电声换能器、其制造方法以及使用其的电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001](相关申请引用)
[0002]本发明基于并要求申请日为2012年12月3日的日本专利申请2012-264526的优先权，通过引用方式将其公开整体并入本文。
[0003]本发明涉及电声换能器、其制造方法以及使用其的电子设备。
【背景技术】
[0004]近年来，具有向特定位置的人提供声音的高指向性参数化扬声器引起关注。期望在电子设备(例如移动电话等)上安装参数化扬声器以便在用户等周围提供声信号。
[0005]这里，当参数化扬声器安装在电子设备例如移动电话上时，期望将参数化扬声器小型化。然而，从原理上说，难以将包括磁性电路的电动型电声换能器小型化。因此，期望使用利用压电振子的电声换能器。
[0006]在专利文献I至3中公开了包括多个压电振子的电声换能器，所述多个压电振子在向着声波发射的方向上并排放置。
[0007]专利文献1:特开2003-061194号公报
[0008]专利文献2:特开平9-093696号公报
[0009]专利文献3:特公昭63-048479号公报
【发明内容】
[0010]通过引用方式将以上专利文献的公开内容并入本文。本发明给出以下分析。
[0011]如上所述，期望使用一种利用压电振子的电声换能器。这里，希望参数化扬声器在宽频带中发送超声波以实现高音质的声音输出。此外，当参数化扬声器安装在电子设备例如移动电话上时，期望将参数化扬声器小型化。
[0012]然而，电声换能器需要包括多个压电振子以振荡宽频带超声波。
[0013]此外，当电声换能器包括多个压电振子时，从压电振子发射的超声波有可能干扰。也就是说，当电声换能器包括多个压电振子时，指向性可能降低。
[0014]在专利文献I至3公开的技术中，压电振子发射的超声波可能相互干扰。因此，当压电振子的数量增加时，所发射声波的指向性将降低。
[0015]因此，希望有一种有助于发射宽频带声波并防止所发射声波的指向性降低的电声换能器、其制造方法及使用其的电子设备。
[0016]根据第一方面，提供了一种电声换能器，包括:多个层状压电振子单元，并排布置在与振动方向相交的方向上，其中所述多个层状压电振子单元分别包括:具有不同谐振频率的多个压电振子，沿振动方向以预定间隔分层布置；分别固定所述多个压电振子的多个振动部件；以及支撑所述多个振动部件的边缘的框架，并且所述多个振动部件沿振动方向以预定间隔分层布置，使得所述多个振动部件的每一个的面积在所述振动方向上单调增加或减小。
[0017]根据第二方面，提供了电声换能器，包括:多个层状压电振子单元，并排布置在与振动方向相交的方向上，其中所述多个层状压电振子单元分别包括:具有不同谐振频率的多个压电振子，沿振动方向以预定间隔分层布置；分别固定所述多个压电振子的多个振动部件；以及支撑所述多个振动部件的边缘的框架，并且所述多个振动部件沿振动方向以预定间隔分层布置，使得所述多个振动部件的每一个的面积在所述振动方向上单调增加或减小，并且使压电振子振荡，以发射频率为20kHz或更高的超声波。
[0018]根据第三方面，提供了一种电声换能器制造方法，所述电声换能器包括多个压电振子和固定所述多个压电振子的振动部件，所述方法包括:沿振动方向以预定间隔分层布置具有不同谐振频率的所述多个压电振子；在与所述振动方向相交的方向上并排布置多个层状压电振子单元，其中所述多个层状压电振子单元分别包括所述多个振动部件和分层布置的所述多个压电振子；以及沿所述振动方向以预定间隔分层布置所述多个振动部件，使得所述多个振动部件的每一个的面积在所述振动方向上单调增加或减小。
[0019]根据本发明的各个方面，提供了一种有助于发射宽频带声波并防止所发射声波的指向性降低的电声换能器及其制造方法、以及使用其的电子设备。
【附图说明】
[0020]图1是说明示例性实施例的图。
[0021]图2是示出与示例性实施例1有关的电子设备2的基本结构的示例的图。
[0022]图3是示出与示例性实施例1有关的压电振子10的示例的侧面图的图。
[0023]图4是示出与示例性实施例1有关的层状压电振子单元11的基本结构的示例的透视图的图。
[0024]图5是示出示例性实施例1的结构的示例和对比实施例的结构的图。
[0025]图6是示出频率和声压电平的测量结果的示例的图。
【具体实施方式】
[0026]首先，利用图1给出本发明的示例性实施例的概述。注意，为方便地帮助理解，仅作为示例，为每个组件赋予附图标记，并且概述描述不意在提出任何限制。
[0027]如上所述，需要宽频带超声波的振荡以实现高音质的声音输出。然而，随着压电振子数量增加，所发射声波的指向性可能降低。因此，希望有一种有助于发射宽频带声波并防止所发射声波的指向性降低的电声换能器。
[0028]作为一个示例，图1中示出了电声换能器100。电声换能器100包括层状压电振子单元101，层状压电振子单元101在与压电振子102的振动方向相交的方向上并排布置。层状压电振子单元101包括多个压电振子102、振动部件103和框架104。振动部件103固定压电振子102。框架104固定振动部件103的边缘。振动部件103沿压电振子102的振动方向以预定间隔分层布置，使得振动部件103的面积单调增加或减小。
[0029]在每个层状压电振子单元101中，压电振子102沿振动方向以预定间隔分层布置。此外，图1示出了包括三层压电振子102的层状压电振子单元101。但是，其目的不在于限定压电振子102布置为三层。压电振子102可布置为两层或者4层以上。
[0030]通过施加电场，压电振子102振动以发射声波。这里，层状压电振子单元101包括具有不同谐振频率的多个压电振子102。因此，通过解调制压电振子102发射的具有不同谐振频率的超声波，能够扩展解调制可听声音的频带。
[0031]例如，层状压电振子单元101可包括具有不同长度的压电振子102。压电振子102发射的声波的谐振频率与压电振子102的长度成反比关系。因此，通过改变每一个压电振子102的长度，能够改变每一个压电振子102的谐振频率。
[0032]此外，优选地，电声换能器100选择性地驱动一个或多个压电振子102。通过选择性地驱动压电振子102，能够提高电声换能器100的指向性。也就是说，通过选择性地驱动压电振子102，能够在特定方向形成声场。因此，电声换能器100有助于发射宽带声波并防止所发射声波的指向性的降低。
[0033]此外，如上所述，振动部件103沿压电振子102的振动方向以预定间隔分层布置，使得振动部件103的面积单调地增加或减小。因此，支撑振动部件的边缘的框架104倾斜布置。通过这种方式使框架104倾斜，能够释放施加于框架104上的应力。
[0034]此外，如图1所示，优选地，布置振动部件103，使得其布置顺序与相邻层状压电振子单元101内的振动部件103的布置顺序相反。其原因是，通过这种方式布置振动部件，能够降低电声换能器的实现体积。
[0035]此外，在图1中，层状压电振子单兀101中的振动部件103和压电振子102的布置顺序与相邻层状压电振子单元101中的相反。然而，在相邻层状压电振子单元101中，压电振子102可布置在振动部件103表面的同一侧。并且，在层状压电振子单元101中，压电振子102可布置在振动部件103表面的两侧。也就是说，层状压电振子单元101可配置有所谓的双压电晶片(bimorph)结构。
[0036]本发明中可应用以下模式。
[0037][模式I]
[0038]与第一方面有关的电声换能器。
[0039][模式2]
[0040]优选地，层状压电振子单元中的多个振动部件的布置顺序与相邻层状压电振子单元中的多个振动部件的布置顺序相反。
[0041][模式3]
[0042]优选地，多个层状压电振子单元包括至少在硬度和厚度之一上各不相同的多个振动部件。
[0043][模式4]
[0044]优选地，电声换能器选择性地驱动多个压电振子中的一个或多个。
[0045][模式5]
[0046]优选地，多个振动部件包括通孔。
[0047][模式6]
[0048]与第二方面有关的电子设备。
[0049][模式7]
[0050]与第三方面有关的制造方法。
[0051][模式8]
[0052]优选地，所述制造方法包括在层状压电振子单元中布置多个压电振子，所述多个压电振子的布置顺序与相邻层状压电振子单元中的压电部件的布置顺序相反。
[0053][模式9]
[0054]优选地，所述制造方法包括在多个层状压电振子单元中分层布置多个振动部件，其中，多个振动部件各自具有不同硬度和不同厚度至少之一。
[0055][模式10]
[0056]优选地，所述制造方法包括形成穿过所述多个振动部件的通孔。
[0057]以下将参考附图更详细地描述具体示例性实施例。
[0058][示例性实施例1]
[0059]将参考附图更详细地描述第一示例性实施例。
[0060]首先，将描述与本示例性实施例有关的电声换能器I的基本结构。
[0061]图2是示出与本示例性实施例有关的电声换能器I的示例的侧面图的图。此外，出于简单考虑，图2仅示出了跟与本示例性实施例有关的电声换能器I相关的部件。
[0062]例如，电声换能器I用作扬声器装置。作为扬声器装置，电声换能器I可以是参数化扬声器。当电声换能器I用作参数化扬声器时，优选地，压电振子10发射频率为20kHz或更高的超声波。在这种情形中，参数化扬声器发射利用超声波作为载波的声信号。此夕卜，参数化扬声器通过向空气中发射已调制的超声波，引起伴有空气非线性现象的冲突波(collis1n wave)，并再生已解调制的声波。
[0063]此外，通过压电振子10发射高直进性(straightness)超声波能够形成高指向性的声场。因此，与本示例性实施例有关的电声换能器I可在用户附近发射声波。
[0064]优选地，电声换能器I是诸如智能电话、移动电话、游戏设备、平板电脑(PC)、笔记本电脑及PDA (个人数字助理)的声设备。
[0065]压电振子10由沿厚度方向极化的压电体21构成，并被振动部件20固定。通过施加电场，压电振子10振动而发射声波。因此，优选地，具有电声换能器I的电子设备包括产生施加于压电体21