JP4160042B2 - フラットパネルスピーカ - Google Patents

Description

この発明は、フラットパネルスピーカに関し、特に、断面コ字状のホルダの上側保持板と下側保持板或いは中間板により形成される間隙に圧電セラミック振動板の中央部を嵌合固定した圧電アクチュエータにおいて、圧電セラミック振動板の断面コ字状のホルダに対する付け根において集中して生起する応力を緩和する圧電アクチュエータを具備するフラットパネルスピーカに関する。

図３〜図６を参照して従来例を説明する。図３は圧電アクチュエータの従来例、図４は圧電セラミック振動板を分解して示した斜視図、図５は機器の表示面を覆う本体ケースのフラットパネルに圧電アクチュエータを取り付けたところを示す図、図６は図５の続きである。
携帯電話器、携帯情報端末機器（ＰＤＡ）、小型コンピュータ（ＰＣ）の如き携帯型電子機器においては、液晶表示素子の表示面を覆って機器の表面を構成する透明なフラットパネルをフラットスピーカの振動板として使用し、フラットパネルを駆動して音波を空間に放射する構成を採用している。フラットパネルを駆動する圧電アクチュエータ１０として圧電アクチュエータ１０が使用され、これをフラットパネルの裏面に取り付けている。

圧電アクチュエータ１０は長さの異なる２枚の圧電セラミック振動板１１、１２を有し、これら圧電セラミック振動板１１、１２は互いに平行にホルダ２１に保持されている（特許文献１ 参照）。
圧電セラミック振動板１１，１２は、中央に位置する電極薄板１３を挟んで一対の板状圧電セラミック素子１４が配置され、これら板状圧電セラミック素子１４の外側にそれぞれ電極箔１５が配置されたものより成る。
中央に位置する電極薄板１３はステンレス板により構成され、ＰＺＴ（チタンジルコン酸鉛）の如き圧電現象を示すセラミックより成る板状圧電セラミック素子１４は電極薄板１３に貼り付け取り付けられている。外側の電極箔１５は銀箔１６と銅箔１７の二層構造とされ、銀箔１６は板状圧電セラミック素子１４上に銀ペーストを印刷塗布して形成され、そして、銅箔１７はその上に貼り付けられる。

ホルダ２１は圧電セラミック振動板１１、１２を挟み込む２つのスリット２２を具備する。圧電セラミック振動板１１、１２はこれらのスリット２２に挿入され、接着固定されて、その長手方向中央がそれぞれホルダ２１に保持されている。ホルダ２１の、圧電セラミック振動板１１、１２の積層方向一端側には幅広とされた基部２３が設けられており、この基部２３の圧電セラミック振動板１１、１２の板面と平行な底面がフラットパネルへの貼り付け面とされる。
携帯型電子機器の表示面を覆う本体ケース３２のフラットパネル３１に圧電アクチュエータ１０が取り付けられている。圧電アクチュエータ１０はフラットパネル３１の一辺に沿って配置され、そのホルダ２１の基部２３がフラットパネル３１に貼り付け取り付けられている。フラットパネル３１はポリカーボネート、アクリルの如き透明樹脂板より成る。本体ケース３２内にはプリント配線基板３３が収容されている。１８は圧電アクチュエータ１０をプリント配線基板３３に接続するリード線を示し、２本のリード線１８は電極１３と１５から引き出されている。なお、圧電アクチュエータ１０の２枚の圧電セラミック振動板１１、１２の電極薄板１３および電極箔１５は、それぞれ、リード線により適宜に接続されている。フラットパネル３１と本体ケース３２との間には衝撃吸収部材３４が介在しており、これにより本体ケース３２へのフラットパネル３１の振動の伝達が阻止されている。
特開２００４−１０４３２７

上述した圧電アクチュエータ１０においては、圧電セラミック振動板１１、１２の板状圧電セラミック素子１４は薄板状をなしており、その上に、その構成材料であるＰＺＴの如きセラミック材料は極めてもろい材料であるところから、落下その他に起因する衝撃により損傷する恐れが大きい。ここで、更に、図７の他の従来例をも参照して説明するに、図７（ａ）に示される如く、互いに平行な上側保持板２１１と下側保持板２１２と両保持板を一方の端部において連結する連結板２１３より成る断面コ字状のホルダ２１を具備し、断面コ字状のホルダ２１の上側保持板２１１と下側保持板２１２により形成される間隙に圧電セラミック振動板１１の中央部を嵌合固定している。、図７（ｂ）においては、ホルダ２１は中間保持板２１４をも具備して間隙に圧電セラミック振動板１２の中央部を嵌合固定している。

図７（ｃ）を参照するに、図７（ａ）、（ｂ）の場合、圧電アクチュエータ１０に振動が加わると、圧電セラミック振動板１１、１２には、ホルダ２１に対する付け根において集中して応力はが生起して加わることになる。即ち、圧電セラミック振動板１１、１２はそのホルダ２１に対する付け根を支点として屈曲し、ここに大きな応力が加わる。これに起因して板状圧電セラミック素子１４はこの部分において損傷する恐れが大きい、
この発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであり、圧電セラミック振動板のホルダに対する付け根において集中して生起する応力を緩和してより適切に耐衝撃構造を実現するフラットパネルスピーカを提供するものである。

請求項１：板状圧電セラミック素子１４とその一方の面に配置される電極箔と他方の面に配置される電極薄板１３とより成る圧電セラミック振動板１１を断面コ字状のホルダ２１により保持した圧電アクチュエータ１０をフラットパネルに接合固定したフラットパネルスピーカにおいて、断面コ字状のホルダ２１の上側保持板２１１と下側保持板２１２により形成される間隙に圧電セラミック振動板１１の中央部を応力分散板３０と共に積層嵌合固定し、この応力分散板３０は、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する両付け根を含む圧電セラミック振動板１１の応力集中部に対応して延伸突出して構成され、圧電セラミック振動板１１の振動に応答変形をする剛弾性を示す金属板或いは合成樹脂板により構成されたものであるフラットパネルスピーカを構成した。

そして、請求項２：板状圧電セラミック素子１４とその一方の面に配置される電極箔と他方の面に配置される電極薄板１３とより成る圧電セラミック振動板１１を断面コ字状のホルダ２１により保持した圧電アクチュエータ１０をフラットパネルに接合固定したフラットパネルスピーカにおいて、断面コ字状のホルダ２１は互いに平行に立設する１対の保持板２１５、２１５’とこれら保持板を一方の端部において連結する連結板２１３より成り、圧電セラミック振動板１１の両面に衝撃吸収材部材３４を接合してこれを挟み込み、圧電セラミック振動板１１をその面を連結板２１３の面に平行にして断面コ字状のホルダ２１の立設する１対の保持板２１５、２１５’の間の連結板２１３の面に一方の衝撃吸収材部材３４を介して接合固定し、下面に抑え部２６１を有する第２のホルダ２６を他方の衝撃吸収材部材３４に押圧して固定した圧電アクチュエータ１０をフラットパネルに接合固定したフラットパネルスピーカを構成した。

圧電アクチュエータ１０に衝撃が加えられた場合、板状圧電セラミック素子１４および補強薄板１４１に振動が伝達されると、応力分散板３０が存在しなければ圧電セラミック振動板１１はそのホルダ２１に対する付け根を支点として屈曲してここに大きな応力が加わるが、この発明に依れば、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する両付け根からこの応力集中部に対応して延伸突出して応力分散板３０が構成取り付けられ、或いは圧電セラミック振動板１１はそのホルダ２１に対する両付け根部を含む中心部が衝撃吸収部材３４により挟み込まれているところから、加えられた振動は圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根のみに集中せずに応力分散され、これにより圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根部分に加わる応力集中は緩和されてこの部分の損傷の恐れは減少する。

この発明の圧電アクチュエータは、携帯電話、ＰＤＡ、ＰＣの如き携帯型電子機器の保護フラットパネルに取り付けて使用し、保護フラットパネルを振動させて音波を空間に放射させる圧電型電気音響変換器として好適である。また、これ以外の実施の形態として、この発明の圧電アクチュエータを携帯電話、ＰＤＡ、ＰＣの如き携帯型電子機器の表示装置、例えばガラス基板、プラスチック基板、タッチパネル等の表示装置の構成部材、そのものに取り付け、それをフラットスピーカの振動板として使用する圧電型電気音響変換器として構成しても同様の効果を期待することができる。

発明を実施するための最良の形態を図の実施例を参照して説明する。なお、実施例において、従来例における参照符合とする参照符合は互にする部材を示す。
図１を参照するに、圧電セラミック振動板１１は１枚タイプとされている。そして、圧電セラミック振動板１１には板状圧電セラミック素子１４を補強する補強薄板１４１が接合されている。
３０はこの実施例において付加使用される応力分散板を示す。この応力分散板３０は、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する両付け根を含む圧電セラミック振動板１１の応力集中部に対応して延伸突出して構成取り付けられる。この応力分散板３０は、圧電セラミック振動板１１の振動に応答する変形をする剛弾性を示す金属板或いは合成樹脂板により構成される。断面コ字状のホルダ２１の上側保持板２１１と下側保持板２１２により形成される間隙に圧電セラミック振動板１１は、その中央部を応力分散板３０と共に積層嵌合固定している。

ここで、圧電アクチュエータ１０に衝撃が加えられた場合、板状圧電セラミック素子１４および補強薄板１４１に振動が伝達されると、応力分散板３０が存在しなければ、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根を含む応力集中部は、付け根を支点として屈曲して大きな応力が加わるが、この実施例１によれば、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する両付け根からこの応力集中部に対応して延伸突出して応力分散板３０が構成取り付けられているので、加えられた振動は圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根のみに集中せずに応力分散板３０全体に分散して加えられる。この応力の分散により圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根部分に加わる応力集中は緩和されてこの部分の損傷の恐れは減少する。

他の実施例を図２を参照して説明する。
図２において、断面コ字状のホルダ２１は互いに平行に立設する１対の保持板２１５、２１５’とこれら保持板を一方の端部において連結する連結板２１３より成る。３４は１対の衝撃吸収材部材であり、表面に両面接着テープ３４１を具備している。ここで、圧電セラミック振動板１１の両面に衝撃吸収材部材３４を両面接着テープ３４１を介して接合して挟み込み、圧電セラミック振動板１１をその面を連結板２１３の面に平行にして断面コ字状のホルダ２１の立設する１対の保持板２１５、２１５’の間の連結板２１３の面に一方の衝撃吸収材部材３４を介して接合固定する。２６は第２のホルダであり、下面に抑え部２６１を有している。第２のホルダ２６は、抑え部２６１を介して他方の衝撃吸収材部材３４に押圧して接合固定し、衝撃吸収部材３４、圧電セラミック振動板１１、衝撃吸収材部材３４を、断面コ字状のホルダ２１に抑え込んで圧電アクチュエータ１０の組み立ては終了する。圧電アクチュエータ１０は、断面コ字状のホルダ２１の連結板２１３の下面を接合剤２１６を介してフラットパネル３１に接合して取り付けられる。

ここで、圧電アクチュエータ１０に衝撃が加えられた場合、板状圧電セラミック素子１４および補強薄板１４１に振動が伝達されると、圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根は、付け根を支点として屈曲して大きな応力が加わるが、この実施例２によれば、圧電セラミック振動板１１はそのホルダ２１に対する両付け根部を含む中心部が衝撃吸収部材３４により挟み込まれているところから、加えられた振動は圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根のみに集中せずに、両付け根部を含む中心部の応力集中部全体を介して両衝撃吸収部材３４に伝達分散される。この応力の分散により圧電セラミック振動板１１のホルダ２１に対する付け根部分に加わる応力集中は緩和されてこの部分の損傷の恐れは減少する。

実施例を説明する図。 他の実施例を説明する図。 圧電アクチュエータの従来例を示す図。 圧電セラミック振動板を分解して示した斜視図。 機器の表示面を覆う本体ケースのフラットパネルに圧電アクチュエータを取り付けたところを示す図。 図５の続き。 他の従来例を示す図。

符号の説明

１０ 圧電アクチュエータ １１、１２ 圧電セラミック振動板
１３ 電極薄板 １４ 板状圧電セラミック素子
１４１ 補強薄板 １５ 電極箔 １６ 銀箔 １７ 銅箔 １８ リード線 ２１ 断面コ字状のホルダ ２１１ 上側保持板 ２１２ 下側保持板 ２１３ 連結板 ２１５、２１５’保持板
２２ スリット ２３ 基部 ２６ 第２のホルダ ２６１ 抑え部
３０ 応力分散板 ３１ フラットパネル ３２ 本体ケース ３３ プリント配線基板 ３４ 衝撃吸収部材 ３４１ 両面接着テープ

Claims (2)

1. 板状圧電セラミック素子とその一方の面に配置される電極箔と他方の面に配置される電極薄板とより成る圧電セラミック振動板を断面コ字状のホルダにより保持した圧電アクチュエータをフラットパネルに接合固定したフラットパネルスピーカにおいて、
   断面コ字状のホルダの上側保持板と下側保持板により形成される間隙に圧電セラミック振動板の中央部を応力分散板と共に積層嵌合固定し、
   ここで、この応力分散板は、圧電セラミック振動板の断面コ字状のホルダに対する両付け根を含む圧電セラミック振動板の応力集中部に対応して延伸突出して構成され、圧電セラミック振動板の振動に応答変形をする剛弾性を示す金属板或いは合成樹脂板により構成されたものであることを特徴とするフラットパネルスピーカ。
2. 板状圧電セラミック素子とその一方の面に配置される電極箔と他方の面に配置される電極薄板とより成る圧電セラミック振動板を断面コ字状のホルダにより保持した圧電アクチュエータをフラットパネルに接合固定したフラットパネルスピーカにおいて、
   断面コ字状のホルダは互いに平行に立設する１対の保持板とこれら保持板を一方の端部において連結する連結板より成り、圧電セラミック振動板の両面に衝撃吸収材部材を接合してこれを挟み込み、圧電セラミック振動板をその面を連結板の面に平行にして断面コ字状のホルダの立設する１対の保持板の間の連結板の面に一方の衝撃吸収材部材を介して接合固定し、下面に抑え部を有する第２のホルダを他方の衝撃吸収材部材に押圧して固定した圧電アクチュエータをフラットパネルに接合固定したことを特徴とするフラットパネルスピーカ。

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