JPH07162047A - 圧電素子 - Google Patents

圧電素子

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JPH07162047A
JPH07162047A JP5338959A JP33895993A JPH07162047A JP H07162047 A JPH07162047 A JP H07162047A JP 5338959 A JP5338959 A JP 5338959A JP 33895993 A JP33895993 A JP 33895993A JP H07162047 A JPH07162047 A JP H07162047A
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JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
piezoelectric body
diaphragm
film
piezoelectric element
Prior art date
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Application number
JP5338959A
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English (en)
Inventor
Akihiko Abe
昭彦 阿部
Tomoyuki Shirasaki
友之 白嵜
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力を抑え、大きな歪を得ることのでき
る圧電素子を提供する。 【構成】 強誘電性高分子からなる圧電体12を細長く
形成し、この圧電体12を振動板11の左右両端部に設
けられた取付部14に巻き付け、圧電体12の伸縮によ
り振動板11を振動させるようにした。したがって、低
い電圧で圧電体12を長さ方向に大きく伸縮させること
ができ、この圧電体12の伸縮に応じて振動板11を大
きく振動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は圧電素子に関する。
【0002】
【従来の技術】スピーカ、マイクロフォンなどの音響機
器に用いられている圧電素子には、圧電性を有する素材
として、例えばセラミックを用いたもの、あるいは強誘
電性高分子を用いたものなどがある。セラミックを用い
た圧電素子では、図4(a)に示すように、平板状の圧
電性セラミック1の上下両面に電極2を設け、これらの
電極2間に電圧を印加することにより、圧電素子を振動
させて音を発生させるようになっている。また、強誘電
性高分子を用いた圧電素子では、強誘電性高分子からな
る圧電性フィルムの圧電性が低いため、図4(b)に示
すように、圧電性フィルム4を湾曲させ、この圧電性フ
ィルム4の上下両面に電極5を設け、これらの電極5間
に電圧を印加することにより、圧電素子を振動させて音
を発生させるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の圧電素子では、大きな音を発生させるためには大きな
歪(機械的変位)を得る必要があり、大きな歪を得るた
めには高い電圧を印加しなければならず、このため消費
電力が増大するという問題がある。また、これらの圧電
素子を画像表示装置のスピーカとして用いた場合、音響
特性のため、スピーカを画像表示装置の画面と同一面上
に配置させなければならず、従って画面に対し画像表示
装置全体が大型化してしまうという問題もある。この発
明の目的は消費電力を抑え、大きな歪を得ることがで
き、また他の目的は画像表示装置にスピーカとして用い
たとき、装置全体を小型することができる圧電素子を提
供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
強誘電性高分子からなる圧電体を細長く形成し、この圧
電体を振動板の少なくとも両端間に張り渡し、圧電体の
伸縮により振動板を振動させるようにしたものである。
請求項2記載の発明は、振動板は透明部材からなり、圧
電体は振動板の外周に沿って巻き付けられているように
したものである。
【0005】
【作用】請求項1記載の発明によれば、強誘電性高分子
からなる圧電体を細長く形成したので、低い電圧で圧電
体を長さ方向に大きく伸縮させることができ、この圧電
体を振動板の少なくとも両端間に張り渡したので、圧電
体の伸縮に応じて振動板を大きく振動させることができ
る。請求項2記載の発明によれば、振動板が透明部材か
らなり、この振動板の外周に沿って圧電体を設けている
ので、例えば液晶表示装置などの画像表示装置の前面に
配置しても、振動板を通して画面を見ることができ、従
って画像表示装置にスピーカとして用いたとき、装置全
体が大型化せずに、圧電素子を画面いっぱいに大きく形
成することができ、大きな音を発生させることができ
る。
【0006】
【実施例】以下、図1(a)および図1(b)を参照し
て、この発明の第1実施例を説明する。この図に示すよ
うに、圧電素子10は、振動板11と圧電体12とから
なっている。振動板11は、アクリルなどの透明度が高
く、強度のある透明材料からなる平板部13の下面の左
右両端部に取付部14が前後端に渡って設けられた構造
となっており、その厚さは例えば厚さが1mm以下に形
成されている。圧電体12は、帯状に形成され、振動板
11を上方に向けて凸となるように少し湾曲させた状態
で振動板11の外周に沿って左右の取付部14に巻き付
けられている。この圧電体12は、ポリフッ化ビニリデ
ン重合体、フッ化ビニリデントリオロエチレン共重合体
などの強誘電性高分子からなる帯状の圧電性フィルム1
5の表裏両面にアルミニウム、銅などの金属からなる電
極16を蒸着、ラミネートなどにより形成した構造とな
っており、その幅は例えば3mm以下に形成されてい
る。この場合、圧電性フィルム15は、双極子モーメン
トが膜厚方向で内側から外側もしくは外側から内側に向
かって形成されているとともに、高分子が圧電性フィル
ム15の長さ方向に配向されている。なお、圧電体12
は、振動板11の左右の取付部14に絶縁材を介して何
重に巻いてもよい。
【0007】この圧電素子10では、圧電体12の電極
16間に双極子モーメントと電界とが逆方向となるよう
な電圧を印加すると圧電体12が長さ方向に伸び、これ
に伴って振動板11の平板部13が平坦になるように変
位し、図1(b)に実線で示す矢印のように下に向かう
音圧を発生し、また逆に、電極16間に双極子モーメン
トと電界とが同方向となるような電圧を印加すると圧電
体12が長さ方向に縮み、これに伴って振動板11の平
板部13が上方に向けて凸となる形状に湾曲するように
変位し、図1(b)に2点鎖線で示す矢印のように上に
向かう音圧を発生する。したがって、圧電体12の電極
16間に交流電圧を印加すると、圧電体12が伸縮して
上述したように振動板11が振動するので、音を発生さ
せることができる。
【0008】このような圧電素子10では、圧電体12
が帯状に形成され、この圧電体12が振動板11の外周
に沿って左右の取付部14に巻き付けられているので、
低い電圧で圧電体12を長さ方向に大きく伸縮させるこ
とができ、これにより振動板11を大きく振動させるこ
とができるので、消費電力を抑えて大きな音を発生させ
ることができる。また、この圧電素子10では、振動板
11がアクリルなどの透明材料によって形成され、この
振動板11の外周に沿って圧電体12が設けられている
ので、例えば液晶表示装置などの表示装置の前面に配置
しても、圧電体12が邪魔にならず、表示された画像を
振動板11を通して見ることができ、このためスピーカ
として利用すれば、画面いっぱいに大きく形成すること
ができ、大きな音を発生させることができる。
【0009】次に、図2(a)〜図2(c)を参照し
て、この発明の第2実施例を説明する。なお、第1実施
例と同一部分には同一符号を付し、その説明は適宜省略
する。この圧電素子20は、図2(a)に示すように、
振動板11の左右の取付部14に圧電体21を第1実施
例と同様に振動板11を少し湾曲させた状態で巻き付け
た構造となっている。この圧電体21は、図2(b)に
示すように、第1実施例と同様の強誘電性高分子からな
る帯状の第1圧電性フィルム22の表裏両面に内部電極
23、24を形成し、一方の内部電極23の表面に第1
圧電性フィルム22と同じ帯状の第2圧電性フィルム2
5を設けるとともに、他方の内部電極24の表面に第1
圧電性フィルム22と同じ帯状の第3圧電性フィルム2
6を設け、第2圧電性フィルム25および第3圧電性フ
ィルム26の各表面にそれぞれ外部電極27、28を形
成した3層構造となっている。この場合、第1圧電性フ
ィルム22は、図2(c)に矢印で示すように、双極子
モーメントが膜厚方向で振動板11側(上側)からその
外側(下側)に向かって形成され、高分子が第1圧電性
フィルム22の長さ方向に配向されている。また、第2
圧電性フィルム25および第3圧電性フィルム26は、
双極子モーメントが膜厚方向で振動板11の外側(下
側)から振動板11側(上側)に向かって形成され、高
分子が各圧電性フィルム25、26の長さ方向にそれぞ
れ配向されている。そして、第1圧電性フィルム22の
表裏両面に形成された内部電極23、24のうち、一方
の内部電極23は交流電源29の一方の電極29aに接
続され、他方の内部電極24は交流電源29の他方の電
極29bに接続されている。また、第2圧電性フィルム
25の表面に形成された外部電極27は交流電源29の
他方の電極29bに接続され、第3圧電性フィルム26
の表面に形成された外部電極28は交流電源29の一方
の電極29aに接続されている。
【0010】この圧電素子20では、圧電体21の内部
電極23、24間に第1圧電性フィルム22の双極子モ
ーメントと電界とが逆方向になるような電圧が印加され
ると、第2圧電性フィルム25の内部電極23と外部電
極27との間、および第3圧電性フィルム26の内部電
極24と外部電極28との間にも各圧電性フィルム2
5、26の双極子モーメントと電界とが逆方向になるよ
うな電圧が印加されることになり、このため第1〜第3
圧電性フィルム22、25、26がそれぞれ伸び、また
逆に内部電極23、24間に第1圧電性フィルム22の
双極子モーメントと電界とが同方向になるような電圧が
印加されると、第2圧電性フィルム25の内部電極23
と外部電極27との間、および第3圧電性フィルム26
の内部電極24と外部電極28との間にも各圧電性フィ
ルム25、26の双極子モーメントと電界とが同方向に
なるような電圧が印加されることになり、このため第1
〜第3圧電性フィルム22、25、26がそれぞれ縮む
ことになる。したがって、圧電体21の各電極23、2
4、27、28間に交流電圧が印加されると、圧電体2
1が上述したように伸縮して振動板11を振動させるこ
とができるので、これにより音を発生させることができ
る。このような圧電素子20では、圧電体22が3重構
造になっているので、第1実施例の圧電体12に比べて
圧電体22の伸縮力が強く、より大きい音が得られる。
なお、この圧電素子20でも、第1実施例と同様、液用
表示装置などの表示装置の前面に配置して使用すること
ができる。
【0011】次に、図3(a)および図3(b)を参照
して、この発明の第3実施例を説明する。この場合に
も、第1実施例と同一部分には同一符号を付し、その説
明は適宜省略する。この圧電素子30は、図3(a)に
示すように、振動板11の左右の取付部14に圧電体3
1を第1実施例と同様に振動板11を少し湾曲させた状
態で2本巻き付けた構造となっている。圧電体31は、
図3(b)に示すように、第1実施例と同様の強誘電性
高分子からなる圧電性フィルム32をパイプ状に形成
し、その表裏両面に内部電極33と外部電極34を形成
した構造となっている。この場合、圧電性フィルム32
は、双極子モーメントが膜厚方向で内側から外側もしく
は外側から内側に向かう。すなわち、フィルム32のパ
イプの長手方向に対し垂直方向の断面において放射方向
に形成されているとともに、高分子が圧電性フィルム3
2の長さ方向に配向されている。
【0012】このような圧電素子30では、第1実施例
と同様、圧電体31の内部電極33と外部電極34との
間に双極子モーメントと電界とが逆方向となるような電
圧を印加すると圧電体31が長さ方向に伸び、これに伴
って振動板11の平板部13が平坦になるように変位
し、また逆に、内部電極33と外部電極34との間に双
極子モーメントと電界とが同方向となるような電圧を印
加すると圧電体31が長さ方向に縮み、これに伴って振
動板11の平板部13が湾曲するように変位する。した
がって、圧電体31の各電極33、34間に交流電圧を
印加すると、圧電体31が伸縮して上述したように振動
板11が振動するので、音を発生させることができる。
このような圧電素子30では、圧電体31がパイプ状に
形成されているので、第1実施例の圧電体12に比べて
圧電体31の伸縮力が強い。なお、この圧電素子30で
も、第1実施例と同様、液用表示装置などの表示装置の
前面に配置して使用することができる。
【0013】なお、上記各実施例では、いずれも振動板
11を上方に向けて凸となるように少し湾曲させた状態
で振動板11の左右の取付部14に圧電体12、21、
31を巻き付けた構造となっているが、これに限らず、
例えば振動板11を下方に向けて凸となるように少し湾
曲させた状態で振動板11の左右の取付部14に圧電体
12、21、31を巻き付けた構造にしてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、強誘電性高分子からなる圧電体を細長く形
成し、この圧電体を振動板の少なくとも両端間に張り渡
したので、低い電圧で圧電体を長さ方向に大きく伸縮さ
せることができ、この圧電体の伸縮に応じて振動板を大
きく振動させることができる。また、請求項2記載の発
明によれば、振動板を透明部材からなり、この振動板の
外周に沿って圧電体を設けたので、例えば液晶表示装置
などの表示装置の前面に配置しても、圧電体が邪魔にな
らず、表示された画像を振動板を通して見ることがで
き、このためスピーカとして利用すれば、画面いっぱい
に大きく形成することができ、大きな音を発生させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示し、(a)はその外
観斜視図、(b)は圧電体が伸びた状態での正面図。
【図2】第2実施例を示し、(a)はその外観斜視図、
(b)は圧電体要部を示す拡大斜視図、(c)は圧電体
の基本構造を示す図。
【図3】第3実施例を示し、(a)はその外観斜視図、
(b)は圧電体要部を示す拡大斜視図。
【図4】従来例を示し、(a)はセラミックを用いた圧
電素子の側面図、(b)は圧電性フィルムを用いた圧電
素子の側面図。
【符号の説明】
10、20、30 圧電素子 11 振動板 12、21、31 圧電体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強誘電性高分子からなる圧電体を細長く
    形成し、この圧電体を振動板の少なくとも両端間に張り
    渡し、前記圧電体の伸縮により前記振動板を振動させる
    ことを特徴とする圧電素子。
  2. 【請求項2】 前記振動板は透明部材からなり、前記圧
    電体は前記振動板の外周に沿って巻き付けられているこ
    とを特徴とする請求項1記載の圧電素子。
JP5338959A 1993-12-03 1993-12-03 圧電素子 Pending JPH07162047A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006227712A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Nec Infrontia Corp 電子機器
JP2007195239A (ja) * 2000-01-07 2007-08-02 Unison Products Inc 機械−音響変換機及びマルチメディアフラットフィルムスピーカー

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