JP2004208130A - Piezo-electric transducer - Google Patents

Piezo-electric transducer Download PDF

Info

Publication number
JP2004208130A
JP2004208130A JP2002376239A JP2002376239A JP2004208130A JP 2004208130 A JP2004208130 A JP 2004208130A JP 2002376239 A JP2002376239 A JP 2002376239A JP 2002376239 A JP2002376239 A JP 2002376239A JP 2004208130 A JP2004208130 A JP 2004208130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
reinforcing plate
piezo
curved
piezoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2002376239A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3587519B2 (en
Inventor
Katsuyuki Ishikawa
勝之 石川
Kiyoshi Oshima
清 大嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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 Taiheiyo Cement Corp filed Critical Taiheiyo Cement Corp
Priority to JP2002376239A priority Critical patent/JP3587519B2/en
Publication of JP2004208130A publication Critical patent/JP2004208130A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3587519B2 publication Critical patent/JP3587519B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezo-electric transducer having improved vibration characteristics of a vibration member without requiring that the vibration member driven and vibrated by a piezo-electric element is held. <P>SOLUTION: The piezo-electric transducer 1 has a curved piezo-electric actuator 10 formed by bonding the piezo-electric element 11, which is a piezo-electric material 12 having electrodes 13 formed on the front and rear sides thereof, and a curved reinforcing plate 14 consisting of a resilient material, a substrate 15 on which the piezo-electric actuator 10 is fixed, and a diaphragm 16 mounted on near the vertex on the convex surface side of the piezo-electric actuator 10. Even though the reinforcing plate 14 extends and contracts longitudinally, when the piezo-electric element 11 is so driven that a spread mode displacement occurs in the piezo-electric plate 12 but, because both ends of the reinforcing plate 14 are fixed, the central part of the reinforcing plate 14 vibrates in the thickness direction of the plate 14 to vibrate the diaphragm 16. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電アクチュエータを駆動することによって生ずる振動を音響信号等に変換する圧電トランスデューサに関する。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話やPDA機器、ノート型の小型パーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器においては、通常、液晶パネルとアラーム音や確認音を発生する発音体とは、別々に構成されて配置されている。しかし、このような構成では、例えば、発音体の駆動効率を上げようとすると振動体が大きくなってしまうために、携帯型電子機器の小型化が妨げられる問題がある。
【0003】
このような問題を解決するために、例えば、特開平10−111659号公報(特許文献1)には、液晶パネルを構成する2枚のガラスのうち一方のガラスに圧電素子と圧電素子の駆動に関わる回路を実装し、液晶パネル周縁がケースに保持された液晶表示装置が開示されている。このような液晶表示装置においては、圧電素子でガラスを振動させることによって音を発生させているために、振動板を別途で設ける必要がなくなり、これによって液晶表示装置を小型化することができる。また、液晶パネルを大きくしてその表示容量を増やしても、このことは発音体の振動板を大型化させることと等しいために、発音体の効率的な駆動が可能となる。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−111659号公報(第2、3頁、第1図、第3図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に開示された液晶表示装置においては、液晶表示パネルの周縁(つまり液晶表示パネルを構成するガラスの周縁)がケースに保持されているために、ガラスの振動が抑制される。これにより良質な音を発生させることが難しく、また、所定の音圧を得るためには圧電素子の駆動にパワーが必要となる。また、音質が、ガラスとケースとの間の取り付け状態に依存して変化するという問題がある。
【0006】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の駆動によって振動する振動部材を保持する必要がなく、振動部材の振動特性が高められた圧電トランスデューサを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、薄板状の圧電体の表裏面に電極が形成された圧電素子と、弾性材料からなる湾曲した補強板と、を貼り合わせてなる湾曲した圧電アクチュエータと、
前記補強板の両端を固定する保持手段と、
前記圧電アクチュエータの凸面側の頂点近傍に取り付けられ、前記圧電体を面方向で伸縮させることによって前記圧電アクチュエータの凸部に生ずる厚さ方向の振動によって振動する振動部材と、
を具備することを特徴とする圧電トランスデューサ、が提供される。
【0008】
このような圧電トランスデューサにおいては、補強板として湾曲した頂点近傍に凸面側に突出した突起部を有するものを用い、その突起部に振動部材を取り付けてもよい。なお、圧電素子は補強板の凹面側に取り付ける。
【0009】
また、本発明によれば、薄板状の圧電体の表裏面に電極が形成された圧電素子と弾性材料からなる湾曲した補強板とを貼り合わせてなる湾曲した圧電アクチュエータと、
前記湾曲した圧電アクチュエータの両端を固定する保持手段と、
前記湾曲した圧電アクチュエータの凸面側の頂点近傍に設けられた塊状または棒状の突起部材と、
前記突起部材に取り付けられ、前記圧電体を面方向で伸縮させることによって前記圧電アクチュエータの凸部に生ずる厚さ方向の振動によって振動する振動部材と、
を具備することを特徴とする圧電トランスデューサ、が提供される。
【0010】
このような圧電トランスデューサにおいては、突起部材として絶縁材料からなる部材を用い、圧電素子を補強板の凸面側に取り付けて突起部材を圧電素子に取り付けた構造とするができる。また、圧電素子を補強板の凹面側に取り付け、突起部材を補強板の凸面側の頂点近傍に取り付けた構造としてもよい。
【0011】
このような圧電トランスデューサによれば、圧電アクチュエータによって振動部材が保持されているために、振動部材をその周縁部分等の他の部分で固定する必要がない。これにより振動部材の振動が抑制されるということがなく、低電力で振動部材を大きく振動させることができる。また、振動部材の周縁部等の固定状態によって振動特性が変化するという問題を生じないために、複数の圧電トランスデューサにおける振動特性のばらつきの発生が抑えられる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図1は、圧電トランスデューサ1の概略側面図である。圧電トランスデューサ1は、薄板状の圧電体12の表裏面に電極13が形成された圧電素子11と弾性材料からなる湾曲した補強板14とを貼り合わせてなる湾曲した圧電アクチュエータ10と、圧電アクチュエータ10を固定する基板15と、圧電アクチュエータ10の凸面側(つまり、圧電素子11の表面側)の頂点近傍に取り付けられた振動板16と、を有している。
【0013】
圧電体12としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電セラミックスが用いられる。圧電素子11の作製方法としては、従来公知の方法、例えば、セラミックス粉末をシート成形し、グリーンシートから矩形板を打ち抜き加工等し、得られた矩形板を焼成して圧電体12を得て、圧電体12の表裏面に銀ペースト等を印刷して焼成することによって電極13を形成し、電極13間に所定の電圧を印加することによって圧電体12を分極処理する、という方法が用いられる。
【0014】
補強板14は、外部から何ら力を受けない状態で、湾曲した状態を維持している。補強板14としては、ステンレス、銅、リン青銅等のバネ性を有する金属板が好適に用いられる。補強板14として、樹脂板に薄い金属箔が貼り付けられた基板を用いることもできるが、この場合には、湾曲した樹脂板と湾曲した金属箔とが、接着や溶着によって、貼り合わされてるものを用いることが好ましい。
【0015】
上述した製造方法によって作製される圧電素子11は、平坦な形状を有するが、補強板14と貼り合わせる際に湾曲される。逆に、圧電素子11は補強板14に貼り合わされる際に、補強板14の形状に沿って曲げることができるようなしなやかさを有することが必要とされる。具体的には、圧電板12の厚さを薄くすることが必要であり、圧電板12の厚さは、補強板14の湾曲率を考慮して、適宜、適切な厚さに設定される。なお、圧電素子11と補強板14との貼り合わせには、樹脂接着剤を用いて行われる。
【0016】
例えば、補強板14の全長が30mm、厚さが50μm〜200μm、曲率が180mmであり、このような補強板14に、全長が26mm、厚さが50μm〜200μmの圧電素子11を接着して、圧電アクチュエータ10を構成することができる。なお、この寸法はあくまでも一例であって、これに限定されるものではない。圧電アクチュエータ10の形状は、振動板16の大きさや振動板16に取り付ける位置、振動板16に取り付ける個数、圧電アクチュエータ10に必要とされる強度や変位量等を考慮して、適宜、適切な条件に設定される。
【0017】
補強板14の両端は基板15に固定されている。基板15は、例えば、圧電アクチュエータ10を駆動するための電子部品等が取り付けられたプリント配線基板である。補強板14の基板15への固定方法としては、接着剤を用いる方法、補強板14の端部を基板15に埋設させる方法が挙げられる。また、基板15の表面に金属箔が取り付けられている場合や基板15が金属板である場合には、補強板14の両端をこのような基板にハンダ付けやスポット溶接等によって固定することも可能である。
【0018】
振動板16は、圧電素子11の表面に接着剤を用いて取り付けられる。これらの接着面積を一定とするためには、例えば、振動板16の一定面積に一定の厚さで接着剤を塗布し、一定の力で圧電素子11に押し付ける方法が挙げられる。振動板16としては、圧電素子11の電極13と接するために、ガラス板やセラミックス板等の絶縁材料からなるものが好ましいが、金属板であっても、その表面に絶縁処理が施されていれば、ガラス板等と同様に用いることができる。
【0019】
このような構造を有する圧電トランスデューサ1において、圧電素子11を圧電板12が長さ方向(面方向)に伸縮する横モード(d31モード)で駆動すると、圧電素子11から受ける力によって補強板14も長手方向で伸縮しようとする。しかしここで、補強板14の両端が固定されているために、図1中の矢印Aで示されるように、補強板14の湾曲した頂点近傍(つまり圧電アクチュエータ10の頂点近傍)が補強板14の厚さ方向に振動する。つまり、圧電アクチュエータ10は、その両端が固定された状態で屈曲振動する。この振動によって振動板16も同じ方向に振動する。
【0020】
振動板16はその端面等が固定されていないために、振動板16の振動が妨げられることがない。このため、振動板16に所定の強さの振動を発生させるために圧電アクチュエータ10に必要とされる発生力や変位量を従来よりも小さくすることができる。また、振動板16の端面等を固定した場合には、その固定状態の違いによって振動板16の振動形態に違いが生ずるおそれ、つまり個々の製品について振動板16の振動特性が異なり、品質が安定しなくなるおそれがある。しかし、圧電トランスデューサ1においては、そのような問題が生じない。
【0021】
圧電素子11は、低周波数〜超音波領域の任意の周波数で駆動させることができる。圧電アクチュエータ10を共振駆動させる場合には、圧電体12として機械的品質係数Qmの大きい材料を用いることが好ましく、非共振駆動させる場合には、圧電体12として圧電定数d31と電気機械結合係数k31の大きい材料を用いることが好ましい。高い周波数で駆動させる場合には、発熱を抑制するために誘電損失δの小さい材料を用いることが好ましい。
【0022】
上述した圧電トランスデューサ1において、振動板16が携帯型電子機器の液晶パネルである場合には、液晶パネルにスピーカとしての機能を付加させることができる。これにより、携帯型電子機器を小型化することができる。基板15は液晶パネルの制御基板に装着することができ、この制御基板を携帯型電子機器のケースに装着すれば、液晶パネルの端面を携帯型電子機器のケース等に固定する必要がない。例えば、液晶パネルの縁部を液晶パネルの振動を妨げないような柔らかいゴム等の部材に当接させる等すれば、ケースと液晶パネルとの間に隙間が生ずることもない。基板15が液晶パネルの制御基板であってもよい。このような構成によって音質を一定に保持することができ、また製品の音質にばらつきが生ずることを抑制することができる。
【0023】
圧電トランスデューサ1において、圧電アクチュエータ10を超音波波長域で駆動させることによって、圧電トランスデューサ1をソナーや医療用超音波診断子として用いることができる。この場合において、振動板16を直接に測定対象に当接させることも、間接的に超音波を測定対象に照射することもできる。また、圧電トランスデューサ1は、振動板16に力が加えられることによって圧電素子11に生ずる電力(電圧)から加えられた力の大きさを測定する圧力センサ等として用いることも可能である。
【0024】
次に、圧電トランスデューサの別の実施形態(圧電トランスデューサ1a〜1c)について説明する。図2は、圧電トランスデューサ1aの概略側面図である。圧電トランスデューサ1aは、補強板14の凹面側に圧電素子11が接着されてなる圧電アクチュエータ10aを有し、補強板14に振動板16が接着された構造を有している。圧電トランスデューサ1と圧電トランスデューサ1aとは、同等の特性を有する。
【0025】
図3は圧電トランスデューサ1bの概略側面図である。圧電トランスデューサ1bが先に説明した図1に示した圧電トランスデューサ1と異なる点は、圧電素子11の凸面頂上に図3が記された紙面に垂直な方向を長手方向とする棒状の突起部材17が取り付けられ、この突起部材17に振動板16が取り付けられていること、である。
【0026】
圧電トランスデューサ1・1aにおいては、例えば、振動板16に線状に接着剤を印刷して圧電素子11に貼り付けたとしても、接着剤の拡がりによって、振動板と圧電素子11との間の接着面積が広くなるおそれがある。この接着面積が広くなると、圧電素子11と振動板16との接着部分で発生する応力が大きくなる。また、圧電アクチュエータ10の振動が阻害されるようになる。さらに振動板16を圧電素子11に接着する際に、接着剤が拡がることによって振動板と圧電素子11との間の接着面積が変化すると、個々の圧電トランスデューサ1における振動特性にばらつきが生ずるおそれがある。
【0027】
しかし、圧電トランスデューサ1bにおいては、突起部材17を介して圧電素子11と振動板16とを接続することによって、これらの接着面積を小さくすることができるため、このような問題の発生を抑えることができる。
【0028】
突起部材17は、断面略円形の棒状部材に限定されない。例えば、圧電素子11との接着面積と振動板16との接着面積を小さくしながら、安定して振動板16を保持するために、断面が多角形(例えば、正八面体等)の棒状部材を用いてもよい。また、突起部材17として球形部材を用いることもできる。これにより圧電素子11との接着面積および振動板16との接着面積をさらに小さくすることができる。さらに、突起部材17として多面体(例えば、正十二面体や正二十面体)等を用いてもよく、これにより接着面を安定させることができる。
【0029】
図4は圧電トランスデューサ1cの概略側面図である。圧電トランスデューサ1cは、湾曲した形状を有し、その頂点部分に外側に突出した突起部18が形成された補強板14aと、補強板14aの凹面側に取り付けられた圧電素子11とからなる圧電アクチュエータ10bと、補強板14aを固定する基板15と、補強板14aの突起部18に取り付けられた振動板16と、を有している。
【0030】
この突起部18はトンネル状であり、図4が記されている紙面に垂直な方向が長手方向となっている。圧電トランスデューサ1cも、圧電トランスデューサ1bと同様に、振動板16を突起部18に接着することによって接着面積を小さくすることができるため、圧電アクチュエータ10aの振動が阻害され難く、また、複数の圧電トランスデューサ1cにおいて振動板16の振動特性にばらつきが生ずることを抑制することができる。
【0031】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば、図3に示した圧電トランスデューサ1bは、図2に示した圧電トランスデューサ1aと同様に、圧電素子11を補強板14の凹面側に取り付けて、補強板14の凸面側頂上近傍に突起部材17を取り付け、さらにこの突起部材17に振動板16を接着した形態、に変形させることができる。
【0032】
突起部材17としては、断面略半円形の棒部材や、半球状の部材を用いてもよい。また、圧電トランスデューサ1cにおいては、突起部18を半球状としてもよい。これによって突起部18と振動板16との接着面積を小さくすることができる。補強板14aに形成された突起部18への振動板16の取り付け方法は、接着剤を用いる方法に限定されない。例えば、補強板14aが金属であり振動板も金属である場合には、これらを突起部18で溶接して接続することもできる。但し、補強板14aには圧電素子11を駆動した際に電気が流れるために、振動板16にも電気が流れる。このため、振動板16の表面・側面に絶縁膜を形成する等の処理を施すことが必要となる場合がある。
【0033】
振動板16は一定厚さの単純な板形状に限定されるものではない。例えば、振動板16は、表面に凹凸を有していてもよく、厚さ方向に貫通するスリット(孔部)が所定の形状で所定の位置に形成されていてもよい。
【0034】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の圧電トランスデューサによれば、圧電アクチュエータによって振動部材が保持されているために、振動部材をその周縁部分等の他の部分で固定する必要がない。これにより振動部材の振動が抑制されるということがなく、低電力で振動部材を大きく振動させることができる。また、振動部材の周縁部等の固定状態によって振動特性が変化するという問題を生じないために、複数の圧電トランスデューサにおいて、その振動特性にばらつきが発生するということを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧電トランスデューサの概略側面図。
【図2】別の圧電トランスデューサの概略側面図。
【図3】さらに別の圧電トランスデューサの概略側面図。
【図4】さらに別の圧電トランスデューサの概略側面図。
【符号の説明】
1・1a・1b・1c;圧電トランスデューサ
10・10a・10b;圧電アクチュエータ
11;圧電素子
12;圧電体
13;電極
14;補強板
15;基板
16;振動板
17;突起部材
18;突起部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric transducer that converts a vibration generated by driving a piezoelectric actuator into an acoustic signal or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In portable electronic devices such as a mobile phone, a PDA device, and a notebook-sized small personal computer, a liquid crystal panel and a sounding body that generates an alarm sound or a confirmation sound are usually configured separately. However, in such a configuration, for example, when trying to increase the driving efficiency of the sounding body, the vibrating body becomes large, so that there is a problem that miniaturization of the portable electronic device is hindered.
[0003]
In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-1111659 (Patent Document 1) discloses a method of driving a piezoelectric element and a piezoelectric element on one of two glasses constituting a liquid crystal panel. A liquid crystal display device in which related circuits are mounted and the periphery of a liquid crystal panel is held in a case is disclosed. In such a liquid crystal display device, since the sound is generated by vibrating the glass with the piezoelectric element, it is not necessary to separately provide a diaphragm, thereby making it possible to reduce the size of the liquid crystal display device. Further, even if the display capacity is increased by enlarging the liquid crystal panel, since this is equivalent to increasing the size of the diaphragm of the sounding body, the sounding body can be efficiently driven.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1111659 (pages 2, 3; FIGS. 1, 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the liquid crystal display device disclosed in Patent Literature 1, since the periphery of the liquid crystal display panel (that is, the periphery of the glass constituting the liquid crystal display panel) is held in the case, the vibration of the glass is suppressed. As a result, it is difficult to generate good quality sound, and power is required to drive the piezoelectric element in order to obtain a predetermined sound pressure. In addition, there is a problem that the sound quality changes depending on the attachment state between the glass and the case.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric transducer that does not need to hold a vibrating member that vibrates by driving a piezoelectric element and has improved vibration characteristics of the vibrating member. I do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a piezoelectric element in which electrodes are formed on the front and back surfaces of a thin plate-shaped piezoelectric element, and a curved reinforcing plate made of an elastic material,
Holding means for fixing both ends of the reinforcing plate,
A vibrating member attached near a vertex on the convex surface side of the piezoelectric actuator, and vibrating in a thickness direction vibration generated in a convex portion of the piezoelectric actuator by expanding and contracting the piezoelectric body in a planar direction;
And a piezoelectric transducer comprising:
[0008]
In such a piezoelectric transducer, a reinforcing plate having a protrusion protruding on the convex surface side near a curved vertex may be used, and a vibration member may be attached to the protrusion. The piezoelectric element is mounted on the concave side of the reinforcing plate.
[0009]
Further, according to the present invention, a curved piezoelectric actuator formed by bonding a piezoelectric element having electrodes formed on the front and back surfaces of a thin plate-shaped piezoelectric body and a curved reinforcing plate made of an elastic material,
Holding means for fixing both ends of the curved piezoelectric actuator,
A massive or rod-shaped projection member provided near the vertex on the convex side of the curved piezoelectric actuator,
A vibrating member attached to the projecting member, vibrating in a thickness direction generated in a convex portion of the piezoelectric actuator by expanding and contracting the piezoelectric body in a plane direction;
And a piezoelectric transducer comprising:
[0010]
In such a piezoelectric transducer, it is possible to adopt a structure in which a member made of an insulating material is used as the projecting member, and the piezoelectric element is attached to the convex surface of the reinforcing plate, and the projecting member is attached to the piezoelectric element. Alternatively, the piezoelectric element may be mounted on the concave side of the reinforcing plate, and the protruding member may be mounted near the top of the convex side of the reinforcing plate.
[0011]
According to such a piezoelectric transducer, since the vibration member is held by the piezoelectric actuator, it is not necessary to fix the vibration member at another portion such as a peripheral portion thereof. Thus, the vibration of the vibration member can be largely vibrated with low power without suppressing the vibration of the vibration member. In addition, since the problem that the vibration characteristics change depending on the fixed state of the peripheral portion of the vibration member or the like does not occur, the variation in the vibration characteristics of the plurality of piezoelectric transducers is suppressed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of the piezoelectric transducer 1. The piezoelectric transducer 1 includes a curved piezoelectric actuator 10 formed by laminating a piezoelectric element 11 in which electrodes 13 are formed on the front and back surfaces of a thin plate-shaped piezoelectric body 12 and a curved reinforcing plate 14 made of an elastic material. And a diaphragm 16 attached near the apex on the convex side of the piezoelectric actuator 10 (that is, on the surface side of the piezoelectric element 11).
[0013]
As the piezoelectric body 12, for example, lead zirconate titanate (PZT) -based piezoelectric ceramics is used. As a method for manufacturing the piezoelectric element 11, a conventionally known method, for example, a ceramic powder is formed into a sheet, a rectangular plate is punched out of a green sheet or the like, and the obtained rectangular plate is fired to obtain a piezoelectric body 12, A method is used in which electrodes 13 are formed by printing and baking a silver paste or the like on the front and back surfaces of the piezoelectric body 12, and a predetermined voltage is applied between the electrodes 13 to polarize the piezoelectric body 12.
[0014]
The reinforcing plate 14 maintains a curved state without receiving any external force. As the reinforcing plate 14, a metal plate having a spring property such as stainless steel, copper, and phosphor bronze is preferably used. As the reinforcing plate 14, a substrate in which a thin metal foil is pasted on a resin plate can be used. In this case, a curved resin plate and a curved metal foil are bonded together by bonding or welding. It is preferable to use
[0015]
The piezoelectric element 11 manufactured by the above-described manufacturing method has a flat shape, but is curved when bonded to the reinforcing plate 14. Conversely, when the piezoelectric element 11 is bonded to the reinforcing plate 14, it is necessary that the piezoelectric element 11 has such flexibility that it can be bent along the shape of the reinforcing plate 14. Specifically, it is necessary to reduce the thickness of the piezoelectric plate 12, and the thickness of the piezoelectric plate 12 is appropriately set in consideration of the curvature of the reinforcing plate 14. The bonding between the piezoelectric element 11 and the reinforcing plate 14 is performed using a resin adhesive.
[0016]
For example, the reinforcing plate 14 has a total length of 30 mm, a thickness of 50 μm to 200 μm, and a curvature of 180 mm. The piezoelectric element 11 having a total length of 26 mm and a thickness of 50 μm to 200 μm is bonded to such a reinforcing plate 14, The piezoelectric actuator 10 can be configured. This dimension is merely an example, and is not limited to this. The shape of the piezoelectric actuator 10 is appropriately adjusted in consideration of the size of the diaphragm 16, the position to be attached to the diaphragm 16, the number of attachments to the diaphragm 16, the strength and displacement required for the piezoelectric actuator 10, and the like. Is set to
[0017]
Both ends of the reinforcing plate 14 are fixed to the substrate 15. The board 15 is, for example, a printed wiring board to which electronic components for driving the piezoelectric actuator 10 are attached. Examples of a method of fixing the reinforcing plate 14 to the substrate 15 include a method using an adhesive and a method of embedding the end of the reinforcing plate 14 in the substrate 15. When a metal foil is attached to the surface of the substrate 15 or when the substrate 15 is a metal plate, both ends of the reinforcing plate 14 can be fixed to such a substrate by soldering, spot welding, or the like. It is.
[0018]
The vibration plate 16 is attached to the surface of the piezoelectric element 11 using an adhesive. In order to make these bonding areas constant, for example, there is a method in which an adhesive is applied with a certain thickness to a certain area of the diaphragm 16 and pressed against the piezoelectric element 11 with a certain force. The vibration plate 16 is preferably made of an insulating material such as a glass plate or a ceramic plate in order to be in contact with the electrode 13 of the piezoelectric element 11. However, even if a metal plate is used, the surface thereof may be subjected to insulation treatment. For example, it can be used similarly to a glass plate or the like.
[0019]
In the piezoelectric transducer 1 having such a structure, driving in landscape mode for stretching the piezoelectric element 11 in the piezoelectric plate 12 in length direction (surface direction) (d 31 mode), reinforced by a force received from the piezoelectric element 11 plate 14 Also try to expand and contract in the longitudinal direction. However, here, since both ends of the reinforcing plate 14 are fixed, as shown by an arrow A in FIG. 1, the vicinity of the curved apex of the reinforcing plate 14 (that is, the vicinity of the apex of the piezoelectric actuator 10) is increased. Vibrates in the thickness direction. That is, the piezoelectric actuator 10 bends and vibrates with both ends fixed. Due to this vibration, the diaphragm 16 also vibrates in the same direction.
[0020]
Since the end face of the diaphragm 16 is not fixed, the vibration of the diaphragm 16 is not hindered. For this reason, the generated force and the displacement amount required for the piezoelectric actuator 10 to generate the vibration of the predetermined strength on the vibration plate 16 can be made smaller than those in the related art. Further, when the end face or the like of the diaphragm 16 is fixed, the vibration form of the diaphragm 16 may be different due to the difference in the fixing state, that is, the vibration characteristics of the diaphragm 16 are different for each product, and the quality is stable. May not be possible. However, such a problem does not occur in the piezoelectric transducer 1.
[0021]
The piezoelectric element 11 can be driven at any frequency in the low frequency to ultrasonic range. When the resonating driving the piezoelectric actuator 10, it is preferable to use a material having a high mechanical quality factor Qm for the piezoelectric element 12, in the case where the non-resonant drive is, the piezoelectric constant d 31 and the electromechanical coupling coefficient as the piezoelectric 12 it is preferable to use a material having a high k 31. When driving at a high frequency, it is preferable to use a material having a small dielectric loss δ in order to suppress heat generation.
[0022]
In the above-described piezoelectric transducer 1, when the diaphragm 16 is a liquid crystal panel of a portable electronic device, a function as a speaker can be added to the liquid crystal panel. Thus, the size of the portable electronic device can be reduced. The substrate 15 can be mounted on a control substrate of a liquid crystal panel. If this control substrate is mounted on a case of a portable electronic device, it is not necessary to fix the end face of the liquid crystal panel to the case of the portable electronic device. For example, if the edge of the liquid crystal panel is brought into contact with a member made of soft rubber or the like that does not hinder the vibration of the liquid crystal panel, no gap is formed between the case and the liquid crystal panel. The substrate 15 may be a control substrate of a liquid crystal panel. With such a configuration, the sound quality can be kept constant, and the occurrence of variations in the sound quality of the product can be suppressed.
[0023]
In the piezoelectric transducer 1, by driving the piezoelectric actuator 10 in the ultrasonic wavelength range, the piezoelectric transducer 1 can be used as a sonar or a medical ultrasonic diagnostic device. In this case, the diaphragm 16 can be brought into direct contact with the object to be measured, or the ultrasonic wave can be indirectly applied to the object to be measured. Further, the piezoelectric transducer 1 can also be used as a pressure sensor or the like that measures the magnitude of the applied force from electric power (voltage) generated in the piezoelectric element 11 when a force is applied to the vibration plate 16.
[0024]
Next, another embodiment of the piezoelectric transducer (piezoelectric transducers 1a to 1c) will be described. FIG. 2 is a schematic side view of the piezoelectric transducer 1a. The piezoelectric transducer 1a has a piezoelectric actuator 10a in which the piezoelectric element 11 is bonded to the concave surface side of the reinforcing plate 14, and has a structure in which the vibration plate 16 is bonded to the reinforcing plate 14. The piezoelectric transducer 1 and the piezoelectric transducer 1a have equivalent characteristics.
[0025]
FIG. 3 is a schematic side view of the piezoelectric transducer 1b. The piezoelectric transducer 1b is different from the piezoelectric transducer 1 shown in FIG. 1 described above in that a bar-shaped projection member 17 having a longitudinal direction perpendicular to the paper surface of FIG. That is, the diaphragm 16 is attached to the projection member 17.
[0026]
In the piezoelectric transducers 1 and 1a, for example, even if an adhesive is printed linearly on the vibration plate 16 and attached to the piezoelectric element 11, the bonding between the vibration plate and the piezoelectric element 11 is caused by the spread of the adhesive. The area may be large. When the bonding area increases, the stress generated at the bonding portion between the piezoelectric element 11 and the vibration plate 16 increases. Further, the vibration of the piezoelectric actuator 10 is hindered. Further, when the vibration plate 16 is bonded to the piezoelectric element 11, if the bonding area between the vibration plate and the piezoelectric element 11 changes due to the spread of the adhesive, the vibration characteristics of the individual piezoelectric transducers 1 may vary. is there.
[0027]
However, in the piezoelectric transducer 1b, by connecting the piezoelectric element 11 and the vibration plate 16 via the protruding members 17, the bonding area thereof can be reduced, so that occurrence of such a problem can be suppressed. it can.
[0028]
The projection member 17 is not limited to a rod-shaped member having a substantially circular cross section. For example, a rod-shaped member having a polygonal cross section (for example, a regular octahedron) is used in order to stably hold the diaphragm 16 while reducing the adhesion area between the piezoelectric element 11 and the diaphragm 16. You may. Further, a spherical member can be used as the projection member 17. Thereby, the area of adhesion with the piezoelectric element 11 and the area of adhesion with the diaphragm 16 can be further reduced. Further, a polyhedron (for example, a regular dodecahedron or a regular icosahedron) or the like may be used as the protruding member 17, whereby the bonding surface can be stabilized.
[0029]
FIG. 4 is a schematic side view of the piezoelectric transducer 1c. The piezoelectric transducer 1c has a curved shape, and includes a reinforcing plate 14a having a projection 18 protruding outward at an apex portion thereof, and a piezoelectric actuator including a piezoelectric element 11 mounted on a concave side of the reinforcing plate 14a. 10b, a substrate 15 for fixing the reinforcing plate 14a, and a diaphragm 16 attached to the protrusion 18 of the reinforcing plate 14a.
[0030]
The protruding portion 18 has a tunnel shape, and a longitudinal direction is a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4. Similarly to the piezoelectric transducer 1b, the bonding area of the piezoelectric transducer 1c can be reduced by bonding the vibration plate 16 to the projection 18, so that the vibration of the piezoelectric actuator 10a is hardly hindered. In 1c, it is possible to suppress the occurrence of variation in the vibration characteristics of the diaphragm 16.
[0031]
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment. For example, in the piezoelectric transducer 1b shown in FIG. 3, the piezoelectric element 11 is mounted on the concave surface side of the reinforcing plate 14 like the piezoelectric transducer 1a shown in FIG. Is attached, and the diaphragm 16 can be further deformed into a form in which the diaphragm 16 is bonded to the projecting member 17.
[0032]
As the protruding member 17, a rod member having a substantially semicircular cross section or a hemispherical member may be used. Further, in the piezoelectric transducer 1c, the projection 18 may have a hemispherical shape. Thereby, the bonding area between the projection 18 and the diaphragm 16 can be reduced. The method of attaching the diaphragm 16 to the protrusion 18 formed on the reinforcing plate 14a is not limited to the method using an adhesive. For example, when the reinforcing plate 14a is made of metal and the diaphragm is also made of metal, they can be connected by welding with the projections 18. However, since electricity flows through the reinforcing plate 14a when the piezoelectric element 11 is driven, electricity also flows through the vibration plate 16. For this reason, it may be necessary to perform a process such as forming an insulating film on the surface / side surface of the diaphragm 16.
[0033]
The diaphragm 16 is not limited to a simple plate shape having a constant thickness. For example, the diaphragm 16 may have irregularities on its surface, and a slit (hole) penetrating in the thickness direction may be formed in a predetermined shape at a predetermined position.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the piezoelectric transducer of the present invention, since the vibration member is held by the piezoelectric actuator, it is not necessary to fix the vibration member at another portion such as a peripheral portion thereof. Thus, the vibration of the vibration member can be largely vibrated with low power without suppressing the vibration of the vibration member. Further, since the problem that the vibration characteristics change depending on the fixed state of the peripheral portion of the vibration member or the like does not occur, it is possible to suppress the occurrence of variations in the vibration characteristics of the plurality of piezoelectric transducers.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of a piezoelectric transducer.
FIG. 2 is a schematic side view of another piezoelectric transducer.
FIG. 3 is a schematic side view of still another piezoelectric transducer.
FIG. 4 is a schematic side view of still another piezoelectric transducer.
[Explanation of symbols]
1.1a, 1b, 1c; piezoelectric transducers 10, 10a, 10b; piezoelectric actuator 11, piezoelectric element 12, piezoelectric body 13, electrode 14, reinforcing plate 15, substrate 16, diaphragm 17, projecting member 18, projecting portion

Claims (5)

薄板状の圧電体の表裏面に電極が形成された圧電素子と、弾性材料からなる湾曲した補強板と、を貼り合わせてなる湾曲した圧電アクチュエータと、
前記補強板の両端を固定する保持手段と、
前記圧電アクチュエータの凸面側の頂点近傍に取り付けられ、前記圧電体を面方向で伸縮させることによって前記圧電アクチュエータの凸部に生ずる厚さ方向の振動によって振動する振動部材と、
を具備することを特徴とする圧電トランスデューサ。
A curved piezoelectric actuator formed by bonding a piezoelectric element having electrodes formed on the front and back surfaces of a thin plate-shaped piezoelectric body and a curved reinforcing plate made of an elastic material,
Holding means for fixing both ends of the reinforcing plate,
A vibrating member attached near a vertex on the convex surface side of the piezoelectric actuator, and vibrating in a thickness direction vibration generated in a convex portion of the piezoelectric actuator by expanding and contracting the piezoelectric body in a planar direction;
A piezoelectric transducer comprising:
前記補強板は湾曲した頂点近傍に凸面側に突出した突起部を有し、
前記圧電素子は前記補強板の凹面側に取り付けられ、前記振動部材は前記突起部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電トランスデューサ。
The reinforcing plate has a protruding portion protruding to the convex side near the curved vertex,
The piezoelectric transducer according to claim 1, wherein the piezoelectric element is mounted on a concave surface side of the reinforcing plate, and the vibration member is mounted on the protrusion.
薄板状の圧電体の表裏面に電極が形成された圧電素子と弾性材料からなる湾曲した補強板とを貼り合わせてなる湾曲した圧電アクチュエータと、
前記湾曲した圧電アクチュエータの両端を固定する保持手段と、
前記湾曲した圧電アクチュエータの凸面側の頂点近傍に設けられた塊状または棒状の突起部材と、
前記突起部材に取り付けられ、前記圧電体を面方向で伸縮させることによって前記圧電アクチュエータの凸部に生ずる厚さ方向の振動によって振動する振動部材と、
を具備することを特徴とする圧電トランスデューサ。
A curved piezoelectric actuator formed by bonding a piezoelectric element having electrodes formed on the front and back surfaces of a thin plate-shaped piezoelectric body and a curved reinforcing plate made of an elastic material,
Holding means for fixing both ends of the curved piezoelectric actuator,
A massive or rod-shaped projection member provided near the vertex on the convex side of the curved piezoelectric actuator,
A vibrating member attached to the projecting member, vibrating in a thickness direction generated in a convex portion of the piezoelectric actuator by expanding and contracting the piezoelectric body in a plane direction;
A piezoelectric transducer comprising:
前記突起部材は絶縁材料からなり、前記圧電素子は前記補強板の凸面側に取り付けられ、前記突起部材が前記圧電素子に取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の圧電トランスデューサ。4. The piezoelectric transducer according to claim 3, wherein the protrusion is made of an insulating material, the piezoelectric element is mounted on a convex surface of the reinforcing plate, and the protrusion is mounted on the piezoelectric element. 5. 前記圧電素子は前記補強板の凹面側に取り付けられ、前記突起部材は前記補強板の凸面側の頂点近傍において前記補強板に取り付けられていることを特徴とする請求項3に記載の圧電トランスデューサ。4. The piezoelectric transducer according to claim 3, wherein the piezoelectric element is mounted on a concave side of the reinforcing plate, and the protruding member is mounted on the reinforcing plate near a vertex on a convex side of the reinforcing plate.
JP2002376239A 2002-12-26 2002-12-26 Piezoelectric transducer Expired - Fee Related JP3587519B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002376239A JP3587519B2 (en) 2002-12-26 2002-12-26 Piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002376239A JP3587519B2 (en) 2002-12-26 2002-12-26 Piezoelectric transducer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004208130A true JP2004208130A (en) 2004-07-22
JP3587519B2 JP3587519B2 (en) 2004-11-10

Family

ID=32813748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002376239A Expired - Fee Related JP3587519B2 (en) 2002-12-26 2002-12-26 Piezoelectric transducer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3587519B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009001769A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-31 Alps Electric Co., Ltd. Electrostriction actuator module
JP2009534014A (en) * 2006-04-17 2009-09-17 イノバ アイエヌシー Piezoelectric linear motor that can provide greater displacement
JP2011528546A (en) * 2008-07-18 2011-11-17 エージェンシー フォー ディフェンス デベロップメント Electromechanical transducer and manufacturing method thereof
KR101295215B1 (en) 2010-07-29 2013-08-08 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Vibrator element, vibrator, oscillator, and electronic device
JP2022172467A (en) * 2021-05-04 2022-11-16 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Device
JP2023099448A (en) * 2021-12-31 2023-07-13 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009534014A (en) * 2006-04-17 2009-09-17 イノバ アイエヌシー Piezoelectric linear motor that can provide greater displacement
WO2009001769A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-31 Alps Electric Co., Ltd. Electrostriction actuator module
JP2011528546A (en) * 2008-07-18 2011-11-17 エージェンシー フォー ディフェンス デベロップメント Electromechanical transducer and manufacturing method thereof
KR101295215B1 (en) 2010-07-29 2013-08-08 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Vibrator element, vibrator, oscillator, and electronic device
JP2022172467A (en) * 2021-05-04 2022-11-16 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Device
JP2023099448A (en) * 2021-12-31 2023-07-13 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド Apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP3587519B2 (en) 2004-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5558577B2 (en) Piezoelectric vibration device and portable terminal using the same
JP5409925B2 (en) Piezoelectric vibration device and portable terminal using the same
US6653762B2 (en) Piezoelectric type electric acoustic converter
KR101601748B1 (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration apparatus and portable terminal
CN101626537B (en) Sound-generating devices
US9636709B2 (en) Ultrasonic generation device
EP2822297A1 (en) Piezoelectric vibration element, piezoelectric vibration apparatus, and mobile terminal
JP6053827B2 (en) SOUND GENERATOR AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME
WO2013002384A1 (en) Acoustic generator and acoustic generation device using same
US9135906B2 (en) Ultrasonic generator
WO2006003367A1 (en) Piezoelectric inertial transducer
JP2004104327A (en) Actuator for piezoelectric speaker
JP3587519B2 (en) Piezoelectric transducer
JP2002010393A (en) Piezo-electric electroacoustic transducer
JP2005311415A (en) Acoustic vibration generation element
JP4515348B2 (en) Piezoelectric device for generating acoustic signals
EP2693771B1 (en) Oscillator and electronic device
JP2004221903A (en) Piezoelectric sounding element and its manufacturing method
KR101579121B1 (en) Piezoelectric actuator, piezoelectric vibration apparatus and portable terminal
JP7055950B2 (en) Vibration generators and electronic devices
JP4160042B2 (en) Flat panel speaker
WO2013094744A1 (en) Portable device and method for using same
JP2005294986A (en) Acoustic vibration generation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040416

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20040420

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20040614

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040720

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040809

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees