JP5627799B2 - 音響発生器、音響発生装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、音響発生器、音響発生装置及び電子機器に関する。

従来、圧電スピーカは、圧電体を電気音響変換素子に用いた小型、低電流駆動の音響機器として知られており、例えば、モバイルコンピューティング機器等、小型の電子機器に組み込まれる音響発生装置として使用されている。

一般に、圧電体を電気音響変換素子に用いた音響発生器は、圧電体に銀薄膜等による電極が形成された圧電素子を金属製の振動板に貼り付けた構造となっている。このような音響発生器は、圧電素子に交流電圧を印加することで圧電素子に形状歪を発生させ、圧電素子の形状歪を金属製の振動板に伝えて振動させることにより音を発生させる。

ところが、金属製の振動板に圧電素子を貼り付けた構造の音響発生器は、拡がり振動する圧電素子を面積の変化しない金属板で拘束することで面積屈曲振動を発生させるものであるので、音響変換効率が低く、しかも小型で共振周波数の低い音圧特性を持たせることは困難であった。

このような問題に対し、本出願人は、金属製の振動板の代わりに、樹脂フィルムを振動板として用いた音響発生器を提案している（例えば、特許文献１を参照）。

この音響発生器は、バイモルフ型の積層型圧電素子を、その厚み方向から一対の樹脂フィルムによって挟持し、さらに、この樹脂フィルムを、張力をかけた状態で枠部材に固定したものである。これにより、音響変換効率を向上させ、高い音圧の発生を可能とする。

特開２０１０−１７７８６７号公報

しかしながら、上記の音響発生器は、音圧の周波数特性において音圧のばらつきがあり、音質を更に高めるためには、音圧のばらつきを小さくすることが必要だった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを小さくすることができる音響発生器、音響発生装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る音響発生器は、フィルムと、該フィルムの外周部に設けられた枠部材と、該枠部材の枠内の前記フィルム上に設けられた圧電素子と、前記枠部材の枠内の前記フィルム上に設けられた樹脂層とを有し、前記樹脂層が気泡を有する。

本発明に係る音響発生器の一つの態様によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを小さくすることができるという効果を奏する。

図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図である。 図１Ｂは、第１形態の音響発生器を示す断面図である。 図２は、第１形態の音響発生器の樹脂層中における気泡の効果的な配置方法の第１の例を説明するための部分的な断面図である。 図３は、第１形態の音響発生器の樹脂層中における気泡の効果的な配置方法の第２の例を説明するための部分的な断面図である。 図４は、第１形態の音響発生器の樹脂層中における気泡の効果的な配置方法の第３の例を説明するための部分的な断面図である。 図５は、第１形態の音響発生器の樹脂層中における気泡の効果的な配置方法の第４の例を説明するための部分的な断面図である。 図６は、第２形態の音響発生装置を模式的に示す断面図である。 図７は、第３形態の電子機器を模式的に示す図である。 図８は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図９は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図１０は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。 図１１は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。

以下に、本発明に係る音響発生器、音響発生装置及び電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態は本発明を限定するものではない。そして、実施形態として下記に例示する各形態は、音響発生器を構成する各部材の形状や寸法を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（１）第１形態
［音響発生器の構造］
まず、本発明の第１形態の音響発生器を、図１Ａ及び図１Ｂに基づいて説明する。図１Ａは、第１形態の音響発生器を示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線に沿った断面図である。なお、図１Ａでは、樹脂層２０に被覆されて＋Ｚ方向から見えない圧電素子１の位置を破線で示している。また、図１Ｂでは、理解を容易にするために、積層型の圧電素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）を拡大して示している。また、図１Ａ，図１Ｂにおいては、樹脂２０中の気泡８の図示を省略している。

図１Ａ及び図１Ｂに示す第１形態の音響発生器は、フィルム３と、フィルム３の外周部に設けられた枠部材５と、枠部材５の枠内のフィルム３上に設けられた圧電素子１と、枠部材５の枠内のフィルム３上に設けられた樹脂層２０とを有している。

枠部材５は、一対の枠部材５ａ、５ｂによって構成されており、図１Ｂに示すように、張力がかけられた状態でフィルム３の外周部を枠部材５ａ、５ｂで挟持することによってフィルム３が枠部材５に固定されており、このフィルム３の上面に積層型の圧電素子１が配置されている。

このうち、圧電素子１は、板状に形成されるとともに上下の主面が正方形状、長方形状あるいは多角形状に形成される。かかる圧電素子１は、４層の圧電体層７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）と３層の内部電極層９（９ａ，９ｂ，９ｃ）とを交互に積層してなる積層体１３と、この積層体１３の上下両面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂと、積層体１３の長手方向（Ｙ軸方向）の端部に設けられた、第１〜第３の外部電極とを含んでいる。

第１の外部電極１７は、積層体１３の−Ｙ方向の端部に配置されており、表面電極層１５ａ、１５ｂと、内部電極層９ｂとに接続されている。積層体１３の＋Ｙ方向の端部には、第２の外部電極１８と、第３の外部電極（図示せず）とが、Ｘ軸方向に間隔を開けて配置されている。第２の外部電極１８は、内部電極層９ａに接続されており、第３の外部電極（図示せず）は、内部電極層９ｃに接続されている。そして、圧電体層７は、図１Ｂに矢印で示す向きに分極されており、圧電体層７ａ、７ｂが縮む場合には圧電体層７ｃ、７ｄが延びるように、そして、圧電体層７ａ、７ｂが延びる場合には圧電体層７ｃ、７ｄが縮むように、第１の外部電極１７、第２の外部電極１８及び第３の外部電極に電圧が印加されるように構成されている。このように、圧電素子１は、バイモルフ型の圧電素子であり、電気信号が入力されるとＹ軸方向に振幅が変化するようにＺ軸方向に屈曲振動する。

第２の外部電極１８の上下端部は、積層体１３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極１８ａが形成されており、これらの折返外部電極１８ａは、積層体１３の表面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂとの間で所定の距離を隔てて延設されている。同様に、第３の外部電極（図示せず）の上下端部は、積層体１３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極（図示せず）が形成されており、これらの折返外部電極（図示せず）は、積層体１３の表面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂとの間で所定の距離を隔てて延設されている。

上記の４層の圧電体層７と上記の３層の内部電極層９とは、積層された状態で同時に焼成されて形成されており、表面電極層１５ａ、１５ｂは、積層体１３を作製した後、導体ペーストを塗布し焼き付けて形成されている。

また、圧電素子１は、フィルム３側の主面とフィルム３とが接着剤層２１で接合されている。接着剤層２１の厚みは、２０μｍ以下が望ましいが、１０μｍ以下が更に望ましい。接着剤層２１の厚みが２０μｍ以下である場合には、積層体１３の振動をフィルム３に伝えやすくなる。

接着剤層２１を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル系樹脂などの公知のものを使用できる。接着剤に使用する樹脂の硬化方法は、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化等のいずれの方法を用いてもよい。

さらに、第１形態の音響発生器は、圧電素子１を埋設するように、枠部材５ａの内側に樹脂が充填されて樹脂層２０が形成されている。

樹脂層２０には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどを採用できる。また、樹脂層２０は、ピークやディップを抑制する観点から、圧電素子１を完全に覆う状態で塗布されるのが好ましが、圧電素子１を完全に覆わなくても構わない。さらに、フィルム３の圧電素子１で覆われない領域も同様に樹脂層２０によって被覆されている。樹脂層２０は、必ずしもフィルム３の全体を覆う必要はなく、場合によっては、フィルム３の一部を覆うように樹脂層２０を設けても構わない。なお、樹脂層２０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定される。

このように、第１形態の音響発生器では、樹脂層２０を設けることによって、共振現象を適度にダンピングすることができる。かかるダンピング効果によって、共振現象を抑制し、共振現象に起因して発生する、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑制することができる。この結果、音圧の周波数特性を平坦にすることが可能になる。

圧電体層７としては、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、既存の圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層７の厚みは、低電圧駆動という観点から、１０〜１００μｍとされている。

内部電極層９は、既存の種々の導体材料を用いて形成することができるが、銀とパラジウムからなる金属成分と圧電体層７を構成する材料成分を包含することが望ましい。また、内部電極層９に圧電体層７を構成するセラミック成分を含有させることによって、圧電体層７と内部電極層９との熱膨張差による応力を低減することができる。なお、内部電極層９は、銀とパラジウムからなる金属成分を含まなくてもよく、また、圧電体層７を構成する材料成分を含まなくてもよい。

表面電極層１５ａ、１５ｂ及び第１〜第３の外部電極は、既存の種々の導体材料を用いて形成することができるが、銀からなる金属成分にガラス成分を含有することが望ましい。このようにガラス成分を含有させることによって、圧電体層７や内部電極層９と、表面電極層１５ａ、１５ｂ及び第１〜第３の外部電極との間に強固な密着力を得ることができる。

枠部材５は、矩形状をなしており、図１Ｂに示すように、２枚の矩形枠状の枠部材５ａ、５ｂを貼り合わせて構成されている。これら枠部材５ａ及び枠部材５ｂ間には、フィルム３の外周部が挟み込まれ、フィルム３に張力を加えた状態で固定されている。枠部材５ａ、５ｂの厚さは、例えば、１００〜１０００μｍ程度とされ、枠の内側の一辺の長さは、例えば、２０ｍｍ〜２００ｍｍ程度とされている。枠部材５ａ、５ｂの材質は、樹脂層２０よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることができ、例えばステンレスを好適に用いることができる。なお、枠部材５ａ、５ｂの材質、厚み等は特に限定されるものでない。また、枠部材５の形状も、矩形状に限定されるものではなく、例えば、内周部または外周部の一部または全部を楕円形としてもよいし、内周部または外周部を菱形としてもよい。

フィルム３は、枠部材５ａ、５ｂ間にフィルム３の外周部を挟み込むことによってフィルム３が面方向に張力をかけられた状態で、枠部材５ａ、５ｂに固定され、フィルム３が振動板の役割を果たしている。フィルム３の厚みは、例えば、１０〜２００μｍとされ、フィルム３は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙から構成されている。これらの材料を用いることでピークやディップを抑えることができる。

［樹脂層の気泡］
続いて、本実施形態の第１形態の音響発生器が有する樹脂層２０中の気泡について説明する。第１形態の樹脂層２０は、図２〜図５に示すように、気泡８を有している。気泡８のサイズ（表面に位置する２点間の距離の最大値）としては、例えば、２０〜１５０μｍ程度がよい。また、気泡８の形状の代表例としては、球形が挙げられるが、その他の形状であってもかまわない。なお、樹脂層２０に占める気泡８の存在する割合については、図８〜図１１を用いて実施例にて詳述する。

このように、樹脂層２０中に気泡８を設けることにより、音響発生器から発生する音の音質を向上させることができる。この効果が得られる理由は、明確に特定できてはいないが以下のように推定できる。樹脂層２０に気泡（ボイド）が存在する場合には、圧電素子１と一体化されたフィルム３及び樹脂層２０によって構成される振動体の振動によって発生する応力が気泡８近辺に集中する。この結果、気泡８近辺の局所的ひずみが大きくなり、振動エネルギーの一部が気泡８で吸収されて、振動系の共振におけるＱ値が低下する。これによって、共振に起因して発生する、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さくすることができる。これにより、音圧の周波数特性がより平坦になり、音響発生器が発生する音の音質が向上する。さらに、樹脂層２０の厚さを増やすことなく音質の向上ができるので、全体的な音圧の低下を避けることもできる。そして、樹脂層２０に含まれる気泡８によって全ての共振モードに起因するピークやディップを小さくすることができるので、振動体の屈曲撓み振動によって音圧が得られる周波数帯の全域にわたって音質を向上させることができる。

このように、第１形態の音響発生器によれば、音圧の周波数特性における音圧のばらつきを小さくし、音質を向上させることができる。次に、樹脂層２０中における気泡８の効果的な配置方法について図２〜図５を用いて説明する。

図２は、図１Ａ，図１Ｂに示した第１形態の音響発生器の樹脂層２０中における気泡８の効果的な配置方法の第１の例を説明するための部分的な断面図であり、枠部材５ａと樹脂層２０との境界付近の一部分を拡大して示している。

図２に示す例では、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部は、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接するように設けられている。枠部材５ａと樹脂層２０との境界は、音響発生器において剛性が変化する部分であるため、音響発生器が振動するときに応力が集中する部分である。その応力が集中する部分に気泡８を設けることにより、気泡８が振動エネルギーを吸収する効果を高めることができるので、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。このように、図２に示す例では、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部が、音響発生器において剛性が変化する部分に接するように設けられていることから、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。

また、図２に示す例では、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、完全な球形ではなく、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接する方向（枠部材５ａと樹脂層２０との境界に平行な方向）に広がったような形状とするのが望ましい。すなわち、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、平面視したときに、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に沿った方向に長い形状（枠部材５ａと樹脂層２０との境界に沿った方向の長さが、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に垂直な方向の長さよりも大きい形状）とするのが望ましい。これにより、気泡８が枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接する面積を大きくすることができるので、気泡８が振動エネルギーを吸収する効果を高め、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。なお、本明細書において、音響発生器を平面視する場合には、樹脂層２０の厚み方向（Ｚ軸方向）から平面視するものとする。

図３は、図１Ａ，図１Ｂに示した第１形態の音響発生器の樹脂層２０中における気泡８の効果的な配置方法の第２の例を説明するための部分的な断面図であり、圧電素子１と樹脂層２０との境界付近の一部分を拡大して示している。

図３に示す例では、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部は、圧電素子１と樹脂層２０との境界に接するように設けられている。圧電素子１と樹脂層２０との境界は、音響発生器において剛性が変化する部分である。よって、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部を圧電素子１と樹脂層２０との境界に接するように設けることにより、前述した第１の例と同様に、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。

また、図３に示す例では、圧電素子１と樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、完全な球形ではなく、圧電素子１と樹脂層２０との境界に接する方向に広がったような形状とするのが望ましい。すなわち、圧電素子１と樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、平面視したときに、圧電素子１と樹脂層２０との境界に沿った方向に長い形状（圧電素子１と樹脂層２０との境界に沿った方向の長さが、圧電素子１と樹脂層２０との境界に垂直な方向の長さよりも大きい形状）とするのが望ましい。これにより、気泡８が圧電素子１と樹脂層２０との境界に接する面積を大きくすることができるので、気泡８が振動エネルギーを吸収する効果を高め、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。

図４は、図１Ａ，図１Ｂに示した第１形態の音響発生器の樹脂層２０中における気泡８の効果的な配置方法の第３の例を説明するための部分的な断面図であり、フィルム３と樹脂層２０との境界付近の一部分を拡大して示している。

図４に示す例では、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部は、フィルム３と樹脂層２０との境界に接するように設けられている。フィルム３と樹脂層２０との境界は、音響発生器において剛性が変化する部分である。よって、樹脂層２０中の気泡８の少なくとも一部をフィルム３と樹脂層２０との境界に接するように設けることにより、前述した第１の例，第２の例と同様に、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。

また、図４に示す例では、フィルム３と樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、完全な球形ではなく、フィルム３と樹脂層２０との境界に接する方向（フィルム３と樹脂層２０との境界に平行な方向）に広がったような形状とするのが望ましい。すなわち、フィルム３と樹脂層２０との境界に接するように配置する気泡８は、フィルム３と樹脂層２０との境界に平行な方向から見たときに、フィルム３と樹脂層２０との境界に沿った方向に長い形状（フィルム３と樹脂層２０との境界に沿った方向の長さが、フィルム３と樹脂層２０との境界に垂直な方向の長さよりも大きい形状）とするのが望ましい。これにより、気泡８がフィルム３と樹脂層２０との境界に接する面積を大きくすることができるので、気泡８が振動エネルギーを吸収する効果を高め、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。

図５は、図１Ａ，図１Ｂに示した第１形態の音響発生器の樹脂層２０中における気泡８の効果的な配置方法の第４の例を説明するための部分的な断面図であり、フィルム３と樹脂層２０との境界付近の一部分を拡大して示している。

図５に示す例では、樹脂層２０中の気泡８は、樹脂層２０の厚み方向において、フィルム３と樹脂層２０との境界付近に偏在するように配置されている。また、樹脂層２０中の気泡８は、フィルム３と樹脂層２０との界面に近づくほど多く分布するように配置されている。すなわち、気泡８の数が、フィルム３と樹脂層２０との界面に近づくにつれて増加するように配置されている。気泡８をこのように配置することにより、音響発生器から発生する音の音質を効果的に向上させることができる。この効果が得られる理由は、次のように推定される。すなわち、フィルム３と樹脂層２０との境界は、音響発生器において剛性が変化する部分であるため、音響発生器が振動するときに、樹脂層２０におけるフィルム３との境界に近い部分は、樹脂層２０におけるフィルム３との境界から遠い部分よりも歪み（変形）が大きくなる。よって、フィルム３と樹脂層２０との境界付近に偏在するように配置することや、フィルム３と樹脂層２０との界面に近づくにつれて気泡８の数が増加するように配置することにより、効果的に気泡８によって振動エネルギーを吸収することができる。これによって、振動系の共振におけるＱ値を低下させ、共振に起因して発生する、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さくすることができ、よりフラットな音圧の周波数特性を得ることができる。

［製法］
本発明の音響発生器の製造方法の一例について説明する。

最初に、圧電素子１を準備する。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑材、溶剤を混練し、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。

次に、上記のスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを得る。そして、このグリーンシートに内部電極ペーストを印刷して内部電極パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを３枚積層し、その上には電極パターンが印刷されていないグリーンシートを積層して、積層成形体を作製する。

次に、上記の積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることによって積層体１３を得ることができる。積層体１３は、必要に応じて外周部を加工し、積層体１３の積層方向の両主面に表面電極層１５ａ、１５ｂのペーストを印刷し、引き続き、積層体１３の長手方向（Ｙ軸方向）の両端面に第１〜第３の外部電極を印刷し、所定の温度で電極の焼付けを行う。このようにして、図１Ａ及び図１Ｂに示す圧電素子１を得ることができる。

次に、圧電素子１に圧電性を付与するために、第１〜第３の外部電極を通じて直流電圧を印加して、圧電素子１の圧電体層７の分極を行う。かかる分極は、図１Ｂに矢印で示す方向となるように、ＤＣ電圧を印加して行う。

次に、支持体となるフィルム３を準備し、このフィルム３の外周部を枠部材５ａ、５ｂ間に挟み、フィルム３に張力をかけた状態で固定する。この後、フィルム３に接着剤を塗布して、そのフィルム３上に圧電素子１の表面電極層１５ａ側を押し当て、この後、接着剤を熱や紫外線を照射することによって硬化させる。そして、硬化前の樹脂を枠部材５ａの内側に流し込むとともに所定の場所に気泡８を形成した後に、樹脂を硬化させることによって、樹脂層２０を形成する。このようにして、第１形態の音響発生器を得ることができる。

樹脂層２０の中に気泡８を形成する方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、中空の樹脂球を所望の場所に配置した後に、枠部材５ａの内側に硬化前の樹脂を流し込む方法を用いてもよい。また、中空の樹脂球（硬化または半硬化したもの）を硬化前の樹脂中に混入したものを塗布する方法を用いてもよい。この場合には、例えば、中空の樹脂球を含む樹脂を所望の場所に塗布して乾燥させた後に、中空の樹脂球を含まない樹脂を流し込んで硬化させることにより、樹脂層２０中の所望の場所に選択的に気泡８を配置することが可能になる。また、中空の樹脂球の混入量（樹脂中における樹脂球の密度）が異なる複数の未硬化樹脂を用意し、樹脂球の混入量が多い（樹脂中における樹脂球の密度が高い）ものから順番に、フィルム上への塗布及び乾燥を行った後に、中空の樹脂球を含まない未硬化樹脂を流し込んで硬化させることにより、図５に示したように気泡８を配置することができる。このように、予め作製した中空の樹脂球を用いることにより、所望の形状及び大きさを有する気泡を所望の位置に配置することが容易になる。

また、硬化前の樹脂を枠部材５ａの内側へ流し込み、樹脂中の所望の場所に気体を注入することによって気泡８を形成した後に、樹脂を硬化させる方法を用いてもよい。例えば、細い管の先端を枠部材５ａと樹脂との界面に当てて、管の先端を枠部材５ａと樹脂との界面に沿って移動させながら、管を通して気体を断続的に注入することによって気泡８を形成し、その後に樹脂を硬化させることにより、図２に示したように、枠部材５ａと樹脂層２０との境界に接するように気泡８を配置することができる。同様に、管の先端を圧電素子１と樹脂との界面に当てて、管の先端を圧電素子１と樹脂との界面に沿って移動させながら、管を通して気体を断続的に注入することによって気泡８を形成し、その後に樹脂を硬化させることにより、図３に示したように、圧電素子１と樹脂層２０との境界に接するように気泡８を配置することができる。そして、同様に、管の先端をフィルム３と樹脂との界面に当てて、管の先端をフィルム３と樹脂との界面に沿って移動させながら、管を通して気体を断続的に注入することによって気泡８を形成し、その後に樹脂を硬化させることにより、図４に示したように、フィルム３と樹脂層２０との境界に接するように気泡８を配置することができる。

例えば、上述したような方法を用いることにより、図２〜図５に例示したように、樹脂層２０中の所望の位置に気泡８を配置することが可能となる。なお、樹脂層２０中に気泡８を配置する方法は、上述した方法に限定されるものではなく、他の方法を用いてもよい。

また、図１Ｂでは、フィルム３の一方の主面にバイモルフ型の圧電素子１を設けた場合を示したが、これに限られるものではない。例えば、バイモルフ型の圧電素子に代えて、面方向に伸縮振動する圧電素子の一方主面に金属等の板を貼り付けて構成したユニモルフ型の圧電素子を用いても、同様の効果を得ることができる。また、面方向に伸縮振動する圧電素子をフィルム３の両面に設けるようにしても良く、フィルム３の両面にユニモルフ型やバイモルフ型の圧電素子を設けるようにしてもよい。

また、図１Ｂでは、樹脂層２０が枠部材５ａの内側に圧電素子１を完全に覆うように設けられた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、樹脂層２０を、フィルム３上のみに、圧電素子１を完全に覆わないように設けても構わない。

また、図１Ａでは、枠部材５の内側の部分の形状が略矩形状である場合を示したが、これに限られるものではない。例えば、枠部材５の内側の部分の形状が楕円形であっても構わない。

（２）第２形態
次に、本発明の第２形態の音響発生装置について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第２形態の音響発生装置３０の構成を示す図である。なお、図６においては、説明に必要となる構成要素のみを示しており、音響発生器１０の詳細な構成や一般的な構成要素についての記載を省略している。

音響発生装置３０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図６に示すように、たとえば、筐体３１と、筐体３１に取り付けられた音響発生器１０とを備える。筐体３１は、直方体の箱状の形状を有しており、１つの表面に開口３１ａを有している。このような筐体３１は、例えば、プラスチック、金属、木材などの既知の材料を用いて形成することができる。また、筐体３１の形状は、直方体の箱状に限定されるものではなく、例えば、円筒状や錐台状など、種々の形状とすることができる。

そして、筐体３１の開口３１ａに音響発生器１０が取り付けられている。音響発生器１０は、前述した第１形態の音響発生器であり、音響発生器１０についての説明は省略する。このような構成を有する音響発生装置３０は、音質が高い音響を発生させる音響発生器１０を用いて音響を発生させるので、音質が高い音響を発生させることができる。また、音響発生装置３０は、音響発生器１０から発生する音を筐体３１の内部で共鳴させることができるので、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。なお、音響発生器１０が取り付けられる場所は自由に設定することができる。また、音響発生器１０が他の物を介して筐体３１に取り付けられるようにしても構わない。

（３）第３形態
次に、本発明の第３形態の電子機器について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第３形態の電子機器５０の構成を示す図である。なお、図７においては、説明に必要となる構成要素のみを示しており、音響発生器１０の詳細な構成や一般的な構成要素についての記載を省略している。

図７では、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置である場合を示している。図７に示すように、電子機器５０は、筐体４０と、筐体４０に取り付けられた音響発生器１０と、音響発生器１０に接続された電子回路６０とを備える。音響発生器１０は、前述した第１形態の音響発生器であり、音響発生器１０についての説明は省略する。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１０に接続されており、音響発生器へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１０は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。

また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆとを備えており、これら各デバイスは筐体４０に取り付けられている。なお、図７では、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも音響発生器１０が筐体４０に直接または他の物を介して取り付けられていればよく、他の構成要素の配置は自由に設定できる。

コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。そして、音響発生器１０は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１０は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。

このような構成を有する電子機器５０は、音質が高い音響を発生させる音響発生器１０を用いて音響を発生させるので、音質が高い音響を発生させることができる。

ところで、図７では、電子機器５０が、スマートフォン、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、これに限定されるものではなく、音響を発する機能を有する様々な電子機器であってもよい。例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ、カーオーディオ機器は無論のこと、音響や音声を発生させる機能を有する製品、例えば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品であってもよい。

さて、本実施例では、気泡８を含まない樹脂層２０と気泡８を含む樹脂層２０との間で音圧の周波数特性の違い、さらには、樹脂層２０に占める気泡８の濃度による音圧の周波数特性の違いについて説明する。

図８〜図１１は、音圧の周波数特性の一例を示すグラフである。このうち、図８は、樹脂層２０全体の体積に占める気泡８の体積の割合が０％である場合、すなわち樹脂層２０が気泡８を含まない場合の音圧の周波数特性を指す。また、図９は、樹脂層２０全体の体積に占める気泡８の体積の割合が１０％である場合の音圧の周波数特性を指す。図１０は、樹脂層２０全体の体積に占める気泡８の体積の割合が２０％である場合の音圧の周波数特性を指す。図１１は、樹脂層２０全体の体積に占める気泡８の体積の割合が３０％である場合の音圧の周波数特性を指す。図８〜図１１に示すグラフの縦軸は、音圧を示し、グラフの横軸は、周波数を示す。なお、図８〜図１１に示された音圧の周波数特性が測定された音響発生器は、気泡８の濃度以外の構成、すなわち各部材やその寸法及び材質については同一に設定した。

まず、気泡８の有無による音圧の周波数特性の違いを説明するために、図８に示すグラフ及び図９に示すグラフを比較する。図８における７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯２１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯２２０及び６ｋＨｚ〜９ｋＨｚの周波数帯２３０に各々位置するピークやディップと、図９に示す７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯３１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯３２０及び６ｋＨｚ〜９ｋＨｚの周波数帯３３０に各々位置するピークやディップとを比較すると、図９のグラフにおけるピークやディップは、図８に示すグラフにおけるピークやディップに対して明らかに小さくなっていることがわかる。また、０．４ｋＨｚ付近に位置するピークや、５ｋＨｚ〜６ｋＨｚ付近に位置するピークについても、レベルの低下が見られる。

このように、樹脂層２０中に気泡８が体積濃度１０％含まれる場合には、気泡８が含まれない場合に比べて、大部分の周波数帯でピークやディップが小さくなって平坦性が向上し、音圧の周波数特性が改善されていることがわかる。

さらに、気泡８が体積濃度１０％含まれる場合と気泡８が体積濃度２０％含まれる場合とを比較する。図９に示す７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯３１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯３２０に各々位置するピークやディップと、図１０に示す７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯４１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯４２０に各々位置するピークやディップとを比較すると、図１０のグラフにおけるピークやディップは、図９に示すグラフにおけるピークやディップに対して明らかに小さくなっていることがわかる。

このように、樹脂層２０中に気泡８が体積濃度２０％含まれる場合には、気泡８が体積濃度１０％含まれる場合に比べて、ピークやディップが小さくなって平坦性が向上し、音圧の周波数特性が改善されていることがわかる。

さらに、気泡８が体積濃度２０％含まれる場合と気泡８が質量濃度３０％含まれる場合とを比較する。図１０に示す７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯４１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯４２０に各々位置するピークやディップと、図１１に示す７００Ｈｚ〜１ｋＨｚの周波数帯５１０、１．５ｋＨｚ〜２．５ｋＨｚの周波数帯５２０に各々位置するピークやディップとを比較すると、図１１のグラフにおけるピークやディップは、図１０に示すグラフにおけるピークやディップに対して明らかに小さくなっていることがわかる。

このように、樹脂層２０中に気泡８が質量濃度３０％含まれる場合には、気泡８が体積濃度２０％含まれる場合に比べて、ピークやディップが小さくなって平坦性が向上し、音圧の周波数特性が改善されていることがわかる。

以上の結果より、樹脂層２０中に気泡８が含まれない場合よりも気泡８が含まれる場合の方が音圧の周波数特性における音圧のばらつきを抑制することができ、また、より多くの気泡８が含まれる場合の方が音圧の周波数特性を改善できることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。

１：圧電素子
３：フィルム
５，５ａ，５ｂ：枠部材
８：気泡
１０：音響発生器
２０：樹脂層
３０：音響発生装置
３１，４０：筐体
５０：電子機器
６０：電子回路

Claims (9)

1. フィルムと、
   該フィルムの外周部に設けられた枠部材と、
   該枠部材の枠内の前記フィルム上に設けられた圧電素子と、
   前記枠部材の枠内の前記フィルム上に設けられた樹脂層とを有し、
   前記樹脂層が複数の気泡を有しており、
   前記複数の気泡の少なくとも一部は、剛性が変化する部分に接するように設けられていることを特徴とする音響発生器。
2. 前記剛性が変化する部分は、前記圧電素子と前記樹脂層との境界であることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
3. 前記圧電素子と前記樹脂層との前記境界に接するように配置された前記気泡は、平面視したときに、前記圧電素子と前記樹脂層との前記境界に沿った方向に長い形状であることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
4. 前記剛性が変化する部分は、前記枠部材と前記樹脂層との境界であることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
5. 前記枠部材と前記樹脂層との前記境界に接するように配置された前記気泡は、平面視したときに、前記枠部材と前記樹脂層との境界に沿った方向に長い形状であることを特徴とする請求項４に記載の音響発生器。
6. 前記剛性が変化する部分は、前記フィルムと前記樹脂層との境界であることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
7. 前記気泡の数が、前記フィルムと前記樹脂層との界面に近づくにつれて増加することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の音響発生器。
8. 筐体と、
   該筐体に設けられた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の音響発生器と、
   を少なくとも有することを特徴とする音響発生装置。
9. 筐体と、
   該筐体に設けられた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の音響発生器と、
   該音響発生器に接続された電子回路と、
   を少なくとも有しており、
   前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。

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