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WO2014104018A1 - 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

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WO2014104018A1
WO2014104018A1 PCT/JP2013/084489 JP2013084489W WO2014104018A1 WO 2014104018 A1 WO2014104018 A1 WO 2014104018A1 JP 2013084489 W JP2013084489 W JP 2013084489W WO 2014104018 A1 WO2014104018 A1 WO 2014104018A1
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WO
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damping material
sound generator
diaphragm
exciter
sound
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幸範 福永
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Kyocera Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/06—Arranging circuit leads; Relieving strain on circuit leads
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a sound generator, a sound generation device, and an electronic apparatus.
  • an acoustic generator using an actuator is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Such an acoustic generator outputs sound by vibrating a diaphragm by applying a voltage to an actuator attached to the diaphragm to vibrate.
  • the frequency characteristics of the sound pressure have a peak (a portion where the sound pressure is higher than the surroundings) and a dip (the sound pressure is higher than the surroundings). There is a problem that it is difficult to obtain a high-quality sound quality.
  • the sound generator and the electronic device provided with the sound generator have a problem that it is difficult to obtain good sound quality.
  • One aspect of the embodiments has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an acoustic generator, an acoustic generator, and an electronic apparatus that can obtain high-quality sound quality.
  • An acoustic generator is provided with an exciter, the exciter attached thereto, a diaphragm that vibrates with the exciter by vibration of the exciter, and a first that suppresses vibration of the diaphragm.
  • An acoustic generator having at least a damping material, wherein the thickness of the first damping material is larger than the thickness of the exciter.
  • a sound generation device includes the sound generator described above and a housing that houses the sound generator.
  • An electronic apparatus includes the above-described acoustic generator, an electronic circuit connected to the acoustic generator, and a housing that houses the electronic circuit and the acoustic generator. It has a function of generating sound from the sound generator.
  • good sound quality can be obtained.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing a configuration of a sound generator according to the embodiment
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG.
  • A) is a schematic front view showing a specific arrangement example of the damping material (part 1)
  • B) is a schematic front view showing a specific arrangement example of the damping material (part 2)
  • (C) is a damping material.
  • FIG. 3 It is a front schematic diagram (the 3) which shows the specific example of arrangement
  • (A) is a figure which shows the structure of the acoustic generator which concerns on embodiment
  • (B) is a figure which shows the structure of the electronic device which concerns on embodiment.
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing a schematic configuration of the acoustic generator 1 '
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1A.
  • FIGS. 1A and 1B show a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z-axis having a vertically upward direction as a positive direction and a vertically downward direction as a negative direction. Such an orthogonal coordinate system may also be shown in other drawings used in the following description. Moreover, in FIG. 1A, illustration of the resin layer 7 is omitted.
  • FIG. 1B shows the sound generator 1 'greatly exaggerated in the thickness direction (Z-axis direction).
  • the sound generator 1 ′ includes a frame body 2, a diaphragm 3, and a piezoelectric element 5. As shown in FIG. 1A, in the following description, the case where there is one piezoelectric element 5 is illustrated unless otherwise specified, but the number of piezoelectric elements 5 is not limited.
  • the frame body 2 is constituted by two frame members having the same shape of a rectangular frame shape, and functions as a support body that supports the diaphragm 3 with the peripheral edge of the diaphragm 3 interposed therebetween.
  • the diaphragm 3 has a plate-like shape or a film-like shape, and a peripheral portion thereof is sandwiched and fixed between two frame members constituting the frame body 2. That is, the diaphragm 3 is supported in a state of being stretched in the frame of the frame body 2.
  • the part located inside the frame 2 among the diaphragms 3, ie, the part which is not pinched by the frame 2 among the diaphragms 3, and can vibrate freely is made into the vibrating body 3a. Therefore, the vibrating body 3 a is a portion having a substantially rectangular shape in the frame of the frame body 2.
  • the diaphragm 3 can be formed using various materials such as resin and metal.
  • the diaphragm 3 can be composed of a resin film such as polyethylene or polyimide having a thickness of 10 to 200 ⁇ m.
  • the thickness and material of the two frame members constituting the frame body 2 are not particularly limited.
  • the frame 2 can be formed using various materials such as metal and resin.
  • a stainless steel member having a thickness of 100 to 5000 ⁇ m can be suitably used as the two frame members constituting the frame body 2 because of its excellent mechanical strength and corrosion resistance.
  • FIG. 1A shows the frame 2 in which the shape of the inner region is substantially rectangular, but it may be a polygon such as a parallelogram, trapezoid, or regular n-gon. In this embodiment, as shown to FIG. 1A, the example which is substantially rectangular shape is shown.
  • the piezoelectric element 5 is provided by being attached to the surface (main surface) of the diaphragm 3 (vibrating body 3a), etc., and is vibrated by receiving a voltage applied by the input of an electric signal, thereby vibrating the diaphragm 3 (vibrating body 3a) is an exciter.
  • the piezoelectric element 5 includes, for example, a laminate in which piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d made of four ceramic layers and three internal electrode layers 5e are alternately laminated, Surface electrode layers 5f and 5g formed on the upper and lower surfaces of the laminate, and external electrodes 5h and 5j formed on the side surfaces where the internal electrode layer 5e is exposed.
  • the lead terminals 6a and 6b are connected to the external electrodes 5h and 5j.
  • the piezoelectric element 5 has a plate shape, and the main surface on the upper surface side and the lower surface side has a polygonal shape such as a rectangular shape or a square shape.
  • the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are polarized as shown by arrows in FIG. 1B. In other words, polarization is performed such that the direction of polarization with respect to the direction of the electric field applied at a certain moment is reversed between one side and the other side in the thickness direction (Z-axis direction in the figure).
  • the main surface of the piezoelectric element 5 is bonded to the main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) with an adhesive such as an epoxy resin.
  • non-lead piezoelectric materials such as lead zirconate titanate, Bi layered compounds, tungsten bronze structure compounds, etc. have been conventionally used.
  • the used piezoelectric ceramics can be used.
  • various metal materials can be used as the material of the internal electrode layer 5e.
  • the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d are contained, the piezoelectric layers 5a, 5b, 5c, and 5d and the internal electrode layer 5e Since the stress due to the difference in thermal expansion can be reduced, the piezoelectric element 5 free from stacking faults can be obtained.
  • the lead terminals 6a and 6b can be formed using various metal materials. For example, if the lead terminals 6a and 6b are configured using flexible wiring in which a metal foil such as copper or aluminum is sandwiched between resin films, the height of the piezoelectric element 5 can be reduced.
  • the sound generator 1 ′ is arranged so as to cover the surfaces of the piezoelectric element 5 and the vibrating body 3a in the frame of the frame 2, and the vibration plate 3 (vibrating body 3a) and the piezoelectric element are arranged.
  • a resin layer 7 integrated with the element 5 is further provided.
  • the resin layer 7 is preferably formed using, for example, an acrylic resin so that the Young's modulus is in the range of 1 MPa to 1 GPa.
  • an appropriate damping effect can be induced by embedding the piezoelectric element 5 with the resin layer 7, the resonance phenomenon can be suppressed and the peak or dip in the frequency characteristic of the sound pressure can be suppressed to a small level. .
  • FIG. 1B shows a state in which the resin layer 7 is formed so as to be the same height as the frame 2, but it is sufficient that the piezoelectric element 5 is embedded, for example, the resin layer 7 has a frame. It may be formed to be higher than the height of the body 2.
  • a bimorph type stacked piezoelectric element is taken as an example, but the present invention is not limited to this.
  • a unimorph type in which the expanding and contracting piezoelectric element 5 is attached to the diaphragm 3 (vibrating body 3a) may be used.
  • the acoustic generator of this example has the piezoelectric element 5 attached to the vibrating body 3a and covered with the resin layer 7, so that the vibrating body 3a, the piezoelectric element 5 and the resin layer are covered. 7 is integrated, and the vibrating body 3a, the piezoelectric element 5 and the resin layer 7 vibrate integrally.
  • Such frequency-sound pressure characteristics are illustrated in FIG.
  • the first damping material having a thickness larger than the thickness of the piezoelectric element 5 is used. We decided to provide it.
  • the maximum amplitude distance of the first damping material becomes larger than the amplitude distance of the piezoelectric element 5 and the load increases, and the vibration of the first damping material is delayed, so that the noise can be further attenuated.
  • FIG. 3A is a schematic plan view showing a configuration of the sound generator 1 according to the embodiment
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG. 3A
  • 4A to 4C are schematic front views (No. 1) to (No. 3) of the damping material 8 as viewed from the front.
  • the sound generator 1 includes a first damping material 81 as the damping material 8 in addition to the sound generator 1 'shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the first damping material 81 is attached to the same principal surface as the principal surface of the diaphragm 3 to which the piezoelectric element 5 is attached.
  • FIG. 3A illustrates the case where one rectangular first damping material 81 is disposed on one main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a), but the shape, number, and arrangement thereof are illustrated. The area is not limited.
  • the thickness of the first damping material 81 is different from the thickness of the piezoelectric element 5.
  • the thickness of the first damping material 81 is thicker than the thickness of the piezoelectric element 5. Since the thickness of the first damping material 81 is thicker than the thickness of the piezoelectric element 5, when the first damping material 81 vibrates following the vibration of the piezoelectric element 5, the maximum amplitude distance of the first damping material 81 is piezoelectric. Since it becomes larger than the amplitude distance of an element, a load becomes large. Further, the vibration of the first damping material 81 is delayed. Therefore, the first damping material 81 dampens vibrations in the thickness direction of the piezoelectric element 5 to further attenuate noise, and as a result, better sound quality can be obtained. In particular, since high-frequency and high-temperature noise can be suppressed, an unpleasant metallic sound can be attenuated.
  • the first damping material 81 preferably has regions with different thicknesses.
  • having regions with different thicknesses means that the thickness of the first damping material 81 is not uniform throughout, but the surface is inclined from one end side to the other end side, or the surface is stepped. And a state where the concave and convex portions are alternately arranged are shown.
  • the thickness of the first damping material 81 includes the regions having different thicknesses, it is possible to prevent the vibration from being synchronized between both ends of the first damping material 81 and to weaken the vibration in the thickness direction. As a result, the generation of noise can be further suppressed.
  • FIGS. 4A to 4C it is preferable that there are two or more damping materials 8.
  • a second damping material 82 is further provided, and the second damping material 82 is attached to the main surface of the diaphragm 3.
  • vibrations in the thickness direction of the piezoelectric element 5 can be more easily damped.
  • the plurality of damping materials 8 have different thicknesses.
  • the first damping material 81 and the second damping material 82 are preferably different in thickness.
  • the two damping materials 8 are the same as one main surface on which the piezoelectric element 5 of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) is disposed.
  • the main surface an example is shown in which the piezoelectric elements 5 are arranged opposite to each other.
  • damping materials 8 are respectively connected to different main surfaces (one main surface and the other main surface) of the diaphragm 3 (vibrating body 3a).
  • An example of arrangement is shown in FIG.
  • any of the damping materials 8 is thicker than the thickness of the piezoelectric element 4 (exciter).
  • the material 81 only needs to be thicker than the piezoelectric element 5 (exciter), and the second damping material 82 may be thinner than the piezoelectric element 5.
  • FIG. 4C shows two damping materials 8 (first damping material 81 and second damping material 82) when the bimorph type piezoelectric element 5 is attached with the diaphragm 3 sandwiched from both sides. These show examples of arrangement on different main surfaces of the diaphragm 3 (vibrating body 3a). As shown in FIG. 4C, not only the thickness of the first damping material 81 is larger than the thickness of the piezoelectric element 5 attached to one main surface of the diaphragm 3, but also the other main surface of the diaphragm 3. The thickness of the second damping material 82 is greater than the thickness of the piezoelectric element 5 attached to the piezoelectric element 5.
  • damping material 8 (the first damping material 81 and the second damping material 82) vibrates in the thickness direction of the piezoelectric element 5. It is effective in that noise can be attenuated by damping noise and a higher quality sound can be obtained.
  • the 1st damping material 81 showed the example of one, multiple may be provided.
  • the fact that a plurality of first damping materials 81 are provided means that a plurality of damping materials having the same shape are provided.
  • one example of the second damping material 82 is shown, but a plurality of second damping materials 82 may be provided.
  • the fact that a plurality of second damping materials 82 are provided means that a plurality of damping materials having the same shape are provided.
  • damping materials 8 may have any mechanical loss, but are desirably members having a high mechanical loss factor, in other words, a low mechanical quality factor (so-called mechanical Q).
  • Such a damping material 8 can be formed using various elastic bodies, for example, but since it is desirable that it is soft and easily deformed, it can be suitably formed using a rubber material such as urethane rubber. In particular, a porous rubber material such as urethane foam can be suitably used.
  • the first damping material 81 is attached to the vibration plate 3 (vibrating body 3a), and is covered with the resin layer 7 together with the piezoelectric element 5 and the vibrating plate 3 (vibrating body 3a). Has been.
  • the thickness of the first damping material 81 is set to be larger than the thickness of the piezoelectric element 5 as described above, when the piezoelectric element 5 vibrates, the piezoelectric element 5 and the first damping material 81 are in the thickness direction. Resonance is prevented and the generation of noise due to these resonances is suppressed, and as a result, a good sound quality with reduced noise can be obtained.
  • the first damping material 81 and the second damping material 82 are attached to the diaphragm 3 (vibrating body 3a), and the resin together with the piezoelectric element 5 and the diaphragm 3 (vibrating body 3a). Covered by layer 7 and integrated.
  • the thickness of the first damping material 81 and the second damping material 82 is set to be larger than the thickness of the piezoelectric element 5 as described above, the piezoelectric element 5 and the first damping material when the piezoelectric element 5 vibrates. 81 and the second damping material 82 are further prevented from resonating in the thickness direction, and the generation of noise due to these resonances is further suppressed. As a result, a high-quality sound quality with further reduced noise can be obtained.
  • the plurality of damping materials 8 may have different shapes, different shapes, different materials, different areas, and different masses.
  • the damping material 8 may be disposed on one main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a) and then in contact with the piezoelectric element 5 or the frame body 2. Further, the damping material 8 is not only attached to one main surface of the diaphragm 3 (vibrating body 3a), but may be embedded in the resin layer 7 with a space from the diaphragm 3 (vibrating body 3a).
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration of the sound generation device 20 according to the embodiment
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of the electronic device 50 according to the embodiment.
  • only the component required for description is shown and description about a general component is abbreviate
  • the sound generator 20 is a sound generation device such as a so-called speaker, and includes, for example, a sound generator 1 and a housing 30 that houses the sound generator 1 as shown in FIG. 5A.
  • the housing 30 resonates the sound generated by the sound generator 1 and radiates the sound to the outside through an opening (not shown) formed in the housing 30.
  • the sound pressure in a low frequency band can be increased.
  • the sound generator 1 can be mounted on various electronic devices 50.
  • the electronic device 50 is a mobile terminal device such as a mobile phone or a tablet terminal.
  • the electronic device 50 includes an electronic circuit 60.
  • the electronic circuit 60 includes, for example, a controller 50a, a transmission / reception unit 50b, a key input unit 50c, and a microphone input unit 50d.
  • the electronic circuit 60 is connected to the sound generator 1 and has a function of outputting an audio signal to the sound generator.
  • the sound generator generates sound based on the sound signal input from the electronic circuit.
  • the electronic device 50 includes a display unit 50e, an antenna 50f, and the sound generator 1. Further, the electronic device 50 includes a housing 40 that accommodates these devices.
  • 5B shows a state in which all devices including the controller 50a are accommodated in one casing 40, but the accommodation form of each device is not limited. In the present embodiment, it is sufficient that at least the electronic circuit 60 and the sound generator 1 are accommodated in one housing 40.
  • the controller 50 a is a control unit of the electronic device 50.
  • the transmission / reception unit 50b transmits / receives data via the antenna 50f based on the control of the controller 50a.
  • the key input unit 50c is an input device of the electronic device 50 and accepts a key input operation by an operator.
  • the microphone input unit 50d is also an input device of the electronic device 50, and accepts a voice input operation by an operator.
  • the display unit 50e is a display output device of the electronic device 50, and outputs display information based on the control of the controller 50a.
  • the sound generator 1 operates as a sound output device in the electronic device 50.
  • the sound generator 1 is connected to the controller 50a of the electronic circuit 60, and emits sound upon application of a voltage controlled by the controller 50a.
  • the electronic device 50 is described as a portable terminal device.
  • the electronic device 50 is not limited to the type of the electronic device 50, and may be applied to various consumer devices having a function of emitting sound.
  • flat-screen TVs and car audio devices can of course be used for products having a function of emitting sound such as "speak", for example, various products such as vacuum cleaners, washing machines, refrigerators, microwave ovens, etc. .
  • the piezoelectric element 5 is provided on one main surface of the vibrating body 3a.
  • the present invention is not limited to this, and the vibration element 3a is provided on both surfaces.
  • a piezoelectric element 5 may be provided.
  • the shape of the inner region of the frame is a substantially rectangular shape is taken as an example, and it may be a polygon, but is not limited thereto, and is not limited to a circle or an ellipse. It may be a shape.
  • the resin layer 7 is formed so as to cover the piezoelectric element 5 and the vibrating body 3a in the frame of the frame body 2 is taken as an example.
  • a resin layer is not necessarily formed. Also good.
  • the diaphragm is configured by a thin film such as a resin film
  • the present invention is not limited to this.
  • the diaphragm may be configured by a plate-like member.
  • the support body that supports the vibrating body 3a is the frame body 2 and supports the periphery of the vibrating body 3a has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, it is good also as supporting only the both ends of the longitudinal direction or the transversal direction of the vibrating body 3a.
  • the exciter is the piezoelectric element 5
  • the exciter is not limited to the piezoelectric element, and a function that vibrates when an electric signal is input thereto. As long as it has.
  • an electrodynamic exciter, an electrostatic exciter, or an electromagnetic exciter well known as an exciter for vibrating a speaker may be used.
  • the electrodynamic exciter is such that an electric current is passed through a coil disposed between the magnetic poles of a permanent magnet to vibrate the coil.
  • the electrostatic exciter is composed of two metals facing each other. A bias and an electric signal are passed through the plate to vibrate the metal plate, and an electromagnetic exciter is an electric signal that is passed through the coil to vibrate a thin iron plate.

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Abstract

　【課題】　ノイズの少ない良好な音質を得ること。　【解決手段】　実施形態に係る音響発生器は、少なくとも励振器と、振動板と、第１ダンピング材とを備える。上記励振器は、電気信号が入力されて振動する。上記振動体は、上記励振器が取り付けられており、かかる励振器の振動によってこの励振器とともに振動する。上記第１ダンピング材は、上記振動を抑制し、上記第１ダンピング材の厚みは、上記励振器の厚みよりも厚い構成とされている。

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、アクチュエータを用いた音響発生器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる音響発生器は、振動板に取り付けたアクチュエータに電圧を印加して振動させることによって振動板を振動させて音響を出力するものである。
特開２００９－１３０６６３号公報
　しかしながら、上記した従来の音響発生器は、振動板の共振を積極的に利用するが故に、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）およびディップ（周囲よりも音圧が低い部分）が生じやすく、良質な音質を得にくいという問題があった。
　このような音圧のピークやディップを改善するために、振動板に振動を抑制するダンピング材を接合することが検討されている。
　しかしながら、ダンピング材を、その形状を十分に検討せずに振動板に接合した場合、励振器とダンピング材とが厚み方向で共振してノイズを発生させてしまい、良質な音質を得にくいという問題があった。
　また、上記音響発生器を備えた音響発生装置および電子機器も、同様に良質な音質を得にくい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、良質な音質を得ることができる音響発生器、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励振器と、該励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動板と、該振動板の振動を抑制する第１ダンピング材とを少なくとも有する音響発生器であって、前記第１ダンピング材の厚みが前記励振器の厚みよりも厚いことを特徴とする。
　また、実施形態の一態様に係る音響発生装置は、上記の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体とを備えている。
　また、実施形態の一態様に係る電子機器は、上記の音響発生器と、該音響発生器に接続された電子回路と、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、前記音響発生器から音響を発生させる機能を有している。
　実施形態の一態様によれば、良質な音質を得ることができる。
（Ａ）は基本的な音響発生器の概略構成を示す模式的な平面図であり、（Ｂ）は図１ＡのＡ－Ａ’線断面図である。 音圧の周波数特性の一例を示す図である。 （Ａ）は実施形態に係る音響発生器の構成を示す模式的な平面図であり、（Ｂ）は図３ＡのＢ－Ｂ’線略断面図である。 （Ａ）はダンピング材の具体的な配置例を示す正面模式図（その１）、（Ｂ）はダンピング材の具体的な配置例を示す正面模式図（その２）、（Ｃ）はダンピング材の具体的な配置例を示す正面模式図（その３）である。 （Ａ）は実施形態に係る音響発生装置の構成を示す図であり、（Ｂ）は実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。
　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を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
　まず、実施形態に係る音響発生器１の説明に先立って、基本的な音響発生器１’の概略構成について、図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、音響発生器１’の概略構成を示す模式的な平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ’線断面図である。
　なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａおよび図１Ｂには、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、図１Ａにおいては、樹脂層７の図示を省略している。
　また、同じく説明を分かりやすくするために、図１Ｂは、音響発生器１’を厚み方向（Ｚ軸方向）に大きく誇張して示している。
　図１Ａに示すように、音響発生器１’は、枠体２と、振動板３と、圧電素子５とを備える。なお、図１Ａに示すように、以下の説明では、明記しない限り圧電素子５が１個である場合を例示するが、圧電素子５の個数を限定するものではない。
　枠体２は、矩形の枠状の同じ形状を有する２枚の枠部材によって構成されており、振動板３の周縁部を挟み込んで振動板３を支持する支持体として機能している。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２を構成する２枚の枠部材に挟まれて固定されている。すなわち、振動板３は、枠体２の枠内に張った状態で支持されている。なお、振動板３のうち枠体２よりも内側に位置する部分、すなわち、振動板３のうち枠体２に挟まれておらず自由に振動することができる部分を振動体３ａとする。したがって、振動体３ａは、枠体２の枠内において略矩形状をなす部分である。
　また、振動板３は、樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。例えば、厚さ１０～２００μｍのポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動板３を構成することができる。
　枠体２を構成する２枚の枠部材の厚みや材質などは、特に限定されるものではない。金属や樹脂など種々の材料を用いて枠体２を形成することができる。例えば、機械的強度および耐食性に優れるという理由から、厚さ１００～５０００μｍのステンレス製のものなどが枠体２を構成する２枚の枠部材として好適に用いることができる。
　なお、図１Ａには、その内側の領域の形状が略矩形状である枠体２を示しているが、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよい。本実施形態では、図１Ａに示すように、略矩形状である例を示している。
　圧電素子５は、振動板３（振動体３ａ）の表面（主面）に貼り付けられるなどして設けられ、電気信号の入力により電圧の印加を受けて振動することによって振動板３（振動体３ａ）を励振する励振器である。
　かかる圧電素子５は、図１Ｂに示すように、たとえば、４層のセラミックスからなる圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、３層の内部電極層５ｅが交互に積層された積層体と、かかる積層体の上面および下面に形成された表面電極層５ｆ、５ｇと、内部電極層５ｅが露出した側面に形成された外部電極５ｈ、５ｊとを備える。また、外部電極５ｈ、５ｊには、リード端子６ａ、６ｂが接続される。
　なお、圧電素子５は板状であり、上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形をなしている。また、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図１Ｂに矢印で示すように分極されている。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向（図のＺ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するように分極されている。
　そして、リード端子６ａ、６ｂを介して圧電素子５に電圧が印加されると、たとえば、ある瞬間において、振動板３（振動体３ａ）に接着された側の圧電体層５ｃ、５ｄは縮み、圧電素子５の上面側の圧電体層５ａ、５ｂは伸びるように変形する。よって、圧電素子に交流信号を与えることにより、圧電素子５が屈曲振動し、振動板３（振動体３ａ）に屈曲振動を与えることができる。
　また、圧電素子５は、その主面が、振動板３（振動体３ａ）の主面と、エポキシ系樹脂等の接着剤により接合されている。
　なお、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄを構成する材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（lead　zirconate　titanate）、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、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。
　また、内部電極層５ｅの材料としては、種々の金属材料を用いることができる。例えば、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを構成するセラミック成分とを含有した場合、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと内部電極層５ｅとの熱膨張差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子５を得ることができる。また、リード端子６ａ、６ｂは、種々の金属材料を用いて形成することができる。例えば、銅またはアルミニウムなどの金属箔を樹脂フィルムで挟んだフレキシブル配線を用いてリード端子６ａ、６ｂを構成すると、圧電素子５の低背化を図ることができる。
　また、図１Ｂに示すように、音響発生器１’は、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａの表面に被せるように配置されて、振動板３（振動体３ａ）および圧電素子５と一体化された樹脂層７をさらに備える。
　樹脂層７は、たとえば、アクリル系樹脂を用いてヤング率が１ＭＰａ～１ＧＰａの範囲となるように形成されることが好ましい。なお、かかる樹脂層７によって圧電素子５を埋設することで、適度なダンピング効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、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えることができる。
　また、図１Ｂには、樹脂層７が、枠体２と同じ高さとなるように形成された状態を示しているが、圧電素子５が埋設されていればよく、たとえば、樹脂層７が枠体２の高さよりも高くなるように形成されてもよい。
　また、図１Ｂでは、圧電素子５として、バイモルフ型の積層型圧電素子を例に挙げたが、これに限られるものではない。例えば、伸縮する圧電素子５を振動板３（振動体３ａ）に貼り付けたユニモルフ型であっても構わない。
　ところで、本例の音響発生器は、図１Ａおよび図１Ｂに示したように、振動体３ａに圧電素子５が取り付けられるとともに樹脂層７で被覆されて、振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７が一体化されており、その振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７が一体的に振動する。かかる周波数－音圧特性を図２に図示する。
　このような振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７によって構成される複合振動体が全体として対称性を有しているような場合、特定の周波数にピークが集中して、急峻なピークやディップが生じやすい。
　このような音圧のピークやディップを改善するために、振動板３（振動体３ａ）の振動を抑制するダンピング材を設けることが検討されている。しかしながら、ダンピング材は、その形状を十分に検討せずに設けた場合、圧電素子５とダンピング材とが厚み方向で共振してノイズを発生させてしまい、良質な音質を得にくくなる。
　そこで、本実施形態では、圧電素子５とダンピング材とが厚み方向で共振してノイズを発生させてしまうのを抑制するために、圧電素子５の厚みよりも厚い厚みを有する第１ダンピング材を設けることとした。
　これにより、第１ダンピング材の最大振幅距離が圧電素子５の振幅距離より大きくなって負荷が大きくなり、また第１ダンピング材の振動が遅延するために、よりノイズを減衰させることができる。
　以下、図３Ａ～図４Ｃを用いて具体的に説明する。図３Ａは、実施形態に係る音響発生器１の構成を示す模式的な平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示すＢ－Ｂ’線略断面図である。また、図４Ａ～図４Ｃは、ダンピング材８を正面視した正面模式図（その１）～（その３）である。
　図３Ａに示すように、音響発生器１は、図１Ａおよび図１Ｂに示した音響発生器１’に加えて、ダンピング材８として第１ダンピング材８１を備える。図３Ａに示す形態において、第１ダンピング材８１は、圧電素子５が取り付けられた振動板３の一方主面と同じ一方主面に取り付けられている。なお、図３Ａには、１個の矩形状の第１ダンピング材８１を振動板３（振動体３ａ）の一方主面上に配置した場合を例示しているが、その形状や個数、配置の領域を限定するものではない。
　第１ダンピング材８１は、その厚みが圧電素子５の厚みと異なるようにされている。このように、第１ダンピング材８１の厚みと圧電素子５の厚みとを異なるものとすることにより、上述したように、圧電素子５が振動した際に圧電素子５と第１ダンピング材８１とが厚み方向で共振することが防止され、これらの共振によるノイズの発生が抑制され、その結果、ノイズが低減された良質な音質を得ることができる。
　さらに、図３Ｂに示したように、第１ダンピング材８１の厚みは圧電素子５の厚みよりも厚くなっている。第１ダンピング材８１の厚みが圧電素子５の厚みよりも厚いことにより、圧電素子５の振動に追随して第１ダンピング材８１が振動する際に、第１ダンピング材８１の最大振幅距離が圧電素子の振幅距離より大きくなるので負荷が大きくなる。また、第１ダンピング材８１の振動が遅延する。したがって、第１ダンピング材８１が圧電素子５の厚み方向の振動をダンピングして、よりノイズを減衰させ、その結果、より良質な音質を得ることができる。特に高周波の高温のノイズを抑えることができるので、耳障りな金属音を減衰することができる。
　なお、第１ダンピング材８１は、厚みの異なる領域を有することが好ましい。ここで、厚みの異なる領域を有するとは、第１ダンピング材８１の厚みが全体に渡って均一な厚みではなく、表面が一端側から他端側にかけて傾斜している状態や、表面が階段状になっている状態、凹部と凸部が交互に並んだ凹凸状になっている状態などを示すものである。
　このように、第１ダンピング材８１の厚みが厚みの異なる領域を有することにより、第１ダンピング材８１の両端間での振動の同調を防ぐことができ、厚み方向の振動を弱めることができる。そして、その結果、ノイズの発生をさらに抑制することが可能となる。
　また、図４Ａ～図４Ｃに示すように、ダンピング材８は２個以上の複数個あることが好ましい。具体的には、図４Ａ～図４Ｃでは、第２ダンピング材８２をさらに有していて、第２ダンピング材８２が振動板３の主面に取り付けられている。第２ダンピング材８２をさらに有し、ダンピング材８を複数個とすることにより、圧電素子５の厚み方向の振動をよりダンピングし易くなる。
　さらに、複数のダンピング材８は、厚みがそれぞれ異なっていることが好ましい。言い換えると、第１ダンピング材８１と第２ダンピング材８２とは、厚みが異なっていることが好ましい。複数のダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）の厚みを異ならせることにより、ダンピング材８同士が共振することを防止できる。
　ここで、図４Ａには、２個のダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）を、振動板３（振動体３ａ）の圧電素子５が配置された一方主面と同じ一方主面上で、圧電素子５を挟んで対向して配置した例を示している。
　また、図４Ｂには、２個のダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）を、それぞれ振動板３（振動体３ａ）の異なる主面（一方主面および他方主面）に配置した例を示している。なお、図４Ｂに示す形態は、いずれのダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）も圧電素子４（励振器）の厚みより厚くなっているものであるが、第１ダンピング材８１の厚みが圧電素子５（励振器）の厚みよりも厚くなっていればよく、第２ダンピング材８２の厚みは圧電素子５の厚みよりも薄くなっていてもよい。
　さらに、図４Ｃには、バイモルフ型の圧電素子５が振動板３を両面から挟みつけて取り付けられるような場合において、２個のダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）を、それぞれ振動板３（振動体３ａ）の異なる主面に配置した例を示している。なお、図４Ｃに示すように、振動板３の一方主面に取り付けられた圧電素子５の厚みよりも第１ダンピング材８１の厚みが厚くなっているのみならず、振動板３の他方主面に取り付けられた圧電素子５の厚みより第２ダンピング材８２の厚みが厚くなっていることが、ダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）が圧電素子５の厚み方向の振動をダンピングしてノイズを減衰させ、より良質な音質を得られる点で効果的である。
　なお、図３および図４では、第１ダンピング材８１が一つの例を示したが、複数設けられていても構わない。第１ダンピング材８１が複数設けられているとは、同一形状を有するダンピング材が複数設けられていることをいう。また、図４では、第２ダンピング材８２が一つの例を示したが、複数設けられていても構わない。第２ダンピング材８２が複数設けられているとは、同一形状を有するダンピング材が複数設けられていることをいう。
　これらのダンピング材８は、機械的損失を有するものであればよいが、機械的損失係数が高い、言い換えれば、機械的品質係数（いわゆる、メカニカルＱ）が低い部材であることが望ましい。
　このようなダンピング材８は、たとえば、種々の弾性体を用いて形成することができるが、柔らかく変形しやすいことが望ましいため、ウレタンゴム等のゴム材料を用いて好適に形成することができる。特に、ウレタンフォーム等の多孔質なゴム材料を好適に用いることができる。
　また、図３Ｂおよび図４Ｂでは、第１ダンピング材８１が振動板３（振動体３ａ）に取り付けられて、圧電素子５および振動板３（振動体３ａ）とともに樹脂層７により覆われ、一体化されている。
　そして、上述のように第１ダンピング材８１の厚みを圧電素子５の厚みよりも大きいものとすることによって、圧電素子５が振動した際に圧電素子５と第１ダンピング材８１とが厚み方向で共振することを防止し、これらの共振によるノイズの発生が抑制され、その結果、ノイズが低減された良質な音質を得ることができる。
　同様に、図４Ａおよび図４Ｃでは、第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２が、振動板３（振動体３ａ）に取り付けられて、圧電素子５および振動板３（振動体３ａ）とともに樹脂層７により覆われ、一体化されている。
　そして、上述のように第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２の厚みを圧電素子５の厚みよりも大きいものとすることによって、圧電素子５が振動した際に圧電素子５と第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２とが厚み方向で共振することをより防止し、これらの共振によるノイズの発生がより抑制され、その結果、さらにノイズが低減された良質な音質を得ることができる。
　なお、複数のダンピング材８（第１ダンピング材８１および第２ダンピング材８２）は厚みが異なることのほかに、形状が異なる、材質が異なる、面積が異なる、質量が異なっていてもよい。
　また、ダンピング材８は振動板３（振動体３ａ）の一方主面上に配置されたうえで、圧電素子５や枠体２と接して配置されていても良い。また、ダンピング材８は振動板３（振動体３ａ）の一方主面上に取り付けられるのみならず、振動板３（振動体３ａ）と間隔をあけて樹脂層７に埋設されても良い。
　次に、これまで説明してきた実施形態に係る音響発生器１を搭載した音響発生装置および電子機器について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは、実施形態に係る音響発生装置２０の構成を示す図であり、図５Ｂは、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
　音響発生装置２０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図５Ａに示すように、たとえば、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、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。
　また、音響発生器１は、種々の電子機器５０に搭載することができる。たとえば、次に示す図５Ｂでは、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。
　図５Ｂに示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器は電子回路から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。
　また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。
　なお、図５Ｂでは、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。
　コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。
　キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。
　表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。
　そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。
　ところで、図５Ｂでは、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。
　なお、上述した実施形態では、振動体３ａの一方の主面に圧電素子５を設けた場合を主に例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、振動体３ａの両面に圧電素子５が設けられてもよい。
　また、上述した実施形態では、枠体の内側の領域の形状が略矩形状である場合を例に挙げ、多角形であればよいこととしたが、これに限られるものではなく、円形や楕円形であってもよい。
　また、上述した実施形態では、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａを覆ってしまうように樹脂層７を形成する場合を例に挙げたが、かかる樹脂層を必ずしも形成しなくともよい。
　また、上述した実施形態では、樹脂フィルムなどの薄膜で振動板を構成する場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、板状の部材で構成することとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、振動体３ａを支持する支持体が枠体２であり、振動体３ａの周縁を支持する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、振動体３ａの長手方向あるいは短手方向の両端のみを支持することとしてもよい。
　また、上述した実施形態では、励振器が圧電素子５である場合を例に挙げて説明したが、励振器としては、圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて振動する機能を有しているものであれば良い。例えば、スピーカを振動させる励振器としてよく知られた、動電型の励振器や、静電型の励振器や、電磁型の励振器であっても構わない。
　なお、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型の励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、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総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　１、１’　音響発生器
　２　　枠体
　３　　振動板
　３ａ　振動体
　５　　圧電素子
　５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ　圧電体層
　５ｅ　内部電極層
　５ｆ、５ｇ　表面電極層
　５ｈ、５ｊ　外部電極
　６ａ、６ｂ　リード端子
　７　　樹脂層
　８　　ダンピング材
　８１　第１ダンピング材
　８２　第２ダンピング材
　２０　　音響発生装置
　３０、４０　筐体
　５０　　電子機器
　５０ａ　コントローラ
　５０ｂ　送受信部
　５０ｃ　キー入力部
　５０ｄ　マイク入力部
　５０ｅ　表示部
　５０ｆ　アンテナ
　６０　　電子回路
　　Ｐ　　ピーク

Claims (10)

  1. 　励振器と、
    該励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動板と、
    該振動板の振動を抑制する第１ダンピング材とを少なくとも有する音響発生器であって、
    前記第１ダンピング材の厚みが前記励振器の厚みよりも厚いことを特徴とする音響発生器。
  2. 　前記第１ダンピング材は、前記振動板の主面に取り付けられ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. 　前記励振器と、前記第１ダンピング材と、前記励振器および前記第１ダンピング材が取り付けられた前記振動板の主面とを覆うように配置されて、前記振動板、前記励振器および前記第１ダンピング材と一体化された樹脂層をさらに備えていることを特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
  4. 　前記第１ダンピング材は、厚みの異なる領域を有することを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の音響発生器。
  5. 　第２ダンピング材をさらに有していて、該第２ダンピング材が前記振動板の主面に取り付けら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音響発生器。
  6. 　前記第１ダンピング材と前記第２ダンピング材とは、厚みが異なっていることを特徴とする請求項５に記載の音響発生器。
  7. 　前記励振器と、前記第１ダンピング材および前記第２ダンピング材と、前記励振器、前記第１ダンピング材および前記第２ダンピング材が取り付けられた前記振動板の主面とを覆うように配置されて、前記振動板、前記励振器、前記第１ダンピング材および前記第２ダンピング材と一体化された樹脂層をさらに備えていることを特徴とする請求項５または６に記載の音響発生器。
  8. 　前記振動板を支持する支持体をさらに有していることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の音響発生器。
  9. 　請求項１～８のいずれかに記載の音響発生器と、該音響発生器を収容する筐体と、を備えることを特徴とする音響発生装置。
  10. 　請求項１～８のいずれか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、該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体と、を備え、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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