CN117581565A - SoT模块 - Google Patents

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CN117581565A CN202180099959.3A CN202180099959A CN117581565A CN 117581565 A CN117581565 A CN 117581565A CN 202180099959 A CN202180099959 A CN 202180099959A CN 117581565 A CN117581565 A CN 117581565A
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Daohong Co ltd
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Abstract

本发明提供能够在中低音域获得充分的声压并能够应用于多种用途SoT模块(100)。SoT模块(100)具备：压电复合体(105)，通过施加交流电压而使弯曲振动产生，为平板状；弹性体(120a、120b)，一端与压电复合体(105)的主面粘接，并传递压电复合体(105)的振动；以及振动板(130)，主面粘接于弹性体(120a、120b)的另一端，压电复合体(105)包含形成为矩形平板的压电元件(110a、110b)，在多个弹性体(120a、120b)之间存在压电复合体(105)的重心位置。

Description

SoT模块
技术领域
本发明涉及具备形成为矩形平板的压电元件的SoT模块。
背景技术
在音响领域中，通常使用基于线圈的动态扬声器。动态扬声器即使在低音域也能够产生充分的声压，但其重量、容积变大，耗电也大，因此用途受限。另一方面，正在推进使用了压电元件的压电扬声器的应用(例如参照专利文献1)。压电扬声器体积不大，重量也小，耗电也小，因此也能够用于难以应用动态扬声器的用途。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP专利第3798678号公报
发明内容
-发明所要解决的课题-
然而，在压电扬声器中，在中低音域难以获得充分的声压。其结果，整体上声压也较小的情况较多。如果能够克服该弱点，则压电模块不限于观赏电视节目、电影、音乐等的扬声器，能够应用于各种用途。能在中低音域获得充分的声压的压电模块即使是不具有孔、空洞那样的音响构造的物体，只要有振动板，就能够用作扬声器、噪声消除器。
这样的压电模块具有与现有的压电模块完全不同的可能性，应称为SoT(Sound ofThings)模块(以下，将能够提高特定音域的声压的压电模块称为SoT模块)。
鉴于上述状况，本发明的发明者们在即使在中低音域也能够获得充分的声压的压电模块的开发中持续进行了试错。例如，在图25所示的压电模块2100中，在振动板2130上设置有由弹性体2120支承中央部的压电元件2110。作为这样的压电模块2100的弹性体2120、振动板2130的材料，试制了各种材料。
此外，也尝试通过设置多个压电元件来增大声压。在图26所示的压电模块3100中，通过并列设置由弹性体3120a、3120b支承中央部的两个压电元件3110a、3110b来增大声压。然而，即使是这样改良的压电模块3100，也无法在中低音域获得充分的声压。
本发明是鉴于这样的状况而完成的，提供能够在中低音域获得充分的声压并能够应用于多种用途的SoT模块。
-用于解决课题的手段-
为了实现上述的目的，SoT模块具备：压电复合体，通过施加交流电压而使弯曲振动产生，为平板状；多个弹性体，一端与所述压电复合体的主面粘接，并传递所述压电复合体的振动；以及振动板，主面粘接于所述弹性体的另一端，所述压电复合体包含形成为矩形平板的压电元件，在多个所述弹性体之间存在所述压电复合体的重心位置。由此，能够减小模块整体的刚度，增大振动板的位移幅度。其结果，能在中低音域获得充分的声压，能够应用于多种用途。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的SoT模块的立体图。
图2是表示压电元件的结构以及动作的一例的剖视图。
图3是表示第二实施方式所涉及的SoT模块的立体图。
图4的(a)、(b)分别是表示第三实施方式所涉及的SoT模块的俯视图以及剖视图。
图5的(a)、(b)分别是表示第四实施方式所涉及的SoT模块的俯视图以及剖视图。
图6的(a)、(b)分别是表示第五实施方式所涉及的SoT模块的俯视图以及剖视图。
图7是表示第六实施方式所涉及的SoT模块的结构以及动作例(同相)的概略图。
图8是表示第六实施方式所涉及的SoT模块的结构以及动作例(反相)的概略图。
图9的(a)～(c)分别是表示第七实施方式所涉及的SoT模块的立体图、侧视图以及其动作例的概略图。
图10的(a)、(b)分别是表示第八实施方式以及第九实施方式所涉及的SoT模块的立体图。
图11的(a)、(b)分别是表示第十实施方式所涉及的SoT模块的立体图以及剖视图。
图12的(a)、(b)分别是表示第十一实施方式以及第十二实施方式所涉及的SoT模块的立体图。
图13的(a)、(b)分别是表示第十二实施方式的SoT模块的俯视图以及剖视图。
图14的(a)、(b)分别是表示第十三实施方式所涉及的SoT模块的立体图以及剖视图。
图15的(a)、(b)分别是表示第十四实施方式以及第十五实施方式所涉及的SoT模块的立体图。
图16是表示第十六实施方式所涉及的SoT模块的剖视图。
图17的(a)～(c)分别是表示第十七实施方式～第十九实施方式所涉及的SoT模块的俯视图。
图18的(a)、(b)分别是表示弹性体的位置不同的试验用的压电模块的侧视图以及其声压的频率特性的图表。
图19的(a)、(b)分别是表示弹性体的形状不同的试验用的压电模块的侧视图以及其声压的频率特性的图表。
图20是表示关于各实施例SoT模块的声压的频率特性的图表。
图21是表示关于各实施例SoT模块的声压的频率特性的图表。
图22是表示关于各实施例SoT模块的声压的频率特性的图表。
图23是表示关于各实施例SoT模块的声压的频率特性的图表。
图24是表示在以同相以及反相驱动实施例E13时的SoT模块的声压的频率特性的图表。
图25是表示现有的压电模块的立体图。
图26是表示现有的压电模块的立体图。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[第一实施方式(并列型)]
(SoT模块的结构)
图1是表示SoT模块100的立体图。SoT模块100由压电元件110a、110b、弹性体120a、120b以及振动板130构成。压电元件110a、110b分别以弯曲型形成为矩形平板，通过施加交流电压而产生弯曲振动。
压电元件110a、110b并列配置，它们不连结。在弹性体120a、120b之间分别存在压电元件110a、110b的重心位置。其结果，在中低音域获得充分的声压，能够将SoT模块100应用于多种用途。压电元件110a、110b分别构成压电复合体。
(1)压电元件
图2是表示压电元件110的结构以及动作的一例的剖视图。压电元件110为压电元件110a、110b的结构的一例。压电元件110具备压电体111、112、电极113、114、垫板115。垫板115为金属制，也具有电极的功能。
压电体111、112优选含有压电陶瓷材料。压电材料例如使用钛酸锆酸盐(Pb(Ti，Zr)O3，所谓的PZT)、钛酸钡(BaTiO3)。均为强电介质，在效率方面优选PZT，但从无铅的观点考虑，优选钛酸钡。压电体111、112也可以含有压电聚合物。压电聚合物可列举聚偏二氟乙烯以及其共聚物、聚乳酸、聚偏二氰乙烯、聚脲以及奇数尼龙。
压电体111从电极113向垫板115的方向进行极化处理，压电体112从垫板115向电极114的方向进行极化处理。一方的电极与电极113、114连接，另一方的电极与垫板115连接。在该结构中，当通过电源P1向压电体111、112施加交流电压时，由于逆压电效应，当一方沿着与表面平行的方向收缩时，另一方伸长，通过反复进行图2所示的箭头S1、S2的动作而进行弯曲振动。
上述的压电元件110具有各压电体111、112的极化方向相同的平行型的双压电晶片构造，但也可以是极化方向不同的串联型的双压电晶片构造。此外，也可以在中央的垫板上使用绝缘体。压电元件110优选具有双压电晶片构造，但也可以具有单压电晶片构造。此外，压电元件110也可以使用压电层叠体来代替单板的压电体。在该情况下，可以使用外部电极，也可以通过通路构造形成电极。此外，压电元件110也可以是通过层叠压电体层和电极而形成并在层叠方向上伸缩的伸缩型的压电元件。
(2)弹性体
弹性体120a、120b的一端与压电元件110a、110b的主面粘接，另一端与振动板130的主面粘接。粘接能够使用例如环氧系、丙烯酸系或者聚氨酯系的粘接剂(以下，哪一粘接均相同)。弹性体120a、120b优选含有聚氨酯等树脂。此外，弹性体120a、120b的弹性模量优选为70MPa以上且690MPa以下。通过弹性体120a、120b将压电元件110a、110b的位移传递至振动板130。
优选在弹性体120a、120b之间存在压电元件110a、110b的重心位置。由此，能够减小SoT模块100整体的刚度，能够消除在将固有频率设定得较小的压电元件110a、110b产生的中音域的峰谷。弹性体120a、120b特别优选粘接于压电元件110a、110b各自的端部。另外，压电元件110a、110b能够分别划分中央部、两个中间部、两个端部的区域。
如图1所示，弹性体120a、120b优选形成为矩形状，但也可以形成为圆柱状或者椭圆柱状。弹性体120a、120b优选为相对于被粘接的压电元件110a、110b对称的形状以及配置。
(3)振动板
振动板130形成为平板状，与弹性体120a、120b粘接。振动板130的材料根据用途而不同。振动板130例如能够使用苯乙烯板。此外，作为TV用扬声器的振动板130，能够使用OLED面板。虽然容易使用树脂制的振动板130，但有时也使用利用木、纤维组织提高了非弹力的振动板。
振动板130通过经由弹性体120a、120b传递的位移力而在厚度方向上振动，使空气振动，产生声波。根据给到压电元件110a、110b的信号的频率和电流的强度，从振动板130产生的声音的高低、声压的大小不同地呈现。为了产生大的声压，连接到振动板的振动效率的提高是有效的。
(SoT模块的动作)
对SoT模块100的动作进行说明。由放大器放大后的声音的电信号被输入到SoT模块100，由此压电复合体105振动。并且，该振动引起的位移经由弹性体120a、120b传递到振动板130，振动板130振动，从而产生与电信号相应的声音。
优选未连结的压电元件110a、110b以反相或者同相被驱动。根据低音域的声压等所要求的特性来决定振动传递的路径整体的刚度和驱动各压电元件的相位的组合。另外，路径整体的刚度由各个要素决定。例如，即使在压电元件110a、110b以及振动板130的刚度较大的情况下，在弹性体120a、120b的刚度较小的情况下，也存在路径整体的刚度变小的情况。
[第二实施方式(端部连结型)]
(SoT模块的结构)
在上述的实施方式中，将独立的2片压电元件并列配置，但也可以利用连结构件将并列设置的压电元件连结。图3是表示SoT模块200的立体图。
SoT模块200具备压电元件210a、210b、弹性体220a、220b、连结构件240a、240b以及振动板130。压电元件210a、210b分别具有与压电元件110a、110b相同的结构。其中，压电元件210a、210b在振动板130上相互并列地设置，彼此的一部分连结，构成平板状的压电复合体205。由此，能够经由连结部分使振动放大，增大振动板130的位移幅度。弹性体220a、220b以与弹性体120a、120b相同的材料以及配置形成为矩形板状。
2片连结构件240a、240b例如由PET那样的树脂形成为平板状，分别连结压电元件210a的端部和压电元件210b的端部。通过将连结构件240a、240b的背面与压电元件210a、210b的表面粘接来进行连结。连结构件240a、240b优选被配置为彼此的长度方向不交叉，且相互平行。连结构件240a、240b的厚度根据整体的结构而设计，例如设计为100μm以上且1000μm以下。压电元件210a、210b以及连结构件240a、240b构成压电复合体205。另外，在剖视图中省略了压电元件210a、210b的电极。
(SoT模块的动作)
压电元件210a、210b优选以相互同相或者反相被驱动地进行布线。即，以反相或者同相驱动压电元件210a、210b地进行布线，输入电信号。由此，能够经由连结构件240a、240b放大压电元件210a、210b的振动，能够提高低音域至中音域的声压。能够根据所要求的特性与振动所传递的路径整体的刚度的组合来选择同相或者反相中的某一个。
(1)反相驱动
例如，能够相互反相地驱动压电元件210a、210b地进行布线，输入电信号。对于在上侧配置压电复合体205、在下侧配置振动板130的SoT模块200，以反相驱动各压电元件210a、210b。在该情况下，在压电元件210a的中央部向下位移时，压电元件210b的中央部向上位移。
(2)同相驱动
也可以相互同相地驱动压电元件210a、210b地进行布线，输入电信号。在以同相驱动各压电元件的情况下，在压电元件210a的中央部向下位移时，压电元件210b的中央部也向下位移。此外，在压电元件210a的中央部向上位移时，压电元件210b的中央部也向上位移。
优选以增大低音域的声压的驱动方式驱动SoT模块200。用曲线表示相对于位置的压电复合体205的位移，如果重叠相反相位的曲线，则出现曲线交叉的位置。如果将该位置称为位移点，则通过调节驱动信号(反相、同相)，能够使位移点接近或者远离弹性体220a、220b。通过该调节，能够放大特定频率的声压。这样，例如即使在低音域也能够获得充分的声压。
[第三实施方式(平板状的弹性体)]
在第二实施方式中，矩形板状的弹性体仅设置于压电元件的两端部的位置，但也可以遍及振动板整体地设置弹性体。该弹性体可以是一样的平板状，也可以如后述那样以固定的图案形成。
图4的(a)、(b)分别是表示SoT模块300的俯视图以及剖视图。图4的(b)的剖视图表示图4的(a)所示的截面4b。SoT模块300除了弹性体320以外与SoT模块200同样地构成。
另一方面，弹性体320遍及振动板130整体地形成为一样的平板状。由此，弹性体320的配置变得容易，因此能够减轻制造上的负担，并且能够利用弹性体320减小SoT模块300的刚度。另外，SoT模块300的动作与SoT模块200的动作相同。
[第四实施方式(圆形孔图案的弹性体)]
图5的(a)、(b)分别是表示SoT模块400的俯视图以及剖视图。图5的(b)的剖视图表示图5的(a)所示的截面5b。SoT模块400除了弹性体420以外与SoT模块300同样地构成。
弹性体420在振动板130整体上遍及与厚度方向垂直的截面具有固定的图案形状。固定的图案形状优选为多个圆柱孔周期性地排列的形状。此外，进一步优选设置直径不同的多种圆柱孔。由此，压电复合体205的约束变得松弛，不会妨碍位移。其结果，能够降低系统整体的刚度S值，使振动传递路径的衰减比最佳化。
[第五实施方式(球状图案的弹性体)]
图6的(a)、(b)分别是表示SoT模块500的俯视图以及剖视图。图6的(b)的剖视图表示图6的(a)所示的截面6b。SoT模块500除了弹性体520以外与SoT模块300同样地构成。
弹性体420遍及振动板130整体在与厚度方向垂直的截面上具有固定的图案形状。固定的图案形状优选为多个球状的突起或者圆柱周期性地排列的形状。由此，压电复合体205的约束变得松弛，不会妨碍位移。其结果，能够降低系统整体的刚度S值，使振动传递路径的衰减比最佳化。
[第六实施方式(H型)]
在上述实施方式中使用了2片压电元件，但SoT模块也可以连结3片压电元件。在该情况下，能够利用压电元件将并列设置的SoT模块的中央部彼此连结。
(SoT模块的结构)
图7以及图8是表示SoT模块600的结构的概略图。图中的箭头根据箭头的种类表示各压电元件的位移(以下同样)。SoT模块600具备压电元件610a～610c、弹性体620a、620b以及振动板130。通过将3片压电元件610a～610c连结为H型而构成压电复合体605。
压电元件610a、610b分别与压电元件210a、210b同样地构成。弹性体620a、620b含有与弹性体120a、120b同样的材料，同样地配置。弹性体620a、620b在振动板130上分别支承压电元件610a、610b，将压电元件610a、610b的振动传递到振动板130。
压电元件610c具有与压电元件610a相同的结构，将压电元件610a、610b的中央部连结。通过将压电元件610c的一端的背面与压电元件610a、610b的中央部的表面粘接来进行连结。
(SoT模块的动作)
(1)同相驱动
图7是表示SoT模块600的动作例(同相)的概略图。对于将压电复合体605配置在上侧、将振动板130配置在下侧的SoT模块600，将压电元件610a～610c进行布线，以使得全部以同相驱动，输入电信号。在该情况下，如图7所示的箭头那样产生位移，能够在压电复合体605整体获得大的位移。在使各压电元件相互同相驱动的情况下，在压电元件610a、610b的中央部向上位移时，压电元件610c的两端部向下位移，中央部向上位移。
(2)反相驱动
也可以进行将压电元件610a、610b和压电元件610c进行布线，以使得相互反相地驱动，输入电信号。图8是表示SoT模块600的动作例(反相)的概略图。在这种情况下，如图8所示的箭头那样产生位移，能够在压电复合体605整体获得大的位移。在压电元件610a、610b的中央部向上位移时，压电元件610c的两端部向上位移，中央部向下位移。
若将重叠相反相位的压电复合体605的位移的曲线时的曲线交叉的位置称为位移点，则通过调节驱动信号(反相、同相)，能够使位移点接近或者远离弹性体620a、620b。通过该调节，能够放大特定频率的声压。这样放大压电复合体605的位移，向振动板130传递振动，由此能够提高低音域的声压。
[第七实施方式(中央连结环型)]
在上述的实施方式中，在压电元件的位移的放大路径中存在末端，但SoT模块也可以具有使位移放大为环状的构造。另外，在以下的例子中，从效率的观点出发，使用4片压电元件，但也可以使用3片、5片等其他片数的压电元件。
图9的(a)～(c)分别是表示SoT模块700的立体图、侧视图以及其动作例的概略图。SoT模块700具备压电元件710a～710d、弹性体720a～720d以及振动板130。压电元件710a～710d分别具有与压电元件110a相同的元件构造。4片压电元件710a～710d以环构造连结，由此构成压电复合体705。
例如通过压电元件710a的一端的背面与压电元件710b的中央部的表面粘接来进行连结。图9的(a)所示的由点线包围的区域是粘接区域。通过在压电元件710b、710c、压电元件710c、710d以及压电元件710d、710a中的哪一者之间都进行这样的连结，从而形成环构造。由此，能够经由连结构件环状地将压电元件的振动放大至饱和，能够提高低音域的声压。连结多个压电元件710a～710d各自的端部的位置是其他压电元件的中央部。由此，能够提高低音域的特性。
弹性体720a～720d含有与弹性体120a相同的材料。如上所述，压电元件710a的一端与其他压电元件710b的中央部连结，另一端由弹性体720a支承。这样，弹性体720a～720d在振动板130上分别支承压电元件710a～710d的端部，将压电元件710a～710d的振动传递到振动板130。压电元件710a～710d以同相或者反相被驱动，这些驱动方式根据传递振动的路径整体的刚度等来设定。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体720a～720d，从而能够放大特定的频率的声压。
[第八实施方式(中间连结环型)]
在第七实施方式中，压电元件的一端的连结目的地是其他压电元件的中央部，但也可以是中央部与端部的中间部。图10的(a)是SoT模块800的立体图。连结通过一方的背面与另一方的表面的粘接来进行。图10的(a)所示的由点线包围的区域是粘接区域。SoT模块800除了各压电元件810a～810d的连结位置以外，与SoT模块700同样地构成。压电元件810a～810d以同相或者反相被驱动，这些驱动方式根据传递振动的路径整体的刚度等来设定。由此，能够提高中音域的特性。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体820a～820d，从而能够放大特定的频率的声压。
[第九实施方式(端部连结环型)]
在第七实施方式中，压电元件的一端的连结目的地是其他压电元件的中央部，但也可以是端部。图10的(b)是SoT模块900的立体图。连结通过一方的背面与另一方的表面的粘接来进行。图10的(b)所示的由点线包围的区域是粘接区域。SoT模块900除了各压电元件910a～910d的连结位置以外，与SoT模块700同样地构成。压电元件910a～910d以同相或者反相被驱动，这些驱动方式根据传递振动的路径整体的刚度等来设定。由此，能够提高高音域的特性。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体920a～920d，从而能够放大特定的频率的声压的放大。
[其他的连结型的实施方式(交叉型)]
压电元件也可以使彼此的长度方向交叉地连结而构成压电复合体。例如，压电元件使彼此的长度方向交叉，并重叠配置中央部。并且，一个压电元件的中央部的背面与另一个压电元件的中央部的表面被粘接。由此，能够放大振动板的位移，特别能提高低音域到中音域的声压。另外，交叉优选以正交或者能够获得与其同等的效果的角度进行。
[第十实施方式(单独台阶型)]
在上述的实施方式中，使用弯曲型的压电元件，但也可以使用伸缩型的压电元件。作为伸缩型的压电元件，优选使用在伸缩方向上层叠压电体和电极的压电元件。图11的(a)、(b)分别是表示SoT模块1000的立体图以及剖视图。图11的(b)的剖视图表示图11(a)的截面11b。
SoT模块1000由压电元件1010、1080、弹性体1020以及振动板130构成。压电元件1010、1080分别是伸缩型的压电元件。压电元件1010、1080优选通过层叠含有压电陶瓷并进行了极化处理的压电体与电极而形成。压电元件1010、1080通过交流电压的施加而产生伸缩振动。
压电元件1010、1080沿着长度方向配置成交错的一列，通过端部彼此连结而形成上行与下行的台阶。具体而言，在端部粘接压电元件1010的表面和压电元件1080的背面。在配置于中央的压电元件1080的两侧以相互一部分重叠的状态配置有压电元件1010。压电元件1010、1080构成对称形的压电复合体1005。
多个压电元件1010、1080可以通过单一的信号的输入而被驱动(同相驱动)，也可以仅中央的压电元件1080相对于两侧的压电元件1010错开相位而被不同的信号驱动。如果以曲线表示相对于位置的压电复合体1005的位移并重叠相反相位的曲线，则出现曲线交叉的位移点。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1020，从而能够放大特定频率的声压。这样，能够经由连结部分使位移量放大。在仅使压电元件1080错开相位进行驱动的情况下，优选对两侧的压电元件1010进行反相驱动。
[第十一实施方式(并列台阶型)]
图12的(a)是表示SoT模块1100的立体图。SoT模块1100具备压电复合体1105a、1105b、弹性体1120a、1120b以及振动板130。压电复合体1105a与压电复合体1005同样地构成，具有压电元件1110a、1180a，通过各自的端部连结为一列而形成。压电复合体1105b也通过压电元件1110b、1180b的端部被连结而形成，与压电复合体1005同样地构成。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1120a、1120b，从而能够放大特定的频率的声压。由于压电复合体1105a、1105b并列设置，因此能够使位移量放大。压电复合体1105a、1105b的驱动能够与压电复合体1005的驱动同样地进行。
[第十二(1)实施方式(交叉台阶型)]
图12的(b)是表示SoT模块1200的立体图。SoT模块1200具备压电复合体1205、弹性体1220a～1220d以及振动板130。压电复合体1205具备中央的压电元件1280以及端部与中央的压电元件1280的边缘连结的周围的压电元件1210a～1210d。中央的压电元件1280比周围的压电元件1210a～1210d大。连结成一列的压电元件1210a、1280、1210c的连结方向和连结成另一列的压电元件1210b、1280、1210d的连结方向在中央呈直角地交叉。
多个压电元件1280、1210a～1210d可以通过单一的信号的输入而被驱动(同相驱动)，也可以仅中央的压电元件1280相对于周围的压电元件1210a～1210d错开相位而被不同的信号驱动。在仅使压电元件1280错开相位进行驱动的情况下，优选对周围的压电元件1210a～1210d进行反相驱动。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1220a～1220d，从而能够放大特定的频率的声压。
[第十二(2)实施方式(交叉台阶型)]
中央的压电元件也可以与周围的压电元件的振动板侧连结。此外，各连结部分也可以从穿过中央的压电元件的中心的面向一侧偏移。图13的(a)、(b)是表示SoT模块2200的俯视图以及剖视图。图13的(b)的剖视图表示图13的(a)所示的截面13b。
SoT模块2200具备压电复合体2205、弹性体2220a～2220d以及振动板130。压电复合体2205具有中央的压电元件2280以及端部与压电元件2280的边缘连结的周围的压电元件2210a～2210d。中央的压电元件2280的宽度比周围的压电元件2210a～2210d的宽度大。中央的压电元件2280与周围的压电元件2210a～2210d的振动板130侧连结。连结成一列的压电元件2210a、2280、2210c的连结方向和连结成另一列的压电元件2210b、2280、2210d的连结方向在中央呈直角地交叉。
各连结部分从穿过中央的压电元件2280的中心的面向一侧偏移。例如，相对于面P1，压电元件2210d的连结位置向压电元件2210a侧偏移，压电元件2210b的连结位置向压电元件2210c侧偏移。这样，SoT模块2200形成为风车那样的形状。
面P1是将压电复合体2205均等地分割的2分面，压电复合体2205形成为被面P1分割的两侧的形状相对于面P1上的一点成为点对称。即，压电复合体2205是在从被面P1分割的一侧观察另一侧时上下左右反转的形状。压电复合体2205不仅相对于面P1，而且相对于与角度无关地均等分割的2分面(例如面P2)具有同样的对称性。
多个压电元件2280、2210a～2210d可以通过单一的信号的输入而被驱动(同相驱动)，也可以仅中央的压电元件2280相对于周围的压电元件2210a～2210d错开相位而被不同的信号驱动。在仅使压电元件2280错开相位进行驱动的情况下，优选对周围的压电元件2210a～2210d进行反相驱动。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体2220a～2220d，从而能够放大特定的频率的声压。这样的调节对于上述的对称性变得更容易。
[第十三实施方式(单独底板型)]
在第十～第十二实施方式中，通过粘接而连结伸缩型的压电元件的端部，但也可以经由底板连结。图14的(a)、(b)分别是表示SoT模块1300的立体图以及剖视图。图14的(b)的剖视图表示图14的(a)的截面13b。
SoT模块1300由压电元件1310、1390、弹性体1320、底板1360以及振动板130构成。压电元件1310、1390分别是伸缩型的压电元件。压电元件1310、1390优选通过层叠含有压电陶瓷并进行了极化处理的压电体与电极而形成。压电元件1310、1390通过交流电压的施加而产生伸缩振动。
压电元件1310、1390在矩形的底板1360上沿着其长度方向设置成一列。压电元件1310、1390交错地以均匀的间隔排列，压电复合体1305构成为对称形。压电元件1310、1390构成对称形的压电复合体1305。
多个压电元件1310、1390可以通过单一的信号的输入而被驱动(同相驱动)，也可以仅中央的压电元件1390相对于两侧的压电元件1310错开相位而被不同的信号驱动。如果以曲线表示相对于位置的压电复合体1305的位移并重叠相反的相位的曲线，则出现曲线交叉的位移点。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1320，从而能够放大特定的频率的声压。这样，能够经由连结部分使位移量放大。另外，省略弹性体1320和振动板130，在将底板1360用作振动板的情况下也能够获得同样的效果。
[第十四实施方式(并列底板型)]
图15的(a)表示SoT模块1400的立体图。SoT模块1400具备压电复合体1405a、1405b、弹性体1420a、1420b以及振动板130。压电复合体1405a具备压电元件1410a、1490a以及底板1460a，与压电复合体1305同样地构成。压电复合体1405b也具备压电元件1410b、1490b以及底板1460b，与压电复合体1305同样地构成。
通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1320，从而能够放大特定的频率的声压。此外，由于压电复合体1405a、1405b并列设置，因此能够使位移量放大。压电复合体1405a、1405b的驱动能够与压电复合体1305的驱动同样地进行。
[第十五实施方式(交叉底板型)]
图15的(b)是表示SoT模块1500的立体图。SoT模块1500具备压电复合体1505、弹性体1520a～1520d以及振动板130。压电复合体1505由压电元件1510a～1510d、1590以及底板1560构成。压电元件1510a～1510d、1590粘接于底板1560上。
在压电复合体1505中，在十字形状的基板1560上配置有中央的压电元件1590以及周围的压电元件1510a～1510d。周围的压电元件1510a～1510d均以相同的尺寸形成。在图15的(b)所示的例子中，中央的压电元件1590的尺寸与周围的压电元件1510a～1510d的尺寸相同，但也可以不同。
压电元件1510a～1510d、1590可以通过单一的信号的输入而被驱动(同相驱动)，也可以仅中央的压电元件1590相对于周围的压电元件1510a～1510d错开相位而被不同的信号驱动。在仅使压电元件1590错开相位进行驱动的情况下，优选对周围的压电元件1510a～1510d进行反相驱动。通过调节驱动信号(反相、同相)，使位移点接近或者远离弹性体1520a～1520d，从而能够放大特定的频率的声压。
[第十六实施方式(高热传导率构造)]
SoT模块也可以是由具有高热传导率的构造构成。图16是表示SoT模块1600的剖视图。
SoT模块1600具备压电元件1610a、1610b、底板1660、弹性体1620以及振动板130。由2片压电元件1610a、1610b以及粘接它们的底板1660构成压电复合体1605。底板1660优选含有金属。
压电元件1610a、1610b分别具有与压电元件110a相同的元件构造。弹性体1620以与弹性体420相同的材料以及配置在振动板130上支承基板1660，将压电复合体1605的振动传递到振动板130。通过将弹性体1620的一端粘接于底板1660，能够释放积存于压电元件1610a、1610b的热。
弹性体1620优选由弹性体形成。此外，弹性体优选热传导率为1×10-4cal·s-1cm-2以上。由此，弹性体1620能够以较高的导热性进行散热。
[第十七实施方式(分隔型隔离件)]
第十六实施方式的SoT模块由压电元件、底板、弹性体以及振动板构成，但也可以进一步具有隔离件。图17的(a)是表示SoT模块1700的剖视图。图17的(a)表示用与振动板130平行的面剖切弹性体1720的截面。
SoT模块1700具备压电元件、弹性体1720、振动板130以及隔离件1770。压电元件具有与压电元件110相同的元件构造。压电元件彼此优选相互连结。多个压电元件被左右分别分离而形成压电复合体。
弹性体1720的一端粘接于压电复合体，另一端粘接于振动板130，分别对两个压电复合体形成弹性体1720的集合。并且，在它们之间设置有隔离件1770。通过隔离件1770，能够抑制左右各扬声器中的音响干扰。
[第十八实施方式(包围型隔离件)]
隔离件也可以具有包围弹性体的集合的构造。图17的(b)是表示SoT模块1800的剖视图。图17的(b)表示用与振动板130平行的面剖切弹性体1720时的截面。
SoT模块1800除了具备隔离件1870a、1870b来代替隔离件1770以外，与SoT模块1700同样地构成。
隔离件1870a、1870b包围左右各弹性体1720的集合。此外，隔离件1870a、1870b分别由内侧的隔离件1871a、1871b以及外侧的隔离件1872a、1872b构成。通过隔离件1870a、1870b具有包围弹性体1720的双重构造，声音难以向各隔离件之外传递。由此，能够有效地抑制在左右各扬声器的内部产生的音响干扰。
[第十九实施方式(空冷型隔离件)]
隔离件也可以具有空气的流通路径。图17的(c)是表示SoT模块1900的俯视图。图17的(c)表示用与振动板130平行的面剖切弹性体1720时的截面。
SoT模块1900除了具备隔离件1970a、1970b来代替隔离件1870a、1870b以外，与SoT模块1800同样地构成。
隔离件1970a、1970b被设置为包围左右各弹性体1720的集合。隔离件1970a、1970b分别由内侧的隔离件1971a、1971b以及外侧的隔离件1972a、1972b构成。隔离件1970a、1970b具有包围弹性体1720的双重构造。
内侧的隔离件1971a、1971b分别具有开口部1973a、1973b以及分隔件1974a、1974b。此外，外侧的隔离件1972a、1972b分别具有分隔件1975a、1975b以及开口部1976a、1976b。由此，形成从弹性体1720连续到隔离件1970a、1970b外的空气的流通路径。其结果，SoT模块1900能够抑制音响干扰并且提高冷却效率。
[应用产品]
如以上那样构成的SoT模块能够用于各种用途。用途能够分类为大致音响和噪声消除。噪声消除是使用反相位的声音的技术，特别是有效地除去马达音那样的具有规则性的噪声。虽然说难以消除1kHz以上的噪声，但如果是SoT模块，则能够充分地应对1kHz以下的噪声消除。
(汽车)
如果有作为振动板发挥功能的平板，则通过在其中设置压电元件以及弹性体，能够构成SoT模块。例如，能够将汽车的门、顶棚、后备箱、头枕、仪表板的塑料面板的一部分用作振动板，构成SoT模块。
在如汽车那样在内部空间存在制约的情况下，与从一个位置扩展的声音相比，将SoT模块置于各种位置而生成的声音更能作为在空间上取得了平衡的声音而被收听者听到。例如，能够以较小的音量从座位的后方、前方的座位的背部部分产生声音。
不限于这样的音响用途，在汽车中作为噪声消除器也能够利用SoT模块。具体而言，能够在座椅的下方形成SoT模块，利用与发动机音反相的声音来消除噪声。
如果想要通过使用线圈的扬声器来实现上述那样的结构，则难以确保车内的空间。此外，从确保电源、减少重量的观点出发，也难以利用使用了线圈的扬声器。与此相对，如果是使用了压电元件的SoT模块，则能够充分地利用有限的空间、容许重量、电源。
(电气产品)
电气产品能够容易地确保电源，能够将壳体用作振动板，因此适合于SoT模块的应用。例如，能够在洗衣机的噪声消除中利用SoT模块。此时，能够将SoT模块设置在洗衣机本身上，也能够设置在洗衣机附属品上。例如，作为噪声消除器，优选在洗衣机的底座上设置SoT模块，形成不传递声音的机构。从洗衣机泄漏的声音是通过隔音材料的1kHz以下的低音，在通常的压电模块中无法消除该声音，但如果是SoT模块则能够消除。
(CSO)
作为SoT模块的代表性的应用产品，可举出屏幕发声(Cinematic Sound)OLDE(CSO)。CSO是在自发光OLED中追加音响技术，使画面的声音的位置与实际的声音的产生位置一致的技术。将OLED面板用作振动板，不是从内置于TV的另外的扬声器，而是从OLED画面直接向用户传达声音，由此能够听到与图像对应的声音。即，用户从电影、电视剧的演员的口中听到相互交谈的声音，从空中落下来的雨与地面接触的声音也在实际的画面中从与地面碰撞的位置听到声音。这样，用户能够提高代入感。该用途不限于TV，即使是标牌也能够同样地应用SoT模块。
(家具、建筑构件)
SoT模块也能够应用于家具、建筑构件。例如，在组装有框架的架子中使用的箱子型的抽屉中设置压电元件以及弹性体，能够形成SoT模块。这样，能够在桌子的抽屉中鸣响，将箱子中用作扬声器。即使将物体放入抽屉，也能够产生期望的声音。
也能够在设置于道路的LED投光机的背面的铁板设置压电元件以及弹性体，将铁板用作振动板，构成SoT模块。例如，能够从LED投光机直接产生警报的声音。也可以将天花板、墙壁或者隔断用作振动板而构成SoT模块。在这种情况下，在音响以及噪声消除中的哪者都能利用。从低音域的声压的观点出发，这样的结构也可以是基于线圈的扬声器，但无法确保建筑物内的空间。此外，在基于线圈的扬声器中需要较强的电源，很可能受到法律上的限制。如果是SoT模块，则也可以设置在微小的空间，也可以挪用一般用的过程电源后安装。
[实施例]
数式(1)是表示压电模块的固有振动频率fs的数学式。M以及S分别表示压电模块的质量以及刚度。在平板型的压电模块的情况下，整体的刚度值主要依赖于弹性体的刚度。
[数学式1]
因此，通过减小弹性体的刚度，能够减小系统整体的固有振动频率。此外，由于系统整体的刚度还依赖于振动板的拉伸强度，因此也能够根据振动板的材料的选定来提高低音的声压。
但是，另一方面，由于振动板的重量，传递率下降，声压特性有可能劣化。如果为了消除该问题而提高压电复合体和振动板的附着强度来提高传递率，则压电复合体必须全部接受面板的重量，无法维持振幅。在考虑这样的情况的基础上，不是单纯的向振动路径的弹性体的追加，还进行振动传递路径的衰减比的调整，由此能够提高声压。
[实施例1]
改变弹性体的配置来制作试验用的压电模块，测定声压的频率特性。图18的(a)是表示弹性体的位置分别不同的试验用的压电模块t1～t3的侧视图。如图18的(a)所示，试验用的压电模块t1由压电元件v1、弹性体u1、振动板w1构成。压电元件v1是使用了PZT的弯曲型的压电元件。弹性体u1在压电元件v1的长度方向上是8mm的长度，含有聚氨酯，一个面粘接在压电元件v1的长度方向的中央部。振动板w1是OLED面板，粘接弹性体u1的另一面。
试验用的压电模块t2由压电元件v1、弹性体u2、振动板w2构成。两个弹性体u2与弹性体u1同样地在压电元件v1的长度方向上是8mm的长度，含有聚氨酯，但分别配置在压电元件v1的长度方向的中央部与两端部的中间位置。
试验用的压电模块t3由压电元件v1、弹性体u3、振动板w1构成。两个弹性体u3与弹性体u1同样地在压电元件v1的长度方向上是8mm的长度，含有聚氨酯，但分别配置在压电元件v1的长度方向的两端部。
图18的(b)是表示试验用的压电模块t1～t3的声压的频率特性的图表。如图18的(b)所示，在试验用的压电模块t1中没有产生试验用的压电模块t1、t2中产生的中音域的峰谷。
[实施例2]
改变弹性体的形状来制作试验用的压电模块，测定声压的频率特性。图19的(a)是表示弹性体的形状不同的试验用的压电模块t4、t5的侧视图。
如图19的(a)所示，试验用的压电模块t4由压电元件v1、弹性体u4、振动板w1构成。两个弹性体u4在压电元件v1的长度方向的两端形成为直径10mm的圆柱状，含有聚氨酯。此外，试验用的压电模块t5由压电元件v1、弹性体u5、振动板w5构成。两个弹性体u5在压电元件v1的长度方向的两端形成为长度5mm的矩形体状，含有聚氨酯。
图19的(b)是表示试验用的压电模块t4、t5的声压的频率特性的图表。如图19的(b)所示，在低音域，试验用的压电模块t5的声压大，在中音域，试验用的压电模块t4的声压大。但是，声压的频率特性不由于弹性体的形状而产生大的差异。
[实施例3]
对第一实施方式的SoT模块100(实施例E1(并列型))测定声压的频率特性。图20是表示实施例E1的压电模块以及压电模块t5的声压的频率特性的图表。如图20所示，在100Hz附近存在声压的下降，但在200Hz至1kHz的低中音域中，获得与高音域同等的声压。另外，在1.5kHz附近观察到声压的下降。
[实施例4]
准备第二实施方式的SoT模块200(实施例E2(端部连结型))，测定其声压的频率特性。图21是表示各实施例E1以及E2的SoT模块的声压的频率特性的图表。在实施例E1中，在100Hz至400Hz的低音域存在声压小的区域。但是，在1kHz附近的中音域的区域中，与实施例E1相比，实施例E2具有平坦的声压的特性，在实施例E2中消除了实施例E1中产生的声压的下降。此外，在10kHz以上的高音域，在实施例E2中也获得平坦的特性。
[实施例5]
准备第七实施方式的SoT模块700(实施例E7(中央连结环型))，测定其声压的频率特性。图22是针对各实施例E1以及E7表示SoT模块的声压的频率特性的图表。如图22所示，在低音域，实施例E7获得比实施例E1更平坦且大的声压。此外，在中高音域中，实施例E1与实施例E7相比能够获得更平坦且大的声压。可知实施例E7(中央连结环型)大幅提高低音域中的声压。
[实施例6]
准备第七实施方式的SoT模块700(实施例E7(中央连结环型))、第八实施方式的SoT模块800(实施例E8(中间连结环型))以及第九实施方式的SoT模块900(实施例E9(端部连结环型))，测定各自的声压的频率特性。图23是针对各实施例E7～E9表示SoT模块的声压的频率特性的图表。如图23所示，在低音域中，在实施例E7中获得最大的声压。在中音区域中，在实施例E8中获得最大的声压。在高音域中，在实施例E9中获得最大的声压。因此，SoT模块700、800以及900分别适合于低音域、中音域以及高音域的用途。
[实施例7]
准备第十三实施方式的SoT模块1300(实施例E13(单独底板型))，对中央的压电元件1390和两侧的压电元件1310进行同相驱动或者反相驱动，测定声压的频率特性。图24是表示针对实施例E13以同相以及反相驱动时的SoT模块的声压的频率特性的图表。如图24所示，在反相驱动中，低音域中的声压提高，在同相驱动中，中高音域的声压提高。
-附图标记说明-
100 SoT模块(第一实施方式)
110 压电元件
110a、110b 压电元件
P1 电源
111、112 压电体
113、114 电极
115 垫板
120a、120b 弹性体
130 振动板
200 SoT模块(第二实施方式)
205 压电复合体
210a、210b 压电元件
220a、220b 弹性体
240a、240b 连结构件
300、400、500 SoT模块(第三～五实施方式)
320、420、520 弹性体
600 SoT模块(第六实施方式)
605 压电复合体
610a～610c 压电元件
620a、620b 弹性体
700 SoT模块(第七实施方式)
705 压电复合体
710a～710d 压电元件
720a～720d 弹性体
800 SoT模块(第八实施方式)
810a～810d 压电元件
820a～820d 弹性体
900 SoT模块(第九实施方式)
910a～910d 压电元件
920a～920d 弹性体
1000 SoT模块
1005 压电复合体
1010、1080 压电元件
1020 弹性体
1100 SoT模块
1105a、1105b 压电复合体
1110a、1180a、1110b、1180b 压电元件
1120a、1120b 弹性体
1200 SoT模块
1205 压电复合体
1210a～1210d、1280 压电元件
1220a～1220d 弹性体
1300 SoT模块
1305 压电复合体
1310、1390 压电元件
1320 弹性体
1360 底板
1400 SoT模块
1405a、1405b 压电复合体
1410a、1490a、1410b、1490b 压电元件
1420a、1420b 弹性体
1460a、1460b 底板
1500 SoT模块
1505 压电复合体
1510a～1510d、1590 压电元件
1520a～1520d 弹性体
1560 底板
1600 SoT模块(第十六实施方式)
1605 压电复合体
1610a、1610b 压电元件
1620 弹性体
1660 底板
1700 SoT模块(第十七实施方式)
1720 弹性体
1770 隔离件
1800 SoT模块(第十八实施方式)
1870a、1870b 隔离件(整体)
1871a、1871b 内侧的隔离件
1872a、1872b 外侧的隔离件
1900 SoT模块(第十九实施方式)
1970a、1970b 隔离件
1971a、1971b 内侧的隔离件(整体)
1972a、1972b 外侧的隔离件
1973a、1973b、1976a、1976b 开口部
1974a、1975a 分隔件
2200 SoT模块
2205 压电复合体
2210a～2210d、2280 压电元件
2220a～2220d 弹性体
t1～t5 压电模块(试验用)
u1～u5 弹性体
v1 压电元件
w1 振动板。

Claims (16)

1.一种SoT模块，其特征在于，具备：
压电复合体，通过施加交流电压而使弯曲振动产生，为平板状；
多个弹性体，一端与所述压电复合体的主面粘接，并传递所述压电复合体的振动；以及
振动板，主面粘接于所述弹性体的另一端，
所述压电复合体包含形成为矩形平板的压电元件，
在多个所述弹性体之间存在所述压电复合体的重心位置。
2.根据权利要求1所述的SoT模块，其特征在于，
所述弹性体粘接于所述压电元件的端部。
3.根据权利要求1或者权利要求2所述的SoT模块，其特征在于，
所述压电复合体具有多个所述压电元件，所述压电元件各自相互的一部分连结。
4.根据权利要求3所述的SoT模块，其特征在于，
所述SoT模块还具备：多个连结构件，连结多个所述压电元件的各端部，
多个所述压电元件设置为相互的长度方向不交叉，所述多个连结构件设置为长度方向相互不交叉。
5.根据权利要求3所述的SoT模块，其特征在于，
作为多个所述压电元件，3片所述压电元件连结为H型。
6.根据权利要求3所述的SoT模块，其特征在于，
多个所述压电元件各自一端与其他所述压电元件粘接，由此形成将位移放大的环构造。
7.根据权利要求6所述的SoT模块，其特征在于，
多个所述压电元件各自的另一端被粘接的位置是其他所述压电元件的中央部。
8.根据权利要求6所述的SoT模块，其特征在于，
多个所述压电元件各自的另一端粘接的位置是其他所述压电元件的中央部与端部的中间部。
9.根据权利要求6所述的SoT模块，其特征在于，
多个所述压电元件各自的另一端被粘接的位置是其他所述压电元件的端部。
10.根据权利要求3所述的SoT模块，其特征在于，
多个所述压电元件各自的端部彼此连结成一列。
11.根据权利要求1所述的SoT模块，其特征在于，
所述压电复合体包含粘接多个所述压电元件的底板，
所述弹性体的一端粘接于所述底板。
12.根据权利要求11所述的SoT模块，其特征在于，
所述底板含有金属。
13.根据权利要求11或者权利要求12所述的SoT模块，其特征在于，
所述弹性体的热传导率为1×10-4cal·s-1cm-2以上。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的SoT模块，其特征在于，
在所述底板与所述振动板之间还具备划分所述弹性体的集合的隔离件，
所述弹性体形成左右分别分离的集合。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的SoT模块，其特征在于，
所述振动板使用汽车的部件，
所述SoT模块搭载于所述汽车。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的SoT模块，其特征在于，
所述振动板使用电气产品的部件或者附属品，
所述SoT模块搭载于所述电气产品或者所述电气产品的附属品。
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