CN102450035B - 压电型电声换能器 - Google Patents

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CN102450035B CN201180002250.3A CN201180002250A CN102450035B CN 102450035 B CN102450035 B CN 102450035B CN 201180002250 A CN201180002250 A CN 201180002250A CN 102450035 B CN102450035 B CN 102450035B
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Abstract

本发明提供一种压电型电声换能器，在有限的空间内，即使在低音频带中，也不用增加向压电元件的施加电压就能够再现高声压的声音。平行配置多个压电振动板，并通过连接部件连接于振动板的厚度方向，并决定压电元件和施加电压的极性，以产生互相反向的弯曲。一块振动板在周围具备折环，并作为声波的辐射面动作。至少1块振动板通过固定部而固定于壳体。电阻与固定于壳体的压电振动板上的压电元件串联。

Description

压电型电声换能器
技术领域
本发明涉及一种压电型电声换能器，具体涉及一种既能够节省空间，又能够提高低音再现能力的压电型电声换能器。
背景技术
现有技术的压电型电声换能器(“压电型扬声器”)通过利用逆压电效应而产生的振动板的弯曲变形以及振动板自身的固有谐振来再现声音，因此，与具有同等面积的振动板的电动型扬声器相比，存在低音再现能力差的技术问题。解决该技术问题的一种方法是在框与振动板之间形成有阻尼器及折环的压电型扬声器(例如，参照专利文献1)。
图44是专利文献1中记载的压电型扬声器的外观图。压电型扬声器10具有：外框21、内框22、压电元件30、振动板41～44、阻尼器51～58以及折环(edge)61～64。压电型扬声器10中，当在垂直于压电元件30主表面的方向上施加交流信号时，压电元件30因逆压电效应而在其主表面方向上发生伸缩，从而振动板41～44发生弯曲变形。其结果，压电型扬声器10在垂直于主表面的方向上产生声波。
上述结构的压电型扬声器10通过具备阻尼器51～58、折环61～64而能够降低悬挂系统的刚性(stiffness)。因而该结构能够使最低谐振频率降低，与现有技术的压电型扬声器相比，能够降低低音再现界限。
然而，若要通过上述结构的压电型扬声器10来在低音频段获得充分的音量，则需要施加高电压来增加压电元件30的伸缩量。从而会产生下述两个技术问题：第一，通过施加高交流电压来施加超出压电元件39的电容限输入范围的电场，会导致压电元件30的性能低下；第二，由于压电元件30的弯曲变形量超出压电体材料的断裂临界应力(fracturecriticalstress)而导致其破裂。
因此，本发明的目的在于提供一种在有限的空间内，在低音频段中不用增加向压电元件的施加电压，就能够再现高声压声音的压电型电声换能器。
专利文献1：日本特开2001-160999号公报
发明内容
为实现上述目的，本发明采用下述结构。
为解决上述技术课题，本发明的压电型电声换能器具备：壳体，在壁面形成有开口部；多个振动板，至少含有通过施加电压而相互以反相位振动的第1压电振动板及第2压电振动板；至少一个连接部件，在厚度方向上连接第1压电振动板及第2压电振动板；固定部件，将第1及第2压电振动板中的至少一个固定于壳体；多个振动板中的一个以一面面对壳体的外侧，另一面面对壳体的内侧的形式配置于壳体的开口部，并通过以将第1及第2压电振动板的振幅合成后的振幅来产生振动，从而辐射声波。第1压电振动板及第2压电振动板分别包含：基板以及至少一个压电元件，该压电元件配置在基板的表面及背面的至少一方，并通过施加电压而发生伸缩，电阻与至少一个所述压电元件串联。
优选的是，电阻的值根据压电型电声换能器的机械谐振频率中、第2低的谐振频率及第3低的谐振频率中的任意一个，以及压电元件的静电容量来决定。
此外，至少一个振动板的周围具有由柔性材料制成的折环，所述振动板作为声波的辐射面动作，并且，折环连接于外部框。
电阻的值通过作为声波的辐射面动作的振动板中、没有连接电阻时的振动板上的各点在声波辐射方向上的位移量具有正负两个值的频率中的最低频率，以及压电元件的静电容量来决定。
电阻与固定于固定部件的压电振动板上的压电元件串联。
此外，电阻形成在连接部件的表面或内部。此外，电阻也可以形成于基板的表面。或者，电阻还可以形成在外部框的表面或内部。
例如，第1压电振动板可以配置在壳体的开口部，并作为辐射板动作。该情况下，第2压电振动板被收容在壳体的内部。或者例如，多个振动板可以包含辐射板，该辐射板与第1压电振动板以在厚度方向相互错开的位置关系而连接，并以从第1压电振动板传递来的、合成后的振幅而振动。该情况下，第1及第2压电振动板被收容在壳体的内部。
此外，辐射板与第1压电振动板也可以相互面对而配置。此外，压电型电声换能器也可具备使辐射板连接于第1压电振动板的最大振幅的位置的连接部件。由此，能够有效率地使第1及第2压电振动板的振动传递给辐射板。
固定部件可以使第2压电振动板固定于所述壳体的内壁面。并且，压电型电声换能器也可以具备固定部件，该固定部件穿过设置于壳体的缝隙而延伸于壳体的内外，并使第2压电振动板固定于壳体外的刚性体上。由此，能够防止第1及第2压电振动板的振动传递到壳体。
此外，第1及第2压电振动板可以略呈矩形形状，并具有长边及短边。并且，连接部件可以是分别沿第1及第2压电振动板的短边而延伸的长条状部件，并连接第1及第2压电振动板的短边。
此外，第1及第2压电振动板也可以略呈矩形形状。连接部件可以连接第1及第2压电振动板各自的棱角。此外，连接部件的、与辐射板主表面交叉的方向的弯曲刚性可以大于第1及第2压电振动板的主表面方向的弯曲刚性。由此，能够减小因第1及第2压电振动板的振動而产生的连接部件的变形。
此外，第1及第2压电振动板可以含有基板以及压电元件，该压电元件设置在基板的表面及背面的至少一方，并通过施加电压而发生伸缩。第1及第2压电振动板既可以是基板的两面都具有压电元件的双压电片型(bimorph)振动板，也可以是只在基板的一面具有压电元件的单压电片型(mono-morph)振动板。
此外，基板配置有所述压电元件的表面可以印刷有连接信号源和所述压电元件的布线。并且，该布线可以从信号源经由第1及第2压电振动板的一方而延伸到另一方，从而使第1压电振动板的压电元件与第2压电振动板的压电元件导通。
此外，布线也可以穿过形成在连接部件的表面或连接部件的内部的通孔，经由第1及第2压电振动板的一方而延伸到另一方。此外，压电型电声换能器也可以具备由柔性材料构成的、使辐射板与所述壳体的开口部之间的缝隙封闭的封闭部件。
发明效果：根据上述本发明，在厚度方向连接多个压电振动板，通过使它们产生相互反向的弯曲变形，从而能够提供一种不用增加向压电元件的施加电压，就能够再现高声压声音的压电型扬声器。此外，根据本发明，通过将电阻与多个压电振动板中、与安装在与声波的辐射无关的压电振动板上的压电元件串联，从而不用按每个振动板来设置信号输入电路，就能够提高在高频带的功率效率。
附图说明
图1A是第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的俯视图。
图1B是图1A所示的压电型扬声器101的、与声波辐射方向平行的面的剖面图
图2A是从下看图1B所示的压电型扬声器101时沿1Y-1Y’线的剖面图。
图2B是从下看图1B所示的压电型扬声器101时沿1Z-1Z’线的剖面图。
图3A是示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的电路结构的图。
图3B是从一侧面(电极层3A，电阻层3B)看图3A的压电型扬声器101的侧视图。
图3C是从另一侧面(电阻层3C，电极层3D)看图3A的压电型扬声器101的侧视图。
图3D是示出与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101对应的电路图。
图4A是第1实施方式所涉及的压电型扬声器101中，上部压电振动板104及下部压电振动板105在声波的辐射方向产生位移时的大致剖面图。
图4B是第1实施方式所涉及的压电型扬声器101中，上部压电振动板104及下部压电振动板105在与声波的辐射方向相反的方向发生位移时的大致剖面图。
图5A是示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101不具备电阻的情况下的、在频率f1的弯曲变形的图。
图5B是示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101不具备电阻的情况下的、在频率f2的弯曲变形的图。
图5C是示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101不具备电阻的情况下的、在频率f3的弯曲变形的图。
图6A是示出与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101对应的简略电路图。
图6B是示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的施加电压与频率特性之间的关系的图。
图7A是第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的俯视图。
图7B是图7A的压电型扬声器201的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。
图8A是从下看第2实施方式所涉及的压电型扬声器201时沿2Y-2Y’线的剖面图。
图8B是从下方看图7B所示的压电型扬声器201时沿2Z-2Z’线的剖面图。
图9A是具体示出第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的上部压电振动板204及下部压电振动板205的电极结构的图。
图9B是示出下部压电振动板205的上表面的电极结构的图。
图10是第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的电路图。
图11A是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的俯视图。
图11B是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的与声波辐射方向平行的面的剖面图。
图12A是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的沿3Y-3Y’线的平面剖面图。
图12B是图11B所示的压电型扬声器301的沿3Z-3Z’线的剖面图。
图13A是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301在声波的辐射方向上产生最大位移时的大致剖面图。
图13B是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301在与声波的辐射方向相反的方向上产生最大位移时的大致剖面图。
图14A是第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的俯视图。
图14B是第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。
图14C是第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的电路图。
图15是第5实施方式所涉及的压电型扬声器的主视图。
图16是沿图15的5X-5X’线的剖面图。
图17是沿图16的5Y-5Y’线的剖面图。
图18是沿图16的5Z-5Z’线的剖面图。
图19是第1压电振动板的放大图。
图20是图17的区域VI的放大图。
图21是示出连接部件的第1变形例的图。
图22是示出连接部件的第2变形例的图。
图23是第1压电振动板在声波的辐射方向上产生最大位移时的大致剖面图。
图24是第1压电振动板在与声波的辐射方向相反的方向上产生最大位移时的大致剖面图。
图25是第6实施方式所涉及的压电型扬声器的平面图。
图26是图25的沿6X-6X’线的剖面图。
图27是图26的沿6Y-6Y’线的剖面图。
图28是图27的沿6Z-6Z’线的剖面图。
图29是第7实施方式所涉及的压电型扬声器的主视图。
图30A是图29的沿7X-7X’线的剖面图。
图30B是示出第7实施方式所涉及的连接部件的其他形态的图。
图31是图30A的沿7Y-7Y’线的剖面图。
图32是第8实施方式所涉及的压电型扬声器的主视图。
图33是图32的沿8X-8X’线的剖面图。
图34是图33的沿8Y-8Y’线的剖面图。
图35是第9实施方式所涉及的压电型扬声器的主视图。
图36是图35的沿9X-9X’线的剖面图。
图37是第10实施方式所涉及的压电型扬声器的主视图。
图38是图37的沿10X-10X’线的剖面图。
图39是应用了本发明的各实施方式所涉及的压电型扬声器的视频音响设备的外观图。
图40是应用了本发明的压电型扬声器的便携式信息设备的外观图。
图41是应用了本发明的压电型扬声器的便携式视频投影装置的外观图。
图42是示出应用了本发明的各实施方式所涉及的压电型扬声器的阵列扬声器模块的一部分的概略图。
图43是从后面看压电型扬声器单元时的图。
图44是现有技术的压电型扬声器的外观图。
具体实施方式
在对本发明的各实施方式所涉及的压电型电声换能器(“压电型扬声器”)进行详细说明之前，总的对各实施方式中的下述构成要素的特征进行说明。
本发明的压电型扬声器包括：压电元件、基板、连接部件、折环及电阻。压电元件由薄板形状的压电体构成，其两个主表面上具有由导电性材料构成的电极层。基板是层积材，该层积材在导电性材料、绝缘性材料的至少一个主表面上具有由导电性材料构成的电极层，压电元件的一个主表面与基板的一个主表面固接。连接部件由树脂等绝缘性材料构成，并固接于压电振动板的被分割了的区域的主表面上。此外，连接部件最好是扬氏模量(Young’sModule)比基板高，密度比基板低。折环最好是具有不明显妨碍基板的弯曲变形的性质及形状，例如是层压材料、聚氨酯橡胶等柔性材料。电阻由合金，金属及树脂的复合材料，炭黑等导电性材料构成。壳体是安装压电型扬声器的构成要素，其内部具有空间。固定部件是使压电型扬声器固定于壳体的构成要素。
以下，参照附图来具体地对本发明的各实施方式所涉及的压电型扬声器进行说明。
(第1实施方式)
参照图1A、1B来说明第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的结构。图1A是第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的俯视图。图1B是图1A所示的压电型扬声器101的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。图1A中示出了壳体102与压电型扬声器101的构成要素中的、上部压电振动板104的上表面。并且，图1B中示出图1A所示的压电型扬声器101的沿1X-1X’线的剖面图。
图1B中，压电型扬声器101主要包括：上部压电振动板104、下部压电振动板105、连接部件106a、106b、106c、106d及折环103。压电型扬声器101是相对于图1B的中线(图示省略)左右对称的结构。并且，也可以将上部压电振动板104记为第1压电振动板，下部压电振动板105记为第2压电振动板。
壳体102大致呈方形体，其内部具有收容振动板的空间。并且，在壳体102的前面侧的壁面上设有开口部。此外，由于第1实施方式所涉及的压电型扬声器101搭载于例如薄型电视机等中，因此其厚度(图1B的上下方向的尺寸)相对于长度或宽度而言变得非常小。并且，上部压电振动板104是一个面面对壳体102的外侧，另一个面面对壳体102的内侧而设置于壳体102的开口部，并发挥辐射声波的辐射板的作用。另一方面，下部压电振动板105被收容在壳体102的内部空间。
上部压电振动板104和下部压电振动板105是大致呈矩形形状的平板状部件，并发挥通过施加电压而振动的振动板的作用。上部压电振动板104与下部压电振动板105之间，在4处大致棱角处，通过连接部件106a、106b、106c、106d而互相连接。下部压电振动板105的下表面的中央部分通过固定部件113而与壳体102的后面连接。此外，上部压电振动板104的外周部连接有折环103。折环103连接于壳体102的表面。
上部压电振动板104和下部压电振动板105分别是在基板的两个表面上安装有压电元件的双压电片型压电振动板。即，上部压电振动板104包括：基板107、安装在基板107的上表面的压电元件108、安装于基板107的下表面的压电元件109。同样地，下部压电振动板105包括：基板110、安装于基板110上表面的压电元件111、安装于基板110下表面的压电元件112。此外，第1实施方式所涉及的上部压电振动板104和下部压电振动板105的例子是分别在基板的两表面上安装压电元件的双压电片型压电振动板，但它们也可以采用只在基板的一个表面上安装压电元件的单压电片型压电振动板。
图2A，2B是用于具体示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的结构的平面剖面图。图2A是从下看图1B所示的压电型扬声器101时沿1Y-1Y’线的剖面图。图2B是从下看图1B所示的压电型扬声器101时沿1Z-1Z’线的剖面图。
图3A、3B、3C是具体示出上部压电振动板104及下部压电振动板105的电极结构的图，图中为了示出第1实施方式所涉及的压电型扬声器101的电路结构而省略了折环、壳体以及固定部件等。图3A是与图1B所示的压电型扬声器101对应的剖面图。图3B是从图3A的一个面(电极层3A，电阻层3B)看压电型扬声器101时的侧视图。图3C是从图3A的另一个面(电阻层3C，电极层3D)看压电型扬声器101时的侧视图。图3B中，电极层3A、3D以及电阻层3B、3C形成于连接部件106a、106b、106c、106d的表面。图3D是示出与压电型扬声器101对应的电路图。此外，图3A中，为了示出上部压电振动板104与下部压电振动板105之间的电极的连接关系，而用虚线示出电极层3A、3D以及电阻层3B、3C。
结合图4A、4B来说明向具备上述结构的压电型扬声器101施加交流信号时在低音频带的动作。图4A是压电型扬声器101中，上部压电振动板104及下部压电振动板105在声波的辐射方向产生位移时的大致剖面图。图4B是压电型扬声器101中，上部压电振动板104及下部压电振动板105在与声波的辐射方向相反的方向产生位移时的大致剖面图。此外，图4A及图4B中省略示出压电型扬声器101的右半部分。
压电型扬声器101当被施加电压而向声波的辐射方向发生位移时，压电型扬声器101整体如图4A所示那样发生弯曲变形。压电型扬声器101当被施加电压而向与声波的辐射方向相反的方向发生位移时，压电元件的伸缩与图4A的情况相反，结果如图4B所示那样发生弯曲变形。也就是说，上部压电振动板104与下部压电振动板105相向而发生弯曲变形。上部压电振动板104的位移是上部压电振动板104自身的弯曲变形所产生的位移加上下部压电振动板105端部的位移，因此与单独使用上部压电振动板104的情况相比，能够使上部压电振动板104的位移増加。从而，根据本发明的压电型扬声器101，不用增加向压电元件的施加电压就能够再现高声压的声音。
此外，根据本发明的压电型扬声器101，能够解决在高频带功率效率低的技术问题。结合图5A、5B、5C来对压电型扬声器101不具备电阻，且向上部压电振动板104及下部压电振动板105所具备的所有压电元件施加同一振幅的电压的情况下，上部压电振动板104及下部压电振动板105的弯曲变形进行说明。图5A是示出在频率f1的弯曲变形的剖面图。图5B是示出在频率f2的弯曲变形的剖面图。图5C是示出在频率f3的弯曲变形的剖面图。并且，f1＜f2＜f3。
通常，压电型扬声器101在再现频带内具有多个作为板的固有谐振频率。如图5A所示，压电型扬声器101中，在1次固有谐振频率附近，施加电压所产生的弯曲产生力的取向与谐振所产生的弯曲的取向在上部压电振动板104及下部压电振动板105上一致。因此，在低音频带能够使上部压电振动板104及下部压电振动板105相应于所施加的电压而有效率地产生位移。另一方面，在2次以上的固有谐振频率附近，如图5B、5C所示，因谐振而产生的弯曲的取向根据上部压电振动板104及下部压电振动板105上的位置不同，而存在与因施加电压而产生的弯曲发生力的取向不一致的部分。由于在高音频带这些固有谐振占主导地位，所以施加电压所产生的弯曲效果与因谐振而产生的弯曲相抵消，从而不能够使上部压电振动板104及下部压电振动板105产生有效率的位移。
这里，使通过下部压电振动板105所具备的压电元件111而实现的电容器与电阻层3C连接，使通过压电元件112而实现的电容器与电阻层3B连接。即，通过使下部压电振动板105所具备的压电元件111与电阻串联，使压电元件112与电阻串联，则压电型扬声器101的电路为图3D所示的电路。此外，也可以是下部压电振动板105所具备的压电元件111或压电元件112的至少一方与电阻连接。
将图3D所示的电路简化后就是图6A所示的电路。其中，C是下部压电振动板105所具备的压电元件111、112以及电阻层3C、3D所形成的电路的容量分量，R是电阻分量。此时，Vin是施加到压电型扬声器101的电压，V1是施加到上部压电振动板104的压电元件108、109的电压，V2是施加到下部压电振动板105的压电元件111及压电元件112的电压。V1、V2用Vin、容量分量C、电阻分量R及驱动频率f，通过下述式1来表示。
式1
V1＝Vin
V 2 = 1 1 + ( 2 πfRC ) 2 V in = 1 1 + ( 2 πfRC ) 2 V 1
即，相对于上部压电振动板104的驱动电压而言，下部压电振动板105的驱动电压随频率的增加而减少。其结果，在高音频带中，由于主要是与声波的辐射无关的上部压电振动板104受到驱动，因而能够抑制因施加电压而产生的弯曲的取向与因谐振而产生的弯曲的取向之间的不一致。
设下部压电振动板105的驱动电压V2是上部压电振动板104的驱动电压V1的一半时的频率为fc的情况下，只要将电阻分量R的值设定成使CR的值为1/2πfc即可。例如，图6B示出横轴为频率，纵轴为CR＝4×10-4的V1与V2之比的曲线图。这里，电阻分量R的值既可以被设定成使压电型扬声器101的2次固有振动数中的驱动电压V2降低到期望的电平，也可以被设定成使上部压电振动板104的振动分布相对于静止位置而具有正负两方的相位的频率中、最低频率的驱动电压V2降低至期望电平。
如上所述，根据第1实施方式，不用使各振动板的布线独立来另外连接滤波电路，就能够使向下部压电振动板105的施加电压V2随频率的增加而减少。由此，能够提高在高频带的功率效率。
此外，在第1实施方式中，电阻层3B、3C形成在连接部件的表面上，但电阻层3B、3C也可以形成在连接部件的内部。例如，也可以形成在印刷基板材料所构成的连接部件的穿孔(throughhole)加工部。此外，电阻层3B、3C也可以形成为由具有内部电极层的复合材料构成的连接部件的内部层。此外，电阻层3B、3C也可以不一定要形成在连接部件上，也不用在外部信号源侧另外准备滤波器，只要能够实现图6A所示的电路即可。此外，不只是下部压电振动板105所具备的压电元件111或压电元件112与电阻连接，上部压电振动板104所具备的压电元件108或压电元件109的至少一方也可以与电阻连接。
(第2实施方式)
第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的特征是，在第1实施方式中，将电阻设置在下部压电振动板的固定部的基板表面上。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101相同的特征，原则上省略其说明。
参照图7A、7B来说明第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的结构。图7A是第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的俯视图。图7B是图7A的压电型扬声器201的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。图7B中示出图7A中2X-2X’的剖面图。图7B中，压电型扬声器201主要包括：壳体202、上部压电振动板204、下部压电振动板205、连接部件206a、206b、206c、206d以及折环203。
上部压电振动板204包括：基板207、安装于基板207上表面的压电元件208、安装于基板207下表面的压电元件209。下部压电振动板205包括：基板210、安装于基板210上表面的压电元件211a、211b、以及安装于基板210下表面的压电元件212a、212b。即，下部压电振动板205具备4块压电元件211a、211b、212a、212b，它们以空出与固定部件213接触的固定部的基板表面的形式而配置。固定部的基板两表面上形成有电阻层214、215。
此外，图8A、8B是第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的平面剖面图。图8A是从下看图7B所示的压电型扬声器201时沿2Y-2Y’线的剖面图。图8B是从下方看图7B所示的压电型扬声器201时沿2Z-2Z’线的剖面图。
图9A是具体示出上部压电振动板204及下部压电振动板205的电极结构的图，图中为了示出第2实施方式所涉及的压电型扬声器201的电路结构，而省略了折环、壳体以及固定部等。此外，图9B是示出下部压电振动板205的上表面的电极结构的图。
根据上述电极结构，压电型扬声器201所对应的电路是图10所示的电路。图10所示的电路简化后就是与图6A同样的电路。因此，压电型扬声器201在低音频带及高音频带的动作与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101相同。所以，根据第2实施方式，与第1实施方式同样地，不用使各振动板的布线独立来另外连接滤波电路，就能够使向下部压电振动板205的施加电压随频率的增加而减少。从而能够提高在高频带的功率效率。
此外，根据第2实施方式，由于在下部压电振动板205的固定部付近不设置压电元件，所以电容器分量的电极面积减少，从而使静电容量减少。在第1实施方式中，由于下部压电振动板105的固定部侧的压电元件不促使弯曲变形，所以根据第2实施方式，通过更少的电流就能够获得与第1实施方式同等的动作。因此在低频带中的功率效率也能够得到进一步提高。此外，能够防止因固定部付近所产生的大的弯曲变形而导致的压电元件的应力破坏(stressdestruction)，并能够扩大可以动作的输入电压范围。
(第3实施方式)
第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的特征是，在第1实施方式中，不使下部压电振动板面对上部压电振动板配置，而使其从上部压电振动板的延長平面在厚度方向上错开来配置。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101相同的特征，原则上省略其说明。
参照图11A，11B来说明第3实施方式所涉及的压电型扬声器的结构。图11A是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的俯视图。图11B是第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。图11A中示出壳体302和压电型扬声器301的构成要素中区域304的上表面。图11B中示出图11A中沿3X-3X’的剖面图。图11B中，压电型扬声器301主要包括：上部压电振动板304、下部压电振动板308a、下部压电振动板308b、连接部件312a、312b、312c、312d以及折环303。压电型扬声器301是相对于图11B的中线(省略图示)左右对称的结构。
上部压电振动板304的下表面左端与下部压电振动板308a的上表面右端之间通过连接部件312a、312b而连接。同样地，上部压电振动板304的下表面右端与下部压电振动板308b的上表面左端之间通过连接部件312c、312d而连接。下部压电振动板308a的左端部通过固定部件313a连接于壳体302的表面及背面。下部压电振动板308b的右端部通过固定部件313b连接于壳体302的表面及背面。
图12A、12B是用于具体示出第3实施方式所涉及的压电型扬声器301的结构的平面剖面图。图12A是图11B所示的压电型扬声器301的沿3Y-3Y’线的剖面图。图12B是图11B所示的压电型扬声器301的沿3Z-3Z’线的剖面图。
结合图13A、13B来说明向具有上述结构的压电型扬声器301施加电压时的动作。图13A是压电型扬声器301向声波的辐射方向产生最大位移时的大致剖面图。图13B是压电型扬声器301向与声波的辐射方向相反的方向产生最大位移时的大致剖面图。并且，图13A、13B中省略示出压电型扬声器301的右半部分。
压电型扬声器301当被施加电压而向声波的辐射方向发生位移时，压电元件306及压电元件311a在主表面方向上发生拉伸变形，压电元件307及压电元件310a在主表面方向上发生收缩变形，基板305及基板309a不发生伸缩。其结果，压电型扬声器301整体如图13A所示那样发生弯曲变形。压电型扬声器301当被施加电压而向与声波的辐射方向相反的方向发生位移时，压电元件的伸缩与图13A的情况相反，其结果如图13B所示那样发生弯曲变形。
这里，由于在压电型扬声器301的上方对规定距离的声压起作用的是上部压电振动板304和折环303的位移，所以在第3实施方式中，也与第1实施方式同样地不用增加向压电元件的施加电压，就能够再现高声压。
此外，在第3实施方式中，通过使电阻(未图示)与下部压电振动板308a，308b所具备的压电元件串联，也与第1实施方式同样地，不用使各振动板的布线独立来另外连接滤波电路，就能够使向下部压电振动板308a，308b的施加电压随频率的增加而减少。由此，能够提高在高频带的功率效率。
(第4实施方式)
第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的特征是，在第1实施方式中，设置4块压电振动板，该4块压电振动板互相相向配置，且振动板的主表面互相向相反方向发生弯曲变形的。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101相同的特征，原则上省略其说明。
参照图14A、14B来说明第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的结构。图14A是第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的俯视图。图14B是第4实施方式所涉及的压电型扬声器401的、与声波辐射方向平行的面的剖面图。图14B中示出沿图14A中的4X-4X’线的剖面图。图14B中，压电型扬声器401是通过在厚度方向上配置2组压电振动板组，并在中央部连接压电振动板组来实现的，其中，压电振动板组通过端部相连接的2块压电振动板而构成。
这里，向压电型扬声器401施加电压，使相向的振动板向相反方向弯曲。即，只要向压电型扬声器401施加使图14B的弯曲变形在厚度方向重叠的电压，就与第1实施方式同样地，不用增加向压电元件的施加电压就能够再现高声压。
此外，在第4实施方式中，与第1实施方式所涉及的压电型扬声器101同样地，若在连接部件上形成未图示的电阻层，就能够形成如图14C所示的多级滤波型RC电路。由此，压电振动板离固定部件侧越近，在再现高频声音时只要施加少的电压便可。
此外，在第1～4实施方式中，形成RC电路的电容器分量只有压电元件，但电容器分量可以不用只有压电元件，除了压电元件以外，还可以包含作为电器元件的电容器。例如，可以形成由多个电阻与电容器构成的多级滤波电路，通过将其中的至少一个电容器作为压电元件，来控制施加到压电元件的信号电压的频带。
(第5实施方式)
参照图15～图20来说明第5实施方式所涉及的压电型扬声器500。图15是第5实施方式所涉及的压电型扬声器500的主视图。图16是图15的沿5X-5X’线的剖面图。图17是图16所示的压电型扬声器500的沿5Y-5Y’线的剖面图。图18是图16所示的压电型扬声器500的沿5Z-5Z’线的剖面图。图19是第1压电振动板520的放大图。图20是图16的区域VI的放大图。
如图15～图18所示，第5实施方式所涉及的压电型扬声器500主要包括：壳体510、第1压电振动板520、第2压电振动板530a、530b、连接部件540a、540b、固定部件550a、550b、折环561及辐射板保護膜562。该压电型扬声器500是相对于图16的中线(图示省略)左右对称的结构。
壳体510大致呈方形体，且内部具有收容振动板(后述)的空间。并且，壳体510的前面侧的壁面上设有开口部。此外，第5实施方式所涉及的压电型扬声器500由于搭载于例如薄型电视机等，所以与长度及宽度相比，其厚度(图16的上下方向的尺寸)非常薄。
第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b是具有长边和短边的、大致呈矩形形状(大致为长方体形状)的平板状部件，发挥通过施加电压而振动的振动板的作用。此外，第5实施方式所涉及的第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的例子是分别在基板的两表面安装压电元件的双压电片型压电振动板，但在本发明中，也可以采用只在基板的一个表面安装压电元件的单压电片型压电振动板。
即，第1压电振动板520包括：基板521、安装于基板521上表面的压电元件522、安装于基板521下表面的压电元件523。同样地，第2压电振动板530a、530b分别包括：基板531a、531b、安装于基板531a、531b上表面的压电元件532a、532b、安装于基板531a、531b下表面的压电元件533a、533b。
参照图19，对第1压电振动板520的结构及动作进行详细说明。并且，由于下述说明与第2压电振动板530a、530b的说明相同，所以省略对第2压电振动板530a、530b的说明。基板521是平板状的部件，由导电性材料或绝缘性材料构成。压电元件522、523是在与主表面交叉(正交)的方向分极的平板状部件，例如由陶瓷等构成。图19的例子中，负电荷分布于压电元件522、523的上表面，正电荷分布于其下表面，分极方向朝上。具体地，如图19的压电元件522的部分放大图中所示，通过使压电元件522形成为使在各个晶体内的负电荷分布于上侧，正电荷分布于下侧，从而能够使整体的分极方向朝上。压电元件523也同样。
压电元件522、523的上表面及下表面分别与信号源连接。图19的例子中，压电元件522、523的上表面及下表面与信号源连接，以使施加到压电元件522上表面与下表面之间的电位方向、与施加到压电元件523的上表面与下表面之间的电位方向相反。此外，图19中图示出了2个信号源，当然也可以是1个信号源与2个压电元件522、523连接。
连接信号源与压电元件522、523的布线，例如可以印刷到基板521。并且，可以将连接于压电元件522、523的布线再延长到第2压电振动板530a、530b。也就是说，可以使从信号源延伸的布线经由第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的一方而延长到另一方，从而使压电元件522、523、532a、532b、533a、533b相互导通。
上述结构的第1压电振动板520中，压电元件522当其上表面被施加正电位，下表面被施加负电位时，在与主表面平行的方向扩展。另一方面，压电元件523当其上表面被施加负电位，下表面被施加正电位时，则在与主表面平行的方向收缩。其结果，第1压电振动板520的中央部朝上方鼓出而整体发生弯曲。而当压电元件522、523被施加相反极性的电压时，第1压电振动板520的中央部向下方鼓出而弯曲。从而，第1压电振动板520根据信号源的频率而振动。
此外，第5实施方式所涉及的第1压电振动板520以一个面面对壳体510的外侧，另一个面面对壳体510的内侧而配置于壳体510的开口部，并发挥辐射声波的辐射板的作用。另一方面，第5实施方式所涉及的第2压电振动板530a、530b收容于壳体510的内部空间。第1压电振动板520与第2压电振动板530a、530b以在厚度方向上错开的位置关系通过连接部件540a、540b而连接。并且，连接部件540a、540b最好是杨氏模量比基板521、531a、531b高，且密度比基板521、531a、531b低。
图16的例子中，连接部件540a连接第1压电振动板520的下表面左端与第2压电振动板530a的上表面右端。同样地，连接部件540b连接第1压电振动板520的下表面右端与第2压电振动板530b的上表面左端。即，第5实施方式中，第1压电振动板520位于前面侧，第2压电振动板530a位于背面侧，从而第1压电振动板520与第2压电振动板相互错开而连接。
此外，在第5实施方式中，第1压电振动板520与第2压电振动板530a、530b之间，只有连接部件540a、540b所连接的部分面对，其他部分不面对，且在主表面方向(图16的左右方向)上错开而配置。此外，图17的例子中，连接部件540a、540b配置于第1压电振动板520的棱角部。即，第5实施方式中的连接部件540a、540b连接第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的棱角。
此外，连接部件并不仅限于上述结构，例如，也可以是沿第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的各边而延伸的长条状(棒状)的部件。然后，可以通过这样的连接部件来连接第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的边。该情况下，最好是连接短边。
参照图20～图22来说明连接部件540a的结构及变形例。并且，由于下述说明与连接部件540b相同，所以省略对连接部件540b的说明。连接部件540a的一端(上端)安装于第1压电振动板520的基板521的下表面上没有安装有压电元件523的部分。并且，连接部件540b的另一端(下端)安装于第2压电振动板530的基板531a上表面上没有安装压电元件532a的部分。具体的安装方法并没有特别的限制，既可以通过螺母等来连接，也可以用粘接剂等来连接。
这里，最好是将连接部件540a构成为，使连接部件540a的与第1压电振动板520主表面交叉的方向的弯曲刚性大于第1压电振动板520及第2压电振动板530a主表面的方向的弯曲刚性。由此，能够减小因第1压电振动板520及第2压电振动板530a的振动而导致的连接部件540a的变形。此外，也可以使上述的延伸于第1压电振动板520及第2压电振动板530a之间的布线穿过形成于连接部件540a的表面或连接部件540a的内部的通孔(图示省略)。
接着，使图21所示的连接部件541a与第1压电振动板520及第2压电振动板530a相抵触的面的面积大于中间部分(指2个抵触面之间的部分)的截面积大。由此，能够进一步减小因第1压电振动板520及第2压电振动板、530a的振动而导致的连接部件541a的变形。此外，图22所示的连接部件542a具备：在上端部的一侧(图22的右侧)的侧面从上下方向把持第1压电振动板520的基板521的端部槽部，以及在下端部的另一侧(图22的左侧)的侧面从上下方向把持第2压电振动板530a的基板531a的端部槽部。通过上述结构，也能够进一步减小因第1压电振动板520及第2压电振动板、530a的振动而导致的连接部件542a的变形。
固定部件550a、550b使第2压电振动板530a、530b固定。第5实施方式中，第2压电振动板530a、530b通过固定部件550a、550b而被固定于壳体510的内壁面。具体地，第2压电振动板530a的左端部通过固定部件550a而固定于壳体510的前面侧及后面侧的内壁面。第2压电振动板530b的右端部通过固定部件550b而固定于壳体510的前面侧及后面侧的内壁面。但本发明并不仅限于上述结构，也可以用固定部件550a、550b将第2压电振动板530a、530b固定在壳体510的侧面的内壁面。
折环561发挥封闭部件的作用，将壳体510的开口部与作为辐射板动作的第1压电振动板520之间的缝隙封闭。具体地，折环561是沿壳体510的开口部及第1压电振动板520的形状的框体，其外缘部安装于壳体510的开口部的周缘部，其内缘部安装于第1压电振动板520的周缘部。构成折环561的材料并不受特别的限制，例如，最好是由层积材、聚氨酯橡胶等柔性材料构成。
辐射板保護膜562被配置成覆盖作为辐射板动作的第1压电振动板520面对壳体510的外侧的面，对第1压电振动板520进行保护。构成辐射板保護膜562的材料并不受限制，例如可以用与折环561相同的材料。
结合图23及图24说明向具有上述结构的压电型扬声器500施加电压时的动作。图23是第1压电振动板520在声波的辐射方向(壳体510的前面侧)发生最大位移时的大致剖面图。图24是第1压电振动板520在与声波的辐射方向相反的方向(壳体510的背面侧)发生最大位移时的大致剖面图。并且，图23及图24中省略示出压电型扬声器500的右半部分。
第1压电振动板520当被施加电压而向声波的辐射方向发生位移时，压电元件522及压电元件533a在主表面方向发生拉伸变形，压电元件523及压电元件532a在主表面方向发生收缩变形。而基板521及基板531a不发生伸缩。即，第1压电振动板520向壳体510的前面侧鼓出而产生弯曲变形，第2压电振动板530a向壳体510的背面侧鼓出而产生弯曲变形。其结果，第1压电振动板520及第2压电振动板、530a整体如图23所示那样发生弯曲变形。
另一方面，第1压电振动板520当被施加电压而向与声波的辐射方向相反的方向发生位移时，压电元件522、523、532a、533a的伸缩与图23的情况相反。其结果，发生如图24所示那样的弯曲变形。即，第1压电振动板520与第2压电振动板530a产生互相相反的弯曲变形。这里，对压电型扬声器500所辐射的声音的声压起作用的是第1压电振动板520及折环561的位移。由于第1压电振动板520的左端部通过连接部件540a而与第2压电振动板530a连接，所以第1压电振动板520上的各点的位移为：第1压电振动板520自身的弯曲变形所产生的位移加上第2压电振动板530a的右端的位移。其结果，发挥辐射板功能的第1压电振动板520以将第1压电振动板520及第2压电振动板530a的振幅合成后的振幅，即，比单个振幅大的振幅来振动。
因此，压电型扬声器500与只由第1压电振动板520构成的情况相比，不用增大第1压电振动板520本身的弯曲变形，就能够在整体上获得大的位移。由此，根据第5实施方式，不用增加向压电元件522、523、532a、533a的施加电压，就能够再现高的声压。并且，根据第5实施方式，由于在对声压起作用的第1压电振动板520的周围配置由柔性材料构成的折环561，不仅能够防止因从第1压电振动板520的下表面产生的逆相位的声音向上表面传递而导致声压降低的情况，而且能够使第1压电振动板520产生大的位移。
此外，根据第5实施方式，由于第1压电振动板520与第2压电振动板530a通过连接部件540a而在与主表面垂直的方向上连接，因此，与第1压电振动板520及第2压电振动板530a的主表面位于同一平面的情况相比，即使壳体510的内部厚度薄的情况下，也能够既防止发生了位移的第1压电振动板520及第2压电振动板530a与壳体510的内壁面接触，又获得大的位移。即，图23中，能够将第2压电振动板530a的位置设在后方，以使压电元件532a不与壳体510的前面侧的内壁面接触。同样地，图24中，能够将第1压电振动板520的位置设在前方，以使压电元件523不与壳体510的后面侧的内壁面接触。
如上所述，用于防止与壳体510的内壁面接触的连接部件540a的高度具有上限值和下限值，并通过下述的式2来表示。其中，式2的tjoint表示连接部件540a的高度，xlower表示第2压电振动板530a的右端部的位移量的最大值，xlower’表示第2压电振动板530a在与折环561的端部共享垂直截面的位置(图23的A-A’)处的位移量的最大值，xupper表示第1压电振动板520的左端部与中央部之间的位移差的最大值，tc表示壳体510的前面侧的内壁面与背面侧的内壁面之间的距离(内部尺寸)。
式2
Max ( t c + x lower + x upper 2 , x lower &prime; ) < t joint < t c - x lower
其中，xlower、xlower’、xupper分别是通过压电型扬声器500的有效振动面积、压电型扬声器500与受音点(soundreceivingpoint)之间的距離、以及压电型扬声器500的再现频带内最低次数的谐振频率中的模式而唯一决定的值。此外，通过将第2压电振动板530a的右端部及第2压电振动板530b的左端部配置在折环561的正下方，能够进一步增大声波的辐射方向的最大位移量。
此外，根据第5实施方式，对声压起作用的第1压电振动板520受到壳体510的外侧空间与内侧空间之间的压力差。对此，收容在壳体510内部的第2压电振动板530a、530b看成是在壳体510的内侧空间中从上侧及下侧接受相同的压力。因此，与现有技术的扬声器中、振动板整体受到壳体510背面的空気刚性的影响相比，即使在窄的壳体容积中也能够容易地实现低音的再现。
(第6实施方式)
参照图25～图28来说明第6实施方式所涉及的压电型扬声器600的结构。图25是第6实施方式所涉及的压电型扬声器600的平面图。图26是图25所示的压电型扬声器600的沿6X-6X’线的剖面图。图27是图26所示的压电型扬声器600的沿6Y-6Y’线的剖面图。图28是图27所示的压电型扬声器600的沿6Z-6Z’线的剖面图。如图25～图28所示，压电型扬声器600主要包括：壳体610、第1压电振动板520、第2压电振动板530a、530b、连接部件540a、540b、固定部件650a、650b、折环561、辐射板保护膜562、填充材670a、670b。
第6实施方式所涉及的压电型扬声器600与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相比，不同之处在于：使固定部件650a、650b延长到壳体610的外侧，并使之连接到设备或基座。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相同的特征，原则上省略其说明。
第6实施方式中，固定部件650a、650b不直接与壳体610连接，而通过贯穿设置于壳体610的侧面的缝隙(开口部)来与未图示出的外部固定单元(刚性体)连接。并且，在设置于壳体610上的缝隙(开口部)中，壳体610与固定部件650a、650b之间填充有填充材670a、670b。填充材670a、670b最好是杨氏模量比壳体610及固定部件650a、650b低和内部损耗(internalloss)比壳体610及固定部件650a、650b大的材料。
根据上述结构，壳体610与固定部件650a、650b之间在结构上相互独立，因此，即使压电型扬声器600以大振幅产生位移的情况下，壳体610也不易受到第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的振动的影响。从而，根据第6实施方式，不用实施另外的防振措施，就能够抑制因壳体610的不必要的谐振而导致的音质的降低或不正常异音的产生。
此外，第5实施方式中，例如，需要在设置于固定部件550a、550b的表面或内部的通孔形成从壳体510的外部的信号源到第2压电振动板530a、530b的布线。而在第6实施方式中，例如可以使第2压电振动板530a、530b的基板531a、531b延长到固定部件650a、650b延伸于壳体610外部的部分，从而能够使信号源与第2压电振动板530a、530b直接连接。其结果，能够获得削减元件数量的效果。此外，在第5及第6实施方式的任意情况下，都可以使到达第1压电振动板520的布线从信号源经由第2压电振动板530a、530b。
(第7实施方式)
参照图29～图31来说明第7实施方式所涉及的压电型扬声器700的结构。图29是第7实施方式所涉及的压电型扬声器700的主视图。图30A是图29的沿7X-7X’线的剖面图。图30B是示出连接部件其他形态的图。图31是图30A的沿7Y-7Y’线的剖面图。如图29～图31所示，压电型扬声器700主要包括：壳体510、第1压电振动板520、第2压电振动板530a、530b、连接部件540a、540b、固定部件550a、550b、折环561、辐射板保护膜562、振动板770及连接部件771。
第7实施方式所涉及的压电型扬声器700与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相比，不同之处在于：第1压电振动板520上通过连接部件771连接有不具备压电元件的、圆锥形的振动板770。该振动板770作为声波的辐射面的辐射板来使用。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相同的特征，原则上省略其说明。
振动板770不具备压电元件，并大致呈圆锥形。即，振动板770与第1压电振动板520及第2压电振动板、530a、530b不同，不能够自行发生振动。于是，将振动板770配置于壳体510的开口部，通过连接部件771而连接于第1压电振动板520。具体地，振动板770与第1压电振动板520相互面对而置，并通过连接部件771而互相连接。例如，如图30A所示，连接部件771连接振动板770与第1压电振动板520相互面对的面的中央部(最好是中心)。
第1压电振动板520在中央部的振幅变得最大。于是，通过使连接部件771连接第1压电振动板520的最大振幅位置的中央部，能够使第1压电振动板520的振动有效率地传递到振动板770。此外，若连接部件771被安装在偏离振动板770的中央部的位置，则振动板770会由于驱动力的偏向，而有可能在振动方向(图30A的上下方向)以外发生摇动。因此，为了防止发生这样的摇动，最好是使连接部件771连接于振动板770的中央部。
作为其他的形态，如图30B所示，连接部件772连接第1压电振动板520的中央部和、距离振动板770的中心等距的圆周状的区域。例如，如图30A那样，在连接部件771与振动板770的中央部的1点实质上为点接触的情况下，当以高频使振动板770振动时，会有可能因分割振动而产生相位干涉。于是，如图30B那样，通过使连接部件772面对振动板770的一侧为圆筒形状，在与振动板770的中心等距的位置处实质上实现线接触，能够有效地防止因分割振动而产生的相位干涉。此外，连接部件772的安装位置最好是不易因振动板770的分割振动而产生相位干涉的位置，即，振动模式的节点位置。
此外，振动板770与第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b的基板材料相比，最好是刚性高密度低。与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500同样地，第1压电振动板520与第2压电振动板530a、530b产生互相反向的弯曲变形。另一方面，第7实施方式所涉及的第1压电振动板520被收容在壳体510内的背面侧、且错开于第2压电振动板530a、530b的延长平面的位置。即，第1压电振动板520与第2压电振动板530a、530b的位置关系与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相反。
此外，在第5实施方式中，在具备压电元件522、523的第1压电振动板520的周围安装折环561，但在第7实施方式中，折环561被安装在配置于壳体510的开口部的振动板770的周围。根据第7实施方式，在第1压电振动板520及第2压电振动板、530a、530b中的低音频带中位移最大的位置(即，第1压电振动板520的中央部)连接不具备压电元件的振动板770，来用作声波的辐射区域。由此，能够增大整个辐射区域的位移，从而能够有效率地获得声压。此外，与将第1压电振动板520用作声波的辐射区域的情况相比，能够使声波的辐射区域的弯曲变形减得非常小。由此，即使在高频中也不易因第1压电振动板520的分割振动而产生相位干涉，从而能够防止音质的劣化。
(第8实施方式)
参照图32～图34来说明第8实施方式所涉及的压电型扬声器800的结构。图32是第8实施方式所涉及的压电型扬声器800的主视图。图33是图32的沿8X-8X’线的剖面图。图34是图33的沿8Y-8Y’线的剖面图。
如图32～图34所示，压电型扬声器800主要包括：壳体510、第1压电振动板820、第2压电振动板830a～830f、连接部件540a～540f(只图示出540a、540b)、固定部件550a～550f、折环561及辐射板保护膜562。
第8实施方式所涉及的压电型扬声器800与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相比，不同之处在于：第1压电振动板820及第2压电振动板830a～830f中，使起声波的辐射面作用的第1压电振动板820为圆形，并使收容在壳体510中的第2压电振动板830a～830f沿第1压电振动板820的圆周呈放射状配置。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相同的特征，原则上省略其说明。
第8实施方式中，6个第2压电振动板830a～830f通过连接部件540a～540f而连接于起声波的辐射面作用的第1压电振动板820的圆周部。
根据第8实施方式，通过使起声波的辐射面作用的第1压电振动板820为圆形，能够使弯曲变形相对于声波的辐射轴接近对称。由此，将压电型扬声器800看成是点声源的频率范围的上限能够扩大到更高的频率，从而作为用于实现期望的声场特性(soundfieldcharacteristics)的扬声器，能够容易地控制信号输入。
(第9实施方式)
参照图35及图36来说明第9实施方式所涉及的压电型扬声器900的结构。图35是第9实施方式所涉及的压电型扬声器900的主视图。图36是图35的沿9X-9X’线的剖面图。如图35及图36所示，压电型扬声器900主要包括：壳体510、第1压电振动板520、第2压电振动板530a、530b、第3压电振动板980a、980b、连接部件540a～540d、固定部件550a、550b、振动板970、连接部件971、折环561以及辐射板保护膜562。
第9实施方式所涉及的压电型扬声器900与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相比，不同之处在于：第1压电振动板520上通过连接部件971连接不具备压电体的、略呈矩形平板状的振动板970的同时，还设置第3压电振动板980a、980b。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相同的特征，原则上省略其说明。
第9实施方式中，折环561连接在不具备压电元件的、略呈矩形的振动板970的周围。并且，振动板970与第1压电振动板520的中央部通过连接部件971连接。
第1压电振动板520的端部通过连接部件540a、540b而与第2压电振动板530a、530b连接。并且，第2压电振动板530a、530b通过连接部件540c、540d而与第3压电振动板980a、980b连接。
第3压电振动板980a包括：基板981、4个压电元件982、983、984、985。具体地，在基板981的左侧区域，压电元件982安装于上表面，压电元件983安装于下表面。另一方面，在基板981的右侧区域，压电元件984安装于上表面，压电元件985安装于下表面。然后，第3压电振动板980a被施加电压，以使左侧区域与右侧区域产生方向互相相反的弯曲变形。此外，由于第3压电振动板980b的结构相同，因此省略其说明。
根据第9实施方式，通过将第1压电振动板520、第2压电振动板530a、530b及第3压电振动板980a、980b配置成使相邻的振动板产生互相反向的弯曲变形，从而不用增大各个振动板的弯曲变形就能够确保整体实现大的位移。
此外，靠近固定部件550a、550b的第3压电振动板980a、980b不设置连接部件，而构成为使左右区域产生互相反向的弯曲变形。另一方面，通过用连接部件540a～540d来连接远离固定部件550a、550b的、位移大的第1压电振动板520和第2压电振动板530a、530b，即使在壳体510的内部尺寸小的情况下，也能够有效地防止第1压电振动板520及第2压电振动板530a、530b与壳体510的内壁面接触。
(第10实施方式)
参照图37及图38来说明第10实施方式所涉及的压电型扬声器1000的结构。图37是第10实施方式所涉及的压电型扬声器1000的主视图。图38是图37的沿10X-10X’线的剖面图。如图37及图38所示，压电型扬声器1000主要包括：壳体1010、第1压电振动板520、第2压电振动板530a、连接部件540a、固定部件550a、折环561、辐射板保护膜562、振动板1070、连接部件1071。
第10实施方式所涉及的压电型扬声器1000与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相比，不同之处在于：第1压电振动板520上通过连接部件1071来连接不具备压电体的、略呈矩形平板状的振动板1070的同时，将第2压电振动板530a只安装在第1压电振动板520一侧。以下，以该特征为中心进行说明，对于与第5实施方式所涉及的压电型扬声器500相同的特征，原则上省略其说明。
折环561连接于不具备压电元件的、略呈矩形的振动板1070的周围。此外，由于悬臂式(cantilevered)的第1压电振动板520在右端部振幅为最大，所以连接部件1071连接振动板1070的中央部和第1压电振动板520右端部。并且，第1压电振动板520的左端部通过连接部件540a而与第2压电振动板530a连接。此外，第2压电振动板530a的左端部通过固定部件550a而固定于壳体1010的前面及背面的内壁面。
这里，振动板1070只因第1压电振动板520及第2压电振动板530a的变形而向声波的辐射方向位移。此时，在第1压电振动板520及第2压电振动板530a都向相同方向发生弯曲变形的情况下，第1压电振动板520的右端部因翘曲变形而具有斜度。所以可能出现的问题是，连接于该部分的振动板1070容易在左右的任意方向发生倾斜或摇动，从而不能够获得与声波辐射方向平行的位移。
与此相对，由于压电型扬声器1000的第1压电振动板520及第2压电振动板、530a产生互相反向的弯曲，所以第1压电振动板520的右端部不会产生明显的倾斜。如上所述，第10实施方式所涉及的压电型扬声器1000中，在部件数量受到制约的条件下，声波辐射面的振动也不会产生不对称，从而能够产生大的位移。
即，本发明所涉及的压电型扬声器既可以如第5实施方式那样，在第1压电振动板520上连接多个第2压电振动板530a、530b，又可以如第10实施方式这样在第1压电振动板520上只连接1个第2压电振动板530a。
此外，在第5～10实施方式与上述第1～4实施方式同样地，可以使压电型扬声器所具备的至少一个压电元件与电阻串联，由此能够获得与第1～4实施方式同样的效果。
接着，在第11～14实施方式中，将对上述所说明的本发明的压电型扬声器应用例进行说明。
(第11实施方式)
[第1应用例]
图39是应用本发明的各实施方式所涉及的压电型扬声器的视频音响设备的外观图。如图39所示，视频音响设备包括：壳体1110、显示器1120、压电型扬声器1130a、b。由于壳体1110的进深非常窄，所以壳体内部放置扬声器的空间的进深及总容积都狭小。其结果，现有技术的电动型扬声器中，不仅振动板位移受到机构上的制约，而且振动板的运动因背面空气的影响而受到妨碍，从而难以再现低音。
这里，应用第1～10实施方式所涉及的压电型扬声器及壳体结构，即使在扬声器部壳体的内部厚度薄的情况下，也能够实现良好的低音的再现。例如，设图39中的5A-5A’截面是图2B的情况下，在有限的壳体厚度的情况下振动板能够获得大的位移，再现良好的低音频带，从而能够提供与视频一致性强的声音内容。此外，根据第1～10实施方式所涉及的压电型扬声器，由于在高音频带主要是声波辐射侧的振动板受到驱动，因此用1个扬声器单元就能够再现宽频带的声音。
(第12实施方式)
[第2应用例]
图40是应用了本发明的压电型扬声器的便携式信息设备的外观图。图40中示出便携式信息设备的壳体1202、显示器1203、本发明的压电型扬声器1201a、b。如图40所示，本发明的压电型扬声器1201a、b设置于显示器1203的两侧。这里，如第1～第10实施方式所说明的，本发明的压电型扬声器1201a、b不用增加元部件数量，就能够既节省空间，又提高音质。因此根据本发明，能够容易地实现既便于携带，又能够再现良好的声音内容的移动电话终端的设计。
(第13实施方式)
[第3应用例]
图41是应用了本发明的压电型扬声器的便携式视频投影装置的外观图。图41中示出，便携式视频投影装置的壳体1302、投影机1303、本发明的压电型扬声器1301。如图41所示，本发明的压电型扬声器1301设置于壳体1302的两侧。通常，由于便携式视频投影装置中需要投影机的驱动电路及散热电路的空间，所以元部件显然受到空间上的制约。这里如第1～第10实施方式中所说明的，本发明的压电型扬声器1301不用增加元部件数量，就能够既节省空间，又提高音质。因此根据本发明，能够容易地实现一种既便于携带，又适合于多人视听视频声音内容的便携式视频投影装置的设计。
(第14实施方式)
[第4应用例]
图42是示出应用了本发明的各实施方式所涉及的压电型扬声器的阵列扬声器模块1400的一部分的概略图。图42是从压电型扬声器单元1410的背面看时的图。如图42所示，阵列扬声器模块1400通过组合多个压电型扬声器单元1410而构成。具体地，压电型扬声器单元1410分别大致呈六角形，并被配置成相邻的压电型扬声器单元1410共享一边。
压电型扬声器单元1410在起声波的辐射面作用的第1压电振动板1420的周缘部连接有折环1461。第1压电振动板1420通过用虚线表示的连接部件1440a、1440b、1440c而分别连接于第2压电振动板1430a、1430b、1430c。第2压电振动板1430a、1430b、1430c分别通过固定部件1450a、1450b、1450c而固定于壳体(图示省略)。此外，3个固定部件1450a～1450c的各自的一端在面对第1压电振动板1420中央部的位置而连接为一体，另一端分别连接于未图示出的外框。
这里，第14实施方式与第1～第10实施方式不同的是，第1压电振动板1420与第2压电振动板1430a、1430b、1430c互相面对而置。由此，搭载面积不需要超过声波的辐射区域的面积，就能够以最小的间隔来排列多个压电型扬声器单元1410。从而，能够在宽频带忠实地再现阵列扬声器模块1400所想定的声场。
此外，第13及第14实施方式中示出了家庭中再现音响内容而应用本发明的压电型扬声器的例子。但是，本发明的压电型扬声器的用途并不仅限于家庭用，例如也可以应用到车载音频系统、旅客运输工具的通知系统等，要求薄型化及轻量化、且要求低音再现的用途。此外，本发明的尺寸并不限定于搭载于通常的AV设备的低音或中音用扬声器的尺寸，既可以应用到单独用超低音音箱的尺寸，也可以应用到与耳机、接收机等小型尺寸所对应的扬声器。
此外，上述实施方式中，说明了将本发明用作用于向空气中辐射声波的压电型扬声器的例子，但本发明并不仅限于用于向空气中辐射声波的用途，例如也可以用作执行机构(actuator)来控制结构体的振动，或通过声激励来间接地控制固体或流体的振动。通过使本文中作为声波的辐射面动作的压电振动板，作为与被激励的对象相接触的激励面动作，便能够获得本发明的效果。
此外，上述实施方式中，应用本发明来作为将机械振动及声波的转换作为输入电信号的工具，但本发明也适用于其他压电型转换器，还适用于传感器，麦克风。
以上参照附图说明了本发明的实施方式，但本发明并不仅限于图示的实施方式。在与本发明相同的范围或均等的范围内，也可以对图示的实施方式进行各种修改或变形。
(工业实用性)
本发明能够应用于压电型电声换能器等，尤其是使压电型扬声器既节省空间，又提高低音再现能力，还能省电的情况下非常有用，或者在防止因扬声器箱体的影响而导致的音质劣化等情况下非常有用。
附图标记说明
101、201、301、401、500、600、700、800、900、1000、1130a、
1130b、1201a、1201b、1301、1410压电型扬声器
102、202、302、402、510、610、1010、1110、1202、1302壳体
103、203、303折环
104、204、304上部压电振动板
105、205、305下部压电振动板
107、110、207、210、305、309a、309b基板
108、109、111、112、306、307、310a、310b、311a、311b压电元件
106a～106b、206a～206d、312a～312b连接部件
113、213、313a、313b固定部件
3A、3D基板侧电极层
3B、3C电阻层
114、115、116、117外部导通单元
1120、1203显示器
703投影机
10压电型扬声器
21外框
22内框
30压电元件
41～44振动板
51～58阻尼器
61～64折环

Claims (16)

1.一种压电型电声换能器，其特征在于，具备：
壳体，在壁面形成开口部；
多个振动板，至少含有通过施加电压而相互以反相位产生振动的第1压电振动板和第2压电振动板；
至少1个连接部件，在厚度方向连接所述第1压电振动板及所述第2压电振动板；
固定部件，使所述第1压电振动板及所述第2压电振动板中的至少1个固定于所述壳体；
所述多个振动板中的一个以一个面面对所述壳体的外侧，另一个面面对所述壳体的内侧的形式而配置于所述壳体的开口部，并且，通过以将所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的振幅合成后的振幅来振动，从而辐射声波；
所述第1压电振动板及所述第2压电振动板分别包含：
基板；以及
至少1个压电元件，配置在所述基板的表面及背面的至少一方，通过施加电压而伸缩，
电阻与至少1个所述压电元件串联，
所述电阻的值通过所述压电型电声换能器的机械谐振频率中、第2低的谐振频率及第3低的谐振频率中的任意一个，以及所述压电元件的静电容量来决定。
2.一种压电型电声换能器，其特征在于，具备：
壳体，在壁面形成开口部；
多个振动板，至少含有通过施加电压而相互以反相位产生振动的第1压电振动板和第2压电振动板；
至少1个连接部件，在厚度方向连接所述第1压电振动板及所述第2压电振动板；
固定部件，使所述第1压电振动板及所述第2压电振动板中的至少1个固定于所述壳体；
所述多个振动板中的一个以一个面面对所述壳体的外侧，另一个面面对所述壳体的内侧的形式而配置于所述壳体的开口部，并且，通过以将所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的振幅合成后的振幅来振动，从而辐射声波；
所述第1压电振动板及所述第2压电振动板分别包含：
基板；以及
至少1个压电元件，配置在所述基板的表面及背面的至少一方，通过施加电压而伸缩，
电阻与至少1个所述压电元件串联，
至少1个所述振动板在周围具有由柔性材料构成的折环；
所述振动板作为声波的辐射面动作，
所述折环连接于所述壳体的所述开口部，
所述电阻的值通过作为声波的辐射面动作的所述振动板中、没有连接所述电阻时的振动板上的各点向声波辐射方向的位移量具有正和负两方的值的频率中的最低频率，以及所述压电元件的静电容量来决定。
3.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述电阻与固定于所述固定部件的所述压电振动板上的压电元件串联。
4.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述电阻形成于所述连接部件的表面或内部。
5.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述电阻形成于所述基板的表面。
6.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述第1压电振动板配置于所述壳体的开口部，并作为辐射板动作；
所述第2压电振动板收容于所述壳体的内部。
7.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述多个振动板包含辐射板，该辐射板与所述第1压电振动板以在厚度方向上错开的位置关系而连接，并以从所述第1压电振动板传递来的、合成后的振幅而振动；
所述第1压电振动板及所述第2压电振动板收容于所述壳体的内部。
8.根据权利要求7所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述辐射板和所述第1压电振动板互相面对而配置；
所述压电型电声换能器还具备使所述辐射板连接于所述第1压电振动板的最大振幅位置的连接件。
9.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述第1压电振动板及所述第2压电振动板大致呈矩形形状，并具有长边及短边；
所述连接部件是分别沿所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的短边而延伸的、呈长条状的部件，并连接所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的短边。
10.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述第1压电振动板及所述第2压电振动板大致呈矩形形状，
所述连接部件连接所述第1压电振动板及所述第2压电振动板各自的棱角。
11.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述连接部件的、与所述第1压电振动板主表面交叉的方向的弯曲刚性大于所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的主表面方向的弯曲刚性。
12.根据权利要求1或2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述基板配置有所述压电元件的表面上印刷有连接信号源和所述压电元件的布线。
13.根据权利要求12所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述布线从信号源经由所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的一方而延伸到另一方，使所述第1压电振动板的压电元件与所述第2压电振动板的压电元件导通。
14.根据权利要求13所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述布线穿过形成于所述连接部件的表面或所述连接部件的内部的通孔，经由所述第1压电振动板及所述第2压电振动板的一方而延伸到另一方。
15.根据权利要求2所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述折环作为使所述第1压电振动板与所述壳体的所述开口部之间的缝隙封闭的封闭部件而发挥作用。
16.根据权利要求6所述的压电型电声换能器，其特征在于：
所述固定部件使所述第2压电振动板固定于所述壳体的内壁面。
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