(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される電圧に応じて振動する圧電型音響変換器であって、
基板の少なくとも一方の主面に圧電素子が装着された、第１の圧電振動板と、
基板の少なくとも一方の主面に圧電素子が装着された、第２の圧電振動板と、
前記第１及び第２の圧電振動板の圧電素子の振動軸を一致させ、かつ、前記第１の圧電振動板と前記第２圧電振動板を連結する、複数の連結部材と、
前記第２の圧電振動板の、全部又は一部を覆うように配置され、前記圧電型音響変換器の上部に放射される音波に干渉する下部から発生する逆位相の音波を遮断する、伸縮自在のエッジと、
前記第１の圧電振動板を支持し、振動しない第１の固定フレームとを備え、
前記第１及び第２の圧電振動板は、印加される電圧に応じて互いに逆方向に変位するように、それぞれの圧電素子の極性が設定されており、
前記第１の圧電振動板は、前記基板の中央位置で前記第１の固定フレームに連結されており、前記圧電素子が伸縮する方向と交わる前記基板の端辺位置で前記第２の圧電振動板と前記複数の連結部材を介して連結されており、
前記第１及び第２の圧電振動板は、矩形であって、
前記複数の連結部材は、前記第１の圧電振動板と前記第２の圧電振動板との各々の前記基板の短辺又は隅の位置で接着されることで、前記第１の圧電振動板と前記第２の圧電振動板とを連結することを特徴とする、圧電型音響変換器。
【請求項２】
前記第１の圧電振動板の外周外側であって前記第１の圧電振動板と同一平面に位置する第１の外枠部と、
前記第２の圧電振動板の外周外側であって前記第２の圧電振動板と同一平面に位置する第２の外枠部と、
前記第１の外枠部に連結され、前記第１の圧電振動板を振動可能に支持し、前記第１の圧電振動板と同一平面に位置する、第１の支持部と、
前記第２の外枠部に連結され、前記第２の圧電振動板を振動可能に支持し、前記第２の圧電振動板と同一平面に位置する、第２の支持部と、
前記第１の外枠部と、前記第２の外枠部との間に位置する、振動しない第２の固定フレームとをさらに備えた、請求項１に記載の圧電音響変換器。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記基板の表面に形成されたプリント配線と平板の電極とで、圧電材を挟んだ構造であることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の圧電型音響変換器。
【請求項４】
前記圧電材は、単結晶圧電体、セラミック圧電体、又は高分子圧電体のいずれかであることを特徴とする、請求項３に記載の圧電型音響変換器。
【請求項５】
前記第１及び第２の圧電振動板は、前記複数の連結部材の内部又は外部に設けられた導通部を通じて電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電型音響変換器。
【請求項６】
前記複数の連結部材の外部に設けられた導通部は、前記圧電振動板が備えるプリント配線が表面に形成された基板と一体成形されていることを特徴とする、請求項５に記載の圧電型音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電型音響変換器に関し、より特定的には、省スペース化及び高音質化を両立させた圧電型スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及びポータブルナビゲーションデバイス等のモバイル機器は、薄型化及び小型化される傾向が加速している。また、ＡＶ機器等に搭載される部品も、薄型化及び小型化のニーズが高まっている。
【０００３】
一般に、モバイル機器における音声信号や音楽信号を再生するスピーカには、動電型スピーカが用いられている。しかし、この動電型スピーカは、磁石及びボイスコイルを必要とする駆動方式であるためスピーカの薄型化が困難であり、また磁気回路を用いるために磁気漏洩対策が必須である等の課題がある。そこで、ＡＶ機器等の音声再生に広く用いられてきた圧電型スピーカが、薄型化に適した駆動方式として注目されており、モバイル機器への搭載例も増加する傾向にある。
【０００４】
従来、圧電型スピーカは、電気音響変換素子に圧電材を用いた音響変換器として知られており、小型機器の音響出力手段として使用されている（例えば、特許文献１を参照）。この圧電型スピーカは、圧電素子を金属板等に接着した構造である。従って、圧電型スピーカは、磁石及びボイスコイルを必要とする動電型スピーカと比較して薄型化が容易であり、また磁気漏洩対策が不要であるというメリットを持つ。また、電気素子としてみた場合、動電型スピーカは主に抵抗成分として動作するのに対して、圧電型スピーカはキャパシタとして動作する。従って、周波数が低いほど電気インピーダンスは高くなるため、圧電型スピーカは、動電型スピーカと比較して低周波帯域での消費電力が著しく低いというメリットを持つ。例えばモバイル機器に用いる場合、圧電型スピーカは、通常の音声帯域、特に１ｋＨｚから２ｋＨｚの周波数帯域での消費電力を、動電型スピーカよりも低減することができる。
【０００５】
一方、圧電型スピーカは、動電型スピーカと比較して、同一の電圧を与えたときの圧電振動板の変位量が小さいというデメリットを持つ。このため、大きな変位を必要とする低周波帯域では音圧が小さくなり（すなわち、電圧感度が低くなり）、音声信号を十分な音圧で再生できないという課題があった。従って、この課題を克服するためには、下記のいずれかの手法を選択する必要があった。
【０００６】
第１の手法は、圧電振動板の面積を広くして音圧を得る手法である。圧電型スピーカの音圧は、圧電振動板の変位量を一定とすれば圧電振動板の有効振動面積に比例するため、この有効振動面積を大きくするのである。例えば、圧電振動板の有効振動面積を２倍にすると音圧は２倍になり、すなわち音圧レベルが６ｄＢ上昇する。
【０００７】
第２の手法は、駆動電圧を高くして音圧を得る手法である。圧電型スピーカの圧電振動板の変位量は、有効振動面積を一定とすれば駆動電圧に比例するため、この駆動電圧を高くするのである。例えば、駆動電圧を２倍にすると、音圧は２倍になる。
【０００８】
第３の手法は、圧電素子を多層化して音圧を得る手法である。圧電型スピーカの駆動力は、圧電材の変形方向が全て一致する状態において圧電素子の合計厚及び駆動電圧を一定とすれば圧電素子の積層数に比例するため、この圧電素子の積層数を多くするのである。従って、積層数を増加させれば、圧電振動板の有効振動面積及び駆動電圧を変えることなく、スピーカの音圧が上昇する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２３０１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した第１〜第３の手法は、配置スペースや音質性能の観点でモバイル機器への搭載について、次の課題が残る。
第１の手法では、有効振動面積の拡大が必要であるが、薄型化及び小型化が求められるモバイル機器やＡＶ機器では、拡大できるサイズに限界がある。特に、限られた容積のキャビネットでは、圧電振動板の背面容積不足の影響による低域再生能力の劣化が大きい。
第２の手法では、駆動電圧を高くする必要があるが、実現するためにはスピーカ駆動用の昇圧アンプを別途必要とするため、部品点数の増加によるスペース増大及びコスト増加を招いてしまう。
第３の手法では、圧電素子の積層数を多くする必要があるが、積層数に応じて圧電素子のコストが増加する。また、圧電材や電極の１層当たりの厚みには材料や工法上の制約があるため、積層できる数にも限界がある。
【００１１】
それ故に、本発明の目的は、限られたスペース及びコストで、効率よく高い音圧を再生することが可能な圧電型音響変換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、印加される電圧に応じて振動する圧電型音響変換器に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の圧電型音響変換器は、それぞれ基板の少なくとも一方の主面に圧電素子が装着された、複数の圧電振動板と、複数の圧電振動板の圧電素子の振動軸を一致させ、かつ、複数の圧電振動板の隣り合う圧電振動板を連結する、少なくとも１つの連結部材とを備え、隣り合う圧電振動板が印加される電圧に応じて互いに逆方向に変位するように、複数の圧電振動板の圧電素子の極性がそれぞれ設定されている。
【００１３】
複数の圧電振動板の一方端にある圧電振動板は、少なくとも１つの連結部材を介して、基板の中央位置で圧電型音響変換器の振動しない固定フレームに連結されており、圧電素子が伸縮する方向と交わる基板の端辺位置で隣りの圧電振動板と連結されている。又は、複数の圧電振動板の一方端にある圧電振動板は、圧電素子が伸縮する方向と交わる基板の端辺が、圧電型音響変換器の振動しない固定フレームに連結されており、少なくとも１つの連結部材を介して、基板の中央位置で隣りの圧電振動板と連結されている。
【００１４】
なお、複数の圧電振動板の他方端にある圧電振動板の基板を、圧電型音響変換器の振動しない固定フレームに支持する伸縮自在のエッジをさらに備えることが好ましい。また、典型的な複数の圧電振動板は、矩形である。また、典型的な圧電素子は、基板の表面に形成されたプリント配線と平板の電極とで、圧電材を挟んだ構造である。圧電材は、単結晶圧電体、セラミック圧電体、又は高分子圧電体のいずれかが考えられる。
【００１５】
隣り合う圧電振動板は、少なくとも１つの連結部材の内部又は外部に設けられた導通部を通じて電気的に接続されていてもよい。この場合、少なくとも１つの連結部材の外部に設けられた導通部は、圧電振動板が備えるプリント配線が表面に形成された基板と一体成形することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明によれば、複数のスピーカ回路の圧電振動板を交互に逆位相で変位させる。これにより、１つのスピーカ回路の場合と同じ電圧でより大きな変位を得ることができるので、低周波帯域での電圧感度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１の構造を示す部品分解図
【図２】圧電型音響変換器１のＡ−Ａ断面図
【図３Ａ】圧電型音響変換器１の振動動作を説明する図
【図３Ｂ】圧電型音響変換器１の振動動作を説明する図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１の他の構造を示す断面図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電型音響変換器２の構造を示す部品分解図
【図６】圧電型音響変換器２のＢ−Ｂ断面図
【図７】本発明の第３の実施形態に係る圧電型音響変換器３の構造を示す部品分解図
【図８】圧電型音響変換器３のＣ−Ｃ断面図
【図９Ａ】圧電型音響変換器３の振動動作を説明する図
【図９Ｂ】圧電型音響変換器３の振動動作を説明する図
【図１０Ａ】本発明の他の実施形態に係る圧電型音響変換器の構造断面図
【図１０Ｂ】本発明の他の実施形態に係る圧電型音響変換器の構造断面図
【図１１】本発明の他の実施形態に係る圧電型音響変換器の構造断面図
【図１２】本発明の圧電型音響変換器の搭載例１における外観図
【図１３】本発明の圧電型音響変換器の搭載例２における外観図
【図１４】本発明の圧電型音響変換器の搭載例３における上面図
【図１５】筐体１１１に圧電型音響変換器１を搭載した場合のＤ−Ｄ断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の圧電型音響変換器について具体的に説明する。
なお、以下の各実施形態では、本発明の圧電型音響変換器をスピーカに適用した例を説明するが、本発明の圧電型音響変換器は、加振器、センサ、及びマイク等に適用してもよい。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１の構造を示す部品分解図である。図２は、図１に示す圧電型音響変換器１のＡ−Ａ断面図である。図３Ａ及びＢは、図１に示す圧電型音響変換器１の振動動作を説明する図である。
【００２０】
本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１は、上部スピーカ回路１０、下部スピーカ回路２０、連結部材７４及び７５、エッジ７６、上部フレーム７７、及び下部フレーム７８で構成されている。上部スピーカ回路１０、下部スピーカ回路２０、エッジ７６、上部フレーム７７、及び下部フレーム７８は、大きさが同じ方形の形状をしている。図１では、この形状が外周Ｒの矩形（長方形）である場合を例示している。
【００２１】
まず、圧電型音響変換器１の構造を説明する。
上部スピーカ回路１０は、外枠部１１、第１の導通部１２、第２の導通部１３、及び圧電振動板１４で構成されている。外枠部１１は、外周Ｒかつ所定の幅ｗを持つ四角枠状の基板である。この外枠部１１には、互いに絶縁された第１の電気配線１１ａ及び第２の電気配線１１ｂが形成されている。圧電振動板１４は、外枠部１１の内周よりも小さい外周ｒを持つ矩形の基板１５と、基板１５の上面の一部に実装された圧電素子１６と、基板１５の下面の一部に実装された圧電素子１７とを含む。この圧電振動板１４は、第１の導通部１２及び第２の導通部１３によって、湾曲可能に外枠部１１と接続されている。典型的には、外枠部１１、基板１５、第１の導通部１２、及び第２の導通部１３は、別部品で構成することなく、基板材料を打ち抜き加工することで一体で成形される。
【００２２】
圧電素子１６及び１７は、圧電材の上下を平板の電極で挟んだ構造（図示せず）の薄板状素子である。圧電材は、印加される電圧に応じて伸縮する圧電性材料である。電極は、金属等の導電性材料で形成され、基板表面に形成された電極はプリント配線とも呼ばれる。この圧電素子１６及び１７は、伸縮方向が互いに逆になる極性の電圧が同時に電極間に加えられるように、それぞれの電極が基板１５、第１の導通部１２、及び第２の導通部１３を通じて、外枠部１１に形成された第１及び第２の電気配線１１ａ及び１１ｂと電気的に接続されている。この接続により、上部スピーカ回路１０は、第１の電気配線１１ａと第２の電気配線１１ｂとの間に印加される電圧に応じて、上下方向に湾曲する動作を行う。
【００２３】
下部スピーカ回路２０も、上部スピーカ回路１０と同様の構造であり、外枠部２１、第１の導通部２２、第２の導通部２３、及び圧電振動板２４で構成されている。外枠部２１は、外周Ｒかつ幅ｗを持つ四角枠状の基板である。この外枠部２１には、相互に絶縁された第１の電気配線２１ａ及び第２の電気配線２１ｂが形成されている。圧電振動板２４は、外周ｒの基板２５と、基板２５の上面の一部に実装された圧電素子２６と、基板２５の下面の一部に実装された圧電素子２７とを含む。この圧電振動板２４は、第１の導通部２２及び第２の導通部２３によって、湾曲可能に外枠部２１と接続されている。
【００２４】
圧電素子２６及び２７は、圧電材を上下の電極で挟んだ構造（図示せず）の薄板状素子である。この圧電素子２６及び２７は、伸縮方向が互いに逆になる極性の電圧が同時に電極間に加えられるように、それぞれの電極が基板２５、第１の導通部２２、及び第２の導通部２３を通じて、外枠部２１に形成された第１及び第２の電気配線２１ａ及び２１ｂと電気的に接続されている。この接続により、下部スピーカ回路２０は、第１の電気配線２１ａと第２の電気配線２１ｂとの間に印加される電圧に応じて、上下方向に湾曲する動作を行う。
【００２５】
上部スピーカ回路１０の第１及び第２の電気配線１１ａ及び１１ｂは、上部スピーカ回路１０の湾曲方向と下部スピーカ回路２０の湾曲方向とが互いに逆になる極性の電圧が同時に電極間に加えられるように、下部スピーカ回路２０の第１の電気配線２１ａ又は第２の電気配線２１ｂのいずれかとそれぞれ電気的に接続される。
【００２６】
上部フレーム７７は、外周Ｒかつ幅ｗを持つ四角枠状の物質である。下部フレーム７８は、外周Ｒかつ幅ｗを持つ四角枠の中央に梁部７９を設けた形状の物質である。下部スピーカ回路２０は、外枠部２１の下面及び圧電素子２６の下部電極の一部が下部フレーム７８の上面と接着され、外枠部２１の上面が上部フレーム７７の下面と接着される。上部スピーカ回路１０は、外枠部１１の下面が上部フレーム７７の上面と接着され、上面全体には伸縮自在のラミネート材料であるエッジ７６が装着される（図２を参照）。上部スピーカ回路１０の圧電素子１６及び１７が実装されていない基板１５の部分と、下部スピーカ回路２０の圧電素子２６及び２７が実装されていない基板２５の部分とは、圧電素子１６及び１７の振動軸と圧電素子２６及び２７の振動軸とが一致するように、連結部材７４及び７５によって連結（構造的に接続）されている。この連結部材７４及び７５は、基板１５及び２５より剛性の低い材料であることが望ましい。
【００２７】
次に、上記構造による圧電型音響変換器１の振動動作を説明する。
上部スピーカ回路１０の第１の電気配線１１ａと第２の電気配線１１ｂとの間に第１極性の電圧が印加されると、圧電素子１６と圧電素子１７とが互いに逆方向に伸縮する。この結果、２つの圧電素子の伸張と縮小との差に応じて基板１５が湾曲し、圧電振動板１４は厚み方向にＸだけ変位する。一方、この第１極性の電圧は、下部スピーカ回路２０の第１及び第２の電気配線２１ａ及び２１ｂとの間にも印加され、圧電素子２６と圧電素子２７とが互いに逆方向に伸縮する。この結果、２つの圧電素子の伸張と縮小との差に応じて基板２５が湾曲し、圧電振動板２４は厚み方向に−ｘだけ変位する。図３Ａを参照。
【００２８】
また、上部スピーカ回路１０の第１の電気配線１１ａと第２の電気配線１１ｂとの間に、第１極性と反対である第２極性の電圧が印加されると、圧電素子１６及び圧電素子１７の伸縮方向が変わる。結果、基板１５が第１極性の場合と逆方向に湾曲し、圧電振動板１４は厚み方向に−Ｘだけ変位する。一方、圧電素子２６及び圧電素子２７の伸縮方向も変わる。結果、基板２５が第１極性の場合と逆方向に湾曲し、圧電振動板２４は厚み方向にｘだけ変位する。図３Ｂを参照。
【００２９】
ここで、圧電振動板２４が、連結部材として機能する梁部７９を介して圧電型音響変換器１の振動しない固定フレームに連結されており、圧電振動板１４と圧電振動板２４とが、連結部材７４及び７５で連結されている。よって、第１極性の電圧の印加時における圧電型音響変換器１の全体としての変位は、圧電振動板１４の変位Ｘと圧電振動板２４の変位−ｘとの差分である「Ｘ＋ｘ」となる。図３Ａを参照。また、第２極性の電圧の印加時における圧電型音響変換器１の全体としての変位は、圧電振動板１４の変位−Ｘと圧電振動板２４の変位ｘとの差分である「−Ｘ−ｘ」となる。図３Ｂを参照。従って、２つの圧電振動板を有する圧電型音響変換器１は、１つの圧電振動板を有する圧電型音響変換器と比較して、同一電圧でより大きな変位を得ることができる、すなわちより高い音圧を発生させることができる。
【００３０】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１によれば、２つのスピーカ回路１０及び２０の圧電振動板１４及び２４を逆方向に変位させる。これにより、１つのスピーカ回路の場合と同じ電圧でより大きな変位を得ることができるので、低周波帯域での電圧感度が高くなる。また、背景技術で記載した第１及び第３の手法と比較して、省スペースかつ低コストで低周波帯域での電圧感度がよい高音質の圧電型音響変換器１を実現できる。
【００３１】
また、本発明の第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１によれば、矩形の圧電振動板１４及び２４を導通部１２、１３、２２、及び２３で湾曲可能に柔軟に支持している。これにより、圧電振動板１４及び２４は、長辺方向の共振が効率よく励振されて低周波数が振動し易くなるので、低音の再生を高音質で行う（低域再生限界をより低くする）ことが可能となる。
【００３２】
なお、エッジ７６は、圧電型音響変換器１の上部に放射される音波に干渉する下部から発生する逆位相の音波を遮断して音圧低下を防ぐために、上部スピーカ回路１０に装着される。従って、エッジ７６は、圧電振動板１４の厚み方向の変位を阻害することなく圧電振動板１４を柔軟に支持できればよいので、本発明の第１の実施形態のように上部スピーカ回路１０の上面全体に装着しなくても、圧電振動板１４と外枠部１１との隙間を塞ぐだけでもよい。図４を参照。
【００３３】
また、連結部材７４及び７５の構造は、図１に示すように、直方体形状によって基板１５及び２５の端辺位置で圧電振動板１４と圧電振動板２４とを連結する実施例に限られない。例えば、連結部材７４及び７５の構造を、立方体形状や円柱形状によって基板１５及び２５の四隅位置で圧電振動板１４と圧電振動板２４とを連結する構造にしてもよい。この構造にすれば、圧電振動板１４及び２４の対角線方向の共振が効率よく励振されて低音再生限界をより低くすることができる。また、圧電振動板１４及び２４の短辺方向の共振（対角線方向よりも共振周波数が高い）が効率よく励振されて、対角線方向の共振周波数と短辺方向の共振周波数との間の周波数帯域でより大きな変位を得ることができる。
【００３４】
〔第２の実施形態〕
図５は、本発明の第２の実施形態に係る圧電型音響変換器２の構造を示す部品分解図である。図６は、図５に示す圧電型音響変換器２のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
本発明の第２の実施形態に係る圧電型音響変換器２は、上部スピーカ回路３０、下部スピーカ回路２０、連結部材７４及び７５、エッジ７６、上部フレーム７７、及び下部フレーム７８で構成されている。この圧電型音響変換器２は、上記圧電型音響変換器１と上部スピーカ回路３０の構成が異なる。以下、同一構成については同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成のみを説明する。
【００３６】
上部スピーカ回路３０は、圧電振動板３４及び第３の導通部３８で構成されている。圧電振動板３４は、上述した圧電振動板１４と同様に、外周ｒを持つ矩形の基板３５と、基板３５の上面の一部に実装された圧電素子３６と、基板３５の下面の一部に実装された圧電素子３７とを含む。圧電素子３６及び３７の構造は、圧電素子１６及び１７と同じである。第３の導通部３８は、所定の形状で基板３５に設けられており、上部スピーカ回路３０の基板３５と下部スピーカ回路２０の基板２５とを電気的に接続する役割を果たす。具体的には、第１の電気配線２１ａと第２の電気配線２１ｂとの間に電圧が印加されたときに、圧電振動板２４と圧電振動板３４とが逆方向に変位する極性となるように、上部スピーカ回路３０の圧電素子３６及び３７の上下電極と下部スピーカ回路２０の圧電素子２６及び２７の上下電極とを、電気的に接続する。
【００３７】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る圧電型音響変換器２によれば、第３の導通部３８を介して２つのスピーカ回路の圧電振動板を電気的に接続する。これにより、上記第１の実施形態の効果に加え、上部スピーカ回路３０の圧電振動板３４を外枠部で支持する必要がないため、より大きな変位と振動の線形性とを確保することができる。
【００３８】
なお、上記第２の実施形態では、連結部材７４及び７５の表面に沿って設けられた第３の導通部３８を用いて圧電振動板１４及び３４を電気的に接続する例を説明したが、連結部材７４及び７５の内部を通って（例えばスルーホール）圧電振動板１４及び３４を電気的に接続してもよい。
【００３９】
〔第３の実施形態〕
図７は、本発明の第３の実施形態に係る圧電型音響変換器３の構造を示す部品分解図である。図８は、図７に示す圧電型音響変換器３のＣ−Ｃ断面図である。図９Ａ及びＢは、図７に示す圧電型音響変換器３の振動動作を説明する図である。
【００４０】
本発明の第３の実施形態に係る圧電型音響変換器３は、上部スピーカ回路１０、下部スピーカ回路４０、連結部材８０、エッジ７６、上部フレーム７７、及び下部フレーム８１で構成されている。この圧電型音響変換器３は、上記圧電型音響変換器１と下部スピーカ回路４０、連結部材８０、及び下部フレーム８１の構成が異なる。以下、同一構成については同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成のみを説明する。
【００４１】
下部スピーカ回路４０は、外枠部４１及び圧電振動板４４で構成されている。外枠部４１は、外周Ｒかつ所定の幅ｗを持つ四角枠状の基板である。この外枠部４１には、互いに絶縁された第１の電気配線４１ａ及び第２の電気配線４１ｂが形成されている。圧電振動板４４は、外枠部４１の両短辺を連結する矩形の基板４５と、基板４５の上面の一部に実装された圧電素子４６と、基板４５の下面の一部に実装された圧電素子４７とを含む。圧電素子４６及び４７の構造は、圧電素子１６及び１７と同じである。この圧電振動板４４は、湾曲可能に外枠部４１と接続されている。典型的には、外枠部４１及び基板４５は、基板材料を打ち抜き加工することで一体で成形される。
【００４２】
下部フレーム８１は、外周Ｒかつ幅ｗを持つ四角枠状の物質である。下部スピーカ回路４０は、外枠部４１の下面が下部フレーム８１の上面と接着され、外枠部２１の上面が上部フレーム７７の下面と接着される。また、上部スピーカ回路１０の圧電素子１７の下部電極と下部スピーカ回路４０の圧電素子４６の上部電極とは、中央部において連結部材８０で構造的に接続されている。この連結部材８０は、基板１５及び４５より剛性の低い材料であることが望ましい。この構造による圧電型音響変換器３の振動動作は、図９Ａ及びＢに示すとおりである。
【００４３】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る圧電型音響変換器３によれば、１つの連結部材８０だけで２つのスピーカ回路を連結する。これにより、上記第１の実施形態の効果に加え、部品点数や材料コストをさらに削減することができる。
【００４４】
ここで、圧電型音響変換器の各構成に用いられるデバイスや材料を例示しておく。
基板には、汎用プラスチック素材（ポリカーボネート、ポリアリレートフィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等）や、液晶ポリマー等の絶縁性を有する材料が用いられる。圧電材には、単結晶圧電体や、セラミック圧電体や、高分子圧電体が用いられる。電極には、銅、アルミ、チタン、又は銀等のいずれかを含む薄膜材料や、それらの合金薄膜材料が用いられる。エッジは、柔軟なプラスチック素材（ポリエーテルスルホン等）や、ゴム系高分子素材（ＳＢＲ、ＮＢＲ及びアクリロニトリル等）等が用いられる。連結部材には、汎用プラスチック素材や、ゴム系高分子素材（ＳＢＲ、ＮＢＲ及びアクリロニトリル等）や、液晶ポリマー等が用いられる。
【００４５】
〔他の実施形態〕
上記第１〜第３の実施形態では、各々の圧電振動板が基板の上面及び下面の両方に圧電素子を実装している場合を説明した。しかし、本発明の圧電型音響変換器には、上面又は下面のいずれかに圧電素子を実装している圧電振動板も、同様に適用可能である（例えば、図１０Ａ及びＢ）。
【００４６】
また、上記第１〜第３の実施形態では、２つのスピーカ回路を連結した構造を説明した。しかし、本発明の圧電型音響変換器は、３つ以上のスピーカ回路を連結した構造であっても同様に適用可能である（例えば、図１１）。
【００４７】
〔圧電型音響変換器の搭載例１〕
図１２は、本発明の圧電型音響変換器を携帯電話端末に搭載した場合の外観図である。  図１２において、圧電型音響変換器１０３は、上述した本発明の圧電型音響変換器１〜３であり、携帯電話端末の筐体１０１に設けられたディスプレイ１０２の両側に配置される。この圧電型音響変換器１０３から発生した音は、音孔１０４を通じて外部空間に放射される。
【００４８】
上記第１〜第３の実施形態で説明したように、本発明の圧電型音響変換器１０３は、部品点数を増やすことなく省スペース化及び高音質化を実現できる。従って、上記圧電型音響変換器１０３を搭載することで、薄型化と高音質とを両立させた携帯電話端末を容易に設計することができる。
【００４９】
〔圧電型音響変換器の搭載例２〕
図１３は、本発明の圧電型音響変換器を薄型テレビに搭載した場合の外観図である。図１３において、本発明の圧電型音響変換器１０７は、上述した本発明の圧電型音響変換器１〜３であり、薄型テレビの筐体１０５に設けられたディスプレイ１０６の両側に配置される。
【００５０】
一般に、薄型テレビの筐体１０５におけるスピーカの搭載領域は、大変狭くてキャビネット容積が小さい。そこで、上記圧電型音響変換器１０７を搭載することで、薄型化と高音質とを両立させた薄型テレビを容易に設計することができる。特に、上記圧電型音響変換器１０７を低音再生用スピーカ（ウーハ）として用いることで、設置スペースを増加させることなく映像音響コンテンツの臨場感を再現することができる。
【００５１】
〔圧電型音響変換器の搭載例３〕
本発明の圧電型音響変換器を、上述した携帯電話端末や薄型テレビ等の筐体に直接取り付けると、動作時の振動が筐体に伝搬して不要な音（筐体固有振動の励振等）が発生し易いという問題を生じる。そこで、このような場合には、圧電型音響変換器を筐体に取り付ける際に、次のように防振加工及び制振加工を施すことが好ましい。
【００５２】
図１４は、本発明の圧電型音響変換器を搭載する携帯電話端末や薄型テレビ等の筐体１１１の上面図である。図１５は、図１４に示す筐体１１１に上記第１の実施形態に係る圧電型音響変換器１を搭載した場合のＤ−Ｄ断面図である。
【００５３】
筐体１１１は、開口部１１１ａを有するボックスであり、下内壁１１１ｃに突起部１１２を備える。圧電型音響変換器１の下部は、下部フレーム７８及び梁部７９の下面が、制振部材１１４を挟んで突起部１１２の上に取り付けられる。圧電型音響変換器１の上部は、エッジ７６の上面のうち上部フレーム７７に対応する部分のみが、防振部材１１３を挟んで筐体１１１の上内壁１１１ｂに取り付けられる。
【００５４】
この防振部材１１３を設けることによって、圧電型音響変換器１の振動が筐体１１１の上面に伝搬することを防止できる。また、制振部材１１４を設けることによって、圧電型音響変換器１のフレーム部分を突起部１１２を介して筐体１１１に固定すると共に、圧電型音響変換器１の振動が筐体１１１の下面に伝搬することを防止できる。これにより、上述した効果に加えて、筐体１１１の共振による不要な音の発生を防止することができる。  なお、圧電型音響変換器１の筐体１１１への取り付けは、上内壁１１１ｂ、下内壁１１１ｃ、又は側内壁１１１ｄのいずれか１箇所だけであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の圧電型音響変換器は、スピーカ、加振器、センサ、及びマイク等に利用可能であり、特に省スペース化及び高音質化を両立したい場合等に有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１、２、３、１０３、１０７  圧電型音響変換器
１０、２０、３０、４０  スピーカ回路
１１、２１、４１  外枠部
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、４１ａ、４１ｂ  電気配線
１２、１３、２２、２３、３８  導通部
１４、２４、３４、４４  圧電振動板
１５、２５、３５、４５  基板
１６、１７、２６、２７、３６、３７、４６、４７  圧電素子
７４、７５、８０  連結部材
７６  エッジ
７７、７８、８１  フレーム
７９  梁部
１０１、１０５、１１１  筐体
１０２、１０６  ディスプレイ
１０４  音孔
１１１ａ  開口部
１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ  内壁
１１２  突起部
１１３  防振部材
１１４  制振部材
【図１】
0005579627.tif 000002
【図２】
0005579627.tif 000003
【図３Ａ】
0005579627.tif 000004
【図３Ｂ】
0005579627.tif 000005
【図４】
0005579627.tif 000006
【図５】
0005579627.tif 000007
【図６】
0005579627.tif 000008
【図７】
0005579627.tif 000009
【図８】
0005579627.tif 000010
【図９Ａ】
0005579627.tif 000011
【図９Ｂ】
0005579627.tif 000012
【図１０Ａ】
0005579627.tif 000013
【図１０Ｂ】
0005579627.tif 000014
【図１１】
0005579627.tif 000015
【図１２】
0005579627.tif 000016
【図１３】
0005579627.tif 000017
【図１４】
0005579627.tif 000018
【図１５】
0005579627.tif 000019