特許 5790667 圧電スピーカ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5790667

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】圧電スピーカ

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20150917BHJP

   H01L 41/08 20060101ALN20150917BHJP

【ＦＩ】

   H04R17/00

   !H01L41/08

【請求項の数】13

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2012-556907(P2012-556907)

(86)(22)【出願日】2012年2月8日

(86)【国際出願番号】JP2012052810

(87)【国際公開番号】WO2012108448

(87)【国際公開日】20120816

【審査請求日】2013年7月16日

(31)【優先権主張番号】特願2011-25528(P2011-25528)

(32)【優先日】2011年2月9日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 正道

(72)【発明者】

【氏名】河村 秀樹

【審査官】 武田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１４４９６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−３６４３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６６６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７２９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ １７／００

Ｈ０１Ｌ ４１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電性を有する高分子シートと、該高分子シートの対向する両主面に形成され前記高分子シートに電界を印加するための電極と、を備えた圧電スピーカであって、
高分子シートに形成される電極のパターンによって、単一の音響駆動信号でそれぞれが個別に振動する複数の個別圧電素子が形成されており、
前記個別圧電素子は、電界の印加方向が逆になる複数の電極パターンを前記高分子シートの主面に形成することで構成され、
隣り合う個別圧電素子における電界の印加方向が同じ電極パターン同士は、これらの電極パターンが形成される面において接続されている、
圧電スピーカ。

【請求項2】

請求項１に記載の圧電スピーカであって、
前記複数の個別圧電素子が形成された二枚の高分子シートと、平板状のベース部材と、を備え、
前記主面に直交する方向から見て、前記二枚の高分子シートに形成された各個別圧電素子が略一致するように、前記二枚の高分子シートが前記ベース部材を狭持するように配設されている、圧電スピーカ。

【請求項3】

請求項２に記載の圧電スピーカであって、
前記二枚の高分子シートにおけるベース部材と反対側の面に、前記個別圧電素子を構成する電極を覆う形状の保護シートが配設されている、圧電スピーカ。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の圧電スピーカであって、
前記ベース部材を保持するとともに前記音響駆動信号で振動する保持部材と、
該保持部材に対して前記音響駆動信号の特定音域成分を印加する駆動手段と、を備えた、圧電スピーカ。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の圧電スピーカであって、
前記個別圧電素子の電極は、前記高分子シートの延伸方向に沿った第一分割線と、該第一分割線に直交する第二分割線により四分割されており、
分割された各電極は、前記個別圧電素子の中心側に配置される内周側電極と、前記個別圧電素子の外周辺に配置される外周側電極とに、さらに二分割されている、圧電スピーカ。

【請求項6】

請求項５に記載の圧電スピーカであって、
前記複数の個別圧電素子のうち、少なくとも一つの個別圧電素子の前記内周側電極および前記外周側電極の形状が、他の個別圧電素子の前記内周側電極および前記外周側電極の形状と異なる、圧電スピーカ。

【請求項7】

請求項６に記載の圧電スピーカであって、
前記複数の個別圧電素子のうち、少なくとも一つの個別圧電素子の前記内周側電極と前記外周側電極との面積比が、他の個別圧電素子の前記内周側電極と前記外周側電極との面積比と異なる、圧電スピーカ。

【請求項8】

請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の圧電スピーカであって、
前記内周側電極と前記外周側電極とを分割する分割線は、アステロイド曲線である、圧電スピーカ。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧電スピーカであって、
前記高分子シートはＬ型ポリ乳酸を主成分とする、圧電スピーカ。

【請求項10】

請求項９に記載の圧電スピーカであって、
前記電極は透光性電極であり、且つ該透光性電極の屈折率と前記高分子シートの屈折率とが略同じである、圧電スピーカ。

【請求項11】

請求項１０に記載の圧電スピーカであって、
前記透光性電極は、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛および酸化亜鉛の少なくとも一種を主成分として形成されている、圧電スピーカ。

【請求項12】

請求項１０に記載の圧電スピーカであって、
前記透光性電極は、ポリチオフェンおよびポリアニリンの少なくとも一種を主成分として形成されている、圧電スピーカ。

【請求項13】

請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の圧電スピーカであって、
前記個別圧電素子は、前記高分子シートに対して、少なくとも長手方向に４個、短手方向に２個で配列されている、圧電スピーカ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電性を有する高分子シートを用いて形成される圧電スピーカに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、圧電性を有する高分子シートを用いた略平板状の圧電スピーカが各種考案されている。圧電性を有する高分子シートを用いた圧電スピーカは、例えば、特許文献１に記載のフレキシブルスピーカのように、圧電性を有する高分子シートと、当該圧電性を有する高分子シートの両面に形成された対向電極を備える。対向電極に電圧を印加すると、圧電性を有する高分子シートに電界が作用し、圧電性を有する高分子シートが歪む。この歪みを利用することで発音させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−２７２９７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の特許文献１に示すような圧電性を有する高分子シートを用いた圧電スピーカでは、圧電性を有する高分子シートの放音面を湾曲させることで、効率良く放音させているが、圧電性を有する高分子シートの放音面を平面状にすると、音圧が低下しがちである。なお、ここで、放音面が平面状とは、放音面すなわち圧電性を有する高分子シートの主面が二次元的な広がりを有するだけの形状である。すなわち、一般的な立体スピーカに用いられているコーン型、ドーム型およびホーン型のような三次元的な広がりを有する形状ではない。

【0005】

したがって、本発明の目的は、放音面が平面状であっても、従来よりも高い音圧で放音できる圧電スピーカを実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明は、圧電性を有する高分子シートと、該高分子シートの対向する両主面に形成され高分子シートに電界を印加するための電極と、を備えた圧電スピーカに関する。この圧電スピーカでは、高分子シートに形成される電極のパターンによって、単一の音響駆動信号でそれぞれが個別に振動する複数の個別圧電素子が形成されている。個別圧電素子は、電界の印加方向が逆になる複数の電極パターンを高分子シートの主面に形成することで構成されている。隣り合う個別圧電素子における電界の印加方向が同じ電極パターン同士は、これらの電極パターンが形成される面において接続されている。

【0007】

この構成では、単一の高分子シートを用いて、それぞれが個別に振動する個別圧電素子が複数形成される。これら複数の個別圧電素子を用いて単一の音響駆動信号による略同期放音を行うことで、同じ面積、同じ駆動信号レベルであれば、図８（Ｃ）に示すように、高分子シートの全面に広がる単一の個別圧電素子を形成する場合よりも、音圧レベルが向上する。また、周波数特性、特に約１０００Ｈｚ以上の可聴域での周波数特性が改善される。

【0008】

また、この発明の圧電スピーカでは、次の構成であることが好ましい。圧電スピーカは、複数の個別圧電素子が形成された二枚の高分子シートと、平板状のベース部材と、を備える。そして、この圧電スピーカでは、主面に直交する方向から見て二枚の高分子シートに形成された各個別圧電素子が略一致するように、当該二枚の高分子シートがベース部材を狭持するように配設されている。

【0009】

この構成では、より音圧レベルを向上させて、周波数特性を改善できる。

【0010】

また、この発明の圧電スピーカでは、二枚の高分子シートにおけるベース部材と反対側の面に、個別圧電素子を構成する電極を覆う形状の保護シートが配設されている、ことが好ましい。

【0011】

この構成では、電極すなわち個別圧電素子を、外部環境や外部からの衝撃等から保護できるとともに、各個別圧電素子から放音される音の共振ピークを鈍らせて、より平滑な周波数特性にすることができる。

【0012】

また、この発明の圧電スピーカでは、ベース部材を保持するとともに駆動信号で振動する保持部材と、保持部材に対して駆動信号の特定音域成分を印加する駆動手段と、を備えることが好ましい。

【0013】

この構成では、保持部材の振動により、二枚の高分子シートとベース部材からなる積層板が振動して放音する。これにより、放音される音の特定音域成分（例えば数Ｈｚから数十Ｈｚの低音域成分）が増強され、より優れた周波数特性を実現できる。

【0014】

また、この発明の圧電スピーカでは、次の構成であることが好ましい。個別圧電素子の電極は、高分子シートの延伸方向に沿った第一分割線と、該第一分割線に直交する第二分割線により四分割されている。さらに、分割された各電極は、個別圧電素子の中心側に配置される内周側電極と、個別圧電素子の外周辺に配置される外周側電極とに、さらに二分割されている
この構成では、個別圧電素子が内周側と外周側とにさらに二分割され、より音圧レベルの周波数特性が改善される。

【0015】

また、この発明の圧電スピーカでは、次のような構成であってもよい。
・複数の個別圧電素子のうち、少なくとも一つの個別圧電素子の内周側電極および外周側電極の形状が、他の個別圧電素子の内周側電極および外周側電極の形状と異なる。

【0016】

・複数の個別圧電素子のうち、少なくとも一つの個別圧電素子の内周側電極と外周側電極との面積比が、他の個別圧電素子の内周側電極と外周側電極との面積比と異なる。

【0017】

・内周側電極と外周側電極とを分割する分割線は、アステロイド曲線である。

【0018】

これらの構成を用いることで、同じ面積の高分子シートを用いて、同じ駆動信号を用いても、より多様な周波数特性を実現することができる。

【0019】

また、この発明の圧電スピーカでは、高分子シートはＬ型ポリ乳酸を主成分にしていることが好ましい。

【0020】

この構成では、他の高分子シートよりも、圧電性に優れ、且つ地球環境保護の観点からも優れる圧電スピーカを実現できる。さらに、他の材質を透光性にして透光性スピーカを形成する場合に、他の高分子シートよりも透光性に優れる。

【0021】

また、この発明の圧電スピーカでは、電極は透光性電極であり、且つ該透光性電極の屈折率と高分子シートの屈折率とが略同じであることが好ましい。

【0022】

この構成では透光性スピーカを実現できる。

【0023】

また、この発明の圧電スピーカでは、酸化インジウム錫、酸化インジウム亜鉛および酸化亜鉛の少なくとも一種を主成分として透光性電極を形成することが好ましい。

【0024】

この構成では、高分子シートに形成する透光性電極を、従来の透光性電極の製造方法によって容易に形成できる。

【0025】

また、この発明の圧電スピーカでは、透光性電極をポリチオフェンおよびポリアニリンの少なくとも一種を主成分として形成することが好ましい。

【0026】

この構成では、高分子シートを搬送しながら透光性電極を形成できる。

【0027】

また、この発明の圧電スピーカでは、個別圧電素子は高分子シートに対して少なくとも長手方向に４個、短手方向に２個で配列されていることが好ましい。

【0028】

この構成のように、個別圧電素子を８個以上配列して形成することで、所望の周波数特性を、より容易に実現できる。

【発明の効果】

【0029】

この発明によれば、放音面が平面状であっても、従来よりも高い音圧で放音する平面型の圧電スピーカを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】第１の実施形態に係る圧電スピーカ１０の構成を示す分解斜視図である。

【図2】第１の実施形態に係る圧電スピーカ１０の構成を示す部分側面断面図である。

【図3】高分子シート２１０の圧電性を説明するための図である。

【図4】第１圧電スピーカ２０１を電極パターン２１１側から見た平面図、および個別圧電素子単位を説明するための平面図である。

【図5】個別圧電素子を構成する基本電極パターンＥＡ０の電極パターン図、および印加電界パターンの一例を示す図である。

【図6】個別圧電素子Ｐｅ１１に対して、図５（Ｂ）に示すような電界分布で電界を印加した場合の変形挙動を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る圧電スピーカ１０に対する音響信号の供給構成を示す図である。

【図8】第１の実施形態の構成による音圧レベル−周波数特性を示す図、第１の実施形態の構成と同じ面積の高分子シートの全面を用いて単独の個別圧電素子を形成した場合の音圧レベル−周波数特性を示す図、および第１の実施形態の構成と単独の個別圧電素子の音圧レベル−周波数特性の比較図である。

【図9】第２の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。

【図10】第２の実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。

【図11】第３の実施形態に係る圧電スピーカの第１圧電スピーカ２０１Ｂを電極パターン２１１Ｂ側から見た平面図、および本実施形態での個別圧電素子単位を説明するための平面図である。

【図12】第３の実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。

【図13】第４の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。

【図14】第４の実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。

【図15】第５の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図、および本実施形態の圧電スピーカの個別圧電素子の電極パターンを示す図である。

【図16】第５の実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。

【図17】第６の実施形態に係る圧電スピーカの第１圧電スピーカ２０１Ｅを電極パターン２１１Ｂ側から見た平面図、および本実施形態での個別圧電素子単位を説明するための平面図である。

【図18】第６の実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図、および本実施形態と第１の実施形態と単独の個別圧電素子の場合での音圧レベル−周波数特性を比較した図である。

【図19】第７の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。

【図20】第８の実施形態に係る圧電スピーカに対する音響信号の供給構成を示す図である。

【図21】第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置の外観斜視図である。

【図22】第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置の上面図である。

【図23】第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置に対する音響駆動信号の供給構成を示す図である。

【図24】３．１チャネルサラウンドを実現する場合の配線図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の第１の実施形態に係る圧電スピーカについて、図を参照して説明する。図１は本実施形態に係る圧電スピーカ１０の構成を示す分解斜視図である。図２は本実施形態に係る圧電スピーカ１０の構成を示す部分側面断面図である。なお、図１、図２では、第１、第２圧電スピーカ２０１，２０２の圧電性の高分子シート２１０，２２０に電界印加するための音響駆動信号を入力する引き回し電極については、図示を省略している。また、図２では、各層を接着する接着剤等は図示を省略している。

【0032】

圧電スピーカ１０は、平板状のベース部材１００を備える。ベース部材１００は、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂によって形成されている。なお、ベース部材１００は、ＰＭＭＡに限らず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）であってもよい。ＰＥＴやＰＭＭＡを用いた場合、透光性を所定レベル以上確保できるので好ましい。例えば、これらの材質を用いれば、透光率を約８０％以上にすることができる。また、ベース部材１００の厚みは約０．０５ｍｍから約１．０ｍｍであるとよいが、仕様に応じて適宜変更することもできる。

【0033】

ベース部材１００の一方主面（図１、図２における上面）には、第１圧電スピーカ２０１が配設されている。また、ベース部材１００の他方主面（図１、図２における下面）には、第２圧電スピーカ２０２が配設されている。

【0034】

詳細な電極パターンの構造は後述するが、第１圧電スピーカ２０１と第２圧電スピーカ２０２は、同じ構造からなる平面型透光性スピーカである。概略的には、第１圧電スピーカ２０１は、高分子シート２１０の一方主面に電極パターン２１１が形成され、他方主面に電極パターン２１１と同じ形状の電極パターン２１２が形成されたものである。同様に、第２圧電スピーカ２０２は、高分子シート２２０の一方主面に電極パターン２２１が形成され、他方主面に電極パターン２２１と同じ形状の電極パターン２２２が形成されたものである。これら電極パターン２１１，２１２，２２１，２２２を介して、後述する電界印加パターンで、高分子シート２１０，２２０に電界を印加することで、当該高分子シート２１０，２２０は、主面に直交する方向へ振動し、スピーカとして機能する。

【0035】

高分子シート２１０，２２０は、Ｌ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）からなり、延伸方向を長手方向にして切り出したものである。高分子シート２１０，２２０は、他のキラル高分子からなる有機圧電性シートを用いてもよいが、平面型透光性スピーカを形成する場合には、ＰＬＬＡを用いることが望ましい。

【0036】

各電極パターン２１１，２１２，２２１，２２２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛および酸化亜鉛（ＺｎＯ）の少なくとも一種を主成分として形成されている。各電極パターン２１１，２１２，２２１，２２２はポリチオフェンを主成分とする有機電極で形成してもよい。

【0037】

この際、各電極パターン２１１，２１２，２２１，２２２を形成する材質は、自身の透光率が高く（例えば、上述の８０％以上であり）、高分子シート２１０，２２０との境界面での反射率が極低い（例えば数％未満）もの、すなわち高分子シート２１０，２２０と略同じ屈折率の材質を選択し、上述の各材質を用いれば、ＰＬＬＡからなる高分子シート２１０，２２０と積層構造にしても、上述の透光率を有する平面型透光性スピーカを実現できる。

【0038】

第１圧電スピーカ２０１と第２圧電スピーカ２０２は、ベース部材１００に対して、面対称となるように、すなわちそれぞれの個別圧電素子がベース部材１００の主面に直交する方向から見て略一致するように、配設されている。なお、個別圧電素子の詳しい構成に関しては後述する。

【0039】

第１圧電スピーカ２０１のベース部材１００と反対側の主面には、保護シート３０１が配設されている。保護シート３０１は、第１圧電スピーカ２０１の個別圧電素子群を覆う形状に形成されている。保護シート３０１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、これに類するエラストマー系材質のいずれかを用いて形成されている。

【0040】

第２圧電スピーカ２０２のベース部材１００と反対側の主面には、保護シート３０２が配設されている。保護シート３０２は、第２圧電スピーカ２０２の個別圧電素子群を覆う形状に形成されている。保護シート３０２は、保護シート３０１と同様に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、これに類するエラストマー系材質のいずれかを用いて形成されている。

【0041】

なお、これら保護シート３０１，３０２は省略することも可能であるが、設置することにより、次の点で有用である。
（１）第１圧電スピーカ２０１および第２圧電スピーカ２０２を、熱、水分等の外部環境から保護することができるとともに、使用者による接触等の外部からの衝撃からも保護することができる。

【0042】

（２）第１圧電スピーカ２０１および第２圧電スピーカ２０２が駆動信号により放音する際に、鋭い共振ピークが発生する（図８等参照）が、保護シート３０１，３０２が緩衝材となり、共振ピークが鈍る。これにより、より平滑化された周波数特性の音を放音することができる。

【0043】

以上のような構成より、第１圧電スピーカ２０１と第２圧電スピーカ２０２とで、主面に直交する方向から見て同じ位置に形成された電極間に印加する電界が逆になるようにすることで、所謂バイモルフ構造からなる平面型で透光性の圧電スピーカが形成される。

【0044】

次に、より具体的な第１圧電スピーカ２０１および第２圧電スピーカ２０２の構成について説明する。なお、上述のように、第１圧電スピーカ２０１および第２圧電スピーカ２０２は同じ構造であるので、以下では、第１圧電スピーカ２０１を例に具体的な構成の説明を行う。

【0045】

上述のように、第１圧電スピーカ２０１は、高分子シート２１０と、当該高分子シート２１０の両主面に対称に形成された電極パターン２１１，２１２からなる。

【0046】

高分子シート２１０は、電界が印加されると図３に示すような挙動を示す。図３は、高分子シート２１０の圧電性を説明するための図である。なお、図３での変形量は、説明のため誇張して記載している。

【0047】

高分子シート２１０を形成する一軸延伸されたＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）シートは、圧電性を有し、シートの延伸方向を３軸、これと直交するシートの膜厚方向を１軸、１軸と３軸双方に直交する方向を２軸と定義したとき、圧電歪み定数としてｄ１４，ｄ２５のテンソル成分を有する。図３では、シンボル９００で示される方向を延伸方向である３軸方向とし、シンボル９０１で示される紙面の表面から裏側に向く方向を電界印加方向である１軸方向とする。このような状況では、ｄ１４によるズリ弾性の影響で、正方形状のＰＬＬＡのシート２１０Ｎは、対角線９１０Ａと略一致する方向に伸び、対角線９１０Ａに直交する対角線９１０Ｂと略一致する方向に縮むように変形し、図３のシート形状２１０Ｔのような菱形に変形する。

【0048】

このような圧電特性を有するＰＬＬＡのシートの延伸方向が長手方向となるように矩形状に切り出すことで、高分子シート２１０が形成される。

【0049】

次に、電極パターン２１１と電極パターン２１２について説明する。電極パターン２１１および電極パターン２１２は、同じ電極パターン形状であるので、電極パターン２１１のみを具体的に説明し、必要に応じて電極パターン２１２についても説明する。図４（Ａ）は第１圧電スピーカ２１０を電極パターン２１１側から見た平面図であり、図４（Ｂ）は個別圧電素子単位を説明するための平面図である。図５（Ａ）は個別圧電素子を構成する基本電極パターンＥＡ０の電極パターン図であり、図５（Ｂ）は印加電界パターンの一例を示す図である。なお、以下では、必要な場合を除き、分割される各電極間を接続する接続パターンについては具体的な説明を省略する。

【0050】

電極パターン２１１は、基本電極パターンＥＡ０が複数個配列形成されてなる。例えば、本実施形態の例では、高分子シート２１０の一方主面に対して、当該高分子シート２１０の主面の長手方向（延伸方向）に沿って基本電極パターンＥＡ０を四個並べ、主面の短手方向に沿って基本電極パターンＥＡ０を二個並べた二次元配列構成からなる。電極パターン２１２も、電極パターン２１１と同様に、４×２の配列パターンで配列された基本電極パターンからなる。

【0051】

このような電極パターン２１１，２１２を、各基本電極パターンＥＡ０が互いに略対向するように、高分子シート２１０の両主面に形成する。これにより、電極パターン２１１，２１２の対向する各基本電極パターンＥＡ０と、これら基本電極パターンＥＡ０によって挟まれる高分子シート２１０の部分領域とで、それぞれに個別圧電素子Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４が形成される。この結果、図４に示すように、単一の高分子シート２１０の略全面に亘って、二次元配列された（本実施形態では４×２＝８個の）個別圧電素子Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４が構成される。

【0052】

この際、各個別圧電素子Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４は、延伸方向（シンボル９００の方向）に平行な分割線Ｌｗ１と、延伸方向（シンボル９００の方向）に直交する分割線Ｌｐ１，Ｌｐ２，Ｌｐ３によって、分割されている。なお、本発明で言う分割線とは、単に電極を複数の領域に区分するものではなく、電気的機構的にも分割する溝（電極非形成部）を示す。

【0053】

基本電極パターンＥＡ０は、図５に示すように、外形形状が平面視して矩形とされており、延伸方向（シンボル９００の方向）に平行な分割線Ｌ１と、延伸方向に直交する分割線Ｌ２とにより、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域の四つの領域に分割される。分割線Ｌ１と分割線Ｌ２は、矩形状の基本電極パターンＥＡ０の略中心（重心）を交点とするように、形成されている。ここでは、基本電極パターンＥＡ０を略正方形として描いたが、長方形としても構わない。基本電極パターンＥＡ０の形状は、圧電スピーカの外形の縦横比および基本電極パターンの構成数を鑑みて最適となるように構成すればよい。

【0054】

第１領域と第２領域は分割線Ｌ１を介して対称に位置し、第３領域と第４領域も分割線Ｌ１を介して対称に位置する。第１領域と第４領域は分割線Ｌ２を介して対称に位置し、第２領域と第４領域も分割線Ｌ２を介して対称に位置する。

【0055】

第１領域は、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２に対して略４５°で交わる分割線Ｌ１１で分割された内周側電極Ｅｉ１と外周側電極Ｅｏ１とから構成される。この際、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点側が内周側電極Ｅｉ１となり、平面視した形状が三角形状である。一方、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点から離間する側が外周側電極Ｅｏ１となり、平面視した形状が五角形状である。本実施形態では、外周側電極Ｅｏ１が内周側電極Ｅｉ１よりも広くなるように形成されている。

【0056】

第２領域は、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２に対して略４５°で交わり、分割線Ｌ１１に略直交する分割線Ｌ２２で分割された内周側電極Ｅｉ２と外周側電極Ｅｏ２とから構成される。分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点側が内周側電極Ｅｉ２となり、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点から離間する側が外周側電極Ｅｏ２となる。

【0057】

第３領域は、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２に対して略４５°で交わり、分割線Ｌ２２に略直交し、分割線Ｌ１１に平行な分割線Ｌ３３で分割された内周側電極Ｅｉ３と外周側電極Ｅｏ３とから構成される。分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点側が内周側電極Ｅｉ３となり、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点から離間する側が外周側電極Ｅｏ３となる。

【0058】

第４領域は、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２に対して略４５°で交わり、分割線Ｌ１１に略直交し、分割線Ｌ２２に平行な分割線Ｌ４４で分割された内周側電極Ｅｉ４と外周側電極Ｅｏ４とから構成される。分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点側が内周側電極Ｅｉ４となり、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点から離間する側が外周側電極Ｅｏ４となる。

【0059】

このように、内周側電極Ｅｉ１，Ｅｉ２，Ｅｉ３，Ｅｉ４は、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点を回転対称基準として９０°回転対称形に形成されており、外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ２，Ｅｏ３，Ｅｏ４も、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点を回転対称基準として９０°回転対称形に形成されている。尚、三角形状の内周側電極Ｅｉ１，Ｅｉ２，Ｅｉ３，Ｅｉ４と五角形状の外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ２，Ｅｏ３，Ｅｏ４のそれぞれの面積比は、シートの厚みや圧電定数によって最適に設計されるべき設計事項である。

【0060】

このような構成において、上述の各基本電極パターンＥＡ０が互いに略対向するように電極パターン２１１，２１２を配設するということは、より具体的に言い換えれば、電極パターン２１１の基本電極パターンＥＡ０と電極パターン２１２の基本電極パターンＥＡ０の上述の内周側電極Ｅｉ１，Ｅｉ２，Ｅｉ３，Ｅｉ４および外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ２，Ｅｏ３，Ｅｏ４が、主面に直交する方向から見て略一致するように、配設されていることを示している。

【0061】

このような構成の基本電極パターンＥＡ０に、図５（Ｂ）に示すパターンで電界を印加する。図５（Ｂ）において、シンボル９０１は紙面の表面から裏側へ向かう電界を示し、シンボル９０２は紙面の裏面から表側へ向かう電界を示す。

【0062】

具体的には、第１領域および第３領域の外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ３、第２領域および第４領域の内周側電極Ｅｉ２，Ｅｉ４に、シンボル９０１で示す電界を発生する電圧を印加する。同時に、第１領域および第３領域の内周側電極Ｅｉ１，Ｅｉ３、第２領域および第４領域の外周側電極Ｅｏ２，Ｅｏ４に、シンボル９０２で示す電界を発生する電圧を印加する。これにより、各領域を分割する内周側電極の部分と外周側電極の部分とで、逆方向の電界が印加され、分割線Ｌ１，Ｌ２を基準にして反転対称な電界が印加される。

【0063】

図６は、個別圧電素子Ｐｅ１１に対して、図５（Ｂ）に示すような電界分布で電界を印加した場合の変形挙動を示す図である。図６において、濃色（黒色）に近づくほど変位が少なく、淡色（白色）に近づくほど変位が大きくなることを示している。また、図６は長方形の個別圧電素子を示しているが、正方形であっても同様の挙動となる。

【0064】

図６に示すように、図５（Ｂ）のパターンからなる電界が印加されることで、個別圧電素子Ｐｅ１１は、各領域の中心すなわち、分割線Ｌ１と分割線Ｌ２との交点で最も変位量が大きく、外周に向かって徐々に変位量が小さくなる。

【0065】

あるタイミングで図５（Ｂ）に示すパターンの電界を印加し、別のタイミングで図５（Ｂ）に示すパターンと逆の電界を印加する。このような電界印加方向の変化を繰り返すことで、個別圧電素子Ｐｅ１１は、主面に直交する方向に沿って振動する。これにより、個別圧電素子Ｐｅ１１は、発音（放音）が可能になる。

【0066】

なお、図５（Ａ）に示すように、第１領域の外周側電極Ｅｏ１と第４領域の内周側電極Ｅｉ４とを接続電極Ｅｃ４で接続し、第２領域の外周側電極Ｅｏ２と第１領域の内周側電極Ｅｉ１とを接続電極Ｅｃ１で接続し、第３領域の外周側電極Ｅｏ３と第２領域の内周側電極Ｅｉ２とを接続電極Ｅｃ２で接続し、第４領域の外周側電極Ｅｏ４と第３領域の内周側電極Ｅｉ３とを接続電極Ｅｃ３で接続し、第１領域の内周側電極Ｅｉ１と第３領域の内周側電極Ｅｉ３とを接続電極Ｅｃ５で接続することで、所望とする電界印加パターンを実現しながら、外部から内周側電極Ｅｉ１，Ｅｉ２，Ｅｉ３，Ｅｉ４へ直接接続する接続電極パターンを省略でき、構造を簡素化することができる。この際、接続電極Ｅｃ１，Ｅｃ２，Ｅｃ３，Ｅｃ４，Ｅｃ５は、幅および長さが極短い形状で形成されているので、個別圧電素子の振動には影響を与えない。

【0067】

このような構成からなる個別圧電素子Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４に対して、図７のような配線パターンで音響駆動信号を印加する。図７は、本実施形態の圧電スピーカ１０に対する音響駆動信号の供給構成を示す図である。

【0068】

圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ１１の外周側電極Ｅｏ１、個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２３，Ｐｅ２４，Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ３は、接続配線パターン１５を介して音源１１に接続されている。

【0069】

圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１，Ｐｅ２２，Ｐｅ２３の外周側電極Ｅｏ２、個別圧電素子Ｐｅ２４の外周側電極Ｅｏ２，Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ４は、接続配線パターン１４を介して音源１１に接続されている。

【0070】

ここで、符号を図示していないが、個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ１は個別圧電素子Ｐｅ１１の外周側電極Ｅｏ３と接続されており、当該個別圧電素子Ｐｅ１１の外周側電極Ｅｏ３は個別圧電素子Ｐｅ１２の外周側電極Ｅｏ１に接続されている。

【0071】

個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ３は個別圧電素子Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ１に接続され、個別圧電素子Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ１は個別圧電素子Ｐｅ１２の外周側電極Ｅｏ３に接続されている。

【0072】

個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ４は個別圧電素子Ｐｅ１２の外周側電極Ｅｏ２に接続されている。

【0073】

個別圧電素子Ｐｅ２４の外周側電極Ｅｏ２は個別圧電素子Ｐｅ２３の外周側電極Ｅｏ４に接続され、個別圧電素子Ｐｅ２３の外周側電極Ｅｏ３は個別圧電素子Ｐｅ１３の外周側電極Ｅｏ２に接続されている。

【0074】

個別圧電素子Ｐｅ２４の外周側電極Ｅｏ４は個別圧電素子Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ２に接続され、個別圧電素子Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ２は個別圧電素子Ｐｅ１３の外周側電極Ｅｏ４に接続されている。

【0075】

音源１１は単一の音響信号から振幅が常に反転する関係となる第１音響駆動信号と第２音響駆動信号を生成する。音源１１は第１音響駆動信号を、接続配線パターン１４を介して接続配線パターン１４に接続された各電極に供給する。音源１１は、第２音響駆動信号を、接続配線パターン１５を介して接続配線パターン１５に接続された各電極に供給する。

【0076】

このような音響駆動信号の印加制御を行うことで、各個別圧電素子Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４が略同期して動作し、圧電スピーカ１０の正面方向へ放音する。図８（Ａ）は本実施形態の構成による音圧レベル−周波数特性を示す図であり、図８（Ｂ）は本実施形態の構成と同じ面積の高分子シートの全面を用いて単独の個別圧電素子を形成した場合の音圧レベル−周波数特性を示す。図８（Ｃ）は本実施形態の構成と単独の個別圧電素子の音圧レベル−周波数特性の比較図である。なお、図８は、ベース部材１００の厚みを０．０７５ｍｍとし、高分子シート上の電極パターンの形成外形を延伸方向に１６０ｍｍ、延伸方向に直交する方向に９０ｍｍとし、高分子シートの厚みを０．０５ｍｍとしたバイモルフ形状の場合で、駆動電圧は２８８Ｖｐ−ｐ、音圧の測定点を圧電スピーカ１０の正面方向に１ｍｍ離間した位置とした場合の有限要素法によるシミュレーション結果である。また、図８において、細線が保護シートの無い場合での特性であり、太線が保護シートを装着した状態での特性を示す。

【0077】

図８に示すように、本実施形態の構成を用いることで、同面積で単独の個別圧電素子を形成する場合と比較して、音圧レベルを向上させることができる。特に、人の聴音感度が高い１０００Ｈｚ以上での音圧レベルを向上させることができる。さらに、本実施形態の構成では共振ピークが増加するため、保護膜による緩衝後の特性が、同面積で単独の個別圧電素子を形成する場合と比較して平坦な特性となる。

【0078】

以上のように、本実施形態に示すような高分子シートに複数の個別圧電素子を形成する構成を用いることで、規定された面積において、高い音圧の圧電スピーカを構成することができる。また、音圧レベル−周波数特性に優れる圧電スピーカを構成することができる。

【0079】

次に、第２の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図９は第２の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。なお、図中のハッチングは、各個別圧電素子を識別しやすくするために行ったものであり、全体が所定の透光性を有することは、第１の実施形態と同じである。

【0080】

以下では、バイモルフ形状の圧電スピーカにおける第１圧電スピーカ２０１Ａのみを説明するが、ベース部材１００を介して対向する第２圧電スピーカも第１圧電スピーカ２０１Ａと同じ構造である。

【0081】

本実施形態の第１圧電スピーカ２０１Ａは、第１の実施形態に示した第１圧電スピーカ２０１が４×２＝８個の個別圧電素子から構成されたのに対して、５×３＝１５個の個別圧電素子から構成されている。すなわち、高分子シートに対する電極パターンの外形形状を同じ状態とし、各個別圧電素子Ｐｅ１１Ａ−Ｐｅ１５Ａ，Ｐｅ２１Ａ−Ｐｅ２５Ａ，Ｐｅ３１Ａ−Ｐｅ３５Ａの形状を、第１の実施形態のＰｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４よりも小さくし、個別圧電素子数を増加させたものである。

【0082】

図１０は本実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。図１０のように、配列する個別圧電素子数をさらに増加させることで、共振ピークを増加させることができ、周波数特性の平坦性を向上させることができる。また、保護シートの緩衝効果も伴って、さらに周波数特性を改善することができる。

【0083】

次に、第３の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図１１（Ａ）は第３の実施形態に係る圧電スピーカの第１圧電スピーカ２０１Ｂを電極パターン２１１Ｂ側から見た平面図であり、図１１（Ｂ）は本実施形態での個別圧電素子単位を説明するための平面図である。なお、図中のハッチングは、各個別圧電素子を識別しやすくするために行ったものであり、全体が所定の透光性を有することは、第１、第２の実施形態と同じである。

【0084】

以下では、バイモルフ形状の圧電スピーカにおける第１圧電スピーカ２０１Ｂのみを説明するが、ベース部材を介して対向する第２圧電スピーカも第１圧電スピーカ２０１Ｂと同じ構造である。

【0085】

本実施形態の第１圧電スピーカ２０１Ｂは、第１の実施形態に示した圧電スピーカ２０１に対して、隣接する２×２個の個別圧電素子の形成領域の中央に、さらに別の個別圧電素子を形成したものである。

【0086】

具体的には、個別圧電素子Ｐｅ１１Ｂの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２１Ｂの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２２Ｂの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１２Ｂの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３１を形成する。

【0087】

この際、個別圧電素子Ｐｅ１１Ｂの外周側電極Ｅｏ３の内周側電極Ｅｉ３と反対側の領域を分割線により分割して、個別圧電素子Ｐｅ３１Ｂの内周側電極Ｅｉｃ１を形成する。個別圧電素子Ｐｅ２１Ｂの外周側電極Ｅｏ４の内周側電極Ｅｉ４と反対側の領域を分割線により分割して、個別圧電素子Ｐｅ３１の内周側電極Ｅｉｃ２を形成する。個別圧電素子Ｐｅ２２Ｂの外周側電極Ｅｏ１の内周側電極Ｅｉ１と反対側の領域を分割線により分割して、個別圧電素子Ｐｅ３１の内周側電極Ｅｉｃ３を形成する。個別圧電素子Ｐｅ１２Ｂの外周側電極Ｅｏ２の内周側電極Ｅｉ２と反対側の領域を分割線により分割して、個別圧電素子Ｐｅ３１の内周側電極Ｅｉｃ４を形成する。

【0088】

同様に、個別圧電素子Ｐｅ１２Ｂの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２２Ｂの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２３Ｂの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１３Ｂの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３２を形成する。

【0089】

個別圧電素子Ｐｅ１３Ｂの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２３Ｂの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２４Ｂの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１４Ｂの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３３を形成する。

【0090】

このような構成とすることで、第１の実施形態の圧電スピーカと同じ電極形成領域の外形面積で内周側電極の面積を保ちながら、個別圧電素子数を、１１個に増加することができる。

【0091】

図１２は本実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。本実施形態の構成を用いることで、図１２のように、特に１０００Ｈｚ以上の高音域での共振ピークを増加させることができ、この音域での音圧レベル−周波数特性の平坦性を向上させることができる。

【0092】

次に、第４の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図１３は第４の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。なお、図中のハッチングは、各個別圧電素子を識別しやすくするために行ったものであり、全体が所定の透光性を有することは、上述の実施形態と同じである。

【0093】

以下では、バイモルフ形状の圧電スピーカにおける第１圧電スピーカ２０１Ｃのみを説明するが、ベース部材１００を介して対向する第２圧電スピーカも第１圧電スピーカ２０１Ｃと同じ構造である。

【0094】

本実施形態の圧電スピーカは、上述の第２の実施形態に係る５×３＝１５個の個別圧電素子から構成される圧電スピーカに対して、第３の実施形態に係る構成を適用したものである。

【0095】

具体的には、個別圧電素子Ｐｅ１１Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２１Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２２Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１２Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３１１を形成する。

【0096】

個別圧電素子Ｐｅ１２Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２２Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２３Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１３Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３１２を形成する。

【0097】

個別圧電素子Ｐｅ１３Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２３Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２４Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１４Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３１３を形成する。

【0098】

個別圧電素子Ｐｅ１４Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２４Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ２５Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ１５Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３１４を形成する。

【0099】

個別圧電素子Ｐｅ２１Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ３１Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ３２Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ２２Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３２１を形成する。

【0100】

個別圧電素子Ｐｅ２２Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ３２Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ３３Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ２３Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３２２を形成する。

【0101】

個別圧電素子Ｐｅ２３Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ３３Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ３４Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ２４Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３２３を形成する。

【0102】

個別圧電素子Ｐｅ２４Ｃの外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ３４Ｃの外周側電極Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ３５Ｃの外周側電極Ｅｏ１、および個別圧電素子Ｐｅ２５Ｃの外周側電極Ｅｏ２の中心位置を新たな中心とする個別圧電素子Ｐｅ３２４を形成する。

【0103】

このような構成とすることで、第３の実施形態の圧電スピーカと同じ電極形成領域の外形面積で内周側電極の面積を保ちながら、個別圧電素子数を、２３個に増加することができる。

【0104】

図１４は本実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。本実施形態の構成を用いることで、図１４のように、特に１０００Ｈｚ以下の低音域での音圧レベル−周波数特性の平坦性を向上させることができる。

【0105】

次に、第５の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図１５（Ａ）は第５の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図であり、図１５（Ｂ）は本実施形態の圧電スピーカの個別圧電素子の電極パターンを示す図である。なお、図１５（Ａ）中のハッチングは、各個別圧電素子を識別しやすくするために行ったものであり、全体が所定の透光性を有することは、上述の実施形態と同じである。

【0106】

以下では、バイモルフ形状の圧電スピーカにおける第１圧電スピーカ２０１Ｄのみを説明するが、ベース部材１００を介して対向する第２圧電スピーカも第１圧電スピーカ２０１Ｄと同じ構造である。

【0107】

本実施形態の圧電スピーカは、第１の実施形態に示した圧電スピーカに対して、各領域の内周側電極と外周側電極とを分割する分割線をアステロイド曲線で形成したものであり、他の構成は同じである。この際、アステロイド曲線は、主面側から見て個別圧電素子Ｐｅ１１Ｄ−Ｐｅ１４Ｄ，Ｐｅ２１Ｄ−Ｐｅ２４Ｄの中心側に膨らんで湾曲するように、設定されている。

【0108】

図１６は本実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図である。本実施形態の構成を用いることで、図１６のように、上述の直線状の分割線を用いた場合と比較して、大きく周波数特性が変化している。特に５００Ｈｚから１０００Ｈｚまでの音域での音圧レベルが向上し、当該帯域での音圧レベル−周波数特性を改善することができる。このように、個別圧電素子内での内周側電極と外周側電極との分割形状を変化させることで、同じ外形形状の圧電スピーカであっても、音圧レベル−周波数特性を変化させることができる。

【0109】

次に、第６の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図１７（Ａ）は第６の実施形態に係る圧電スピーカの第１圧電スピーカ２０１Ｅを電極パターン２１１Ｂ側から見た平面図であり、図１７（Ｂ）は本実施形態での個別圧電素子単位を説明するための平面図である。

【0110】

本実施形態の圧電スピーカは、配列する個別圧電素子数は第１の実施形態の圧電スピーカと同じであるが、複数種類の電極パターンからなる個別圧電素子を組み合わせたものである。具体的には、延伸方向の両端に配置される個別圧電素子Ｐｅ１１Ｅ，Ｐｅ２１Ｅ，Ｐｅ１４Ｅ，Ｐｅ２４Ｅは第一の形状であり、個別圧電素子Ｐｅ１２Ｅ，Ｐｅ２２Ｅ，Ｐｅ１３Ｅ，Ｐｅ２３Ｅは第一の形状とは別の第二の形状である。個別圧電素子Ｐｅ１１Ｅ，Ｐｅ２１Ｅ，Ｐｅ１４Ｅ，Ｐｅ２４Ｅと個別圧電素子Ｐｅ１２Ｅ，Ｐｅ２２Ｅ，Ｐｅ１３Ｅ，Ｐｅ２３Ｅでは、内周側電極と外周側電極との面積比が異なる。

【0111】

すなわち、個別圧電素子Ｐｅ１２Ｅ，Ｐｅ２２Ｅ，Ｐｅ１３Ｅ，Ｐｅ２３Ｅの内周側電極Ｅｉ１１と外周側電極Ｅｏ１１との面積比Ｓ（Ｅｉ１１）／Ｓ（Ｅｏ１１）に対して、個別圧電素子Ｐｅ１２Ｅ，Ｐｅ２２Ｅ，Ｐｅ１３Ｅ，Ｐｅ２３Ｅの内周側電極Ｅｉ２１と外周側電極Ｅｏ２１との面積比Ｓ（Ｅｉ２１）／Ｓ（Ｅｏ２１）が小さくなるように、電極パターンが形成されている。

【0112】

図１８（Ａ）は本実施形態に係る圧電スピーカの構成による音圧レベル−周波数特性を示す図であり、図１８（Ｂ）は本実施形態と第１の実施形態と単独の個別圧電素子の場合での音圧レベル−周波数特性を比較した図である。本実施形態の構成を用いることで、高音域での周波数特性の平坦性をさらに向上させることができる。

【0113】

次に、第７の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図１９は第７の実施形態に係る圧電スピーカの電極パターンを簡略化して記載した平面図である。なお、図中のハッチングは、各個別圧電素子を識別しやすくするために行ったものであり、全体が所定の透光性を有することは、上述の各実施形態と同じである。

【0114】

以下では、バイモルフ形状の圧電スピーカにおける第１圧電スピーカ２０１Ｆのみを説明するが、ベース部材１００を介して対向する第２圧電スピーカも第１圧電スピーカ２０１Ｆと同じ構造である。

【0115】

図１９に示すように、本実施形態の圧電スピーカは、上述の面積比の異なる個別圧電素子の組合せと、アステロイド曲線からなる分割線によって形成される個別圧電素子とを組み合わせたものである。

【0116】

具体的には、延伸方向の両端に位置する個別圧電素子は、素子内の分割線が直線状であり、内周側電極と外周側電極との面積比が異なる個別圧電素子Ｐｅ１１Ｆ，Ｐｅ２１Ｆの組と、個別圧電素子Ｐｅ１４Ｆ，Ｐｅ２４Ｆの組から構成される。また、延伸方向の中央に位置する四個の個別圧電素子Ｐｅ１２，Ｐｅ２１，Ｐｅ１３，Ｐｅ２３は、素子内の分割線がアステロイド曲線で形成された個別圧電素子である。

【0117】

このような組合せであっても、上述のように、組合せに応じた所望の音圧レベル−周波数特性を実現することができる。

【0118】

なお、上述の各実施形態で示した個別圧電素子の組合せは、一例であり、単一の音響信号が複数の個別圧電素子に同期して供給される構成であれば、本願の作用効果を得ることでき、所望とする音圧レベル−周波数特性の平面型透光性スピーカを実現することができる。

【0119】

次に、第８の実施形態に係る圧電スピーカについて図を参照して説明する。図２０は第８の実施形態に係る圧電スピーカに対する音響信号の供給構成を示す図である。

【0120】

上述の各実施形態では、圧電スピーカ全体に対して、単一チャンネルの音響信号を供給する場合を示したが、本実施形態では、ステレオ音響信号を供給する場合について示す。

【0121】

なお、圧電スピーカの構成は第１の実施形態と同じであるので、音響信号の供給系の構成のみを説明する。

【0122】

圧電スピーカの個別圧電素子Ｐｅ１１の外周側電極Ｅｏ１、個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ３は、接続配線パターン１５Ｒを介して音源１１Ａに接続されている。圧電スピーカの個別圧電素子Ｐｅ２３，Ｐｅ２４，Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ３は、接続配線パターン１５Ｌを介して音源１１Ａに接続されている。

【0123】

圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１，Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ２は、接続配線パターン１４Ｒを介して音源１１Ａに接続されている。圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ２３の外周側電極Ｅｏ２、個別圧電素子Ｐｅ２４の外周側電極Ｅｏ２，Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ４は、接続配線パターン１４Ｌを介して音源１１Ａに接続されている。

【0124】

音源１１Ａはステレオ音響信号を構成するＲチャンネル音響信号から振幅が常に反転する関係となる第１Ｒｃｈ音響駆動信号ＲＮと第２Ｒｃｈ音響駆動信号ＲＲを生成する。音源１１はステレオ音響信号を構成するＬチャンネル音響信号から振幅が常に反転する関係となる第１Ｌｃｈ音響駆動信号ＬＮと第２Ｌｃｈ音響駆動信号ＬＲを生成する。

【0125】

音源１１Ａは第１Ｒｃｈ音響駆動信号ＲＮを、接続配線パターン１４Ｒを介して接続配線パターン１４Ｒに接続された各電極に供給する。音源１１は、第２Ｒｃｈ音響駆動信号ＲＲを、接続配線パターン１５Ｒを介して接続配線パターン１５Ｒに接続された各電極に供給する。

【0126】

音源１１Ａは第１Ｌｃｈ音響駆動信号ＬＮを、接続配線パターン１４Ｌを介して接続配線パターン１４Ｌに接続された各電極に供給する。音源１１は、第２Ｌｃｈ音響駆動信号ＬＲを、接続配線パターン１５Ｌを介して接続配線パターン１５Ｌに接続された各電極に供給する。

【0127】

このような構成とすることで、各チャンネルの音響信号に対して、それぞれ複数の個別圧電素子が接続されるので、上述のような音圧レベル−周波数特性を、ステレオ音声に対しても実現することができる。

【0128】

次に、第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置について図を参照して説明する。図２１は第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置の外観斜視図であり、図２１（Ａ）が保持部材２０Ｒ，２０Ｌを駆動していない状態を示し、図２１（Ｂ）が保持部材２０Ｒ，２０Ｌを駆動した状態を示している。図２２は本実施形態に係る圧電スピーカ装置の上面図であり、図２２（Ａ）が保持部材２０Ｒ，２０Ｌを駆動していない状態を示し、図２２（Ｂ）が保持部材２０Ｒ，２０Ｌを駆動した状態を示している。

【0129】

図２１に示すように、本実施形態の圧電スピーカ装置は、上述の各実施形態で示した平面型で透光性の圧電スピーカ１０の対向する両端に、柱状の保持部材２０Ｒ，２０Ｌを備え付けたものである。圧電スピーカ１０は、これら保持部材２０Ｒ，２０Ｌによって、放音面が略水平方向に向くように保持される。

【0130】

保持部材２０Ｒ，２０Ｌは、供給される音響駆動信号により駆動するアクチュエータの機能を備えている。例えば、コイルと磁石の組合せにより電磁誘導で振動する構造からなる。なお、保持部材２０Ｒ，２０Ｌは、圧電や電歪、磁歪等の素子、超音波モータ等であってもよい。

【0131】

保持部材２０Ｒ，２０Ｌは、音響駆動信号により、圧電スピーカ１０に対して反対の方向に振動するように設置されている。すなわち、或タイミングでは、図２１（Ｂ），図２２（Ｂ）のシンボル９１０Ｒ，９１０Ｌに示すように、保持部材２０Ｒ，２０Ｌが圧電スピーカ１０を中心側に押す。また、別のタイミングでは、保持部材２０Ｒ，２０Ｌが定位置に戻る。このような動作の繰り返しにより、圧電スピーカ１０は、保持部材２０Ｒ，２０Ｌに供給された音響駆動信号に応じて振動し、図２１（Ｂ）、図２２（Ｂ）のシンボル９２０に示すように、圧電スピーカ１０の主面に直交する方向に沿って放音する。この際、図２１、図２２に示すシンボル９２０と反対側の方向にも放音されるが、当該圧電スピーカ装置を、例えば、ディスプレイの画面上に配置し、ディスプレイ側を密閉空間にすることで、シンボル９２０と反対側の方向の音は、外部へは放音されない。

【0132】

このような構成の圧電スピーカ装置に対して、図２３に示すように音響駆動信号を供給する。図２３は第９の実施形態に係る圧電スピーカ装置に対する音響駆動信号の供給構成を示す図である。

【0133】

圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ１１の外周側電極Ｅｏ１、個別圧電素子Ｐｅ２１の外周側電極Ｅｏ１，Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２２の外周側電極Ｅｏ３、個別圧電素子Ｐｅ２３，Ｐｅ２４，Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ３は、接続配線パターン１５、アンプ１６ＰＲを介して音源１１に接続されている。

【0134】

圧電スピーカ１０の個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１，Ｐｅ２２，Ｐｅ２３の外周側電極Ｅｏ２、個別圧電素子Ｐｅ２４の外周側電極Ｅｏ２，Ｅｏ４、個別圧電素子Ｐｅ１４の外周側電極Ｅｏ４は、接続配線パターン１４、アンプ１６ＰＮを介して音源１１に接続されている。

【0135】

保持部材２０Ｒ，２０Ｌは、接続配線パターン１７、アンプ１６Ｅを介して音源１１に接続されている。

【0136】

音源１１Ｂは、コンテンツ入力記憶部１１１およびデジタル演算器１１２を備える。コンテンツ入力記憶部１１１は、音楽コンテンツデータが記憶されたフラッシュメモリ等の記憶媒体、ＣＤ等の音楽記録媒体を再生する再生装置、外部からの音楽コンテンツをストリーミング再生する装置等からなる。

【0137】

デジタル演算器１１２は、コンテンツ入力記憶部１１１からの音楽コンテンツをデコードして音楽データを生成し、当該音楽データから圧電スピーカ用の音響駆動信号すなわち上述の第１音響駆動信号および第２音響駆動信号を生成する。また、デジタル演算器１１２は、デコードした音楽データの高音域成分を抑圧し、主として低音域成分で構成される保持部材用音響駆動信号を生成する。

【0138】

アンプ１６ＰＮは、第１音響駆動信号を増幅し、接続配線パターン１４に接続された圧電スピーカ１０の各電極に供給する。アンプ１６ＰＲは、第２音響駆動信号を増幅し、接続配線パターン１５に接続された圧電スピーカ１０の各電極に供給する。

【0139】

アンプ１６Ｅは、保持部材用音響駆動信号を増幅し、接続配線パターン１７に接続された保持部材２０Ｒ，２０Ｌに供給する。

【0140】

このような音響駆動信号の供給を行うことで、圧電スピーカ１０は上述の各実施形態と同様の音圧レベル−周波数特性で放音する。同時に、保持部材２０Ｒ，２０Ｌによって、機構的に圧電スピーカ１０全面が振動することで、保持部材用音響駆動信号の主成分である低音域も、放音される。特に、機構的な圧電スピーカ１０全面での振動は、高音域では供給する音響駆動信号に追随させにくいが、低音域では十分に追随可能であり、有効である。また、放音面積を大きくすることができるので、効果的に低音域の音圧を高くすることができる。

【0141】

これにより、上述の各実施形態で比較的音圧の低かった低音域の音圧も、向上させることができる。すなわち、低音域から高音域まで、より平坦な音圧レベルの周波数特性を実現することができる。

【0142】

なお、このような保持部材に対して、バス音声を供給するようにすれば、２．１チャンネルサラウンドや、３．１チャンネルサラウンドを実現することもできる。図２４は、３．１チャネルサラウンドを実現する場合の配線図である。図２４では、図２３と同様に、第１の実施形態に示した圧電スピーカ１０を用いている。また、基本的な接続構成は、上述の第８、第９の実施形態に類似するので、詳細な説明は省略する。

【0143】

図２４に示すように、音源１１Ｂのデジタル演算器では、３．１ｃｈの音楽コンテンツ（映像コンテンツの音声も同様である。）から、Ｌチャンネル用音響駆動信号、Ｒチャンネル用音響駆動信号、Ｃチャンネル用音響駆動信号およびバス音響信号を生成する。

【0144】

Ｌチャンネル用音響駆動信号の第１Ｌチャンネル用音響駆動信号および第２Ｌチャンネル用音響駆動信号は、アンプ１６ＰＬＮ，１６ＰＬＲで増幅されて、個別圧電素子Ｐｅ１４，Ｐｅ２４から供給される。

【0145】

Ｒチャンネル用音響駆動信号の第１Ｒチャンネル用音響駆動信号および第２Ｒチャンネル用音響駆動信号は、アンプ１６ＰＲＮ，１６ＰＲＲで増幅されて、個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１から供給される。

【0146】

Ｃチャンネル用音響駆動信号の第１Ｌチャンネル用音響駆動信号および第２Ｌチャンネル用音響駆動信号は、アンプ１６ＰＣＮ，１６ＰＣＲで増幅されて、個別圧電素子Ｐｅ２２，Ｐｅ２３から供給される。

【0147】

バス音響駆動信号はアンプ１６Ｅで増幅されて、保持部材２０Ｒ，２０Ｌに供給される。

【0148】

このような音響駆動信号の供給構成を用いることで、個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１は主としてＲチャンネル音声を放音し、個別圧電素子Ｐｅ１４，２４は主としてＬチャンネル音声を放音する。また、個別圧電素子Ｐｅ１２，Ｐｅ２２，Ｐｅ１３，Ｐｅ２３は主としてＣチャンネル音声を放音する。そして、圧電スピーカ１０の全体としてバス音響信号を放音する。

【0149】

このように、図２４の構成を用いれば、圧電スピーカ装置の各要素の特徴を活かしつつ、３．１ｃｈサラウンドを容易に実現することができる。

【0150】

なお、図２４では、個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１，Ｐｅ１２，Ｐｅ２２が接続されているので、個別圧電素子Ｐｅ１１，Ｐｅ２１からＣチャンネル音声を補助的に放音させ、個別圧電素子Ｐｅ１２，Ｐｅ２２からＲチャンネル音声を補助的に放音させることもできる。同様に、個別圧電素子Ｐｅ１３，Ｐｅ２３，Ｐｅ１４，Ｐｅ２４が接続されているので、個別圧電素子Ｐｅ１４，Ｐｅ２４からＣチャンネル音声を補助的に放音させ、個別圧電素子Ｐｅ１３，Ｐｅ２３からＬチャンネル音声を補助的に放音させることもできる。これにより、さらに複雑な音圧レベル−周波数特性を実現できる。

【0151】

この際、当然に、個別圧電素子Ｐｅ１２，Ｐｅ２２と、個別圧電素子Ｐｅ１２，Ｐｅ２２，Ｐｅ１３，Ｐｅ２３と、個別圧電素子Ｐｅ１４，Ｐｅ２４とをそれぞれ独立に駆動させてもよい。

【0152】

また、上述の図２３、図２４では、第１の実施形態の圧電スピーカ１０を用いた例を示したが、当然に他の実施形態の圧電スピーカを用いてもよい。このように、上述の各実施形態の構成を適宜組み合わせることで、音圧レベルが高く、所望とする音圧レベル−周波数特性を実現する平面型透光性スピーカを構成することができる。

【0153】

また、上述の各実施形態では、平面型透光性スピーカを例に示したが、他の材質を用いた平面型スピーカに対しても同様に、高い音圧レベルで、所望とする音圧レベル−周波数特性を実現することができる。

【0154】

また、上述の各実施形態では、圧電スピーカをバイモルフ構造で実現する例を示したが、ユニモルフ構造であっても、同様の作用効果を得ることが可能である。また、高分子シートの両面に同じ電極パターンを形成する例を示したが、放音面と反対側の面の電極をグランド電極にすることもできる。

【符号の説明】

【0155】

１０：圧電スピーカ、１１，１１Ａ，１１Ｂ：音源、１４，１５，１４Ｒ，１４Ｌ，１５Ｒ，１５Ｌ，１７：接続配線パターン、１６ＰＮ，１６ＰＲ，１６Ｅ−アンプ、２０Ｒ，２０Ｌ：保持部材、
１００：ベース部材、２０１：第１圧電スピーカ、２０２：第２圧電スピーカ、２１０，２２０：高分子シート、２１１，２１２，２２１，２２２：電極パターン、３０１，３０２：保護シート、
ＥＡ０：基本電極パターン、Ｅｉ１，Ｅｉ２，Ｅｉ３，Ｅｉ４：内周側電極、Ｅｏ１，Ｅｏ２，Ｅｏ３，Ｅｏ４：外周側電極、
Ｐｅ１１−Ｐｅ１４，Ｐｅ２１−Ｐｅ２４、Ｐｅ１１Ａ−Ｐｅ１５Ａ，Ｐｅ２１Ａ−Ｐｅ２５Ａ，Ｐｅ３１Ａ−Ｐｅ３５Ａ、Ｐｅ１１Ｂ−Ｐｅ１４Ｂ，Ｐｅ２１Ｂ−Ｐｅ２４Ｂ、Ｐｅ３１，Ｐｅ３２，Ｐｅ３３、Ｐｅ１１Ｃ−Ｐｅ１５Ｃ，Ｐｅ２１Ｃ−Ｐｅ２５Ｃ，Ｐｅ３１Ｃ−Ｐｅ３５Ｃ、Ｐｅ３１１，Ｐｅ３１２，Ｐｅ３１３，Ｐｅ３１４，Ｐｅ３２１，Ｐｅ３２２，Ｐｅ３２３，Ｐｅ３２４、Ｐｅ１１Ｄ−Ｐｅ１４Ｄ，Ｐｅ２１Ｄ−Ｐｅ２４Ｄ、Ｐｅ１１Ｅ−Ｐｅ１４Ｅ，Ｐｅ２１Ｅ−Ｐｅ２４Ｅ、Ｐｅ１１Ｆ−Ｐｅ１４Ｆ，Ｐｅ２１Ｆ−Ｐｅ２４Ｆ、：個別圧電素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図6】