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WO2014025061A1 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

音響発生器、音響発生装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2014025061A1
WO2014025061A1 PCT/JP2013/071834 JP2013071834W WO2014025061A1 WO 2014025061 A1 WO2014025061 A1 WO 2014025061A1 JP 2013071834 W JP2013071834 W JP 2013071834W WO 2014025061 A1 WO2014025061 A1 WO 2014025061A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibrating body
tension
sound generator
sound
frame member
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/071834
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徳幸 玖島
修一 福岡
武 平山
昌人 村橋
弘 二宮
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US14/349,432 priority Critical patent/US9154885B2/en
Priority to JP2014511626A priority patent/JP5726375B2/ja
Priority to CN201380003479.8A priority patent/CN103891314A/zh
Publication of WO2014025061A1 publication Critical patent/WO2014025061A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a sound generator, a sound generation device, and an electronic apparatus.
  • piezoelectric speakers are known as small and thin sound generators.
  • a piezoelectric speaker for example, there is a speaker including a rectangular frame, a film provided on the frame, and a piezoelectric vibration element provided on the film (see, for example, Patent Document 1).
  • the piezoelectric speaker disclosed in Patent Document 1 has a peak (a portion where the sound pressure is higher than the surroundings) and a dip (a portion where the sound pressure is lower than the surroundings) in the frequency characteristics of the sound pressure due to the resonance phenomenon. There is a problem that there is a sudden fluctuation in sound pressure due to frequency.
  • One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an acoustic generator in which variation in sound pressure due to frequency is small, and an acoustic generator and electronic apparatus using the acoustic generator. To do.
  • An acoustic generator includes a frame, a vibration body provided in the frame body in a state where tension is applied, and a piezoelectric vibration element provided on the vibration body, In each of the first direction and the second direction that are directions along the main surface of the vibrating body and intersect each other, the tension in the first direction and the tension in the second direction are Is different.
  • the acoustic generator of one aspect of the embodiment it is possible to obtain an acoustic generator with small fluctuation due to the frequency of sound pressure.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing the sound generator according to the first embodiment. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a graph showing an example of the frequency dependence of the sound pressure of the sound generator.
  • FIG. 2B is a graph showing an example of the frequency dependence of the sound pressure of the sound generator.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining an example of a method of fixing the diaphragm to the frame.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining an example of a method of fixing the diaphragm to the frame.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining an example of a method of fixing the diaphragm to the frame.
  • FIG. 4A is a plan view schematically showing an acoustic generator according to the second embodiment.
  • 4B is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the sound generator according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of an electronic apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1A is a plan view of the sound generator 1 according to the first embodiment viewed from the thickness direction of the vibrating body 20 (the direction perpendicular to the main surface and the + Z direction in the figure).
  • 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A.
  • FIG. 1A shows a state in which the resin layer 40 is seen through
  • FIG. 1B shows the acoustic generator 1 in an enlarged manner in the Z-axis direction.
  • the acoustic generator 1 As shown in FIGS. 1A and 1B, the acoustic generator 1 according to the embodiment is provided on the vibrating body 20, the frame 10, the vibrating body 20 provided on the frame 10 in a tensioned state, and the vibrating body 20.
  • the two piezoelectric vibration elements 30 are provided.
  • the frame body 10 includes a first frame member 11 and a second frame member 12 having the same shape (rectangular frame shape).
  • the peripheral portion of the vibrating body 20 is sandwiched and fixed between the first frame member 11 and the second frame member 12.
  • the frame body 10 fixes the vibrating body 20 in a state where a predetermined tension is applied to the vibrating body 20. That is, the vibrating body 20 is provided (stretched) on the frame body 10 in a state where tension is applied. In this way, the vibrating body 20 is provided on the frame body 10 so as to be capable of vibrating.
  • the material of the frame 10 is not particularly limited, and various known materials such as metal, plastic, glass, ceramic, and wood can be used. However, the mechanical strength and the corrosion resistance are excellent. For example, stainless steel can be suitably used.
  • the thickness of the frame body 10 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the situation. For example, the thickness can be set to about 100 to 1000 ⁇ m.
  • the frame body 10 does not necessarily need to be comprised with the frame member 11 and the frame member 12, for example, the frame body 10 may be comprised only with the frame member 11. FIG. In that case, for example, the vibrating body 20 may be bonded to the surface of the frame member 11 in the ⁇ Z direction with an adhesive or the like.
  • the vibrating body 20 is formed of a resin film.
  • a resin film such as polyethylene or polyimide can be suitably used, and the thickness can be, for example, 10 to 200 ⁇ m.
  • the vibrating body 20 is not limited to a resin film, and can be formed using various known materials such as rubber and metal.
  • the piezoelectric vibration element 30 has a plate shape in which the upper and lower main surfaces are rectangular.
  • the piezoelectric vibration element 30 includes a laminate 33 in which four piezoelectric layers 31 (31a, 31b, 31c, 31d) and three internal electrode layers 32 (32a, 32b, 32c) are alternately laminated, Including surface electrode layers 34 and 35 formed on the upper and lower surfaces of the laminate 33, and first to third external electrodes provided at ends in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the laminate 33. Yes.
  • the first external electrode 36 is disposed at the end of the laminate 33 in the ⁇ Y direction, and is connected to the surface electrode layers 34 and 35 and the internal electrode layer 32b.
  • a second external electrode 37 and a third external electrode (not shown) are disposed at an end in the + Y direction of the stacked body 33 with a gap in the X-axis direction.
  • the second external electrode 37 is connected to the internal electrode layer 32a, and the third external electrode (not shown) is connected to the internal electrode 32c.
  • Upper and lower end portions of the second external electrode 37 are extended to the upper and lower surfaces of the multilayer body 33 to form folded external electrodes 37a, respectively. These folded external electrodes 37a are formed on the surface of the multilayer body 33. In order not to contact the surface electrode layers 34 and 35, the surface electrode layers 34 and 35 are provided with a predetermined distance therebetween. Similarly, the upper and lower ends of the third external electrode (not shown) are extended to the upper and lower surfaces of the laminated body 33 to form folded external electrodes (not shown), respectively. (Not shown) is extended at a predetermined distance from the surface electrode layers 34 and 35 so as not to contact the surface electrode layers 34 and 35 formed on the surface of the multilayer body 33.
  • the piezoelectric layer 31 (31a, 31b, 31c, 31d) is polarized in the direction indicated by the arrow in FIG. 1B, and when the piezoelectric layers 31a, 31b contract, the piezoelectric layers 31c, 31d extend. In addition, when the piezoelectric layers 31a and 31b extend, a voltage is applied to the first external electrode 36, the second external electrode 37, and the third external electrode so that the piezoelectric layers 31c and 31d contract. .
  • the piezoelectric vibrating element 30 is a bimorph type piezoelectric element, and when an electric signal is input, the piezoelectric vibrating element 30 bends and vibrates in the Z-axis direction so that the amplitude changes in the Y-axis direction.
  • the piezoelectric layer 31 existing piezoelectric ceramics such as lead-free piezoelectric materials such as lead zirconate (PZ), lead zirconate titanate (PZT), Bi layered compounds, and tungsten bronze structure compounds can be used. .
  • the thickness of the piezoelectric layer 31 can be appropriately set according to desired vibration characteristics, but can be set to, for example, 10 to 100 ⁇ m from the viewpoint of low voltage driving.
  • the internal electrode layer 32 can be formed using various existing conductive materials.
  • the internal electrode layer 32 can include a metal component composed of silver and palladium and a material component constituting the piezoelectric layer 31. .
  • the ceramic component constituting the piezoelectric layer 31 in the internal electrode layer 32 it is possible to reduce stress due to the difference in thermal expansion between the piezoelectric layer 31 and the internal electrode layer 32.
  • the internal electrode layer 32 may not include a metal component composed of silver and palladium, and may not include a material component that constitutes the piezoelectric layer 31.
  • the surface electrode layers 34 and 35 and the first to third external electrodes can be formed using various existing conductive materials, and for example, contain a metal component made of silver and a glass component. Can do.
  • the surface electrode layers 34 and 35 and the first to third external electrodes, the piezoelectric layer 31 and the surface electrode layers 34 and 35 and the first to third external electrodes contain the glass component.
  • a strong adhesive force can be obtained with the internal electrode layer 32, but is not limited thereto.
  • the thickness of the adhesive layer 26 is preferably 20 ⁇ m or less, but more preferably 10 ⁇ m or less. When the thickness of the adhesive layer 26 is 20 ⁇ m or less, the vibration of the stacked body 33 is easily transmitted to the vibrating body 20.
  • the adhesive for forming the adhesive layer 26 known ones such as an epoxy resin, a silicon resin, and a polyester resin can be used.
  • a method for curing the resin used for the adhesive any method such as thermosetting, photocuring, and anaerobic curing may be used.
  • the acoustic generator 1 of this embodiment at least a part of the surface of the vibrating body 20 is covered with a coating layer made of the resin layer 40.
  • the resin is filled inside the frame member 11 so that the vibrating body 20 and the piezoelectric vibrating element 30 are embedded, and the resin layer 40 is formed by the filled resin. Is formed.
  • the resin layer 40 an epoxy resin, an acrylic resin, a silicon resin, rubber, or the like can be used.
  • the resin layer 40 preferably covers the piezoelectric vibration element 30 completely from the viewpoint of suppressing a peak or a dip.
  • the piezoelectric vibration element 30 may not be completely covered.
  • the resin layer 40 does not necessarily need to cover the entire vibrator 20, and the resin layer 40 may be provided so as to cover a part of the main surface of the vibrator 20.
  • the thickness of the resin layer 40 can be set as appropriate, but is set to about 0.1 mm to 1 mm, for example. In some cases, the resin layer 40 may not be provided.
  • the resonance of the vibrating body 20 can be appropriately damped.
  • the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure generated due to the resonance phenomenon can be suppressed to a small level, and the fluctuation of the sound pressure due to the frequency can be reduced.
  • the vibrating body 20 is fixed to the frame body 10 in a state where tension is applied.
  • the tension applied to the vibrating body 20 is not isotropic and depends on the direction. Is different. That is, assuming that the length direction (Y-axis direction) of the vibrating body 20 is the first direction and the width direction (X-axis direction) of the vibrating body 20 is the second direction, the tension T1 and the second in the first direction The tension T2 in the direction is different.
  • variation of the sound pressure by a frequency can be obtained.
  • the first direction and the second direction are orthogonal to each other.
  • the first direction and the second direction are the main surface of the vibrating body 20 (perpendicular to the thickness direction). It is only necessary that the direction is along the surface) and intersects each other.
  • both the tension T1 and the tension T2 have a value greater than 0 over the entire temperature range in which the acoustic generator 1 is assumed to be used, but at least one of the tension T1 and the tension T2 is greater than 0. It only needs to have a large value.
  • FIG. 2A and 2B are graphs showing examples of frequency characteristics (frequency dependence) of the sound pressure of the sound generator 1.
  • FIG. 2A shows a case where the tension T1 in the first direction (Y-axis direction) and the tension T2 in the second direction (X-axis direction) are both 18 MPa in the sound generator 1 shown in FIG. 1A.
  • the frequency characteristics of sound pressure are shown.
  • FIG. 2B shows the frequency characteristics of sound pressure when the tension T1 in the Y-axis direction is 18 MPa and the tension T2 in the X-axis direction is 10.5 MPa in the sound generator 1 shown in FIG. 1A.
  • the fluctuation of the sound pressure due to the frequency is small particularly in the frequency region of 600 to 1,000 Hz surrounded by a broken line in the graph. Recognize. Needless to say, the optimum values of the tensions T1 and T2 and the optimum ratio of the tensions T1 and T2 vary depending on the material and shape of the vibrating body 20 and the piezoelectric vibration element 30.
  • the piezoelectric vibration element 30 is prepared. First, a binder, a dispersant, a plasticizer, and a solvent are kneaded with the piezoelectric material powder to prepare a slurry.
  • a binder, a dispersant, a plasticizer, and a solvent are kneaded with the piezoelectric material powder to prepare a slurry.
  • the piezoelectric material any of lead-based and non-lead-based materials can be used.
  • the slurry is formed into a sheet to produce a green sheet.
  • a conductor paste is printed on this green sheet to form a conductor pattern to be an internal electrode, three green sheets on which this electrode pattern is formed are stacked, and a green pattern on which no polar pattern is printed Sheets are laminated to produce a laminated molded body.
  • the laminated body 33 is obtained by degreasing and baking the laminated molded body and cutting it into predetermined dimensions.
  • the outer peripheral portion of the multilayer body 33 is processed, and a conductive paste for forming the surface electrode layers 34 and 35 is printed on both main surfaces in the stacking direction of the multilayer body 33.
  • a conductor paste for forming the first to third external electrodes is printed on both end faces in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the electrode, and the electrodes are baked at a predetermined temperature. In this way, the piezoelectric vibration element 30 shown in FIGS. 1A and 1B can be obtained.
  • a DC voltage is applied through the first to third external electrodes to polarize the piezoelectric layer 31 of the piezoelectric vibration element 30.
  • Such polarization is performed by applying a DC voltage so as to be in the direction indicated by the arrow in FIG. 1B.
  • a resin film to be the vibrating body 20 is prepared, and the resin film is fixed in a state where tension is applied by pulling the end of the resin film.
  • the tension T1 in the first direction is different from the tension T2 in the second direction.
  • the resin film in a state where tension is applied is sandwiched and fixed between the frame members 11 and 12. And the part which protruded outside the frame 10 among the resin films is removed. In this way, the vibrating body 20 attached to the frame body 10 in a state where tension is applied is formed.
  • an adhesive to be the adhesive layer 26 is applied to the vibrating body 20, the surface electrode 34 side of the piezoelectric vibrating element 30 is pressed onto the vibrating body 20, and then the adhesive is heated or irradiated with ultraviolet rays. To cure. Then, the resin layer 40 is formed by pouring the uncured resin inside the frame member 11 and curing the resin. In this way, the sound generator 1 of the present embodiment can be manufactured.
  • FIGS. 3A to 3C are partial cross-sectional views for explaining another example of a method for fixing the vibrating body 20 to the frame body 10 in a state where tension is applied.
  • 3A to 3C only one end in the Y-axis direction of the vibrating body 20, the frame member 11, and the frame member 12 constituting the sound generator is partially illustrated.
  • the frame member 11 has irregularities composed of convex portions 11a and concave portions 11b
  • the frame member 12 has irregularities composed of convex portions 12a and concave portions 12b, FIGS. 1A and 1B.
  • Concavities and convexities formed by the convex portions 11a and the concave portions 11b are formed only at both ends in the Y-axis direction of the portions (end portions in the ⁇ Z direction) of the frame member 11 that are in contact with the vibrating body 20, and the convex portions 12a.
  • the recesses and protrusions 12 are formed only at both ends in the Y-axis direction of the portion (Z direction end) of the frame member 12 that contacts the vibrating body 20.
  • the frame member 11 and the frame member 12 are arranged with a space therebetween. At this time, it arrange
  • a resin film having both ends fixed in the Y-axis direction in a state where a tension T3 is applied in the Y-axis direction is sandwiched and fixed between the frame member 11 and the frame member 12.
  • the resin film is sandwiched between the convex portion 11a of the frame member 11 and the concave portion 12b of the frame member 12, and the resin film is sandwiched between the concave portion 11b of the frame member 11 and the convex portion 12a of the frame member 12.
  • the resin film is stretched in the Y-axis direction, and the tension T4 in the Y-axis direction is further added to the resin film that becomes the vibrating body 20.
  • the vibrating body 20 can be fixed to the frame body 10 including the frame member 11 and the frame member 12 in a state where tension is applied.
  • the vibrating body 20 By fixing the vibrating body 20 to the frame body 10 in this way, a desired tension having a sufficient size can be easily and reliably applied to the vibrating body 20, and the tension of the vibrating body 20 can be reduced over time. Can be reduced.
  • corrugation may be formed only in the one end part of the Y-axis direction instead of the both ends of the Y-axis direction of the frame member 11 and the frame member 12. Concavities and convexities may also be formed at the end in the X-axis direction.
  • the frame body 10 includes the frame member 11 and the frame member 12, and the peripheral portion of the vibrating body 20 is sandwiched and fixed between the frame member 11 and the frame member 12.
  • the acoustic generator in which the member 12 is provided with unevenness and at least a part of the peripheral edge of the vibrating body 20 is sandwiched between the concave and convex portions of the unevenness, the sound pressure varies with frequency. Therefore, it is possible to obtain an acoustic generator that has a small characteristic and a small characteristic deterioration due to long-term use.
  • the vibrating body 20 is sandwiched between the frame member 11 and the frame member 12 so that the vibrating body 20 is stretched in both the X-axis direction and the Y-axis direction, and the tension in both the X-axis direction and the Y-axis direction is increased. It is added to the vibrating body 20.
  • the tension applied to the vibrating body 20 by sandwiching the vibrating body 20 between the frame member 11 and the frame member 12 is different from the tension in the X-axis direction and the tension in the Y-axis direction. Therefore, by simply sandwiching the vibrating body 20 between the frame member 11 and the frame member 12, different magnitudes of tension can be applied to the X-axis direction and the Y-axis direction of the vibrating body 20, and the variation in sound pressure due to frequency is small. In addition, it is possible to obtain an acoustic generator with little characteristic deterioration due to long-term use.
  • the unevenness is provided at both the end portion in the first direction and the end portion in the second direction, and among the unevenness, the size of the unevenness provided at the end portion in the first direction, and the second
  • a sound generator that has different irregularities at the end in the direction of, a sound generator with small fluctuations in sound pressure due to frequency and small characteristic deterioration due to long-term use is obtained. be able to.
  • the unevenness may be at least at one end in the first direction and at least one end in the second direction.
  • the method of making the tension T1 in the first direction different from the tension T2 in the second direction in the vibrating body 20 is not limited to the method described above.
  • the tension T1 in the first direction and the tension T2 in the second direction may be made different, and any method may be used. .
  • various methods can be used as a method for confirming that the tension T1 in the first direction and the tension T2 in the second direction in the vibrating body 20 are different.
  • infrared spectroscopy can be used as one method.
  • a resin film that becomes the vibrating body 20 is manufactured. The influence of stretching can be removed.
  • the ratio of the absorbance ratio in the first direction to the absorbance ratio in the second direction is compared between a state in which no tension is applied to the vibrating body 20 and a state in which the tension is applied by stretching the vibrating body 20 on the frame body 10. If there is a difference between the two, it can be confirmed that the tension T1 in the first direction and the tension T2 in the second direction of the vibrator 20 are different.
  • the infrared light may be irradiated to the portion exposed to the outside of the vibrating body 20.
  • the resin layer 40 may be removed by etching or the like, and then the exposed portion of the vibrating body 20 may be irradiated with infrared rays. .
  • an attachment having an anisotropy shape (a shape long in a specific direction A) is attached to the tip of the tension meter, and the attachment is attached with the direction A aligned with the first direction. What is necessary is just to compare the measured value when it presses against the vibrating body 20, and the measured value when the attachment is pressed against the vibrating body 20 in a state where the direction A is matched with the second direction. If there is a difference between the two measured values, it can be confirmed that the tension T1 in the first direction and the tension T2 in the second direction are different.
  • a part of the vibrating body 20 is a frame body having an isotropic shape (for example, a circular ring shape).
  • the influence can be eliminated by pressing the attachment against the vibrating body 20 in the frame.
  • the attachment may be pressed against the vibrating body 20 after removing the resin layer 40 by etching or the like, for example.
  • a figure is drawn on the main surface of the vibrating body 20 with the vibrating body 20 attached to the frame 10, and the shape of the figure (shape 1) in that state and the vibrating body 20 are framed. What is necessary is just to compare with the shape (shape 2) of a figure when removing from the body 10 and making tension
  • the method for confirming that the tension T1 in the first direction and the tension T2 in the second direction in the vibrating body 20 are different is not limited to the method described above. Various other methods with validity can be used for confirmation. It is not necessary to confirm all the methods, and it is only necessary to confirm that the tension T1 in the first direction is different from the tension T2 in the second direction by any one method.
  • FIG. 4A is a plan view of the sound generator 101 according to the second embodiment when viewed from the thickness direction of the vibrating body 20 (the direction perpendicular to the main surface and the + Z direction in the figure).
  • 4B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 4A.
  • FIG. 4B shows the acoustic generator 1 in an enlarged manner in the Z-axis direction.
  • differences from the first embodiment described above will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the acoustic generator 101 of this example does not have the resin layer 40 as shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the frame body 10 comprised by the frame member 11 and the frame member 12 has a shape like U of the alphabet.
  • the vibrating body 20 is fixed to the frame body 10 only at both ends in the Y-axis direction, and is not fixed to the frame body 10 at both ends in the X-axis direction.
  • tensile_strength of the Y-axis direction provided to the vibrating body 20 is enlarged compared with the tension
  • both ends of the vibrating body 20 in the first direction (Y-axis direction) are fixed to the frame body 10, and the second direction of the vibrating body 20 (X-axis direction). Both ends of the are not fixed to the frame body 10.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the sound generation device 70 configured using the sound generator 1 of the first embodiment described above. In FIG. 5, only the components necessary for the description are shown, and the description of the configuration of the sound generator 1 and general components is omitted.
  • the sound generation device 70 of the present embodiment is a sound generation device such as a so-called speaker, and includes, for example, a housing 71 and a sound generator 1 attached to the housing 71 as shown in FIG. .
  • the casing 71 has a rectangular parallelepiped box shape, and has an opening 71a on one surface.
  • Such a casing 71 can be formed using a known material such as plastic, metal, or wood.
  • casing 71 is not limited to a rectangular parallelepiped box shape, For example, it can be set as various shapes, such as cylindrical shape and frustum shape.
  • the sound generator 1 is attached to the opening 71a of the casing 71.
  • the sound generator 1 is the sound generator 1 of the first embodiment described above, and the description of the sound generator 1 is omitted. Since the sound generator 70 having such a configuration generates sound using the sound generator 1 that generates high-quality sound with small fluctuations in sound pressure due to frequency, it can generate sound with high sound quality. . Moreover, since the sound generator 70 can resonate the sound generated from the sound generator 1 inside the housing 71, for example, the sound pressure in a low frequency band can be increased. In addition, the place where the sound generator 1 is attached can be freely set. Moreover, you may make it the acoustic generator 1 attach to the housing
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the electronic device 2 configured using the sound generator 1 of the first embodiment described above. In FIG. 6, only the components necessary for the explanation are shown, and the description of the configuration of the sound generator 1 and general components is omitted.
  • the electronic device 2 includes a housing 200, a sound generator 1 provided in the housing 200, and an electronic circuit connected to the sound generator 1.
  • the electronic device 2 includes an electronic circuit including a control circuit 21, a signal processing circuit 22, and a communication circuit 23, an antenna 24, and a housing 200 that stores these.
  • the communication circuit 23 receives the signal input from the antenna 24 and outputs it to the signal processing circuit 22.
  • the signal processing circuit 22 processes the signal input from the communication circuit 23 to generate an audio signal S and outputs it to the sound generator 1.
  • the sound generator 1 generates sound based on the audio signal S.
  • the control circuit 21 controls the entire electronic device 2 including the signal processing circuit 22 and the communication circuit 23.
  • the electronic apparatus 2 having such a configuration generates sound with the sound generator 1 capable of generating high-quality sound with small fluctuations in sound pressure due to frequency, and therefore generates high-quality sound. Can do.
  • FIG. 6 although the example in which the sound generator 1 was directly attached to the housing
  • the sound generator 70 in which the sound generator 1 is attached to the housing 71 may be attached to the housing 200 of the electronic device 2.
  • the electronic device 2 on which such a sound generator 1 is mounted is not limited to those conventionally known as electronic devices that generate sound, such as a mobile phone, a tablet terminal, a television, and an audio device.
  • the electronic device 2 on which the sound generator 1 is mounted may be an electrical product such as a refrigerator, a microwave oven, a vacuum cleaner, a washing machine, and the like.
  • the shape of the vibrating body 20 when viewed in plan is a rectangle is shown, but the present invention is not limited to this, and other various shapes may be used. For example, it may be another polygonal shape or an elliptical shape.
  • piezoelectric vibration element 30 is disposed on the vibrating body 20
  • two or more piezoelectric vibration elements 30 may be disposed.
  • the piezoelectric vibration element 30 has a rectangular shape in plan view, it may have another shape such as an elliptical shape.
  • the piezoelectric vibration element 30 is exemplified by a so-called bimorph type laminated type, but is not limited thereto.
  • the same effect can be obtained by using a unimorph type piezoelectric vibration element in which a plate made of metal or the like is attached to one main surface of a piezoelectric vibration element that expands and contracts in a plane direction instead of a bimorph type piezoelectric vibration element.
  • piezoelectric vibration elements that stretch and vibrate in the plane direction may be provided on both surfaces of the vibration body 20
  • unimorph type or bimorph type piezoelectric vibration elements may be provided on both surfaces of the vibration body 20.
  • the sound generator 1 of the first embodiment is used as a sound generator
  • the present invention is not limited to this.
  • the sound generator 101 of the second embodiment may be used, or a sound generator of another form may be used.

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Abstract

　枠体と、張力が加えられた状態で枠体に設けられた振動体と、振動体上に設けられた圧電振動素子とを備え、それぞれ振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第１の方向および第２の方向において、第１の方向における張力と第２の方向における張力とが異なっている音響発生器、ならびに、それを用いた、音響発生装置および電子機器とする。

Description

音響発生器、音響発生装置および電子機器
　開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。
　従来、小型で薄型の音響発生器として圧電スピーカーが知られている。圧電スピーカーとしては、たとえば、矩形形状の枠体と、枠体に設けられたフィルムと、フィルム上に設けられた圧電振動素子とを備えたものがある（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１２－６０５１３号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された圧電スピーカーは、共振現象に起因して、音圧の周波数特性においてピーク（周囲よりも音圧が高い部分）やディップ（周囲よりも音圧が低い部分）が生じてしまい、周波数による音圧の急激な変動があるという問題があった。
　実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、周波数による音圧の変動が小さい音響発生器、ならびに、それを用いた、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係る音響発生器は、枠体と、張力が付与された状態で前記枠体に設けられた振動体と、該振動体上に設けられた圧電振動素子と、を備え、それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第１の方向および第２の方向において、前記第１の方向における前記張力と前記第２の方向における前記張力とが異なっている。
　実施形態の一態様の音響発生器によれば、音圧の周波数による変動が小さい音響発生器を得ることができる。
図１Ａは、第１の実施形態に係る音響発生器を模式的に示す平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図である。 図２Ａは、音響発生器の音圧の周波数依存性の一例を示すグラフである。 図２Bは、音響発生器の音圧の周波数依存性の一例を示すグラフである。 図３Ａは、振動板を枠体に固定する方法の一例を説明するための図である。 図３Ｂは、振動板を枠体に固定する方法の一例を説明するための図である。 図３Ｃは、振動板を枠体に固定する方法の一例を説明するための図である。 図４Ａは、第２の実施形態に係る音響発生器を模式的に示す平面図である。 図４Ｂは、図４ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。 図５は、第３の実施形態の音響発生装置の構成を説明するための図である。 図６は、第４の実施形態の電子機器の構成を説明するための図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態について説明する。なお、以下に示す各実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　（第１の実施形態）
　第１の実施形態に係る音響発生器１の構成について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、第１の実施形態に係る音響発生器１を振動体２０の厚さ方向（主面に垂直な方向であり、図の＋Ｚ方向）から見た平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図１Ａは、樹脂層４０を透視した状態を示しており、図１Ｂは、音響発生器１をＺ軸方向に拡大して示している。
　実施形態に係る音響発生器１は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、枠体１０と、張力が付与された状態で枠体１０に設けられた振動体２０と、振動体２０上に設けられた２つの圧電振動素子３０とを備えている。
　枠体１０は、図１Ｂに示すように、同一の形状（矩形の枠状）を有する第１の枠部材１１および第２の枠部材１２によって構成されている。そして、振動体２０の周縁部が、第１の枠部材１１および第２の枠部材１２によって挟まれて固定されている。また、枠体１０は、振動体２０に所定の張力を付与した状態で振動体２０を固定している。すなわち、振動体２０は、張力が加えられた状態で枠体１０に設けられている（張られている）。このようにして、振動体２０は、振動可能な状態で枠体１０に設けられている。
　枠体１０の材質は、特に限定されるものではなく、金属，プラスチック，ガラス，セラミック，木材など、既知の種々の材料を用いることができるが、機械的強度および耐食性に優れているという理由から、たとえば、ステンレスを好適に用いることができる。また、枠体１０の厚さも、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定することができるが、例えば、１００～１０００μｍ程度に設定することができる。また、枠体１０は、必ずしも枠部材１１および枠部材１２で構成される必要はなく、例えば、枠部材１１のみで枠体１０が構成されていても構わない。その場合には、例えば、枠部材１１の－Ｚ方向の表面に接着剤等によって振動体２０が接合されるようにすればよい。
　振動体２０は、樹脂フィルムにより形成されている。振動体２０を形成する樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムを好適に用いることができ、厚みとしては、たとえば、１０～２００μｍとすることができる。なお、振動体２０は、樹脂フィルムに限定されるものではなく、例えば、ゴムや、金属など、種々の既知の材料を用いて形成することができる。
　圧電振動素子３０は、上下の主面が矩形の板状の形状を有している。圧電振動素子３０は、４層の圧電体層３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）と３層の内部電極層３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）とを交互に積層してなる積層体３３と、この積層体３３の上下両面に形成された表面電極層３４、３５と、積層体３３の長手方向（Ｙ軸方向）の端部に設けられた、第１～第３の外部電極とを含んでいる。
　第１の外部電極３６は、積層体３３の－Ｙ方向の端部に配置されており、表面電極層３４、３５と、内部電極層３２ｂとに接続されている。積層体３３の＋Ｙ方向の端部には、第２の外部電極３７と、第３の外部電極（図示せず）とが、Ｘ軸方向に間隔を開けて配置されている。第２の外部電極３７は、内部電極層３２ａに接続されており、第３の外部電極（図示せず）は、内部電極３２ｃに接続されている。
　第２の外部電極３７の上下端部は、積層体３３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極３７ａが形成されており、これらの折返外部電極３７ａは、積層体３３の表面に形成された表面電極層３４、３５に接触しないように、表面電極層３４、３５との間で所定の距離を隔てて延設されている。同様に、第３の外部電極（図示せず）の上下端部は、積層体３３の上下面まで延設されてそれぞれ折返外部電極（図示せず）が形成されており、これらの折返外部電極（図示せず）は、積層体３３の表面に形成された表面電極層３４、３５に接触しないように、表面電極層３４、３５との間で所定の距離を隔てて延設されている。
　そして、圧電体層３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ）は、図１Ｂに矢印で示す向きに分極されており、圧電体層３１ａ、３１ｂが縮む場合には圧電体層３１ｃ、３１ｄが延びるように、そして、圧電体層３１ａ、３１ｂが延びる場合には圧電体層３１ｃ、３１ｄが縮むように、第１の外部電極３６、第２の外部電極３７および第３の外部電極に電圧が印加される。このように、圧電振動素子３０は、バイモルフ型の圧電素子であり、電気信号が入力されるとＹ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。
　圧電体層３１としては、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等、既存の圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層３１の厚みは、所望の振動特性に応じて適宜設定することができるが、例えば、低電圧駆動という観点から、１０～１００μｍとすることができる。
　内部電極層３２は、既存の種々の導体材料を用いて形成することができるが、例えば、銀とパラジウムからなる金属成分と圧電体層３１を構成する材料成分を包含するものとすることができる。内部電極層３２に圧電体層３１を構成するセラミック成分を含有させることによって、圧電体層３１と内部電極層３２との熱膨張差による応力を低減することができる。なお、内部電極層３２は、銀とパラジウムからなる金属成分を含まなくてもよく、また、圧電体層３１を構成する材料成分を含まなくてもよい。
　表面電極層３４、３５および第１～第３の外部電極は、既存の種々の導体材料を用いて形成することができるが、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ものとすることができる。このように、表面電極層３４、３５および第１～第３の外部電極がガラス成分を含有することによって、表面電極層３４、３５および第１～第３の外部電極と、圧電体層３１および内部電極層３２との間に強固な密着力を得ることができるが、これに限定されるものではない。
　また、圧電振動素子３０の振動体２０側の主面と振動体２０とが接着剤層２６で接合されている。接着剤層２６の厚みは、２０μｍ以下が望ましいが、１０μｍ以下が更に望ましい。接着剤層２６の厚みが２０μｍ以下である場合には、積層体３３の振動を振動体２０に伝えやすくなる。
　接着剤層２６を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル系樹脂などの公知のものを使用できる。接着剤に使用する樹脂の硬化方法は、熱硬化、光硬化や嫌気性硬化等のいずれの方法を用いても良い。
　さらに、本実施形態の音響発生器１は、振動体２０の表面の少なくとも一部が、樹脂層４０からなる被覆層によって被覆されている。詳細には、本実施形態の音響発生器１は、振動体２０および圧電振動素子３０を埋設するように、枠部材１１の内側に樹脂が充填されており、充填された樹脂によって樹脂層４０が形成されている。
　樹脂層４０には、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂やゴムなどを採用できる。また、樹脂層４０は、ピークやディップを抑制する観点から、圧電振動素子３０を完全に覆うのが好ましが、圧電振動素子３０を完全に覆わなくても構わない。さらに、樹脂層４０は、必ずしも振動体２０の全体を覆う必要はなく、振動体２０の主面の一部を覆うように樹脂層４０を設ければ良い。なお、樹脂層４０の厚さは、適宜設定することができるが、例えば、０．１ｍｍ～１ｍｍ程度に設定される。また、場合によっては、樹脂層４０を設けなくても構わない。
　このように、樹脂層４０を設けることによって、振動体２０の共振を適度にダンピングすることができる。これによって、共振現象に起因して発生する、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制することができ、周波数による音圧の変動を低減することができる。
　本実施形態に係る音響発生器１は、張力が付与された状態で振動体２０が枠体１０に固定されているが、振動体２０に付与されている張力は等方的ではなく、方向によって異なっている。すなわち、振動体２０の長さ方向（Ｙ軸方向）を第１の方向とし、振動体２０の幅方向（Ｘ軸方向）を第２の方向とすると、第１の方向における張力Ｔ１と第２の方向における張力Ｔ２とが異なっている。これにより、振動体２０の共振に起因して音圧の周波数特性上に発生するピークやディップを小さくすることができるので、周波数による音圧の変動が小さい音響発生器を得ることができる。この効果が得られる理由は、振動体２０に付与される張力を方向によって異ならせることにより、振動体２０の振動における対称性が低下し、縮対していた共振モードが分散されるためではないかと推定される。なお、本例では、第１の方向および第２の方向が互いに直交する方向となっているが、第１の方向および第２の方向は、振動体２０の主面（厚さ方向に垂直な表面）に沿った方向であり、且つ互いに交差する方向であれば良い。
　また、音響発生器１の使用が想定される温度範囲の全体に渡って、張力Ｔ１および張力Ｔ２の両方が０より大きい値を有することが望ましいが、張力Ｔ１および張力Ｔ２の少なくとも一方が０より大きい値を有していれば良い。
　図２Ａ、図２Ｂは、音響発生器１の音圧の周波数特性（周波数依存性）の例を示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は周波数を示しており、縦軸は音圧を示している。詳細には、図２Ａは、図１Ａに示す音響発生器１において、第１の方向（Ｙ軸方向）の張力Ｔ１および第２の方向（Ｘ軸方向）の張力Ｔ２を、共に１８ＭＰａとした場合の音圧の周波数特性を示す。図２Ｂは図１Ａに示す音響発生器１において、Ｙ軸方向の張力Ｔ１を１８ＭＰａとし、Ｘ軸方向の張力Ｔ２を１０．５ＭＰａのとした場合の音圧の周波数特性を示す。
　図２Ａおよび図２Ｂを比較すると、１００～１０，０００Ｈｚの周波数範囲の全体的な音圧には、殆ど差がないことがわかる。
　一方、図２Ｂに示すグラフでは、図２Ａに示すグラフと比較して、特にグラフ中に破線で囲んだ６００～１，０００Ｈｚの周波数領域において、周波数による音圧の変動が小さくなっていることがわかる。なお、なお、張力Ｔ１およびＴ２の最適値や、張力Ｔ１および張力Ｔ２の最適な比率は、振動体２０や圧電振動素子３０の材質や形状によって異なることは言うまでもない。
　次に、本実施形態の音響発生器１の製造方法の一例について説明する。最初に、圧電振動素子３０を準備する。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑材、溶剤を混練し、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、スラリーをシート状に成形してグリーンシートを作製する。そして、このグリーンシートに導体ペーストを印刷して、内部電極となる導体パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを３枚積層し、その上には極パターンが印刷されていないグリーンシートを積層して、積層成形体を作製する。そして、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って積層体３３を得る。
　次に、必要に応じて積層体３３の外周部を加工し、積層体３３の積層方向の両主面に表面電極層３４、３５を形成するための導体ペーストを印刷し、引き続き、積層体３３の長手方向（Ｙ軸方向）の両端面に第１～第３の外部電極を形成するための導体ペーストを印刷し、所定の温度で電極の焼付けを行う。このようにして、図１Ａ及び図１Ｂに示す圧電振動素子３０を得ることができる。
　次に、圧電振動素子３０に圧電性を付与するために、第１～第３の外部電極を通じて直流電圧を印加して、圧電振動素子３０の圧電体層３１の分極を行う。かかる分極は、図１Ｂに矢印で示す方向となるように、ＤＣ電圧を印加して行う。
　次に、振動体２０となる樹脂フィルムを準備し、樹脂フィルムの端部を引っ張って張力を加えた状態で固定する。このとき、第１の方向における張力Ｔ１と、第２の方向における張力Ｔ２とが異なるようにする。そして、張力が付与された状態の樹脂フィルムを枠部材１１、１２で挟んで固定する。そして、樹脂フィルムのうち枠体１０の外側にはみ出した部分を取り除く。このようにして、張力が付与された状態で枠体１０に取り付けられた振動体２０が形成される。この後、振動体２０に接着剤層２６となる接着剤を塗布して、その振動体２０上に圧電振動素子３０の表面電極３４側を押し当て、この後、接着剤を加熱や紫外線を照射することによって硬化させる。そして、硬化前の樹脂を枠部材１１の内側に流し込み、樹脂を硬化させることによって、樹脂層４０を形成する。このようにして、本実施形態の音響発生器１を作製することができる。
　次に、張力が付与された状態で振動体２０を枠体１０に固定する方法の別の例について、図３Ａ～図３Ｃを参照して説明する。図３Ａ～図３Ｃは、張力が付与された状態で振動体２０を枠体１０に固定する方法の別の例を説明するための部分的な断面図である。なお、図３Ａ～図３Ｃにおいては、音響発生器を構成する振動体２０，枠部材１１および枠部材１２のＹ軸方向の一方端のみを部分的に図示している。しかしながら、枠部材１１が、凸部１１ａおよび凹部１１ｂからなる凹凸を有しており、枠部材１２が、凸部１２ａおよび凹部１２ｂからなる凹凸を有していること以外は、図１Ａおよび図１Ｂに示した音響発生器１と同じである。また、凸部１１ａおよび凹部１１ｂからなる凹凸は、枠部材１１の振動体２０に接触する部分（－Ｚ方向端部）のうちのＹ軸方向の両端部のみに形成されており、凸部１２ａおよび凹部１２からなる凹凸は、枠部材１２の振動体２０に接触する部分（Ｚ方向端部）のうちのＹ軸方向の両端部のみに形成されている。
　先ず、図３Ａに示すように、枠部材１１および枠部材１２を、互いに間隔を開けて配置する。このとき、枠部材１１の凸部１１ａと枠部材１２の凹部１２ｂとが対向し、枠部材１１の凹部１１ｂと枠部材１２の凸部１２ａとが対向するように配置する。そして、枠部材１１と枠部材１２との間に、振動体２０となる樹脂フィルムをセットする。このとき樹脂フィルムには、Ｙ軸方向のみに張力Ｔ３を加えて、Ｙ軸方向の両端を固定しておく。
　次に、図３Ｂに示すように、Ｙ軸方向に張力Ｔ３が加えられた状態でＹ軸方向の両端が固定された樹脂フィルムを、枠部材１１と枠部材１２とで挟み込んで固定する。このとき、枠部材１１の凸部１１ａと枠部材１２の凹部１２ｂとの間に樹脂フィルムが挟まれ、枠部材１１の凹部１１ｂと枠部材１２の凸部１２ａとの間に樹脂フィルムが挟まれるようにする。これにより、樹脂フィルムがＹ軸方向に引き延ばされて、振動体２０となる樹脂フィルムにＹ軸方向の張力Ｔ４が更に追加される。
　次に、図３Ｃに示すように、樹脂フィルムのうち枠部材１１および枠部材１２の外側にはみ出した不要な部分を取り除く。このようにして、枠部材１１および枠部材１２からなる枠体１０に、張力が付与された状態で振動体２０を固定することができる。このとき、振動体２０のＹ軸方向の張力Ｔ１は、Ｔ１＝Ｔ３＋Ｔ４となる。
　このようにして振動体２０を枠体１０に固定することにより、充分な大きさを有する所望の張力を容易且つ確実に振動体２０に付与できるとともに、振動体２０の張力の時間経過による低下を低減することができる。なお、枠部材１１および枠部材１２のＹ軸方向の両端部ではなく、Ｙ軸方向の一方端部のみに凹凸が形成されていても構わない。また、Ｘ軸方向の端部にも凹凸が形成されていても構わない。
　すなわち、枠体１０が、枠部材１１および枠部材１２で構成されているとともに、振動体２０の周縁部が、枠部材１１および枠部材１２によって挟まれて固定されており、枠部材１１および枠部材１２に凹凸が設けられているとともに、凹凸の凹部と凸部との間に振動体２０の周縁部の少なくとも一部が挟まれている音響発生器とすることにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
　また、枠部材１１および枠部材１２のＹ軸方向の端部のみではなく、Ｘ軸方向の端部にも凹凸が形成されているようにするとともに、Ｙ軸方向の端部における凹凸の大きさ（図３ＡにおいてＨで示した凸部と凹部との高低差）が異なるようにしても良い。これにより、枠部材１１および枠部材１２によって振動体２０を挟み込むことによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方に振動体２０が引き延ばされ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方の張力が振動体２０に付加される。しかも、枠部材１１および枠部材１２によって振動体２０を挟み込むことによって振動体２０に加えられる張力は、Ｘ軸方向の張力とＹ軸方向の張力とが異なることになる。よって、枠部材１１および枠部材１２によって振動体２０を挟み込むだけで、振動体２０のＸ軸方向とＹ軸方向とに異なる大きさの張力を与えることができ、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
　すなわち、凹凸が、第１の方向の端部および第２の方向の端部の両方に設けられており、凹凸のうち、第１の方向の端部に設けられた凹凸の大きさと、第２の方向の端部に設けられた凹凸の大きさとが、異なっている音響発生器とすることにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。なお、凹凸は、第１の方向における少なくとも一方の端部と、第２の方向における少なくとも一方の端部にあれば良い。
　なお、振動体２０における第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とを異ならせる方法は、上述した方法に限定されるものではない。結果的に、枠体１０に取り付けられた状態の振動体２０において、第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なるようにすれば良く、どんな方法を用いても構わない。
　また、振動体２０における第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なることを確認する方法としても、種々の方法を用いることができる。例えば、１つの方法としては、赤外分光法を用いることができる。例えば、特定の方向に対する平行な偏光と垂直な偏光で得られる２つのスペクトルの吸光度比を、第１の方向と第２の方向の両方に対して求めて比較する方法を用いることができる。また、例えば、振動体２０に張力を与えない状態と、振動体２０を枠体１０に張って張力を与えた状態とを比較することにより、振動体２０となる樹脂フィルムが製造されたときの延伸の影響を取り除くことができる。例えば、第１の方向における吸光度比と第２の方向における吸光度比の比を、振動体２０に張力を与えない状態と、振動体２０を枠体１０に張って張力を与えた状態とで比較し、両者に差異があれば、振動体２０における第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なっていることを確認することができる。
　なお、この方法を用いる場合には、振動体２０に直接赤外線を照射する必要がある。振動体２０が外部に露出した部分を有する場合には、振動体２０の外部に露出した部分に赤外線を照射すればよい。例えば、振動体２０の両方の主面が樹脂層４０で被覆されている場合には、例えば、エッチング等によって樹脂層４０を取り除いてから、振動体２０の露出した部分に赤外線を照射すればよい。
　また、別の方法としては、例えば、異方性がある形状（特定の方向Ａに長い形状）のアタッチメントをテンションメーターの先端に取り付け、方向Ａを第１の方向に一致させた状態でアタッチメントを振動体２０に押し当てたときの測定値と、方向Ａを第２の方向に一致させた状態でアタッチメントを振動体２０に押し当てたときの測定値とを比較すればよい。２つの測定値に差があれば、第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なっていることを確認することができる。なお、振動体２０の平面形状が異方性を有する形状であり、その影響が予想される場合には、振動体２０の一部を等方的な形状（例えば円形のリング状）の枠体で固定し、その枠内の振動体２０にアタッチメントを押し当てることにより、その影響を無くすことができる。また、振動体２０の主面が樹脂層４０で被覆されている場合には、例えば、エッチング等によって樹脂層４０を取り除いてから、アタッチメントを振動体２０に押し当てればよい。
　また、さらに別の方法としては、振動体２０が枠体１０に取り付けられた状態で振動体２０の主面に図形を描き、その状態における図形の形状（形状１）と、振動体２０を枠体１０から取り外して張力を実質的に０にしたときの図形の形状（形状２）とを比較すればよい。形状２が形状１に対して歪んでいれば、振動体２０に付与されていた張力に異方性があったこと、すなわち、第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なっていたことを確認することができる。
　なお、振動体２０における第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なっていることを確認する方法は、上述した方法に限定されるものではない。妥当性を有する他の種々の方法を用いて確認することができる。そして、全ての方法について確認する必要はなく、どれか１つの方法によって、第１の方向の張力Ｔ１と第２の方向の張力Ｔ２とが異なることを確認できればよい。
　（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態に係る音響発生器１０１の構成について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、第２の実施形態に係る音響発生器１０１を振動体２０の厚さ方向（主面に垂直な方向であり、図の＋Ｚ方向）から見た平面図である。図４Ｂは、図４ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。なお、理解を容易にするために、図４Ｂは、音響発生器１をＺ軸方向に拡大して示している。なお、本例においては、前述した第１の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　本例の音響発生器１０１は、図４Ａ，図４Ｂに示すように、樹脂層４０を有していない。また、本例の音響発生器１０１では、枠部材１１および枠部材１２で構成される枠体１０が、アルファベットのＵのような形状を有している。そして、振動体２０は、Ｙ軸方向の両端のみが枠体１０に固定されており、Ｘ軸方向の両端は枠体１０に固定されていない。そして、振動体２０に付与されているＹ軸方向の張力は、Ｘ軸方向の張力と比較して大きくされている。
　すなわち、本例の音響発生器１０１は、振動体２０の第１の方向（Ｙ軸方向）における両端部が枠体１０に固定されており、振動体２０の第２の方向（Ｘ軸方向）における両端部が枠体１０に固定されていない。これにより、振動体２０に付与されている第１の方向（Ｙ軸方向）の張力を、第２の方向（Ｘ軸方向）の張力と比較して大きくすることが容易になる。そして、これにより、周波数による音圧の変動が小さく、また、長年の使用による特性劣化が小さい音響発生器を得ることができる。
　（第３の実施形態）
　次に、第３の実施形態に係る音響発生装置７０の構成について説明する。図５は、前述した第１の実施形態の音響発生器１を用いて構成した音響発生装置７０の構成の一例を示す図である。なお、図５においては、説明に必要となる構成要素のみを示しており、音響発生器１の構成や一般的な構成要素についての記載を省略している。
　本実施形態の音響発生装置７０は、いわゆるスピーカーのような発音装置であり、図５に示すように、たとえば、筐体７１と、筐体７１に取り付けられた音響発生器１とを備えている。筐体７１は、直方体の箱状の形状を有しており、１つの表面に開口７１ａを有している。このような筐体７１は、例えば、プラスチック、金属、木材などの既知の材料を用いて形成することができる。また、筐体７１の形状は、直方体の箱状に限定されるものではなく、例えば、円筒状や錐台状など、種々の形状とすることができる。
　そして、筐体７１の開口７１ａに音響発生器１が取り付けられている。音響発生器１は、前述した第１の実施形態の音響発生器１であり、音響発生器１についての説明は省略する。このような構成を有する音響発生装置７０は、周波数による音圧の変動が小さい高音質な音響を発生させる音響発生器１を用いて音響を発生させるので、音質が高い音響を発生させることができる。また、音響発生装置７０は、音響発生器１から発生する音を筐体７１の内部で共鳴させることができるので、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。なお、音響発生器１が取り付けられる場所は自由に設定することができる。また、音響発生器１が他の物を介して筐体７１に取り付けられるようにしても構わない。
　（第４の実施形態）
　次に、第４の実施形態に係る電子機器の構成について説明する。図６は、前述した第１の実施形態の音響発生器１を用いて構成した電子機器２の構成の一例を示す図である。なお、図６においては、説明に必要となる構成要素のみを示しており、音響発生器１の構成や一般的な構成要素についての記載を省略している。電子機器２は、筐体２００と、筐体２００に設けられた音響発生器１と、音響発生器１に接続された電子回路とを備えている。
　詳細には、電子機器２は、図６に示すように、制御回路２１，信号処理回路２２および通信回路２３を含む電子回路と、アンテナ２４と、これらを収納する筐体２００とを備えている。なお、電子機器２が備える他の電子部材（たとえば、ディスプレイ、マイクなどのデバイスや回路）については記載を省略した。
　通信回路２３は、アンテナ２４から入力された信号を受信して信号処理回路２２へ出力する。信号処理回路２２は、通信回路２３から入力された信号を処理して音声信号Ｓを生成し、音響発生器１へ出力する。音響発生器１は、音声信号Ｓに基づいて音響を発生させる。制御回路２１は、信号処理回路２２および通信回路２３を含む電子機器２全体を制御する。
　このような構成を有する電子機器２は、周波数による音圧の変動が小さい高音質な音響を発生させることが可能な音響発生器１によって音響を発生させることから、高音質な音響を発生させることができる。
　なお、図６においては、電子機器２の筐体２００に音響発生器１が直接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、図５に示したような、音響発生器１が筐体７１に取り付けられた音響発生装置７０が、電子機器２の筐体２００に取り付けられるような構成としても構わない。
　また、このような音響発生器１が搭載される電子機器２は、携帯電話機，タブレット端末，テレビ，オーディオ機器など、音響を発生させる電子機器として従来知られたものに限定されるものではない。音響発生器１が搭載される電子機器２は、例えば、冷蔵庫、電子レンジ、掃除機、洗濯機などのような電気製品であっても構わない。
　（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、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される発明の概念を逸脱しない範囲で種々の変更または改良が可能である。
　例えば、上述実施形態では、振動体２０を平面視したときの形状が長方形の場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の種々の形状であっても構わない。例えば、他の多角形であって良く、また、楕円形のような形状でも構わない。
　また、上述した実施形態では、圧電振動素子３０を、振動体２０上に１個配設したものを例示したが、２個以上の圧電振動素子３０を配置しても構わない。また、圧電振動素子３０を平面視で矩形状としたが、例えば楕円形状など、他の形状であってもよい。
　また、上述した実施形態では、圧電振動素子３０として、いわゆるバイモルフ型の積層型を例示したが、これに限られるものではない。例えば、バイモルフ型の圧電振動素子に代えて、面方向に伸縮振動する圧電振動素子の一方主面に金属等の板を貼り付けて構成したユニモルフ型の圧電振動素子を用いても、同様の効果を得ることができる。また、面方向に伸縮振動する圧電振動素子を振動体２０の両面に設けるようにしても良く、振動体２０の両面にユニモルフ型やバイモルフ型の圧電振動素子を設けるようにしても良い。
　また、上述した第３および第４の実施形態では、第１の実施形態の音響発生器１を音響発生器として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、第２の実施形態の音響発生器１０１を用いても良く、他の形態の音響発生器を用いても構わない。
　１，１０１：音響発生器
　２：電子機器
　１０：枠体
　１１，１２：枠部材
　１１ａ，１２ａ：凸部
　１１ｂ，１２ｂ：凹部
　２０：振動体
　３０：圧電振動素子
　７０：音響発生装置
　７１，２００：筐体

Claims (8)

  1. 　枠体と、
    　張力が付与された状態で前記枠体に設けられた振動体と、
    　該振動体上に設けられた圧電振動素子と、
    を備え、
    　それぞれ前記振動体の主面に沿った方向であるとともに互いに交差する方向である第１の方向および第２の方向において、前記第１の方向における前記張力と前記第２の方向における前記張力とが異なっている
    　ことを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記第１の方向と前記第２の方向とは直交している
    　ことを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
  3. 　前記振動体の前記主面の少なくとも一部が、被覆層によりさらに被覆されている
    　ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生器。
  4. 　前記枠体が、第１の枠部材および第２の枠部材で構成されているとともに、前記振動体の周縁部が、前記第１の枠部材および前記第２の枠部材によって挟まれて固定されており、
    　前記第１の枠部材および前記第２の枠部材に凹凸が設けられているとともに、該凹凸の凹部と凸部との間に前記振動体の前記周縁部の少なくとも一部が挟まれている
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の音響発生器。
  5. 　前記凹凸が、前記第１の方向の端部および前記第２の方向の端部の両方に設けられており、
    前記凹凸のうち、前記第１の方向の端部に設けられた凹凸の大きさと、前記第２の方向の端部に設けられた凹凸の大きさとが、異なっている
    ことを特徴とする請求項４に記載の音響発生器。
  6. 　前記振動体の前記第１の方向における両端部が前記枠体に固定されており、前記振動体の前記第２の方向における両端部が前記枠体に固定されていないことを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の音響発生器。
  7. 　筐体と、
    　該筐体に設けられた請求項１～６のいずれか１つに記載の音響発生器と、
    　を少なくとも備えることを特徴とする音響発生装置。
  8. 　筐体と、
    　該筐体に設けられた請求項１～６いずれか１つ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、
    　を少なくとも備え、
    　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。
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