JP4700323B2 - フラットパネルスピーカ - Google Patents

Description

この発明はアクチュエータによりパネルを振動させてパネルから音を放射する構造とされたフラットパネルスピーカに関する。

この種のフラットパネルスピーカは例えば携帯電話機や携帯情報端末機（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ等の機器において用いられており、液晶表示素子等の表示素子の表示面を覆って機器の表面に配置される透明なパネル（フラットパネル）を一般に振動板として使用するものとなっている。
図５及び６はこのようなフラットパネルスピーカの従来構成の一例として、特許文献１に記載されている構成を示したものであり、図５はアクチュエータがパネルに取り付けられた状態を示し、図６はアクチュエータが取り付けられたパネルが携帯電話機に組み込まれた状態の概略を示す。

アクチュエータ１０はこの例では図５に示したように長さの異なる２枚の圧電振動板１１，１２が互いに平行にホルダ１３に保持された構造となっている。各圧電振動板１１，１２は詳細図示を省略しているが、それぞれ電極を挟んで板状をなす一対の圧電体が配置され、さらにそれら圧電体の外側にそれぞれ電極が配置された積層構造を有するものとされ、いわゆるバイモルフ型とされている。圧電体には例えばＰＺＴ（チタンジルコン酸鉛）などのセラミックが用いられる。
ホルダ１３は圧電振動板１１，１２を挟持する２つのスリット１３ａを備え、圧電振動板１１，１２はこれらスリット１３ａ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１３に保持されている。ホルダ１３の、圧電振動板１１，１２の積層方向一端側には幅広とされた基部１３ｂが設けられており、この基部１３ｂの圧電振動板１１，１２の板面と平行な端面（底面）がパネルへの取り付け面とされる。

アクチュエータ１０は図５に示したようにパネル２１の一辺に沿って配置され、そのホルダ１３の基部１３ｂがパネル２１に貼り付けられて取り付けられている。パネル２１は例えばポリカーボネートやアクリル等の透明樹脂板よりなるものとされる。
アクチュエータ１０が取り付けられたパネル２１は図６に示したように携帯電話機の筐体（ケース）２２にその周縁部が固定保持されて携帯電話機の表面に配置される。この際、パネル２１の周縁部と筐体２２との間にはガスケット（緩衝材）２３が挟み込まれ、このガスケット２３を介してパネル２１が筐体２２に保持される。図６中、２４はプリント配線基板を示し、２５はアクチュエータ１０をプリント配線基板２４に接続するためのリード線を示す。なお、図には示していないが、プリント配線基板２４上には表示素子として例えば液晶表示素子が実装される。

上記のような構成とされたフラットパネルスピーカではアクチュエータ１０に音声信号を入力すると、圧電振動板１１，１２が振動（変位）し、その振動がホルダ１３を通して波としてパネル２１に伝わり、パネル２１全体から音を放射するものとなっている。なお、パネル２１と筐体２２との間に挟み込まれたガスケット２３により、筐体２２に伝わる振動が軽減され、またパネル２１の振動量を増大できるものとなっている。
特開２００４−１０４３２７号公報

ところで、上記のような構成を有するフラットパネルスピーカでは振動板として使用するパネルの材質、形状、厚さ等は音響特性を大きく左右し、パネルの仕様によって音響特性の大部分が決まる。しかしながら、筐体に組み込まれるパネルは形状・寸法等の制限があり、またパネル本来の機能上の制約もあり、よって音響特性のみによってその仕様を決定することはできず、さらにパネルにアクチュエータを貼り付けるだけといった構成からフラットパネルスピーカは音響特性を調整する方法も少ないのが現状であった。
この発明の目的はこのような状況に鑑み、音響特性を調整できるようにし、よって従来に比し、音質の向上を図ることができるフラットパネルスピーカを提供することにある。

請求項１の発明によれば、アクチュエータによりパネルを振動させて音を放射する構造とされ、パネルはその周縁部全周がガスケットを介して筐体に保持されているフラットパネルスピーカにおいて、筐体がパネルと係合することで密閉体となる形状を持ち、パネルは方形状をなし、アクチュエータがパネルの一辺に沿って配置され、上記一辺と反対側に位置する他の一辺側のパネル周縁部が第１のガスケットを介して筐体に接着され、第１のガスケットは上記他の一辺側のパネル周縁部からさらに上記他の一辺を挟んで対向する両側辺の、アクチュエータが配置された上記一辺に向かって所定の距離のパネル周縁部にまで延長して接着され、その他のパネル周縁部が第１のガスケットの硬度より小さい硬度を持った第２のガスケットを介して筐体に接着され、第１のガスケットが延長される上記所定の距離と、第１及び第２のガスケットの硬度とを変えることにより音響特性の調整が可能とされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、第１のガスケットは第２のガスケットと同一材料よりなり、その材料密度を上げることによって形成されている。
請求項３の発明では請求項１の発明において、第１のガスケットはパネルの全周縁部の半分以下の周縁部に接着される。

この発明によれば、硬度が大とされたガスケットが配置されている側が固定端に近い（固定端とみなせる）状態となってパネルが振動しやすくなり、よって特に低域の感度の向上及び低域の歪の軽減を図ることができ、その点で音質の向上を図ることができる。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明におけるフラットパネルスピーカの検討例を示したものであり、図１Ａは携帯電話機等の機器に組み込まれた状態の概略を示し、図１Ｂはパネルにアクチュエータ及びガスケットが取り付けられた状態を示す。なお、図５及び６と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
この例ではパネル２１の周縁部に配置されてパネル２１と筐体２２との間に介在されるガスケットは従来のように１種類・単一のものを使用するのではなく、硬度の異なる２種類のガスケット３１，３２を使用するものとなっている。

パネル２１は図１Ｂに示したように、この例では方形状をなすものとされ、その一辺に沿ってアクチュエータ１０がパネル２１に貼り付けられて配置されている。アクチュエータ１０が配置されている側と反対側の位置には、つまりパネル２１のアクチュエータ１０が配置された一辺と対向する他辺には硬度が大とされた（硬い）ガスケット３１が配置され、他の位置にはガスケット３１より硬度が低い（軟らかい）ガスケット３２が配置されている。
パネル２１と筐体２２との間に挟み込まれるガスケット３１，３２は図１Ｂに示したようにパネル２１の周縁部に貼り付けられ、このガスケット３１，３２及びアクチュエータ１０が貼り付けられたパネル２１が筐体２２に組み込まれ、ガスケット３１，３２が筐体２２に貼り付けられてパネル２１が筐体２２に取り付けられる。なお、ガスケット３１，３２のパネル２１への貼り付け及びそれらガスケット３１，３２の筐体２２への貼り付けには例えば両面接着テープが使用される。

上記のような構造とされたフラットパネルスピーカによれば、パネル２１の、硬度が大とされたガスケット３１が配置されている側が固定端に近い（固定端とみなせる）状態となり、パネル２１が振動しやすくなる。図２はこのような支持状態のパネル２１の振動状態を模式的に示したものである。
なお、硬度の異なるガスケット３１，３２はこの例では共にポリウレタン発泡体よりなるものとされ、その材料密度を変えることで形成されており、約２倍の硬度差があるものとされている。

図３は硬度大のガスケット３１を図１Ｂに示したように方形状パネル２１の一辺にのみ配置するのではなく、その配置領域を増大させたこの発明の実施例を示したものであり、パネル２１の振動モードを調整すべく、この例のように硬度大のガスケット３１をコの字状に配置する。但し、硬度大のガスケット３１の配置領域はパネル２１の良好な振動状態を得る上で、全体の半分以下とする。
図４は図１に示したように硬度の異なる２種類のガスケット３１，３２を配置したフラットパネルスピーカ（検討品）と、１種類のガスケットを使用する従来のフラットパネルスピーカ（従来品）の音響特性のデータを比較して示したものであり、図４Ａは感度を示し、図４Ｂは全高調波歪率（ＴＨＤ）を示す。また、データ中、一点鎖線で囲んだ部分は特性差が顕著に表われている部分を示す。

これら図４Ａ，Ｂより、検討品は従来品と比べ、低域の感度が向上し、さらに低域の歪が軽減されていることがわかる。また、共振周波数（Ｆ０）を低域に移動させることができ、これらより実聴感は低域の音がさらに聞こえ、歪のない音に感じることができ、その点で実聴感の向上を図ることができる。
なお、上述した例ではガスケット３１，３２は共にポリウレタン発泡体よりなり、材料密度を変えることで硬度の異なる（硬軟の）ガスケット３１，３２を形成しているが、ガスケット３１と３２とは異なる材質のものとしてもよく、音響特性の調整程度に応じて、またパネル２１の形状や厚さ等に応じて、ガスケット３１，３２の材質、硬度及び配置形状は適宜、選定される。ガスケット３１，３２の構成材料としてはポリウレタン系の発泡体の他に、例えばポリウレタン系のゴムやシリコーンゴムを用いることができる。

また、上述した例ではアクチュエータ１０は圧電体（圧電セラミック素子）を用いた圧電アクチュエータとなっているが、アクチュエータ１０としてはこれに限らず、例えば超磁歪素子を用いる超磁歪アクチュエータとすることもできる。

この発明におけるフラットパネルスピーカの検討例を示す図、Ａは筐体に組み込まれた状態の概略断面図、Ｂは平面図。 図１におけるパネルの振動状態を模式的に示した図。 この発明によるフラットパネルスピーカの一実施例を示す平面図。 図１に示したフラットパネルスピーカと従来のフラットパネルスピーカの音響特性を比較して示した図、Ａは感度を示し、Ｂは全高調波歪率を示す。 フラットパネルスピーカの従来構成例を説明するための図、Ａは平面図、Ｂは側面図、Ｃは正面図。 図５のフラットパネルスピーカが筐体に組み込まれた状態を示す概略断面図。

Claims (3)

1. アクチュエータによりパネルを振動させて音を放射する構造とされ、上記パネルはその周縁部全周がガスケットを介して筐体に保持されているフラットパネルスピーカにおいて、
   上記筐体が上記パネルと係合することで密閉体となる形状を持ち、
   上記パネルは方形状をなし、
   上記アクチュエータが上記パネルの一辺に沿って配置され、
   上記一辺と反対側に位置する他の一辺側のパネル周縁部が、第１のガスケットを介して上記筐体に接着され、
   上記第１のガスケットは、上記他の一辺側のパネル周縁部から、さらに上記他の一辺を挟んで対向する両側辺の、上記アクチュエータが配置された上記一辺に向かって所定の距離のパネル周縁部にまで延長して接着され、その他のパネル周縁部が、上記第１のガスケットの硬度より小さい硬度を持った第２のガスケットを介して上記筐体に接着され、
   上記第１のガスケットが延長される上記所定の距離と、上記第１及び第２のガスケットの硬度とを変えることにより音響特性の調整が可能とされていることを特徴とするフラットパネルスピーカ。
2. 請求項１記載のフラットパネルスピーカにおいて、
   上記第１のガスケットは上記第２のガスケットと同一材料よりなり、その材料密度を上げることによって形成されていることを特徴とするフラットパネルスピーカ。
3. 請求項１記載のフラットパネルスピーカにおいて、
   上記第１のガスケットは、上記パネルの全周縁部の半分以下の周縁部に接着されていることを特徴とするフラットパネルスピーカ。

Images