JPWO2014050214A1 - 音響発生器、音響発生装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
周波数特性を平坦にすることを課題とする。かかる課題を解決するために、実施形態に係る音響発生器は、圧電素子(励振器)(1)と、フィルム(膜状の振動体)(3)とを備える。上記圧電素子(1)は、電気信号が入力されて振動する。上記フィルム(3)は、上記圧電素子(1)が接合材(21)を介して接合され、かかる圧電素子(1)の振動によってこの圧電素子(1)とともに振動する。また、実施形態に係る音響発生器は、上記接合材(21)内に空隙(21a)を有している。
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接着剤で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。
しかしながら、上記の音響発生器は、圧電素子の振動に誘導された共振に起因したひずみによりピークディップが発生しやすく、特定の周波数において音圧が急激に変化してしまうという問題がある。このため、音圧の周波数特性を平坦化することが求められている。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、音圧の周波数特性が平坦になる音響発生器、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。
本願の開示する音響発生器、音響発生装置及び電子機器は、一つの態様において、電気信号が入力されて振動する励振器と、該励振器が接合材を介して接合され、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する膜状の振動体とを備え、前記接合材内に空隙を有していることを特徴とする。
本願の開示する音響発生器、音響発生装置及び電子機器の一つの態様によれば、周波数特性を平坦にすることができるという効果を奏する。
以下に、本願の開示する音響発生器、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。
[第1形態]
(音響発生器の構造)
まず、音響発生器の一例を図1A及び図1Bに基づいて説明する。図1Aは、音響発生器を示す平面図である。なお、図1Bには、図1Aに示すA−A線に沿った断面図が示されている。また、図1Bでは、理解を容易にするために、励振器として示した積層型の圧電素子1の厚み方向(y方向)を拡大して示している。
(音響発生器の構造)
まず、音響発生器の一例を図1A及び図1Bに基づいて説明する。図1Aは、音響発生器を示す平面図である。なお、図1Bには、図1Aに示すA−A線に沿った断面図が示されている。また、図1Bでは、理解を容易にするために、励振器として示した積層型の圧電素子1の厚み方向(y方向)を拡大して示している。
なお、本実施形態の音響発生器に適用できる励振器としては、下記に示す圧電素子1の他に、電気信号が入力されて励振する機能を有しているものであれば良く、例えば、スピーカを振動させる励振器として知られた、動電型の励振器、静電型の励振器あるいは電磁型の励振器であっても構わない。ここで、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものである。また、静電型の励振器は、向き合わせた2つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものである。また、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。また、本実施形態では、振動体としてフィルム3を例示している。
図1A及び図1Bに示す音響発生器は、電気信号が入力されて振動する励振器である圧電素子1が膜状の振動体としてのフィルム3上に接合材21により接合された構成となっており、この場合、このフィルム3は励振器である圧電素子1の振動によって圧電素子1とともに振動するようになっている。フィルム3は、例えば、四角形の形状に中央領域を開口させた枠部材5に貼り付けられていてもよい。この、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。なお、枠部材5は、図1Bに示すように、フィルム3を一対の枠部材5が挟持する構成であってもよいが、フィルム3は、必ずしも枠部材5に挟み込む必要はなく、音響発生器の低背化および低コスト化を図れるという点で、枠部材5はフィルム3の一方主面側のみに貼り付けられた構成であってもよい。
このうち、圧電素子1は、例えば、板状に形成されており、上下の主面は、正方形状、長方形状など矩形状のほか、多角形状や外周に曲線部を持つ形状のうちのいずれかとなっている。かかる励振器である圧電素子1は、例えば、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とを有している。
外部電極17は、表面電極層15a,15bと1層の内部電極層9bとに接続されている。また、外部電極19は、2層の内部電極層9a,9cに接続されている。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および上記の3層の内部電極層9は、積層された状態で同時に焼成されて形成されたものであり、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、励振器である圧電素子1は、フィルム3側の主面とフィルム3とが接合材21により接合されている。これら励振器である圧電素子1とフィルム3との間の接合材21の厚みは、例えば0.02μm以上20μm以下とされており、特に、その接合材21の厚みは、10μm以下であることが望ましい。このように、接合材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。
接合材21を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、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、この第1形態の音響発生器では、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フィルム3上に樹脂層20が形成されていてもよい。なお、図1Aでは、理解を容易にするため、樹脂層20の図示を省略した。
樹脂層20には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどを採用できる。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のがよい。
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発揮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であることが好ましい。
内部電極層9の材料としては、銀およびパラジウムを主とす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ものが望ましい。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の材料としては、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い。また、セラミック成分としても、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の材料は、銀を主とする金属成分にガラス成分を含有するものであることが望ましい。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15a,15b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5a,5bは、例えば、厚み100〜5000μm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、ガラ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はない。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または全部を円形、楕円形としてもよいし、内周部または外周部を菱形としてもよい。
フィルム3は、上述したように、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の材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙などを好適に用いることができる。なお、所望の音圧特性を得ることができる振動板となり得るフィルムであれば、上述した有機系材料に限らず金属系材料も適用することが可能である。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。
(接合材)
次に、接合材21について詳細に説明する。図2は、第1形態に係る音響発生器の概略断面図である。図2は、接合材21の状態が判り易いように、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
次に、接合材21について詳細に説明する。図2は、第1形態に係る音響発生器の概略断面図である。図2は、接合材21の状態が判り易いように、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
本実施形態に係る音響発生器では、圧電素子1は、接合材21を介してフィルム3上に接合されており、この接合材21は、図2に示すように、接合材21内に多数の空隙21a、いわゆる「ボイド」を有している。また、空隙21aは、接合材21内のあらゆる方向からの応力や共振のエネルギーを吸収しやすくするために球状であることが好ましい。また、球状にすることで、圧電素子1や音響発生器の耐久性が向上する。
なお、空隙21aの直径としては、0.01〜100μmであるのがよい。この空隙21aの直径は、任意の断面で同じ長さの線分を任意に5本引き、それぞれの線分が横切る空隙21aの長さを個数で割った値の平均値として求めることができる。
また、空隙21aは0.1〜100μmの間隔で設けられるのがよい。空隙21aの間隔が狭いときは高音領域のピークディップを抑止し、また空隙21aの間隔が広いときは低音領域のピークディップを抑止することができる。よって、フラットな周波数特性とするには、直径が異なる空隙をさまざまな間隔で配置させることが好ましい。
また、接合材21を平面視した場合、空隙21aは圧電素子1の周縁に沿って分布しているのが好ましく、このように分布していることで、圧電素子1の最も変位の大きい位置で接合材21内にヤング率の異なる領域を点在させることが出来るので、最も共振周波数を揃いにくくすることが出来る。
このように、圧電素子1とフィルム3とを接合する接合材21に空隙21aを設けることで、接合材21内にヤング率の異なる領域が点在するようになることから共振周波数が部分的に揃わなくなり、共振点での音圧ピークがなだらかになる。この結果、ピークディップが抑制され周波数特性が平坦化することができる。
このとき、圧電素子1を樹脂層20に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発揮させるだけでなく、樹脂層20内部での共振周波数の揃っていない信号波同士が反射してぶつかり合うことで、さらに共振周波数でのピーク強度が抑制されるために、周波数特性をより平坦化することができる。
なお、接合材21は圧電素子1とフィルム3との間の接合性を高められるという理由から圧電素子1の主面の全面に付着していることが望ましい。また、図2で示した空隙21aの数はあくまで一例であり、実施の形態を限定するものではない。
また、接合材21を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂又はアクリル系樹脂を用いることが特に好ましい。これらの材質の接着剤を接合材21に用いた場合には、フィルム3との接着強度が高くなり、これにより、接合材21の耐久性を向上させることができ、音響発生器としての耐久性も向上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。
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、圧電素子1もしくはフィルム3、または両者に接合材21となる接着剤などを塗布して、そのフィルム3上にバイモルフ型の圧電素子1の表面電極層15a側を押し当て、この後、接合材21に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の内側に流し込む。その上で、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。
このとき、接合材21の中に空隙21aを形成させるために、フィルム3に接合材21を塗布する際、または、接合材21に熱や紫外線を照射する際に、接合材21となる接着剤中にAirを吹き込むか、殻状の粒子を混ぜ込むことによって接合材21に空隙21aを形成することができる。
[第2形態]
次に、空隙21aが存在する領域が第1形態と異なる例を説明する。図3Aと図3Bは、第2形態に係る音響発生器の概略断面図である。図3の各図は、図2と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
次に、空隙21aが存在する領域が第1形態と異なる例を説明する。図3Aと図3Bは、第2形態に係る音響発生器の概略断面図である。図3の各図は、図2と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
図3Aに示すように、接合材21は、圧電素子1とフィルム3との距離の中心を示す点線cより、フィルム3側に空隙21aを有する。このように、空隙21aが、フィルム3側に存在することで、空隙21aにより振動のノイズが低減され、さらに、フィルム3側への応力が弱まることから、フィルム3と接合材21の界面にクラックが入りにくくなる。この結果、音の安定化と耐久性の向上が図れる。
なお、フィルム3側に空隙21aを有する構成とするには、例えば圧電素子1に接合材21となる接着剤などを塗布した後、空隙21aが接合材21の上面に浮き上がってくることを利用して、接合材21を上方に向けて圧電素子1を静かに放置し、その上面からフィルム3を貼り付ければ良い。
一方、図3Bに示した接合材21は、圧電素子1とフィルム3との距離の中心を示す点線cより、圧電素子1側に空隙21aを有する。このように、空隙21aが、圧電素子1側に存在することで、振動源である圧電素子1の振動を空隙21aが押さえ込むため、圧電素子1と接合材21の界面の応力を抑制することができ、耐久性が向上する。また、圧電素子1で発生する熱が伝わりにくくなり、フィルム3の緊張が安定し、音のひずみが発生しにくくなる。さらに、圧電素子1からの振動の伝播を空隙21aが押さえ込むため、フィルム3内の共振ピークは圧電素子1に近付くほどなだらかになり、フィルム3面内での共振点の音圧ピークがばらつくため、周波数特性を平坦化することができる。
なお、圧電素子1側に空隙21aを有する構成とするには、例えばフィルム3に接合材21となる接着剤などを塗布した後、空隙21aが接合材21の上面に浮き上がってくることを利用して、接合材21を上方に向けてフィルム3を静かに放置し、その後、上面から圧電素子1を貼り付ければ良い。
[第3形態]
第2形態では、接合材21中の空隙21aが圧電素子1またはフィルム3の一方側に存在する例を説明したが、これに限定されるものではない。そこで、本形態では、空隙21aが、フィルム3側より圧電素子1側に多く存在する例を説明する。図4は、第3形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図4についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
第2形態では、接合材21中の空隙21aが圧電素子1またはフィルム3の一方側に存在する例を説明したが、これに限定されるものではない。そこで、本形態では、空隙21aが、フィルム3側より圧電素子1側に多く存在する例を説明する。図4は、第3形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図4についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
図4に示すように、接合材21は、圧電素子1とフィルム3との距離の中心を示す点線cを境にして、フィルム3側よりも圧電素子1側に空隙21aを多く有する。このように、空隙21aが、フィルム3側よりも圧電素子1側に多く存在することで、振動源である圧電素子1の振動を空隙21aが押さえ込むことができるとともに、空隙21aにより振動のノイズが減少される。この結果、耐久性を維持しつつ、音の安定化を図ることができる。
なお、フィルム3側より圧電素子1側に空隙21aを多く有する構成とするには、例えばフィルム3に接合材21となる接着剤などを塗布した後、空隙21aが接合材21の上面に浮き上がってくることを利用して、接合材21を上方に向けてフィルム3を静かに放置し、全ての空隙21aが浮き上がってくる前に、上面から圧電素子1を貼り付ければ良い。
[第4形態]
次に、接合材21内の空隙21aが存在する領域について別の形態を説明する。図5Aおよび図5Bは、第4形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図5の各図についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
次に、接合材21内の空隙21aが存在する領域について別の形態を説明する。図5Aおよび図5Bは、第4形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図5の各図についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
図5Aに示すように、接合材21は、接合材21とフィルム3との界面に空隙21aを有する。言い換えると、空隙21aがフィルム3との界面に面している。このように、空隙21aを、接合材21とフィルム3との界面に存在させても、フィルム3側への応力が弱まるので、フィルム3と接合材21の界面にクラックが入りにくくなる。この結果、耐久性が向上する。ここで、界面とは、接合材21とフィルム3とが接している面をいうが、断面視したときに、空隙21aとフィルム3との間に接合材21の薄い(例えば、0.05μm以下)層が存在している場合も含まれる。
なお、空隙21aがフィルム3との界面に面している構成とするには、圧電素子1に接合材21となる接着剤などを塗布する時、表面が凸凹になるように、スクリーン印刷であればメッシュを大きくし、ディスペンサーによる塗布であれば脈動させたりニードルを上下させたりしながら走査させる。その後、空隙21aが接合材21の上面に浮き上がってくることを利用して、接合材21を上方に向けて圧電素子1を静かに放置し、その後、上面からフィルム3を貼り付ける。さらに、圧電素子1を加圧しながらフィルム3の面に沿って往復運動させて貼り付ける。
一方、図5Bに示した接合材21は、接合材21と圧電素子1との界面に空隙21aを有する。言い換えると、空隙21aが圧電素子1との界面に面している。つまり、空隙21aが、接合材21と圧電素子1との界面に存在する、すなわち、圧電素子1からフィルム3への真下方向に空隙21aが存在する。このようにすることで、異常な信号により圧電素子1が異常振動した場合に、空隙21aが振動を吸収することができ、圧電素子1または音響発生器の耐久性を向上させることができる。
なお、空隙21aが圧電素子1との界面に面している構成とするには、フィルム3に接合材21となる接着剤などを塗布する時、表面が凸凹になるように、スクリーン印刷であればメッシュを大きくし、ディスペンサーによる塗布であれば脈動させたりニードルを上下させたりしながら走査させる。その後、空隙21aが接合材21上面に浮き上がってくることを利用して、接合材21を上方に向けてフィルム3を静かに放置し、その後、上面から圧電素子1を貼り付ける。さらに、圧電素子1を加圧しながらフィルム3の面に沿って往復運動させて貼り付ける。
[第5形態]
次に、接合材21内の空隙21aが存在する領域について別の形態を説明する。図6は、第5形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図6についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
次に、接合材21内の空隙21aが存在する領域について別の形態を説明する。図6は、第5形態に係る音響発生器の概略断面図である。なお、図6についても、図3の各図等と同様、図1Bの断面図から説明に必要な部分を抜き出して記載した断面図となっている。
図6に示すように、接合材21は、接合材21と圧電素子1との界面、および接合材21とフィルム3との界面に面した空隙21aを有している。言い換えると、空隙21aが励振器(圧電素子1)側から振動体(フィルム3)側まで接合材21の内部を貫通している。このように、空隙21aを接合材21の内部で貫通させると、圧電素子1から接合材21を介してフィルム3に振動が伝播する領域と、空気を介して振動が伝播する領域が混在する。この時、接合材21内部の伝播速度と空気中の伝播速度が異なるため、さらに共振周波数が不均一になり、非常に周波数特性の優れた音響発生器とすることができる。ここで、接合材21とフィルム3との界面とは、接合材21とフィルム3とが接している面をいうが、断面視したときに、空隙21aとフィルム3との間に接合材21の薄い(例えば、0.05μm以下)層が存在している場合も含まれる。
なお、空隙21aが励振器(圧電素子1)側から振動体(フィルム3)側まで接合材21の内部を貫通している構成とするには、圧電素子1またはフィルム3に接合材21となる接着剤などを塗布する時、全面に塗布せずに、空隙21aができるように部分的な印刷を行えばよい。例えば、スクリーン印刷であればパターン印刷を行い、ディスペンサーによる塗布であればニードル径よりも走査間隔を広げて走査させる。その後、空隙21aが残っていることを確認してから、圧電素子1とフィルム3を貼り付ける。さらに、圧電素子1を加圧しながらフィルム3の面に沿って往復運動させて接合材21を圧電素子1外部にはみ出させながら貼り付ける。
[第6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、本実施形態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、本実施形態に含まれる他の形態を説明する。
さて、これまで実施形態の各形態について説明したが、本実施形態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、本実施形態に含まれる他の形態を説明する。
他の形態に係る音響発生器は、接合材21が励振器(圧電素子1)の外縁よりはみ出したはみ出し部を有している。このような構成とすることで、圧電素子1の周囲においてフィルム3単体で振動する領域とフィルム3および接合材21が接合された構造で振動する領域とが混在し、それぞれの共振条件が異なることから共振周波数が揃いにくくなり、ピークディップをより抑えることができる。
さらに、励振器(圧電素子1)の外縁よりはみ出したはみ出し部に空隙21aを備えることで、さらに共振条件が異なるだけでなく、空隙21aによる振動緩和が生じることで、さらに共振周波数が揃いにくくなり、ピークディップをより抑えることができる。
(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1〜6形態と同様の接合材21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。
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1〜6形態と同様の接合材21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)
また、上記の第1〜6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。
また、上記の第1〜6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)
さらに、上記の第1〜6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、各種のモバイル端末の他、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などが挙げられる。
さらに、上記の第1〜6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、各種のモバイル端末の他、掃除機、洗濯機や冷蔵庫などが挙げられる。
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
21 接合材
21a 空隙
x 積層体の長手方向
y 圧電素子の厚み方向
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
21 接合材
21a 空隙
x 積層体の長手方向
y 圧電素子の厚み方向
本願の開示する音響発生器、音響発生装置及び電子機器は、一つの態様において、電気信号が入力されて振動する励振器と、該励振器が接合材を介して接合され、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体とを備え、前記接合材内に空隙を有しており、該空隙が前記励振器の側から前記振動体の側まで貫通していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記振動体に近い位置より前記励振器に近い位置に多く存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記接合材内の前記振動体側に存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記接合材内の前記励振器側に存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記振動体との界面に面していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記励振器との界面に面していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記接合材が前記励振器の外縁よりはみ出したはみ出し部を有していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記振動体に近い位置より前記励振器に近い位置に多く存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記接合材内の前記振動体側に存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記接合材内の前記励振器側に存在していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記振動体との界面に面していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記空隙が前記励振器との界面に面していることを特徴とする。
また、一つの態様において、前記接合材が前記励振器の外縁よりはみ出したはみ出し部を有していることを特徴とする。
Claims (15)
- 電気信号が入力されて振動する励振器と、
該励振器が接合材を介して接合され、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する膜状の振動体とを備え、
前記接合材内に空隙を有していることを特徴とする音響発生器。 - 前記空隙が、前記励振器の側から前記振動体の側まで貫通していることを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記接合材内において前記振動体に近い位置より前記励振器に近い位置に多く存在することを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記接合材内の前記振動体側に存在することを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記接合材内の前記励振器側に存在することを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記振動体との界面に面していることを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記励振器との界面に面していることを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。
- 前記接合材が前記励振器の外縁よりはみ出したはみ出し部を有していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記空隙が、前記はみ出し部に存在していることを特徴とする請求項8に記載の音響発生器。
- 前記励振器を埋設するように、前記振動体上に設けられた樹脂層を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記空隙が、球状であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記励振器が、圧電素子であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一つに記載の音響発生器。
- 前記励振器が、バイモルフ型の圧電素子であることを特徴とする請求項12に記載の音響発生器。
- 請求項1乃至請求項13のいずれか一つ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。 - 請求項1乃至請求項13いずれか一つ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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2013
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