JPWO2014025061A1 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
枠体と、張力が加えられた状態で枠体に設けられた振動体と、振動体上に設けられた圧電振動素子とを備え、それぞれ振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第1の方向および第2の方向において、第1の方向における張力と第2の方向における張力とが異なっている音響発生器、ならびに、それを用いた、音響発生装置および電子機器とする。
Description
開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。
従来、小型で薄型の音響発生器として圧電スピーカーが知られている。圧電スピーカーとしては、たとえば、矩形形状の枠体と、枠体に設けられたフィルムと、フィルム上に設けられた圧電振動素子とを備えたものがある(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された圧電スピーカーは、共振現象に起因して、音圧の周波数特性においてピーク(周囲よりも音圧が高い部分)やディップ(周囲よりも音圧が低い部分)が生じてしまい、周波数による音圧の急激な変動があるという問題があった。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数による音圧の変動が小さい音響発生器、ならびに、それを用いた、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る音響発生器は、枠体と、張力が付与された状態で前記枠体に設けられた振動体と、該振動体上に設けられた圧電振動素子と、を備え、それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第1の方向および第2の方向において、前記第1の方向における前記張力と前記第2の方向における前記張力とが異なっている。
実施形態の一態様の音響発生器によれば、音圧の周波数による変動が小さい音響発生器を得ることができる。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る音響発生器1の構成について、図1Aおよび図1Bを用いて説明する。図1Aは、第1の実施形態に係る音響発生器1を振動体20の厚さ方向(主面に垂直な方向であり、図の+Z方向)から見た平面図である。図1Bは、図1AのA−A’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図1Aは、樹脂層40を透視した状態を示しており、図1Bは、音響発生器1をZ軸方向に拡大して示している。
第1の実施形態に係る音響発生器1の構成について、図1Aおよび図1Bを用いて説明する。図1Aは、第1の実施形態に係る音響発生器1を振動体20の厚さ方向(主面に垂直な方向であり、図の+Z方向)から見た平面図である。図1Bは、図1AのA−A’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図1Aは、樹脂層40を透視した状態を示しており、図1Bは、音響発生器1をZ軸方向に拡大して示している。
実施形態に係る音響発生器1は、図1Aおよび図1Bに示すように、枠体10と、張力が付与された状態で枠体10に設けられた振動体20と、振動体20上に設けられた2つの圧電振動素子30とを備えている。
枠体10は、図1Bに示すように、同一の形状(矩形の枠状)を有する第1の枠部材11および第2の枠部材12によって構成されている。そして、振動体20の周縁部が、第1の枠部材11および第2の枠部材12によって挟まれて固定されている。また、枠体10は、振動体20に所定の張力を付与した状態で振動体20を固定している。すなわち、振動体20は、張力が加えられた状態で枠体10に設けられている(張られている)。このようにして、振動体20は、振動可能な状態で枠体10に設けられている。
枠体10の材質は、特に限定されるものではなく、金属,プラスチック,ガラス,セラミック,木材など、既知の種々の材料を用いることができるが、機械的強度および耐食性に優れているという理由から、たとえば、ステンレスを好適に用いることができる。また、枠体10の厚さも、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定することができるが、例えば、100〜1000μm程度に設定することができる。また、枠体10は、必ずしも枠部材11および枠部材12で構成される必要はなく、例えば、枠部材11のみで枠体10が構成されていても構わない。その場合には、例えば、枠部材11の−Z方向の表面に接着剤等によって振動体20が接合されるようにすればよい。
振動体20は、樹脂フィルムにより形成されている。振動体20を形成する樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムを好適に用いることができ、厚みとしては、たとえば、10〜200μmとすることができる。なお、振動体20は、樹脂フィルムに限定されるものではなく、例えば、ゴムや、金属など、種々の既知の材料を用いて形成することができる。
圧電振動素子30は、上下の主面が矩形の板状の形状を有している。圧電振動素子30は、4層の圧電体層31(31a,31b,31c,31d)と3層の内部電極層32(32a,32b,32c)とを交互に積層してなる積層体33と、この積層体33の上下両面に形成された表面電極層34、35と、積層体33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36は、積層体33の−Y方向の端部に配置されており、表面電極層34、35と、内部電極層32bとに接続されている。積層体33の+Y方向の端部には、第2の外部電極37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37は、内部電極層32aに接続されており、第3の外部電極(図示せず)は、内部電極32cに接続されている。
第2の外部電極37の上下端部は、積層体33の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極37aが形成されており、これらの折返外部電極37aは、積層体33の表面に形成された表面電極層34、35に接触しないように、表面電極層34、35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33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33の表面に形成された表面電極層34、35に接触しないように、表面電極層34、35との間で所定の距離を隔てて延設されている。
そして、圧電体層31(31a,31b,31c,31d)は、図1Bに矢印で示す向きに分極されており、圧電体層31a、31bが縮む場合には圧電体層31c、31dが延びるように、そして、圧電体層31a、31bが延びる場合には圧電体層31c、31dが縮むように、第1の外部電極36、第2の外部電極37および第3の外部電極に電圧が印加される。このように、圧電振動素子30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。
圧電体層31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31の厚みは、所望の振動特性に応じて適宜設定することができるが、例えば、低電圧駆動という観点から、10〜100μmとすることができる。
内部電極層32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、例えば、銀とパラジウムからなる金属成分と圧電体層31を構成する材料成分を包含するものとすることができる。内部電極層32に圧電体層31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31と内部電極層32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32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31を構成する材料成分を含まなくてもよい。
表面電極層34、35および第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、例えば、銀からなる金属成分およびガラス成分を含有するものとすることができる。このように、表面電極層34、35および第1〜第3の外部電極がガラス成分を含有することによって、表面電極層34、35および第1〜第3の外部電極と、圧電体層31および内部電極層32との間に強固な密着力を得ることができるが、これに限定されるものではない。
また、圧電振動素子30の振動体20側の主面と振動体20とが接着剤層26で接合されている。接着剤層26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26の厚みが20μm以下である場合には、積層体33の振動を振動体20に伝えやすくなる。
接着剤層26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良い。
さらに、本実施形態の音響発生器1は、振動体20の表面の少なくとも一部が、樹脂層40からなる被覆層によって被覆されている。詳細には、本実施形態の音響発生器1は、振動体20および圧電振動素子30を埋設するように、枠部材11の内側に樹脂が充填されており、充填された樹脂によって樹脂層40が形成されている。
樹脂層40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40は、ピークやディップを抑制する観点から、圧電振動素子30を完全に覆うのが好ましが、圧電振動素子30を完全に覆わなくても構わない。さらに、樹脂層40は、必ずしも振動体20の全体を覆う必要はなく、振動体20の主面の一部を覆うように樹脂層40を設ければ良い。なお、樹脂層40の厚さは、適宜設定することができるが、例えば、0.1mm〜1mm程度に設定される。また、場合によっては、樹脂層40を設けなくても構わない。
このように、樹脂層40を設けることによって、振動体20の共振を適度にダンピングすることができる。これによって、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、周波数による音圧の変動を低減することができる。
本実施形態に係る音響発生器1は、張力が付与された状態で振動体20が枠体10に固定されているが、振動体20に付与されている張力は等方的ではなく、方向によって異なっている。すなわち、振動体20の長さ方向(Y軸方向)を第1の方向とし、振動体20の幅方向(X軸方向)を第2の方向とすると、第1の方向における張力T1と第2の方向における張力T2とが異なっている。これにより、振動体20の共振に起因して音圧の周波数特性上に発生するピークやディップを小さくすることができるので、周波数による音圧の変動が小さい音響発生器を得ることができる。この効果が得られる理由は、振動体20に付与される張力を方向によって異ならせることにより、振動体20の振動における対称性が低下し、縮対していた共振モードが分散されるためではないかと推定される。なお、本例では、第1の方向および第2の方向が互いに直交する方向となっているが、第1の方向および第2の方向は、振動体20の主面(厚さ方向に垂直な表面)に沿った方向であり、且つ互いに交差する方向であれば良い。
また、音響発生器1の使用が想定される温度範囲の全体に渡って、張力T1および張力T2の両方が0より大きい値を有することが望ましいが、張力T1および張力T2の少なくとも一方が0より大きい値を有していれば良い。
図2A、図2Bは、音響発生器1の音圧の周波数特性(周波数依存性)の例を示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は音圧を示している。詳細には、図2Aは、図1Aに示す音響発生器1において、第1の方向(Y軸方向)の張力T1および第2の方向(X軸方向)の張力T2を、共に18MPaとした場合の音圧の周波数特性を示す。図2Bは図1Aに示す音響発生器1において、Y軸方向の張力T1を18MPaとし、X軸方向の張力T2を10.5MPaのとした場合の音圧の周波数特性を示す。
図2Aおよび図2Bを比較すると、100〜10,000Hzの周波数範囲の全体的な音圧には、殆ど差がないことがわかる。
一方、図2Bに示すグラフでは、図2Aに示すグラフと比較して、特にグラフ中に破線で囲んだ600〜1,000Hzの周波数領域において、周波数による音圧の変動が小さくなっていることがわかる。なお、なお、張力T1およびT2の最適値や、張力T1および張力T2の最適な比率は、振動体20や圧電振動素子30の材質や形状によって異なることは言うまでもない。
次に、本実施形態の音響発生器1の製造方法の一例について説明する。最初に、圧電振動素子30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、スラリーをシート状に成形してグリーンシートを作製する。そして、このグリーンシートに導体ペーストを印刷して、内部電極となる導体パターンを形成し、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。そして、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33を得る。
次に、必要に応じて積層体33の外周部を加工し、積層体33の積層方向の両主面に表面電極層34、35を形成するための導体ペーストを印刷し、引き続き、積層体33の長手方向(Y軸方向)の両端面に第1〜第3の外部電極を形成するための導体ペーストを印刷し、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に示す圧電振動素子30を得ることができる。
次に、圧電振動素子30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、圧電振動素子30の圧電体層31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、振動体20となる樹脂フィルムを準備し、樹脂フィルムの端部を引っ張って張力を加えた状態で固定する。このとき、第1の方向における張力T1と、第2の方向における張力T2とが異なるようにする。そして、張力が付与された状態の樹脂フィルムを枠部材11、12で挟んで固定する。そして、樹脂フィルムのうち枠体10の外側にはみ出した部分を取り除く。このようにして、張力が付与された状態で枠体10に取り付けられた振動体20が形成される。この後、振動体20に接着剤層26となる接着剤を塗布して、その振動体20上に圧電振動素子30の表面電極34側を押し当て、この後、接着剤を加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11の内側に流し込み、樹脂を硬化させることによって、樹脂層40を形成する。このようにして、本実施形態の音響発生器1を作製することができる。
次に、張力が付与された状態で振動体20を枠体10に固定する方法の別の例について、図3A〜図3Cを参照して説明する。図3A〜図3Cは、張力が付与された状態で振動体20を枠体10に固定する方法の別の例を説明するための部分的な断面図である。なお、図3A〜図3Cにおいては、音響発生器を構成する振動体20,枠部材11および枠部材12のY軸方向の一方端のみを部分的に図示している。しかしながら、枠部材11が、凸部11aおよび凹部11bからなる凹凸を有しており、枠部材12が、凸部12aおよび凹部12bからなる凹凸を有していること以外は、図1Aおよび図1Bに示した音響発生器1と同じである。また、凸部11aおよび凹部11bからなる凹凸は、枠部材11の振動体20に接触する部分(−Z方向端部)のうちのY軸方向の両端部のみに形成されており、凸部12aおよび凹部12からなる凹凸は、枠部材12の振動体20に接触する部分(Z方向端部)のうちのY軸方向の両端部のみに形成されている。
先ず、図3Aに示すように、枠部材11および枠部材12を、互いに間隔を開けて配置する。このとき、枠部材11の凸部11aと枠部材12の凹部12bとが対向し、枠部材11の凹部11bと枠部材12の凸部12aとが対向するように配置する。そして、枠部材11と枠部材12との間に、振動体20となる樹脂フィルムをセットする。このとき樹脂フィルムには、Y軸方向のみに張力T3を加えて、Y軸方向の両端を固定しておく。
次に、図3Bに示すように、Y軸方向に張力T3が加えられた状態でY軸方向の両端が固定された樹脂フィルムを、枠部材11と枠部材12とで挟み込んで固定する。このとき、枠部材11の凸部11aと枠部材12の凹部12bとの間に樹脂フィルムが挟まれ、枠部材11の凹部11bと枠部材12の凸部12aとの間に樹脂フィルムが挟まれるようにする。これにより、樹脂フィルムがY軸方向に引き延ばされて、振動体20となる樹脂フィルムにY軸方向の張力T4が更に追加される。
次に、図3Cに示すように、樹脂フィルムのうち枠部材11および枠部材12の外側にはみ出した不要な部分を取り除く。このようにして、枠部材11および枠部材12からなる枠体10に、張力が付与された状態で振動体20を固定することができる。このとき、振動体20のY軸方向の張力T1は、T1=T3+T4となる。
このようにして振動体20を枠体10に固定することにより、充分な大きさを有する所望の張力を容易且つ確実に振動体20に付与できるとともに、振動体20の張力の時間経過による低下を低減することができる。なお、枠部材11および枠部材12のY軸方向の両端部ではなく、Y軸方向の一方端部のみに凹凸が形成されていても構わない。また、X軸方向の端部にも凹凸が形成されていても構わない。
すなわち、枠体10が、枠部材11および枠部材12で構成されているとともに、振動体20の周縁部が、枠部材11および枠部材12によって挟まれて固定されており、枠部材11および枠部材12に凹凸が設けられているとともに、凹凸の凹部と凸部との間に振動体20の周縁部の少なくとも一部が挟まれている音響発生器とすることにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
また、枠部材11および枠部材12のY軸方向の端部のみではなく、X軸方向の端部にも凹凸が形成されているようにするとともに、Y軸方向の端部における凹凸の大きさ(図3AにおいてHで示した凸部と凹部との高低差)が異なるようにしても良い。これにより、枠部材11および枠部材12によって振動体20を挟み込むことによって、X軸方向およびY軸方向の両方に振動体20が引き延ばされ、X軸方向およびY軸方向の両方の張力が振動体20に付加される。しかも、枠部材11および枠部材12によって振動体20を挟み込むことによって振動体20に加えられる張力は、X軸方向の張力とY軸方向の張力とが異なることになる。よって、枠部材11および枠部材12によって振動体20を挟み込むだけで、振動体20のX軸方向とY軸方向とに異なる大きさの張力を与えることができ、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
すなわち、凹凸が、第1の方向の端部および第2の方向の端部の両方に設けられており、凹凸のうち、第1の方向の端部に設けられた凹凸の大きさと、第2の方向の端部に設けられた凹凸の大きさとが、異なっている音響発生器とすることにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。なお、凹凸は、第1の方向における少なくとも一方の端部と、第2の方向における少なくとも一方の端部にあれば良い。
なお、振動体20における第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とを異ならせる方法は、上述した方法に限定されるものではない。結果的に、枠体10に取り付けられた状態の振動体20において、第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なるようにすれば良く、どんな方法を用いても構わない。
また、振動体20における第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なることを確認する方法としても、種々の方法を用いることができる。例えば、1つの方法としては、赤外分光法を用いることができる。例えば、特定の方向に対する平行な偏光と垂直な偏光で得られる2つのスペクトルの吸光度比を、第1の方向と第2の方向の両方に対して求めて比較する方法を用いることができる。また、例えば、振動体20に張力を与えない状態と、振動体20を枠体10に張って張力を与えた状態とを比較することにより、振動体20となる樹脂フィルムが製造されたときの延伸の影響を取り除くことができる。例えば、第1の方向における吸光度比と第2の方向における吸光度比の比を、振動体20に張力を与えない状態と、振動体20を枠体10に張って張力を与えた状態とで比較し、両者に差異があれば、振動体20における第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なっていることを確認することができる。
なお、この方法を用いる場合には、振動体20に直接赤外線を照射する必要がある。振動体20が外部に露出した部分を有する場合には、振動体20の外部に露出した部分に赤外線を照射すればよい。例えば、振動体20の両方の主面が樹脂層40で被覆されている場合には、例えば、エッチング等によって樹脂層40を取り除いてから、振動体20の露出した部分に赤外線を照射すればよい。
また、別の方法としては、例えば、異方性がある形状(特定の方向Aに長い形状)のアタッチメントをテンションメーターの先端に取り付け、方向Aを第1の方向に一致させた状態でアタッチメントを振動体20に押し当てたときの測定値と、方向Aを第2の方向に一致させた状態でアタッチメントを振動体20に押し当てたときの測定値とを比較すればよい。2つの測定値に差があれば、第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なっていることを確認することができる。なお、振動体20の平面形状が異方性を有する形状であり、その影響が予想される場合には、振動体20の一部を等方的な形状(例えば円形のリング状)の枠体で固定し、その枠内の振動体20にアタッチメントを押し当てることにより、その影響を無くすことができる。また、振動体20の主面が樹脂層40で被覆されている場合には、例えば、エッチング等によって樹脂層40を取り除いてから、アタッチメントを振動体20に押し当てればよい。
また、さらに別の方法としては、振動体20が枠体10に取り付けられた状態で振動体20の主面に図形を描き、その状態における図形の形状(形状1)と、振動体20を枠体10から取り外して張力を実質的に0にしたときの図形の形状(形状2)とを比較すればよい。形状2が形状1に対して歪んでいれば、振動体20に付与されていた張力に異方性があったこと、すなわち、第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なっていたことを確認することができる。
なお、振動体20における第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なっていることを確認する方法は、上述した方法に限定されるものではない。妥当性を有する他の種々の方法を用いて確認することができる。そして、全ての方法について確認する必要はなく、どれか1つの方法によって、第1の方向の張力T1と第2の方向の張力T2とが異なることを確認できればよい。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る音響発生器101の構成について、図4Aおよび図4Bを用いて説明する。図4Aは、第2の実施形態に係る音響発生器101を振動体20の厚さ方向(主面に垂直な方向であり、図の+Z方向)から見た平面図である。図4Bは、図4AのB−B’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図4Bは、音響発生器1をZ軸方向に拡大して示している。なお、本例においては、前述した第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
次に、第2の実施形態に係る音響発生器101の構成について、図4Aおよび図4Bを用いて説明する。図4Aは、第2の実施形態に係る音響発生器101を振動体20の厚さ方向(主面に垂直な方向であり、図の+Z方向)から見た平面図である。図4Bは、図4AのB−B’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図4Bは、音響発生器1をZ軸方向に拡大して示している。なお、本例においては、前述した第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
本例の音響発生器101は、図4A,図4Bに示すように、樹脂層40を有していない。また、本例の音響発生器101では、枠部材11および枠部材12で構成される枠体10が、アルファベットのUのような形状を有している。そして、振動体20は、Y軸方向の両端のみが枠体10に固定されており、X軸方向の両端は枠体10に固定されていない。そして、振動体20に付与されているY軸方向の張力は、X軸方向の張力と比較して大きくされている。
すなわち、本例の音響発生器101は、振動体20の第1の方向(Y軸方向)における両端部が枠体10に固定されており、振動体20の第2の方向(X軸方向)における両端部が枠体10に固定されていない。これにより、振動体20に付与されている第1の方向(Y軸方向)の張力を、第2の方向(X軸方向)の張力と比較して大きくすることが容易になる。そして、これにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る音響発生装置70の構成について説明する。図5は、前述した第1の実施形態の音響発生器1を用いて構成した音響発生装置70の構成の一例を示す図である。なお、図5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1の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。
次に、第3の実施形態に係る音響発生装置70の構成について説明する。図5は、前述した第1の実施形態の音響発生器1を用いて構成した音響発生装置70の構成の一例を示す図である。なお、図5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1の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。
本実施形態の音響発生装置70は、いわゆるスピーカーのような発音装置であり、図5に示すように、たとえば、筐体71と、筐体71に取り付けられた音響発生器1とを備えている。筐体71は、直方体の箱状の形状を有しており、1つの表面に開口71aを有している。このような筐体71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71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71の開口71aに音響発生器1が取り付けられている。音響発生器1は、前述した第1の実施形態の音響発生器1であり、音響発生器1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70は、周波数による音圧の変動が小さい高音質な音響を発生させる音響発生器1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70は、音響発生器1から発生する音を筐体71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1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1が他の物を介して筐体71に取り付けられるようにしても構わない。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態に係る電子機器の構成について説明する。図6は、前述した第1の実施形態の音響発生器1を用いて構成した電子機器2の構成の一例を示す図である。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1の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。電子機器2は、筐体200と、筐体200に設けられた音響発生器1と、音響発生器1に接続された電子回路とを備えている。
次に、第4の実施形態に係る電子機器の構成について説明する。図6は、前述した第1の実施形態の音響発生器1を用いて構成した電子機器2の構成の一例を示す図である。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1の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。電子機器2は、筐体200と、筐体200に設けられた音響発生器1と、音響発生器1に接続された電子回路とを備えている。
詳細には、電子機器2は、図6に示すように、制御回路21,信号処理回路22および通信回路23を含む電子回路と、アンテナ24と、これらを収納する筐体200とを備えている。なお、電子機器2が備える他の電子部材(たとえば、ディスプレイ、マイクなどのデバイスや回路)については記載を省略した。
通信回路23は、アンテナ24から入力された信号を受信して信号処理回路22へ出力する。信号処理回路22は、通信回路23から入力された信号を処理して音声信号Sを生成し、音響発生器1へ出力する。音響発生器1は、音声信号Sに基づいて音響を発生させる。制御回路21は、信号処理回路22および通信回路23を含む電子機器2全体を制御する。
このような構成を有する電子機器2は、周波数による音圧の変動が小さい高音質な音響を発生させることが可能な音響発生器1によって音響を発生させることから、高音質な音響を発生させることができる。
なお、図6においては、電子機器2の筐体200に音響発生器1が直接取り付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、図5に示したような、音響発生器1が筐体71に取り付けられた音響発生装置70が、電子機器2の筐体200に取り付けられるような構成としても構わない。
また、このような音響発生器1が搭載される電子機器2は、携帯電話機,タブレット端末,テレビ,オーディオ機器など、音響を発生させる電子機器として従来知られたものに限定されるものではない。音響発生器1が搭載される電子機器2は、例えば、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのような電気製品であっても構わない。
(変形例)
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される発明の概念を逸脱しない範囲で種々の変更または改良が可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される発明の概念を逸脱しない範囲で種々の変更または改良が可能である。
例えば、上述実施形態では、振動体20を平面視したときの形状が長方形の場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の種々の形状であっても構わない。例えば、他の多角形であって良く、また、楕円形のような形状でも構わない。
また、上述した実施形態では、圧電振動素子30を、振動体20上に1個配設したものを例示したが、2個以上の圧電振動素子30を配置しても構わない。また、圧電振動素子30を平面視で矩形状としたが、例えば楕円形状など、他の形状であってもよい。
また、上述した実施形態では、圧電振動素子30として、いわゆるバイモルフ型の積層型を例示したが、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振動素子に代えて、面方向に伸縮振動する圧電振動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振動素子を用いても、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振動素子を振動体20の両面に設けるようにしても良く、振動体20の両面にユニモルフ型やバイモルフ型の圧電振動素子を設けるようにしても良い。
また、上述した第3および第4の実施形態では、第1の実施形態の音響発生器1を音響発生器として用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第2の実施形態の音響発生器101を用いても良く、他の形態の音響発生器を用いても構わない。
1,101:音響発生器
2:電子機器
10:枠体
11,12:枠部材
11a,12a:凸部
11b,12b:凹部
20:振動体
30:圧電振動素子
70:音響発生装置
71,200:筐体
2:電子機器
10:枠体
11,12:枠部材
11a,12a:凸部
11b,12b:凹部
20:振動体
30:圧電振動素子
70:音響発生装置
71,200:筐体
実施形態の一態様に係る音響発生器は、枠体と、張力が付与された状態で周縁部の全体が前記枠体に固定された振動体と、該振動体上に設けられた圧電振動素子と、を備え、それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第1の方向および第2の方向において、前記第1の方向における前記張力と前記第2の方向における前記張力とが異なっている。
実施形態の一態様に係る音響発生器は、枠体と、張力が付与された状態で周縁部の全体が前記枠体に固定された振動体と、該振動体上に設けられた圧電振動素子と、を備え、それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向を第1の方向および第2の方向とすると、前記振動体の前記第1の方向の長さは、前記振動体の前記第2の方向の長さよりも大きく、前記第1の方向における前記張力は、前記第2の方向における前記張力よりも大きい。
Claims (8)
- 枠体と、
張力が付与された状態で前記枠体に設けられた振動体と、
該振動体上に設けられた圧電振動素子と、
を備え、
それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第1の方向および第2の方向において、前記第1の方向における前記張力と前記第2の方向における前記張力とが異なっている
ことを特徴とする音響発生器。 - 前記第1の方向と前記第2の方向とは直交している
ことを特徴とする請求項1に記載の音響発生器。 - 前記振動体の前記主面の少なくとも一部が、被覆層によりさらに被覆されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の音響発生器。 - 前記枠体が、第1の枠部材および第2の枠部材で構成されているとともに、前記振動体の周縁部が、前記第1の枠部材および前記第2の枠部材によって挟まれて固定されており、
前記第1の枠部材および前記第2の枠部材に凹凸が設けられているとともに、該凹凸の凹部と凸部との間に前記振動体の前記周縁部の少なくとも一部が挟まれている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の音響発生器。 - 前記凹凸が、前記第1の方向の端部および前記第2の方向の端部の両方に設けられており、
前記凹凸のうち、前記第1の方向の端部に設けられた凹凸の大きさと、前記第2の方向の端部に設けられた凹凸の大きさとが、異なっている
ことを特徴とする請求項4に記載の音響発生器。 - 前記振動体の前記第1の方向における両端部が前記枠体に固定されており、前記振動体の前記第2の方向における両端部が前記枠体に固定されていないことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の音響発生器。
- 筐体と、
該筐体に設けられた請求項1〜6のいずれか1つに記載の音響発生器と、
を少なくとも備えることを特徴とする音響発生装置。 - 筐体と、
該筐体に設けられた請求項1〜6いずれか1つ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、
を少なくとも備え、
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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