JP4279819B2 - 発音体モジュール及びそれを利用した電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、発音体モジュール及びそれを利用した電子機器に関し、更に具体的には、薄型の発音体モジュールの音圧特性の改善に関するものである。

例えば、携帯電話で使用されている音響変換電子部品としては、電磁誘導を利用したダイナミック型のものと、圧電現象を利用した圧電型のものがある。これらのうち、ダイナミック型の音響変換電子部品は、例えば、ＰＥＴなどの樹脂からなる振動板，駆動源のコイル，コイルを取り囲む磁石，ステンレスなどの金属製のケースやカバーから構成されており、構造が複雑で部品点数も多い。また、コイルが存在するためにある程度の厚みを確保しなければならず、薄型化に適しているとはいいがたい。

一方、圧電型の音響変換電子部品は、音に変換する圧電振動板のほか、該圧電振動板を支持する構造体としてケースやカバーを用いている。例えば、圧電スピーカなどの圧電振動板（圧電発音体）は、振動板の少なくとも一方の主面に圧電素子が貼り合わせられており、前記振動板の縁部が前記ケースやカバーに取り付けられている。前記振動板としては、例えば、ステンレスなどの金属板やＰＥＴなどの樹脂板が用いられ、圧電素子としては、例えば、ＰＺＴなどの圧電セラミックスが用いられ、前記ケースやカバーとしては、例えば、ステンレスなどの金属やＰＰＳなどの樹脂が用いられる。また、これらケースやカバーは、圧電発音体の音響空間を形成するためにも用いられるが、ケースやカバーを用いずに、両面テープリングのみで、圧電振動板の固定から音響空間形成までをこなす場合もある。

以上のような圧電発音体は、一般的には電子機器の筐体内部に実装される。具体的には、電子機器の筐体の内面に貼り付けられ、圧電発音体の内側の筐体に形成された孔（放音孔）から音を発生させる構造がとられる。また、実装空間を有効に用いるために、他の電子部品（例えば、液晶表示装置）に音圧電発音体を貼り付けたり、前記電子部品内部に圧電発音体を包含したモジュールとして電子機器の筐体内部に実装し、筐体に形成された放音孔から音を発生させる構造としたりする場合もある。

例えば、以下の特許文献１には、筐体の内部に圧電発音体を収納した電子機器において、前記筐体の厚みよりも厚い質量部品に、その一部が重なるように、圧電発音体を固定することが開示されている。そして、電子部品を質量体とみなして筐体へ振動が伝わることを抑制することで、局部的な音圧の特性差（ディップ）を抑えることができるとしている。また、特許文献２に記載の発音体付電気光学装置では、画像を表示する画像表示部が設けられた電気光学装置を有する表示要素部と、発音体を有する発音部は、当該表示要素部の背面に発音部が位置するように配置され、少なくとも前記表示要素部の背面と前記発音体とにより第一気室を構成することにより、薄型化，省スペース化を図ることが開示されている。
特開２００５−１１７２０１公報 特開２００４−３３６２９３公報

上述した圧電発音体は、構造が簡単で部品点数も少なく軽量化が可能であるとともに、圧電振動板の振幅さえ確保できれば薄型化も可能である。しかしながら、電子機器の筐体内部に実装する場合は、音響空間を設定する必要がある。また、圧電発音体は、共振点の音圧ピークを抑えないとフラットな特性が得られないが、電子機器筐体へ圧電発音体を直接実装するだけでは、特性のフラット化は困難であった。

また、上述した特許文献１のように、他の電子部品に圧電発音体を貼り付ける場合は、音響空間を調整する必要があり、音を前面に誘導する構造を別途設ける必要があるという不都合がある。更に、上述した特許文献２に示すように、他の電子部品内部に圧電発音体を包含したモジュールとして電子機器の筐体内部に実装する場合は、音響空間をあらかじめ設定することができるが、その最適値は明確になっておらず、特性のフラット化は不十分である。このように、従来の技術では、薄型化を図ると同時に、音圧特性を改善するには至っていない。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、電子部品の筐体内側に圧電発音体を設けた薄型の発音体モジュールの音圧特性を改善することである。他の目的は、前記発音体モジュールを利用した電子機器を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明は、電子部品を固定する筐体の内面に、圧電発音体が前記電子部品と重なるように取り付けられた発音体モジュールであって、前記圧電発音体の径をφ，前記電子部品の本体の縁部の長さをＬ，前記縁部に沿った放音孔の幅をＷとしたときに、１／２×φ≦Ｗ≦Ｌ，の関係を満たすことを特徴とする。

主要な形態の一つは、(1)前記放音孔の面積をＳ_ＳＨ，前記圧電発音体の面積をＳ_ＣＳＰとしたときに、１／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＳＨ≦１／２×Ｓ_ＣＳＰ，の関係を満たすこと，より好ましくは、Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰであることを特徴とする。または、(2)前記背面側のカバーに設けた通気孔の面積をＳ_ＢＨ，前記圧電発音体の面積をＳ_ＣＳＰとしたときに、１／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＢＨ≦Ｓ_ＣＳＰ，の関係を満たすことを特徴とする。あるいは、(3)前記圧電発音体と電子部品本体の背面間に形成される前気室の厚みをｔとしたときに、０．２ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍ，であることを特徴とする。

他の形態は、前記電子部品が、液晶表示装置であることを特徴とする。更に他の形態は、前記放音孔を、前記電子部品本体が取り付けられた前面側のカバーの縁部に設けたこと，あるいは、前記電子部品本体を覆うカバーの側面部に設けたことを特徴とする。

本発明の電子機器は、請求項１〜８のいずれかに記載の発音体モジュールを備えたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明は、電子部品の本体の背面側であって、かつ前記本体を覆う背面側のカバーの内側に圧電発音体を取り付け、前記圧電発音体の径をφ，前記電子部品の本体の縁部の長さをＬ，前記縁部に沿った放音孔の幅をＷとしたときに、１／２×φ≦Ｗ≦Ｌ，の関係を満たし、必要に応じて、前記放音孔の面積，前記背面カバーに形成された通気孔の面積，前記圧電発音体と電子部品本体の背面間に形成される前気室の厚みを所定の範囲内に設定することとした。このため、薄型で音圧特性の良好な発音体モジュールを得ることができるという効果がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

＜基本構成＞・・・最初に、図１〜図１６を参照しながら本発明の実施例１を説明する。まず、図１を参照して、本実施例の基本構成を説明する。図１(A)は本実施例の発音体モジュールの分解斜視図，図１(B)は、本実施例を組み立てた状態で、前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。携帯電話などの電子機器５０は、筐体５２の内部に各種の電子部品を収納しており、本実施例では、前記電子部品として、液晶表示装置が収納されている。本実施例の発音体モジュール１０は、前記液晶表示装置と圧電発音体３０を一体化した構成となっている。

前記液晶表示装置は、バックライトを含む液晶（液晶本体）２６と、これを収納するための前面カバー１２及び背面カバー２０などにより構成されている。前記前面カバー１２は、前記液晶２６の表示側が取り付けられる主面に、放音孔１６と表示用の窓１８が形成されており、前記放音孔１６に該当する部分が、若干突出した突出部１４となっている。背面カバー２０は、前記前面カバー１２の外側に被せられる形状となっており、前記突出部１４に対応する位置に、突出部２５が形成されている。更に、背面カバー２０には、圧電発音体３０を収納するための厚みを有する収納部２２が形成されている。該収納部２２には、圧電発音体３０に対応する位置に、通気孔２４が設けられている。

前記圧電発音体３０は、ステンレスなどの金属やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などの樹脂材料によって形成された円形の振動板３２の表裏に、圧電素子３４及び３６が貼り合わせられたバイモルフ構造となっている。圧電素子３４，３６は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスによる圧電シートの表裏に、Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｇなどによる電極を形成した構成となっている。これらの圧電素子３４，３６の電極は、導体パターン３８Ａ及び３８Ｂにより外部に引き出され、振動板３２は、導体パターン４０により外部に引き出される。以上のような圧電発音体３０は、略リング状の緩衝材４２と、リングの一部を切り欠いた形状の緩衝材４４によって、背面カバー２０と液晶２６の間に固定される。このような構成の圧電発音体３０の基本的な動作は公知であり、圧電素子３４及び３６に音声信号が印加されると、圧電素子３４及び３６の一方は半径方向に伸び、他方は半径方向に縮む。このため、振動板３２が屈曲して空気の振動が生じ、音が発生する。

前記圧電発音体３０と液晶表示装置が一体化された発音体モジュール１０は、前記筐体５２の内部に実装される。なお、前記筐体５２には、前記放音孔１６と対応する位置に、開口部５４が形成されるとともに、窓１８に対応する位置は、透明部材によって構成された表示部５６となっており、外部から液晶２６の表示内容を確認することができる構成となっている。

＜圧電発音体の実装形態＞・・・次に、圧電発音体の実装形態について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、圧電発音体を、電子機器筐体に直接実装した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。図３は、圧電発音体を、電子機器筐体に直接実装するとともに放音孔の位置を変更した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。図４は、圧電発音体を、液晶表示装置を介して電子機器筐体に実装した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。前記図２(A)，図３(A)，図４(A)は、それぞれ、前記図２(B)，図３(B)，図４(B)を、矢印Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４方向から見た図に相当する。

まず、図２に示す直接実装の例についてみると、引出部１１２を備えた圧電発音体１１０は、電子機器の筐体１００の主面に、緩衝材１１４を介して取り付けられており、該圧電発音体１１０の内側の筐体１００には、複数の放音孔１０２が設けられている。なお、圧電発音体１１０の構成は、前記圧電発音体３０と同様のバイモルフ型であってもよいし、ユニモルフ型であってもよい。図２(C)は、横軸が周波数［ｋＨｚ］，縦軸が音圧［ｄＢ］であって、音圧周波数特性を示している。このグラフにおいて、実用帯域内の音圧は、ピークが出現しており、特性がフラットではないことが確認できる。また、実用帯域内の平均音圧をＡ［ｄＢ］，共振周波数ｆｒでの音圧をＢ［ｄＢ］とすると、その音圧差Ｄは、約＋６ｄＢとなっている。

次に、図３に示す例は、前記図２に示す例と放音孔１０２の位置をずらしたものである。図３(C)では、実線が放音孔位置を変更した場合のグラフ、点線が、前記図２に示す構造の場合の音圧周波数特性を示す図であり、放音孔１０２の位置を変えても、音圧特性に著しい変化は見られない。また、図４に示す例は、圧電発音体１１０を、液晶表示装置１２０などの電子部品を介して筐体１００に実装したものであって、圧電発音体１１０の一部が液晶表示装置１２０に重なっている。このような構造の音圧周波数特性を見ると、図４(C)の実線で示すように、実用帯域内での音圧がフラットになり、上述した音圧差Ｄも、約＋３ｄＢとなっている。

以上の結果から、圧電発音体１１０と筐体１００の間に、液晶表示装置１２０などの電子部品相当の固体を介して実装することで、音圧特性がフラット化されることが確認できる。この手法によれば、例えば上述した特許文献１に示される局部的な音圧の特性差（ディップ）を抑える方法とは異なり、圧電発音体１１０の振動と直角方向に音を導きだすことで、放音孔１０２のみでは制御しきれないピークの平坦化を図ることができる。

＜放音孔の幅＞・・・次に、図５〜図８を参照して、放音孔の幅について検討する。図５は、本実施例の発音体モジュールを示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。図６は、放音孔の幅を変更したときの周波数と音圧の関係を示す図である。図７は、放音孔の幅と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図であり、図８は、本実施例と従来実装の音圧周波数特性を示すグラフである。なお、圧電発音体３０は、液晶２６と完全に重なる必要はなく、図５に示すように一部が重ならなくてもよい。

図５に示すように、液晶２６の縁部に沿った放音孔１６の幅をＷ，それと直交する幅をＷｓ，圧電発音体３０の径をφ，前記液晶２６の縁部の長さをＬとすると、図５(B)に矢印Ｆ５で示す方向に、前記放音孔幅Ｗを、Ｗ＝１／４φ，Ｗ＝φ，Ｗ＝Ｌとしたときの音圧周波数特性は、図６で示すようになる。図６に示すように、放音孔幅Ｗが狭いほど低周波側の音圧が下がり、高周波の特性のみ強調されている。できるだけ平坦な周波数特性が良好とされていることを考えると、放音孔幅Ｗが狭すぎると、音質として好ましくないと考えられる。なお、本発明でいう圧電発音体３０の径とは、緩衝材４２及び４４によって支持された部分を除いた有効径のことであり、角形，楕円形，その他形状の圧電発音体を用いる場合には、液晶２６の縁部の長さＬ方向における圧電発音体３０の支持部以外の有効寸法をさす。また、１つの圧電発音体３０に対して放音孔を複数に分割配置する場合における放音孔幅Ｗは、分割した各部分の幅Ｗ１，Ｗ２・・の和Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２・・のことである。

ここで、図６で示した実用帯域内の平均音圧をＡ［ｄＢ］，共振周波数での音圧をＢ［ｄＢ］として、これらの音圧差Ｄ＝（Ｂ−Ａ）［ｄＢ］と放音孔幅Ｗの関係を示すと、図７のグラフのようになる。また、以下の表１には、前記音圧差Ｄ，音のエネルギー，感じ方の対応が示されている。

前記表１に示すように、一般的に聴感上、差異が判る音圧レベルは３ｄＢ以上とされることから、良好な音圧特性範囲を、−３＜音圧差Ｄ＜＋３［ｄＢ］とすると、放音孔幅Ｗの範囲が定義可能となる。最大幅Ｗ_ＭＡＸと、最小幅Ｗ_ＭＩＮについては、多くの測定結果から求められ、おおむね以下の通りとなる。
最大幅Ｗ_ＭＡＸ＝液晶幅Ｌ
最小幅Ｗ_ＭＩＮ＝１／２×φ
従って、放音孔幅Ｗを、１／２×φから液晶幅Ｌの間に設定する，すなわち、１／２×φ≦Ｗ≦Ｌの関係を満たすように設定することにより、良好な音圧特性を得ることができる。

図８には、本実施例（図中のＬＣＤモジュール）と従来の直接実装の音圧周波数特性が示されており、実線のグラフが本実施例，一点鎖線のグラフが従来実装である。両者のグラフを比較すると明らかなように、特に、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域で、本実施例のグラフのほうが、平坦性が良好となっている。すなわち、従来実装では、音圧が８４〜９１ｄＢの範囲で変化しており、特性の凹凸が大きいのに対して、本実施例では、音圧が８３〜８７ｄＢの範囲で変化しており、特性の凹凸が小さくなっている。

＜放音孔の面積＞・・・次に、放音孔１６の面積と、圧電発音体３０の面積の関係について、図９〜図１１を参照して説明する。図９及び図１０は、本実施例の発音体モジュールの放音孔の面積を変更した例を示す図であり、それぞれ(A)は平面図，(B)は音圧周波数特性を示す図である。図１１は、前記発音体モジュールの放音孔の面積と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図である。なお、本発明でいう圧電発音体３０の面積とは、緩衝材４２及び４４によって支持された部分を除いた有効面積のことである。

まず、図９(A)に示すように、放音孔１６の幅をＷ，それと直交する幅をＷｓ，圧電発音体３０の径をφとし、放音孔１６の面積をＳ_ＳＨ，圧電発音体の面積をＳ_ＣＳＰと表す。そして、前記幅Ｗｓを変え、前記Ｓ_ＳＨを、Ｓ_ＳＨ＝Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＳＨ＝１／２×Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰとすると、その音圧周波数特性は、図９(B)で示されるようになる。図９(B)を見ると、放音孔１６の面積Ｓ_ＳＨが広いほど共振周波数ｆｒでの共振特性が顕著に現れ、ピークが大きくなる。そのような特性は、聴感上、耳障りな音質となり好ましくないため、できるだけ平坦な周波数特性が良好とされている。一方、図１０(B)には、前記Ｓ_ＳＨを、Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＳＨ＝１／２０×Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＳＨ＝１／５０×Ｓ_ＣＳＰとした場合の音圧周波数特性が示されている。この場合は、放音孔面積Ｓ_ＳＨを狭くするほど、共振周波数ｆｒでの音圧が下がり、音圧不足になるという傾向がある。

ここで、図９及び図１０で示した実用帯域内の平均音圧をＡ［ｄＢ］，共振周波数での音圧をＢ［ｄＢ］として、これらの音圧差Ｄ＝（Ｂ−Ａ）［ｄＢ］と放音孔の面積Ｓ_ＳＨの関係を示すと、図１１のグラフのようになる。良好な音圧特性範囲は、上述した表１で示すように、−３＜音圧差Ｄ＜＋３［ｄＢ］であるから、これに基づいて必要は放音孔の面積Ｓ_ＳＨの範囲が定義可能となる。最大面積Ｓ_{ＳＨ・ＭＡＸ}と、最小面積Ｓ_{ＳＨ・ＭＩＮ}については、多くの測定結果から求められ、おおむね以下の通りとなる。
最大面積Ｓ_{ＳＨ・ＭＡＸ}＝１／２×Ｓ_ＣＳＰ
最小面積Ｓ_{ＳＨ・ＭＩＮ}＝１／２０×Ｓ_ＣＳＰ
従って、放音孔面積Ｓ_ＳＨを、圧電発音体３０の面積の１／２０〜１／２の間に設定する，すなわち、１／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＳＨ≦１／２×Ｓ_ＣＳＰの関係を満たすように設定することにより、共振ピークを平坦化し、良好な音圧特性を得ることができる。更に、図１０(B)に示すように、
Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰ
とすれば、最も良好な音圧特性に近づけることが可能である。

具体的に説明すると、例えば、圧電発音体３０の径φ＝２０ｍｍの場合は、圧電発音体３０の面積Ｓ_ＣＳＰは、３１４ｍｍ^２となる。これを上述した１／２０×_ＳＣＳＰ≦Ｓ_ＳＨ≦１／２×Ｓ_ＣＳＰに当てはめると、１５．７ｍｍ^２≦Ｓ_ＳＨ≦１５７ｍｍ^２となる。１５７ｍｍ^２よりも大きいと、共振周波数ｆｒでの音圧が大きくなり、フラットな特性が得られないため、１５７ｍｍ^２以下とする必要がある。また、１５．７ｍｍ^２よりも小さいと、音が出にくくなり音圧が低くなってしまうため、１５．７ｍｍ^２以上とする必要がある。特に、Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰ，すなわち、Ｓ_ＳＨ＝３１．４ｍｍ^２であれば、音圧特性はフラットになりやすい。また、φ＝２３ｍｍの圧電発音体の場合は、放音孔１６の面積Ｓ_ＳＨ≒４１．５ｍｍ^２が理想となる。なお、放音孔１６の面積Ｓ_ＳＨは、放音孔の幅Ｗ×幅（ないし長さ）Ｗ_Ｓで求められることから、いずれか一方の値が決まれば、他方の寸法が決定可能である。例えば、電子機器５０の筐体５２に放音孔５４を設定するためには、前記長さＷ_Ｓを、０．８ｍｍ〜９ｍｍの間とすると都合がよい。

＜通気孔の面積＞・・・次に、通気孔２４の面積と、圧電発音体３０の面積の関係について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、本実施例の発音体モジュールの通気孔の面積を変更した例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は音圧周波数特性を示す図である。図１３は、前記発音体モジュールの通気孔の面積と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図である。

まず、図１２(A)に示すように、通気孔２４の面積をＳ_ＢＨ，圧電発音体３０の径をφ，該圧電発音体３０の面積をＳ_ＣＳＰと表わす。そして、前記Ｓ_ＢＨを、Ｓ_ＢＨ＝１／５０×Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＢＨ＝１／２０×Ｓ_ＣＳＰ，Ｓ_ＢＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰとすると、その音圧周波数特性は、図１２(B)で示すようになる。図１２(B)を見えると、通気孔の面積Ｓ_ＢＨが小さくなるほど、共振周波数ｆｒでの音圧が下がり、音圧不足になるという傾向がある。

ここで、図１２(B)で示した実用帯域内の平均音圧をＡ［ｄＢ］，共振周波数での音圧をＢ［ｄＢ］として、これらの音圧差Ｄ＝（Ｂ−Ａ）［ｄＢ］と通気孔２４の面積Ｓ_ＢＨの関係を示すと、図１３のグラフのようになる。良好な音圧特性範囲は、前記表１で示すように、−３＜音圧差Ｄ＜＋３［ｄＢ］であるから、これに基づいて必要は通気孔の面積Ｓ_ＢＨの範囲が定義可能となる。通気孔２４の最大面積Ｓ_{ＢＨ・ＭＡＸ}は、圧電発音体３０の面積Ｓ_ＣＳＰであるが、最小面積Ｓ_{ＢＨ・ＭＩＮ}については、多くの測定結果から求められ、おおむね以下の通りとなる。
最大面積Ｓ_{ＢＨ・ＭＡＸ}＝Ｓ_ＣＳＰ
最小面積Ｓ_{ＢＨ・ＭＩＮ}＝１／２０×Ｓ_ＣＳＰ
従って、通気孔面積Ｓ_ＢＨを、圧電発音体３０の面積の１／２０以上に設定する，すなわち、１／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＢＨ≦Ｓ_ＣＳＰの関係を満たすように設定することにより、ディップの発生を抑制して、良好な音圧特性を得ることができる。

具体的に説明すると、例えば、圧電発音体３０の径φ＝２０ｍｍの場合は、圧電発音体３０の面積Ｓ_ＣＳＰは、３１４ｍｍ^２となる。これを上述した１／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＢＨに当てはめると、１５．７ｍｍ^２≦Ｓ_ＢＨとなる。１５．７ｍｍ^２よりも小さいと通気性が乏しく、後気室４７側の空気抵抗が大きいため、圧電発音体３０が振動しにくくなり、音圧が低くなってしまう。また、圧電発音体３０よりも大きい通気孔２４は、構造上設定できないため、Ｓ_ＢＨ＞Ｓ_ＣＳＰは不可能である。Ｓ_ＣＳＰ＝Ｓ_ＢＨ（＝１５．７ｍｍ^２）の場合は、通気性が確保され、圧電発音体３０が振動しやすくなり、音圧が最大となる。この場合は、後気室４７の空気抵抗は無視できるため、前気室４６側の放音孔１６のみで音質を調整することが可能である。

＜前気室の厚み＞・・・次に、液晶２６の背面と圧電発音体３０との間に形成される前気室４６（図５参照）の厚みについて、図１４〜図１６を参照して説明する。図１４(A)及び(B)は、本実施例の発音体モジュールの前気室４６の厚みｔを変更した場合の音圧周波数特性を示す図である。図１５(A)は、前気室の厚みｔと、実用帯域内での平均音圧との関係を示す図，図１５(B)は、前気室の厚みｔと、平均音圧の減衰量の関係を示す図である。図１６は、前気室の厚みｔと、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧差との関係を示す図である。

まず、図１４(A)に示すように、前気室４６の厚みｔを、ｔ＝５．５ｅ^−７×φ^４，ｔ＝０．２ｍｍ，ｔ＝０．４ｍｍとすると、前気室４６の厚みｔが０．２ｍｍ以下の薄さになると圧電発音体３０の接触や空気抵抗により、低周波側の音圧が下がることが確認される。また、図１４(B)に示すように、前気室４６の厚みｔを、ｔ＝０．４ｍｍ，ｔ＝４ｍｍ，ｔ＝８ｍｍとすると、厚みｔを４ｍｍ以上に厚くすることにより、全体の音圧が下がることが確認される。

ここで、前記図１４に示す実用帯域内の平均音圧をＡ［ｄＢ］として、前気室厚みｔとの関係を示すと図１５(A)のようになり、前気室厚みｔと平均音圧Ａの減衰量の関係を示すと図１５(B)のようになる。これらの条件を合わせて、共振周波数での音圧をＢ［ｄＢ］と平均音圧Ａとの音圧差Ｄ＝（Ｂ−Ａ）［ｄＢ］と前気室４６の厚みｔの関係を示すと図１６のグラフのようになる。良好な音圧特性範囲は、前記表１で示すように、−３＜音圧差Ｄ＜＋３［ｄＢ］であるから、これに基づいて必要な前気室厚みｔが定義可能となる。前気室最大厚みｔ_ＭＡＸと、前気室最小厚みｔ_ＭＩＮについては、多くの測定結果から求められ、おおむね以下の通りとなる。
前気室最大厚みｔ_ＭＡＸ＝４ｍｍ
前気室最小厚みｔ_ＭＩＮ＝０．２ｍｍ
従って、前気室４６の厚みｔを、０．２ｍｍ〜４ｍｍの間に設定する，すなわち、０．２ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍの関係を満たすように設定することにより、平均音圧が高く、音圧の平坦化が可能となり、良好な音圧特性を得ることができる。

具体的に説明すると、例えば、前気室４６の厚みをｔ，圧電発音体３０の径をφとしたときに、圧電発音体３０の振幅は、およそ、５．５ｅ^−７×φ^４で表わされる。ここで、
０＜ｔ＜５．５ｅ^−７×φ^４では、圧電発音体３０が振動すると、液晶２６の背面に接触して音圧が低くなってしまい、５．５ｅ^−７×φ^４＜ｔ＜０．２ｍｍでは、圧電振動板３０が振動しても、前気室４６が狭いために音が液晶２６の側面に十分に伝わらず、音圧が低くなってしまう。また、４ｍｍ＜ｔになると、放音孔１６に対して圧電発音体３０の位置が遠くなってしまうため、全体の音圧が下がってしまう。従って、０．２ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍであれば、圧電発音体３０の音が液晶２６の側面に十分に出るため、フラットな特性が得られる。例えば、φ＝２０ｍｍの場合は、振幅は０．０８ｍｍとなるが、上述した範囲内に前気室４６の厚みｔを設定することにより、良好な音圧特性が得られる。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)圧電発音体３０を、液晶２６の背面カバー２０の内側に設け、前記圧電発音体３０の径をφ，前記液晶２６の縁部の長さをＬ，前記縁部に沿った放音孔１６の幅をＷとしたときに、１／２×φ≦Ｗ≦Ｌ，の関係を満たすようにする。そして、必要に応じて、前記放音孔１６の面積，前記背面カバー２０に形成された通気孔２４の面積，前記圧電発音体３０と液晶２６の背面間に形成される前気室４６の厚みを所定の範囲内に設定することとしたので、音圧特性の良好な薄型の発音体モジュール１０を得ることができるという効果がある。

(2)圧電発音体３０を、直接電子機器５０の筐体５２に実装する場合は、前記筐体５２内に音響空間を設定する必要があるが、これに対して、本実施例では、液晶表示装置内に圧電発音体３０を実装して、該液晶表示装置内に音響空間を形成するため、電子機器５０の筐体５２に音響空間を設定する必要がなく、電子機器５０自体の薄型化も実現することができる。

(3)圧電発音体３０を、液晶２６に重ねる構成としたため、電子機器５０の筐体５２には、液晶２６の他には放音孔１６を設けるスペースさえ確保すればよく、液晶２６の搭載面積を広く取ることができるという効果がある。これにより、フルサイズのブラウザに対応した携帯電話用の液晶表示パネルなどの実現が可能である。

次に、図１７を参照しながら本発明の実施例２を説明する。なお、上述した実施例１と同一ないし対応する構成要素には同一の符号を用いることとする（以下の実施例についても同様）。本実施例２から以下の実施例５までは、上述した実施例１と圧電発音体の実装形態が異なる例が示されている。なお、放音孔の幅，放音孔の面積，通気孔の面積，前気室の厚みは、上述した実施例１で示す範囲内に設定されているものとする。図１７(A)は、本実施例の分解斜視図，図１７(B)は、前記(A)を組み立てて＃Ｆ−＃Ｆ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。

前記図１７に示す発音体モジュール２００は、通気孔２４Ａ及び２４Ｂを有する背面カバー２０の内側に、圧電発音体３０Ａ及び３０Ｂを、それぞれ緩衝材４２Ａ及び４２Ｂを介して取り付けたもので、これらの圧電発音体３０Ａ，３０Ｂの間には、仕切り２０２が設けられている。また、前面カバー１２は、一端側に突出部１４Ａ及び放音孔１６Ａを備えており、他端側に突出部１４Ｂ及び放音孔１６Ｂを備えている。このような構成とすると、図１７(B)に示すように、圧電発音体３０Ａ及び３０Ｂの振動により発生した音は、該圧電発音体３０Ａ及び３０Ｂと液晶２６の間から、液晶２６の角をまわり、放音孔１６Ａ及び１６Ｂから外部にでる。本実施例は、例えば、ステレオなどの２チャンネルの音声を再生する場合に好適な構造であり、基本的作用・効果は上述した実施例と同様である。

次に、図１８を参照しながら本発明の実施例３を説明する。図１８(A)は、本実施例の分解斜視図，図１８(B)は、前記(A)を組み立て＃Ｇ−＃Ｇ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。本実施例の発音体モジュール２１０も、前記実施例２と同様に、ステレオ実装の例である。図１８に示すように、本実施例では、前面カバー２１２には放音孔は設けられておらず、代わりに、背面カバー２１４の収納部２１６の両側面が開放した構成となっている。前記背面カバー２１４の側面の開放部２１８Ａ及び２１８Ｂは、放音孔の役割を果たすものである。圧電発音体３０Ａ及び３０Ｂの振動により発生した音は、仕切り２２０によって仕切られた各空間から、前記圧電発音体３０Ａ及び３０Ｂと液晶２６の間を通って、背面ケース２１４の側面の開放部２１８Ａ及び２１８Ｂから外部に出る。このように、本実施例では、左右のスピーカの音の出口が、前記実施例２の場合よりも離れているため、より音響のよいステレオを実現することができる。

次に、図１９を参照しながら本発明の実施例４を説明する。図１９(A)は、本実施例の分解斜視図，図１９(B)は、前記(A)を組み立て＃Ｈ−＃Ｈに沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。本実施例の発音体モジュール２３０は、前記実施例１と同様の液晶背面カバー２０の収納部２２に、内側に向かって凹んだ窪み２３２が設けられており、該窪み２３２の段差２３４に、圧電発音体３０が背面カバー２０の外側に向けて接着剤などで固定された構造となっている。本実施例の構造によれば、上述した実施例に示す緩衝材を用いることなく、簡単に背面カバー２０に圧電発音体３０を取り付けることができる。

次に、図２０を参照しながら本発明の実施例５を説明する。図２０(A)は、本実施例の分解斜視図，図２０(B)は、前記(A)を組み立て＃Ｉ−＃Ｉ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図に相当する。本実施例の発音体モジュール２５０では、液晶の背面カバー２５２には、前記実施例１〜４で示すような収納部は形成されておらず、カバーの外側に向かって凸になった窪み２５６が設けられている。該窪み２５６には、通気孔２５４が形成されている。圧電発音体３０は、前記窪み２５６の縁部に、接着剤などの適宜手法で固定される。本実施例によれば、圧電発音体３０を取り付ける部分のみ背面カバー２５２に厚み（窪み２５６）を設ければよいため、発音体モジュール２５０全体のより一層の小型化・薄型化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した材料や形状，寸法は一例であり、同様の作用を奏するように適宜設計変更可能である。
(2)圧電発音体３０，３０Ａ，３０Ｂの構造も、ユニモルフ，バイモルフのいずれであってもよい。また、圧電素子３４，３６自体が、圧電層と電極層とを交互に積層した積層構造のものであってもよく、その積層数，内部電極の接続パターン，引出構造なども必要に応じて適宜変更可能である。
(3)カバーとしては、電子機器内部の部品の固定，保護，もしくは封止を目的とする構造体であれば、必ずしも最外側にあるものでなくてもよい。
(4)前記実施例の液晶表示装置は一例であり、電池ケースや他の電子部品を固定するケースなどに圧電発音体を取り付けて一体化してよい。
(5)カバーに対する圧電発音体３０の取り付け方としては、接着、押し付けなどの適宜の方法を用いてよい。また、緩衝材やスペーサも必要に応じて設けてよい。更に、気室内に他の電子部品などが存在してもよい。
(6)本発明の好適な応用例としては、携帯電話，携帯情報端末（ＰＤＡ），ボイスレコーダ，ＰＣ（パソコン）などの各種電子機器がある。

本発明によれば、電子部品の本体の背面側であって、かつ前記本体を覆う背面側のカバーの内側に圧電発音体を取り付け、前記圧電発音体の径をφ，前記電子部品の本体の縁部の長さをＬ，前記縁部に沿った放音孔の幅をＷとしたときに、１／２×φ≦Ｗ≦Ｌ，の関係を満たし、必要に応じて、前記放音孔の面積，前記背面カバーに形成された通気孔の面積，前記圧電発音体と電子部品本体の背面間に形成される気室の厚みを所定の範囲内に設定して、良好な音圧特性を得ることとした。このため、薄型の発音体モジュールの用途に適用できる。特に、携帯電話などの軽量で小型の電子機器へ搭載される発音体モジュールの用途として好適である。

本発明の実施例１を示す図であり、(A)は発音体モジュールの分解斜視図，(B)は前記(A)を＃Ａ−＃Ａ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。 圧電発音体を、電子機器筐体に直接実装した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｂ−＃Ｂ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。 圧電発音体を、電子機器筐体に直接実装するとともに放音孔の位置を変更した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｃ−＃Ｃ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。 圧電発音体を、液晶表示装置を介して電子機器筐体に実装した例を示す図であり、(A)は裏面側からみた平面図，(B)は前記(A)を＃Ｄ−＃Ｄ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図，(C)は周波数と音圧の関係を示す図である。 前記実施例１の発音体モジュールを示す図であり、(A)は平面図，(B)は前記(A)を＃Ｅ−＃Ｅ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。 前記実施例１の放音孔の幅を変更したときの周波数と音圧の関係を示す図である。 前記実施例１の放音孔の幅と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図である。 前記実施例１と従来実装の音圧周波数特性を示す図である。 発音体モジュールの放音孔の面積を変更した例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は音圧周波数特性を示す図である。 発音体モジュールの放音孔の面積を変更した例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は音圧周波数特性を示す図である。 発音体モジュールの放音孔の面積と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図である。 発音体モジュールの通気孔の面積を変更した例を示す図であり、(A)は平面図，(B)は音圧周波数特性を示す図である。 発音体モジュールの通気孔の面積と、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧の差との関係を示す図である。 発音体モジュールの前気室の厚みを変更した例の音圧周波数特性を示す図である。 発音体モジュールの前気室の厚みを変更した例を示す図であり、(A)は、前気室の厚みと実用帯域内での平均音圧との関係を示す図，(B)は、前気室の厚みと平均音圧の減衰量の関係を示す図である。 発音体モジュールの前気室の厚みと、実用帯域内の平均音圧と共振周波数での音圧差との関係を示す図である。 本発明の実施例２を示す図であり、(A)は分解斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｆ−＃Ｆ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。 本発明の実施例３を示す図であり、(A)は分解斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｇ−＃Ｇ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。 本発明の実施例４を示す図であり、(A)は分解斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｈ−＃Ｈ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。 本発明の実施例５を示す図であり、(A)は分解斜視図，(B)は前記(A)を＃Ｉ−＃Ｉ線に沿って切断し矢印方向に見た断面図である。

符号の説明

１０：発音体モジュール
１２：前面カバー
１４，１４Ａ，１４Ｂ，２５：突出部
１６，１６Ａ，１６Ｂ：放音孔
１８：窓
２０：背面カバー
２２：収納部
２４，２４Ａ，２４Ｂ：通気孔
２６：液晶
３０，３０Ａ，３０Ｂ：圧電発音体（圧電音響変換電子部品）
３２：振動板
３４，３６：圧電素子
３８Ａ，３８Ｂ，４０：導体パターン
４２，４４：緩衝材
５０：電子機器
５２：筐体
５４：開口部
５６：表示部
１００：筐体
１０２：放音孔
１１０：圧電発音体
１１２：引出部
１１４：緩衝材
１２０：液晶表示装置
２００：発音体モジュール
２０２：仕切り
２１０：発音体モジュール
２１２：前面カバー
２１４：背面カバー
２１６：収納部
２１８Ａ，２１８：開放部
２２０：仕切り
２３０：発音体モジュール
２３２：窪み
２３４：段差
２５０：発音体モジュール
２５２：背面カバー
２５４：通気孔
２５６：窪み

Claims (9)

1. 電子部品の本体の背面側であって、かつ前記本体を覆う背面側のカバーの内側となるように圧電発音体を取り付けるとともに、前記電子部品の縁部に放音孔を設けた発音体モジュールであって、
   前記圧電発音体の径をφ，前記電子部品の本体の縁部の長さをＬ，前記縁部に沿った放音孔の幅をＷとしたときに、
   １／２×φ≦Ｗ≦Ｌ，
   の関係を満たすことを特徴とする発音体モジュール。
2. 前記放音孔の面積をＳ_ＳＨ，前記圧電発音体の面積をＳ_ＣＳＰとしたときに、
   １／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＳＨ≦１／２×Ｓ_ＣＳＰ，
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の発音体モジュール。
3. 好ましくは、Ｓ_ＳＨ＝１／１０×Ｓ_ＣＳＰであることを特徴とする請求項２記載の発音体モジュール。
4. 前記背面側のカバーに設けた通気孔の面積をＳ_ＢＨ，前記圧電発音体の面積をＳ_ＣＳＰとしたときに、
   １／２０×Ｓ_ＣＳＰ≦Ｓ_ＢＨ≦Ｓ_ＣＳＰ，
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の発音体モジュール
5. 前記圧電発音体と電子部品本体の背面間に形成される前気室の厚みをｔとしたときに、
   ０．２ｍｍ≦ｔ≦４ｍｍ，
   であることを特徴とする請求項１記載の発音体モジュール。
6. 前記電子部品が、液晶表示装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発音体モジュール。
7. 前記放音孔を、前記電子部品本体が取り付けられた前面側のカバーの縁部に設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発音体モジュール。
8. 前記放音孔を、前記電子部品本体を覆うカバーの側面部に設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発音体モジュール。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の発音体モジュールを備えたことを特徴とする電子機器。
   
   

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