壓電揚聲器裝置的製作方法

2023-05-14 21:07:06 1

專利名稱：壓電揚聲器裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓電揚聲器裝置，特別是涉及具備由有機高分子構成的壓電膜作為驅動源的壓電揚聲器裝置。
背景技術：
例如日本特開2003 - 244792號公報(專利文獻I)記載有在行動電話機的顯示器上彎曲狀地配置的透明的壓電揚聲器。壓電揚聲器具有具備撓性的壓電膜，在該壓電膜的兩面形成有用於施加驅動用信號電壓的透明的驅動用電極，而且用保護薄膜覆蓋壓電膜的構造。該專利文獻I還記載有作為壓電揚聲器所具備的壓電膜，使用PVDF (聚偏氟乙烯)薄膜的例子。上述的PVDF那樣的有機高分子的壓電常量比較小，在d33高40pC/N左右。因此，為了輸出實用的聲壓，需要施加數十伏特 數百伏特的電壓。另一方面，如果為透明的壓電揚聲器，則由於透明而引起使用者的興趣，作為其結果，可以認為用手觸摸的機會增加，並且由於好奇心而劃傷表面的可能性也高。因此，上述的保護薄膜被劃傷，處於其下的驅動用電極顯露，作為其結果，有可能導致能夠直接觸摸驅動用電極的狀況。在該情況下，由於對驅動用電極，如上所述那樣，施加比較高的電壓，所以認為會引起觸電事故。專利文獻1:日本特開2003 - 244792號公報

發明內容
於是，本發明的目的在於要提供能夠解決上述那樣的問題的壓電揚聲器裝置。本發明面向壓電揚聲器裝置，其具備揚聲器主體，該揚聲器主體具有由有機高分子構成的壓電膜和為了向壓電膜施加用於驅動壓電膜的驅動電壓而設置成與壓電膜接觸的至少I對驅動用電極。上述的驅動用電極包括被設置在壓電膜上的使用者的手能夠觸摸的一側的使用者側驅動用電極。本發明所涉及的壓電揚聲器裝置的特徵在於，為了解決上述的技術課題，揚聲器主體還具備形成在使用者側驅動用電極上的絕緣層和形成在該絕緣層上的損傷檢測用電極線，上述壓電揚聲器裝置還具有:用於檢測損傷檢測用電極線是否處於正常的電導通狀態的檢測電路；以及用於根據檢測電路的檢測結果，控制施加給驅動用電極的驅動電壓的驅動電壓控制單元。本發明所涉及的壓電揚聲器裝置，優選揚聲器主體還具有以覆蓋損傷檢測用電極線的方式形成在絕緣層上的保護層。另外，本發明所涉及的壓電揚聲器裝置優選還具有用於在由檢測電路確認到損傷檢測用電極線的損傷時，通知使用者揚聲器主體產生了異常這一情況的報告單元。作為報告單元的報告的方式，存在顯示器上的顯示、警告音的輸出等。上述的損傷檢測用電極線優選在絕緣層上，具有沿至少相互不同的2個方向延伸的部分。此外，作為損傷檢測用電極線具有沿至少相互不同的2個方向延伸的部分的例子，有損傷檢測用電極線具有曲折狀地延伸的部分，或具有漩渦狀地延伸的部分的情況。另外，作為上述的損傷檢測用電極線，優選具有相互電性獨立的多個損傷檢測用電極線。在通過檢測電路確認到損傷檢測用電極線的損傷時，上述的驅動電壓控制單元通過降低施加到驅動用電極的驅動電壓而減少觸電的危險性。優選地，使驅動電壓低於42.4V，更優選地，為0V。根據本發明，即使用手觸碰揚聲器主體，從而劃傷表面，在驅動用電極顯露之前，驅動電壓被降低，因此能夠防止由於使用者與露出的驅動用電極接觸而產生的觸電事故。在本發明中，揚聲器主體所具備的壓電膜由有機高分子構成，所以經由驅動用電極施加到壓電膜的驅動電壓必須高到數十伏特 數百伏特。由此，上述那樣的觸電事故防止的意義重大。在本發明的壓電揚聲器裝置中，若揚聲器主體還具有形成在絕緣層上的保護層，則保護層不僅承擔對損傷檢測用電極線以及絕緣層的保護功能，還承擔對驅動用電極的保護功能，所以驅動用電極更難以露出，更不易產生觸電事故。本發明的壓電揚聲器裝置若還具備用於通知使用者產生異常的報告單元，則能夠可靠地通知使用者產生異常。在本發明的壓電揚聲器裝置中，若損傷檢測用電極線具有沿至少相互不同的2個方向延伸的部分，則對相互不同的2個方向中任意一個的方向的損傷，損傷檢測用電極線都能夠為損傷狀態，因此不增加損傷檢測用電極線的根數，就能夠提高損傷檢測的精度。另外，若作為上述的損傷檢測用電極線，具備相互電性獨立的多根損傷檢測用電極線，則能夠實現僅在規定量的損傷檢測用電極線同時處於損傷狀態時，判斷為產生了損傷的控制方法。由此，能夠在功能上沒有問題那樣的輕微損傷、隨時間變化導致的損傷檢測用電極線的部分斷線的程度下，不進行立即進入故障模式這樣的判斷。本發明中，在確認到損傷檢測用電極線的損傷時，如果使施加到驅動用電極的驅動電壓低於42.4V，則能夠充分地防止觸電事故。原因是在交流電壓的情況下，42.4V以上對人體被認為是危險的。另外，若使施加到驅動用電極的驅動電壓為0V，則能夠全面防止觸電事故。


圖1是表示本發明的第一實施方式的壓電揚聲器裝置的框圖。圖2是表示圖1所示的壓電揚聲器裝置所具備的揚聲器主體的外觀的立體圖。圖3是放大地表示圖2所示的揚聲器主體的剖面構造的圖。圖4是表示圖3所示的絕緣層上的損傷檢測用電極線的分布狀態的俯視圖。圖5是表示由於揚聲器主體上產生損傷而損傷了損傷檢測用電極線的狀態的、與圖4對應的圖。圖6是表示本發明的第二實施方式的與圖4相當的圖。圖7是表示本發明的第三實施方式的與圖4相當的圖。
具體實施例方式在說明本發明的第一實施方式的壓電揚聲器裝置時，首先，參照圖2以及圖3，對壓電揚聲器裝置所具備的揚聲器主體2進行說明。如圖2所示，揚聲器主體2為薄的平板狀，整體的厚度為0.2 Imm左右。在使用時，揚聲器主體2可以為保持圖1所示那樣的平面不變的狀態，也可以形成為專利文獻I所述那樣的彎曲狀。揚聲器主體2具有圖3所示那樣的剖面構造。此外，在圖3中，構成揚聲器主體2的各要素的厚度被誇張地表示。揚聲器主體2具備由有機高分子構成的壓電膜3。在此，作為有機高分子，例如優選使用PVDF (聚偏氟乙烯)或者PLLA (L型聚乳酸)。前者的PVDF作為在表示壓電性的有機高分子中示出比較高的壓電性的材料而被公知。後者的PLLA具有透明度高、處於碳中和、存在生物降解性之類的優點。在壓電膜3的各主面上形成有用於施加驅動壓電膜3用的驅動電壓的驅動用電極4以及5。在揚聲器主體2被要求透明性的情況下，驅動用電極4以及5由氧化銦錫、氧化銦.氧化鋅、或氧化鋅等無機系材料、或者以聚噻吩或聚苯胺等為主成分的有機系材料構成。在揚聲器主體2未被特別要求透明性的情況下，驅動用電極4以及5也可以由銀、金、鋁、銅或者鎳等金屬構成。雖通過壓電膜3和驅動用電極4以及5來構成壓電揚聲器的振動部分，但該振動部分並不局限於圖3所示那樣的3層構造，也可以為層疊多個壓電膜而成的構造，另外還可以為使所層疊的2個壓電膜的伸縮動作相互顛倒的雙壓電晶片構造。上述的驅動用電極4以及5中位於圖3的上方的驅動用電極5為設置在壓電膜3上的使用者的手能夠觸摸側的使用者側驅動用電極。在該使用者側驅動用電極5上形成電絕緣性的絕緣層6。絕緣層6在揚聲器主體2被要求透明性的情況下，由具有透明性和撓性的樹脂構成。作為構成絕緣層6的樹脂，例如由聚對苯二甲酸乙酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯之類的具有透明性的樹脂構成。在絕緣層6上形成有損傷檢測用電極線7。對於損傷檢測用電極線7，能夠使用與上述的驅動用電極4以及5同樣的材料形成。即，在揚聲器主體2被要求透明性的情況下，損傷檢測用電極線7由氧化銦錫、氧化銦.氧化鋅、或氧化鋅等無機系材料、或者以聚噻吩或聚苯胺等為主成分的有機系的材料構成，在揚聲器主體2未特別要求透明性的情況下，也可以由銀、金、鋁、銅或者鎳等金屬構成。對損傷檢測用電極線7的形態的詳細內容參照圖4進行後述。優選在絕緣層6上以覆蓋上述損傷檢測用電極線7的方式形成有保護層8。保護層8在揚聲器主體2被要求透明性的情況下，例如，由聚對苯二甲酸乙酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯之類的具有透明性的樹脂構成。此外，為了上述的各要素間的接合，對所需的界面賦予粘合劑等，但在圖3中，省略這樣的粘合劑的圖示。不過，為了各要素間的接合，在應用熱壓等的情況下，不需要粘合劑。在揚聲器主體2與平板顯示器、有機EL顯示器、電子紙張等顯示器裝置結合的情況下，顯示器裝置配置在揚聲器主體2上的驅動用電極4的圖3的下表面側。
圖1中以框圖示出具備上述的揚聲器主體2以及用於控制和驅動其的電路的揚聲器裝置I。參照圖1，控制IClO經由信號線11與檢測電路12連接，另外經由信號線13與放大器14連接。檢測電路12是用於檢測上述的損傷檢測用電極線7 (參照圖3)是否處於正常的電導通狀態的裝置，通過檢測信號線15連接於損傷檢測用電極線7。在驅動揚聲器主體2時，從聲源得到的數字聲學信號被經由信號線13送到放大器14，在此進行放大，接著，被放大的聲學信號作為驅動電壓，被經由信號線16送到驅動用電極4以及5 (參照圖3)，並經由這些驅動用電極4以及5施加到壓電膜3 (參照圖3)。這樣一來，揚聲器主體2被驅動。控制線17用於通過從控制IClO給予的控制信號,控制放大器14的輸出。圖4示出通過保護層8而被透視的、絕緣層6上的損傷檢測用電極線7的分布狀態。損傷檢測用電極線7由在相互平行延伸並且相互電性獨立的狀態下等間隔地配置的η根直線狀的線7 — I 7 — η構成。線7 — I 7 — η分別通過由電晶體等構成的開關元件(未圖示。)而與上述的檢測信號線15連接，並經由檢測信號線15連接於檢測電路12。在揚聲器主體2的驅動之前，或驅動的過程中定期地，控制IClO驅動檢測電路12，檢測揚聲器主體2表面有無損傷。假設由於一些外力，而在揚聲器主體2產生圖5所示那樣的損傷9，導致例如線7 — 5以及7 — 6損傷，產生斷線或者電阻的增大。此時，根據在控制IClO中預先設定的判斷基準，檢測電路12檢測線7 — 5以及7 — 6上的斷線或者電阻的增大。相應地，作為驅動電壓控制單元的控制IClO通過控制線17，控制放大器14的輸出，並以降低施加到驅動用電極4以及5 (參照圖3)的驅動電壓的方式進行控制。在該情況下，在交流電壓的情況下，由於根據IEC標準定為42.4V以上對人體是危險的，因此如果使驅動電壓低於42.4V，則能夠充分地防止觸電事故。另外，若使驅動電壓為0V，則能夠全面防止觸電事故。此外，為了控制驅動電壓，如上所述除了通過控制線17控制放大器14的輸出之夕卜，還可以切斷輸出給信號線13的信號自身，或者縮小源電平。若設置用於與上述的處理並行地，通知使用者揚聲器主體2產生了異常的異常報告單元，則能夠更可靠地通知使用者異常。作為由該異常報告單元進行的報告的方式，存在顯示器上的顯示、警告音的輸出等。更具體地說，在顯示器上顯示「揚聲器破損。為了避免危險，降低了揚聲器驅動電壓。」之類的消息。在該揚聲器裝置I與顯示器裝置複合的情況下，可以從控制IClO向控制圖像的IC發送信號，在顯示器上實現如上述那樣的顯示。在該情況下，控制IClO自身也可以與控制圖像的IC為一體。在構成損傷檢測用電極線7的線7 — I 7 — η如圖4所示那樣，以相互電性獨立的狀態形成有多個的情況下，也可以採用例如僅在2根以上這樣的規定根數的線同時處於損傷狀態時，判斷為產生了損傷的控制方法。根據該控制方法，能夠在功能上沒有問題的輕微的損傷、隨時間變化引起的損傷檢測用電極線7的部分斷線程度下不進行立即進入故障模式這樣的判斷。損傷檢測用電極線的形成方式能夠根據需要進行各種變更。例如，圖6所示的損傷檢測用電極線7a由相互電性獨立的多根、例如4根曲折狀的線7a — I 7a — 4構成。根據圖6所示的損傷檢測用電極線7a，與圖4所示的損傷檢測用電極線7相比，能夠減少覆蓋相同的面積所需的線的數量。由此，能夠使電路構成更簡單。另外，在圖4所示的損傷檢測用電極線7的情況下，雖然有時難以檢測到以與線7 — I 7 — η的延伸方向平行地延伸的方式產生的損傷的情況，但根據圖6所示的損傷檢測用電極線7a，由於線7a — I 7a — 4分別具有向相互不同的2個方向延伸的部分，所以不增加線的根數、或不提高線的配置密度，就能夠提高損傷檢測的精度以及可靠性。此夕卜，圖4所示的線7 — I 7 — η以及圖6所示的線7a — I 7a — 4都因為圖解上的問題，被簡化圖不。實際上，線7 — I 7 — η以及圖6所不的線7a — I 7a —4採用更緻密的配置，各自的線寬以及各自間的間隔為數百μ m 數mm的數量級。構成損傷檢測用電極線的線的形狀以及根數沒有被特別限定。對於線的形狀而言，例如可以存在漩渦狀等的變形例。將這種情況下的變形在圖7示出。圖7所示的損傷檢測用電極線7b僅由I根線構成，在一部分為曲折狀，整體為漩渦狀。在圖7中，也與圖6同樣地由於圖解上的問題，被簡化圖示。另外，圖7所示的線7b實際上採用更緻密的配置，各自的線寬以及各自間的間隔為數百μ m 數mm的數量級。例如，如圖7所示的損傷檢測用電極線7b那樣，根據損傷檢測用電極線的形狀，也可以存在構成其的線的根數也可以僅I根的情況。在使線的根數僅為I根的情況下，無需以電晶體等開關元件切換多根線來與檢測電路12連接，能夠使電路構成非常簡單。圖中符號說明:I壓電揚聲器裝置；2揚聲器主體；3壓電膜；4驅動用電極；5使用者側驅動用電極；6絕緣層；7、7a、7b損傷檢測用電極線；8保護層；9損傷；10控制IC ;12檢測電路；14放大器。
權利要求
1.一種壓電揚聲器裝置，其中， 具備揚聲器主體，該揚聲器主體具有由有機高分子構成的壓電膜、和為了將用於驅動所述壓電膜的驅動電壓施加給所述壓電膜，而設置成與所述壓電膜接觸的至少I對驅動用電極， 所述驅動用電極包括使用者側驅動用電極，該使用者側驅動用電極被設置在所述壓電膜上的使用者的手能夠觸摸的一側， 所述揚聲器主體還具有形成在所述使用者側驅動用電極上的絕緣層、和形成在所述絕緣層上的損傷檢測用電極線， 所述壓電揚聲器裝置還具有: 用於檢測所述損傷檢測用電極線是否處於正常的電導通狀態的檢測電路；以及用於根據所述檢測電路的檢測結果，控制施加到所述驅動用電極的所述驅動電壓的驅動電壓控制單元。
2.根據權利要求1所述的壓電揚聲器裝置，其中， 所述揚聲器主體還具有以覆蓋所述損傷檢測用電極線的方式形成在所述絕緣層上的保護層。
3.根據權利要求1或者2所述的壓電揚聲器裝置，其中， 還具備報告單元，該報告單元用於在由所述檢測電路確認出所述損傷檢測用電極線的損傷時，向使用者通知所述揚聲器主體產生了異常這一情況。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的壓電揚聲器裝置，其中， 所述損傷檢測用電極線在所述絕緣層上，具有至少沿相互不同的2個方向延伸的部分。
5.根據權利要求4所述的壓電揚聲器裝置，其中， 所述損傷檢測用電極線包含曲折狀地延伸的部分。
6.根據權利要求4或者5所述的壓電揚聲器裝置，其中 所述損傷檢測用電極線包括漩渦狀地延伸的部分。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的壓電揚聲器裝置，其中， 具備相互電性獨立的多個所述損傷檢測用電極線。
8.根據權利要求1 7中任一項所述的壓電揚聲器裝置，其中 在由所述檢測電路確認出所述損傷檢測用電極線的損傷時，所述驅動電壓控制單元使施加到所述驅動用電極的所述驅動電壓低於42.4V。
9.根據權利要求8所述的壓電揚聲器裝置，其中， 在由所述檢測電路確認出所述損傷檢測用電極線的損傷時，所述驅動電壓控制單元使施加到所述驅動用電極的所述驅動電壓為0V。
10.根據權利要求1 9中任一項所述的壓電揚聲器裝置，其中， 所述壓電膜由聚偏氟乙烯形成。
11.根據權利要求1 9中任一項所述的壓電揚聲器裝置，其中， 所述壓電膜由聚乳酸形成。
全文摘要
本發明涉及壓電揚聲器裝置，在以由有機高分子構成的壓電膜來構成壓電揚聲器時，由於有機高分子的壓電常量比較小，所以為了輸出實用的聲壓，需要施加數十伏特～數百伏特的電壓。另一方面，若壓電揚聲器被手觸摸等導致其表面被劃傷，則被施加比較高的電壓的驅動用電極顯露，有可能引發觸電事故。在壓電揚聲器裝置所具備的揚聲器主體(2)上的使用者側驅動用電極(5)上形成電絕緣性的絕緣層(6)，在其上形成損傷檢測用電極線(7)。在因損傷產生而確認到損傷檢測用電極線(7)的損傷時，降低施加到驅動用電極(4，5)的驅動電壓。為了防止觸電事故，優選使驅動電壓低於42.4V，更優選地為0V。
文檔編號H04R29/00GK103155596SQ201180049019
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月28日 優先權日2010年10月15日
發明者安藤正道 申請人:株式會社村田製作所