JP2003143694A

JP2003143694A - 圧電フィルムスピーカ

Info

Publication number: JP2003143694A
Application number: JP2001336201A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Watanabe; 茂渡辺
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-05-16
Also published as: US20030081802A1; EP1309223A2; US6914993B2

Abstract

(57)【要約】【課題】所望の面積を有する圧電フィルムスピーカに
対して広帯域化を図る。【解決手段】可撓性圧電フィルムの両面に電極２０を
形成してなる振動板２と、この振動板２の側部を支持す
るフレーム３から成る圧電フィルムスピーカにおいて、
電極２０を分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに分割し、
それぞれの面積を互いに異なる大きさにすると共に、各
分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける可撓性圧電フ
ィルムの曲率Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ異なるように
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、両面に電極が形成
された可撓性圧電フィルムを振動板とする圧電フィルム
スピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステレオ装置或いはテレビジョン
装置等の小型・薄型化に応じて、これらの音声出力機器
となるスピーカ装置に対して、小型・軽量化及び薄型化
の要請が高まっている。特に、車載用のスピーカにおい
ては、コンパクト化された車体に対して充分な車内の居
住性を確保する必要があり、また、シートに座った搭乗
者全員が均一な強度の音を聴取できることの要求がある
ことから、これらの要求に応えるために、薄型・軽量の
圧電フィルムスピーカを天井等の広い平面を利用して車
内に設置することが提案されている。

【０００３】この圧電フィルムスピーカは、従来、図６
及び図７に示すような形態を有している（これらの図に
おいて、図６（ａ），図７（ａ）が側面図、図６
（ｂ），図７（ｂ）が平面図を示している。）。図６に
示される圧電フィルムスピーカ６０は、両面に電極が形
成された高分子圧電フィルム６２を振動板とするもので
あって、金属又はプラスチック製のフレーム６１に高分
子圧電フィルム６２を湾曲させた状態で支持し、この高
分子圧電フィルム６２の表面に形成された電極に、端子
６３から信号を印加することで、高分子圧電フィルム６
２の表面から音を発生させるものである。

【０００４】また、図７の形態における圧電フィルムス
ピーカ７０は、両面に電極を形成した高分子圧電フィル
ム７２を、４つの凸状の弾性支持体上に当接させ、弾性
支持体の接続部分に支持部材７４を設けたものである。
他の構造は図６の例と同様であって、フレーム７１及び
端子７３を有している。これによると、支持部材７４の
配設箇所において、圧電フィルムスピーカ７０を屈折す
ることが可能になり、圧電フィルムスピーカ７０を車両
の天井等の形状に応じて屈曲変形して取り付けることが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の圧電フ
ィルムスピーカは、単一の高分子圧電フィルム６２，７
２の表面（表裏両面）に、全面に亘って電極が形成され
ており、一箇所の端子からの信号で高分子圧電フィルム
６２，７２の全面が振動する振動板を形成している。し
たがって、その圧電フィルムスピーカに対する等価回路
は図８に示される構成を成している。同図（ａ）がトラ
ンス無しの等価回路、同図（ｂ）がトランス付きの等価
回路を示しており、単一の高分子圧電フィルム６２，７
２より形成される容量Ｃに対して、信号源Ｓから直接ま
たはトランスＴを介して信号が供給されている。

【０００６】このような従来の圧電フィルムスピーカに
よると、単一面の振動板を用いているので、単一位相の
平面波を所望の広さに渡って発生させることができ、所
望の範囲に渡って均一な音圧レベルを得ることができ
る。しかしながら、単一面の高分子圧電フィルムによる
振動板では、ダイナミックスピーカのように全帯域（２
０〜２００００Ｈｚ）を出力することが困難となる。特
に、従来の圧電フィルムスピーカは、構造上、周辺をフ
レームで支持して平面振動させるものであるから、ある
程度大面積のものでは再生周波数を高くすると分割振動
を生じやすく、周波数特性に歪みが発生する等の問題が
生じる。また、単一面に対して一元的に信号を供給する
振動板では、各種特性を設計するための自由度が得られ
ないという問題もある。

【０００７】これらの問題を解決するためには、高分子
圧電フィルムの面積を小さくして、複数の圧電フィルス
ピーカによる複合化も考えられるが、これによると、設
置の際に各圧電フィルムスピーカの位相を揃えることが
困難になると共に、複数の圧電フィルムスピーカを用い
ることでコストが高くなるという問題もある。

【０００８】本発明は、このような問題に対処するため
に提案されたものであって、所望の面積を有する圧電フ
ィルムスピーカに対して、広帯域化が可能であると共
に、設置が容易であって、コストアップを招くことが無
く、しかも各種特性の設計自由度を向上させることを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による圧電フィルムスピーカは、以下
の特徴を有するものである。

【００１０】請求項１に係る発明は、両面に電極が形成
された可撓性圧電フィルムを振動板とする圧電フィルム
スピーカにおいて、前記可撓性圧電フィルムの両面に形
成された電極を当該可撓性圧電フィルムの表面でそれぞ
れ複数の部位に分割したことを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１の圧電フ
ィルムスピーカを前提として、前記電極における複数の
部位の面積が互いに異なることを特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１の圧電フ
ィルムスピーカを前提として、前記電極が形成された可
撓性圧電フィルムの表面を前記複数の部位毎に異なる曲
率で湾曲させたことを特徴とする。

【００１３】このような各請求項に係る発明によると以
下に示す作用を奏する。請求項１に係る発明によると、
可撓性圧電フィルムの両面に形成された電極を、フィル
ムの表面でそれぞれ複数の部位に分割することで、分割
された各電極に信号を供給して、部分的に小区画の圧電
フィルムスピーカを形成できるので、分割振動域を高め
ることが可能になって広帯域化が可能になる。

【００１４】また、分割された電極の部位は単一の可撓
性圧電フィルム上に形成されているので、各部位が形成
する圧電フィルムスピーカは同一面にあり、各部位から
の出力平面波の位相を合わせることができる。したがっ
て、複数のフィルムを用いる場合のような設置時の位相
調整が不要になり、設置が容易である。更には、単一の
可撓性圧電フィルムの表面に分割された電極を形成する
には、マスクを用いて一面に電極材料を蒸着すればよい
ので、一葉の電極を形成する場合と同様に形成すること
ができ、特にコストアップを招くこともない。

【００１５】また、電極の分割された部位に対して、面
積或いは曲率等を自由に設定できると共に、マルチアン
プ化やネットワーク化が可能になる等、各種特性の設計
自由度を向上させることができる。

【００１６】請求項２，３に係る発明によると、前述の
作用と併せて、分割された各部位の電極面積或いは可撓
性圧電フィルムの曲率を各部位で異なるように設定する
ことにより、分割された各部位に異なる音域を対応させ
ることができ、これによって広帯域化が可能になる。ま
た、分割された各部位に対応する可撓性圧電フィルムの
曲率を自由に設定できるので、各部位の特性をスムース
に繋ぐことが可能になって、フラットな再生特性を広帯
域に渡って形成することができる。

【００１７】そして、請求項１〜３に係る発明による
と、分割された電極の各部位と信号源を、それぞれネッ
トワーク回路によって直列又は並列に接続することがで
き、又分割されたアンプに直列又は並列に接続すること
でマルチアンプ化が可能になる。これらによると、トラ
ンス・ネットワークでの共振点を使用してトータルイン
ピーダンスを下げることができると共に、マルチアンプ
化により、高入力，高感度化を達成することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る圧
電フィルムスピーカを示す説明図である（同図（ａ）が
平面図、同図（ｂ）が側面図を示している。）。また、
図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は図１に
おけるＢ−Ｂ断面図である。

【００１９】図１〜３を参照して説明すると、圧電フィ
ルムスピーカ１は、可撓性圧電フィルムからなる振動板
２と、その両側を支持するフレーム３からなるものであ
る。この振動板２は、図２に示すように、単一の可撓性
圧電フィルム２１の表裏両面に電極２０を形成し、これ
を弾性支持体２２で支持したものである。

【００２０】ここで、可撓性圧電フィルム２１の表面に
形成された電極２０は、複数の分割部位２０Ａ，２０
Ｂ，２０Ｃに分割されている。したがって、隣接する分
割部位２０Ａと２０Ｂ或いは２０Ｂと２０Ｃの間には、
可撓性圧電フィルム２１の表面が露出する非電極形成部
２１ａが形成されている。これを図３を参照して詳細に
説明すると、弾性支持体２２上に支持される可撓性圧電
フィルム２１の表面には、分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２
０Ｃにおいてのみ電極２０が表裏に形成されており、各
分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは非電極形成部２１ａ
を介して独立した電極を形成している。そして、各分割
部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃには、それぞれ図２に示す
ように一対の端子４が接続されており、これらの端子４
を介して信号源Ｓからの信号が電極２０の各分割部位２
０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに供給されている。

【００２１】そして、この実施形態では、電極２０の各
分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける面積を互いに
異なるように設定しており、一方端の分割部位２０Ａが
一番大で、２０Ｂ，２０Ｃの順に小さく設定している。
また、各分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける可撓
性圧電フィルム２１の曲率Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３をＲ１＞Ｒ
２＞Ｒ３となるように設定している。

【００２２】このような構造を備えた実施形態による
と、単一の可撓性圧電フィルム２１に対して、電極２０
を分割した分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを形成して
いるので、大面積の振動板を小区画に分割してそれぞれ
に信号供給を行うことができ、それぞれの分割部位２０
Ａ，２０Ｂ，２０Ｃでは分割振動域を低下させることが
できる。これによって、それぞれの分割部位による再生
帯域を拡大することができる。そして、面積大及び曲率
大の分割部位２０Ａを低音域用、分割部位２０Ｂを中音
域用、面積小及び曲率小の分割部位２０Ｃを高音域用と
することで、一枚の可撓性圧電フィルム２１を用いなが
ら帯域分割による広帯域化を達成することができる。

【００２３】また、この際に、面積や曲率は各分割部位
で自由に設定することができるので、これによって各分
割部位に対応する分割帯域におけるクロスオーバー周波
数の最適化が可能になり、広帯域に渡る再生特性をスム
ースに繋げることができる。

【００２４】そして、各分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０
Ｃは、一枚の可撓性圧電フィルム２１の表面に形成され
た部位であって同一平面上にあるから、それぞれの分割
部位から発せられる音は位相の合った平面波となり、複
数のスピーカユニットを用いる場合のように位相合わせ
を行う必要が無く、スピーカの設置が容易になる。

【００２５】次に、実施形態における振動板２の形成方
法を図４によって説明する。形成方法は簡単であり、可
撓性圧電フィルム２１上にマスクＭを配備して、このマ
スクＭを介してアルミニウム等の電極材料を矢印のよう
に蒸着する。これを可撓性圧電フィルム２１の両面に施
し、可撓性圧電フィルム２１の両面に電極２０を形成す
ることにより、マスクＭの部分に非電極形成部２１ａを
形成した分割電極部位を有する振動板２が形成される。
このように分割された電極の部位が形成された振動板２
は、マスクＭを用いるのみで一葉の電極を形成した振動
板と同様に形成することができるので、製造コストの面
でも有利である。

【００２６】ここで用いられる可撓性圧電フィルムは２
１は、未処理のポリフッ化ビニリデン等に延伸処理，分
極処理等を施すことにより得られる高分子圧電フィル
ム、或いは、エポキシ系樹脂等の高分子シートに多数の
圧電素子（圧電セラミック）を混在させて成形した複合
圧電体シート等が用いられる。電極材料としては、前述
のアルミニウムの他に導電性の高い材料が使用可能であ
り、特に振動板２自体に光透過性を与えようとする場合
には、ＩＴＯ等の透明電極を用いることもできる。

【００２７】このように形成された振動板２は、前述の
弾性支持体２２に支持されて所望の曲率を有する湾曲形
状に保持される。弾性支持体２２としては、例えば、発
泡ポリプロピレン、発泡スチロール、ＡＢＳ樹脂、アル
ミニウム、発泡ポリウレタン等からなり、各分割部位２
０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおける所望の湾曲形状に応じて
成形されたものが用いられる。また、前述の実施形態で
は、弾性支持体２２を用いているが、これに限らず、弾
性支持体２２を用いないで、単一の可撓性圧電フィルム
２１自体を各分割部位に応じて湾曲させ、これをフレー
ム３で支持する構造としてもよい。

【００２８】図５は、実施形態における圧電フィルムス
ピーカに対する給電方式の例を示す説明図（等価回路
図）である。同図（ａ）に示す例は、振動板２に形成さ
れた電極２０の分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによっ
てそれぞれ形成される容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が直接信号
源Ｓに並列接続されたものである。同図（ｂ），（ｃ）
は、各分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによってそれぞ
れ形成される容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３がトランスＴを介し
て信号源Ｓに並列又は直列的に接続されたものである。

【００２９】同図（ｄ）は、トランス・ネットワーク回
路を形成するものであり、信号源Ｓ（駆動アンプ）と各
分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによってそれぞれ形成
される容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３との間に、ローパス、ハイ
パスの各フィルタが挿入され、各トランスＴ１，Ｔ２，
Ｔ３を介して接続されるものである。このようなネット
ワーク化によって各分割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの
帯域分割を行う場合には、音圧周波数特性、位相特性、
インピーダンス特性等の微調整をネットワーク内で行う
ことができるので、分割帯域をよりスムースに繋げるこ
とができ、良好な広帯域化が達成できる。

【００３０】また、振動板２に形成された電極２０の分
割部位２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは独立して駆動すること
ができるものであるから、これに対してマルチアンプ化
も可能になる。これによると、振動板２の形態による設
計の自由度だけでなく、マルチアンプ化による特性の調
整が可能になり、これによっても、広帯域化に併せて高
入力・高感度化を達成することができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、このように構成されるので、
所望の面積を有する圧電フィルムスピーカに対して、広
帯域化が可能であると共に、設置が容易であって、コス
トアップを招くことが無く、しかも各種特性の設計自由
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る圧電フィルムスピー
カを示す説明図である（同図（ａ）が平面図、同図
（ｂ）が側面図を示している。）。

【図２】図２は図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図４】実施形態における振動板の形成方法を示す説明
図である。

【図５】実施形態における圧電フィルムスピーカに対す
る給電方式の例を示す説明図（等価回路図）である。

【図６】従来の圧電フィルムスピーカを示す説明図（側
面図及び平面図）である。

【図７】従来の圧電フィルムスピーカを示す説明図（側
面図及び平面図）である。

【図８】従来の圧電フィルムスピーカの等価回路を示す
説明図である。

【符号の説明】

１圧電フィルムスピーカ２振動板３フレーム４端子２０電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ分割部位２１可撓性圧電フィルム２２弾性支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両面に電極が形成された可撓性圧電フィ
ルムを振動板とする圧電フィルムスピーカにおいて、前
記可撓性圧電フィルムの両面に形成された電極を当該可
撓性圧電フィルムの表面でそれぞれ複数の部位に分割し
たことを特徴とする圧電フィルムスピーカ。
【請求項２】前記電極における複数の部位の面積が互
いに異なることを特徴とする請求項１記載の圧電フィル
ムスピーカ。
【請求項３】前記電極が形成された可撓性圧電フィル
ムの表面を前記複数の部位毎に異なる曲率で湾曲させた
ことを特徴とする請求項１記載の圧電フィルムスピー
カ。