CN110198514B - 振动发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够有效地增加安装有压电元件的面板在共振频率的位移量的振动发生装置，该振动发生装置包括：壳体，其在第1方向上看时为矩形，在与第1方向成直角的第2方向上沿第1侧的边具有第1支承部，并且沿第2方向的与第1侧相反侧的第2侧的边具有第2支承部；由第1支承部和第2支承部支承的面板；和以在第2方向上相对于面板的中心部向第1侧偏移的方式安装于面板的压电元件，面板的由第1支承部支承的部位的第2方向的宽度大于面板的由第2支承部支承的部位的第2方向的宽度。
Description
技术领域
本发明涉及振动发生装置。
背景技术
已知有一种声音发生器，其包括压电元件、通过压电元件的振动而振动的振动片、以及以夹着振动片的主面的外周部的方式支承该振动片的一个主面侧框体和另一个主面侧框体，从与振动片的主面垂直的方向看来，一个主面侧框体的框内的形状的中心位置与另一个主面侧框体的框内的形状的中心位置不同(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-154298号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在上述专利文献中记载的声音发生器中，在安装压电元件的振动片那样的面板安装于框体(壳体的一例)的结构中，难以有效地增加面板在共振频率的位移量。
本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于有效地增加安装压电元件的面板在共振频率的位移量。
用于解决问题的技术手段
本发明的发明人进行深入研究的结果是，发现通过在安装压电元件的振动片那样的面板的、相对于壳体的安装方式上进行改良，能够有效地增加面板在共振频率的位移量，从而完成了本发明。
即，本发明为一种振动发生装置，其包括：壳体，其在第1方向上看时为矩形，在与第1方向成直角的第2方向上沿第1侧的边具有第1支承部，并且沿第2方向的与第1侧相反侧的第2侧的边具有第2支承部；由第1支承部和第2支承部支承的面板；和以在第2方向上相对于面板的中心部向第1侧偏移的方式安装于面板的压电元件，面板的由第1支承部支承的部位的第2方向的宽度大于面板的由第2支承部支承的部位的第2方向的宽度。
进一步，优选第1支承部的第2方向的宽度大于第2支承部的第2方向的宽度。
进一步，优选压电元件在第1方向上看时为矩形，在第1方向上看时压电元件的长度方向对应于第2方向。
进一步，壳体还在与第1方向和第2方向成直角的第3方向上沿第3侧的边具有第3支承部，并且沿第3方向上的与第3侧相反侧的第4侧的边具有第4支承部，面板还由第3支承部和第4支承部支承，第3支承部的第3方向的宽度大于第4支承部的第3方向的宽度，压电元件以在第3方向上相对于面板的中心部向第3侧偏移的方式安装于面板。
发明的效果
根据本发明，能够使安装压电元件的面板在共振频率的位移量有效地增加。
附图说明
图1A是概略地表示本发明的振动发生装置的一个实施方式的俯视图。
图1B是图1A的A-A截面图。
图2是表示压电元件的结构的一个例子的概略截面图。
图3是表示每偏移量的、位移最大值的频率特性的图。
图4是表示偏移量、位移最大值和共振频率的关系的图。
图5是表示第2实施方式的振动发生装置90A的概略俯视图。
附图标记的说明
10压电致动器
11压电元件
30、30A壳体
31第1支承部
32第2支承部
33第3支承部
33A第3支承部
34第4支承部
36底面部
38内部空间
60显示面板
61第1被支承部
62第2被支承部
63第3被支承部
64第4被支承部
68电子电路
69接合部件
90振动发生装置
90A振动发生装置
110压电体层
112内部电极层
114表面电极
116侧面电极。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的非声音用的振动发生装置的实施方式。
参照图1至图4对本发明的振动发生装置的一个实施方式(以下，也称为“第1实施方式”)进行说明。图1A是概略地表示本发明的振动发生装置的一个实施方式的俯视图。图1B是图1A的A-A截面图。图2是表示压电元件的结构的一个例子的概略截面图。
在图1中表示正交的3个方向X、Y和Z。在以下的说明中，为了便于说明，Z方向(第1方向的一例)对应于上下方向。但是，振动发生装置90的安装状态下的朝向是任意的。
在本实施方式中，作为一个例子，振动发生装置90作为电子设备具体化。电子设备是任意的，例如为如图1A所示那样为智能手机等的便携式终端即可。电子设备以外还可以为游戏机的控制器或可穿戴装置、平板终端、便携式音乐播放器等。此外，电子设备还可以作为车载电子设备具体化。此外，电子设备还可以作为家庭用的电子设备(电视机或吸尘器、洗衣机、冷藏库、微波炉等)具体化。
振动发生装置90包括压电致动器10、壳体30和显示面板60(面板的一例)。
压电致动器10为任意的结构即可，例如也可以为图2所示那样的结构。在图2中，包括压电致动器10的压电元件11。压电元件11包括：由4层陶瓷构成的压电体层110；交替地层叠有3层内部电极层112的层叠体；在该层叠体的一个主面(上侧表面)和另一个主面(下侧表面)形成的表面电极114；和在内部电极层112的端部露出的一侧的侧面形成的侧面电极116。另外，内部电极层112、表面电极114和侧面电极116能够使用银或在银中含有以二氧化硅为主成分的玻璃等而构成的银化合物、镍等。另外，在以下的说明中，作为一个例子，压电致动器10包括图2所示的压电元件11。
压电体层110由具有压电特性的陶瓷形成。作为陶瓷，例如能够使用钛酸锆酸铅、铌酸锂、钽酸锂、Bi层状化合物、钨青铜结构化合物等的非铅类压电体材料等。
本实施方式的压电致动器10在俯视时为矩形，但是也可以为其它形状(多边形或圆形等)。此外，压电致动器10既可以为压电单晶结构，也可以为图2所示那样的压电双晶结构。在压电双晶结构中，如图2中以箭头P表示极化的方向那样，相对于对表面电极114施加电信号时产生的电场方向的极化的方向为厚度方向的一侧和另一侧以相反的方式被极化。在图2所示的压电致动器10，通过向表面电极114施加电信号而激发弯曲振动。
压电致动器10安装在显示面板60的下侧表面。压电致动器10也可以安装在显示面板60的任意的区域，但是优选安装在偏离显示面板60的中心的位置。如图1A和图1B所示，本实施方式的压电致动器10偏置于X方向的X2侧。X方向上在压电致动器10与第1支承部31之间的距离可以考虑显示面板60相对于壳体30的安装误差等，例如为1～1.5mm左右。
压电致动器10的形成例如能够通过将压电体层(110)的材料粉末和有机溶剂、粘合剂、增塑剂和分散剂等按规定的比率混合来准备浆料，例如利用公知的刮刀法等制作陶瓷生片，层叠于内部电极和外部电极后，在大气中500℃下进行脱粘合剂处理，在大气中1000℃下进行一体烧制，由此获得压电致动器10。此外，并不限定于刮刀法，例如还能够使用将含有压电体层的材料粉末的浆料和含有电极材料的导电膏交替地印刷和层叠的、所谓的浆料层积法等进行层叠后，进行一体烧制而获得。
壳体30为向下侧凹陷且上侧开口的箱形状，形成内部空间38。壳体30由任意的材料形成，例如也可以由树脂或铝等形成。在内部空间38，可以设置有驱动压电致动器10的电子电路68等。
壳体30包括第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34。第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34从底面部36向上侧突出设置。第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34形成沿着壳体30的底面部36的外周的壁部。
第1支承部31和第2支承部32在X方向(第2方向的一例)的两侧分别向Y方向且向Z方向延伸。即，第1支承部31沿X方向的一侧(第1侧的一例)的边延伸，第2支承部32沿X方向的另一侧(第2侧的一例)的边延伸。
第3支承部33和第4支承部34在Y方向(第3方向的一例)的两侧分别向X方向且向Z方向延伸。即，第3支承部33沿Y方向的一侧(第3侧的一例)的边延伸，第4支承部34沿Y方向的另一侧(第4侧的一例)的边延伸。
另外，壳体30也可以将底面部36与第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34一体地形成。或者，壳体30也可以通过在底面部36接合由第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34构成的框体而形成。
如图1A所示，第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34在俯视时分别具有宽度d1、宽度d2、宽度d3和宽度d4。宽度d1和宽度d2是X方向的宽度，宽度d3和宽度d4是Y方向的宽度。宽度d1、宽度d2、宽度d3和宽度d4为1～2mm左右。
在本实施方式中，宽度d1大于宽度d2。即，第1支承部31的X方向的宽度大于第2支承部32。宽度d1相对于宽度d2的比(＝d1/d2)优选设定在1.3至1.5的范围内。另外，宽度d3和宽度d4相同，例如也可以与宽度d2相同。通过宽度d1大于宽度d2，能够有效地增加显示面板60在共振频率的位移量。其技术上的意义参照图3和图4后述。
显示面板60例如为液晶显示面板或有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)显示面板即可。也可以使用不具备显示器功能的玻璃面板等代替显示面板60。
显示面板60在俯视时为矩形。另外，矩形不仅是具有直角的角的矩形，而且还包含具有弧形角的形态的矩形的概念。
显示面板60由壳体30的第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34支承。具体而言，显示面板60包括：作为由第1支承部31支承的部位的第1被支承部61；作为由第2支承部32支承的部位的第2被支承部62；作为由第3支承部33支承的部位的第3被支承部63；和作为由第4支承部34支承的部位的第4被支承部64。第1被支承部61、第2被支承部62、第3被支承部63和第4被支承部64形成显示面板60的外周部。
此处，显示面板60的由第1支承部31支承的X方向的宽度(支承宽度)对应于第1被支承部61的X方向的宽度，显示面板60的由第2支承部32支承的X方向的宽度(支承宽度)对应于第2被支承部62的X方向的宽度。此外，显示面板60的由第3支承部33支承的Y方向的宽度(支承宽度)对应于第3被支承部63的Y方向的宽度，显示面板60的由第4支承部34支承的Y方向的宽度(支承宽度)对应于第4被支承部64的Y方向的宽度。
显示面板60隔着接合部件69被支承于壳体30。接合部件69既可以利用在以无纺布等构成的基材的两面附着了粘结剂的两面胶带形成，也可以利用发泡体形成。接合部件69既可以在第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34的整个上侧表面设置，或者，也可以以从第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34的上侧表面突出的方式设置。
此处，显示面板60的X方向的宽度可以与壳体30的X方向的宽度(X方向的第1支承部31的最外侧的边缘与X方向的第2支承部32的最外侧的边缘之间的距离)相同，但是优选考虑安装误差等，稍小于壳体30的X方向的宽度。此外，显示面板60的Y方向的宽度可以与壳体30的Y方向的宽度(Y方向的第3支承部33的最外侧的边缘与Y方向的第4支承部34的最外侧的边缘之间的距离)相同，但是优选考虑安装误差等，稍小于壳体30的Y方向的宽度。另外，在俯视时显示面板60的外形与壳体30的外形完全一致的情况下，第1被支承部61、第2被支承部62、第3被支承部63和第4被支承部64的各支承宽度分别对应于第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34的各宽度d1、d2、d3、d4。在显示面板60的外形小于壳体30的外形的情况下，第1被支承部61、第2被支承部62、第3被支承部63和第4被支承部64的各支承宽度分别小于第1支承部31、第2支承部32、第3支承部33和第4支承部34的各宽度d1、d2、d3、d4。
当对振动发生装置90的压电致动器10施加电信号时，压电致动器10发生弯曲振动。其结果是，显示面板60发生振动。即，显示面板60因压电致动器10的振动而与压电致动器10一起振动。由此，振动发生装置90能够作为借助显示面板60通过振动等向用户提示触觉的触觉提示装置(例如，力反馈用的装置)发挥作用。另外，在其它实施方式中，振动发生装置90还可以作为声用扬声器(例如智能手机的语音接收(受话器)用扬声器)发挥作用。
接着，参照图3和图4，对显示面板60的由第1支承部31支承的X方向的宽度(以下，“第1支承宽度”)、显示面板60的由第2支承部32支承的X方向的宽度(以下，“第2支承宽度”)与本实施方式的振动发生装置90的特性的关系进行说明。
在以下的说明中，偏移量＝0是指第1支承宽度与第2支承宽度之差为0。此外，偏移量的正方向对应于第1支承宽度增加的方向。
图3是表示每偏移量的位移最大值的频率特性的图，是表示模拟结果的图。图4是表示偏移量、位移最大值(共振最大位移)与共振频率的关系的图，是基于图3的模拟结果的图。
模拟是有限元素法的频率响应分析，条件如以下所示。显示面板60为普通玻璃(钠玻璃)，面板尺寸为100×70mm，板厚为0.5mm。此外，从压电致动器10(压电元件11)至显示面板60的端部的X方向的距离为3.5mm(偏移量＝0时)，第1支承宽度和第2支承宽度均为2mm(偏移量＝0时)，显示面板60的固定是利用双面胶带(板厚0.14mm)。此外，压电致动器10的形状为53×8mm，板厚为0.3mm。此外，压电致动器10的固定是利用环氧树脂(厚度5um)。
在图3中，在横轴取频率[Hz]，在纵轴取位移最大值[mm]，表示使偏移量为0、±0.5、±1、±1.4[mm]时的各特性。即，曲线300表示偏移量＝1.4的特性，曲线301表示偏移量＝1的特性，曲线302表示偏移量＝0.5的特性，曲线303表示偏移量＝0的特性，以下相同。位移最大值表示显示面板60的位移的最大值(在共振频率的位移)。
在图4中，在横轴取偏移量[mm]，在纵轴取位移最大值[mm]和频率[Hz]，表示相对于偏移量的变化的位移最大值的变化特性401和相对于偏移量的变化的频率的变化特性402。
由图3和图4所示可知，存在随着偏移量在正方向上增加而位移最大值变大的趋势。此外，可知存在与偏移量在负方向上增加相比(即与第2支承宽度变得大于第1支承宽度相比)、偏移量在正方向上增加时(即第1支承宽度变得大于第2支承宽度时)位移最大值的增加斜率变得更大的趋势。此外可知，即使偏移量发生变化，共振频率也不会大幅变化。
根据本实施方式，如图3和图4所示那样，即使产生偏移量，共振频率也不会大幅变化(即，能够收敛在20Hz的范围内)。特别是在偏移量为0～1.4[mm]的范围内，能够将共振频率的变动抑制为10Hz左右。
此外，根据本实施方式，如图3和图4所示那样，当偏移量大于0时，位移最大值增加。即，在产生大于0的偏移量的情况下，振动发生装置90的特性向有利的方向变化。特别是在偏移量为0.5～1.4[mm]的范围内，位移最大值有意义地增加，振动特性变得良好。
另外，在上述的第1实施方式中，通过使第1支承部31的宽度d1大于第2支承部32的宽度d2，使第1支承宽度大于第2支承宽度，但是并不限定于此。例如，也可以通过使得壳体30的第1支承部31和第2支承部32的各宽度d1、d2相同，使显示面板60相对于壳体30的安装位置相对于标准位置(标称位置)在X方向上偏离，从而使第1支承宽度大于第2支承宽度。
接着，对其它实施方式的振动发生装置进行说明。在其它实施方式的说明中，对可以与上述的实施方式相同的構成要素，标注相同的参照附图标记而省略说明。
图5是表示其它实施方式(以下，也称为“第2实施方式”)的振动发生装置90A的概略俯视图。
本实施方式的振动发生装置90A相对于上述的第1实施方式的振动发生装置90不同点在于，以壳体30A替换壳体30、以及改变压电致动器10相对于显示面板60的安装位置方面。
具体而言，壳体30A相对于上述的第1实施方式的壳体30的不同在于，以第3支承部33A替换第3支承部33方面。第3支承部33A相对于上述的第1实施方式的第3支承部33的不同在于扩大了宽度d3方面。即，在本实施方式中，第3支承部33A的Y方向的宽度大于第4支承部34。宽度d3相对于宽度d4之比(＝d3/d4)优选设定在1.3至1.5的范围内。另外，也可以是宽度d3与宽度d1相同，宽度d2与宽度d4相同。
此外，压电致动器10安装在不仅在X方向上而且在Y方向上也相对于显示面板60的中心偏离了的位置。具体而言，压电致动器10在Y方向上偏置于靠近第3支承部33A的一侧。在Y方向上压电致动器10与第3支承部33A之间的距离，在考虑到显示面板60相对于壳体30A的安装误差等，例如可以为1～1.5mm左右。
根据本实施方式也能够获得与上述的第1实施方式相同的效果。
另外，在上述的第2实施方式中，通过使第3支承部33A的宽度d3大于第4支承部34的宽度d4，使显示面板60的由第3支承部33A支承的Y方向的宽度(以下，称为“第3支承宽度”)大于显示面板60的由第4支承部34支承的Y方向的宽度(以下，称为“第4支承宽度”)，但是并不限定于此。例如，也可以通过使得壳体30A的第3支承部33A和第4支承部34的各宽度d3、d4相同，使显示面板60相对于壳体30A的安装位置相对于标准位置(标称位置)在Y方向上偏离，从而使第3支承宽度大于第4支承宽度。
Claims (4)
1.一种振动发生装置，其特征在于，包括：
壳体，其在第1方向上看时为矩形，在与所述第1方向成直角的第2方向上沿第1侧的边具有第1支承部，并且沿所述第2方向的与所述第1侧相反侧的第2侧的边具有第2支承部；
由所述第1支承部和所述第2支承部支承的面板；和
以在所述第2方向上相对于所述面板的中心部向所述第1侧偏移的方式安装于所述面板的压电元件，
所述面板的由所述第1支承部支承的部位的所述第2方向的宽度大于所述面板的由所述第2支承部支承的部位的所述第2方向的宽度。
2.如权利要求1所述的振动发生装置，其特征在于：
所述第1支承部的所述第2方向的宽度大于所述第2支承部的所述第2方向的宽度。
3.如权利要求1所述的振动发生装置，其特征在于：
所述压电元件在所述第1方向上看时为矩形，在所述第1方向上看时所述压电元件的长度方向对应于所述第2方向。
4.如权利要求1或2所述的振动发生装置，其特征在于：
所述壳体还在与所述第1方向和所述第2方向成直角的第3方向上沿第3侧的边具有第3支承部，并且沿所述第3方向上的与所述第3侧相反侧的第4侧的边具有第4支承部，
所述面板还由所述第3支承部和所述第4支承部支承，
所述第3支承部的所述第3方向的宽度大于所述第4支承部的所述第3方向的宽度，
所述压电元件以在所述第3方向上相对于所述面板的中心部向所述第3侧偏移的方式安装于所述面板。
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