JP2007194789A - Piezoelectric speaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧電素子チップを利用した圧電スピーカに係り、特に音圧特性を改善することができる圧電スピーカに関する。 The present invention relates to a piezoelectric speaker using a piezoelectric element chip, and more particularly to a piezoelectric speaker capable of improving sound pressure characteristics.
一般にスピーカは振動板の役割を担うボイスコーンに接続されたボイスコイルに音声電気信号を流すことにより、このコイルの電流と永久磁石の磁界の相互作用によりボイスコーンを機械的に振動させ、これにより空気を振動させて音声を再生するようになっている。 音声の再生において、人間の可聴周波数である数10Hzから10数kHzまでの広範囲に渡って効率良く、かつ歪みが生じないように再生することが理想的である。しかし、1つのスピーカで広範囲の周波数領域をカバーすることは困難であるため、一般的には、各領域に対応させた複数のスピーカが使用されている。 In general, a speaker causes a voice cone to mechanically vibrate due to the interaction between the current of this coil and the magnetic field of a permanent magnet by flowing an audio electric signal through a voice coil connected to the voice cone that plays the role of a diaphragm. The sound is reproduced by vibrating the air. In the reproduction of audio, it is ideal that the reproduction is performed efficiently over a wide range from a human audible frequency of several tens of Hz to several tens of kHz so as not to cause distortion. However, since it is difficult to cover a wide frequency range with one speaker, generally, a plurality of speakers corresponding to each region are used.
ところで、近年、ステレオ装置、テレビジョン、サラウンドサウンド等の音響装置において小型軽量化、薄型化などの要請が非常に高まってきている。このような要請に応え、極めて薄くかつ軽量の圧電スピーカが開発されている。
この圧電スピーカは、例えば特許文献1、2、3等に開示されており、エポキシ系樹脂と多数の例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電素子チップ、導電性電極膜などで構成され、圧電素子チップと有機系樹脂を使用することにより、圧電素子の有する圧電効果と有機系樹脂の持つ弾力性とを利用するようになっている。
By the way, in recent years, there has been a great demand for reduction in size, weight, and thickness of audio devices such as stereo devices, televisions, and surround sound. In response to such demands, extremely thin and lightweight piezoelectric speakers have been developed.
This piezoelectric speaker is disclosed in, for example,
しかしながら、前述した従来の圧電スピーカにあっては、例えば1kHz〜10kHzにおける音圧特性は良好でない状況である。
本発明は以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創出されたものである。
本発明の目的は、複数個の圧電素子チップと圧電素子チップ周囲の有機系樹脂からなる圧電樹脂複合体を2個設け、圧電樹脂複合体の電極面間に中間層として中間電極膜を備え、圧電効果を高めることにより1kHz〜10kHzにおける音圧特性を改善した圧電スピーカを提供することにある。
However, in the conventional piezoelectric speaker described above, for example, the sound pressure characteristic at 1 kHz to 10 kHz is not good.
The present invention has been created in order to effectively solve the above-described problems.
An object of the present invention is to provide two piezoelectric resin composites composed of a plurality of piezoelectric element chips and an organic resin around the piezoelectric element chips, and include an intermediate electrode film as an intermediate layer between the electrode surfaces of the piezoelectric resin composites. An object of the present invention is to provide a piezoelectric speaker with improved sound pressure characteristics at 1 kHz to 10 kHz by enhancing the piezoelectric effect.
本発明は、複数個の圧電素子チップと圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填した有機系樹脂からなる圧電樹脂部及び前記圧電樹脂部の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部とで形成される圧電樹脂複合体を2個設け、前記2個の圧電樹脂複合体の電極面間に中間層として中間電極膜が備えられるとともに、前記中間電極膜と接する前記2個の圧電樹脂複合体の両面に導電性電極膜が設けられ、前記周囲樹脂部の一部又は全部がスピーカ枠体と結合していることを特徴とする圧電スピーカである。 The present invention includes a plurality of piezoelectric element chips, a piezoelectric resin portion made of an organic resin filled on a side surface excluding the electrode surface of the piezoelectric element chip, and a peripheral resin portion made of only an organic resin around the piezoelectric resin portion. Two piezoelectric resin composites to be formed are provided, an intermediate electrode film is provided as an intermediate layer between the electrode surfaces of the two piezoelectric resin composites, and the two piezoelectric resin composites in contact with the intermediate electrode film The piezoelectric speaker is characterized in that a conductive electrode film is provided on both sides of the substrate, and a part or all of the peripheral resin portion is coupled to the speaker frame.
従来の公知例では、複数個の圧電素子チップと有機系樹脂からなる圧電樹脂複合体は1個で、圧電樹脂複合体の形状は圧電樹脂複合体の振動方向に凸状又は凹状で、中間電極膜は形成されていない。一方、本発明では、2個の圧電樹脂複合体及び中間電極膜の形状は圧電樹脂複合体の振動方向に凸状又は凹状若しくは平面状でよい。
振動方向に凸状又は凹状の場合、本発明の圧電樹脂複合体は平面の一部、円柱体曲面の一部、円錐体曲面の一部、球体曲面の一部及び楕円体曲面の一部の内の1種以上から選ばれた形態を有することも可能である。
In the conventional known example, there is one piezoelectric resin composite composed of a plurality of piezoelectric element chips and an organic resin, and the shape of the piezoelectric resin composite is convex or concave in the vibration direction of the piezoelectric resin composite. A film is not formed. On the other hand, in the present invention, the shape of the two piezoelectric resin composites and the intermediate electrode film may be convex, concave or planar in the vibration direction of the piezoelectric resin composite.
When convex or concave in the vibration direction, the piezoelectric resin composite of the present invention is a part of a plane, a part of a cylindrical curved surface, a part of a conical curved surface, a part of a spherical curved surface, and a part of an ellipsoidal curved surface. It is also possible to have a form selected from one or more of them.
圧電素子チップとしてはチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系PZTの他に、他の複合材料セラミックを用いてもよい。具体的には、PZTよりも圧電歪定数が3倍程度大きい亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛(PZNT)やマグネシウムニオブ酸チタン酸鉛(PMNT)を用いることができる。
重要なこととして、良好な圧電効果を確保するため、個々の圧電素子チップにおける一対の電極面はほぼ平行である必要がある。また、圧電スピーカに使用されるすべての圧電素子チップにおいて、その電極面間の距離は同一程度である必要がある。電極面は平行であり電極面間の距離が同一程度であることを除き、本発明における圧電素子チップはどのような形状を有しても良い。例えば、圧電素子チップの形状として、円柱体、直方体、三角柱体などがよい。また、円柱体、直方体及び三角柱体の内の1種以上から選ばれた形状でよく、例えば直方体と三角柱体を混合し、使用することもできる。工業的には、同一の直方体形状を有する圧電素子チップが推奨される。
As the piezoelectric element chip, in addition to lead zirconate titanate (PZT) PZT, other composite material ceramics may be used. Specifically, lead zinc niobate titanate (PZNT) or magnesium magnesium niobate titanate (PMNT) whose piezoelectric strain constant is about three times larger than PZT can be used.
Importantly, in order to ensure a good piezoelectric effect, the pair of electrode surfaces in each piezoelectric element chip must be substantially parallel. Further, in all piezoelectric element chips used for the piezoelectric speaker, the distance between the electrode surfaces needs to be the same. The piezoelectric element chip in the present invention may have any shape except that the electrode surfaces are parallel and the distance between the electrode surfaces is the same. For example, the shape of the piezoelectric element chip may be a cylindrical body, a rectangular parallelepiped, a triangular prism, or the like. Moreover, the shape selected from 1 or more types among a cylinder, a rectangular parallelepiped, and a triangular prism may be sufficient, for example, a rectangular parallelepiped and a triangular prism can be mixed and used. Industrially, piezoelectric element chips having the same rectangular parallelepiped shape are recommended.
有機系樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。スピーカ枠体は圧電樹脂複合体を固定、支持できる材料で良く、圧電樹脂複合体に比較し優れた強度特性が要求され、導電性特性は特に問われない。スピーカ枠体において、重要なことはスピーカ枠体と圧電樹脂複合体との結合状態である。圧電樹脂複合体とスピーカ枠体が結合部と非結合部で形成された場合、圧電樹脂複合体の柔軟性は増加し音圧特性は向上する。導電性電極膜としては、導電性特性に優れた炭素、アルミニウム、金、銀、銅などの導電性物質の圧電素子チップへの蒸着膜又は前記導電性物質を含む有機系樹脂膜若しくは前記蒸着膜と前記有機系樹脂膜の複合体が良い。 As the organic resin, an epoxy resin, a polyurethane resin, or the like can be used. The speaker frame may be made of a material that can fix and support the piezoelectric resin composite, and is required to have superior strength characteristics as compared with the piezoelectric resin composite, and the conductive characteristics are not particularly limited. In the speaker frame, what is important is the coupling state between the speaker frame and the piezoelectric resin composite. When the piezoelectric resin composite and the speaker frame are formed with a coupling portion and a non-coupling portion, the flexibility of the piezoelectric resin composite is increased and the sound pressure characteristics are improved. As the conductive electrode film, a vapor-deposited film on a piezoelectric element chip of a conductive substance such as carbon, aluminum, gold, silver, or copper having excellent conductivity characteristics, an organic resin film containing the conductive substance, or the vapor-deposited film And a composite of the organic resin film is preferable.
中間電極膜としては、導電性特性に優れた炭素、アルミニウム、金、銀、銅などの導電性物質又は前記導電性物質を含む有機系樹脂膜若しくは前記導電性物質の圧電素子チップへの蒸着膜と前記有機系樹脂膜の複合体が良い。
前記中間電極膜の役割は、前記中間電極膜と接する前記2個の圧電樹脂複合体に存在する圧電素子チップに同一の電位を与えるためである。電極面に垂直かつ同一方向に分極された圧電素子チップの場合においては、同一の電位を加えることにより、前記中間電極膜と接する一方の圧電素子チップは分極方向と垂直な方向に膨張し、同時に前記中間電極膜と接する他方の圧電素子チップは分極方向と垂直な方向に収縮する。この場合、前記2個の圧電樹脂複合体及び前記中間電極膜の形状は圧電樹脂複合体の振動方向に凸状又は凹状若しくは平面状でよい。
As the intermediate electrode film, a conductive material such as carbon, aluminum, gold, silver, and copper having excellent conductivity characteristics, an organic resin film containing the conductive material, or a vapor deposition film of the conductive material on a piezoelectric element chip And a composite of the organic resin film is preferable.
The role of the intermediate electrode film is to apply the same potential to the piezoelectric element chips existing in the two piezoelectric resin composites in contact with the intermediate electrode film. In the case of a piezoelectric element chip polarized in the same direction and perpendicular to the electrode surface, by applying the same potential, one piezoelectric element chip in contact with the intermediate electrode film expands in a direction perpendicular to the polarization direction, and at the same time The other piezoelectric element chip in contact with the intermediate electrode film contracts in a direction perpendicular to the polarization direction. In this case, the shape of the two piezoelectric resin composites and the intermediate electrode film may be convex, concave or planar in the vibration direction of the piezoelectric resin composite.
前記中間電極膜と接する一方の圧電素子チップと他方の圧電素子チップが電極面に垂直かつ反対方向に分極された場合、同一の電位を加えることにより、前記中間電極膜と接する一方の圧電素子チップと他方の圧電素子チップは分極方向と垂直な同一方向に膨張、収縮する。したがって、前記中間電極膜を境に反対方向に分極された圧電素子チップの場合、前記2個の圧電樹脂複合体及び前記中間電極膜の形状として平面状であることは適用不可能であり、圧電樹脂複合体の振動方向に凸状又は凹状であることが必要である。
なお、前記中間電極膜に音声電気信号を通電するためのリード線を結線することが必要で、リード線の結線は前記周囲樹脂部を通じて設けるとよい。また、圧電樹脂部の上部に設けた導電性電極膜の保護、スピーカ出力特性改善などのため、導電性電極膜の片面又は両面の上部にポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂などの有機系樹脂膜を設けても良い。
When one piezoelectric element chip in contact with the intermediate electrode film and the other piezoelectric element chip are polarized in a direction perpendicular to and opposite to the electrode surface, one piezoelectric element chip in contact with the intermediate electrode film is applied by applying the same potential. The other piezoelectric element chip expands and contracts in the same direction perpendicular to the polarization direction. Therefore, in the case of a piezoelectric element chip polarized in the opposite direction with the intermediate electrode film as a boundary, it is not applicable that the two piezoelectric resin composites and the intermediate electrode film have a planar shape. It is necessary that the resin composite is convex or concave in the vibration direction.
In addition, it is necessary to connect a lead wire for energizing an audio electric signal to the intermediate electrode film, and the connection of the lead wire may be provided through the peripheral resin portion. In addition, in order to protect the conductive electrode film provided on the upper part of the piezoelectric resin part and improve the speaker output characteristics, an organic resin film such as polyurethane resin, polyethylene resin, epoxy resin, etc. on one or both surfaces of the conductive electrode film. May be provided.
本発明の圧電スピーカによれば、複数個の圧電素子チップと圧電素子チップ周囲の有機系樹脂からなる圧電樹脂複合体を2個設け、圧電樹脂複合体の電極面間に中間層として中間電極膜を備え、圧電効果を高めることにより、1kHz〜10kHzにおける音圧特性を改善することができる。また、本発明のように2個の圧電樹脂複合体及び中間電極膜が振動方向に凸状又は凹状若しくは平面状のいずれの形状でもよいことは製造も容易であり、その使用範囲も拡大され、本発明による効果は大きいと言える。 According to the piezoelectric speaker of the present invention, two piezoelectric resin composites each including a plurality of piezoelectric element chips and an organic resin around the piezoelectric element chips are provided, and an intermediate electrode film is provided as an intermediate layer between the electrode surfaces of the piezoelectric resin composite. By improving the piezoelectric effect, the sound pressure characteristics at 1 kHz to 10 kHz can be improved. Moreover, it is easy to manufacture that the two piezoelectric resin composites and the intermediate electrode film may be convex, concave, or planar in the vibration direction as in the present invention, and the range of use is expanded. It can be said that the effect by this invention is large.
以下に、本発明に係る圧電スピーカの実施例について詳述する。 Hereinafter, embodiments of the piezoelectric speaker according to the present invention will be described in detail.
図1は本発明の圧電スピーカを示す要部拡大断面図である。図2は、図1に示す圧電スピーカのA−A矢視断面図である。
図示するように圧電スピーカは、同一の直方体形状を有する複数の圧電素子チップ11間に有機系樹脂12を充填し、多くの圧電素子チップ11を結合した圧電樹脂部13及び圧電樹脂部13の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部14で形成される2個の圧電樹脂複合体15A及び15Bと、前記2個の圧電樹脂複合体15A及び15Bの電極面間に中間層として設けた中間電極膜15Cと、前記中間電極膜15Cと接する前記2個の圧電樹脂複合体15A及び15Bの両面に設けた導電性電極膜17A及び17Bと、周囲樹脂部14と結合される枠体16で構成される。
上記導電性電極膜17A及び17Bをリード線18Aで結線するとともに、前記周囲樹脂部14を通じて前記中間電極膜15Cをリード線18Bで結線し、音声信号源18から音声電気信号をリード線18A及び18Bに通電することにより、音声は得られる。
図1及び図2に示すように、本実施例では、複数個の圧電素子チップ11と圧電素子チップ11周囲の有機系樹脂からなる圧電樹脂複合体15A及び15Bを2個設け、圧電樹脂複合体15A及び15Bの電極面間に中間層として中間電極膜15Cを備え、圧電効果を高めることにより、1kHz〜10kHzにおける音圧特性の改善が可能となる。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a piezoelectric speaker of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric speaker shown in FIG.
As shown in the figure, the piezoelectric speaker is filled with an
The
As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, a plurality of
さらに、具体的に実施例の詳細を述べる。
圧電スピーカの圧電樹脂複合体15A及び15Bを特開2003−348692号公報で開示された方法で作製した。使用した圧電素子チップ11はチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の圧電素子で、その寸法は縦2mm、横2mm、厚さ0.2mmの直方体である。また、複数個の圧電素子チップ11を結合するために充填する有機系樹脂12として、エポキシ樹脂が使用された。圧電素子チップ11の電極面として、縦2mm、横2mmの平面を使用するため、圧電樹脂複合体15A及び15Bの厚さは、圧電素子チップ11のそれと同程度となる。
作製された圧電樹脂複合体15A及び15Bは同一形状を有し、それらの正面図を図3に、側面図(圧電素子チップの図示は省略)を図4に示す。図3で圧電樹脂複合体15Aの開き角度、曲率半径及び幅寸法をそれぞれθ、R及びDとする。また、図4で圧電樹脂複合体15Aの長さ寸法をLとする。
Further, details of the embodiment will be specifically described.
The produced
圧電素子チップ11は、圧電素子チップ間の間隔を平均0.4mmの等間隔とし、曲面に沿った格子状に配置される。すなはち、図3のR曲面に沿って、角度θ方向に、圧電素子チップ11の長辺の位置と圧電樹脂複合体15A及び15Bの弧状端部との距離が同程度となるように、14個の圧電素子チップ11が平均0.4mmの等間隔で配置される。
以上のθ方向14個の配置を、図4のL方向に平均2.4mmの等間隔で平行移動した配置をR曲面に沿って繰り返し行い、圧電樹脂複合体15A及び15Bそれぞれにおいて合計196個の圧電素子チップ11が配置される。得られた圧電樹脂複合体15A及び15Bの寸法はほぼ同一で幅D=37.0mm、長さL=37.5mm、平均曲率半径R=45mmである。圧電樹脂複合体15A及び15Bから周囲樹脂部14を除いた圧電樹脂部13の寸法はほぼ同一で幅33.1mm、長さ33.6mm、平均曲率半径45mmであった。実施例1による圧電樹脂複合体15Aの一部について、その要部拡大平面図を図5に示す。図5に示すように圧電素子チップ11は、X方向(図5参照)に14個、Y方向(図5参照)に14個、平均0.4mmの等間隔で格子状に合計196個配置される。
The piezoelectric element chips 11 are arranged in a lattice shape along a curved surface with an average interval of 0.4 mm between the piezoelectric element chips. That is, along the R curved surface of FIG. 3, the distance between the position of the long side of the
The arrangement of 14 pieces in the θ direction described above is repeated along the R curved surface by parallelly moving in the L direction in FIG. 4 at an equal interval of 2.4 mm on average, and a total of 196 pieces are respectively provided in the
次に圧電樹脂複合体15Aと圧電樹脂複合体15Bの間に平均厚さ0.1mmの中間電極膜15Cを設け、圧電樹脂複合体15A、中間電極膜15C及び圧電樹脂複合体15Bで構成される圧電樹脂複合体15を作製した。中間電極膜15Cとして、導電性金属である銀を含むエポキシ樹脂が使用された。得られた圧電樹脂複合体15の寸法は幅37mm、長さ38mm、平均曲率半径45mmであった。
圧電樹脂複合体15と結合する枠体16は厚さ5mmのアクリル樹脂で準備される。枠体16の外側寸法は縦60mm、横60mm、厚さ5mmの直方体で、その中央部に縦37.2mm、横38.2mmの空隙が設けられる。枠体16の空隙部(縦37.2mm、横38.2mm)に圧電樹脂複合体15(幅37mm、長さ38mm)を入れ、圧電樹脂複合体15の2箇所の直線状端部(長さ38mm部分)を枠体空隙部の2箇所の上辺部(長さ38.2mm部分)に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂19A、19a、19B及び19bで結合した。
圧電樹脂複合体15と枠体16との結合状態の一部について、その斜視図(圧電素子チップの図示は省略)を図6に示す。図6に示すように、本実施例では、圧電樹脂複合体15の直線状端部と枠体16がエポキシ樹脂19Aで結合されているが、圧電樹脂複合体15の2箇所の弧状端部と枠体16とは結合されていない。すなはち、圧電樹脂複合体15と枠体16の結合において、結合部と非結合部が形成されている。
Next, an
The
FIG. 6 shows a perspective view (a piezoelectric element chip is not shown) of a part of the coupling state of the
枠体16と結合された圧電樹脂複合体15に60℃、1時間の硬化処理を実施した。硬化処理後、枠体16と結合された圧電樹脂複合体15を洗浄し、さらに圧電素子チップ11の電極面が存在する圧電樹脂部13の両面に、真空蒸着法による導電性アルミニウム電極膜17A及び17Bを設けた。アルミニウム電極膜17A及び17Bの厚さはほぼ同一で平均0.4μmであった。
前記導電性アルミニウム電極膜17A及び17Bをリード線18Aで結線するとともに、前記周囲樹脂部14を通じて前記中間電極膜15Cをリード線18Bで結線し、音声信号源18から音声電気信号をリード線18A及び18Bに通電し、圧電スピーカの周波数に対する音圧特性の評価を行った。音圧特性の評価結果が表1に示される。
表1に示されるように1kHzから10kHzの周波数領域で、実施例1の音圧特性は40〜68相対音圧dBを示すことが分かる。
The
The conductive
As shown in Table 1, it can be seen that the sound pressure characteristic of Example 1 shows 40 to 68 relative sound pressure dB in the frequency range of 1 kHz to 10 kHz.
比較例として、特開2003−348692号公報で開示された方法で中間電極膜が存在しない圧電樹脂複合体25を作製した。
なお本比較例は、先に本発明者らが特願2005−371403にて出願し、開示された圧電スピーカでもある。
圧電樹脂複合体25は実施例1で作製した圧電樹脂複合体15Aとほぼ同一のものである。使用した圧電素子チップ21は実施例1と同一で、圧電素子チップを結合するための有機系樹脂22も実施例1と同一のものである。圧電素子チップ21は、X方向(図5参照)に14個、Y方向(図5参照)に14個、平均0.4mmの等間隔で格子状に合計196個配置されている。
得られた圧電樹脂複合体25の寸法は幅D=37.0mm、長さL=37.5mm、平均曲率半径R=45mmである。圧電樹脂複合体25から周囲樹脂部24を除いた圧電樹脂部23の寸法は幅33.0mm、長さ33.5mm、平均曲率半径45mmであった。
As a comparative example, a
This comparative example is also a piezoelectric speaker previously filed and disclosed in Japanese Patent Application No. 2005-371403 by the present inventors.
The
The dimensions of the obtained
次に圧電樹脂複合体25と結合する枠体26が厚さ5mmのアクリル樹脂で準備される。枠体26の外側寸法は縦60mm、横60mm、厚さ5mmの直方体で、その中央部に縦37.2mm、横37.7mmの空隙が設けられる。枠体26の空隙部(縦37.2mm、横37.7mm)に圧電樹脂複合体25(幅37.0mm、長さ37.5mm)を入れ、圧電樹脂複合体25の2箇所の直線状端部(長さ37.5mm部分)を枠体空隙部の2箇所の上辺部(長さ37.7mm部分)に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂29A、29a、29B及び29bで結合した。
圧電樹脂複合体25と枠体26との結合状態の一部について、その斜視図(圧電素子チップの図示は省略)を図7に示す。図7に示すように、本比較例では、圧電樹脂複合体25の直線状端部と枠体26がエポキシ樹脂29Aで結合されているが、圧電樹脂複合体25の2箇所の弧状端部と枠体26とは結合されていない。すなはち、圧電樹脂複合体25と枠体26の結合において、結合部と非結合部が形成されている。
Next, a
FIG. 7 shows a perspective view (piezoelectric element chip is not shown) of a part of the coupled state of the
枠体26と結合された圧電樹脂複合体25に60℃、1時間の硬化処理を実施した。硬化処理後、枠体26と結合された圧電樹脂複合体25を洗浄し、さらに圧電素子チップ21の電極面が存在する圧電樹脂部23の両面に、真空蒸着法による導電性アルミニウム電極膜27A及び27Bを設けた。アルミニウム電極膜27A及び27Bの厚さはほぼ同一で平均0.4μmであった。
電極膜27A及び27Bに2本のリード線28A及び28Bを結線後、音声信号源18から音声電気信号をリード線に通電し、実施例1と同様に圧電スピーカの周波数に対する音圧特性の評価を行った。音圧特性の評価結果が表1に示される。
表1に示されるように1kHzから10kHzの周波数領域で、比較例は35〜61相対音圧dBを示し、比較例の音圧特性は実施例1に比較し劣っていることが分かる。
The
After connecting the two lead wires 28A and 28B to the electrode films 27A and 27B, a sound electric signal is supplied to the lead wire from the
As shown in Table 1, in the frequency range from 1 kHz to 10 kHz, the comparative example shows 35 to 61 relative sound pressure dB, and it can be seen that the sound pressure characteristic of the comparative example is inferior to that of Example 1.
圧電スピーカの圧電樹脂複合体35を特開2003−348692号公報で開示された方法で作製した。使用した圧電素子チップ31は実施例1と同一で、圧電素子チップ31を結合するための有機系樹脂32も実施例1と同一のものである。実施例2では、実施例1と異なり曲率を有しない平面状に圧電樹脂複合体35A及び35Bを作製した。圧電樹脂複合体35A及び35Bはほぼ同一形状であり、その一部の要部拡大平面図を図8に示す。図8に示すように圧電素子チップ31は、X方向(図8参照)に14個、Y方向(図8参照)に14個、平均0.4mmの等間隔で格子状に合計196個配置されている。圧電素子チップ31の電極面として、縦2mm、横2mmの平面を使用するため、圧電樹脂複合体35A及び35Bの厚さは、圧電素子チップ31のそれと同程度となる。得られた圧電樹脂複合体35A及び35Bの寸法は、ほぼ同一で幅38mm、長さ38mmである。圧電樹脂複合体35A及び35Bから周囲樹脂部34を除いた圧電樹脂部33の寸法はほぼ同一で幅34mm、長さ34mmであった。
The
次に圧電樹脂複合体35Aと圧電樹脂複合体35Bの間に平均厚さ0.1mmの中間電極膜35Cを設け、圧電樹脂複合体35A、中間電極膜35C及び圧電樹脂複合体35Bで構成される圧電樹脂複合体35を作製した。中間電極膜35Cとして、実施例1と同じく、導電性金属である銀を含むエポキシ樹脂が使用された。得られた圧電樹脂複合体35の寸法は幅38mm、長さ38mmであった。
圧電樹脂複合体35と結合する枠体36は厚さ5mmのアクリル樹脂で準備される。枠体36の外側寸法は縦60mm、横60mm、厚さ5mmの直方体で、その中央部に縦38.2mm、横38.2mmの空隙が設けられる。枠体36の空隙部(縦38.2mm、横38.2mm)に圧電樹脂複合体35(幅38mm、長さ38mm)を入れ、圧電樹脂複合体35の4箇所の直線状端部(長さ38mm部分)を枠体空隙部の4箇所の上辺部(長さ38.2mm部分)に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂39A及び39Bで結合した。
圧電樹脂複合体35と枠体36との結合状態について、その斜視図(圧電素子チップの図示は省略)を図9に示す。図9に示すように、実施例2では、圧電樹脂複合体35の4箇所の直線状端部すべてが枠体36とエポキシ樹脂39A及び39Bで結合され、非結合部は形成されていない。枠体36と結合された圧電樹脂複合体35の断面図を図10に示す。図10に示すように実施例2では、圧電樹脂複合体35A、中間電極膜35C及び圧電樹脂複合体35Bで構成された圧電樹脂複合体35が曲率を有しない平面状であることが分かる。
Next, an
A
FIG. 9 shows a perspective view (piezoelectric element chip is not shown) of the coupling state of the
枠体36と結合された圧電樹脂複合体35に60℃、1時間の硬化処理を実施した。硬化処理後、枠体36と結合された圧電樹脂複合体35を洗浄し、さらに圧電素子チップ31の電極面が存在する圧電樹脂部33の両面に、真空蒸着法による導電性アルミニウム電極膜37A及び37Bを設けた。アルミニウム電極膜37A及び37Bの厚さはほぼ同一で平均0.4μmであった。
前記導電性アルミニウム電極膜37A及び37Bをリード線38Aで結線するとともに、前記周囲樹脂部34を通じて前記中間電極膜35Cをリード線38Bで結線し、音声信号源18から音声電気信号をリード線38A及び38Bに通電し、実施例1と同様に圧電スピーカの周波数に対する音圧特性の評価を行った。音圧特性の評価結果は表1に示される。
表1に示されるように1kHzから10kHzの周波数領域で、実施例2は38〜65相対音圧dBを示し、実施例2の音圧特性は比較例に比較し優れていることが分かる。
The
The conductive aluminum electrode films 37A and 37B are connected by lead wires 38A, the
As shown in Table 1, in the frequency range from 1 kHz to 10 kHz, Example 2 shows 38 to 65 relative sound pressure dB, and it can be seen that the sound pressure characteristic of Example 2 is superior to that of the comparative example.
表2に実施例1、比較例及び実施例2における圧電樹脂複合体の形状、概略寸法、枠体との結合状態、圧電素子チップ数、音圧特性を示す。表2から、本発明による実施例1及び実施例2の音圧特性は比較例に比較し優れていることが分かる。
すなはち、複数個の圧電素子チップと圧電素子チップ周囲の有機系樹脂からなる圧電樹脂複合体を2個設け、前記2個の圧電樹脂複合体の電極面間に中間層として中間電極膜を備え、圧電効果を高めることにより、1kHz〜10kHzにおける音圧特性が向上したものと思はれる。
また、圧電樹脂複合体と枠体との結合において結合部と非結合部が形成された場合、圧電樹脂複合体の柔軟性が高まり、さらに音圧特性が改善されたものと思われる。
Table 2 shows the shape, approximate dimensions, coupling state with the frame, number of piezoelectric element chips, and sound pressure characteristics of the piezoelectric resin composites in Example 1, Comparative Example, and Example 2. From Table 2, it can be seen that the sound pressure characteristics of Examples 1 and 2 according to the present invention are superior to those of the comparative example.
That is, two piezoelectric resin composites composed of a plurality of piezoelectric element chips and an organic resin around the piezoelectric element chips are provided, and an intermediate electrode film is provided as an intermediate layer between the electrode surfaces of the two piezoelectric resin composites. It is considered that the sound pressure characteristics at 1 kHz to 10 kHz are improved by providing and enhancing the piezoelectric effect.
In addition, when the coupling portion and the non-coupling portion are formed in the coupling between the piezoelectric resin composite and the frame, it is considered that the flexibility of the piezoelectric resin composite is increased and the sound pressure characteristics are further improved.
なお、圧電樹脂複合体の形状として実施例1では円柱体曲面の一部の例を示し、実施例2では平面の一部の例を示したが、他の円錐体曲面の一部、楕円体曲面の一部などの近似曲面も適用可能である。
すなはち、圧電樹脂複合体の形状として、平面の一部、円柱体曲面の一部、円錐体曲面の一部、球体曲面の一部及び楕円体曲面の一部の内の1種以上から選ばれた形態においても、本発明の効果は失われない。
As the shape of the piezoelectric resin composite, Example 1 shows an example of a part of a cylindrical curved surface, and Example 2 shows an example of a part of a flat surface. An approximate curved surface such as a part of a curved surface is also applicable.
In other words, the shape of the piezoelectric resin composite may be one or more of a part of a plane, a part of a cylindrical curved surface, a part of a conical curved surface, a part of a spherical curved surface, and a part of an ellipsoidal curved surface. Even in the selected form, the effects of the present invention are not lost.
11…圧電素子チップ、12…有機系樹脂、13…圧電樹脂部、14…周囲樹脂部、
15…圧電樹脂複合体、15A…圧電樹脂複合体、15B…圧電樹脂複合体、
15C…中間電極膜、16…枠体、17A…導電性電極膜、17B…導電性電極膜、
18A…リード線、18B…リード線、19A…エポキシ樹脂、19a…エポキシ樹脂、
19B…エポキシ樹脂、19b…エポキシ樹脂、
DESCRIPTION OF
15 ... piezoelectric resin composite, 15A ... piezoelectric resin composite, 15B ... piezoelectric resin composite,
15C ... Intermediate electrode film, 16 ... Frame, 17A ... Conductive electrode film, 17B ... Conductive electrode film,
18A ... Lead wire, 18B ... Lead wire, 19A ... Epoxy resin, 19a ... Epoxy resin,
19B ... epoxy resin, 19b ... epoxy resin,
Claims (1)
Piezoelectric resin portion formed of a plurality of piezoelectric element chips, an organic resin filled on the side surface excluding the electrode surface of the piezoelectric element chip, and a piezoelectric resin formed around the piezoelectric resin portion and a peripheral resin portion made of only organic resin Two resin composites are provided, an intermediate electrode film is provided as an intermediate layer between the electrode surfaces of the two piezoelectric resin composites, and conductive is provided on both surfaces of the two piezoelectric resin composites in contact with the intermediate electrode films. A piezoelectric speaker, characterized in that a conductive electrode film is provided and a part or all of the surrounding resin portion is coupled to a speaker frame.
Priority Applications (1)
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DE202011002840U1 (en) | 2011-02-17 | 2011-06-30 | Ho Hsin Progressive Technology Co., Ltd | Piezoelectric area loudspeaker |
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- 2006-01-18 JP JP2006009647A patent/JP2007194789A/en active Pending
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