圧電振動板及びそれを利用した電子機器
【課題】
発音体用の圧電振動板を薄型化するとともに、電極の引き出しの信頼性向上，製造工程の簡略化，材料の削減を図る。
【解決手段】
圧電層２０Ａ，２０Ｂの両主面には、電極層２２Ａ〜２２Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃが形成される。同一主面上で隣接する電極層同士，圧電層を挟んで対向する電極層同士には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される。２層目の電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、互いの領域に達する突出形状３０，３２が形成され、圧電層２０Ａ，２０Ｂには、分割線３８から外れた位置にスルーホールが形成される。電極層２２Ａ〜２２Ｃは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０により接続され、同電位となって振動板１２側から引き出されるため、全体が薄型化する。また、いずれかの電極層と重なる位置でスルーホール接続することにより、導電接続の信頼性が向上する。
発音体用の圧電振動板を薄型化するとともに、電極の引き出しの信頼性向上，製造工程の簡略化，材料の削減を図る。
【解決手段】
圧電層２０Ａ，２０Ｂの両主面には、電極層２２Ａ〜２２Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃが形成される。同一主面上で隣接する電極層同士，圧電層を挟んで対向する電極層同士には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される。２層目の電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、互いの領域に達する突出形状３０，３２が形成され、圧電層２０Ａ，２０Ｂには、分割線３８から外れた位置にスルーホールが形成される。電極層２２Ａ〜２２Ｃは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０により接続され、同電位となって振動板１２側から引き出されるため、全体が薄型化する。また、いずれかの電極層と重なる位置でスルーホール接続することにより、導電接続の信頼性が向上する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発音体用の圧電振動板及びそれを利用した電子機器に関し、更に具体的には、圧電振動板及び電子機器の薄型化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電発音体（圧電振動板）は、簡易な電気音響変換手段として広く利用されており、特に近年は、携帯電話や携帯情報端末などの分野でスピーカ等として多用されている。圧電発音体は、図１１に一例を示すように、圧電素子５０４，５１０を、振動板５０２の表裏両面に貼り合わせた構成となっている。圧電素子５０４は、圧電体５０６の表裏両面に、電極層５０８Ａ及び５０８Ｂを形成した構造となっており、金属などによって構成された振動板５０２の表面に、導電性接着剤等で接着される。他方の圧電素子５１０についても同様であり、圧電体５０６の表裏両面に、電極層５０８Ｃ及び５０８Ｄを形成した構造となっている。
【０００３】
前記電極層５０８Ａ及び５０８Ｄは、それぞれリード線５１２Ａ及び５１２Ｂなどの導電手段を介して外部に引き出され、他の電極層５０８Ｂ及び５０８Ｃは振動板５０２と同電位となっており、前記振動板５０２からリード線５１２Ｃを介して外部に引き出される。このような電極引き出し構造と類似の構造が、例えば、以下の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４７０９２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のような背景技術では、電極を外部に引き出すために、リード線５１２Ａ〜５１２Ｃ及び半田５１４Ａ〜５１４Ｃが必要になる。このうち、リード線５１２Ａと５１２Ｂの半田接続部は、圧電素子５０４，５１０の表面の電極５０８Ａ、５０８Ｄ上に設けられるため、圧電発音体５００自体の厚みを増大させる要因となる。例えば、振動板５０２の厚みを３０μｍ，圧電素子５０４及び５１０の厚みをそれぞれ６０μｍ，リード線５１２Ａ及び５１２Ｂの接続部の半田５１４Ａ及び５１４Ｂの高さをそれぞれ１６０μｍとすると、圧電発音体５００全体の厚みが４７０μｍになる。このうち、電極の引き出しに要するリード線５１２Ａ、５１２Ｂの半田接続部の厚みの合計は、３２０μｍとなり、圧電発音体５００全体の厚みの７０％近くを占めることになってしまう。また、前記背景技術では、上下面からのリード線５１２Ａ及び５１２Ｂによる引き出しは、リード線５１２Ａ及び５１２Ｂが振動板５０２に密着していない為、長時間の激しい圧電駆動に対して、信頼性が十分ではない可能性がある。従って、電極引き出し構造を改良することにより、不要な厚みを省くことができれば、圧電発音体やそれを利用する電子機器の薄型化をより促進するために好都合である。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、電極構造の改良により発音体用の圧電振動板を薄型化し、電子機器に対する実装の自由度の向上及び電子機器自体の薄型化を図ることである。他の目的は、電極の引き出しの信頼性を向上させることである。他の目的は、引き出し構造の改良により、製造工程を簡略化するとともに、材料の削減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせた発音体用の圧電振動板であって、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置されるとともに、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続手段，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記複数の接続手段のうち少なくとも一つが、スルーホールを有することを特徴とする。他の形態は、前記圧電層の主面上に分割形成された複数の電極層のそれぞれに導電接続する複数の引き出し電極を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする。更に他の形態は、前記電極層が、前記圧電層の主面の中心を通らない分割線を境として、複数に分割されていること，あるいは、前記圧電層の同一主面上の複数の電極層が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に分割配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電子機器は、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電振動板を利用したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせ、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置される。そして、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、該圧電層の厚み方向に接続することとした。このため、電極層の引き出しを、全て前記振動板から行うことができ、全体の薄型化を図るとともに、信頼性を向上させることができる。また、引き出し構造の簡略化により、製造工程の簡略化や材料の削減効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の構成を示す分解斜視図である。図２(A)は、本実施例の全体を示す外観斜視図，図２(B)は、前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図３は、比較例の構成を示す分解斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板１０は、略円形の振動板１２の一方の主面に、略円形の圧電素子１８を貼り合わせたユニモルフ構造となっている。
【００１２】
前記振動板１２は、絶縁性であって屈曲に優れた材料、例えば、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephtalate）などの絶縁フィルムからなる絶縁板１３の一方の主面に、例えば、導電性Ａｇペーストを用いて、それぞれ一対のプリント導体パターン１４及び１６を設けた構成となっている。なお、前記導電性Ａｇペーストは一例であり、スパッタリング法などにより薄膜導電体層を設けるようにしてもよい。前記絶縁板１３には、前記一対のプリント導体パターン１４及び１６の間隙を通る直線の延長方向に、外周側に突出する突出部１３Ａが設けられている。また、前記プリント導体パターン１４及び１６は、前記突出部１３Ａの表面上に形成された引き出し部１４Ａ及び１６Ａとそれぞれ接続されている。
【００１３】
前記圧電素子１８は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスによって形成された圧電層２０Ａ及び２０Ｂと、電極層２２Ａ〜２２Ｃ及び２４Ａ〜２４Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。電極層２２Ａ〜２２Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃとしては、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金などの焼付け型の導電層などが利用される。まず、略円形の圧電層２０Ａの一方の主面（図１では上面）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ａ及び２４Ａが、圧電層２０Ａの主面をほぼ２等分した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。２層目の圧電層２０Ｂの両面には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ｂ及び２４Ｂと、電極層２２Ｃ及び２４Ｃが形成されている。これら電極層２２Ｂ，２４Ｂ，２２Ｃ，２４Ｃも、圧電層２０Ｂのほぼ中心を通る分割線３８を境として、ほぼ半月状となっている。また、前記電極層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになるように配置されている。すなわち、圧電層を挟んで対向する電極層に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように配置される。
【００１４】
また、前記圧電層２０Ａには、スルーホール２６Ａ及び２８Ａが設けられ、圧電層２０Ｂには、スルーホール２６Ｂ及び２８Ｂが形成される。一方、２層目の電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、前記分割線３８を越えて互いの領域に達する突出形状３０及び３２が形成されている。なお、前記スルーホール２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂは、図１に示すように、分割線３８からずれた位置となるように形成されている。そして、前記電極層２２Ａ〜２２Ｃは、図１及び図２(B)に示すように、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０によって厚み方向にほぼ直線的に電気的に接続されており、全て共通電位となっている。また、電極層２４Ａ〜２４Ｃは、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ，突出形状３２によって、厚み方向にほぼ直線的に接続されており、全て共通電位となっている。そして、前記電極層２２Ｃが、振動板１２の主面上に設けられた一方のプリント導体パターン１４に接触し、電極層２４Ｃが他方のプリント導体パターン１６に接触するように、図示しない導電性接着剤などにより貼り合わせられる。
【００１５】
このような圧電振動板１０では、引き出し電極となるプリント導体パターン１４及び１６の引き出し部１４Ａ及び１６Ｂから、図示しないリード線などによって電極が引き出され、電源（図示せず）に接続される。そして、例えば、一方のプリント導体パターン１４はプラス，他方のプリント導体パターン１６はマイナスという具合に信号電圧を印加することにより、圧電振動板１０を駆動することができる。すなわち、圧電素子１８の表面から電極を引き出すのではなく、該圧電素子１８が貼り合わせられた振動板１２の表面から電極を引き出すことが可能になるため、上述した背景技術と比較して、圧電振動板１０自体を大幅に薄型化することができる。
【００１６】
ここで、図３に示す比較例との違いについて説明する。比較例の圧電素子４０は、圧電層４２Ａ，４２Ｂと、電極層４４Ａ〜４４Ｃ及び４６Ａ〜４６Ｃを積層したもので、各電極層には、圧電層４２Ａ及び４２Ｂに設けたスルーホール４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂを介して電気的に接続するための突出形状５２〜６２が形成されている。また、この比較例では、前記スルーホール４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂが、前記電極層を同一主面上で分割する分割線６４上に設けられている。前記各電極層としては、Ａｇなどの金属が用いられるが、前記分割線６４上には、実質的に電極（金属）がほとんど存在しないため、強度が低くなる。従って、このように金属が存在しない部分でスルーホール接続を行うと信頼性が低くなるおそれがある。しかしながら、本実施例の圧電素子１８のように、スルーホールを分割線３８から外れた位置に設け、電極層のいずれかと重なる位置で導電接続を行うことにより、強度が増し、信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)圧電層２０Ａ及び２０Ｂの主面を２分割した各々の領域に互いに離間して配置される一対の電極層を前記圧電層の両主面に備えた圧電素子１８を、振動板１２の一方の主面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を挟んで対向する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように前記電極層を配置する。そして、同一極性の信号電圧が印加される電極層２２Ａ〜２２Ｃを、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び突出形状３０によって厚み方向に接続し、電極層２４Ａ〜２４Ｃを、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ及び突出形状３２によって厚み方向に接続することとしたので、電極層の引き出しを全て振動板１２から行うことができ、全体の薄型化を図ることができる。また、引き出し構造の簡略化により、製造工程の簡略化や材料の削減効果が得られる。
(2)前記スルーホール接続を、分割線３８から外れた位置，すなわち、いずれかの電極層と重なる位置で行うこととしたので、強度が増し、導電接続の信頼性の向上を図ることができる。
(3)前記振動板１２に、前記各電極層にほぼ等しい面積のプリント導体パターン１４及び１６を設け、前記電極層と接着することとしたので、圧電駆動時の導電接続及び引き出しの信頼性を高めることができる。
【実施例２】
【００１８】
次に、図４を参照しながら、本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。図４は、本実施例の分解斜視図である。前記実施例１は、２層の圧電層を有する圧電素子を振動板の主面に設けた例であったが、本実施例は、３層の圧電層を有する圧電素子を用いた例である。図４に示すように、本実施例の圧電振動板７０は、振動板１２の一方の主面に、圧電素子７２を貼り合わせたユニモルフ構造であって、全体が略円形に形成されている。前記振動板１２は、前記実施例１と同様に、絶縁板１３の表面に引き出し電極として、一対のプリント導体パターン１４及び１６が形成されている。
【００１９】
圧電素子７２は、圧電層２０Ａ〜２０Ｃと、電極層２２Ａ〜２２Ｄ及び２４Ａ〜２４Ｄを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層２０Ａ〜２０Ｃや、電極層２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。まず、略円形の圧電層２０Ａの一方の主面（図４では上面）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ａ及び２４Ａが、圧電層２０Ａの主面をほぼ２等分した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。２層目の圧電層２０Ｂの表面（図４では上面）には、同様に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ｂと２４Ｂが形成されている。また、前記電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、分割線３８を越えて互いの領域に達する突出形状３０，３２が形成されている。
【００２０】
３層目の圧電層２０Ｃの表面についても同様に、一対の電極層２２Ｃ及び２４Ｃが形成される。これら電極層２２Ｃ及び２４Ｃの対向する縁部にも、中心付近に、それぞれ互いの領域に達する突出形状３４及び３６が設けられている。さらに、該圧電層２０Ｃの裏面には、同じく一対の電極層２２Ｄ及び２４Ｄが形成される。一方、前記圧電層２０Ａ〜２０Ｃには、スルーホール２６Ａ〜２６Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃが、分割線３８から外れた適宜位置に形成されている。
【００２１】
以上のような圧電素子７２では、電極層２２Ａ〜２２Ｄは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０，３４，スルーホール２８Ｃによって、圧電素子７２の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２４Ａ〜２４Ｄは、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ、突出形状３２，３６，スルーホール２６Ｃによって、厚み方向にほぼ直線的に接続される。なお、スルーホール接続は、前記実施例１と同様に、分割線３８から外れた位置，すなわち、いずれかの電極層に重なる位置で行われる。そして、前記電極層２２Ｄが一方のプリント導体パターン１６に接触し、電極層２４Ｄが、他方のプリント導体パターン１４に接触するように貼り合わせられ、該プリント導体パターン１４及び１６から電極が引き出されて、図示しない電源に接続される。このように、本実施例によれば、圧電層の積層数を増やしても、上述した実施例１と同様に、薄型化，製造工程の簡略化や材料の削減効果，導電接続や電極引き出しの信頼性の向上などの効果が得られる。
【実施例３】
【００２２】
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の実施例３を説明する。図５は、本実施例の分解斜視図，図６は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。上述した実施例１及び２は、いずれも圧電振動板の全体形状を略円形としたものであるが、本実施例は、略長方形としたものである。図５及び図６に示すように、圧電振動板１００は、振動板１０２の一方の主面に圧電素子１１０を貼り合わせたユニモルフ構造となっている。前記振動板１０２は、上述した実施例と同様に、絶縁板１０４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン１０６と１０８が形成されている。これらプリント導体パターン１０６，１０８は、突出した引き出し部１０６Ａ及び１０８Ａを備えている。また、圧電素子１１０は、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。
【００２３】
前記圧電素子１１０は、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃの形状が略長方形であるほかは、基本的な構造は前記実施例１と同様である。すなわち、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂには、主面の中心を通ってほぼ２分割する分割線１２６から外れた適宜位置に、スルーホール１１８Ａ，１１８Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂが形成されており、２層目の電極層１１４Ｂ及び１１６Ｂの対向する縁部には、分割線１２６を越えて互いの領域に達する突出形状１２２及び１２４が形成されている。そして同一極性の信号電圧が印加される電極層１１４Ａ〜１１４Ｃは、スルーホール１１８Ａ，１１８Ｂ，突出形状１２２によって導電接続され、前記電極層１１４Ｃが振動板１０４の一方のプリント導体パターン１０６に貼り合わせられる。また、電極層１１６Ａ〜１１６Ｃも、スルーホール１２０Ａ，１２０Ｂ，突出形状１２４によって導電接続され、前記電極層１１６Ｃが他方のプリント導体パターン１０８に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン１０６，１０８の引き出し部１０６Ａ及び１０８Ｂに、例えば、リード線を半田で接続することにより、圧電振動板１００に対する信号電圧の印加が可能となる。本実施例の基本的作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
【実施例４】
【００２４】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施例４を説明する。上述した実施例１〜３はいずれも、圧電層の主面の中心を通って該主面をほぼ２等分する分割線を境として、一対の電極層を離間して配置することしたが、本実施例は、電極層の分割線が、圧電層の主面の中心を通らないようにしたものである。図７は、本実施例の構造を示す分解斜視図，図８(A)は本実施例の圧電素子の外観を示す斜視図である。図８(B)〜(D)は、本実施例の変形例を示す図である。
【００２５】
図７に示すように、圧電振動板１５０は、振動板１５２の一方の主面に圧電素子１６０を貼り合わせたユニモルフ構造となっており、全体が略円形となっている。前記振動板１５２は、絶縁板１５４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン１５６と１５８が形成されている。前記プリント導体パターン１５６は、図示の例では、円の一部を除いた形状となっており、他方のプリント導体パターン１５８は、円の一部の形状となっている。すなわち、振動板１５２の主面の略中心を通らない分割線１７６を境にして、プリント導体パターン１５６及び１５８が分割形成されている。また、これらプリント導体パターン１５６及び１５８は、前記圧電素子１６０よりも径が大きくなるように形成されている。
【００２６】
一方、圧電素子１６０は、圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂと、電極層１６４Ａ〜１６４Ｃ及び１６６Ａ〜１６６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂと、電極層１６４Ａ〜１６４Ｃ及び１６６Ａ〜１６６Ｃとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。圧電素子は、前記分割線１７６が、圧電層の主面の中心を通らないこと以外は、基本的な構造は前記実施例１と同様である。すなわち、圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂには、前記分割線１７６から外れた適宜位置に、スルーホール１６８Ａ，１６８Ｂ，１７０Ａ，１７０Ｂが形成されており、２層目の電極層１６４Ｂ及び１６６Ｂの対向する縁部には、分割線１７６を越えて互いの領域に達する突出形状１７２及び１７４が形成されている。
【００２７】
そして同一極性の信号電圧が印加される電極層１６４Ａ〜１６４Ｃは、スルーホール１６８Ａ，１６８Ｂ，突出形状１７２によって導電接続され、前記電極層１６４Ｃが振動板１５２の一方のプリント導体パターン１５６に貼り合わせられる。また、電極層１６６Ａ〜１６６Ｃも、スルーホール１７０Ａ，１７０Ｂ，突出形状１７４によって導電接続され、前記電極層１６６Ｃが他方のプリント導体パターン１５８に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン１５６，１５８の縁部に、例えば、リード線１８２及び１８４を、半田１７８及び１８０で接続することにより、圧電振動板１５０に対する信号電圧の印加が可能となる。本実施例によれば、上述した実施例１の効果に加え、分割線１７６が圧電層の中心を通らないようにすることで、電極層が存在しない強度の弱い部分を、変位量が大きい中心からずらし、圧電振動板１５０の駆動時や、落下衝撃時などに圧電体に発生する応力を低減できるという効果がある。例えば、本実施例では、上述した実施例１に示す中央分割の場合より、２割程度発生応力が低くすることができる。
【００２８】
次に、図８(B)〜(D)を参照して、本発明の変形例を説明する。図８(B)に示す圧電素子２００では、圧電層２０２の中心を通らない曲線状の分割線２０８を境にして、電極層２０４及び２０６が分割配置されており、前記分割線２０８から外れた位置で、複数の電極層が厚み方向に導電接続されている。図８(C)に示す圧電素子２２０では、圧電層２２２の中心を通らない波線状の分割線２２８を境にして、電極層２２４及び２２６が分割配置されており、前記分割線２２８から外れた位置で、複数の電極層が厚み方向に導電接続されている。また、図８(D)に示す圧電素子２４０では、圧電層２４２の中心を通らない屈折した分割線２４８を境にして、電極層２４４及び２４６が分割配置されている。いずれの場合であっても、前記図７に示した圧電振動板１５０と同様の効果が得られる。もちろん、図８に示した電極層の形状は一例であり、圧電層の中心を通らない直線や曲線を組み合わせて電極層を分割するようにしてもよい。
【実施例５】
【００２９】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施例５を説明する。図９は、本実施例の分解斜視図である。図１０は、本実施例と前記実施例１の圧電素子を振動板に接着する様子を示すである。前記実施例１〜４では、圧電層の主面を直線ないし曲線で複数に分割した各々の領域に、電極層を互いに離間して配置することとしたが、本実施例５では、圧電層の主面を略同心円状に複数に分割（図示の例では２分割）した各々の領域に、電極層を互いに離間して配置する構成となっている。図９に示すように、圧電振動板３００は、振動板３０２の一方の主面に圧電素子３２０を貼り合わせたユニモルフ構造となっており、全体が略円形となっている。
【００３０】
まず、振動板３０２について説明すると、上述した実施例と同様に、絶縁板３０４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン３０６と３１０が同心円状に形成されている。また、前記絶縁板３０４の縁の一部には、該絶縁板３０４の中心を通る直線の延長方向に、外周側に突出する突出部３０４Ａが設けられている。前記プリント導体パターン３０６，３１０は、前記突出部３０４Ａの表面上に設けられた引き出し部３０６Ａ及び３１０Ａにそれぞれ接続されている。これらプリント導体パターン３０６及び３１０は、絶縁板３０４の主面を、径方向に内周側と外周側とに２分割する円を境にして、それぞれの領域に互いに離間するように配置されている。内周側のプリント導体パターン３１０は、外周側のプリント導体パターン３０６の周方向の一部に設けられたスリット３０８を介して、前記突出部３０４Ａ上の引き出し部３１０Ａに接続されている。前記引き出し部３１０Ａには、前記圧電素子３２０の外周側の電極層３２４Ｃと対向する部分に、電極間の短絡発生を防止するための絶縁層３１２が設けられている。また、前記対向部分に、接着剤を塗布することにより、絶縁板３０４と圧電素子３２０との変位伝達をより確実にするとともに、非接着部分同士の衝突による不要な音の発生を防止するようにしてもよい。
【００３１】
一方、圧電素子３２０は、圧電層３２２Ａ及び３２２Ｂと、電極層３２４Ａ〜３２４Ｃ及び３２６Ａ〜３２６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。略円形の圧電層３２２Ａの一方の主面（図示の例では上面側）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層３２４Ａ及び３２６Ａが、主面を同心円状に二つに分割した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。これら電極層３２４Ａ及び３２６Ａは、前記圧電層３２２Ａを径方向で二つに分割する円を境にして、外周側と内周側に配置されている。２層目の電極層３２４Ｂ及び３２６Ｂと、３層目の電極層３２４Ｃ及び３２６Ｃについても同様である。これら電極層は、圧電層を挟む両側で内外反転の関係にある。すなわち、電極層３２４Ａ〜３２４Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層３２６Ａ〜３２６Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになるというように配置されている。また、２層目の電極層３２４Ｂ及び３２６Ｂの適宜位置に、互いの領域に達する突出形状３３２及び３３４が形成されているほか、圧電層３２２Ａ及び３２２Ｂには、スルーホール３２８Ａ，３３０Ａ，３２８Ｂ，３３０Ｂが適宜位置に形成されている。
【００３２】
そして同一極性の信号電圧が印加される電極層３２４Ａ〜３２４Ｃは、スルーホール３３０Ａ，３３０Ｂ，突出形状３３２によって導電接続され、前記電極層３２４Ｃが振動板３０２の一方のプリント導体パターン３０６に貼り合わせられる。また、電極層３２６Ａ〜３２６Ｃも、スルーホール３２８Ａ，３２８Ｂ，突出形状３３４によって導電接続され、前記電極層３２６Ｃが他方のプリント導体パターン３１０に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン３０６，３１０の引き出し部３０６Ａ，３１０Ａに、例えば、図示しないリード線を半田で接続することにより、圧電振動板３００に対する信号電圧の印加が可能となる。
【００３３】
本実施例と前記実施例１を比較すると、実施例１では、図１０(B)に示すように、圧電素子１８を振動板１２に接着する際に、振動板１２と圧電素子１８の電極形状を一致させるという手間がかかる。これに対して、本実施例のように、電極形状を同心円状とすることで、図１０(A)に示すように、圧電素子３２０の接着の際に、電極形状の位置ずれを考慮しなくてもよくなる。すなわち、圧電素子３２０が、図に矢印で示す方向に回転しても、互いの外周縁の位置さえ合っていれば、何ら問題なく振動板側との接続が可能となる。このように、本実施例によれば、上述した実施例１の効果に加え、製造工程の一層の簡略化を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施例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内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例に示した材料，形状，寸法は一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更可能である。
(2)圧電層と電極層の積層数も任意であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(3)前記実施例では、圧電振動板の全体形状を略長方形ないし略円形としたが、同様の効果を奏するものであれば、形状は適宜変更可能である。
(4)前記実施例で示した電極引き出し構造も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。例えば、前記実施例では、振動板として、絶縁板上にプリント導体パターンを形成したものを利用することとしたが、振動板自体を、導電性を有する可撓性薄板によって形成し、圧電素子の電極層とほぼ同位置で分割して絶縁を図るような構成としてもよい。
(5)上述した実施例では、振動板の一方の主面に圧電素子を設けたユニモルフ構造としたが、両主面に圧電素子を設けたバイモルフ構造としても同様の効果が得られる。
(6)上述した実施例では、圧電素子の主面を２分割した各々の領域に電極層を設けることとしたが、これも一例であり、同様の効果を奏するように適宜分割数を変更してよい。
(7)本発明の圧電振動板の好適な応用例としては、携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ），ボイスレコーダ，ＰＣ（パソコン）などの各種電子機器のスピーカが挙げられるが、他の公知の各種の電子機器に適用することを妨げるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせ、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置する。そして、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記圧電層の主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、該圧電層の厚み方向に導電接続することとしたので、薄型化が要求される発音体用の圧電振動板及びそれを利用した電子機器の用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１の構造を示す分解斜視図である。
【図２】前記実施例１を示す図であり、(A)は外観を示す斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】前記実施例１の比較例の構造を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施例２の構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例３の構造を示す分解斜視図である。
【図６】前記実施例３の外観を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例４の構造を示す分解斜視図である。
【図８】前記実施例４とその変形例の外観を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施例５の構造を示す分解斜視図である。
【図１０】前記実施例１及び５の圧電素子と振動板の接着の様子を示す図である。
【図１１】背景技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：圧電振動板
１２：振動板
１３：絶縁板
１３Ａ：突出部
１４，１６：プリント導体パターン
１４Ａ，１６Ａ：引き出し部
１８：圧電素子
２０Ａ〜２０Ｃ：圧電層
２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ：電極層
２６Ａ〜２６Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃ：スルーホール
３０，３２，３４，３６：突出形状
３８：分割線
４０：圧電素子
４２Ａ，４２Ｂ：圧電層
４４Ａ〜４４Ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ：電極層
４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ：スルーホール
５２，５４，５６，５８，６０，６２：突出形状
６４：分割線
７０：圧電振動板
７２：圧電素子
１００：圧電振動板
１０２：振動板
１０４：絶縁板
１０６，１０８：プリント導体パターン
１０６Ａ，１０８Ａ：引き出し部
１１０：圧電素子
１１２Ａ，１１２Ｂ：圧電層
１１４Ａ〜１１４Ｃ，１１６Ａ〜１１６Ｃ：電極層
１１８Ａ，１１８Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂ：スルーホール
１２２，１２４：突出形状
１２６：分割線
１５０：圧電振動板
１５２：振動板
１５４：絶縁板
１５６，１５８：プリント導体パターン
１６０：圧電素子
１６２Ａ，１６２Ｂ：圧電層
１６４Ａ〜１６４Ｃ，１６６Ａ〜１６６Ｃ：電極層
１６８Ａ，１６８Ｂ，１７０Ａ，１７０Ｂ：スルーホール
１７２，１７４：突出形状
１７６：分割線
１７８，１８０：半田
１８２，１８４：リード線
２００，２２０，２４０：圧電素子
２０２，２２２，２４２：圧電層
２０４，２０６，２２４，２２６，２４４，２４６：電極層
２０８，２２８，２４８：分割線
３００：圧電振動板
３０２：振動板
３０４：絶縁板
３０４Ａ：突出部
３０６，３１０：プリント導体パターン
３０６Ａ，３１０Ａ：引き出し部
３０８：スリット
３１２：絶縁層
３２０：圧電素子
３２２Ａ，３２２Ｂ：圧電層
３２４Ａ〜３２４Ｃ，３２６Ａ〜３２６Ｃ：電極層
３２８Ａ，３２８Ｂ，３３０Ａ，３３０Ｂ：スルーホール
３３２，３３４：突出形状
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発音体用の圧電振動板及びそれを利用した電子機器に関し、更に具体的には、圧電振動板及び電子機器の薄型化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電発音体（圧電振動板）は、簡易な電気音響変換手段として広く利用されており、特に近年は、携帯電話や携帯情報端末などの分野でスピーカ等として多用されている。圧電発音体は、図１１に一例を示すように、圧電素子５０４，５１０を、振動板５０２の表裏両面に貼り合わせた構成となっている。圧電素子５０４は、圧電体５０６の表裏両面に、電極層５０８Ａ及び５０８Ｂを形成した構造となっており、金属などによって構成された振動板５０２の表面に、導電性接着剤等で接着される。他方の圧電素子５１０についても同様であり、圧電体５０６の表裏両面に、電極層５０８Ｃ及び５０８Ｄを形成した構造となっている。
【０００３】
前記電極層５０８Ａ及び５０８Ｄは、それぞれリード線５１２Ａ及び５１２Ｂなどの導電手段を介して外部に引き出され、他の電極層５０８Ｂ及び５０８Ｃは振動板５０２と同電位となっており、前記振動板５０２からリード線５１２Ｃを介して外部に引き出される。このような電極引き出し構造と類似の構造が、例えば、以下の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−４７０９２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上のような背景技術では、電極を外部に引き出すために、リード線５１２Ａ〜５１２Ｃ及び半田５１４Ａ〜５１４Ｃが必要になる。このうち、リード線５１２Ａと５１２Ｂの半田接続部は、圧電素子５０４，５１０の表面の電極５０８Ａ、５０８Ｄ上に設けられるため、圧電発音体５００自体の厚みを増大させる要因となる。例えば、振動板５０２の厚みを３０μｍ，圧電素子５０４及び５１０の厚みをそれぞれ６０μｍ，リード線５１２Ａ及び５１２Ｂの接続部の半田５１４Ａ及び５１４Ｂの高さをそれぞれ１６０μｍとすると、圧電発音体５００全体の厚みが４７０μｍになる。このうち、電極の引き出しに要するリード線５１２Ａ、５１２Ｂの半田接続部の厚みの合計は、３２０μｍとなり、圧電発音体５００全体の厚みの７０％近くを占めることになってしまう。また、前記背景技術では、上下面からのリード線５１２Ａ及び５１２Ｂによる引き出しは、リード線５１２Ａ及び５１２Ｂが振動板５０２に密着していない為、長時間の激しい圧電駆動に対して、信頼性が十分ではない可能性がある。従って、電極引き出し構造を改良することにより、不要な厚みを省くことができれば、圧電発音体やそれを利用する電子機器の薄型化をより促進するために好都合である。
【０００５】
本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、電極構造の改良により発音体用の圧電振動板を薄型化し、電子機器に対する実装の自由度の向上及び電子機器自体の薄型化を図ることである。他の目的は、電極の引き出しの信頼性を向上させることである。他の目的は、引き出し構造の改良により、製造工程を簡略化するとともに、材料の削減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせた発音体用の圧電振動板であって、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置されるとともに、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続手段，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
主要な形態の一つは、前記複数の接続手段のうち少なくとも一つが、スルーホールを有することを特徴とする。他の形態は、前記圧電層の主面上に分割形成された複数の電極層のそれぞれに導電接続する複数の引き出し電極を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする。更に他の形態は、前記電極層が、前記圧電層の主面の中心を通らない分割線を境として、複数に分割されていること，あるいは、前記圧電層の同一主面上の複数の電極層が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に分割配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電子機器は、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電振動板を利用したことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせ、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置される。そして、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、該圧電層の厚み方向に接続することとした。このため、電極層の引き出しを、全て前記振動板から行うことができ、全体の薄型化を図るとともに、信頼性を向上させることができる。また、引き出し構造の簡略化により、製造工程の簡略化や材料の削減効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
最初に、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。図１は、本実施例の構成を示す分解斜視図である。図２(A)は、本実施例の全体を示す外観斜視図，図２(B)は、前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図３は、比較例の構成を示す分解斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板１０は、略円形の振動板１２の一方の主面に、略円形の圧電素子１８を貼り合わせたユニモルフ構造となっている。
【００１２】
前記振動板１２は、絶縁性であって屈曲に優れた材料、例えば、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephtalate）などの絶縁フィルムからなる絶縁板１３の一方の主面に、例えば、導電性Ａｇペーストを用いて、それぞれ一対のプリント導体パターン１４及び１６を設けた構成となっている。なお、前記導電性Ａｇペーストは一例であり、スパッタリング法などにより薄膜導電体層を設けるようにしてもよい。前記絶縁板１３には、前記一対のプリント導体パターン１４及び１６の間隙を通る直線の延長方向に、外周側に突出する突出部１３Ａが設けられている。また、前記プリント導体パターン１４及び１６は、前記突出部１３Ａの表面上に形成された引き出し部１４Ａ及び１６Ａとそれぞれ接続されている。
【００１３】
前記圧電素子１８は、ＰＺＴなどの圧電セラミックスによって形成された圧電層２０Ａ及び２０Ｂと、電極層２２Ａ〜２２Ｃ及び２４Ａ〜２４Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。電極層２２Ａ〜２２Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃとしては、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金などの焼付け型の導電層などが利用される。まず、略円形の圧電層２０Ａの一方の主面（図１では上面）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ａ及び２４Ａが、圧電層２０Ａの主面をほぼ２等分した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。２層目の圧電層２０Ｂの両面には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ｂ及び２４Ｂと、電極層２２Ｃ及び２４Ｃが形成されている。これら電極層２２Ｂ，２４Ｂ，２２Ｃ，２４Ｃも、圧電層２０Ｂのほぼ中心を通る分割線３８を境として、ほぼ半月状となっている。また、前記電極層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになるように配置されている。すなわち、圧電層を挟んで対向する電極層に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように配置される。
【００１４】
また、前記圧電層２０Ａには、スルーホール２６Ａ及び２８Ａが設けられ、圧電層２０Ｂには、スルーホール２６Ｂ及び２８Ｂが形成される。一方、２層目の電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、前記分割線３８を越えて互いの領域に達する突出形状３０及び３２が形成されている。なお、前記スルーホール２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂは、図１に示すように、分割線３８からずれた位置となるように形成されている。そして、前記電極層２２Ａ〜２２Ｃは、図１及び図２(B)に示すように、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０によって厚み方向にほぼ直線的に電気的に接続されており、全て共通電位となっている。また、電極層２４Ａ〜２４Ｃは、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ，突出形状３２によって、厚み方向にほぼ直線的に接続されており、全て共通電位となっている。そして、前記電極層２２Ｃが、振動板１２の主面上に設けられた一方のプリント導体パターン１４に接触し、電極層２４Ｃが他方のプリント導体パターン１６に接触するように、図示しない導電性接着剤などにより貼り合わせられる。
【００１５】
このような圧電振動板１０では、引き出し電極となるプリント導体パターン１４及び１６の引き出し部１４Ａ及び１６Ｂから、図示しないリード線などによって電極が引き出され、電源（図示せず）に接続される。そして、例えば、一方のプリント導体パターン１４はプラス，他方のプリント導体パターン１６はマイナスという具合に信号電圧を印加することにより、圧電振動板１０を駆動することができる。すなわち、圧電素子１８の表面から電極を引き出すのではなく、該圧電素子１８が貼り合わせられた振動板１２の表面から電極を引き出すことが可能になるため、上述した背景技術と比較して、圧電振動板１０自体を大幅に薄型化することができる。
【００１６】
ここで、図３に示す比較例との違いについて説明する。比較例の圧電素子４０は、圧電層４２Ａ，４２Ｂと、電極層４４Ａ〜４４Ｃ及び４６Ａ〜４６Ｃを積層したもので、各電極層には、圧電層４２Ａ及び４２Ｂに設けたスルーホール４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂを介して電気的に接続するための突出形状５２〜６２が形成されている。また、この比較例では、前記スルーホール４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂが、前記電極層を同一主面上で分割する分割線６４上に設けられている。前記各電極層としては、Ａｇなどの金属が用いられるが、前記分割線６４上には、実質的に電極（金属）がほとんど存在しないため、強度が低くなる。従って、このように金属が存在しない部分でスルーホール接続を行うと信頼性が低くなるおそれがある。しかしながら、本実施例の圧電素子１８のように、スルーホールを分割線３８から外れた位置に設け、電極層のいずれかと重なる位置で導電接続を行うことにより、強度が増し、信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)圧電層２０Ａ及び２０Ｂの主面を２分割した各々の領域に互いに離間して配置される一対の電極層を前記圧電層の両主面に備えた圧電素子１８を、振動板１２の一方の主面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を挟んで対向する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように前記電極層を配置する。そして、同一極性の信号電圧が印加される電極層２２Ａ〜２２Ｃを、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び突出形状３０によって厚み方向に接続し、電極層２４Ａ〜２４Ｃを、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ及び突出形状３２によって厚み方向に接続することとしたので、電極層の引き出しを全て振動板１２から行うことができ、全体の薄型化を図ることができる。また、引き出し構造の簡略化により、製造工程の簡略化や材料の削減効果が得られる。
(2)前記スルーホール接続を、分割線３８から外れた位置，すなわち、いずれかの電極層と重なる位置で行うこととしたので、強度が増し、導電接続の信頼性の向上を図ることができる。
(3)前記振動板１２に、前記各電極層にほぼ等しい面積のプリント導体パターン１４及び１６を設け、前記電極層と接着することとしたので、圧電駆動時の導電接続及び引き出しの信頼性を高めることができる。
【実施例２】
【００１８】
次に、図４を参照しながら、本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。図４は、本実施例の分解斜視図である。前記実施例１は、２層の圧電層を有する圧電素子を振動板の主面に設けた例であったが、本実施例は、３層の圧電層を有する圧電素子を用いた例である。図４に示すように、本実施例の圧電振動板７０は、振動板１２の一方の主面に、圧電素子７２を貼り合わせたユニモルフ構造であって、全体が略円形に形成されている。前記振動板１２は、前記実施例１と同様に、絶縁板１３の表面に引き出し電極として、一対のプリント導体パターン１４及び１６が形成されている。
【００１９】
圧電素子７２は、圧電層２０Ａ〜２０Ｃと、電極層２２Ａ〜２２Ｄ及び２４Ａ〜２４Ｄを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層２０Ａ〜２０Ｃや、電極層２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。まず、略円形の圧電層２０Ａの一方の主面（図４では上面）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ａ及び２４Ａが、圧電層２０Ａの主面をほぼ２等分した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。２層目の圧電層２０Ｂの表面（図４では上面）には、同様に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層２２Ｂと２４Ｂが形成されている。また、前記電極層２２Ｂと２４Ｂが対向する縁部には、分割線３８を越えて互いの領域に達する突出形状３０，３２が形成されている。
【００２０】
３層目の圧電層２０Ｃの表面についても同様に、一対の電極層２２Ｃ及び２４Ｃが形成される。これら電極層２２Ｃ及び２４Ｃの対向する縁部にも、中心付近に、それぞれ互いの領域に達する突出形状３４及び３６が設けられている。さらに、該圧電層２０Ｃの裏面には、同じく一対の電極層２２Ｄ及び２４Ｄが形成される。一方、前記圧電層２０Ａ〜２０Ｃには、スルーホール２６Ａ〜２６Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃが、分割線３８から外れた適宜位置に形成されている。
【００２１】
以上のような圧電素子７２では、電極層２２Ａ〜２２Ｄは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ，突出形状３０，３４，スルーホール２８Ｃによって、圧電素子７２の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２４Ａ〜２４Ｄは、スルーホール２８Ａ，２８Ｂ、突出形状３２，３６，スルーホール２６Ｃによって、厚み方向にほぼ直線的に接続される。なお、スルーホール接続は、前記実施例１と同様に、分割線３８から外れた位置，すなわち、いずれかの電極層に重なる位置で行われる。そして、前記電極層２２Ｄが一方のプリント導体パターン１６に接触し、電極層２４Ｄが、他方のプリント導体パターン１４に接触するように貼り合わせられ、該プリント導体パターン１４及び１６から電極が引き出されて、図示しない電源に接続される。このように、本実施例によれば、圧電層の積層数を増やしても、上述した実施例１と同様に、薄型化，製造工程の簡略化や材料の削減効果，導電接続や電極引き出しの信頼性の向上などの効果が得られる。
【実施例３】
【００２２】
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の実施例３を説明する。図５は、本実施例の分解斜視図，図６は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。上述した実施例１及び２は、いずれも圧電振動板の全体形状を略円形としたものであるが、本実施例は、略長方形としたものである。図５及び図６に示すように、圧電振動板１００は、振動板１０２の一方の主面に圧電素子１１０を貼り合わせたユニモルフ構造となっている。前記振動板１０２は、上述した実施例と同様に、絶縁板１０４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン１０６と１０８が形成されている。これらプリント導体パターン１０６，１０８は、突出した引き出し部１０６Ａ及び１０８Ａを備えている。また、圧電素子１１０は、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。
【００２３】
前記圧電素子１１０は、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂと、電極層１１４Ａ〜１１４Ｃ及び１１６Ａ〜１１６Ｃの形状が略長方形であるほかは、基本的な構造は前記実施例１と同様である。すなわち、圧電層１１２Ａ及び１１２Ｂには、主面の中心を通ってほぼ２分割する分割線１２６から外れた適宜位置に、スルーホール１１８Ａ，１１８Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂが形成されており、２層目の電極層１１４Ｂ及び１１６Ｂの対向する縁部には、分割線１２６を越えて互いの領域に達する突出形状１２２及び１２４が形成されている。そして同一極性の信号電圧が印加される電極層１１４Ａ〜１１４Ｃは、スルーホール１１８Ａ，１１８Ｂ，突出形状１２２によって導電接続され、前記電極層１１４Ｃが振動板１０４の一方のプリント導体パターン１０６に貼り合わせられる。また、電極層１１６Ａ〜１１６Ｃも、スルーホール１２０Ａ，１２０Ｂ，突出形状１２４によって導電接続され、前記電極層１１６Ｃが他方のプリント導体パターン１０８に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン１０６，１０８の引き出し部１０６Ａ及び１０８Ｂに、例えば、リード線を半田で接続することにより、圧電振動板１００に対する信号電圧の印加が可能となる。本実施例の基本的作用・効果は、上述した実施例１と同様である。
【実施例４】
【００２４】
次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施例４を説明する。上述した実施例１〜３はいずれも、圧電層の主面の中心を通って該主面をほぼ２等分する分割線を境として、一対の電極層を離間して配置することしたが、本実施例は、電極層の分割線が、圧電層の主面の中心を通らないようにしたものである。図７は、本実施例の構造を示す分解斜視図，図８(A)は本実施例の圧電素子の外観を示す斜視図である。図８(B)〜(D)は、本実施例の変形例を示す図である。
【００２５】
図７に示すように、圧電振動板１５０は、振動板１５２の一方の主面に圧電素子１６０を貼り合わせたユニモルフ構造となっており、全体が略円形となっている。前記振動板１５２は、絶縁板１５４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン１５６と１５８が形成されている。前記プリント導体パターン１５６は、図示の例では、円の一部を除いた形状となっており、他方のプリント導体パターン１５８は、円の一部の形状となっている。すなわち、振動板１５２の主面の略中心を通らない分割線１７６を境にして、プリント導体パターン１５６及び１５８が分割形成されている。また、これらプリント導体パターン１５６及び１５８は、前記圧電素子１６０よりも径が大きくなるように形成されている。
【００２６】
一方、圧電素子１６０は、圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂと、電極層１６４Ａ〜１６４Ｃ及び１６６Ａ〜１６６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂと、電極層１６４Ａ〜１６４Ｃ及び１６６Ａ〜１６６Ｃとしては、例えば、上述した実施例１と同様の材料が用いられる。圧電素子は、前記分割線１７６が、圧電層の主面の中心を通らないこと以外は、基本的な構造は前記実施例１と同様である。すなわち、圧電層１６２Ａ及び１６２Ｂには、前記分割線１７６から外れた適宜位置に、スルーホール１６８Ａ，１６８Ｂ，１７０Ａ，１７０Ｂが形成されており、２層目の電極層１６４Ｂ及び１６６Ｂの対向する縁部には、分割線１７６を越えて互いの領域に達する突出形状１７２及び１７４が形成されている。
【００２７】
そして同一極性の信号電圧が印加される電極層１６４Ａ〜１６４Ｃは、スルーホール１６８Ａ，１６８Ｂ，突出形状１７２によって導電接続され、前記電極層１６４Ｃが振動板１５２の一方のプリント導体パターン１５６に貼り合わせられる。また、電極層１６６Ａ〜１６６Ｃも、スルーホール１７０Ａ，１７０Ｂ，突出形状１７４によって導電接続され、前記電極層１６６Ｃが他方のプリント導体パターン１５８に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン１５６，１５８の縁部に、例えば、リード線１８２及び１８４を、半田１７８及び１８０で接続することにより、圧電振動板１５０に対する信号電圧の印加が可能となる。本実施例によれば、上述した実施例１の効果に加え、分割線１７６が圧電層の中心を通らないようにすることで、電極層が存在しない強度の弱い部分を、変位量が大きい中心からずらし、圧電振動板１５０の駆動時や、落下衝撃時などに圧電体に発生する応力を低減できるという効果がある。例えば、本実施例では、上述した実施例１に示す中央分割の場合より、２割程度発生応力が低くすることができる。
【００２８】
次に、図８(B)〜(D)を参照して、本発明の変形例を説明する。図８(B)に示す圧電素子２００では、圧電層２０２の中心を通らない曲線状の分割線２０８を境にして、電極層２０４及び２０６が分割配置されており、前記分割線２０８から外れた位置で、複数の電極層が厚み方向に導電接続されている。図８(C)に示す圧電素子２２０では、圧電層２２２の中心を通らない波線状の分割線２２８を境にして、電極層２２４及び２２６が分割配置されており、前記分割線２２８から外れた位置で、複数の電極層が厚み方向に導電接続されている。また、図８(D)に示す圧電素子２４０では、圧電層２４２の中心を通らない屈折した分割線２４８を境にして、電極層２４４及び２４６が分割配置されている。いずれの場合であっても、前記図７に示した圧電振動板１５０と同様の効果が得られる。もちろん、図８に示した電極層の形状は一例であり、圧電層の中心を通らない直線や曲線を組み合わせて電極層を分割するようにしてもよい。
【実施例５】
【００２９】
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施例５を説明する。図９は、本実施例の分解斜視図である。図１０は、本実施例と前記実施例１の圧電素子を振動板に接着する様子を示すである。前記実施例１〜４では、圧電層の主面を直線ないし曲線で複数に分割した各々の領域に、電極層を互いに離間して配置することとしたが、本実施例５では、圧電層の主面を略同心円状に複数に分割（図示の例では２分割）した各々の領域に、電極層を互いに離間して配置する構成となっている。図９に示すように、圧電振動板３００は、振動板３０２の一方の主面に圧電素子３２０を貼り合わせたユニモルフ構造となっており、全体が略円形となっている。
【００３０】
まず、振動板３０２について説明すると、上述した実施例と同様に、絶縁板３０４の表面に引き出し電極用の一対のプリント導体パターン３０６と３１０が同心円状に形成されている。また、前記絶縁板３０４の縁の一部には、該絶縁板３０４の中心を通る直線の延長方向に、外周側に突出する突出部３０４Ａが設けられている。前記プリント導体パターン３０６，３１０は、前記突出部３０４Ａの表面上に設けられた引き出し部３０６Ａ及び３１０Ａにそれぞれ接続されている。これらプリント導体パターン３０６及び３１０は、絶縁板３０４の主面を、径方向に内周側と外周側とに２分割する円を境にして、それぞれの領域に互いに離間するように配置されている。内周側のプリント導体パターン３１０は、外周側のプリント導体パターン３０６の周方向の一部に設けられたスリット３０８を介して、前記突出部３０４Ａ上の引き出し部３１０Ａに接続されている。前記引き出し部３１０Ａには、前記圧電素子３２０の外周側の電極層３２４Ｃと対向する部分に、電極間の短絡発生を防止するための絶縁層３１２が設けられている。また、前記対向部分に、接着剤を塗布することにより、絶縁板３０４と圧電素子３２０との変位伝達をより確実にするとともに、非接着部分同士の衝突による不要な音の発生を防止するようにしてもよい。
【００３１】
一方、圧電素子３２０は、圧電層３２２Ａ及び３２２Ｂと、電極層３２４Ａ〜３２４Ｃ及び３２６Ａ〜３２６Ｃを交互に積層し、各圧電層を挟んで電極層が対向した構造となっている。略円形の圧電層３２２Ａの一方の主面（図示の例では上面側）には、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加される一対の電極層３２４Ａ及び３２６Ａが、主面を同心円状に二つに分割した各々の領域に、互いに離間するように形成されている。これら電極層３２４Ａ及び３２６Ａは、前記圧電層３２２Ａを径方向で二つに分割する円を境にして、外周側と内周側に配置されている。２層目の電極層３２４Ｂ及び３２６Ｂと、３層目の電極層３２４Ｃ及び３２６Ｃについても同様である。これら電極層は、圧電層を挟む両側で内外反転の関係にある。すなわち、電極層３２４Ａ〜３２４Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層３２６Ａ〜３２６Ｃに印加される信号電圧の極性が同じになるというように配置されている。また、２層目の電極層３２４Ｂ及び３２６Ｂの適宜位置に、互いの領域に達する突出形状３３２及び３３４が形成されているほか、圧電層３２２Ａ及び３２２Ｂには、スルーホール３２８Ａ，３３０Ａ，３２８Ｂ，３３０Ｂが適宜位置に形成されている。
【００３２】
そして同一極性の信号電圧が印加される電極層３２４Ａ〜３２４Ｃは、スルーホール３３０Ａ，３３０Ｂ，突出形状３３２によって導電接続され、前記電極層３２４Ｃが振動板３０２の一方のプリント導体パターン３０６に貼り合わせられる。また、電極層３２６Ａ〜３２６Ｃも、スルーホール３２８Ａ，３２８Ｂ，突出形状３３４によって導電接続され、前記電極層３２６Ｃが他方のプリント導体パターン３１０に貼り合わせられる。そして、前記プリント導体パターン３０６，３１０の引き出し部３０６Ａ，３１０Ａに、例えば、図示しないリード線を半田で接続することにより、圧電振動板３００に対する信号電圧の印加が可能となる。
【００３３】
本実施例と前記実施例１を比較すると、実施例１では、図１０(B)に示すように、圧電素子１８を振動板１２に接着する際に、振動板１２と圧電素子１８の電極形状を一致させるという手間がかかる。これに対して、本実施例のように、電極形状を同心円状とすることで、図１０(A)に示すように、圧電素子３２０の接着の際に、電極形状の位置ずれを考慮しなくてもよくなる。すなわち、圧電素子３２０が、図に矢印で示す方向に回転しても、互いの外周縁の位置さえ合っていれば、何ら問題なく振動板側との接続が可能となる。このように、本実施例によれば、上述した実施例１の効果に加え、製造工程の一層の簡略化を図ることができる。
【００３４】
なお、本発明は、上述した実施例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内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例に示した材料，形状，寸法は一例であり、同様の作用を奏するように適宜変更可能である。
(2)圧電層と電極層の積層数も任意であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(3)前記実施例では、圧電振動板の全体形状を略長方形ないし略円形としたが、同様の効果を奏するものであれば、形状は適宜変更可能である。
(4)前記実施例で示した電極引き出し構造も一例であり、同様の効果を奏するように適宜設計変更してよい。例えば、前記実施例では、振動板として、絶縁板上にプリント導体パターンを形成したものを利用することとしたが、振動板自体を、導電性を有する可撓性薄板によって形成し、圧電素子の電極層とほぼ同位置で分割して絶縁を図るような構成としてもよい。
(5)上述した実施例では、振動板の一方の主面に圧電素子を設けたユニモルフ構造としたが、両主面に圧電素子を設けたバイモルフ構造としても同様の効果が得られる。
(6)上述した実施例では、圧電素子の主面を２分割した各々の領域に電極層を設けることとしたが、これも一例であり、同様の効果を奏するように適宜分割数を変更してよい。
(7)本発明の圧電振動板の好適な応用例としては、携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ），ボイスレコーダ，ＰＣ（パソコン）などの各種電子機器のスピーカが挙げられるが、他の公知の各種の電子機器に適用することを妨げるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせ、前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置する。そして、前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記圧電層の主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、該圧電層の厚み方向に導電接続することとしたので、薄型化が要求される発音体用の圧電振動板及びそれを利用した電子機器の用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１の構造を示す分解斜視図である。
【図２】前記実施例１を示す図であり、(A)は外観を示す斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。
【図３】前記実施例１の比較例の構造を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施例２の構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例３の構造を示す分解斜視図である。
【図６】前記実施例３の外観を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例４の構造を示す分解斜視図である。
【図８】前記実施例４とその変形例の外観を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施例５の構造を示す分解斜視図である。
【図１０】前記実施例１及び５の圧電素子と振動板の接着の様子を示す図である。
【図１１】背景技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０：圧電振動板
１２：振動板
１３：絶縁板
１３Ａ：突出部
１４，１６：プリント導体パターン
１４Ａ，１６Ａ：引き出し部
１８：圧電素子
２０Ａ〜２０Ｃ：圧電層
２２Ａ〜２２Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ：電極層
２６Ａ〜２６Ｃ，２８Ａ〜２８Ｃ：スルーホール
３０，３２，３４，３６：突出形状
３８：分割線
４０：圧電素子
４２Ａ，４２Ｂ：圧電層
４４Ａ〜４４Ｃ，４６Ａ〜４６Ｃ：電極層
４８Ａ，４８Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ：スルーホール
５２，５４，５６，５８，６０，６２：突出形状
６４：分割線
７０：圧電振動板
７２：圧電素子
１００：圧電振動板
１０２：振動板
１０４：絶縁板
１０６，１０８：プリント導体パターン
１０６Ａ，１０８Ａ：引き出し部
１１０：圧電素子
１１２Ａ，１１２Ｂ：圧電層
１１４Ａ〜１１４Ｃ，１１６Ａ〜１１６Ｃ：電極層
１１８Ａ，１１８Ｂ，１２０Ａ，１２０Ｂ：スルーホール
１２２，１２４：突出形状
１２６：分割線
１５０：圧電振動板
１５２：振動板
１５４：絶縁板
１５６，１５８：プリント導体パターン
１６０：圧電素子
１６２Ａ，１６２Ｂ：圧電層
１６４Ａ〜１６４Ｃ，１６６Ａ〜１６６Ｃ：電極層
１６８Ａ，１６８Ｂ，１７０Ａ，１７０Ｂ：スルーホール
１７２，１７４：突出形状
１７６：分割線
１７８，１８０：半田
１８２，１８４：リード線
２００，２２０，２４０：圧電素子
２０２，２２２，２４２：圧電層
２０４，２０６，２２４，２２６，２４４，２４６：電極層
２０８，２２８，２４８：分割線
３００：圧電振動板
３０２：振動板
３０４：絶縁板
３０４Ａ：突出部
３０６，３１０：プリント導体パターン
３０６Ａ，３１０Ａ：引き出し部
３０８：スリット
３１２：絶縁層
３２０：圧電素子
３２２Ａ，３２２Ｂ：圧電層
３２４Ａ〜３２４Ｃ，３２６Ａ〜３２６Ｃ：電極層
３２８Ａ，３２８Ｂ，３３０Ａ，３３０Ｂ：スルーホール
３３２，３３４：突出形状
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせた発音体用の圧電振動板であって、
前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置されるとともに、
前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続手段，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項２】
前記複数の接続手段のうち少なくとも一つが、スルーホールを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動板。
【請求項３】
前記圧電層の主面上に分割形成された複数の電極層のそれぞれに導電接続する複数の引き出し電極を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧電振動板。
【請求項４】
前記電極層が、前記圧電層の主面の中心を通らない分割線を境として、複数に分割されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項５】
前記圧電層の同一主面上の複数の電極層が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に分割配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の圧電振動板を利用したことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
少なくとも一層の圧電層と、該圧電層を挟むようにその両主面に設けられた電極層とを備えた圧電素子を、振動板の少なくとも一方の面に貼り合わせた発音体用の圧電振動板であって、
前記電極層は、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、該圧電層を挟む両主面側でほぼ同位置となるように、互いに離間して分割配置されるとともに、
前記圧電層の主面上の一つの電極層と、該電極層と同一主面上で隣接する他の電極層に圧電層を挟んで対向する電極層とを、前記主面上の電極層のいずれかと重なる位置で、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続手段，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項２】
前記複数の接続手段のうち少なくとも一つが、スルーホールを有することを特徴とする請求項１記載の圧電振動板。
【請求項３】
前記圧電層の主面上に分割形成された複数の電極層のそれぞれに導電接続する複数の引き出し電極を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧電振動板。
【請求項４】
前記電極層が、前記圧電層の主面の中心を通らない分割線を境として、複数に分割されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項５】
前記圧電層の同一主面上の複数の電極層が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に分割配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の圧電振動板を利用したことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２８７３１４（Ｐ２００６−２８７３１４Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１００８６７（Ｐ２００５−１００８６７）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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