JP2012217040A - Oscillation device and portable terminal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動子を有する発振装置、および携帯端末装置に関する。 The present invention relates to an oscillation device having a piezoelectric vibrator and a portable terminal device.
携帯端末装置等の小型化に伴い、これに搭載される電気音響変換器についても小型化が求められている。電気音響変換器の小型化に関する技術としては、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載の技術は、携帯機器の画面上に重ねて設けられるスピーカ用の振動板と、これを保持する保持部とを、連繋部によって連繋するというものである。 Along with miniaturization of portable terminal devices and the like, miniaturization is also required for electroacoustic transducers mounted thereon. As a technique related to miniaturization of the electroacoustic transducer, for example, there is one described in Patent Document 1. The technology described in Patent Document 1 is such that a speaker diaphragm provided on a screen of a portable device and a holding unit that holds the diaphragm are connected by a connecting unit.
また、電気音響変換器としては、圧電振動子を用いた圧電型電気音響変換器がある。圧電型電気音響変換器は、圧電振動子の伸縮運動を利用して振動振幅を発生させるものである。このため、磁石やボイスコイル等から構成される動電型電気音響変換器と比べて薄型化に有利となる。圧電型電気音響変換器に関する技術としては、例えば特許文献2〜5に記載のものがある。 As an electroacoustic transducer, there is a piezoelectric electroacoustic transducer using a piezoelectric vibrator. Piezoelectric electroacoustic transducers generate vibration amplitude using the expansion and contraction of a piezoelectric vibrator. For this reason, it becomes advantageous for thickness reduction compared with the electrodynamic electroacoustic transducer comprised from a magnet, a voice coil, etc. As a technique regarding the piezoelectric type electroacoustic transducer, for example, there are those described in Patent Documents 2 to 5.
特許文献2に記載の技術は、圧電素子を当接した薄膜状の振動膜を、基台によって保持するというものである。特許文献3に記載の技術は、超音波溶着により溶着されるケースに収納される圧電振動板の平面形状を略矩形とするというものである。特許文献4および5に記載の技術は、配列された複数の圧電素子間に樹脂材料を充填してなる圧電体シートを有する圧電スピーカの製造方法に関するものである。 The technique described in Patent Document 2 is to hold a thin-film vibration film in contact with a piezoelectric element by a base. The technique described in Patent Document 3 is such that the planar shape of a piezoelectric diaphragm housed in a case welded by ultrasonic welding is substantially rectangular. The techniques described in Patent Documents 4 and 5 relate to a method of manufacturing a piezoelectric speaker having a piezoelectric sheet formed by filling a resin material between a plurality of arranged piezoelectric elements.
電子機器の小型化に伴い、これに搭載される発振装置についても小型化されることが望ましい。一方で、発振装置を小型化した場合には、その音圧レベルを向上させることは困難となる。このため、小型化を図りつつ、音圧レベルの向上を図ることができる発振装置が求められている。 As electronic equipment is downsized, it is desirable to reduce the size of an oscillation device mounted on the electronic equipment. On the other hand, when the oscillation device is downsized, it is difficult to improve the sound pressure level. Therefore, there is a demand for an oscillation device that can improve the sound pressure level while reducing the size.
本発明によれば、圧電振動子と、
一面において前記圧電振動子を拘束し、かつ部分的に圧電材料を含む振動部材と、
前記振動部材の縁を支持する支持部材と、
を備える発振装置が提供される。
According to the present invention, a piezoelectric vibrator;
A vibration member that constrains the piezoelectric vibrator in one surface and partially includes a piezoelectric material;
A support member for supporting an edge of the vibration member;
An oscillation device is provided.
本発明によれば、上述した発振装置を搭載した、携帯端末装置が提供される。 According to the present invention, a portable terminal device equipped with the above-described oscillation device is provided.
本発明によれば、小型化を図りつつ、音圧レベルの向上を図ることができる発振装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the oscillation apparatus which can aim at the improvement of a sound pressure level can be provided, aiming at size reduction.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description will be omitted as appropriate.
図1は、本実施形態に係る発振装置100を示す断面図である。本実施形態に係る発振装置100は、圧電振動子10と、振動部材20と、支持部材30と、を備えている。発振装置100は、例えば携帯電話機等の携帯端末装置に搭載される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
振動部材20は、一面において圧電振動子10を拘束している。また、振動部材20は、部分的に圧電材料24を含む。支持部材30は、振動部材20の縁を支持している。以下、発振装置100の構成について、詳細に説明する。
The
圧電振動子10は、圧電効果を有する圧電材料により構成され、例えば電気機械変換効率が高い材料としてジルコン酸チタン酸鉛(PZT)またはチタン酸バリウム(BaTiO3)等により構成される。また、圧電振動子10の厚みは、10μm〜1mmであることが好ましい。厚みが10μm未満である場合、圧電振動子10は脆性材料により構成されるため、取り扱い時において破損等が生じやすい。一方、厚みが1mmを超える場合、圧電振動子10の電界強度が低減する。このため、エネルギー変換効率の低下を招く。
圧電振動子10は、その厚さ方向(図1中上下方向)に分極している。圧電振動子10は、振動部材20の一面と水平な面方向において、例えば円形または楕円形を有する。
The
The
図2は、図1に示す振動部材20を示す斜視図であり、振動部材20の一部を示している。図1および図2に示すように、振動部材20は、樹脂材料22を含んでおり、母材である樹脂材料22中に圧電材料24を、振動部材20の一面と水平な面方向にマトリクス状に配列することにより形成されている。この場合において、マトリクス状に配列された各圧電材料24は、振動部材20を上面から下面へ貫くように設けられる。また、圧電材料24のうち少なくとも一部は、平面視で圧電振動子10と重なるように設けられる。
圧電材料24は、例えば樹脂材料22中において、x方向、およびx方向に直角なy方向のいずれにおいても4〜8列程度の配列をなしている。このとき、樹脂材料22中において、複数の圧電材料24が互いに分離して配置されることとなる。なお、複数の圧電材料24のうち隣接する圧電材料24間の間隔は、例えば5mm以下である。
樹脂材料22としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、またはウレタン等が用いられる。また、圧電材料24としては、圧電振動子10と同様、例えばジルコン酸チタン酸鉛(PZT)またはチタン酸バリウム(BaTiO3)等が用いられる。
FIG. 2 is a perspective view showing the
For example, in the
As the
振動部材20が、内部損失の高い樹脂材料22を含んでいることにより、発振装置100の機械品質係数の低減を図ることができる。これにより、音圧レベルの周波数特性を平坦化することができる。また、振動部材20が樹脂材料22を含んでいることにより、発振装置100の機械的強度を向上させることができる。
さらに、振動部材20において、圧電材料24が、母材である樹脂材料22中にマトリクス状に形成されている。これにより、圧電材料24が有する高い剛性に起因して振動部材20の振動振幅が低減されてしまうことを抑制することができる。従って、十分な音圧レベルを確保することが可能となる。
Since the
Further, in the
図4は、圧電材料と樹脂材料との重量比に対する、電気機械結合係数および機械品質係数の変化を示すグラフである。樹脂材料22に対する圧電材料24の重量比は、1/100以上1/3以下であることが好ましい。樹脂材料22に対する圧電材料24の重量比が1/100以上1/3以下である場合、図4に示す最適領域に該当する。すなわち、樹脂材料22に対する圧電材料24の重量比が1/100以上である場合、十分な電気機械結合係数を得ることができる。このため、発振装置100の音圧レベルを十分に確保することが可能となる。また、樹脂材料22に対する圧電材料24の重量比が1/3以下である場合、機械品質係数の低減を図ることができる。このため、音響特性の平坦化を十分に図ることが可能となる。
FIG. 4 is a graph showing changes in the electromechanical coupling coefficient and the mechanical quality coefficient with respect to the weight ratio between the piezoelectric material and the resin material. The weight ratio of the
図1に示すように、発振装置100は、電極72、電極76および電極78を有している。電極72は、圧電振動子10の上面に設けられている。電極76は、振動部材20の上面に一体として形成されており、圧電振動子10と振動部材20によって挟まれている。電極78は、振動部材20の下面に一体として形成されている。
すなわち、圧電振動子10は、電極72と電極76によって挟まれている。また、樹脂材料22および樹脂材料22中にマトリクス状に配列された圧電材料24により構成される振動部材20は、電極76と電極78によって挟まれている。
なお、ここでの上下方向は、図1中の上下方向と対応している。
As illustrated in FIG. 1, the
That is, the
Note that the vertical direction here corresponds to the vertical direction in FIG.
電極72、電極76および電極78は、電気伝導性を有する材料によって構成され、例えば銀または銀/パラジウム合金等によって構成される。銀は、低抵抗な汎用材料であり、製造コストや製造プロセスの観点から優位である。また、銀/パラジウム合金は、耐酸化性に優れた低抵抗材料であり、信頼性に優れる。電極72、電極76および電極78の厚みは、1〜50μmであることが好ましい。厚みが1μm未満の場合、均一に成形することが難しくなる。一方、50μmを超える場合、電極72、電極76または電極78が圧電振動子10または振動部材20に対して拘束面となり、エネルギー変換効率の低下を招く。
The
図1に示すように、発振装置100は、弾性部材26を備えている。弾性部材26は、振動部材20の縁に設けられている。また、弾性部材26は、例えば振動部材20の全周に設けられる。弾性部材26は、例えばウレタン、PET、又はポリエチレン等の樹脂材料等によって構成される。支持部材30は、弾性部材26を介して振動部材20を支持している。これにより、振動部材20の端部が自由端となるため、振動部材20の振動振幅を増大させることができる。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、発振装置100は、制御部90と、信号生成部92と、を備えている。信号生成部92は、電極72、電極76および電極78と接続し、圧電振動子10および振動部材20に入力する電気信号を生成する。制御部90は、信号生成部92に接続し、信号生成部92による信号の生成を制御する。外部から入力された情報に基づいて制御部90が信号生成部92の信号の生成を制御することにより、発振装置100の出力を制御することができる。
As illustrated in FIG. 1, the
発振装置100をパラメトリックスピーカとして使用する場合、制御部90は信号生成部92を介して、圧電振動子10に対しパラメトリックスピーカとしての変調信号を入力する。この場合、圧電振動子10は、20kHz以上、例えば100kHzの音波を信号の輸送波として用いる。
また、発振装置100を通常のスピーカとして使用する場合には、制御部90は信号生成部92を介して、音声信号をそのまま圧電振動子10へ入力してもよい。
また、発振装置100を音波センサとして使用する場合、制御部90に入力される信号は、音波を発振する旨の指令信号である。そして、発振装置100を音波センサとして使用する場合、信号生成部92は圧電振動子10に圧電振動子10の共振周波数の音波を発生させる。
When the
When the
When the
また、制御部90は、信号生成部92を介して圧電振動子10に信号を入力する際、信号生成部92を介して振動部材20に信号を入力することができる。この場合において、振動部材20へ入力する信号は、例えば振動部材20の振動振幅が増大する方向へ圧電材料24を伸縮させるための信号である。すなわち、振動部材20に対し、圧電振動子10の伸縮振動と同位相の伸縮振動をさせる信号を入力する。このように、圧電振動子10と同時に振動部材20を駆動することにより、振動部材20の振動振幅を増大させることができる。従って、発振装置100の音圧レベルの向上を図ることができる。
In addition, when the
また、制御部90は、信号生成部92を介して圧電振動子10に信号を入力する際、信号生成部92を介して振動部材20に信号を入力しなくともよい。この場合、振動部材20はシム材として機能することとなる。このように、振動部材20への信号の入力は、発生させる周波数や消費電力等に合わせて、任意の条件に調整することができる。
In addition, when the
図3は、図1に示す発振装置100の変形例を示す断面図である。図3に示すように、発振装置102は、上下面に電極72および電極74を備えた圧電振動子10と、上下面に電極76および電極78を備えた振動部材20とが、絶縁膜80によって互いに絶縁されるように構成されていてもよい。
この場合、信号生成部92は、電極72および電極74と接続し、圧電振動子10に入力する電気信号を生成する。また、信号生成部92は、電極76および電極78と接続し、振動部材20に入力する電気信号を生成する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the
In this case, the
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態における発振装置100において、一面において圧電振動子10を拘束する振動部材20は、部分的に圧電材料24を含む。このため、圧電振動子10による駆動力と、振動部材20による駆動力を利用して、音波を出力することができる。従って、発振装置100の出力の増大を図ることができる。
また、圧電材料24は、発振装置100の振動膜として機能する振動部材20に含まれている。このため、発振装置100の厚みを増加させずに、上述の効果を得ることができる。
このように、本実施形態によれば、小型化を図りつつ、音圧レベルの向上を図ることができる発振装置を提供することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described. In the
The
Thus, according to the present embodiment, it is possible to provide an oscillation device capable of improving the sound pressure level while reducing the size.
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.
10 圧電振動子
20 振動部材
22 樹脂材料
24 圧電材料
26 弾性部材
30 支持部材
72、74、76、78 電極
80 絶縁膜
90 制御部
92 信号生成部
100 発振装置
102 発振装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
一面において前記圧電振動子を拘束し、かつ部分的に圧電材料を含む振動部材と、
前記振動部材の縁を支持する支持部材と、
を備える発振装置。 A piezoelectric vibrator;
A vibration member that constrains the piezoelectric vibrator in one surface and partially includes a piezoelectric material;
A support member for supporting an edge of the vibration member;
An oscillation device comprising:
前記振動部材は、樹脂材料を含む発振装置。 The oscillation device according to claim 1,
The vibration member is an oscillation device including a resin material.
前記樹脂材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、またはウレタンである発振装置。 The oscillation device according to claim 2,
The oscillation device in which the resin material is polyethylene terephthalate, polyethylene, or urethane.
前記振動部材は、母材である前記樹脂部材中に、前記圧電材料をマトリクス状に配列することにより形成されている発振装置。 The oscillation device according to claim 2 or 3,
The oscillation device is formed by arranging the piezoelectric materials in a matrix in the resin member which is a base material.
前記樹脂材料に対する前記圧電材料の重量比は、1/100以上1/3以下である発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 2 to 4,
An oscillation device in which a weight ratio of the piezoelectric material to the resin material is 1/100 or more and 1/3 or less.
前記圧電材料のうち少なくとも一部は、平面視で前記圧電振動子と重なるように位置する発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 5,
An oscillation device in which at least a part of the piezoelectric material is positioned so as to overlap the piezoelectric vibrator in a plan view.
前記振動部材の縁に設けられた弾性部材を備え、
前記支持部材は、前記弾性部材を介して前記振動部材を支持している発振装置。 The oscillation device according to any one of claims 1 to 6,
An elastic member provided at an edge of the vibration member;
The oscillation device in which the support member supports the vibration member via the elastic member.
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JP2011081037A JP2012217040A (en) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | Oscillation device and portable terminal device |
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