JP7055950B2 - 振動発生装置及び電子機器 - Google Patents
振動発生装置及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7055950B2 JP7055950B2 JP2018034443A JP2018034443A JP7055950B2 JP 7055950 B2 JP7055950 B2 JP 7055950B2 JP 2018034443 A JP2018034443 A JP 2018034443A JP 2018034443 A JP2018034443 A JP 2018034443A JP 7055950 B2 JP7055950 B2 JP 7055950B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- diaphragm
- piezoelectric
- vibration generator
- width direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 description 3
- 150000003379 silver compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910020684 PbZr Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0603—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
- H10N30/2047—Membrane type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/871—Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
- H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は、振動発生装置及び電子機器に関する。
携帯電話及びタブレット等の機器において、電話の着信や、機器の動作状態を使用者に振動によって知らせるバイブレーション機能が広く普及している。近年、これらの機器の小型化及び薄型化に伴い、バイブレータも小型化、薄型化及び低消費電力化が要求されている。例えば、バイブレータは、弾性板に圧電素子を貼り付けたユニモルフ型の圧電アクチュエータを振動源とするものが知られている。また、２枚の圧電素子で弾性板を挟み、一方の圧電素子が伸びると他方の圧電素子が縮むように構成したバイモルフ型振動子も知られている。バイモルフ型振動子は、ユニモルフ型よりも大きい変位量を容易に得ることができる。一方で、バイモルフ型振動子は、圧電体の屈曲モードを用いるために、応答周波数が限られるという問題がある。
周波数特性の向上のため、複数の圧電アクチュエータを用いた電子機器においては、様々な工夫がなされている。例えば、特許文献１には、圧電素子の厚さを異なる複数の圧電素子を振動板の主面に間隔を置いて取り付けられた音響発生器が開示されている。この音響発生器によれば、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さくすることができる。
また、特許文献２には、平面視した時に、複数の圧電素子が非対称となるように振動体に取り付けられた音響発生器が開示されている。またさらに、特許文献３には、振動体を平面視した場合の励振器の輪郭の少なくとも１辺と、１辺に向かい合う振動体の輪郭の辺とが非平行となるように設けられた音響発生器が開示されている。これらの音響発生器によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。
しかしながら、特許文献１から３に記載の発明は圧電アクチュエータを二次元的に配置したものであり、バイモルフ型振動子を用いた振動発生装置で、広い周波数帯域において高い変位量が得られる技術については報告されていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数帯域において高い最大変位量が得られる振動発生装置及び電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、広い周波数帯域において高い最大変位量が得られる振動発生装置及び電子機器を提供することを目的とするものである。
本発明者らは鋭意検討した結果、バイモルフ型圧電素子において、２つの圧電素子の位置を敢えてずらすことによって、広い周波数帯域において高い最大変位量が得られることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明の振動発生装置は、
振動板と、
振動板の端面の近傍であって、振動板の上面及び下面に振動板を挟むように取り付けられた第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータと、
を備え、
振動板の上面を平面視した場合、第一圧電アクチュエータが第二圧電アクチュエータに対し位置がずれて配置されている。
ここで、「近傍」とは、振動板の端から３０ｍｍ以内の領域を意味する。
すなわち、本発明の振動発生装置は、
振動板と、
振動板の端面の近傍であって、振動板の上面及び下面に振動板を挟むように取り付けられた第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータと、
を備え、
振動板の上面を平面視した場合、第一圧電アクチュエータが第二圧電アクチュエータに対し位置がずれて配置されている。
ここで、「近傍」とは、振動板の端から３０ｍｍ以内の領域を意味する。
振動板の上面を平面視した場合、第一圧電アクチュエータが、第二圧電アクチュエータに対し第一圧電アクチュエータの幅方向であって、端面から離れる方向に並行移動した位置に配置されていることが好ましい。その場合、第一圧電アクチュエータの幅方向の長さの６２％以上８８％以下の範囲で、第一圧電アクチュエータと第二圧電アクチュエータとが重なり合うことが好ましい。さらに、第一圧電アクチュエータの幅方向の長さの７０％以上８０％以下の範囲で、第一圧電アクチュエータと第二圧電アクチュエータとが重なり合うことが好ましい。
振動板の上面を平面視した場合、第一圧電アクチュエータが、第二圧電アクチュエータに対し第一圧電アクチュエータの幅方向であって、端面に近づく方向に並行移動した位置に配置されていてもよい。その場合、第一圧電アクチュエータの幅方向の長さの８７．５％以上９３．８％以下の範囲で、第一圧電アクチュエータと第二圧電アクチュエータとが重なり合うことが好ましい。
本発明の電子機器は、本発明の振動発生装置と、振動発生装置に電気的に接続される電子回路と、振動発生装置及び電子回路を収容する筐体とを備えたものである。
本発明によれば、広い周波数帯域において高い最大変位量を有する振動発生装置及び電子機器を得ることができる。
以下、本発明の振動発生装置及び電子機器について図面を参照しながら説明する。
［振動発生装置］
本発明の一実施形態の振動発生装置１０は、図１及び図２に示すように、振動板１１と、振動板１１の端面の近傍であって、振動板１１の上面１１ａに取り付けられた第一圧電アクチュエータ１２と、振動板１１の下面１１ｂに取り付けられた第二圧電アクチュエータ１３と、を備えるものである。第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とは同一のものである。
また、第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は振動板１１の上下面に振動板１１を挟むように取り付けられている。第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は、電気信号が加わることによって、振動板１１の上面１１ａと平行な方向に伸縮振動する。そして、２個の第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は、伸縮振動の方向が略一致するように配置されている。
本発明の一実施形態の振動発生装置１０は、図１及び図２に示すように、振動板１１と、振動板１１の端面の近傍であって、振動板１１の上面１１ａに取り付けられた第一圧電アクチュエータ１２と、振動板１１の下面１１ｂに取り付けられた第二圧電アクチュエータ１３と、を備えるものである。第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とは同一のものである。
また、第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は振動板１１の上下面に振動板１１を挟むように取り付けられている。第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は、電気信号が加わることによって、振動板１１の上面１１ａと平行な方向に伸縮振動する。そして、２個の第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は、伸縮振動の方向が略一致するように配置されている。
図２に示すように、第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３が取り付けられた振動板１１は、例えば、周縁部１４の下面１１ｂで固定部１６を介して、矩形状筐体１５（図２参照）に固定される。
振動発生装置１０は、図１に示すように、振動板１１の上面１１ａを平面視した場合、第一圧電アクチュエータ１２が、第二圧電アクチュエータ１３に対し第一圧電アクチュエータ１２の幅方向（図１中Ｘ方向）であって、振動板１１の端面から離れる方向（＋Ｘ方向）に並行移動した位置に配置されている。第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合う領域を図中斜線部分（符号１７）で示している。
共振最大変位値を高くする観点から、第一圧電アクチュエータ１２の幅方向の長さ（図中Ｗ）の６２％以上８８％以下（図中Ｗ１）の範囲で、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合うことが好ましい。さらに、幅方向の長さＷの７０以上８０％以下（図中Ｗ１）の範囲で、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合うことがより好ましい。
共振最大変位値を高くする観点から、第一圧電アクチュエータ１２の幅方向の長さ（図中Ｗ）の６２％以上８８％以下（図中Ｗ１）の範囲で、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合うことが好ましい。さらに、幅方向の長さＷの７０以上８０％以下（図中Ｗ１）の範囲で、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合うことがより好ましい。
（圧電アクチュエータ）
第一圧電アクチュエータ１２は、図１に示すように、平面視において矩形状である。図３に示すように、第一圧電アクチュエータ１２は、２層の圧電体層２４及び１層の内部電極２５を交互に積層してなる積層体２１と、積層体２１の上面及び下面に形成された外部電極２２、２３と、積層体２１の長手方向（Ｘ方向）の両端部にそれぞれ設けられた一対の接続電極２６、２７とで構成されている。第一圧電アクチュエータ１２の接続電極２６は、外部電極２２と、１層の内部電極２５とに接続されている。
第一圧電アクチュエータ１２は、図１に示すように、平面視において矩形状である。図３に示すように、第一圧電アクチュエータ１２は、２層の圧電体層２４及び１層の内部電極２５を交互に積層してなる積層体２１と、積層体２１の上面及び下面に形成された外部電極２２、２３と、積層体２１の長手方向（Ｘ方向）の両端部にそれぞれ設けられた一対の接続電極２６、２７とで構成されている。第一圧電アクチュエータ１２の接続電極２６は、外部電極２２と、１層の内部電極２５とに接続されている。
第一圧電アクチュエータ１２の圧電体層２４は、図３に矢印で示すように、圧電体層２４の厚み方向（Ｚ方向）に交互に分極されており、振動板１１の上面１１ａに配置された第一圧電アクチュエータ１２の圧電体層２４が縮む場合には、振動板１１の下面１１ｂに配置された第二圧電アクチュエータ１３の圧電体層３４が延びるように、接続電極３６、３７に電圧が印加されるように構成されている。
第一圧電アクチュエータ１２の外部電極２２は、積層体２１の表面に形成された、対極の外部電極２３と接触しないように所定間隔をおいて形成されている。第二圧電アクチュエータ１３についても、同様である。
本実施形態では、第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３は、振動板１１に接着剤４０で接着されている。接着剤４０としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂等公知のものを使用することができる。接着剤４０の他、第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３を振動板１１に両面テープなどで取り付けてもよい。
第一圧電アクチュエータ１２及び第二圧電アクチュエータ１３の圧電特性は、大きな屈曲撓み振動を誘起させるために、圧電ｄ３１定数は１８０ｐｍ／Ｖ以上の特性を有していることが好ましい。
－圧電体層－
圧電体層２４及び３４としては、例えばＰｂＺｒｘＴｉ１－ｘＯ３（ＰＺＴ）などのセラミック圧電体材料からなることが好ましい。また、鉛を含まない非鉛系のセラミック圧電体であってもよい。圧電体層２４の厚さは、例えば１００μｍから５００μｍが好ましい。
圧電体層２４及び３４としては、例えばＰｂＺｒｘＴｉ１－ｘＯ３（ＰＺＴ）などのセラミック圧電体材料からなることが好ましい。また、鉛を含まない非鉛系のセラミック圧電体であってもよい。圧電体層２４の厚さは、例えば１００μｍから５００μｍが好ましい。
－内部電極－
内部電極２５及び３５は、例えば、銀（Ａｇ）、または、銀（Ａｇ）－パラジウム（Ｐｄ）合金によって形成される。特に、本発明では、内部電極２５及び３５における銀の含有量が多いことが好ましい。内部電極２５及び３５の銀の含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。
内部電極２５及び３５は、例えば、銀（Ａｇ）、または、銀（Ａｇ）－パラジウム（Ｐｄ）合金によって形成される。特に、本発明では、内部電極２５及び３５における銀の含有量が多いことが好ましい。内部電極２５及び３５の銀の含有量は、５０質量％以上であることが好ましい。
－接続電極－
接続電極２６、２７、３６、及び３７の形成材料としては、外部電極２２、２３、３２、及び３３と同様の、銀及び銀にシリカを主成分としたガラス等を含有させた銀化合物、及びニッケル等を用いることができる。
接続電極２６、２７、３６、及び３７の形成材料としては、外部電極２２、２３、３２、及び３３と同様の、銀及び銀にシリカを主成分としたガラス等を含有させた銀化合物、及びニッケル等を用いることができる。
－外部電極－
外部電極２２、２３、３２、及び３３の形成材料としては、銀及び銀にシリカを主成分としたガラス等を含有させた銀化合物、並びにニッケル等を用いることができる。
外部電極２２、２３、３２、及び３３の形成材料としては、銀及び銀にシリカを主成分としたガラス等を含有させた銀化合物、並びにニッケル等を用いることができる。
－圧電アクチュエータの製造方法－
本発明における圧電アクチュエータの形成は、例えば、圧電体層２４及び３４の材料粉末と有機溶剤、バインダ、可塑剤、及び分散剤等を所定の比率で混合してスラリーを準備し、例えば公知のドクターブレード法等によりセラミックグリーンシートを作成し、内部電極２５及び３５及び外部電極２２、２３、３２、及び３３に積層した後、大気中５００℃で脱バインダ処理し、大気中１０００℃で一体焼成することにより得ることができる。また、ドクターブレード法に限定されるものではなく、例えば、圧電体層２４及び３４の材料粉末を含むスラリーと電極材料を含む導電ペーストとを交互に印刷及び積層するスラリービルド法等を用いて積層した後、一体焼成することによっても得ることができる。
本発明における圧電アクチュエータの形成は、例えば、圧電体層２４及び３４の材料粉末と有機溶剤、バインダ、可塑剤、及び分散剤等を所定の比率で混合してスラリーを準備し、例えば公知のドクターブレード法等によりセラミックグリーンシートを作成し、内部電極２５及び３５及び外部電極２２、２３、３２、及び３３に積層した後、大気中５００℃で脱バインダ処理し、大気中１０００℃で一体焼成することにより得ることができる。また、ドクターブレード法に限定されるものではなく、例えば、圧電体層２４及び３４の材料粉末を含むスラリーと電極材料を含む導電ペーストとを交互に印刷及び積層するスラリービルド法等を用いて積層した後、一体焼成することによっても得ることができる。
（振動板）
振動板１１は、第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータによって振動させる対象物であって、所定の厚みを有する矩形状の部材である。振動板１１の材質は、特に限定はされないが、ガラス、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合材料等を含んで構成される。例えば、液晶パネルを備える電子機器等の場合は、液晶パネル上のカバーガラスを振動板として利用することができ、そのカバーガラスは、電子機器の筐体に固定される。
振動板１１は、第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータによって振動させる対象物であって、所定の厚みを有する矩形状の部材である。振動板１１の材質は、特に限定はされないが、ガラス、金属、樹脂、又は、金属及び樹脂等の複合材料等を含んで構成される。例えば、液晶パネルを備える電子機器等の場合は、液晶パネル上のカバーガラスを振動板として利用することができ、そのカバーガラスは、電子機器の筐体に固定される。
矩形状筐体１５は、例えば、厚み１００～１０００μｍのステンレス製とすることができる。なお、矩形状筐体１５の材質はステンレス製に限らず、樹脂よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることができ、材質、厚み等は特に限定されるものではない。筐体の形状は、矩形状に限らず、多角形状であってもよい。
上記実施形態では、第一圧電アクチュエータ１２が、第二圧電アクチュエータ１３に対して第一圧電アクチュエータ１２の幅方向であって、振動板１１の端面から離れる方向（＋Ｘ方向）に並行移動した位置に配置されている場合について説明したが、図４に示すように、第一圧電アクチュエータ１２が、第二圧電アクチュエータ１３に対し第一圧電アクチュエータ１２の幅方向（Ｘ方向）であって、振動板１１の端面に近づく方向、すなわち、－（マイナス）Ｘ方向に並行移動した位置に配置されていてもよい。
また、上記実施形態では、第一圧電アクチュエータ１２が、第二圧電アクチュエータ１３に対し第一圧電アクチュエータ１２の幅方向（Ｘ方向）に平行移動した位置に配置されている場合について説明したが、図５に示すように、第一圧電アクチュエータ１２が、第一圧電アクチュエータ１２の長さ方向（Ｙ方向）に平行移動した位置に配置されていてもよい。その場合、＋（プラス）Ｙ方向及び－（マイナス）Ｙ方向のいずれに平行移動してもよい。
この場合、第一圧電アクチュエータ１２の長さ方向（Ｙ方向）の長さをＬとし、圧電アクチュエータの重なり合う長さ方向（Ｙ方向）の長さをＬ１とした場合、Ｌ１は、平面視における、第一圧電アクチュエータ１２の面積ａと、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合う領域１７の面積ｂとの関係が、０．５≦ｂ／ａ≦０．８８を満たすような範囲であることが好ましい。
また、図６に示すように、第一圧電アクチュエータ１２が、斜め方向にずれた配置であってもよい。斜め方向は、図６に示す方向だけではなく、紙面右下、左上、及び左下のいずれの方向であってもよい。第一圧電アクチュエータ１２が、斜め方向にずれた場合、平面視における、第一圧電アクチュエータ１２の面積をａとし、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合う領域１７の面積をｂとした場合、０．５≦ｂ／ａ≦０．８８の関係を満たすもことが好ましい。
第一圧電アクチュエータ１２が、Ｘ方向に平行移動した場合の上記実施形態では、第一圧電アクチュエータ１２がずれる位置の好ましい範囲は、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３との素子の幅方向の長さから規定したが、平面視における、第一圧電アクチュエータの面積をａとし、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なり合う領域１７の面積をｂとした場合、０．５≦ｂ／ａ≦０．８８の関係を満たすことも好ましい。
［電子機器］
本発明の電子機器は、振動発生装置と、振動発生装置に電気的に接続される電子回路と、振動発生装置及び電子回路を収容する筐体を備えるものである。電子機器としては、薄型の電子機器、携帯型の電子機器等が挙げられ、本発明の振動発生装置はこれらの電子機器のバイブレータとして機能する。電子機器は、その他、ゲーム機のコントローラや、ウェアラブル装置、タブレット端末、携帯音楽プレーヤ等であってもよい。また、電子機器は、車載電子機器として具現化されてもよい。また、電子機器は、家庭用の電子機器（テレビや、掃除機、洗濯機、冷蔵庫、電子レンジ等）として具現化されてもよい。
本発明の電子機器は、振動発生装置と、振動発生装置に電気的に接続される電子回路と、振動発生装置及び電子回路を収容する筐体を備えるものである。電子機器としては、薄型の電子機器、携帯型の電子機器等が挙げられ、本発明の振動発生装置はこれらの電子機器のバイブレータとして機能する。電子機器は、その他、ゲーム機のコントローラや、ウェアラブル装置、タブレット端末、携帯音楽プレーヤ等であってもよい。また、電子機器は、車載電子機器として具現化されてもよい。また、電子機器は、家庭用の電子機器（テレビや、掃除機、洗濯機、冷蔵庫、電子レンジ等）として具現化されてもよい。
本発明の振動発生装置の周波数特性について検証した。
第一圧電アクチュエータ１２の位置をＸ方向に、０ｍｍ、－０．５ｍｍ、－１．０ｍｍ、－１．５ｍｍ、＋０．５ｍｍ、＋１．０ｍｍ、＋２．０ｍｍ、＋４．０ｍｍ並行移動させた振動発生装置について、周波数７００Ｈｚ～８００Ｈｚの範囲で共振最大変位値を、有限要素法の周波数応答解析を用いてシミュレーションを行った。なお、＋Ｘ方向は振動板１１の端面から離れる方向であり、－Ｘ方向は、振動板１１の端面に近づく方向である。
シミュレーション条件は以下の通りである。
第一圧電アクチュエータ１２の位置をＸ方向に、０ｍｍ、－０．５ｍｍ、－１．０ｍｍ、－１．５ｍｍ、＋０．５ｍｍ、＋１．０ｍｍ、＋２．０ｍｍ、＋４．０ｍｍ並行移動させた振動発生装置について、周波数７００Ｈｚ～８００Ｈｚの範囲で共振最大変位値を、有限要素法の周波数応答解析を用いてシミュレーションを行った。なお、＋Ｘ方向は振動板１１の端面から離れる方向であり、－Ｘ方向は、振動板１１の端面に近づく方向である。
シミュレーション条件は以下の通りである。
＜シミュレーション条件＞
振動板の材質：ソーダガラス
振動板のサイズ：１００×７０×厚さ０．５（ｍｍ）
圧電アクチュエータのサイズ：５３×８×厚さ０．３（ｍｍ）
第二圧電アクチュエータの取り付け位置：第二圧電アクチュエータの長辺方向の端から、振動板の端面までの距離：２ｍｍ
圧電アクチュエータの振動板への固定：エポキシ樹脂、厚さ５μｍ
振動板外周全周を拘束した条件とした。
振動板の材質：ソーダガラス
振動板のサイズ：１００×７０×厚さ０．５（ｍｍ）
圧電アクチュエータのサイズ：５３×８×厚さ０．３（ｍｍ）
第二圧電アクチュエータの取り付け位置：第二圧電アクチュエータの長辺方向の端から、振動板の端面までの距離：２ｍｍ
圧電アクチュエータの振動板への固定：エポキシ樹脂、厚さ５μｍ
振動板外周全周を拘束した条件とした。
ズレ量と共振最大変位値との関係を図７に示し、最大変位値の周波数特性を図８に示す。
図７に示すように、共振最大変位値は、平面視において、第一圧電アクチュエータ１２と第二圧電アクチュエータ１３とが重なりあう場合（ズレ量０ｍｍ）の共振最大変位値が１．８ｍｍ程度であるのに対し、第一圧電アクチュエータ１２の位置を第一圧電アクチュエータ１２の幅方向にずらすことにより、共振最大変位値が高くなっていることがわかる。
また、図８に示すように、本発明の振動発生装置は、ズレ量０ｍｍの場合と同様、周波数７２０Ｈｚ～７４０Ｈｚの帯域で最大変位値が得られている。
本発明の振動発生装置は、従来のバイモルフ型の振動発生装置（ズレ量０ｍｍ）と同じ周波数帯域において、高い変位値を得ることができる。
本発明の振動発生装置は、従来のバイモルフ型の振動発生装置（ズレ量０ｍｍ）と同じ周波数帯域において、高い変位値を得ることができる。
１０ 振動発生装置
１１ 振動板
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 第一圧電アクチュエータ
１３ 第二圧電アクチュエータ
１４ 周縁部
１５ 矩形状筐体
１６ 固定部
１７ 第一圧電アクチュエータと第二圧電アクチュエータとが重なり合う領域
２１、３１ 積層体
２２、２３、３２、３３ 外部電極
２４、３４ 圧電体層
２５、３５ 内部電極
２６、２７、３６、３７ 接触電極
４０ 接着剤
１１ 振動板
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 第一圧電アクチュエータ
１３ 第二圧電アクチュエータ
１４ 周縁部
１５ 矩形状筐体
１６ 固定部
１７ 第一圧電アクチュエータと第二圧電アクチュエータとが重なり合う領域
２１、３１ 積層体
２２、２３、３２、３３ 外部電極
２４、３４ 圧電体層
２５、３５ 内部電極
２６、２７、３６、３７ 接触電極
４０ 接着剤
Claims (4)
- 平面視で矩形状の振動板と、
該振動板の端面の近傍であって、前記振動板の上面及び下面に前記振動板を挟むように取り付けられた、長方形の第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータと、
を備え、
前記第一圧電アクチュエータ及び前記第二圧電アクチュエータは、長さ方向が、前記振動板の前記端面に平行になるように配置されており、
前記振動板の前記上面を平面視した場合、前記第一圧電アクチュエータが、前記第二圧電アクチュエータに対し前記第一圧電アクチュエータの幅方向であって、前記端面から離れる方向に並行移動した位置に配置されており、
前記第一圧電アクチュエータの前記幅方向の長さの６２％以上８８％以下の範囲で、前記第一圧電アクチュエータと前記第二圧電アクチュエータとが重なり合う振動発生装置。 - 前記第一圧電アクチュエータの前記幅方向の長さの７０％以上８０％以下の範囲で、前記第一圧電アクチュエータと前記第二圧電アクチュエータとが重なり合う請求項１記載の振動発生装置。
- 平面視で矩形状の振動板と、
該振動板の端面の近傍であって、前記振動板の上面及び下面に前記振動板を挟むように取り付けられた、長方形の第一圧電アクチュエータ及び第二圧電アクチュエータと、
を備え、
前記第一圧電アクチュエータ及び前記第二圧電アクチュエータは、長さ方向が、前記振動板の前記端面に平行になるように配置されており、
前記振動板の前記上面を平面視した場合、前記第一圧電アクチュエータが、前記第二圧電アクチュエータに対し前記第一圧電アクチュエータの幅方向であって、前記端面に近づく方向に並行移動した位置に配置されており、
前記第一圧電アクチュエータの前記幅方向の長さの８７．５％以上９３．８％以下の範囲で、前記第一圧電アクチュエータと前記第二圧電アクチュエータとが重なり合う振動発生装置。 - 前記請求項１から３いずれか１項記載の振動発生装置と、前記振動発生装置に電気的に接続される電子回路と、前記振動発生装置及び前記電子回路を収容する筐体とを備えた電子機器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018034443A JP7055950B2 (ja) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 振動発生装置及び電子機器 |
| US16/277,783 US11557712B2 (en) | 2018-02-28 | 2019-02-15 | Vibration generating device and electronic equipment |
| CN201910154934.3A CN110213704B (zh) | 2018-02-28 | 2019-02-28 | 振动发生器件和电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018034443A JP7055950B2 (ja) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 振動発生装置及び電子機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019147122A JP2019147122A (ja) | 2019-09-05 |
| JP7055950B2 true JP7055950B2 (ja) | 2022-04-19 |
Family
ID=67684691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018034443A Active JP7055950B2 (ja) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 振動発生装置及び電子機器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11557712B2 (ja) |
| JP (1) | JP7055950B2 (ja) |
| CN (1) | CN110213704B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113055791B (zh) * | 2019-12-28 | 2022-10-28 | 荣耀终端有限公司 | 扬声器内核、扬声器模组及电子设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005509941A (ja) | 2001-11-12 | 2005-04-14 | マイオリゴ オサケ ユキチュア | フィードバック発生方法及びデバイス |
| WO2012086180A1 (ja) | 2010-12-20 | 2012-06-28 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 発振装置および電子機器 |
| JP2013243609A (ja) | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Kyocera Corp | 電子機器及びパネルユニット |
| JP2016046803A (ja) | 2014-08-19 | 2016-04-04 | イノチップ テクノロジー シーオー エルティディー | 圧電素子およびこれを備える電子機器 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105991B2 (ja) * | 1989-08-11 | 1995-11-13 | 株式会社村田製作所 | 圧電スピーカ |
| CN102094796B (zh) * | 2006-07-11 | 2013-02-13 | 株式会社村田制作所 | 压电泵 |
| JP4215788B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2009-01-28 | ホシデン株式会社 | 圧電型電気音響変換器 |
| JP2009111820A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Nippon Mmi Technology Kk | 骨伝導イヤホン |
| JP4539708B2 (ja) * | 2007-11-02 | 2010-09-08 | エプソントヨコム株式会社 | 圧電振動片、圧電振動子および加速度センサ |
| CN101931850B (zh) * | 2008-12-31 | 2012-11-28 | 财团法人工业技术研究院 | 微型扬声器及其制造方法 |
| JP4944145B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2012-05-30 | 太陽誘電株式会社 | 圧電薄膜共振子、フィルタ、通信モジュール、通信装置 |
| KR101561661B1 (ko) * | 2009-09-25 | 2015-10-21 | 삼성전자주식회사 | 진동막에 부착된 질량체를 가진 압전형 마이크로 스피커 및 그 제조 방법 |
| CN102668598B (zh) * | 2009-12-15 | 2015-03-04 | 日本电气株式会社 | 致动器、压电致动器、电子装置,和用于衰减振动并且转换振动方向的方法 |
| JP5445196B2 (ja) * | 2010-02-10 | 2014-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | 応力検出素子、触覚センサー、および把持装置 |
| WO2013002384A1 (ja) | 2011-06-29 | 2013-01-03 | 京セラ株式会社 | 音響発生器およびそれを用いた音響発生装置 |
| CN104205387B (zh) * | 2012-05-07 | 2017-03-22 | 京瓷株式会社 | 压电振动元件、使用其的压电振动装置以及便携终端 |
| CN104350766A (zh) | 2012-08-10 | 2015-02-11 | 京瓷株式会社 | 音响产生器、音响产生装置以及电子设备 |
| US9215520B2 (en) * | 2012-08-15 | 2015-12-15 | General Electric Company | Multi-function synthetic jet and method of manufacturing same |
| WO2014045847A1 (ja) * | 2012-09-20 | 2014-03-27 | 株式会社村田製作所 | タッチパネル |
| JP2014123812A (ja) | 2012-12-20 | 2014-07-03 | Kyocera Corp | 音響発生器、音響発生装置および電子機器 |
| JP2015019142A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 日本電波工業株式会社 | 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 |
| TWI539179B (zh) * | 2014-09-19 | 2016-06-21 | 致伸科技股份有限公司 | 感測裝置 |
-
2018
- 2018-02-28 JP JP2018034443A patent/JP7055950B2/ja active Active
-
2019
- 2019-02-15 US US16/277,783 patent/US11557712B2/en active Active
- 2019-02-28 CN CN201910154934.3A patent/CN110213704B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005509941A (ja) | 2001-11-12 | 2005-04-14 | マイオリゴ オサケ ユキチュア | フィードバック発生方法及びデバイス |
| WO2012086180A1 (ja) | 2010-12-20 | 2012-06-28 | Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社 | 発振装置および電子機器 |
| JP2013243609A (ja) | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Kyocera Corp | 電子機器及びパネルユニット |
| JP2016046803A (ja) | 2014-08-19 | 2016-04-04 | イノチップ テクノロジー シーオー エルティディー | 圧電素子およびこれを備える電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11557712B2 (en) | 2023-01-17 |
| CN110213704B (zh) | 2022-05-17 |
| CN110213704A (zh) | 2019-09-06 |
| US20190267535A1 (en) | 2019-08-29 |
| JP2019147122A (ja) | 2019-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6228994B2 (ja) | 圧電素子およびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、音響発生装置、電子機器 | |
| KR101601748B1 (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| KR101603957B1 (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| EP2822297B1 (en) | Piezoelectric vibration element, piezoelectric vibration apparatus, and mobile terminal | |
| JP6367693B2 (ja) | 圧電素子、圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置および電子機器 | |
| CN101132651A (zh) | 压电式电声转换器 | |
| KR101523535B1 (ko) | 압전소자, 그리고 이것을 구비한 압전 진동장치, 휴대단말, 음향 발생기, 음향 발생장치 및 전자기기 | |
| US9590162B2 (en) | Piezoelectric vibration component and portable terminal | |
| JP7055950B2 (ja) | 振動発生装置及び電子機器 | |
| JP2015216373A (ja) | 圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール | |
| JP6434373B2 (ja) | 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、音響発生器、音響発生装置、電子機器 | |
| KR101579121B1 (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| JP6585821B2 (ja) | 音響発生器およびこれを備えた電子機器 | |
| EP2693771B1 (en) | Oscillator and electronic device | |
| JP2019146108A (ja) | 音響発生器および電子機器 | |
| JP6567911B2 (ja) | 音響発生器およびこれを備えた音響発生装置、電子機器 | |
| WO2016067667A1 (ja) | 音響発生器、音響発生装置および電子機器 | |
| KR20140089031A (ko) | 압전 액추에이터, 압전 진동 장치 및 휴대 단말 | |
| JP6193748B2 (ja) | 圧電アクチュエータおよびこれを備えた圧電振動装置、携帯端末、音響発生器、電子機器 | |
| JP6923476B2 (ja) | 圧電振動装置およびこれを備えた電子機器 | |
| JP2017118424A (ja) | 音響発生器、音響発生装置および電子機器 | |
| JP6920188B2 (ja) | 圧電素子、音響発生器および電子機器 | |
| JP6431086B2 (ja) | 圧電素子、音響発生器、音響発生装置および電子機器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180326 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210210 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210907 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210914 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211102 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220311 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7055950 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |