JP3597061B2 - 圧電スピーカ - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯型電子機器等に実装される圧電スピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から携帯型電子機器に搭載されているレシーバやスピーカは、ダイナミック型または圧電型が主流である。ところが近年、移動電話端末等を中心に、大画面ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶表示装置）表示等のニーズが高まっている。
こうしたＬＣＤの面積拡大にともなって、レシーバやスピーカ等の振動板面積の縮小が重要な課題となっていた。
【０００３】
これに対して特開平４−７０１００号公報に示されるような圧電透明スピーカは、ダイナミックスピーカに比べて軽量化、薄型化を実現し得るものであり、さらに振動板を透明とすることで、その利用範囲を拡大していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
また携帯情報機器等においては、画像等の表示機能の増加にともなうＬＣＤ面積の増大と機器の小型化とによって、通常のレシーバやスピーカ等は小型化の傾向にある。
【０００５】
こうしたレシーバやスピーカの実装面積の縮小に際しては、振動板面積を縮小しなければならない。従って、音響変換効率の低下による音圧低下は避けられない。
【０００６】
また、圧電スピーカの圧電セラミックを金属の振動板の両面に貼り付けたバイモルフの場合、電極引き出し用のリード線を両側から引き出さなければならず、製造上コストアップになる問題点があった。
【０００７】
さらに、ＬＣＤ等の表示装置の前面に透明圧電振動板を貼り付けた場合、電極引き出し線も透明な導電材料で形成する必要があり、製造上コストアップとなってしまう。
【０００８】
この発明は、このような背景の下になされたもので、小型軽量に形成できるとともに広い振動板面積が確保できて電気音響変換効率が高く、さらに生産性の高い圧電スピーカを提供することを目的としている。
【０００９】
この本発明の請求項１に記載の発明の要旨は、透明圧電体（５）と透明電極（４）とから構成される圧電振動板（４５）と、前記圧電振動板の透明電極側の面の周辺部を保持する第１のフレーム（１２）と、前記圧電振動板の透明圧電体側の面の周辺部を保持する第２のフレーム（１３）とからなり、前記第１および第２のフレームの内側の透明部が表示手段（１０）による表示画像を透過するように実装された圧電スピーカであって、前記透明圧電体には前記透明電極として透明電極パターンが形成され、前記第１のフレームに設けられた端子（１７）の第１の電極（１５）が前記透明電極と電気的に接続され、前記端子の第２の電極（１６）が前記透明圧電体と電気的に接続されることを特徴とする圧電スピーカに存する。
また、この発明の請求項２に記載の発明の要旨は、前記透明電極は前記第２の電極と対向する位置に切除部（１９）を有し、前記第１のフレームと前記圧電振動板とが圧接された際に前記第２の電極は前記切除部内を通して前記透明圧電体と電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電スピーカに存する。
また、この本発明の請求項３に記載の発明の要旨は、第１の透明圧電フィルム（２３）と透明電極（２４）と第２の透明圧電フィルム（２２）との分極方向を同一とした積層構造によって形成される圧電振動板（４５）と、前記圧電振動板の前記第１の透明圧電フィルム側の面の周辺部を保持する第１のフレーム（１２）と、前記圧電振動板の前記第２の透明圧電フィルム側の面の周辺部を保持する第２のフレーム（１３）とからなり、前記第１および第２のフレームの内側の透明部が表示手段（１０）による表示画像を透過するように実装された圧電スピーカであって、前記圧電振動板を構成する第１の透明圧電フィルム（２３）に前記透明電極パターンが形成され、前記第１のフレームに設けられた端子（１７）の第１の電極（１５）が前記第２の透明圧電フィルムと電気的に接続され、前記端子の第２の電極（１６）が透明電極（２４）と電気的に接続し、前記第１の透明圧電フィルム（２３）は前記第２の電極（１６）と対向する位置に第１の切除部（２３ａ）を有し、前記透明電極は前記第１の電極（１５）と対向する位置に第 ２の切除部（２４ａ）を有し、前記第１のフレームと前記圧電振動板とが圧接された際に前記第２の電極は透明電極（２４）と接続し、前記第１と第２の透明圧電フィルムを張り合わせ圧着することで前記第２の切除部（２４ａ）を通して接触し、電気的に接続されることを特徴とする圧電スピーカに存する。
【００１０】
本発明によれば、透明な圧電材料と透明な電極パターンが真空蒸着やフォトエッチングによって形成される透明圧電振動板と、この振動板の周辺を保持するフレームとによって透明スピーカを構成する。
また、この透明圧電振動板を液晶表示板の前面に貼り付けることによって液晶表示を妨げることなくスピーカ機能を実現し、液晶表示スペースに実装することでスピーカのための実装面積拡大を防ぐ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
Ａ．第１の実施の形態
以下に、図面を参照して本発明について説明する。図１は、本発明の圧電スピーカが適用される携帯電子機器の一例を示す正面図であり、この図では携帯電話機等の移動通信端末を示している。またこの図１に示す移動通信端末１は、圧電ポリマー音響変換器を設けた例である。
【００１２】
移動通信端末１の正面に示される２はＬＣＤ表示透明部材であり、イヤピース放音孔３を有している。
後述する圧電透明スピーカユニット２６はＬＣＤ表示透明部材２の背面に実装され、イヤピース放音孔３より音を放射する。
【００１３】
図２は、上述の移動通信端末１に内蔵された圧電透明スピーカユニット２６の詳細な構成例を示す断面図である。同様に図３は、圧電透明スピーカユニット２６の分解斜視図である。
この移動通信端末１内では、ＬＣＤ保持モールド９によってＬＣＤ本体１０がプリント基板８に固定されている。
【００１４】
ＬＣＤ本体１０の上部（正面方向）には、振動板保持フレーム１２を介して透明電極パターン４と透明圧電材料５とによって構成される圧電振動板４５が固定され、シールドフレーム１３によって移動通信端末１のＬＣＤ表示透明部材２に密着される。
【００１５】
こうして圧電振動板４５の前面側には、振動板保持フレーム１２によって密閉された後気室１１が形成され、また圧電振動板４５の背面側にはシールドフレーム１３によって前気室６が形成される。
背面音孔１８は後気室１１の気圧を制御するための穴であり、振動板保持フレーム１２に設けた溝（不図示）がＬＣＤ本体１０と密着することによって形成される。
【００１６】
透明圧電材料５には透明電極パターン４を形成し、電気接点１５は透明電極パターン４と電気的に接続される。また電気接点１６は切り欠き部１９と対応した位置に形成され、これによって透明圧電材料５と電気的に接続される。
なお端子１７は、電気接点１５と電気接点１６とを外部に引き出すためのものである。
【００１７】
この端子１７に印加される電圧は、電気接点１５および電気接点１６を介して各々透明電極パターン４あるいは透明圧電材料５に供給され、透明電極パターン４と透明圧電材料５との間には電位差を生じる。
このとき透明電極パターン４と透明圧電材料５とから構成される圧電振動板４５の屈曲運動によって、イヤピース放音孔３から音波が放射される。
【００１８】
図２および図３に示した透明圧電材料５には、例えば透明圧電セラミックスまたは高分子圧電フィルム等の透明圧電材料を用いる。一方透明電極パターン４は、例えばＩＴＯ等の透明導電薄膜によって形成する。
【００１９】
透明圧電材料５に高分子圧電フィルムを用いると、圧電セラミックに比べて薄膜化が容易で、且つ低密度であるため、軽量化ならびに薄型化に適した材料となる。
また高分子圧電フィルムには、セラミックのような機械的な脆さがなく、振動板としてより適した特徴を有している。
【００２０】
なお、透明圧電材料５に透明圧電セラミックスまたは高分子圧電フィルムを用いる場合、まずＩＴＯ等の透明導電薄膜を真空蒸着法あるいはスパッタ法によって形成し、さらにフォトエッチング法等によって透明電極パターン４を形成する。
【００２１】
Ｂ．第２の実施の形態
図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる圧電振動板の詳細な構成を示す分解斜視図である。なおこの図４において、図２または図３に示す各部と対応する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２２】
図４に示す例では、高分子圧電フィルム２２と高分子圧電フィルム２３とによって透明電極パターン２４を挟み込み、バイモルフ型圧電振動板を構成している。
【００２３】
本実施の形態では、まず高分子圧電フィルム２２に透明電極パターン２４を形成し、その背面となる側に高分子圧電フィルム２３を貼り合わせることによって、容易にバイモルフ型振動板が形成できる。
【００２４】
また透明電極パターン２４には、フォトエッチング等によって切り欠き部２４ａを形成するとともに、高分子圧電フィルム２３において対応する部分にも切り欠き部２３ａを形成する。
【００２５】
これら高分子圧電フィルム２２と高分子圧電フィルム２３とを貼り合わせ圧着するとで、透明電極パターン２４の切り欠き部２４ａによって２つのフィルムが接触する。
このバイモルフ圧電フィルムを振動板保持フレーム１２に貼り付けると、電気接点１５は高分子圧電フィルム２３と接触する。切り欠き部２４ａは切り欠き部２３ａと異なる位置に配置され、切り欠き部２３ａは電気接点１６と重なる位置に配置され電気接点１６は切り欠き部２３ａを介して透明電極パターン２４に接触する。
【００２６】
本実施の形態では、電気接点１５は高分子圧電フィルム２２と高分子圧電フィルム２３の電極端子であり、電気接点１６は透明電極パターン２４の電極端子となる。
【００２７】
以上説明したように本実施の形態では、圧電振動板を高分子圧電フィルムと透明電極とによって構成することで、電極端子の反対側の圧電フィルムに電極を接続することができる。従って、容易に量産可能なバイモルフ型振動板および電極を構成することができる。
【００２８】
なお図４に示す例では、例えばまず真空蒸着法あるいはスパッタ法によって高分子圧電フィルム２２にＩＴＯ等の透明導電薄膜を形成し、さらにフォトエッチングによって透明電極パターン２４を形成する。
さらに、高分子圧電フィルム２２の透明電極パターン２４側に高分子圧電フィルム２３を貼り合わせて、バイモルフ型振動板を形成する。
【００２９】
さらに、この振動板をＬＣＤ保持モールド９（図２参照）に接着することで、バイモルフ型圧電透明スピーカを形成する。
こうして形成された圧電透明スピーカは、ＬＣＤ表示透明部材２とＬＣＤ本体１０との間に実装されることで、スピーカとして動作する。
【００３０】
図５は、本発明の応用例を示す構成図であり、実装の様子を示す分解斜視図である。
図５に示す例では、テレビジョン受像機等として用いられるブラウン管ディスプレイ２５の前面に、上述したような圧電透明スピーカユニット２６を実装する。さらに振動板保護のために、圧電透明スピーカの前面に透明な材料で構成されるプロテクトスクリーン２７を実装する。
【００３１】
このように、ブラウン管やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ：陰極線管）等の大型表示装置の前面に圧電透明スピーカを実装することで、画像と音源が一致する特徴がある。
なお本発明はこの他に、プラズマディスプレイやプロジェクタ型ディスプレイのスクリーンの前面等、何れにあっても適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、透明な圧電材料と透明な電極パターンが真空蒸着やフォトエッチングによって形成される透明圧電振動板と、この振動板の周辺を保持するフレームとによって透明スピーカを構成する。また、この透明圧電振動板を液晶表示板の前面に貼り付けることによって液晶表示を妨げることなくスピーカ機能を実現し、液晶表示スペースに実装することでスピーカのための実装面積拡大を防ぐので、小型軽量に形成できるとともに広い振動板面積が確保できて電気音響変換効率が高く、さらに生産性の高い圧電スピーカが実現可能であるという効果が得られる。
【００３３】
即ち本発明では、次のような特別な効果を奏する。ＬＣＤ本体と表示スクリーンと間隙にスピーカを実装することで実装面積の拡大を防ぎ、さらにＬＣＤと共用することによってスピーカ構成部品を削減できるので、ＬＣＤ表示を内蔵した携帯機器のスピーカとして、小型軽量化が実現できる。
【００３４】
また、ＬＣＤ表示面積を振動板面積と共有化するために、小型携帯機器に実装する従来のスピーカと比べて、振動板面積を広く確保できるので、電気音響変換効率が高い。さらに圧電型であるために、従来のダイナミックスピーカと比較して低消費電力化が実現できる。
【００３５】
ＬＣＤ表示による画像と透明圧電スピーカによる音源が一致するので、テレビ電話あるいはテレビやビデオのモニタとして、自然なコミュニケーションや鑑賞が行える。
【００３６】
高分子圧電フィルムを用いる場合、両面の圧電フィルムにおける透明電極パターンを真空蒸着法やフォトエッチング等、量産に適した製造法によって形成できるので、バイモルフ型振動板が低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電スピーカが適用される携帯電子機器の一例を示す正面図である。
【図２】移動通信端末１に内蔵された圧電透明スピーカユニット２６の詳細な構成例を示す断面図である。
【図３】圧電透明スピーカユニットの分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる圧電振動板の詳細な構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の応用例を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 移動通信端末
２ ＬＣＤ表示透明部材
３ イヤピース放音孔
４ 透明電極パターン（透明電極）
５ 透明圧電材料（透明圧電体）
６ 前気室
８ プリント基板
９ ＬＣＤ保持モールド
１０ ＬＣＤ本体（表示手段）
１１ 後気室
１２ 振動板保持フレーム（第１のフレーム）
１３ シールドフレーム（第２のフレーム）
１５ 電気接点（第１の電極）
１６ 電気接点（第２の電極）
１７ 端子
１８ 背面音孔
１９ 切り欠き部（切除部）
２２ 高分子圧電フィルム（第２の透明圧電フィルム）
２３ 高分子圧電フィルム（第１の透明圧電フィルム）
２３ａ 切り欠き部（第１の切除部）
２４ 透明電極パターン（透明電極）
２４ａ 切り欠き部（第２の切除部）
２５ ブラウン管ディスプレイ
２６ 圧電透明スピーカユニット
２７ プロテクトスクリーン
４５ 圧電振動板

Claims (3)

  1. 透明圧電体（５）と透明電極（４）とから構成される圧電振動板（４５）と、前記圧電振動板の透明電極側の面の周辺部を保持する第１のフレーム（１２）と、前記圧電振動板の透明圧電体側の面の周辺部を保持する第２のフレーム（１３）とからなり、前記第１および第２のフレームの内側の透明部が表示手段（１０）による表示画像を透過するように実装された圧電スピーカであって、
    前記透明圧電体には前記透明電極として透明電極パターンが形成され、
    前記第１のフレームに設けられた端子（１７）の第１の電極（１５）が前記透明電極と電気的に接続され、
    前記端子の第２の電極（１６）が前記透明圧電体と電気的に接続される
    ことを特徴とする圧電スピーカ。
  2. 前記透明電極は前記第２の電極と対向する位置に切除部（１９）を有し、
    前記第１のフレームと前記圧電振動板とが圧接された際に前記第２の電極は前記切除部内を通して前記透明圧電体と電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項１に記載の圧電スピーカ。
  3. 第１の透明圧電フィルム（２３）と透明電極（２４）と第２の透明圧電フィルム（２２）との分極方向を同一とした積層構造によって形成される圧電振動板（４５）と、前記圧電振動板の前記第１の透明圧電フィルム側の面の周辺部を保持する第１のフレーム（１２）と、前記圧電振動板の前記第２の透明圧電フィルム側の面の周辺部を保持する第２のフレーム（１３）とからなり、前記第１および第２のフレームの内側の透明部が表示手段（１０）による表示画像を透過するように実装された圧電スピーカであって、
    前記圧電振動板を構成する第１の透明圧電フィルム（２３）に前記透明電極パターンが形成され、前記第１のフレームに設けられた端子（１７）の第１の電極（１５）が前記第２の透明圧電フィルムと電気的に接続され、前記端子の第２の電極（１６）が透明電極（２４）と電気的に接続し、前記第１の透明圧電フィルム（２３）は前記第２の電極（１６）と対向する位置に第１の切除部（２３ａ） を有し、
    前記透明電極は前記第１の電極（１５）と対向する位置に第２の切除部（２４ａ）を有し、前記第１のフレームと前記圧電振動板とが圧接された際に前記第２の電極は透明電極（２４）と接続し、前記第１と第２の透明圧電フィルムを張り合わせ圧着することで前記第２の切除部（２４ａ）を通して接触し、電気的に接続される
    ことを特徴とする圧電スピーカ。
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