JP2006135924A - 圧電発音体およびこれを用いた発音装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、各種スピーカに用いられる圧電発音体およびこれを用いた発音装置において、より大きな音圧を確保することを目的とするものである。
【解決手段】特に圧電発音体1を構成する振動板3に対して枠体5を介して共鳴板6を配置する構造としたのである。このことにより、振動板を振動させることにより発せられた音が、振動板と枠体および共鳴板により形成された空間において共鳴するため、より大きな音圧を確保できるのである。
【選択図】図2
【解決手段】特に圧電発音体1を構成する振動板3に対して枠体5を介して共鳴板6を配置する構造としたのである。このことにより、振動板を振動させることにより発せられた音が、振動板と枠体および共鳴板により形成された空間において共鳴するため、より大きな音圧を確保できるのである。
【選択図】図2
Description
本発明は、補聴器などに用いられる小型スピーカとして使用する圧電発音体およびこれを用いた発音装置に関する。
一般に携帯電話や補聴器のような携帯電子機器においては、それを構成する電子部品に対して小型かつ省電力が必須条件として挙げられる。
そして、このような状況下において小型電子機器の音響システムを構築する発音体としては、構成部品点数が少なく省電力性に優れるという観点から振動板を振動させるアクチュエータとして圧電駆動電極を用いた圧電発音体が用いられていた。
なお、この発明に関する先行技術文献情報として、例えば特許文献1が知られている。
特開平11−7283号公報
しかしながら、その大きさに関して制約のある用途においては、振動板の駆動面積や振幅に音圧が比例するため、小型な圧電発音体においては音圧を確保することが困難なものとなっていた。
そこで、本発明はこのような問題を解決し、圧電発音体およびこれを用いた発音装置においてより大きな音圧を確保することを目的とする。
この目的を達成するために本発明は、特に圧電発音体を構成する振動板に対して枠体を介して共鳴板を配置する構造としたのである。
このような構成とすることにより、振動板を振動させることにより発せられた音が振動板と枠体および共鳴板により形成された空間において共鳴するため、より大きな音圧を確保できるのである。
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態における圧電発音体1を収納体2の内部に配置した発音装置を示したものであり、携帯電話や内耳型の補聴器などに設けられる超小型スピーカ用途として用いられるものである。
その基本的な構造は、開口部2aを有する収納体2の内部に圧電発音体1を配置した構成で、収納体2の内部に配置された圧電発音体1から音を発することで収納体2に設けられた開口部2aから音出しする構造で、小型で指向性を有する発音装置である。
また、収納体2の内部に配置される圧電発音体1は図2に示されるように、薄板状の振動板3の中央部に設けられた舌片状の振動領域3aの上面に圧電駆動領域4を配置した構造を基本とし、圧電駆動電極4が設けられた舌片状の振動領域3aを囲むように、振動板3の外周部分に枠体5が設けられ、この枠体5の上面を覆うように共鳴板6が設けられるとともに、枠体5の側面には圧電発音体1の内部で形成された音を外部に放出するための音孔5aを設けた構成となっている。
なお、圧電駆動電極4はAuからなる上部電極4aとPtからなる下部電極4b間にPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)からなる圧電薄膜4cを介在させたもので、上部電極4aと下部電極4b間に電圧を印加することで、その間に配置された圧電薄膜4cが撓み、この撓みにより振動板3の振動領域3aを振動させるものである。
そして、この圧電発音体1においては振動板3の上面側が枠体5及び共鳴板6により囲まれているため、圧電駆動電極4により生じた振動が特に振動板3と対向する共鳴板6により共鳴するため、この共鳴により振動板3から出た音の音圧が増幅し音孔5aから出力されるため、振動板3の大きさを大きくすることなくより大きな音圧が確保できるのである。
また、図3に示されるように振動板3の振動領域3aにおける自己共振周波数f1と共鳴板6の自己共振周波数f2とを異ならせることにより、圧電発音体1の周波数帯域を拡大させることが出来るのである。
すなわち、振動板3の振動領域3aにおいてはその長さにより自己共振周波数f1が決定されるためこの振動領域3aにおける音域が限定されてしまうのであるが、振動板3における振動領域3aの自己共振周波数f1を共鳴板6の自己共振周波数f2と異ならせることにより、圧電発音体1から発せられる音域は振動板3の振動領域3aの周波数特性7および共鳴板6の周波数特性8を複合した周波数特性9による音域となるため、振動板3の振動領域3aおよび共鳴板6の自己共振周波数f1,f2を一致させたものに比べ幅広い音域を確保することが出来るのである。
また、このような圧電発音体1を用いた場合、周波数特性9にみられるように自己共振周波数f1,f2などの特定周波数に対してピーク特性を示すため、このピーク特性を示す周波数帯域においては周波数特性の変異が大きくなるため、これを抑制すべく図1や図2において特に図示していないが振動板3の表面に樹脂弾性体(図示せず)を被膜させることにより実線で示す周波数特性10のようにピーク特性を抑制することが出来るのである。
なお、先に述べたピーク特性を抑制する樹脂弾性体を被膜させる場合、樹脂系材料の中でも硬度が低いオルガノ系シラン部材を使用すれば、振動板3上に設けられた樹脂弾性体による音響輻射を抑制でき音質向上を図ることが出来るとともに、この樹脂弾性体を振動板3領域だけではなく圧電駆動電極4を覆うように被覆させることで、圧電駆動電極4の端面において露出する圧電薄膜4cの露出面も覆うことができ、この部分における圧電薄膜4cの耐湿性を確保することが出来るのである。
また、枠体5に設けられる音孔5aは図2に示されるように、枠体5の下端部分つまり振動板3との当接部分に設けることで、共鳴板6を枠体5に取り付ける際、枠体5の端面が平坦面となるので共鳴板6の取り付け精度が良くなり、この共鳴板6の取り付け作業による圧電発音体1の音質劣化を抑制できるのである。
そして、この圧電発音体1を形成する場合、図4に示すように、先ずSiやSiO2などのシリコン系部材を振動板3を形成する所定形状に加工したシリコン基板11の上部表面に下部電極4bを形成するPt電極部材12を高周波スパッタリングにより被覆させ、さらにこのPt電極部材12上に圧電薄膜4cを形成するPZT部材13を形成する。
次に、このPZT部材13をフォトリソ加工により所定の形状とし、PZT部材13の外周端部及びその周辺部にエッチングマスクとしての感光レジストの絶縁膜14を塗布する。なお、絶縁膜14の塗布は下部電極4bにおいて外部接続用の端子部15を形成するため部分的に下部電極4bを露出させている。その後、圧電薄膜4c及び絶縁膜上に上部電極4aを形成するAu電極部材16を蒸着により被覆させる。
次に、不要なAu電極部材16、絶縁膜14及びPt電極部材12をドライエッチングにより除去する。なお、ここで外周フレーム1の表面に絶縁膜14を残した構成としているのは、この絶縁膜14により圧電駆動電極4の端面の電界を安定させるとともに、この領域におけるマイグレーションの発生を抑制し圧電薄膜4cの周辺部における絶縁性を確保するためである。
次に、振動板3を形成するシリコン基板11の下面における外周部分を残すようにドライエッチングすることにより外周部分をフレーム3bとして活用しその内側の薄板状となった部分を振動領域3aとして活用する振動板3が形成される。また、振動板3の下方の空洞部分は音響孔3cとして利用される。
なお、先に述べた下部電極4bを形成するPt電極部材12に対して圧電薄膜4cを形成するPZT部材13をスパッタリングにより形成する際には、Pt電極部材12におけるPtの結晶軸を配向させ、このPt電極部材12の表面に積層されるPZT部材13のPZTの結晶軸を優先配向させることにより、下部電極4bと圧電薄膜4cとの密着性を向上させることができ層間剥離が抑制できるとともに、下部電極4bに対して圧電薄膜4cを直接積層することによりこの層間接合に用いられていた接着層を除去でき、圧電発音体1の音圧特性を向上できるのである。なお、下部電極4bと圧電薄膜4cとの密着性を高めることで圧電薄膜4cの圧電特性も向上される。
そして、このようにして形成された振動板3上に図2に示すよう枠体5及び共鳴板6を一体化することにより圧電発音体1が形成できるのである。
本発明にかかる圧電発音体は、圧電発音体の音圧特性を向上させられるという効果を有し、特に補聴器などの小型スピーカ用途において有用である。
1 圧電発音体
2 収納体
2a 開口部
3 振動板
4 圧電駆動電極
5 枠体
5a 音孔
6 共鳴板
2 収納体
2a 開口部
3 振動板
4 圧電駆動電極
5 枠体
5a 音孔
6 共鳴板
Claims (6)
- 振動板と、この振動板上に設けられた圧電駆動電極とを備え、前記振動板上に前記圧電駆動電極による振動領域を囲む枠体と、この枠体に設けられた音孔と、前記枠体の前記振動板とは反対側の開口端を覆う共鳴板を設けたことを特徴とする圧電発音体。
- 振動板の振動領域の自己共振周波数と共鳴板の自己共振周波数とを異ならせたことを特徴とする請求項1に記載の圧電発音体。
- 振動板の表面を樹脂弾性体で覆ったことを特徴とする請求項1に記載の圧電発音体。
- 振動板をシリコン系部材で形成するとともに、樹脂弾性体をオルガノ系シラン部材で形成したことを特徴とする請求項3に記載の圧電発音体。
- 音孔を枠体における振動板との当接部分に設けたことを特徴とする請求項1に記載の圧電発音体。
- 開口部を有する収納体と、この収納体内に配置された圧電発音体とを備え、前記圧電発音体は振動板と、前記振動板上に設けられた圧電駆動電極と、前記振動板の振動領域を囲むように設けられた枠体と、前記枠体に設けられた音孔と、前記枠体の前記振動板とは反対側に設けられた共鳴板を備えたことを特徴とする発音装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004370576A JP2006135924A (ja) | 2004-10-05 | 2004-12-22 | 圧電発音体およびこれを用いた発音装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004370576A JP2006135924A (ja) | 2004-10-05 | 2004-12-22 | 圧電発音体およびこれを用いた発音装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP2006135924A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101998216A (zh) * | 2009-08-28 | 2011-03-30 | 友泰讯科(北京)科技有限公司 | 一种扬声器和便携式电子设备 |
CN104936110A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-23 | 歌尔声学股份有限公司 | 发声装置、电子设备及其制造方法 |
-
2004
- 2004-12-22 JP JP2004370576A patent/JP2006135924A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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