枠部材と、前記フィルムにおける前記枠部材の内側の領域と、の境界線のうち、前記枠部材の長さ方向に延びる境界線が、所定の曲率の曲線となるように、前記枠部材の前記長さ方向の両端部から中央部に近づくにつれて、前記枠部材の内縁と前記外縁の距離が小さくなる。

本発明に係る音響発生器の一つの態様によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることができるという効果を奏する。

図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図である。 図１Ｂは、第１形態の音響発生器を示す断面図である。 図２は、第２形態の音響発生器を示す平面図である。 図３は、第３形態の音響発生器を示す平面図である。 図４は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図５は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図６は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図７は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図８は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図９は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図１０は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図１１は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。

以下に、本発明に係る音響発生器、音響発生装置及び電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態は本発明を限定するものではない。そして、実施形態として下記に例示する各形態は、音響発生器を構成する各部材の形状や寸法を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（１）第１形態
［音響発生器の構成］
まず、音響発生器の第１形態を図１Ａ及び図１Ｂに基づいて説明する。図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図であり、また、図１Ｂは、第１形態の音響発生器を示す断面図である。なお、図１Ｂには、図１Ａに示すＡ−Ａ線に沿った断面図が図示されている。また、図１Ｂでは、理解を容易にするために、積層型の圧電素子１の厚み方向（ｙ方向）を拡大して示している。

図１Ａ及び図１Ｂに示す第１形態の音響発生器は、一対の枠状の枠部材５によって挟持された、支持板となるフィルム３の上面に、積層型の圧電素子１を含んで構成されている。すなわち、第１形態の音響発生器は、図１Ｂに示すように、張力がかけられた状態でフィルム３を第１および第２の枠部材５ａ、５ｂで挟持することによってフィルム３が第１および第２の枠部材５ａ、５ｂに固定されており、このフィルム３の上面に積層型の圧電素子１が配置されている。

このうち、圧電素子１は、板状に形成されるとともに上下の主面が長方形状に形成される。かかる圧電素子１は、４層のセラミックスからなる圧電体層７と３層の内部電極層９とを交互に積層してなる積層体１３と、この積層体１３の上下両面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂと、積層体１３の長手方向ｘの両端部にそれぞれ設けられた一対の外部電極１７、１９とを含んでいる。

外部電極１７は、表面電極層１５ａ、１５ｂと、１層の内部電極層９ｂとに接続される。また、外部電極１９は、２層の内部電極層９ａ、９ｃに接続される。圧電体層７は、図１Ｂに矢印で示すように分極されており、圧電体層７ａ、７ｂが縮む場合には圧電体層７ｃ、７ｄが延びるように、あるいは圧電体層７ａ、７ｂが延びる場合には圧電体層７ｃ、７ｄが縮むように、外部電極１７、１９に電圧が印加されるように構成されている。

外部電極１９の上下端部は、積層体１３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極１９ａが形成されており、これらの折返外部電極１９ａは、積層体１３の表面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂとの間で所定の距離を隔てて延設されている。

上記の４層の圧電体層７と上記の３層の内部電極層９とは、積層された状態で同時に焼成されて構成されており、表面電極層１５ａ、１５ｂは、積層体１３を作製した後、ペーストを塗布し焼き付けて形成されている。

また、圧電素子１は、フィルム３側の主面とフィルム３とが接着剤層２１で接合されている。これら圧電素子１とフィルム３との間の接着剤層２１の厚みは、２０μｍ以下とされている。特には、接着剤層２１の厚みは、１０μｍ以外であることが望ましい。このように、接着剤層２１の厚みが２０μｍ以下である場合には、積層体１３の振動をフィルム３に伝えやすくなる。

接着剤層２１を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル系樹脂などの公知のものを使用できる。接着剤に使用する樹脂の硬化方法としては、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化等のいずれの方法を用いても振動体を作製できる。

さらに、第１形態の音響発生器は、圧電素子１を埋設するように、枠部材５ａの内側に樹脂が充填されて樹脂層２０が形成されている。なお、図１Ａでは、理解を容易にするため、樹脂層の図示を省略した。

この樹脂層２０は、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、あるいはゴム等を採用できる。また、樹脂層２０は、スプリアスを抑制する観点から、圧電素子１を完全に覆う状態で塗布されるのが好ましい。さらに、支持板となるフィルム３も圧電素子１と一体となって振動することから、圧電素子１で覆われないフィルム３の領域も同様に樹脂層２０によって被覆されている。

このように、第１形態の音響発生器では、圧電素子１を樹脂層２０で埋設することによって、圧電素子１の共振現象に伴うピークディップに対し、適度なダンピング効果を誘発させることができる。かかるダンピング効果によって、共振現象を抑制するとともにピークディップを小さく抑制することができる。この結果、音圧の周波数依存性を小さくすることが可能になる。

圧電体層７としては、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、既存の圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層７の厚みは、低電圧駆動という観点から、１０〜１００μｍとされている。

内部電極層９としては、銀とパラジウムからなる金属成分と圧電体層７を構成する材料成分を包含することが望ましい。内部電極層９に圧電体層７を構成するセラミック成分を含有させることによって、圧電体層７と内部電極層９との熱膨張差による応力を低減でき、積層不良のない圧電素子１を得ることができる。内部電極層９は、特に、銀とパラジウムからなる金属成分に限定されるものではなく、他の金属成分であってよく、また、セラミック成分として、圧電体層７を構成する材料成分に限定されるものではなく、他のセラミック成分であってもよい。

表面電極層１５ａ、１５ｂと外部電極１７、１９は、銀からなる金属成分にガラス成分を含有することが望ましい。このようにガラス成分を含有させることによって、圧電体層７や内部電極層９と、表面電極層１５または外部電極１７、１９との間に強固な密着力を得ることができる。

枠部材５は、図１Ｂに示すように、矩形状をなしており、２枚の矩形枠状の枠部材５ａ、５ｂを貼り合わせて構成されており、枠部材５ａ、５ｂ間にはフィルム３の外周部が挟み込まれ、張力を印加した状態で固定されている。枠部材５ａ、５ｂは、例えば、厚み１００〜１０００μｍのステンレス製とされている。なお、枠部材５ａ、５ｂの材質は、ステンレス製に限らず、樹脂層２０よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることができ、本形態では、枠部材５ａ、５ｂの材質、厚み等は特に限定されるものでない。更に枠形状も矩形状に限定されるものではなく、内周部または外周部の一部を湾曲又は角型としてもよい。

フィルム３は、枠部材５ａ、５ｂ間にフィルム３の外周部を挟み込むことによってフィルム３が面方向に張力をかけられた状態で、枠部材５ａ、５ｂに固定され、フィルム３が振動板の役割を果たしている。フィルム３の厚みは、例えば、１０〜２００μｍとされ、フィルム３は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン、テン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙から構成されている。これらの材料を用いることでピークディップを抑えることができる。

［Ｌ／Ｗ比］
続いて、本実施形態の第１形態の音響発生器が有する枠部材５ａの内側に形成される領域の長さＬおよび幅Ｗの比について説明する。なお、本形態では、枠部材５ａを積層方向から見たときの内周部の形状の一例として長方形を例示するが、内周部の形状を長方形以外の多角形としたり、内周部の一部を曲線としたりすることもできる。

ここで、第１形態の音響発生器では、図１Ａに示すように、枠部材５ａの内側に形成される長方形状の領域の長さＬおよび幅Ｗの比が１．４〜２．３３となるように枠部材５ａの内周部が形成される。以下では、枠部材５ａの内周部に形成される領域の長さＬを幅Ｗで除することによって得られた比のことを「Ｌ／Ｗ比」と記載する場合がある。

このように、Ｌ／Ｗ比を１．４〜２．３３とした場合には、Ｌ／Ｗ比を１．４よりも小さくする場合やＬ／Ｗ比を２．３３よりも大きくする場合よりも、圧電素子１の共振現象に伴うピークディップに対し、大きなダンピング効果を誘発させることができる。詳細は図４〜図９を用いて後述するが、特に、Ｌ／Ｗ比を１．８前後の値とした場合には、より顕著なダンピング効果を得ることができる。かかるダンピング効果によって、第１形態の音響発生器では、共振現象を抑制するとともにピークディップを小さく抑制することができる。

したがって、第１形態の音響発生器によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることができる。

［製法］
本発明の音響発生器の製法について説明する。

最初に、バイモルフ型の圧電素子１を準備する。かかる圧電素子１は、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑材、溶剤を混練し、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。

次に、上記のスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを得ることができ、このグリーンシートに内部電極ペーストを印刷して内部電極パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを３枚積層し、最上層にはグリーンシートのみ積層して、積層成形体を作製する。

次に、上記の積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることによって積層体１３を得ることができる。積層体１３は、必要に応じて外周部を加工し、積層体１３の圧電体層７の積層方向の主面に表面電極層１５ａ、１５ｂのペーストを印刷し、引き続き、積層体１３の長手方向ｘの両端面に外部電極１７、１９を印刷し、所定の温度で電極の焼付けを行うことによって図１Ａ及び図１Ｂに示すバイモルフ型の圧電素子１を得ることができる。

次に、バイモルフ型の圧電素子１に圧電性を付与するために、表面電極層１５ａ、１５ｂ又は外部電極１７、１９を通じて直流電圧を印加して、バイモルフ型の圧電素子１の圧電体層７の分極を行う。かかる分極は、図１Ｂに矢印で示す方向となるように、ＤＣ電圧を印加して行う。

次に、支持体となるフィルム３を準備し、このフィルム３の外周部を枠部材５ａ、５ｂ間に挟み、フィルム３に張力をかけた状態で固定する。この後、フィルム３に接着剤を塗布して、そのフィルム３上にバイモルフ型の圧電素子１の表面電極１５ａ側を押し当て、この後、接着剤を熱や紫外線を照射することによって硬化させる。そして、樹脂を枠部材５ａの内側に流し込み、バイモルフ型の圧電素子１を完全に埋設させ、樹脂層２０を硬化させることによって第１形態の音響発生器を得ることができる。

以上のように構成された音響発生器は、枠部材５ａの内側に形成される領域の長さＬおよび幅Ｗの比が１．４〜２．３３となるように枠部材５ａの内周部が形成される。このため、Ｌ／Ｗ比が１．４よりも小さい音響発生器やＬ／Ｗ比が２．３３よりも大きい音響発生器よりも、圧電素子１の共振現象に伴うピークディップに対し、大きなダンピング効果を誘発させることができる。かかるダンピング効果によって、共振現象を抑制するとともにピークディップを小さく抑制できる結果、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることができる。

（２）第２形態
続いて、本実施形態の第２形態の音響発生器について説明する。図２は、第２形態の音響発生器を示す平面図である。図２に示す第２形態の音響発生器は、図１Ａに示した第１形態の音響発生器に比べて、枠部材５ａの内周部に形成されるフィルム３との境界線のうち長さ方向の境界線が所定の曲率の曲線で形成される点が異なる。例えば、図２に示すように、枠部材５ａの内側に凹状に湾曲する形状の曲線で形成される。

ここで、長さ方向の境界線を曲線として形成するのは、枠部材５ａの内周部を矩形とする場合に比べて非対称性を大きくできるからである。つまり、図２の形状によれば、共振周波数の縮退を抑制して分散することで、共振ピークの高さを抑え、幅を広げることが可能となる。このように非対称性を大きくすることによって、Ｌ／Ｗ比だけを１．４〜２．３３の最適範囲とする場合よりも、共振現象を抑制できるとともに、ピークディップをより小さく抑制できる。このため、第２形態の音響発生器によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきをより効果的に低減させることができる。

さらに、長さ方向の境界線は、図２に示すように、枠部材５ａの角部から中央部に近づくほど当該枠部材５ａの内縁と外縁の距離が近づくように曲線が形成される。このように、枠部材５ａの内周部の長さ方向の境界線を外周部側へ反る曲線とするのは、圧電素子１と一体となって振動するフィルム３の面積が変化したとしても、フィルム３の屈曲撓み振動によって音圧が得られる周波数領域の幅、いわゆる再生周波数帯域を、枠部材５ａの内周部が矩形である場合と同等の帯域幅に維持するためである。

なお、Ｌ／Ｗ比は、上記の第１形態と同様に、１．４〜２．３３が採用される。ここで言う長さＬおよび幅Ｗは、長さ方向の距離または幅方向の距離のうち最長の距離を表すものとする。図２の例で言えば、長さＬの値として幅方向の線分間の距離が用いられるとともに、幅Ｗの値として曲線の中央部間の距離が用いられる。

（３）第３形態
続いて、本実施形態の第３形態の音響発生器について説明する。図３は、第３形態の音響発生器を示す平面図である。図３に示す第３形態の音響発生器は、図１Ａに示した第１形態の音響発生器に比べて、樹脂層２０の表面の所定位置にフィルム３を押圧することによってフィルム３に負荷をかける負荷部材３０がさらに接着される点が異なる。なお、Ｌ／Ｗ比は、上記の第１形態と同様に、１．４〜２．３３が採用される。

かかる負荷部材３０は、柔らかく変形しやすい物性を持つことが望ましく、例えば、ウレタンゴム等のゴム材料を採用することができる。特に、ウレタンフォーム等の多孔質なゴム材料を好適に用いることができる。

ここで、負荷部材３０は、樹脂層２０の表面のうち、圧電素子１と一体となって振動するフィルム３及び樹脂層２０を含む振動体が起こす共振現象によって振幅が最大となる位置に取り付けられるのが好ましい。例えば、フィルム３の中央部は、振動体の振動によって所定の音圧が得られる周波数領域に含まれる複数の周波数帯で振幅が最大になるので、フィルム３の中央部を含む領域に負荷部材３０ａ、３０ｂが取り付けられる。

このように、フィルム３の中央部を含む位置に負荷部材３０ａ、３０ｂを取り付けることによって、Ｌ／Ｗ比だけを１．４〜２．３３の最適範囲とする場合よりも、第３の音響発生器の再生周波数帯域に含まれる複数の周波数帯において振幅の急激な変化を低減し、各周波数帯における振幅を平坦化させることができる。このため、第３形態の音響発生器によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきをより効果的に低減させることができる。なお、ここでは、第３の音響発生器の再生周波数帯域に含まれる複数の周波数帯で振幅が最大となる位置に負荷部材３０を設ける場合を例示したが、少なくとも１つの周波数帯において振幅が最大となる位置に負荷部材３０を取り付けることによって当該周波数帯の振幅を平坦化させることもできる。

さらに、負荷部材３０ａ、３０ｂは、圧電素子１と一体となって振動する振動体、すなわちフィルム３及び樹脂層２０よりも柔らかくて変形しやすい材料によって形成されている。ここで言う「柔らかくて変形しやすい」とは、フィルム３及び樹脂層２０よりも弾性や剛性が小さく、外力によって変形しやすいことを指す。このように、負荷部材３０ａ、３０ｂを振動体よりも柔らかくて変形しやすい材料で形成することによって負荷部材３０が取り付けられている部分において圧電素子１、フィルム３や樹脂層２０などを含む振動体の変形が阻害されるのを低減し、振動体を滑らかに変形させることができる。これによって、振動体の振動によって発生する音の歪みを低減できる。

（４）第４形態
さて、これまで実施形態の各形態について説明したが、本発明は上述した形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では、本発明に含まれる他の形態を説明する。

［適用範囲］
例えば、上記の第１形態では、バイモルフ型の圧電素子を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、圧電素子がバイモルフ型である場合に限定されず、ユニモルフ型であっても上記の第１形態と同様のＬ／Ｗ比を採用することによって同様の効果を得ることができる。

［スピーカ装置］
例えば、上記の第１形態から第３形態で説明した音響発生器は、当該音響発生器を収納する筐体、いわゆる共鳴ボックスへ収納することによって音響発生装置、いわゆる「スピーカ装置」として構成することもできる。例えば、テレビやパーソナルコンピュータ等に用いられる大型のスピーカ装置として構成することもできれば、スマートフォン、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などのモバイル端末に搭載される中型または小型のスピーカ装置として構成することもできる。なお、スピーカ装置は、上記の用途に限定されず、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などの任意の電子機器に搭載するスピーカ装置として構成することができる。

［電子機器］
また、上記の第１形態から第３形態で説明した音響発生器は、当該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および音響発生器を収容する筐体とを少なくとも有しており、音響発生器から音響を発生させる機能を有する電子機器として構成することもできる。かかる電子機器の一例としては、テレビやパーソナルコンピュータを始め、各種のモバイル端末などが挙げられる。

さて、本実施例では、Ｌ／Ｗ比の最適範囲が１．４〜２．３３であることを明らかにするために、各種のＬ／Ｗ比を採用した場合における音圧の周波数特性について説明する。図４〜図９は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。これら図４〜図９には、いずれも図３に示した負荷部材３０付きの音響発生器に関する音圧の周波数特性のグラフが示されている。

図４のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「１．３３」である音響発生器のものを指し、図５のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「１．４」である音響発生器のものを指し、図６のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「１．８３」である音響発生器のものを指し、図７のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「２．００」である音響発生器のものを指し、図８のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「２．３３」である音響発生器のものを指し、さらに、図９のグラフは、Ｌ／Ｗ比が「２．５」である音響発生器のものを指す。なお、図４〜図９に示すグラフの横軸は、周波数［ｋＨｚ］を指し、グラフの縦軸は、音圧［ｄＢ］を指す。

上記の図４〜図９に示す６つのグラフのうち音響発生器のＬ／Ｗ比が１．４〜２．３３の最適範囲にない図４及び図９のグラフは、音響発生器のＬ／Ｗ比が１．４〜２．３３の最適範囲に含まれる図５〜図８のグラフに比べて音圧のばらつきが大きい。

これを具体的に説明すると、図４に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が１．３３である場合には、最大で３０．６ｄＢに達するピークディップが発生する。図４に示す例で言えば、１ｋＨｚ手前の周波数帯４１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯４２において２５ｄＢを超えるピークディップが発生していることがわかる。さらに、図４に示す例で言えば、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯４３では、音圧が８０ｄＢ付近まで低下している。また、図９に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が２．５である場合には、最大で３１．２ｄＢに達するピークディップが発生する。図９に示す例で言えば、１ｋＨｚ手前の周波数帯９１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯９２において３０ｄＢ程度のピークディップが発生していることがわかる。これら図４及び図９に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が１．４〜２．３３の最適範囲にない場合には、２５ｄＢを超えるピークディップが複数の周波数帯で発生するとともに、共振現象による共振周波数がピーキーになって周波数特性の平坦性も悪化している。

一方、図５に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が１．４である場合には、最大でも１６ｄＢまでのピークディップしか発生していない。図５に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、１ｋＨｚ手前の周波数帯５１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯５２におけるピークディップが１５ｄＢ程度まで改善されていることがわかる。さらに、図５に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯５３においても、９５ｄＢ前後の音圧が得られていることがわかる。また、図７に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が２．００である場合にも、最大でも１７．６ｄＢまでのピークディップしか発生していない。図７に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、１ｋＨｚ手前の周波数帯７１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯７２におけるピークディップが１５ｄＢ程度まで改善されていることがわかる。さらに、図７に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯７３においても、９５ｄＢ前後の音圧が得られていることがわかる。さらに、図８に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が２．３３である場合にも、最大でも２０．２ｄＢまでのピークディップしか発生していない。図８に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、１ｋＨｚ手前の周波数帯８１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯８２におけるピークディップが２０ｄＢ程度まで改善されていることがわかる。さらに、図８に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯８３においても、９５ｄＢ前後の音圧が得られていることがわかる。

加えて、図６に示すように、音響発生器のＬ／Ｗ比が１．８３である場合には、ピークディップを最大でも４．６ｄＢまで抑制することができる。図６に示す例で言えば、図４及び図９に示す例だけでなく、図５、図７及び図８に示す例と比べても、１ｋＨｚ手前の周波数帯６１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯６２におけるピークディップが５ｄＢ程度まで飛躍的に改善されていることがわかる。さらに、図６に示す例で言えば、図４や図９に示す例と比べて、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯６３においても、９５ｄＢ前後の音圧が得られていることがわかる。

以上のように、図５〜図８に示したＬ／Ｗ比が１．４〜２．３３までの音響発生器は、図４に示したＬ／Ｗ比が１．４よりも小さい音響発生器および図９に示したＬ／Ｗ比が２．３３よりも大きい音響発生器に比べて、共振現象の抑制によって周波数特性の平坦性が改善するとともにピークディップを小さく抑制でき、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることが可能であると言える。

なお、ここでは、音響発生器に負荷部材３０が設けられている場合を実施例を説明したが、負荷部材３０が設けられていない場合にも、Ｌ／Ｗ比が１．４〜２．３３の最適範囲にあれば、Ｌ／Ｗ比が１．４よりも小さい音響発生器およびＬ／Ｗ比が２．３３よりも大きい音響発生器に比べて、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることができるのは言うまでもない。

ところで、上記の実施例１では、負荷部材３０が設けられた音響発生器の実施例について説明したが、本実施例では、枠部材５ａの内周部に形成されるフィルム３との境界線のうち長さ方向の境界線が所定の曲率の曲線で形成された音響発生器と、枠部材５ａの内周部が矩形である音響発生器との音圧の周波数特性の違いについて説明する。

図１０及び図１１は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。図１０には、枠部材５ａの内周部が矩形である音響発生器に関する音圧の周波数特性が示されている一方で、図１１には、長さ方向の境界線が曲線で形成された音響発生器に関する音圧の周波数特性が示されている。これら図１０及び図１１には、いずれも長さＬ「６０ｍｍ」及び幅Ｗ「３０ｍｍ」のＬ／Ｗ比「２．０」の枠部材５ａを持つ音響発生器で測定された音圧の周波数特性が示されている。なお、グラフの横軸は、周波数［ｋＨｚ］を指し、グラフの縦軸は、音圧［ｄＢ］を指す。

図１０に示すように、枠部材５ａの内周部が矩形である音響発生器の場合には、１ｋＨｚ手前の周波数帯１０１において２０ｄＢを超えるピークディップが発生するとともに、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯１０２においても１５ｄＢ程度のピークディップが発生していることがわかる。さらに、図１０に示す例で言えば、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯では、音圧が９０ｄＢ前後まで低下している。一方、図１１に示すように、長さ方向の境界線が曲線で形成された音響発生器の場合には、１ｋＨｚ手前の周波数帯１１１及び２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数帯１１２におけるピークディップが５ｄＢ程度まで飛躍的に改善されていることがわかる。さらに、図１１に示す例で言えば、７ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯でも、９５ｄＢ前後の音圧が得られていることがわかる。

このように、図１１に示した長さ方向の境界線が曲線で形成された音響発生器は、図１０に示した枠部材５ａの内周部が矩形である音響発生器に比べて、共振現象の抑制によって周波数特性の平坦性が改善するとともにピークディップを小さく抑制でき、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを低減させることが可能であると言える。

１ 圧電素子
３ フィルム
５、５ａ、５ｂ 枠部材
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 圧電体層
９、９ａ、９ｂ、９ｃ 内部電極層
１３ 積層体
１５ａ、１５ｂ 表面電極層
１７、１９ 外部電極
２０ 樹脂層
３０、３０ａ、３０ｂ 負荷部材
ｘ 積層体の長手方向
ｙ 圧電素子の厚み方向

Claims (4)

1. フィルムと、
   該フィルムの外周部に設けられた枠部材と、
   該枠部材の枠内の前記フィルムに設けられた圧電素子と、
   該圧電素子を埋設するように前記枠部材の枠内に充填された樹脂層とを有し、
   前記枠部材の内側に形成される領域の長さおよび幅の比が１．４〜２．３３となるように前記枠部材が形成されており、
   前記枠部材の外縁が矩形状であり、前記枠部材と、前記フィルムにおける前記枠部材の内側の領域と、の境界線のうち、前記枠部材の長さ方向に延びる境界線が、所定の曲率の曲線となるように、前記枠部材の前記長さ方向の両端部から中央部に近づくにつれて、前記枠部材の内縁と前記外縁の距離が小さくなることを特徴とする音響発生器。
2. 前記樹脂層の表面の所定位置に前記フィルムを押圧することによって前記フィルムに負荷をかける負荷部材がさらに接着されることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
3. 請求項１または請求項２に記載の音響発生器と、
   該音響発生器を収容する筐体と
   を少なくとも有することを特徴とする音響発生装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の音響発生器と、
   該音響発生器に接続された電子回路と、
   該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体と
   を少なくとも有しており、
   前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。

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