(57)【要約】【課題】低背で高い音圧レベルを実現できるとともに、落下等の衝撃に対する耐久性が高く、応力緩和効果が大きい電気音響変換器を提供する。【解決手段】電気音響変換器１が、弾性部材からなる複数のスペーサ３と、複数のスペーサ３を介して互いに積層されている、両面に電極層２ａ，２ｂを有する複数の圧電フィルム２と、を含む。複数のスペーサ３は、複数の圧電フィルム２の間で平面的に分散して配置されている。圧電フィルム２のスペーサ３に対向する面において、スペーサ３に当接して支持されている部分の総面積は、スペーサ３に当接していない部分の総面積よりも小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性部材からなる複数のスペーサと、前記複数のスペーサを介して互いに積層されている、両面に電極層を有する複数の圧電フィルムと、を含む電気音響変換器。
【請求項２】
前記複数のスペーサは、前記複数の圧電フィルムの間で平面的に分散して配置されている、請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記圧電フィルムの前記スペーサに対向する面において、前記スペーサに当接して支持されている部分の総面積は、前記スペーサに当接していない部分の総面積よりも小さい、請求項１または２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の電気音響変換器と、前記電気音響変換器を収容する筐体と、を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器と、それを有する携帯電話機等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話機等の電子機器の音響部品として、動電型スピーカが用いられている。この動電型スピーカは、駆動源として磁気回路を持っているため、磁石などの配置によって最低でも３ｍｍ程度の厚さが必要である。しかし、近年では、携帯電話機等の電子機器において、デザイン上の要求や小型化および薄型化の要求に応えるために、音響部品の実装に関する制約条件が厳しくなっている。
【０００３】
そこで、動電型スピーカに代わる薄型のスピーカとして、圧電型スピーカが開発されている。圧電型スピーカは、電気機械変換効果である圧電効果を利用し、圧電素子自体が振動を発生させるため、低背スピーカの駆動源として期待される。
【０００４】
特許文献１には、圧電層と内部電極層とが交互に積層された構成のセラミック積層体に、積層方向に沿って貫通する中央貫通穴と、内周面および外周面から圧電層の内側に向けてそれぞれ窪んだ溝状の内周スリット部および外周スリット部とが設けられた構成が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、圧電層と内部電極層とが交互に積層され、その積層方向の両端にセラミックス製の保護膜が配置され、少なくとも一方の保護膜の側面に設けられた溝に導電性接着剤が浸入している構成が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、圧電層となるグリーンシートと内部電極層とを交互に積層して構成する中間積層体の、非重合部の少なくとも一部に空隙を形成しておき、焼成工程において空隙を含む緩和層を形成しつつ、セラミックス積層体を形成する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献４には、複数の圧電バイモルフ素子を、低摩擦係数を有する薄膜部材を間に介在させて積層した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１６５１９３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９０９５９号公報
【特許文献３】特開２００７−１５７８４９号公報
【特許文献４】特開２００７−２０８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４の構成はそれぞれ圧電変形時の応力の緩和を図っているが、応力の緩和に有効なのは積層体のごく一部であり、積層体の全体にわたって応力緩和の効果が期待できるわけではない。特許文献１，３のようにスリット部や空隙が存在する構成であっても、それはごく一部分であり、圧電層同士が密着するか、または圧電層と電極層とが密着している部分がほとんどである。従って、高い音圧レベルを実現する際の応力の緩和は十分とは言えない。このような応力が圧電層の接合部分の破損を生じさせるおそれがあり、信頼性が低い。
【００１０】
また、このような積層体において高い結合係数を得るためには、ＰＺＴなどのセラミックスからなる圧電層が用いられており、このようなセラミックスは落下等の衝撃に対する耐久性や強度に問題がある。
【００１１】
そこで本発明の目的は、前記した課題を解決して、低背で高い音圧レベルを実現できるとともに、落下等の衝撃に対する耐久性が高く、応力緩和効果が大きい電気音響変換器と、それを有する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】
【００１２】
本発明の電気音響変換器は、弾性部材からなる複数のスペーサと、複数のスペーサを介して互いに積層されている、両面に電極層を有する複数の圧電フィルムと、を含む。
【００１３】
複数のスペーサは、複数の圧電フィルムの間で平面的に分散して配置されていることが好ましい。
【００１４】
また、圧電フィルムのスペーサに対向する面において、スペーサに当接して支持されている部分の総面積は、スペーサに当接していない部分の総面積よりも小さいことが好ましい。
【００１５】
本発明の電子機器は、前記した電気音響変換器と、その電気音響変換器を収容する筐体と、を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、薄型化と大音圧化の両立が可能であるとともに、接合部分の破損や接合不良を生じるおそれが小さく、落下等の衝撃に対する強度および耐久性が高く、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の電気音響変換器の一実施形態の分解図である。
【図２】図１に示す電気音響変換器の正面図である。
【図３】図１，２に示す電気音響変換器を有する電子機器の一例である携帯電話機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１に本発明の電気音響変換器（圧電型スピーカ）１の一実施形態の分解図が示され、図２にその正面図が示されている。
【００２０】
図１，２に示す本実施形態の電気音響変換器１は、可撓性の薄いシート状の複数の圧電フィルム２が、弾性部材からなるスペーサ３を介して積層された構成である。圧電フィルム２は、柔軟性の高い高分子樹脂、例えばフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）などからなる可撓性の薄いシート状であり、表裏両面に、導電材からなる電極層２ａ，２ｂを有している。スペーサ３は、例えば各種ゴム等の弾性部材からなる小さな円柱状であり、圧電フィルム２同士の間に、多数のスペーサ３が、比較的均等に分散して配置されている。圧電フィルム２同士の間であってスペーサ３の存在しない部分は、空孔４になっている。
【００２１】
この構成では、セラミックス製の圧電素子に比べてはるかに薄いシート状の圧電フィルム２を用いているため、多層に積層しても薄型化の妨げとならない。１枚の圧電フィルム２は、結合係数が小さく、音響部品として用いる際の音圧レベルが十分ではないが、多数の圧電フィルム２を積層することにより、各圧電フィルム２の振動を重ね合わせて、大きな音圧レベルが得られる。従って、比較的薄い構成（例えば厚さ３ｍｍ未満）で大きな音圧レベルが実現できる。
【００２２】
しかも、各圧電フィルム２は、小さな円柱状のスペーサ３に支持されている部分を除く広い範囲にわたって、振動を拘束されないフリーな状態に維持されているので、積層による剛性の増大が小さく、効率よく大きな音圧が得られる。少なくとも、圧電フィルム２のスペーサ３に対向する面において、スペーサ３に当接して支持されている部分の総面積は、スペーサ３に当接しておらずフリーな状態に維持されている部分（空孔４に対応する部分）の総面積よりも小さいことが好ましい。
【００２３】
また、圧電フィルム２の振動に伴う応力は、空孔４から逃がされるともに、逃がされずに残った僅かな応力は、スペーサ３を構成する弾性部材によって吸収される。従って、この応力が圧電フィルム２の接合部分を破損させることはない。そして、各圧電フィルム２を支持するスペーサ３が弾性を有しているため、圧電フィルム２の接合時の接合不良を生じるおそれが小さい。
【００２４】
さらに、この電気音響変換器１は、可撓性の圧電フィルム２と、弾性部材からなるスペーサ３とによって構成されているので、セラミック等の剛性の高い部材からなる音響部品とは異なり、圧電フィルム２は落下等の衝撃に対する強度および耐久性が高く、破損するおそれが小さい。
【００２５】
このように、本実施形態によると、高効率でかつ大音量の電気音響変換器が実現できるとともに、圧電フィルムの電極層において応力が分散され、電極層間の干渉が防止されるため、信頼性を向上させることができる。
【００２６】
なお、圧電フィルム２の積層数や、圧電フィルム２同士の間に配置されるスペーサ３の数は限定されない。スペーサ３は、圧電フィルム同士の間で、平面的にできるだけ均等に分散されると、応力を均等に分散することができ局所的な応力の集中をより回避できるので好ましい。スペーサ３の形状は円柱状に限られず、任意の様々な形状にすることができる。
【００２７】
図３には、この電気音響変換器１を有する電子機器の一例である携帯電話機のブロック図を示している。
【００２８】
この携帯電話機は、音声出力装置である本発明の電気音響変換器（圧電型スピーカ）１と、音声入力のためのマイクロフォン５と、液晶表示装置６と、受発信用の通信装置７と、入力キー装置８と、電池９等が、筐体１０の内部に収容されて、制御装置１１に接続された構成である。そして、本発明によると、筐体１０の内部において、音声出力装置が占めるスペース、特に厚さの増加を抑制できるので、小型化および薄型化に寄与し、デザインの自由度が向上する。
【００２９】
なお、本発明の電気音響変換器１は、携帯電話機に限らず、携帯型ゲーム機、ノート形パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット形ＰＣなどの様々な電子機器に幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１      電気音響変換器（圧電型スピーカ）
２      圧電フィルム
２ａ，２ｂ      電極層
３      スペーサ
１０      筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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