JP6118840B2 - 圧電素子およびこれを備える電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子に係り、特に、圧電音響素子および圧電振動素子として利用することのできる圧電素子およびこれを備える電子機器に関する。

過去の携帯電話端末は、音声、メッセージの送受信などの無線通話機能そのものが主たる目的であったが、最近は、スマートフォン（ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）の発達とあいまって、無線通話機能は単なる機能の一部に過ぎず、インターネット、アプリケーション、テレビ（ＴＶ）、ナビゲーション、ソーシャル・ネットワーキング・サービス（ＳＮＳ：Ｓｏｃｉａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ）などの多種多様な機能を行うことを主たる目的としている。

この理由から、スマートフォンの多種多様な機能を便利に使用するためにスマートフォンのディスプレイ部が拡大され、大型化が進み、インターネット速度、音声、動作、瞳の認識などの高速で発展する技術力でユーザーがより便利にスマートフォン端末を使用できるようにし、市場では企業間の激しい競争をして多種多様な機能を追加したスマートフォン端末がいち早く上市されている。

しかしながら、スマートフォンの多種多様な機能を実現するためにディスプレイ部が拡大され、これにより、スマートフォン端末の大型化が進むことに伴い、散歩、運動などをするために軽い装いに衣替えする場合に携帯し難く、盗難および紛失の問題が発生する。また、スマートフォン端末をカバンなどに入れて所持する場合には、受信や発信通話をしたりメッセージ機能を使用したりするためにスマートフォン端末を取り出して使用せねばならないという不便さがあり、カバンに入れて所持するスマートフォン端末の振動やベル音を聞き逃して電話およびメッセージを受信することができないという問題がある。

このような問題を解決するために、身体に取り付け可能にする技術、すなわち、ウェアラブル（ｗｅａｒａｂｌｅ）技術が開発されている。このような従来の技術の例としては、「帯型携帯端末」（例えば、下記の特許文献１参照）、「ブレスレットに変形可能な携帯端末」（例えば、下記の特許文献２参照）、「身体取り付け型補助モバイル機器アセンブリ」（例えば、下記の特許文献３参照）が提示されている。これらの従来の技術は、ウェアラブル機器、すなわち、補助モバイル機器を腕時計、ネックレスなどの形で携帯することになる。

このような補助モバイル機器は、報知音または振動でメッセージの受信を知らせる。このためには、補助モバイル機器に報知音を発生するためのスピーカーと、振動を発生するためのアクチュエーターが取り付けられていなければならない。すなわち、補助モバイル機器にスピーカーおよびアクチュエーターが両方とも取り付けられていなければならない。ところが、スピーカーおよびアクチュエーターが両方とも取り付けられるため、これらが補助モバイル機器に占める面積が大きくなり、これにより、補助モバイル機器を小型化させるのに限界がある。

大韓民国公開特許第１０−２００９−００４６３０６号 大韓民国公開特許第１０−２０１２−００８３８０４号 大韓民国公開特許第１０−２０１３−００５４３０９号

本発明の目的は、圧電音響素子および圧電振動素子として利用することのできる圧電素子を提供することである。

本発明の他の目的は、印加される信号に基づいて、圧電音響素子および圧電振動素子の少なくともいずれか一方として働くことから、補助モバイル機器に取り付けられて音響および振動を両方とも発生することのできる圧電素子を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、圧電音響素子および圧電振動素子の少なくともいずれか一方として利用可能な圧電素子を取り付けて圧電素子が占める面積を狭めることのできる電子機器を提供することである。

本発明の一態様による圧電素子は、板状の振動板と、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板の一方の面の周縁に接触して設けられる第１の圧電板と、前記第１の圧電板が接触していない前記振動板の他方の面の上に接触して設けられる少なくとも１枚の第２の圧電板と、を備え、前記第１および第２の圧電板は、互いに異なる共振周波数を有し、前記振動板は、前記第１の圧電板よりも小さいか又はそれより等しく、かつ前記第２の圧電板よりも大きく、前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に重なり合うように設けられる。

さらに、好ましくは、前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の少なくとも一つの領域と重なり合うように前記第１の圧電板の内側領域に設けられる。

さらに、好ましくは、前記圧電素子は、前記第１の圧電板の他方の面の上に設けられる基台をさらに備える。

さらに、好ましくは、前記基台は、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記第１の圧電板が前記基台の少なくとも一つの領域の上に設けられる。

さらに、好ましくは、前記第２の圧電板は、前記基台の内側領域の上に設けられる。

さらに、好ましくは、前記圧電素子は、前記振動板の他方の面の上に設けられる基台をさらに備える。

さらに、好ましくは、前記基台は、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板が前記基台の上に設けられる。

さらに、好ましくは、前記第１の圧電板は、前記基台の少なくとも一部と重なり合うように設けられ、前記少なくとも１枚の第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に設けられる。

さらに、好ましくは、前記圧電素子は、前記第１および第２の圧電板の少なくとも一つの領域に設けられるロードをさらに備える。

さらに、好ましくは、前記第１および第２の圧電板の少なくともいずれか一方が圧電振動素子として働き、少なくとも他方が圧電音響素子として働く。

本発明の他の態様による電子機器は、板状の振動板と、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板の一方の面の周縁に接触して設けられる第１の圧電板と、前記第１の圧電板が接触していない前記振動板の他方の面の上に接触して設けられる少なくとも１枚の第２の圧電板と、を備え、前記第１および第２の圧電板は、互いに異なる共振周波数を有し、前記振動板は、前記第１の圧電板よりも小さいか又はそれより等しく、かつ前記第２の圧電板よりも大きく、前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に重なり合うように設けられる圧電素子を備え、前記第１および第２の圧電板の少なくともいずれか一方が圧電振動素子として働き、少なくとも他方が圧電音響素子として働く。

好ましくは、前記電子機器は、移動端末本体から隔てられて移動端末の補助機能を行い、且つ、身体に取り付け可能である。

さらに、好ましくは、前記電子機器は、前記第１の圧電板または振動板の他方の面の上に設けられ、中央領域が空いた枠状を呈する基台をさらに備える。

さらに、好ましくは、前記電子機器は、前記第１および第２の圧電板の少なくとも一つの領域に設けられるロードをさらに備える。

本発明の実施形態による圧電素子は、互いに異なる共振周波数を有する少なくとも２枚の圧電板と、これらの間に設けられる振動板と、を備える。このような本発明の実施形態による圧電素子は、補助モバイル機器などの電子機器内に設けられて電子機器から供給される信号に基づいて圧電音響素子および圧電振動素子の少なくともいずれか一方として働く。すなわち、少なくとも一方の圧電板は圧電振動素子として働いてもよく、少なくとも他方の圧電板は圧電音響素子として働いてもよく、少なくとも２枚の圧電板が圧電振動素子または圧電音響素子として同時に働いてもよい。このため、本発明による圧電素子を補助モバイル機器などに適用して圧電音響素子および圧電振動素子として働かせることにより、音響素子および振動素子を両方とも適用する従来に比べて補助モバイル機器に占める面積を狭めることができ、これにより、補助モバイル機器の小型化および軽量化を図ることができる。なお、振動板を適用することにより、圧電音響素子として用いられる少なくとも１枚の圧電板の音圧および出力を向上させることができる。

本発明の一実施形態による圧電素子の平面図である。 本発明の一実施形態による圧電素子の断面図である。 本発明の一実施形態による圧電素子の分解斜視図である。 本発明による圧電素子の音圧特性を示すグラフである。 本発明による圧電素子の振動特性を示すグラフである。 本発明の他の実施形態による圧電素子の平面図である。 本発明の他の実施形態による圧電素子の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による圧電素子の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による圧電素子の断面図である。 本発明の実施形態の変形例による圧電素子の平面図である。 本発明の実施形態の変形例による圧電素子の平面図である。 本発明の実施形態の変形例による圧電素子の平面図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は、後述する実施形態に何ら限定されるものではなく、互いに異なる種々の形態で実現される。単に、これらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

図１は、本発明の一実施形態による圧電素子の平面図であり、図２は、同断面図であり、図３は、同分解斜視図である。

図１乃至図３を参照すると、本発明の一実施形態による圧電素子は、第１の圧電板１００と、第１の圧電板１００の上に設けられる振動板２００と、振動板２００の上に設けられる第２の圧電板３００と、を備える。ここで、第１および第２の圧電板１００、３００は、互いに異なる形状に設けられ、共振周波数が互いに異なる。

第１の圧電板１００は、所定の幅を有し、内部が空いた略矩形状の枠状に設けられる。もちろん、第１の圧電板１００は、矩形枠状に加えて、正方形、円形、長円形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような第１の圧電板１００は、基板と、基板が少なくとも一方の面に形成される少なくとも一つの圧電層と、を備える。例えば、第１の圧電板１００は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は、少なくとも１層が積み重ねられて形成されるが、好ましくは、複数の圧電層が積み重ねられて形成される。また、圧電層の上部および下部にはそれぞれ電極が形成される。すなわち、複数の圧電層と複数の電極が交互に積み重ねられて第１の圧電板１００が実現される。ここで、圧電層は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ、Ｋ、Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ、Ｎａ、Ｔｉ）系の圧電物質を用いて形成する。また、圧電層は、互いに異なる方向または同じ方向に分極されて積み重ねられて形成される。すなわち、基板の一方の面の上に複数の圧電層が形成される場合、各圧電層は、互いに反対方向または同じ方向の分極が交互に形成される。一方、基板は、圧電層が積み重ねられた構造を維持しながら振動が発生可能な特性を有する物質を用いて製作するが、例えば、金属、プラスチックなどが使用可能である。ところが、第１の圧電板１００は、圧電層とは異なる素材の基板を用いなくてもよい。すなわち、第１の圧電板１００は、中心部に分極されていない圧電層が設けられ、その上部および下部に互いに異なる方向に分極された複数の圧電層が積み重ねられて形成される。一方、第１の圧電板１００の少なくとも一つの領域には、駆動信号が印加される電極パターン（図示せず）が形成される。例えば、電極パターンは、第１の圧電板１００の上部面または下部面の周縁部に設けられる。電極パターンは互いに隔てられて少なくとも２つ形成され、連結端子（図示せず）と連結されてこれを介して電子機器、例えば、補助モバイル機器に連結される。このような第１の圧電板１００は、電子機器を介して印加される信号、すなわち、交流電源に応じて圧電音響素子または圧電振動素子として駆動される。

振動板２００は、枠状の第１の圧電板１００の上に設けられる。すなわち、振動板２００は、略矩形状に設けられ、周縁が第１の圧電板１００の上部に貼り付けられる。このような振動板２００は、金属、シリコン、ポリマーまたはパルプなどの物質を用いて形成する。例えば、振動板２００は、樹脂フィルムを用いて形成可能であるが、エチレンプロピレンゴム系、スチレンブタジエンゴム系などヤング率が１ＭＰａ〜１０ＧＰａであり、損失係数が大きな材料を用いて形成可能である。振動板２００は、第１の圧電板１００よりも小さいかあるいはそれに等しい大きさに設けられ、第２の圧電板３００よりも大きく設けられてもよい。このような振動板２００の上面に第２の圧電板３００が貼り付けられる。また、振動板２００は、その上部に接着テープ（図示せず）が設けられて接着テープにより第２の圧電板３００が振動板２００に貼り付けられる。このような接着テープとしては、ゴム系、アクリル系、シリコン系などの接着物質が使用可能である。一方、接着テープは、振動板２００と同じ形状および大きさを有してもよく、第２の圧電板３００と同じ形状および大きさを有してもよい。

第２の圧電板３００は、振動板２００の上に設けられ、第１の圧電板１００とは異なる形状を呈する。例えば、第２の圧電板３００は、所定の幅および長さを有する略矩形状に設けられ、枠状の第１の圧電板１００内の空間上の振動板２００の上に設けられる。ここで、第２の圧電板３００の厚さは、第１の圧電板１００の厚さと同一または異なる。例えば、第２の圧電板３００は、第１の圧電板１００よりも薄いかあるいはそれに等しい厚さに設けられる。このような第２の圧電板３００は、基板と、基板の少なくとも一方の面に形成される圧電層と、を備える。すなわち、第２の圧電板３００は、第１の圧電板１００と同じ積層構造に設けられる。例えば、第２の圧電板３００は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は、少なくとも１層が積み重ねられて形成されるが、好ましくは、複数の圧電層が積み重ねられて形成される。また、圧電層の上部および下部にはそれぞれ電極が形成される。すなわち、複数の圧電層と複数の電極が積み重ねられて第２の圧電板３００が実現される。さらに、圧電層は、互いに異なる方向または同じ方向に分極されて積み重ねられて形成される。すなわち、基板の一方の面の上に複数の圧電層が形成される場合、各圧電層は、互いに反対方向または同じ方向の分極が交互に形成される。一方、基板は、圧電層が積み重ねられた構造を維持しながら振動が発生可能な特性を有する物質を用いて製作するが、例えば、金属、プラスチックなどが使用可能である。ところが、第２の圧電板３００は、圧電層とは異なる素材の基板を用いなくてもよい。すなわち、第２の圧電板３００は、中心部に分極されていない圧電層が設けられ、その上部および下部に互いに異なる方向に分極された複数の圧電層が積み重ねられて形成される。また、第２の圧電板３００の少なくとも一方の側面に接着剤（図示せず）が塗布される。例えば、接着剤は、第２の圧電板３００の一方の上面の周縁から側面に向かって塗布されてもよく、第２の圧電板３００の４つの上面の周縁から側面に向かって塗布されてもよい。さらに、接着剤は、第２の圧電板３００の少なくとも一方の側面に少なくとも一部設けられる。すなわち、接着剤は、第２の圧電板３００の側面に部分的に塗布されてもよく、全体的に塗布されてもよい。接着剤は、第２の圧電板３００の側面と接着テープとの間の界面において剥離が発生することを防ぐための補強剤である。接着剤としては、できる限り、第２の圧電板３００の変位を拘束しないウレタン系、シリコン系などのヤング率が低い熱硬化型接着剤を用いることが好ましい。一方、第２の圧電板３００の所定の領域には駆動信号が印加される電極パターン（図示せず）が形成される。電極パターンは、互いに隔てられて少なくとも２つ形成され、連結端子（図示せず）と連結されてこれを介して電子機器、例えば、補助モバイル機器に連結される。このような第２の圧電板３００は、電子機器を介して印加される信号、すなわち、交流電源に応じて圧電音響素子または圧電振動素子として駆動される。

上述したように、本発明の実施形態による圧電素子は、略枠状の第１の圧電板１００と、第１の圧電板１００の上部に設けられる振動板２００と、振動板２００の上に設けられて第１の圧電板１００内の空間に設けられる第２の圧電板３００と、を備える。このとき、第１および第２の圧電板１００、３００は、互いに異なる形状を呈し、互いに異なる共振周波数を有する。このような圧電素子は、電子機器、例えば、スマートフォンに設けられるか、あるいは、スマートフォンから隔てられてスマートフォンの補助機能を行う補助モバイル機器、すなわち、身体に取り付け可能なウェアラブル機器内に設けられ、電子機器から供給される信号に基づいて、圧電スピーカーおよび圧電アクチュエーターの少なくともいずれか一方として働く。すなわち、第１および第２の圧電板１００の少なくともいずれか一方は、電子機器から入力される信号に基づいて、圧電振動素子として働いてもよく、他方が圧電音響素子として働いてもよく、第１および第２の圧電板１００、３００が両方とも圧電音響素子または圧電振動素子として働いてもよい。また、第２の圧電板３００は、ポリマー系またはパルプ系振動板２００と接触させることにより、第２の圧電板３００において発生する１次振動を振動板２００が２次的に振動させて振動を一層増幅させることができる。このため、圧電音響素子の音圧および出力をさらに向上させることができる。すなわち、図４に示すように、本発明による圧電素子は、圧電音響素子として用いられる場合に平均８７ｄＢの音圧特性を示す。また、図５に示すように、２１８Ｈｚの共振周波数において約２．１Ｇの出力を示す。このため、本発明の一実施形態は、互いに異なる形状および共振周波数を有する第１および第２の圧電板１００、３００が振動板２００を間に挟んで設けられ、補助モバイル機器などの電子機器に適用されて音響および振動を発生させる複合素子である。

一方、図６および図７に示すように、振動板２００が枠状を呈する第１の圧電板１００の一方の面の上に設けられ、第２の圧電板３００が振動板２００の背面に貼り付けられて第１の圧電板１００の内側領域に設けられる。すなわち、本発明の他の実施形態による圧電素子は、振動板２００が第１の圧電板１００の一方の面の上に設けられ、第２の圧電板３００が第１の圧電板１００と接触する振動板２００の一方の面の上に設けられる。このため、第２の圧電板３００は、第１の圧電板１００がなす空間の内部に設けられる。これに対し、図１乃至図３に示す本発明の一実施形態による圧電素子は、振動板２００が第１の圧電板１００の一方の面の上に設けられ、第２の圧電板３００が第１の圧電板１００と接触していない振動板２００の他方の面の上に設けられる。このため、本発明の他の実施形態による圧電素子は、一実施形態に比べて薄肉化を図ることができる。

また、本発明の圧電素子は、図８に示すように、第１の圧電板１００の下側に基台１５０が設けられる。基台１５０は、ステンレス鋼材（ＳＵＳ材質）を用いて形成し、略矩形枠状に設けられる。すなわち、基台１５０は、所定の幅を有し、対向する両長軸と、両長軸の間に設けられ、所定の幅を有する両短軸を備える。また、基台１５０の上部に第１の圧電板１００が設けられるが、第１の圧電板１００は、接着剤、接着テープなどを用いて基台１５０の上に貼り付ける。このとき、第１の圧電板１００は、基台１５０の長軸および短軸の両方の上に設けられてもよく、長軸の上にのみ設けられてもよく、短軸の上にのみ設けられてもよい。さらに、図９に示すように、基台１５０の上に振動板２００が設けられ、振動板２００の上に第１および第２の圧電板１００、３００が所定の間隔を隔てて設けられる。このとき、第１の圧電板１００は、基台１５０と同じ形状に設けられて基台１５０と重なり合い、第２の圧電板３００は第１の圧電板１００の内側空間に設けられる。

また、本発明の圧電素子は、形状を様々に変更することができ、これにより、様々な周波数特性が得られる。このような本発明の様々な変形例による圧電素子を図１０に示す。

図１０（ａ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状に設けられる第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、一つの領域が第１の圧電板１００と重なり合うように振動板２００の上に設けられる第２の圧電板３００と、を備える。すなわち、第２の圧電板３００は、所定の幅および長さを有する略矩形状に設けられ、一方の短辺の所定の幅が第１の圧電板１００の一つの領域と重なり合うように設けられる。また、第１の圧電板１００の上面に少なくとも２つの電極パターン１１１、１１２が形成され、第２の圧電板３００の上面に少なくとも２つの電極パターン３１１、３１２が形成される。第１の圧電板１００の電極パターン１１１、１１２には、互いに異なる極性の交流電源が供給され、第２の圧電板３００の電極パターン３１１、３１２にも互いに異なる極性の交流電源が供給される。このとき、第１の圧電板１００の電極パターン１１１、１１２には振動信号が印加され、第２の圧電板３００の電極パターン３１１、３１２には音響信号が印加される。

図１０（ｂ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状に設けられる第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、一つの領域およびこれと対向する他の領域が第１の圧電板１００と重なり合うように振動板２００の上に設けられる第２の圧電板３００と、を備える。すなわち、第２の圧電板３００は、所定の幅および長さを有する略矩形状に設けられ、一方の短辺および他方の短辺の所定の幅が第１の圧電板１００の対向する両領域と重なり合うように設けられる。また、第１の圧電板１００の上面に少なくとも２つの電極パターン１１１、１１２が形成されて振動信号による交流電源が供給され、第２の圧電板３００の上面に少なくとも２つの電極パターン３１１、３１２が形成されて音響信号による交流電源が供給される。

図１０（ｃ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、第１の圧電板１００の対向する両長辺の所定の領域の間に設けられるダミー板１１５と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、中央部がダミー板１１５と重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向に設けられる第２の圧電板３００と、を備える。ダミー板１１５は、例えば、対向する両長辺の中央部の間に所定の幅をもって形成される。また、ダミー板１１５は、第１の圧電板１００と同じ積層構造に形成されて印加される電圧に応じて振動する。しかしながら、ダミー板１１５は、分極されていないため振動しなくてもよい。ここで、ダミー板１１５は、第１の圧電板１００の幅に等しい幅をもって形成されてもよく、それよりも広い幅または狭い幅をもって形成されてもよい。さらに、第２の圧電板３００は、中央部がダミー板１１５と重なり合うように振動板２００と接触する。すなわち、第２の圧電板３００は、中央部がダミー板１１５と重なり合うように振動板２００の上と接触して第１の圧電板１００の長辺方向に第１の圧電板１００内の領域に設けられる。一方、振動板２００の中央部はダミー板１１５と接触する。すなわち、振動板２００は、周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上に貼り付けられ、中央部がダミー板１１５に貼り付けられる。また、第１の圧電板１００の上面に少なくとも２つの電極パターン１１１、１１２が形成されて振動信号が印加され、第２の圧電板３００の上面に少なくとも２つの電極パターン３１１、３１２が形成されて音響信号が印加される。

図１０（ｄ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、第１の圧電板１００の対向する両長辺の所定の領域、例えば、中央部の間に設けられるダミー板１１５と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、ダミー板１１５から互いに反対方向に設けられる第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備える。すなわち、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂは、ダミー板１１５の両側面または上面に重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向にそれぞれ形成される。また、第２ａの圧電板３００ａの上面には少なくとも２つの電極パターン３１１ａ、３１２ａが形成され、第２ｂの圧電板３００ｂの上面にも少なくとも２つの電極パターン３１１ｂ、３１２ｂが形成される。電極パターン３１１ａ、３１１ｂには同じ極性の信号が印加され、電極パターン３１１ｂ、３１２ｂには電極パターン３１１ａ、３１１ｂに印加される信号と反対極性の信号が同時に印加される。ところが、これらの電極パターン３１１ａ、３１１ｂ、３１２ａ、３１２ｂには音響信号が印加される。また、第１の圧電板１００の上面に少なくとも２つの電極パターン１１１、１１２が形成されて振動信号による互いに異なる極性の交流電源がそれぞれ供給される。

図１０（ｅ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上と接触して第１の圧電板１００の対向する両短辺から第１の圧電板１００の長辺方向に沿って延設される第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備える。すなわち、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂが第１の圧電板１００の対向する両短辺の上面または側面と重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向に形成され、第１の圧電板１００内の中央領域から所定の間隔を隔てて設けられる。ここで、第２ａの圧電板３００ａの上面には少なくとも２つの電極パターン３１１ａ、３１２ａが形成され、第２ｂの圧電板３００ｂの上面にも少なくとも２つの電極パターン３１１ｂ、３１２ｂが形成される。このような電極パターンは、第１の圧電板１００と重なり合う領域に形成される。それぞれの電極パターンには音響信号による互いに異なる極性の交流電源がそれぞれ供給される。また、第１の圧電板１００の上面に少なくとも２つの電極パターン１１１、１１２が形成されて振動信号による互いに異なる極性の交流電源がそれぞれ供給される。

さらに、本発明の圧電素子は、少なくとも一つの領域にロード（ｌｏａｄ）を設けて振動力を増大させ、これにより、周波数特性が様々に変更される。ロードは、その重さおよび位置、形状を様々に変形することができ、これにより、様々に振動力が実現される。すなわち、ロードは、第２の圧電板３００の少なくとも一つの領域に少なくとも一つ設けられる。例えば、ロードは、第２の圧電板３００の中央部に設けられるなど一方の端部と他方の端部との間に少なくとも一つ設けられる。このような本発明の様々な変形例による圧電素子を図１１に示す。

図１１（ａ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上に設けられ、第１の圧電板１００の長辺および短辺がなす空間内に設けられる第２の圧電板３００と、を備え、第２の圧電板３００の端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられる。このとき、端部は、第２の圧電板３００の端部に加えて、中央部に一つ設けられてよく、一方の端部と他方の端部との間に少なくとも一つ設けられてもよい。

図１１（ｂ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、第１の圧電板１００の一方の短辺の所定の領域と重なり合うように振動板２００の上と接触して第１の圧電板１００の長辺方向に設けられる第２の圧電板３００と、を備え、第１の圧電板１００と重なり合わない第２の圧電板３００の一方の端部にロード４００が設けられる。

図１１（ｃ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈し、対向する一方の長辺および他方の長辺の間にダミー板１１５が形成される第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上にダミー板１１５と重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向に設けられる第２の圧電板３００と、を備え、第２の圧電板３００の対向する両端部にそれぞれロード４００ａ、４００ｂが設けられる。

図１１（ｄ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈し、対向する一方の長辺および他方の長辺の間にダミー板１１５が形成される第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上にダミー板１１５の両側面から第１の圧電板１００の長辺方向に設けられる第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備え、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂのダミー板１１５と接触していない対向する両端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられる。このとき、ロード４００ａ、４００ｂは、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂの電極パターン３１１ａ、３１２ａ、３１１ｂ、３１２ｂの上に設けられる。

図１１（ｅ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上に第１の圧電板１００の対向する両短辺と重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向に形成され、第１の圧電板１００内の中央領域から所定の間隔を隔てて隔設される第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備え、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂの端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられる。すなわち、ロード４００ａ、４００ｂは、第１の圧電板１００と重なり合わない第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂの所定の領域に設けられる。

また、ロードは、第２の圧電板３００に加えて、第１の圧電板１００の所定の領域にも形成されるが、第１および第２の圧電板１００、３００にロードが形成された圧電素子を図１２に示す。

図１２（ａ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上に設けられ、第１の圧電板１００の長辺および短辺がなす空間内に設けられる第２の圧電板３００と、を備え、第２の圧電板３００の端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられ、第１の圧電板１００の隅領域に複数のロード４１１、４１２、４１３、４１４が設けられる。

図１２（ｂ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、振動板２００の上に設けられ、第１の圧電板１００の一方の短辺の所定の領域と重なり合うように第１の圧電板１００内の空間に第１の圧電板１００の長辺方向に設けられる第２の圧電板３００と、を備え、第２の圧電板３００の第１の圧電板１００と重なり合わない一方の端部にロード４００が設けられ、第１の圧電板１００の隅領域に複数のロード４１１、４１２、４１３、４１４が設けられる。

図１２（ｃ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈し、対向する一方の長辺および他方の長辺の間にダミー板１１５が形成される第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、ダミー板１１５と重なり合うように振動板２００の上と接触して第１の圧電板１００の長辺方向に第１の圧電板１００内の領域に形成される第２の圧電板３００と、を備え、第２の圧電板３００の両端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられ、第１の圧電板１００の隅領域に複数のロード４１１、４１２、４１３、４１４が設けられる。

図１２（ｄ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈し、対向する一方の長辺および他方の長辺の間にダミー板１１５が形成される第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、ダミー板１１５の両側面から第１の圧電板１００の長辺方向に向かって第１の圧電板１００内の領域に形成される第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備え、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂの端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられ、第１の圧電板１００の隅領域に複数のロード４１１、４１２、４１３、４１４が設けられる。

図１２（ｅ）を参照すると、本発明の圧電素子は、略矩形枠状を呈する第１の圧電板１００と、略矩形板状に設けられて周縁の所定の幅が第１の圧電板１００の上と接触して設けられる振動板２００と、第１の圧電板１００の対向する両短辺に重なり合うように第１の圧電板１００の長辺方向に形成され、第１の圧電板１００内の中央領域から所定の間隔を隔てて隔設される第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂと、を備え、第２ａおよび第２ｂの圧電板３００ａ、３００ｂの端部にロード４００ａ、４００ｂが設けられ、第１の圧電板１００の隅領域に複数のロード４１１、４１２、４１３、４１４が設けられる。

本発明は、上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、互いに異なる種々の形態で実現可能である。すなわち、これらの実施形態は、本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は、本願の特許請求の範囲により理解されるべきである。

１００：第１の圧電板
２００：振動板
３００：第２の圧電板

Claims (14)

1. 板状の振動板と、
   中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板の一方の面の周縁に接触して設けられる第１の圧電板と、
   前記第１の圧電板が接触していない前記振動板の他方の面の上に接触して設けられる少なくとも１枚の第２の圧電板と、
   を備え、
   前記第１および第２の圧電板は、互いに異なる共振周波数を有し、
   前記振動板は、前記第１の圧電板よりも小さいか又はそれより等しく、かつ前記第２の圧電板よりも大きく、
   前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に重なり合うように設けられる圧電素子。
2. 前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の少なくとも一つの領域と重なり合うように前記第１の圧電板の内側領域に設けられる請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記第１の圧電板の他方の面の上に設けられる基台をさらに備える請求項１に記載の圧電素子。
4. 前記基台は、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記第１の圧電板が前記基台の少なくとも一つの領域の上に設けられる請求項３に記載の圧電素子。
5. 前記第２の圧電板は、前記基台の内側領域の上に設けられる請求項４に記載の圧電素子。
6. 前記振動板の他方の面の上に設けられる基台をさらに備える請求項１に記載の圧電素子。
7. 前記基台は、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板が前記基台の上に設けられる請求項６に記載の圧電素子。
8. 前記第１の圧電板は、前記基台の少なくとも一部と重なり合うように設けられ、前記少なくとも１枚の第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に設けられる請求項６に記載の圧電素子。
9. 前記第１および第２の圧電板の少なくとも一つの領域に設けられるロードをさらに備える請求項３または請求項６に記載の圧電素子。
10. 前記第１および第２の圧電板の少なくともいずれか一方が圧電振動素子として働き、少なくとも他方が圧電音響素子として働く請求項１に記載の圧電素子。
11. 板状の振動板と、中央領域が空いた枠状に設けられ、前記振動板の一方の面の周縁に接触して設けられる第１の圧電板と、前記第１の圧電板が接触していない前記振動板の他方の面の上に接触して設けられる少なくとも１枚の第２の圧電板と、を備え、前記第１および第２の圧電板は、互いに異なる共振周波数を有し、前記振動板は、前記第１の圧電板よりも小さいか又はそれより等しく、かつ前記第２の圧電板よりも大きく、前記第２の圧電板は、前記第１の圧電板の内側領域に重なり合うように設けられる圧電素子を備え、
    前記第１および第２の圧電板の少なくともいずれか一方が圧電振動素子として働き、少なくとも他方が圧電音響素子として働く電子機器。
12. 前記電子機器は、移動端末本体から隔てられて移動端末の補助機能を行い、且つ、身体に取り付け可能である請求項１１に記載の電子機器。
13. 前記第１の圧電板または前記振動板の他方の面の上に設けられ、中央領域が空いた枠状を呈する基台をさらに備える請求項１１に記載の電子機器。
14. 前記第１および第２の圧電板の少なくとも一つの領域に設けられるロードをさらに備える請求項１１に記載の電子機器。

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