WO2014045720A1 - 音響発生器、音響発生装置及び電子機器 - Google Patents

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sound
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vibration element
exciter
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中村　成信
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Kyocera Corp
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    • H04R1/2869—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself
    • H04R1/2876—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding
    • H04R1/288—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding for loudspeaker transducers
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    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/06—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
    • H04R7/08—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers separated by air or other fluid

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic device.
  • an acoustic generator represented by a piezoelectric speaker can be used as a small and thin speaker.
  • a sound generator can be used as a speaker incorporated in an electronic device such as a mobile phone or a thin television.
  • an acoustic generator for example, there is one including a vibrating body and a piezoelectric vibrating element provided on the vibrating body (see, for example, Patent Document 1). This is a configuration in which a vibrating body is vibrated by a piezoelectric vibration element, and a sound is generated using a resonance phenomenon of the vibrating body.
  • One aspect of the embodiment has been made in view of the above, and reduces the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure to suppress the frequency fluctuation of the sound pressure as much as possible, thereby improving the sound quality.
  • An object is to provide a sound generator, a sound generator, and an electronic device that can be improved.
  • the acoustic generator includes a vibrating body and an exciter provided on the vibrating body, and the exciter has a convex portion or a concave portion on a surface on the vibrating body side.
  • the exciter has a convex portion or a concave portion on the surface on the vibrating body side, so that the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be reduced. Can be suppressed as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of the sound generator according to the first embodiment.
  • 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
  • 1C is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of convex portions in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another arrangement example of the convex portions in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating another arrangement example of the convex portions in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of the sound generator according to the first embodiment.
  • 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
  • 1C is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2 is
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing another arrangement example of the convex portions in the piezoelectric vibration element shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating another arrangement example of the convex portions in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a block diagram of the sound generator.
  • FIG. 8 is a block diagram of an electronic device.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 1A showing the sound generator according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the recesses in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating another arrangement example of the recesses in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 9.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of the recesses in the piezoelectric vibration element illustrated in FIG. 9.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of convex portions and concave portions in the piezoelectric vibration element constituting the acoustic generator according to the third embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic plan view of an acoustic generator according to a modification of each embodiment.
  • 13B is a cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 13A.
  • FIG. 1A is a schematic plan view of the sound generator 1 according to the first embodiment viewed from a direction perpendicular to the main surface of the vibrating body 10,
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1A, and
  • FIG. 1B is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1A.
  • the sound generator 1 is shown expanded and deformed in the vertical direction.
  • an acoustic generator 1 includes a vibrating body 10, a piezoelectric vibrating element 20 that is an example of an exciter that receives an electric signal and vibrates, and a frame. 30.
  • Such an acoustic generator 1 is called a so-called piezoelectric speaker, and generates a sound pressure using a resonance phenomenon of the vibrating body 10 itself.
  • the vibrating body 10 can be formed using various materials such as resin, metal, and paper.
  • the thin plate-like vibrating body 10 can be formed of a resin film such as polyethylene, polyimide, or polypropylene having a thickness of 10 to 200 ⁇ m. Since the resin film is a material having a lower elastic modulus and mechanical Q value than a metal plate or the like, the vibrating body 10 is made of a resin film to bend and vibrate the vibrating body 10 with a large amplitude so that the sound pressure is reduced. It is possible to reduce the difference between the resonance peak and the dip by widening the width of the resonance peak and reducing the height in the frequency characteristics.
  • the piezoelectric vibration element 20 is a bimorph type laminated piezoelectric vibration element.
  • the piezoelectric vibration element 20 includes a laminated body 21, surface electrode layers 22 and 23 formed on the upper and lower surfaces of the laminated body 21, and an external surface formed on the side surface where the end face of the internal electrode layer 24 of the laminated body 21 is exposed. Electrodes 25 and 26 are provided. Then, lead terminals 27 a and 27 b are connected to the external electrodes 25 and 26.
  • the laminate 21 is formed by alternately laminating four piezoelectric layers 28a, 28b, 28c, 28d made of ceramics and three internal electrode layers 24.
  • the piezoelectric vibration element 20 has a rectangular main surface on the upper surface side and the lower surface side, and the piezoelectric layers 28a and 28b and the piezoelectric layers 28c and 28d are polarized in different directions in the thickness direction, The piezoelectric layers 28b and 28c are polarized in the same direction.
  • the piezoelectric vibration element 20 when a voltage is applied to the piezoelectric vibration element 20 via the lead terminals 27a and 27b, for example, the lower surface side of the piezoelectric vibration element 20, in other words, the piezoelectric layers 28c and 28d on the vibration body 10 side contract, while the upper surface The piezoelectric layers 28a and 28b on the side are deformed so as to extend.
  • the piezoelectric layers 28a and 28b on the upper surface side of the piezoelectric vibration element 20 and the piezoelectric layers 28c and 28d on the lower surface side exhibit opposite expansion and contraction behavior, and as a result, the piezoelectric vibration element 20 is bent bimorph-shaped. By vibrating, a certain vibration can be given to the vibrating body 10 to generate a sound.
  • the piezoelectric vibration element 20 is a bimorph-type laminated piezoelectric vibration element, and the piezoelectric vibration element 20 itself bends and vibrates independently. Therefore, the piezoelectric vibration element 20 is, for example, the soft vibration body 10 regardless of the material of the vibration body 10. However, strong vibration can be generated, and a sufficient sound pressure can be obtained by a small number of piezoelectric vibration elements 20.
  • piezoelectric layers 28a, 28b, 28c, 28d conventionally used are lead-free piezoelectric materials such as lead zirconate titanate, Bi layered compounds, tungsten bronze structure compounds, and the like. Piezoelectric ceramics can be used.
  • the material of the internal electrode layer 24 is mainly composed of a metal such as silver and palladium.
  • the internal electrode layer 24 may contain a ceramic component constituting the piezoelectric layers 28a, 28b, 28c, and 28d, whereby the piezoelectric layers 28a, 28b, 28c, and 28d and the internal electrode layers 24 and 24 are included. , 24 and the piezoelectric vibration element 20 in which the stress due to the difference in thermal expansion is reduced can be obtained.
  • the surface electrode layers 22 and 23 and the external electrodes 25 and 26 are mainly composed of a metal such as silver. Moreover, you may contain a glass component. By containing the glass component, it is possible to obtain a strong adhesion between the piezoelectric layers 28a, 28b, 28c, 28d and the internal electrode layer 24 and the surface electrode layers 22, 23 or the external electrodes 25, 26. .
  • the glass component content may be, for example, 20% by volume or less.
  • the wiring connected to the lead terminals 27a and 27b in order to reduce the height of the piezoelectric vibration element 20, it is preferable to use a flexible wiring in which a metal foil such as copper or aluminum is sandwiched between resin films.
  • the thus configured piezoelectric vibration element 20 is bonded to one surface 10a of the vibrating body 10 (hereinafter referred to as the upper surface 10a) via a bonding layer 40.
  • the thickness of the bonding layer 40 between the piezoelectric vibration element 20 and the vibrating body 10 is relatively thin, for example, 0.02 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the vibration of the stacked body 21 can be easily transmitted to the vibrating body 10.
  • the bonding layer 40 for example, a known material such as an epoxy resin, a silicon resin, or a polyester resin can be used, but the bonding layer 40 is not limited thereto.
  • a method for curing the resin used for the bonding layer 40 any method such as thermosetting, photocuring, and anaerobic curing may be used.
  • the frame body 30 is provided on the outer peripheral portion of the vibrating body 10 and plays a role of holding the vibrating body 10 and forming a fixed end of vibration.
  • the frame body 30 is configured by joining a rectangular upper frame member 30 a and a lower frame member 30 b in the vertical direction.
  • the outer peripheral part of the vibrating body 10 is pinched
  • the thickness and material of the frame 30 are not particularly limited, but in the present embodiment, for example, a stainless steel material having a thickness of 100 to 5000 ⁇ m is used because of excellent mechanical strength and corrosion resistance.
  • the frame body 30 is configured by the upper frame member 30a and the lower frame member 30b, but may be only one side. That is, the frame body 30 only needs to include either the upper frame member 30a or the lower frame member 30b.
  • the acoustic generator 1 includes a coating layer 50 provided on the vibrating body 10 between the frame body 30 and the piezoelectric vibrating element 20 (exciter).
  • the piezoelectric vibration element 20 and the upper surface 10a of the vibrating body 10 are covered with a coating layer 50 made of resin.
  • the resin is poured into the frame of the upper frame member 30a of the frame body 30 so that the coating layer 50 filled in the frame of the frame body 30 embeds the piezoelectric vibration element 20 and piezoelectric vibration.
  • the element 20 and the upper surface 10a of the vibrating body 10 are configured to be covered.
  • the covering layer 50 is not shown for easy understanding.
  • the resin forming the coating layer 50 is, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, or rubber, but these are examples and are not limited.
  • an appropriate damping effect can be induced, and the difference between the resonance peak and the dip can be suppressed as well as the resonance phenomenon can be suppressed. preferable.
  • the piezoelectric vibration element 20 can be protected from the external environment.
  • the acoustic generator 1 in the acoustic generator 1 according to the present embodiment, all the upper surface 10a of the vibrating body 10 is covered with the covering layer 50, but it is not necessary to cover all. That is, the acoustic generator 1 only needs to cover the piezoelectric vibrating element 20 and at least a part of the upper surface 10a of the vibrating body 10 on which the piezoelectric vibrating element 20 is provided with the coating layer 50.
  • the piezoelectric vibration element 20 has a convex portion 29 on the surface on the vibrating body 10 side, thereby reducing the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure and making the frequency fluctuation of the sound pressure as possible. To improve sound quality.
  • the convex portion 29 will be described in detail below.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement example of the convex portions 29 in the piezoelectric vibration element 20 illustrated in FIG. 2 and the drawings for explaining the surface electrode layer 23 below, the portion of the surface electrode layer 23 connected to the external electrode 25 shown in FIG. 1B is shown and connected to the external electrode 26. The illustration of the portion is omitted. Further, in order to make the shape of the convex portion easy to see, in FIG. 2 and the drawings describing the surface electrode layer 23 below, the surface 20a1 facing the vibrating body 10 of the piezoelectric vibration element 20 is shown on the upper side.
  • the piezoelectric vibration element 20 (exciter) includes a surface electrode layer 23 (first electrode) on the surface 20a1 facing the vibrating body 10, and the piezoelectric vibration element 20 (excitation).
  • the surface on the vibrating body 10 side having the convex portion 29 is a surface of the surface electrode layer 23 (first electrode). That is, the convex portion 29 is formed on the surface electrode layer 23 provided between the laminated body 21 including the internal electrode layer 24 and the piezoelectric layers 28 a, 28 b, 28 c, 28 d and the vibrating body 10. It is formed so as to protrude from the surface 20 a 1 facing the vibrating body 10 toward the vibrating body 10.
  • the thickness of the bonding layer 40 is locally different between the vibrating body 10 and the piezoelectric vibration element 20. .
  • the thickness of the bonding layer 40 having a larger energy loss than the piezoelectric vibration element 20 is different between the portion having the convex portion 29 and the portion having no convex portion 29 of the piezoelectric vibration element 20.
  • the ratio of loss of vibration energy transmitted from the element 20 to the vibrating body 10 changes, the resonance frequency is dispersed, and the peak shape of the sound pressure at the resonance frequency of the vibrating body 10 can be made smooth over a wide frequency range. As a result, the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be reduced to suppress the frequency variation of the sound pressure as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the convex portion 29 disposed on the surface of the surface electrode layer 23 is embedded in the bonding layer 40 that bonds the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10.
  • a so-called anchor effect that improves the bonding strength between the piezoelectric vibration element 20 and the vibrating body 10 can be obtained.
  • the piezoelectric vibration element 20 becomes difficult to peel from the vibrating body 10, and as a result, the durability of the acoustic generator 1 can be improved.
  • convex portions 29 having substantially the same shape are arranged on the outer peripheral portion on the surface 20a1 side shown in FIGS. 1B and 1C, but different shapes from each other. It may be.
  • a convex portion 29 b different from the convex portion 29 a may be provided in a part of the surface electrode layer 23.
  • the thickness of the adhesive layer 40 in the vibration direction of the vibrating body 10 in the portion having the convex portions 29 and the portion not having the convex portions 29 is locally different.
  • the distribution of the thickness of the bonding layer 40 in the convex portion 29a and the convex portion 29b also changes locally. For this reason, since the ratio of the loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10 changes, the difference between the resonance peak and the dip in the sound pressure frequency characteristic is reduced, and the frequency fluctuation of the sound pressure is made as much as possible. It can be suppressed and the sound quality can be improved.
  • each of the convex portions 29 has a so-called bump shape protruding in a bowl shape or a knob shape, but may have a different shape.
  • a convex portion 29 having a convex cross section having a length in a direction along the surface of the surface electrode layer 23 may be provided.
  • a convex portion 29 having a convex cross section formed so as to surround the outer peripheral portion of the surface of the surface electrode layer 23 may be provided.
  • the rate of loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10 changes, and the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of sound pressure is changed.
  • the frequency variation of the sound pressure can be suppressed as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the shape illustrated as the convex part 29 is an example, Comprising: The shape is not restrict
  • each of the convex portions 29 has some symmetry in the direction along the surface of the surface electrode layer 23, but may be asymmetrical, for example, rotational symmetry as shown in FIG. Random arrangement without symmetry such as mirror symmetry.
  • the resonance frequency of the piezoelectric vibration element 20 itself as a vibration source can be further dispersed as compared with the case where the arrangement of the convex portions 29 is made symmetric, and the difference between the resonance peak and the dip is further increased.
  • the frequency variation of the sound pressure can be suppressed by reducing.
  • the piezoelectric vibration element 20 according to the first embodiment has the convex portion 29 on the surface on the vibration body 10 side, the ratio of the loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibration body 10. Changes. Therefore, in the present embodiment, the resonance frequency is dispersed by the convex portion 29, and the peak shape of the sound pressure at the resonance frequency of the vibrating body 10 can be made smooth over a wide frequency range. As a result, the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be reduced to suppress the frequency variation of the sound pressure as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the height of the convex portion 29 is, for example, 1 to 30 ⁇ m, and the width when the starting point of the convex portion 29 is viewed in cross section is, for example, 1 to 50 ⁇ m.
  • the sound generator 2 can be configured by housing the sound generator 1 having the above-described configuration in the resonance box 200.
  • the resonance box 200 is a housing that houses the sound generator 1, and resonates the sound emitted from the sound generator 1 and radiates it as sound waves from the housing surface.
  • Such a sound generator 2 can be used alone as a speaker, and can be suitably incorporated into various electronic devices 3, for example.
  • the sound generator 1 is It can be suitably incorporated into the electronic device 3 such as a mobile phone, a flat-screen TV, or a tablet terminal.
  • the electronic device 3 to which the sound generator 1 can be incorporated is not limited to the above-described mobile phone, flat-screen TV, tablet terminal, and the like, and for example, a refrigerator, a microwave oven, a vacuum cleaner, a washing machine, and the like. Conventionally, home appliances that have not been focused on sound quality are also included.
  • FIG. 8 is a block diagram of the electronic device 3.
  • the electronic device 3 includes the acoustic generator 1 described above, an electronic circuit connected to the acoustic generator 1, and a housing 300 that houses the acoustic generator 1 and the electronic circuit.
  • the electronic device 3 accommodates an electronic circuit including a control circuit 301, a signal processing circuit 302, a wireless circuit 303 as an input device, an antenna 304, and these. And a housing 300.
  • the wireless input device is shown in FIG. 8, it can be provided as a signal input by normal electric wiring.
  • the control circuit 301 controls the entire electronic device 3 including the wireless circuit 303 via the signal processing circuit 302. An output signal to the sound generator 1 is input from the signal processing circuit 302. Then, the control circuit 301 generates a sound signal S by controlling the signal processing circuit 302 from the signal input to the radio circuit 303 and outputs the sound signal S to the sound generator 1.
  • the electronic device 3 shown in FIG. 8 incorporates the small and thin acoustic generator 1 and reduces the difference between the resonance peak and the dip as much as possible to suppress the frequency variation of the sound pressure. However, it is possible to improve the sound quality as a whole even in the high sound region including the low sound region having a low frequency.
  • the sound generator 8 exemplifies the electronic device 3 in which the sound generator 1 is directly mounted as the sound output device.
  • the sound output device for example, the sound generator 2 in which the sound generator 1 is housed in the housing is mounted. It may be the configuration.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A showing the acoustic generator 1 according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the recesses in the piezoelectric vibration element 20 shown in FIG. is there.
  • the sound generator 1 is expanded in the vertical direction and deformed for easy understanding.
  • the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the piezoelectric vibrating element 20 (exciter) includes a surface electrode layer 23 (first electrode) on the surface facing the vibrating body 10 and has a recess 39 of the piezoelectric vibrating element 20 (exciter).
  • the surface on the 10 side is the surface of the surface electrode layer 23 (first electrode). That is, the recess 39 is formed on the surface 20 a 1 of the surface electrode layer 23 facing the vibrating body 10 of the piezoelectric vibration element 20.
  • the piezoelectric vibration element 20 has the recess 39 formed on the surface of the surface electrode layer 23, the rate of loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10 changes. Therefore, in the piezoelectric vibration element 20, the resonance frequency is dispersed by the recess 39, and the peak shape of the sound pressure at the resonance frequency of the vibrating body 10 can be made smooth over a wide frequency range. As a result, the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be reduced to suppress the frequency variation of the sound pressure as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the displacement can be reduced.
  • the adhesive layer 40 having a large energy loss at a large portion is thick, and the vibrational energy can be effectively lost to make the shape of the resonance peak smooth.
  • the recesses 39 are arranged in a cross-sectional arc shape, but the shape of the recesses 39 may be different.
  • the surface of the surface electrode layer 23 may be cut into a wedge shape or a pyramid shape.
  • the shape illustrated as the recessed part 39 is an example, Comprising: The shape is not restrict
  • each of the recesses 39 has some symmetry in the direction along the surface of the surface electrode layer 23, but may be asymmetrical, for example, in the direction along the surface of the surface electrode layer 23.
  • the concave portions 39 may be arranged randomly so as not to have any symmetry such as rotational symmetry or mirror symmetry.
  • the rate of loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10 changes.
  • the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristics of the sound pressure can be reduced to suppress the frequency fluctuation of the sound pressure as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the depth of the recess 39 is, for example, in the range from 0.5 ⁇ m to the thickness of the surface electrode layer 23, and the width viewed in the cross section of the recess is, for example, 1 to 50 ⁇ m.
  • the surface electrode layer 23 is provided with either the convex portion 29 or the concave portion 39 on the surface, but both the convex portion 29 and the concave portion 39 may be disposed.
  • a concave portion 39 may be arranged in a part of the outer peripheral portion, and a convex portion 29 may be arranged in the remaining portion.
  • the resonance frequency is dispersed by the convex portion 29 and the concave portion 39, and the peak shape of the sound pressure at the resonance frequency of the vibrating body 10 can be made smooth over a wide frequency range.
  • the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be further reduced, the frequency fluctuation of the sound pressure can be suppressed as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the surface of the surface electrode layer 23 (surface 20a1 facing the vibrating body 10) is composed of a convex portion 29 and a concave portion.
  • an arbitrary cross section is seen.
  • the distance between the tangent line and the tangent line that touches each apex or bottom (bottom point) of the adjacent convex part 29 and the concave part is 1 ⁇ m or more, for example, as appropriate within the range of the thickness of the surface electrode layer 23 plus 30 ⁇ m. Is set.
  • the convex portion 29 and / or the concave portion 39 are provided on the surface of the surface electrode layer 23, but are formed on the surface 20 a 1 side of the piezoelectric vibration element 20 facing the vibrating body 10. If there is, there is no limit.
  • the piezoelectric vibration element 20 (exciter) includes external electrodes 25 and 26 (second electrodes) on the side surface adjacent to the surface facing the vibrating body 10, and the surfaces of the external electrodes 25 and 26 (second electrodes).
  • a convex portion 29 or a concave portion 39 may be provided.
  • the bonding layer 40 is applied to the convex portion 29 or the concave portion 39. Bonding strength can be improved.
  • the convex portion 29 or the concave portion 39 is provided on the surface of the surface electrode layer 23 or the external electrodes 25 and 26.
  • the present invention is not limited to these examples, and the laminated layer corresponding to the surface 20a1. You may provide in the surface (lower surface in a figure) of the body 21. FIG.
  • the convex portion 29 or the concave portion 39 may be provided on the lower surface of the piezoelectric layer serving as the lowermost layer.
  • convex portion 29 or the concave portion 39 may be configured by a plurality of members provided on the surface 20a1 side facing the vibrating body 10.
  • the thickness of the bonding layer 40 is locally different between the vibrating body 10 and the piezoelectric vibration element 20. Therefore, the ratio of the loss of vibration energy transmitted from the piezoelectric vibration element 20 to the vibrating body 10 between the portion having the convex portion 29 and / or the concave portion 39 of the piezoelectric vibration element 20 and the portion not having the convex portion 29 and the concave portion 39. Changes.
  • the resonance frequency is dispersed by the convex portion 29 and / or the concave portion 39, and the peak shape of the sound pressure at the resonance frequency of the vibrating body 10 can be made smooth over a wide frequency range.
  • the difference between the resonance peak and the dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be reduced to suppress the frequency variation of the sound pressure as much as possible, and the sound quality can be improved.
  • the convex portion 29 when the convex portion 29 is disposed on the surface electrode layer 23 or the external electrodes 25 and 26, the convex portion 29 may be composed mainly of metal. Further, when the convex portion 29 and / or the concave portion 39 are provided on the surface of the surface electrode layer 23 or the external electrodes 25, 26, they are integrally formed as a part of the surface electrode layer 23 or the external electrodes 25, 26. May be.
  • the piezoelectric vibration element 20 and the vibrating body 10 are covered with the covering layer 50.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration without the covering layer 50 may be used.
  • piezoelectric vibration element 20 is disposed on the vibrating body 10 .
  • two or more piezoelectric vibration elements may be disposed. .
  • FIG. 13A is a schematic plan view of an acoustic generator according to a modification of each embodiment
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line C-C ′ of FIG. 13A.
  • the cross-sectional structure of the piezoelectric vibration elements 20 and 120 is omitted in FIG. 13B.
  • a plurality of piezoelectric vibration elements 20 are provided on the vibration body 10, and at least one of the plurality of piezoelectric vibration elements 20 (exciters) is a surface on the vibration body 10 side.
  • the piezoelectric vibration element 20 (exciter) including the convex portion 29 or the concave portion 39 may be used.
  • the convex portion 29 and / or the concave portion may be provided on the surface of one piezoelectric vibration element 20, and the convex portion and / or the concave portion may not be provided on the surface of the other piezoelectric vibration element 120.
  • a convex portion 29 may be provided on the surface of one piezoelectric vibration element 20, and a concave portion may be provided on the surface of the other piezoelectric vibration element 120.
  • 13A and 13B show the piezoelectric vibration element 20 arranged on the same surface of the upper surface 10a (or the lower surface opposite to the upper surface 10a) of the vibrating body 10, but both the upper surface 10a and the lower surface are both shown. You may arrange in. Further, although the piezoelectric vibration element 20 is rectangular in plan view, it may be square. Further, although the example in which the piezoelectric vibration element 20 is disposed at the approximate center of the vibration surface of the vibration body 10 is illustrated, the piezoelectric vibration element 20 may be disposed at a position deviated from the vibration surface center of the vibration body 10.
  • piezoelectric vibration element 20 a so-called bimorph type laminated type is exemplified, but a unimorph type piezoelectric vibration element can also be used.
  • the exciter is a piezoelectric vibration element
  • the exciter is not limited to a piezoelectric element, and an electric signal is input to vibrate and vibrate. As long as it has a function of resonating, it is sufficient.
  • an electromagnetic exciter well known as an exciter for vibrating a speaker may be used. The electromagnetic exciter is such that an electric signal is passed through a coil to vibrate a thin iron plate.

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Abstract

　実施形態に係る音響発生器（１）にあっては、振動体（１０）と、励振器（圧電振動素子２０）と、を有する。励振器（２０）は、振動体（１０）上に設けられ、電気信号が入力されて振動する。この励振器（２０）はまた、振動体（１０）側の表面に凸部（２９）または凹部（３９）を有する。

Description

音響発生器、音響発生装置及び電子機器
　開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置及び電子機器に関する。
　従来、圧電スピーカに代表される音響発生器は、小型で薄型のスピーカとして利用できることが知られている。かかる音響発生器は、携帯電話機や薄型テレビなどをはじめとする電子機器に組み込まれるスピーカとして使用することができる。
　音響発生器としては、例えば、振動体と、該振動体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）。これは、圧電振動素子によって振動体を振動させ、振動体の共振現象を利用して音を発生させる構成となっている。
特開２００４－２３４３６号公報
　しかしながら、上記した音響発生器のように、振動体自体の共振で音圧を発生させる構成では、音圧の周波数特性における共振ピークとディップ（共振ピーク間の谷間）との差により、音圧の周波数変動が出るおそれがあった。そして、そのことで音質向上を妨げる可能性があった。
　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、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制し、音質を向上させることのできる音響発生器、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。
　実施形態の一態様に係る音響発生器は、振動体と、該振動体上に設けられた励振器と、を有し、前記励振器が、前記振動体側の表面に凸部または凹部を有する。
　実施形態の一態様の音響発生器によれば、励振器が、振動体側の表面に凸部または凹部を有することにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制し、音質を向上させることができる。
図１Ａは、第１の実施形態に係る音響発生器の模式平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図である。 図１Ｃは、図１ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。 図２は、図１に示す圧電振動素子における凸部の配置例を示す模式図である。 図３は、図１に示す圧電振動素子における凸部の別の配置例を示す模式図である。 図４は、図１に示す圧電振動素子における凸部の別の配置例を示す模式図である。 図５は、図１に示す圧電振動素子における凸部の別の配置例を示す模式図である。 図６は、図１に示す圧電振動素子における凸部の別の配置例を示す模式図である。 図７は、音響発生装置のブロック図である。 図８は、電子機器のブロック図である。 図９は、第２の実施形態に係る音響発生器を示す図１ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。 図１０は、図９に示す圧電振動素子における凹部の配置例を示す模式図である。 図１１は、図９に示す圧電振動素子における凹部の別の配置例を示す模式図である。 図１２は、第３の実施形態に係る音響発生器を構成する圧電振動素子における凸部および凹部の配置例を示す模式図である。 図１３Ａは、各実施形態の変形例に係る音響発生器の模式平面図である。 図１３Ｂは、図１３ＡのＣ－Ｃ’線断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置及び電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す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）
　図１Ａは、第１の実施形態に係る音響発生器１を振動体１０の主面に垂直な方向から見た模式平面図、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図、図１Ｃは、図１ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。なお、図１Ｂおよび図１Ｃにおいては、理解を容易にするために、音響発生器１を上下方向に拡張し、デフォルメして示している。
　図１Ａ～図１Ｃに示すように、第１の実施形態に係る音響発生器１は、振動体１０と、電気信号が入力されて振動する励振器の一例である圧電振動素子２０と、枠体３０とを備える。かかる音響発生器１は、いわゆる圧電スピーカと呼ばれ、振動体１０自体の共振現象を用いて音圧を発生させる。
　振動体１０は、樹脂、金属、紙などの種々の材料を用いて形成することができる。例えば、厚さ１０～２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムにより薄板状の振動体１０を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なＱ値の低い材料であるため、振動体１０を樹脂フィルムにより構成することで、振動体１０を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。
　圧電振動素子２０は、バイモルフ型の積層型圧電振動素子である。例えば圧電振動素子２０は、積層体２１と、積層体２１の上面および下面に形成された表面電極層２２，２３と、積層体２１の内部電極層２４の端面が露出する側面に形成された外部電極２５，２６とを備える。そして、外部電極２５，２６にはリード端子２７ａ，２７ｂが接続される。
　積層体２１は、セラミックスからなる４層の圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、３層の内部電極層２４とが交互に積層されて形成される。また、圧電振動素子２０は、上面側および下面側の主面を矩形状としており、圧電体層２８ａと２８ｂ、圧電体層２８ｃと２８ｄは、それぞれ厚み方向に互いに異なる向きに分極されており、圧電体層２８ｂと２８ｃは同じ向きに分極されている。
　したがって、リード端子２７ａ，２７ｂを介して圧電振動素子２０に電圧が印加された場合、例えば圧電振動素子２０の下面側、換言すれば振動体１０側の圧電体層２８ｃ，２８ｄは縮む一方、上面側の圧電体層２８ａ，２８ｂは伸びるように変形する。このように、圧電振動素子２０の上面側の圧電体層２８ａ，２８ｂと下面側の圧電体層２８ｃ，２８ｄとが、相反する伸縮挙動を示し、その結果、圧電振動素子２０がバイモルフ型の屈曲振動をすることにより、振動体１０に一定の振動を与えて音を発生させることができる。
　このように、圧電振動素子２０がバイモルフ型の積層型圧電振動素子であり、圧電振動素子２０自体が単独で屈曲振動することから、振動体１０の材質によらず、例えば柔らかい振動体１０であっても強い振動を発生させることができ、少数の圧電振動素子２０により充分な音圧を得ることができる。
　ここで、圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物などの非鉛系圧電体材料などの、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。
　また、内部電極層２４の材料は、金属、例えば銀とパラジウムを主成分とする。なお、内部電極層２４には圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを構成するセラミック成分を含有しても良く、これにより、圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと内部電極層２４，２４，２４との熱膨張差による応力を低減した圧電振動素子２０を得ることができる。
　また、表面電極層２２，２３と外部電極２５，２６は、金属、例えば銀などを主成分とする。また、ガラス成分を含有しても良い。ガラス成分を含有させることによって、圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄや内部電極層２４と、表面電極層２２，２３または外部電極２５，２６との間に強固な密着力を得ることができる。ガラス成分の含有量は、たとえば２０体積％以下とすればよい。
　また、リード端子２７ａ，２７ｂに接続する配線としては、圧電振動素子２０の低背化を図るために、銅またはアルミニウムなどの金属箔を樹脂フィルムで挟んだフレキシブル配線を用いるのが好ましい。
　このように構成された圧電振動素子２０は、振動体１０の一方の面１０ａ（以下、上面１０ａと記載する）に接合層４０を介して接合される。これら圧電振動素子２０と振動体１０との間の接合層４０の厚みは、比較的薄く、例えば０．０２μｍ以上２０μｍ以下とされる。このように、接合層４０の厚みが２０μｍ以下である場合、積層体２１の振動を振動体１０に伝達しやすくすることができる。
　接合層４０は、例えばエポキシ系樹脂、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が、これに限定されるものではない。また、接合層４０に使用する樹脂の硬化方法としては、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化などのいずれの方法を用いてもよい。
　枠体３０は、振動体１０の外周部に設けられ、振動体１０を保持して振動の固定端を形成する役割を担っている。例えば、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、共に矩形形状の上枠部材３０ａと下枠部材３０ｂとを、上下に接合して枠体３０を構成している。そして、上枠部材３０ａと下枠部材３０ｂとの間に振動体１０の外周部を挟み込み、所定の張力を付与した状態で固定している。したがって、長期間使用してもたわみなどの変形の少ない振動体１０を備えた音響発生器１となる。
　枠体３０の厚みおよび材質は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、機械的強度および耐食性に優れているという理由から、例えば厚さ１００～５０００μｍのステンレス製の材料を用いる。
　なお、本実施形態に係る音響発生器１では、枠体３０は上枠部材３０ａと下枠部材３０ｂとで構成されているが、片側だけであっても良い。すなわち、枠体３０は、上枠部材３０ａまたは下枠部材３０ｂのどちらか一方を備えていれば良い。
　また、本実施形態に係る音響発生器１においては、枠体３０と圧電振動素子２０（励振器）との間の振動体１０上に設けられた被覆層５０を備えている。図１Ｂおよび図１Ｃに示す例では、圧電振動素子２０および振動体１０の上面１０ａが、樹脂である被覆層５０によって被覆されている。具体的には、枠体３０の上枠部材３０ａの枠内に樹脂を流し込んで、枠体３０の枠内に充填された被覆層５０が、圧電振動素子２０を埋設するように、かつ圧電振動素子２０および振動体１０の上面１０ａを被覆するように構成される。なお、図１Ａでは、理解を容易にするため、被覆層５０の図示を省略した。
　被覆層５０を形成する樹脂は、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどであるが、これらは例示であって限定されるものではない。このように、圧電振動素子２０を被覆層５０で被覆することにより、適度なダンピング効果を誘発させることができ、共振現象の抑制と共に、共振ピークとディップとの差をより小さく抑えることができるため好ましい。さらに、圧電振動素子２０を外部環境から保護することもできる。
　なお、本実施形態に係る音響発生器１では、振動体１０の上面１０ａ全てが被覆層５０により被覆されるが、全てが被覆される必要はない。すなわち、音響発生器１は、圧電振動素子２０と、この圧電振動素子２０が設けられる振動体１０の上面１０ａの少なくとも一部とが被覆層５０により被覆されていればよい。
　さらに、圧電振動素子２０は、振動体１０側の表面に凸部２９を有し、これにより音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制し、音質を向上させるようにする。かかる凸部２９について、以下に詳説する。
　図２は、図１に示す圧電振動素子２０における凸部２９の配置例を示す模式図である。なお、図２及び以下に表面電極層２３について説明する図では、表面電極層２３のうち、図１Ｂに示す外部電極２５に接続された部分を示したものであり、外部電極２６に接続された部分については図示を省略した。また、凸部の形状を見易くするために、図２及び以下に表面電極層２３について説明する図では、圧電振動素子２０の振動体１０と対向する面２０ａ１を上側にして示している。
　図１Ｂ，図１Ｃ，図２に示すように、圧電振動素子２０（励振器）は振動体１０と対向する面２０ａ１側に表面電極層２３（第１電極）を備え、圧電振動素子２０（励振器）の凸部２９を有する振動体１０側の表面が表面電極層２３（第１電極）の表面である。すなわち、凸部２９は、内部電極層２４と圧電体層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄとからなる積層体２１と振動体１０との間に設けられた表面電極層２３に、圧電振動素子２０の振動体１０と対向する面２０ａ１から振動体１０側に向けて突出するように形成されている。
　上述したように、圧電振動素子２０は、表面電極層２３の表面に凸部２９を有することから、振動体１０と圧電振動素子２０との間において接合層４０の厚さが局所的に相違する。このように、圧電振動素子２０の凸部２９を有する部分と、凸部２９を有しない部分とで、圧電振動素子２０よりもエネルギー損失の大きい接合層４０の厚さが異なることから、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変化し、共振周波数が分散し、広い周波数領域にわたって振動体１０の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。これにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。
　また、凸部２９において振動体１０との間の接合層４０が極端に薄い場合、凸部２９近傍において振動体１０の張力が局所的に変化し、共振周波数が分散し、さらに音圧のピーク形状がなだらかになる。
　また、表面電極層２３の表面に配置された凸部２９は、圧電振動素子２０を振動体１０に接合する接合層４０に埋設される。このように、凸部２９が接合層４０に埋設されることで、圧電振動素子２０と振動体１０との接合強度を向上させる、いわゆるアンカー効果を得ることができる。これにより、圧電振動素子２０が振動体１０から剥がれ難くなり、結果として音響発生器１の耐久性を向上させることができる。
　また、図１Ｂ，図１Ｃ，図２に示す表面電極層２３では、図１Ｂ，図１Ｃに示す面２０ａ１側の外周部分に、ほぼ同一形状の凸部２９が配置されているが、互いに異なる形状であっても良い。例えば、図３に示すように、凸部２９とほぼ同一形状の凸部２９ａのほか、凸部２９ａとは異なる凸部２９ｂを表面電極層２３の一部に設けても良い。
　このように、凸部２９の形状を互いに異ならせることにより、凸部２９を有する部分と凸部２９を有しない部分とにおける振動体１０の振動方向における接着層４０の厚みが局所的に相違するだけでなく、凸部２９ａと凸部２９ｂとにおける接合層４０の厚さの分布も局所的に変わる。このため、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わるため、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。
　また、上述した各構成では、凸部２９はいずれも椀状又は瘤状に突出したいわゆるバンプ形状であったが、異なる形状であっても良い。例えば、図４に示すように、表面電極層２３の表面に沿った方向にある長さを有する断面凸状の凸部２９を設けても良い。また、例えば、図５に示すように、表面電極層２３の表面の外周部分を囲むように形成される断面凸状の凸部２９を設けても良い。かかる構成によれば、凸部２９の数が比較的少なくても圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わり、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。なお、凸部２９として図示した形状は一例であって、その形状については何ら制限するものではない。
　また、上述した各構成では、凸部２９はそれぞれ、表面電極層２３の表面に沿った方向に何らかの対称性を有するが、非対称であっても良く、例えば、図６に示すように回転対称性や鏡面対称性などの対称性を持たないランダムな配置としても良い。これにより、振動源である圧電振動素子２０自体の共振周波数を、凸部２９の配置に対称性を持たせた場合に比べてさらに分散させることができ、共振ピークとディップとの差をより一層低減して音圧の周波数変動を抑制することができる。
　上述してきたように、第１の実施形態に係る圧電振動素子２０は、振動体１０側の表面に凸部２９を有することから、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わる。したがって、本実施形態においては、凸部２９によって共振周波数が分散し、広い周波数領域にわたって振動体１０の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。これにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。なお、凸部２９の高さとしては、例えば１～３０μｍ、凸部２９の起点を断面で見た幅としては例えば１～５０μｍである。
　また、図７に示すように、上述してきた構成の音響発生器１を、共鳴ボックス２００に収容することにより音響発生装置２を構成することができる。共鳴ボックス２００は、音響発生器１を収容する筐体であり、音響発生器１の発する音響を共鳴させて筐体面から音波として放射する。かかる音響発生装置２は、スピーカとして単独で用いることができる他、例えば、各種電子機器３へ好適に組み込むことが可能である。
　上述してきたように、振動体の共振を利用したスピーカでは不利であった音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減させることができるため、本実施形態に係る音響発生器１は、携帯電話機や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などの電子機器３へ好適に組み込むことが可能である。
　なお、音響発生器１が組み込まれる対象となりうる電子機器３としては、前述の携帯電話機や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などに限らず、例えば、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのように、従来、音質については重視されなかった家電製品も含まれる。
　ここで、上述した音響発生器１を備える電子機器３について、図８を参照しながら簡単に説明する。図８は、電子機器３のブロック図である。電子機器３は、上述してきた音響発生器１と、音響発生器１に接続された電子回路と、音響発生器１および電子回路を収容する筐体３００とを備える。
　具体的には、図８に示すように、電子機器３は、制御回路３０１と、信号処理回路３０２と、入力装置としての無線回路３０３とを含む電子回路と、アンテナ３０４と、これらを収容する筐体３００とを備える。なお、無線による入力装置を図８に図示しているが、通常の電気配線による信号入力としても当然設けることができる。
　なお、ここでは、電子機器３が備える他の電子部材（例えば、ディスプレイ、マイク、スピーカなどのデバイスや回路）については記載を省略した。また、図８では、１つの音響発生器１を例示したが、２つ以上の音響発生器１やその他の発信器を設けることもできる。
　制御回路３０１は、信号処理回路３０２を介して無線回路３０３を含む電子機器３全体を制御する。音響発生器１への出力信号は、信号処理回路３０２から入力される。そして、制御回路３０１は、無線回路３０３へ入力された信号を、信号処理回路３０２を制御することによって音声信号Ｓを生成し、音響発生器１に対して出力する。
　このようにして、図８に示す電子機器３は、小型かつ薄型である音響発生器１を組み込みながらも、共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制し、周波数の低い低音領域をはじめ、高音領域においても、全体的に音質の向上を図ることができる。
　なお、図８においては、音響出力デバイスとして音響発生器１を直接搭載した電子機器３を例示したが、音響出力デバイスとしては、例えば音響発生器１を筐体に収容した音響発生装置２を搭載した構成であってもよい。
（第２の実施形態）
　図９は、第２の実施形態に係る音響発生器１を示す図１ＡのＢ－Ｂ’線断面図、図１０は、図９に示す圧電振動素子２０における凹部の配置例を示す模式図である。なお、図９においては、理解を容易にするために、音響発生器１を上下方向に拡張し、デフォルメして示している。なお、図１Ａ～図１Ｃに示す第１の実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図９，図１０に示す圧電振動素子２０は、振動体１０側の表面に、振動体１０側に向けて開口する凹部３９を有する。具体的には、圧電振動素子２０（励振器）は振動体１０と対向する面側に表面電極層２３（第１電極）を備え、圧電振動素子２０（励振器）の凹部３９を有する振動体１０側の表面が表面電極層２３（第１電極）の表面である。すなわち、凹部３９は、表面電極層２３の、圧電振動素子２０の振動体１０と対向する面２０ａ１に形成される。
　上述したように、圧電振動素子２０は、表面電極層２３の表面に凹部３９が形成されていることから、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わる。したがって、圧電振動素子２０においては、凹部３９によって共振周波数が分散し、広い周波数領域にわたって振動体１０の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。これにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。特に、変位が大きい圧電振動素子２０の周辺部（振動体１０と対向する面２０ａ１の周縁部）または中央部（振動体１０と対向する面２０ａ１の中央部）に凹部を設けることで、変位の大きい部分でエネルギー損失の大きい接着層４０の厚さが厚く、振動エネルギーを効果的に損失させて共振ピークの形状をなだらかにすることができる。
　また、図１０に示す表面電極層２３では、凹部３９が、断面弧状の形状で配置されるが、凹部３９の形状を異ならせても良い。例えば、図１１に示すように、表面電極層２３の表面をくさび状または角錐状に切り出した形状であっても良い。なお、凹部３９として図示した形状は一例であって、その形状については何ら制限するものではない。
　また、上述した各構成では、凹部３９はそれぞれ、表面電極層２３の表面に沿った方向に何らかの対称性を有するが、例えば、非対称であっても良く、表面電極層２３の表面に沿った方向に回転対称性や鏡面対称性などの対称性を持たないようランダムに凹部３９を配置しても良い。
　上述したように、第２の実施形態によれば、表面電極層２３の表面に凹部３９が形成されていることから、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わるため、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。
　なお、凹部３９の深さとしては、例えば０．５μｍから表面電極層２３の厚みまでの範囲、凹みの断面で見た幅としては例えば１～５０μｍである。
（第３の実施形態）
　上述してきた各構成では、表面電極層２３の表面に凸部２９または凹部３９のいずれかを配置したものを示したが、凸部２９および凹部３９の両方を配置しても良い。例えば、図１２に示すように、表面電極層２３の表面において、その外周部分のうち、その一部に凹部３９を、残りの部分に凸部２９を、それぞれ配置するようにしても良い。
　このように、表面電極層２３の表面に凸部２９および凹部３９の両方を配置することにより、圧電振動素子２０から振動体１０への振動の伝わり方がさらに変わる。したがって、圧電振動素子２０においては、凸部２９および凹部３９によって共振周波数が分散し、広い周波数領域にわたって振動体１０の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。これにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差をさらに低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。
　また、図４に示す形態は、表面電極層２３の表面（振動体１０と対向する面２０ａ１）が凸部２９および凹部からなる構成ともいえるが、このような場合においては、任意の断面を見たときの隣り合う凸部２９と凹部のそれぞれの頂点または底（最下点）に接する接線と接線との間の距離が、例えば１μｍ以上で表面電極層２３の厚みプラス３０μｍの範囲内で適宜設定される。
　また、上述した各実施形態では、凸部２９および／または凹部３９は、表面電極層２３の表面に設けられているが、圧電振動素子２０の、振動体１０と対向する面２０ａ１側に形成されていれば制限はない。
　さらに、圧電振動素子２０（励振器）は、振動体１０と対向する面に隣接する側面側に外部電極２５，２６（第２電極）を備え、外部電極２５，２６（第２電極）の表面に凸部２９または凹部３９を備えていても良い。具体的には、外部電極２５，２６の振動体１０と対向する面２０ａ１に近い側に凸部２９または凹部３９があって良く、例えばこの凸部２９または凹部３９まで接合層４０がかかることで接合強度を向上させることができる。
　これまで述べた実施形態は、表面電極層２３または外部電極２５，２６の表面に凸部２９または凹部３９が設けられた例であるが、これらの例に限定されず、面２０ａ１に相当する積層体２１の表面（図における下面）に設けられても良い。例えば、積層体２１の下面に表面電極層２３が形成されていない場合において、最下層となる圧電体層の下面に凸部２９または凹部３９が設けられても良い。
　また、振動体１０と対向する面２０ａ１側に設けられた複数の部材によって凸部２９または凹部３９が構成されていても良い。
　このように、面２０ａ１側に凸部２９および／または凹部３９を有すると、振動体１０と圧電振動素子２０との間において接合層４０の厚さが局所的に相違する。このため、圧電振動素子２０の凸部２９および／または凹部３９を有する部分と、凸部２９および凹部３９を有しない部分とで、圧電振動素子２０から振動体１０へ伝わる振動エネルギーの損失の割合が変わる。
　したがって、凸部２９および／または凹部３９によって共振周波数が分散し、広い周波数領域にわたって振動体１０の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。これにより、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質を向上させることができる。
　また、凸部２９が表面電極層２３または外部電極２５，２６に配置される場合には、凸部２９を、金属を主成分として構成しても良い。また、凸部２９および／または凹部３９が、表面電極層２３または外部電極２５，２６の表面に設けられる場合には、当該表面電極層２３または外部電極２５，２６の一部として一体に形成されても良い。
　また、上述した実施形態では、圧電振動素子２０および振動体１０が被覆層５０によって被覆されるようにしたが、これに限られるものではなく、被覆層５０を備えない構成であってもよい。
　また、上述した実施形態では、一つの圧電振動素子２０を振動体１０上に配置したものを例示したが、例えば、次に示すように、２個以上の圧電振動素子を配置しても構わない。
　図１３Ａは、各実施形態の変形例に係る音響発生器の模式平面図、図１３Ｂは、図１３ＡのＣ－Ｃ’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図１３Ｂにおいては、圧電振動素子２０，１２０の断面構造を省略している。
　図１３Ａ，図１３Ｂに示すように、振動体１０上に複数の圧電振動素子２０（励振器）が設けられ、複数の圧電振動素子２０（励振器）の少なくとも一つが、振動体１０側の表面に凸部２９または凹部３９を備えた圧電振動素子２０（励振器）である構成としても良い。具体的には、一方の圧電振動素子２０の表面に凸部２９および／または凹部を設け、他方の圧電振動素子１２０の表面には凸部および／または凹部を設けない構成としても良い。さらに、一方の圧電振動素子２０の表面には凸部２９を設け、他方の圧電振動素子１２０の表面には凹部を設けても良い。
　また、図１３Ａ，図１３Ｂでは圧電振動素子２０を振動体１０の上面１０ａ（または上面１０ａの反対側に位置する下面）の同一面上に配置したものを示したが、上面１０ａおよび下面の両面に配置してもよい。また、圧電振動素子２０を平面視で矩形形状としたが、正方形であってもよい。また、振動体１０の振動面の略中央に圧電振動素子２０を配置したものを例示したが、振動体１０の振動面中心から偏倚した位置に圧電振動素子２０を配置しても構わない。
　また、圧電振動素子２０として、いわゆるバイモルフ型の積層型を例示したが、ユニモルフ型の圧電振動素子を用いることもできる。
　なお、本実施形態では、励振器が圧電振動素子である場合を例に挙げて説明したが、励振器は圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて屈曲振動し、振動体を共振させる機能を有しているものであれば良い。例えば、スピーカを振動させる励振器としてよく知られた電磁型の励振器などであっても構わない。なお、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、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総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　１　音響発生器
　２　音響発生装置
　３　電子機器
　１０　振動体
　２０　圧電振動素子（励振器）
　２９　凸部
　３０　枠体
　３９　凹部
　４０　接合層
　５０　被覆層
２００　共鳴ボックス（筐体）
３００　筐体
３０１　制御回路
３０２　信号処理回路
３０３　無線回路
３０４　アンテナ

Claims (10)

  1. 　振動体と、
    　該振動体上に設けられ、電気信号が入力されて振動する励振器と、
    　を有し、
    　前記励振器は、前記振動体側の表面に凸部または凹部を備えていることを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記振動体上に複数の前記励振器が設けられ、
    　前記複数の励振器の少なくとも一つが、前記振動体側の表面に前記凸部または前記凹部を備えた励振器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. 　前記凸部は、金属を主成分とすることを特徴とする請求項１または２に記載の音響発生器。
  4. 　前記励振器は、前記振動体と対向する面側に第１電極を備え、
    　前記励振器の前記振動体側の表面が前記第１電極の表面であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の音響発生器。
  5. 　前記励振器は、前記振動体と対向する面に隣接する側面側に第２電極を備え、
    　前記第２電極の表面に凸部または凹部を備えていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の音響発生器。
  6. 　前記励振器が圧電振動素子であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の音響発生器。
  7. 　前記励振器がバイモルフ型の積層型圧電振動素子であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の音響発生器。
  8. 　前記振動体の外周部に設けられた枠体と、前記枠体と前記励振器との間の前記振動体上に設けられた被覆層とをさらに備えていることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の音響発生器。
  9. 　請求項１～８のいずれか一つに記載の音響発生器と、
    　該音響発生器を収容する筐体と
    　を備えることを特徴とする音響発生装置。
  10. 　請求項１～８のいずれか一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、
    　該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体と
    　を備え、
    　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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