[go: up one dir, main page]

WO2016067667A1 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

音響発生器、音響発生装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2016067667A1
WO2016067667A1 PCT/JP2015/064923 JP2015064923W WO2016067667A1 WO 2016067667 A1 WO2016067667 A1 WO 2016067667A1 JP 2015064923 W JP2015064923 W JP 2015064923W WO 2016067667 A1 WO2016067667 A1 WO 2016067667A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diaphragm
frame
sound generator
sound
frame member
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/064923
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓郎 牧迫
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to JP2016556385A priority Critical patent/JPWO2016067667A1/ja
Publication of WO2016067667A1 publication Critical patent/WO2016067667A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery
    • H04R7/22—Clamping rim of diaphragm or cone against seating

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic device using a piezoelectric element.
  • an acoustic generator using a piezoelectric element is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an acoustic generator is configured to vibrate a diaphragm by applying a voltage to a piezoelectric element attached to the diaphragm to vibrate, and to output sound by actively utilizing resonance of the vibration.
  • the ridge portion located on the inner peripheral side of the frame body serving as the support portion of the diaphragm and on the side facing the diaphragm has a sharp shape with a substantially right angle when viewed in cross section.
  • the diaphragm is fixed at the ridge located on the inner peripheral side of the frame body and the side facing the diaphragm, so that a large amplitude cannot be obtained even when a high voltage is applied, There was a possibility that the sound pressure could not be improved sufficiently.
  • the cross-sectional shape of the ridge located on the inner periphery side of the frame and the side facing the diaphragm is a right angle, a large repetitive stress is applied to the diaphragm in the vicinity of this ridge. Cracks due to mechanical deterioration occurred during period driving, and the diaphragm could be damaged.
  • the acoustic generator of the present embodiment includes a piezoelectric element, a diaphragm that vibrates due to the vibration of the piezoelectric element, and a frame that supports the outer peripheral portion of the main surface of the diaphragm, and the inner peripheral side of the frame And the ridge part located in the side which faced the said diaphragm is made into the inclined surface or the curved surface, It is characterized by the above-mentioned.
  • the sound generator of the present embodiment is characterized by including the sound generator having the above-described configuration and a housing for housing the sound generator.
  • An electronic device includes the acoustic generator having the above-described configuration, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It has the function to generate sound from
  • the acoustic generator of the present embodiment sufficient sound pressure can be obtained by applying a high voltage to the piezoelectric element, and acoustic having long-term reliability in which mechanical deterioration of the diaphragm is suppressed even by long-term driving.
  • a generator can be realized.
  • the sound generator and the electronic device of the present embodiment it is possible to realize a sound generator and an electronic device having excellent sound performance with high sound pressure, high sound quality, and high reliability.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line BB.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of another example cut along line AA shown in FIG. It is a graph which shows the frequency characteristic of the sound pressure of the sound generator of this embodiment.
  • A) is a schematic plan view showing another example of the sound generator of the present embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view cut along line AA shown in (a).
  • A) is a schematic plan view showing another example of the sound generator of the present embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view cut along line AA shown in (a).
  • (A) is a schematic plan view showing another example of the sound generator of the present embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view cut along line AA shown in (a).
  • (A) is a schematic plan view showing another example of the sound generator of the present embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view cut along line AA shown in (a).
  • It is a block diagram which shows an example of the sound generator of this embodiment.
  • FIG. 1 (a) is a schematic plan view showing an example of the sound generator of the present embodiment
  • FIG. 1 (b) is a schematic sectional view cut along the line AA shown in FIG. 1 (a).
  • the acoustic generator 1 of the example shown in FIG. 1 includes a piezoelectric element 11, a diaphragm 12 that vibrates due to vibration of the piezoelectric element 11, and a frame body 13 that supports the outer peripheral portion of the main surface of the diaphragm 12.
  • the ridge portion 130 located on the inner peripheral side of the body 13 and the side facing the diaphragm 12 is an inclined surface or a curved surface.
  • the piezoelectric element 11 constituting the acoustic generator 1 is not shown in its configuration, but includes, for example, a laminated body in which a piezoelectric layer and an internal electrode layer are laminated to form a plate, and this laminated body A configuration is adopted that includes an external electrode provided on the side surface from which the internal electrode layer is derived and a surface electrode connected to the external electrode and provided on the main surface of the laminate.
  • the piezoelectric element 11 is attached to the main surface of the diaphragm 12, for example, and excites the diaphragm 12 by vibrating under application of a voltage.
  • the piezoelectric layer constituting the piezoelectric element 11 is formed of ceramics having piezoelectric characteristics, such as lead zirconate lead titanate, lithium niobate, lithium tantalate, Bi layered compound. Conventionally used piezoelectric ceramics such as lead-free piezoelectric materials such as tungsten bronze structure compounds can be used.
  • the thickness of the piezoelectric layer is set to 0.04 to 1.0 mm, for example. In order to obtain a large bending vibration, it is preferable to have a piezoelectric constant d31 of 200 pm / V or more.
  • the internal electrode layer constituting the piezoelectric element 11 is formed by simultaneous firing with the ceramic forming the piezoelectric layer, and includes a first internal electrode layer and a second internal electrode layer.
  • the piezoelectric layers are alternately stacked to sandwich the piezoelectric layers from above and below.
  • a material for forming the internal electrode layer various metal materials can be used.
  • a conductor mainly composed of silver or silver-palladium that can be fired at a low temperature, or a conductor containing copper, platinum, or the like can be used, but these may contain a ceramic component or a glass component.
  • the internal electrode layer is made of a material containing a metal component composed of silver and palladium and a ceramic component that constitutes the piezoelectric layer, the stress due to the thermal expansion difference between the piezoelectric layer and the internal electrode layer is reduced. Therefore, it is possible to obtain the piezoelectric element 11 having no stacking failure.
  • the piezoelectric element 11 is preferably made of, for example, a plate-like body in which the main surface on the upper surface side and the lower surface side has a rectangular shape such as a rectangular shape or a square shape, or a circular shape or an elliptical shape.
  • the acoustic generator can be made thin.
  • the piezoelectric element 11 may have a monomorph structure with one piezoelectric layer, for example, but preferably has a bimorph structure with two or more piezoelectric layers. Thereby, while contributing to thickness reduction, the diaphragm 12 can be vibrated efficiently with little energy. Further, in a bimorph structure in which the direction of displacement due to an electric field applied at a certain moment is reversed between the one side and the other side in the thickness direction, the piezoelectric element 11 itself undergoes flexural vibration, whereby the diaphragm 12 can reduce the mechanical loss at the joint surface, which can contribute to the improvement of the sound pressure.
  • the diaphragm 12 constituting the acoustic generator 1 can be formed using various materials such as resin and metal.
  • the diaphragm 12 can be made of a resin film such as polyethylene or polyimide having a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
  • the piezoelectric element 11 as an exciter is attached to the diaphragm 12. Specifically, the main surface of the piezoelectric element 11 is joined to the main surface of the diaphragm 12 with an adhesive such as an epoxy resin.
  • the diaphragm 12 is vibrated by the vibration of the piezoelectric element 11.
  • a wiring member (not shown) is connected to the surface electrode of the piezoelectric element 11, and an electric signal is input to the piezoelectric element 11 through this wiring member, so that the piezoelectric element 11 is in the in-plane direction (the main surface of the diaphragm 12 When the diaphragm 12 extends in a direction parallel to the piezoelectric element 11, the diaphragm 12 itself is not displaced by an electric signal. As a result, the diaphragm 12 is bent so as to be convex toward the piezoelectric element 11 side.
  • the piezoelectric element 11 contracts, and the diaphragm 12 itself does not cause displacement due to the electrical signal.
  • the diaphragm 12 becomes concave toward the piezoelectric element 11 side. Bend like so. That is, by applying an AC signal to the piezoelectric element 11, the piezoelectric element 11 can be expanded and contracted, and bending vibration can be applied to the diaphragm 12.
  • a frame body 13 is provided so as to support the outer peripheral portion of the main surface of the diaphragm 12.
  • the frame 13 for example, a frame member whose inner peripheral shape and outer peripheral shape are rectangular can be used.
  • the frame body 13 is provided on the one main surface side of the diaphragm 12.
  • the thickness of the frame 13 for example, a thickness of 100 to 5000 ⁇ m can be employed.
  • various materials such as glass, a metal, and resin, can be used, for example.
  • glass or metal since the rigidity is high, the deformation is small and the sound quality is stable.
  • resin since the rigidity is smaller than that of glass or metal and deformation due to vibration of the diaphragm 12 is likely to occur, spurious vibration is easily induced in the resonance of the diaphragm 12. Therefore, resonance peaks are dispersed in the sound pressure characteristics, and the peaks and dip can be reduced, and the frequency characteristics can be flattened. Therefore, the sound quality can be improved by flattening the sound pressure.
  • the frame 13 may be assembled by arranging a plurality of members in the circumferential direction, and these may be joined to each other.
  • FIG. 1 shows an example in which the outer peripheral shape of the frame 13 is a rectangular shape, and the inner peripheral shape is also a rectangular shape, but in this way the aspect ratio is larger than 1, This contributes to dispersion of resonance and can contribute to reduction of peaks and dip.
  • it may be a polygon such as a square, a parallelogram, a trapezoid, and a regular n-gon, or a circle or an ellipse.
  • FIG. 1 illustrates the case where there is one piezoelectric element 11, but the number of piezoelectric elements 11 is not limited. 1 shows a case where the piezoelectric element 11 is provided on one main surface of the diaphragm 12, but the piezoelectric element 11 may be provided on both surfaces of the diaphragm 12, respectively.
  • a resin layer may be provided so as to cover the piezoelectric element 11 in the frame of the frame 3.
  • the ridge part 130 located in the inner peripheral side of the frame 13 and the side which faces the diaphragm 12 is made into the inclined surface or the curved surface.
  • the inclined surface or curved surface is a surface that is inclined or bent toward the frame 13 side.
  • the voltage applied to the piezoelectric element 11 can be reduced.
  • the amplitude of the diaphragm 12 can be increased, and the sound pressure can be sufficiently improved.
  • the repeated stress applied to the diaphragm 12 near the ridge portion 130 of the frame 13 can be relieved, so that mechanical deterioration of the diaphragm 12 is suppressed even during long-term driving. And a sound generator with long-term reliability.
  • the cross-sectional view of the frame body 13 cut in a direction perpendicular to the main surface of the diaphragm 12 shows the frame body 13 on the side opposite to the side facing the diaphragm 12.
  • the width is, for example, 0.5 to 3.5 mm
  • Each distance to the ridgeline between the inner surface 13 and the inclined surface is set to 0.03 to 0.2 mm, for example.
  • the width of the frame body 13 on the side opposite to the side facing the diaphragm 12 in a cross-sectional view of the frame body 13 cut in a direction perpendicular to the main surface of the diaphragm 12. Is, for example, 0.5 to 3.5 mm, the ridge line between the surface facing the diaphragm 12 of the frame 13 and the curved surface from the virtual corner (the corner when there is no curved surface) and the inner surface of the frame 13
  • the distance from the curved surface to the ridge line is, for example, 0.03 to 0.2 mm, and the curvature radius of the curved surface (curved line) is, for example, 0.03 to 0.2 mm.
  • the frame body 13 is composed of a first frame member 131 and a second frame member 132
  • the diaphragm 12 is composed of the first frame member 131 and the second frame member 132.
  • the ridges 1310 and 1320 that are sandwiched and supported and located on the inner peripheral side of the first frame member 131 and the second frame member 132 and on the side facing the diaphragm 12 are inclined surfaces or curved surfaces. Also good. As a result, the outer peripheral portion of the main surface of the diaphragm 12 is firmly fixed, leakage of vibration energy of the diaphragm 12 is suppressed, and the above-described effect is obtained, so that the sound pressure can be further improved. .
  • the piezoelectric element 11 is driven at a high voltage for a long period of time, it is possible to suppress a problem such that the diaphragm 12 is peeled off from the frame 13, so that the fulcrum of the diaphragm 12 does not fluctuate and the sound pressure and sound quality are longer.
  • the period can be stable.
  • the shape of the inclined surface or the curved surface is uneven. It may be.
  • the curved surfaces have different radii of curvature in different cross sections (a cross section cut along the line AA and a cross section cut along the line BB).
  • region shown with the broken line in FIG.3 (b) and FIG.3 (c) expands the principal part.
  • the shapes of the ridges 1310 and 1320 are different from each other.
  • the distance between the fulcrums of the diaphragm 12 and the displacement amount of the outer periphery of the diaphragm 12 can be partially changed. Therefore, a plurality of spurious vibrations can be induced in addition to the main vibration, and dispersion of the resonance frequency and damping of the vibration are possible. Therefore, the difference in peak and dip in the frequency-sound pressure characteristics is reduced, and the sound quality can be improved.
  • the ridge portion 1310 of the first frame member 131 and the ridge portion 1320 of the second frame member 132 are inclined surfaces or You may have a cross section from which the shape of a curved surface differs.
  • the ridge 1310 of the first frame member 131 is a curved surface
  • the ridge 1320 of the second frame member 132 is an inclined surface
  • the ridge portion 1310 of the first frame member 131 and the ridge portion 1320 of the second frame member 132 are both curved and are in a direction perpendicular to the main surface of the diaphragm 12.
  • the curvature radius of each curved surface when cut is different. For example, each of the first frame member 131 and the second frame member 132 on the side opposite to the side facing the diaphragm 12 when the frame body 13 is cut in a direction perpendicular to the main surface of the diaphragm 12.
  • the difference in the radius of curvature of the curved surfaces (curves) of the ridges 1310 and 1320 is, for example, 0.01 to 0.15 mm.
  • region shown with the broken line in FIG.4 (b) and FIG.4 (c) expands the principal part.
  • the distance between the fulcrums of the diaphragm 12 and the amount of displacement of the outer peripheral portion of the diaphragm 12 can be partially changed even in the displacement on the one main surface side and the other main surface side. Therefore, in addition to the main vibration, a plurality of spurious vibrations can be induced, and the resonance frequency can be dispersed and the vibration can be damped. Therefore, the difference in peak and dip in the frequency-sound pressure characteristics can be further reduced, and the sound quality can be improved. .
  • FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics obtained by the configuration shown in FIG. 4C.
  • the solid line shows the frequency characteristics of the sound pressure of the sound generator of this embodiment, and the dotted line shows the comparison example.
  • the frame body 13 supports the diaphragm 12 via the adhesive 14, and the adhesive 14 is interposed between the ridge 130 of the frame body 13 and the diaphragm 12. May be.
  • the adhesive 14 may be extended to the diaphragm 12 from between the ridge 130 and the diaphragm 12 and beyond the ridge 130 that extends to the inside of the frame 13. .
  • the frame 13 when the frame 13 is cut in a direction perpendicular to the main surface of the diaphragm 12, the frame 13 faces the diaphragm 12 from the side opposite to the side facing the diaphragm 12.
  • the width may become narrower as it approaches. Thereby, the suppression of the diaphragm 12 in the vicinity of the ridge 130 of the frame body 13 can be reduced, the sound pressure can be improved, and the vibration wave propagated from the diaphragm 12 to the frame body 13 Since the resonance is reflected in a dispersed state by changing the width, distortion caused by the resonance of the frame body 13 is suppressed, and the sound quality can be improved.
  • FIG. 7 to 9 show a structure in which the frame 13 is composed of the first frame member 131, the present invention is not limited to this structure, and the second frame member 132 is also provided, and the diaphragm 12 is provided with the first frame member 131.
  • the frame member 131 and the second frame member 132 may be sandwiched.
  • a ceramic molded body to be a piezoelectric layer is produced.
  • a ceramic slurry is prepared by mixing a calcined powder of piezoelectric ceramic, a binder made of an organic polymer such as acrylic or butyral, and a plasticizer.
  • a ceramic green sheet is produced using this ceramic slurry by using tape molding methods, such as a doctor blade method and a calender roll method.
  • the piezoelectric ceramic any material having piezoelectric characteristics may be used.
  • a perovskite oxide made of lead zirconate titanate (PbZrO 3 -PbTiO 3 ) can be used.
  • the plasticizer dibutyl phthalate (DBP), dioctyl phthalate (DOP), or the like can be used.
  • a suitable manufacturing method such as press molding or extrusion molding can be used.
  • a conductive paste to be an internal electrode layer is produced.
  • a conductive paste is prepared by adding and mixing a binder and a plasticizer to silver-palladium metal powder. This conductive paste may be applied to the above ceramic green sheet in a desired internal electrode pattern using a screen printing method, and a plurality of ceramic green sheets printed with this conductive paste may be laminated.
  • the ceramic molded body obtained above is subjected to a binder removal treatment at a predetermined temperature, then fired at a temperature of 900 ° C. to 1200 ° C., and ground to a predetermined shape using a surface grinder or the like.
  • a single-layer piezoelectric body or a multilayer body including alternately stacked internal electrode layers and piezoelectric body layers is manufactured.
  • a single-layer piezoelectric body or a multilayer body formed by laminating a plurality of internal electrode layers and piezoelectric body layers can be manufactured by any manufacturing method.
  • a silver glass-containing conductive paste produced by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles mainly composed of silver and glass is screen-printed on the main surface of the piezoelectric or laminate. Print by law and dry.
  • a silver glass-containing conductive paste prepared by adding a binder, a plasticizer, and a solvent to a mixture of conductive particles containing silver as a main component and glass in a predetermined manner on the side surface of the piezoelectric body or laminate.
  • a baking process is performed at a temperature of 600 ° C. to 800 ° C. to form a surface electrode and an external electrode.
  • the piezoelectric body or the laminate is subjected to polarization treatment to impart piezoelectric activity.
  • the first surface electrode provided on the surface of the piezoelectric element is connected to the negative electrode
  • the second surface electrode is connected to the positive electrode, for example, 2 kV / mm to 3 kV / mm.
  • the potential difference may be applied for several seconds as the application time at an ambient temperature of 15 ° C. to 35 ° C.
  • the voltage, ambient temperature, and application time are suitably selected depending on the properties of the piezoelectric material.
  • the desired piezoelectric element 11 can be obtained as described above, if a wiring member is required, it may be connected to the piezoelectric element 11 by the following method.
  • a conductive adhesive paste is applied and formed at a predetermined position of the piezoelectric element using a method such as screen printing.
  • the flexible wiring board is connected and fixed to the piezoelectric element by curing the conductive adhesive paste with the flexible wiring board being in contact therewith.
  • the conductive adhesive paste may be applied and formed on the flexible wiring board side.
  • the lead wire which carried out the insulation coating may be used as a wiring member, and solder may be used as a joining member, and the member which has the same function can be selected suitably.
  • the diaphragm 12 is bonded and fixed to the other main surface of the piezoelectric element 11 using a bonding material.
  • a bonding material for example, anaerobic adhesive paste is applied and formed at a predetermined position on the one main surface side of the diaphragm using a technique such as screen printing.
  • the piezoelectric element 11 is bonded and fixed to the diaphragm 12 by applying pressure while the piezoelectric element 11 is in contact with the paste and curing the anaerobic adhesive paste.
  • the anaerobic adhesive paste may be applied and formed on the piezoelectric element 11 side.
  • the diaphragm 12 is bonded and fixed to a predetermined main surface of the frame 13 processed into a desired shape using an adhesive 14.
  • an anaerobic resin adhesive is used as the adhesive 14
  • an anaerobic adhesive paste is applied and formed at a predetermined position on the main surface side of the diaphragm 12 using a technique such as screen printing, and then the frame
  • the frame 13 is bonded and fixed to the diaphragm 12 by applying pressure in a state where the body 13 is in contact and curing the anaerobic adhesive paste.
  • the anaerobic adhesive paste may be applied and formed on the frame 13 side.
  • an adhesive such as a thermosetting epoxy adhesive can be used as the other adhesive 14.
  • the frame 13 is made of, for example, a metal such as stainless steel by press punching or etching, and thereafter, a predetermined ridge portion of the frame 13 is processed by grinding or etching to form an inclined surface or a curved surface.
  • a resin material such as acrylic resin, polycarbonate resin, polybutylene terephthalate resin, etc., it is manufactured by injection molding using a mold prepared so that a predetermined ridge portion of the frame 13 is an inclined surface or a curved surface.
  • the diaphragm 12 is bonded and fixed to the predetermined main surface of the frame 13 processed into a desired shape by the above method using the adhesive 14.
  • an anaerobic resin adhesive is used as the adhesive 14
  • an anaerobic adhesive paste is applied and formed at a predetermined position on the main surface side of the diaphragm 12 using a technique such as screen printing, and then the frame
  • the frame 13 is bonded and fixed to the diaphragm 12 by applying pressure in a state where the body 13 is in contact and curing the anaerobic adhesive paste.
  • the anaerobic adhesive paste may be applied and formed on the frame 13 side.
  • an adhesive such as a thermosetting epoxy adhesive can be used.
  • the sound generator of this embodiment is obtained by the above manufacturing method.
  • the sound generation device is a sound generation device such as a so-called speaker.
  • the sound generation device 20 of this example includes a sound generator 1 and a housing 30 that houses the sound generator 1.
  • a part of the housing 30 may be the diaphragm 20 constituting the sound generator 1, and that the housing 30 houses the sound generator 10 means that a part of the sound generator 1 (piezoelectric element 11). ) Is also included.
  • the housing 30 resonates the sound generated by the sound generator 1 and radiates sound to the outside from an opening (not shown) formed in the housing 30.
  • the sound pressure in a low frequency band can be increased.
  • Such a sound generator 20 can be used alone as a speaker, and can be suitably incorporated into a portable terminal, a thin-screen TV, a tablet terminal, or the like, as will be described later. Moreover, it can also be incorporated into home appliances that have not been prioritized in terms of sound quality, such as refrigerators, microwave ovens, vacuum cleaners, and washing machines.
  • the acoustic generator 20 of the present embodiment described above can improve the sound pressure by obtaining an amplitude corresponding to a voltage rise even when a high voltage is applied, and it does not deteriorate mechanically even when driven for a long time at a high voltage. Since it is configured using an acoustic generator that can be suppressed and has long-term reliability, it has excellent acoustic performance with high sound pressure, high sound quality, and high reliability.
  • the electronic device 50 of this example includes an acoustic generator 1, an electronic circuit 60 connected to the acoustic generator 1, and a housing 40 that houses the electronic circuit 60 and the acoustic generator 1. And having a function of generating sound from the sound generator 1.
  • the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
  • the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
  • the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 1 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator 1.
  • the sound generator 1 generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit 60.
  • the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 1, and includes a housing 70 that accommodates these devices.
  • FIG. 11 shows a state in which each device including the controller 50a is accommodated in one housing 40, the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 1 are accommodated in one housing 40.
  • the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
  • the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
  • the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
  • the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
  • the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
  • the sound generator 1 operates as a sound output device in the electronic device 50.
  • the sound generator 1 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
  • the electronic device 50 has been described as a portable terminal device.
  • the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.
  • flat-screen televisions and car audio devices can of course be used for products having a function of generating sound, for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, and the like.
  • the electronic device of the present invention described above can improve sound pressure by obtaining an amplitude corresponding to a voltage rise even when a high voltage is applied, and can suppress mechanical deterioration even when driven at a high voltage for a long period of time. Since it is configured using an acoustic generator having long-term reliability, it has excellent acoustic performance with high sound pressure, high sound quality and high reliability.
  • an acoustic generator An example of an acoustic generator will be described. Specifically, an acoustic generator was produced as shown below.
  • the piezoelectric element was a piezoelectric body having a length of 32 mm, a width of 14 mm and a thickness of 0.2 mm, and the piezoelectric body was formed of lead zirconate titanate.
  • the surface electrode and the external electrode were electrodes made of silver glass.
  • a resin film made of polyethylene terephthalate having a thickness of 0.025 mm was used.
  • Example 1 As the frame, stainless steel was selected as the material, and the outer dimensions were 60 mm in length, 34 mm in width, 1.0 mm in thickness, and 2.0 mm in frame width.
  • Example 2 a 0.1 mm inclined surface (C surface having a chamfering distance of 0.1 mm) is formed on the ridge portion in contact with the diaphragm inside the frame (the curved surface having the shape shown in FIG. 1 is used as the inclined surface). Changed shape).
  • Example 2 a surface (the shape shown in FIG. 1) having a 0.1 mm curved surface (R surface having a curvature radius of 0.1 mm) was produced.
  • the material, external dimensions, and frame width of the piezoelectric element, the diaphragm, and the frame are the same as described above, and the ridge that contacts the diaphragm on the inner side of the frame is substantially perpendicular to the other ridges. A shape was produced.
  • Example 1 was 100 Vp-p / mm.
  • Example 2 is 87 dB at 100 Vp-p / mm
  • Comparative Example is 85 dB at 100 Vp-p / mm, 86 dB at 150 Vp-p / mm It became.
  • the sound generator of this example showed an improvement in sound pressure corresponding to the increase in applied voltage as compared with the sound generator of the comparative example.
  • the sound generator of this example can suppress the change in sound pressure as compared with the sound generator of the comparative example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Abstract

　【課題】　高電圧の印加により十分な音圧が得られるとともに、長期間駆動によっても機械的劣化の抑制された長期信頼性を有する音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供する。　【解決手段】　本発明の音響発生器は、圧電素子１１と、圧電素子１１の振動によって振動する振動板１２と、振動板１２の主面の外周部を支持する枠体１３とを含み、枠体１３の内周側かつ振動板１２に面した側に位置する稜部１３０が傾斜面または曲面とされている。

Description

音響発生器、音響発生装置および電子機器
　本発明は、圧電素子を用いた音響発生器、音響発生装置および電子機器に関するものである。
　従来、圧電素子を用いた音響発生器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかる音響発生器は、振動板に取り付けた圧電素子に電圧を印加して振動させることによって振動板を振動させ、かかる振動の共振を積極的に利用することで音響を出力するものである。
特開２００１－１６６９２号公報
　音響発生器の小型化により音圧および音質が低下する傾向にあるため、高電圧による駆動が求められている。
　しかしながら、上記の音響発生器においては、振動板の支持部となる枠体の内周側かつ振動板に面した側に位置する稜部が断面で見てほぼ直角で鋭利な形状であった。
　したがって、振動板の屈曲振動において、枠体の内周側かつ振動板に面した側に位置する稜部で振動板が固定されるため、高電圧を印加しても大きな振幅が得られず、音圧を十分に向上できないおそれがあった。また、高電圧で駆動すると、枠体の内周側かつ振動板に面した側に位置する稜部の断面形状が直角であるため、この稜部付近で振動板に大きな繰り返し応力が加わり、長期間駆動において機械的劣化による亀裂が発生し、振動板が破損するおそれがあった。
　上記事情に鑑み、高電圧の印加により十分な音圧が得られるとともに、長期間駆動によっても機械的劣化の抑制された長期信頼性を有する音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。
　本実施形態の音響発生器は、圧電素子と、該圧電素子の振動によって振動する振動板と、前記振動板の主面の外周部を支持する枠体とを含み、前記枠体の内周側かつ前記振動板に面した側に位置する稜部が傾斜面または曲面とされていることを特徴とする。
　また本実施形態の音響発生装置は、上記構成の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする。
　また本実施形態の電子機器は、上記構成の音響発生器と、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備え、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。
　本実施形態の音響発生器によれば、圧電素子への高電圧の印加により十分な音圧が得られるとともに、長期間駆動によっても振動板の機械的劣化が抑制された長期信頼性を有する音響発生器を実現することができる。また、本実施形態の音響発生装置および電子機器によれば、高音圧、高音質で高信頼性を有する優れた音響性能を有する音響発生装置および電子機器を実現することができる。
（ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した一例の概略断面図、（ｃ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した他の例の概略断面図である。 本実施形態の音響発生器の音圧の周波数特性を示すグラフである。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 （ａ）は本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。 本実施形態の音響発生装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態の電子機器の一例を示すブロック図である。
　以下、本実施形態の音響発生器の一例について図面を参照して説明する。
　図１（ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ－Ａ線で切断した概略断面図である。図１に示す例の音響発生器１は、圧電素子１１と、圧電素子１１の振動によって振動する振動板１２と、振動板１２の主面の外周部を支持する枠体１３とを含み、枠体１３の内周側かつ振動板１２に面した側に位置する稜部１３０が傾斜面または曲面とされている。
　音響発生器１を構成する圧電素子１１としては、その構成を図示していないが、例えば、圧電体層と内部電極層とが積層されて板状に形成された積層体を備え、この積層体の内部電極層が導出された側面に設けられた外部電極と、この外部電極に接続されて積層体の主面に設けられた表面電極とを備えた形態が採用される。この圧電素子１１は、振動板１２の主面に貼り付けられるなどして取り付けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動板１２を励振させる。
　圧電素子１１を構成する圧電体層は圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛（lead zirconate titanate）、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、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、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層の厚みは例えば０．０４～１．０ｍｍに設定される。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。
　また、圧電素子１１を構成する内部電極層は、圧電体層を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、第１の内部電極層および第２の内部電極層からなる。圧電体層と交互に積層されて圧電体層を上下から挟んでいる。内部電極層を形成する材料としては、種々の金属材料を用いることができる。例えば、低温焼成が可能な銀や銀－パラジウムを主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。なお、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層を構成するセラミック成分とを含有した材料で内部電極層を構成した場合、圧電体層と内部電極層との熱膨張差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子１１を得ることができる。
　圧電素子１１としては、例えば上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形の形状、あるいは円形または楕円形といった形状をなしている板状体からなることが好ましく、このような圧電素子１１および後述の振動板１２と枠体１３を用いることにより、音響発生器を薄型にすることができる。
　圧電素子１１は例えば圧電体層が１層のモノモルフ構造であって構わないが、圧電体層が２層以上でバイモルフ構造とするのが好ましい。それにより、薄型化に貢献するとともに、少ないエネルギーで効率よく振動板１２を振動できる。また、ある瞬間に加えられる電界による変位の向きが、厚み方向における一方側と他方側とで逆転するように分極されているバイモルフ構造においては、圧電素子１１自体が屈曲振動することにより、振動板１２との接合面での機械的損失を低減できるため、音圧の向上に寄与することができる。
　音響発生器１を構成する振動板１２としては、樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、厚さ１０～２００μｍのポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動板１２を構成することができる。
　この振動板１２には、励振器としての圧電素子１１が取り付けられている。具体的には、圧電素子１１の主面がエポキシ系樹脂等の接着剤により振動板１２の主面に接合されている。
　そして、振動板１２は、圧電素子１１の振動によって振動するようになっている。例えば、圧電素子１１の表面電極に配線部材（図示せず）が接続され、この配線部材を介して圧電素子１１に電気信号が入力されて圧電素子１１が面内方向（振動板１２の主面に平行な方向）に伸長した場合、振動板１２自体は電気信号による変位を生じないため、結果的に振動板１２は圧電素子１１側へ凸となるように屈曲する。次に、この状態で電気信号の正負極を逆転すると圧電素子１１が収縮し、振動板１２自体は電気信号による変位を生じないため、結果的に振動板１２は圧電素子１１側へ凹となるように屈曲する。すなわち、圧電素子１１に交流信号を与えることにより、圧電素子１１を伸縮させて、振動板１２に屈曲振動を与えることができる。
　また、振動板１２の主面の外周部を支持するように枠体１３が設けられている。枠体１３としては、例えば内周形状および外周形状が矩形である枠部材を用いることができる。図１に示す例では、枠体１３は振動板１２の一方主面側に設けられている。
　枠体１３の厚さとしては、例えば１００～５０００μｍのものを採用することができる。また、枠体１３の材質としては、例えばガラスや金属や樹脂など種々の材料を用いることができる。ガラスや金属の場合は剛性が高いため変形が小さく、音質が安定する。また、樹脂の場合は、ガラスや金属よりも剛性が小さく振動板１２の振動による変形を起こしやすいため、振動板１２の共振にスプリアス振動を誘発し易くなる。したがって、音圧特性において共振ピークが分散されピークやディップを低減でき、周波数特性を平坦化することができる。よって、音圧の平坦化による音質の向上を図ることができる。
　また、枠体１３は、周方向において複数個の部材が配置されて組み立てられてなり、これらが互いに接合されたものであってもよい。
　また、図１には、枠体１３の外周形状が長方形状であり、内周形状も長方形状である例を示しているが、このように縦横比が１よりも大きい形状であることで、共振の分散に寄与し、ピークやディップの低減に寄与することができる。ただし、正方形、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよく、円形や楕円形であってもよい。
　また、図１では圧電素子１１が１個の場合を例示しているが、圧電素子１１の個数を限定するものではない。また、図１では振動板１２の一方の主面に圧電素子１１を設けた場合を示しているが、振動板１２の両面にそれぞれ圧電素子１１が設けられてもよい。
　また、図示しないが、枠体３の枠内に圧電素子１１を被覆するように樹脂層が設けられてもよい。
　そして、本実施形態の音響発生器１においては、枠体１３の内周側かつ振動板１２に面した側に位置する稜部１３０が傾斜面または曲面とされている。なお、傾斜面または曲面は、枠体１３側に傾斜または曲がった面である。
　このような構成とすることで、枠体１３の剛性を保持しつつ、枠体１３の稜部１３０付近での振動板１２の抑え込みを減少させることができるので、圧電素子１１に印加する電圧を高くすることで、振動板１２の振幅を大きくすることができ、音圧を十分に向上させることができる。また、圧電素子１１を高電圧で駆動させても、枠体１３の稜部１３０付近で振動板１２に加わる繰り返し応力を緩和できるため、長期間の駆動においても振動板１２の機械的劣化を抑制でき、長期信頼性を有する音響発生器となる。
　なお、稜部１３０が傾斜面である場合、枠体１３を振動板１２の主面に垂直な方向で切断した断面視において、振動板１２に面した側とは反対の側における枠体１３の幅が例えば０．５～３．５ｍｍであるとき、仮想的な角部（傾斜面がなかったときの角）から枠体１３の振動板１２に対向する面と傾斜面との稜線および枠体１３の内面と傾斜面との稜線までの各々の距離が例えば０．０３～０．２ｍｍとされる。また、稜部１３０が曲面である場合、枠体１３を振動板１２の主面に垂直な方向で切断した断面視において、振動板１２に面した側とは反対の側における枠体１３の幅が例えば０．５～３．５ｍｍであるとき、仮想的な角部（曲面がなかったときの角）から枠体１３の振動板１２に対向する面と曲面との稜線および枠体１３の内面と曲面との稜線までの各々の距離が例えば０．０３～０．２ｍｍとされ、曲面（曲線）の曲率半径が例えば０．０３～０．２ｍｍとされる。
　ここで、図２に示すように、枠体１３が第１の枠部材１３１と第２の枠部材１３２とからなり、振動板１２が第１の枠部材１３１と第２の枠部材１３２とで挟持されて支持されており、第１の枠部材１３１および第２の枠部材１３２の内周側かつ振動板１２に面した側に位置する稜部１３１０、１３２０が傾斜面または曲面とされていてもよい。これにより、振動板１２の主面の外周部が強固に固定され、振動板１２の振動エネルギーの漏れが抑制されたうえで、上述の効果が得られるため、さらに音圧を向上させることができる。また、圧電素子１１を高電圧で長期間駆動させても、振動板１２が枠体１３から剥がれるといった不具合を抑制できるため、振動板１２の支点が変動することなく、音圧や音質がより長期間安定したものとできる。
　また、図３に示すように、第１の枠部材１３１の稜部１３１０および第２の枠部材１３２の稜部１３２０のそれぞれを全周にわたって見たときに、傾斜面または曲面の形状が不均一になっていてもよい。図３に示すものは、異なる断面（Ａ－Ａ線で切断した断面とＢ－Ｂ線で切断した断面）において、それぞれの曲面の曲率半径が異なる形状になっている。なお、図３（ｂ）および図３（ｃ）における破線で示す領域は、要部を拡大したものである。このように、異なる断面を見たときに、稜部１３１０、１３２０の形状（傾斜面形状または曲面形状）が異なっているものを、ここでいう形状が不均一になっているものとする。これにより、振動板１２の支点間距離や振動板１２の外周部の変位量を部分的に変化させることができる。したがって、主振動に加え複数のスプリアス振動を誘発でき、共振周波数の分散や振動のダンピングが可能となるため、周波数－音圧特性においてピークやディップの差が低減され、音質を向上できる。
　また、図４に示すように、振動板１２の主面に垂直な方向に切断したとき、第１の枠部材１３１の稜部１３１０と第２の枠部材１３２の稜部１３２０とで傾斜面または曲面の形状が異なっている断面を有していてもよい。
　なお、図４（ｂ）は、第１の枠部材１３１の稜部１３１０が曲面とされており、第２の枠部材１３２の稜部１３２０が傾斜面とされているものである。また、図４（ｃ）は、第１の枠部材１３１の稜部１３１０および第２の枠部材１３２の稜部１３２０がともに曲面とされており、かつ振動板１２の主面に垂直な方向で切断したときのそれぞれの曲面の曲率半径が異なっているものである。例えば、枠体１３を振動板１２の主面に垂直な方向で切断したときの振動板１２に面した側とは反対の側における第１の枠部材１３１および第２の枠部材１３２のそれぞれの幅が０．５～３．５ｍｍであるとき、稜部１３１０，１３２０の曲面（曲線）の曲率半径の差が例えば０．０１～０．１５ｍｍとされる。なお、図４（ｂ）および図４（ｃ）における破線で示す領域は、要部を拡大したものである。
　このような構成によって、振動板１２の支点間距離や振動板１２の外周部の変位量を一方主面側と他方主面側の変位においても部分的に変化させることができる。したがって、主振動に加えてさらに複数のスプリアス振動を誘発でき、共振周波数の分散や振動のダンピングが可能となるため、周波数－音圧特性においてピークやディップの差がより低減され、音質を向上できる。
　なお、図５は、図４（ｃ）に示す構成によって得られる周波数特性を示すグラフであり、実線は本実施形態の音響発生器の音圧の周波数特性を示しており、点線は比較例となる第１の枠部材１３１および第２の枠部材１３２の内周側かつ振動板１２に面した側に位置する稜部１３１０，１３２０が断面で見てほぼ直角な音響発生器の音圧の周波数特性を示している。図５に示すグラフによれば、図４（ｃ）の構成により、高周波域においてディップが減少することがわかる。
　さらに、図６に示すように、振動板１２の主面に垂直な方向に切断したとき、振動板１２に面した側とは反対の側における第１の枠部材１３１の幅と第２の枠部材１３２の幅とが異なっている断面を有していてもよい。
　また、図７に示すように、枠体１３が接着剤１４を介して振動板１２を支持しており、枠体１３の稜部１３０と振動板１２との間に接着剤１４が介在していてもよい。さらに、図８に示すように、接着剤１４が稜部１３０と振動板１２との間から枠体１３の内側に延出している稜部１３０を超えて振動板１２に延出されてもよい。これらの構成により、振動板１２が撓む際に接着剤１４によるダンピング効果が働き、共振周波数の分散や振動のダンピングが促進されて、周波数－音圧特性においてピークやディップの差がさらに低減され、音質を向上できる。
　また、図９に示すように、振動板１２の主面に垂直な方向で切断したとき、枠体１３は振動板１２に面した側とは反対の側の面から振動板１２に面した側に近づくにつれて幅が狭くなっていてもよい。これにより、枠体１３の稜部１３０付近での振動板１２の抑え込みを低減でき、音圧を向上させることができるとともに、振動板１２から枠体１３へ伝搬した振動波は、枠体１３の幅が変化することで共振が分散された状態で反射されるようになるため、枠体１３の共振を原因とする歪が抑制され、音質を向上させることができる。
　なお、図７～図９は、枠体１３が第１の枠部材１３１からなる構造を示しているが、この構造に限られず、第２の枠部材１３２も備えて、振動板１２を第１の枠部材１３１と第２の枠部材１３２とで挟持する構造であってもよい。
　次に、本実施形態の音響発生器の製造方法について説明する。
　まず、圧電体層となるセラミック成形体を作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してセラミックスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このセラミックスラリーを用いてセラミックグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３－ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
　なおセラミック成形体の製法としてはその他にプレス成形や押し出し成形等、好適な製法を用いることができる。
　また、積層体の場合は、内部電極層となる導電性ペーストを作製する。具体的には、銀－パラジウムの金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって導電性ペーストを作製する。この導電性ペーストを上記のセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法を用いて所望の内部電極のパターンで塗布し、この導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層すればよい。
　そして、上記で得られたセラミック成形体を所定の温度で脱バインダー処理を行なった後、９００℃～１２００℃の温度で焼成し、平面研削盤等を用いて所定の形状になるよう研削処理を施すことによって、単層の圧電体または交互に積層された内部電極層および圧電体層を備えた積層体を作製する。
　なお単層の圧電体また、内部電極層と圧電体層とを複数積層してなる積層体を作製できれば、どのような製造方法によって作製されてもよい。
　その後、銀を主成分とする導電粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、圧電体または積層体の主面に、スクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させる。
　次に、同様に銀を主成分とする導電粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストを、圧電体または積層体の側面に所定のパターンにて、スクリーン印刷法等によって印刷して乾燥させた後、６００℃～８００℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極および外部電極を形成する。
　その後、圧電体または積層体を分極処理して圧電活性を付与する。分極処理には直流電源装置を用いて、例えば圧電素子の表面に設けられた第１の表面電極を負極に、第２の表面電極を正極にそれぞれ接続し、例えば２ｋＶ／ｍｍ～３ｋＶ／ｍｍの電位差を、１５℃～３５℃の雰囲気温度にて、印加時間として数秒印加すればよい。圧電材料の性質により、電圧、雰囲気温度、印加時間は好適に選定される。
　上述のようにして所望の圧電素子１１を得ることができるが、配線部材が必要な場合は以下の方法で、圧電素子１１に接続すればよい。例えば導電性接着剤を用いて、フレキシブル配線基板を圧電素子１１に接続固定（接合）する場合、圧電素子の所定の位置に導電性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、フレキシブル配線基板を当接させた状態で導電性接着剤用ペーストを硬化させることにより、フレキシブル配線基板を圧電素子に接続固定する。なお、導電性接着剤用ペーストは、フレキシブル配線基板側に塗布形成しておいてもよい。
　なお、配線部材としては絶縁被覆したリード線を用い、接合部材としてはんだを用いてもよく、同様の機能を有する部材を好適に選択できる。
　次に、圧電素子１１の他方主面に接合材を用いて振動板１２を接合固定する。接合材として、例えば嫌気性樹脂接着剤を用いる場合は、振動板の一方主面側の所定の位置に嫌気性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。
　その後、圧電素子１１を当接させた状態で圧力を印加し嫌気性接着剤用ペーストを硬化させることにより、圧電素子１１を振動板１２に接合固定する。なお、嫌気性接着剤用ペーストは、圧電素子１１側に塗布形成しておいてもよい。その他の接合材としては、例えば、所望の形状に加工された枠体１３の所定主面に、接着剤１４を用いて振動板１２を接合固定する。接着剤１４として、例えば嫌気性樹脂接着剤を用いる場合は、振動板１２の主面側の所定の位置に嫌気性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成し、その後、枠体１３を当接させた状態で圧力を印加し嫌気性接着剤用ペーストを硬化させることにより、枠体１３を振動板１２に接合固定する。なお、嫌気性接着剤用ペーストは、枠体１３側に塗布形成しておいてもよい。その他の接着剤１４としては、例えば、加熱硬化型のエポキシ系接着剤等の接着剤を用いることができる。
　次に枠体１３を作製する。枠体１３は例えばステンレス等の金属をプレス打ち抜き加工やエッチング処理により作製し、この後、枠体１３の所定の稜部を、研削加工やエッチング処理により加工することで傾斜面または曲面を形成する。また、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の樹脂材料を用いる場合は、枠体１３の所定の稜部が傾斜面または曲面となるように作製した金型を用い、射出成型により作製される。
　次に、上記方法で所望の形状に加工された枠体１３の所定主面に、接着剤１４を用いて振動板１２を接合固定する。接着剤１４として、例えば嫌気性樹脂接着剤を用いる場合は、振動板１２の主面側の所定の位置に嫌気性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成し、その後、枠体１３を当接させた状態で圧力を印加し嫌気性接着剤用ペーストを硬化させることにより、枠体１３を振動板１２に接合固定する。なお、嫌気性接着剤用ペーストは、枠体１３側に塗布形成しておいてもよい。その他の接着剤１４としては、例えば、加熱硬化型のエポキシ系接着剤等の接着剤を用いることができる。
　以上の製法により、本実施形態の音響発生器が得られる。
　次に、本実施形態の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。
　音響発生装置はいわゆるスピーカのような発音装置であり、図１０に示すように、本例の音響発生装置２０は、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。なお、筐体３０の一部が音響発生器１を構成する振動板２０になっていてもよく、筐体３０が音響発生器１０を収容するとは、音響発生器１の一部（圧電素子１１）を収容している状態も含むことを意味している。
　筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
　かかる音響発生装置２０は、スピーカとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品に組み込むこともできる。
　上述した本実施形態の音響発生装置２０は、高電圧を印加しても電圧上昇に相当する振幅が得られることで音圧を向上できまた、高電圧で長期間駆動しても機械的劣化を抑制でき、長期信頼性を有する音響発生器を用いて構成されていることから、高音圧、高音質で高信頼性を有する優れた音響性能を有するものとなる。
　次に、本実施形態の電子機器の一例について説明する。
　図１１に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１と、音響発生器１に接続された電子回路６０と、電子回路６０および音響発生器１を収容する筐体４０とを備え、音響発生器１から音響を発生させる機能を有する。
　電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
　また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備え、これら各デバイスを収容する筐体７０を備える。なお、図１１では、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
　コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
　そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
　なお、図１１では、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
　上述した本発明の電子機器は、高電圧を印加しても電圧上昇に相当する振幅が得られることで音圧を向上できまた、高電圧で長期間駆動しても機械的劣化を抑制でき、長期信頼性を有する音響発生器を用いて構成されていることから、高音圧、高音質で高信頼性を有する優れた音響性能を有するものとなる。
　音響発生器の実施例について説明する。具体的には、音響発生器を以下に示すように作製した。
　圧電素子は、長さ３２ｍｍ、幅１４ｍｍで厚みが０．２ｍｍの圧電体とし、圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。表面電極と外部電極は、銀ガラスからなる電極とした。
　振動板には、厚み０．０２５ｍｍのポリエチレンテレフタレートからなる樹脂フィルムを用いた。
　枠体は、材質にステンレスを選定し、外形寸法が長さ６０ｍｍ、幅３４ｍｍ、厚み１．０ｍｍで、枠体幅が２．０ｍｍとしたものを準備した。ここで、実施例１として枠体内側で振動板に接する稜部に０．１ｍｍの傾斜面（面取り距離０．１ｍｍのＣ面）を形成したもの（図１に示す形状の曲面を傾斜面に変更した形状）を作製した。また、実施例２として、０．１ｍｍの曲面（曲率半径０．１ｍｍのＲ面）を形成したもの（図１に示す形状）を作製した。一方、比較例として、圧電素子、振動板、枠体の材質と外形寸法と枠体幅を上記と同じとして、枠体内側で振動板に接する稜部を、他の稜部と同様のほぼ直角形状としたものを作製した。
　上記のそれぞれの音響発生器に１００Ｖｐ－ｐ／ｍｍと１５０Ｖｐ－ｐ／ｍｍの電圧を印加し、１ｋＨｚでの音圧を距離１０ｃｍの位置で測定したところ、実施例１は１００Ｖｐ－ｐ／ｍｍで８７ｄＢ、１５０Ｖｐ－ｐ／ｍｍで９１ｄＢ、実施例２は１００Ｖｐ－ｐ／ｍｍで８７ｄＢ、１５０Ｖｐ－ｐ／ｍｍで９１ｄＢ、比較例は１００Ｖｐ－ｐ／ｍｍで８５ｄＢ、１５０Ｖｐ－ｐ／ｍｍで８６ｄＢの結果となった。
　このように、本実施例の音響発生器では比較例の音響発生器に比べて印加電圧の上昇に相当する音圧の向上が見られることを確認できた。
　また、室温において１５０Ｖｐ－ｐ／ｍｍの電圧を１００時間印加し、その前後で１ｋＨｚでの音圧を距離１０ｃｍの位置で測定し、音圧の変化量を測定したところ、実施例１は変化量０ｄＢ、実施例２は変化量０ｄＢ、比較例は変化量－２ｄＢの結果となった。
　このように、本実施例の音響発生器では比較例の音響発生器に比べて音圧の変化を抑制できることを確認できた。
１・・・音響発生器
１１・・・圧電素子
１２・・・振動板
１３・・・枠体
１３０・・・稜部
１３１・・・第１の枠部材
１３１０・・・稜部
１３２・・・第２の枠部材
１３２０・・・稜部
１４・・・接着剤
２０・・・音響発生装置
３０、４０・・・筺体
５０・・・電子機器
６０・・・電子回路
 

Claims (11)

  1. 　圧電素子と、該圧電素子の振動によって振動する振動板と、前記振動板の外周部を支持する枠体とを含み、
    前記枠体の内周側かつ前記振動板に面した側に位置する稜部が傾斜面または曲面とされていることを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記枠体が第１の枠部材と第２の枠部材とからなり、前記振動板が前記第１の枠部材と第２の枠部材とで挟持されて支持されており、前記第１の枠部材および前記第２の枠部材の内周側かつ前記振動板に面した側に位置する稜部が傾斜面または曲面とされていることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
  3. 　前記稜部を全周にわたって見たときに、前記傾斜面または前記曲面の形状が不均一になっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。
  4. 　前記振動板の主面に垂直な方向に切断したとき、前記第１の枠部材の前記稜部と前記第２の枠部材の前記稜部とで前記傾斜面または前記曲面の形状が異なっている断面を有することを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  5. 　前記第１の枠部材の前記稜部および前記第２の枠部材の前記稜部がともに曲面とされており、かつ振動板の主面に垂直な方向で切断したときのそれぞれの曲面の曲率半径が異なっていることを特徴とする請求項４に記載の音響発生器。
  6. 　前記振動板の主面に垂直な方向に切断したとき、前記第１の枠部材および前記第２の枠部材は、前記振動板に面した側とは反対の側におけるそれぞれの幅が異なっている断面を有することを特徴とする請求項２または請求項４に記載の音響発生器。
  7. 　前記枠体が接着剤を介して前記振動板を支持しており、前記枠体の前記稜部と前記振動板との間に前記接着剤が介在していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の音響発生器。
  8. 　前記接着剤が前記稜部と前記振動板との間から前記枠体の内側に延出していることを特徴とする請求項７に記載の音響発生器。
  9. 　前記振動板の主面に垂直な方向で切断したとき、前記枠体は前記振動板に面した側とは反対の側の面から前記振動板に面した側に近づくにつれて幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれかに記載の音響発生器。
  10. 　請求項１乃至請求項９のうちのいずれか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備えることを特徴とする音響発生装置。
  11. 　請求項１乃至請求項９のうちのいずれか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備え、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。
PCT/JP2015/064923 2014-10-30 2015-05-25 音響発生器、音響発生装置および電子機器 WO2016067667A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016556385A JPWO2016067667A1 (ja) 2014-10-30 2015-05-25 音響発生器、音響発生装置および電子機器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-221561 2014-10-30
JP2014221561 2014-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016067667A1 true WO2016067667A1 (ja) 2016-05-06

Family

ID=55857022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/064923 WO2016067667A1 (ja) 2014-10-30 2015-05-25 音響発生器、音響発生装置および電子機器

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2016067667A1 (ja)
WO (1) WO2016067667A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018181626A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 Ａｇｃ株式会社 ガラス板構成体
JP2022081476A (ja) * 2019-07-04 2022-05-31 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 表示装置
CN115002605A (zh) * 2022-06-08 2022-09-02 江苏铁锚玻璃股份有限公司 密封音腔体结构提升面发声灵敏度的音乐玻璃

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6096094A (ja) * 1983-10-31 1985-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電形電気音響変換器
JPS6189800A (ja) * 1984-10-08 1986-05-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電形電気音響変換器
JPS645199A (en) * 1987-06-26 1989-01-10 Nec Corp Piezoelectric sounding body
JP3014245U (ja) * 1995-02-02 1995-08-08 ミマキ電子部品株式会社 圧電レシーバ
JPH10191495A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電レシーバ
JPH1132394A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Murata Mfg Co Ltd 圧電型電気音響変換器
JP2005123757A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Citizen Watch Co Ltd 圧電音響装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930960Y2 (ja) * 1978-01-20 1984-09-03 株式会社精工舎 時計などの発音装置
JPS635199A (ja) * 1986-06-24 1988-01-11 Hitachi Zosen Corp 軸流送風機
JPH04207696A (ja) * 1990-11-30 1992-07-29 Taiyo Yuden Co Ltd 圧電サウンダーの製造方法
JP3136628B2 (ja) * 1991-03-22 2001-02-19 松下電器産業株式会社 圧電サウンダ
US5406161A (en) * 1994-05-24 1995-04-11 Industrial Technology Research Institute Piezoelectric composite receiver
JP2000333296A (ja) * 1999-05-20 2000-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電発音体
JP2001119795A (ja) * 1999-08-10 2001-04-27 Murata Mfg Co Ltd 圧電型電気音響変換器
JP2006304021A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Murata Mfg Co Ltd 圧電型電気音響変換器
JP6006317B2 (ja) * 2012-08-30 2016-10-12 京セラ株式会社 音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP2014064212A (ja) * 2012-09-21 2014-04-10 Kyocera Corp 音響発生器、音響発生装置及び電子機器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6096094A (ja) * 1983-10-31 1985-05-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電形電気音響変換器
JPS6189800A (ja) * 1984-10-08 1986-05-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電形電気音響変換器
JPS645199A (en) * 1987-06-26 1989-01-10 Nec Corp Piezoelectric sounding body
JP3014245U (ja) * 1995-02-02 1995-08-08 ミマキ電子部品株式会社 圧電レシーバ
JPH10191495A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 圧電レシーバ
JPH1132394A (ja) * 1997-07-09 1999-02-02 Murata Mfg Co Ltd 圧電型電気音響変換器
JP2005123757A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Citizen Watch Co Ltd 圧電音響装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018181626A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 Ａｇｃ株式会社 ガラス板構成体
JPWO2018181626A1 (ja) * 2017-03-29 2020-02-13 Ａｇｃ株式会社 ガラス板構成体
JP2022081476A (ja) * 2019-07-04 2022-05-31 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 表示装置
US11818527B2 (en) 2019-07-04 2023-11-14 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus
JP7545428B2 (ja) 2019-07-04 2024-09-04 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 表示装置
CN115002605A (zh) * 2022-06-08 2022-09-02 江苏铁锚玻璃股份有限公司 密封音腔体结构提升面发声灵敏度的音乐玻璃

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016067667A1 (ja) 2017-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6228994B2 (ja) 圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器
JP6367693B2 (ja) 圧電素子、圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP5883202B1 (ja) 圧電素子及びこれを備えた音響発生器、音響発生装置、電子機器
JP5898384B2 (ja) 音響発生器、音響発生装置、携帯端末および電子機器
WO2016067667A1 (ja) 音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP6434373B2 (ja) 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置、電子機器
JP6411958B2 (ja) 音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器
JP6567911B2 (ja) 音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器
US9826315B2 (en) Acoustic generator, acoustic generation device, and electronic apparatus
JP2015207740A (ja) 圧電アクチュエータ、圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置および電子機器
WO2016103826A1 (ja) 音響発生器、音響発生装置及び電子機器
JP6585821B2 (ja) 音響発生器およびこれを備えた電子機器
JP2019146108A (ja) 音響発生器および電子機器
JP6418962B2 (ja) 積層型圧電素子、音響発生器、音響発生装置及び電子機器
JP6649077B2 (ja) 圧電素子、音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP6431086B2 (ja) 圧電素子、音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP5883201B1 (ja) 音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP6193748B2 (ja) 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器
JP6920188B2 (ja) 圧電素子、音響発生器および電子機器
JP6567955B2 (ja) 圧電素子およびこれを備えた音響発生器、音響発生装置、電子機器
JP6923476B2 (ja) 圧電振動装置およびこれを備えた電子機器
JP2017118424A (ja) 音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP2017152575A (ja) 積層型圧電素子およびこれを備えた音響発生器、電子機器
JP2016154298A (ja) 音響発生器、音響発生装置および電子機器
JP2017118023A (ja) 圧電素子およびこれを備えた音響発生器、音響発生装置、電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15854776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016556385

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15854776

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1