JPH03250896A

JPH03250896A - 平面スピーカ

Info

Publication number: JPH03250896A
Application number: JP4750290A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Mizoguchi; 徹彦溝口; Michio Hasegawa; 長谷川　迪雄; Masashi Sahashi; 政司佐橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はスピーカに係わり、特に、携帯用小形テレビジ
ョン等の薄型機器あるいは超薄型壁掛はスピーカ等に用
いられる平面スピーカに関する。

（従来の技術）半導体技術や高密度実装技術の急速な発達により、各種
電子機器の小型薄型化および高性能化が進行するなか、
オーディオビイシュアル機器もその例外ではない。テレ
ビに代表されるデイスプレィ装置は、ブラウン管技術の
高度化あるいは液晶デイスプレィやプロジェクションデ
イスプレィ技術の進歩で、大型薄型化傾向が顕著である
。

方で、携帯用テレビの普及も目覚ましく、小型薄型化へ
の技術的要求も高いものとなっている。

この様なデイスプレィ機器の薄型化が進行するなか、オ
ーディオ機器、特に、スピーカの薄型化は、満足できる
ものではない。その理由の第１は、現用スピーカの構造
にある。即ち、現用スピーカは、永久磁石、導線を巻回
したコイル、コーンおよび共鳴箱から構成され、コイル
に流れる音声信号電流を永久磁石が発生する磁界との電
磁誘導により、コーンの振動に変換し、共鳴箱により音
圧を増幅する方式となっている。これらの永久磁石およ
びコイルの組み合わせは本質的に薄型化に不向きである
。第２の理由は、現用スピーカに代わる新しいタイプの
スピーカ、例えば、圧電素子を用いたスピーカの場合、
圧電素子は電圧により駆動されるので、実用可能な程度
の十分な音圧を得るためには、圧電素子に印加される音
声信号を昇圧するためのトランスが必要である。しかし
、従来のトランスは、圧電素子に比較してかさが大きく
、薄型化には、不向きである。

さらに、大きな音圧を必要としない用途に圧電素子を単
独でスピーカとして用いると、高周波数側では入力側（
１次側）から見た圧電素子側（２次側）のインピーダン
スが１／ωＣ（ωは信号の角周波数、Ｃは圧電素子の静
電容量）に従って小さくなり、入力側に接続されたアン
プ等の機器を破壊する虞がある。

（発明が解決しようとする課題）従来のスピーカは、上述した様に、永久磁石および導線
を巻回したコイルを組み合わせているために薄型化には
不向きである。また、圧電素子と鉄心を有するトランス
とを組み合わせたスピーカもこのトランスが平面化に不
向きなために、小型平面化できない。さらに、平面スピ
ーカを実現するために、圧電素子等の振動素子を単独で
用いた場合は、高周波数側で入力側に接続されたアンプ
等の機器を破壊する虞がある。

本発明の目的は、アンプ等の入力側に接続された機器を
破壊する虞がなく、薄型化されたデイスプレィ装置等の
薄型機器に対応できる薄型の平面スピーカを提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段および作用）本発明は、平
面振動子と、前記振動子に接続される平面状コイルから
なる２次コイル、この２次コイルとトランス動作を生じ
るように近接配置される平面状コイルからなる１次コイ
ル、およびこの１次コイルと２次コイルとの少なくとも
一方に絶縁層を介して配置された強磁性体層から構成さ
れる平面トランスとを具備することを特徴とする平面ス
ピーカである。

本発明の平面スピーカは、２次側出力回路の共振周波数
を１０に＆以下とするのが好ましい。即ち、平面スピー
カにおける平面トランスの２次コイルが有するインダク
タンスＬとこの２次コイルに接続される平面振動子にお
ける振動素子の静電容量Ｃとが形成するＬＣ直列共振回
路の共振周波数は１０ｋＨｚ以下であることが好ましい
。　この理由は、以下の通りである。一般に、平面振動
子が示す音圧の周波数特性は、振動素子が取り付けられ
る振動板自体が有する固有振動特性に、振動素子を含む
共振回路の電気的な振動特性が重畳されたものになる。

ここで、振動板は１０ｋｌ（ｚ以上の共振周波数を有す
るものが多い。これは、振動板の厚み。

材質、大きさ等に大きく依存するが、平面スピーカとし
て考えられる通常の寸法、長さ５０ｋｌ幅５０閣×厚さ
５ｍから長さ５００ｍＸ幅５００ｍｍＸ厚さ１０＋＋ａ
の範囲の場合、その共振周波数は１０ｋＨｚ以上となる
。従って、上記ＬＣ直列共振回路の共振周波数、即ち、
電気的共振点を１０ｋ）ｌｚ以下とすることにより、平
面振動子全体としては、１０ｋＨｚ以下の低音の音圧レ
ベルの低下を防止するためである。

本発明の平面スピーカにおいて、振動素子としては、圧
電素子、例えば希土類元素および鉄を中心とする遷移金
属元素からなる磁歪合金を用いた磁歪振動子を用いるこ
とができる。平面トランスの２次コイルは、圧電素子等
の振動素子の久方端子に接続されることになる。

本発明の平面スピーカにおいて、平面トランスの平面状
コイルとは、例えば、絶縁層の表面および裏面にスパイ
ラル状に導体を設けて各導体を、この絶縁層を貫通する
スルーホールを通して接続した構造の２層スパイラルコ
イルを用いることができる。このスパイラルコイルにお
いて、端子の取出しに支障が生じなければ、スパイラル
状の導体が１層だけのスパイラルコイルでも良い。また
、導体の形状は同心的に配置されるスパイラル状に限ら
ずに、つづら折り状等、トランスの巻線としての機能を
有するものであれば、特に、形状には限定されない。銅
張フレキシブル基板の銅箔をエツチングすることで簡単
に形成することができる。

また、蒸着等の薄膜形成手段を用いても良い。

この平面トランスにおいて、平面状コイルを積層すると
インダクタンスが増大して人出カミ圧が増大するが、こ
の場合、平面状コイル間には絶縁層のみを介在させて、
強磁性体層を介在させないことが望ましい。これは、平
面状コイル間に強磁性体層を介在させてもインダクタン
スの増大には殆ど寄与せず、平面トランス全体の厚さを
増大させて、単位体積当たりの性能を低下させるだけと
なるためである。また、１次コイルと２次コイルとの間
に強磁性体層を設けると、１次コイルおよび２次コイル
の間のエネルギーの伝達が殆どなくなるので、１次コイ
ルと２次コイルとの間には、強磁性体層を設けないこと
が望ましい。平面トランスの簡略化した構成を第５図（
Ａ）および第５図（Ｂ）に示す。第５図（Ａ）の平面ト
ランスでは、１次コイル（１１）および２次コイル（２
１）が積層されており、第５図（Ｂ）の平面トランスで
は、１次コイル（１１）および２次コイル（２１）が絶
縁層（３０）の上に。

即ち、同一平面上に存在し、２次コイル（２１）を１次
コイル（１１）が包囲する形をとる。また、逆の構成で
も良い。この場合、コイルを挟むように２つの強磁性体
層（３２）を設けているが、一方の強磁性体層だけでも
良い。同図において、（３１）はコイル（１１）、（２
１）と強磁性体層（３２）とを絶縁する絶縁体層を示す
。

平面トランスにおいて、各強磁性体層の厚さは、１００
−以下、４１以上とすることが好ましい。即ち、強磁性
体層の厚みが１００μｓを超えると、表皮効果によって
、磁束は内部まで浸透しなくなり、強磁性体層の厚さが
増加した割りには、Ｉ−ランスのインダクタンスは増加
せず、単位体当たりのインダクタンスは低下してしまい
、トランスの性能が低下するためである。また、厚みが
４μｓ未満であると、スパイラル状の平面コイルに電流
が流れることによって生じる磁束の全てが通るのに必要
な断面積が得られないために漏洩磁束が多くなり、イン
ダクタンスが著しく低下し、単位体積当たりのインダク
タンス値が低下してしまい、好ましくない。

前記強磁性体層としては、］、０ｋＨｚにおける実効透
磁率μ２．がμ０．≧ｌＸｌ０’であるものが望ましい
。この様な条件を満足する強磁性体層を用いれば、高イ
ンダクタンスの平面トランスが得られる。この強磁性体
層としては、例えば、■式の一般式で表わされる非晶質
合金薄帯が用いられる。

（Ｍ’ｘ−ａｈａ）ｔｏｏ　−ｂＸｂ　　・・・　■た
だし、Ｎ′はＦｅまたはＣ０１Ｍ＋よＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、
　Ｍｎ、　Ｃｏ、Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｚｒ、　Ｎｂ、　Ｍ
ｏ、　Ｉｆ、　Ｔａ、　Ｌ　Ｃｕの内の少なくとも１種
、ＸはＳｉ、　Ｂ、Ｐ、　Ｃ，Ｇｅ、　ＡＱの内の少な
くとも１種、０≦ａ≦０．１５．１２≦ｂ≦３０である
。

この非晶質合金薄帯を構成する各元素の作用および組成
について説明する。

Ｎは高周波領域における透磁率の向上および結晶化温度
の上昇に寄与する成分である。ａ）０．１５の場合には
、キューリー温度が低くなり過ぎて、実用上好ましくな
い。

Ｘは非晶質化に必須の元素である。ただし、実用上熱安
定性を考慮した場合、Ｓｉと８との組み合わせが好まし
い。ｂ〈１２およびｂ〉３０では非晶質化が困難となる
ため、１２≦ｂ≦３０の範囲が好ましく、特に、１５≦
ｂ≦２５の範囲が好ましい。

この様な組成を有する非晶質合金の大部分は、５ｋＧ以
上の飽和磁化を有し、最適歪み取り熱処理によって、　
１×１０４以上の実効透磁率が得られる。

目的とする平面トランスを達成するためには、飽和磁化
および透磁率が共に高い強磁性体層を用いることが特に
望ましい。この様な高透磁率、高飽和磁化を有する強磁
性体層としては、例えば、Ｆｅ７）、５ＣｕｌＮｂ３Ｓ
ｘｘ、ｉ、Ｊｇの組成を有する非晶質合金を結晶化温度
よりも高い温度で熱処理することにより得られる超微細
結晶粒合金薄帯が挙げられる。

この磁性合金は、ｌｏｋ［（ｚにおける実効透磁率（μ
１Ｑｋ）が５Ｘ１０４と大きく、飽和磁化（４層Ｍｓ）
が１３．５ｋＧと大きい。この磁性合金薄帯を用いるこ
とにより、高インダクタンス値を有する平面１ヘランス
が得られる。

この平面トランスにおいて、１層または複数層の強磁性
体層は複数の部分しこ分割することが望ましい。強磁性
体層を複数の部分に分割すると、高周波損失を減少する
ことができるので、平面トランスの効率が向上する。

この平面トランスは、通常、全体を外装用モールＩ−樹
脂で被覆した形態で使用される。この場合、平面トラン
スを構成する強磁性体層の外側に、モールド樹脂の収縮
力緩和層として、例えば、モールド樹脂の硬化温度より
も熱変形温度が高い有機高分子フィルムを積層し、平面
トランスの側面を接着剤で塞いだ状態で、トランス全体
を液状のモールド樹脂に浸し、この後、乾燥、硬化させ
てモールド樹脂で被覆することが好ましい。このように
して収縮力緩和層を設けることにより、モールド樹脂が
硬化して収縮する際に生じる収縮力を緩和することがで
き、収縮力が強磁性体層に伝わるのを防止し、逆磁歪効
果によるインダクタンスの低下を防ぐことができ、平面
トランスの効率の低下を防止することができる。

この収縮力緩和層として用いられる有機高分子フィルム
としては、例えば、ボリフェニレンサンファイルド（Ｐ
ＰＳ）が挙げられる。この収縮力緩和層の厚さは２０虜
以上であることが望ましい。

この厚みが２０μｍ未満であると、しわが入りやすくな
り、モールド樹脂が硬化して収縮する際に生じる収縮力
を緩和することができにくくなるためである。この収縮
力緩和層は、その機能を発揮できるものであれば、有機
高分子フィルムに限らない。

本発明によれば、平面振動子と、平面状コイルからなる
１次コイルおよび２次コイル並びにこれらの少なくとも
一方に絶縁層を介して配置された強磁性体層から構成さ
れる平面１−ランスとを用い、前記振動子を平面１−ラ
ンスの２次コイルに接続し、平面トランスの１次コイル
に音声信号等の入力信号を印加する様に接続してスピー
カを構成することにより、振動子には平面トランスで昇
圧された電圧が印加され、十分な音圧が得られると共に
、平面状コイル等から構成される平面１−ランスは薄く
できるので平面スピーカとすることができる。

また、この平面スピーカでは、圧電素子等の振動素子は
平面トランスを介して入力側と接続されるので、高周波
数側でも入力側から見たインピーダンスの低下がなく、
アンプ等の機器を破壊する虞がない。

（実施例）以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。

第１図に示す様に、この実施例の平面スピーカ（１）は
、厚さ１１、長さ１００ｍ、幅６０ｍｍのプラスチック
板からなる振動板■およびこの振動板■にエポキシ樹脂
接着剤等適切な固定手段により取り付けられ、両面に電
極（３ａ）を備えた振動素子■を含む平面振動子（イ）
を有する。平面スピーカ■は、この振動子（イ）の振動
素子■の一対の電極（３ａ）と電極端子（３ｂ）を介し
て接続される２次コイルを有し、音声信号を昇圧するた
めの平面トランス（ハ）を有する。この平面トランス■
は、振動素子■の下方の振動板■に固定されている。

この振動素子（３）は、厚さ１００虜、長径６０閣、短
径４０ｍの薄型楕円状のＰＺＴからなる。この振動素子
■の静電容量は、０．５μＦであった。

次に、上記平面トランス■について、説明する。

第２図（Ａ）および（Ｂ）に示す様に、１次コイル（１
１）は、流れる電流の方向が同じ方向となるように絶縁
層（１２）の両面に設けられ、絶縁層（１２）の中心の
スルーホールに配置されたコネクタ（１３）により接続
されたスパイラルコイル（１４ａ）、（１４ｂ）で構成
すれる平面状コイル（２層スパイラルコイル）からなる
。この１次コイル（１１）は一対の端子（］、５ａ）、
（１５ｂ）を有する。ここで、第２図（Ａ）における実
線および破線はそれぞれ絶縁層（１２）の表面側および
裏面側にあるスパイラルコイル（１４ａ）、（１４ｂ）
の幅方向の中心を表わしている。

また、２次コイルは（２１）は、１次コイル（１１）と
同様に、流れる電流の方向が同じ方向となるように絶縁
層（２２）の両面に設けられ、絶縁層（２２）の中心の
スルーホールに配置されたコネクタ（２３）により接続
されたスパイラルコイル（２４ａ）、（２４ｂ）で構成
される平面状コイル（２層スパイラルコイル）からなる
。

これらの１次コイル（１１）および２次コイル（２１）
が絶縁層（３０）を挟んで積層され、さらに、この１次
コイル（１１）および２次コイル（２１）の両側に、絶
縁層（３１）を介して強磁性体層（３２）が配置されて
、平面トランス■が構成される。

この平面トランス■における強磁性体層（３２）として
は、単ロール法により作製され、２式の組成式を有し、
平均厚さ１６％、幅２５ｍの非晶質合金薄帯から、１辺
の長さ２５１の正方形に切り出したものを用いた。

（Ｆｅｏ、５ｓＮｂｏ、ｏｓ）ｓｚｓｉｓＢｘｚ　　−
■この非晶質合金薄帯は、その飽和磁化（４πＭｇ）が
１２．３ｋＧ、１０ｋＨｚにおける実効透磁率（μ、。

ｋ）はｌＸ１０４であった。

この平面トランス■では、１次コイル（１１）は１５０
回巻、２次コイル（２１）は６００回巻で、昇圧比が４
であり、その外形は長さ５０ｍ、幅５０冨、厚さＩＩで
あった。

この平面スピーカは第３図に示す回路図の様に、平面ト
ランス■の２次コイル（２１）には平面振動子の振動素
子■が接続され、平面トランス■の１次コイル（１１）
に入力信号（３３）が印加される。この平面トランス（
ハ）の２次側回路の共振周波数は３ｋＨｚであった。

この平面スピーカの音圧特性を得るために、平面トラン
スの１次コイルに　１ｋ）（ｚでＩＷの信号が入力され
る様に、入力電力を調整しつつ、平面スピーカから１０
■離した場所にマイクロホンを設置して平面スピーカか
らの音圧レベルを測定した。

この測定結果を第４図に示した。第４図から分かる様に
、この平面スピーカは多少の凹凸はあるものの、５００
七〜２０に＆までの範囲でほぼ平坦な音圧特性を有し、
十分実用できるものであることが分かる。

次に、本発明の他の実施例について、第６図から第１５
図を参照して説明する。第６図から第１５図において、
第１図および第２図と同一のものには同一の符号を付し
である。第６図に示された平面スピーカ■では、振動板
■に振動素子■が取り付けられ、この振動素子■の上に
平面トランス（ハ）が取り付けられている。この平面ス
ピーカ■では、振動素子■の一方が平面トランス■で固
定されているので、振動素子■の振動が効率良く振動板
■に伝えられる特徴がある。また、振動板■を小さくで
きる特徴も備えている。

振動板としては平板状の振動板を用いたが、第７図しこ
示した様に、外枠を有する振動板（４０）とすることが
できる。さらに、この振動板は、第８図に示す様に、例
えば、薄型ラジオもしくは薄型デイスプレィ装置の筐体
の様に、密閉容器（４１）の−部として、この密閉容器
（４１）を共鳴させて、スピーカの性能を向上させるこ
とができる。振動板を密閉容器の一部とした場合には、
第９図に示す様に、振動素子■と平面トランス■とを対
向させて配置したり、第１０図に示す様に、平面トラン
ス■を振動素子■の上に取り付けることもできる。さら
に、第１１図に示す様に、液晶表示スクリーン（４２）
を備えたデイスプレィ装置（４３）の場合は、例えば、
筐体（４４）の側面に振動素子■を取り付け、平面トラ
ンス■を背面に取り付けることができる。

また、平面振動子としては、上述の楕円状の振動素子に
限らず、第１２図に示す様に、矩形状の振動素子（４５
）としても良く、第１３図に示す様に、楕円状の振動板
（４６）と矩形状の振動素子（４５）とを組み合わせた
り、第１４図に示す様に、楕円状の振動板（３６）と楕
円状の振動素子（３）とを組み合わせることができ、取
り付は場所等により、任意に選択できる。また、振動素
子の振動板における取り付は位置は、第１４図に示す様
に、振動素子の中心が、振動板（４６）の中心（Ａ）と
一致する位置、振動板（４６）の長径方向の長軸上の任
意の点（Ｂ）と一致する位置、振動板（４６）の短径方
向の短軸上の任意の点（Ｃ）と一致する位置、これらの
点（Ｂ）、（Ｃ）との交点ＣＤ）と一致する位置等の任
意の位＠しこ、振動素子（３）を配置することができる
。さらに１円形の振動素子（４７）の数は、第１５図に
示す様に、振動板■に対して、任意に選択できる。振動
素子を複数個取り付ける場合は、平面トランスの２次コ
イルの取り出し端子を複数個設ける等の変更を行うこと
ができる。

上記実施例においては、平面振動子としては振動板を用
いているが、用途に応じては、振動素子単体で平面振動
子を構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明によれば、アンプ等の入方便に接続
された機器を破壊する虞がなく、薄型化されたデイスプ
レィ装置等の薄型機器に対応できる薄型の平面スピーカ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による平面スピーカを示す斜視
図、第２図（Ａ）は第１図の平面スピーカにおける平面
トランスを示す平面図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）の
１−１線沿った断面図、第３図は第１図の平面スピーカ
の等価回路を示す回路図、第４図は第１図の平面スピー
カの音圧特性を示すグラフ、第５図（Ａ）および第５図
（Ｂ）は本発明の平面スピーカに用いられる平面トラン
スを示す展開図、第６図本発明の他の実施例による平面
スピーカを示す平面図、第７図は本発明の他の実施例に
よる平面スピーカを示す斜視図、第８図乃至第１０図は
本発明の他の実施例による平面スピーカを示す断面図、
第１１図は本発明の他の実施例による平面スピーカを示
す斜視図、第１２図乃至第１５図は本発明の他の実施例
による平面スピーカにおける振動子を示す平面図である
。１・・・平面スピーカ、　　２．４０．４６・・振動板
、３．４５．４７・・・振動素子、４・・・平面振動子
。５・・・平面トランス、　　１１・・１次コイル、１２
．２２．３１・・・絶縁層、　１３．２３・・・コネク
タ、１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ−・スパイラルコ
イル、１５ａ−１５ｂ・・・端子、　　　３２・・・強
磁性体層。４１・・密閉容器、　　　４２・・液晶表示スクリーン
、４３・・・デイスプレィ装置、４４・・・筐体。

Claims

【特許請求の範囲】

　平面振動子と、前記振動子に接続される平面状コイル
からなる２次コイル、この２次コイルとトランス動作を
生じるように近接配置される平面状コイルからなる１次
コイル、およびこの１次コイルと２次コイルとの少なく
とも一方に絶縁層を介して配置された強磁性体層から構
成される平面トランスとを具備することを特徴とする平
面スピーカ。