(57)【要約】  【課題】  バイモルフ型圧電素子に大きな変位量および発生力を得ることができるバイモルフ型圧電素子の駆動装置およびこれを備えた携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供する。  【解決手段】  本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置は、複数の圧電体層１１および複数の電極層１２が積層され、積層方向の一方側に位置する第一の領域１３と、積層方向の他方側に位置する第二の領域１４とからなる積層体１５を有するバイモルフ型圧電素子１と、バイモルフ型圧電素子１を駆動するための駆動回路１７とを含み、第一の領域１３と第二の領域１４のそれぞれに、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電体層および複数の電極層が積層され、積層方向の一方側に位置する第一の領域と、積層方向の他方側に位置する第二の領域とからなる積層体を有するバイモルフ型圧電素子と、
該バイモルフ型圧電素子を駆動するための駆動回路とを含むバイモルフ型圧電素子の駆動装置であって、
前記第一の領域と前記第二の領域のそれぞれに、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加することを特徴とするバイモルフ型圧電素子の駆動装置。
【請求項２】
前記複数の電極層は、前記第一の領域に設けられた第一の電極層と、前記第二の領域に設けられた第二の電極層と、前記圧電体層を介して、前記第一の電極層及び第二の電極層に対向して設けられた共通電極層とを有しており、
該共通電極層を基準として、前記第一の電極層と前記第二の電極層のそれぞれに交流信号が入力されて、オフセットをかけた駆動電圧が印加されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のバイモルフ型圧電素子の駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバイモルフ型圧電素子の駆動装置における前記バイモルフ型圧電素子を振動板に接合したことを特徴とする圧電振動装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のバイモルフ型圧電素子の駆動装置と、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記バイモルフ型圧電素子が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする携帯端末。
【請求項５】
前記ディスプレイまたは前記筐体は、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする請求項４に記載の携帯端末。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のバイモルフ型圧電素子の駆動装置と、前記バイモルフ型圧電素子が接合された振動板と、該振動板の周縁部を支持する支持体とを備えていることを特徴とする音響発生器。
【請求項７】
請求項６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８】
請求項６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯端末、スピーカー、音響機器、電子機器等に用いることのできるバイモルフ型圧電素子の駆動装置およびこれを備えた携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電体層および電極層が積層され、積層方向の一方側に位置する第一の領域と、前記積層体の積層方向の他方側に位置する第二の領域とからなる積層体を有するバイモルフ型圧電素子が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
このバイモルフ型圧電素子を駆動させると、第一の領域を構成する圧電体層に分極の向きと同じ向きの電界がかかる（順方向の電圧がかかる）ときには、第二の領域を構成する圧電体層に分極の向きと逆向きの電界がかかり（逆方向の電圧がかかり）、第一の領域に逆方向の電圧がかかるときには、第二の領域には順方向の電圧がかかる。このような構造であることで、第一の領域にある圧電体層が積層方向に垂直な面内方向に縮むときには、第二の領域にある圧電体層が面内方向に伸び、全体として屈曲振動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−３０９７４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、バイモルフ型圧電素子は予め分極処理されているが、使用時に抗電界に相当する分極劣化電圧Ｖｅｃを超える電圧がバイモルフ型圧電素子の分極方向とは逆方向にかかると、分極方向Ｐが反転して使用不可能になってしまう。そのため、分極方向の逆方向に高い電圧を掛けて駆動することができない。よって、分極劣化電圧Ｖｅｃ以下の電圧で駆動せざるを得ないため、大きな変位量や発生力を取り出すことができなかった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、バイモルフ型圧電素子に大きな変位量および発生力を得ることができるバイモルフ型圧電素子の駆動装置およびこれを備えた携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置は、複数の圧電体層および複数の電極層が積層され、積層方向の一方側に位置する第一の領域と、積層方向の他方側に位置する第二の領域とからなる積層体を有するバイモルフ型圧電素子と、該バイモルフ型圧電素子を駆動するための駆動回路とを含むバイモルフ型圧電素子の駆動装置であって、前記第一の領域と前記第二の領域のそれぞれに、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加することを特徴とする。
【０００８】
また本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置は、上記の構成において、前記複数の電極層が、前記第一の領域に設けられた第一の電極層と、前記第二の領域に設けられた第二の電極層と、前記圧電体層を介して、前記第一の電極層及び第二の電極層に対向して設けられた共通電極層とを有しており、該共通電極層を基準として、前記第一の電極層と前記第二の電極層のそれぞれに交流信号が入力されることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の圧電振動装置は、上記のバイモルフ型圧電素子の駆動装置における前記バイモルフ型圧電素子を振動板に接合したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明の携帯端末は、上記のバイモルフ型圧電素子の駆動装置と、電子回路と、ディスプレイと、筐体とを有しており、前記バイモルフ型圧電素子が前記ディスプレイまたは前記筐体に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の携帯端末は、上記の構成において、前記ディスプレイまたは前記筐体は、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の音響発生器は、上記のバイモルフ型圧電素子の駆動装置と、前記バイモルフ型圧電素子が接合された振動板と、該振動板の周縁部を支持する支持体とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の音響発生装置は、上記の音響発生器と、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。
【００１４】
また本発明の電子機器は、上記の音響発生器と、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。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バイモルフ型圧電素子の変位量及び発生力を大きくすることができる。また、バイモルフ型圧電素子を振動板に貼り付けてなる音響発生器においては、振動板の振幅を大きくすることができ、発生する音の音圧を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置の第一領域および第二領域における印加電圧を示すグラフである。
【図３】本発明の圧電振動装置の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。
【図４】本発明の携帯端末の実施の形態を模式的に示す概略斜視図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図である。
【図６】図４に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の音響発生器の実施の形態の概略構成を示す模式的な平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した一例の概略断面図、（ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ線で切断した他の例の概略断面図である。
【図８】本発明の音響発生装置の実施形態に係る構成を示す図である。
【図９】本発明の電子機器の実施形態に係る構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置の実施の形態の一例について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置の実施の形態の一例を示す構成図である。図１に示す例のバイモルフ型圧電素子の駆動装置は、複数の圧電体層１１および複数の電極層１２が積層され、積層方向の一方側に位置する第一の領域１３と、積層方向の他方側に位置する第二の領域１４とからなる積層体１５を有するバイモルフ型圧電素子１
と、バイモルフ型圧電素子１を駆動するための駆動回路１７とを含み、第一の領域１３と第二の領域１４のそれぞれに、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加するものである。
【００１９】
本例のバイモルフ型圧電素子の駆動装置はバイモルフ型圧電素子１を有しており、バイモルフ型圧電素子１を構成する積層体１５は、複数の圧電体層１１および複数の電極層１２が積層されて板状に形成されてなるものである。そして、バイモルフ型圧電素子１は複数の電極層１２が積層方向に重なる活性部とそれ以外の不活性部とを有し、例えば長尺状に形成されている。バイモルフ型圧電素子１を携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付けて使用する場合には、積層体１５の長さとしては、例えば１８ｍｍ〜２８ｍｍが好ましく、２２ｍｍ〜２５ｍｍが更に好ましい。積層体１５の幅は、例えば１ｍｍ〜６ｍｍが好ましく、３ｍｍ〜４ｍｍが更に好ましい。積層体１５の厚みは、例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．４ｍｍ〜０．８ｍｍが更に好ましい。
【００２０】
積層体１５を構成する複数の圧電体層１１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、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、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）などを用いることができる。圧電体層１１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に設定することが好ましい。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。
【００２１】
積層体１５を構成する複数の電極層１２は、圧電体層１１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、圧電体層１１と交互に積層されて圧電体層１１を上下から挟んでおり、それらの間に挟まれた圧電体層１１に駆動電圧を印加するものである。この形成材料として、例えば圧電セラミックスとの反応性が低い銀や銀−パラジウム合金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。
【００２２】
図１に示す例では、積層体１５は積層方向の一方側（上側）に位置する第一の領域１３と、積層方向の他方側（下側）に位置する第二の領域１４とで構成されている。積層体１５を構成する電極層１２は、共通電極層１２０、第一の電極層１２１および第二の電極層１２２からなり、第一の領域１３には共通電極層１２０と第一の電極層１２１とが配置され、第二の領域１４には共通電極層１２０と第二の電極層１２２とが配置されている。そして、積層体１５の一対の側面のうち、一方の側面に共通電極層１２０が導出されて、他方の側面に第一の電極層１２１および第二の電極層１２２が導出されている。携帯端末のディスプレイまたは筐体に取り付ける圧電アクチュエータの場合には、電極層１２の長さは、例えば１７ｍｍ〜２５ｍｍが好ましく、２１ｍｍ〜２４ｍｍが更に好ましい。電極層１２の幅は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍが更に好ましい。電極層１２の厚みは、例えば０．１μｍ〜５μｍが好ましい。
【００２３】
積層体１５の一方の側面には共通側面電極１６０が設けられていて、この共通側面電極１６０は共通電極層１２０と電気的に接続されている。また、積層体１５の他方の側面には第一の側面電極１６１、第二の側面電極１６２が設けられていて、第一の側面電極１６１は第一の電極層１２１と電気的に接続され、第二の側面電極１６２は第二の電極層１２２と電気的に接続されている。
【００２４】
なお、バイモルフ型圧電素子１は、共通電極層１２０および第一の電極層１２１の間と、共通電極層１２０および第二の電極層１２２との間にそれぞれ逆向きに電圧を印加して、第一の領域１３を構成する圧電体層１１の分極の向きが共通電極層１２０から第一の電
極層１２１へと向くのに対し、第二の領域１４を構成する圧電体層１１の分極の向きが第二の電極層１２２から共通電極層１２０へと向くように製造されている。例えば、共通電極層１２０をグランドとして、第一の電極層１２１に＋７５Ｖ、第二の電極層１２２に−７５Ｖの電圧を印加することで、このような分極の向きとすることができる。
【００２５】
そして、バイモルフ型圧電素子１の共通電極層１２０、第一の電極層１２１および第二の電極層１２２が共通側面電極１６０、第一の側面電極１６１、第二の側面電極１６２またはその他の図示しない電極などを介して、それぞれ駆動回路１７と電気的に接続されて、バイモルフ型圧電素子の駆動装置が構成される。
【００２６】
駆動時には、図２に示すように、第一の領域１３と第二の領域１４のそれぞれに、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加して、駆動させる。なお、図２は、本発明のバイモルフ型圧電素子の駆動装置の第一領域１３および第二領域１４における印加電圧を示している。
【００２７】
すなわち、第一の領域１３には、第一の領域１３を構成する圧電体層１１の分極方向と順方向にオフセットを掛けて駆動電圧を印加する。一方、第二の領域１４には、第二の領域１４を構成する圧電体層１１の分極方向と順方向にオフセットを掛けて駆動電圧を印可する。なお、第一の領域１３と第二の領域１４とは、圧電体層１１の分極の向きが第一の電極層１２１から共通電極層１２０に向かう向きと、共通電極層１２０から第二の電極層１２２向かう向きとで、分極の向きの異なる圧電体層１１の配置が対称になっているので、順方向にオフセットを掛けて駆動電圧を印可することで、逆電位のオフセットを掛けて駆動電圧を印加したということになる。ここで、分極の向きが共通電極層１２０からこれに対向する電極に向かう方向を正とすると、第一の領域１３は分極の向きが正なので、順方向にオフセットをかけて印加電圧を印加すると、正方向にオフセットされることとなる。一方、第二の領域１４は分極の向きが負なので、順方向にオフセットをかけて印加電圧を印加すると、負方向にオフセットされることとなる。
【００２８】
これにより、バイモルフ型圧電素子１の変位量及び発生力を大きくすることができる。
【００２９】
分極劣化電圧が２０Ｖ、絶縁破壊電圧が５０Ｖとした場合において、従来の駆動方法では、第一の領域１３、第二の領域１４とも分極劣化しない電圧として、例えば−１５〜＋１５Ｖの電圧を印加して駆動しなければならなかった。これに対し、本発明によれば、分極方向と逆方向には分極劣化電圧以下の電圧まで印加するとともに、分極方向と順方向には絶縁破壊電圧以下の電圧まで印可することができる。分極劣化電圧が２０Ｖ、絶縁破壊電圧が５０Ｖとした場合において、例えば第一の領域１３には−１５〜＋４５Ｖの電圧を印加し、第二の領域１４には−４５〜＋１５Ｖの電圧を印加することができる。よって、従来よりも大きな変位量および発生力を得ることができる。また、バイモルフ型圧電素子を振動板に貼り付けてなる音響発生器においては、振動板の振幅を大きくすることができ、発生する音の音圧を高くすることができる。
【００３０】
第一の領域１３および第二の領域１４のそれぞれに同時に逆電位のオフセットをかけて駆動電圧を印加することで、第一の領域１３、第二の領域１４ともなめらかに屈曲振動する。また、大きな変位量および発生力が得られるので、バイモルフ型圧電素子１の積層数を増やさなくても良く、安価に製造することができる。
【００３１】
ここで、バイモルフ型圧電素子１の駆動装置は、複数の電極層１２が、第一の領域１３に設けられた第一の電極層１２１と、第二の領域１４に設けられた第二の電極層１２２と、圧電体層１１を介して第一の電極層１２１及び第二の電極層１２２に対向して設けられた共通電極層１２０とを有しており、図２に示すように、共通電極層１２０を基準として
、第一の電極層１２１と第二の電極層１２２のそれぞれに交流信号が入力されて、オフセットをかけた駆動電圧が印加されるようになっているのが好ましい。ここで、共通電極層１２０を基準とするとは、共通電極層１２０を接地するなどして、グランド電極（０Ｖ）とすることを意味している。
【００３２】
第一の電極層１２１及び第二の電極層１２２に対向して共通電極層１２０を設けておくことにより、バイモルフ型圧電素子１を安価に製造することができるとともに、共通電極層１２０を基準として、第一の電極層１２１と第二の電極層１２２のそれぞれに交流信号を入力することで、第一の領域１３と第二の領域１４の駆動を同期させることができるため、効率的に振動させることができる。
【００３３】
共通電極層１２０に交流信号を入力して、第一の電極層１２１と第二の電極層１２２のそれぞれにバイアス電圧を印加した構成では、後述するようにバイモルフ型圧電素子１を振動板に貼り付けて使用するような場合に、応力によってバイモルフ型圧電素子から電圧が発生して、バイアス電圧が変動し印加電圧が不安定となるのに対し、共通電極層１２０を基準として、第一の電極層１２１と第二の電極層１２２のそれぞれに交流信号が入力されて、オフセットをかけた駆動電圧が印加されるようになっていることで、応力によってバイモルフ型圧電素子から電圧が発生することによる印加電圧の変動の影響を受けにくく、高性能なバイモルフ型圧電素子の駆動装置とすることができる。
【００３４】
本実施形態の圧電振動装置は、図３に示すように、上述のバイモルフ型圧電素子の駆動装置におけるバイモルフ型圧電素子１を振動板８１に接合したものである。言い換えると、上述のバイモルフ型圧電素子１の駆動装置と、バイモルフ型圧電素子１を構成する積層体１５の主面に接合された振動板８１とを有するものである。なお、図３では駆動回路１７は省略している。
【００３５】
振動板８１は、例えば矩形状の薄板である。振動板８１は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。また、振動板８１の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜１．５ｍｍに設定される。
【００３６】
振動板８１は、バイモルフ型圧電素子１を構成する積層体１５の一主面に、接合部材８２を介して接合されている。接合部材８２を介して、振動板８１にバイモルフ型圧電素子１を構成する積層体１５の一主面の全面が接合されていてもよく、略全面が接合されていてもよい。
【００３７】
接合部材８２は、フィルム状の形状を有している。また、接合部材８２は、振動板８１よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板８１よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合部材８２は、バイモルフ型圧電素子１の駆動によって振動板８１を振動させたときに変形可能であり、同じ力が加わったときに、振動板８１よりも大きく変形するものである。そして、接合部材８２の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）には積層体１５の一主面（図の−ｚ方向側の主面）が全体的に固着され、接合部材８２の他方主面（図の−ｚ方向側の主面）には振動板８１の一方主面（図の＋ｚ方向側の主面）の一部が固着されている。
【００３８】
変形可能な接合部材８２で積層体１５と振動板８１とを接合することで、バイモルフ型圧電素子１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が振動板８１よりも大きく変形する。
【００３９】
このとき、振動板８１から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、バイモルフ型圧電素子１が周囲の振動の影響を受けずに振動板８１
へ強い振動を伝達させることができる。
【００４０】
中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、バイモルフ型圧電素子１からの強い振動を振動板８１へ伝える一方、振動板８１から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ〜２０００μｍのものを用いることができる。
【００４１】
接合部材８２は、単一のものであっても、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８２としては、例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤である各種弾性接着剤等を好適に用いることができる。また、接合部材８２の厚みは、バイモルフ型圧電素子１の屈曲振動の振幅よりも大きいことが望ましいが、厚すぎると振動が減衰されるので、例えば、０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の圧電振動装置においては、接合部材８２の材質に限定はなく、接合部材８２が振動板８１よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合部材８２を有さない構成であっても構わない。
【００４２】
このような構成を備える本例の圧電振動装置は、電気信号を加えることによってバイモルフ型圧電素子１を屈曲振動させ、それによって、振動板８１を振動させる圧電振動装置として機能する。なお、振動板８１の長さ方向における他方端部（図の−ｙ方向端部や振動板８１の周縁部等）を、図示せぬ支持部材によって支持しても構わない。
【００４３】
また、本例の圧電振動装置は、バイモルフ型圧電素子１の平坦な一主面に振動板８１が接合されている。これにより、バイモルフ型圧電素子１（積層体１５）と振動板８１とが強固に接合された圧電振動装置とすることができる。
【００４４】
本例の圧電振動装置は、変位量及び発生力の大きなバイモルフ型圧電素子１を用いて構成されていることから、高性能の圧電振動装置とすることができる。
【００４５】
本実施形態の携帯端末は、図４〜図６に示すように、バイモルフ型圧電素子１の駆動装置と、電子回路（図示せず）と、ディスプレイ９１と、筐体９２とを有しており、バイモルフ型圧電素子１を構成する積層体１５の一主面が筐体９２に接合されたものである。なお、図４は本発明の携帯端末を模式的に示す概略斜視図であり、図５は図４に示すＡ−Ａ線で切断した概略断面図、図６は図４に示すＢ−Ｂ線で切断した概略断面図である。また、図４〜図６では駆動回路１７は省略している。
【００４６】
ここで、積層体１５と筐体９２とが変形可能な接合部材を用いて接合されているのが好ましい。すなわち、図５および図６においては接合部材８２が変形可能な接合部材である。
【００４７】
変形可能な接合部材８２で積層体１５と筐体９２とを接合することで、バイモルフ型圧電素子１から振動が伝達されたとき、変形可能な接合部材８２が筐体９２よりも大きく変形する。
【００４８】
このとき、筐体９２から反射される逆位相の振動を変形可能な接合部材８２で緩和することができるので、バイモルフ型圧電素子１が周囲の振動の影響を受けずに筐体９２へ強い振動を伝達させることができる。
【００４９】
中でも、接合部材８２の少なくとも一部が粘弾性体で構成されていることで、バイモルフ型圧電素子１からの強い振動を筐体９２へ伝える一方、筐体９２から反射される弱い振動を接合部材８２が吸収することができる点で好ましい。例えば、不織布等からなる基材の両面に粘着剤が付着された両面テープや、弾性を有する接着剤を含む構成の接合部材を用いることができ、これらの厚みとしては例えば１０μｍ〜２０００μｍのものを用いることができる。
【００５０】
そして、本例では、積層体１５はディスプレイ９１のカバーとなる筐体９２の一部に取り付けられ、この筐体９２の一部が振動板９２２として機能するようになっている。
【００５１】
なお、本例では積層体１５が筐体９２に接合されたものを示したが、積層体１５がディスプレイ９１に接合されていてもよい。
【００５２】
筐体９２は、１つの面が開口した箱状の筐体本体９２１と、筐体本体９２１の開口を塞ぐ振動板９２２とを有している。この筐体９２（筐体本体９２１および振動板９２２）は、剛性および弾性率が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができる。
【００５３】
振動板９２２の周縁部は、筐体本体９２１に接合材９３を介して振動可能に取り付けられている。接合材９３は、振動板９２２よりも柔らかく変形しやすいもので形成されており、振動板９２２よりもヤング率，剛性率，体積弾性率等の弾性率や剛性が小さい。すなわち、接合材９３は変形可能であり、同じ力が加わったときに振動板９２２よりも大きく変形する。
【００５４】
接合材９３は、単一のものであっても、いくつかの部材からなる複合体であっても構わない。このような接合材９３としては、例えば不織布等からなる基材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。接合材９３の厚みは、厚くなりすぎて振動が減衰されないように設定されており、例えば０．１ｍｍ〜０．６ｍｍに設定される。ただし、本発明の携帯端末においては、接合材９３の材質に限定はなく、接合材９３が振動板９２２よりも固く変形し難いもので形成されていても構わない。また、場合によっては、接合材９３を有さない構成であっても構わない。
【００５５】
電子回路（図示せず）としては、例えば、ディスプレイ９１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、電子回路とバイモルフ型圧電素子１の駆動回路とは図示しない接続用配線で接続されている。
【００５６】
ディスプレイ９１は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、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９１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。また、ディスプレイ９１のカバー（振動板９２２）が、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構わない。さらに、ディスプレイ９１全体や、ディスプレイ９１の一部が振動板として機能するようにしても構わない。
【００５７】
本例の携帯端末は、変位量及び発生力の大きなバイモルフ型圧電素子１を用いて構成されていることから、高性能の携帯端末とすることができる。
【００５８】
また、本実施形態の携帯端末は、ディスプレイ９１または筐体９２が、耳の軟骨または気導を通して音情報を伝える振動を生じさせることを特徴とする。本例の携帯端末は、振
動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または他の物を介して耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。すなわち、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）を直接または間接的に耳に接触させて、耳の軟骨に振動を伝えることによって音情報を伝達することができる。これにより、例えば、周囲が騒がしいときにおいても音情報をクリアに伝達することができ、難聴者でも音声を認識することが可能な携帯端末を得ることができる。なお、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）と耳との間に介在する物は、例えば、携帯端末のカバーであっても良いし、ヘッドホンやイヤホンでも良く、振動を伝達可能な物であればどんなものでも構わない。また、振動板（ディスプレイ９１または筐体９２）から発生する音を空気中に伝播させることにより、音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。さらに、複数のルートを介して音情報を伝達するような携帯端末であっても構わない。
【００５９】
また、本実施形態の音響発生器１０は、図７に示すように、上述のバイモルフ型圧電素子の駆動装置と、バイモルフ型圧電素子１が接合された振動板２０と、振動板２０の周縁部を支持する支持体としての枠体３０とを備えている。なお、図７では駆動回路１７は省略している。
【００６０】
バイモルフ型圧電素子１は、電圧の印加を受けて振動することによって振動板２０を励振する励振器である。バイモルフ型圧電素子１の一主面と振動板２０の主面とがエポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、バイモルフ型圧電素子１が屈曲振動することにより、バイモルフ型圧電素子１が振動板２０に一定の振動を与えて音を発生させることができる。
【００６１】
振動板２０は、張力がかかっている状態でその周縁部が枠体３０に固定されていて、バイモルフ型圧電素子１の振動によってバイモルフ型圧電素子１とともに振動するようになっている。この振動板２０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、例えば厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板２０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、振動板２０を樹脂フィルムにより構成することで、振動板２０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。
【００６２】
枠体３０は、振動板２０の周縁部で振動板２０を支持する支持体として機能し、例えばステンレスなどの金属、樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。この枠体３０は、図７（ｂ）に示すように一つの枠部材（上枠部材３０１）からなるものでもよく、図７（ｃ）に示すように二つの枠部材（上枠部材３０１および下枠部材３０２）からなるものでもよい。この場合、二つの枠部材で振動板２０を挟むことで、振動板２０の張りを安定させることができる。なお、上枠部材３０１および下枠部材３０２は、それぞれの厚みが例えば１００〜５０００μｍとされる。
【００６３】
本例の音響発生器１０においては、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、バイモルフ型圧電素子１から振動板２０の表面の少なくとも一部（例えばバイモルフ型圧電素子１の周辺部）までを覆うように設けられた樹脂層４０をさらに有するのが好ましい。樹脂層４０としては、例えばアクリル系樹脂を用いることができる。かかる樹脂層４０にバイモルフ型圧電素子１を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。なお、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、樹脂層４０は上枠部材３０１と同じ高さとなるように形成されていてもよい。
【００６４】
本例の音響発生器１０は、変位量及び発生力の大きなバイモルフ型圧電素子１を用いて
構成されていることから、高性能の音響発生器とすることができる。
【００６５】
次に、本発明の音響発生装置の実施の形態の一例について説明する。
【００６６】
音響発生装置８０は、いわゆるスピーカーのような発音装置であり、図８に示すように、たとえば、音響発生器１０と、音響発生器１０を収容する筐体７０を備える。なお、図８では駆動回路１７は省略している。
【００６７】
筐体７０は、音響発生器１０の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体７０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７０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。
【００６８】
かかる音響発生装置８０は、スピーカー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。
【００６９】
本発明の音響発生装置８０は、変位量及び発生力の大きなバイモルフ型圧電素子１を用いて構成されていることから、高性能の音響発生装置が得られる。
【００７０】
次に、音響発生器を搭載した電子機器について、図９を用いて説明する。図９は、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。なお、図９では駆動回路１７は省略している。
【００７１】
図９に示すように、本例の電子機器５０は、音響発生器１０と、音響発生器１０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１０を収容する筐体７０とを備え、音響発生器１０から音響を発生させる機能を有する。
【００７２】
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１０に接続されており、音響発生器１０へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１０は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
【００７３】
また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１０とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体７０を備える。なお、図９では、１つの筐体７０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１０とが、１つの筐体７０に収容されていればよい。
【００７４】
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。
【００７５】
そして、音響発生器１０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１０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。
【００７６】
なお、図９では、電子機器５０が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。
【００７７】
このような電子機器５０は、変位量及び発生力の大きなバイモルフ型圧電素子１を用いて構成されていることから、高性能の電子機器とすることができる。また、筐体７０を備えることで、低周波数の音圧を上昇させることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１：バイモルフ型圧電素子
１１：圧電体層
１２：電極層
１３：第一の領域体層
１４：第二の領域
１５：積層体
１６：側面電極
１７：駆動回路
８１：振動板
８２：接合部材
９１：ディスプレイ
９２：筐体
９２１：筐体本体
９２２：振動板
９３：接合材
１０：音響発生器
２０：振動板
３０：枠体
３０１：上枠部材
３０２：下枠部材
４０：樹脂層
５０：電子機器
６０：電子回路
７０：筐体
８０：音響発生装置
【図１】
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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２】
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