(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面電極を有する圧電素子と、該圧電素子が取り付けられた振動体と、平たく、一方方向に延びた配線部材とを含み、
該配線部材は前記一方方向の一端部が前記表面電極に接続されており、かつ前記配線部材はスリットを複数有しており、
前記一端部より前記一方方向側に延びる両側部にそれぞれスリットが前記一方方向に関して異なる位置に前記一方方向に垂直な幅方向に向かって設けられているとともに、前記一方方向に隣り合うスリットとスリットとの間に前記幅方向に延びる孔が設けられていることを特徴とする音響発生器。
【請求項２】
前記圧電素子は主面の形状が長方形状であり、前記配線部材は前記圧電素子の長手軸と前記一方方向とが垂直になるように前記表面電極に接続されており、
前記配線部材の前記一端部には端面から前記一方方向に向かって切り欠き部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
【請求項３】
前記スリットの幅は、前記一方方向に隣り合うスリットとスリットとの間隔よりも広いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。
【請求項４】
前記振動体を支持する枠体をさらに含み、前記配線部材の他端部が前記枠体に固定されており、前記スリットは前記圧電素子と前記枠体との間にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の音響発生器。
【請求項５】
前記配線部材の前記一端部には貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の音響発生器。
【請求項６】
前記配線部材は、厚み方向に曲がった曲げ部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれかに記載の音響発生器。
【請求項７】
前記配線部材は、リン青銅、黄銅、洋白、コルソン系合金のいずれか一種からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれかに記載の音響発生器。
【請求項８】
前記圧電素子はバイモルフ型の積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれかに記載の音響発生器。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうちのいずれか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。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のうちのいずれか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ることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音響発生器、音響発生装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
励振器として圧電素子を用いた小型、低電圧駆動の音響発生器が知られている。かかる音響発生器は、例えばモバイルコンピューティング機器等の小型の電子機器に組み込んで使用することができる。【０００３】
このような音響発生器としては、振動板と、振動板上に取り付けられた圧電素子と、圧電素子に駆動電圧を印加するために接続された配線部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記の音響発生器では共振を利用するため、周波数−音圧特性においてピークディップが生じてしまい、音質が低下してしまうおそれがある。また、圧電素子に接続された配線部材が変形しにくいものであることによって圧電素子の変位が抑制されると、音圧が低下してさらに音質が悪くなってしまうおそれがある。音響発生器ではさらなる音質の向上が求められている。【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、音圧、音質を向上させた音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の音響発生器は、表面電極を有する圧電素子と、該圧電素子が取り付けられた振動体と、平たく、一方方向に延びた配線部材とを含み、該配線部材は前記一方方向の一端部が前記表面電極に接続されており、かつ前記配線部材はスリットを複数有しており、前記一端部より前記一方方向側に延びる両側部にそれぞれスリットが前記一方方向に関して異なる位置に前記一方方向に垂直な幅方向に向かって設けられているとともに、前記一方方向に隣り合うスリットとスリットとの間に前記幅方向に延びる孔が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の音響発生装置は、上記構成の音響発生器と、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。【０００９】
また本発明の電子機器は、上記構成の音響発生器と、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ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の音響発生器によれば、音圧および音質を向上させることができる。また、本発明の音響発生器を備えた音響発生装置および電子機器によれば、音響性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本実施形態の一例を示す音響発生器の概略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。
【図２】図１に示す圧電素子の一例を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図１に示す配線部材のバリエーションの概略平面図である。
【図４】本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、図４に示す配線部材のバリエーションの概略平面図である。
【図６】本実施形態の音響発生器のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図７】本実施形態の音響発生器のさらに他の例を示す概略平面図である。
【図８】本実施形態の音響発生装置の実施の形態の一例の構成を示す図である。
【図９】本実施形態の電子機器の実施の形態の一例の構成を示す図である。
【図１０】本実施形態の音響発生器の音圧特性の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態の音響発生器の歪特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の音響発生器の一例について、図面を参照して説明する。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。
【００１３】
図１（ａ）は本実施形態の音響発生器の一例を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は（ａ）で示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図であり、図２は本実施形態の圧電素子の一例を示す概略断面図である。
【００１４】
図１に示す例の音響発生器１は、表面電極１１ｆを有する圧電素子１１と、圧電素子１１が取り付けられた振動体１２と、平たく、一方方向に延びた配線部材１４とを含み、配線部材１４は、一方方向の一端部が前記表面電極１１ｆに接続されており、かつ一端部より一方方向側に延びる側部にスリット１４１を有している。
【００１５】
音響発生器１を構成する励振器として、圧電素子１１が用いられる。この圧電素子１１は、振動体１２の主面に貼り付けられるなどして取り付けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動体１２を励振させる。
【００１６】
励振器として用いることができる圧電素子１１は、例えば図２に示すように、４層のセラミックスからなる圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、３層の内部電極層１１ｅが交互に積層された積層体と、かかる積層体の一方主面（上面）および他方主面（下面）に形成された表面電極１１ｆ、１１ｇと、内部電極層１１ｅが導出された側面に形成された外部電極１１ｈ、１１ｉとを備える。
【００１７】
圧電素子１１を構成する圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは圧電特性を有するセラミックスで形成されたもので、このようなセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ）、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、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。圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの１層の厚みは、低電圧で駆動させるために、例えば０．０１〜０．１ｍｍに設定される。また、大きな屈曲振動を得るために、２００ｐｍ／Ｖ以上の圧電定数ｄ３１を有することが好ましい。
【００１８】
また、圧電素子１１を構成する内部電極層１１ｅは、圧電体層を形成するセラミックスと同時焼成により形成されたもので、第１の内部電極層および第２の内部電極層からなる。内部電極層１１ｅは、圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと交互に積層されて圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを上下から挟んでおり、積層順に第１の内部電極層および第２の内部電極層が配置されることにより、それらの間に挟まれた圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに駆動電圧を印加するものである。内部電極層１１ｅを形成する材料としては、種々の金属材料を用いることができる。例えば、低温焼成に適した銀や銀−パラジウムを主成分とする導体、あるいは銅、白金などを含む導体を用いることができるが、これらにセラミック成分やガラス成分を含有させてもよい。なお、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを構成するセラミック成分とを含有した材料で内部電極層１１ｅを構成した場合、圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと内部電極層１１ｅとの焼成収縮差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子１１を得ることができる。
【００１９】
励振器としては、例えば上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形の形状、あるいは円形または楕円形といった形状をなしている圧電素子１１が好ましく、このような圧電素子１１および後述の振動体１２と枠体１３を用いることにより、音響発生器１を薄型にすることができる。
【００２０】
圧電素子１１としてはユニモルフ構造であっても構わないが、図２に示すようなバイモルフ構造とするのが好ましい。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向における一方側と他方側とで逆転するように分極されているのが好ましい。それにより、薄型化に貢献するとともに、少ないエネルギーで効率よく振動板１２を振動できる。また、圧電素子１１自体が屈曲振動することにより、振動板１２との接合面での機械的損失を低減できるため、音圧の向上に寄与することができる。
【００２１】
音響発生器１を構成する振動体１２は、樹脂や金属等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、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動体１２を構成することができる。
【００２２】
この振動体１２には、励振器としての圧電素子１１が取り付けられている。具体的には、圧電素子１１の主面がエポキシ系樹脂等の接着剤により振動体１２の主面に接合されている。
【００２３】
そして、圧電素子１１の振動によって、振動体１２は圧電素子１１とともに振動するようになっている。例えば、圧電素子１１がバイモルフ構造の圧電素子である場合において、外部電極に後述する配線部材１４が接続され、この配線部材１４を介して圧電素子１１に電気信号が入力されると、ある瞬間において、振動体１２に接着された側（圧電素子１１の下面側）の圧電体層は積層方向に垂直な面内方向に縮み、圧電素子１１の上面側の圧電体層は積層方向に垂直な面内方向に延びるように変形し、振動体１２側へ屈曲する。したがって、圧電素子１１に電気信号を与えることにより、圧電素子１１が屈曲振動し、振動体１２に屈曲振動を与えることができる。
【００２４】
また、必要により、振動体１２の外周部を支持するように枠体１３が設けられている。枠体１３としては、例えば内周形状および外周形状が矩形である枠部材を用いることができる。図１に示す例では、枠体１３は一方主面側に設けられた一方主面側枠部材１３１と他方主面側に設けられた他方主面側枠部材１３２とからなり、振動体１２の外周部を挟み込んで振動体１２を支持している。言い換えると、振動体１２の外周部が枠体１３を構成する一方主面側枠部材１３１と他方主面側枠部材１３２とに挟まれて固定されている。このようにして、振動体１２は枠体１３の枠内に張った状態で枠体１３に支持されている。振動体１２のうち枠体１３を構成する一方主面側枠部材１３１と他方主面側枠部材１３２とに挟まれていない内側の部分は、自由に振動することができるようになっている。
【００２５】
枠体１３を構成する一方主面側枠部材１３１、他方主面側枠部材１３２の厚さとしては、例えば１００〜５０００μｍのものを採用することができる。また、枠体１３を構成する一方主面側枠部材１３１、他方主面側枠部材１３２の材質としては、例えばガラスや金属や樹脂など種々の材料を用いることができる。ガラスの場合は、機械的強度が高いため、一方主面側枠部材１３１、他方主面側枠部材１３２の変形が小さく、音質が安定する。また、金属の場合は、ガラスよりも剛性が小さくなり、共振ピークとディップとの差が更に分散され、周波数特性を平坦化することができる。よって、音圧の平坦化による音質の向上を図ることができる。また、樹脂の場合は、金属よりも更に剛性が小さくなり、共振ピークとディップとの差が分散され、周波数特性を平坦化することができる。よって、音圧の平坦化による音質の向上を図ることができる。
【００２６】
また、枠体１３（一方主面側枠部材１３１および他方主面側枠部材１３２）は、周方向において複数個の部材が配置されて組み立てられてなり、これらが互いに接合されたものであってもよい。
【００２７】
なお、図１に示す例に限られず、枠体１３としては振動板１２の一方主面側のみに設けられた一方主面側枠部材１３１からなり、これに振動体１２の外周部が貼り付けられて音響発生器が構成されてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では枠体１３が設けられている例のみを示しているが、この枠体１３は必須のものではなく、枠体１３（一方主面側枠部材１３１および他方主面側枠部材１３２）がなくてもよい場合もある。
【００２９】
また、図１には、枠体１３が長方形状であり、その内側の領域の形状が長方形状である例を示しているが、縦横比が１よりも大きいことで、共振の分散に寄与し、ピーク／ディップの平坦化に寄与することができる。ただし、正方形、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよく、円形や楕円形であってもよい。
【００３０】
また、図では圧電素子１１が１個の場合を例示しているが、圧電素子１１の個数を限定するものではない。また、図では振動体１２の一方の主面に圧電素子１１を設けた場合を示しているが、振動体１２の両主面に圧電素子１１が設けられてもよい。
【００３１】
枠体１３（一方主面側枠部材１３１）の内側には、樹脂層１５が設けられていてもよい。樹脂層１５を構成する樹脂としては、たとえばアクリル系、エポキシ系、ラジカル重合系、カチオン重合系、フェノール系などの樹脂が挙げられる。
【００３２】
この樹脂層１５は、振動板１２を覆うように設けられていれば必ずしも圧電素子１１の表面を覆うまでに設けられていなくてもよいが、圧電素子１１の表面を覆うまでに設けられ、樹脂層１５に圧電素子１１が埋設されていることで、適度なダンピング効果を誘発させることができる。図においては、樹脂層１５が一方主面側枠部材１３１と同じ高さとなるように形成された状態を示しているが、樹脂層１５が一方主面側枠部材１３１の高さよりも高くなるように形成されてもよい。
【００３３】
配線部材１４は、平たく、一方方向に延びた形状をしている。例えば、金属板、プリント基板などで、幅０．５〜５．０ｍｍ、厚み０．０１〜１．０ｍｍの長尺薄板状に形成されたもので、プラス側とマイナス側とで一対設けられている。これらの配線部材１４の一方方向（長手方向）の一端部が、圧電素子１１の表面電極１１ｆに、はんだ、導電性樹脂ペースト、異方性導電ペースト、異方性導電シートなどの導電性接合材を介して接合されている。また、これらの配線部材１４の他端部が、例えば枠体１３（一方主面側枠部材１３１）の主面上（図に示す上面）に、接着剤や熱圧着シートなどを介して固定されている。この配線部材１４の他端部に外部回路と接続される外部配線が別途接続されて給電される。このように、振動体２を支持する枠体１３を含む場合に、配線部材１４の他端部が枠体１３に固定されるのがよい。
【００３４】
なお、枠体１３（一方主面側枠部材１３１）が金属などの導体からなる場合には、短絡しないようにするために、枠体１３と配線部材１４の他端部との間に絶縁材料からなる中間層１６が介在されていてもよい。また、枠体１３の主面上には、外部回路からの接続点、いわゆる電極夕一ミナルとしての端子が設けられていてもよい。
【００３５】
また、枠体１３が設けられていない場合には、配線部材１４の他端部が直接外部回路に固定されてもよい。
【００３６】
そして、配線部材１４は、一方方向の一端部が表面電極１１ｆに接続されており、かつ一端部より一方方向側に延びる側部にスリット１４１を有している。ここで、図に示す配線部材１４は、圧電素子１１から延出する方向に長く延びる長尺形状であって、圧電素子１１の表面電極１１ｆに接続された一端部から一方方向に延びていて、配線部材１４の一端部と他端部とを結ぶ方向が一方方向である。したがって、一端部より一方方向側に延びる側部にスリット１４１を有しているとは、一端部と他端部とを結ぶ方向に対して垂直な幅方向の側面（一方の側面または他方の側面）から、内側に向かって、好ましくは幅方向に向かってスリット１４１が形成されていることを意味している。
【００３７】
図１に示す例では、両側部にスリット１４１を有しており、一方の側部にある（一方の側面から延びる）スリット１４１と他方の側部にある（他方の側面から延びる）スリット１４１とは、長手方向の位置に関して異なる位置になっている。また、一方側の側面から延びるスリット１４１と他方の側面から延びるスリット１４１とは、同じ長さになっている。
【００３８】
なお、配線部材１４は一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１のみからなる形態であってもよく、この場合、スリット１４１の数は一個でも複数個であってもよい。
【００３９】
配線部材１４に形成されているスリット１４１の長さは、例えば０．２５〜４．５ｍｍに形成される。なお、配線部材１４の幅に対して５０％以上９５％以下の長さとするのがよい。すなわち、配線部材１４の一端部と他端部とを結ぶ方向（長手方向）から見て複数のスリット１４１の先端同士が重なり合うようにスリット１４１が設けられるのがよい。これにより、配線部材１４の形状変化をより顕著にさせることができ、より音圧特性の向上およびピーク／ディップを小さくできる。
【００４０】
また、スリット１４１の幅を広く、隣り合うスリット１４１間の間隔（ピッチ）を狭くするのが、配線部材１４をより顕著に形状変化させることができ、より音圧特性の向上およびピーク／ディップを小さくできる点で好ましい。ただし、スリット１４１間の間隔を配線部材１４の厚みよりも狭くする場合には、音響発生時の振動振幅により破断する不具合や、流れる電流に伴う発熱により溶断する不具合が生じるおそれを考慮する必要がある。これらのことから、スリット１４１の幅は例えば０．０５〜１．０ｍｍであるのがよく、隣り合うスリット１４１の間隔は例えば０．０５〜１．０ｍｍであるのがよい。
【００４１】
また、配線部材１４のスリット１４１は、一端部が接合される圧電素子１と他端部が接合される枠体１３との間にあるのがよく、例えば圧電素子１の角部に当たらない位置にあるのが、配線部材１４の耐久性の点で好ましい。
【００４２】
また、スリット１４１の先端は平坦であってもよく丸みを帯びていてもよい。また、スリット１４１の先端が他の部位の幅よりも幅広に形成されていてもよく、スリット１４１の先端に向かって幅が次第に狭くなるテーパー状であってもよく、スリット１４１の先端に向かって幅が次第に広くなるテーパー状であってもよい。
【００４３】
ここで、図１に示す形態の他に取り得る形態の例を図３に示す。例えば、図３（ａ）に示す配線部材１４は、一方の側面から幅方向に向かって１個のスリット１４１が設けられたものであり、図３（ｂ）に示す配線部材１４は、一方の側面から幅方向に向かって２個のスリット１４１が設けられたものである。また、図３（ｃ）に示す配線部材１４は、図１に示す配線部材１４よりもスリット１４１の幅（配線部材１４の一方方向の距離）が広くなっている。また、図３（ｄ）に示す配線部材１４は、スリット１４１の形状が半楕円形状になっている。また、図３（ｅ）に示す配線部材１４は、一方の側面から幅方向に延びるスリット１４１と他方の側面から幅方向に延びるスリット１４１とが交互に繰り返して設けられている。また、図３（ｆ）に示す配線部材は１４、一方の側面から幅方向に延びるスリット１４１が２本並んで設けられているとともに他方の側面から幅方向に延びるスリット１４１が２本並んで設けられている。なお、スリット１４１の構成は、図に挙げられた例に限定されるものではない。
【００４４】
このような構成とすることで、振動体１２の主面に垂直な方向（Ｚ方向）のみならず、振動体１２の主面に平行な方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にも配線部材１４の形状が変化しやすくなる。すなわち、配線部材１４の形状が全方向に対して変化しやすくなることで、圧電素子１１の変位を抑制する力を緩和することができる。また、配線部材１４の主面が多方向を向くようにねじれるようになることで、振動体１２から伝搬されてきた振動が反射、分散される。この効果により、共振周波数での振動のダンピングやスプリアス振動発生による分割が発生し、周波数−音圧特性でピーク／ディップを小さくできる。したがって、音響発生器１の音圧および音質を向上させることができる。
【００４５】
ここで、配線部材１４はスリット１４１を複数有しており、一端部より一方方向側に延びる両側部にそれぞれスリットを有しているのが好ましい。言い換えると、両側面（一方の側面および他方の側面）からそれぞれ幅方向に向かって設けられたスリット１４１を有しているのが好ましく、これによりねじれやすくなってより顕著な効果が得られる。
【００４６】
図４は、本実施形態の音響発生器の他の例を示す概略平面図である。図４に示す音響発生器では、配線部材１４がスリット１４１を複数有しており、隣り合うスリット１４１とスリット１４１との間に孔１４２が設けられている。なお、図４では一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が１本と他方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が１本の合計２本でこれらの間に孔１４２が１個設けられた構成を示しているが、スリット１４１が３本の場合は孔１４２が２個（それぞれのスリット１４１の間に１個ずつ）設けられてよく、スリット１４１が４本の場合は孔１４２が３個（それぞれのスリット１４１の間に１個ずつ）設けられてよい。一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１と他方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１との間に孔１４２が設けられていることにより、配線部材１４がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の全方向に対して更に形状が変化しやすくなる。これにより、圧電素子１１の変位を抑制する力をより緩和でき、更に音圧を向上することができる。また、配線部材１４の複数のスリット１４１の間にそれぞれ孔１４２が設けられることで、当該孔１４２が設けられる位置に孔１４２に代えてスリット１４１が設けられた構成よりも、配線部材１４の破断を抑制しつつ、変形しやすくすることができる。
【００４７】
さらに、孔１４２は配線部材１４の幅方向の中央部に位置して設けられるのが好ましく、さらに配線部材１４の幅方向に延びる孔であってもよい。さらに、孔１４２の幅（配線部材１４の一方端部と他方端部とを結ぶ方向（長手方向）の距離）は、スリット１４１と孔１４２との間隔よりも大きいのが好ましい。このようにすることで、孔１４２がその開口をひろげて配線部材１４をより変形しやすくすることができる。なお、孔１４２は、矩形形状であっても矩形の端部が丸みを帯びたような形状であってもよく、真円状または楕円状であってもよい。
【００４８】
ここで、図４に示す形態の他に取り得る形態の例を図５に示す。例えば、図５（ａ）は、一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が２本で、これらのスリット１４１の間に孔１４２が設けられたものであり、図５（ｂ）は、一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が３本で、隣り合うスリット１４１の間のそれぞれに孔１４２が設けられたものである。また、図５（ｃ）および図５（ｄ）は、一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が２本と他方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１が２本の合計４本である。そして、図５（ｃ）はこれらのスリット１４１の間のうちの２箇所に孔１４２が設けられたものであり、図５（ｄ）はこれらのスリット１４１の間のうちの１箇所に孔１４２が設けられたものである。このように、一方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１と他方の側面から幅方向に向かって設けられたスリット１４１との間に孔１４２がある部分と孔１４２がない部分とを有する形態であってもよい。
【００４９】
図６は、本実施形態の音響発生器のさらに他の例を示す概略平面図である。図６
に示す音響発生器では、配線部材１４の一端部が圧電素子１１の主面に設けられた表面電極１１ｆと接合されており、配線部材１４の一端部には端面から一方方向（長手方向）に向かって切り欠き部１４３が設けられている。表面電極１１ｆとの接合部となる配線部材１４の一端部に端面から一方方向（長手方向）に向かって切り欠き部１４３があることで、配線部材１４の一端部が圧電素子１１の変形に追従して変形しやすくなる。したがって、圧電素子１１の変位を抑制する力をより緩和して、音圧を向上させることができる。また、切り欠き部１４３に導電性接合材が入り込むことで、配線部材１４の一方端部と表面電極１１ｆとを強固に接合することもできる。
【００５０】
なお、図に示す例では、配線部材１４が、圧電素子１１の長手軸と垂直な方向に延出するように、言い換えると圧電素子１１の長手軸と配線部材１４の一方方向（長手方向）とが垂直となるように圧電素子１１に接合されており、切り欠き部１４３は配線部材１４の一方方向（長手方向）に延びるように設けられている。圧電素子１１は、長手軸方向においてより屈曲するように振動することから、切り欠き部１４３が配線部材１４の一方方向（長手方向）に延びるように設けられていることで、配線部材１４の一端部は圧電素子１１の屈曲振動（変形）に追従しやすくなる。したがって、切り欠き部１４３が配線部材１４の一方方向（長手方向）に延びるように設けられているのが好ましい。
【００５１】
図７は、本実施形態の音響発生器のさらに他の例を示す概略平面図である。図７に示すように、配線部材１４の一端部には貫通穴１４４が設けられている構成とすることができる。表面電極１１ｆとの接合部となる配線部材１４の一端部に貫通穴１４４があることで、配線部材１４の一端部がさらに圧電素子１１の変形に追従して変形しやすくなる。したがって、圧電素子１１の変位を抑制する力をさらに緩和して、音圧を向上させることができる。また、貫通穴１４４導電性接合材が入り込むことで、配線部材１４の一端部と表面電極１１ｆとをさらに強固に接合することもできる。なお、図に示す形態に限られず、切り欠き部１４３が設けられていない場合に、貫通穴１４４が設けられてもよい。
【００５２】
また、配線部材１４は、厚み方向に曲がった曲げ部１４５を有しているのが好ましい。図１（ｂ）に示す例では、２つの屈曲した曲げ部１４５を有しているが、このような曲げ部１４５は２つ以上あるのが好ましい。曲げ部１４５を有していることにより、厚み方向（Ｚ方向）へ変形しやすくなり、圧電素子１１の変位を抑制する力をさらに緩和して、音圧を向上させることができる。さらに、例えば枠体１３（一方主面側枠部材１３１）の厚みと圧電素子１１の厚みとが異なっている場合に、配線部材１４の一端部を表面電極１１ｆに平行に接合するとともに、配線部材１４の他端部を端子１３０に平行に接合することができ、接合面積を増やすことができる。なお、枠体１３（一方主面側枠部材１３１）より圧電素子１１を薄く形成するほうが音質の改善効果は大きい。
【００５３】
また、配線部材１４は、リン青銅、黄銅、洋白、コルソン系合金のいずれか一種からなることが好ましい。これらの材料はバネ性に優れており、応力に対する弾性変形領域が広いことから、信頼性を向上させることができる。
【００５４】
次に、本実施の形態の音響発生器の製造方法について説明する。
【００５５】
まず、圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとなるセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、圧電セラミックスの仮焼粉末と、アクリル系，ブチラール系等の有機高分子からなるバインダーと、可塑剤とを混合してスラリーを作製する。そして、ドクターブレード法、カレンダーロール法等のテープ成型法を用いることにより、このスラリーを用いてグリーンシートを作製する。圧電セラミックスとしては圧電特性を有するものであればよく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）からなるペロブスカイト型酸化物等を用いることができる。また、可塑剤としては、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ），フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）等を用いることができる。
【００５６】
次に、グリーンシート上に、内部電極層１１ｅとなる導電性ペーストを例えばスクリーン印刷等の印刷法によって内部電極層１１ｅのパターン形状に塗布する。導電性ペーストは、銀−パラジウムの金属粉末にバインダーおよび可塑剤を添加混合することによって作製する。この導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを複数枚積層して生の積層体を作製する。生の積層体を所定の温度で加熱して脱バインダー処理を行なった後、酸化アルミニウムや酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム等を主成分とする焼成鉢中で９００℃〜１２００℃の温度で焼成することによって、複数の圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと複数の内部電極層１１ｅとが積層された、焼結体である積層体を作製する。積層体は、例えば平面研削盤等を用いて研削処理を施すなどして所定の形状に整えてもよい。
【００５７】
積層体の主面および側面に、表面電極１１ｆ、１１ｇおよび外部電極１１ｈ、１１ｉとなる導電性ペーストを例えばスクリーン印刷等の印刷法によって表面電極１１ｆ、１１ｇおよび外部電極１１ｈ、１１ｉのパターン形状で印刷して乾燥させた後、６５０〜７５０℃の温度で焼き付け処理を行ない、表面電極１１ｆ、１１ｇおよび外部電極１１ｈ、１１ｉを形成する。表面電極１１ｆ、１１ｇおよび外部電極１１ｈ、１１ｉとなる導電性ペーストは、銀を主成分とする導電性粒子とガラスとを混合したものに、バインダー，可塑剤および溶剤を加えて作製した銀ガラス含有導電性ペーストである。
【００５８】
なお、表面電極１１ｆ、１１ｇと内部電極層１１ｅとの電気的な接続は、外部電極１１ｈ、１１ｉにかえて、圧電体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを貫通する貫通導体によって接続してもよく、この場合は、例えば、表面電極１１ｆ、１１ｇとなる導電性ペーストの印刷の前に、金型による打ち抜き加工やレーザー加工による穴あけ加工によってグリーンシートに貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体となる導電性ペーストを印刷法によって充填しておけばよい。貫通導体となる導電性ペーストは、表面電極１１ｆ、１１ｇおよび外部電極１１ｈ、１１ｉとなる導電性ペーストと同様のものを、バインダーや溶剤の量を調整することによって粘度を調整したものを用いればよい。
【００５９】
圧電素子１１に分極処理を施して圧電活性を付与することで、電圧の印加により屈曲振動する振動発生体となる。分極処理には直流電源装置を用いて、例えば２ｋＶ／ｍｍ〜３ｋＶ／ｍｍの電位差を、１５℃〜３５℃の雰囲気温度にて、印加時間として数秒印加すればよい。なお圧電材料の性質により電圧、雰囲気温度、印加時間は好適に選定される。
【００６０】
次に、圧電素子１１の他方主面に接合材を用いて振動体１２を接合固定する。接合材として、例えば嫌気性樹脂接着剤を用いる場合は、振動体１２の一方主面側の所定の位置に嫌気性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、圧電素子１１を当接させた状態で圧力を印加し嫌気性接着剤用ペーストを硬化させることにより、圧電素子１１を振動体１２に接合固定する。なお、嫌気性接着剤用ペーストは、圧電素子１１側に塗布形成しておいてもよい。その他の接合材としては、例えば、加熱硬化型のエポキシ系接着剤等の接着剤を用いることができる。
【００６１】
振動体１２の主面の外周部に枠体１３（一方主面側枠部材１３１および他方主面側枠部材１３２）を接合する場合は、例えばステンレス等の金属やガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等の材料を用いて所望の形状に加工された枠体１３を、接合材を介して接合する。
【００６２】
そして、圧電素子１１には、当該圧電素子１１に電圧を印加するための配線部材１４の一方端部を接続する。用いられる配線部材１４としては、平板状の金属部材を用いることができ、本発明のスリット１４１や孔１４２を有する構成とするには、プレスやエッチングにより加工すればよい。
【００６３】
ここで、例えば導電性接着剤を用いて、配線部材１４を圧電素子１１に接続固定（接合）する。例えば、圧電素子１１の所定の位置に導電性接着剤用ペーストをスクリーン印刷等の手法を用いて塗布形成する。その後、配線部材１４を当接させた状態で導電性接着剤用ペーストを硬化させることにより、配線部材１４を圧電素子１１に接続固定する。なお、導電性接着剤用ペーストは、配線部材１４側に塗布形成しておいてもよい。配線部材１４の圧電素子１１への接続は、圧電素子１１と振動体１２との接合前であってもよいし、接合後でもよい。
【００６４】
また、配線部材１４の他方端部を枠体１３（一方主面側枠部材１３１）に接着剤や熱圧着シートを介して固定する。ここで、枠体１３（一方主面側枠部材１３１）が導電性材料からなる場合は、プラス側とマイナス側の両極の短絡を防止するために、必要により枠体１３（一方主面側枠部材１３１）の主面（図の上面）に絶縁材料からなる中間層１６を形成したうえで、配線部材１４の他方端部を固定してもよい。枠体１３（一方主面側枠部材１３１）が導電性材料でない場合は、この限りではない。
【００６５】
さらに、圧電素子１１を覆うように樹脂層を設ける場合は、枠体１３を接合した後に樹脂を塗布するようにすればよい。
【００６６】
以上の製法により、本実施形態の音響発生器が得られる。
【００６７】
次に、本発明の音響発生装置２０の実施の形態の一例について説明する。
【００６８】
音響発生装置はいわゆるスピーカのような発音装置であり、図８に示すように、本実施形態の音響発生装置２０は、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。なお、筐体３０の一部が音響発生器１を構成する振動板１２になっていてもよく、筐体３０が音響発生器１を収容するとは、音響発生器１の一部（圧電素子１１）を収容している状態も含むことを意味している。
【００６９】
筐体３０は、音響発生器１２の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。
【００７０】
かかる音響発生装置２０は、スピーカとして単独で用いることができる他、後述するように、携帯端末や薄型テレビ、あるいはタブレット端末などへ好適に組み込むことが可能である。また、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に組み込むこともできる。
【００７１】
上述した本発明の音響発生装置２０は、音圧および音質が向上した音響発生器１を用いて構成されていることから、音響性能を向上させた音響発生装置とすることができる。
【００７２】
次に、本発明の電子機器の実施の形態の一例について説明する。
【００７３】
図９に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１と、音響発生器１に接続された電子回路６０と、電子回路６０および音響発生器１を収容する筐体４０とを備える。図９に示す例では、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。
【００７４】
電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された信号に基づいて音響を発生させる。
【００７５】
また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備え、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。なお、図９では、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
【００７６】
ここで、音響発生器１は、例えば筐体４０の内壁に接合されるなどして筐体４０に収容される。このとき、音響発生器１を接合するための接合部材としては、少なくとも一部に粘弾性体を含む接合部材である。この接合部材は粘弾性体のみからなる単一のものであっても、粘弾性体を含むいくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合部材としては、例えば不織布等からなる基材層の両面に粘着剤が付着された両面テープ等を好適に用いることができる。接合部材の厚みは、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。
【００７７】
電子回路６０としては、例えば、ディスプレイに表示させる画像情報や携帯端末によって伝達する音声情報を処理する回路や、通信回路等が例示できる。これらの回路の少なくとも１つであってもよいし、全ての回路が含まれていても構わない。また、他の機能を有する回路であってもよい。さらに、複数の電子回路を有していても構わない。なお、電子回路６０と音響発生器１とは接続用配線で接続されている。
【００７８】
コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。例えば、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイ等の既知のディスプレイを好適に用いることができる。なお、ディスプレイは、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。ここで、筐体４０の一部がディスプレイであってもよく、筐体４０の一部がディスプレイのカバーとなってその内側にディスプレイが配置されたものであってもよい。
【００７９】
そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
【００８０】
なお、図９では、電子機器５０がアンテナなどを介してデータの送受信などを行う通信手段（通信部）を有する携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
【００８１】
上述した本発明の電子機器５０は、音圧および音質が向上した音響発生器１を用いて構成されていることから、音響性能を向上させた音響発生装置とすることができる。
【実施例】
【００８２】
本発明の音響発生器の実施例について説明する。具体的には、図７に示す音響発生器を以下に示すように作製した。【００８３】
圧電素子は、厚みが３０μｍの圧電体層と内部電極とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は８層とした。圧電体層は、チタン酸ジルコン酸鉛で形成した。内部電極は、銀パラジウムの合金を用いた。【００８４】
また、配線部材は、コルソン系合金からなる板状の部材を用いて、長さが９．２ｍｍで、幅が１．２ｍｍで、厚みが０．１ｍｍで、一端部から一方方向に延びる両側部に交互に３本ずつ合計６本のスリットを設けるとともに、それぞれのスリットの間に孔（合計５個）を設けた構成とした。スリット長さが０．８０ｍｍ、スリット幅が０．２５ｍｍで、孔の形状が配線部材の一方方向に垂直な幅方向に０．８ｍｍ、配線部材の一方方向に０．２５ｍｍで、スリット間隔０．９ｍｍ、スリットと孔の間隔を０．４５ｍｍとした。さらに、配線部材の一端部には、切り欠き部と貫通穴も設けた構成とした。一方、本発明の範囲外である配線部材として長さが９．２ｍｍで、幅が１．４ｍｍで、厚みが０．０７ｍｍの形状のものと比較した。【００８５】
本発明実施例の配線部材を用いた音響発生器について、圧電素子に１ｋＨｚの周波数で実効値±７Ｖｒｍｓとなる電圧で、２００Ｈｚから２０ｋＨｚまでの周波数掃引試験を行ったところ、図１０、図１１に示すように４００Ｈｚの音圧特性において９８ｄＢ、歪率で２％の結果が得られた。これに対し、比較例の配線部材を用いた音響発生器について、上記と同条件の試験を行ったところ、図１０、図１１に示すように４００Ｈｚの音圧特性において９３ｄＢ、歪率で５％の結果であった。【００８６】
本発明の音響発生器を用いることで、音圧が向上され、且つ音質の指標となる歪特性も向上できることが確認できた。
【符号の説明】
【００８７】
１  音響発生器
１１  圧電素子
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  圧電体層
１１ｅ  内部電極層
１１ｆ、１１ｇ  表面電極
１１ｈ、１１ｉ  外部電極
１２  振動体
１３  枠体
１３１  一方主面側枠部材
１３２  他方主面側枠部材
１４  配線部材
１４１  スリット
１４２  孔
１４３  切り欠き部
１４４  孔
１４５  曲げ部
１５  樹脂層
１６  中間層
２０  音響発生装置
３０、４０  筐体
５０  電子機器
５０ａ  コントローラ
５０ｂ  送受信部
５０ｃ  キー入力部
５０ｄ  マイク入力部
５０ｅ  表示部
５０ｆ  アンテナ
６０  電子回路
【要約】
【課題】  音圧、音質を向上させる音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供する。
【解決手段】  本発明の音響発生器１は、表面電極１１ｆを有する圧電素子１１と、圧電素子１１が取り付けられた振動体１２と、平たく、一方方向に延びた配線部材１４とを含み、配線部材１４は、一方方向の一端部が表面電極１１ｆに接続されており、かつ前記一端部より前記一方方向側に延びる側部にスリット１４１を有している。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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