圧電振動板
【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】
圧電素子１６は、圧電層１８Ａの両主面に電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂが形成された構造となっている。前記圧電層１８Ａの同一面上の一対の電極層同士は、互いに点対称となっており、厚み方向に隣接する電極層同士は、印加される電圧の極性が逆になるように配置される。同一極性の電圧が印加される電極層同士は、スルーホール２２Ａ，２６Ａにより厚み方向に接続される。圧電素子２８についても基本的に同様の構成となっている。従って、電極層２０Ａ〜２０Ｄは、同電位となり、振動板１２Ａから引き出され、電極層２４Ａ〜２４Ｄも同電位となり振動板１２Ｂから引き出しが可能となる。振動板１２Ａ，１２Ｂから電極を引き出すことにより、全体の薄型化が実現できる。
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】
圧電素子１６は、圧電層１８Ａの両主面に電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂが形成された構造となっている。前記圧電層１８Ａの同一面上の一対の電極層同士は、互いに点対称となっており、厚み方向に隣接する電極層同士は、印加される電圧の極性が逆になるように配置される。同一極性の電圧が印加される電極層同士は、スルーホール２２Ａ，２６Ａにより厚み方向に接続される。圧電素子２８についても基本的に同様の構成となっている。従って、電極層２０Ａ〜２０Ｄは、同電位となり、振動板１２Ａから引き出され、電極層２４Ａ〜２４Ｄも同電位となり振動板１２Ｂから引き出しが可能となる。振動板１２Ａ，１２Ｂから電極を引き出すことにより、全体の薄型化が実現できる。
【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１４に一例を示すように、圧電素子３０４，３１０を、振動板３０２の表裏両面に貼り合わせた構成となっている。圧電素子３０４は、圧電体３０６の表裏両面に、電極層３０８Ａ及び３０８Ｂ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３０２の表面に、導電性接着剤等で接着される。他方の圧電素子３１０についても同様であり、圧電体３０６の表裏両面に、電極層３０８Ｃ及び３０８Ｄを形成した構造となっている。
【０００３】
前記電極層３０８Ａ及び３０８Ｄは、それぞれリード線３１２Ａ及び３１２Ｂなどの導電手段を介して外部に引き出され、他の電極層３０８Ｂ及び３０８Ｃは振動板３０２と同電位となっており、前記振動板３０２からリード線３１２Ｃ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３１２Ａ〜３１２Ｃ及び半田３１４Ａ〜３１４Ｃが必要になる。このうち、リード線３１２Ａと３１２Ｂの半田接続部は、圧電素子３０４，３１０の表面の電極層３０８Ａ，３０８Ｄ上に設けられるため、圧電発音体３００自体の厚みを増大させる要因となる。例えば、振動板３０２の厚みを３０μｍ，圧電素子３０４及び３１０の厚みをそれぞれ６０μｍ，リード線３１２Ａ及び３１２Ｂの接続部の半田３１４Ａ及び３１４Ｂの高さをそれぞれ１６０μｍとすると、圧電発音体３００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３１２Ａ，３１２Ｂの半田接続部の厚みの合計は、３２０μｍとなり、圧電発音体３００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３１２Ａ及び３１２Ｂによる引き出しは、リード線３１２Ａ及び３１２Ｂが振動板３０２に密着していないため、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、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、前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、前記同一主面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
他の発明は、圧電層と、該圧電層の主面に設けられる電極層とを交互に複数積層した圧電素子を、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、前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、前記同一面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，を備えたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として点対称であるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状であること，あるいは、前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に配置されるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が点対称の形状であることを特徴とする。
【０００９】
他の形態は、前記振動板の引き出し電極が、前記圧電素子の同一主面上の電極層の分割位置とほぼ同位置で分割されており、分割されたそれぞれの部分に、前記圧電素子の分割配置された電極層のそれぞれが導電接続されることを特徴とする。より好ましくは、前記振動板の引き出し電極の分割された各部分の間に、空気または樹脂を設けたことを特徴とする。
【００１０】
更に他の形態は、前記圧電素子の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導体薄膜層を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする。より好ましくは、前記振動板の主面上の導体薄膜層の電極引き出し部を、幅広に形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子機器は、請求項１〜８のいずれかに記載の発音体用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】
【００１２】
本発明は、少なくとも一層以上の圧電層と、該圧電層の両主面に設けられる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、前記圧電素子の同一主面上の電極層を、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に互いに離間して配置するとともに、前記同一面上で隣接する電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、複数の接続導体で、それぞれ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】
【００１３】
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】
【００１４】
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であり、図２(B)は、前記(A)を圧電素子１６の上方から見た平面図である。図３(A)は、前記図２(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図３(B)は、前記図２(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。これらの図に示すように、圧電振動板１０は、４２Ｎｉアロイやりん青銅等の導電性を有する可撓性薄板からなる振動板１２Ａ，１２Ｂの表裏に、圧電素子１６，２８をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、全体が略長方形状に形成されている。前記振動板１２Ａ，１２Ｂは、所定の間隔で離間しており、隙間の空気によって絶縁されて、それぞれ第１及び第２の引き出し電極を構成している。あるいは、一枚の振動板１２の中央部分を分割し、分割部分にゴムや絶縁性樹脂などのシール部材１４を設け（図２(B)参照）、振動板１２Ａ及び１２Ｂの電気的接触を防止するようにしてもよい。
【００１５】
圧電素子１６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１８Ａの両主面に、電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ設け、前記圧電層１８Ａを挟んで、電極層２０Ａと電極層２４Ｂとが対向するとともに、電極層２４Ａと電極層２０Ｂとが対向した構造となっている。電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂとしては、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金を含む焼付け型の電極層などが利用される。まず、略長方形の圧電層１８Ａの一方の主面には、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２０Ａ及び２４Ａが、主面を直線により２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２０Ａ及び２４Ａは、前記圧電層１８Ａの略中央を中心として点対称の関係となっている。前記圧電層１８Ａの他方の主面には、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２０Ｂと２４Ｂが形成されている。これら電極層２０Ｂ，２４Ｂは、点対称の関係にある。また、電極層２０Ｂ及び２４Ｂは、前記圧電層１８Ａの一方の主面の電極層２０Ａ及び２４Ａと左右反転の関係にある。すなわち、電極層２０Ａと２０Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２４Ａと２４Ｂ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。
【００１６】
前記電極層２０Ａ及び２０Ｂは、スルーホール２２Ａによって圧電素子１６の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２４Ａ及び２４Ｂは、スルーホール２６Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２０Ｂが一方の振動板１２Ｂの表面に接続するように、また電極層２４Ｂが他方の振動板１２Ａの表面に接続するように、図示しない導電性接着剤などにより貼り合わせられる。
【００１７】
他方の圧電素子２８についても基本的には同様の構成となっており、圧電層１８Ｅの一方の主面には、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２０Ｅ及び２４Ｅが形成される。電極層２０Ｅ及び２４Ｅ同士は点対照である。圧電層１８Ｅの他方の主面にも、上述した圧電素子１６と同様に、それぞれ一対の電極層２０Ｆ及び２４Ｆが形成され、前記圧電層１８Ｅを挟んで、電極層２０Ｅと電極層２４Ｆが対向するとともに、電極層２４Ｅと電極層２０Ｆとが対向した構造となっている。そして、前記電極層２０Ｅ及び２０Ｆが、スルーホール２２Ｂで厚み方向に接続され、電極層２４Ｅ及び２４Ｆが、スルーホール２６Ｂにより接続される。
【００１８】
以上のような構造の圧電振動板１０では、電極層２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｅ，２０Ｆは、スルーホール２２Ａ，２２Ｂ及び振動板１２Ｂを介して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，２４Ｂ，２４Ｅ，２４Ｆは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び振動板１２Ａを介して電気的に接続されており、全て共通電位となっている。このような圧電振動板１０では、図２に示すように、振動板１２Ａと１２Ｂから、リード線３２Ａ及び３２Ｂを介して電極が引き出され、電源３０に接続される。そして、例えば、一方の振動板１２Ａはプラス，他方の振動板１２Ｂはマイナスという具合に信号電圧を印加する。すなわち、圧電素子１６及び２８の表面から電極を引き出すのではなく、これらの間に挟まれた振動板１２Ａ及び１２Ｂから電極を引き出すことが可能になる。このため、上述した背景技術と比較して、リード線３２Ａ，３２Ｂの接続部位の半田３４Ａ，３４Ｂの厚みが全体の厚みに影響を与えることがなく、圧電振動板１０自体を大幅に薄型化することができる。なお、このとき、振動板１２Ａ及び１２Ｂからの引出部を幅広として面接着することにより、電極引き出しの信頼性を向上させるようにしてもよい。
【００１９】
このように、実施例１によれば、圧電層の主面を複数に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１６及び２８を、振動板１２Ａ及び１２Ｂの両面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、設けられた電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２０Ａ，２０Ｂをスルーホール２２Ａで厚み方向に接続し、電極層２０Ｅ及び２０Ｆをスルーホール２２Ｂで厚み方向に接続する。また、他の電極層２４Ａ及び２４Ｂをスルーホール２６Ａで厚み方向に接続し、電極層２４Ｅ及び２４Ｆをスルーホール２６Ｂで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１２Ａ及び１２Ｂ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。更に、前記振動板１２及び１２Ｂに幅広の引出部を面接着することにより、引き出しの信頼性の向上も可能である。
【実施例２】
【００２０】
次に、図４及び図５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。図５は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。前記実施例１は、単層の圧電層を有する圧電素子を振動板の表裏両面に設けた例であったが、本実施例は、圧電素子を、複数の圧電層を有する積層構造とした例である。前記図４及び図５に示すように、圧電振動板４０は、振動板１２Ａ，１２Ｂの表裏に、圧電素子４２，４４をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、全体が略長方形状に形成されている。前記振動板１２Ａ，１２Ｂは、前記実施例１と同様に、所定の間隔で離間しており、隙間の空気によって絶縁されて、それぞれ第１及び第２の引き出し電極を構成している。あるいは、一枚の振動板１２の中央部分を分割し、分割部分にゴムや絶縁性樹脂などのシール部材１４を設け（図５参照）、振動板１２Ａ及び１２Ｂの電気的接触を防止するようにしてもよい。
【００２１】
圧電素子４２は、ＰＺＴなどによって形成された圧電層（圧電セラミック）１８Ａ〜１８Ｃと、電極層２０Ａ〜２０Ｄ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。電極層２０Ａ〜２０Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ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、略長方形の圧電層１８Ａ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２０Ａ及び２４Ａが、圧電層１８Ａの主面を複数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２０Ａ及び２４Ａは、前記圧電層１８Ａの略中央を中心として点対称の関係となっている。２層目の圧電層１８Ｂ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２０Ｂと２４Ｂが形成されている。これら電極層２０Ｂ，２４Ｂは点対称の関係にある。また、電極層２０Ｂ及び２４Ｂは、前記圧電層１８Ａの表面の電極層２０Ａ及び２４Ａと左右反転の関係にある。すなわち、電極層２０Ａと２０Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２０Ｂと２４Ｂ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。
【００２２】
３層目の圧電層１８Ｃの表面についても同様に、一対の電極層２０Ｃ及び２４Ｃが形成される。さらに、該圧電層１８Ｃの裏面には、同じく一対の電極層２０Ｄ及び２４Ｄが形成される。このように、同一の圧電層上に形成される電極層同士を点対称とし、厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状になるように配置することにより、電極層は一層おき毎に、形状・位置が概略一致するようになる。例えば、電極層２０Ａ及び２４Ａと、電極層２０Ｃ及び２４Ｃがほぼ一致し、電極層２０Ｂ及び２４Ｂと、電極層２０Ｄ及び２４Ｄがほぼ一致するという具合である。
【００２３】
以上のような電極層２０Ａ〜２０Ｄは、スルーホール２２Ａによって圧電素子４２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２６Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２０Ｄが一方の振動板１２Ｂ表面に接触し、電極層２４Ｄが他方の振動板１２Ａの表面に接触するように貼り合わせられる。
【００２４】
他方の圧電素子４４についても基本的には同様の構成となっており、一層目の圧電層１８Ｅの表面には、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２０Ｅ及び２４Ｅが形成される。電極層２０Ｅ及び２４Ｅ同士は点対称である。以下、２層目の圧電層１８Ｆの表面と、３層目の圧電層１８Ｇの表面及び裏面にも、上述した圧電素子１６と同様に、それぞれ一対の電極層２０Ｆ及び２４Ｆ，２０Ｇ及び２４Ｇ，２０Ｈ及び２４Ｈが形成され、前記圧電層を挟んでそれぞれ、電極層が対向する構造となっている。そして、前記電極層２０Ｅ〜２０Ｈが、スルーホール２２Ｂで厚み方向に接続され、電極層２４Ｅ〜２４Ｈが、スルーホール２６Ｂにより接続される。
【００２５】
以上のような構造の圧電振動板４０では、電極層２０Ａ〜２０Ｈは、スルーホール２２Ａ，２２Ｂ及び振動板１２Ｂを介して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〜２４Ｈは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び振動板１２Ａを介して電気的に接続されており、全て共通電位となっている。このような圧電振動板４０では、上述した実施例１と同様に、第１及び第２の引き出し電極となる振動板１２Ａと１２Ｂから電極が引き出され、電源３０に接続される（図２参照）。そして、例えば、一方の振動板１２Ａはプラス，他方の振動板１２Ｂはマイナスという具合に信号電圧を印加する。すなわち、圧電素子４２及び４４の表面から電極を引き出すのではなく、これらの間に挟まれた振動板１２Ａ及び１２Ｂから電極を引き出すことが可能になるため、本実施例においても、上述した背景技術と比較して、圧電振動板４０自体を大幅に薄型化することができる。なお、このとき、振動板１２Ａ及び１２Ｂからの引出部を幅広として面接着することにより、電極引き出しの信頼性を向上させるようにしてもよい。
【００２６】
このように、実施例２によれば、圧電層と、該圧電層の同一面上に離間して配置される一対の電極層とを交互に積層した圧電素子４２及び４４を、振動板１２Ａ及び１２Ｂの両面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、積層された電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２０Ａ〜２０Ｄ，２０Ｅ〜２０Ｈを、スルーホール２２Ａ及び２２Ｂで厚み方向に接続し、他の電極層２４Ａ〜２４Ｄ，２４Ｅ〜２４Ｈを、スルーホール２６Ａ及び２６Ｂで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１２Ａ及び１２Ｂ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。更に、前記振動板１２Ａ及び１２Ｂに幅広の引出部を面接着することにより、引き出しの信頼性の向上も可能である。
【実施例３】
【００２７】
次に、図６及び図７を参照しながら、本発明の実施例３を説明する。図６は、本実施例の構成を示す分解斜視図，図７は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板５０は、略円形の振動板５２の表裏両面に、略円形の圧電素子６０，７２をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、前記振動板５２の外周の一部には、外周側へ突出した突出部５２Ａが設けられている。前記圧電素子６０，７２は、上述した実施例１と同様にそれぞれ単層の圧電層を用いた構成となっている。すなわち、圧電素子６０を例に挙げると、圧電層６２Ａの一方の主面に、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６４Ａ及び６６Ａが、主面を２分割した各々の領域に互いに離間するように形成され、他方の主面にも同様に、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６４Ｂと６６Ｂが形成されている。これら電極層６４Ａ，６４Ｂ，６６Ａ，６６Ｂの同一主面上での位置関係や、圧電層６２Ａを挟んだ位置関係は、基本的には上述した実施例１と同様であり、電極層６４Ａと６４Ｂはスルーホール６８Ａを介して接続され、電極層６６Ａと６６Ｂは、スルーホール７０Ａを介して接続される。他方の圧電素子７２についても基本的に同様の構成となっており、圧電層６８Ｂの表裏両面には、それぞれ一対の電極層６４Ｃ及び６６Ｃと、電極層６４Ｄ及び６６Ｄが形成され、スルーホール６８Ｂ及び７０Ｂにより接続されている。なお、圧電素子６０及び７２を構成する材料としては、上述した実施例１と同様のものが適用可能である。なお、本実施例では、単層の圧電層からなる圧電素子を利用することとしたが、前記実施例２と同様に、複数の圧電層を有する積層構造の圧電素子を用いるようにしてもよい。
【００２８】
本実施例３では、上述した実施例１と比較して、振動板の構成が大きく異なる。本実施例の振動板５２は、絶縁性であって屈曲に優れた材料、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephtalate）などの絶縁フィルムからなる絶縁板５４の表裏面に、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５６及び５７と、５８及び５９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５４には、前記一対のプリント導体パターン（例えば５６及び５７）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５２Ａが設けられている。また、前記プリント導体パターン５６〜５９は、前記突出部５２Ａの表面上に形成された引き出し部５６Ａ〜５９Ａとそれぞれ接続されている。前記プリント導体パターン５６〜５９と、前記圧電素子６０及び７２の電極層６４Ｂ，６６Ｂ，６４Ｃ，６６Ｃとは、図示しない導電性接着剤により接着されており、前記引き出し部５６Ａ〜５９Ａを介して信号電圧を印加することにより、圧電振動板５０を駆動することができる。本実施例では、上述した実施例１及び２と異なり、振動板自体は分割形成されず、替わりに引き出し電極（プリント導体パターン）が分割形成されている。
【００２９】
このように、本実施例によれば、圧電層６２Ａ及び６２Ｂの主面をほぼ２分割する領域に設けられた電極層６４Ｂ，６６Ｂ，６４Ｃ，６６Ｃを、これらの電極層にほぼ等しい面積で振動板５２のプリント導体パターン５６〜５９に接着することにより、導電接続の機能と、圧電素子６０及び７２の駆動による変位伝達の機能を兼ねることが可能となる。これにより、上述した実施例１及び２に示す薄型化の効果に加え、圧電駆動時の導電接続の信頼性を高めるとともに、駆動電極が振動板５２に直に接着されることにより、大きな変位を得ることができる。なお、図示は省略したが、振動板５２の一対のプリント導体パターン（５６及び５７，あるいは、５８及び５９）の間隙部分に、予めレジスト層を印刷することにより、間隙部分への導電性接着剤の流れ込みによる電極層間の短絡発生を防止するようにしてもよい。また、前記間隙部分の絶縁性接着剤を塗布することにより、振動板５２の間隙部分と圧電素子６０及び７２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。
【実施例４】
【００３０】
次に、図８〜図１０を参照しながら、本発明の実施例４を説明する。図８は、本実施例の上面側の構造を示す分解斜視図である。図９(A)は、本実施例の全体を示す外観斜視図であり、図９(B)は、前記(A)を上方から見た平面図である。図１０は、本実施例の主要断面図であり、図１０(A)は、前記図９(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１０(B)は、前記図９(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。これらの図に示すように、本実施例の圧電振動板８０は、振動板８２の表面に複数の圧電素子９０を、振動板８２の裏面に複数の圧電素子９１をそれぞれ配置したものである。圧電素子９０の構造は、基本的には、上述した実施例１と同様であり、圧電素子９０の表裏両面には、それぞれ一対の電極層９４Ａ及び９６Ａと、電極層９４Ｂ及び９６Ｂが形成されている。同様に、圧電素子９１の表裏両面には、それぞれ一対の電極層９４Ｃ及び９６Ｃと、電極層９４Ｄ及び９６Ｄが形成されている。
【００３１】
一方、前記振動板８２の表裏両面には、前記圧電素子９０，９１の配列方向に伸びた一対のプリント導体パターン８４及び８６がそれぞれ形成されている。これらプリント導体パターン８４，８６は、突出した引き出し部８４Ａ及び８６Ｂを備えている。そして、振動板８２の表裏両面にそれぞれ設けられたプリント導体パターン８４同士，及び、プリント導体パターン８６同士は、前記引き出し部８４Ａ及び８６Ａにおいて、スルーホール８４Ｂ及び８６Ｂを介して表裏で接続されている。前記圧電素子９０及び９１は、それぞれ、前記一対のプリント導体パターン８４及び８６上に跨るように配置されている。図１０(A)に示すように、圧電素子９０の電極層９４Ａと９４Ｂは、スルーホール９８Ａにより厚み方向に接続され、振動板８２の表面側の一方のプリント導体パターン８６に接続される。圧電素子９１の電極層９４Ｃと９４Ｄは、スルーホール９８Ｂにより厚み方向に接続され、振動板８２の裏面側のプリント導体パターン８６に接続される。同様に、図１０(B)に示すように、圧電素子９０の他の電極層９６Ａと９６Ｂは、スルーホール１００Ａにより厚み方向に接続され、振動板８２の表面側の他方のプリント導体パターン８４に接続される。圧電素子９１の他の電極層９６Ｃと９６Ｄは、スルーホール１００Ｂにより厚み方向に接続され、振動板８２の裏面側の他方のプリント導体パターン８４に接続される。他の複数の圧電素子９０及び９１についても同様である。そして、振動板８２の表裏両面で接続されたプリント導体パターン８４及び８６の引き出し部８４Ａ，８６Ｂに、例えば、リード線１０２及び１０４を、半田１０６及び１０８で接続することにより、圧電振動板８０に対する信号電圧の印加が可能となる。
【００３２】
本実施例４は、上述した実施例３と同様に、主面上にプリント導体パターン８４及び８６が形成された振動板８２を利用して、その表裏面にそれぞれ複数の圧電素子９０及び９１を貼り合わせたものである。このように、振動板８２の表面の帯状のプリント導体パターン８４及び８６に沿って複数の圧電素子９０及び９１を、図示しない導電性接着剤で貼り合わせることで、複数の圧電素子間の導電接続，各圧電素子９０及び９１とプリント導体パターン８４及び８６との接続，更に、各圧電素子９０及び９１の変位を振動板８２に伝達する機能を兼ね、上述した実施例３と同様の効果を得ることができる。また、上述した実施例３の効果に加え、振動板８２上に複数の圧電素子を設けても、配線の引き回しが不要になるという効果が得られる。更に、複数種類の圧電素子の組み合わせが自由に行えるため、各種電子機器への応用が可能である。なお、圧電素子９０及び９１は、それぞれ前記実施例１及び３と同様に、単層の圧電層を用いたものであるが、前記実施例２と同様に、電極層と圧電層とが交互に複数層積層した構造のものを用いるようにしても同様の効果が得られる。また、図示は省略したが、プリント導体パターン８４及び８６を、圧電素子９０及び９１の駆動電極（電極層）の形状に対応して、部分的に幅広に形成してもよいし、また、圧電素子間を結ぶ配線部分のプリント導体パターンの表面を、絶縁層で被覆するようにしてもよい。
【実施例５】
【００３３】
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明の実施例５を説明する。図１１は、本実施例の分解斜視図である。図１２は、本実施例の全体を示す外観斜視図であり、図１３は、本実施例に用いる振動板の外観斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板２００は、略円形の振動板２０２の表裏両面に、略円形の圧電素子２１８，２３０をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、前記実施例３と同様に、前記振動板２０２の外周の一部には、外周側へ突出した突出部２０２Ａが設けられている。前記圧電素子２１８，２３０は、上述した実施例１と同様にそれぞれ単層の圧電層を用いた構成となっているが、もちろん、前記実施例２と同様に、電極層と圧電層とが交互に複数積層した構造のものを用いるようにしてもよい。本実施例５では、圧電素子２１８，２３０の電極層の分割形成のしかたが、上述した実施例１〜４と異なっている。すなわち、前記実施例１〜４では、圧電層の主面を直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。
【００３４】
まず、振動板２０２について説明すると、上述した実施例３と同様に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂フィルムからなる絶縁板２０４の表裏面に、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２０６及び２０８と、２１０及び２１２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てもよい点は、前記実施例３と同様である。また、前記絶縁板２０４の縁の一部には、該絶縁板２０４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２０２Ａが設けられている。前記プリント導体パターン２０６，２０８，２１０，２１２は、前記突出部２０２Ａの表面上に設けられた引き出し部２０６Ａ〜２１２Ａにそれぞれ接続されている。
【００３５】
一方の主面のプリント導体パターン２０６と２０８について詳述すると、これらプリント導体パターン２０６及び２０８は、絶縁板２０４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２０８は、外周側のプリント導体パターン２０６の周方向の一部に設けられたスリット部２０７を介して、前記突出部２０２Ａ上の引き出し部２０８Ａに接続されている。前記引き出し部２０８Ａには、前記圧電素子２１８の外周側の電極層２２４Ｂ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２１４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２０４と圧電素子３１８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。絶縁板２０４の他方の主面に設けられた一対のプリント導体パターン２１０及び２１２についても同様の構成となっており、内周側のプリント導体パターン２１２は、外周側のプリント導体パターン２１０の周方向の一部に設けられたスリット部２０９を介して、前記突出部２０２Ａ上の引き出し部２１２Ａに接続されている。前記引き出し部２１２Ａには、前記圧電素子２３０の外周側の電極層２２４Ｃ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２１６が設けられる。
【００３６】
次に、圧電素子２１８は、ＰＺＴなどの圧電セラミックによって形成された圧電層２２０Ａの両主面に、電極層２２２Ａ，２２４Ａ，２２２Ｂ，２２４Ｂをそれぞれ設けた構造となっている。電極層２２２Ａ，２２４Ａ，２２２Ｂ，２２４Ｂとしては、上述した実施例と同様に、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金を含む焼付け型の電極層などが利用される。略円形の圧電層２２０Ａ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２２２Ａ及び２２４Ａ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２２２Ａ及び２２４Ａは、前記圧電層２２０Ａを径方向で二つに分割する円を境にして、内周側と外周側に配置されている。圧電層２２０Ａの他方の主面（図示の例では下面側）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２２２Ｂと２２４Ｂが形成されている。これら電極層２２２Ｂと２２４Ｂは、略同心円の関係にある。また、電極層２２２Ｂ及び２２４Ｂは、上面側の電極層２２２Ａ及び２２４Ａと内外反転の関係にある。すなわち、電極層２２２Ａと２２２Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２２４Ａと２２４Ｂ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。
【００３７】
前記電極層２２２Ａ及び２２２Ｂは、スルーホール２２６Ａによって、圧電素子２１８の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２２４Ａ及び２２４Ｂは、スルーホール２２８Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２２２Ｂが、振動板２０２の表面の内周側のプリント導体パターン２０８に接続し、電極層２２４Ｂが、外周側のプリント導体パターン２０６に接続するように、図示しない導電性接着剤等により貼り合わせられる。
【００３８】
他方の圧電素子２３０についても基本的には同様の構成となっており、圧電層２２０Ｂの一方の主面には、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２２２Ｃと２２４Ｃが形成される。電極層２２２Ｃと２２４Ｃは、同心円の関係にある。圧電層２２０Ｂの他方の主面にも、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２２２Ｄと２２４Ｄが形成される。そして、前記電極層２２２Ｃ及び２２２Ｄが、スルーホール２２６Ｂにより厚み方向に接続され、電極層２２４Ｃ及び２２４Ｄが、スルーホール２２８Ｂにより厚み方向に接続される。前記電極層２２２Ｃが、振動板２０２の裏面の内周側のプリント導体パターン２１２に接続し、電極層２２４Ｃが、外周側のプリント導体パターン２１０に接続するように、図示しない導電性接着剤等により貼り合わせられる。このような構成の圧電振動板２００は、前記引き出し部２０６Ａ〜２１２Ａを介して信号電圧を印加することにより駆動される。
【００３９】
このように、実施例５によれば、圧電層の主面を径方向で二つに分割する円を境界にして、内周側と外周側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設けた圧電素子２１８，２３０を、振動板２０２の両面に貼り合わせ、前記圧電層２１８，２３０の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、設けられた電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２２２Ａと２２Ｂをスルーホール２２６Ａで、また、電極層２２２Ｃと２２２Ｄをスルーホール２２６Ｂで厚み方向に接続する。一方、他の電極層２２４Ａ、２２４Ｂをスルーホール２２８Ａで、また、電極層２２４Ｃと２２４Ｄを、スルーホール２２８Ｂで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２０２の表面に設けたプリント導体パターン２０６〜２１２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。
【００４０】
更に、圧電素子２１８，２３０の主面を複数に分割する領域に設けられた電極層が、これらの電極層にほぼ等しい面積で振動板２０２のプリント導体パターン２０６〜２１２に接続されるため、導電接続の機能と、圧電素子２１８及び２３０の駆動による変位電圧の機能を兼ねるようになる。これにより、前記薄型化の効果に加え、圧電駆動時の導電接続の信頼性を高めるとともに、駆動電極が振動板２０２に直に接着されることにより、大きな変位を得ることができる。
【００４１】
更に、上述した実施例１〜４では、圧電素子の主面を複数に分割する直線に沿って左右対称の振動モードが得られ、主に角板状の発音体用の圧電振動板を構成する際に好適であるのに対して、本実施例５では、圧電素子の駆動時に、従来の圧電振動板による振動と同様に、同心円状の振動モードが得られ、円形状の発音体用の圧電振動板を構成する際に好適である。
【００４２】
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４では、振動板８２の表裏両面に複数の圧電素子９０，９１を設けたが、これも一例であり、圧電素子の数は必要に応じて適宜増減してよい。
(4)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。
(5)上述した実施例では、振動板の表裏両面に圧電素子を設けたバイモルフ構造としたが、表裏いずれか一方の面にのみ圧電素子を設けたユニ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、これも一例である、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】
【００４３】
本発明によれば、少なくとも一層以上の圧電層と、該圧電層の両主面に設けられる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、前記電極層を、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に互いに離間して配置するとともに、同一面上で隣接する電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、複数の接続導体で、それぞれ厚み方向に接続し、前記振動板から電極層を引き出すこととしたので、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】
【００４４】
【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)は平面図である。
【図３】前記実施例１を示す図であり、(A)は図２(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断した断面図，(B)は図２(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【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】前記実施例２の外観を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例３の構造を示す分解斜視図である。
【図７】前記実施例３の外観を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例４の構造の一部を示す分解斜視図である。
【図９】前記実施例４を示す図であり、(A)は外観を示す斜視図，(B)は平面図である。
【図１０】前記実施例４を示す図であり、(A)は図９(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断した断面図，(B)は図９(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の実施例５の構造を示す分解斜視図である。
【図１２】前記実施例５の外観を示す斜視図である。
【図１３】前記実施例５の振動板の外観を示す斜視図である。
【図１４】背景技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：圧電振動板
１２，１２Ａ，１２Ｂ：振動板
１４：シール部材
１６，２８：圧電素子
１８Ａ〜１８Ｃ，１８Ｅ〜１８Ｇ：圧電層
２０Ａ〜２０Ｈ，２４Ａ〜２４Ｈ：電極層
２２Ａ，２２Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ：スルーホール
３０：電源
３２Ａ，３２Ｂ：リード線
３４Ａ，３４Ｂ：半田
４０：圧電振動板
４２，４４：圧電素子
５０：圧電振動板
５２：振動板
５２Ａ：突出部
５４：絶縁板
５６，５７，５８，５９：プリント導体パターン
５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，５９Ａ：引き出し部
６０，７２：圧電素子
６２Ａ，６２Ｂ：圧電層
６４Ａ〜６４Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄ：電極層
６８Ａ，６８Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ：スルーホール
８０：圧電振動板
８２：振動板
８４，８６：プリント導体パターン
８４Ａ，８６Ａ：引き出し部
８４Ｂ，８６Ｂ：スルーホール
９０，９１：圧電素子
９２：圧電層
９４Ａ〜９４Ｄ，９６Ａ〜９６Ｄ：電極層
９８Ａ，９８Ｂ，１００Ａ，１００Ｂ：スルーホール
１０２，１０４：リード線
１０６，１０８：半田
２００：圧電振動板
２０２：振動板
２０２Ａ：突出部
２０４：絶縁板
２０６，２０８，２１０，２１２：プリント導体パターン
２０６Ａ，２０８Ａ，２１０Ａ，２１２Ａ：引き出し部
２０７，２０９：スリット部
２１４，２１６：絶縁層
２１８，２３０：圧電素子
２２０Ａ，２２０Ｂ：圧電層
２２２Ａ〜２２２Ｄ，２２４Ａ〜２２４Ｄ：電極層
２２６Ａ，２２６Ｂ，２２８Ａ，２２８Ｂ：スルーホール
３００：圧電発音体
３０２：振動板
３０４，３１０：圧電素子
３０６：圧電体
３０８Ａ〜３０８Ｄ：電極層
３１２Ａ〜３１２Ｃ：リード線
３１４Ａ〜３１４Ｃ：半田
【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１４に一例を示すように、圧電素子３０４，３１０を、振動板３０２の表裏両面に貼り合わせた構成となっている。圧電素子３０４は、圧電体３０６の表裏両面に、電極層３０８Ａ及び３０８Ｂ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３０２の表面に、導電性接着剤等で接着される。他方の圧電素子３１０についても同様であり、圧電体３０６の表裏両面に、電極層３０８Ｃ及び３０８Ｄを形成した構造となっている。
【０００３】
前記電極層３０８Ａ及び３０８Ｄは、それぞれリード線３１２Ａ及び３１２Ｂなどの導電手段を介して外部に引き出され、他の電極層３０８Ｂ及び３０８Ｃは振動板３０２と同電位となっており、前記振動板３０２からリード線３１２Ｃ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３１２Ａ〜３１２Ｃ及び半田３１４Ａ〜３１４Ｃが必要になる。このうち、リード線３１２Ａと３１２Ｂの半田接続部は、圧電素子３０４，３１０の表面の電極層３０８Ａ，３０８Ｄ上に設けられるため、圧電発音体３００自体の厚みを増大させる要因となる。例えば、振動板３０２の厚みを３０μｍ，圧電素子３０４及び３１０の厚みをそれぞれ６０μｍ，リード線３１２Ａ及び３１２Ｂの接続部の半田３１４Ａ及び３１４Ｂの高さをそれぞれ１６０μｍとすると、圧電発音体３００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３１２Ａ，３１２Ｂの半田接続部の厚みの合計は、３２０μｍとなり、圧電発音体３００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３１２Ａ及び３１２Ｂによる引き出しは、リード線３１２Ａ及び３１２Ｂが振動板３０２に密着していないため、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、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、前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、前記同一主面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，を備えたことを特徴とする。
【０００７】
他の発明は、圧電層と、該圧電層の主面に設けられる電極層とを交互に複数積層した圧電素子を、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、前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、前記同一面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，を備えたことを特徴とする。
【０００８】
主要な形態の一つは、前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として点対称であるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状であること，あるいは、前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に配置されるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が点対称の形状であることを特徴とする。
【０００９】
他の形態は、前記振動板の引き出し電極が、前記圧電素子の同一主面上の電極層の分割位置とほぼ同位置で分割されており、分割されたそれぞれの部分に、前記圧電素子の分割配置された電極層のそれぞれが導電接続されることを特徴とする。より好ましくは、前記振動板の引き出し電極の分割された各部分の間に、空気または樹脂を設けたことを特徴とする。
【００１０】
更に他の形態は、前記圧電素子の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導体薄膜層を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする。より好ましくは、前記振動板の主面上の導体薄膜層の電極引き出し部を、幅広に形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子機器は、請求項１〜８のいずれかに記載の発音体用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】
【００１２】
本発明は、少なくとも一層以上の圧電層と、該圧電層の両主面に設けられる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、前記圧電素子の同一主面上の電極層を、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に互いに離間して配置するとともに、前記同一面上で隣接する電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、複数の接続導体で、それぞれ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】
【００１３】
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】
【００１４】
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であり、図２(B)は、前記(A)を圧電素子１６の上方から見た平面図である。図３(A)は、前記図２(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図３(B)は、前記図２(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。これらの図に示すように、圧電振動板１０は、４２Ｎｉアロイやりん青銅等の導電性を有する可撓性薄板からなる振動板１２Ａ，１２Ｂの表裏に、圧電素子１６，２８をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、全体が略長方形状に形成されている。前記振動板１２Ａ，１２Ｂは、所定の間隔で離間しており、隙間の空気によって絶縁されて、それぞれ第１及び第２の引き出し電極を構成している。あるいは、一枚の振動板１２の中央部分を分割し、分割部分にゴムや絶縁性樹脂などのシール部材１４を設け（図２(B)参照）、振動板１２Ａ及び１２Ｂの電気的接触を防止するようにしてもよい。
【００１５】
圧電素子１６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１８Ａの両主面に、電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂをそれぞれ設け、前記圧電層１８Ａを挟んで、電極層２０Ａと電極層２４Ｂとが対向するとともに、電極層２４Ａと電極層２０Ｂとが対向した構造となっている。電極層２０Ａ，２０Ｂ，２４Ａ，２４Ｂとしては、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金を含む焼付け型の電極層などが利用される。まず、略長方形の圧電層１８Ａの一方の主面には、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２０Ａ及び２４Ａが、主面を直線により２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２０Ａ及び２４Ａは、前記圧電層１８Ａの略中央を中心として点対称の関係となっている。前記圧電層１８Ａの他方の主面には、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２０Ｂと２４Ｂが形成されている。これら電極層２０Ｂ，２４Ｂは、点対称の関係にある。また、電極層２０Ｂ及び２４Ｂは、前記圧電層１８Ａの一方の主面の電極層２０Ａ及び２４Ａと左右反転の関係にある。すなわち、電極層２０Ａと２０Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２４Ａと２４Ｂ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。
【００１６】
前記電極層２０Ａ及び２０Ｂは、スルーホール２２Ａによって圧電素子１６の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２４Ａ及び２４Ｂは、スルーホール２６Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２０Ｂが一方の振動板１２Ｂの表面に接続するように、また電極層２４Ｂが他方の振動板１２Ａの表面に接続するように、図示しない導電性接着剤などにより貼り合わせられる。
【００１７】
他方の圧電素子２８についても基本的には同様の構成となっており、圧電層１８Ｅの一方の主面には、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２０Ｅ及び２４Ｅが形成される。電極層２０Ｅ及び２４Ｅ同士は点対照である。圧電層１８Ｅの他方の主面にも、上述した圧電素子１６と同様に、それぞれ一対の電極層２０Ｆ及び２４Ｆが形成され、前記圧電層１８Ｅを挟んで、電極層２０Ｅと電極層２４Ｆが対向するとともに、電極層２４Ｅと電極層２０Ｆとが対向した構造となっている。そして、前記電極層２０Ｅ及び２０Ｆが、スルーホール２２Ｂで厚み方向に接続され、電極層２４Ｅ及び２４Ｆが、スルーホール２６Ｂにより接続される。
【００１８】
以上のような構造の圧電振動板１０では、電極層２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｅ，２０Ｆは、スルーホール２２Ａ，２２Ｂ及び振動板１２Ｂを介して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，２４Ｂ，２４Ｅ，２４Ｆは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び振動板１２Ａを介して電気的に接続されており、全て共通電位となっている。このような圧電振動板１０では、図２に示すように、振動板１２Ａと１２Ｂから、リード線３２Ａ及び３２Ｂを介して電極が引き出され、電源３０に接続される。そして、例えば、一方の振動板１２Ａはプラス，他方の振動板１２Ｂはマイナスという具合に信号電圧を印加する。すなわち、圧電素子１６及び２８の表面から電極を引き出すのではなく、これらの間に挟まれた振動板１２Ａ及び１２Ｂから電極を引き出すことが可能になる。このため、上述した背景技術と比較して、リード線３２Ａ，３２Ｂの接続部位の半田３４Ａ，３４Ｂの厚みが全体の厚みに影響を与えることがなく、圧電振動板１０自体を大幅に薄型化することができる。なお、このとき、振動板１２Ａ及び１２Ｂからの引出部を幅広として面接着することにより、電極引き出しの信頼性を向上させるようにしてもよい。
【００１９】
このように、実施例１によれば、圧電層の主面を複数に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１６及び２８を、振動板１２Ａ及び１２Ｂの両面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、設けられた電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２０Ａ，２０Ｂをスルーホール２２Ａで厚み方向に接続し、電極層２０Ｅ及び２０Ｆをスルーホール２２Ｂで厚み方向に接続する。また、他の電極層２４Ａ及び２４Ｂをスルーホール２６Ａで厚み方向に接続し、電極層２４Ｅ及び２４Ｆをスルーホール２６Ｂで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１２Ａ及び１２Ｂ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。更に、前記振動板１２及び１２Ｂに幅広の引出部を面接着することにより、引き出しの信頼性の向上も可能である。
【実施例２】
【００２０】
次に、図４及び図５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。図５は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。前記実施例１は、単層の圧電層を有する圧電素子を振動板の表裏両面に設けた例であったが、本実施例は、圧電素子を、複数の圧電層を有する積層構造とした例である。前記図４及び図５に示すように、圧電振動板４０は、振動板１２Ａ，１２Ｂの表裏に、圧電素子４２，４４をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、全体が略長方形状に形成されている。前記振動板１２Ａ，１２Ｂは、前記実施例１と同様に、所定の間隔で離間しており、隙間の空気によって絶縁されて、それぞれ第１及び第２の引き出し電極を構成している。あるいは、一枚の振動板１２の中央部分を分割し、分割部分にゴムや絶縁性樹脂などのシール部材１４を設け（図５参照）、振動板１２Ａ及び１２Ｂの電気的接触を防止するようにしてもよい。
【００２１】
圧電素子４２は、ＰＺＴなどによって形成された圧電層（圧電セラミック）１８Ａ〜１８Ｃと、電極層２０Ａ〜２０Ｄ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。電極層２０Ａ〜２０Ｄ，２４Ａ〜２４Ｄ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、略長方形の圧電層１８Ａ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２０Ａ及び２４Ａが、圧電層１８Ａの主面を複数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２０Ａ及び２４Ａは、前記圧電層１８Ａの略中央を中心として点対称の関係となっている。２層目の圧電層１８Ｂ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２０Ｂと２４Ｂが形成されている。これら電極層２０Ｂ，２４Ｂは点対称の関係にある。また、電極層２０Ｂ及び２４Ｂは、前記圧電層１８Ａの表面の電極層２０Ａ及び２４Ａと左右反転の関係にある。すなわち、電極層２０Ａと２０Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２０Ｂと２４Ｂ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。
【００２２】
３層目の圧電層１８Ｃの表面についても同様に、一対の電極層２０Ｃ及び２４Ｃが形成される。さらに、該圧電層１８Ｃの裏面には、同じく一対の電極層２０Ｄ及び２４Ｄが形成される。このように、同一の圧電層上に形成される電極層同士を点対称とし、厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状になるように配置することにより、電極層は一層おき毎に、形状・位置が概略一致するようになる。例えば、電極層２０Ａ及び２４Ａと、電極層２０Ｃ及び２４Ｃがほぼ一致し、電極層２０Ｂ及び２４Ｂと、電極層２０Ｄ及び２４Ｄがほぼ一致するという具合である。
【００２３】
以上のような電極層２０Ａ〜２０Ｄは、スルーホール２２Ａによって圧電素子４２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２６Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２０Ｄが一方の振動板１２Ｂ表面に接触し、電極層２４Ｄが他方の振動板１２Ａの表面に接触するように貼り合わせられる。
【００２４】
他方の圧電素子４４についても基本的には同様の構成となっており、一層目の圧電層１８Ｅの表面には、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２０Ｅ及び２４Ｅが形成される。電極層２０Ｅ及び２４Ｅ同士は点対称である。以下、２層目の圧電層１８Ｆの表面と、３層目の圧電層１８Ｇの表面及び裏面にも、上述した圧電素子１６と同様に、それぞれ一対の電極層２０Ｆ及び２４Ｆ，２０Ｇ及び２４Ｇ，２０Ｈ及び２４Ｈが形成され、前記圧電層を挟んでそれぞれ、電極層が対向する構造となっている。そして、前記電極層２０Ｅ〜２０Ｈが、スルーホール２２Ｂで厚み方向に接続され、電極層２４Ｅ〜２４Ｈが、スルーホール２６Ｂにより接続される。
【００２５】
以上のような構造の圧電振動板４０では、電極層２０Ａ〜２０Ｈは、スルーホール２２Ａ，２２Ｂ及び振動板１２Ｂを介して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〜２４Ｈは、スルーホール２６Ａ，２６Ｂ及び振動板１２Ａを介して電気的に接続されており、全て共通電位となっている。このような圧電振動板４０では、上述した実施例１と同様に、第１及び第２の引き出し電極となる振動板１２Ａと１２Ｂから電極が引き出され、電源３０に接続される（図２参照）。そして、例えば、一方の振動板１２Ａはプラス，他方の振動板１２Ｂはマイナスという具合に信号電圧を印加する。すなわち、圧電素子４２及び４４の表面から電極を引き出すのではなく、これらの間に挟まれた振動板１２Ａ及び１２Ｂから電極を引き出すことが可能になるため、本実施例においても、上述した背景技術と比較して、圧電振動板４０自体を大幅に薄型化することができる。なお、このとき、振動板１２Ａ及び１２Ｂからの引出部を幅広として面接着することにより、電極引き出しの信頼性を向上させるようにしてもよい。
【００２６】
このように、実施例２によれば、圧電層と、該圧電層の同一面上に離間して配置される一対の電極層とを交互に積層した圧電素子４２及び４４を、振動板１２Ａ及び１２Ｂの両面に貼り合わせ、前記圧電層の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、積層された電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２０Ａ〜２０Ｄ，２０Ｅ〜２０Ｈを、スルーホール２２Ａ及び２２Ｂで厚み方向に接続し、他の電極層２４Ａ〜２４Ｄ，２４Ｅ〜２４Ｈを、スルーホール２６Ａ及び２６Ｂで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１２Ａ及び１２Ｂ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。更に、前記振動板１２Ａ及び１２Ｂに幅広の引出部を面接着することにより、引き出しの信頼性の向上も可能である。
【実施例３】
【００２７】
次に、図６及び図７を参照しながら、本発明の実施例３を説明する。図６は、本実施例の構成を示す分解斜視図，図７は、本実施例の全体を示す外観斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板５０は、略円形の振動板５２の表裏両面に、略円形の圧電素子６０，７２をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、前記振動板５２の外周の一部には、外周側へ突出した突出部５２Ａが設けられている。前記圧電素子６０，７２は、上述した実施例１と同様にそれぞれ単層の圧電層を用いた構成となっている。すなわち、圧電素子６０を例に挙げると、圧電層６２Ａの一方の主面に、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６４Ａ及び６６Ａが、主面を２分割した各々の領域に互いに離間するように形成され、他方の主面にも同様に、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６４Ｂと６６Ｂが形成されている。これら電極層６４Ａ，６４Ｂ，６６Ａ，６６Ｂの同一主面上での位置関係や、圧電層６２Ａを挟んだ位置関係は、基本的には上述した実施例１と同様であり、電極層６４Ａと６４Ｂはスルーホール６８Ａを介して接続され、電極層６６Ａと６６Ｂは、スルーホール７０Ａを介して接続される。他方の圧電素子７２についても基本的に同様の構成となっており、圧電層６８Ｂの表裏両面には、それぞれ一対の電極層６４Ｃ及び６６Ｃと、電極層６４Ｄ及び６６Ｄが形成され、スルーホール６８Ｂ及び７０Ｂにより接続されている。なお、圧電素子６０及び７２を構成する材料としては、上述した実施例１と同様のものが適用可能である。なお、本実施例では、単層の圧電層からなる圧電素子を利用することとしたが、前記実施例２と同様に、複数の圧電層を有する積層構造の圧電素子を用いるようにしてもよい。
【００２８】
本実施例３では、上述した実施例１と比較して、振動板の構成が大きく異なる。本実施例の振動板５２は、絶縁性であって屈曲に優れた材料、例えばＰＥＴ（PolyEthylene Terephtalate）などの絶縁フィルムからなる絶縁板５４の表裏面に、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５６及び５７と、５８及び５９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５４には、前記一対のプリント導体パターン（例えば５６及び５７）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５２Ａが設けられている。また、前記プリント導体パターン５６〜５９は、前記突出部５２Ａの表面上に形成された引き出し部５６Ａ〜５９Ａとそれぞれ接続されている。前記プリント導体パターン５６〜５９と、前記圧電素子６０及び７２の電極層６４Ｂ，６６Ｂ，６４Ｃ，６６Ｃとは、図示しない導電性接着剤により接着されており、前記引き出し部５６Ａ〜５９Ａを介して信号電圧を印加することにより、圧電振動板５０を駆動することができる。本実施例では、上述した実施例１及び２と異なり、振動板自体は分割形成されず、替わりに引き出し電極（プリント導体パターン）が分割形成されている。
【００２９】
このように、本実施例によれば、圧電層６２Ａ及び６２Ｂの主面をほぼ２分割する領域に設けられた電極層６４Ｂ，６６Ｂ，６４Ｃ，６６Ｃを、これらの電極層にほぼ等しい面積で振動板５２のプリント導体パターン５６〜５９に接着することにより、導電接続の機能と、圧電素子６０及び７２の駆動による変位伝達の機能を兼ねることが可能となる。これにより、上述した実施例１及び２に示す薄型化の効果に加え、圧電駆動時の導電接続の信頼性を高めるとともに、駆動電極が振動板５２に直に接着されることにより、大きな変位を得ることができる。なお、図示は省略したが、振動板５２の一対のプリント導体パターン（５６及び５７，あるいは、５８及び５９）の間隙部分に、予めレジスト層を印刷することにより、間隙部分への導電性接着剤の流れ込みによる電極層間の短絡発生を防止するようにしてもよい。また、前記間隙部分の絶縁性接着剤を塗布することにより、振動板５２の間隙部分と圧電素子６０及び７２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。
【実施例４】
【００３０】
次に、図８〜図１０を参照しながら、本発明の実施例４を説明する。図８は、本実施例の上面側の構造を示す分解斜視図である。図９(A)は、本実施例の全体を示す外観斜視図であり、図９(B)は、前記(A)を上方から見た平面図である。図１０は、本実施例の主要断面図であり、図１０(A)は、前記図９(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，図１０(B)は、前記図９(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。これらの図に示すように、本実施例の圧電振動板８０は、振動板８２の表面に複数の圧電素子９０を、振動板８２の裏面に複数の圧電素子９１をそれぞれ配置したものである。圧電素子９０の構造は、基本的には、上述した実施例１と同様であり、圧電素子９０の表裏両面には、それぞれ一対の電極層９４Ａ及び９６Ａと、電極層９４Ｂ及び９６Ｂが形成されている。同様に、圧電素子９１の表裏両面には、それぞれ一対の電極層９４Ｃ及び９６Ｃと、電極層９４Ｄ及び９６Ｄが形成されている。
【００３１】
一方、前記振動板８２の表裏両面には、前記圧電素子９０，９１の配列方向に伸びた一対のプリント導体パターン８４及び８６がそれぞれ形成されている。これらプリント導体パターン８４，８６は、突出した引き出し部８４Ａ及び８６Ｂを備えている。そして、振動板８２の表裏両面にそれぞれ設けられたプリント導体パターン８４同士，及び、プリント導体パターン８６同士は、前記引き出し部８４Ａ及び８６Ａにおいて、スルーホール８４Ｂ及び８６Ｂを介して表裏で接続されている。前記圧電素子９０及び９１は、それぞれ、前記一対のプリント導体パターン８４及び８６上に跨るように配置されている。図１０(A)に示すように、圧電素子９０の電極層９４Ａと９４Ｂは、スルーホール９８Ａにより厚み方向に接続され、振動板８２の表面側の一方のプリント導体パターン８６に接続される。圧電素子９１の電極層９４Ｃと９４Ｄは、スルーホール９８Ｂにより厚み方向に接続され、振動板８２の裏面側のプリント導体パターン８６に接続される。同様に、図１０(B)に示すように、圧電素子９０の他の電極層９６Ａと９６Ｂは、スルーホール１００Ａにより厚み方向に接続され、振動板８２の表面側の他方のプリント導体パターン８４に接続される。圧電素子９１の他の電極層９６Ｃと９６Ｄは、スルーホール１００Ｂにより厚み方向に接続され、振動板８２の裏面側の他方のプリント導体パターン８４に接続される。他の複数の圧電素子９０及び９１についても同様である。そして、振動板８２の表裏両面で接続されたプリント導体パターン８４及び８６の引き出し部８４Ａ，８６Ｂに、例えば、リード線１０２及び１０４を、半田１０６及び１０８で接続することにより、圧電振動板８０に対する信号電圧の印加が可能となる。
【００３２】
本実施例４は、上述した実施例３と同様に、主面上にプリント導体パターン８４及び８６が形成された振動板８２を利用して、その表裏面にそれぞれ複数の圧電素子９０及び９１を貼り合わせたものである。このように、振動板８２の表面の帯状のプリント導体パターン８４及び８６に沿って複数の圧電素子９０及び９１を、図示しない導電性接着剤で貼り合わせることで、複数の圧電素子間の導電接続，各圧電素子９０及び９１とプリント導体パターン８４及び８６との接続，更に、各圧電素子９０及び９１の変位を振動板８２に伝達する機能を兼ね、上述した実施例３と同様の効果を得ることができる。また、上述した実施例３の効果に加え、振動板８２上に複数の圧電素子を設けても、配線の引き回しが不要になるという効果が得られる。更に、複数種類の圧電素子の組み合わせが自由に行えるため、各種電子機器への応用が可能である。なお、圧電素子９０及び９１は、それぞれ前記実施例１及び３と同様に、単層の圧電層を用いたものであるが、前記実施例２と同様に、電極層と圧電層とが交互に複数層積層した構造のものを用いるようにしても同様の効果が得られる。また、図示は省略したが、プリント導体パターン８４及び８６を、圧電素子９０及び９１の駆動電極（電極層）の形状に対応して、部分的に幅広に形成してもよいし、また、圧電素子間を結ぶ配線部分のプリント導体パターンの表面を、絶縁層で被覆するようにしてもよい。
【実施例５】
【００３３】
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明の実施例５を説明する。図１１は、本実施例の分解斜視図である。図１２は、本実施例の全体を示す外観斜視図であり、図１３は、本実施例に用いる振動板の外観斜視図である。これらの図に示すように、圧電振動板２００は、略円形の振動板２０２の表裏両面に、略円形の圧電素子２１８，２３０をそれぞれ貼り合わせたバイモルフ構造であって、前記実施例３と同様に、前記振動板２０２の外周の一部には、外周側へ突出した突出部２０２Ａが設けられている。前記圧電素子２１８，２３０は、上述した実施例１と同様にそれぞれ単層の圧電層を用いた構成となっているが、もちろん、前記実施例２と同様に、電極層と圧電層とが交互に複数積層した構造のものを用いるようにしてもよい。本実施例５では、圧電素子２１８，２３０の電極層の分割形成のしかたが、上述した実施例１〜４と異なっている。すなわち、前記実施例１〜４では、圧電層の主面を直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。
【００３４】
まず、振動板２０２について説明すると、上述した実施例３と同様に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂フィルムからなる絶縁板２０４の表裏面に、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２０６及び２０８と、２１０及び２１２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てもよい点は、前記実施例３と同様である。また、前記絶縁板２０４の縁の一部には、該絶縁板２０４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２０２Ａが設けられている。前記プリント導体パターン２０６，２０８，２１０，２１２は、前記突出部２０２Ａの表面上に設けられた引き出し部２０６Ａ〜２１２Ａにそれぞれ接続されている。
【００３５】
一方の主面のプリント導体パターン２０６と２０８について詳述すると、これらプリント導体パターン２０６及び２０８は、絶縁板２０４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２０８は、外周側のプリント導体パターン２０６の周方向の一部に設けられたスリット部２０７を介して、前記突出部２０２Ａ上の引き出し部２０８Ａに接続されている。前記引き出し部２０８Ａには、前記圧電素子２１８の外周側の電極層２２４Ｂ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２１４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２０４と圧電素子３１８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。絶縁板２０４の他方の主面に設けられた一対のプリント導体パターン２１０及び２１２についても同様の構成となっており、内周側のプリント導体パターン２１２は、外周側のプリント導体パターン２１０の周方向の一部に設けられたスリット部２０９を介して、前記突出部２０２Ａ上の引き出し部２１２Ａに接続されている。前記引き出し部２１２Ａには、前記圧電素子２３０の外周側の電極層２２４Ｃ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２１６が設けられる。
【００３６】
次に、圧電素子２１８は、ＰＺＴなどの圧電セラミックによって形成された圧電層２２０Ａの両主面に、電極層２２２Ａ，２２４Ａ，２２２Ｂ，２２４Ｂをそれぞれ設けた構造となっている。電極層２２２Ａ，２２４Ａ，２２２Ｂ，２２４Ｂとしては、上述した実施例と同様に、例えば、ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金を含む焼付け型の電極層などが利用される。略円形の圧電層２２０Ａ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２２２Ａ及び２２４Ａ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２２２Ａ及び２２４Ａは、前記圧電層２２０Ａを径方向で二つに分割する円を境にして、内周側と外周側に配置されている。圧電層２２０Ａの他方の主面（図示の例では下面側）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２２２Ｂと２２４Ｂが形成されている。これら電極層２２２Ｂと２２４Ｂは、略同心円の関係にある。また、電極層２２２Ｂ及び２２４Ｂは、上面側の電極層２２２Ａ及び２２４Ａと内外反転の関係にある。すなわち、電極層２２２Ａと２２２Ｂに印加される信号電圧の極性が同じになり、電極層２２４Ａと２２４Ｂ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。
【００３７】
前記電極層２２２Ａ及び２２２Ｂは、スルーホール２２６Ａによって、圧電素子２１８の厚み方向にほぼ直線的に接続され、電極層２２４Ａ及び２２４Ｂは、スルーホール２２８Ａによって厚み方向にほぼ直線的に接続される。そして、前記電極層２２２Ｂが、振動板２０２の表面の内周側のプリント導体パターン２０８に接続し、電極層２２４Ｂが、外周側のプリント導体パターン２０６に接続するように、図示しない導電性接着剤等により貼り合わせられる。
【００３８】
他方の圧電素子２３０についても基本的には同様の構成となっており、圧電層２２０Ｂの一方の主面には、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２２２Ｃと２２４Ｃが形成される。電極層２２２Ｃと２２４Ｃは、同心円の関係にある。圧電層２２０Ｂの他方の主面にも、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２２２Ｄと２２４Ｄが形成される。そして、前記電極層２２２Ｃ及び２２２Ｄが、スルーホール２２６Ｂにより厚み方向に接続され、電極層２２４Ｃ及び２２４Ｄが、スルーホール２２８Ｂにより厚み方向に接続される。前記電極層２２２Ｃが、振動板２０２の裏面の内周側のプリント導体パターン２１２に接続し、電極層２２４Ｃが、外周側のプリント導体パターン２１０に接続するように、図示しない導電性接着剤等により貼り合わせられる。このような構成の圧電振動板２００は、前記引き出し部２０６Ａ〜２１２Ａを介して信号電圧を印加することにより駆動される。
【００３９】
このように、実施例５によれば、圧電層の主面を径方向で二つに分割する円を境界にして、内周側と外周側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設けた圧電素子２１８，２３０を、振動板２０２の両面に貼り合わせ、前記圧電層２１８，２３０の同一面上の電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、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、設けられた電極層のうち、同一極性の信号電圧が印加される電極層２２２Ａと２２Ｂをスルーホール２２６Ａで、また、電極層２２２Ｃと２２２Ｄをスルーホール２２６Ｂで厚み方向に接続する。一方、他の電極層２２４Ａ、２２４Ｂをスルーホール２２８Ａで、また、電極層２２４Ｃと２２４Ｄを、スルーホール２２８Ｂで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２０２の表面に設けたプリント導体パターン２０６〜２１２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。
【００４０】
更に、圧電素子２１８，２３０の主面を複数に分割する領域に設けられた電極層が、これらの電極層にほぼ等しい面積で振動板２０２のプリント導体パターン２０６〜２１２に接続されるため、導電接続の機能と、圧電素子２１８及び２３０の駆動による変位電圧の機能を兼ねるようになる。これにより、前記薄型化の効果に加え、圧電駆動時の導電接続の信頼性を高めるとともに、駆動電極が振動板２０２に直に接着されることにより、大きな変位を得ることができる。
【００４１】
更に、上述した実施例１〜４では、圧電素子の主面を複数に分割する直線に沿って左右対称の振動モードが得られ、主に角板状の発音体用の圧電振動板を構成する際に好適であるのに対して、本実施例５では、圧電素子の駆動時に、従来の圧電振動板による振動と同様に、同心円状の振動モードが得られ、円形状の発音体用の圧電振動板を構成する際に好適である。
【００４２】
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４では、振動板８２の表裏両面に複数の圧電素子９０，９１を設けたが、これも一例であり、圧電素子の数は必要に応じて適宜増減してよい。
(4)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。
(5)上述した実施例では、振動板の表裏両面に圧電素子を設けたバイモルフ構造としたが、表裏いずれか一方の面にのみ圧電素子を設けたユニ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、これも一例である、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】
【００４３】
本発明によれば、少なくとも一層以上の圧電層と、該圧電層の両主面に設けられる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、前記電極層を、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に互いに離間して配置するとともに、同一面上で隣接する電極層同士，及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、複数の接続導体で、それぞれ厚み方向に接続し、前記振動板から電極層を引き出すこととしたので、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】
【００４４】
【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)は平面図である。
【図３】前記実施例１を示す図であり、(A)は図２(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断した断面図，(B)は図２(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【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】前記実施例２の外観を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例３の構造を示す分解斜視図である。
【図７】前記実施例３の外観を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施例４の構造の一部を示す分解斜視図である。
【図９】前記実施例４を示す図であり、(A)は外観を示す斜視図，(B)は平面図である。
【図１０】前記実施例４を示す図であり、(A)は図９(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断した断面図，(B)は図９(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の実施例５の構造を示す分解斜視図である。
【図１２】前記実施例５の外観を示す斜視図である。
【図１３】前記実施例５の振動板の外観を示す斜視図である。
【図１４】背景技術の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０：圧電振動板
１２，１２Ａ，１２Ｂ：振動板
１４：シール部材
１６，２８：圧電素子
１８Ａ〜１８Ｃ，１８Ｅ〜１８Ｇ：圧電層
２０Ａ〜２０Ｈ，２４Ａ〜２４Ｈ：電極層
２２Ａ，２２Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ：スルーホール
３０：電源
３２Ａ，３２Ｂ：リード線
３４Ａ，３４Ｂ：半田
４０：圧電振動板
４２，４４：圧電素子
５０：圧電振動板
５２：振動板
５２Ａ：突出部
５４：絶縁板
５６，５７，５８，５９：プリント導体パターン
５６Ａ，５７Ａ，５８Ａ，５９Ａ：引き出し部
６０，７２：圧電素子
６２Ａ，６２Ｂ：圧電層
６４Ａ〜６４Ｄ，６６Ａ〜６６Ｄ：電極層
６８Ａ，６８Ｂ，７０Ａ，７０Ｂ：スルーホール
８０：圧電振動板
８２：振動板
８４，８６：プリント導体パターン
８４Ａ，８６Ａ：引き出し部
８４Ｂ，８６Ｂ：スルーホール
９０，９１：圧電素子
９２：圧電層
９４Ａ〜９４Ｄ，９６Ａ〜９６Ｄ：電極層
９８Ａ，９８Ｂ，１００Ａ，１００Ｂ：スルーホール
１０２，１０４：リード線
１０６，１０８：半田
２００：圧電振動板
２０２：振動板
２０２Ａ：突出部
２０４：絶縁板
２０６，２０８，２１０，２１２：プリント導体パターン
２０６Ａ，２０８Ａ，２１０Ａ，２１２Ａ：引き出し部
２０７，２０９：スリット部
２１４，２１６：絶縁層
２１８，２３０：圧電素子
２２０Ａ，２２０Ｂ：圧電層
２２２Ａ〜２２２Ｄ，２２４Ａ〜２２４Ｄ：電極層
２２６Ａ，２２６Ｂ，２２８Ａ，２２８Ｂ：スルーホール
３００：圧電発音体
３０２：振動板
３０４，３１０：圧電素子
３０６：圧電体
３０８Ａ〜３０８Ｄ：電極層
３１２Ａ〜３１２Ｃ：リード線
３１４Ａ〜３１４Ｃ：半田
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、
前記同一主面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項２】
圧電層と、該圧電層の主面に設けられる電極層とを交互に複数積層した圧電素子を、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、
前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、
前記同一面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項３】
前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として点対称であるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状である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】
前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に配置されるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が点対称の形状である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５】
前記振動板の引き出し電極が、前記圧電素子の同一主面上の電極層の分割位置とほぼ同位置で分割されており、分割されたそれぞれの部分に、前記圧電素子の分割配置された電極層のそれぞれが導電接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項６】
前記振動板の引き出し電極の分割された各部分の間に、空気または樹脂を設けたことを特徴とする請求項５記載の圧電振動板。
【請求項７】
前記圧電素子の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導体薄膜層を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項８】
前記振動板の主面上の導体薄膜層の電極引き出し部を、幅広に形成したことを特徴とする請求項７記載の圧電振動板。
【請求項９】
請求項１〜８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】
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、
前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、
前記同一主面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を、前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項２】
圧電層と、該圧電層の主面に設けられる電極層とを交互に複数積層した圧電素子を、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、
前記圧電素子は、同一主面上の電極層が、前記圧電層の主面を複数に分割したそれぞれの領域に、互いに離間して配置されるとともに、
前記同一面上で隣接する電極層同士、及び、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する電極層同士に、それぞれ異なる極性の信号電圧が印加されるように、同一極性の信号電圧が印加される電極層同士を前記圧電層の厚み方向に接続する複数の接続導体，
を備えたことを特徴とする圧電振動板。
【請求項３】
前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として点対称であるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が左右反転の形状である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】
前記圧電素子の同一主面上の電極層同士が、前記圧電層の略中央部を中心として同心円状に配置されるとともに、前記圧電層を介して厚み方向で隣接する一対の電極層同士が点対称の形状である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５】
前記振動板の引き出し電極が、前記圧電素子の同一主面上の電極層の分割位置とほぼ同位置で分割されており、分割されたそれぞれの部分に、前記圧電素子の分割配置された電極層のそれぞれが導電接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項６】
前記振動板の引き出し電極の分割された各部分の間に、空気または樹脂を設けたことを特徴とする請求項５記載の圧電振動板。
【請求項７】
前記圧電素子の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導体薄膜層を、前記振動板の主面上に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧電振動板。
【請求項８】
前記振動板の主面上の導体薄膜層の電極引き出し部を、幅広に形成したことを特徴とする請求項７記載の圧電振動板。
【請求項９】
請求項１〜８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１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−２１１４１３（Ｐ２００６−２１１４１３Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２０３６（Ｐ２００５−２２０３６）
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【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８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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