JP2003259489A

JP2003259489A - 圧電フィルムスピーカ

Info

Publication number: JP2003259489A
Application number: JP2002057081A
Authority: JP
Inventors: Koji Maekawa; 孝治前川; Toshihiro Hikichi; 俊博引地; Shigeru Watanabe; 茂渡辺
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型化が可能であると共に、高音圧レベルお
よび広帯域の再生が可能な圧電フィルムスピーカを提供
する。【解決手段】湾曲面を有する圧電フィルム１１に対し
て湾曲面の表裏両面に電極１２を形成した圧電フィルム
振動板１０を備え、圧電フィルム１１の端部Ｃに導電部
１３を形成して、端部Ｃの周辺に設けた磁気回路部２０
の磁界内に導電部１３を位置させ、電極１２及び導電部
１３に信号を供給することによって圧電フィルム振動板
１０を駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電フィルムの表
裏両面に電極を形成した圧電フィルム振動板からなる圧
電フィルムスピーカに関するものであり、特には、高音
圧レベル及び広帯域の出力が得られ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、ディスプレイとスピーカが一体と
なったＡＶ（audio visual）機器、例えば、ＰＤＰ（pl
asma display panel）テレビ受像機，液晶テレビ受像
機，携帯型ＤＶＤプレーヤ等においては、フラット・パ
ネル・ディスプレイの採用により機器の薄型化が進めら
れている。また、携帯電話，ＰＤＡ（Personal Digital
Assistance）等の携帯型情報端末機器においても液晶
ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラット・パ
ネル・ディスプレイが一般に採用されており、薄型且つ
軽量化が進められている。

【０００３】このようなＡＶ機器や携帯型情報端末機器
においては、機器全体の薄型化が進められる中でスピー
カの設置スペースが大きな問題になっている。また、ス
ピーカを別載する機器においても、車載用の機器や狭い
室内に設置される機器のようにスピーカを設置するスペ
ースを大きく確保できない場合がある。このような事情
により、スピーカに対しての薄型化の要求は更に高くな
っている。

【０００４】このような要求に対応するスピーカとし
て、従来より知られている圧電フィルムスピーカが再注
目されている。この圧電フィルムスピーカの概要を、図
８によって説明すると、ポリフッ化ビニリデン等の弾性
且つ可撓性を有する高分子圧電フィルムの表裏両面に電
極を形成した圧電フィルム振動板１からなり、この電極
に信号源Ｓから音声信号を供給することによって圧電フ
ィルム振動板１を駆動させるものである。これによる
と、圧電フィルム振動板１を湾曲させて配置することに
より、音声信号による振動板の長さ方向の伸縮振動（黒
字矢印方向）が湾曲面の上下方向の呼吸振動に変換さ
れ、これよって白抜きの矢印方向に音が出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような圧電フィル
ム振動板１によるスピーカは、薄型化が可能であると共
にフィルム全面から音が出力されるので発音領域を拡大
することができるメリットがある。しかしながら、一般
に音圧レベルが低く、また低音を再生することができな
いという問題がある。これに対して、近年のＡＶ機器等
においては、高密度の音声信号を出力することができる
のでスピーカの機能にも高機能が要求されており、高い
音圧レベルと広い帯域の周波数を再生できる薄型スピー
カが求められている。

【０００６】本発明は、このような事情に対処するため
に提案されたものであって、薄型化が可能であると共
に、高音圧レベルおよび広帯域の再生が可能な圧電フィ
ルムスピーカを提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この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、以下の各請
求項に係る特徴を有する。

【０００８】請求項１に係る発明の圧電フィルムスピー
カは、湾曲面を有する圧電フィルムに対して前記湾曲面
の表裏両面に電極を形成した圧電フィルム振動板を備
え、前記圧電フィルムの端部に導電部を形成して、該端
部の周辺に設けた磁気回路の磁界内に前記導電部を位置
させ、前記電極及び前記導電部に信号を供給することに
よって前記圧電フィルム振動板を駆動させることを特徴
とする。

【０００９】請求項２に係る発明の圧電フィルムスピー
カは、請求項１の圧電フィルムスピーカを前提として、
前記導電部は、前記圧電フィルムにおける左右端部の片
側に形成され、前記左右端部の逆側端部は機械的に支持
されることを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明の圧電フィルムスピー
カは、請求項１の圧電フィルムスピーカを前提として、
前記導電部は、前記圧電フィルムにおける左右端部の両
側に形成されることを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明の圧電フィルムスピー
カは、請求項１〜３の圧電フィルムスピーカを前提とし
て、前記導電部は、前記圧電フィルムの表面に渦巻きコ
イル状にパターン形成された導電パターンからなること
を特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明の圧電フィルムスピー
カは、請求項１〜４の圧電フィルムスピーカを前提とし
て、前記電極に供給される信号を高音用とし、前記導電
部に供給される信号を低音用とすることを特徴とする。

【００１３】上記各請求に係る発明によると以下の作用
をなす。

【００１４】各請求項の圧電フィルムスピーカによる
と、圧電フィルム振動板は、圧電フィルムの湾曲面に形
成された一対の電極に供給される信号によって駆動さ
れ、圧電フィルムの湾曲面に対して垂直方向に呼吸振動
を生じ、また、圧電フィルムの端部に形成された導電部
に供給される信号によってその端部が面に沿って駆動さ
れ、この駆動による湾曲面の振動が前記の呼吸振動に重
畳される。これによって、異なる駆動方式による振動が
合成されて一枚の圧電フィルム振動板の湾曲面を振動さ
せることになるが、一対の電極に供給される信号の駆動
によって高域側の再生が確保され、導電部に供給される
信号の駆動によって低域側の再生が確保されることにな
るので、一枚の圧電フィルム振動板であっても音圧レベ
ルを向上させることができると共に帯域の広い音を再生
することができる。

【００１５】また、請求項２の圧電フィルムスピーカに
よると、前述の一対の電極に供給される信号によって圧
電フィルムが伸縮することにより湾曲面に振動を与え、
前述した圧電フィルムの端部に形成された導電部に供給
される信号によって、その導電部が形成された端部を他
方の機械的に支持された端部側に近接・離間させること
により湾曲面に振動を与える。これによって、一対の電
極に供給される信号の駆動によって高域側の再生が確保
され、導電部に供給される信号の駆動によって低域側の
再生が確保されることになるので、一枚の圧電フィルム
振動板であっても音圧レベルを向上させることができる
と共に帯域の広い音を再生することができる。

【００１６】請求項３の圧電フィルムスピーカによる
と、前述の一対の電極に供給される信号によって圧電フ
ィルムが伸縮することにより湾曲面に振動を与え、前述
した圧電フィルムの端部に形成された導電部に供給され
る信号によって、その導電部が形成された両端部を互い
に近接・離間させることにより湾曲面に振動を与える。
これによって、前述の圧電フィルムスピーカと同様に、
一対の電極に供給される信号の駆動によって高域側の再
生が確保され、導電部に供給される信号の駆動によって
低域側の再生が確保されることになるので、一枚の圧電
フィルム振動板であっても音圧レベルを向上させること
ができると共に帯域の広い音を再生することができる。

【００１７】請求項４の圧電フィルムスピーカによる
と、前述の作用と併せて、渦巻きコイル状にパターン形
成された導電部が動電形のボイスコイルを形成して、圧
電フィルム振動板を動電形の駆動方式で駆動することに
なるので、圧電フィルム振動板に低音域の振動を生じさ
せることが可能になる。

【００１８】請求項５の圧電フィルムスピーカによる
と、供給する信号を帯域分割して、高音用の信号を前述
の一対の電極に供給することで圧電フィルム振動板を圧
電駆動させ、低音用の振動を前述の導電部に供給するこ
とで圧電フィルム振動板を動電駆動することができるの
で、一枚の圧電フィルム振動板から広帯域の出力を得る
ことができる。

【００１９】

【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の構造を示す説明図であり、同図
（ａ）は側面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部
拡大図を示している。図１において、圧電フィルムスピ
ーカは、圧電フィルム振動板１０、磁気回路部２０、支
持部３０により構成されている。

【００２０】圧電フィルム振動板１０は弾性及び可撓性
を有する圧電フィルムを基材としており、この圧電フィ
ルムは、湾曲面を形成した湾曲部Ｂと平面が形成された
端部Ｃ，Ｃ’とを有している。そして湾曲部Ｂにおいて
は、図１（ｂ）に示すように、基材となる圧電フィルム
１１の表裏両面に一対の電極１２，１２を形成してい
る。また、一方側の端部Ｃには導電部１３が形成され、
他方側の端部Ｃ’は支持部３０によって機械的に支持さ
れている。

【００２１】磁気回路部２０はマグネット２１，ヨーク
２２，プレート２３によって磁気回路を形成するもので
あり、この磁気回路の磁界が磁気ギャップ２０Ａ内に形
成されている。そして、この磁気回路部２０は端部Ｃの
周辺に設けられ、磁気ギャップ２０Ａ内に端部Ｃに形成
される導電部１３が位置されるように逆側の端部Ｃ’が
支持部３０によって機械的に支持されている。

【００２２】図２は、圧電フィルム振動板１０を示す平
面図である。圧電フィルム１１の湾曲部Ｂには、前述し
たように全面を覆うように一対の電極１２が形成されて
いる。ここで用いられる圧電フィルム１１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
ことによって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フィルムに多数の圧電素子を混在
させて成形した複合圧電体フィルム等が用いられる。電
極１２は、アルミニウム等の導電性の高い材料を蒸着等
によって薄膜形成するものである。また、圧電フィルム
振動板１０に光透過性を付与する場合には、透明な圧電
フィルム１１にＩＴＯ等の透明電極膜を電極１２として
蒸着する。一対の電極１２にはそれぞれに信号供給用の
端子１４が接続されている。

【００２３】圧電フィルム１１の端部Ｃには、導電部１
３が形成されているが、この導電部１３は、主に銅等の
材料よりなる導電パターンを渦巻きコイル状にパターン
形成したものである。この導電パターンは、予め形成さ
れたパターンをプリントするか、或いは膜形成後にパタ
ーンを有するマスクを介してエッチング処理を施すこと
により形成される。そして、この導電部１３には信号供
給用の端子１５が接続されている。

【００２４】図３は、前述の実施形態における圧電フィ
ルムスピーカに対する信号供給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、一対の
電極１２による容量Ｃ１と導電部１３による負荷抵抗Ｒ
１に直接信号源Ｓを並列接続したものである。同図
（ｂ），（ｃ）は、一対の電極１２による容量Ｃ１と導
電部１３による負荷抵抗Ｒ１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。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）と一対の電極１２によ
る容量Ｃ１，導電部１３による負荷抵抗Ｒ１との間に、
ローパス、ハイパスの各フィルタを形成するネットワー
ク回路Ｎが挿入され、各トランスＴ１，Ｔ２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、信号源Ｓからの信号を帯域分割し、高音用の信号を
一対の電極１２による容量Ｃ１に供給し、低音用の信号
を導電部１３による負荷抵抗Ｒ１に供給することができ
る。

【００２５】このような圧電フィルムスピーカの動作及
び特性について説明する。一対の電極１２に供給される
信号によって圧電フィルム１１が伸縮振動を起こし、こ
れが湾曲部Ｂの湾曲面において呼吸振動に変換されて、
圧電フィルム振動板１０の湾曲面に第１の駆動方式によ
る振動（図１の矢印Ｓ１）を発生させる。また、導電部
１３に供給される信号によって、磁気回路の磁界（磁気
ギャップ２０Ａ）内の導電部１３が力を受けてフィルム
面方向に端部Ｃを振動させ、端部Ｃを端部Ｃ’に対して
近接離間させることで、圧電フィルム振動板１０の湾曲
面に第２の駆動方式による振動（図１の矢印Ｓ２参照）
を発生させる。

【００２６】すなわち、この圧電フィルム振動板１０か
らは第１の駆動方式による振動と第２の駆動方式による
振動が合成した出力が得られることになるが、第１の駆
動方式による振動の帯域を第２の駆動方式による振動の
帯域が補う形になるので、全体として出力の広帯域化を
達成することができる。また、２種類の駆動方式による
振動が重畳されることで音圧レベルを高くすることがで
きる。

【００２７】特に図３（ｄ）に示すようなネットワーク
回路を挿入する場合には、高音域が確保できる第１の駆
動方式による振動を帯域分割した高音用の信号により駆
動させ、低音域が確保できる第２の駆動方式による振動
を帯域分割した低音用の信号により駆動させることがで
き、更には、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る。こ
れにより、より良好な広帯域化を達成することが可能に
なる。

【００２８】そして、このような圧電フィルムスピーカ
では、厚さ方向の設置スペースは圧電フィルム振動板１
０を湾曲させるだけのスペースが有れば設置可能である
から、スピーカとしては充分な薄型化を達成することが
できる。

【００２９】図４〜６は本発明の圧電フィルムスピーカ
における他の実施形態を示す説明図である（前述の実施
形態と同一部分には同一の符号を付して一部重複した説
明を省略する。）。図４の実施形態は、圧電フィルム振
動板１０の左右両端部Ｃに導電部１３を形成し、それぞ
れの導電部１３を磁気回路部２０の磁気ギャップ２０Ａ
内に配置させたものである。この実施形態では、左右の
端部Ｃはダンパ２４，２５によって弾性的に支持されて
おり、導電部１３に供給される信号によって、その導電
部１３が形成された両端部Ｃを互いに近接・離間させる
ことにより湾曲面に第２の駆動方式による振動を与えて
いる。これによっても前述の実施形態と同様の動作及び
特性が得られるが、第２の駆動方式による振動の振幅幅
を大きくすることができるので、前述の実施形態と比較
して更に音圧レベルを向上させることができる。

【００３０】図５の実施形態では、図４の実施形態と同
様に圧電フィルム振動板１０の左右両端部に導電部１３
を形成し、それぞれの導電部１３を磁気回路部２０の磁
気ギャップ２０Ａ内に配置させたものであるが、第２の
駆動方式による振動の振動方向（矢印）を上下方向にし
ている。これによっても図４の実施形態と同様の動作及
び特性を得ることができる。

【００３１】図６の実施形態では、湾曲部を有する２枚
の圧電フィルム振動板１０Ａ，１０Ｂの端部を中央で連
結し、その連結された端部に導電部１３を形成し、他の
両端部を支持部３０で機械的に支持したものである。こ
れによると高帯域周波数を再生できる圧電フィルム振動
板１０Ａ，１０Ｂを２枚用意しているので、高帯域にお
ける音圧レベルを更に向上させることができる。また、
圧電フィルム振動板１０Ａ，１０Ｂの湾曲曲率を変える
等してそれぞれの振動板の特性を異ならせることによ
り、高帯域における周波数特性を改善することも可能に
なる。

【００３２】図７は、図６の実施形態における圧電フィ
ルムスピーカに対する信号供給方式の例を示す説明図
（等価回路図）である。ここで、Ｃ１及びＣ２は圧電フ
ィルム振動板１０Ａ及び１０Ｂにおける一対の電極によ
る容量を示しており、Ｒ１は導電部１３による負荷抵抗
を示している。同図（ａ）に示す例は、２枚の圧電フィ
ルム振動板１０Ａ，１０Ｂにおける電極（容量Ｃ１，Ｃ
２）と導電部１３（負荷抵抗Ｒ１）に直接信号源Ｓを並
列接続したものである。同図（ｂ），（ｃ）は、電極
（容量Ｃ１，Ｃ２）と導電部１３（負荷抵抗Ｒ１）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。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
一対の電極による容量Ｃ１，Ｃ２、導電部１３による負
荷抵抗Ｒ１との間に、ネットワーク回路Ｎ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、信号源Ｓか
らの信号を帯域分割し、高音用の信号を一対の電極によ
る容量Ｃ１，Ｃ２に供給し、低音用の信号を導電部１３
による負荷抵抗Ｒ１に供給することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明はこのように構成されるので、薄
型化が可能であると共に、高音圧レベルおよび広帯域の
再生が可能な圧電フィルムスピーカを提供することがで
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
カの構造を示す説明図であり、同図（ａ）は側面図、同
図（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ部拡大図を示してい
る。

【図２】実施形態の圧電フィルム振動板を示す平面図で
ある。

【図３】実施形態における圧電フィルムスピーカに対す
る信号供給方式の例を示す説明図（等価回路図）であ
る。

【図４】本発明の圧電フィルムスピーカにおける他の実
施形態を示す説明図である。

【図５】本発明の圧電フィルムスピーカにおける他の実
施形態を示す説明図である。

【図６】本発明の圧電フィルムスピーカにおける他の実
施形態を示す説明図である。

【図７】図６の実施形態における圧電フィルムスピーカ
に対する信号供給方式の例を示す説明図（等価回路図）
である。

【図８】従来の圧電フィルムスピーカを説明する説明図
である。

【符号の説明】

１０圧電フィルム振動板１１圧電フィルム１２電極１３導電部１４，１５端子２０磁気回路部２０Ａ磁気ギャップ２１マグネット２２ヨーク２３プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者引地俊博山形県天童市大字久野本字日光1105番地東北パイオニア株式会社内 (72)発明者渡辺茂山形県天童市大字久野本字日光1105番地東北パイオニア株式会社内Ｆターム(参考） 5D004 AA02 AA09 CC02 CC08 DD01 FF01 FF04 5D016 AA07 EC29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湾曲面を有する圧電フィルムに対して前
記湾曲面の表裏両面に電極を形成した圧電フィルム振動
板を備え、前記圧電フィルムの端部に導電部を形成して、該端部の
周辺に設けた磁気回路の磁界内に前記導電部を位置さ
せ、前記電極及び前記導電部に信号を供給することによ
って前記圧電フィルム振動板を駆動させることを特徴と
する圧電フィルムスピーカ。
【請求項２】前記導電部は、前記圧電フィルムにおけ
る左右端部の片側に形成され、前記左右端部の逆側端部
は機械的に支持され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】前記導電部は、前記圧電フィルムにおけ
る左右端部の両側に形成され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４】前記導電部は、前記圧電フィルムの表面
に渦巻きコイル状にパターン形成された導電パターンか
らなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の
圧電フィルムスピーカ。
【請求項５】前記電極に供給される信号を高音用と
し、前記導電部に供給される信号を低音用とすることを
特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の圧電フィルム
スピーカ。