(57)【要約】【課題】音質、低音再生、低電圧駆動をバランス良く確保できる圧電発音素子を提供する。【解決手段】圧電素子２３Ａ，２３Ｂと該圧電素子２３Ａ，２３Ｂを貼り付けた金属板２２とからなる圧電振動板２５を有し、圧電振動板２５の少なくとも一方の面の全面が、圧電振動板２５より大きい面積の樹脂シート２６で被覆されて成る。【選択図】　　　　図１
2004096225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と該圧電素子を貼り付けた金属板とからなる圧電振動板を有し、
前記圧電振動板の少なくとも一方の面の全面が、該圧電振動板より大きい面積の樹脂シートで被覆されて成る
ことを特徴とする圧電発音素子。
【請求項２】
圧電素子と該圧電素子を貼り付けた金属板とからなる圧電振動板を有し、
前記圧電振動板の両面の全面が樹脂シートで被覆され、
前記樹脂シートの両方又はいずれか一方が前記圧電振動板より大きい面積を有して成る
ことを特徴とする圧電発音素子。
【請求項３】
前記樹脂シートは、熱可塑性樹脂シート、ポリプロピレン樹脂シート、ポリエステル樹脂シートから選ばれて成る
ことを特徴とする請求項１の圧電発音素子。
【請求項４】
前記樹脂シートは、熱可塑性樹脂シート、ポリプロピレン樹脂シート、ポリエステル樹脂シートから選ばれて成る
ことを特徴とする請求項２の圧電発音素子。
【請求項５】
前記圧電振動板の一方の面がポリプロピレン樹脂シートで被覆され、前記圧電振動板の他方の面が熱可塑性樹脂シートで被覆されて成る
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項６】
自由振動領域の形状が非正方形である
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項７】
自由振動領域の形状が非正方形である
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項８】
自由振動領域の形状が長方形形である
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項９】
自由振動領域の形状が長方形形である
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項１０】
自由振動領域の形状が長方形であって、該長方形の長辺／短辺比が１．１〜４である
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項１１】
自由振動領域の形状が長方形であって、該長方形の長辺／短辺比が１．１〜４である
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項１２】
前記樹脂シートの最外周部が、圧電発音素子を支持するための支持部材への取り付け部を兼ねて成る
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項１３】
前記樹脂シートの最外周部が、圧電発音素子を支持するための支持部材への取り付け部を兼ねて成る
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項１４】
前記樹脂シートが熱可塑性樹脂シートであり、
該熱可塑性樹脂シートの最外周部が、加熱加圧により圧電発音素子を支持するための支持部材に接着されるようにして成る
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項１５】
前記樹脂シートが粘着層付き樹脂シートであり、
該粘着層付き樹脂シートの最外周部が、前記粘着層を介して圧電発音素子を支持するための支持部材に接着されるようにして成る
ことを特徴とする請求項１記載の圧電発音素子。
【請求項１６】
前記一方の樹脂シートが熱可塑性樹脂シートであり、
該熱可塑性樹脂シートの最外周部が、加熱加圧により圧電発音素子を支持するための支持部材に接着されるようにして成る
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【請求項１７】
前記一方の樹脂シートが粘着層付き樹脂シートであり、
該粘着層付き樹脂シートの最外周部が、前記粘着層を介して圧電発音素子を支持するための支持部材に接着されるようにして成る
ことを特徴とする請求項２記載の圧電発音素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に組み込まれる圧電発音素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器は年々高機能化・小型化が進んでいる。例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ、携帯映像機器等の小型化・高機能化である。同時にインターネット技術の導入や通信技術の発展により、いつでもどこでも気楽に映像や音楽データを入手できる環境が整いつつある。
【０００３】
このように、大量の情報を「いつでもどこでも」手に入れることが可能になりつつあるが、一方でこれらの情報と人間のインターフェースに関する技術発展も進んでいる。例えば「映像表示デバイス」としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）等、「入力デバイス」として小型スイッチやタッチパネル等、「発音素子」としてマイクロスピーカー等である。
【０００４】
「発音素子」に関しては、現在の主力はネオジウム磁石を用いたマイクロダイナミックスピーカーとなっている。このスピーカーの口径は小さいもので直径（φ）１２ｍｍ程度から実用化されている。基本的にスピーカー口径が小さくなると音量確保が難しくなるために、ネオジウムのような磁力の強い磁石を用いて音量を確保していることが多い。他方、圧電素子を用いたスピーカーも一部実用化されている。従来から有る圧電ブザーを流用することが多い。一般的に、圧電を用いた場合、マグネットスピーカーに比べ効率が高く消費出力を抑えることが可能という利点がある一方で、音圧の周波数特性の平坦性や低域再生能力が劣り、音質が悪いという欠点がある。これらの欠点を改善すべく、音質を改善した圧電スピーカーも出てきている。例えば、圧電セラミック板を貼り付けた振動板の周辺部の両面に、振動板外側まで延長する樹脂シートを接着し、樹脂シートのみで枠体に支持するようにして、低域の音質の改善を可能にした圧電スピーカーが提案されている（特開平１１ー１１３０９４号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
携帯機器の「高機能化」と「小型・軽量・薄型化」の要求は高く、これらの要求を満たす為には各々のデバイスサイズを小さくしていく必要がある。以下に、この点も考慮して「発音素子」の問題を記す。携帯機器に発音素子を組み込む場合、選択肢は大きく分けて「マグネットスピーカー」「圧電スピーカー」の２つになる。
【０００６】
＜マグネットスピーカーの問題点＞
マグネットスピーカー１の基本構造は、図１６に示すように、振動板（コーン）２及びこれに形成されたコイル３と、所定の間隔を持って一体に形成された磁石４及びヨーク６と、フレーム７とを有し、振動板２がダンパー８を介してフレーム７に支持され、コイル３が磁石４とヨーク６間に配置されて構成される。このマグネットスピーカー１では、コイル３に電流を流すことにより振動板２が磁石４から力を受けて振動する。従って、スピーカー１の厚みＴ１　を減らすには限界がある。現在使われているマグネットスピーカーの一例として、例えば直径１６ｍｍ口径のスピーカーの厚みＴ１　は約３ｍｍ程度である。一方で、音量を大きくする為にはスピーカー口径を大きくする必要が有るが、一般的には口径を大きくすると厚みＴ１　も増える為に、スピーカー素子の体積を減らすことが難しい。
【０００７】
＜圧電スピーカーの問題点＞
圧電スピーカー１１の基本構造は、図１７に示すように、金属振動板１２と圧電素子１３を貼り合わせた圧電振動板１４だけの単純なもので構成される。金属振動板１２の厚みは０．１ｍｍ以下程度、圧電素子１３の厚みも０．１ｍｍ以下であり、総厚Ｔ２　が０．２ｍｍ程度の薄いスピーカーができる。一方で、ある程度の音量を確保する為には直径２５ｍｍ以上は必要となる。それでもマグネットスピーカーに比べるとスピーカー素子の体積は小さくなり、携帯機器に適したデバイスである。しかし、圧電スピーカー自体の音質の悪さと共に問題となるのはマグネットスピーカー並の音量を低電圧で確保することが難しいということである。
一般的な携帯機器はリチウムイオン電池などを電源に用いており、駆動電圧はＤＣ３〜４Ｖ程度である。圧電素子は一般的には高インピーダンス素子であり、高電圧駆動に適している為に携帯機器の動作電圧では駆動電圧が低く必要音量の確保が難しい。例えばＤＣーＤＣコンバータ等で昇圧すれば圧電スピーカーの駆動電圧を上げることは可能だが、コストアップや部品点数アップを招くことになり望ましくない。もう一つの問題は面積アップにより極小エンクロージャーに実装した時の低域出力の劣化が著しいと言うことである。
前述の通り、圧電スピーカーの面積はマグネットスピーカーよりも大きくなる傾向にあるが、高密度実装された携帯機器内部の空間は僅か数ｍｌである。このような条件下の場合、面積が大きいことにより振動板が受ける背圧の面積が大きくなるために振動障害が生じやすくなり、特に低域での出力劣化が顕著となる。以上の理由から、実装効率が優れるにも関わらず、必要音量・音質の確保が難しい為に圧電スピーカーが携帯機器に導入される例は非常に少ない。
【０００８】
圧電スピーカーの問題点を、更に詳述する。
１）　圧電スピーカーでは、可聴領域（数１０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ帯域）において、振動板の共振が発生し、共振の周波数での著しい音圧の変化が生じる。これにより、音圧特性の山（出力大）と谷（出力小）が出来る。一般的な圧電ブザーの場合、山と谷の音圧の差は２０ｄＢ〜３０ｄＢにも達し、これが音質の劣化の一要因となる。
２）　圧電スピーカーは、マグネットスピーカーに比べ低音再生能力が低い。スピーカー振動板から発生する音圧は、振動板の振動による排除体積（振動板の面積と振動板の動いたストロークの積、いわゆる振動板の振動で押しやられる空気量）と相関があるが、低域に行くほど排除体積を増やす必要が有る。しかし、圧電スピーカーは圧電素子と金属振動板が一体化した剛体板であり、大振動に適さない構造である。このことは逆に高音再生に適するという効果にもなっている。このような理由から、圧電スピーカーはマグネットスピーカーに比べ面積を大きくして振幅が小さくても排除体積を大きくするようにしているわけだが、スピーカーを実装するボックスの内部容積（以下、エンクロージャー容積という）がある程度確保される条件下（例えば数１０ｍｌから数１００ｍｌ）では低音再生能力を確保出来るが、携帯機器などのような数ｍｌ程度のエンクロージャー容積しか許されない場合には、低音再生能力の劣化が著しく、特に音楽、声などのような１ｋＨｚ以下にパワースペクトラムが集中しているような音源の再生には不利となる。
【０００９】
３）　圧電スピーカーは低電圧駆動に適さない。例えばマグネットスピーカーのインピーダンスは８Ωとか１６Ω程度であるが、圧電素子は基本的に容量素子であり高インピーダンス素子である（例えば１ｋＨｚでのインピーダンスは数１００Ω）。従って、本来は１０Ｖ以上の電圧で駆動することが望まれるが、携帯機器の場合、電源電圧が低く、圧電スピーカーを低電圧で駆動するのに適さない。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑み、音質、低音再生、低電圧駆動をバランス良く確保できる圧電発音素子を提供するものである。
特に、携帯機器の用途に要求される特性をバランス良く確保すると同時に、これを達成する上で低コストで且つ機器実装効率を考慮した圧電発音素子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る圧電発音素子は、圧電素子と該圧電素子を貼り付けた金属板とからなる圧電振動板を有し、圧電振動板の少なくとも一方の面の全面が、該圧電振動板より大きい面積の樹脂シートで被覆された構成とする。
本発明に係る圧電発音素子は、圧電素子と該圧電素子を貼り付けた金属板とからなる圧電振動板を有し、圧電振動板の両面の全面が樹脂シートで被覆され、樹脂シートの両方又はいずれか一方が圧電振動板より大きい面積を有した構成とする。
この圧電発音素子の自由振動領域の形状は、非正方形、好ましくは長方形に形成することが好ましい。
上記樹脂シートの最外周部は、圧電発音素子を支持するための支持部材への取り付け部を兼ねるものである。
【００１２】
本発明の圧電発音素子では、圧電振動板の少なくとも一方の面の全面に樹脂シートが被覆されているので、金属板固有減衰比に対して樹脂シートの減衰比が大きく、この樹脂シートの減衰効果で圧電振動板の減衰効果が高められる。この結果、共振点近傍の山・谷の音圧差が抑制され、音圧周波数特性の平坦化が可能になる。
圧電発音素子の自由振動領域の形状を非正方形、好ましくは長方形にするときは、長辺方向と短辺方向で固有モードの共振点がずれて全体の振動板の共振点が分散され（例えば１つの大きい共振鋭度（Ｑ値）が複数の小さい共振鋭度に分散され）、音圧周波数特性の平坦化が可能になる。また、正方形の場合に比べて、低域での音圧レベルが高くなる。
樹脂シートの最外周部が圧電発音素子を支持するための支持部材への取付け部を兼ねるので、この圧電発音素子を支持部材に取付けたとき、柔軟的な支持により低音再生が改善される。
このように低域側が伸び且つ音圧周波数特性のフラット化による、音響特性の改善により低電圧駆動が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明に係る圧電発音素子は、音圧周波数特性を劣化させる音圧の山と谷（いわゆる山・谷）の差を抑制する為の柔軟性を有する樹脂シートを、金属板に圧電素子を貼り付けてなる圧電振動板の少なくとも一方の面、好ましくは両面に貼り付け、且つこの樹脂シートの一部を機器の筐体等の支持部材への取り付け部（接着部）に兼用するように構成する。また、自由振動領域の形状を非正方形、好ましくは長方形に形成する。本発明の圧電発音素子は、スピーカー、レシーバー、その他の発音素子等に適用される。
【００１５】
図１は、本発明に係る圧電発音素子の実施の形態の基本的な構成を示す。本実施の形態に係る圧電発音素子２１は、金属板２２を挟んで両面に圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を貼り付けて、両圧電素子２３Ａ及び２３Ｂの金属板２２とは反対側の面に夫々電極２４Ａ及び２４Ｂを形成してなる圧電振動板２５を設け、この圧電振動板２５の両面に圧電振動板２５より一回り大きな面積の樹脂シート２６〔２６Ａ，２６Ｂ〕を被覆して構成される。金属板２２の外形は、圧電発音素子２１が取り付けられる支持部材、例えばフレームの内周よりも小さく形成され、可能振動領域、いわゆる自由振動領域の最外周部は樹脂シート２６のみで形成される。金属板２２の端子部から一方のリード線２７が導出され、圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕の電極２４〔２４Ａ、２４Ｂ〕の端子部から他方のリード線２８が導出される。リード線２８は電極２４Ａ，２４Ｂから夫々導出したリード線を外部で接続するようにして導出することができる。
【００１６】
この樹脂シート２６の外形は、取り付けられるフレームの内周よりも大きくなっており、この樹脂シート２６の最外周部分２６ｃ、詳しくはその一部２６ｄがフレームに接着される領域となる。この場合、取り付けるフレームは例えば携帯機器の筐体であったり、実装部品の一部で有ったりして良い。また、接着方式は、粘着方式によるものや、熱圧着によるものなどが可能である。実施の形態では、後述するように、これらの接着方式に応じ、かつ適正な音圧特性が得られるような樹脂シートが選定される。
【００１７】
圧電発音素子２１は、形状を非正方形、好ましくは図１に示すように、樹脂シート２６の外形寸法をＸ＞Ｐ、自由振動領域の寸法をＸＳ＞ＰＳ、金属板２２の外形寸法をＸＫ＞ＹＫ、圧電素子２４の外形寸法をＸＰ＞ＹＰとなるように長方形に構成される。実際にはＸＳとＹＳの比については、ＸＳ／ＹＳを１．１〜４．０、好ましくは１．１〜２．０にする。
【００１８】
このように圧電振動板２５を樹脂シート２６で被覆した構成の圧電発音素子２１によれば、次のような効果を奏する。
（１）　　圧電振動板２５を構成する金属や材料の持つ材料固有の減衰比に対して、樹脂シート２６の減衰比は大きく、この樹脂シート２６の減衰効果によって、圧電振動板２５そのものの減衰効果を高めるとが可能となる。この効果により、共振点近傍の山・谷の音圧差を抑制することが出来る。これにより、音圧周波数特性の平坦性が得られる。
（２）　　圧電振動板２５の全てを樹脂シート２６で被覆することにより、端子部分以外の全ての電極面が樹脂シート２６で絶縁被覆され、電極面の絶縁性を確保することが出来る。同時に外力による圧電素子部分の割れやひびの発生を抑制する効果も有る。
（３）　　樹脂シート２６は、（１）、（２）の効果を持つと同時に機器への接着という機能を併せ持っている。即ち、図２に示すように、樹脂シート２６の外周余白の部分２６ｃの接着性により支持部材、例えば機器の筐体２９内の支持部３０に直接に実装することが出来る。従来のスピーカーは例えばネジ凍結やモールド部品の爪を利用したはめ込みなどを行っている。また、従来の圧電スピーカーも外周部に所定の肉厚を持ったフレームを有しているか、フレームの無いものは接着剤により機器に取り付けるなどの例が多い。本実施の形態の構造を用いれば、圧電発音素子、例えば圧電スピーカーを直接機器に実装することが可能となる。
（４）　　圧電発音素子２１の自由振動領域（ＸＳ×ＹＳ）外の筐体接着部、即ち圧電発音素子２１の最外周部２６ｃは樹脂シートのみの領域である。従って、樹脂シート２６は、圧電振動板２５を支えるエッジも兼ね備えており、ある程度の強度を持っている必要が有る。例えば何らかの外力により樹脂部に亀裂が入ったりするとで振動板前後の密閉性が確保出来なくなり、音響特性の劣化が生じる。本実施の形態では、例えば、所定厚みの熱可塑性樹脂シート、ポリプロピレン粘着テープ、ポリエチレン粘着テープ等、ある程度の強度を持った樹脂シート２６を組み合わせることにより、樹脂部の強度を確保し、圧電発音素子の信頼性を確保することができる。圧電振動板２５を支える部分が樹脂シート２６であり、適度の柔軟性を有するので、大振動にも対応でき低音再生が改善される。
【００１９】
また、圧電発音素子２１の形状を非正方形、好ましくは図１に示すように、Ｘ＞Ｙ（ＸＳ＞Ｙ、ＸＫ＞ＹＳ、ＸＰ＞ＹＰ）となる長方形にすることにより、Ｘ方向の長さがＹ方向の長さよりも大きくなる為に、Ｘ方向の固有モード周波数をＹ方向の固有モード周波数より下げることが可能となる。従って、全体の振動板の共振点が分散され、音圧周波数特性の平坦化を可能にし、正方形の場合に比較して低域での音圧レベルが高くなる。また、同一の圧電発音素子の投影面積（Ｓ＝ＸＳ×ＹＳ）に対して、圧力を加えた時、ＸＳ＝ＹＳ（正方形）に対してＸＳ＞ＹＳ（長方形）とした場合の方が振動板の変位を減らすことが可能であり、これはつまり圧力の影響を小さくすることであるので、極小エンクロージャーに実装するスピーカーに適している。
【００２０】
このように音圧周波数特性の低域側が伸び且つ音圧周波数特性の平坦化による、音響特性の改善により低電圧駆動が可能になる。
【００２１】
図３は、本発明の圧電発音素子を携帯機器向けの圧電スピーカーに適用した一実施の形態を示す。
本実施の形態に係る圧電スピーカー３１は、前述と同様に、金属板２２を挟んで両面に圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を貼り付けて、両圧電素子２３Ａ及び２３Ｂの金属板２２とは反対側の面に夫々電極２４Ａ及び２４Ｂを形成してなる圧電振動板２５を設け、この圧電振動板２５の両面に圧電振動板２５より一回り大きな面積の樹脂シート２６〔２６Ａ，２６Ｂ〕を被覆して構成される。金属板２２の外形は、圧電スピーカー３１が取り付けられる支持部材の内周よりも小さく形成され、自由振動領域の最外周部は樹脂シート２６のみで形成される。圧電スピーカー３１の外形形状は、長方形に形成される。
【００２２】
圧電スピーカー３１の外形寸法Ｙ×Ｘは、所要の寸法、本例では２４ｍｍ×３０ｍｍであり、自由振動領域の寸法ＹＳ×ＸＳは、所要の寸法、本例では２２ｍｍ×２８ｍｍである。従って圧電スピーカー３１を支持部材、例えば図２の携帯機器の筐体２８の支持部２９に接着するための領域は、スピーカー最外周部の幅Ｙｃ＝Ｘｃ＝１ｍｍとなっている。この接着領域は、いわゆる接着代となるもので、樹脂シート２６のみの部分２６ｃのうちの任意の幅Ｙｃ、Ｘｃに選ばれる。接着領域は、本例では部分２６ｄである。
一方、圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を貼り合わせるための金属板２２の外形寸法ＹＫ×ＸＫは、所要の寸法、本例では２１ｍｍ×２７ｍｍであり。従ってこの場合、自由振動領域の樹脂シート２６のみの部分Ｙｄ、Ｘｄは、自由振動領域の最外周部の０．５ｍｍとなっている。また、圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕の外形寸法ＹＰ×ＸＰは、所要の寸法、本例では２０ｍｍ×２５ｍｍとなっている。
【００２３】
樹脂シート２６は、熱可塑性樹脂シート、ポリプロピレン樹脂シート、ポリエステル樹脂シート等を選択して使用することができる。本例では、圧電振動板２５の両面を被覆する樹脂シート２６のうち、一方の樹脂シート２６Ａをポリプロピレン粘着シートを使用し、他方の樹脂シート２６Ｂを熱可塑性樹脂シートを使用する。
本例のポリプロピレン粘着シート２６Ａは、図３に示すように、ポリプロピレン樹脂シート３３をベースとし、その圧電素子２３Ａ側の面に粘着層３４を形成した粘着テープで形成される。厚みに関しては、ポリプロピレン樹脂シート３３の厚さが例えば２０〜４０μｍ程度で、粘着層３４を含む総厚は例えば６０〜８０μｍ程度である。ポリプロピレンは汎用的なテープとしては、耐熱性・強度と共に、他のポリエステルやテフロン（商品名）に比べ、材料固有の機械的共振鋭度（Ｑ値）が低く、音響材料に適している。このポリプロピレン粘着シート２６Ａを圧電振動板２５の一方の面に貼り付け、音響特性の改善と、電極２４Ａの絶縁性及び圧電素子２３Ａの保護を確保している。
【００２４】
本例の熱可塑性樹脂シート２６Ｂは、厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度であり、圧電振動板２５の他方の面に熱圧着により貼り付けられる。熱可塑性樹脂は、加熱により接着性が再現する為、完成した圧電スピーカー３１の最外周部、即ち支持部材への接着部２６ｄを再加熱・加圧することにより、支持部材に簡単に接着することが可能となる。熱可塑性樹脂シート２６Ｂ自体のヤング率は小さく、前述のポリプロピレン樹脂シート２６Ａとの組み合わせにより、樹脂シート部に適度な強度を持たせることが可能である。
【００２５】
圧電素子２３を貼り付ける金属板２２は、ヤング率が高いものが望ましい。圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を２枚貼り合わせるバイモルフ構造の場合、金属板２２の厚みが薄いほど、大きな曲げ変位を発生させることが可能である。また圧電スピーカー自体の厚みも薄いことが望まれるので、金属板２２は１００μｍ以下が望ましい。本例では半田付け性も考慮し、４２アロイ材で厚み３０μｍから５０μｍの金属箔を用いている。
【００２６】
圧電素子２３は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料で形成され、出来るだけ厚さの薄いもの望ましい。圧電素子２３Ａ，２３Ｂの厚みをｄとすると、電圧Ｖを印加したときの電界ＥはＥ＝Ｖ／ｄであり、圧電素子２３の電極（即ち金属板２２と電極２４）間の電界Ｅを大きくする為には厚みｄを小さくする必要がある。ただし、厚みｄが小さくなることは圧電素子２３を薄くすることであり、薄くすることにより圧電素子２３の強度が著しく下がるので、コストを考慮し形状（大きさ、面積）との兼ね合いで決める必要がある。本例では圧電素子２３各厚みｄは６０〜８０μｍとしている。圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕の片面に被着する電極２４〔２４Ａ，２４Ｂ〕は、例えばＡｇ，Ｎｉ，Ａｕなどのメタライズ電極膜で形成することができる。
【００２７】
以上の各部材を組み合わせることにより、本例の圧電スピーカー３１の厚みＤは、リード線導出部を除く部分としては（圧電素子２３）×２枚＋金属板２２＋ポリプロピレン粘着シート２６Ａ＋熱可塑性樹脂シート２６Ｂの合計となり、具体的に（６０〜８０μｍ）×２＋（３０〜５０μｍ）＋（５０〜１００μｍ）＝２６０μｍ〜３９０μｍ程度となる。
圧電スピーカー３１のサイズを２４ｍｍ×３０ｍｍとすると、圧電スピーカー自体の体積は大凡、２４ｍｍ×３０ｍｍ×（０．２６〜０．３９ｍｍ）＝１８７．２〜２８０．８ｍｍ３　となる。これは例えば直径（φ）１６ｍｍ（厚み３ｍｍ）のマグネットスピーカーの体積＝６０２．９ｍｍ３　に対して１／３〜１／２の体積となる。重量に関しても、上記の本例圧電スピーカー３１は約０．５〜０．７ｇとなり、マグネットスピーカーよりも軽くすることが出来る。
【００２８】
次に、上述の本実施の形態に係る圧電スピーカー３１の基本的な製法について示す。
圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕と金属板２２との接着は、例えば嫌気硬化付加型紫外線硬化接着剤（以下、嫌気ＵＶ接着剤）や一液性エポキシ樹脂やその他の構造用接着剤を用いて行うことが出来る。この接着剤３６の塗布は、例えばスクリーン印刷方式や転写方式等によって、図４に示すように、一般的には金属板２２両面側の圧電素子接着部位に塗布する。その後、金属板２２の両面に対して圧電素子２３Ａ及び２３Ｂを所定の位置に位置決めした状態で、圧電素子２３Ａ及び２３Ｂを金属板２２の両面に押しつけ、その後、接着剤３６の硬化条件に合わせ、加熱、加圧、或いは紫外線照射等を行い、金属板２２に圧電素子２３Ａ及び２３Ｂを貼り付ける
【００２９】
その後、図５に示すように、圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕及び金属板２２にリード線２８ａ，２８ｂ及び２７を取り付ける。即ち、個々の圧電素子２３Ａ，２３Ｂは、各々矢印ａ方向（同方向）に分極処理が施されており、これに対して両電極２４Ａと２４Ｂをリード線２８ａ，２８ｂを介して接続して一方の端子を導出し、金属板２２からリード線２７を導出して他方の端子を導出する。この両端子間に音声信号ＳＧが供給されることにより、圧電スピーカー３１の自由振動領域が振動する。
【００３０】
この場合、図６に示すように、金属板２２の一部に欠除部（逃げ部）３７を設けて２枚の圧電素子２３Ａと２３Ｂの夫々の表側の電極２４Ａ及び２４Ｂを短絡させた後に、どちらか一方の電極、例えば電極２４Ａからリード線２８を導出すとも可能である。また、図７に示すように、金属板２２の一部を端子形状となるように突出延長し、この突出端子２２ａと絶縁層３８を介して対称形状の他の突出端子３９を形成し、金属板２２の欠除部３７において両圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕の電極２４〔２４Ａ，２４Ｂ〕を相互接続して電極２４Ａからのリード線２８を他の突出端子３９に接続するようにしても良い。この場合、突出端子２２ａが金属板２２側の端子となり、他の突出端子３９が圧電素子２３の電極２４側の端子となる。
【００３１】
電極接続された圧電振動板２５は、図８のように、両面からポリプロピレン粘着シート２６Ａ、熱可塑性樹脂シート２６Ｂでラミネートされる。このとき、ポリプロピレン粘着シート２６Ａと圧電素子２３及び金属板２２との間に気泡が入らないように所定の加圧を行って接着する必要がある。また、熱可塑性樹脂シート２６Ｂを接着するために所定の加圧、加熱を行う必要がある。熱可塑性樹脂シートの加熱、加圧条件については、用いる熱可塑性樹脂の特性によって異なるが、圧電素子２３の耐熱性（ここでいう耐熱性は、圧電素子の分極状態の劣化に対する要因）を考慮する必要がある。比較的に軟化温度の低い熱可塑性樹脂を選定すれば１００℃以下での圧着が可能である。なお、圧電振動板２５の両面にポリプロピレン粘着シート２６Ａと熱可塑性樹脂シート２６Ｂをラミネートして、加圧ローラ（少なくとも一方は加熱加圧ローラ）間で接着する際、熱可塑性樹脂シート２６Ｂ側は隔離紙を介して加熱、加圧するようになす。
【００３２】
次に、圧電振動板２５を樹脂シート２６Ａ，２６Ｂで被覆した圧電スピーカー３１の外形を抜く。スピーカー３１の最外周部は、樹脂シート２６〔２６Ａ，２６Ｂ〕のみの領域であり、一般的なフレキシブル基板や汎用的なラベル、シール等の型抜きの製法で行うことが出来る。このとき、前述のリード線２７、２８を切断しないようにする必要がある。
以上が本実施の形態の圧電スピーカー３１の基本的な製法である。
【００３３】
次に、本実施の形態の圧電スピーカー３１の機器への実装方法について述べる。圧電スピーカー３１の最外周部は一方の面がポリプロピレン粘着シート２６Ａ、他方の面が熱可塑性樹脂シート２６Ｂとなっている。この圧電スピーカー３１は、例えば機器の筐体４１に実装する場合は図９のようになされる。筐体４１の材質は、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）でも良いし、アルミニウム合金やマグネシウム合金などでも良い。この筐体４１の圧電スピーカー取り付け部は、第１のザグリ部４２と、第２のザグリ部４３を有した２段のザグリ形状となっている。第２のザグリ部４３により形成された下側板４４にはスピーカー３１からの音波を機器外部に放出する為の透孔４５が数個開いている。第１のザグリ部４２は、圧電スピーカー３１の外形寸法に寸法公差分の余裕を持たせてある。
【００３４】
圧電スピーカー３１をこの第１のザグリ部４２に収めた後に、圧電スピーカー３１の接着部２６ｄのみを加圧、加熱する為のヒータを内蔵した圧着治具、いわゆる熱圧着治具４７により加圧、加熱する。即ち、ヒータを所定の温度まで上昇させておくことにより、圧電スピーカー３１の樹脂シート２６のみの接着部２６ｄが、加熱、加圧により筐体４１の第１のザグリ部４２と第２のザグリ部４３の段差部、即ち支持部４８に接着される。このとき、熱圧着治具４７は直接熱可塑性樹脂シート２６Ｂに触れず、ポリプロピレン粘着シート２６Ａ側から加圧するため、熱可塑性樹脂シート２６Ｂが軟化、溶解した際に熱圧着治具４７に熱可塑性樹脂シート２６Ｂが接着されるのを防いでいる。
【００３５】
図９は２段ザグリの場合であるが、これ以外にも図１０に示すように、一段ザグリ部４９を設け、このザグリ部４９の周囲段差上に圧電スピーカー３１を接着することも可能である。また、図１１に示すように、筐体４１の透孔４５が形成されている側板領域を囲う位置に支持部となる突起部４９を設け、この突起部４９上に圧電スピーカー３１を接着することも可能である。これらは実際の機器の内部設計に合わせて選択することになる。
【００３６】
上述の実施の形態では、圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を２枚用いた構成としたが、その他、圧電素子２３を１枚のみ用いた構成にも適用できる。図１２はその実施の形態を示す。本実施の形態に係る圧電スピーカー５１では、金属板２２の一方の面に１枚の圧電素子２３を貼り付けた圧電振動板５２を設け、この圧電振動板５２の両面に前述と同様の樹脂シート２６Ａ及び２６Ｂで被覆して構成される。この場合、重要となるのは金属板２２の厚みである。一般的には、２枚の圧電素子を用いる場合に比べ金属板２２のヤング率の大きいものを選ぶか、若しくは厚いものを選ぶことになる。例えば４２アロイ材の場合であれば、厚さ８０〜１００μｍ程度の金属板２２を選択する。
【００３７】
図１３、図１４は、本発明の圧電スピーカーの更に他の実施の形態を示す。
図１３の実施の形態に係る圧電スピーカー５４は、ポリプロピレン粘着シート２６Ａの最外周部を用いて支持部材に接着できるように構成される。即ち、２枚の圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を有する圧電振動板２５の一方の面に圧電振動板２５より一回り大きいポリプロピレン粘着シート２６Ａを被覆し、このポリプロピレン粘着シート２６Ａの最外周部の接着層に剥離紙５５を被着し、圧電振動板２５の他方の面に圧電振動板２５と同じ大きいさの樹脂シート２６Ｂを被覆して構成される。この他方の樹脂シート２６Ｂは、ポリプロピレン粘着シート、あるいは熱可塑性樹脂シートの何れでもよい。この圧電スピーカー５４を支持部材に取り付けるときには、剥離紙５５を剥離してポリプロピレン粘着シート２６Ａを直接支持部材に張りつける貼り付けるようになす。
【００３８】
図１４の実施の形態に係る圧電スピーカー５７は、ポリプロピレン粘着シート２６Ａの最外周部を用いて支持部材に接着できるように構成される。即ち、２枚の圧電素子２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕を有する圧電振動板２５の一方の面に圧電振動板２５より一回り大きいポリプロピレン粘着シート２６Ａを被覆し、このポリプロピレン粘着シート２６Ａの最外周部の接着層に剥離紙５５を被着して構成される。この構成では、圧電振動板２５の他方の面には樹脂シート２３Ｂが被覆されない。この圧電スピーカー５７を支持部材に取り付けるときには、剥離紙５５を剥離してポリプロピレン粘着シート２６Ａを直接支持部材に張りつける貼り付けるようになす。
【００３９】
これらの、図１３、図１４に示す実施の形態の圧電スピーカー５４、５７は、特性的には片側に熱可塑性樹脂シートを用いたものと同等レベルが確保できる。図９の実施の形態との大きな違いは圧電スピーカーの支持部材への接着方法である
なお、図示せざるも図１３及び図１４において、樹脂シート２６Ａを熱可塑性樹脂シートで形成し、樹脂シート２６Ｂをポリプロピレン樹脂シート又は熱可塑性樹脂シートで形成することも可能である。
【００４０】
図１５は、図３の構成を用いた本発明による圧電スピーカーと従来のマグネットスピーカーの特性を比較した音圧周波数特性図の一例である。測定距離は１０ｃｍ、エンクロージャー容積は４ｍｌである。図中、曲線Ｉは本発明の圧電スピーカー、曲線ＩＩは従来のマグネットスピーカーである。この図１５によれば、本発明の圧電スピーカーは、従来の直径１５ｍｍのマグネットスピーカーに対して、エンクロージャー容積４ｍｌ程度の条件で同等以上の特性を確保することができる。これにより、圧電スピーカーが本来持っている薄型、軽量、低消費電力、非磁性の特徴を生かし、かつマグネットスピーカーと同等以上の音質を確保することができる。更に、本発明で示したように、筐体やその他の支持部材へ直接に実装することが可能となり、単に携帯機器に留まらず、薄型ディスプレイや電子ぺーパ等の極薄ディスプレイ域との組み合わせ、壁掛けオーディオ、ロボット等の分野にも応用が可能となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る圧電発音素子によれば、圧電振動板の一方の面、この好ましくは両面の全面を樹脂シートで被覆するので、共振点近傍の山・谷の音圧差を抑制し音圧周波数特性を平坦化することができる。
樹脂シートの最外周部が圧電発音素子の取り付け部を兼ねるので、柔軟な支持により低域の音圧を改善することができる。
圧電発音素子自由振動領域の形状を非正方形、好ましくは長方形にすることにより、音圧の周波数特性の平坦化をを可能にすると共に、正方形に比べて低域での音圧レベルを高くすることができる。
従って、音質、低域再生、低電圧駆動をバランス良く確保できる圧電発音素子を提供することができる。特に、携帯機器の用途に要求される特性をバランスよく確保することができ、また低コストで且つ機器実装効率を考慮した圧電発音素子を提供することはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ　本発明に係る圧電発音素子の実施の形態を示す平面図である。
Ｂ　図１Ａの圧電発音素子断面図である。
【図２】本実施の形態の圧電発音素子の実装の一例を示す断面図である。
【図３】Ａ　本発明を圧電スピーカーに適用した場合の一実施の形態を示す平面図である。
Ｂ　図３Ａの圧電スピーカーの断面図である。
【図４】本実施の形態に係る圧電振動板の金属板と圧電素子の接続の説明に供する分解斜視図である。
【図５】Ａ　本実施の形態に係る圧電振動板の接続を示す斜視図である。
Ｂ　要部の断面図である。
【図６】本実施の形態に係る圧電振動板の電極接続方法の一例を示す要部の斜視図である。
【図７】本実施の形態に係る圧電振動板の電極接続方法の他の例を示す要部の斜視図でる。
【図８】本実施の形態に係る圧電振動板への樹脂シートの被覆（ラミネート）の説明に供する説明図である。
【図９】本実施の形態に係る圧電スピーカーを支持部材に接着する工程を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態に係る圧電スピーカーの支持部材への接着状態の他の例を示す断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る圧電スピーカーの支持部材への接着状態の他の例を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る圧電スピーカーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る圧電スピーカーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る圧電スピーカーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】本発明による圧電スピーカーと従来のマグネットスピーカーの特性を比較した音圧周波数特性図である。
【図１６】Ａ　従来のマグネットスピーカーの例を示す断面図である。
Ｂ　従来のマグネットスピーカーの例を示す平面図である。
【図１７】Ａ　従来の圧電ブザーの例を示す断面図である。
Ｂ　従来の圧電ブザーの例を示す平面図である。
【符号の説明】
２１・・・圧電発音素子、２２・・・金属板、２３〔２３Ａ，２３Ｂ〕・・・圧電素子、２４〔２４Ａ，２４Ｂ〕・・・電極、２６〔２６Ａ，２６Ｂ〕・・・樹脂シート、２７、２８・・・電極、３１、５１、５４、５７・・・圧電スピーカー、接着剤、４１・・・筐体、５５・・・剥離紙
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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