CN102474691A

CN102474691A - 压电式扬声器

Info

Publication number: CN102474691A
Application number: CN2011800024208A
Authority: CN
Inventors: 狩野佐和子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JPWO2011129116A1; JP5796188B2; US20120082326A1; CN102474691B; US9066183B2; WO2011129116A1

Abstract

本发明的压电式扬声器(100)具备：振动板(10)，包括基板(13)和配置在该基板(13)上的多个压电元件(11a～11d)；以及框架(15)，对上述基板(13)在其外周部进行支撑，多个压电元件(11a～11d)包括第一压电元件(11a，11b)和层叠数比该第一压电元件(11a，11b)少的第二压电元件(11c，11d)。此外，从基板(13)的中心观察，第二压电元件(11c，11d)配置在第一压电元件(11a，11b)的外侧。

Description

压电式扬声器

技术领域

本发明涉及一种使用了压电元件的压电式扬声器。

背景技术

作为以往的压电式扬声器，为了使共振导致的音压频率特性上的峰谷平坦化，存在将压电陶瓷板的电极分割的扬声器(例如参照专利文献1)。图12是表示专利文献1记载的以往的压电式扬声器的图。

在图12中，以往的压电式扬声器具备压电发音体1和对其外周部进行支撑的支撑体2。压电发音体1包括圆形的压电陶瓷板3和与该压电陶瓷板3卡合的金属板4。此外，形成在压电陶瓷板3的两面上的电极，在根据高次共振模式决定的位置上被分割。然后，对位于比所分割的位置靠外侧的外侧电极5b施加比内侧电极5a低的电压。专利文献1记载的技术为，通过改变这种施加电压，由此对压电发音体1产生的共振模式进行控制。由此，专利文献1记载的技术改善了音压频率特性上的峰谷。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-122793号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述以往的构成中，峰谷能够相对减少，但由于压电陶瓷板本身未分割，因此应力不能够减少。由此，由于产生一定值以上的应力，而压电陶瓷板产生破坏。因此，在以往的构成中，具有难以进行大振幅即大音压的再生这种课题。此外，在以往的构成中，需要对外侧电极和内侧电极输入电压或者相位不同的信号，因此需要在向外侧电极的结合线上新设置衰减用元件。由此，以往的构成具有成本增加这种课题。

本发明用于解决上述以往的课题，其目的在于提供一种压电式扬声器，能够实现特性的提高或者成本的减少。

用于解决课题的手段

为了解决上述以往的课题，本发明一个方式的压电式扬声器具备：振动板，包含基板和配置在该基板上的多个压电元件；以及框架，对上述基板的外周部进行支撑；上述多个压电元件包含第一压电元件和层叠数比该第一压电元件少的第二压电元件。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，通过使用多个压电元件，能够减少大振幅时的应力，因此能够提高可靠性。此外，该压电式扬声器，通过使用层叠构造的压电元件，能够实现高音压再生。并且，该压电式扬声器，通过适当配置层叠数不同的压电元件，能够抑制特性的降低并且减少成本。或者，本发明一个方式的压电式扬声器，通过适当配置层叠数不同的压电元件，由此能够实现峰谷的减少或者可靠性的提高等特性的提高。

此外，从上述基板的中心观察，上述第二压电元件配置在上述第一压电元件的外侧。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，通过在对振动的贡献率较低的部分使用单层或者层叠数较少的压电元件，由此能够抑制特性的降低并且能够减少成本。

此外，上述第二压电元件配置于上述基板上、由于上述基板的弯曲振动而产生的应力比配置有上述第一压电元件的部分大的部分。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，能够抑制应力集中部的振幅，因此能够提高该压电式扬声器的最大输入电平。因此，能够提高该压电式扬声器的可靠性。

此外，上述多个压电元件分别具备用于对该压电元件施加电信号的第一电极以及第二电极，上述压电元件具有上述第一电极以及上述第二电极都露出的面。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，能够使导线的取出容易化。

此外，上述基板，在配置有上述压电元件侧的面上具备通过印刷形成的第三电极以及第四电极，上述压电元件配置为，上述第一电极以及上述第二电极都露出的面与上述基板的形成有上述第三电极以及第四电极的面相接，上述第三电极与上述多个压电元件所具备的多个上述第一电极相连接，上述第四电极与上述多个压电元件所具备的多个上述第二电极相连接。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，能够实现无导线构造。

此外，上述基板由聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)构成。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，相对于以往的金属振动板能够减轻振动系统质量，因此能够提高音压。

此外，上述基板由纸构成。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，功能增大振动板的内部损失，因此能够减小共振的尖锐度Q。由此，该压电式扬声器能够提高音压特性的平坦性。

此外，上述基板由发泡体构成。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，能够增大振动板的内部损失，因此能够减小共振的尖锐度Q。由此，该压电式扬声器能够提高音压特性的平坦性。

此外，上述压电式扬声器，还具备边缘部，该边缘部设置在上述基板的外周部和上述框架之间，作为支撑体起作用。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，能够与振动板的厚度无关地设置边缘，因此能够使最低共振频率的设计容易化。

此外，上述边缘部为卷(roll)形状。

通过本构成，本发明一个方式的压电式扬声器，支撑系统的线形性改善，因此能够减少再生时的失真。

此外，本发明不仅能够实现为这种压电式扬声器，还能够实现为具备这种压电式扬声器的电视机或者移动电话设备等各种声音输出设备。

发明的效果

本发明能够提供一种压电式扬声器，能够实现特性的提高或者成本的减少。

附图说明

图1是本发明实施方式1的压电式扬声器的俯视图。

图2是本发明实施方式1的压电式扬声器的截面图。

图3A是本发明实施方式1的单层压电元件的截面图。

图3B是本发明实施方式1的层叠压电元件的截面图。

图3C是本发明实施方式1的单层压电元件的截面图。

图4A是表示本发明实施方式1的单晶构造的压电式扬声器的音压频率特性的图。

图4B是表示本发明实施方式1的双晶构造的压电式扬声器的音压频率特性的图。

图5是本发明实施方式1的使用了卷边缘时的压电式扬声器的截面图。

图6是表示本发明实施方式2的压电元件上的应力分布的图。

图7A是表示本发明实施方式2的压电元件的形状以及配置的图。

图7B是表示本发明实施方式2的压电元件的形状以及配置的变形例的图。

图8是本发明实施方式3的压电元件的立体图。

图9是本发明实施方式3的基板的俯视图。

图10是表示本发明实施方式的电视机的图。

图11是表示本发明实施方式的移动电话设备的图。

图12是以往的压电式扬声器的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方式进行说明。

(实施方式1)

本发明实施方式1的压电式扬声器具备配置在基板上的多个压电元件。并且，在基板的中央部分配置层叠压电元件，在基板的外周部分配置单层压电元件。

由此，该压电式扬声器，通过在对振动的贡献率较低的部分使用单层压电元件，由此能够抑制特性的降低并且减少成本。

图1是本发明实施方式1的压电式扬声器100的俯视图。

图2是图1的A0-A1面的压电式扬声器100的截面图。

图1以及图2所示那样的压电式扬声器100，具备振动板10、钝化膜14和框架15。振动板10包括压电元件11和基板13。

压电元件11配置在基板13上并与该基板13粘合。该压电元件11由4个压电元件11a、11b、11c以及11d构成。从基板13的中心观察，压电元件11c以及11d配置在压电元件11a以及11b的外侧。

此外，压电元件11a以及11b为双层的层叠压电元件。压电元件11c以及11d为单层压电元件。此外，各个压电元件的厚度在本实施方式中相同。此外，双层的层叠压电元件和单层压电元件的厚度也可以不同。

图3A是单层压电元件11c以及11d的截面图。图3B是层叠压电元件11a以及11b的截面图。

如图3A所示那样，单层压电元件11c以及11d分别具备压电陶瓷层21、电极22以及23。电极22和电极23，以夹着压电陶瓷层21的方式配置在该压电陶瓷层21的上下。

层叠压电元件11a以及11b是压电陶瓷层和电极交互层叠的元件。如图3B所示那样，层叠压电元件11a以及11b具备压电陶瓷层26、电极27以及28。电极28是作为内部电极起作用的电极层。压电陶瓷层26由双层构成，在该双层之间夹有电极28。电极27构成为，在上下方向上夹着由双层构成的压电陶瓷层26的整体。

此外，作为单层压电元件11c以及11d各个构成，也可以使用图3C所示的构成。

框架15对振动板10的两端进行支撑。此外，在图1中，在振动板10的纵向的两端和框架15之间设置有间隙。此外，框架15也可以对振动板10的4个边进行支撑。

钝化膜14以覆盖在上述间隙之上的方式形成。此外，钝化膜14设置用于对从振动板10的背侧放射的声音进行遮挡。该钝化膜14例如为SBR(丁苯橡胶)的膜。此外，钝化膜14也可以仅设置在该间隙的上部，以填埋振动板10和框架15之间的间隙，也可以设置为对该间隙的上部以及振动板10的整体进行覆盖。

此外，通过对压电元件11的表面电极(未图示)施加驱动电压，由此使振动板10驱动的方法，与以往的压电式扬声器同样。

在此，当对压电元件11施加驱动电压时，产生振动板10的中央部的振幅最大的鼓状的振动模式。基于该振动模式，对振幅的贡献率较大的压电元件11a以及11b使用变形量较多的层叠压电元件，贡献率较小的压电元件11c、11d使用变形量较小的单层压电元件。

图4A表示如以上那样构成的压电式扬声器100的音压频率特性。在图4A中，横轴表示频率，纵轴表示音压。此外，由实线表示的音压频率特性31，表示本发明实施方式1的压电式扬声器100的特性，由虚线表示的音压频率特性32，表示全部压电元件使用层叠压电元件时的特性。如图4A所示那样，本发明实施方式1的压电式扬声器100的再现音压与全部压电元件使用层叠压电元件时的再现音压几乎相同。并且，通过成为将层叠压电元件和单层压电元件组合的构造，而消除在500Hz附近产生的谷。换句话说，通过将单层压电元件和层叠压电元件组合，能够控制共振模式。

如此，通过将单层压电元件和层叠压电元件组合，能够使特性与仅为层叠压电元件时等同，并且还能够控制共振模式。此外，通过增加单层压电元件，能够降低元件成本并且还能够减少消耗电力。

此外，以往的压电式扬声器由1个压电陶瓷板3构成，与此相对，在本发明实施方式1的压电式扬声器100中，压电元件11被分割为4个，在变形时产生的应力也减少。例如，在将压电元件分割为4部分的情况下，与使用1个压电元件的情况相比，在相同振幅时产生的应力大约减少20％。因此，该压电式扬声器100还能够得到提高可靠性的效果。

此外，在上述说明中，以压电元件11仅配置在基板13的表面侧的单晶构造为例进行了说明，但也可以是将压电元件也配置在背侧的双晶构造。图4B是表示使用双晶构造时的音压频率特性的图。此外，由实线表示的音压频率特性33，表示本发明实施方式1的压电式扬声器的特性，由虚线表示的音压频率特性34，表示全部压电元件使用层叠压电元件时的特性。如图4B所示那样，在双晶构造中也能够得到与单晶构造相同的效果。

此外，在上述说明中，基板13为平坦的形状，但也可以为图5所示那样的形状。图5是本发明实施方式1的变形例的压电式扬声器101的截面图。该压电式扬声器101相对于图2所示的压电式扬声器100，代替振动板10，而具备基板43、压电元件41以及42。此外，在图5中例示出双晶构造。

压电元件41配置在基板43的表面上。该压电元件41包括层叠压电元件41a以及41b和单层压电元件41c以及41d。

压电元件42配置在基板43的背面。该压电元件42包括层叠压电元件42a以及42b和单层压电元件42c以及42d。

基板43包括：配置压电元件41以及压电元件42的区域；和基板43的外周部、作为支撑体起作用的边缘部49。该边缘部49如图5所示那样为卷形状。如此，通过使用卷形状的边缘部49，振幅量相对于输入电压的线形性变高。由此，能够实现低失真再生。

此外，在图5中，边缘部49为基板43的一部分，但也可以通过与基板43相独立的其他元件来构成边缘部49。在该情况下，该边缘部49设置在基板43的外周部和框架15之间，作为对该基板43的外周部和框架15进行支撑的支撑体起作用。此外，该边缘部49也可以在基板43和框架15之间在整个周围进行连接。此外，在该情况下，也可以不使用钝化膜14。结果，容易进行最低共振频率的f0的设计。此外，在图5中例示了双晶构造，但也可以使用单晶构造。

此外，在上述说明中，将双层的层叠压电元件和单层压电元件组合，但通过需要的特性也可以是双层、4层等其它层叠数。此外，如上所述，在基板13的中央部分配置层叠数较多的压电元件，在基板13的外周部分配置层叠数较少的压电元件，由此能够抑制特性的降低并且能够减少成本。

此外，也可以组合单层、双层以及4层等3种以上的不同层叠数的多个压电元件。在该情况下，越接近基板13的中央部分、层叠数越多即可。

此外，在上述说明中，使用了4个压电元件，为了细致地控制共振模式也可以增加元件数量。换句话说，本发明能够用于使用2个以上的压电元件的情况。

此外，在上述说明中，作为层叠压电元件例示了图3B所示的构成，但也可以将层积了多个单层压电元件的原件使用为层叠压电元件。

(实施方式2)

本发明实施方式2的压电式扬声器具有配置在基板上的多个压电元件。并且，在基板的由于弯曲振动而产生的应力较大的部分，配置单层压电元件、在应力较小的部分配置层叠压电元件。

由此，该压电式扬声器能够抑制力集中部的振幅，因此能够提高该压电式扬声器的可靠性。

图6是表示在使用1个压电元件时产生的该压电元件上的应力分布的图。在图6中，部分51的应力比其他部分高。

在本发明实施方式2中，在应力较高的部分51配置层叠数比其他部分的压电元件少的压电元件。由此，能够减少在部分51产生的应力，因此能够改善可靠性。图7A是表示本发明实施方式2的压电元件的配置的图。图7A所示的压电元件52以及53的层叠数比压电元件54小。例如，压电元件52以及53为单层压电元件，压电元件54为层叠压电元件。

此外，在图7A中，压电元件54也可以由1个构成，但为了容易实现，也可以将该压电元件54例如由3个压电元件构成。图7B是表示该情况的压电元件的配置的图。图7B所示的压电元件52以及53的层叠数比压电元件54a、54b以及54c小。例如，压电元件52以及53为单层压电元件，压电元件54a、54b以及54c为层叠压电元件。

(实施方式3)

在本发明实施方式3中，对压电元件11和基板13的电连接方法进行说明。此外，在以下，以使用在实施方式1中说明了的压电元件11的情况为例进行说明，但对于在实施方式2中说明了的压电元件也能够使用同样的构成。

图8是压电元件11a的立体图。图9是基板13的俯视图。

此外，压电式扬声器的整体的构造例如与图1以及图2所示的实施方式1相同。

与实施方式1的不同点为，压电元件11的电极构造和通过印刷在基板13上形成电极。此外，基板13的材料例如为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。此外，在以下，使用压电元件11a对压电元件的电极构造进行说明，但压电元件11b～11d的构造也与压电元件11a同样。

如图8所示那样，压电元件11a为，在该压电元件11a的两侧形成有用于对该压电元件11a施加电信号的正电极62和负电极63。在此，电极62以及63的组与图3B所示的电极27以及28的组或者图3C所示电极22以及23的组相当。此外，电极62以及63的表面的至少一部，都在压电元件11a的基板13侧的面上露出。换言之，压电元件11a具有电极62以及63都露出的面。在图8所示的例中，电极62以及63的表面都露出的压电元件11a的面存在4个面。

结果，能够从压电元件11a上的相同面取出电极，因此导线等的布线变得容易。

此外，如图9所示那样，基板13具备在该基板13的表面上形成的2个电极72以及73。该电极72以及73通过印刷形成在配置压电元件11侧的面上。

此外，压电元件11a～11d配置为，电极62以及63都露出的面与形成有基板13的电极72以及73的面相接。此外，图8所示的压电元件11a的电极62以及63分别配置在基板13上的电极72以及73之上，并与该电极72以及73连接。由此，电极62以及63与电极72以及73导通。换言之，电极72与多个压电元件11a～11d所具备的多个电极62电连接。电极73与多个压电元件11a～11d所具备的多个上述电极63电连接。

换句话说，通过将压电元件11a～11d和基板13组合，能够成为无导线构造。结果，在配置多个压电元件的情况下，通过将与其图案相配合的电极预先印刷形成在振动板上，由此组装变得简单。

此外，以往的压电式扬声器作为基板使用金属，与此相对，在本发明实施方式3中，基板13使用PET树脂。由此，能够实现基板13的轻量化，因此能够还得到能率提高的效果。此外，树脂的内部损失比金属大。因此，音压特性上的共振的尖锐度(Q)被抑制，因此音质也改善。

此外，在上述说明中，作为基板13的材料使用了PET树脂，但只要是能够进行电极印刷的材料则也可以使用其他材料。例如，作为基板13的材料也可以使用纸或者发泡体。通过使用纸或者发泡体能够实现轻量化或者高内部损失化，因此能够实现高能率以及高音质化。此外，能够提高电极的紧贴度，因此可靠性也提高。

此外，在上述说明中，压电元件11a的2个电极62以及63形成在该元件的两端，但只要是在至少一个相同面上露出两个电极的构成，则也可以为上述以外的构成。

以上，对本发明实施方式的压电式扬声器进行了说明，但本发明不限定于该实施方式。

例如，本发明能够实现为具备上述压电式扬声器的声音输出设备。例如，本发明为，如图10所示那样，能够实现为具备上述压电式扬声器的电视机200，或者如图11所示那样，能够实现为具备上述压电式扬声器的移动电话设备201。此外，本发明的压电式扬声器，也可以用于家庭影院用扬声器或者车载用扬声器。

此外，在上述各图中，各构成要素的角部以及边记载为直线，但由于制造上的理由，角部以及边带有圆弧的要素也包含于本发明。

此外，也可以将上述实施方式1～3的压电式扬声器以及它们的变形例的构成中的至少一部组合。

此外，上述使用的数字，全部是为了对本发明进行具体说明而例示的数字，本发明不限定于例示的数字。此外，上述表示的各构成要素的材料全部是为了对本发明进行具体说明而例示的材料，本发明不限制于例示的材料。

并且，只要不脱离本发明的主旨，对本实施方式实施了本领域技术人员能够想到的范围内的变更的各种变形例也包含于本发明。

工业上的可利用性

本发明能够用于压电式扬声器。此外，本发明还能够应用于使用压电式扬声器的薄型电视机、移动电话设备、家庭影院用扬声器以及车载用扬声器。

符号说明

1 压电发音体

2 支撑体

3 压电陶瓷板

4 金属板

5a 内侧电极

5b 外侧电极

10 振动板

11，11a，11b，11c，11d，41，41a，41b，41c，41d，42，42a，42b，42c，42d，52，53，54，54a，54b，54c 压电元件

13，43 基板

14 钝化膜

15 框架

21，26 压电陶瓷层

22，23，27，28，62，63，72，73 电极

31，32，33，34 音压频率特性

49 边缘部

51 部分

100，101 压电式扬声器

200 电视机

201 移动电话设备

Claims

1.一种压电式扬声器，其中，

具备：

振动板，包含基板和配置在该基板上的多个压电元件；以及

框架，对上述基板在其外周部进行支撑，

上述多个压电元件包含第一压电元件和层叠数比该第一压电元件少的第二压电元件。

2.如权利要求1记载的压电式扬声器，其中，

从上述基板的中心观察，上述第二压电元件配置在上述第一压电元件的外侧。

3.如权利要求1记载的压电式扬声器，其中，

上述第二压电元件配置于上述基板上、由于上述基板的弯曲振动而产生的应力比配置有上述第一压电元件的部分大的部分。

4.如权利要求1～3任一项记载的压电式扬声器，其中，

上述多个压电元件分别具备用于对该压电元件施加电信号的第一电极以及第二电极，

上述压电元件具有上述第一电极以及上述第二电极都露出的面。

5.如权利要求4记载的压电式扬声器，其中，

上述基板，在配置有上述压电元件侧的面上具备通过印刷形成的第三电极以及第四电极，

上述压电元件配置为，上述第一电极以及上述第二电极都露出的面与上述基板的形成有上述第三电极以及第四电极的面相接，

上述第三电极与上述多个压电元件所具备的多个上述第一电极相连接，

上述第四电极与上述多个压电元件所具备的多个上述第二电极相连接。

6.如权利要求1～5任一项记载的压电式扬声器，其中，

上述基板由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

7.如权利要求1～5任一项记载的压电式扬声器，其中，

上述基板由纸构成。

8.如权利要求1～5任一项记载的压电式扬声器，其中，

上述基板由发泡体构成。

9.如权利要求1～8任一项记载的压电式扬声器，其中，

上述压电式扬声器还具备边缘部，该边缘部设置在上述基板的外周部和上述框架之间，作为支撑体起作用。

10.如权利要求9记载的压电式扬声器，其中，

上述边缘部为卷形状。

11.一种电视机，具备权利要求1～10任一项记载的压电式扬声器。

12.一种移动电话设备，具备权利要求1～10任一项记载的压电式扬声器。