JP6258667B2

JP6258667B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP6258667B2
Application number: JP2013225602A
Authority: JP
Inventors: 靖人藤井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: JP2015088909A

Description

本発明は、電子機器に関するものである。

従来、板状の圧電バイモルフ素子を振動板に固定して、圧電バイモルフ素子を振動させることによって振動板を振動させる電子機器が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００６−２３８０７２号公報

しかしながら、上述した従来の電子機器は、特定の周波数において振動板の振幅が急激に変化してしまい、振動板の振動によって音声情報を伝達する場合に、伝達する音声情報に歪みが生じてしまうという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、歪みが小さい音声情報を伝達可能な電子機器を提供することにある。

本発明の電子機器は、第１の方向に長い形状を有しており、該第１の方向に振幅が変化するように屈曲振動する直方体状の圧電素子と、該圧電素子が取り付けられて該圧電素子とともに振動するパネルと、一つの面が開口し、当該開口に前記パネルが取り付けられて該パネルとともに振動する箱状の筐体とを有しており、前記筺体は、前記第１の方向における一方側と他方側とで剛性が異なる。そして、前記筐体は、前記パネルを支持する支持部としての側壁が、前記開口を正面にして見たときの前記第１の方向における一方側に他の部分よりも厚く剛性の高い第１部分を有しているか、または、前記開口を正面にして見たときの前記第１の方向における他方側に他の部分よりも薄く剛性の低い第２部分を有している。

本発明の電子機器によれば、歪みが小さい音声情報を伝達可能な電子機器を得ることができる。

本発明の実施の形態の第１の例の電子機器を模式的に示す斜視図である。図１に示す電子機器の構造を説明するための斜視図である。図１に示す電子機器の構造を説明するための斜視図である。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におけるＣ−Ｃ’線断面図である。本発明の実施の形態の第２の例の電子機器を模式的に示す斜視図である。図７に示す電子機器の構造を説明するための斜視図である。図７におけるＥ−Ｅ’線断面図である。

以下、本発明の電子機器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の例である電子機器を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示す電子機器における筐体１９の構造を模式的に示す斜視図である。図３は、図１に示す電子機器におけるパネル１２およびパネル１２に取り付けられた圧電素子１４およびディスプレー１８を模式的に示す斜視図である。図４は、図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。図５は、図１におけるＢ−Ｂ’線断面図である。図６は、図１におけるＣ−Ｃ’線断面図である。本例の電子機器は、図１〜図６に示すように、パネル１２と、圧電素子１４と、ディスプレー１８と、筐体１９とを有している。

圧電素子１４は、ｘ軸方向に長い形状を有している。詳細には、圧電素子１４は、ｘ軸方向が長さ方向であり、ｙ軸方向が幅方向であり、ｚ軸方向が厚み方向である直方体状の形状を有している。また、圧電素子１４は、分極された複数の圧電体層と複数の電極層とがｚ軸方向に積層されて形成された積層体である。そして、ｚ軸方向において、電極層と圧電体層とが交互に配置されている。

また、圧電素子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、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、例えば、電気信号が加えられて、ある瞬間にｚ軸方向における一方側が、ｘ軸方向において伸びるときには、圧電素子１４の厚み方向における他方側が、ｘ軸方向において縮むようにされている。このように、圧電素子１４は、バイモルフ構造を有しており、電気信号が加えられることによって、ｘ軸方向に振幅が変化するように、ｚ軸方向に屈曲振動する。

圧電素子１４は、例えば、長さが１５ｍｍ〜４０ｍｍ程度、幅が１ｍｍ〜６ｍｍ程度、厚みが０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の大きさを有している。圧電素子１４を構成する圧電体層は、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。圧電素子１４を構成する電極層は、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。

このような圧電素子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層パターンを形成し、この電極層パターンが形成されたグリーンシートを積層して、積層成形体を作製した後に、脱脂、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、表面電極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、電極層を通じて直流電圧を印加して圧電体層の分極を行う。このようにして、圧電素子１４を得ることができる。

なお、圧電素子１４は、入力された電気信号に基づいて屈曲振動する機能を有するものであれば良い。圧電素子１４は、例えば、ユニモルフ型の圧電素子であっても良い。

パネル１２は、矩形の薄板状の形状を有している。パネル１２の−ｚ方向の表面には、圧電素子１４が取り付けられている。また、パネル１２は、−ｚ方向の表面の周縁のみが筐体１９に取り付けられており、筐体１９に振動可能に取り付けられている。そして、パネル１２は、圧電素子１４が振動することによって、圧電素子１４とともに振動する。このようなパネル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が、他の材料を用いて形成しても構わない。また、パネル１２の厚みは、例えば、０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度に設定される。そして、パネル１２と
圧電素子１４との接合や、パネル１２と筐体１９との接合には、両面テープや接着剤等の既知の接合部材を用いることができる。なお、パネル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。

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。

ディスプレー１８は、パネル１２の−ｚ方向の表面に取り付けられてパネル１２と一体化されている。すなわち、パネル１２は、ディスプレー１８を保護するカバーとして機能している。なお、ディスプレー１８は、筐体１９に取り付けられていても構わない。また、ディスプレー１８は、必ずしも必要ではなく、無くても構わない。

筐体１９は、１つの面が開口した箱状の形状を有しており、その開口にパネル１２の周縁が接合されている。このようにして、筐体１９は、パネル１２とともに電子機器の外形を形成するとともに、パネル１２を振動可能に支持する支持体として機能している。そして、筐体１９は、パネル１２が振動することによって、パネル１２とともに振動する。このような筐体１９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、他の材料を用いて形成しても構わない。

このような構成を有する本例の電子機器においては、音声情報を有する電気信号が、図示せぬ電子回路から圧電素子１４へ入力されて、その電気信号に基づいて圧電素子１４が屈曲振動する。そして、圧電素子１４の屈曲振動によって、パネル１２および筐体１９が屈曲振動する。よって、パネル１２または筐体１９を人体に接触させることによって、音声情報を人体へ伝達することができる。

また、本例の電子機器においては、筐体１９の−ｘ方向側に、筐体１９の他の部分よりも剛性が高い第１部分２１が形成されている。第１部分２１は、筐体１９の他の部分よりも厚みが厚い部分であり、それにより、他の部分よりも剛性が高くなっている。そして、筐体１９が第１部分２１を有することにより、筐体１９のｘ軸方向における一方側（−ｘ方向側）の剛性が、筐体１９のｘ軸方向における他方側（＋ｘ方向側）の剛性よりも高くなっている。すなわち、筐体１９の−ｘ方向側の剛性と、筐体１９の＋ｘ方向側の剛性とが異なっている。これにより、パネル１２や筐体１９の屈曲振動において、特定の周波数における振幅の急激な増加を低減することができるので、歪みの小さい音声信号を伝達可能な電子機器を得ることができる。この効果が得られる理由は、筐体１９の屈曲振動における対称性が低下することによって、電子機器の音圧の周波数特性における共振に起因するピークのレベルが小さくなるためではないかと推測される。なお、筐体１９の−ｘ方向側とは、筐体１９のｘ軸方向における中央（図６および図９にＤ−Ｄ’線で示す）よりも−ｘ方向側を意味し、筐体１９の＋ｘ方向側とは、筐体１９のｘ軸方向における中央（図６および図９にＤ−Ｄ’線で示す）よりも＋ｘ方向側を意味する。また、圧電素子１４がｘ軸方向に振幅が変化するように屈曲振動することによって、パネル１２および筐体１９もｘ軸方向に振幅が変化するように屈曲振動するため、ｘ軸方向における対称性の低下によって前述した効果が得られるのではないかと推測される。

第１部分２１の厚みは、他の部分の厚みの１．５倍以上であることが望ましく、２倍以上であることが更に望ましいが、第１部分２１の厚みや広さ等については、所望する効果の大きさによって適宜設定することができる。第１部分２１の位置についても、図２に示した位置に限定されるものではなく、他の位置であっても構わない。また、第１部分２１を複数有していても良い。また、例えば、筐体１９の−ｘ方向側全体に渡って第１部分２
１が形成されていても構わない。

また、本例の電子機器では、第１部分２１が、他の部分より厚みが厚い部分である場合を示したが、これに限定されるものではない。第１部分２１は、他の部分より剛性が高い部分であれば良い。例えば、他の部分よりも剛性が高い材料で形成された部分であっても構わない。

（実施の形態の第２の例）
図７は、本発明の実施の形態の第２の例の電子機器を模式的に示す斜視図である。図８は、図７に示す電子機器における筐体１９の構造を模式的に示す斜視図である。図９は、図７におけるＥ−Ｅ’線断面図である。なお、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。

本例の電子機器においては、筐体１９の＋ｘ方向側に、筐体１９の他の部分よりも剛性が低い第２部分２２が形成されている。第２部分２２は、筐体１９の他の部分よりも厚みが薄い部分であり、それにより、他の部分よりも剛性が低くなっている。そして、筐体１９が第２部分２２を有することにより、筐体１９のｘ軸方向における他方側（＋ｘ方向側）の剛性が、筐体１９のｘ軸方向における一方側（−ｘ方向側）の剛性よりも低くなっている。すなわち、筐体１９の＋ｘ方向側の剛性と、筐体１９の−ｘ方向側の剛性とが異なっている。これにより、前述した実施の形態の第１の例の電子機器と同様に、パネル１２や筐体１９の屈曲振動において、特定の周波数における振幅の急激な増加を低減することができるので、歪みの小さい音声信号を伝達可能な電子機器を得ることができる。

第２部分２２の厚みは、他の部分の厚みの２／３以下であることが望ましく、１／２以下であることが更に望ましいが、第２部分２２の厚みや広さ等については、所望する効果の大きさによって適宜設定することができる。第２部分２２の位置についても、図８に示した位置に限定されるものではなく、他の位置であっても構わない。また、第２部分２２を複数有していても良い。また、例えば、筐体１９の＋ｘ方向側全体に渡って第２部分２２が形成されていても構わない。

また、本例の電子機器では、第２部分２２が、他の部分より厚みが薄い部分である場合を示したが、これに限定されるものではない。第２部分２２は、他の部分より剛性が低い部分であれば良い。例えば、他の部分よりも剛性が低い材料で形成された部分であっても構わない。

（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、筐体１９が、他の部分よりも剛性が高い第１部分２１を有する例を示し、前述した実施の形態の第２の例においては、筐体１９が、他の部分よりも剛性が低い第２部分２２を有する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、筐体１９が、−ｘ方向側に１つ以上の第１部分２１を有し、＋ｘ方向側に１つ以上の第２部分２２を有するようにしても構わない。

１２：パネル
１４：圧電素子
１９：筐体
２１：第１部分
２２：第２部分

Claims

第１の方向に長い形状を有しており、該第１の方向に振幅が変化するように屈曲振動する直方体状の圧電素子と、
該圧電素子が取り付けられて該圧電素子とともに振動するパネルと、
一つの面が開口し、当該開口に前記パネルが取り付けられて該パネルとともに振動する箱状の筐体とを有しており、
該筐体は、前記パネルを支持する支持部としての側壁が、前記開口を正面にして見たときの前記第１の方向における一方側に他の部分よりも厚く剛性の高い第１部分を有し、前記第１の方向における一方側と他方側とで剛性が異なることを特徴とする電子機器。
前記開口を正面にして見たときに、前記パネルを支持する支持部としての側壁が前記第１の方向を幅方向とする長方形枠状であって、前記第１部分が、前記第１の方向の一方側にある当該第１の方向に垂直な方向に沿った辺に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
第１の方向に長い形状を有しており、該第１の方向に振幅が変化するように屈曲振動する直方体状の圧電素子と、
該圧電素子が取り付けられて該圧電素子とともに振動するパネルと、
一つの面が開口し、当該開口に前記パネルが取り付けられて該パネルとともに振動する箱状の筐体とを有しており、
該筐体は、前記パネルを支持する支持部としての側壁が、前記開口を正面にして見たときの前記第１の方向における他方側に他の部分よりも薄く剛性の低い第２部分を有し、前記第１の方向における一方側と他方側とで剛性が異なることを特徴とする電子機器。
前記開口を正面にして見たときに、前記パネルを支持する支持部としての側壁が前記第１の方向を幅方向とする長方形枠状であって、前記第２部分が、前記第１の方向の他方側にある当該第１の方向に垂直な方向に沿った辺に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
前記パネルを人体に接触させて音声情報を人体に伝達することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電子機器。