JP5409926B1 - 振動装置およびそれを用いた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型化および強い振動を発生させることが可能な振動装置およびそれを用いた携帯端末を提供する。
【解決手段】 支持体１１と、周縁が支持体１１に接合されて支持されており、支持体１１に接合された第１部分１２ａと、第１部分１２ａの内側に位置する支持体１１に接合されていない第２部分１２ｂとを有する振動板１２と、第１の方向の一方側の表面が振動板１２の一方主面の第２部分１２ｂに接合されており、電気信号が入力されることによって、第１の方向に垂直な第２の方向に沿って振幅が変化するように第１の方向に屈曲振動する振動素子１４とを少なくとも有しており、第１の方向および第２の方向に垂直な第３の方向における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔ｄ１が、第２の方向における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔ｄ２よりも大きい振動装置およびそれを用いた携帯端末とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、振動装置およびそれを用いた携帯端末に関するものである。

従来、板状の圧電バイモルフ素子からなる振動素子を振動板（筐体）に固定して、振動素子を振動させることによって振動板を振動させる振動装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００６−２３８０７２号公報

しかしながら、上述した従来の振動装置は、衝撃が加わったときに振動素子と振動板とが接触しないように、振動素子と振動板との間に充分な間隔を開ける必要があるため、薄型化が困難であるという問題があった。また、振動装置を薄型化するために、振動板の一方主面に振動素子の一方主面を直接接合した場合には、振動素子を取り付ける位置によって振動板の振動が弱くなってしまう問題があることが発明者の検討により明らかになった。

本発明はこのような問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、薄型化および強い振動を発生させることが可能な振動装置およびそれを用いた携帯端末を提供することにある。

本発明の振動装置は、支持体と、周縁が前記支持体に接合されて支持されており、前記支持体に接合された第１部分と、該第１部分の内側に位置する前記支持体に接合されていない第２部分とを有する振動板と、第１の方向の一方側の表面が前記振動板の一方主面の前記第２部分に接合されており、電気信号が入力されることによって、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って振幅が変化するように前記第１の方向に屈曲振動する振動素子と、を少なくとも有しており、前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な第３の方向における前記振動素子と前記第１部分との間隔を第１の間隔とし、前記第２の方向における前記振動素子と前記第１部分との間隔を第２の間隔とすると、前記第１の間隔が前記第２の間隔よりも大きく、前記第１の間隔をｄ１とし、前記第２の間隔をｄ２とすると、ｄ１／ｄ２≧１．５の関係が成り立つことを特徴とするものである。

本発明の携帯端末は、前記振動装置と、前記振動素子に入力される電気信号を生成する電子回路とを少なくとも有していることを特徴とするものである。

本発明の振動装置によれば、薄型化および強い振動を発生させることが可能な振動装置を得ることができる。本発明の携帯端末によれば、薄型化および音声情報を明瞭に伝達すること可能な携帯端末を得ることができる。

本発明の実施の形態の第１の例の振動装置を模式的に示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ’線断面図である。 図１に示す振動装置の支持体を透視した状態を模式的に示す平面図である。 図１に示す振動装置における振動素子を模式的に示す斜視図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図５に示す振動素子の構造を説明するための平面図である。 図５に示す振動素子の構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態の第２の例の携帯端末を模式的に示す斜視図である。 図８におけるＣ−Ｃ’線断面図である。 図８におけるＤ−Ｄ’線断面図である。 本発明の実施の形態の第１の例の振動装置および比較例の振動装置で発生させた音の音圧を示すグラフである。

以下、本発明の振動装置およびそれを用いた携帯端末を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施の形態の第１の例）
図１は、本発明の実施の形態の第１の例の振動装置を模式的に示す斜視図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。図３は、図１におけるＢ−Ｂ’線断面図である。図４は、図１に示す振動装置１５の支持体１１を透視した状態を模式的に示す平面図である。なお、図４は、−ｚ方向側から見た状態を示している。また、図２〜図４においては、作図を容易にするために、振動素子１４の詳細な構造の図示を省略している。

本例の振動装置１５は、第１の方向（図のｚ軸方向）が厚み方向であり、第１の方向に垂直な第２の方向（図のｘ軸方向）が幅方向であり、第１の方向および第２の方向に垂直な第３の方向（図のｙ軸方向）が長さ方向である直方体状の形状を有している。また、本例の振動装置１５は、支持体１１と、振動板１２と、振動素子１４とを有している。

支持体１１は、１つの面が開口した箱状の形状を有している。支持体１１は、剛性および弾性が大きい合成樹脂等の材料を好適に用いて形成することができるが、金属等の他の材料を用いて形成しても構わない。また、支持体１１は、箱状以外の形状でも良く、例えば枠状であっても構わない。また、支持体１１は１つの物体である必要はない。支持体１１は複数の物体から構成されるものであっても構わない。

振動板１２は、矩形の薄板状の形状を有しており、第１の方向（図のｚ軸方向）が厚み方向であり、第２の方向（図のｘ軸方向）が幅方向であり、第３の方向（図のｙ軸方向）が長さ方向である。また、振動板１２は、一方主面（図の−ｚ方向側の主面）の周縁が支持体１１に接合されて支持されており、支持体１１に接合された第１部分１２ａと、第１部分１２ａの内側に位置するとともに支持体１１に接合されていない第２部分１２ｂとを有している。振動板１２は、アクリル樹脂やガラス等の剛性および弾性が大きい材料を好適に用いて形成することができる。振動板１２の厚みは、例えば、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定される。支持体１１と振動板１２との接合には、例えば、既存の各種接着剤を用いることができる。

振動素子１４は、直方体状の形状を有しており、第１の方向（図のｚ軸方向）が厚み方向であり、第２の方向（図のｘ軸方向）が長さ方向であり、第３の方向（図のｙ軸方向）が幅方向である。すなわち、振動素子１４の長さ方向が振動板１２の幅方向に一致し、振動素子１４の幅方向が振動板１２の長さ方向に一致するように、振動素子１４が配置されている。また、振動素子１４は、第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）の表面が振動板１２の一方主面（図の−ｚ方向側の主面）の第２部分１２ｂに接合されている。なお、振動素子１４は、第２部分１２ｂにおける、第２の方向（図のｘ軸方向）の中央であり、且つ第３の方向の一方側（図の＋ｙ方向側）に偏った位置に接合されている。

図５は、振動素子１４を模式的に示す斜視図である。図６（ａ）〜（ｅ）は、振動素子１４が有する電極２１〜２５の形状を模式的に示す平面図である。図７は、第１の方向（図のｚ軸方向）における電極２１〜２５の位置関係と、電極２１〜２５の間に配置された圧電体層２７の分極の状態とを模式的に示す図である。なお、図６（ａ）〜（ｄ）は、第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）から見た状態を示しており、図６（ｅ）は、第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）から見た状態を示している。また、図７においては、積層体２０，第１〜第３の端子電極および圧電体層２７の図示を省略している。

振動素子１４は、積層体２０と、第１の端子電極４１と、第２の端子電極４２と、第３の端子電極（図示せず）とを有している。積層体２０の第２の方向の一方側（図の＋ｘ方向側）の端面には、第１の方向（図のｚ軸方向）における両端面に跨るように、第１の端子電極４１および第２の端子電極４２が配置されている。また、積層体２０の第２の方向の他方側（図の−ｘ方向側）の端面には、第３の端子電極（図示せず）が配置されている。

積層体２０は、第１の方向（図のｚ軸方向）に分極された複数層の圧電体層２７と、複数の扁平状の電極２１〜２５とが、第１の方向に沿って交互に配置されて構成されている。電極２３は、積層体２０の第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）の表面に配置されている。電極２５は、積層体２０の第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）の表面に配置されている。電極２１，電極２２および電極２４は、積層体２０の内部に各々複数配置されている。そして、電極２１または電極２２と、電極２３または電極２４または電極２５とが、第１の方向（図のｚ軸方向）において交互に配置されている。また、第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）では、電極２３または電極２４と電極２１とが交互に配置されており、第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）では、電極２４または電極２５と電極２２とが交互に配置されている。

電極２１は、積層体２０の側面と間隔を開けて形成された矩形状の本体部２１ａの一方端に、矩形状の引き出し部２１ｂの一方端を接続した構造を有している。引き出し部２１ｂの他方端は第１の端子電極４１に接続されている。電極２２は、積層体２０の側面と間隔を開けて形成された矩形状の本体部２２ａの一方端に、矩形状の引き出し部２２ｂの一方端を接続した構造を有している。引き出し部２２ｂの他方端は第２の端子電極４２に接続されている。電極２３，２４，２５の各々は、長さ方向の一方端のみが積層体２０の側面に露出した矩形状の形状を有している。そして、電極２３，２４，２５の各々の長さ方向の一方端は第３の端子電極（図示せず）に接続されている。

また、電極２１〜２５の間に配置された圧電体層２７は、図７に矢印で示す向きに分極されている。すなわち、第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）では、電極２１から電極２３，２４へ向かう向きに分極されており、第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）では、電極２４，２５から電極２２へ向かう向きに分極されている。そして、振動素子１４を振動させるときには、例えば、電極２１，２２が同電位になり、電極２３，２４，２５が同電位になるとともに、電極２１，２２と電極２３，２４，２５との間に電位差が生じるように交流電圧を加える。これにより、振動素子１４は、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが、第１の方向（図のｚ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するようにされている。

よって、電気信号が加えられて、ある瞬間に、第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）が、第２の方向（図のｘ軸方向）において伸びるときには、第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）が、第２の方向において縮むようにされている。これにより、振動素子１４は、電気信号が入力されることによって、第１の方向に垂直な第２の方向に沿って振幅が変化するように第１の方向に屈曲振動する。このように、振動素子１４は、バイモルフ構造を有する圧電体（圧電バイモルフ素子）で構成された圧電振動素子である。

振動素子１４において、積層体２０は、例えば、長さ１８ｍｍ〜２８ｍｍ程度、幅１ｍｍ〜６ｍｍ程度、厚み０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度とすることができる。また、電極２１〜２５の長さは、例えば１７ｍｍ〜２５ｍｍ程度、電極２１〜２５の幅は、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とすることができる。

積層体２０を構成する圧電体層２７は、例えば、チタン酸鉛（ＰＴ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等を好適に用いて形成することができるが、他の圧電材料を用いても構わない。圧電体層２７の１層の厚みは、例えば０．０１〜０．１ｍｍ程度に設定することができる。電極２１，２２，２４は、例えば、銀や銀とパラジウムとの合金等の金属成分に加えて、セラミック成分やガラス成分を含有させたものを好適に用いて形成することができるが、他の既知の金属材料を用いて形成しても構わない。電極２３，２５および第１〜第３の端子電極は、銀からなる金属成分およびガラス成分を含有することが望ましいが、銀以外の金属であっても構わない。

このような振動素子１４は、例えば次のような方法によって作製することができる。まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製し、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。次に、グリーンシートに導体ペーストを印刷して電極２１，２２，２４となる電極パターンを形成し、この電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス装置を用いてプレスして積層成形体を作製する。その後、脱脂および焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体を得る。次に、電極２３，２５ならびに第１の端子電極４１，第２の端子電極４２および第３の端子電極（図示せず）を形成するための導体ペーストを印刷し、所定の温度で焼付けた後に、第１〜第３の端子電極を通じて直流電圧を印加して圧電体層２７の分極を行う。このようにして、振動素子１４を得ることができる。また、振動素子１４と振動板１２との接合には、例えば、既存の各種接着剤を用いることができる。

なお、例えば、積層体２０の第１の方向（図のｚ軸方向）における端面に電極が露出していると問題が生じる場合には、圧電体等からなる保護層を設けても構わない。その場合には、保護層の厚みを充分に薄くすることが望ましい。

このような構成を有する本例の振動装置１５は、電気信号を加えて振動素子１４を屈曲振動させることによって振動板１２を振動させる振動装置として機能する。また、本例の振動装置１５は、振動素子１４の第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）の表面が振動板１２の一方主面（図の−ｚ方向側の主面）の第２部分１２ｂに接合されている。よって、本例の振動装置１５は薄型化することができる。また、本例の振動装置１５は、振動素子１４が第２の方向（図のｘ軸方向）に長い形状を有していることから、振動板１２に第２の方向の屈曲振動を効率的に発生させることができる。

また、本例の振動装置１５は、第３の方向（図のｙ軸方向）における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔を第１の間隔ｄ１とし、第２の方向（図のｘ軸方向）における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔を第２の間隔ｄ２とすると、第１の間隔ｄ１が第２の間隔ｄ２よりも大きい。これにより、本例の振動装置１５は、振動板１２を強く振動させることができる。また、本例の振動装置１５は、第１の間隔ｄ１と第２の間隔をｄ２との間に、ｄ１／ｄ２≧１．５の関係が成り立つ。これにより、本例の振動装置１５は、振動板１２をさらに強く振動させることができる。

なお、第３の方向（図のｙ軸方向）における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔が、第３の方向における振動素子１４の両側で異なる場合には、小さい方の間隔を第１の間隔ｄ１とする。同様に、第２の方向（図のｘ軸方向）における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔が、第２の方向における振動素子１４の両側で異なる場合には、小さい方の間隔を第２の間隔ｄ２とする。すなわち、第１の間隔ｄ１は、第３の方向における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔の最小値であり、第２の間隔ｄ２は、第２の方向における振動素子１４と第１部分１２ａとの間隔の最小値である。

発明者が、振動素子１４を取り付ける位置を様々に変化させて振動板１２の振動の強さの変化を調べた結果、振動素子１４を第１部分１２ａに近づけすぎると振動板１２の振動が極端に弱くなってしまうことがわかった。また、振動板１２を強く振動させるために特に重要なのは第１の間隔ｄ１であり、第１の間隔ｄ１を少なくとも第２の間隔ｄ２よりも大きくすることが、振動板１２を強く振動させるために必要であることがわかった。そして、第１の間隔ｄ１を第２の間隔ｄ２の１．５倍以上にすることにより、第２部分１２ｂの第３の方向（図のｙ軸方向）における中央に振動素子１４を配置した場合と同程度に、振動板１２を強く振動させることができることがわかった。なお、第２の間隔ｄ２も小さすぎると振動板１２の振動が弱くなってしまうので、第２の間隔ｄ２は、振動素子１４の第２の方向（図のｘ軸方向）の長さの０．３倍以上に設定するのが望ましい。

また、本例の振動装置１５は、各々の長さ方向が直交するように振動素子１４と振動板１２とが配置されていることから、振動板１２の振動が弱くなるのを防止しつつ振動素子１４を振動板１２の周縁部に配置することができるとともに、振動板１２の振動が特定の周波数において急激に強くなるのを低減することができる。

（実施の形態の第２の例）
図８は、本発明の実施の形態の第２の例の携帯端末を模式的に示す斜視図である。図９は、図８におけるＣ−Ｃ’線断面図である。図１０は、図８におけるＤ−Ｄ’線断面図である。なお、図９および図１０においては、振動素子１４の詳細な構造の図示を省略している。また、本例においては、前述した実施の形態の第１の例と異なる点について説明し、同様の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。本例の携帯端末は、前述した実施の形態の第１の例の振動装置１５と、電子回路１７と、ディスプレー１８とを有している。

電子回路１７は、振動素子１４に入力される電気信号を生成する。なお、この電気信号には音声情報が含まれている。また、電子回路１７には、ディスプレー１８に表示させる画像情報を処理する回路や通信回路等の他の回路が含まれていても良い。なお、電子回路１７と振動素子１４とは図示せぬ配線を介して接続されている。

ディスプレー１８は、画像情報を表示する機能を有する表示装置であり、例えば、液晶ディスプレー，プラズマディスプレー，および有機ＥＬディスプレー等の既知のディスプレーを好適に用いることができる。また、ディスプレー１８は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても良い。

本例の携帯端末においては、振動板１２は、ディスプレー１８よりも外側に配置されてディスプレー１８と一体化されており、ディスプレー１８を保護するカバーとして機能している。また、振動板１２は、タッチパネルのような入力装置を有するものであっても構わない。

このような構成を有する本例の携帯端末は、振動素子１４を振動させることによって、振動板１２を振動させて音響を発生させることができる。そして、この音響によって音声情報を人に伝達することができる。また、振動板１２または支持体１１を直接または他の物を介して耳などの人体の一部に接触させて振動を伝えることによって音声情報を伝達してもよい。

本例の携帯端末は、薄型で強い振動を発生させることが可能な振動装置１５を用いて音声情報を伝達することから、薄型化および音声情報を明瞭に伝達すること可能な携帯端末を得ることができる。

そして、本例の携帯端末は、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異が、最小値に対する最大値の比で６０ｄＢ以下になるようにするのが望ましい。すなわち、振動素子１４に音声情報を有する電気信号を与えることによって振動板１２を振動させて、振動板１２の第１の面１２ｃの振幅と、振動板１２の第１の面１２ｃに耳を近接させたときの聞こえ具合とを比較した結果、音声情報を取得する（会話の内容を聞き取る）ことが可能な最小の振幅に対する、音が大きすぎて苦痛を感じる振幅の比が６０ｄＢであった。なお、この６０ｄＢという値は、静かな会話が聞き取れる聴力である４０ｄＢと耳元での叫び声が聞き取れる聴力である１００ｄＢとの差に一致する。また、振動板１２の第１の面１２ｃの振幅と、振動板１２の第１の面１２ｃに近接した空間における音圧とは比例関係にある。

振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異が、最小値に対する最大値の比で６０ｄＢ以下になるようにすることにより、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるどの部分を耳に近づけても、音声情報を取得することができる。よって、本例の携帯端末によれば、特に注意することなく耳に近接または接触させるだけで音声情報を良好に取得することが可能な携帯端末を得ることができる。

また、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異が、最小値に対する最大値の比で２０ｄＢ以下になるようにするのがさらに望ましい。すなわち、振動素子１４に音声情報を有する電気信号を与えることによって振動板１２を振動させて、振動板１２の第１の面１２ｃの振幅と、振動板１２の第１の面１２ｃに耳を近接させたときの聞こえ具合とを比較した結果、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異が、最小値に対する最大値の比で２０ｄＢ以下になるようにすることにより、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるどの部分を耳に近づけても、小さい声の会話から大きい声の会話まで良好に聞き取ることができた。なお、静かな会話が聞き取れる聴力は４０ｄＢであり、大きな声の会話が聞き取れる聴力は８０ｄＢである。すなわち、会話の中の小さな声と大きな声とには４０ｄＢのレベル差が存在する。音声情報を取得する（会話の内容を聞き取る）ことが可能な最小の振幅に対する、音が大きすぎて苦痛を感じる振幅の比である６０ｄＢから、会話の中の小さな声と大きな声とのレベル差である４０ｄＢを引くと２０ｄＢとなる。このことからも、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異が、最小値に対する最大値の比で２０ｄＢ以下になるようにすることにより、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるどの部分を耳に近づけても、小さい声の会話から大きい声の会話まで良好に聞き取ることができることがわかる。

なお、振動板１２の第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異を小さくするためには、振動板１２の周囲を支持体１１に強固に接合するようにすればよい。これにより、振動板１２の振幅は小さくなるが、第１の面１２ｃ内の位置による振幅の差異を小さくすることができる。振動板１２を支持体１１に強固に接合するためには、例えば、振動板１２と支持体１１とを接合する部材（接着剤など）の弾性率を大きくすれば良く、また、振動板１２の支持体１１に接合された第１部分１２ａの面積を大きくしても良い。

また、本例の携帯端末は、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の位置であるＡ点において、Ａ点に１０Ｎの加重を加えた場合と加重を加えない場合との振幅の差異が、１０Ｎの加重を加えた場合の振幅に対する加重を加えない場合の振幅の比で６０ｄＢ以下であるようにするのが望ましい。すなわち、通話時に携帯端末を耳に接触させたときに携帯端末に加わる加重を測定した結果、強めに押し当てた場合で約１０Ｎであった。よって、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の位置であるＡ点において、Ａ点に１０Ｎの加重を加えた場合と加重を加えない場合との振幅の差異が、１０Ｎの加重を加えた場合の振幅に対する加重を加えない場合の振幅の比で６０ｄＢ以下であるようにすることにより、特に注意することなく耳に近接または接触させるだけで音声情報を良好に取得することが可能な携帯端末を得ることができる。すなわち、耳に近接させても、耳に弱く接触させても、耳に強く接触させても、音声情報を良好に取得することが可能な携帯端末を得ることができる。

さらに、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の位置であるＡ点において、Ａ点に１０Ｎの加重を加えた場合と加重を加えない場合との振幅の差異が、１０Ｎの加重を加えた場合の振幅に対する加重を加えない場合の振幅の比で２０ｄＢ以下であるようにすることにより、特に注意することなく耳に近接または接触させるだけで、小さい声の会話から大きい声の会話まで良好に聞き取ることができる。すなわち、耳に近接させても、耳に弱く接触させても、耳に強く接触させても、小さい声の会話から大きい声の会話まで良好に聞き取ることが可能な携帯端末を得ることができる。

なお、振動している振動板１２の第１の面１２ｃに加重を加えた場合と加重を加えない場合との振幅の差異を小さくするには、前述したように、振動板１２と振動素子１４とを接合する部材の弾性率を小さくすると良い。また、振動板１２を支持体１１に強固に接合するのも効果があるため、振動板１２と支持体１１とを接合する部材の弾性率を大きくすることが有効であり、振動板１２と支持体１１との接合面積を大きくするのも良い。

また、本例の携帯端末は、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の場所における、その場所に１０Ｎの加重を加えたときの振幅の、第１の面１２ｃ内の位置による差異が、最小値に対する最大値の比で６０ｄＢ以下であるようにするのが望ましい。すなわち、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の場所において、その場所に１０Ｎの加重を加えたときのその場所の振幅を測定したときに、第１の面１２ｃ内の位置による差異が、最小値に対する最大値の比で６０ｄＢ以下であるようにするのが望ましい。これにより、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるどの部分を耳に押し当てても、音声情報を取得することができる。よって、特に注意することなく耳に接触させるだけで音声情報を良好に取得することが可能な携帯端末を得ることができる。

さらに、振動している振動板１２の第１の面１２ｃ内の任意の場所における、その場所に１０Ｎの加重を加えたときの振幅の、第１の面１２ｃ内の位置による差異が、最小値に対する最大値の比で２０ｄＢ以下であるようにすることがさらに望ましい。これにより、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるどの部分を耳に押し当てても、小さい声の会話から大きい声の会話まで良好に聞き取ることができる。

なお、良好な音声情報の取得が容易な携帯端末を実現するためには、音声情報の取得に影響を及ぼさない振動板１２のミクロな領域における振幅の変化は問題にならない。問題になるのは、音声情報の取得に影響を及ぼす、振動板１２の第１の面１２ｃにおけるマクロな振幅の変化である。よって、振幅の測定に際しては、所定の大きさを備えた加速度センサを振動板１２の第１の面１２ｃに貼り付けて、加速度センサによって検出された加速度から振幅を算出するのが望ましい。また、人間の会話の周波数は５００Ｈｚ〜２ｋＨｚ程度と言われているが、振動板１２の第１の面１２ｃ内のマクロな振幅の周波数による変化は小さいため、１ｋＨｚの電気信号を振動素子１４に入力した場合の振幅を測定すればよい。

（変形例）
本発明は上述した実施の形態の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において種々の変更，改良が可能である。

例えば、前述した実施の形態の第１の例においては、第２部分１２ｂの第２の方向（図のｘ軸方向）における中央に振動素子１４が配置された例を示したが、これに限定されるものではない。第２部分１２ｂの第２の方向における一方に偏った位置に振動素子１４が配置されていても構わない。

また、前述した実施の形態の第１の例においては、振動素子１４が１６層の圧電体層２７を有する例を示したが、これに限定されるものではない。圧電体層２７の数は、これより多くても少なくても構わない。

また、前述した実施の形態の第２の例においては、実施の形態の第１の例の振動装置１５を有する例を示したが、これに限定されるものではなく、他の形態の振動装置を有するものであっても構わない。

また、前述した実施の形態の第２の例においては、ディスプレー１８のカバーが振動板１２として機能する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ディスプレー１８そのものが振動板１２として機能するものであっても構わない。

（第１の実施例）
次に、本発明の振動装置の具体例について説明する。前述した本発明の実施の形態の第１の例の振動装置および比較例の振動装置を作製して、その特性を測定した。

作製した振動装置において、支持体１１は、アルミニウム製の枠状のものを使用した。振動板１２は、長さが９６ｍｍで、幅が４９ｍｍで、厚み０．７ｍｍのガラス板を使用し、第１の方向の他方側（図の−ｚ方向側）の主面の周縁を４ｍｍの幅で支持体１１に接着して固定した。すなわち、振動板１２の周縁の４ｍｍ幅の部分が第１部分１２ａとなり、その内側の長さ８８ｍｍで幅４１ｍｍの部分が第２部分１２ｂとなるようにした。振動板１２と支持体１１との接着には厚み０．２ｍｍの両面テープを使用した。

振動素子１４は、長さ２３．５ｍｍで、幅が３．３ｍｍで、厚みが０．５ｍｍの直方体状とした。また、振動素子１４は、厚みが３０μｍ程度の圧電体層２７と内部電極２１〜２５とが交互に積層された構造とし、圧電体層２７の総数は１６層とした。圧電体層２７は、Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成した。振動板１２と振動素子１４との接着には、不織布の基材の両面にアクリル系粘着剤が塗布された厚みが０．２ｍｍの両面テープを使用した。そして、振動素子１４の第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）の表面の全体を振動板１２に貼り付けた。また、振動素子１４は、第２部分１２ｂの第２の方向（図のｘ軸方向）における中央に位置するようにした。

そして、第２の方向（図のｘ軸方向）における振動素子１４の位置を変えることによって第１の間隔ｄ１の第２の間隔ｄ２に対する比であるｄ１／ｄ２を変えて、ｄ１／ｄ２が各々１．５，２．６，４．８である３つの本発明の第１の実施形態の例の振動装置１５と、ｄ１／ｄ２が各々０．４，１．０である２つの比較例の振動装置を作製した。なお、ｄ１／ｄ２＝４．８の振動装置１５は、第２部分１２ｂの第３の方向（図のｙ軸方向）における中央に振動素子１４を配置したものである。

そして、作製した振動装置の振動板１２から発生する音の音圧を測定した。測定に際しては、振動板１２の第１の方向の一方側（図の＋ｚ方向側）の表面から１０ｍｍ離れた位置にマイクを設置して、電圧が３０Ｖｐ−ｐの正弦波信号を振動素子１４に入力してマイクで検出される音圧を測定した。なお、振動素子１４に入力する正弦波信号の周波数を、１ｋＨｚ，１．５ｋＨｚ，２ｋＨｚの３段階に変化させて、それぞれの周波数で測定を行った。

その測定結果を図１１のグラフに示す。図１１のグラフにおいて、横軸は、第１の間隔ｄ１の第２の間隔ｄ２に対する比であるｄ１／ｄ２を示し、縦軸は音圧を示す。また、振動素子１４に入力する正弦波信号の周波数が１ｋＨｚのときの測定結果を○印で示し、周波数が１．５ｋＨｚのときの測定結果を△印で示し、周波数が２ｋＨｚのときの測定結果を□印で示す。図１１に示すグラフによれば、ｄ１をｄ２より大きくすることによって、振動板１２の振動を強くして、充分な音圧の音響を発生できることがわかる。また、ｄ１／ｄ２≧１．５とすることにより、振動板１２の第３の方向（図のｙ軸方向）における中央に振動素子１４を配置したときと同程度の音圧を有する音響を発生させることができることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。
（第２の実施例）
次に、本発明の携帯端末の具体例について説明する。図８〜１０に示した本発明の実施の形態の第２の例の携帯端末を作製して、その評価を行った。

まず、図８〜１０に示した本発明の実施の形態の第２の例の携帯端末を作製した。振動板１２は、長さが９５ｍｍで、幅が４８ｍｍで、厚み０．７ｍｍのガラス板とした。振動素子１４は、長さ２５．０ｍｍで、幅が４．０ｍｍで、厚みが０．７５ｍｍの直方体状とした。また、振動素子１４は、厚みが３０μｍ程度の圧電体層と電極層とが交互に積層された構造とし、圧電体層の総数は２４層とした。圧電体層は、Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で形成した。振動板１２と振動素子１４との接合には、不織布の基材の両面にアクリル系粘着剤が塗布された厚みが０．１６ｍｍの両面テープを使用し、振動素子１４の＋ｚ方向側の表面の全面に貼り付けた。振動板１２と支持体１１との接合には、不織布の基材の両面にアクリル系粘着剤が塗布された厚み０．１５ｍｍの両面テープを使用し、振動板１２の第１の面１２ｃと反対側の表面の周囲の全体を支持体１１に接合した。支持体１１は合成樹脂製のものを使用した。

そして、振動素子１４に電気信号を入力し、振動板１２の第１の面１２ｃ内の各部における振幅を測定した。振幅の測定においては、まず、第１の面１２ｃ内の測定ポイントに加速度センサを設置して、その位置における加速度の測定値から振幅を算出した。次に、加速度センサの上から押圧して１０Ｎの加重をかけた状態において、同様に振幅の測定を行った。そして、これらの作業を、測定ポイントを変更して、振動板１２の第１の面１２ｃ内の各部で行った。

なお、振動素子１４に入力する電気信号は、１ｋＨｚで３０Ｖｐｐのサイン波とし、シンセサイズドファンクションジェネレータ（横河メータ＆インスツルメンツ株式会社製のＦＧ１１０）で発生させた信号を、電力増幅器（松定プレシジョン株式会社製のＰＯＰ１２０−２．５）で増幅することにより生成した。

加速度センサは、NEC Avio赤外線テクノロジー株式会社製のＳＶ１１０９を使用し、加速度センサの直径８ｍｍの円形の面を振動板１２の第１の表面１２ｃの所定の位置に接着剤で貼り付けた。そして、加速度センサから出力される電荷信号を、チャージアンプ（NEC Avio赤外線テクノロジー株式会社製のＡＧ２１０１）で電圧信号に変換して、デジタルオシロスコープ（横河電機製のＤＬ１５４０）を用いて電圧値を読み取り、チャージアンプに添付の電圧値と加速度との変換式を用いて加速度を求めた。そして、振動素子１４に入力した電気信号の角周波数をω、加速度をα、振幅をβとして、β＝２α／ω^２で表される式を用いて振幅βを求めた。

加速度センサの上から加える加重の測定にはロードセル（ミネベア株式会社製のＣ２Ｇ１−６Ｋ−Ａ）を用い、ロードセルに接続したデジタルピークホルダー（ミネベア株式会社製ＣＳＤ−８１９Ｃ）に表示される荷重の値を読み取った。なお、ロードセルは携帯端末の下に配置した。

すなわち、ロードセルの上に設置した台の上に、振動板１２の第１の面１２ｃが上側になるように携帯端末を乗せて、振動板１２の第１の面１２ｃ上の測定ポイントに加速度センサを貼り付けた。そして、まずは、この状態で加速度センサに電気信号を入力して、加重を加えない状態における振幅を測定した。次に、加速度センサの上から１０Ｎの加重を加え、この状態で加速度センサに電気信号を入力して、加重を加えた状態における振幅を測定した。

測定の結果、加重を加えない状態の比較では、第１の面１２ｃにおいて、振幅が最も小さい位置の振幅が０．５８μｍであり、振幅が最も大きい位置の振幅が２．９８μｍであった。最小値の振幅０．５８μｍに対する最大値の振幅２．９８μｍの比は１４．２ｄＢであった。なお、第１の面１２ｃにおいて振幅が最も大きい位置は、反対側の表面に振動素子１４が取り付けられた場所であり、第１の面１２ｃにおいて振幅が最も小さい位置は、振動板１２の長手方向において振動素子１４が取り付けられた側と反対側の端部であった。これは、振動素子１４に入力する電気信号の周波数を変化させても同様だった。

また、第１の面１２ｃにおいて、荷重をかけない場合と１０Ｎの加重をかけた場合とで振幅が最も大きく変化したのは、反対側の表面に振動素子１４が取り付けられた場所であり、１０Ｎの加重をかけた場合の振幅は０．５７μｍだった。１０Ｎの加重を加えた場合の振幅に対する加重を加えない場合の振幅の比は１４．３ｄＢであった。

また、１０Ｎの加重を加えたときの、その場所の振幅については、第１の面１２ｃ内で最も振幅が小さい場所の振幅が０．１５μｍであり、第１の面１２ｃ内で最も振幅が大きい場所の振幅が０．５７μｍであった。最小値の振幅０．１５μｍに対する最大値の振幅０．５７μｍの比は１１．６ｄＢであった。

次に、振動素子１４に通常の音声信号を入力し、振動板１２の第１の面１２ｃを耳に近接または接触させて聞こえ具合を評価した。その結果、第１の面１２ｃを特に注意することなく耳に近接または接触させるだけで、小さい声から大きい声まで良好に聞き取ることができ、音声情報を良好に取得することができた。これは、第１の面１２ｃが耳に接触していない状態でも、第１の面１２ｃを耳に押し当てた状態でも同様だった。また、第１の面１２ｃのどの部分が耳の中央に位置するようにしても同様だった。さらに、第１の面１２ｃを耳に接触させれば、騒音環境下においても音声情報を良好に取得することができた。

１１：支持体
１２：振動板
１２ａ：第１部分
１２ｂ：第２部分
１２ｃ：第１の面
１４：振動素子
１５：振動装置
１７：電子回路
２１，２２，２３，２４，２５：電極
２７：圧電体層
ｄ１：第１の間隔
ｄ２：第２の間隔

Claims (5)

1. 支持体と、
   周縁が前記支持体に接合されて支持されており、前記支持体に接合された第１部分と、該第１部分の内側に位置する前記支持体に接合されていない第２部分とを有する振動板と、
   第１の方向の一方側の表面が前記振動板の一方主面の前記第２部分に接合されており、電気信号が入力されることによって、前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って振幅が変化するように前記第１の方向に屈曲振動する振動素子と、を少なくとも有しており、
   前記第１の方向および前記第２の方向に垂直な第３の方向における前記振動素子と前記第１部分との間隔を第１の間隔とし、前記第２の方向における前記振動素子と前記第１部分との間隔を第２の間隔とすると、前記第１の間隔が前記第２の間隔よりも大きく、
   前記第１の間隔をｄ１とし、前記第２の間隔をｄ２とすると、ｄ１／ｄ２≧１．５の関係が成り立つことを特徴とする振動装置。
2. 前記振動素子が前記第２の方向に長い形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
3. 前記振動板は、他方主面である第１の面が外部に露出しており、前記電気信号に基づいて前記振動素子が振動することによって前記振動板が振動し、
   振動している前記振動板の前記第１の面内の任意の位置であるＡ点において、該Ａ点に１０Ｎの加重を加えた場合と加重を加えない場合の振幅を測定したときに、１０Ｎの加重を加えた場合の振幅に対する加重を加えない場合の振幅の比が６０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の振動装置。
4. 振動している前記振動板の前記第１の面内の任意の場所における、その場所に１０Ｎの加重を加えたときの振幅の、前記第１の面内の位置による差異が、最小値に対する最大値の比で６０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項３に記載の振動装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の振動装置と、前記振動素子に入力される電気信号を生成する電子回路とを少なくとも有していることを特徴とする携帯端末。

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