JP6174252B2 - 携帯用圧電スピーカーおよびこれを備える電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯用圧電スピーカーに係り、特に、電子機器に着脱自在に設けられ、しかも、電子機器の音量を増幅させる携帯用圧電スピーカーに関する。

ユーザーが携帯しながら使用可能な小型の携帯用電子機器は、近年、小型化、薄型化および軽量化が一層強調されている。また、単なる通信機能だけではなく、様々なマルチメディア環境やインターネット環境下で使用可能な多目的機能が付加されて、いわゆるスマートフォンとして汎用されているのが現状である。特に、マルチメディア環境に一層好適に使用できるように、スマートフォンは、一層広いスクリーンを備えており、ユーザーの使い勝手のためにタッチ方式により駆動可能なタッチスクリーンを普遍的に採用している。

一方、マルチメディアソースが再生可能なこのような携帯用電子機器は、小型化により内蔵スピーカーを備えているか、あるいは、たとえ内蔵スピーカーを備えているとしても、電力の消耗を低減するために最小限の音響のみを提供するモノスピーカーが組み込まれる。このため、ユーザーが再生しようとするマルチメディアソースを十分な音量で鑑賞するためには別途のスピーカーを接続しなければならない。

しかしながら、従来のスピーカーは体積が大きいため、ユーザーが携帯し難いという問題がある。また、従来のスピーカーを携帯用電子機器に接続するためには別途の接続線を必要とし、ユーザーが十分な音量でマルチメディアソースを鑑賞するためには、それに適したスピーカー本体と接続線を同時に携帯しなければならないという煩雑さが増す。一方、特許文献１には、振動および音響機能を有する携帯端末用ケースが開示されている。

大韓民国公開特許第１０−２０１２−０１１０６６４号

本発明の目的は、圧電スピーカーモジュールを用いて体積が小さくて携帯しやすい携帯用圧電スピーカーを提供することである。

本発明の他の目的は、携帯用電子機器に着脱自在に設けられて携帯用電子機器の音量を増幅させる携帯用圧電スピーカーを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、携帯用電子機器に係合した状態でテーブルなどの物体の上に接触して携帯用電子機器の音量をさらに増幅させる携帯用圧電スピーカーを提供することである。

本発明の一態様による携帯用圧電スピーカーは、電子機器の背面に着脱可能に設けられる胴体と、前記胴体の所定の領域に係合した圧電スピーカーモジュールと、を備え、前記圧電スピーカーモジュールは、圧電素子と、前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の少なくとも一つの面から離隔されて設けられる振動伝達体と、を備える。

前記胴体は、電子機器の背面カバーと同じ形状を有し、前記電子機器の背面カバーが係脱された後に係合する。

前記胴体の所定の領域に開口が形成され、前記圧電スピーカーモジュールが前記開口に嵌着される。

前記圧電スピーカーモジュールは、一方の側が前記圧電素子と接続され、他方の側が外部に露出される接続端子をさらに備え、前記接続端子は、他方の側が前記電子機器の背面に設けられた出力端子と接続される。

前記胴体の一方の側面に設けられて前記電子機器の前面を覆うフリップカバーをさらに備える。

前記胴体の一方の側面に設けられて前記圧電スピーカーモジュールに電源を供給する電源供給部をさらに備える。

前記電源供給部は、前記電子機器と係合される前記胴体の第１の領域から前記電子機器の長手方向に延びた第２の領域の上に設けられる。

前記電源供給部は、外部の電源端子と接続される第１のコネクターと、前記第１のコネクターを介して供給される電源により充電されるバッテリーと、前記バッテリーの電源を増幅させる電源増幅部と、前記電源増幅部において増幅された電源を前記圧電スピーカーモジュールに供給する接続ラインと、を備える。

前記第１のコネクターと前記バッテリーとの間に設けられた回路基板をさらに備え、前記電源増幅部は、前記回路基板の上に設けられる。

前記回路基板の上に設けられ、前記第１のコネクターと対向する方向に設けられて前記電子機器と接続される第２のコネクターをさらに備える。

前記胴体の一方の側面に設けられて前記電子機器の前面および前記電源供給部の前面を覆うフリップカバーをさらに備える。

前記電子機器の背面の所定の領域に設けられて前記圧電スピーカーモジュールおよび前記電子機器に電源を供給するバッテリーをさらに備える。

前記バッテリーの一方の側に設けられて前記圧電スピーカーモジュールに供給される電源を増幅させる電源増幅部をさらに備える。

本発明の他の態様による携帯用圧電スピーカーは、電子機器の背面の所定の領域に嵌め込まれる圧電スピーカーモジュールと、前記電子機器の背面に着脱自在に設けられる胴体と、を備え、前記圧電スピーカーモジュールは、圧電素子と、前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の少なくとも一方の面から離隔されて設けられる振動伝達体と、を備える。

前記圧電スピーカーモジュールの所定の領域に嵌合突起が設けられ、前記嵌合突起に対応する領域の前記胴体に嵌合溝が設けられて前記嵌合突起が前記嵌合溝に嵌め込まれる。

本発明のさらに他の態様による携帯用圧電スピーカーは、内部に所定の空間を設ける下部および上部の振動伝達体と、前記振動伝達体内の空間に設けられる圧電素子と、前記圧電素子の上に設けられて外部の電源端子と接続される第１のコネクターと、前記第１のコネクターを介して供給される電源により充電されるバッテリーと、前記バッテリーの電源を増幅させて前記圧電素子に供給する電源増幅部と、を備え、前記下部振動伝達体は、前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の一方の面から離隔される。

前記第１のコネクターと前記バッテリーとの間に設けられる回路基板をさらに備え、前記電源増幅部は前記回路基板の上に設けられる。

前記回路基板の上に設けられ、前記電子機器と接続される第２のコネクターをさらに備える。

前記圧電素子は、分極されていない振動誘発層と、前記振動誘発層の上部および下部にそれぞれ設けられ、厚さ方向に分極されて積み重ねられる少なくとも２層以上の圧電層と、前記振動誘発層と前記圧電層との間に設けられる複数の電極と、を備え、前記それぞれの圧電層は、分極方向が互いに逆方向になるように積み重ねられる。

前記振動誘発層および前記圧電層の所定の領域に貫設される少なくとも一つのビアプラグをさらに備え、前記ビアプラグを介して同じ極性の電圧が印加される電極が接続される。

前記電極は、前記圧電素子の一方の側面および他方の側面に露出され、前記圧電素子の側面に形成される側面電極により接続される。

前記振動伝達体は、周縁部から中心部に進むにつれて前記圧電素子との間隔が大きくなるか、あるいは、等間隔を維持するように設けられる。

前記圧電スピーカーモジュールは、他方の側が振動増幅物体に接触されて音圧および出力が増幅される。

本発明のさらに他の態様による電子機器は、圧電素子と、前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触され、前記圧電素子の少なくとも一方の面から離隔されて設けられる振動伝達体と、を備える圧電スピーカーモジュールが背面に係合する。

前記振動伝達体は、周縁部から中心部に進むにつれて前記圧電素子との間隔が大きくなるか小さくなるように設けられるか、あるいは、等間隔を維持するように設けられる。

前記圧電スピーカーモジュールは、他方の側が振動増幅物体に接触されて音圧および出力が増幅される。

本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーは、携帯用電子機器の背面カバーと同じ形状の胴体が設けられ、胴体の所定の領域に圧電スピーカーモジュールが係合して製作される。このような携帯用圧電スピーカーの胴体を携帯用電子機器の背面に係合することにより、圧電スピーカーモジュールを用いて携帯用電子機器の音量を増幅させることができる。

また、本発明は、圧電スピーカーモジュールを用いることにより超薄型に製作可能であることから、体積が小さくて携帯しやすい。

さらに、携帯用電子機器の背面カバーと同じ形状の胴体を振動板として用いて音量を増幅させることができ、テーブル、ボックスなどの物体の上に接触する場合に音量をさらに増幅させることができる。

本発明の実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略図である。 本発明の実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略図である。 本発明の実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略図である。 本発明の実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略図である。 本発明の圧電スピーカーモジュールに適用される圧電素子の実施形態による断面図である。 本発明の圧電スピーカーモジュールに適用される圧電素子の実施形態による断面図である。 本発明の圧電スピーカーモジュールに適用される圧電素子の実施形態による断面図である。 本発明の一実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略断面図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。 本発明による携帯用圧電スピーカーが係合した携帯用電子機器と、これを物体の上に接触した場合の特性グラフである。 本発明の他の実施形態による圧電スピーカーモジュールの分解斜視図および結合断面図である。 本発明の他の実施形態による圧電スピーカーモジュールの分解斜視図および結合断面図である。

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、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スピーカーモジュールの概略図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と、圧電素子１００の少なくとも両側面から、且つ、圧電素子１００の一方の面から離隔されて形成された振動伝達体としての振動伝達板２００と、を備える。このような圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と振動伝達板２００との間の空間において音響が増幅されて出力される。

圧電素子１００は、例えば、所定の厚さを有する四角板状に設けられる。すなわち、圧電素子１００は、対向する両面、すなわち、上面および下面が設けられ、上面および下面の周縁部に沿って４つの側面が設けられる。もちろん、圧電素子１００は、四角形だけではなく、円形、長円形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような圧電素子１００は、基板と、基板が少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備える。例えば、圧電素子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。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。さらに、圧電層は、互いに異なる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する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挙げられる。基板の少なくとも一方の端部には駆動電圧が印加される電極端子が設けられる。ところが、圧電素子１００は圧電層と異物である基板を用いなくてもよい。すなわち、圧電素子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。このような分極されていない圧電層と分極された複数の圧電層からなる圧電素子１００の様々な実施形態は、図５乃至図７を用いて後述する。

振動伝達板２００は、圧電素子１００の少なくとも一方の面から所定の間隔を隔てて設けられる。例えば、振動伝達板２００は、圧電素子１００の互いに対向する両側面に周縁部が貼着され、振動伝達板２００の残りの領域が圧電素子１００が一方の面から離隔されるように設けられる。このとき、振動伝達板２００は、圧電素子１００の周縁部から圧電素子１００の中央部に進むにつれて圧電素子１００との距離が大きくなるように、例えば、ドーム状に設けられる。もちろん、振動伝達板２００は４つの周縁部が全て圧電素子１００の側面に貼着されるようにドーム状に設けられる。このために、振動伝達板２００は、例えば、圧電素子１００の形状に応じて圧電素子１００よりも大きく設けられる。すなわち、振動伝達板２００は、圧電素子１００の形状に応じて四角形に設けられ、圧電素子１００の側面に貼着される領域の幅と圧電素子１００の一方の面から離隔された距離を考慮して圧電素子１００よりも大きく設けられる。このように圧電素子１００と振動伝達板２００との離隔空間が共鳴空間となる。このような圧電スピーカーモジュールは、スマートフォンなどの電子機器に接触されて設けられるが、圧電素子１００側が電子機器の本体に接触される。また、このような圧電スピーカーモジュールは、電子機器に着脱自在に設けられる。例えば、電子機器の背面を覆うバッテリーカバーと同じ形状の胴体が設けられ、胴体の所定の領域に圧電スピーカーモジュールが係合して胴体が電子機器の背面に取り付けられる。さらに、電子機器の背面の所定の領域に所定の溝が形成され、溝内部に圧電スピーカーモジュールが取り付けられる。もちろん、電子機器と所定のケーブルを介して接続されてもよい。このような圧電スピーカーモジュールは、振動伝達板２００が圧電素子１００の振動および共鳴を外部に伝達する役割を果たす。また、振動伝達板２００側がテーブル、ボックスなどの振動増幅物体に接触されるとき、出力および音圧をさらに増幅させて出力する。ここで、振動伝達板２００は、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよく、互いに異なる異種の素材を積み重ねて少なくとも２重構造に製作してもよいが、フレキシブル特性を有する物質、例えば、ＰＥＴなどの樹脂を用いて製作してもよい。一方、圧電素子１００と振動伝達板２００との離隔距離は、圧電素子１００のサイズ、圧電スピーカーモジュールが収容される電子機器の収容空間、所望の出力および音圧などによって異なる。

図２乃至図４は、本発明の他の実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略図である。図２に示すように、圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と、圧電素子１００の両側面から、且つ、圧電素子１００の上面から離隔されてドーム状に設けられる振動伝達体としての第１の振動伝達板２１０と、圧電素子１００の両側面から、且つ、下面から離隔されてドーム状に設けられる振動伝達体としての第２の振動伝達板２２０と、を備える。すなわち、本発明の他の実施形態による圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００の上面および下面からそれぞれ所定の間隔を隔てて第１および第２の振動伝達板２１０、２２０が設けられる。ここで、第１および第２の振動伝達板２１０、２２０が圧電素子１００の同じ側面に貼り付けられてもよく、互いに異なる側面に貼り付けられてもよい。すなわち、第２の振動伝達板２２０の周縁部が第１の振動伝達板２１０が貼り付けられた圧電素子１００の両側面と直交する両側面に貼着される。もちろん、第１および第２の振動伝達板２１０、２２０の周縁部が圧電素子１００の全ての側面に貼着されるように設けられてもよい。

また、図３に示すように、圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と、圧電素子１００の少なくとも両側面から、且つ、圧電素子１００の上面から離隔されてドーム状に形成される振動伝達板２００と、振動伝達板２００上の所定の領域に設けられる少なくとも一つのパターン２３０と、を備える。パターン２３０は、振動伝達板２００の少なくとも一つの領域を切欠して形成し、振動伝達板２００と同じ材質または振動伝達板２００と異なる材質の物質を振動伝達板２００の上に付着して形成する。このようなパターン２３０は、圧電素子１００と接触される領域から上側に所定の長さに形成される。さらに、パターン２３０は、振動伝達板２００の少なくとも一方の側に設けられる。

さらに、図４に示すように、圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と、圧電素子１００の少なくとも両側面から、且つ、圧電素子１００の少なくとも一方の面から等間隔にて離隔された振動伝達板２００と、を備える。すなわち、図１乃至図３を用いて説明した本発明の実施形態による圧電スピーカーモジュールは、振動伝達板２００が圧電素子１００の少なくとも一方の面の上に周縁部から中央部に進むにつれて距離が大きくなるように、例えば、ドーム状に設けられたが、図４の圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００と振動伝達板２００との離隔距離が同じである。また、図示はしないが、圧電素子１００の２つの周縁部から所定の領域まで圧電素子１００と振動伝達板２００との離隔距離が増加していて残りの領域において等間隔を維持してもよい。要するに、本発明の圧電スピーカーモジュールは、振動伝達板２００が圧電素子１００の少なくとも一方の面から所定の間隔を隔てて形成される。一方、振動伝達板２００は、周縁部が圧電素子１００の側面に接触された場合を例にとって説明したが、振動伝達板２００は周縁部が圧電素子１００の一方の面上の周縁部に接触されてもよい。

一方、図１乃至図３を用いて説明した実施形態においては、振動伝達板２００が圧電素子１００の２つの周縁部から中央部に進むにつれて互いの間隔が大きくなるように設けられたが、振動伝達板２００が圧電素子の２つの周縁部から中央部に進むつれて互いの間隔が小さくなるように設けられてもよい。また、圧電素子１００と振動伝達板２００との離隔距離が少なくとも一つの領域と少なくとも他の一つの領域において互いに異なる。すなわち、振動伝達板２００は、所定の曲率をもって設けられて圧電素子１００の周縁部に貼り付けられる。

図５は、本発明に適用される圧電素子の一実施形態による断面図である。

図５を参照すると、本発明の一実施形態による圧電素子１００は、厚さ方向に分極されて積み重ねられる第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０と、第３の圧電層１３０の下部に設けられる未分極の振動誘発層１４０と、振動誘発層１４０の下部に設けられ、厚さ方向に分極されて積み重ねられる第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０と、を備える。すなわち、本発明の一実施形態による圧電素子１００は、振動誘発層１４０を中心としてその上部に第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０が設けられ、その下部に第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０が設けられる。

第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０は、厚さ方向に分極させて圧電特性を有する手段であり、略円形または四角形状の薄板状に形成される。第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０の形状は、圧電スピーカーに適用可能な圧電特性が形成される限り、提示された実施形態に何ら限定されるものではなく、種々に変更可能である。第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０は、分極方向が互いに逆方向になるように積み重ねられる。例えば、第１および第３の圧電層１１０、１３０は、振動誘発層１４０の反対方向、すなわち、上方に分極され、第２の圧電層１２０は、振動誘発層１４０の方向、すなわち、下方に分極される。第１の圧電層１１０は、上面に第１ａの電極１１１が形成され、下面に第１ｂの電極１１３が形成され、第１ｂの電極１１３から第１ａの電極１１１に向かって分極される。第２の圧電層１２０は、上面に第２ｂの電極１２３が形成されて第１の圧電層１１０の第１ｂの電極１１３に貼り付けられ、下面に第２ａの電極１２１が形成され、第２ｂの電極１２３から第２ａの電極１２１に向かって分極される。このとき、第１ｂの電極１１３および第２ｂの電極１２３は一体に形成されてもよい。第３の圧電層１３０は、上面に第３ａの電極１３１が形成されて第２の圧電層１２０の第２ａの電極１２１に貼り付けられ、下面に第３ｂの電極１３３が形成され、第３ｂの電極１３３から第３ａの電極１３１に向かって分極される。このとき、第２ａの電極１２１および第３ａの電極１３１は一体に形成されてもよい。

振動誘発層１４０は、厚さ方向に分極されていないため圧電特性を有さないセラミック板であり、第３および第４の圧電層１３０、１５０において振動が起こることを誘発および増幅させるか、あるいは、直接的に振動板の役割を果たす。振動誘発層１４０の上面および下面には、第３ｂの電極１３３および第４ｂの電極１５３と電気的にそれぞれ接続される一対の電極１４３が形成される。このとき、振動誘発層１４０の上面に形成される電極１４３および第３ｂの電極１３３は、一体に形成されてもよい。

第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０は、厚さ方向に分極させて圧電特性を有する手段であり、略円形または四角形状の薄板状に形成される。第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０の形状は、圧電スピーカーに適用可能な圧電特性が形成される限り、提示された実施形態に何ら限定されるものではなく、種々に変更可能である。第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０は、分極方向が互いに逆方向になるように積み重ねられる。例えば、第４および第６の圧電層１５０、１７０は、振動誘発層１４０の反対方向、すなわち、下方に分極され、第５の圧電層１６０は、振動誘発層１４０の方向、すなわち、上方に分極される。第４圧電層１５０は、上面に第４ｂの電極１５３が形成されて振動誘発層１４０の電極１４３に貼り付けられ、下面に第４ａの電極１５１が形成され、第４ｂの電極１４３から第４ａの電極１４１に向かって分極される。このとき、振動誘発層１４０の下面に形成される電極１４３は、第４の圧電層１５０の第４ｂの電極１５３と一体に形成されてもよい。第５の圧電層１６０は、上面に第５ａの電極１５１が形成されて第４の圧電層１２０の第４ａの電極１５１に貼り付けられ、下面に第５ｂの電極１５３が形成され、第５ｂの電極１５３から第５ａの電極１５１に向かって分極される。このとき、第４ａの電極１５１および第５ａの電極１６１を一体に形成してもよい。第６圧電層１７０は、上面に第６ｂの電極１７３が形成されて第５の圧電層１６０の第５ｂの電極１６３に貼り付けられ、下面に第６ａの電極１７１が形成され、第６ｂの電極１７３から第６ａの電極１７１に向かって分極される。このとき、第５ｂの電極１６３および第６ｂの電極１７３を一体に形成してもよい。

ここで、第１乃至第６の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０の第１ａ、第２ａ、第３ａ、第４ａ、第５ａおよび第６ａの電極１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１は電気的に互いに接続され、第１ｂ、第２ｂ、第３ｂ、第４ｂ、第５ｂおよび第６ｂの電極１１３、１２３、１３３、１５３、１６３、１７３は電気的に互いに接続される。また、第１ａ、第２ａ、第３ａ、第４ａ、第５ａおよび第６ａの電極１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１と第１ｂ、第２ｂ、第３ｂ、第４ｂ、第５ｂおよび第６ｂの電極１１３、１２３、１３３、１５３、１６３、１７３は互いに絶縁される。第１乃至第６の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０の第１ａ、第２ａ、第３ａ、第４ａ、第５ａおよび第６ａの電極１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１が電気的に互いに接続されるために、第１乃至第６の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０および振動誘発層１４０を貫通するように形成された第１のビア孔に導電物質が埋め込まれた第１のビアプラグ１８０が形成される。また、第１乃至第６の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０、１７０の第１ｂ、第２ｂ、第３ｂ、第４ｂ、第５ｂおよび第６ｂの電極１１３、１２３、１３３、１５３、１６３、１７３が電気的に互いに接続されるために、第２乃至第５の圧電層１２０、１３０、１５０、１６０および振動誘発層１４０を貫通するように形成された第２のビア孔に導電物質が埋め込まれた第２のビアプラグ１９０が形成される。

ここで、ａ電極とｂ電極が短絡されることを防ぐために、圧電層１１０乃至１７０の第１のビアプラグ１８０が形成された領域には第１ｂ、第２ｂ、第３ｂ、第４ｂ、第５ｂおよび第６ｂの電極１１３、１２３、１３３、１５３、１６３、１７３が形成されず、第２のビアプラグ１９０が形成された領域には第２ａ、第３ａ、第４ａおよび第５ａの電極１２１、１３１、１５１、１６１が形成されない。

このような圧電素子１００は、電源供給手段１０の（＋）極が、例えば、第１ａの電極１１１に接続され、（−）極が第６ｂの電極１７３に接続されて電源が供給される。すなわち、第１ａ、第２ａ、第３ａ、第４ａ、第５ａおよび第６ａの電極１１１、１２１、１３１、１５１、１６１、１７１に（＋）電源が印加され、第１ｂ、第２ｂ、第３ｂ、第４ｂ、第５ｂおよび第６ｂの電極１１３、１２３、１３３、１５３、１６３、１７３に（−）電源が印加される。

図６は、本発明に適用される圧電素子の他の実施形態による断面図である。

図６を参照すると、本発明の他の実施形態による圧電素子１００は、厚さ方向に分極されて積み重ねられる第１乃至第５の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０を備え、第３の圧電層１３０の厚さは、第１、第２、第４および第５の圧電層１１０、１２０、１６０、１６０の厚さよりも厚く形成される。

第１乃至第５の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０の構成および形状は、上述した一実施形態に提示される第１乃至第５の圧電層１１０、１２０、１３０、１５０、１６０の構成に対応する。

但し、この実施形態においては、第３の圧電層１３０の厚さは、第１、第２、第４および第５の圧電層１１０、１２０、１５０、１６０の厚さよりも厚く形成されることが好ましい。このように第３の圧電層１３０の厚さを他の圧電層１１０、１２０、１５０、１６０の厚さよりも厚く形成することにより、第３の圧電層１３０の分極状態が他の圧電層１１０、１２０、１５０、１６０の分極状態よりも不足した状態を維持するようにして分極差による分極振動を誘発する。未説明符号１８０、１９０は、ビアプラグである。

図７は、本発明に適用される圧電素子のさらに他の実施形態による断面図である。

図７を参照すると、本発明のさらに他の実施形態による圧電素子１００は、厚さ方向に分極されて積み重ねられる第１乃至第３の圧電層１１０、１２０、１３０と、第３の圧電層１３０の下部に設けられる未分極の振動誘発層１４０と、振動誘発層１４０の下部に設けられ、厚さ方向に分極されて積み重ねられる第４乃至第６の圧電層１５０、１６０、１７０と、を備える。また、圧電素子１００は、複数の圧電層１１０乃至１７０が積み重ねられた積層体の内部に圧電層１１０乃至１７０の間に形成された複数の内部電極１１２、１２２、１３２、１５２、１６２、１７２が配設される。内部電極１１２、１２２、１３２、１５２、１６２、１７２は、積層体の両側面に交互に露出される。また、積層体の一方の側面には第１の端面電極１８２が形成され、これは一方の側面に露出される内部電極１２２、１３２、１５２、１７２と接続され、積層体の他方の側面には第２の端面電極１８４が形成され、これは他方の側面に露出される内部電極１２２、１６２と接続される、また、積層体の上部面には第１の端面電極１８２と接続される第１の上面電極１８６ａおよび第２の端面電極１８４と接続される第２の上面電極１８６ｂが離隔されて形成され、積層体の下部面には第１の端面電極１８２と接続される第１の下面電極１８８ａおよび第２の端面電極１８４と接続される第２の下面電極１８８ｂが離隔されて形成され、第１の上面電極１８６ａおよび第２の上面電極１８６ｂの上にはそれぞれ外部接続のための端子が形成される。

このような本発明のさらに他の実施形態による圧電素子は、本発明の一実施形態による圧電素子と同じ構造を有するが、内部電極が外部に露出されて端面電極と接続される点で相違点がある。すなわち、本発明の一実施形態による圧電素子は、複数の圧電層を貫通するように第１および第２のビア孔が形成され、ビア孔を介して電極が互いに接続されたが、本発明のさらに他の実施形態による圧電素子は、内部電極１１２、１２２、１３２、１５２、１６２、１７２が積層体の両側面に交互に露出され、第１および第２の端面電極１８２、１８４が積層体の一方の側面および他方の側面において内部電極１１２、１２２、１３２、１５２、１６２、１７２と接続される。

図８は、本発明の一実施形態による圧電スピーカーモジュールの概略断面図であり、振動伝達板２００の形状による共振周波数および音圧を特性を説明するための概略断面図である。同図に示すように、圧電素子１００の周縁部から中央部に進むにつれて互いの距離が大きくなるように、例えば、ドーム状の振動伝達板２００が設けられ、このとき、圧電素子１００の直径Ｒ、圧電素子１００の中央部ａと振動伝達板２００との間の第１の距離Ｈおよび圧電素子１００の中央部ａと周縁部との間の１／２地点ｂと振動伝達板２００との間の第２の距離Ｌをそれぞれ変化させて共振周波数および音圧を測定して下記表に示す。すなわち、表１、表２および表３は、それぞれ直径Ｒ、第１の距離Ｈおよび第２の距離Ｌをそれぞれ変化させた場合の共振周波数および音圧を示す。

表１に示すように、圧電素子１００の直径Ｒが大きくなるにつれて共振周波数は低くなり、音圧は減少する。また、表２に示すように、圧電素子１００の中央部ａと振動伝達板２００との間の第１の距離Ｈが大きくなるにつれて共振周波数は増加して音圧は減少する。さらに、表３に示すように、圧電素子１００の中央部ａと周縁部との間の１／２地点ｂと振動伝達板２００との間の第２の距離Ｌが大きくなるにつれて共振周波数および音圧が減少する。このため、所望の共振周波数および音圧が得られるように圧電素子１００および振動伝達板２００の形状を調節することができる。

一方、前記実施形態による圧電スピーカーモジュールは、振動伝達体としての振動伝達板２００が圧電素子１００の少なくとも一方の面から所定の間隔を隔てて設けられる場合を例にとって説明した。しかしながら、振動伝達板２００は圧電素子１００との間に共鳴空間を設ける役割を果たすため、圧電素子１００との間に共鳴空間を設ける様々な物質または構造が圧電素子１００に貼り付けられて圧電スピーカーモジュールが実現されてもよい。このような圧電スピーカーモジュールは、スマートフォンなどの携帯用電子機器の背面を覆う背面カバーと同じ形状の胴体に設けられて携帯用圧電スピーカーが実現されてもよく、胴体が電子機器の背面に着脱自在に設けられるが、圧電スピーカーモジュールを用いる携帯用圧電スピーカーの様々な実施形態を説明すれば、下記の通りである。

図９乃至図１４は、本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図であり、電子機器の背面カバー一体型の携帯用圧電スピーカーの概略図である。すなわち、図９は、本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーの前面斜視図であり、図１０は、携帯用圧電スピーカーの胴体と圧電スピーカーモジュールとの係合方式を説明するための概略図である。また、図１１は、圧電スピーカーモジュールの分解斜視図であり、図１２および図１３は、本発明の一実施形態の変形例による携帯用圧電スピーカーの概略図である。さらに、図１４は、図９による携帯用圧電スピーカーと図１３による携帯用圧電スピーカーの特性を比較したグラフである。

図９乃至図１３を参照すると、本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーは、電子機器１０の背面と係合する胴体１０００と、胴体１０００の一つの領域に設けられて電子機器１０と接続される圧電スピーカーモジュール２０００と、を備える。圧電スピーカーモジュール２０００が設けられる胴体１０００は、電子機器１０の背面を覆う背面カバーを係脱した後に係合する。もちろん、胴体１０００が背面カバーとなって電子機器１０の背面を覆うように生産されてもよい。また、図１２に示すように、胴体１０００の一方の側面に設けられ、電子機器１０の前面を覆う大きさに設けられて電子機器１０の前面を覆うフリップカバー３０００をさらに備えてもよい。

まず、本発明が適用される電子機器１０は、タブレットＰＣ、スマートフォンなどの携帯用端末を備えてもよく、この実施形態においては、スマートフォンを例にとって説明する。

このような電子機器１０は、所定の厚さを有する四角形状に設けられ、前面に表示部、受話部、キーボタンなどが設けられ、内部に回路装置などが設けられる。表示部は、運用状態と文字情報および映像情報を視覚的に表示し、タッチにより動作可能なタッチスクリーン機能を有する。また、電子機器１０は、側面にパワーボタン、ボリューム調節ボタン、イヤホン端子、コネクターが設けられてもよい。例えば、電子機器１０は、右側面にパワーボタンが設けられ、これと対向する左側面にボリューム調節ボタンが設けられる。さらに、上側面にイヤホン端子が設けられ、これと対向する下側面にコネクターが設けられる。

このような電子機器１０は、音声通話機能、テレビ通話機能、マルチメディア機能だけではなく、様々な機能を有する。例えば、無線ＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）、ブルートゥース（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）、ＧＰＳ、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｌｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＮＦＣ）などの機能を有する。このため、電子機器１０の内部の回路装置は、このような様々な機能が行えるように設けられる。一方、電子機器１０は、その背面を覆う背面カバーが着脱自在に設けられる。背面カバーを取り外すと、電子機器１０の背面には所定の領域にバッテリーが装着され、近距離無線通信（ＮＦＣ）端子が露出されてもよく、カメラが設けられてもよい。また、背面カバーの内側には近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナが設けられて近距離無線通信（ＮＦＣ）端子と接続されてもよい。

胴体１０００は、電子機器１０に着脱自在に設けられる。すなわち、胴体１０００は、電子機器１０の背面を覆う背面カバーと同じ形状に設けられてもよく、背面カバーを取り外した後に電子機器１０の背面に係合してもよい。

もちろん、胴体１０００それ自体が背面カバーとなって電子機器１０の背面と係合した状態で電子機器１０が生産されてもよい。胴体１０００を電子機器１０に着脱自在にするために、例えば、電子機器１０の背面の周縁部に少なくとも一つの係合溝（図示せず）が形成され、係合溝に対応する領域の胴体１０００に少なくとも一つの係合突起（図示せず）が形成される。このため、胴体１０００の係合突起が電子機器１０の係合溝にはめ込まれて胴体１０００が電子機器１０と係合する。一方、胴体１０００は、所定の範囲内において曲げなどの変形が可能なようにフレキシブルに製作される。このために、胴体１０００は、ポリイミド（ＰＩ）またはポリカーボネート（ＰＣ）により製造されてもよく、金属により製作されてもよい。もちろん、胴体１０００は、電子機器１０の背面カバーと同じ材質により製作されてもよい。ポリイミド（ＰＩ：ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）は、熱伝導性プラスチックであり、機械的強度に優れており、熱的、化学的安定性に優れた高分子である。ポリカーボネート（ＰＣ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）は、熱可塑性プラスチックであり、耐熱性、耐衝撃性、光学的特性に優れている他、加工しやすい。一方、胴体１０００には所定の第１の開口１１００が形成されて圧電スピーカーモジュール２０００がはめ込まれる。もちろん、胴体１０００には、電子機器１０の背面に露出されたカメラ（図示せず）が露出されるように第２の開口１２００がさらに形成されてもよい。すなわち、第１の開口１１００には圧電スピーカーモジュール２０００が嵌め込まれ、第２の開口１２００はカメラを外部に露出させる。一方、胴体１０００には近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナが設けられ、近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナは圧電スピーカーモジュール２０００の上に設けられて近距離無線通信（ＮＦＣ）端子と接続される。すなわち、胴体１０００の一つの領域に圧電スピーカーモジュール２０００が設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の上に近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナが設けられる。

圧電スピーカーモジュール２０００は、胴体１０００の第１の開口１１００にはめ込まれて胴体１０００の所定の領域に固定される。このような圧電スピーカーモジュール２０００は、例えば、図５乃至図７を用いて説明した圧電素子１００を用いて、図１乃至図４を用いて説明した振動伝達体から所定の間隔を隔てて設けられる。すなわち、図１乃至図４を用いて説明した構造を基本として製作される。より具体的に、このような圧電スピーカーモジュール２０００は、図１１に示すように、圧電素子１００と、圧電素子１００上の所定の領域に設けられる接続端子３００と、圧電素子１００の下側に設けられる振動伝達体としてのボトム振動伝達ケース４００と、圧電素子１００の上側に設けられるトップカバー５００と、を備える。また、前記圧電スピーカーモジュール２０００は、圧電素子１００をボトム振動伝達ケース４００に貼着するための第１の接着テープ（図示せず）と、圧電素子１００とトップカバー５００を貼り合わせるための第２の接着テープ（図示せず）と、をさらに備える。ここで、ボトム振動伝達ケース４００は、圧電素子１００の下面から所定の間隔を隔てて設けられて図１乃至図４を用いて説明した振動伝達板２００の機能をするが、振動伝達板２００とは異なる構造を有し、上部のトップカバー５００と位置上に区別するためにボトム振動伝達ケース４００という用語を使用する。

接続端子３００は、圧電素子１００上の所定の領域に設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の外部に露出される。このような接続端子３００は、圧電素子１００に所定の電源および音源を提供するために設けられる。すなわち、接続端子３００は、電子機器１０の出力端子と接続されて圧電素子１００に所定の電源および音源を供給する。例えば、電子機器１０の背面には近距離無線通信（ＮＦＣ）端子が露出され、接続端子３００は近距離無線通信（ＮＦＣ）端子に接続される。このため、近距離無線通信（ＮＦＣ）端子および接続端子３００を介して電子機器１０から電源と音源が供給されて圧電スピーカーモジュール２０００が駆動される。もちろん、電子機器１０の背面に近距離無線通信（ＮＦＣ）端子および出力端子が別設され、近距離無線通信（ＮＦＣ）端子に近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナが接続され、出力端子に接続端子３００が接続されてもよい。このような接続端子３００は、例えば、フレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｔｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）を用いてもよい。一方、接続端子３００は、圧電スピーカーモジュール２０００の外側に露出された部分が胴体１０００の所定の領域に密着固定されるが、胴体１０００の一つの領域に収容溝が形成され、収容溝の上に接続端子３００が貼着される。

ボトム振動伝達ケース４００は圧電素子１００を収容し、胴体１０００の第１の開口１１００に嵌着される。ボトム振動伝達ケース４００は、基台４１０と、基台４１０の一方の面から上側に突設される係合部４２０と、を備える。基台４１０は、胴体１０００の第１の開口１１００よりも大きく設けられ、胴体１０００の背面に露出される。このため、胴体１０００の背面には基台４１０が胴体１０００の背面よりも突出される。また、基台４１０は、四角形、円形、多角形などの様々な形状に設けられるが、例えば、図１１に示すように、長円状に設けられる。このような基台４１０は、胴体１０００と同じ材質により製作される。さらに、基台４１０は、内側面が平らな面であってもよく、所定の曲率をもって曲げられた曲面であってもよい。すなわち、基台４１０は、圧電素子１００と対向する内面が圧電素子１００から所定の間隔を隔てて設けられ、周縁部から中央部に進むにつれて離隔間隔が大きくなるように所定の曲率をもって曲げられた曲面であってもよい。係合部４２０は、基台４１０の上に所定の形状に突設されて内側に圧電素子１００を収容する。このために、係合部４２０は、圧電素子１００の形状に対応するように設けられ、基台４１０から上側に突設される。このため、圧電素子１００の側面が係合部４２０の内面と接触されて固定される。また、ボトム振動伝達ケース４００は、係合部４２０の内側に基台４１０よりも高い段付部を備える。段付部は、例えば、対向する両側面部の内側に側面部よりも低く設けられ、段付部の上に第１の接着テープを介して圧電素子１００の周縁部が貼着される。さらに、段付部の上に圧電素子１００が設けられるため、圧電素子１００の一方の面と、これと対向するボトム振動伝達ケース４００、すなわち、基台４１０の内側の平面との間に所定の空間が設けられる。

トップカバー５００は、外部からの物理的な力から圧電素子１００を保護するために、圧電素子１００の上面を覆うように設けられる。すなわち、圧電素子１００の上面の周縁部に第２の接着テープによりトップカバー５００が貼着される。このようなトップカバー５００は、強度および硬度が大きく、しかも、撓み難い薄い板材により形成されるが、例えば、ステンレス鋼などにより形成される。

また、トップカバー５００が圧電素子１００の上面に接触される場合、圧電素子１００が振動するときにトップカバー５００にぶつかって圧電素子１００の振動がトップカバー５００を介して電子機器１０に伝達され、圧電素子１００の振動力が低下する。これを防ぐために、圧電素子１００とトップカバー５００との間にクッション材（図示せず）が設けられる。すなわち、クッション材は、圧電素子１００の２つの周縁部に設けられてカバー５００および圧電素子１００が所定の間隔を維持するようにする。

さらに、図１３に示すように、胴体１０００の内面には圧電スピーカーモジュール２０００を取り囲むようにクッション材１３００が設けられる。クッション材１３００が設けられることにより、圧電スピーカーモジュール２０００の体積空間が設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の振動による電子機器１０の異音がなくなる。ここで、クッション材１３００は、例えば、シリコン材質であり、圧電スピーカーモジュール２０００を取り囲むように円形、四角形などの様々な形状に設けられる。

さらに、クッション材１３００は、胴体１０００に取り付けられてもよく、胴体１０００の上に設けられる所定の収容空間１３１０にはめ込まれてもよい。すなわち、圧電スピーカーモジュール２０００を取り囲むように所定の間隔を隔てて第１および第２の隔壁が設けられ、第１および第２の隔壁の間にクッション材１３００がはめ込まれる。このとき、クッション材１３００は電子機器１０の背面に接触されるが、クッション材１３００が高過ぎると、胴体１０００が電子機器１０に係合できないため、電子機器１０に胴体１０００が係合可能な高さにクッション材１３００が設けられることが好ましい。このようにクッション材１３００が設けられると、図１４に示すように、クッション材１３００を用いない場合に比べて低周波数帯域において音圧が高くなり、共振周波数も低くなる。すなわち、図１４は、クッション材を用いた図１３による携帯用圧電スピーカー（Ａ）と、クッション材を用いない図９による携帯用圧電スピーカー（Ｂ）の共振周波数および音圧を示すグラフである。同図に示すように、０．１ｋＨｚ〜１ｋＨｚの周波数においてクッション材を用いる場合（Ａ）の音圧は６３．０ｄＢであり、クッション材を用いない場合（Ｂ）の音圧は５６．６ｄＢである。また、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数においてクッション材を用いる場合（Ａ）の音圧は９３．４ｄＢであり、クッション材を用いない場合（Ｂ）の音圧は９１．０ｄＢである。

また、０．３ｋＨｚ〜２０ｋＨｚにおいてクッション材を用いる場合（Ａ）の音圧は８８．７ｄＢであり、クッション材を用いない場合（Ｂ）の音圧は８４．０ｄＢである。さらに、共振周波数は、クッション材を用いる場合（Ａ）に１．０ｋＨｚであり、クッション材を用いない場合（Ｂ）に１．４ｋＨｚであり、共振周波数における音圧は、クッション材を用いる場合（Ａ）に９５．４ｄＢであり、クッション材を用いない場合（Ｂ）に９４．０ｄＢである。

前記本発明の一実施形態による携帯用圧電スピーカーは、胴体１０００の所定の領域に形成される第１の開口１１００に圧電スピーカーモジュール２０００がはめ込まれて製作されたが、胴体１０００の所定の領域に嵌合溝（図示せず）が設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の所定の領域に嵌合突起（図示せず）が設けられて嵌合突起が嵌合溝にはめ込まれるように製作されてもよい。このために、圧電スピーカーモジュール２０００の背面、すなわち、基台４１０の背面に２つの嵌合突起が設けられ、胴体１０００の内側から圧電スピーカーモジュール２０００の嵌合突起が胴体１０００の嵌合溝にはめ込まれる。このとき、基台４１０は、圧電素子１００と同じ大きさに設けられる。また、胴体１０００に第１の開口１１００が形成されず、胴体１０００の一つの領域に収容空間が設けられて収容空間内に圧電スピーカーモジュール２０００がはめ込まれて収容される。すなわち、基台４１０と同じ形状に胴体１０００と一体に外側に他の領域よりも突出された突出領域が設けられてその内側に収容空間が設けられ、収容空間内に圧電スピーカーモジュール２０００がはめ込まれる。

図１５乃至図１７は、本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図である。すなわち、図１５および図１６は、本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーの概略図および分解斜視図であり、図１７は、その変形例による携帯用圧電スピーカーの概略図である。

図１５および図１６を参照すると、本発明の他の実施形態による携帯用圧電スピーカーは、電子機器１０の背面と係合される胴体１０００と、胴体１０００の一つの領域に設けられて電子機器１０と接続される圧電スピーカーモジュール２０００と、胴体１００の一つの領域に設けられて圧電スピーカーモジュール２０００に電源を供給する電源供給部４０００と、を備える。また、図１７に示すように、胴体１０００の一方の側面から電子機器１０の前面を覆うフリップカバー３０００をさらに備えてもよい。一方、圧電スピーカーモジュール２０００は、本発明の一実施形態において既に説明されたため、以下ではその説明を省略する。

胴体１０００は、電子機器１０の背面に対応する第１の領域１０００ａと、第１の領域１０００ａの下側に設けられて電源供給部４０００が設けられる第２の領域１０００ｂと、を備える。すなわち、胴体１０００は、第１の領域１０００ａが電子機器１０のサイズに対応するように設けられて電子機器１０の背面が係合し、電子機器１０の下側に対応する第１の領域１０００ａの下側に第２の領域１０００ｂがさらに設けられる。このとき、電子機器１０は、背面カバーが取り外された状態で胴体１０００の第１の領域１０００ａと係合する。すなわち、本発明の一実施形態と同様に、電子機器１０の背面カバーが取り外された後に胴体１０００が電子機器１０の背面と係合する。また、第１の領域１０００ａと第２の領域１０００ｂとの間には胴体１０００の底面よりも高い中間壁１０００ｃが設けられる。中間壁１０００ｃは、例えば、電子機器１０のコネクターが設けられる下側の高さに設けられる。すなわち、胴体１０００の第１の領域１０００ａには周縁部に複数の係合突起（図示せず）が設けられて電子機器１０の係合溝（図示せず）に嵌着され、中間壁１０００ｃが電子機器１０の下側面と同じ高さに形成されて下側面に接触される。このとき、中間壁１０００ｃには、例えば、電子機器１０のコネクターに対応する中央部がコネクターのサイズに見合う分だけ切欠されて第１の溝１３１０が形成される。また、中間壁１０００ｃには、中央部から一方の側に離隔された所定の領域が所定のサイズに見合う分だけ切欠されて第２の溝１３２０が形成される。一方、胴体１００の第１の領域１０００ａには所定のサイズの第１の開口１１００が形成され、第１の開口１１００内には圧電スピーカーモジュール２０００が嵌め込まれる。また、胴体１０００の第１の領域１０００ａの所定の領域、例えば、圧電スピーカーモジュール２０００が嵌め込まれる第１の開口１１００の下側には、例えば、近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナ、ＤＭＢアンテナ、ブルートゥースアンテナが取り付けられる空間が設けられる。このようなアンテナが取り付けられる空間は、例えば、電子機器１０のバッテリーが取り付けられる空間に対応する。一方、胴体１０００の第１の領域１０００ａの上に取り付けられて第１の領域１０００ａを覆うために上部カバー１４００が設けられる。すなわち、胴体１０００の第１の領域１０００ａには圧電スピーカーモジュール２０００、アンテナなどが設けられて外部に露出されるが、上部カバー１４００がこれらを覆ってこれらが外部に露出されることを防ぐ。一方、上部カバー１４００は、少なくとも第１の領域１０００ａのサイズに対応するように設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の接続端子３００が電子機器１０の近距離無線通信（ＮＦＣ）端子と接続される部分が切欠される。

電源供給部４０００は、電子機器１０の下側に対応する胴体１０００の一つの領域に設けられる。すなわち、電源供給部４０００は、胴体１００の第１の領域１０００ａから延びる第２の領域１０００ｂに設けられる。このような電源供給部４０００は、圧電スピーカーモジュール２０００に電源を供給するために設けられ、圧電スピーカーモジュール２０００の駆動に必要な電源を生成して供給する。電源供給部４０００は、外部の電源供給端子またはデータ供給端子と接続される。また、電源供給部４０００は、電子機器１０と接続される。すなわち、外部の電源供給端子またはデータ供給端子が電源供給部４０００の一方の側に接続され、電子機器１０が電源供給部４０００の他方の側に接続される。このような電源供給部４０００は、バッテリー４１００と、回路基板４２００と、第１および第２のコネクター４３００、４４００と、下部カバー４５００と、を備える。バッテリー４１００は、第１のコネクター４３００と接続される電源供給端子を介して供給される電源により充電される。回路基板４２００は、上側に第１および第２のコネクター４３００、４４００が設けられ、下側がバッテリー４１００に接続される。また、第１のコネクター４３００は、外部の電源供給端子またはデータ供給端子と接続され、第２のコネクター４４００は電子機器１０と接続される。以下、このような電源供給部４０００についてより具体的に説明する。まず、第２の領域１０００ｂは、中間壁１０００ｃの第１の溝１３１０に対応する領域の一部が切欠されて第３の溝１３３０が形成される。第３の溝１３３０に対応するように第１のコネクター４３００が設けられ、第１の溝１３１０に対応するように第２のコネクター４４００が設けられる。ここで、第１のコネクター４３００は外部に露出されないように電源供給部４０００の内部に埋め込まれ、第２のコネクター４４００は第１の領域１０００ａ側に露設される。

すなわち、バッテリー４１００と、回路基板４２００と、第１および第２のコネクター４３００、４４００が第２の領域１０００ｂに設けられ、その上部に下部カバー４５００が覆われると、電源供給部４０００の下側には第１のコネクター４３００が埋め込まれた溝が露出され、電源供給部４０００の上側には第２のコネクター４４００が突出される。また、第１のコネクター４３００は電源供給端子またはデータ供給端子がはめ込まれるサイズに設けられ、第２のコネクター４４００は電子機器１０のコネクターにはめ込まれるサイズに設けられる。すなわち、電源供給端子またはデータ供給端子が第１のコネクター４３００に嵌め込まれ、第２のコネクター４４００は電子機器１０のコネクターに嵌め込まれる。第１および第２のコネクター４３００、４４００は下側に設けられる回路基板４２００と接続される。また、回路基板４２００の下側にバッテリー４１００が設けられ、回路基板４２００の一つの領域から延びて接続ライン４２１０が形成される。

このため、回路基板４２００は第１のコネクター４３００を介して供給される電源によりバッテリー４１００が充電され、バッテリー４１００の電源が接続ライン４２１０を介して圧電スピーカーモジュール２０００に供給される。ここで、回路基板４２００の上には電源増幅回路が設けられ、電源増幅回路を用いて圧電スピーカーモジュール２０００に供給される電源を増幅させる。すなわち、圧電スピーカーモジュール２０００は、電子機器１０の駆動電源よりも高い電源により駆動されるが、圧電スピーカーモジュール２０００の駆動電源を電源供給部４０００において生成して供給する。さらに、回路基板４２００の一方の側に設けられる接続ライン４２１０は、中間壁１００ｃの第２の溝１３２０を介して第１の領域１０００ａに設けられる圧電スピーカーモジュール２０００と接続される。一方、第２のコネクター４４００が電子機器１０と接続されるため、第１および第２のコネクター４３００、４４００を介して電子機器１０に電源またはデータを供給することができる。このため、携帯用圧電スピーカーを用いて音量を増幅させながら電子機器１０を充電することができる。このとき、電子機器１０が充電されるとき、電源供給部４０００のバッテリー４１００も一緒に充電され、バッテリー４１００により圧電スピーカーモジュール２０００が駆動される。

前記本発明の実施形態による携帯用圧電スピーカーは、電子機器１０に着脱自在に設けられ、電子機器１０の背面カバーと同じ形状の胴体１０００を振動を伝達する媒介体として用いて電子機器１０から供給される音量を増幅させる。また、携帯用圧電スピーカーが係合した電子機器１０を振動が伝達可能なテーブル、ボックスなどの物体の上に接触させると、電子機器１０の音量がさらに増幅される。このとき、内部に共鳴空間が設けられたボックスなどを用いる場合、音量がさらに増幅される。また、本発明の実施形態による携帯用圧電スピーカーは、圧電スピーカーモジュール２０００が胴体１０００よりも突出するため、ボックスなどの物体に振動が手軽に伝達される。このような本発明は、大きな音量と向上した音質を要求するスマートフォンおよびタブレットＰＣなどにいずれも適用可能である。

一方、前記本発明の実施形態による携帯用圧電スピーカーは、少なくとも一部が電子機器１０の背面カバーと同じ形状に製作されて電子機器１０の背面に係合した。しかしながら、本発明の携帯用圧電スピーカーは、様々な形状に製作されて電子機器１０と係合してもよい。すなわち、図１８に示すように、電子機器１０の背面の所定の領域に溝１２が形成され、溝１２に圧電スピーカーモジュール２０００がはめ込まれてもよい。このとき、圧電スピーカーモジュール２０００は、電子機器１０とは反対方向に所定の突出部２５００が形成され、突出部２５００は胴体１０００の所定の領域に形成される嵌合溝１５００にはめ込まれてもよい。

また、図１９に示すように、携帯用圧電スピーカー２６００を電子機器１０から隔てて設け、無線にて音源が供給されてもよい。もちろん、接続ラインを用いて電子機器１０のイヤホン端子と接続してもよい。このような携帯用圧電スピーカー２６００は、図２０に示すように、下側からパッド２６１０と、下部カバー２６２０と、圧電素子１００と、バッテリー２６３０と、回路基板２６４０および上部カバー２６５０を備える。下部カバー２６２０は、内部に所定の空間が形成される略四角形状に設けられ、底面と、底面の周縁部から上側に延びる側面部と、を備える。側面部の少なくともいずれか一つは、所定の領域に少なくとも一つの溝が形成される。下部カバー２６２０の下側にはパッド２６１０が設けられる。パッド２６１０はシリコン材質により形成され、下部カバー２６２０の周縁部に沿って略四角形のリング状に設けられる。このようなパッド２６１０は、携帯用圧電スピーカーが置かれる物体の上部面と携帯用圧電スピーカーが所定の間隔を維持するようにする。下部カバー２６２０の内側空間には、圧電素子１００と、バッテリー２６３０および回路基板２６４０が設けられる。ここで、圧電素子１００は、下部カバー２６２０から所定の間隔を隔てて設けられるが、例えば、下部カバー２６２０の底面と側面部との間に側面部よりも低く段付部が設けられ、段付部の上に圧電素子１００の周縁部が接着テープなどにより貼着される。バッテリー２６３０は、回路基板２６４０と接続されて外部から供給される電源により充電される。回路基板２６４０は、上側に少なくとも一つのコネクター２６４２が設けられる。コネクター２６４２のいずれか一つには、下部カバー２６２０の溝を介して嵌め込まれる電源端子がはめ込まれる。また、コネクター２６４２の他の一つは、接続ラインなどを用いて電子機器１０のイヤホン端子と接続される。さらに、回路基板２６４０には電源増幅回路が設けられ、電源増幅回路を介して圧電素子１００に供給される電源を増幅させる。すなわち、バッテリー２６３０に充電された電源を回路基板２６４０の電源増幅回路において増幅させた後に圧電素子１００に供給する。上部カバー２６５０は、下部カバー２６２０と同じ形状に設けられ、側面部が下部カバー２６２０の側面部と接触されてその内部の構成物を気密に維持する。

一方、本発明による携帯用圧電スピーカーは、胴体１０００に設けられる圧電スピーカーモジュール２０００に電子機器１０の背面と係合するバッテリーを介して電源が供給される。また、バッテリーの内部には電源を増幅させる増幅部が設けられて圧電スピーカーモジュール２０００に増幅された電源を供給する。すなわち、図２１に示すように、携帯用圧電スピーカーは、圧電スピーカーモジュール２０００が設けられた胴体１０００が電子機器１０の背面に係合し、電子機器１０には電子機器１０を駆動するための電源と圧電スピーカーモジュール２０００を駆動するための電源を供給するためのバッテリー５１００が係合する。すなわち、バッテリー５１００は、携帯用圧電スピーカーの駆動時に電子機器１０と係合して電子機器１０および圧電スピーカーモジュール２０００を駆動し、電子機器１０の背面のバッテリー収容溝１６内に嵌着される。このとき、電子機器１０および圧電スピーカーモジュール２０００は互いに異なる電源により駆動されるが、例えば、圧電スピーカーモジュール２０００が電子機器１０よりも高い電源により駆動される。このため、圧電スピーカーモジュール２０００に供給される電源を増幅させなければならないが、このために、図２２（ａ）に示すように、バッテリー５１００の一方の側に増幅部５２００が設けられる。増幅部５２００には接続端子が設けられて圧電スピーカーモジュール２０００の接続端子３００と接続され、これにより、圧電スピーカーモジュール２０００には増幅部５２００を介して増幅された電源が供給されて駆動される。また、図２２（ｂ）に示すように、バッテリー５１００の他方の側に増幅部５２００およびブルートゥースモジュール５３００が設けられる。

前記本発明の実施形態による携帯用圧電スピーカーは、圧電スピーカーモジュール２０００を電子機器１０に取り付けてテーブル、ボックスなどの物体の上に接触させる場合、共振周波数および音圧をさらに高めることができる。すなわち、図２２は、圧電スピーカーモジュール付き電子機器１０が物体に接触されていない場合（Ａ）と物体の上に接触される場合（Ｂ）の特性を比較したグラフである。このとき、物体として１８０ｍｍ×１８０ｍｍ×５０ｍｍのサイズの直方体状の紙製のボックスを用いた。また、ボックスの上に接触された電子機器１０は１５０ｇの重量を有し、１００ｍｍの距離から５Ｖｒｍｓの測定電圧にて測定した。物体に接触されていない場合（Ａ）には共振周波数が１．２ｋＨｚであるが、物体に接触される場合（Ｂ）には共振周波数が０．５ｋＨｚであり、圧電スピーカーモジュール２０００付き電子機器１０が物体の上に接触された場合、共振周波数が低周波において発生することが分かる。

一方、前記実施形態による圧電スピーカーモジュールは、圧電素子１００から離隔されてボトム振動伝達ケース４００が設けられる場合を例にとって説明したが、振動伝達板２００がボトム振動伝達ケース４００内に設けられてもよい。すなわち、図２４および図２５に示すように、圧電素子１００の少なくとも一方の側に圧電素子１００から離隔されるように設けられる振動伝達板２００を備える圧電スピーカーがボトム振動伝達ケース４００とトップカバー５００との間の空間に設けられて圧電スピーカーモジュールが実現されてもよい。ここで、圧電素子１００は、ボトム振動伝達ケース４００に接着テープ４５０により貼着される。また、トップカバー５００が圧電素子１００の上面に接触される場合、圧電素子１００が振動するときにトップカバー５００にぶつかって圧電素子１００の振動がトップカバー５００を介して電子機器１０に伝達され、圧電素子１００の振動力が低下する。これを防ぐために、圧電素子１００とトップカバー５００との間にクッション材５５０が設けられる。すなわち、クッション材４００は圧電素子１００の２つの周縁部に設けられてカバー５００と圧電素子１００が所定の間隔を維持するようにする。

本発明の技術的思想は前記実施形態により具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということはいうまでもない。

また、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において様々な実施形態が採用可能であるということが理解できるであろう。

Claims (25)

1. 電子機器の背面に着脱可能に設けられる胴体と、
   前記胴体の所定の領域に係合した圧電スピーカーモジュールと、
   を備え、
   前記圧電スピーカーモジュールは、
   圧電素子と、
   前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の少なくとも一つの面から離隔されて設けられる振動伝達体と、
   を備え、
   前記胴体は、電子機器の背面カバーと同じ形状を有し、前記電子機器の背面カバーが係脱された後に係合する携帯用圧電スピーカー。
2. 前記胴体の所定の領域に開口が形成され、前記圧電スピーカーモジュールが前記開口に嵌着される請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
3. 前記胴体の所定の領域が外側に突出され、その内側に収容空間が設けられて前記圧電スピーカーモジュールが前記収容空間に嵌着される請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
4. 前記圧電スピーカーモジュールは、一方の側が前記圧電素子と接続され、他方の側が外部に露出される接続端子をさらに備え、前記接続端子は、他方の側が前記電子機器の背面に設けられる出力端子と接続される請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
5. 前記圧電スピーカーモジュールの上に設けられる近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナをさらに備える請求項４に記載の携帯用圧電スピーカー。
6. 前記電子機器の背面に近距離無線通信（ＮＦＣ）端子がさらに設けられ、前記近距離無線通信（ＮＦＣ）アンテナは、前記近距離無線通信（ＮＦＣ）端子と接続される請求項５に記載の携帯用圧電スピーカー。
7. 前記胴体の一方の側面に設けられて前記電子機器の前面を覆うフリップカバーをさらに備える請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
8. 前記胴体の内側に前記圧電スピーカーモジュールを取り囲むように設けられるクッション材をさらに備える請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
9. 前記胴体の一方の側面に設けられて前記圧電スピーカーモジュールに電源を供給する電源供給部をさらに備える請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
10. 前記電源供給部は、前記電子機器と係合される前記胴体の第１の領域から前記電子機器の長手方向に延びた第２の領域の上に設けられる請求項９に記載の携帯用圧電スピーカー。
11. 前記電源供給部は、外部の電源端子と接続される第１のコネクターと、
    前記第１のコネクターを介して供給される電源により充電されるバッテリーと、
    前記バッテリーの電源を増幅させる電源増幅部と、
    前記電源増幅部において増幅された電源を前記圧電スピーカーモジュールに供給する接続ラインと、
    を備える請求項１０に記載の携帯用圧電スピーカー。
12. 前記第１のコネクターと前記バッテリーとの間に設けられる回路基板をさらに備え、前記電源増幅部は、前記回路基板の上に設けられる請求項１１に記載の携帯用圧電スピーカー。
13. 前記回路基板の上に設けられ、前記第１のコネクターと対向する方向に設けられて前記電子機器と接続される第２のコネクターをさらに備える請求項１２に記載の携帯用圧電スピーカー。
14. 前記胴体の一方の側面に設けられて前記電子機器の前面および前記電源供給部の前面を覆うフリップカバーをさらに備える請求項９に記載の携帯用圧電スピーカー。
15. 前記電子機器の背面の所定の領域に設けられて前記圧電スピーカーモジュールおよび前記電子機器に電源を供給するバッテリーをさらに備える請求項１に記載の携帯用圧電スピーカー。
16. 前記バッテリーの一方の側に設けられて前記圧電スピーカーモジュールに供給される電源を増幅させる電源増幅部をさらに備える請求項１５に記載の携帯用圧電スピーカー。
17. 電子機器の背面の所定の領域に嵌め込まれる圧電スピーカーモジュールと、
    前記電子機器の背面に着脱自在に設けられる胴体と、
    を備え、
    前記圧電スピーカーモジュールは、
    圧電素子と、
    前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の少なくとも一方の面から離隔されて設けられる振動伝達体と、
    を備え、
    前記圧電スピーカーモジュールの所定の領域に嵌合突起が設けられ、前記嵌合突起に対応する領域の前記胴体に嵌合溝が設けられて前記嵌合突起が前記嵌合溝に嵌め込まれる携帯用圧電スピーカー。
18. 内部に所定の空間を設ける下部および上部の振動伝達体と、
    前記振動伝達体内の空間に設けられる圧電素子と、
    前記圧電素子の上に設けられて外部の電源端子と接続される第１のコネクターと、
    前記第１のコネクターを介して供給される電源により充電されるバッテリーと、
    前記バッテリーの電源を増幅させて前記圧電素子に供給する電源増幅部と、
    を備え、
    前記下部振動伝達体は、前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の一方の面から離隔される携帯用圧電スピーカー。
19. 前記第１のコネクターと前記バッテリーとの間に設けられる回路基板をさらに備え、前記電源増幅部は前記回路基板の上に設けられる請求項１８に記載の携帯用圧電スピーカー。
20. 前記回路基板の上に設けられ、電子機器と接続される第２のコネクターをさらに備える請求項１９に記載の携帯用圧電スピーカー。
21. 前記振動伝達体は、周縁部から中心部に進むにつれて前記圧電素子との間隔が大きくなるか小さくなるように設けられるか、あるいは、等間隔を維持するように設けられる請求項１７又は１８に記載の携帯用圧電スピーカー。
22. 前記下部振動伝達体は、他方の側が振動増幅物体に接触されて音圧および出力が増幅される請求項１８に記載の携帯用圧電スピーカー。
23. 背面に圧電スピーカーモジュールが係合した胴体が係合し、
    前記圧電スピーカーモジュールは、
    圧電素子と、
    前記圧電素子の少なくとも一つの領域と接触し、前記圧電素子の少なくとも一方の面から離隔されて設けられる振動伝達体と、
    を備え、
    前記胴体は、電子機器の背面カバーと同じ形状を有し、前記電子機器の背面カバーが係脱された後に係合する電子機器。
24. 前記振動伝達体は、周縁部から中心部に進むにつれて前記圧電素子との間隔が大きくなるか小さくなるように設けられるか、あるいは、等間隔を維持するように設けられる請求項２３に記載の電子機器。
25. 前記圧電スピーカーモジュールは、他方の側が振動増幅物体に接触されて音圧および出力が増幅される請求項２３に記載の電子機器。
    
    

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