(57)【要約】  【課題】  優れた特性と単純な構造を有する音響発生器を実現することが可能な圧電素子と、それを用いた、音響発生器、音響発生装置および電子機器とを提供する。  【解決手段】  圧電素子１１は、圧電体層２４と、第１導体（２３ａ、３３ａ）と、第２導体（２１ａ、２２ａ）と、第３導体（２３ｂ、３３ｂ）と、第４導体（２１ｂ、２２ｂ）と、第５導体（２３ｃ，３３ｃ）と、第６導体（２１ｃ，２２ｃ）とを有し、第１部分１１ａと、第２部分１１ｂと、第３部分１１ｃとを有する。第１部分１１ａは、第１導体（２３ａ、３３ａ）と第２導体（２１ａ、２２ａ）とが向かい合う部分であり、第２部分１１ｂは、第３導体（２３ｂ、３３ｂ）と第４導体（２１ｂ、２２ｂ）とが向かい合う部分である。第３部分１１ｃは、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に位置し、第５導体（２３ｃ，３３ｃ）と第６導体（２１ｃ，２２ｃ）とが向かい合っていない部分である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体層と、第１導体と、第２導体と、第３導体と、第４導体と、前記第１導体と前記第３導体とを接続する第５導体と、前記第２導体と前記第４導体とを接続する第６導体と、を有しており、
前記第１導体と前記第２導体とが前記圧電体層を間に挟んで互いに向かい合う部分である第１部分と、
前記第３導体と前記第４導体とが前記圧電体層を間に挟んで互いに向かい合う部分である第２部分と、
前記圧電体層の厚さ方向である第１方向から見たときに前記第１部分と前記第２部分との間に位置する部分であり、且つ前記第５導体と前記第６導体とが前記圧電体層を間に挟んで向かい合っていない、第３部分と、
を有している
ことを特徴とする圧電素子。
【請求項２】
前記第１導体、前記第３導体および前記第５導体と、前記第２導体、前記第４導体および前記第６導体とは、異なる電位に接続されることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記第５導体は、前記第１導体および前記第３導体と一体的に繋がっているとともに、前記圧電素子の表面または内部に配置されており、前記第６導体は、前記第２導体および前記第４導体と一体的に繋がっているとともに、前記圧電素子の表面または内部に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記第１方向から見たときに、前記第１部分の面積と前記第２部分の面積とが異なっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の圧電素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧電素子と、
該圧電素子が取り付けられた振動体と、
を有していることを特徴とする音響発生器。
【請求項６】
前記第１方向から見たときに、前記第３部分が前記振動体の中央部に位置していることを特徴とする請求項５に記載の音響発生器。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の音響発生器と、該音響発生器に取り付けられたエンクロージャーと、を有していることを特徴とする音響発生装置。
【請求項８】
請求項５または請求項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、を有してい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、圧電素子と、それを用いた、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】
従来、振動板の一方主面に２つの圧電素子を取り付けるとともに、２つの圧電素子の間の位置に負荷部材を取り付けた構造を有する音響発生器が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。特許文献１に記載された音響発生器は、特定の周波数における音圧の急激な変化が緩和されて、周波数による音圧の変化が小さい優れた特性を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／０９９５１２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の音響発生器は、部品が多く構造が複雑であるため、製造に手間と時間を要するという問題があった。【０００５】
本発明は、このような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、優れた特性と単純な構造を有する音響発生器を実現することが可能な圧電素子と、それを用いた、音響発生器、音響発生装置および電子機器とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態における圧電素子は、圧電体層と、第１導体と、第２導体と、第３導体と、第４導体と、前記第１導体と前記第３導体とを接続する第５導体と、前記第２導体と前記第４導体とを接続する第６導体と、を有しており、前記第１導体と前記第２導体とが前記圧電体層を間に挟んで互いに向かい合う部分である第１部分と、前記第３導体と前記第４導体とが前記圧電体層を間に挟んで互いに向かい合う部分である第２部分と、前記圧電体層の厚さ方向である第１方向から見たときに前記第１部分と前記第２部分との間に位置する部分であり、且つ前記第５導体と前記第６導体とが前記圧電体層を間に挟んで向かい合っていない、第３部分と、を有していることを特徴とする。【０００７】
本発明の一実施形態における音響発生器は、前記圧電素子と、該圧電素子が取り付けられた振動体と、を有していることを特徴とする。【０００８】
本発明の一実施形態における音響発生装置は、前記音響発生器と、該音響発生器に取り付けられたエンクロージャーと、を有していることを特徴とする。【０００９】
本発明の一実施形態における電子機器は、前記音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、を有しており、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電素子を用いることにより、優れた特性と単純な構造を有する、音響発生器、音響発生装置および電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の圧電素子を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の圧電素子を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の圧電素子を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の圧電素子が有する導体の形状を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態の圧電素子における導体の配置と圧電体層の分極方向を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ｂ線断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の音響発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態の電子機器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態である圧電素子、音響発生器、音響発生装置、電子機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面においては、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を用いて方向を示している。
【００１３】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態である圧電素子１１を模式的に示す斜視図であり、互いに異なる方向から見た状態を示している。図３は、圧電素子１１を模式的に示す平面図であり、＋ｚ方向側から見た状態を示している。図４は、圧電素子１１が有する導体の形状を示す図である。図５は、圧電素子１１における導体の配置と圧電体層の分極方向を示す図である。
【００１４】
本実施形態の圧電素子１１は、図１〜図３に示すように、直方体状であり、厚さ方向（ｚ軸方向）の寸法が小さい板状の形状を有している。圧電素子１１の両主面（ｚ軸方向の両端面）は、ｘ軸方向に長い矩形状である。また、圧電素子１１は、積層体２０と、導体３１と、導体３２と、導体３３と、導体３４と、導体３５と、導体３６とを有している。積層体２０は、圧電体層２４と、導体２１と、導体２２と、導体２３とを有している。
【００１５】
図４の（ａ）〜（ｄ）は、導体２１、導体２２、導体２３、導体３１、導体３２、導体３３の形状を模式的に示す平面図である。図４（ａ）は、積層体２０の両主面に配置された導体３１、導体３２、導体３３を示す図である。図４（ｂ）は、積層体２０の内部に配置された導体２１を示す図である。図４（ｃ）は、積層体２０の内部に配置された導体２３を示す図である。図４（ｄ）は、積層体２０の内部に配置された導体２２を示す図である。積層体２０は、複数の導体（導体２１、導体２２、導体２３）と複数の圧電体層２４とがｚ軸方向に交互に配置されて構成されている。そして、積層体２０の表面に導体３１、導体３２、導体３３、導体３４、導体３５、導体３６が配置されて圧電素子１１が構成されている。なお、積層体２０の内部には、導体２１、導体２２、導体２３が、それぞれ複数配置されている。
【００１６】
導体３１は、積層体２０の両主面に１つずつ配置されており、各々の導体３１は、積層体２０の＋ｘ方向側の表面に配置された導体３４に接続されている。導体３２は、積層体２０の両主面に１つずつ配置されており、各々の導体３２は、積層体２０の＋ｘ方向側の表面に配置された導体３５に接続されている。
【００１７】
導体３３は、積層体２０の両主面に１つずつ配置されており、各々の導体３３は、積層体２０の−ｘ方向側の表面に配置された導体３６に接続されている。また、導体３３は、第１導体３３ａと、第３導体３３ｂと、第５導体３３ｃと、導体３３ｄとが一体的に繋がって構成されている。そして、第５導体３３ｃが第１導体３３ａと第３導体３３ｂとを接続しており、導体３３ｄが第３導体３３ｂと導体３６とを接続している。
【００１８】
導体２３は、積層体２０の内部に複数配置されており、各々の導体２３は、積層体２０の−ｘ方向側の表面に配置された導体３６に接続されている。また、導体２３は、第１導体２３ａと、第３導体２３ｂと、第５導体２３ｃと、導体２３ｄとが一体的に繋がって構成されている。そして、第５導体２３ｃが第１導体２３ａと第３導体２３ｂとを接続しており、導体２３ｄが第３導体２３ｂと導体３６とを接続している。
【００１９】
導体２１は、積層体２０の内部に複数配置されており、各々の導体２１は、積層体２０の＋ｘ方向側の表面に配置された導体３４に接続されている。また、導体２１は、第２導体２１ａと、第４導体２１ｂと、第６導体２１ｃと、導体２１ｄとが一体的に繋がって構成されている。そして、第６導体２１ｃが第２導体２１ａと第４導体２１ｂとを接続しており、導体２１ｄが第２導体２１ａと導体３４とを接続している。
【００２０】
導体２２は、積層体２０の内部に複数配置されており、各々の導体２２は、積層体２０の＋ｘ方向側の表面に配置された導体３５に接続されている。また、導体２２は、第２導体２２ａと、第４導体２２ｂと、第６導体２２ｃと、導体２２ｄとが一体的に繋がって構成されている。そして、第６導体２２ｃが第２導体２２ａと第４導体２２ｂとを接続しており、導体２２ｄが第２導体２２ａと導体３５とを接続している。
【００２１】
２つの導体３１および複数の導体２１は、導体３４によって相互に接続されており、同じ電位に接続される。２つの導体３２および複数の導体２２は、導体３５によって相互に接続されており、同じ電位に接続される。２つの導体３３および複数の導体２３は、導体３６によって相互に接続されており、同じ電位に接続される。
【００２２】
図５は、圧電素子１１の厚さ方向（ｚ軸方向）における導体２１、導体２２、導体２３、導体３３の配置と、各々の圧電体層２４の分極方向とを示す図である。なお、図５においては、圧電体層２４の図示を省略している。図５に示すように、導体２３または導体３３と、導体２１または導体２２とが、ｚ軸方向において交互に配置されている。また、圧電素子１１の＋ｚ方向側では、導体２３または導体３３と導体２１とが交互に配置されており、圧電素子１１の−ｚ方向側では、導体２３または導体３３と導体２２とが交互に配置されている。
【００２３】
そして、第１導体２３ａまたは第１導体３３ａと、第２導体２１ａまたは第２導体２２ａとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されており、第３導体２３ｂまたは第３導体３３ｂと、第４導体２１ｂまたは第４導体２２ｂとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されている。
【００２４】
詳細には、圧電素子１１の＋ｚ方向側では、第１導体２３ａまたは第１導体３３ａと、第２導体２１ａとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されており、第３導体２３ｂまたは第３導体３３ｂと、第４導体２１ｂとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されている。また、圧電素子１１の−ｚ方向側では、第１導体２３ａまたは第１導体３３ａと、第２導体２２ａとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されており、第３導体２３ｂまたは第３導体３３ｂと、第４導体２２ｂとが、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うように配置されている。
【００２５】
このように、圧電素子１１は、第１導体（２３ａ、３３ａ）と第２導体（２１ａ、２２ａ）とが圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合う部分である第１部分１１ａと、第３導体（２３ｂ、３３ｂ）と第４導体（２１ｂ、２２ｂ）とが圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合う部分である第２部分１１ｂとを有している。
【００２６】
図３に示すように、第１部分１１ａと第２部分１１ｂは、圧電素子１１の長さ方向（ｘ軸方向）に互いに間隔を開けて配置されている。そして、圧電素子１１は、図３に示すように、第３部分１１ｃを有している。第３部分１１ｃは、第５導体（２３ｃ，３３ｃ）と第６導体（２１ｃ，２２ｃ）とが圧電体層２４を間に挟んで向かい合っていない部分であり、ｚ軸方向から見たときに、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に位置している。なお、第３部分１１ｃは、圧電素子１１の長さ方向（ｘ軸方向）において、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に位置するのが望ましい。
【００２７】
また、圧電体層２４は、図５の矢印で示す向きに分極されている。例えば、導体２３および導体３３に対して、導体２１の電位が高く、導体２２の電位が低くなるように、直流電圧を加えることによって、このように分極することができる。そして、圧電素子１１を振動させるときには、図示せぬ第１給電線路を導体３１および導体３２に接続し、図示せぬ第２給電線路を導体３３に接続して、導体２１および導体２２と、導体２３および導体３３との間に電位差が生じるように交流電圧を加える。
【００２８】
これにより、圧電素子１１の第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂでは、ある瞬間に加えられる電界の向きと分極の向きとの関係が、＋ｚ方向側と−ｚ方向側とで逆になる。そして、これにより、例えば、第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂにおいて、ある瞬間に＋ｚ方向側がｘ軸方向において伸びるときには、−ｚ方向側がｘ軸方向において縮むようにされている。これにより、圧電素子１１の第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂは、電気信号が加えられることによって、ｘ軸方向に振幅が変化するようにｚ軸方向に屈曲振動する。このように第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂは、電気信号が入力されたときに圧電体層２４に変形が生じる部分である活性部である。
【００２９】
ｚ軸方向から平面視したときに第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に位置する第３部分１１ｃは、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合う導体が存在しない部分である、対向導体非形成部となっている。このため、第３部分１１ｃは、電気信号が入力されても圧電体層２４の変形が生じない不活性部となっている。なお、第３部分１１ｃは、不活性部であれば良いため、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うとともに互いに異なる電位に接続される２つの導体が存在しない部分であればよい。例えば、圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合うとともに同じ電位に接続される２つの導体が、第３部分１１ｃに存在しても構わない。
【００３０】
なお、ある瞬間に加えられる電界の向きと分極の向きとの関係が、＋ｚ方向側と−ｚ方向側とで逆になっておらず、電気信号が入力されると第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂが伸縮振動するようにしても構わない。その場合には、例えば、第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂに金属板等を張り付けることにより、第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂを屈曲振動させることができる。また、圧電体層、第１導体、第２導体、第３導体および第４導体が、各々１つしか存在しないようにしても構わない。
【００３１】
圧電体層２４は、従来用いられている圧電セラミックスを用いて形成することができる。例えば、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、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を用いることができる。圧電体層２４の１層の厚みは、例えば、１０〜１００μｍ程度とすることができる。
【００３２】
導体２１、導体２２、導体２３は、既知の種々の金属材料を用いて形成することができる。例えば、銀とパラジウムとからなる金属成分と圧電体層を構成する材料成分とを用いることができるが、他の材料を用いても構わない。導体３１、導体３２、導体３３、導体３４、導体３５、導体３６は、既知の種々の金属材料を用いて形成することができる。例えば、銀からなる金属成分およびガラス成分を含有する材料を好適に用いることができるが、他の材料を用いても構わない。
【００３３】
このように、圧電素子１１は、圧電体層２４と、第１導体（２３ａ、３３ａ）と、第２導体（２１ａ、２２ａ）と、第３導体（２３ｂ、３３ｂ）と、第４導体（２１ｂ、２２ｂ）と、を有している。また、圧電素子１１は、第１部分１１ａと、第２部分１１ｂと、第３部分１１ｃとを有している。第１部分１１ａは、第１導体（２３ａ、３３ａ）と第２導体（２１ａ、２２ａ）とが圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合う部分であり、活性部である。第２部分１１ｂは、第３導体（２３ｂ、３３ｂ）と第４導体（２１ｂ、２２ｂ）とが圧電体層２４を間に挟んで互いに向かい合う部分であり、活性部である。第３部分１１ｃは、圧電体層２４の厚さ方向であるｚ軸方向から見たときに、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとの間に位置する部分であり、且つ異なる電位に接続される２つの導体が圧電体層２４を間に挟んで向かい合っていない部分であり、不活性部である。そして、第１導体（２３ａ，３３ａ）、第３導体（２３ｂ，３３ｂ）および第５導体（２３ｃ，３３ｃ）と、第２導体（２１ａ，２２ａ）、第４導体（２１ｂ，２２ｂ）および第６導体（２１ｃ，２２ｃ）とは、互いに異なる電位に接続される。このような構成を有する圧電素子１１は、第１部分１１ａと、第２部分１１ｂとが、それぞれ電気信号に応じて振動するので、併設された２つの通常の圧電素子と同様に機能することができる。また、圧電素子１１において、第３部分１１ｃは振動しない。よって、第３部分は振動を抑制する負荷部材として機能する。これにより、例えば、特許文献１に記載された音響発生器における、２つの圧電素子およびその間に配置された１つの負荷部材と同様の機能を、１つの圧電素子１１で実現することができる。また、圧電素子１１の第３部分１１ｃは、電気信号が入力されても変形しない。このため、例えば、圧電素子１１を振動板に接合して圧電素子１１を振動させた場合に於いても、第３部分１１ｃと振動板との接合部には応力が発生しない。よって、第３部分１１ｃと振動板との接合部では、長期に渡って繰り返し応力が加わることよるマイクロクラックの発生や接合強度の低下を防止することが出来る。よって、第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂを強く振動させることが出来ると共に、第３部分１１ｃによって他の物に長期的に強く接合することが可能な圧電素子１１を得ることが出来る。
【００３４】
また、圧電素子１１は、第１導体２３ａと第３導体２３ｂとを接続する第５導体２３ｃと、第１導体３３ａと第３導体３３ｂとを接続する第５導体３３ｃと、第２導体２１ａと第４導体２１ｂとを接続する第６導体２１ｃと、第２導体２２ａと第４導体２２ｂとを接続する第６導体２２ｃと、を有している。これにより、２つの給電線路で圧電素子１１を振動させることができるので、給電線路を単純化することができる。
【００３５】
また、圧電素子１１において、第５導体２３ｃは、第１導体２３ａおよび第３導体２３ｂと一体的に繋がっており、第５導体３３ｃは、第１導体３３ａおよび第３導体３３ｂと一体的に繋がっており、第６導体２１ｃは、第２導体２１ａおよび第４導体２１ｂと一体的に繋がっており、第６導体２２ｃは、第２導体２２ａおよび第４導体２２ｂと一体的に繋がっている。そして、第５導体（２３ｃ、３３ｃ）および第６導体（２１ｃ、２２ｃ）は、圧電素子１１の表面または内部に配置されている。すなわち、第５導体２３ｃ、第６導体２１ｃ、第６導体２２ｃは、圧電素子１１の内部に配置されており、第５導体３３ｃは、圧電素子１１の表面に配置されている。このような構成により、第５導体２３ｃ、第１導体２３ａおよび第３導体２３ｂを同じ材料を用いて同時に形成することができ、第５導体３３ｃ、第１導体３３ａおよび第３導体３３ｂを同じ材料を用いて同時に形成することができ、第６導体２１ｃ、第２導体２１ａおよび第４導体２１ｂを同じ材料を用いて同時に形成することができ、第６導体２２ｃ、第２導体２２ａおよび第４導体２２ｂを同じ材料を用いて同時に形成することができる。よって、構造が単純で製造が容易な圧電素子１１を実現できる。なお、このような構成は必須ではない。例えば、第５導体（２３ｃ、３３ｃ）および第６導体（２１ｃ、２２ｃ）が金属線であり、半田等の導電性接合部材を介して、他の導体に接続されるようにしても構わない。
【００３６】
また、圧電素子１１をｚ軸方向から見たときに、第１部分１１ａの形状と第２部分１１ｂの形状とが等しく、第１部分１１ａの面積と第２部分１１ｂの面積とが等しいが、これに限定されるものではない。例えば、ｚ軸方向から見たときに、第１部分１１ａの形状と第２部分１１ｂの形状とが異なっていても構わない。また、ｚ軸方向から見たときに、第１部分１１ａの面積と第２部分１１ｂの面積とが異なっていても構わない。このような構成により、圧電素子１１の形状の対称性が低くなるため、圧電素子１１の振動における共振モードの縮退を解いて共振モードを増やすことができるので、圧電素子１１の周波数特性における共振ピークを分散させて、各々のピークのレベルを低くすることができる。また、圧電素子１１を用いて音響発生器を構成した場合には、音圧の周波数特性におけるピークのレベルが小さく、周波数による音圧の変化が小さい、良好な特性を得ることができる。
【００３７】
圧電素子１１は、例えば次のようにして製造することができる。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。次に、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。次に、グリーンシートに導体ペーストを印刷して導体２１、導体２２、導体２３となる導体パターンを形成する。次に、導体パターンが形成されたグリーンシートを積層して、積層成形体を作製する。次に、積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体２０を得ることができる。次に、必要に応じて、積層体２０の外周部を加工する。次に、積層体２０のｚ軸方向の端面に、導体ペーストを印刷して導体３１、導体３２、導体３３となる導体パターンを形成し、積層体２０のｘ軸方向の端面に、導体ペーストを印刷して導体３４、導体３５、導体３６となる導体パターンを形成する。次に、所定の温度で導体の焼付けを行う。このようにして、圧電素子１１となる構造体を得ることができる。最後に、圧電素子１１に圧電性を付与するために導体３１、導体３２、導体３３または導体３４、導体３５、導体３６を通じて直流電圧を印加して、圧電体層２４の分極を行う。このようにして圧電素子１１を得ることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態である音響発生器２９を模式的に示す、＋ｚ方向から見た平面図である。図７は、図６におけるＡ−Ｂ線断面図である。なお、本実施形態においては、前述した第１実施形態と異なる点を説明し、同様の構成要素に同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。本実施形態の音響発生器２９は、図６、図７に示すように、圧電素子１１と、フィルム１２と、フレーム１３ａと、フレーム１３ｂと、樹脂層１４とを有している。そして、音響発生器２９は、電気信号が入力されて音響を発生させる。なお、音響発生器２９が発生させる音響は、人間の耳に聞こえる周波数の音響に限定されるものではなく、可聴音よりも周波数が低い音響や、可聴音よりも周波数が高い音響であっても構わない。
【００３９】
フレーム（１３ａ、１３ｂ）は、それぞれ矩形の枠状の形状を有している。フレーム（１３ａ、１３ｂ）は、フィルム１２および樹脂層１４よりも変形し難いものであれば良く、材質および厚みは特に限定されるものではない。例えば、各種金属、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いてフレーム（１３ａ、１３ｂ）を形成することができる。例えば、厚み１００μｍ〜１０００μｍのステンレスを好適に用いることができる。
【００４０】
フィルム１２は、フィルム状（膜状）の形状を有しており、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド等の樹脂を用いて形成することができる。また、フィルム１２の厚みは、例えば、１０〜２００μｍとされる。そして、フィルム１２は、面方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に張力をかけられた状態で周縁部をフレーム（１３ａ、１３ｂ）で挟持されて固定されている。このようにして、フィルム１２は、フレーム（１３ａ、１３ｂ）によって振動可能に支持されている。そして、フィルム１２における、フレーム（１３ａ、１３ｂ）の内側に位置する、フレーム（１３ａ、１３ｂ）に挟まれていない部分によって、自由に振動できる振動体１２ａが構成されている。すなわち、振動体１２ａは、矩形のフィルム状（膜状）の形状を有している。
【００４１】
なお、フレーム（１３ａ、１３ｂ）の形状は、矩形状に限定されるものではなく、円形や菱形であってもよい。また、フレーム１３ｂを有さない場合には、例えば、フレーム１３ａの−ｚ方向の表面にフィルム１２を接着すれば良い。また、振動体１２ａは、フィルム状や薄板状の形状であれば良いため、フィルム１２に代えて、金属板や、樹脂板や、紙等によって振動体１２ａを構成することができる。振動体１２ａが金属板や樹脂板である場合には、フレームが無くても構わない。
【００４２】
圧電素子１１は、詳細の図示を省略するが、前述した第１実施形態の圧電素子１１である。圧電素子１１は、振動体１２ａの＋ｚ方向側の表面に取り付けられており、振動体１２ａと一体化されている。圧電素子１１は、電気信号が入力されるとｚ軸方向に屈曲振動し、自身が振動することによって振動体１２ａを振動させる。そして、振動体１２ａが振動することによって音響が発生する。なお、圧電素子１１とフィルム１２とは、図示せぬ接合部材によって接合されている。接合部材としては、例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の接着剤や、両面テープ等の、既知の種々の接合部材を使用することができる。
【００４３】
樹脂層１４は、圧電素子１１を埋設するように、フレーム１３ａの内側の全体に渡って形成されており、振動体１２ａ、圧電素子１１と一体化されている。樹脂層１４は、既知の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂や、あるいはゴム等を用いることができる。また、樹脂層１４の厚みは、圧電素子１１を完全に覆う程度の厚みであることが望ましいが、フィルム１２の少なくとも一部を被覆するように形成されていれば良い。なお、樹脂層１４は、音響発生器２９から発生する音響の音質を高める効果があるが、必須ではなく、場合によっては無くても構わない。
【００４４】
上述したように、音響発生器２９は、圧電素子１１と振動体１２ａとを有している。そして、振動体１２ａは、圧電素子１１が取り付けられており、圧電素子１１の振動によって振動する。このような構成を有する音響発生器２９は、特許文献１に記載された音響発生器における、２つの圧電素子およびその間に配置された１つの負荷部材と同様の機能を、１つの圧電素子１１で実現するため、優れた特性と単純な構造を有する音響発生器を実現することができる。
【００４５】
また、音響発生器２９では、ｚ軸方向から見たときに、第３部分１１ｃが振動体１２ａの中央部に位置している。振動体１２ａの中央部は、振動体１２ａの振動における最も周波数が低い共振モードを含む複数の共振モードにおいて最も振幅が大きい場所である。よって、音響発生器２９は、音圧の周波数特性における最も周波数が低いピークを含む複数のピークのレベルを小さくすることができる。なお、「第３部分１１ｃが振動体１２ａの中央部に位置している」とは、圧電素子１１の厚さ方向（ｚ軸方向）から平面視したときに、振動体１２ａの重心が第３部分１１ｃの中に位置する状態を意味する。
【００４６】
音響発生器２９は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、張力をかけた状態のフィルム１２の周縁を、接着剤を塗布したフレーム（１３ａ、１３ｂ）で挟んで固定し、接着剤を硬化させて接合する。そして、振動体１２ａの＋ｚ方向側の表面に圧電素子１１を接着剤で接合し、圧電素子１１に図示せぬ給電線路を接続する。そして、フレーム１３ａの内側に樹脂を流し込んで硬化させることにより樹脂層１４を形成する。このようにして、音響発生器２９を得ることができる。
【００４７】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態である音響発生装置３８を模式的に示す斜視図である。なお、本実施形態においては、前述した第２実施形態と異なる点を説明し、同様の構成要素に同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。音響発生装置３８は、図８に示すように、音響発生器２９と、エンクロージャー２７とを有している。音響発生器２９は、前述した第２実施形態の音響発生器２９である。
【００４８】
エンクロージャー２７は、直方体の箱状の形状を有している。また、エンクロージャー２７は、少なくとも１つの開口を有しており、その開口を塞ぐように音響発生器２９が取り付けられている。また、エンクロージャー２７は、音響発生器２９の＋ｚ方向側の表面を取り囲むように構成されている。なお、エンクロージャー２７は、音響発生器２９の＋ｚ方向側で生じた音響が、音響発生器２９の−ｚ方向側へ回り込むことを抑制する機能を有していれば良い。このため、エンクロージャー２７の形状は、直方体状に限定されるものではなく、例えば、円錐状や、球状など、種々の形状であっても構わない。また、エンクロージャー２７は、箱状である必要もなく、例えば平面バッフルであっても構わない。このようなエンクロージャー２７は、既知の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、木材、合成樹脂、金属等の材料を用いてエンクロージャー２７を形成することができる。
【００４９】
音響発生装置３８は、前述した第２実施形態の音響発生器２９を用いて音響を発生させることから、良好な音質の音響を発生させることができる。また、音響発生装置３８は、エンクロージャー２７を有していることから、音響発生器２９単独のときよりもさらに良好な音質の音響を発生させることが可能である。なお、音響発生器２９に代えて、同様の性能を有する他の形態の音響発生器を用いても構わない。
【００５０】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態である電子機器３９の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態においては、前述した第２実施形態と異なる点を説明し、同様の構成要素に同じ参照符号を付すことによって重複する説明を省略する。本実施形態の電子機器３９は、図９に示すように、音響発生器２９と、電子回路６０と、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄと、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆとを有している。なお、図９は、例えば、携帯電話、タブレット端末、あるいはパーソナルコンピュータのような電子機器を想定したブロック図である。
【００５１】
電子回路６０は、制御回路５０ａと、通信回路５０ｂとを有している。また、電子回路６０は、音響発生器２９に接続されており、音響発生器２９へ音声信号を出力する機能を有している。制御回路５０ａは、電子機器３９の制御部である。通信回路５０ｂは、制御回路５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送信や受信などを行う。
【００５２】
キー入力部５０ｃは、電子機器３９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、電子機器３９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３９の出力デバイスであり、制御回路５０ａの制御に基づき、画像情報の出力を行う。
【００５３】
音響発生器２９は、詳細の図示を省略するが、前述した第２実施形態の音響発生器２９である。そして、音響発生器２９は、電子機器３９における音響出力デバイスとして機能しており、電子回路６０から入力された電気信号に基づいて音響を発生させる。なお、音響発生器２９は、電子回路６０の制御回路５０ａに接続されており、制御回路５０ａによって制御された電気信号によって音響を発生させる。
【００５４】
このように、電子機器３９は、音響発生器２９と、音響発生器２９に接続された電子回路６０とを少なくとも有しており、音響発生器２９から音響を発生させる機能を有している。このような電子機器３９は、前述した第２実施形態の音響発生器２９を用いて音響を発生させることから、良好な音質の音響を発生させることができる。
【００５５】
なお、電子機器３９は、電子回路６０、キー入力部５０ｃ、マイク入力部５０ｄ、表示部５０ｅ、アンテナ５０ｆおよび音響発生器２９が１つの筐体に取り付けられた構成を有していてもよい。また、電子機器３９は、電子回路６０、キー入力部５０ｃ、マイク入力部５０ｄ、表示部５０ｅおよびアンテナ５０ｆが１つの筐体に取り付けられて構成された本体と、音響発生器２９と、を有しており、本体と音響発生器２９とがリード線等を介して電気信号が伝達可能に接続された構成を有していてもよい。
【００５６】
また、電子機器３９は、キー入力部５０ｃ、マイク入力部５０ｄ、表示部５０ｅおよびアンテナ５０ｆを全て有している必要はなく、音響発生器２９と、電子回路６０とを少なくとも有していれば良い。また、電子機器３９は、他の構成要素を有していても良い。また、電子回路６０は、上述した構成に限定されるものではなく、他の構成を有していてもよい。
【００５７】
また、電子機器３９は、上述した、携帯電話、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の電子機器に限定されるものではない。電子機器３９は、音響や音声を発生させる機能を有する、テレビ、オーディオ機器、ラジオ、掃除機、洗濯機、冷蔵庫、電子レンジ等の種々の電子機器であってよい。また、電子機器３９は、第２実施形態の音響発生器２９に代えて、同様の性能を有する他の形態の音響発生器を用いても構わない。
【００５８】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良が可能である。
【００５９】
前述した第１実施形態においては、圧電素子が、圧電体層、第１導体、第２導体、第３導体、第４導体、第５導体および第６導体を、それぞれ複数有する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、圧電体層、第１導体、第２導体、第３導体、第４導体、第５導体および第６導体を、それぞれ１つずつ有するような圧電素子であっても構わない。
【００６０】
前述した第２実施形態においては、フィルム１２の表面に１個の圧電素子１１が取り付けられた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、フィルム１２の表面にもっと多数の圧電素子１１を取り付けても構わない。
【００６１】
音響発生器は、前述した第２実施形態の構造に限定されるものではなく、圧電素子と、圧電素子が取り付けられた振動体とを有していればよい。振動体の形状は、フィルム状に限定されるものではなく、例えば、板状や箱状であっても構わない。例えば、タッチパネルや、ディスプレイのカバーパネルや、電子機器の筐体を、音響発生器を構成する振動体として用いても構わない。
【００６２】
前述した第４実施形態では、第２実施形態の音響発生器２９を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ディスプレイおよびディスプレイのカバーパネルを有しており、ディスプレイのカバーパネルに圧電素子を取り付けて、ディスプレイのカバーパネルを振動させて音響を発生させるような電子機器であっても構わない。また、タッチパネルを有しており、タッチパネルに圧電素子を取り付けて、タッチパネルを振動させて人体に振動を伝達するとともに音響を発生させるような電子機器であっても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１１：圧電素子
１２ａ：振動体
２３ａ、３３ａ：第１導体
２１ａ、２２ａ：第２導体
２３ｂ、３３ｂ：第３導体
２１ｂ、２２ｂ：第４導体
２３ｃ、３３ｃ：第５導体
２１ｃ、２２ｃ：第６導体
２７：エンクロージャー
２９：音響発生器
３８：音響発生装置
３９：電子機器
６０：電子回路
【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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【国際調査報告】
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