JPH06275884A - 圧電素子 - Google Patents
圧電素子Info
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- JPH06275884A JPH06275884A JP5083855A JP8385593A JPH06275884A JP H06275884 A JPH06275884 A JP H06275884A JP 5083855 A JP5083855 A JP 5083855A JP 8385593 A JP8385593 A JP 8385593A JP H06275884 A JPH06275884 A JP H06275884A
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- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric element
- film
- support film
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 通常の状態における構造を平面構造とするこ
ともでき、また大きな音量を出すことができるようにす
る。 【構成】 柔軟性を有する支持フィルム２１の両面には
バイモルフ構造の圧電体２２、２３が設けられている。
このように、バイモルフ構造の圧電体２２、２３を備え
ているので、通常の状態における構造を平面構造とする
ことができる。また、この圧電素子にある程度の剛性を
持たせる場合、安価な支持フィルム２１にある程度の剛
性を持たせることができるので、電極層２２ａ、２２
ｃ、２２ｅ、２３ａ、２３ｃ、２３ｅ等を厚くする必要
がなく、したがって安価で振動しやすく大きな音量を出
すことができる。
ともでき、また大きな音量を出すことができるようにす
る。 【構成】 柔軟性を有する支持フィルム２１の両面には
バイモルフ構造の圧電体２２、２３が設けられている。
このように、バイモルフ構造の圧電体２２、２３を備え
ているので、通常の状態における構造を平面構造とする
ことができる。また、この圧電素子にある程度の剛性を
持たせる場合、安価な支持フィルム２１にある程度の剛
性を持たせることができるので、電極層２２ａ、２２
ｃ、２２ｅ、２３ａ、２３ｃ、２３ｅ等を厚くする必要
がなく、したがって安価で振動しやすく大きな音量を出
すことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は圧電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば電気音響変換素子として用いられ
る圧電素子には、図４に示すように、強誘電性ポリマー
からなる圧電膜１の上下両面に上部電極層２および下部
電極層３を設けた構造のものがある。このうち圧電膜１
の自発分極の方向は膜厚方向であって上向きとなってい
る。この圧電素子では、矢印Ａで示す圧電膜１の運動方
向を矢印Ｂで示す空気の振動方向に変換するために、予
め上側に突出する方向に適宜に湾曲されている。そし
て、アンプ４から両電極層２、３間に交流信号を印加す
ると、両電極層２、３間に印加された電圧により生じる
電界の方向が自発分極の方向と逆方向である場合には圧
電膜１が矢印Ａ方向に伸び、同方向である場合には矢印
Ａ方向に縮むことになる。このような電気エネルギの機
械的変位への変換により圧電素子が振動し、音が発生す
ることになる。
る圧電素子には、図４に示すように、強誘電性ポリマー
からなる圧電膜１の上下両面に上部電極層２および下部
電極層３を設けた構造のものがある。このうち圧電膜１
の自発分極の方向は膜厚方向であって上向きとなってい
る。この圧電素子では、矢印Ａで示す圧電膜１の運動方
向を矢印Ｂで示す空気の振動方向に変換するために、予
め上側に突出する方向に適宜に湾曲されている。そし
て、アンプ４から両電極層２、３間に交流信号を印加す
ると、両電極層２、３間に印加された電圧により生じる
電界の方向が自発分極の方向と逆方向である場合には圧
電膜１が矢印Ａ方向に伸び、同方向である場合には矢印
Ａ方向に縮むことになる。このような電気エネルギの機
械的変位への変換により圧電素子が振動し、音が発生す
ることになる。
【０００３】ところで、このような圧電素子では、矢印
Ａで示す圧電膜１の運動方向を矢印Ｂで示す空気の振動
方向に変換するために、予め上側に突出する方向に適宜
に湾曲させているので、通常の状態における構造を平面
構造とすることができないという問題があった。
Ａで示す圧電膜１の運動方向を矢印Ｂで示す空気の振動
方向に変換するために、予め上側に突出する方向に適宜
に湾曲させているので、通常の状態における構造を平面
構造とすることができないという問題があった。
【０００４】一方、通常の状態における構造を平面構造
とした圧電素子として、図５に示すようなバイモルフ構
造のものが知られている。この圧電素子では、上下２枚
の圧電膜１１、１２の間に中間電極層１３を介在させ、
上部圧電膜１１の上面に上部電極層１４を設け、下部圧
電膜１２の下面に下部電極層１５を設けた構造となって
いる。圧電膜１１、１２の自発分極の方向は共に膜厚方
向であって上向きとなっている。そして、図５に示すよ
うに、アンプ１６から中間電極層１３に−の電圧を印加
するとともに上下の電極層１４、１５に＋の電圧を印加
すると、上部圧電膜１１が伸び、下部圧電膜１２が縮む
ことにより、全体的に上側に突出する方向に湾曲し、逆
の電圧が印加された場合には逆方向に湾曲することにな
る。
とした圧電素子として、図５に示すようなバイモルフ構
造のものが知られている。この圧電素子では、上下２枚
の圧電膜１１、１２の間に中間電極層１３を介在させ、
上部圧電膜１１の上面に上部電極層１４を設け、下部圧
電膜１２の下面に下部電極層１５を設けた構造となって
いる。圧電膜１１、１２の自発分極の方向は共に膜厚方
向であって上向きとなっている。そして、図５に示すよ
うに、アンプ１６から中間電極層１３に−の電圧を印加
するとともに上下の電極層１４、１５に＋の電圧を印加
すると、上部圧電膜１１が伸び、下部圧電膜１２が縮む
ことにより、全体的に上側に突出する方向に湾曲し、逆
の電圧が印加された場合には逆方向に湾曲することにな
る。
【０００５】ところで、このような圧電素子では、構造
上ある程度の剛性を持たせる必要があり、このため電極
層１３、１４、１５を厚くしている。しかしながら、電
極層１３、１４、１５を厚くすると、振動しにくくなっ
て、あまり大きな音量を出すことができなくなってしま
うという問題があった。なお、電極層１３、１４、１５
を厚くする代わりに、圧電膜１１、１２を厚くする場合
もあるが、この場合には比較的高価な圧電膜１１、１２
を厚くすることになるので、コスト高になるという別の
問題がある。
上ある程度の剛性を持たせる必要があり、このため電極
層１３、１４、１５を厚くしている。しかしながら、電
極層１３、１４、１５を厚くすると、振動しにくくなっ
て、あまり大きな音量を出すことができなくなってしま
うという問題があった。なお、電極層１３、１４、１５
を厚くする代わりに、圧電膜１１、１２を厚くする場合
もあるが、この場合には比較的高価な圧電膜１１、１２
を厚くすることになるので、コスト高になるという別の
問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、図４に示
す従来の圧電素子の場合には、通常の状態における構造
を平面構造とすることができないという問題があり、一
方、図５に示す従来の圧電素子の場合には、振動しにく
くなってあまり大きな音量を出すことができなくなると
いう問題があった。この発明の目的は、通常の状態にお
ける構造を平面構造とすることもでき、また振動しやす
く大きな音量を出すことのできる圧電素子を提供するこ
とにある。
す従来の圧電素子の場合には、通常の状態における構造
を平面構造とすることができないという問題があり、一
方、図５に示す従来の圧電素子の場合には、振動しにく
くなってあまり大きな音量を出すことができなくなると
いう問題があった。この発明の目的は、通常の状態にお
ける構造を平面構造とすることもでき、また振動しやす
く大きな音量を出すことのできる圧電素子を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、柔軟性を有
する支持フィルムの少なくとも片面にバイモルフ構造の
圧電体を設けたものである。
する支持フィルムの少なくとも片面にバイモルフ構造の
圧電体を設けたものである。
【０００８】
【作用】この発明によれば、バイモルフ構造の圧電体を
備えているので、通常の状態における構造を平面構造と
することもでき、また柔軟性を有する安価な支持フィル
ムが圧電素子全体にある程度の剛性を持たせることがで
きるので、電極層や圧電膜を厚くする必要がなく、した
がって安価で振動しやすく大きな音量を出すことができ
る。
備えているので、通常の状態における構造を平面構造と
することもでき、また柔軟性を有する安価な支持フィル
ムが圧電素子全体にある程度の剛性を持たせることがで
きるので、電極層や圧電膜を厚くする必要がなく、した
がって安価で振動しやすく大きな音量を出すことができ
る。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明の第１実施例における圧電素
子を示したものである。この圧電素子では、柔軟性を有
するＰＥＴ等のポリマーフィルムからなる支持フィルム
２１の上下両面にバイモルフ構造の圧電体２２、２３を
設けた構造となっている。この場合、一例として、ま
ず、支持フィルム２１の上下両面にスパッタリング、蒸
着、印刷、コーティング等の方法により薄い電極層２２
ａ、２３ａを形成する。次に、電極層２２ａ、２３ａの
各表面にフッ化ビニリデン共重合体、トリフルオロエチ
レン共重合体等のコーティングが可能な強誘電性ポリマ
ーをコーティングして圧電膜２２ｂ、２３ｂを形成す
る。次に、圧電膜２２ｂ、２３ｂの各表面に上述の場合
と同様の方法により薄い電極層２２ｃ、２３ｃを形成す
る。次に、電極層２２ｃ、２３ｃの各表面に上述の場合
と同様の方法により圧電膜２２ｄ、２３ｄを形成する。
最後に、圧電膜２２ｄ、２３ｄの各表面に上述の場合と
同様の方法により薄い電極層２２ｅ、２３ｅを形成す
る。
子を示したものである。この圧電素子では、柔軟性を有
するＰＥＴ等のポリマーフィルムからなる支持フィルム
２１の上下両面にバイモルフ構造の圧電体２２、２３を
設けた構造となっている。この場合、一例として、ま
ず、支持フィルム２１の上下両面にスパッタリング、蒸
着、印刷、コーティング等の方法により薄い電極層２２
ａ、２３ａを形成する。次に、電極層２２ａ、２３ａの
各表面にフッ化ビニリデン共重合体、トリフルオロエチ
レン共重合体等のコーティングが可能な強誘電性ポリマ
ーをコーティングして圧電膜２２ｂ、２３ｂを形成す
る。次に、圧電膜２２ｂ、２３ｂの各表面に上述の場合
と同様の方法により薄い電極層２２ｃ、２３ｃを形成す
る。次に、電極層２２ｃ、２３ｃの各表面に上述の場合
と同様の方法により圧電膜２２ｄ、２３ｄを形成する。
最後に、圧電膜２２ｄ、２３ｄの各表面に上述の場合と
同様の方法により薄い電極層２２ｅ、２３ｅを形成す
る。
【００１０】したがって、上部圧電体２２は、２枚の圧
電膜２２ｂ、２２ｄの間に中間電極層２２ｃが介在さ
れ、下部圧電膜２２ｂの下面に下部電極層２２ａが設け
られ、上部圧電膜２２ｄの上面に上部電極層２２ｅが設
けられたバイモルフ構造となっている。また、下部圧電
体２３は、２枚の圧電膜２３ｂ、２３ｄの間に中間電極
層２３ｃが介在され、上部圧電膜２３ｂの上面に上部電
極層２３ａが設けられ、下部圧電膜２３ｄの下面に下部
電極層２３ｅが設けられたバイモルフ構造となってい
る。なお、圧電膜２２ｂ、２２ｄ、２３ｂ、２３ｄの自
発分極の方向はすべて膜厚方向であって上向きとなって
いる。
電膜２２ｂ、２２ｄの間に中間電極層２２ｃが介在さ
れ、下部圧電膜２２ｂの下面に下部電極層２２ａが設け
られ、上部圧電膜２２ｄの上面に上部電極層２２ｅが設
けられたバイモルフ構造となっている。また、下部圧電
体２３は、２枚の圧電膜２３ｂ、２３ｄの間に中間電極
層２３ｃが介在され、上部圧電膜２３ｂの上面に上部電
極層２３ａが設けられ、下部圧電膜２３ｄの下面に下部
電極層２３ｅが設けられたバイモルフ構造となってい
る。なお、圧電膜２２ｂ、２２ｄ、２３ｂ、２３ｄの自
発分極の方向はすべて膜厚方向であって上向きとなって
いる。
【００１１】この圧電素子では、図１に示すように、ア
ンプ２４から中間電極層２２ｃ、２３ｃに−の電圧が印
加されるとともに、残りの電極層２２ａ、２２ｅ、２３
ａ、２３ｅに＋の電圧が印加されると、上部圧電膜２２
ｄ、２３ｂが伸び、下部圧電膜２２ｂ、２３ｄが縮むこ
とにより、全体的に上側に突出する方向に湾曲し、逆の
電圧が印加された場合には逆方向に湾曲することにな
る。
ンプ２４から中間電極層２２ｃ、２３ｃに−の電圧が印
加されるとともに、残りの電極層２２ａ、２２ｅ、２３
ａ、２３ｅに＋の電圧が印加されると、上部圧電膜２２
ｄ、２３ｂが伸び、下部圧電膜２２ｂ、２３ｄが縮むこ
とにより、全体的に上側に突出する方向に湾曲し、逆の
電圧が印加された場合には逆方向に湾曲することにな
る。
【００１２】ところで、この圧電素子では、バイモルフ
構造の圧電体２２、２３を備えているので、通常の状態
における構造を平面構造とすることができる。また、柔
軟性を有する支持フィルム２１にある程度の剛性を持た
せることができるので、電極層２２ａ、２２ｃ、２２
ｅ、２３ａ、２３ｃ、２３ｅを厚くする必要がなく、し
たがって振動しやすく大きな音量を出すことができる。
特に、この実施例の場合、支持フィルム２１の両面にバ
イモルフ構造の圧電体２２、２３を設けているので、例
えば図５に示すような通常のバイモルフ構造の圧電素子
と比較して、振動しようとする力がより強く働き、した
がってより大きく振動し、より大きな音量を出すことが
できる。
構造の圧電体２２、２３を備えているので、通常の状態
における構造を平面構造とすることができる。また、柔
軟性を有する支持フィルム２１にある程度の剛性を持た
せることができるので、電極層２２ａ、２２ｃ、２２
ｅ、２３ａ、２３ｃ、２３ｅを厚くする必要がなく、し
たがって振動しやすく大きな音量を出すことができる。
特に、この実施例の場合、支持フィルム２１の両面にバ
イモルフ構造の圧電体２２、２３を設けているので、例
えば図５に示すような通常のバイモルフ構造の圧電素子
と比較して、振動しようとする力がより強く働き、した
がってより大きく振動し、より大きな音量を出すことが
できる。
【００１３】なお、この発明は上述した第１実施例に限
定されるものではない。例えば、図２に示す第２実施例
のように、支持フィルム２１の両面（または片面）に複
数の断面Ｖ字状の溝（凹部）２５を格子状に設けてもよ
く、また図３に示す第３実施例のように、支持フィルム
２１に複数の貫通孔２６を設けてもよい。このようにす
ると、支持フィルム２１を厚くしてもその剛性を適宜に
抑制することができる。ただし、この場合、支持フィル
ム２１の両面に設ける電極層２２ａ、２３ａは接着剤等
によって接着する。また、上記実施例では支持フィルム
２１の両面にバイモルフ構造の圧電体２２、２３を設け
ているが、片面のみに設けるようにしてもよい。また、
上述の実施例では、圧電素子は通常の状態で平面構造で
あるが、これに限らず、湾曲していてもよい。
定されるものではない。例えば、図２に示す第２実施例
のように、支持フィルム２１の両面（または片面）に複
数の断面Ｖ字状の溝（凹部）２５を格子状に設けてもよ
く、また図３に示す第３実施例のように、支持フィルム
２１に複数の貫通孔２６を設けてもよい。このようにす
ると、支持フィルム２１を厚くしてもその剛性を適宜に
抑制することができる。ただし、この場合、支持フィル
ム２１の両面に設ける電極層２２ａ、２３ａは接着剤等
によって接着する。また、上記実施例では支持フィルム
２１の両面にバイモルフ構造の圧電体２２、２３を設け
ているが、片面のみに設けるようにしてもよい。また、
上述の実施例では、圧電素子は通常の状態で平面構造で
あるが、これに限らず、湾曲していてもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、バイモルフ構造の圧電体を備えているので、通常の
状態における構造を平面構造とすることもでき、また柔
軟性を有する安価な支持フィルムが圧電素子全体にある
程度の剛性を持たせることができるので、電極層や圧電
膜を厚くする必要がなく、したがって安価で振動しやす
く大きな音量を出すことができる。
ば、バイモルフ構造の圧電体を備えているので、通常の
状態における構造を平面構造とすることもでき、また柔
軟性を有する安価な支持フィルムが圧電素子全体にある
程度の剛性を持たせることができるので、電極層や圧電
膜を厚くする必要がなく、したがって安価で振動しやす
く大きな音量を出すことができる。
【図１】この発明の第１実施例における圧電素子の側面
図。
図。
【図２】この発明の第２実施例における圧電素子の側面
図。
図。
【図３】この発明の第３実施例における圧電素子の側面
図。
図。
【図４】従来の圧電素子の一例の側面図。
【図５】従来の圧電素子の他の例の側面図。
２１ 支持フィルム ２２、２３ バイモルフ構造の圧電体 ２５ 溝（凹部） ２６ 貫通孔
Claims (3)
- 【請求項１】 柔軟性を有する支持フィルムの少なくと
も片面にバイモルフ構造の圧電体を設けたことを特徴と
する圧電素子。 - 【請求項２】 前記支持フィルムの少なくとも片面には
複数の凹部が設けられていることを特徴とする請求項１
記載の圧電素子。 - 【請求項３】 前記支持フィルムには複数の貫通孔が設
けられていることを特徴とする請求項１記載の圧電素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5083855A JPH06275884A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5083855A JPH06275884A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 圧電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275884A true JPH06275884A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13814310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5083855A Pending JPH06275884A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 圧電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06275884A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009295788A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Saginomiya Seisakusho Inc | 圧電素子および圧電素子を用いた力センサならびに力センサを用いた流量計 |
| WO2012086125A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 発振装置および電子機器 |
| JP2013115595A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Murata Mfg Co Ltd | 音響素子 |
| JP2013162141A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電発音体装置 |
| FR3090208A1 (fr) * | 2018-12-18 | 2020-06-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Microsysteme electromecanique comprenant un element actif pourvu d’une couche cœur structuree |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5083855A patent/JPH06275884A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009295788A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Saginomiya Seisakusho Inc | 圧電素子および圧電素子を用いた力センサならびに力センサを用いた流量計 |
| WO2012086125A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 発振装置および電子機器 |
| CN103262575A (zh) * | 2010-12-20 | 2013-08-21 | Nec卡西欧移动通信株式会社 | 振荡器设备和电子仪器 |
| CN103262575B (zh) * | 2010-12-20 | 2017-05-31 | 日本电气株式会社 | 振荡器设备和电子仪器 |
| JP2013115595A (ja) * | 2011-11-28 | 2013-06-10 | Murata Mfg Co Ltd | 音響素子 |
| JP2013162141A (ja) * | 2012-02-01 | 2013-08-19 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電発音体装置 |
| FR3090208A1 (fr) * | 2018-12-18 | 2020-06-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Microsysteme electromecanique comprenant un element actif pourvu d’une couche cœur structuree |
| EP3671873A1 (fr) * | 2018-12-18 | 2020-06-24 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Microsysteme electromecanique comprenant un element actif pourvu d'une couche coeur structuree |
| US11716907B2 (en) | 2018-12-18 | 2023-08-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Electromechanical microsystem comprising an active element having a structured core layer |
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