以下、本発明の圧電振動素子,圧電振動装置および携帯端末を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
(実施の形態の第1の例)
図1は、本発明の実施の形態の第1の例である圧電振動素子の形状を模式的に示す斜視図である。図2は、図1に示す圧電振動素子の構造を模式的に示す斜視図である。図3(a)〜(d)は、図1に示す圧電振動素子の構造を説明するための平面図である。図4は、図1に示す圧電振動素子の構造を説明するための図である。図5は、図1に示す圧電振動素子の形状を説明するための平面図である。図6は、図1に示す圧電振動素子の形状を説明するための平面図である。なお、図1,図5および図6においては、作図を容易にするために、圧電振動素子14の詳細な構造の図示を省略している。また、図2においては、作図を容易にするために、圧電振動素子14の形状を直方体に変形して図示している。
本例の圧電振動素子14は、図1に示すように直方体に類似した形状であり、第1の方向(図のz軸方向)に沿って積層された複数の電極層および圧電体層を有している。また、圧電振動素子14は、第1の方向(図のz軸方向)に間隔を開けて対向する2つの表面(第1の表面14aおよび第2の表面14b)を有している。そして、圧電振動素子14は、電気信号が入力されることによって、第1の方向(図のz軸方向)に垂直な第2の方向(図のx軸方向)に沿って振幅が変化するように第1の方向(図のz軸方向)に屈曲振動する。すなわち、圧電振動素子14は、電気信号が入力されて、第1の表面14aおよび第2の表面14bが屈曲面となるように屈曲振動する。
また、圧電振動素子14において、第1の方向(図のz軸方向)に間隔を開けて対向する2つの表面の一方(第1の表面14a)は、第1の方向(図のz軸方向)および第2の方向(図のx軸方向)に垂直な第3の方向(図のy軸方向)において、中央部が両端部よりも第1の方向(図のz軸方向)へ突出した形状を有している。なお、第3の方向(図のy軸方向)の中央部が両端部よりも突出している状態が、第2の方向(図のx軸方向)の全体に渡って生じている必要は必ずしもない。また、第1の表面14aにおいて、第3の方向(図のy軸方向)の中央部の両端部に対する図の+z方向への突出量は、例えば、圧電振動素子14の厚み(第1の方向(図のz軸方向)の寸法)の7%〜30%程度に設定される。
また、圧電振動素子14において、第1の方向(図のz軸方向)に間隔を開けて対向する2つの表面の他方(第2の表面14b)は、第1の表面14aよりも平坦である。なお、第2の表面14bは極力平坦であることが望ましく、第2の表面14bにおいて、第3の方向(図のy軸方向)の中央部の両端部に対する図の−z方向への突出量は、例えば、圧電振動素子14の厚み(第1の方向(図のz軸方向)の寸法)の3%以下にするのが望ましい。そして、圧電振動素子14において、第2の方向(図のx軸方向)の寸法は、第3の方向(図のy軸方向)の寸法よりも大きくなっている。なお、第2の表面14bが第1の表面14aよりも平坦であるということは、第2の表面14bの平坦度の値が第1の表面14aの平面度平坦度の値よりも小さいということである。すなわち、第2の表面14bにおける第3の方向(図のy軸方向)の中央部の両端部に対する突出量が、第1の表面14aの表面における第3の方向(図のy軸方向)の中央部の両端部に対する突出量よりも小さいということである。また、第1の表面14aおよび第2の表面14bの平坦度は、既知の種々の平坦度測定装置を用いて容易に測定することができる。
また、図2に示すように、圧電振動素子14は、積層体20と、表面電極31,32,33と、第1の接続電極41と、第2の接続電極42と、第3の接続電極(図示せず)とを有している。なお、図2においては、作図を容易にするために、圧電振動素子14の形状を直方体に変形して図示している。
積層体20は、図3に示すように、分極された複数層の圧電体層24と、複数の内部電極21,22,23とが、圧電振動素子14の厚み方向である第1の方向(図のz軸方向)に積層されて構成されている。
図3の(a)〜(d)は、圧電振動素子14が有する表面電極31,32,33および内部電極21,22,23を模式的に示す平面図である。図3(a)に示すように、積層体20の両主面の各々には、表面電極31,32,33が配置されている。また、積層体20の内部には、図3(b)に示す内部電極21と、図3(c)に示す内部電極22と、図3(d)に示す内部電極23とが、それぞれ複数配置されている。
内部電極21は、図3(b)に示すように、積層体20の側面と間隔を開けて圧電体層24の略全面に渡って形成された矩形状の本体部21aの長さ方向の一方端に、一方端が積層体20の側面に露出した矩形状の引き出し部21bを接続した構造を有している。なお、引き出し部21bの一方端は、積層体20の長さ方向における一方端において積層体20の側面に露出している。
内部電極22は、図3(c)に示すように、積層体20の側面と間隔を開けて圧電体層24の略全面に渡って形成された矩形状の本体部22aの長さ方向の一方端に、一方端が積層体20の側面に露出した矩形状の引き出し部22bを接続した構造を有している。なお、引き出し部22bの一方端は、積層体20の長さ方向における一方端において積層体20の側面に露出している。
内部電極23は、図3(d)に示すように、圧電体層24の略全面に渡って形成された矩形状の形状を有している。また、内部電極23は、長さ方向の一方端のみが積層体20の側面に露出しており、他は、積層体20の側面と間隔を開けて形成されている。なお、内部電極23の一方端は、積層体20の長さ方向における他方端において積層体20の側面に露出している。なお、引き出し部21bと引き出し部22bとは、積層体20の厚み方向(積層方向)において重ならないように、積層体20の幅方向に間隔を開けて配置されている。
表面電極33は、図3(a)に示すように、矩形状の形状を有している。また、表面電極33は、長さ方向の一方端のみが積層体20の側面に露出しており、他は、積層体20の側面と間隔を開けて形成されている。なお、表面電極33は、積層体20の長さ方向における80%以上の領域に渡って形成されている。また、表面電極33の一方端は、積層体20の長さ方向における他方端において積層体20の側面に露出している。
図3(a)に示すように、積層体20の長さ方向における一方端と、表面電極33の長さ方向における他方端との間には、積層体20の幅方向に間隔を開けて、表面電極31および表面電極32が配置されている。表面電極31および表面電極32は、矩形状であり、長さ方向の一方端が、積層体20の長さ方向の一方端において積層体20の側面に露出している。また、表面電極31および表面電極32は、長さ方向の他方端と表面電極33との間に間隔を有しているとともに、積層体20の幅方向において、積層体20の側面とも間隔を開けて配置されている。
また、積層体20は、積層方向である第1の方向(図のz軸方向)において、内部電極21,22,23と圧電体層24とが交互に配置されている。図4は、積層体20の積層方向における、表面電極33および内部電極21,22,23の配置と、表面電極33および内部電極21,22,23の間に配置された圧電体層24における分極方向とを模式的に示す図である。図4に示すように、内部電極21または内部電極22と、表面電極33または内部電極23とが、第1の方向(図のz軸方向)において交互に配置されている。また、積層体20の積層方向における一方側(図の+z方向側)では、内部電極21と、内部電極23または表面電極33とが交互に配置されており、積層体20の積層方向における他方側(図の−z方向側)では、内部電極22と、内部電極23または表面電極33とが交互に配置されている。すなわち、圧電振動素子14は、第1の方向(図のz軸方向)に沿って交互に積層された、表面電極33および内部電極21,22,23からなる複数の電極層(扁平電極)と、複数の圧電体層24とを有している。
複数の内部電極21は、積層体20の長さ方向である第2の方向(図のx軸方向)の一方端部(+x方向の端部)において、積層体20の側面に露出した引き出し部21bの端部同士が、第1の接続電極41によって相互に接続されている。さらに複数の内部電極21は、第1の接続電極41を介して、積層体20の両主面にそれぞれ配置された表面電極31に接続されている。
また、複数の内部電極22は、第2の方向(図のx軸方向)の一方端部(+x方向の端部)において、積層体20の側面に露出した引き出し部22bの端部同士が、第2の接続電極42によって相互に接続されている。さらに複数の内部電極22は、第2の接続電極42を介して、積層体20の両主面にそれぞれ配置された表面電極32に接続されている。
そして、複数の内部電極23は、第2の方向(図のx軸方向)の他方端部(図の−x方向の端部)において、積層体20の側面に露出した端部同士が、第3の接続電極(図示せず)によって相互に接続されている。さらに、複数の内部電極23は、第3の接続電極(図示せず)を介して、積層体20の両主面にそれぞれ配置された表面電極33に接続されている。このようにして、表面電極31,32,33は、圧電振動素子14における端子電極として機能している。表面電極31,32,33の全てが積層体20の両主面にそれぞれ配置されていることにより、圧電体層24の分極を行うときの電圧の印加および圧電振動素子14を振動させるときの電圧の印加を、圧電振動素子14(積層体20)のどちらか一方の主面のみで行うことができる。
また、内部電極21,22,23の間に配置された圧電体層24は、図4の矢印で示す向きに分極されている。例えば、表面電極33に対して、表面電極31の電位が高く、表面電極32の電位が低くなるように、表面電極31,32,33に直流電圧を加えることによって、このように分極することができる。そして、圧電振動素子14を振動させるときには、表面電極31および表面電極32が同電位となり、表面電極33との間に電位差が生じるように、表面電極31,32,33に交流電圧を加える。これにより、圧電振動素子14は、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが、圧電振動素子14の厚み方向(図のz軸方向)における一方側半分と他方側半分とで逆転するようにされている。
すなわち、例えば、電気信号が加えられて、ある瞬間に、圧電振動素子14の厚み方向(図のz軸方向)における一方側半分が、圧電振動素子14の長さ方向(図のx軸方向)において伸びるときには、圧電振動素子14の厚み方向における他方側半分が、圧電振動素子14の長さ方向において縮むようにされている。これにより、圧電振動素子14は、電気信号が加えられることによって、単独で屈曲振動する。すなわち、圧電振動素子14は、電気信号が加えられることによって、第2の方向(図のx軸方向)に振幅が変化するように第1の方向(図のz軸方向)に屈曲振動する。このように、圧電振動素子14は、バイモルフ構造を有する圧電体(圧電バイモルフ素子)で構成されている。
本例の圧電振動素子14は、第1の方向(図のz軸方向)における一方の表面(第1の表面14a)が、第3の方向(図のy軸方向)において、中央部が両端部よりも第1の方向(図の+z方向)へ突出した形状を有していることから、不要な振動の発生を低減することができる。
すなわち、直方体の平板形状である従来の圧電振動素子は、外形の歪みや電極の位置ズレ等によって質量分布が完全に対称でなくなること等により、幅方向に振幅が変化する不要な振動が僅かに発生して振動特性が悪化することがあるという問題があった。これに対して、本例の圧電振動素子14は、幅方向に振幅が変化する不要な振動の発生を低減することができる。この効果が得られるメカニズムはまだ解明されていないが、幅方向の中央部に質量が集中することや、幅方向の変形が生じ難くなることが関係しているのではないかと考えられる。
また、本例の圧電振動素子14は、第1の方向(図のz軸方向)に間隔を開けて対向する2つの表面の他方(第2の表面14b)が、第1の表面14aよりも平坦であることから、振動を加える対象物に第2の表面14bを強固に接合することができる。すなわち、振動を加える対象物(振動板など)に圧電振動素子14を接合する場合、振動を加える対象物と圧電振動素子14との接合面に応力が集中するため、振動を加える対象物と圧電振動素子14とを強固に接合する必要がある。本例の圧電振動素子14は、第2の表面14bが平坦であるため、振動を加える対象物に第2の表面14bの全体を容易に強固に接合することができる。
また、本例の圧電振動素子14は、第2の方向(図のx軸方向)の寸法が、第3の方向(図のy軸方向)の寸法よりも大きくなっていることから、第2の方向(図のx軸方向)に振幅が変化する第1の方向(図のz軸方向)の振動を強く発生させると共に、第3の方向(図のy軸方向)に振幅が変化する不要振動の発生をさらに低減させることができる。
また、本例の圧電振動素子14において、第1の表面14aは、図5に示すように、第3の方向(図のy軸方向)において、表面電極33および内部電極21,22,23からなる電極層が配置された領域37(電気信号が入力されることによって変形が生じる領域37)の中央部37aが両端部(37b,37c)よりも+z側へ突出している。これにより、不要な振動の発生を低減する効果を高めることができる。
また、本例の圧電振動素子14において、第1の表面14aは、図6に示すように、第2の方向(図のx軸方向)において、中央部が両端部よりも+z側へ突出している。これにより、第2の表面14bに振動板を接合して振動装置を構成したときに、第1の方向(図のz軸方向)における振動の対称性を向上することができる。
また、本例の圧電振動素子14において、第1の表面14aは、図6に示すように、第2の方向(図のx軸方向)において、表面電極33および内部電極21,22,23からなる電極層および圧電体層24が交互に積層された領域38(電気信号が入力されることによって変形が生じる領域38)の中央部38aが両端部(38b,38c)よりも+z側へ突出している。これにより、第2の表面14bに振動板を接合して振動装置を構成したときに、第1の方向(図のz軸方向)における振動の対称性を向上する効果を高めることができる。
本例の圧電振動素子14において、積層体20の長さは、例えば、18mm〜28mm程度が望ましく、22mm〜25mm程度が更に望ましい。積層体20の幅は、例えば、1mm〜6mm程度が望ましく、3mm〜4mm程度が更に望ましい。積層体20の厚みは、例えば、0.2mm〜1.0mm程度が望ましく、0.4mm〜0.8mm程度が更に望ましい。また、内部電極21の本体部21aおよび内部電極22の本体部22aの長さは、例えば、17mm〜25mm程度が望ましく、21mm〜24mm程度が更に望ましい。内部電極23の長さは、例えば、19mm〜27mm程度が望ましく、22mm〜24mm程度が更に望ましい。表面電極33の長さは、例えば、17mm〜23mm程度が望ましく、19mm〜21mm程度が更に望ましい。内部電極21の本体部21a,内部電極22の本体部22a,内部電極23および表面電極31の幅は、例えば、1mm〜5mm程度が望ましく、2mm〜4mm程度が更に望ましい。表面電極31および表面電極32の長さは、例えば、1mm〜3mmとするのが望ましい。表面電極31および表面電極32の幅は、例えば、0.5mm〜1.5mmとするのが望ましい。このような形状を有する積層体20を用いることにより、強い振動を発生することが可能な小型の圧電振動素子14を得ることができる。
積層体20を構成する圧電体層24は、例えば、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を好適に用いて形成することができるが、他の圧電材料を用いても構わない。圧電体層24の1層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば、0.01〜0.1mm程度に設定することが望ましい。また、大きな屈曲振動を得るために、200pm/V以上の圧電d31定数を有することが望ましい。圧電振動素子14を構成する内部電極21,22,23は、例えば、銀や銀とパラジウムとの合金等の金属成分に加えて、セラミック成分やガラス成分を含有させたものを好適に用いて形成することができるが、他の既知の金属材料を用いて形成しても構わない。
このような圧電振動素子14は、例えば次のような方法によって作製することができる。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製し、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。次に、グリーンシートに導体ペーストを印刷して内部電極21,22,23となる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積層し、少なくとも積層方向に圧力が加わるようにプレス装置を用いてプレスし、積層成形体を作製する。その後、脱脂および焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体を得る。次に、表面電極31,32,33ならびに第1の接続電極41,第2の接続電極42および第3の接続電極(図示せず)を形成するための導体ペーストを印刷し、所定の温度で焼付けた後に、表面電極31,32,33を通じて直流電圧を印加して圧電体層24の分極を行う。このようにして、圧電振動素子14を得ることができる。なお、このような製造工程において、例えば、プレス装置の上側(第1の表面14aと接触する側)の金型として複数の凹みを有するものを使用し、プレス装置の下側(第2の表面14bと接触する側)の金型として平坦なものを使用することにより、上述したような形状の圧電振動素子14を作製することができる。
(実施の形態の第2の例)
図7は、本発明の実施の形態の第2の例の圧電振動素子を模式的に示す斜視図である。なお、図7においては、作図を容易にするために、圧電振動素子14の詳細な構造の図示を省略している。また、本例の圧電振動素子においては、前述した実施の形態の第1の例の圧電振動素子と異なる点について説明する。
本例の圧電振動素子は、前述した実施の形態の第1の例の圧電振動素子14と、接続用配線51とを有している。接続用配線51は、フィルム中に2本の導電線路(図示せず)が埋設されたフレキシブル・プリント配線基板であり、一方端には外部回路と接続するためのコネクタ(図示せず)が接続されている。接続用配線51の他方端は、圧電振動素子14の第1の表面14aにおいて、表面電極31,表面電極32および表面電極33に接続されている。詳細には、2本の導電路の一方が表面電極31に接続されており、2本の導電路の他方が表面電極32および表面電極33の両方に接続されている。
このような構成を備える本例の圧電振動素子によれば、第3の方向(図のy軸方向)において中央部が両端部よりも突出した形状を有している第1の表面14aに接続用配線51が取り付けられていることから、平坦な第2の表面14bの全面を、振動を加える対象物に接合することができる。よって、振動を加える対象物に強固に接合することができる圧電振動素子を得ることができる。
(実施の形態の第3の例)
図8は、本発明の実施の形態の第2の例の圧電振動装置を模式的に示す斜視図である。なお、図8においては、作図を容易にするために、圧電振動素子14の詳細な構造の図示を省略している。また、本例の圧電振動装置においては、前述した実施の形態の第1の例と異なる点について説明し、同一の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。本例の圧電振動装置は、図8に示すように、前述した実施の形態の第1の例の圧電振動素子14と、振動板12と、第1の接合部材13とを有している。
振動板12は、矩形の薄板状の形状を有している。振動板12は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板12の厚みは、例えば、0.4mm〜1.5mm程度に設定される。
振動板12は、圧電振動素子14の第2の表面14bに、第1の接合部材13を介して取り付けられている。詳細には、圧電振動素子14は、振動板12の長さ方向の一方端部(図の+y方向端部)における幅方向(図のx軸方向)の中央部において、圧電振動素子14の第3の方向(図のy軸方向)と、振動板12の長さ方向とが一致するように、振動板12の表面に固定されている。また、第1の接合部材13を介して、振動板12に、第2の表面14bが全体的に接合されている。なお、全体的に接合された状態とは、第2の表面14bの全面が接合された状態と、第2の表面14bの略全面が接合された状態とを含むものである。
第1の接合部材13は、フィルム状の形状を有している。また、第1の接合部材13は、振動板12よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板12よりもヤング率,剛性率,体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、第1の接合部材13は、変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板12よりも大きく変形する。また、第1の接合部材13は、振動板12の一方主面(図の+z方向側の主面)の一部に一方主面(図の−z方向側の主面)が全体的に固定されているとともに、他方主面(図の+z方向側の主面)に圧電振動素子14の一方主面(図の−z方向側の主面)が全体的に固定されている。
第1の接合部材13は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような第1の接合部材13としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材の厚みは、圧電振動素子14の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、0.1mm〜0.6mm程度に設定される。
このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電振動素子14を屈曲振動させ、それによって、振動板12を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、例えば、振動板12の長さ方向における他方端部(図の−y方向端部や、振動板12の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。
本例の圧電振動装置は、不要な振動の発生が低減された圧電振動素子14を用いて構成されていることから、不要な振動の発生が低減された圧電振動装置を得ることができる。
本例の圧電振動装置は、圧電振動素子14の平坦な第2の表面14bに振動板12が接合されている。これにより、圧電振動素子14と振動板12とが強固に接合された圧電振動装置を得ることができる。
また、本例の圧電振動装置において、圧電振動素子14の振動板12に取り付けられた側の表面である第2の表面14bに、少なくとも2つの電極(表面電極31,32,33)が配置されている。これにより、圧電振動素子14と振動板12との接合強度を高めることができる。
また、本例の圧電振動装置において、振動板12に取り付けられた側の反対側の表面である第1の表面14aが、第3の方向(図のy軸方向)において、中央部が両端部よりも第1の方向(図の+z方向)へ突出した形状を有していることから、第1の方向(図のz軸方向)における振動の対称性を向上させることができる。
なお、本例の圧電振動装置は、圧電振動素子14の第2の表面14bが振動板12に接合されているが、場合によっては、圧電振動素子14の第1の表面14aが振動板12に接合されるようにしても構わない。
また、本例の圧電振動装置は、圧電振動素子14の第3の方向(図のy軸方向)と振動板12の長さ方向(図のy軸方向)とが一致するように、圧電振動素子14と振動板12とが接合されている。これにより、第3の方向(図のy軸方向)に振幅が変化する圧電振動素子14の不要振動に起因する振動板12の不要振動の発生を僅かながら低減することができる。この効果が得られるメカニズムは解明されていないが、振動板12の端部に到達する波の減衰の大きさが関係するのではないかと考えられる。
(実施の形態の第4の例)
図9は、本発明の実施の形態の第4の例である携帯端末を模式的に示す斜視図である。図10は、図9におけるA−A’線断面図である。図11は、図9におけるB−B’線断面図である。なお、本例においては、前述した実施の形態の第3の例と異なる点について説明し、同一の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
本例の携帯端末は、図9〜11に示すように、圧電振動素子14と、振動板12と、第1の接合部材13と、第2の接合部材16と、筐体19と、ディスプレー18と、電子回路(図示せず)とを備えており、振動板12がディスプレー18のカバーとして機能している。
筐体19は、1つの面が開口した箱状の形状を有している。筐体19は、剛性および弾性が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。そして、筐体19は振動板12を振動可能に支持する支持体として機能するとともに、携帯端末の筐体として機能している。振動板12は、一方主面(図の+z方向の主面)の周囲のみが第2の接合部材16を介して筐体19に固定されており、筐体19に振動可能に取り付けられている。
第2の接合部材16は、フィルム状の形状を有している。また、第2の接合部材16は、振動板12よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板12よりもヤング率,剛性率,体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、第2の接合部材16は、変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板12よりも大きく変形する。また、第2の接合部材16は、一方主面が全体的に振動板12の一方主面の周縁部に固定されているとともに、他方主面が全体的に筐体19に固定されている。
なお、第2の接合部材16は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような第2の接合部材16としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。なお、第2の接合部材16の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば、0.1mm〜0.6mm程度に設定される。すなわち、第2の接合部材16は、筐体19に振動板12の振動を伝達可能に形成されている。
電子回路(図示せず)としては、例えば、ディスプレー18に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも1つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路17と圧電振動素子14とは図示せぬ接続用配線で接続されている。
ディスプレー18は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレー,プラズマディスプレー,および有機ELディスプレー等の既知のディスプレーを好適に用いることができる。なお、ディスプレー18は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。また、ディスプレー18のカバーが、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。
本例の携帯端末は、振動板12または筐体19を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音声情報を伝達することができる。すなわち、振動板12または筐体19を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音声情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音声情報を伝達することが可能な携帯端末を得ることができる。なお、振動板12または筐体19と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良い。振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。
また、本例の携帯端末は、不要な振動の発生が低減された圧電振動素子14を用いて音情報を伝達することから、高品質な音情報を伝達することができる。
(変形例)
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更,改良が可能である。
例えば、前述した実施の形態の第2の例においては、接続用配線51としてフレキシブル・プリント配線基板を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。接続用配線51は、圧電振動素子14と外部回路とを電気的に接続できるものであれば良く、既知の種々の配線を用いることができる。
また、前述した実施の形態の例においては、第1の接合部材13および第2の接合部材16が振動板12よりも柔らかく変形しやすいもので形成されている場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第1の接合部材13および第2の接合部材16が振動板12よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、第1の接合部材13および第2の接合部材16を有さない構成であっても構わない。
また、前述した実施の形態の第4の例においては、ディスプレー18のカバーが振動板12である例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ディスプレー18全体や、ディスプレー18の一部を振動板12として機能するようにしても構わない。
また、前述した実施の形態の第4の例においては、携帯端末の筐体19そのものが振動板12を支持する支持体として機能している例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、筐体19の一部が支持体として機能するようにしてもよく、また、振動板12を支持する支持体が筐体19に取り付けられている構成であっても構わない。
また、前述した実施の形態の第4の例においては、振動板12または筐体19を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音声情報を伝達する例を示したが、これに限定されるものではない、例えば、振動板12または筐体19から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。また、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。
次に、本発明の圧電振動素子の具体例について説明する。図1〜4に示した本発明の実施の形態の第1の例の圧電振動素子14を用いた圧電振動装置を作製し、その特性を測定した。
圧電振動素子14は、長さが23.5mmで、幅が3.3mmで、厚みが0.5mmの直方体状とした。また、圧電振動素子14は、厚みが30μm程度の圧電体層24と内部電極21,22,23とが交互に積層された構造とし、圧電体層24の総数は16層とした。圧電体層24は、Zrの一部をSbで置換したチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)で形成した。圧電振動素子14の第1の表面14aにおいて、第3の方向(図のy軸方向)の中央部の両端部に対する図の+z方向への突出量は、圧電振動素子14の厚みの10%(0.05mm)であった。圧電振動素子14の第2の表面14bは殆ど平坦だった。
また、金属製の枠にガラス板を両面テープで張り付けるとともに、ガラス板の一方の表面の中央に、圧電振動素子14の第2の表面14bを両面テープで貼り付け、ガラス板の他方の表面から1mm離れた位置にマイクを設置した。そして、周波数を0.3〜3.4kHzの範囲で変化させた実効値3.0Vの正弦波信号を圧電振動素子14に入力し、マイクで検出される音圧を測定した。その結果を図12に示す。なお、図12のグラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は音圧を示す。図12に示すグラフによれば、不要振動に起因するピークやディップが少ない、フラットで優れた特性が得られていることが判る。これにより本発明の有効性が確認できた。
本発明の圧電振動素子は、第1の方向に沿って積層された複数の電極層および圧電体層を少なくとも有しているとともに、前記第1の方向に間隔を開けて対向する2つの表面を有しており、電気信号が入力されることによって、前記第1の方向に垂直な第2の方向に沿って振幅が変化するように前記第1の方向に屈曲振動する圧電振動素子であって、前記2つの表面の一方は、前記第1の方向および前記第2の方向に垂直な第3の方向において、中央部が両端部よりも突出した形状を有しており、前記2つの表面の他方は、前記2つの表面の一方よりも平坦であることを特徴とするものである。
このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによって圧電振動素子14を屈曲振動させ、それによって、振動板12を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、例えば、振動板12の長さ方向における他方端部(図の−y方向端部)や、振動板12の周縁部等を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。
電子回路(図示せず)としては、例えば、ディスプレー18に表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも1つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路と圧電振動素子14とは図示せぬ接続用配線で接続されている。