WO2021235080A1 - トランスデューサ、及びその駆動方法、並びにシステム - Google Patents

トランスデューサ、及びその駆動方法、並びにシステム Download PDF

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WO2021235080A1
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membrane
piezoelectric element
piezoelectric
film
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崇 内貴
智洋 伊達
規之 下地
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ローム株式会社
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    • H04R7/10—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers in contact
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    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery

Definitions

  • the present embodiment relates to a transducer, a driving method thereof, and a system.
  • a transducer that transmits or receives sound waves or ultrasonic waves.
  • the transducer is used, for example, as a speaker for transmitting sound waves, and is mounted on an earphone, a wearable terminal, or the like.
  • Patent Document 1 discloses a sound generator suitable for earphones.
  • This sound generator includes a coil that generates a magnetic field and a magnet that interacts with the magnetic field generated by the coil to vibrate the diaphragm.
  • a speaker that uses a coil and a magnet needs to pass a current through the coil in order to generate a magnetic field, resulting in high power consumption. Therefore, a speaker using a piezoelectric element configured by sandwiching a piezoelectric film from both sides by a pair of electrodes has been attracting attention (for example, Patent Document 2).
  • This type of speaker is manufactured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), which is a semiconductor manufacturing technology that realizes microfabrication.
  • JP-A-2018-170592 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-105170
  • the piezoelectric element repeatedly applies a drive voltage to a pair of electrodes, so that the vibrating membrane alternates with the piezoelectric element in an upward displacement and a downward displacement. Specifically, the tip side of the vibrating membrane is displaced so as to warp.
  • the vibration of the vibrating membrane causes the air around the vibrating membrane to vibrate, and the vibration of the air is output as a sound wave.
  • the property of the output sound wave depends on the property such as the strength of the vibrating body (for example, the vibrating membrane) and the resonance frequency of the vibrating body determined by the size (diameter and length).
  • the resonance frequency of the vibrating body is not optimal on the receiving side that receives the output sound wave, the receiving sensitivity will decrease. Further, in order to adjust the resonance frequency of the vibrating body, it is necessary to change the design of the vibrating body. Therefore, when the design of the vibrating body is decided, the resonance frequency of the vibrating body is fixed, and it takes a lot of time and labor to readjust this resonance frequency.
  • One aspect of this embodiment provides a transducer capable of varying the resonance frequency of the vibrating body. Further, another aspect of the present embodiment provides a method of driving the transducer. Further, another aspect of the present embodiment provides a system for adjusting the resonance frequency of the vibrating body so that the vibrating body is in a highly sensitive and suitable state.
  • One aspect of the present embodiment includes a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating membrane connected to the membrane support portion and displaceable in the film thickness direction, and on the vibrating membrane. It has a film body on which the piezoelectric element is laminated, and the piezoelectric element includes a first pair of electrodes and a first piezoelectric film sandwiched between the first pair of electrodes. A second laminate comprising the first laminate, the second pair of electrodes, and the second piezoelectric film sandwiched between the second pair of electrodes, and separated from the first laminate. , Which is a transducer.
  • the piezoelectric element has a film body on which the piezoelectric element is laminated, and the piezoelectric element has a first electrode, a first laminated body including a first piezoelectric film and a second electrode, and a second.
  • the first piezoelectric film comprises a second laminate comprising the piezoelectric film and the third electrode and separated from the first laminate, wherein the first piezoelectric film is the first electrode and the second electrode.
  • the second piezoelectric film is a transducer sandwiched between the first electrode and the third electrode.
  • Another aspect of the present embodiment includes a piezoelectric element, a membrane support portion having a hollow portion, and a vibrating membrane connected to the membrane support portion and displaceable in the film thickness direction, and the vibrating membrane. It has a film body on which the piezoelectric element is laminated, and the piezoelectric element is sandwiched between a first electrode, a second electrode, the first electrode, and the second electrode. It has a piezoelectric film and a third electrode, the piezoelectric film is sandwiched between the first electrode and the third electrode, and the third electrode is separated from the second electrode. It is a transducer.
  • Another aspect of the present embodiment includes a piezoelectric element, a membrane support portion having a hollow portion, and a vibrating membrane connected to the membrane support portion and displaceable in the film thickness direction, and the vibrating membrane.
  • One end of the plurality of upper electrodes has a first region closest to the membrane support and is controlled by the upper electrode of the first region.
  • One of the groups selected from the group consisting of applying a voltage, opening the upper electrode, and opening the lower electrode is performed, and a control voltage or a waveform voltage is independently applied to the remaining upper electrodes, respectively. It is a method of driving a transducer that changes the resonance frequency of the piezoelectric element and the vibrating body including the film body by performing any one selected from the group consisting of the opening of the electrode and the opening of the lower electrode.
  • Another aspect of the present embodiment includes a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction, and the vibrating film.
  • a system having a film body on which the piezoelectric element is laminated, wherein the piezoelectric element includes a lower electrode, a piezoelectric film on the lower electrode, and a plurality of pieces on the piezoelectric film that are separated from each other. It has an upper electrode, and one end of the plurality of upper electrodes has a first region closest to the membrane support portion, and a control voltage is applied to the upper electrode in the first region.
  • the upper electrode is opened, the lower electrode is opened, and the signal generated by the vibration of the film is taken out.
  • One of the groups selected from the group consisting of independently applying a control voltage to the remaining upper electrodes, opening the upper electrode, opening the lower electrode, and extracting a signal generated by the vibration of the membrane body. Is a system that does.
  • the present embodiment it is possible to provide a transducer capable of varying the resonance frequency of the vibrating body. Further, it is possible to provide a driving method of the transducer. Further, it is possible to provide a system for adjusting the resonance frequency of the vibrating body so that the vibrating body is in a highly sensitive and suitable state.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the transducer when the vibrating membrane is vibrating.
  • FIG. 3 is a top view of the transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the transducer according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a top view of the transducer according to the first modification.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the transducer according to the first modification.
  • FIG. 7 is a top view of the transducer according to the second modification.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the transducer according to the second modification.
  • a specific aspect of this embodiment is as follows.
  • a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction are provided, and the piezoelectric element is laminated on the vibrating film.
  • the piezoelectric element is a first laminated body including a first pair of electrodes and a first piezoelectric film sandwiched between the first pair of electrodes.
  • a transducer comprising a second pair of electrodes, a second piezoelectric film sandwiched between the second pair of electrodes, and a second laminate that is spaced apart from the first laminate.
  • the piezoelectric element further includes a third laminated body including a third pair of electrodes and a third piezoelectric film sandwiched between the third pair of electrodes.
  • a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction are provided, and the piezoelectric element is laminated on the vibrating film.
  • the piezoelectric element comprises a first electrode, a first laminate having a first piezoelectric film and a second electrode, a second piezoelectric film, and a third piezoelectric element. It has an electrode and a second laminate that is separated from the first laminate, and the first piezoelectric film is sandwiched between the first electrode and the second electrode, and the second piezoelectric film is sandwiched between the first electrode.
  • the piezoelectric film of the above is a transducer sandwiched between the first electrode and the third electrode.
  • ⁇ 4> The transducer according to ⁇ 3>, wherein the first piezoelectric film and the second piezoelectric film are located on the first electrode.
  • the piezoelectric element further includes a third laminated body including a third piezoelectric film and a fourth electrode, and the third laminated body is the first laminated body and the said.
  • ⁇ 6> The item according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the end portion of the second laminated body has a region overlapping with the membrane support portion when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane. Transducer.
  • ⁇ 7> The transducer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the first laminated body is surrounded by the second laminated body.
  • a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction are provided, and the piezoelectric element is laminated on the vibrating film.
  • the piezoelectric element is a first electrode, a second electrode, a piezoelectric film sandwiched between the first electrode and the second electrode, and a third piezoelectric element.
  • a transducer having an electrode, wherein the piezoelectric film is sandwiched between the first electrode and the third electrode, and the third electrode is separated from the second electrode.
  • the piezoelectric element further has a fourth electrode, the piezoelectric film is sandwiched between the first electrode and the fourth electrode, and the fourth electrode is the second electrode.
  • the transducer according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 10>, which is sandwiched between the third electrode and separated from the second electrode and the third electrode.
  • ⁇ 12> The transducer according to any one of ⁇ 8> to ⁇ 11>, wherein the second electrode is surrounded by the third electrode.
  • ⁇ 14> The transducer according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 13>, wherein the piezoelectric element has a function of changing the resonance frequency of the piezoelectric element and the vibrating body including the film body.
  • a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction are provided, and the piezoelectric element is laminated on the vibrating film.
  • a method of driving a transducer having a film body wherein the piezoelectric element includes a lower electrode, a piezoelectric film on the lower electrode, and a plurality of upper electrodes on the piezoelectric film that are separated from each other. One end of the plurality of upper electrodes has a first region closest to the membrane support portion, and a control voltage is applied to the upper electrodes of the first region.
  • control voltage or the waveform voltage is independently applied to the remaining upper electrodes, the upper electrode is opened, and the lower electrode is opened.
  • the first region overlaps with the membrane support portion when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane, and the voltage of the waveform is applied to the upper electrode having the second region farthest from the first region.
  • ⁇ 17> The method for driving a transducer according to ⁇ 16>, wherein the upper electrode in the second region is surrounded by the upper electrode in the first region.
  • control voltage is applied to all the upper electrodes sandwiched between the upper electrode closest to the second region and the upper electrode of the first region to which the control voltage is applied.
  • ⁇ 19> The method for driving a transducer according to any one of ⁇ 15> to ⁇ 18>, wherein a plurality of the piezoelectric films are provided so as to be separated from each other.
  • ⁇ 20> The method for driving a transducer according to ⁇ 19>, wherein a plurality of the lower electrodes are provided so as to be separated from each other.
  • a piezoelectric element, a film support portion having a hollow portion, and a vibrating film connected to the film support portion and displaceable in the film thickness direction are provided, and the piezoelectric element is laminated on the vibrating film.
  • the piezoelectric element has a lower electrode, a piezoelectric film on the lower electrode, and a plurality of upper electrodes on the piezoelectric film that are separated from each other.
  • One end of the plurality of upper electrodes has a first region closest to the membrane support portion, and a control voltage is applied to the upper electrodes of the first region to open the upper electrodes.
  • One of the groups selected from the group consisting of opening the lower electrode and extracting the signal generated by the vibration of the membrane is performed, and the remaining upper electrode is used so that the reception efficiency is the best for the signal from the outside.
  • the first region overlaps with the membrane support portion when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane, and in the second region farthest from the first region, due to vibration of the membrane body.
  • the system according to ⁇ 21> which extracts the generated signal.
  • ⁇ 24> The control voltage is applied to all the upper electrodes sandwiched between the upper electrode closest to the second region and the upper electrode of the first region to which the control voltage is applied.
  • ⁇ 25> The system according to any one of ⁇ 21> to ⁇ 24>, wherein a plurality of the piezoelectric films are provided so as to be separated from each other.
  • ⁇ 26> The system according to ⁇ 25>, wherein a plurality of the lower electrodes are provided so as to be separated from each other.
  • the transducer 10 according to the present embodiment is mainly composed of a piezoelectric element 50 and a film body 15.
  • the vertical direction is defined with reference to the state of the transducer 10 shown in FIG. 1, but the direction in which the transducer 10 is used is not limited.
  • the piezoelectric element 50 is composed of a plurality of pairs of electrodes 11 and 12 and a piezoelectric film 13 sandwiched between the pair of electrodes 11 and 12.
  • the pair of electrodes 11 and 12 and the piezoelectric film 13 have a shape corresponding to the shape of the vibrating film 16 described later, and are circular in the examples shown in FIGS. 3 and 4 described later.
  • Each of the pair of electrodes 11 and 12 is formed by using a thin film of a conductive metal such as platinum, molybdenum, iridium, or titanium.
  • a conductive metal such as platinum, molybdenum, iridium, or titanium.
  • One of the electrodes 11 is located above the piezoelectric film 13 and is connected to an electrode pad which is a circuit pattern for applying a driving voltage to the electrode 11.
  • the other electrode 12 is located below the piezoelectric film 13 and is connected to an electrode pad, which is a circuit pattern for applying a driving voltage to the electrode 12.
  • the piezoelectric film 13 is made of, for example, lead zirconate titanate (PZT).
  • PZT lead zirconate titanate
  • AlN aluminum nitride
  • ZnO zinc oxide
  • PbTiO 3 lead titanate
  • the membrane body 15 is composed of a vibrating membrane 16 and a membrane support portion 17.
  • the film body 15 is made of, for example, silicon (Si). By etching the back surface side of the membrane body 15, the vibrating membrane 16 and the membrane support portion 17 are integrally formed.
  • the vibrating film 16 is made of a thin film, and is configured to be displaceable in the film thickness direction, that is, in the normal direction with respect to the vibrating film 16 (the vertical direction of the paper surface in FIG. 1).
  • the vibrating membrane 16 has a substantially circular shape when observed from a plane parallel to the vibrating membrane 16.
  • the membrane support portion 17 has a columnar inner peripheral surface that forms a hollow portion (cavity).
  • a vibrating membrane 16 is connected to the inner peripheral surface of the membrane support portion 17 so that the vibrating membrane 16 is inscribed over the entire circumference, whereby the periphery of the vibrating membrane 16 is supported by the membrane support portion 17.
  • the vibrating membrane 16 is connected to the upper end side of the membrane support portion 17.
  • the membrane support portion 17 has a region that overlaps with the end portion 51 of the piezoelectric element 50 (electrode 11, electrode 12, and piezoelectric film 13) when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16, and the vibrating membrane 16 has a region. It has a double-sided beam shape in which both ends are fixed by the film support portion 17. Not limited to this, the vibrating membrane 16 may have a cantilever shape in which the vibrating membrane 16 projects from the membrane support portion 17 and the tip portion of the vibrating membrane 16 is configured at a free end.
  • the structure may have one or more holes in the membrane 16.
  • the “edge” means the portion of the pattern formed which is farthest from the central portion in each single direction.
  • the membrane support portion 17 does not have to overlap with the end portion 51 of the piezoelectric element 50 when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16 as long as it does not interfere with the effect of the transducer according to the present embodiment described later.
  • the end portion of the membrane support portion 17 and the end portion 51 of the piezoelectric element may be aligned, or the end portion 51 of the piezoelectric element 50 may be slightly located on the center side of the membrane support portion 17.
  • the end portion 51 of the piezoelectric element 50 is 10 times the film thickness of the vibrating membrane 16 from the end portion of the membrane support portion 17. It may be located on the central side.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the periphery of the region that overlaps with the end portion of the piezoelectric element 50 when viewed from the normal direction with respect to the vibrating film 16 when the vibrating film 16 vibrates.
  • the vibrating film 16 has an inflection point 18, and the end portion of the piezoelectric element 50 is arranged on the film support portion 17 side from the inflection point 18.
  • the peripheral portion of the vibrating membrane 16 can be effectively constrained by applying a control voltage.
  • the end portion of the piezoelectric element 50 and the membrane support portion 17 do not have to overlap each other when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16 as long as the above effects are not impaired.
  • the piezoelectric element 50 includes a plurality of electrodes 11 (for example, upper electrodes 11a, 11b, 11c, 11d in this embodiment) and a plurality of piezoelectric films 13 (for example, in this embodiment, piezoelectric films 13a, 13b, 13c, 13d). ), And a plurality of electrodes 12 (in this embodiment, for example, lower electrodes 12a, 12b, 12c, 12d).
  • the electrode 11, the piezoelectric film 13, and the electrode 12 are collectively referred to as a laminated body (for example, laminated bodies 30a and 30d).
  • the laminated body 30d is the end portion 51 of the piezoelectric element 50, is closest to the membrane support portion 17, and is arranged on the membrane support portion 17 side from the inflection point of the vibrating membrane 16. Further, the laminated body 30a is the laminated body farthest from the laminated body 30d, and is arranged in the center of the vibrating film 16 in the present embodiment.
  • the laminated body 30a has a substantially circular structure
  • the laminated body other than the laminated body 30a (for example, the laminated body 30d) has an annular structure. That is, the laminated body 30a is surrounded by a laminated body other than the laminated body 30a (for example, the laminated body 30d).
  • each of the plurality of laminated bodies is separated from each other. That is, each of the plurality of upper electrodes is separated from each other, each of the plurality of piezoelectric films is separated from each other, and each of the plurality of lower electrodes is separated from each other.
  • the laminated body 30d which is the end portion 51 of the piezoelectric element 50, has a region closest to the membrane support portion 17 (in FIGS. 3 and 4, the laminated body 30d is superimposed when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16).
  • the number of laminated bodies is not limited to this, and may be two or more, for example, two or three laminated bodies included in the piezoelectric element. , Or may be five.
  • the end portion 51 of the piezoelectric element 50 and the membrane support portion 17 do not have to overlap each other when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16 as long as the above-mentioned effects are not impaired.
  • Each electrode 11 and each electrode 12 are independently and electrically connected to the electrode pad via wiring.
  • the upper electrode 11a is electrically connected to the electrode pad 21a
  • the upper electrode 11b is electrically connected to the electrode pad 21b
  • the upper electrode 11c is electrically connected to the electrode pad 21c
  • the upper electrode 11d Is electrically connected to the electrode pad 21d
  • the lower electrode 12a is electrically connected to the electrode pad 22a
  • the lower electrode 12b is electrically connected to the electrode pad 22b
  • the lower electrode 12c is electrically connected to the electrode pad 22c.
  • the wiring is arranged so as to be symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrating membrane 16.
  • “electrically connected” includes the case of being connected via "something having some kind of electrical action”.
  • the “thing having some kind of electrical action” is not particularly limited as long as it enables the exchange of electric signals between the connection targets.
  • “things having some kind of electrical action” include electrodes, wirings, switching elements, resistance elements, inductors, capacitive elements, and other elements having various functions.
  • the vibrating membrane 16 By repeatedly applying the driving voltage to the electrode 11 and the electrode 12, the vibrating membrane 16 alternately repeats the displacement to the upper side and the displacement to the lower side.
  • the vibration of the vibrating membrane 16 causes the air around the vibrating membrane 16 to vibrate, and the vibration of the air is output as a sound wave.
  • the piezoelectric element 50 has a plurality of laminated bodies including the electrode 11 and the electrode 12, and a driving voltage is applied to each laminated body.
  • the physical characteristics such as the effective size and hardness of the vibrating body provided with the piezoelectric element 50 and the vibrating film 16 can be changed by appropriately adjusting the driving voltage, and the resonance frequency of the vibrating body ( The natural frequency) can be changed.
  • a waveform voltage is applied to the laminate 30a, a control voltage is applied to the laminate 30d, or the upper electrode 11d of the laminate 30d is opened, and the control voltage or the waveform voltage is independently applied to the remaining laminates. Or open the upper electrode of the laminate.
  • the control voltage for example, 0 V or any voltage can be used.
  • a desired waveform such as a sine wave of 0 to 5 V, a unipolar pulse, a bipolar pulse, a burst wave, or a continuous wave can be used.
  • opening the electrode means blocking the path of the current flowing through the electrode.
  • the present invention is not limited to this, and the lower electrode may be opened, or the upper electrode and the lower electrode may be opened.
  • a voltage modulated by a filter or the like can be used, and for example, a voltage applied to one electrode can be modulated and a voltage modulated to another electrode can be applied. By doing so, the number of electrode pads and the type of drive voltage to be applied can be reduced, and the manufacturing process can be made simpler.
  • control voltage is applied to the laminate 30d and all the laminates sandwiched between the laminates to which the control voltage is applied and which is closest to the laminate 30a.
  • the transducer capable of varying the resonance frequency of the vibrating body.
  • the more the laminated body included in the piezoelectric element the more the gradation of the resonance frequency of the vibrating body can be increased. Therefore, the sound wave can be output using the more optimum resonance frequency of the vibrating body on the receiving side.
  • various voltages to the control voltage it can be continuously changed little by little, and adjustment can be made by a scanning operation such as searching for the optimum value of the resonance frequency of the vibrating body.
  • the transducer according to this embodiment is not limited to the above-mentioned configuration, and various changes can be made.
  • a modified example of the transducer according to the present embodiment will be described.
  • the configuration of the transducer according to this modification will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the transducer 10A according to this modification differs from the transducer 10 shown in FIGS. 3 and 4 in that the lower electrode 12e is used instead of the lower electrodes 12a, 12b, 12c, and 12d.
  • the points common to the transducers 10 shown in FIGS. 3 and 4 in this modification are referred to the above description, and the differences will be described below.
  • the piezoelectric element 50A includes a plurality of electrodes 11 (for example, upper electrodes 11a, 11b, 11c, 11d in this modification) and a plurality of piezoelectric films 13 (for example, in this modification, the piezoelectric films 13a, 13b, 13c, 13d). ), And a lower electrode 12e.
  • the same material as the electrode 12 can be used for the lower electrode 12e.
  • the electrode 11 and the piezoelectric film 13 are collectively referred to as a laminated body (for example, laminated bodies 40a and 40d).
  • the laminated body 40d is an end portion 51A of the piezoelectric element 50A, and is arranged on the membrane support portion 17 side from the inflection point of the vibrating membrane 16. Further, the laminated body 40a is the laminated body farthest from the laminated body 40d, and is arranged in the center of the vibrating film 16 in this modification.
  • the laminated body 40a has a substantially circular structure
  • the laminated body other than the laminated body 40a (for example, the laminated body 40d) has an annular structure. That is, the laminated body 40a is surrounded by a laminated body other than the laminated body 40a (for example, the laminated body 40d).
  • each of the plurality of laminated bodies is separated from each other. That is, each of the plurality of upper electrodes is separated from each other, and each of the plurality of piezoelectric films is separated from each other.
  • the laminated body 40d which is the end portion 51A of the piezoelectric element 50A, has a region overlapping with the membrane support portion 17 when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16. Further, the end portion 51A of the piezoelectric element 51 and the membrane support portion 17 do not have to overlap each other when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16 as long as the above-mentioned effects are not impaired.
  • Each electrode 11 is independently and electrically connected to the electrode pad via wiring.
  • the upper electrode 11a is electrically connected to the electrode pad 21a
  • the upper electrode 11b is electrically connected to the electrode pad 21b
  • the upper electrode 11c is electrically connected to the electrode pad 21c
  • the upper electrode 11d Is electrically connected to the electrode pad 21d
  • the lower electrode 12e is electrically connected to the electrode pad 22e.
  • the wiring is arranged so as to be symmetrical with respect to the center of gravity of the vibrating membrane 16.
  • a potential difference is generated between the electrodes of the upper electrode and the lower electrode 12e of the plurality of laminated bodies.
  • the lower electrode 12e is paired with the upper electrode of the plurality of laminated bodies, and the lower electrode 12e is shared by each pair. Since the lower electrode 12e is shared, the number of electrode pads and the type of drive voltage to be applied can be reduced, and the manufacturing process can be made simpler.
  • ⁇ Second modification> The configuration of the transducer according to this modification will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • the transducer 10B according to this modification differs from the transducer 10A shown in FIGS. 5 and 6 in that the piezoelectric film 13e is used instead of the piezoelectric films 13a, 13b, 13c, and 13d.
  • the points common to the transducers 10A shown in FIGS. 5 and 6 in this modification are referred to the above description, and the differences will be described below.
  • the piezoelectric element 50B has a plurality of electrodes 11 (for example, upper electrodes 11a, 11b, 11c, 11d in this modification), a piezoelectric film 13e, and a lower electrode 12e.
  • the same material as the piezoelectric film 13 can be used for the piezoelectric film 13e.
  • the upper electrode 11d is the end portion 51B of the piezoelectric element 50B, and is arranged on the membrane support portion 17 side from the inflection point of the vibrating membrane 16. Further, the upper electrode 11a is the upper electrode farthest from the upper electrode 11d, and is arranged in the center of the vibrating membrane 16 in this modification.
  • the upper electrode 11a has a substantially circular shape, and the upper electrodes other than the upper electrode 11a (for example, the upper electrode 11d) have an annular structure. That is, the upper electrode 11a is surrounded by an upper electrode (for example, the upper electrode 11d) other than the upper electrode 11a.
  • each of the plurality of upper electrodes is separated from each other. Further, the upper electrode 11d, which is the end portion 51B of the piezoelectric element 50B, has a region that overlaps with the membrane support portion 17 when viewed from the normal direction with respect to the vibrating membrane 16.
  • a potential difference is generated between the electrodes of the plurality of upper electrodes and the lower electrodes 12e.
  • the lower electrode 12e is paired with a plurality of upper electrodes, and the lower electrode 12e is shared by each pair. Since the lower electrode 12e is shared, the number of electrode pads and the type of drive voltage to be applied can be reduced, and the manufacturing process can be made simpler.
  • the system according to this embodiment includes the above-mentioned piezoelectric element and the film body 15.
  • the vibration body provided with the piezoelectric element and the film body 15 can have a variable resonance frequency.
  • the system has a function of selecting the drive voltage applied to the electrode 11 and the electrode 12 of the piezoelectric element 50, respectively, and selecting the combination that is most efficient for an external input (sound wave or the like).
  • an external input sound wave or the like.
  • the piezoelectric element of the first embodiment since the vibrating body in which the electrode 11 and the electrode 12 for applying a sine wave of 0 to 5V are laminated is vibrated by an external input, when receiving the vibration.
  • a signal (electrical signal) is generated between the electrodes 11 and 12 due to the positive piezoelectric effect, and the signal is taken out. That is, the electrode 11 and the electrode 12 are used as a vibration sensor for sensing the electric signal.
  • the receiving frequency with the highest sensitivity in the vibration sensor is the resonance frequency of the vibrating body serving as the sensing device.
  • the system can obtain the most sensitive and more optimum state by adjusting the resonance frequency of the vibrating body itself, which is a vibrating sensor, with respect to an external input.
  • the user inputs information on the transmitter side (for example, transmission frequency) to the system, and the control unit of the system selects the optimum combination. This selection allows the vibrating body to be in the most sensitive and more optimal state.
  • the present invention relates to the subject matter of Japanese Patent Application No. 2020-088169 filed on May 20, 2020, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

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Abstract

圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極に挟まれた第１の圧電膜と、を備える第１の積層体と、第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極に挟まれた第２の圧電膜と、を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有する、トランスデューサ。

Description

トランスデューサ、及びその駆動方法、並びにシステム
　本実施形態は、トランスデューサ、及びその駆動方法、並びにシステムに関する。
　従来、音波又は超音波の送信又は受信を行うトランスデューサが知られている。トランスデューサは、例えば、音波を送信するスピーカとして利用され、イヤホン又はウェアラブル端末などに搭載されている。
　例えば、特許文献１には、イヤホンに好適な音発生装置が開示されている。この音発生装置は、磁界を発生させるコイルと、コイルにより発生させた磁界と相互作用して振動板を振動させるマグネットとを備えている。
　コイルとマグネットとを用いるスピーカは、磁界を発生させるためにコイルに電流を流す必要があり、消費電力が高くなる。そこで、一対の電極によって圧電膜を両側から挟んで構成される圧電素子を利用したスピーカが注目されている（例えば、特許文献２）。この類のスピーカは、微細加工を実現する半導体製造技術であるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いて製造される。
特開２０１８－１７０５９２号公報 特開２０１２－１０５１７０号公報
　圧電素子は一対の電極に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、圧電素子と共に振動膜が上側への変位と下側への変位を交互に繰り返す。具体的には、振動膜の先端側が反るように変位する。当該振動膜の振動により、振動膜の周囲の空気が振動させられ、空気の振動が音波として出力される。出力される音波の性質は、振動体（例えば、振動膜）の強度などの性質や大きさ（径や長さ）などによって決まる振動体の共振周波数に依存している。
　出力される音波を受信する受信側において、振動体の共振周波数が最適なものでない場合、受信感度が低下してしまう。また、振動体の共振周波数を調整するためには、振動体の設計を変更する必要がある。このため、振動体の設計を決定すると振動体の共振周波数は固定され、この共振周波数を再調整することは多大な時間と労力が必要になってしまう。
　本実施形態の一態様は、振動体の共振周波数を可変することができるトランスデューサを提供する。また、本実施形態の他の一態様は、当該トランスデューサの駆動方法を提供する。さらに、本実施形態の他の一態様は、振動体を、感度の高い、適した状態になるように振動体の共振周波数を調整するシステムを提供する。
　本実施形態の一態様は、圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極に挟まれた第１の圧電膜と、を備える第１の積層体と、第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極に挟まれた第２の圧電膜と、を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有する、トランスデューサである。
　本実施形態の他の一態様は、圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の電極と、第１の圧電膜及び第２の電極を備える第１の積層体と、第２の圧電膜及び第３の電極を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有し、前記第１の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれ、前記第２の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれる、トランスデューサである。
　本実施形態の他の一態様は、圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれた圧電膜と、第３の電極と、を有し、前記圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれ、前記第３の電極は、前記第２の電極と離間する、トランスデューサである。
　本実施形態の他の一態様は、圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するトランスデューサの駆動方法であって、前記圧電素子は、下部電極と、前記下部電極上の圧電膜と、前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放、からなる群より選択されるいずれかを行い、残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧又は波形の電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放、からなる群より選択されるいずれかを行って前記圧電素子及び前記膜体を備える振動体の共振周波数を変化させる、トランスデューサの駆動方法である。
　本実施形態の他の一態様は、圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するシステムであって、前記圧電素子は、下部電極と、前記下部電極上の圧電膜と、前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行い、外部からの信号に対して最も受信効率がよくなるように、残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行う、システムである。
　本実施形態によれば、振動体の共振周波数を可変することができるトランスデューサを提供することができる。また、当該トランスデューサの駆動方法を提供することができる。さらに、振動体を、感度の高い、適した状態になるように振動体の共振周波数を調整するシステムを提供することができる。
図１は、第１の実施形態に係るトランスデューサの断面図である。 図２は、振動膜の振動時における、トランスデューサの断面図である。 図３は、第１の実施形態に係るトランスデューサの上面図である。 図４は、第１の実施形態に係るトランスデューサの断面図である。 図５は、第１の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図６は、第１の変形例に係るトランスデューサの断面図である。 図７は、第２の変形例に係るトランスデューサの上面図である。 図８は、第２の変形例に係るトランスデューサの断面図である。
　次に、図面を参照して、本実施形態について説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各構成部品の厚みと平面寸法との関係等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
　また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。本実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
　具体的な本実施形態の一態様は、以下の通りである。
　＜１＞圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極に挟まれた第１の圧電膜と、を備える第１の積層体と、第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極に挟まれた第２の圧電膜と、を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有するトランスデューサ。
　＜２＞前記圧電素子は、さらに、第３の一対の電極と、前記第３の一対の電極に挟まれた第３の圧電膜と、を備える第３の積層体と、を有し、前記第３の積層体は、前記第１の積層体及び前記第２の積層体に挟まれ、かつ、前記第１の積層体及び前記第２の積層体と離間する、＜１＞に記載のトランスデューサ。
　＜３＞圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の電極と、第１の圧電膜及び第２の電極を備える第１の積層体と、第２の圧電膜及び第３の電極を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有し、前記第１の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれ、前記第２の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれる、トランスデューサ。
　＜４＞前記第１の圧電膜及び前記第２の圧電膜は、前記第１の電極上に位置する、＜３＞に記載のトランスデューサ。
　＜５＞前記圧電素子は、さらに、第３の圧電膜及び第４の電極、を備える第３の積層体と、を有し、前記第３の積層体は、前記第１の積層体及び前記第２の積層体に挟まれ、かつ、前記第１の積層体及び前記第２の積層体と離間する、＜３＞又は＜４＞に記載のトランスデューサ。
　＜６＞前記第２の積層体の端部は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳する領域を有する、＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜７＞前記第１の積層体は、前記第２の積層体に囲まれている、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜８＞圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、前記圧電素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれた圧電膜と、第３の電極と、を有し、前記圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれ、前記第３の電極は、前記第２の電極と離間する、トランスデューサ。
　＜９＞前記第３の電極の端部は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳する領域を有する、＜８＞に記載のトランスデューサ。
　＜１０＞前記圧電膜は、前記第１の電極上に位置する、＜８＞又は＜９＞に記載のトランスデューサ。
　＜１１＞前記圧電素子は、さらに、第４の電極を有し、前記圧電膜は、前記第１の電極及び前記第４の電極に挟まれ、前記第４の電極は、前記第２の電極及び前記第３の電極に挟まれ、かつ、前記第２の電極及び前記第３の電極と離間する、＜８＞～＜１０＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜１２＞前記第２の電極は、前記第３の電極に囲まれている、＜８＞～＜１１＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜１３＞前記振動膜は、両持ち梁形状である、＜１＞～＜１２＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜１４＞前記圧電素子は、前記圧電素子及び前記膜体を備える振動体の共振周波数を変化させる機能を有する、＜１＞～＜１３＞のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
　＜１５＞圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するトランスデューサの駆動方法であって、前記圧電素子は、下部電極と、前記下部電極上の圧電膜と、前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放からなる群より選択されるいずれかを行い、残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧又は波形の電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放、からなる群より選択されるいずれかを行って前記圧電素子及び前記膜体を備える振動体の共振周波数を変化させる、トランスデューサの駆動方法。
　＜１６＞前記第１の領域は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳し、前記第１の領域から最も離れている第２の領域を有する上部電極に波形の電圧を印加する、＜１５＞に記載のトランスデューサの駆動方法。
　＜１７＞前記第２の領域の上部電極は、前記第１の領域の上部電極に囲まれている、＜１６＞に記載のトランスデューサの駆動方法。
　＜１８＞前記制御電圧が印加され、かつ、前記第２の領域から最も近接している上部電極及び前記第１の領域の上部電極に挟まれている全ての上部電極は、前記制御電圧が印加されている、＜１６＞又は＜１７＞に記載のトランスデューサの駆動方法。
　＜１９＞前記圧電膜は、互いに離間するように複数設けられている、＜１５＞～＜１８＞のいずれか１項に記載のトランスデューサの駆動方法。
　＜２０＞前記下部電極は、互いに離間するように複数設けられている、＜１９＞に記載のトランスデューサの駆動方法。
　＜２１＞圧電素子と、中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するシステムであって、前記圧電素子は、下部電極と、前記下部電極上の圧電膜と、前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行い、外部からの信号に対して最も受信効率がよくなるように、残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行う、システム。
　＜２２＞前記第１の領域は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳し、前記第１の領域から最も離れている第２の領域において、前記膜体の振動により生じる信号を取り出す、＜２１＞に記載のシステム。
　＜２３＞前記第２の領域の上部電極は、前記第１の領域の上部電極に囲まれている、＜２２＞に記載のシステム。
　＜２４＞前記制御電圧が印加され、かつ、前記第２の領域から最も近接している上部電極及び前記第１の領域の上部電極に挟まれている全ての上部電極は、前記制御電圧が印加されている、＜２２＞又は＜２３＞に記載のシステム。
　＜２５＞前記圧電膜は、互いに離間するように複数設けられている、＜２１＞～＜２４＞のいずれか１項に記載のシステム。
　＜２６＞前記下部電極は、互いに離間するように複数設けられている、＜２５＞に記載のシステム。
（第１の実施形態）
　図面を用いて、本実施形態に係るトランスデューサの構成を説明する。本実施形態に係るトランスデューサ１０は、図１に示すように、圧電素子５０と、膜体１５と、を主体に構成されている。以下の説明では、図１に示すトランスデューサ１０の状態を基準に上下方向を定義するが、トランスデューサ１０を使用する方向を限定するものではない。
　圧電素子５０は、複数の一対の電極１１、１２と、当該一対の電極１１、１２の間に挟まれた圧電膜１３と、で構成されている。一対の電極１１、１２及び圧電膜１３は、後述する振動膜１６の形状と対応する形状を有しており、後述する図３及び図４に示す例では円形状である。
　一対の電極１１、１２のそれぞれは、例えば、プラチナ、モリブデン、イリジウム、又はチタンなどの導電性を有する金属の薄膜を用いて形成されている。一方の電極１１は、圧電膜１３の上側に位置し、電極１１に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッドと接続されている。他方の電極１２は、圧電膜１３の下側に位置し、電極１２に駆動電圧を印加するための回路パターンである電極パッドと接続されている。
　圧電膜１３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって構成されている。圧電膜１３は、チタン酸ジルコン酸鉛以外にも、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）又はチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などを用いることができる。
　膜体１５は、振動膜１６と、膜支持部１７とで構成されている。膜体１５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）より構成されている。膜体１５の裏面側をエッチングすることで、振動膜１６と膜支持部１７とが一体形成されている。
　振動膜１６は、薄膜から構成されており、膜厚方向、すなわち、振動膜１６に対する法線方向（図１における紙面上下方向）に変位可能なように構成されている。振動膜１６は、振動膜１６と平行な平面から観察する際、略円形状を有している。
　膜支持部１７は、中空部（キャビティ）を形成する円柱状の内周面を備えている。膜支持部１７の内周面には、振動膜１６が内接するように振動膜１６が全周にわたって連結され、これにより、振動膜１６の周囲が膜支持部１７によって支持される。振動膜１６は膜支持部１７の上端側に連結される。
　また、膜支持部１７は振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５０（電極１１、電極１２、及び圧電膜１３）の端部５１と重畳する領域を有しており、振動膜１６は膜支持部１７により両端が固定された両持ち梁形状を有している。これに限られず、振動膜１６は膜支持部１７から張り出し、振動膜１６の先端部が自由端に構成されている片持ち梁形状であってもよい。また、振動膜１６が環状であって、かつ、環状の振動膜１６の外側が膜支持部１７により固定されている構造や、振動膜１６の外側が膜支持部１７により固定され、かつ、振動膜１６に１つ以上の孔を有する構造であってもよい。なお、本明細書等において「端部」とは、パターン形成されたものの中央部から各単一方向において最も離れた部分をいう。
　また、膜支持部１７は、後述する本実施形態に係るトランスデューサの効果を阻害しない程度であれば振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５０の端部５１と重畳しなくてもよく、例えば、膜支持部１７の端部と圧電素子の端部５１が揃っていてもよく、又は、圧電素子５０の端部５１が膜支持部１７より中央側に多少位置していてもよい。圧電素子５０の端部５１が膜支持部１７より中央側に位置している場合、例えば、圧電素子５０の端部５１が、膜支持部１７の端部から振動膜１６の膜厚の１０倍程度中央側に位置していてもよい。
　ここで、振動膜１６の振動時における、振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５０の端部と重畳する領域周辺の断面図を図２に示す。振動膜１６は、変曲点１８があり、変曲点１８より膜支持部１７側に圧電素子５０の端部が配置されている。このような配置にすることで振動膜１６の周辺部を制御電圧の印加により効果的に拘束することができる。また、上述の効果を阻害しない程度であれば振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５０の端部と膜支持部１７とが互いに重畳しなくてもよい。
　図３及び図４を用いて、本実施形態に係るトランスデューサをより詳細に説明する。圧電素子５０は、複数の電極１１（本実施形態では、例えば、上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、複数の圧電膜１３（本実施形態では、例えば、圧電膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、及び複数の電極１２（本実施形態では、例えば、下部電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有する。なお、本実施形態において、電極１１、圧電膜１３、及び電極１２をまとめて積層体（例えば、積層体３０ａ、３０ｄ）という。
　積層体３０ｄは、圧電素子５０の端部５１であり、膜支持部１７と最も近接し、かつ、振動膜１６の変曲点より膜支持部１７側に配置されている。また、積層体３０ａは、積層体３０ｄから最も離れた積層体であり、本実施形態では振動膜１６の中央に配置されている。振動膜１６が略円形状を有している場合、積層体３０ａは略円形状の構造を有し、積層体３０ａ以外の積層体（例えば、積層体３０ｄ）は環状の構造を有する。つまり、積層体３０ａは、積層体３０ａ以外の積層体（例えば、積層体３０ｄ）に囲まれている。
　複数の積層体のそれぞれは、互いに離間している。つまり、複数の上部電極のそれぞれは、互いに離間し、複数の圧電膜のそれぞれは、互いに離間し、複数の下部電極のそれぞれは、互いに離間している。また、圧電素子５０の端部５１である積層体３０ｄは膜支持部１７と最も近接している（図３及び図４では、振動膜１６に対する法線方向から視て重畳する）領域を有する。図３及び図４では、４つの積層体を図示しているが積層体の数はこれに限られず、２つ以上であればよく、例えば、圧電素子に含まれる積層体が２つ、３つ、又は５つであってもよい。また、上述の効果を阻害しない程度であれば振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５０の端部５１と膜支持部１７とが互いに重畳しなくてもよい。
　各電極１１及び各電極１２は、それぞれ独立に、配線を介して電極パッドと電気的に接続されている。具体的には、上部電極１１ａは電極パッド２１ａと電気的に接続され、上部電極１１ｂは電極パッド２１ｂと電気的に接続され、上部電極１１ｃは電極パッド２１ｃと電気的に接続され、上部電極１１ｄは電極パッド２１ｄと電気的に接続され、下部電極１２ａは電極パッド２２ａと電気的に接続され、下部電極１２ｂは電極パッド２２ｂと電気的に接続され、下部電極１２ｃは電極パッド２２ｃと電気的に接続され、下部電極１２ｄは電極パッド２２ｄと電気的に接続されている。また、当該配線は、振動膜１６の重心に対して対称となるように引き回して配置する。なお、本明細書等において、「電気的に接続」とは、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に限定されない。例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極、配線、スイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、容量素子、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
　電極１１及び電極１２に駆動電圧がそれぞれ印加されると、電極１１及び電極１２の間に電位差が生じる。当該電位差により、振動膜１６が変位する。
　電極１１及び電極１２に対して駆動電圧を繰り返し印加することで、振動膜１６は、上側への変位と下側への変位を交互に繰り返す。振動膜１６の振動により、振動膜１６の周囲の空気が振動させられ、空気の振動が音波として出力される。
　本実施形態では、圧電素子５０は、電極１１及び電極１２を含む複数の積層体を有しており、各積層体にそれぞれ駆動電圧を印加する。各積層体において、当該駆動電圧を適宜調整することで圧電素子５０及び振動膜１６を備える振動体の実効的な大きさや硬さなどの物理特性を変化させることができ、振動体の共振周波数（固有振動数）を変化させることができる。
　具体的には、積層体３０ａに波形の電圧を、積層体３０ｄに制御電圧を印加、又は積層体３０ｄの上部電極１１ｄを開放、残りの積層体に、それぞれ独立に、制御電圧又は波形の電圧を印加、又は積層体の上部電極を開放する。制御電圧は、例えば、０Ｖや任意の電圧を用いることができる。波形の電圧は、例えば、０～５Ｖの正弦波、単極パルス、双極パルス、バースト波、連続波など、所望の波形を用いることができる。また、「電極を開放する」とは、電極に流れる電流の経路を遮断することをいう。
　また、上述では、上部電極を開放する場合を例示したがこれに限られず、下部電極を開放、又は上部電極および下部電極を開放してもよい。
　また、電極に印加する電圧は、フィルター等で変調した電圧を用いることができ、例えば、ある電極に印加する電圧を変調させて他の電極に変調させた電圧を印加することができる。このようにすることにより、電極パッドの数や印加する駆動電圧の種類を減らすことができ、製造工程をより簡便にすることができる。
　また、積層体３０ｄ、及び制御電圧が印加され、かつ、積層体３０ａに最も近接している積層体に挟まれている全ての積層体は、制御電圧が印加されていることが好ましい。このようにすることで、駆動電圧の種類を減らすことができ、製造工程をより簡便にすることができる。
　このような構成によれば、振動体の共振周波数を可変することができるトランスデューサを提供することができる。また、圧電素子に含まれる積層体が多いほど振動体の共振周波数の階調を多くすることができる。このため、受信側においてより最適な振動体の共振周波数を用いて音波を出力することができる。さらに、制御電圧に様々な電圧を与えることにより、少しずつ連続的に変化させ、振動体の共振周波数の最適な値を探すようなスキャン動作で調整を行うこともできる。
　本実施形態に係るトランスデューサは、上述した構成に限られず、様々な変更が可能である。以下に、本実施形態に係るトランスデューサの変形例を説明する。
＜第１の変形例＞
　図５及び図６を用いて、本変形例に係るトランスデューサの構成を説明する。本変形例に係るトランスデューサ１０Ａが前述の図３及び図４に示すトランスデューサ１０と異なる点は、下部電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの代わりに下部電極１２ｅを用いる点である。本変形例において図３及び図４に示すトランスデューサ１０と共通する点は前述の説明を援用し、以下、異なる点について説明する。
　圧電素子５０Ａは、複数の電極１１（本変形例では、例えば、上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、複数の圧電膜１３（本変形例では、例えば、圧電膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、及び下部電極１２ｅを有する。下部電極１２ｅは、電極１２と同じ材料を用いることができる。なお、本変形例において、電極１１及び圧電膜１３をまとめて積層体（例えば、積層体４０ａ、４０ｄ）という。
　積層体４０ｄは、圧電素子５０Ａの端部５１Ａであり、振動膜１６の変曲点より膜支持部１７側に配置されている。また、積層体４０ａは、積層体４０ｄから最も離れた積層体であり、本変形例では振動膜１６の中央に配置されている。振動膜１６が略円形状を有している場合、積層体４０ａは略円形状の構造を有し、積層体４０ａ以外の積層体（例えば、積層体４０ｄ）は環状の構造を有する。つまり、積層体４０ａは、積層体４０ａ以外の積層体（例えば、積層体４０ｄ）に囲まれている。
　複数の積層体のそれぞれは、互いに離間している。つまり、複数の上部電極のそれぞれは、互いに離間し、複数の圧電膜のそれぞれは、互いに離間している。また、圧電素子５０Ａの端部５１Ａである積層体４０ｄは振動膜１６に対する法線方向から視て膜支持部１７と重畳する領域を有する。また、上述の効果を阻害しない程度であれば振動膜１６に対する法線方向から視て圧電素子５１の端部５１Ａと膜支持部１７とが互いに重畳しなくてもよい。
　各電極１１は、それぞれ独立に、配線を介して電極パッドと電気的に接続されている。具体的には、上部電極１１ａは電極パッド２１ａと電気的に接続され、上部電極１１ｂは電極パッド２１ｂと電気的に接続され、上部電極１１ｃは電極パッド２１ｃと電気的に接続され、上部電極１１ｄは電極パッド２１ｄと電気的に接続され、下部電極１２ｅは電極パッド２２ｅと電気的に接続されている。また、当該配線は、振動膜１６の重心に対して対称となるように引き回して配置する。
　このような構成によれば、複数の積層体の上部電極と下部電極１２ｅとの電極間に電位差を生じさせる。下部電極１２ｅは、複数の積層体の上部電極とそれぞれ対になっており、それぞれの対において下部電極１２ｅが共有されている。下部電極１２ｅが共有されていることにより、電極パッドの数や印加する駆動電圧の種類を減らすことができ、製造工程をより簡便にすることができる。
＜第２の変形例＞
　図７及び図８を用いて、本変形例に係るトランスデューサの構成を説明する。本変形例に係るトランスデューサ１０Ｂが前述の図５及び図６に示すトランスデューサ１０Ａと異なる点は、圧電膜１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの代わりに圧電膜１３ｅを用いる点である。本変形例において図５及び図６に示すトランスデューサ１０Ａと共通する点は前述の説明を援用し、以下、異なる点について説明する。
　圧電素子５０Ｂは、複数の電極１１（本変形例では、例えば、上部電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）、圧電膜１３ｅ、及び下部電極１２ｅを有する。圧電膜１３ｅは、圧電膜１３と同じ材料を用いることができる。
　上部電極１１ｄは、圧電素子５０Ｂの端部５１Ｂであり、振動膜１６の変曲点より膜支持部１７側に配置されている。また、上部電極１１ａは、上部電極１１ｄから最も離れた上部電極であり、本変形例では振動膜１６の中央に配置されている。振動膜１６が略円形状を有している場合、上部電極１１ａは略円形状の構造を有し、上部電極１１ａ以外の上部電極（例えば、上部電極１１ｄ）は環状の構造を有する。つまり、上部電極１１ａは、上部電極１１ａ以外の上部電極（例えば、上部電極１１ｄ）に囲まれている。
　複数の上部電極のそれぞれは、互いに離間している。また、圧電素子５０Ｂの端部５１Ｂである上部電極１１ｄは振動膜１６に対する法線方向から視て膜支持部１７と重畳する領域を有する。
　このような構成によれば、複数の上部電極と下部電極１２ｅとの電極間に電位差を生じさせる。下部電極１２ｅは、複数の上部電極とそれぞれ対になっており、それぞれの対において下部電極１２ｅが共有されている。下部電極１２ｅが共有されていることにより、電極パッドの数や印加する駆動電圧の種類を減らすことができ、製造工程をより簡便にすることができる。
　上述のように、いくつかの変形例について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の変形例及び運用技術が明らかとなろう。
（第２の実施形態）
　本実施形態に係るシステムについて説明する。本実施形態に係るシステムは、前述の圧電素子と、膜体１５と、を有する。当該圧電素子及び膜体１５を備える振動体は、共振周波数を可変することができる。
　当該システムは、圧電素子５０の電極１１及び電極１２に印加する駆動電圧をそれぞれ選択し、外部からの入力（音波など）に対して最も効率がよくなる組み合わせを選択する機能を有する。例えば、第１の実施形態の圧電素子において、０～５Ｖの正弦波を印加する電極１１及び電極１２が積層されている振動体が外部からの入力によって振動させられるため、当該振動を受ける際に電極１１及び電極１２の間には正圧電効果によって信号（電気信号）が生じ、その信号を取り出す。つまり、電極１１及び電極１２を、当該電気信号をセンシングするための振動センサーとして使用する。一般的に、振動センサーにおいて感度が最も高い受信周波数は、センシングデバイスとなる振動体の共振周波数である。当該システムは、外部からの入力に対して、振動センサーである振動体自らの共振周波数を調整することによって、最も感度の高い、より最適な状態にすることができる。
　駆動電圧の組み合わせ方法（選択方法）は、例えば、ユーザーにより送信機側の情報（例えば、送信周波数など）をシステムに入力することにより、システムの制御部が最適な組み合わせを選択する。当該選択により、振動体を、最も感度の高い、より最適な状態にすることができる。
　このような構成によれば、外部からの入力に対して、振動体を、最も感度の高い、より最適な状態になるように振動体の共振周波数を調整するシステムを提供することができる。
（その他の実施形態）
　上述のように、いくつかの実施形態について記載したが、開示の一部をなす論述及び図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
　本発明は２０２０年５月２０日出願の日本特許出願番号２０２０－０８８１６９の主題に関連し、その全開示内容を参照により本明細書に取り込む。
１０、１０Ａ、１０Ｂ　　トランスデューサ
１１　　電極
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ　　上部電極
１２　　電極
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ　　下部電極
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ　　圧電膜
１５　　　膜体
１６　　　振動膜
１７　　　膜支持部
１８　　　変曲点
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ　　電極パッド
３０ａ、３０ｄ、４０ａ、４０ｄ　　積層体
５０、５０Ａ、５０Ｂ　　圧電素子
５１、５１Ａ、５１Ｂ　　端部

Claims (26)

  1. 　圧電素子と、
    　中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、
    　前記圧電素子は、
    　第１の一対の電極と、前記第１の一対の電極に挟まれた第１の圧電膜と、を備える第１の積層体と、
    　第２の一対の電極と、前記第２の一対の電極に挟まれた第２の圧電膜と、を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有するトランスデューサ。
  2. 　前記圧電素子は、さらに、第３の一対の電極と、前記第３の一対の電極に挟まれた第３の圧電膜と、を備える第３の積層体と、を有し、
    　前記第３の積層体は、前記第１の積層体及び前記第２の積層体に挟まれ、かつ、前記第１の積層体及び前記第２の積層体と離間する、請求項１に記載のトランスデューサ。
  3. 　圧電素子と、
    　中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、
    　前記圧電素子は、
    　第１の電極と、
    　第１の圧電膜及び第２の電極を備える第１の積層体と、
    　第２の圧電膜及び第３の電極を備え、前記第１の積層体と離間する第２の積層体と、を有し、
    　前記第１の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれ、
    　前記第２の圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれる、トランスデューサ。
  4. 　前記第１の圧電膜及び前記第２の圧電膜は、前記第１の電極上に位置する、請求項３に記載のトランスデューサ。
  5. 　前記圧電素子は、さらに、第３の圧電膜及び第４の電極、を備える第３の積層体と、を有し、
    　前記第３の積層体は、前記第１の積層体及び前記第２の積層体に挟まれ、かつ、前記第１の積層体及び前記第２の積層体と離間する、請求項３又は４に記載のトランスデューサ。
  6. 　前記第２の積層体の端部は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳する領域を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  7. 　前記第１の積層体は、前記第２の積層体に囲まれている、請求項１～６のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  8. 　圧電素子と、
    　中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有し、
    　前記圧電素子は、
    　第１の電極と、
    　第２の電極と、
    　前記第１の電極及び前記第２の電極に挟まれた圧電膜と、
    　第３の電極と、を有し、
    　前記圧電膜は、前記第１の電極及び前記第３の電極に挟まれ、
    　前記第３の電極は、前記第２の電極と離間する、トランスデューサ。
  9. 　前記第３の電極の端部は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳する領域を有する、請求項８に記載のトランスデューサ。
  10. 　前記圧電膜は、前記第１の電極上に位置する、請求項８又は９に記載のトランスデューサ。
  11. 　前記圧電素子は、さらに、第４の電極を有し、
    　前記圧電膜は、前記第１の電極及び前記第４の電極に挟まれ、
    　前記第４の電極は、前記第２の電極及び前記第３の電極に挟まれ、かつ、前記第２の電極及び前記第３の電極と離間する、請求項８～１０のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  12. 　前記第２の電極は、前記第３の電極に囲まれている、請求項８～１１のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  13. 　前記振動膜は、両持ち梁形状である、請求項１～１２のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  14. 　前記圧電素子は、前記圧電素子及び前記膜体を備える振動体の共振周波数を変化させる機能を有する、請求項１～１３のいずれか１項に記載のトランスデューサ。
  15. 　圧電素子と、
    　中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するトランスデューサの駆動方法であって、
    　前記圧電素子は、
    　下部電極と、
    　前記下部電極上の圧電膜と、
    　前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、
    　前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、
    　前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放、からなる群より選択されるいずれかを行い、
    　残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧又は波形の電圧を印加、前記上部電極の開放、及び前記下部電極の開放、からなる群より選択されるいずれかを行って前記圧電素子及び前記膜体を備える振動体の共振周波数を変化させる、トランスデューサの駆動方法。
  16. 　前記第１の領域は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳し、
    　前記第１の領域から最も離れている第２の領域を有する上部電極に波形の電圧を印加する、請求項１５に記載のトランスデューサの駆動方法。
  17. 　前記第２の領域の上部電極は、前記第１の領域の上部電極に囲まれている、請求項１６に記載のトランスデューサの駆動方法。
  18. 　前記制御電圧が印加され、かつ、前記第２の領域から最も近接している上部電極及び前記第１の領域の上部電極に挟まれている全ての上部電極は、前記制御電圧が印加されている、請求項１６又は１７に記載のトランスデューサの駆動方法。
  19. 　前記圧電膜は、互いに離間するように複数設けられている、請求項１５～１８のいずれか１項に記載のトランスデューサの駆動方法。
  20. 　前記下部電極は、互いに離間するように複数設けられている、請求項１９に記載のトランスデューサの駆動方法。
  21. 　圧電素子と、
    　中空部を有する膜支持部と、前記膜支持部に連結され、膜厚方向に変位可能な振動膜と、を備え、かつ、前記振動膜上に前記圧電素子が積層される、膜体と、を有するシステムであって、
    　前記圧電素子は、
    　下部電極と、
    　前記下部電極上の圧電膜と、
    　前記圧電膜上の、互いに離間する複数の上部電極と、を有し、
    　前記複数の上部電極の一の端部は前記膜支持部と最も近接している第１の領域を有し、
    　前記第１の領域の上部電極に制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行い、
    　外部からの信号に対して最も受信効率がよくなるように、残りの上部電極に、それぞれ独立に、制御電圧を印加、前記上部電極の開放、前記下部電極の開放、及び前記膜体の振動により生じる信号の取り出し、からなる群より選択されるいずれかを行う、システム。
  22. 　前記第１の領域は、前記振動膜に対する法線方向から視て前記膜支持部と重畳し、
    　前記第１の領域から最も離れている第２の領域において、前記膜体の振動により生じる信号を取り出す、請求項２１に記載のシステム。
  23. 　前記第２の領域の上部電極は、前記第１の領域の上部電極に囲まれている、請求項２２に記載のシステム。
  24. 　前記制御電圧が印加され、かつ、前記第２の領域から最も近接している上部電極及び前記第１の領域の上部電極に挟まれている全ての上部電極は、前記制御電圧が印加されている、請求項２２又は２３に記載のシステム。
  25. 　前記圧電膜は、互いに離間するように複数設けられている、請求項２１～２４のいずれか１項に記載のシステム。
  26. 　前記下部電極は、互いに離間するように複数設けられている、請求項２５に記載のシステム。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06121390A (ja) * 1991-08-08 1994-04-28 Terumo Corp 超音波探触子
JPH06148154A (ja) * 1992-09-21 1994-05-27 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波探触子
JP2007001051A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Fuji Xerox Co Ltd 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP2010212968A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 圧電音響素子

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3510698A (en) * 1967-04-17 1970-05-05 Dynamics Corp America Electroacoustical transducer
US4816125A (en) * 1987-11-25 1989-03-28 The Regents Of The University Of California IC processed piezoelectric microphone
JPH02234600A (ja) * 1989-03-07 1990-09-17 Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd 圧電変換素子
DE102005008514B4 (de) * 2005-02-24 2019-05-16 Tdk Corporation Mikrofonmembran und Mikrofon mit der Mikrofonmembran
US7579753B2 (en) * 2006-11-27 2009-08-25 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Transducers with annular contacts
US7888844B2 (en) * 2009-06-30 2011-02-15 Avago Technologies Wireless Ip (Singapore) Pte. Ltd. Temperature control of micromachined transducers
JP2012105170A (ja) 2010-11-12 2012-05-31 Yamaha Corp 圧電型トランスデューサーおよびその製造方法
JP6216884B2 (ja) * 2014-06-30 2017-10-18 富士フイルム株式会社 電気音響変換フィルムおよびデジタルスピーカ
US10021473B2 (en) * 2015-05-20 2018-07-10 Dai-Ichi Seiko Co., Ltd. Digital speaker, speaker system, and earphones
JP2017199892A (ja) 2016-02-17 2017-11-02 株式会社リコー 電気−機械変換素子とその製造方法、電気−機械変換素子を備えた液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
DE102016115260B3 (de) 2016-08-17 2018-02-08 Infineon Technologies Ag Schallwellensensor
WO2018155276A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 京セラ株式会社 超音波センサ
JP2018170592A (ja) 2017-03-29 2018-11-01 古河電気工業株式会社 ボイスコイル及び該ボイスコイルを備える音発生装置
JP6861558B2 (ja) 2017-03-31 2021-04-21 ローム株式会社 超音波装置
JP6682608B1 (ja) 2018-11-26 2020-04-15 日本ペイントホールディングス株式会社 磁気粘弾性流体および装置
KR102183238B1 (ko) * 2018-11-29 2020-11-26 한국기계연구원 압전소자 유닛의 설계방법, 이를 이용하여 제조되는 압전소자 유닛을 포함하는 초음파소자, 초음파소자의 제조방법 및 초음파소자를 포함하는 음압 집속장치
JP2023522132A (ja) * 2020-04-13 2023-05-26 ステレクト・プロプライエタリー・リミテッド 超音波トランスデューサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06121390A (ja) * 1991-08-08 1994-04-28 Terumo Corp 超音波探触子
JPH06148154A (ja) * 1992-09-21 1994-05-27 Hitachi Constr Mach Co Ltd 超音波探触子
JP2007001051A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Fuji Xerox Co Ltd 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
JP2010212968A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 圧電音響素子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU TINGZHONG; ZHAO LIBO; JIANG ZHUANGDE; CUI ZHIWEI; ZHANG JIAWANG; LI JIE; LI ZHIKANG; ZHAO YIHE: "Coupled Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers Array with High Ultrasonic Emission Performance", 2018 IEEE 13TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANO/MICRO ENGINEERED AND MOLECULAR SYSTEMS (NEMS), 22 April 2018 (2018-04-22), pages 151 - 154, XP033466829, DOI: 10.1109/NEMS.2018.8556899 *

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