(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024152493
(43)【公開日】2024-10-25
(54)【発明の名称】圧電振動デバイス、スピーカユニット、及びイヤホン
(51)【国際特許分類】
H04R 17/00 20060101AFI20241018BHJP
H03H 9/02 20060101ALI20241018BHJP
H04R 1/10 20060101ALI20241018BHJP
【ＦＩ】
H04R17/00
H03H9/02 A
H04R1/10 104Z
H04R1/10 104A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023066720
(22)【出願日】2023-04-14
(71)【出願人】
【識別番号】000006220
【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】江口 貴啓
【テーマコード（参考）】
5D004
5D005
5J108
【Ｆターム（参考）】
5D004AA02
5D004AA09
5D004BB01
5D004CD07
5D004DD01
5D004FF09
5D005BA06
5D005BA08
5J108AA08
5J108BB07
5J108CC04
5J108EE03
5J108EE07
5J108GG03
5J108GG04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型で、低音域の音圧を高めた圧電振動デバイス、スピーカユニット、及びイヤホンの提供を目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に係る圧電振動デバイス１は、長尺のフレーム１０と、前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板２０と、前記第１振動板上に配置された圧電層３０と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様に係る圧電振動デバイス１は、長尺のフレーム１０と、前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板２０と、前記第１振動板上に配置された圧電層３０と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、圧電振動デバイス。
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、圧電振動デバイス。
【請求項2】
前記フレームは、
第１長辺部と、
前記第１長辺部に対向する第２長辺部と、
前記第１長辺部の一端及び前記第２長辺部の一端をつなぐ第１短辺部と、
前記第１短辺部に対向するとともに、前記第１長辺部の他端及び前記第２長辺部の他端をつなぐ第２短辺部と、
を備え、
前記第１振動板は、前記フレームの前記第１短辺部及び前記第２短辺部の少なくとも一方に支持される、
請求項１に記載の圧電振動デバイス。
第１長辺部と、
前記第１長辺部に対向する第２長辺部と、
前記第１長辺部の一端及び前記第２長辺部の一端をつなぐ第１短辺部と、
前記第１短辺部に対向するとともに、前記第１長辺部の他端及び前記第２長辺部の他端をつなぐ第２短辺部と、
を備え、
前記第１振動板は、前記フレームの前記第１短辺部及び前記第２短辺部の少なくとも一方に支持される、
請求項１に記載の圧電振動デバイス。
【請求項3】
連結体を介して、前記第１振動板に接続され、前記第１振動板の振動に連動して振動する第２振動板をさらに備える、
請求項１又は２に記載の圧電振動デバイス。
請求項１又は２に記載の圧電振動デバイス。
【請求項4】
圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
スピーカユニット。
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
スピーカユニット。
【請求項5】
前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記筐体の内部に、前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
請求項４に記載のスピーカユニット。
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記筐体の内部に、前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
請求項４に記載のスピーカユニット。
【請求項6】
スピーカユニットを備え、
前記スピーカユニットは、圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
イヤホン。
前記スピーカユニットは、圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
イヤホン。
【請求項7】
前記スピーカユニットは、前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が、前記筐体の内部に形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
請求項６に記載のイヤホン。
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が、前記筐体の内部に形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
請求項６に記載のイヤホン。
【請求項8】
前記スピーカユニットにおいて、前記圧電振動デバイスの長辺部または前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体の長手方向が、使用者の耳の外耳道の奥行方向に沿って配置される、
請求項６又は請求項７に記載のイヤホン。
請求項６又は請求項７に記載のイヤホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧電振動デバイス、スピーカユニット、及びイヤホンに関する。
【背景技術】
【0002】
圧電層と、圧電層に積層された振動板とを備えた圧電振動デバイスは、スピーカユニットのドライバとして利用されている。特許文献１に、板状の振動体と、振動体の表面に設けられた板状の圧電体とを有する複数の圧電振動子と、可撓性を有し、複数の圧電振動子のそれぞれの振動を伝達する振動伝達部と、を備えた圧電振動装置等のスピーカユニットが開示されている。また、特許文献１に、スピーカユニットを備えたイヤホンが開示されている。
【0003】
また、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems：ＭＥＭＳ）における微細加工技術等によって作製された、小型の圧電振動デバイスが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６２４０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
圧電振動デバイスが小型化されることで、圧電層の面積が小さくなる。そのため、特に、低音域の音圧が小さくなることが想定される。
【0006】
特許文献１に開示のイヤホンは、耳の外耳道より外側に装着される。すなわち、特許文献１に開示のイヤホンは、使用者の鼓膜から離れた位置に配置される。したがって、特許文献１に開示のイヤホンのように、小型の圧電振動デバイスを設ける場合、十分な音圧を有する低音域の音波を鼓膜まで伝達できない可能性がある。
【0007】
本発明は、小型で、低音域の音圧を高めた圧電振動デバイス、スピーカユニット、及びイヤホンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る圧電振動デバイスは、長尺のフレームと、前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、前記第１振動板上に配置された圧電層と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、小型で、低音域の音圧を高めた、圧電振動デバイス、スピーカユニット、及びイヤホンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態に係る圧電振動デバイスの斜視図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る圧電振動デバイスを別の角度からみた斜視図である。
【図3】本発明の第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイスの斜視図である。
【図4】第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイスを別の角度からみた斜視図である。
【図5】第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイスの斜視図である。
【図6】第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイスの他の構成例を示す断面図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係るスピーカユニットの斜視図である。
【図8】本発明の第２実施形態に係るスピーカユニットを正面側からみた斜視図である。
【図9】本発明の第２実施形態に係るスピーカユニットを背面側からみた斜視図である。
【図10】本発明の第３実施形態に係るイヤホンの使用状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して発明の実施形態について説明する。各図面において、同一の部材には同一の符号を付す場合がある。また、各図面の説明において、既に説明した部材と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
【0012】
各図面において、方向表現として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する直交座標を用いる。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸に沿うＸ方向は、実施形態に係る圧電振動デバイスの幅方向を示すものとする。Ｙ軸に沿うＹ方向は、実施形態に係る圧電振動デバイスの奥行き方向を示すものとする。Ｚ軸に沿うＺ方向は、実施形態に係る圧電振動デバイスの厚さ方向を示すものとする。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれにおいて、矢印の向く側を「＋側」といい、その反対側を「－側」という。Ｘ方向及びＹ方向を「面内方向」という場合がある。Ｚ方向を「面直方向」という場合がある。ただし、これらは、実施形態に係る圧電振動デバイスの使用時における向きを制限するものではなく、実施形態に係る圧電振動デバイスの向きは任意である。
【0013】
［第１実施形態］
＜圧電振動デバイス＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る圧電振動デバイス１の全体構成の一例を説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１をＺ方向＋側からみた斜視図である。図２は、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１をＺ方向－側からみた斜視図である。
＜圧電振動デバイス＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る圧電振動デバイス１の全体構成の一例を説明する。図１は、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１をＺ方向＋側からみた斜視図である。図２は、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１をＺ方向－側からみた斜視図である。
【0014】
圧電振動デバイス１は、図１及び図２に示すように、フレーム１０と、振動板２０と、圧電層３０と、第１電極パッド４１と、第２電極パッド４２と、を備える。本実施形態の圧電振動デバイス１は、Ｙ方向の長さに比べて、Ｘ方向の長さが長い長尺形状を有する。本実施形態において、圧電振動デバイス１の長手方向は、Ｘ方向に対応する。圧電振動デバイス１の短手方向は、Ｙ方向に対応する。ただし、圧電振動デバイス１の長手方向は、Ｘ方向に限定されず、Ｙ方向等の他の方向であってもよい。
【0015】
フレーム１０は、圧電振動デバイス１の土台となる長尺の部材である。本実施形態において、フレーム１０のＸ方向に沿う長さは、Ｙ方向に沿う長さに比べて長い。フレーム１０の長手方向は、Ｘ方向に対応する。フレーム１０の短手方向は、Ｙ方向に対応する。ただし、フレーム１０の長手方向は、Ｘ方向に限定されず、Ｙ方向等の他の方向であってもよい。
【0016】
フレーム１０は、図１及び図２に示すように、枠状の形態を有する。フレーム１０は、第１長辺部１１ａと、第２長辺部１１ｂと、第１短辺部１１ｃと、第２短辺部１１ｄと、を備える。また、第１長辺部１１ａ、第２長辺部１１ｂ、第１短辺部１１ｃ、及び第２短辺部１１ｄによって囲まれた領域に、フレーム１０を面直方向に貫通する開口部１２が形成される。なお、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、圧電振動デバイス１の「長辺部」の一例である。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、圧電振動デバイス１の「短辺部」の一例である。
【0017】
本実施形態の第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、それぞれＸ方向に沿って延びる。第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、それぞれ、帯状の形態を有する。また、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、ほぼ同じ長さを有する。第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、互いに平行であることが好ましい。ただし、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂの形態や、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂの位置関係は、これらに限定されない。
【0018】
本実施形態の第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、それぞれＹ方向に沿って延びる。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、それぞれ、帯状の形態を有する。また、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、ほぼ同じ長さを有する。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、互いに平行であることが好ましい。ただし、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄの形態や、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄの位置関係は、これらに限定されない。
【0019】
第１短辺部１１ｃは、第１長辺部１１ａのＸ方向－側に位置する一端１１ａ１、及び第２長辺部１１ｂのＸ方向－側に位置する一端１１ｂ１をつなぐ。また、第２短辺部１１ｄは、第１長辺部１１ａのＸ方向＋側に位置する他端１１ａ２、及び第２長辺部１１ｂのＸ方向＋側に位置する他端１１ｂ２をつなぐ。
【0020】
第１長辺部１１ａは、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄのそれぞれと略直角に交わる。また、第２長辺部１１ｂは、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄのそれぞれと略直角に交わる。すなわち、フレーム１０は、長方形の平面形状を有する。また、開口部１２も同様に、長方形の平面形状を有する。ただし、フレーム１０及び開口部１２の平面形状は、これに限定されず、楕円形、平行四辺形等の他の形状であってもよい。
【0021】
第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、例えば、第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄの長さに対して、３倍以上、１０倍以下の長さを有することが好ましい。ただし、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂの長さは、これに限定されない。
【0022】
フレーム１０は、Ｓｉ（シリコン）基板やＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の半導体基板や絶縁体基板を加工して得られるものであってもよい。また、フレーム１０は、振動板２０と一体であってもよいし、振動板２０と別体であってもよい。フレーム１０と振動板２０とが一体である場合、ウェットエッチングやドライエッチング等の加工プロセスを用いて、加工前のフレーム１０の所定箇所を除去するなどして、フレーム１０の第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄの間に延びる振動板２０を形成してもよい。
【0023】
フレーム１０は、例えば、圧電層３０を駆動するための駆動回路を備えていてもよい。駆動回路は、フレーム１０の内部や、フレーム１０における第１長辺部１１ａ、第２長辺部１１ｂ、第１短辺部１１ｃ、及び第２短辺部１１ｄの少なくとも１つの辺部の下面等に形成されてもよい。
【0024】
次に、振動板２０は、可撓性を有する長尺の板材である。また、振動板２０は、矩形の平面形状を有する。振動板２０は、圧電層３０の振動に伴い振動する。振動板２０が振動することで、圧電振動デバイス１から、振動周波数に対応する音域の音波が発せられる。なお、振動板２０は、「第１振動板」の一例である。
【0025】
振動板２０の長手方向は、フレーム１０の長手方向と平行である。すなわち、振動板２０は、フレーム１０の長手方向に沿って長く延びる。また、振動板２０の短手方向は、フレーム１０の短手方向と平行である。本実施形態において、振動板２０のＸ方向に沿う長さは、Ｙ方向に沿う長さに比べて長い。振動板２０の長手方向は、Ｘ方向に対応する。振動板２０の短手方向は、Ｙ方向に対応する。
【0026】
振動板２０は、フレーム１０の開口部１２の少なくとも一部と重なるように配置される。すなわち、振動板２０の下面は、開口部１２と向き合う。これにより、振動板２０は、面直方向に自由振動することができる。
【0027】
本実施形態の振動板２０は、いわゆる両持梁状で、フレーム１０に支持される。具体的には、図２に示すように、振動板２０の第１短縁２１は、フレーム１０の第１短辺部１１ｃに連なる。これにより、振動板２０の第１短縁２１は、第１短辺部１１ｃに支持される。また、振動板２０の第２短縁２２は、フレーム１０の第２短辺部１１ｄに連なる。これにより、振動板２０の第２短縁２２は、第２短辺部１１ｄに支持される。
【0028】
これに対して、振動板２０の第１長縁２３は、フレーム１０の第１長辺部１１ａと隙間を隔てて対向する。すなわち、フレーム１０の第１長辺部１１ａと、振動板２０の第１長縁２３とは、離れて配置される。また、振動板２０の第２長縁２４は、フレーム１０の第２長辺部１１ｂと隙間を隔てて対向する。すなわち、フレーム１０の第２長辺部１１ｂと、振動板２０の第２長縁２４とは、離れて配置される。
【0029】
このように、振動板２０が両持梁状にフレーム１０に支持されることで、振動板２０が振動する際、振動板２０の第１長縁２３及び第２長縁２４がフレーム１０に拘束されない。その結果、振動板２０の振幅を大きくすることができ、振動板２０から発せられる音波の音圧を高めることができる。
【0030】
本実施形態の振動板２０は、Ｓｉから構成される。ただし、振動板２０の材料は、これに限定されない。振動板２０の他の材料として、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）等の半導体、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、サファイア、アルミナ、石英等の誘電体、アルミニウム、チタン等の金属、ＰＩ（ポリイミド）、エポキシ、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリオレフィン等の樹脂、ゴム等が挙げられる。
【0031】
次に、圧電層３０は、印加された電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電材料を含んで構成される層である。圧電層３０は、圧電振動デバイス１の振動源として機能する。圧電層３０は、交流信号の入力に応じて、面直方向に共振振動する。
【0032】
圧電層３０として、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、及びＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等を含む圧電薄膜が挙げられる。圧電層３０がＡｌＮ膜の場合、ＡｌＮ膜は、不純物を含んでもよいし、含まなくてもよい。ＡｌＮ膜に含まれる不純物の例として、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）等の希土類金属元素、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔｉ、Ｔａ、及びＮｂ等の遷移金属元素、及びＭｇ（マグネシウム）等のアルカリ土類金属元素が挙げられる。
【0033】
圧電層３０は、振動板２０上に配置される。圧電層３０は、振動板２０の上面のほぼ全面に成膜されることが好ましい。圧電層３０が、振動板２０の上面のほぼ全面に成膜されることで、長尺な圧電層３０を形成することができる。この場合、圧電層３０におけるＸ方向に沿う長さは、Ｙ方向に沿う長さに比べて長い。圧電層３０の長手方向は、Ｘ方向に対応する。圧電層３０の短手方向は、Ｙ方向に対応する。
【0034】
圧電層３０及び振動板２０は、それぞれ、長尺形状を有する。すなわち、圧電層３０及び振動板２０において、振動方向に対して垂直な方向（面内方向）の長さが長い。これにより、圧電層３０及び振動板２０を介して、十分な振幅を有する長波長側の音波を伝搬させることができる。その結果、圧電振動デバイス１から発せられる低音域の音圧を高めることができる。
【0035】
圧電層３０は、単層の圧電膜から構成される、いわゆるユニモルフ型の圧電層であってもよい。また、圧電層３０は、互いに異なる２層の圧電膜から構成される、いわゆるバイモルフ型の圧電層であってもよい。
【0036】
次に、第１電極パッド４１は、圧電層３０の共振周波数に対応する交流信号を入力するための電極である。第１電極パッド４１は、図１に示すように、圧電層３０上に配置される。
【0037】
第２電極パッド４２は、図１に示すように、圧電層３０上において、第１電極パッド４１とは異なる位置に配置される。本実施形態の第２電極パッド４２は、例えば、グランドと電気的に接続される。
【0038】
第１電極パッド４１及び第２電極パッド４２の例として、Ａｕ（金）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｎｂ（ニオブ）、または、これら何れかの金属の合金、これら何れかの金属の化合物、あるいは、これら何れかの金属、合金、化合物を適宜積層した積層膜が挙げられる。ただし、第１電極パッド４１及び第２電極パッド４２は、これらに限定されない。
【0039】
本実施形態の第１電極パッド４１及び第２電極パッド４２は、圧電層３０の同じ端部側に並べて配置されている。第１電極パッド４１及び第２電極パッド４２が、圧電層３０の同じ端部側に並べて配置されることで、第１電極パッド４１及び第２電極パッド４２のそれぞれに接続される配線を、圧電振動デバイス１の同じ端部から引き出すことができる。これにより、圧電振動デバイス１の省スペース化を図ることができる。その結果、圧電振動デバイス１をさらに小型化することができる。
【0040】
［第１実施形態の変形例１］
次に、図３及び図４を参照して、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１Ａを説明する。図３は、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１ＡをＺ方向＋側からみた斜視図である。図４は、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１ＡをＺ方向－側からみた斜視図である。なお、変形例１において、第１実施形態と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
次に、図３及び図４を参照して、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１Ａを説明する。図３は、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１ＡをＺ方向＋側からみた斜視図である。図４は、第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１ＡをＺ方向－側からみた斜視図である。なお、変形例１において、第１実施形態と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
【0041】
変形例１に係る振動板２０Ａは、ダイヤフラム状にフレーム１０Ａに支持される。具体的には、振動板２０Ａの４つの端縁が、それぞれ、フレーム１０Ａの異なる位置に連なる。すなわち、図３及び図４に示すように、振動板２０Ａの第１短縁２１Ａは、フレーム１０Ａの第１短辺部１１ｃに連なる。また、振動板２０Ａの第２短縁２２Ａは、フレーム１０Ａの第２短辺部１１ｄに連なる。また、振動板２０Ａの第１長縁２３Ａは、フレーム１０Ａの第１長辺部１１ａと連なる。また、振動板２０Ａの第２長縁２４Ａは、フレーム１０Ａの第２長辺部１１ｂと連なる。これにより、フレーム１０Ａと振動板２０Ａとが、隙間なく一体状に連なる。なお、振動板２０Ａは、「第１振動板」の一例である。
【0042】
フレーム１０Ａにおいて、第１長辺部１１ａ、第２長辺部１１ｂ、第１短辺部１１ｃ、及び第２短辺部１１ｄによって囲まれる、凹状の中空領域１２Ａが形成される（図４参照）。振動板２０Ａは、中空領域１２Ａを覆う。振動板２０Ａの下面は、中空領域１２Ａと向き合う。これにより、振動板２０Ａは、中空領域１２Ａに面して、フレーム１０Ａにいわゆる膜状に支持され、面直方向に自由振動することができる。なお、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、圧電振動デバイス１Ａの「長辺部」の一例である。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、圧電振動デバイス１Ａの「短辺部」の一例である。
【0043】
変形例１においても、圧電層３０は、振動板２０Ａにおける上面のほぼ全面に成膜されることが好ましい。すなわち、変形例１においても、フレーム１０Ａの長手方向に延びる長尺の振動板２０Ａ及び圧電層３０が設けられる。これにより、振動板２０Ａ及び圧電層３０を介して、十分な振幅を有する長波長側の音波を伝搬させることができる。その結果、圧電振動デバイス１から発せられる低音域の音圧を高めることができる。
【0044】
［第１実施形態の変形例２］
次に、図５及び図６を参照して、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１Ｂを説明する。図５は、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１ＢをＺ方向＋側からみた斜視図である。図６は、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１Ｂの他の構成例を示す断面図である。なお、変形例２において、第１実施形態及び変形例１と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
次に、図５及び図６を参照して、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１Ｂを説明する。図５は、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１ＢをＺ方向＋側からみた斜視図である。図６は、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１Ｂの他の構成例を示す断面図である。なお、変形例２において、第１実施形態及び変形例１と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
【0045】
変形例２に係る振動板２０Ｂは、片持梁状にフレーム１０Ｂに支持される。振動板２０Ｂがフレーム１０Ｂに片持梁状に支持される構造であれば、フレーム１０Ｂの構造及び振動板２０Ｂの構造は、限定されない。フレーム１０Ｂ及び振動板２０Ｂの一例として、以下が挙げられる。なお、振動板２０Ｂは、「第１振動板」の一例である。
【0046】
フレーム１０Ｂは、第１長辺部１１ａと、第２長辺部１１ｂと、第１短辺部１１ｃと、第２短辺部１１ｄと、を備える。また、第１長辺部１１ａ、第２長辺部１１ｂ、第１短辺部１１ｃ、及び第２短辺部１１ｄによって囲まれた、中空領域が形成される。図５に中空領域は示されていないが、フレーム１０Ｂにおいて、振動板２０Ｂが被さった領域に、中空領域が形成されている。なお、第１長辺部１１ａ及び第２長辺部１１ｂは、圧電振動デバイス１Ｂの「長辺部」の一例である。第１短辺部１１ｃ及び第２短辺部１１ｄは、圧電振動デバイス１Ｂの「短辺部」の一例である。
【0047】
振動板２０Ｂは、図５に示すように、フレーム１０Ｂ上に配置される。振動板２０Ｂには、振動板２０Ｂの面内における所定方向に沿って延びた線状の第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３が、設けられる。第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３のそれぞれは、振動板２０Ｂを面直方向に貫通する。
【0048】
第１スリット２３１は、振動板２０Ｂの第１短縁２１Ｂと隣り合うとともに、第１短縁２１Ｂと平行に延びる。第２スリット２３２は、振動板２０Ｂの第１長縁２３Ｂと隣り合うとともに、第１長縁２３Ｂと平行に延びる。第３スリット２３３は、振動板２０Ｂの第２長縁２４Ｂに隣り合うとともに、第２長縁２４Ｂと平行に延びる。
【0049】
第２スリット２３２及び第３スリット２３３は、互いに平行であり、かつ、ほぼ同じ長さを有する。また、第１スリット２３１は、第２スリット２３２及び第３スリット２３３の一端同士（振動板２０Ｂの第１短縁２１Ｂに近い側の端部）をつなぐ。これにより、第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３によって、一連の貫通路が形成される。その結果、第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３に囲まれた、片持梁状の振動領域２４０が形成される。
【0050】
振動板２０Ｂにおいて、第２短縁２２Ｂの近傍には、第２短縁２２Ｂと平行なスリットは、形成されていない。そのため、振動領域２４０において、振動板２０Ｂの第２短縁２２Ｂ側が固定端２４１に相当する。すなわち、振動板２０Ｂにおける固定端２４１の領域は、フレーム１０Ｂの第２短辺部１１ｄに支持される。また、振動領域２４０において、固定端２４１から第１短縁２１Ｂ側に延びる部位は、他の部材に拘束されず、自由振動することができる。なお、第１電極パッド４１と第２電極パッド４２は、固定端２４１側に配置される。
【0051】
変形例２においても、圧電層３０は、振動領域２４０のほぼ全面に成膜されることが好ましい。すなわち、変形例２においても、フレーム１０Ｂの長手方向に延びる長尺の振動板２０Ｂ及び圧電層３０が設けられる。これにより、振動板２０Ｂ及び圧電層３０を介して、十分な振幅を有する長波長側の音波を伝搬させることができる。その結果、圧電振動デバイス１Ｂから発せられる低音域の音圧を高めることができる。また、振動板２０Ｂは、片持梁状にフレーム１０Ｂに支持されている。そのため、他の構造によって振動板２０Ｂがフレーム１０Ｂに支持される場合に比べて、振動の際の振動板２０Ｂの変位量を増やすことができる。その結果、圧電振動デバイス１から伝搬する低音域の音圧をさらに高めることができる。
【0052】
さらに、図６に示すように、圧電振動デバイス１Ｂは、振動板２０Ｂの振動領域２４０と連結するメンブレン２４５を備えてもよい。メンブレン２４５は、可撓性を有する膜（板）状の部材であって、振動領域２４０の振動に連動して振動する。メンブレン２４５は、図６に示すように、連結体２８０を介して、振動領域２４０と連結していてもよい。図６に示される連結体２８０は、棒状の部材であるが、これに限定されない。なお、メンブレン２４５は、「第２振動板」の一例である。
【0053】
振動板２０Ｂの振動領域２４０のみを振動させる場合、第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３の長さや幅によっては、第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３が、振動領域２４０の振動によって押し出された空気の逃げ道となる可能性がある。このように、振動領域２４０の振動によって押し出された空気が、第１スリット２３１、第２スリット２３２、及び第３スリット２３３を通じて逃げてしまうと、十分な音圧（音量）を有する音波が得られないおそれがある。これに対して、振動領域２４０に連動して振動するメンブレン２４５を別途設けることで、メンブレン２４５の振動を介して十分な音圧を有する音波を得ることができる。
【0054】
圧電振動デバイス１Ｂが備えるメンブレン２４５の支持構造は、特に限定されないが、例えば、振動板２０Ｂの少なくとも上方側を覆うハウジング２４６をさらに設け、ハウジング２４６の例えば上面に形成された開口の縁２４７に、メンブレン２４５を支持させる構造が挙げられる。
【0055】
メンブレン２４５のような第２振動板の構造は、限定されない。また、メンブレン２４５のような第２振動板は、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１や、変形例１に係る圧電振動デバイス１Ａにも、設けられてもよい。
【0056】
［第２実施形態］
＜スピーカユニット＞
次に、図７～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係るスピーカユニット７０の構成例を説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るスピーカユニット７０をＺ方向＋側からみた斜視図である。図８は、スピーカユニット７０を正面側からみた斜視図である。図９は、スピーカユニット７０を背面側からみた斜視図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態及び第１実施形態の各変形例と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
＜スピーカユニット＞
次に、図７～図９を参照して、本発明の第２実施形態に係るスピーカユニット７０の構成例を説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るスピーカユニット７０をＺ方向＋側からみた斜視図である。図８は、スピーカユニット７０を正面側からみた斜視図である。図９は、スピーカユニット７０を背面側からみた斜視図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態及び第１実施形態の各変形例と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
【0057】
スピーカユニット７０は、図７に示すように、圧電振動デバイス１Ｂと、圧電振動デバイス１Ｂを収容する筐体７１と、を備える。なお、筐体７１に収容される圧電振動デバイスは、第１実施形態の変形例２に係る圧電振動デバイス１Ｂに限定されない。すなわち、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１又は変形例１に係る圧電振動デバイス１Ａが、筐体７１に収容されていてもよい。
【0058】
筐体７１は、長尺筒状の形態を有する。また、筐体７１の内部は、中空である。具体的には、筐体７１は、前壁７２と、背壁７３と、前壁７２及び背壁７３をつなぐ側周壁７４と、を備える。なお、前壁７２は、「第１壁」の一例である。背壁７３は、「第２壁」の一例である。
【0059】
本実施形態において、筐体７１のＸ方向に沿う長さは、Ｙ方向に沿う長さに比べて長い。筐体７１の長手方向は、Ｘ方向に対応する。筐体７１の短手方向は、Ｙ方向に対応する。ただし、筐体７１の長手方向は、Ｘ方向に限定されず、Ｙ方向等の他の方向であってもよい。
【0060】
圧電振動デバイス１Ｂが筐体７１に収容された際、圧電振動デバイス１Ｂの両端が、筐体７１の前壁７２及び背壁７３にそれぞれ支持される。本実施形態において、図８に示すように、フレーム１０Ｂの第１短辺部１１ｃは、筐体７１の前壁７２に支持される。また、図９に示すように、フレーム１０Ｂの第２短辺部１１ｄは、筐体７１の背壁７３に支持される。これにより、圧電振動デバイス１Ｂは、水平姿勢で、筐体７１に収容される。
【0061】
図８及び図９に示すように、筐体７１には、圧電振動デバイス１Ｂによって隔てられた上部空間７１Ｕと下部空間７１Ｂが形成される。振動板２０Ｂ及び圧電層３０は、上部空間７１Ｕ側に配置される。これに対して、フレーム１０Ｂは、下部空間７１Ｂ側に配置される。なお、上部空間７１Ｕは、「第１空間」の一例である。また、下部空間７１Ｂは、「第２空間」の一例である。
【0062】
図８に示すように、前壁７２の上方側には、半円形の第１開口部７２１が設けられている。上部空間７１Ｕは、第１開口部７２１を介して、筐体７１の外側に連通する。振動板２０Ｂの振動によって発せられる音波のうち、振動板２０Ｂから上方側に伝搬する音波は、第１開口部７２１を通過して、筐体７１の外側に伝搬する。なお、第１開口部７２１の形状は、半円形に限定されない。第１開口部７２１の形状は、例えば、円形、楕円形、扇形、三角形等の多角形等であってもよい。
【0063】
図９に示すように、背壁７３の下方側には、半円形の第２開口部７２２が設けられている。下部空間７１Ｂは、第２開口部７２２を介して、筐体７１の外側に連通する。振動板２０Ｂの振動によって発せられる音波のうち、振動板２０Ｂから下方側に伝搬する音波は、フレーム１０Ｂの中空領域を通過する。また、フレーム１０Ｂの中空領域を通過した音波は、第２開口部７２２を通過して、筐体７１の外側に伝搬する。
【0064】
仮に、筐体７１に第２開口部７２２が設けられない場合、筐体７１の内部で、振動板２０Ｂから上方側に伝搬する音波と、振動板２０Ｂから下方側に伝搬する音波とが、互いに打ち消し合ってしまう。その結果、筐体７１の外側に、十分な音圧の音波が伝搬しない事態が生じ得る。これに対して、筐体７１に第２開口部７２２を設けることで、振動板２０Ｂから下方側に伝搬する音波を筐体７１の外側に逃がす通路が形成される。これにより、振動板２０Ｂから上方側に伝搬する音波と、振動板２０Ｂから下方側に伝搬する音波とが、筐体７１の内部で互いに打ち消し合う事態を防ぐことができる。その結果、筐体７１の外側に、十分な音圧の音波を伝搬させることができる。
【0065】
第２開口部７２２の形状は、半円形に限定されない。第２開口部７２２の形状は、例えば、円形、楕円形、扇形、三角形等の多角形等であってもよい。
【0066】
［第３実施形態］
＜イヤホン＞
次に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態に係るイヤホン８０の構成例を説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係るイヤホン８０の使用状態を示す模式図である。なお、第３実施形態において、第１実施形態、第１実施形態の各変形例、及び第２実施形態と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
＜イヤホン＞
次に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態に係るイヤホン８０の構成例を説明する。図１０は、本発明の第３実施形態に係るイヤホン８０の使用状態を示す模式図である。なお、第３実施形態において、第１実施形態、第１実施形態の各変形例、及び第２実施形態と同一の構成部についての説明を適宜省略する。
【0067】
図１０に示すように、イヤホン８０は、第２実施形態に係るスピーカユニット７０と、スピーカユニット７０に連結された摘み部８１と、を備える。スピーカユニット７０は、イヤホン８０の先端側に配置される。また、図１０に示すように、スピーカユニット７０は、長尺形状を有するため、使用者の耳の９Ｅ１に挿入することができる。すなわち、音源である圧電振動デバイス１Ｂの第１長辺部１１ａ、第２長辺部１１ｂ及び筐体７１の長手方向が、鼓膜９Ｅ２に向かう外耳道の奥行方向に沿うようにして配置されることで、圧電振動デバイス１Ｂを、外耳道９Ｅ１の内部に配置することができる。これにより、圧電振動デバイス１Ｂを使用者の鼓膜９Ｅ２に近い位置に配置することができ、十分な音圧を有する低音域の音波を鼓膜まで伝達することができる。なお、第１実施形態に係る圧電振動デバイス１、及び第１実施形態の変形例１に係る圧電振動デバイス１Ａを用いた場合に関しても、同様の効果が奏される。
【0068】
以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態について、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。
【0069】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、圧電振動デバイス。
＜２＞ 前記フレームは、
第１長辺部と、
前記第１長辺部に対向する第２長辺部と、
前記第１長辺部の一端及び前記第２長辺部の一端をつなぐ第１短辺部と、
前記第１短辺部に対向するとともに、前記第１長辺部の他端及び前記第２長辺部の他端をつなぐ第２短辺部と、
を備え、
前記振動板は、前記フレームの前記第１短辺部及び前記第２短辺部の少なくとも一方に支持される、
前記＜１＞に記載の圧電振動デバイス。
＜３＞ 連結体を介して、前記第１振動板に接続され、前記第１振動板の振動に連動して振動する第２振動板をさらに備える、
前記＜１＞又は前記＜２＞に記載の圧電振動デバイス。
＜４＞ 圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
スピーカユニット。
＜５＞ 前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記筐体の内部に、前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
前記＜４＞に記載のスピーカユニット。
＜６＞ スピーカユニットを備え、
前記スピーカユニットは、圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
イヤホン。
＜７＞ 前記スピーカユニットは、前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が、前記筐体の内部に形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
前記＜６＞に記載のイヤホン。
＜８＞ 前記スピーカユニットにおいて、前記圧電振動デバイスの長辺部または前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体の長手方向が、使用者の耳の外耳道の奥行方向に沿って配置される、
前記＜６＞又は前記＜７＞に記載のイヤホン。
＜１＞ 長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、圧電振動デバイス。
＜２＞ 前記フレームは、
第１長辺部と、
前記第１長辺部に対向する第２長辺部と、
前記第１長辺部の一端及び前記第２長辺部の一端をつなぐ第１短辺部と、
前記第１短辺部に対向するとともに、前記第１長辺部の他端及び前記第２長辺部の他端をつなぐ第２短辺部と、
を備え、
前記振動板は、前記フレームの前記第１短辺部及び前記第２短辺部の少なくとも一方に支持される、
前記＜１＞に記載の圧電振動デバイス。
＜３＞ 連結体を介して、前記第１振動板に接続され、前記第１振動板の振動に連動して振動する第２振動板をさらに備える、
前記＜１＞又は前記＜２＞に記載の圧電振動デバイス。
＜４＞ 圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
スピーカユニット。
＜５＞ 前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記筐体の内部に、前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
前記＜４＞に記載のスピーカユニット。
＜６＞ スピーカユニットを備え、
前記スピーカユニットは、圧電振動デバイスを備え、
前記圧電振動デバイスは、
長尺のフレームと、
前記フレームに支持されるとともに、前記フレームの長手方向に延びる長尺の第１振動板と、
前記第１振動板上に配置された圧電層と、
を備える、
イヤホン。
＜７＞ 前記スピーカユニットは、前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体をさらに備え、
前記筐体は、
第１開口部と、
第２開口部と、
を備え、
前記圧電振動デバイスによって隔てられた、第１空間及び第２空間が、前記筐体の内部に形成され、
前記第１開口部は、前記第１空間に連通し、
前記第２開口部は、前記第２空間に連通する、
前記＜６＞に記載のイヤホン。
＜８＞ 前記スピーカユニットにおいて、前記圧電振動デバイスの長辺部または前記圧電振動デバイスを収容する長尺筒状の筐体の長手方向が、使用者の耳の外耳道の奥行方向に沿って配置される、
前記＜６＞又は前記＜７＞に記載のイヤホン。
【符号の説明】
【0070】
１，１Ａ，１Ｂ 圧電振動デバイス、１０，１０Ａ，１０Ｂ フレーム、２０，２０Ａ，２０Ｂ 振動板、３０ 圧電層、４１ 第１電極パッド、４２ 第２電極パッド、２４５ メンブレン、７０ スピーカユニット、７１ 筐体、７１Ｕ 上部空間、７１Ｂ 下部空間、７２１ 第１開口部、７２２ 第２開口部、８０ イヤホン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】