JP2013150305A - 圧電発音体及びそれを利用した電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電駆動素子10は、圧電体層20,22,24,30,32,34と、圧電体層間の電極層40,42,44,52,54と、積層体表面の電極層46,56により構成されている。厚み方向中央の電極層40を境に、上側に圧電体層20,22,24,下側に圧電体層30,32,34が配置される。上側の圧電体層と下側の圧電体層は、逆方向に分極されている。変位量が最も少ない中央部分の圧電体層20,30の厚みを最も厚くし、外側にいくにつれて圧電体層の厚みを所定の比率で薄くする。圧電体層22,32の厚みは同じであり、圧電体層24,34の厚みは同じである。圧電駆動素子10を、支持板70に貼り付けて枠80で支持することにより圧電発音体が構成される。
【選択図】図1
Description
4層(n=2)の場合は、圧電体の厚み比は、下層から順に、
√2-1:1:1:√2-1
となる。
6層(n=3)の場合は、
√3-√2:√2-1:1:1:√2-1:√3-√2
となり、
8層(n=4)の場合は、
2-√3:√3-√2:√2-1:1:1:√2-1:√3-√2:2-√3
となる。そして、各層の厚みは、上記比率に対して±10%の誤差までが許容される。このような理想的な厚み比率を有する各層の厚みを合計したときの全層厚は、変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとし、変位に寄与する圧電体層の層数を2nとしたときに、
2×tdmost×(√n)
の関係で示されることが見出されている。いいかえれば、変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとしたときに、該最も厚い圧電体層と中央の電極層との境界面を基点として、該基点からn層(nは自然数)までの厚みが、
tdmost×(√n)
を満たすことになる。本実施例の圧電駆動素子はバイモルフ構造のため、素子全体としての圧電体層の厚みは、その2倍となり、上記のとおり、2×tdmost×(√n)となる。
tdmost×(√n)+Σtie(n-1)
の関係で示されることが見いだされている。
全層厚が、
tdmost×(√n)
となるように規定するとよい。
(1)前記実施例で示した圧電駆動素子の形状も一例であり、円形とするなど、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例で示した圧電駆動素子の面方向の寸法についても一例であり、必要に応じて適宜設計変更可能である。
(3)前記実施例で示した材料も一例であり、公知の各種の材料を使用してよい。
(4)前記実施例1で示した支持板70と枠80又は90による圧電駆動素子の支持機構も一例であり、同様の効果を奏する範囲内で適宜設計変更可能である。
(5)前記実施例1で示した圧電駆動素子の積層方法も一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。図5(D)に示すように、4層構造のバイモルフ型であって、中央側の圧電体層20,30の厚さが、外側の圧電体層22,32の厚みのほぼ倍である場合、圧電体層22,32として用いる圧電体シートを2枚重ねて圧電体層20,30を形成するようにする。このようにシートの積層数を調整することで圧電体層の厚みを合わせることができれば、製造が容易となる。
(6)前記実施例では、携帯電話等に搭載するスピーカを例に挙げて説明したが、本発明は、携帯電話のレシーバなど、他の公知の各種の電子機器に利用する圧電発音体として適用可能である。
12,14:積層圧電体
20〜26,30〜36:圧電体層
40〜46,52〜58:電極層
50,60〜68:側面電極
70:支持板
80,90:枠
82:開口部
92:空間
94:底面
96:放音孔
100:圧電駆動素子
102:不活性層
110:圧電駆動素子
112:シム板(支持板)
120:圧電駆動素子
122:振動板
Claims (10)
- 圧電体層を複数積層した圧電駆動素子を使用した圧電発音体であって、
前記複数の圧電体層の間に電極層が形成されており、
前記圧電駆動素子の変位量が最も少ない部分の圧電体層の厚みが最も厚く、該厚みが最も厚い圧電体層から積層方向へ向けて他の圧電体層の厚みが順次薄くなっていることを特徴とする圧電発音体。 - 変位に寄与する圧電体層が、4層以上かつ偶数層積層されたバイモルフ型の圧電駆動素子を支持板によって支持した圧電発音体であって、
前記複数の圧電体層の間に電極層が形成されており、
積層方向の中央を境に、上下同数の圧電体層が逆方向に分極され、
前記中央から積層方向上下へ向けて圧電体層の厚みが順次薄くなっており、かつ、
前記圧電体層の厚みは、前記中央の境を基点として上下の積層位置が同じものは同じ厚みを有することを特徴とする圧電発音体。 - 変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとしたときに、前記最も厚い圧電体層の前記中央の境側の面を基点として、該基点からn層(nは自然数)までの厚みが、
tdmost×(√n)
を満たすことを特徴とする請求項2記載の圧電発音体。 - 変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとし、変位に寄与する圧電体層の層数を2nとしたときに、
全層厚が、
2×tdmost×(√n)
であることを特徴とする請求項3記載の圧電発音体。 - 変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとし、前記中央の境からn層目(nは自然数)の前記電極層の厚みをtie(n)としたときに、
前記最も厚い圧電体層の前記中央の境側の面を基点として、該基点からn層までの厚みが、
tdmost×(√n)+Σie(n-1)
であることを特徴とする請求項2記載の圧電発音体。 - 変位に寄与する圧電体層が、2層以上積層された圧電駆動素子を、支持板の一方の主面に貼り合わせたユニモルフ型の圧電発音体であって、
前記複数の圧電体層の間に電極層が形成されており、
前記支持板側の圧電体層から積層方向へ向けて、圧電体層の厚みが順次薄くなることを特徴とする圧電発音体。 - 前記支持板が、金属材料からなる振動板であって、
変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとしたときに、前記最も厚い圧電体層の前記支持板側の面を基点として、該基点からn層(nは自然数)までの厚みが、
tdmost×(√n)
であることを特徴とする請求項6記載の圧電発音体。 - 前記支持板が、金属材料からなる振動板であり、
変位に寄与する圧電体層のうち、最も厚い圧電体層の厚みをtdmostとし、前記最も厚い圧電体層の前記支持板側の面を基点として、該基点からn層目(nは自然数)の前記電極層の厚みをtie(n)としたときに、
前記基点からn層までの厚みが、
tdmost×(√n)+Σtie(n-1)
であることを特徴とする請求項6記載の圧電発音体。 - 前記圧電体層の各層の厚みは、前記比率に対して±10%の誤差が許容されることを特徴とする請求項3〜5,7,8のいずれか一項に記載の圧電発音体。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧電発音体を利用したことを特徴とする電子機器。
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