JP2023055326A - トランスデューサ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動電圧による振動膜の変位に対する精度が良好なトランスデューサを提供する。また、当該トランスデューサを備える電子機器を提供する。【解決手段】一対の電極１１、１２及び一対の電極１１、１２に挟まれた圧電膜１３を備える圧電素子１０と、膜支持部１７と、膜支持部１７に連結され、かつ、圧電素子１０が設けられている主面１６Ｂを有する膜厚方向に変位可能な振動膜１６と、振動膜１６が膜厚方向に変位するとき、主面１６Ｂとは反対側の振動膜１６の主面１６Ａと接触可能である接触部材２５と、を有する、トランスデューサ１。【選択図】図１

Description

本実施形態は、トランスデューサ及び電子機器に関する。

従来、音波若しくは超音波の送信又は受信を行うトランスデューサが知られている。トランスデューサは、例えば、音波を送信するスピーカとして利用され、イヤホン又はウェアラブル端末などに搭載されている。

例えば、特許文献１には、イヤホンに好適なトランスデューサが開示されている。このトランスデューサは、下部基板の板厚方向に貫通する下部貫通孔が形成されており、当該下部貫通孔と下空間部を隔てて対向している振動膜と、当該振動膜上の圧電素子とを少なくとも備えている。

特開２０２１－０４４７６２号公報

圧電素子は一対の電極に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、圧電素子と共に振動膜が上側への変位と下側への変位を交互に繰り返す。具体的には、振動膜に対する法線方向に変位する。当該振動膜の振動により、振動膜の周囲の空気が振動させられ、空気の振動が音波として出力される。空気の流れをよくするために下部基板に下部貫通孔を設けると、当該振動膜が振動することによって振動膜の上部及び下部に存在する空気が圧縮又は伸張するとき、振動膜の変位を抑制する空気による減衰作用が軽減され、結果として、条件によっては振動膜の変位が大きくなることがある。大きな駆動電圧を印加することにより振動膜の大きな変位を得ようとすると、振動膜の固有振動数付近の周波数の入力に対して、振動膜が共振して機械的に弾むため、より大きな変位が振動膜に生じる。これによって、想定以上の応力が振動膜にかかるため、振動膜の形状の変形又は破損が生じてしまう。また、振動膜は、駆動電圧を調整しても共振して設定値（駆動電圧を調整して定めた変位値）よりさらに下側に変位してしまう。これらにより、駆動電圧による振動膜の変位に対する精度に影響を及ぼす可能性がある。

本実施形態の一態様は、駆動電圧による振動膜の変位に対する精度が良好なトランスデューサを提供する。また、当該トランスデューサを備える電子機器を提供する。

本実施形態は、振動膜の変位を一定範囲内に収めるように、圧電素子が設けられている振動膜の主面とは反対側の主面と接触可能である接触部材を設けることにより振動膜の共振を減衰させることができる。本実施形態の一態様は以下のとおりである。

本実施形態の一態様は、一対の電極及び前記一対の電極に挟まれた圧電膜を備える圧電素子と、膜支持部と、前記膜支持部に連結され、かつ、前記圧電素子が設けられている第１の主面を有する膜厚方向に変位可能な振動膜と、前記振動膜が前記膜厚方向に変位するとき、前記第１の主面とは反対側の前記振動膜の第２の主面と接触可能である第１の接触部材と、を有する、トランスデューサである。

本実施形態の他の一態様は、上記トランスデューサを備える電子機器である。

本実施形態によれば、駆動電圧による振動膜の変位に対する精度が良好なトランスデューサを提供することができる。また、当該トランスデューサを備える電子機器を提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係るトランスデューサのＸ方向における断面図である。 図２は、第１の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図３は、第１の実施形態の第１の変形例に係るトランスデューサのＸ方向における断面図である。 図４は、第１の実施形態の第１の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図５は、第１の実施形態の第２の変形例に係るトランスデューサのＸ方向における断面図である。 図６は、第１の実施形態の第２の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図７は、第１の実施形態の第３の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図８Ａは、電子機器の一例であるイヤホンの全体図である。 図８Ｂは、電子機器の一例であるイヤホンの筐体を説明する図である。 図９は、実装例におけるスピーカユニットの構成を説明する図である。 図１０は、実装例におけるイヤホンの断面図である。

次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。

＜１＞ 一対の電極及び前記一対の電極に挟まれた圧電膜を備える圧電素子と、膜支持部と、前記膜支持部に連結され、かつ、前記圧電素子が設けられている第１の主面を有する膜厚方向に変位可能な振動膜と、前記振動膜が前記膜厚方向に変位するとき、前記第１の主面とは反対側の前記振動膜の第２の主面と接触可能である第１の接触部材と、を有する、トランスデューサ。

＜２＞ 前記圧電素子に電圧が印加されていないときにおける前記振動膜の前記第２の主面は、前記膜厚方向における前記第１の接触部材の主面と近接又は接触している、＜１＞に記載のトランスデューサ。

＜３＞ 前記第１の接触部材は、前記振動膜の先端部よりも前記膜支持部と前記振動膜との間の連結部分側にある、＜１＞又は＜２＞に記載のトランスデューサ。

＜４＞ 基材をさらに有し、前記基材上に、前記膜支持部及び前記第１の接触部材がある、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。

＜５＞ 前記第１の接触部材は、前記第２の主面に対向する前記第１の接触部材の主面から前記膜厚方向に延在している貫通孔を有する、＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。

＜６＞ 前記第１の接触部材は、樹脂からなる、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。

＜７＞ 前記振動膜の第１の主面に対向しており、前記振動膜が前記膜厚方向に変位するときに前記振動膜に接触する第２の接触部材をさらに有する、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。

＜８＞ ＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載のトランスデューサを備える電子機器。

（第１の実施形態）
＜トランスデューサ＞
図１及び図２を用いて、本実施形態に係るトランスデューサ１の構成を説明する。図１は、トランスデューサ１のＸ方向における断面図である。図２は、トランスデューサ１の上面図である。トランスデューサ１は、圧電素子１０と、膜体１５と、接触部材１８と、基材１９と、接触部材２５と、を主体に構成されている。具体的には、膜体１５は、膜支持部１７及び当該膜支持部１７に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜１６で構成されている。基材１９は、振動膜１６と対向している対向面１９Ａを有する。圧電素子１０は、振動膜１６上に配置され、一対の電極１１、１２及び当該一対の電極１１、１２に挟まれている圧電膜１３を備える。以下の説明では、図１に示すトランスデューサ１の状態を基準に上下方向（Ｚ方向）を定義するが、トランスデューサ１を使用する方向を限定するものではない。また、本実施形態において、基材１９の長手方向をＸ方向、基材１９の短手方向をＹ方向とする。

一対の電極１１、１２及び圧電膜１３は、後述する振動膜１６の形状と対応する形状を有しており、図１及び図２に示す例では四角状である。

一対の電極１１、１２のそれぞれは、例えば、プラチナ、モリブデン、イリジウム、又はチタンなどの導電性を有する金属の薄膜を用いて形成されている。一方の電極１１は、圧電膜１３の上側に位置し、電極１１に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッドと接続されている。他方の電極１２は、圧電膜１３の下側に位置し、電極１２に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッドと接続されている。

圧電膜１３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって構成されている。圧電膜１３は、チタン酸ジルコン酸鉛以外にも、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）などを用いることができる。

このような構成のトランスデューサ１において、膜体１５の振動膜１６上には、圧電素子１０が設けられている。すなわち、振動膜１６上には、下側の電極１２、圧電膜１３及び上側の電極１１が順番に積層されている。一対の電極１１、１２に駆動電圧がそれぞれ印加されると、一対の電極１１、１２の間に電位差が生じる。当該電位差により、振動膜１６が変位する。

一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、振動膜１６は、空間１００側への変位と空間１０１側への変位を交互に繰り返す。振動膜１６の振動により、振動膜１６の周囲の空気が振動させられ、空気の振動が音波として出力される。

圧電素子１０の上面の一部には絶縁膜２０が設けられており、電極１１は、絶縁膜２０に設けられた開口部を介して配線２１と接続している。また、配線２１上には、絶縁膜２２が設けられる。配線２１は絶縁膜２２の開口部を介して電極パッド（図示せず）と電気的に接続している。つまり、電極１１は、配線２１を介して電極パッドと電気的に接続している。なお、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に限定されない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極、配線、スイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。

配線２１は、例えば、金属などの薄膜を用いて形成されている。絶縁膜２０、２２は、例えば、酸化アルミニウムなどを用いることができる。

膜体１５は、振動膜１６と、膜支持部１７と、で構成されている。膜体１５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）より構成されている。振動膜１６を形成するために膜体１５の裏面側（基材１９が設けられている側）をエッチングすることで、振動膜１６と膜支持部１７とを一体形成することができる。

振動膜１６は、薄膜から構成されており、膜厚方向、すなわち、振動膜１６に対する法線方向（図１における紙面上下方向：Ｚ方向、図２における紙面を裏表に垂直方向：Ｚ方向）に変位可能なように構成されている。振動膜１６は、後述する空間１０１に面している主面１６Ａと、主面１６Ａと反対側の主面１６Ｂと、先端部１６Ｃと、先端部１６Ｃと反対側、かつ、膜支持部１７と振動膜１６との間の連結部分１６Ｄと、を有する。振動膜１６は、振動膜１６と平行な平面の法線方向から観察する際、略四角状を有している。

膜支持部１７は、空間（キャビティ）１０１を形成する四角筒状の内周面を備えている。膜支持部１７の内周面の一辺には、振動膜１６が内接し、これにより、振動膜１６が膜支持部１７によって支持される。振動膜１６は膜支持部１７の上端側に連結されている。

また、膜支持部１７は圧電素子１０の端部と重畳する領域を有しており、振動膜１６は膜支持部１７から張り出した片持ち梁形状を有している。振動膜１６の先端部１６Ｃは、自由端に構成されている。

基材１９は、振動膜１６と対向している対向面１９Ａを有する。また、基材１９は、対向面１９Ａにおいて膜支持部１７と接している。また、対向面１９Ａには、基材１９を貫通し、かつ、空間１０１に面する開口部１９ａが設けられている。振動膜１６、膜支持部１７、及び基材１９で囲まれる空間１０１において、振動膜１６の変位により空気が振動し、開口部１９ａを介してトランスデューサ１の外部へ空気が流通される。また、図２に示すように、開口部１９ａは、端部が丸みを帯びていることが好ましい。開口部１９ａの端部が丸みを帯びることにより、当該端部における応力集中を緩和することができる。基材１９は、例えば、シリコン（Ｓｉ）より構成されている。

接触部材１８は、絶縁膜２２上及び膜支持部１７上に形成されている。接触部材１８は、振動膜１６と対向するように配置されている。接触部材１８は、振動膜１６の変位を制御する機能を有する。すなわち、接触部材１８は、振動膜１６が空間１００側に変位するときに、振動膜１６又は振動膜１６上の圧電素子１０が接触部材１８に接することで振動膜１６の変位を制御する。

振動膜１６が接する接触部材１８の接触面１８Ａと、振動膜１６との距離は、圧電素子１０に定格電圧が印加されるときの振動膜１６の変位（以下、「最大変位」という）に基づいて設定されている。すなわち、接触部材１８の接触面１８Ａは、最大変位よりも大きな変位が生じた際に、振動膜１６又は圧電素子１０（これらの積層を振動体ともいう）が接触面１８Ａに接するように設定されている。これにより、圧電素子１０による振動膜１６の通常の変位を妨げることなく、衝撃などによって最大変位を超えるような大きな変位が振動体に生じたときに、振動膜１６又は圧電素子１０が接触面１８Ａに接することになる。

接触面１８Ａの形状は、振動膜１６が変位したときの変位形状に基づいて形成されている。これにより、振動膜１６が接触面１８Ａに接したときに、接触面１８Ａが振動膜１６を面で接する。例えば、空間１００に配置される接触部材１８の接触面１８Ａは、上側に向かって湾曲するような半球形状を有していてもよい。接触部材１８は、例えば、シリコン（Ｓｉ）より構成されている。

接触部材１８の中央には、開口部１８ａが設けられている。また、振動膜１６と接触部材１８との間の空間１００において、振動膜１６の変位により空気が振動し、開口部１８ａを介してトランスデューサ１の外部へ空気が流通される。空気が空間１００内を流れる際、振動膜１６の先端部１６Ｃと、膜支持部１７及び接触部材１８（具体的には、Ｚ方向における空間１００及び空間１０１と面する膜支持部１７側面及び接触部材１８の側面）との距離（隙間）は、振動膜１６が上下に変位しても膜支持部１７及び接触部材１８と接触しない程度であればよく、小さい方が好ましい。例えば、隙間が５～３０μｍである。隙間を小さくすることにより、空気漏れを抑制し、効率よく空気を振動させることができる。また、図２に示すように、開口部１８ａは、端部が丸みを帯びていることが好ましい。開口部１８ａの端部が丸みを帯びることにより、当該端部における応力集中を緩和することができる。

接触部材２５は、振動膜１６が膜厚方向（Ｚ方向）に変位するとき、振動膜１６の主面１６Ａと接触可能である。本明細書等において、「接触可能」とは、接触している状態、及び接触していない状態から振動等の外的要因により接触する状態を意味する。接触部材２５は、基材１９上に設けられている。接触部材２５は、振動膜１６と対向するように配置されている。具体的には、接触部材２５の主面２５Ａは、振動膜１６の主面１６Ａと対向している。接触部材２５は、振動膜１６の変位を制御する機能を有する。振動膜１６は、駆動電圧を調整しても共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとする。しかし、振動膜１６が共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときに、振動膜１６が接触部材２５に接することで振動膜１６の変位が制御される。

接触部材２５は、例えば、樹脂などの軟質材料、又はシリコン（Ｓｉ）などから構成されている。特に、接触部材２５が樹脂などの軟質材料から構成されていると、振動膜１６が接触部材２５に接触するときの衝撃を緩和することができるため好ましい。また、接触部材２５の厚さ（Ｚ方向の寸法）を調整することにより、振動膜１６の変位の許容範囲を調整することができる。具体的には、接触部材２５の厚さを厚くすれば接触部材２５の主面２５Ａと振動膜１６の主面１６Ａとの距離は小さくなるため、空間１０１側に振れる振動膜１６の変位量は小さくなる。一方、接触部材２５の厚さを薄くすれば接触部材２５の主面２５Ａと振動膜１６の主面１６Ａとの距離は大きくなるため、空間１０１側に振れる振動膜１６の変位量は大きくなる。なお、振動膜１６が共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときは、振動膜１６が接触部材２５に接するように接触部材２５の厚さを適宜調整することができる。

圧電素子１０に電圧が印加されていない（印加電圧が０Ｖ）ときにおいて、振動膜１６の主面１６Ａは、接触部材２５の主面２５Ａと近接又は接触していることが望ましい。本明細書等において、「近接している」とは、振動膜１６の膜厚相当の距離以下にまで近づいている状態を意味する。また、一対の電極１１、１２に対して駆動電圧を印加する際、圧電素子１０が収縮し、膜厚方向（Ｚ方向）に振動膜１６が反ることがある。振動膜１６の主面１６Ａと接触部材２５の主面２５Ａとの距離は、膜厚方向（Ｚ方向）における、振動膜１６が反っていない状態から最も反る状態までの距離（反り幅ともいう）より小さい。通常、振動膜１６の反り幅は、振動膜１６の膜厚相当の距離より小さいため、圧電素子１０に定格電圧が印加されるときは振動膜１６の主面１６Ａと接触部材２５の主面２５Ａとは互いに接触しないが、振動膜１６が共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときに、振動膜１６が接触部材２５に接することで振動膜１６の変位を制御することができる。これに限られず、例えば、振動膜１６の反り幅が振動膜１６の膜厚相当の距離以上であっても同様に、振動膜１６が共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときに、振動膜１６が接触部材２５に接することで振動膜１６の変位を制御することができる。

振動膜１６の主面１６Ａと接触部材２５の主面２５Ａとが互いに近接しているときについて説明したがこれに限られず、接触部材２５の厚さ（Ｚ方向の寸法）を適宜調整し、振動膜１６の主面１６Ａと接触部材２５の主面２５Ａとが互いに接触していてもよい。さらに、圧電素子１０に電圧が印加されていない（印加電圧が０Ｖ）ときにおいて説明したがこれに限られない。圧電素子１０に印加する最低電位は０Ｖ以外（例えば、負の電位又は正の電位）であってもよいが、例えば、圧電膜１３によく用いられる圧電定数が大きいチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）はヒステリシスを有しており、圧電素子１０の変位量が一定でなく、これに伴って振動膜１６の変位量も一定でなくトランスデューサ１として扱いにくいため、圧電素子１０に印加する最低電位は０Ｖであることが好ましい。

さらに、接触部材２５は、振動膜１６の先端部１６Ｃよりも膜支持部１７と振動膜１６との間の連結部分１６Ｄ側にあってもよく、例えば、先端部１６Ｃと連結部分１６Ｄとの中間点において、振動膜１６が接触部材２５と接触可能であってもよい。接触部材２５の位置を調整することにより、振動膜１６の変位の許容範囲を調整することができる。具体的には、接触部材２５を先端部１６Ｃ側に近づけると振動膜１６の変位の許容範囲は小さくなるため、空間１０１側に振れる振動膜１６の変位量は小さくなる。一方、接触部材２５を連結部分１６Ｄ側に近づけると振動膜１６の変位の許容範囲は大きくなるため、空間１０１側に振れる振動膜１６の変位量は大きくなる。なお、振動膜１６が共振等により空間１０１側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときは、振動膜１６が接触部材２５に接するように接触部材２５の厚さを適宜調整することができる。

また、接触部材２５がＸ方向に幅広い場合、接触部材２５により空間１０１が分断されたとみなすことができ、振動膜１６の振動により圧力（気圧）が変化した、接触部材２５より連結部分１６Ｄ側の空間１０１内の空気は、接触部材２５上部と振動膜１６との間の隙間を介して外部に流れるため、接触部材２５より連結部分１６Ｄ側の空間１０１内に閉じ込められた空気により、振動膜１６の共振を減衰させることが可能となる。

＜第１の変形例＞
さらに、開口部１９ａの位置は、図１及び図２において示したものに限られず、例えば、図３及び図４に示すトランスデューサ１Ａのように、開口部１９ａが接触部材２５より先端部１６Ｃ側及び連結部分１６Ｄ側に位置していてもよい。開口部１９ａが接触部材２５より先端部１６Ｃ側及び連結部分１６Ｄ側に設けられていることにより、接触部材２５より連結部分１６Ｄ側の空間１０１内の空気も連結部分１６Ｄ側にある開口部１９ａを介して外部に流すことができ、より圧力の変化を抑制することができる。

本実施形態において、トランスデューサ１は、振動膜１６が共振して機械的に弾んだとしても接触部材２５により振動膜１６の変位を一定範囲内に収める機能を有する。具体的には、振動膜１６が膜厚方向（Ｚ方向）に変位するとき、振動膜１６の主面１６Ａと接触可能である接触部材２５を設けることにより、振動膜１６の変位を制御することができる。

このような構成によれば、駆動電圧による振動膜の変位に対する精度が良好なトランスデューサを提供することができる。

本実施形態に係るトランスデューサは、上述した構成に限られず、様々な変更が可能である。以下に、本実施形態に係るトランスデューサの他の変形例を説明する。

＜第２の変形例＞
図５及び図６を用いて、本変形例に係るトランスデューサ１Ｂの構成を説明する。図５は、トランスデューサ１ＢのＸ方向における断面図である。図６は、トランスデューサ１Ｂの上面図である。本変形例に係るトランスデューサ１Ｂが前述の図１及び図２に示すトランスデューサ１と異なる点は、接触部材２５の代わりに貫通孔３５ａを有する接触部材３５を有する点である。本変形例において図１及び図２に示すトランスデューサ１と共通する点は前述の説明を援用し、以下、異なる点について説明する。

接触部材３５は、振動膜１６の主面１６Ａに対向する主面３５Ａを有し、当該主面３５Ａから膜厚方向（Ｚ方向）に延在している貫通孔３５ａを有する。接触部材３５は、振動膜１６が膜厚方向（Ｚ方向）に変位するとき、振動膜１６の主面１６Ａと接触可能である。接触部材３５は、振動膜１６の変位を制御する機能を有する。振動膜１６は、駆動電圧を調整しても共振等により振動膜１６の下側に最大変位を超えようと大きく変位しようとする。しかし、振動膜１６が共振等により振動膜１６の下側に最大変位を超えようと大きく変位しようとするときに、振動膜１６が接触部材３５に接することで振動膜１６の変位が制御される。

本変形例では、図５に示すように、圧電素子１０に電圧が印加されていない（印加電圧が０Ｖ）ときにおいて、振動膜１６の主面１６Ａは、接触部材３５の主面３５Ａと接触しているがこれに限られず、振動膜１６の主面１６Ａは、接触部材３５の主面３５Ａと近接していてもよい。

貫通孔３５ａは、１つであっても２つ以上であってもよい。貫通孔３５ａのＸ方向における幅は、例えば、５０～２５０μｍであってもよい。また、貫通孔３５ａが２つ以上有している接触部材３５において、各貫通孔３５ａのＸ方向における幅はそれぞれ同じであってもよく、例えば、隣り合う貫通孔３５ａのＸ方向における間隔は５０～２５０μｍであってもよい。さらに、貫通孔３５ａが２つ以上有している接触部材３５において、各貫通孔３５ａのＸ方向における幅はそれぞれ異なっていてもよい。貫通孔３５ａを設けることにより、貫通孔３５ａには、空間１００側から振動膜１６の主面１６Ａ側に空気が流れる。空気の流れを調整して振動膜１６を変位させることができる。

接触部材３５は、上述の接触部材２５と同様、例えば、樹脂などの軟質材料、又はシリコン（Ｓｉ）などから構成されている。特に、接触部材３５が樹脂などの軟質材料から構成されていると、振動膜１６が接触部材３５に接触するときの衝撃を緩和することができるため好ましい。

さらに、接触部材３５は、振動膜１６の先端部１６Ｃよりも膜支持部１７と振動膜１６との間の連結部分１６Ｄ側にあってもよい。接触部材３５の位置を調整することにより、膜厚方向（Ｚ方向）における振動膜１６の変位の許容範囲を調整することができる。具体的には、接触部材３５を先端部１６Ｃ側に近づけると、膜厚方向（Ｚ方向）における振動膜１６の変位の許容範囲は小さくなるため、下側に振れる振動膜１６の変位量は小さくなる。一方、接触部材３５を連結部分１６Ｄ側に近づけると、膜厚方向（Ｚ方向）における振動膜１６の変位の許容範囲は大きくなるため、下側に振れる振動膜１６の変位量は大きくなる。

本変形例では、膜支持部１７の厚さ（Ｚ方向の寸法）と振動膜１６の厚さ（Ｚ方向の寸法）との差分を接触部材３５の厚さ（Ｚ方向の寸法）としたがこれに限られず、例えば、接触部材３５の厚さは、膜支持部１７の厚さと振動膜１６の厚さとの差分より小さくてもよい。

＜第３の変形例＞
また、接触部材３５の形状は、図５及び図６において示したものに限られず、例えば、図７に示すトランスデューサの上面図のように、複数の接触部材３５の長手方向（Ｙ方向）の端部が繋がっている共通部３５ｂを有する接触部材３５であってもよい。

本実施形態において、トランスデューサ１Ｂは、振動膜１６が共振して機械的に弾んだとしても接触部材３５により振動膜１６の変位を一定範囲内に収める機能を有する。具体的には、振動膜１６が膜厚方向（Ｚ方向）に変位するとき、振動膜１６の主面１６Ａと接触可能である接触部材３５を設けることにより、振動膜１６の変位を制御することができる。

第２及び第３の変形例によれば、駆動電圧による振動膜の変位に対する精度が良好なトランスデューサを提供することができる。

＜電子機器＞
本実施形態における電子機器について説明する。本実施形態に係る電子機器は、スピーカユニットと、スピーカユニットを収容する筐体を有する。電子機器の一例として、イヤホンが挙げられる。図８Ａに示すイヤホン５０は、イヤーピース５１と、筐体５２と、を有する。

図８Ｂは、イヤホン５０からイヤーピース５１を取り外した図であり、筐体５２の形状を説明する図である。筐体５２は、有底筒状であり、筒部５２ａと、筒部５２ａと接する底部５２ｂと、を有する。筒部５２ａの一部と底部５２ｂの一部にスピーカユニットが配置されている。以下、筐体５２とスピーカユニットとの配置（スピーカユニットの実装）について説明する。

（実装例）
図９に示すように、スピーカユニット（トランスデューサ１）は、基材１９上に膜体１５及び接触部材１８が設けられている構成である。トランスデューサ１（基材１９、膜体１５、及び接触部材１８）の膜厚方向（図中の矢印で示す方向）に通気口（具体的には、図９及び図１０に示す開口部１８ａ及び開口部１９ａ）が設けられている。

図１０は、筐体５２にトランスデューサ１が実装されたイヤホンの断面図である。基材１９は筒部５２ａの一部と底部５２ｂの一部に配置され、基材１９上に膜体１５及び接触部材１８が設けられている。基材１９は開口部１９ａを有し、接触部材１８は開口部１８ａを有する。膜体１５は振動膜１６と膜支持部１７とで構成されている。底部５２ｂは、トランスデューサ１を介して筒部５２ａと隔てられており、開口部１８ａ及び開口部１９ａを介して底部５２ｂの空間と筐体５２の外部とを連通させる。本実装例のおけるトランスデューサ１は、例えば、図１及び図２に示す第１の実施形態に係るトランスデューサ１を用いることができ、開口部１８ａ、空間１００、空間１０１、及び開口部１９ａを介して底部５２ｂの空間と筐体５２の外部とが連通する。

トランスデューサ１を介して筒部５２ａと底部５２ｂとを隔てる構造にすることにより、筒部５２ａと底部５２ｂとの間の気流が遮断される。これにより、筐体５２内に他のデバイスやバッテリーなどを搭載するスペースに活用することができ、筐体５２を小型化することができる。

（その他の実施形態）
上述のように、いくつかの実施形態及びについて記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、トランスデューサは、音波を送信する以外にも、音波を受信する用途に適用してもよい。また、トランスデューサは、音波に限らず、超音波の送信又は受信を行う用途に適用してもよい。

１、１Ａ、１Ｂ トランスデューサ
１０ 圧電素子
１１、１２ 電極
１３ 圧電膜
１５ 膜体
１６ 振動膜
１６Ａ、１６Ｂ、２５Ａ、３５Ａ 主面
１７ 膜支持部
１８、２５、３５ 接触部材
１８ａ、１９ａ 開口部
１８Ａ 接触面
１９ 基材
１９Ａ 対向面
２０、２２ 絶縁膜
２１ 配線
３５ａ 貫通孔
３５ｂ 共通部
５０ イヤホン
５１ イヤーピース
５２ 筐体
５２ａ 筒部
５２ｂ 底部
１００、１０１ 空間

Claims (8)

1. 一対の電極及び前記一対の電極に挟まれた圧電膜を備える圧電素子と、
   膜支持部と、
   前記膜支持部に連結され、かつ、前記圧電素子が設けられている第１の主面を有する膜厚方向に変位可能な振動膜と、
   前記振動膜が前記膜厚方向に変位するとき、前記第１の主面とは反対側の前記振動膜の第２の主面と接触可能である第１の接触部材と、を有する、トランスデューサ。
2. 前記圧電素子に電圧が印加されていないときにおける前記振動膜の前記第２の主面は、前記膜厚方向における前記第１の接触部材の主面と近接又は接触している、請求項１に記載のトランスデューサ。
3. 前記第１の接触部材は、前記振動膜の先端部よりも前記膜支持部と前記振動膜との間の連結部分側にある、請求項１又は２に記載のトランスデューサ。
4. 基材をさらに有し、
   前記基材上に、前記膜支持部及び前記第１の接触部材がある、請求項１～３のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
5. 前記第１の接触部材は、前記第２の主面に対向する前記第１の接触部材の主面から前記膜厚方向に延在している貫通孔を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
6. 前記第１の接触部材は、樹脂からなる、請求項１～５のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
7. 前記振動膜の第１の主面に対向しており、前記振動膜が前記膜厚方向に変位するときに前記振動膜に接触する第２の接触部材をさらに有する、請求項１～６のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のトランスデューサを備える電子機器。

Images