(57)【要約】【課題】  従来の圧電スピーカにおいて、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚにおける音圧特性は良好でない。【解決手段】  複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂部及び前記圧電樹脂部の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部とで形成される圧電樹脂複合体、前記周囲樹脂部と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は球体曲面の一部に近似できる形態を有するとともに、前記圧電樹脂部の径ｄと前記圧電樹脂複合体の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）は０．３以上０．８以下であることにより、音圧特性は改善される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂部及び前記圧電樹脂部の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部とで形成される圧電樹脂複合体、前記周囲樹脂部と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は球体曲面の一部に近似できる形態を有するとともに、前記圧電樹脂部の径ｄと前記圧電樹脂複合体の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）が０．３以上０．８以下であることを特徴とする圧電スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数個の圧電素子チップを利用した圧電スピーカに係り、特に音圧特性を改善することができる圧電スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にスピーカは振動板の役割を担うボイスコーンに接続されたボイスコイルに音声電気信号を流すことにより、ボイスコーンを機械的に振動させ音声を再生するようになっている。しかし、従来の電磁式スピーカは周囲に漏洩磁束を発生するなどの問題点を有する。  ところで、近年テレビジョン、サラウンドサウンド等の音響装置において小型軽量化、薄型化等の要請が高まり、極めて薄くかつ軽量の圧電スピーカが開発されている。
この圧電スピーカは、例えば特許文献１、２、３等に開示されており、エポキシ系樹脂と多数の例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電素子チップ、導電性電極膜などで構成され、圧電素子チップと有機系樹脂を使用し、圧電素子の有する圧電効果と有機系樹脂の持つ弾力性とを利用するようになっている。
【特許文献１】特開昭６２−２４７７００号公報
【特許文献２】特開２０００−３２４５９８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４８６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の圧電スピーカにあっては、例えば１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚにおける音圧特性は良好でない状況である。
本発明は以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創出されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂部及び前記圧電樹脂部の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部とで形成される圧電樹脂複合体、前記周囲樹脂部と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は球体曲面の一部に近似できる形態を有するとともに、前記圧電樹脂部の径ｄと前記圧電樹脂複合体の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）が０．３以上０．８以下であることを特徴とする圧電スピーカである。
【０００５】
従来の特許文献などにおいて、圧電樹脂部の径ｄと圧電樹脂複合体の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）に関する記述は見当たらないが、比率（ｄ／Ｄ）の観点から公知例を整理すると、比率（ｄ／Ｄ）は０．８を超える値である。本発明は、比率（ｄ／Ｄ）が０．８以下において、音圧特性を改善したものである。とくに比率（ｄ／Ｄ）を０．３以上０．８以下にすることにより、本発明の効果が著しいことを見出したのである。
圧電素子チップとしてはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の他に、他の複合材料セラミックの使用も可能である。具体的には、ＰＺＴよりも圧電歪定数が３倍程度大きい亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）やマグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（ＰＭＮＴ）を用いることもできる。
【０００６】
有機系樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが使用される。スピーカの枠体は圧電樹脂複合体を固定、支持できる材料で良い。導電性電極膜としては、導電性特性に優れた炭素、アルミニウム、金、銀、銅などの導電性物質の蒸着膜又は前記導電性物質を含む有機系樹脂膜若しくは前記蒸着膜と前記有機系樹脂膜の複合体が良い。導電性電極膜の保護やスピーカ出力特性改善などのため、導電性電極膜の片面又は両面の上部にポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂等の有機系樹脂膜を設けることも良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧電スピーカによれば、同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂部及び前記圧電樹脂部の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部とで形成される圧電樹脂複合体、前記周囲樹脂部と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は球体曲面の一部に近似できる形態を有するとともに、前記圧電樹脂部の径ｄと前記圧電樹脂複合体の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）が０．３以上０．８以下であることにより、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚにおける音圧特性は改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明に係る圧電スピーカの実施例について詳述する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の圧電スピーカを示す要部拡大断面図である。
図示するように、同一の直方体形状を有する複数の圧電素子チップ１１の間に有機系樹脂１２を充填し、多くの圧電素子チップ１１を結合した圧電樹脂部１３及び前記圧電樹脂部１３の周囲で有機系樹脂のみの周囲樹脂部１４で形成される圧電樹脂複合体１５と、前記圧電樹脂複合体１５の両面に設けた導電性電極膜１７Ａ及び１７Ｂと、前記周囲樹脂部１４と接合される枠体１６で圧電スピーカは構成される。前記圧電樹脂部１３の径ｄと前記圧電樹脂複合体１５の径Ｄの比率（ｄ／Ｄ）を０．３以上０．８以下にすることにより、音圧特性の改善が可能となる。
【００１０】
さらに、具体的に実施例の詳細を述べる。
圧電スピーカの圧電樹脂複合体１５が特開２００３−３４８６９２号公報で開示された方法で作製される。使用した圧電素子チップ１１はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電素子で、縦２ｍｍ、横２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの直方体である。
また、複数個の圧電素子チップ１１を結合するために充填する有機系樹脂１２として、エポキシ樹脂が使用された。
圧電素子チップ１１の電極面として、縦２ｍｍ、横２ｍｍの平面を使用するため、圧電樹脂複合体１５の厚さは、圧電素子チップ１１のそれと同程度となる。
作製された圧電樹脂複合体１５の平面図（最頂部の圧電素子チップ８個のみを表示）を図２に、側面図（圧電素子チップの図示は省略）を図３に示す。図３で圧電樹脂複合体１５の曲率半径及び径寸法をそれぞれＲ及びＤとし、圧電樹脂部１３の径寸法をｄする。
【００１１】
圧電素子チップ１１は、Ｒ曲面に沿って同心円状に配置される。すなはち、最頂部に８個、その下方に１６個、２４個、２４個、３２個、４０個、４８個、４８個及び５６個で合計２９６個の圧電素子チップ１１が図２に示すように同心円状に配置される。
得られた圧電樹脂複合体１５の径寸法はＤ１＝６３ｍｍ、平均曲率半径Ｒ１＝１００ｍｍである。圧電樹脂複合体１５から周囲樹脂部１４を除いた圧電樹脂部１３の径寸法はｄ１＝５０ｍｍであった。実施例１における（ｄ／Ｄ）は（５０／６３）＝０．７９である。
【００１２】
次に圧電樹脂複合体１５と接合する枠体１６を、直径８５ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径６３．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体１６の空隙部に圧電樹脂複合体１５を置き、圧電樹脂複合体１５の外周端部（直径６３ｍｍ部分）を枠体１６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂１９Ａ及び１９Ｂで接合した。次に、枠体１６と接合された圧電樹脂複合体１５に６０℃、１時間の硬化処理を実施した。硬化処理後、枠体１６と接合された圧電樹脂複合体１５を洗浄し、圧電素子チップ１１の電極面が存在する圧電樹脂複合体１５の両面に、真空蒸着法による導電性アルミニウム電極膜１７Ａ及び１７Ｂを設けた。アルミニウム電極膜１７Ａ及び１７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜１７Ａ及び１７Ｂと音声信号源１８をリード線１８Ａ及び１８Ｂで結線後、リード線に音声電気信号を通電し、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数領域で音圧特性の評価を行った。実施例１の音圧特性は３７〜６４相対音圧ｄＢであった。
【実施例２】
【００１３】
実施例２は、圧電樹脂複合体２５の径寸法Ｄ２＝１１６ｍｍを除き、実施例１と同様なスピーカである。すなはち、実施例１と同様に合計２９６個の圧電素子チップ２１を同心円状に配置し、圧電樹脂複合体２５の径寸法Ｄ２＝１１６ｍｍ、圧電樹脂複合体２５から周囲樹脂部２４を除いた圧電樹脂部２３の径寸法ｄ２＝５０ｍｍ、平均曲率半径Ｒ２＝１００ｍｍである圧電樹脂複合体２５を作製した。
実施例２における（ｄ／Ｄ）は（５０／１１６）＝０．４３である。
次に圧電樹脂複合体２５と接合する枠体２６を、直径１４０ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径１１６．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体２６の空隙部に圧電樹脂複合体２５を置き、圧電樹脂複合体２５の外周端部（直径１１６ｍｍ部分）を枠体２６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂２９Ａ及び２９Ｂで接合した。次に、実施例１と同様に硬化処理及び真空蒸着を実施した。アルミニウム電極膜２７Ａ及び２７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜２７Ａ及び２７Ｂにリード線２８Ａ及び２８Ｂを結線後、リード線に音声電気信号を通電し、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数領域で、実施例１と同様な方法で音圧特性の評価を行った。実施例２の音圧特性は３８〜６５相対音圧ｄＢであった。
【実施例３】
【００１４】
実施例３は、圧電樹脂複合体３５の径寸法Ｄ３＝１６６ｍｍを除き、実施例１と同様なスピーカである。すなはち、実施例１と同様に合計２９６個の圧電素子チップ３１を同心円状に配置し、圧電樹脂複合体３５の径寸法Ｄ３＝１６６ｍｍ、圧電樹脂複合体３５から周囲樹脂部３４を除いた圧電樹脂部３３の径寸法ｄ３＝５０ｍｍ、平均曲率半径Ｒ３＝１００ｍｍである圧電樹脂複合体３５を作製した。
実施例３における（ｄ／Ｄ）は（５０／１６６）＝０．３である。
次に圧電樹脂複合体３５と接合する枠体３６を、直径１９０ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径１６６．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体３６の空隙部に圧電樹脂複合体３５を置き、圧電樹脂複合体３５の外周端部（直径１６６ｍｍ部分）を枠体３６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂３９Ａ及び３９Ｂで接合した。次に、実施例１と同様に硬化処理及び真空蒸着を実施した。アルミニウム電極膜３７Ａ及び３７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜３７Ａ及び３７Ｂにリード線３８Ａ及び３８Ｂを結線後、リード線に音声電気信号を通電し、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数領域で、実施例１と同様な方法で音圧特性の評価を行った。実施例３の音圧特性は３７〜６４相対音圧ｄＢであった。
【００１５】
比較例は、圧電樹脂複合体４５の径寸法Ｄ４＝５６ｍｍを除き、実施例１と同様なスピーカである。すなはち、実施例１と同様に合計２９６個の圧電素子チップ４１を同心円状に配置し、圧電樹脂複合体４５の径寸法Ｄ４＝５６ｍｍ、圧電樹脂複合体４５から周囲樹脂部４４を除いた圧電樹脂部４３の径寸法ｄ４＝５０ｍｍ、平均曲率半径Ｒ４＝１００ｍｍである圧電樹脂複合体４５を作製した。
比較例における（ｄ／Ｄ）は（５０／５６）＝０．８９である。
次に圧電樹脂複合体４５と接合する枠体４６を、直径８０ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径５６．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体４６の空隙部に圧電樹脂複合体４５を置き、圧電樹脂複合体４５の外周端部（直径５６ｍｍ部分）を枠体４６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂４９Ａ及び４９Ｂで接合した。次に、実施例１と同様に硬化処理及び真空蒸着を実施した。アルミニウム電極膜４７Ａ及び４７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜４７Ａ及び４７Ｂにリード線４８Ａ及び４８Ｂを結線後、リード線に音声電気信号を通電し、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数領域で、実施例１と同様な方法で音圧特性の評価を行った。比較例の音圧特性は３５〜６４相対音圧ｄＢであった。
【００１６】
以上のように、本発明による実施例１、実施例２及び実施例３の音圧特性は比較例のそれに比較し優れている。すなはち、圧電樹脂部の径寸法ｄと圧電樹脂複合体の径寸法Ｄの比率（ｄ／Ｄ）を０．３以上０．８以下にすることにより、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚにおける音圧特性が向上したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の圧電スピーカを示す要部拡大断面図である。
【図２】実施例１における圧電樹脂複合体の平面図である。
【図３】実施例１における圧電樹脂複合体の側面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１１  圧電素子チップ、１２  有機系樹脂、１３  圧電樹脂部、１４  周囲樹脂部、
１５  圧電樹脂複合体、１６  枠体、１７Ａ  導電性電極膜、１７Ｂ  導電性電極膜、
１８  音声信号源、１８Ａ  リード線、１８Ｂ  リード線、１９Ａ  エポキシ樹脂、
１９Ｂ  エポキシ樹脂
【図１】
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【図２】
2008042362.tif 000004
【図３】
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