JP2009505376A - 音響発光装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、層状構造を持つシート状素子であって、前記シート状素子に加えられる信号に応じて所定の動作を行うシート状素子と、前記シート状素子に対する屈曲波を励起することによる前記信号の供給源である、少なくとも１つのトランスデューサとを有する音響発光装置であって、前記シート状素子が、少なくとも、第１電極層と、発光層と、第２電極層とを備える発光装置を有する音響発光装置に関する。

Description

本発明は、音響発光装置(acoustic light-emitting device)に関する。

従来のスピーカは、音放射器としてコーンタイプの膜を利用することが知られている。この場合には、膜の小さい方の端部に動電型のボイスコイル・トランスデューサ(voice coil transducer)を取り付けることによって、音の放射が達成され得る。トランスデューサは、コイルを駆動して前後に動かす。米国特許出願公開番号第2002/0118847 A1号公報には、音を生成するのにパネルの振動を用いるスピーカであって、トランスデューサが、パネルの曲げ振動を引き起こすスピーカが記載されている。

スピーカが用いられる場所では、多くの場合、照明が必要とされる。スピーカに反射面を備え付けることは、よく知られている。スピーカの反射面に向きが合わせてあるランプを用いることによって、広い領域の照明が達成され得る。装置が、音を生成する素子と、光を生成する素子との組み合わせを有するというのもまた、最先端技術である。例えば、従来のスピーカのまわりに配置される発光ダイオードはよく知られている。不利な点のうちの１つは、この音響発光装置によって生成される光及び音の質が、満足のいくものではないことにある。

本発明の目的は、上記の音響発光装置を改善することにある。詳細には、本発明の目的は、コンパクト且つ単純な構成を備える音響発光装置を供給することにある。

この目的は、本発明の請求項１によって教示されているような音響発光装置によって達成される。

従って、層状構造(layer structure)を持つシート状素子であって、前記シート状素子に加えられる信号に応じて所定の動作を行うシート状素子と、前記シート状素子に対する屈曲波を励起することによる前記信号の供給源である、少なくとも１つのトランスデューサとを有する音響発光装置であって、前記シート状素子が、少なくとも、第１電極層と、発光層（活性層）と、第２電極層とを備える発光装置を有する音響発光装置が供給される。

本願発明者は、音を生成する素子と、光を生成する素子との組み合わせの問題を非常に綿密に研究し、発光装置を担持する、層状構造の、パネル形状の、シート状素子であって、それによって、前記シート状素子が、スピーカとしての役割を果たすシート状素子に解決策を見出した。本発明の基本的な考えの１つは、本願の音響発光装置は、シート状の音放射素子であって、トランスデューサが、前記素子に対する振動モードを励起するシート状の音放射素子を有するという事実に基づいている。好ましくは、前記トランスデューサは、電気信号をコイルの動きに変換する電気機械システムであり得る。前記トランスデューサと前記シート状素子を結合することによって、前記コイルの動きが前記素子に伝達され、前記素子が曲げられる。このようにして、振動モードが励起され、音が放射される。本発明の好ましい実施例においては、前記シート状素子は平面構造を持つ。好都合なことに、前記シート状素子は、容易に、様々な用途に用いられ得る。

好ましい実施例においては、前記シート状素子は、前記トランスデューサが、直接、一方の電極層に取り付けられる前記発光装置である。前記発光層は、前記第１電極層と、前記第２電極層との間に配置される。好ましくは、前記発光装置は、無機エレクトロルミネセント装置又は有機発光装置（ＯＬＥＤ）である。本発明においてＯＬＥＤを用いることの主な利点の１つは、平坦且つコンパクトである、高効率且つ高輝度な音響装置が実現され得ることにある。ホイル(foil)のような可撓性基板上でＯＬＥＤを用いることも可能である。従って、前記ＯＬＥＤは、容易に、前記シート状素子に取り付けられることができ、それによって、前記シート状素子は、考えられるあらゆる形状をとり得る。他の例においては、前記ＯＬＥＤと組み合わせた前記音響発光装置が、色が制御可能なシステムにおいて用いられ得る。それ故、本発明は、独立して、光源、スピーカ又は両方の組み合わせとして用いられ得る、音響発光装置の新しい可能性を供給する。

好ましくは、前記ＯＬＥＤは、下部放射装置又は上部放射装置である。下部放射装置は、透過性基板を介して光を放射するが、上部放射装置は、前記基板とは反対側へ光を放射する。後者の場合には、前記基板は、透過性又は非透過性であり得る。前記シート状素子における屈曲波励起のための特性の変更及び／又は修正のためには、層状装置(layer device)を使用するのが有利であり得ることが分かった。前記層状装置は、前記トランスデューサと、前記発光装置との間に配置され得る。別の可能性は、前記トランスデューサの反対側において、前記発光装置上に前記層状装置を配置するものである。１つの音響発光装置において両方の配置を用いることも勿論可能である。

本発明の好ましい実施例によれば、前記層状装置は、少なくとも１つの層状素子(layer element)を有し、前記少なくとも１つの層状素子は、前記発光装置のための被覆層及び／又は基板層であり得る。

本発明の好ましい実施例においては、前記層状装置は、少なくとも２つの層状素子を備える多層のものである。前記層状素子は、均質な等方性材料、及び／若しくは均質な異方性材料、及び／若しくはガラス、及び／若しくは金属、及び／若しくはプラスチックで作成されることができ、且つ／又は発泡構造（foam structure）、及び／若しくハニカム構造、及び／若しくは繊維構造(fibered structure)、及び／若しくは単一材料構造、及び／若しくは複合材料構造を有する。更に、前記シート状素子の前記層状装置は、アルミニウム又は紙で作成されることができ、これは、前記ＯＬＥＤのより優れた温度管理並びにより優れた剛性及び安定性を達成する。好ましくは、前記均質な材料は、前記音響発光装置の無放射側に配置される。

前記層状装置は、第１層状素子と、第２層状素子とを有するのが得策である。それによって、前記第１層状素子と、前記第２層状素子との間に、第３層状素子として、コア(core)が配置される。前記層状装置は、前記ＯＬＥＤに接続され、従って、前記音響発光装置は、ダブルサンドイッチ構造を持つ。前記層状装置は、堅く軽量なコアを含むのが得策である。それによって、少なくとも１つのトランスデューサが、屈曲波エネルギが音の放射を可能にするようにして、前記シート状素子に結合される。前記コアの機能の１つは、特定の曲げ剛性を達成するよう、前記シート状素子の前記層状素子を離しておくことにある。本発明の別の実施例によれば、前記コアは、発泡体(foam)であり得る。前記音響発光装置が、前記シート状素子に接続される１つ又は複数のトランスデューサしか含まないこともあり得る。前記トランスデューサは、前記層状構造の前記シート状素子のあり得る全ての面に取り付けられ得る。

提案する前記層状構造の別の利点は、前記層状装置の前記コアが、必要な機械的支持をすることから、前記ＯＬＥＤのためにより薄い基板材料が用いられ得ることにある。好ましい実施例によれば、前記ＯＬＥＤは、前記基板の上部において２つの電極の間に配置される有機層と、前記基板の反対側に配置される前記被覆層とを有する。好ましくは、前記被覆層及び／又は前記基板層は、下部又は上部放射ＯＬＥＤに依存して透過性材料で作成される。前記ＯＬＥＤ基板が必要とされる機械的特性を持たない場合には、付加的な層状素子が用いられ得る。前記層状装置の前記第１及び第２層状素子並びに前記コアは、アルミニウムで作成されるのが得策である。これは、前記音響発光装置の熱抵抗を低下させる。

本発明の別の好ましい実施例によれば、前記音響発光装置は、前記発光装置及び／又は音放射装置を制御する電気電子回路を有し、前記電気電子回路は、前記層状装置の前記層状素子のうちの１つ又は前記コアに組み込まれる。

本発明による音響発光装置は、例えば、家庭用応用システム、店舗用照明システム、家庭用照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、光ファイバ応用システム、投影システム、自発光ディスプレイシステム(self-lit display system)、画素化されたディスプレイシステム(pixelated display system)、セグメント化されたディスプレイシステム(segmented display system)、警標システム、医療用照明応用システム、移動体電話のディスプレイシステム、指示標示システム(indicator sign system)、又は装飾用照明システムといった、様々なシステムにおいて用いられ得る。

本発明による発光装置は、とりわけ、十分な強度の効果的な照明を供給する、内部及び外部のための光を生成するよう構成される。ここで、「光」という用語は、可視光、不可視光（例えば、ＵＶ、ＩＲ）又は両方の組み合わせを含む。

上記の構成要素、並びに特許請求の範囲に記載されている構成要素、及び記載されている実施例において本発明に従って用いられるべき構成要素は、それらの大きさ、形状、材料選択及び技術概念について何ら特別な除外をしておらず、故に、関連分野において既知の選択基準が限定なしに適用され得る。

例示的なようにして、本発明による音響発光装置の幾つかの好ましい実施例を示している各々の図の以下の説明及びサブクレームにおいて、本発明の対象の更なる詳細、特徴及び利点を開示する。

図１は、パネルの形をしているシート状素子２０を有する音響発光装置１０を示している。この実施例においては、層状構造を持つシート状素子２０は、図１には示されていない基板上に配置される、第１電極層３１、第２電極層３３、及び第１電極層３１と、第２電極層３３との間に配置される発光層３２を備える、発光装置３０、とりわけ、有機発光装置（ＯＬＥＤ）３０である。基板層は、ガラス、金属板又はホイルなどであり得る。基板は、下部放射装置では透過性である。基板は、上部放射装置では透過性又は非透過性であり得る。層３１、３２、３３は、蒸着、スパッタリング及び／又は湿式化学堆積(wet chemical deposition)技術などの薄膜堆積技術によって形成される。トランスデューサ４０は、直接、シート状素子２０に取り付けられ、それにより、トランスデューサ４０は、形状嵌合(form fit)及び／又は接着剤及び／又は摩擦接続によってシート状素子２０に接続され得る。

図１によれば、トランスデューサ４０が、発光装置３０を励起し、発光装置３０は、トランスデューサ４０によって引き起こされる信号に応じて所定の動作を行なう。これは、発光装置３０に曲げ振動が引き起こされることを意味し、前記曲げ振動は、放射音のような音響情報に変換される。トランスデューサ４０は、明示的には示されていない、永久磁石、ボイスコイルユニット及び可撓性サスペンションを有し、それにより、トランスデューサ４０は、屈曲波が励起され得るようにして、発光装置３０に機械的に結合される。屈曲波は、発光装置３０に伝達され、発光装置３０は、所定の方法で、スピーカのように音を生成することによって応答する。

図２には、図１によるＯＬＥＤ３０を有するシート状素子２０を備える音響発光装置１０'が示されている。しかしながら、シート状素子２０は、２つの層状装置５０及び６０に接続される。層状装置６０は、トランスデューサ４０と発光装置３０との間に配置され、ＯＬＥＤ３０のための基板層６０としての役割を果たす。トランスデューサ４０の反対側には、層状装置５０が、被覆層５０としてＯＬＥＤ３０に取り付けられる。この実施例においては、発光装置３０は、上部放射ＯＬＥＤ３０である。出る光８０は、参照符号８０で示されている。被覆層５０は、透過性材料、例えばガラス又はプラスチックで作成される。発光装置３０を保護し、封止する両方の層５０、６０はまた、多層のものであり得る。

図２によれば、シート状素子２０が、発光装置３０に接続される上記の層状装置５０、６０のうちの１つしか含まないことはあり得る。それは、或るあり得る実施例においては、基板層６０しか用いられず、本発明の別の実施例は、この場合、発光装置３０のための基板としての役割を果たす、被覆層５０しか含まないことを意味する。生成される音は参照符号７０を持つ。

図３によれば、音響発光装置１０''は、透過性被覆層５０と、被覆層５０の反対側においてＯＬＥＤ３０に接続される層状装置６０とを備えるＯＬＥＤ３０を有する。層状装置６０は、第１層状素子６１と第２層状素子６３との間にコア６２が配置される第１層状素子６１及び第２層状素子６３を備える多層のものである。第１層状素子６１は、第２電極層３３に取り付けられ、第２層状素子６３は、直接、トランスデューサ４０に接続される。示されていない別の実施例においては、複数のトランスデューサ４０がシート状素子２０に取り付けられ得る。この場合には、異方性を導入する材料の適切な選択と、２つ以上のトランスデューサによる屈曲波の適切な励起とによって、シート状素子２０の周波数レンジは、更に拡張され得る。

記載されている図３の実施例においては、コア６２は、ハニカムコア６２である。高品質の音７０を生成する場合、発光装置３０は、とりわけ、第１層状素子６１と、第２層状素子６３と、コア６２とから成るサンドイッチ構造の層状装置６０より著しく高い密度及びヤング係数を持つ。図３によれば、ハニカム構造６２は、アルミニウムで作成され、これは、装置１０''全体の温度管理及び曲げ剛性を改善する。軽量アプリケーション（飛行機、移動体電話など）のためには紙製のハニカム構造もまた許容可能であることが分かった。第１層状素子６１及び第２層状素子６３のために用いられる材料は、音響発光装置１０''のコア材料６２に適応される必要がある。

図３の発光装置３０は、下部放射ＯＬＥＤ３０であり得る。この場合には、被覆層５０が、下部放射ＯＬＥＤ３０の基板層であり、下部放射ＯＬＥＤ３０において、第１電極層３１（陽極）は、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）又はｐをドープしたシリコンといった透過性材料で作成される。発光装置３０はまた、上部放射装置３０であり得る。この実施例によれば、第１層状素子６１が、ＯＬＥＤ３０の基板層である。外層５０は、環境の影響から発光装置３０を保護する。他の実施例においては、層状装置５０、６１、６２、６３の材料は、製造するのに安価であり、容易に非平面形状に変形され得るという利点を持つプラスチックであり得る。

図４には、ＯＬＥＤ３０と、被覆層５０と、層状装置６０と、トランスデューサ４０とを有するシート状素子２０を備える音響発光装置１０'''が示されている。層状装置６０は、コア６２と、第２層状素子６３とを有する。この実施例においては、コア６２が、直接、ＯＬＥＤ３０に取り付けられる。コア６２は、音響発光装置１０'''の駆動中、ＯＬＥＤ３０の機械的支持体としての役割を果たす。第２層状素子６３及びコア６２は、熱抵抗を低下させるようアルミニウムで作成され得る。発光装置３０と、コア６２との間には平板も配置され得る。

図５は、実質的に図４の実施例と同じ特徴を有する音響発光装置１０''''を示している。図４との最も重要な違いは、ＯＬＥＤ３０が、セグメント化された電極３３を含むことにある。これらの電極層３０の間には光を放射しない領域９０が配置される。トランスデューサ４０は、第２層状素子６３に取り付けられ、コア層６２は、ＯＬＥＤ３０と、第２層状素子６３との間に配置される。

図１乃至５によれば、トランスデューサ４０は、明示的には示されていない制御ユニットに接続される。この接続は、コア６２に組み込まれるケーブル、パイプ及び／又は回路で達成される。別の代替実施例によれば、前記ケーブル、パイプ及び／又は回路は、少なくとも、第１層状素子６１及び／又は第２層状素子６３に組み込まれ得る。

更に、示されている音響発光装置１０、１０'、１０''、１０'''及び１０''''の発光装置３０は、ＬＥＤ（無機発光装置）又はＥＬ（エレクトロルミネセント材料）であり得る。有利なことに、上記の全ての発光装置３０で、薄い音響発光装置１０、１０'、１０''、１０'''、１０''''が構築され得る。前記発光装置３０のうちの１つと、シート状素子２０を組み合わせることによって、表面から音波を放射する音響発光装置１０、１０'、１０''、１０'''、１０''''が得られる。装置１０、１０'、１０''、１０'''、１０''''は、音及び光が必要とされる様々な屋内及び屋外の用途に適した任意の大きさ及び形状に合わせて拡大縮小され得る。

先の実施例においては、トランスデューサ４０は、音響発光装置１０、１０'、１０''、１０'''、１０''''の非発光側に配設される。別の実施例においては、トランスデューサ４０又はトランスデューサのアレイ４０は、音響発光装置の発光側に配設される。

層状装置５０、６０の層の数、表面質量のようなそれらの特性、剛性、並びにトランスデューサの数、タイプ及び大きさは、音響発光装置１０、１０'、１０''、１０'''、１０''''の所望の音響及び光学特性を改善するために変更され得る。

本発明の第１実施例による音響発光装置の非常に概略的な断面図を示す。 本発明の第２実施例による音響発光装置の非常に概略的な断面図を示す。 本発明の第３実施例による音響発光装置の非常に概略的な図を示す。 本発明の第４実施例による音響発光装置の非常に概略的な断面図を示す。 本発明の第５実施例による音響発光装置の非常に概略的な斜視図を示す。

符号の説明

１０：音響発光装置
１０'：音響発光装置
１０''：音響発光装置
１０'''：音響発光装置
１０''''：音響発光装置
２０：シート状素子
３０：発光装置、ＯＬＥＤ
３１：第１電極層
３２：発光層（活性層）
３３：第２電極層
４０：トランスデューサ
５０：層状装置
６０：層状装置
６１：第１層状素子
６２：コア
６３：第２層状素子
７０：放射される光
８０：放射される音
９０：非発光領域

Claims (10)

1. 音響発光装置であり、
   層状構造を持つシート状素子であって、前記シート状素子に加えられる信号に応じて所定の動作を行うシート状素子と、
   前記シート状素子に対する屈曲波を励起することによる前記信号の供給源である、少なくとも１つのトランスデューサとを有する音響発光装置であって、
   前記シート状素子が、少なくとも、第１電極層と、発光層と、第２電極層とを備える発光装置を有する音響発光装置。
2. 前記発光装置が、無機エレクトロルミネセント装置である請求項１に記載の音響発光装置。
3. 前記発光装置が、有機発光装置である請求項１に記載の音響発光装置。
4. 前記シート状素子における屈曲波励起のための特性を変更及び／又は修正するために、前記シート状素子が、前記発光装置に接続される層状装置を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の音響発光装置。
5. 前記層状装置が、前記トランスデューサと、前記発光装置との間に配置され、且つ／又は前記層状装置が、前記トランスデューサの反対側で、前記発光装置上に配置される請求項４に記載の音響発光装置。
6. 前記層状装置が、少なくとも１つの層状素子を有する請求項４又は５に記載の音響発光装置。
7. 前記層状素子が、前記発光装置のための基板層及び／又は被覆層である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音響発光装置。
8. 前記層状素子が、均質な等方性材料、及び／若しくは均質な異方性材料、及び／若しくはガラス、及び／若しくは金属、及び／若しくはプラスチック、及び／若しくは紙で作成され、且つ／又は発泡構造、及び／若しくはハニカム構造、及び／若しくは繊維構造、及び／若しくは単一材料構造、及び／若しくは複合材料構造を有する請求項７に記載の音響発光装置。
9. 前記トランスデューサが電気機械装置である請求項１乃至８のいずれか一項に記載の音響発光装置。
10. 前記発光装置が、セグメント化された電極を有する請求項１乃至９のいずれか一項に記載の音響発光装置。

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