JP7373601B2 - 音響発生器及び音響装置 - Google Patents

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Description

本発明は、音響発生器及び音響装置に関する。
近年、臨場感の向上等を目的として音響性能を改善した表示装置の開発が進められており、表示パネル自体をスピーカとして機能させる技術の開発が進められている。
従来技術の一例である特許文献１には、表示パネルと、アクチュエータと、を備える表示装置が開示されている。
特許文献１の表示装置は、アクチュエータを制御して表示パネルを振動させて音声を発する表示可能な音響装置ともいえる。
韓国公開特許第１０－２０１８－００７７５８２号公報
しかしながら、上記の従来技術には、音質に改善の余地がある。
本発明は、上記に鑑み、音質を向上した音響発生器及び音響装置を実現することを目的とする。
上述の課題を解決して目的を達成する本発明の一態様は、圧電素子と、前記圧電素子の長手方向の一端に設けられた高音発生部と、前記圧電素子の長手方向の他端に設けられた低音発生部と、前記高音発生部と前記低音発生部との間に設けられた中音発生部と、前記高音発生部に設けられた第１おもりと、前記低音発生部に設けられた第２おもりと、前記中音発生部に設けられた第１弾性体と、前記圧電素子、前記第１おもり、前記第２おもり及び前記第１弾性体を覆う弾性保護部材と、を備える音響発生器である。
上記構成の本発明の一態様において、前記低音発生部に設けられた第２の弾性体を更に備えることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記低音発生部が、前記高音発生部及び前記中音発生部の各々よりも大きいことが好ましい。
上述の課題を解決して目的を達成する本発明の一態様は、圧電素子を含む音響発生器と、前記音響発生器を覆い、開口部及び複数の第１振動板を有する外枠と、を備え、前記音響発生器が前記開口部に配置されている音響装置である。
上記構成の本発明の一態様において、前記外枠が、高音を発生する第１部分と、低音を発生する第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間で中音を発生する第３部分と、を備えることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記開口部が前記第１部分に配置されていることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記第１振動板が前記第３部分に配置されていることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記音響発生器が前記開口部及び前記第３部分に配置されていることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記外枠が複数の第２振動板を備え、前記第２部分に配置されていることが好ましい。
上述の課題を解決して目的を達成する本発明の一態様は、矩形状の圧電素子の振動によって音声を発する音響発生器を含む音響装置であって、前記圧電素子の長手方向の一端におもりが設けられた高音発生部と、前記圧電素子の長手方向の中心よりも前記圧電素子の長手方向の前記一端に近い位置に第１弾性体を介して２つの振動板に固定された中音発生部と、前記圧電素子の長手方向の他端におもりが設けられた低音発生部と、前記圧電素子を覆うとともに、前記第１弾性体を覆い、又は前記第１弾性体と一体である弾性保護部材と、を備える音響発生器が外枠及び前記２つの振動板で囲まれた音響装置である。
上記構成の本発明の一態様において、前記低音発生部が第２弾性体を介して２つの振動板に固定されていることが好ましい。
上記構成の本発明の一態様において、前記外枠で囲まれた領域に内枠が設けられ、前記内枠は、中音発生部で発生した音声及び低音発生部で発生した音声の少なくともいずれか一方が前記外枠及び前記２つの振動板で囲まれた空間内の一部に形成された空間に導入されて反響するように構成されていることが好ましい。
本発明によれば、音質を向上した音響発生器及び音響装置を実現することができる。
図１は、前提技術における表示装置の概略を示す図である。 図２は、前提技術における圧電素子の概略構成を示す平面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ’線における断面図である。 図４は、前提技術における圧電素子の構造の詳細を示す断面図である。 図５は、前提技術における圧電素子に電圧が印加されて横方向に収縮したときの変形を示す模式図である。 図６は、前提技術における圧電素子に電圧が印加されて横方向に伸張したときの変形を示す模式図である。 図７は、比較例における圧電素子の構成を示す断面図である。 図８は、比較例における振動モデルを示す模式図である。 図９は、前提技術における振動モデルを示す模式図である。 図１０は、実施形態における音響発生器の構造を示す図である。 図１１は、図１０のＡ－Ａ’線における断面図である。 図１２は、図１０のＢ－Ｂ’線における断面図である。 図１３は、実施形態における音響発生器が配置された音響装置の内部構造を示す図である。 図１４は、図１３のＡ－Ａ’線における断面図である。 図１５は、図１３のＢ－Ｂ’線における断面図である。 図１６は、比較例である音響発生器が配置された音響装置の内部構造を示す図である。 図１７は、図１３に示す音響装置における音響特性と、図１６に示す音響装置における音響特性と、を比較した特性図である。 図１８は、実施形態における音響発生器が配置された第１変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図１９は、実施形態における音響発生器が配置された第２変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２０は、実施形態における音響発生器が配置された第３変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２１は、実施形態における音響発生器が配置された第４変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２２は、実施形態における音響発生器が配置された第５変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２３は、実施形態における音響発生器が配置された第６変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２４は、実施形態における音響発生器が配置された第７変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２５は、実施形態における音響発生器が配置された第８変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。 図２６は、実施形態における音響発生器が配置された第９変形例である、音響装置の内部構造を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。
＜前提技術＞
図１は、前提技術における表示装置１の概略を示す図である。
表示装置１としては、コンピュータの画像出力装置、テレビジョン受像機、スマートフォン及びゲーム機を例示することができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に示す表示装置１は、圧電素子１０と、表示パネル２０と、弾性部材３０と、第１制御部４０と、第２制御部５０と、データ駆動回路６０と、ゲート駆動回路７０と、を備え、入力されたＲＧＢデータ等に基づいて表示パネル２０に画像を表示し、入力された音声信号等に基づいて音声を発する装置である。
表示パネル２０には、マトリクス状に配置された複数の画素Ｐが設けられている。
画素Ｐは、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode；ＯＬＥＤ）等の発光素子を含む。
表示装置１がカラー画像を表示可能である場合には、画素Ｐは、カラー画像を構成する複数の色（例えばＲＧＢ）のいずれかを表示する副画素である。
圧電素子１０は、入力された音声信号に基づく電圧が印加されると、逆圧電効果により変位する素子である。
圧電素子１０としては、バイモルフ（Bimorph）及びユニモルフ（Unimorph）等の電圧に応じて屈曲変位する素子を例示することができる。
入力される音声信号は、交流電圧であることが一般的であるため、圧電素子１０は、入力された音声信号に応じて振動する振動素子として機能する。
弾性部材３０は、弾性を有する材料により構成された部材である。
弾性部材３０の材料としては、圧電素子１０及び表示パネル２０よりも小さい弾性率を有するゴム等を例示することができる。
圧電素子１０の一部と、表示パネル２０の一部とは、弾性部材３０により接続されているため、圧電素子１０の振動は表示パネル２０に伝達され、表示パネル２０は、入力された音声信号に基づく音声を発する。
ホストシステム２は、ＲＧＢデータ等の画像信号、音声信号及びタイミング信号を供給することにより表示装置１を制御する装置又は複数の装置を含むシステムである。
タイミング信号としては、垂直同期信号、水平同期信号及びデータイネーブル信号を例示することができる。
ホストシステム２としては、テレビシステム、セットトップボックス、ナビゲーションシステム、光ディスクプレーヤー、コンピュータ、ホームシアターシステム、ビデオ電話システムを例示することができる。
なお、表示装置１とホストシステム２とは、一体の装置であってもよく、別の装置であってもよい。
第１制御部４０は、ホストシステム２から入力された音声信号及びタイミング信号に基づいて、圧電素子１０に電圧を供給する。
第２制御部５０は、ホストシステム２から入力された画像データ及びタイミング信号に基づいて、データ駆動回路６０及びゲート駆動回路７０を制御する。
データ駆動回路６０は、複数の画素Ｐの各列に配された駆動線６１を介して複数の画素Ｐにデータ電圧等を供給する。
ゲート駆動回路７０は、複数の画素Ｐの各行に配された駆動線７１を介して複数の画素Ｐに制御信号を供給する。
なお、駆動線６１及び駆動線７１の各々は、複数の配線により構成されていてもよい。
第１制御部４０、第２制御部５０、データ駆動回路６０及びゲート駆動回路７０の各々は、１又は複数の半導体集積回路によって構成され得る。
また、第１制御部４０、第２制御部５０、データ駆動回路６０及びゲート駆動回路７０の一部又は全部は、１つの半導体集積回路として一体に構成されていてもよい。
図２は、前提技術における圧電素子１０の概略構成を示す平面図である。
図３は、図２におけるＡ－Ａ’線における断面図である。
図２における表示パネル２０の矩形の外枠は、表示パネル２０の外形を模式的に示している。
図３に示す表示パネル２０の一方の主面は画像表示面２０ａであり、他方の主面は裏面２０ｂである。
画像表示面２０ａは、画像が表示される面である。
図２，３に示す座標軸は、画像表示面２０ａの水平方向をｘ軸とし、画像表示面２０ａの垂直方向をｚ軸とし、画像表示面２０ａの奥行方向をｙ軸とする。
また、図２において、裏面２０ｂから画像表示面２０ａに向かう方向がｙ軸の正方向である。
圧電素子１０の形状は、平面視において、長手方向（図２，３のｚ軸方向）及び短手方向（図２，３のｘ軸方向）を有する矩形であり、平板状である。
これにより、長手方向に沿う断面（Ａ－Ａ’線）から見て屈曲するような変形が生じる。
圧電素子１０の長手方向は、表示パネル２０の端部と垂直になるように配置されている。
弾性部材３０は、圧電素子１０の長手方向の中心を含む位置に接続されている。
圧電素子１０の長手方向の中心は振動の腹になる部分であるため、振動が効率よく表示パネル２０に伝達される。
図３に示す圧電素子１０は、第１主面１０ａ及び第２主面１０ｂを有する。
弾性部材３０は、圧電素子１０の第１主面１０ａと、表示パネル２０の裏面２０ｂとを接続する。
このように、圧電素子１０及び弾性部材３０は、画像表示面２０ａの表示の妨げにならないように、表示パネル２０の裏面２０ｂに配される。
弾性部材３０は、圧電素子１０の第１主面１０ａの一部に接続されている。
圧電素子１０の長手方向の両端部が浮いた状態であることにより、屈曲振動の変位が大きい長手方向の両端部において、圧電素子１０の振動の阻害が抑制される。
図４は、前提技術における圧電素子１０の構造の詳細を示す断面図である。
図４は、図３を右に９０度回転させた方向であるが、図３と同様に、図２におけるＡ－Ａ’線における断面図である。
また、圧電素子１０への音声信号の入力方法を説明するため、図４には、圧電素子１０に含まれる各電極の接続関係の模式的な回路図が示されている。
図４に示す圧電素子１０の構造は、２つの圧電層が積層されたバイモルフ構造である。
図４に示す圧電素子１０は、第１電極１１、第１圧電層１２、第２電極１３、第２圧電層１４及び第３電極１５を含む。
第１電極１１は、表示パネル２０から最も近くに設けられ、弾性部材３０に接続されている。
第３電極１５は、表示パネル２０から最も遠くに設けられている。
第２電極１３は、第１電極１１と第３電極１５との間に配されている。
第１圧電層１２は、第１電極１１と第２電極１３との間に挟持されている。
第２圧電層１４は、第２電極１３と第３電極１５との間に挟持されている。
第１圧電層１２及び第２圧電層１４の内部に示された矢印は、分極方向を示し、第１圧電層１２の分極方向と第２圧電層１４の分極方向とは同一である。
なお、第１電極１１、第２電極１３及び第３電極１５には、これらの各々に電圧を印加するための配線が接続されるが、図４においては当該配線の図示は省略されている。
また、配線の接続は、はんだ等により行えばよく、特定の方法に限定されるものではない。
圧電素子１０に印加される電圧は、音声信号に基づくものであるため、生成すべき音声の周波数に応じた交流電圧とすることができる。
図４においては、この交流電圧が交流電源の回路記号で示されている。
交流電源の一方の端子は、第１電極１１及び第３電極１５に接続され、他方の端子は、第２電極１３に接続されている。
すなわち、第１電極１１に印加される電圧と第３電極１５に印加される電圧とは同相であり、第１電極１１に印加される電圧と第２電極１３に印加される電圧とは逆相であり、第２電極１３に印加される電圧と第３電極１５に印加される電圧とは同相である。
これにより、第１圧電層１２に印加される電圧と第２圧電層１４に印加される電圧とは逆向きになる。
第１圧電層１２及び第２圧電層１４の材料は圧電性材料であればよく、特定の材料に限定されるものではない。
第１圧電層１２及び第２圧電層１４の好ましい材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛を例示することができる。
チタン酸ジルコン酸鉛は、高圧電性を有し、印加した電圧に対する変位量が大きいからである。
また、図４には図示していないが、圧電素子１０の外周は、他の部材との短絡を避けるために樹脂等の絶縁体で覆われていてもよい。
図５は、前提技術における圧電素子１０に電圧が印加されて横方向に収縮したときの変形を示す模式図である。
図６は、前提技術における圧電素子１０に電圧が印加されて横方向に伸張したときの変形を示す模式図である。
図４に示すように第１圧電層１２の分極方向と第２圧電層１４の分極方向とは同じであり、第１圧電層１２への印加電圧の方向は第２圧電層１４への印加電圧の方向と反対である。
これにより、第１圧電層１２の伸縮方向と第２圧電層１４の伸縮方向とは反対になる。
第１圧電層１２が横方向に収縮するように変形するタイミングでは、第２圧電層１４は、図５に示すように、横方向に伸長する方向に変形する。
これにより、圧電素子１０の端部は、表示パネル２０に近づく方向に屈曲する。
このとき、表示パネル２０は、圧電素子１０に向かう方向の応力を受けて変形する。
第１圧電層１２が横方向に伸張するように変形するタイミングでは、第２圧電層１４は、図６に示すように、横方向に収縮する方向に変形する。
これにより、圧電素子１０の端部は、表示パネル２０から離れる方向に屈曲する。
このとき、表示パネル２０は、圧電素子１０から離れる方向の応力を受けて変形する。
音声信号に基づく交流電圧が圧電素子１０に印加されると、音声の周波数で図５に示す状態と図６に示す状態とが交互に繰り返される。
このようにして、圧電素子１０の振動は表示パネル２０に伝達され、表示パネル２０が振動する。
従って、表示パネル２０からは音声信号に基づく音声が発せられ、表示パネル２０はスピーカとして機能することになる。
次に、前提技術において、圧電素子１０の一部と表示パネル２０とが弾性部材３０により接続されていることによる効果を説明する。
図７は、比較例における圧電素子１０の構成を示す断面図である。
図８は、比較例における振動モデルを示す模式図である。
図７に示される比較例では、圧電素子１０の全面が表示パネル２０に直接接続されている。
このような構成においても圧電素子１０の変位を表示パネル２０に伝達させて表示パネル２０をスピーカとして機能させることは可能である。
図８に示される比較例に係る振動モデルでは、圧電素子１０及び表示パネル２０を示す質点の両端にスプリングＳ１，Ｓ２が接続されている。
質量ｍ１を有する圧電素子１０と質量ｍ２を有する表示パネル２０とは、直接接続されている。
圧電素子１０にはバネ定数ｋ１を有するスプリングＳ１が接続されており、表示パネル２０にはバネ定数ｋ２を有するスプリングＳ２が接続されている。
スプリングＳ１は、圧電素子１０の弾性をモデル化したものである。
スプリングＳ２は、表示パネル２０の弾性、又は筐体等の表示パネル２０を拘束する部材の弾性をモデル化したものである。
なお、本振動モデルにおける両端は、固定端とすればよい。
比較例の振動モデルにおいては、圧電素子１０と表示パネル２０とは、質量（ｍ１＋ｍ２）を有する１つの質点に置き換えることができる。
圧電素子１０に電圧を印加すると、圧電素子１０で生じた力は、質量（ｍ１＋ｍ２）を有する圧電素子１０及び表示パネル２０の全体を振動させる。
ここで、質量（ｍ１＋ｍ２）は、質量ｍ１よりもはるかに大きい。
圧電素子１０で生じた力は、圧電素子１０の質量よりもはるかに大きい質量の物体に対して及ぼされるため、この力により圧電素子１０及び表示パネル２０が受ける加速度は小さい。
従って、圧電素子１０及び表示パネル２０の変位量は小さく、比較例の構成においては表示パネル２０から発せられる音声の音圧を大きくすることが困難である。
図９は、前提技術における振動モデルを示す模式図である。
図９に示される前提技術における振動モデルでは、圧電素子１０及び表示パネル２０を示す質点の間にバネ定数ｋ３を有するスプリングＳ３が接続されている。
スプリングＳ３は、弾性部材３０の弾性をモデル化したものである。
質量ｍ１を有する圧電素子１０と質量ｍ２を有する表示パネル２０とは、スプリングＳ３を介して接続されている。
前提技術の振動モデルにおいては、圧電素子１０と表示パネル２０とは、互いに独立に変位する。
圧電素子１０に電圧を印加したときに生じる力は、質量ｍ１を有する圧電素子１０を振動させる。
ここで、力が及ぼされる物体の質量は比較例の場合よりも小さいため、この力により圧電素子１０が受ける加速度は比較例よりも大きい。
これにより、圧電素子１０は、大きな変位で共振した状態となる。
また、圧電素子１０の変位は、スプリングＳ３を介して表示パネル２０に徐々に伝達されるため、比較例のような表示パネル２０の質量による変位の阻害も生じにくい。
そのため、前提技術では、比較例よりも変位を大きくすることができ、音圧を向上させることができる。
以上のように、前提技術によれば、表示パネル２０をスピーカとして機能させた場合の表示パネル２０が発する音声の音圧を向上させることができる。
なお、前提技術では、振動源は圧電素子１０であるが、音の発生源は質量が大きく固有周波数が低い表示パネル２０である。
そのため、圧電素子１０から音声を直接発する構成、又は表示パネル２０とは別の小さな振動板に圧電素子１０を接続する等の固有周波数が高い部材から音声を発する構成よりも低音域の音圧を向上させることができる。
＜実施形態＞
上述のように、前提技術によれば低音域の音圧を向上させることができるものの、中音域及び高音域には改善の余地がある。
本発明は、以下に説明するように、ノイズ、高調波音及び異なる音域における音圧差を抑制することを主な目的とする。
なお、以下の説明においては、低音は周波数３００Ｈｚ以下の音声であり、中音は周波数３００Ｈｚより大きく且つ周波数１ｋＨｚ以下の音声であり、高音は周波数１ｋＨｚより大きい音声であると定義されるが、これに限定されるものではない。
図１０は、本実施形態における音響発生器１００の構造を示す図である。
図１１は、図１０のＡ－Ａ’線における断面図である。
図１２は、図１０のＢ－Ｂ’線における断面図である。
音響発生器１００は、第１おもり１０１と、第１弾性体１０２と、第２おもり１０３と、第２弾性体１０４と、矩形状の圧電素子１０５と、弾性保護部材１０６と、を備える。
第１おもり１０１は、圧電素子１０５の長手方向の一端に設けられ、圧電素子１０５の振動を増幅するために設けられた部材である。
第２おもり１０３は、圧電素子１０５の長手方向の他端に設けられ、圧電素子１０５の振動を増幅するために設けられた部材である。
第１弾性体１０２は、弾性材料によって構成され、第２弾性体１０４よりも変形しにくく、例えば、弾性保護部材１０６の材料が固められた集合体である。
第２弾性体１０４は、弾性材料によって構成され、第１弾性体１０２よりも変形しやすく、例えば、スポンジである。
圧電素子１０５は、前提技術における圧電素子１０に相当し、入力された音声信号に基づく電圧が印加されると、逆圧電効果により変位することで振動し、音響発生器１００が音声を発する素子である。
弾性保護部材１０６は、音響発生器１００において、第１おもり１０１と、第１弾性体１０２と、第２おもり１０３と、圧電素子１０５と、を覆う弾性を有する部材であり、例えばシリコーンゴムにより形成される。
弾性保護部材１０６は、例えば、シリコーンゴムで形成されたケースの一部に切り込みを設け、第１おもり１０１と、第１弾性体１０２と、第２おもり１０３と、圧電素子１０５と、が一体として形成された部品を該ケースに差し込むことで第１おもり１０１と、第１弾性体１０２と、第２おもり１０３と、圧電素子１０５と、を覆うことができる。
第１おもり１０１が設けられた圧電素子１０５の長手方向の一端は、高い周波数の音声を発する高音発生部である。
第２おもり１０３が設けられた圧電素子１０５の長手方向の他端は、低い周波数の音声を発する低音発生部である。
第１弾性体１０２が配置された部分は、高音発生部が発する音声と低音発生部が発する音声との間である中程度の周波数の音声を発する中音発生部である。
なお、第２弾性体１０４は、低音発生部に配置されている。
また、図１０に示すように、この低音発生部は、高音発生部及び中音発生部の各々よりも大きい。
図１３は、本実施形態における音響発生器１００が配置された音響装置２００の内部構造を示す図である。
図１４は、図１３のＡ－Ａ’線における断面図である。
図１５は、図１３のＢ－Ｂ’線における断面図である。
音響装置２００は、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４と、を備え、２つの振動板２０３ａに挟持されている。
音響発生器１００の中音発生部は、圧電素子１０５の長手方向の中心よりも圧電素子１０５の長手方向の第１おもり１０１が設けられた一端に近い位置に第１弾性体１０２を介して２つの振動板２０３ａに固定される。
弾性部材２０１は、弾性材料によって構成され、例えば、第２弾性体１０４と同様に、スポンジである。
弾性部材２０１は、外枠２０３の外側に配置される。
外枠２０３は、音響発生器１００で発生した音声を外部に発し、高音を発生する高音発生部（第１部分）と、低音を発生する低音発生部（第２部分）と、高音発生部（第１部分）と低音発生部（第２部分）との間で中音を発生する中音発生部（第３部分）と、に区分けされる。
なお、２つの振動板２０３ａは、外枠２０３に含まれていてもよいし、２つ以上設けられていてもよい。
音響発生器１００は、少なくとも、第１部分に配置された開口部２０２と、外枠２０３の第３部分と、に配置される。
開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４とは、一体で形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
内枠２０４は、中音発生部で発生した音声及び低音発生部で発生した音声の各々が音響装置２００内の一部に形成された空間に導入されて反響するように構成されている。
音響発生器１００の第１弾性体１０２は中音発生部（第３部分）内の接着面１０２０で外枠２０３の振動板に接着され、第２弾性体１０４は低音発生部（第２部分）内の接着面１０４０で外枠２０３の振動板に接着されている。
接着面１０２０の部分（第３部分）の振動板２０３ａを第１振動板とし、接着面１０４０の部分（第２部分）の振動板２０３ａを第２振動板として、振動板２０３ａが複数の振動板により構成されていてもよい。
図１６は、比較例である音響発生器１００ａが配置された音響装置２００ａの内部構造を示す図である。
音響装置２００ａは、圧電素子を含む音響発生器１００ａと、弾性部材２０１と、外枠２０３と、を備える。
音響発生器１００ａは、２つの第２おもり１０３と、２つの第２弾性体１０４と、圧電素子１０５と、を備える。
音響発生器１００ａにおいて２つの第２おもり１０３及び２つの第２弾性体１０４は、圧電素子１０５の長手方向の両端に設けられている。
図１７は、図１３に示す音響装置２００における音響特性と、図１６に示す音響装置２００ａにおける音響特性と、を比較した特性図である。
図１７において、横軸は周波数であり、縦軸は振幅である。
図１７には、特性図中の３つの部分を拡大した第１拡大図、第２拡大図及び第３拡大図が示されている。
第１拡大図、第２拡大図及び第３拡大図には、中音又は高音における特性が示されているが、いずれにおいても音圧が大きくなり、特に高音における音圧が大きくなっており、中音と高音における音圧差が小さくなっている。
また、第２拡大図及び第３拡大図によれば、高音において周波数の変化に対する振幅の増減が小さくなっており、高調波音が減少し、高音域におけるノイズが減少していることがわかる。
図１７に示すように、図１３に示す音響装置２００によれば、高音域におけるノイズを減少させ、高調波音を減少させ、中音と高音における音圧差を抑えることができる。
なお、本発明に係る音響装置は、図１３から図１５に示すものに限定されるものではなく、本発明に係る音響装置の変形例について以下に説明する。
図１８は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第１変形例である、音響装置２００ａの内部構造を示す図である。
音響装置２００ａは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４，２０４ａと、を備える。
音響装置２００ａは、音響装置２００に対して内枠２０４ａが追加された点のみ異なり、その他の構成は同じである。
２つの内枠２０４ａは、低音域に設けられ、音響発生器１００で発生した音声の経路が中音域から離れるにつれて狭まっていき中音域から離れた領域で反響するように形成されている。
図１８に示す構成によれば、低音の音圧を向上させることができる。
図１９は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第２変形例である、音響装置２００ｂの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｂは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｂと、を備える。
音響装置２００ｂは、音響装置２００の内枠２０４に代えて内枠２０４ｂが設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
内枠２０４ｂは、中低音域に設けられ、音響発生器１００で発生した音声の経路が中低音域で迂回して中音域から離れた領域で反響するように形成されている。
図１９に示す構成によれば、低音の音圧を向上させることができる。
図２０は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第３変形例である、音響装置２００ｃの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｃは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２及びポート２０５が設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｂと、を備える。
音響装置２００ｃは、音響装置２００ｂに対して外枠２０３にポート２０５が設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
ポート２０５は、低音の音圧を向上させるために設けられている。
密閉型スピーカでは、スピーカの背後は閉塞されて空気室が設けられているが、この閉塞した空気室に穴を開けると、空気室の容量と、ポートの開口の断面積と、ポートの空気室に設けられたダクトの長さと、により共振周波数が調整され、これにより、低音が強調されたスピーカ特性を得ることができる。
なお、ポート２０５の開口形状は特に限定されず、円形であってもよいし、四角形であってもよい。
ポート２０５によって共振周波数を調整することで、低音の音圧を向上させることができる。
図２０に示す構成によれば、低音の音圧を向上させることができる。
図２１は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第４変形例である、音響装置２００ｄの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｄは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｃと、を備える。
音響装置２００ｄは、音響装置２００の内枠２０４に代えて内枠２０４ｃが設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
内枠２０４ｃは、中音域及び低音域に設けられ、音響発生器１００で発生した音声の経路が中音域で反響するとともに、該音声の経路が低音域で迂回して中音域から離れた領域で反響するように形成されている。
図２１に示す構成によれば、中音及び低音の音圧を向上させることができる。
図２２は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第５変形例である、音響装置２００ｅの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｅは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２及びポート２０５，２０５ａが設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｃと、を備える。
音響装置２００ｅは、音響装置２００ｄの外枠２０３にポート２０５，２０５ａが設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
ポート２０５は、低音の音圧を向上させ、ポート２０５ａは、中音の音圧を向上させる。
図２２に示す構成によれば、中音及び低音の音圧を向上させることができる。
図２３は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第６変形例である、音響装置２００ｆの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｆは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２及びポート２０５が設けられた外枠２０３と、内枠２０４，２０４ｄと、を備える。
音響装置２００ｆは、音響装置２００に対して内枠２０４ｄが追加され、外枠２０３にポート２０５が設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
内枠２０４ｄは、低音域に設けられ、低音域側に設けられた内枠２０４に略平行して配置され、音響発生器１００で発生した音声の経路が外枠２０３の角に向かうように低音域で迂回して中音域から離れた領域で反響するように形成されている。
図２３に示す構成によれば、低音の音圧を向上させることができる。
図２４は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第７変形例である、音響装置２００ｇの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｇは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２及びポート２０５が設けられた外枠２０３と、内枠２０４，２０４ｄ，２０４ｅ，２０４ｆと、を備える。
音響装置２００ｇは、音響装置２００ｆに対して内枠２０４ｅ，２０４ｆが追加された点のみ異なり、その他の構成は同じである。
内枠２０４ｅは、低音域に設けられ、音響発生器１００で発生した音声の経路が迂回して反響するように、内枠２０４ｅの一部が内枠２０４と内枠２０４ｄとの間を経た音声の経路を遮り、内枠２０４ｅの他の一部が低音域側に設けられた内枠２０４ｄの一部に略平行して形成されている。
内枠２０４ｆは、音響発生器１００で発生した音声の経路が迂回して反響するように、内枠２０４ｅの前記他の一部に略平行して形成されている。
ポート２０５は、低音の音圧を向上させる。
図２４に示す構成によれば、低音の音圧を向上させることができる。
図２５は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第８変形例である、音響装置２００ｈの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｈは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２が設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｇと、を備える。
音響装置２００ｈは、音響装置２００の内枠２０４に代えて内枠２０４ｇが設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
内枠２０４ｇは、中低音域に設けられ、音響発生器１００で発生した音声の経路が外枠２０３に沿って迂回して反響するように形成されている。
図２５に示す構成によれば、中音及び低音の音圧を向上させることができる。
図２６は、本実施形態における音響発生器１００が配置された第９変形例である、音響装置２００ｉの内部構造を示す図である。
音響装置２００ｉは、圧電素子を含む音響発生器１００と、弾性部材２０１と、開口部２０２及びポート２０５ａが設けられた外枠２０３と、内枠２０４ｇと、を備える。
音響装置２００ｉは、音響装置２００ｈの外枠２０３にポート２０５ａが設けられた点のみ異なり、その他の構成は同じである。
ポート２０５ａは、中音及び低音の音圧を向上させる。
図２６に示す構成によれば、中音及び低音の音圧を向上させることができる。
なお、図１８から図２６に示す構成によれば、音域別に音圧を向上させることができるため、音域ごとのバランスの調整が可能である。
以上説明したように、本実施形態によれば、ノイズ、高調波音及び異なる音域における音圧差を抑制することができ、音質を向上した音響装置を実現することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、上述の構成に対して、構成要素の付加、削除又は転換を行った様々な変形例も含むものとする。
１ 表示装置
２ ホストシステム
１０ 圧電素子
１０ａ 第１主面
１０ｂ 第２主面
１１ 第１電極
１２ 第１圧電層
１３ 第２電極
１４ 第２圧電層
１５ 第３電極
２０ 表示パネル
２０ａ 画像表示面
２０ｂ 裏面
３０ 弾性部材
４０ 第１制御部
５０ 第２制御部
６０ データ駆動回路
６１ 駆動線
７０ ゲート駆動回路
７１ 駆動線
１００ 音響発生器
１０１ 第１おもり
１０２ 第１弾性体
１０３ 第２おもり
１０４ 第２弾性体
１０５ 圧電素子
１０６ 弾性保護部材
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ，２００ｆ，２００ｇ，２００ｈ，２００ｉ 音響装置
２０１ 弾性部材
２０２ 開口部
２０３ 外枠
２０３ａ 振動板
２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，２０４ｄ，２０４ｅ，２０４ｆ，２０４ｇ 内枠
２０５，２０５ａ ポート

Claims (20)

  1. 音響装置であって、
    圧電素子を含む音響発生器、及び
    前記音響発生器を覆う外枠であって、開口部と複数の第１振動板とを含む、外枠
    を備え、前記音響発生器が前記開口部に配置される、音響装置。
  2. 前記外枠が、高音域を発生させるように構成された第１部分、低音域を発生させるように構成された第２部分、及び前記第１部分と前記第２部分との間の中音域を発生させるように構成された第３部分を備える、請求項１に記載の音響装置。
  3. 前記開口部が前記第１部分に配置される、請求項２に記載の音響装置。
  4. 前記第１振動板が前記第３部分に配置される、請求項２又は３に記載の音響装置。
  5. 前記音響発生器が、前記開口部と前記第３部分に配置される、請求項２から４のいずれか一項に記載の音響装置。
  6. 前記外枠が前記第２部分に配置され、複数の第２振動板を備える、請求項２から５のいずれか一項に記載の音響装置。
  7. 前記外枠に囲まれた領域に配置された内枠を更に備え、
    前記内枠が、前記外枠の前記第３部分によって発生された音声と、前記外枠の前記第２部分によって発生された音声の少なくとも１つが、前記外枠及び２つの振動板で囲まれた空間の一部に形成された空間に導入されて反響するように構成されている、請求項３に記載の音響装置。
  8. 前記外枠に、前記外枠と前記２つの振動板によって囲まれた空間とつながるポートを更に備える、請求項７に記載の音響装置。
  9. 前記外枠の前記開口部の近傍に、前記外枠と前記２つの振動板によって囲まれた空間とつながる別のポートを更に備える、請求項８に記載の音響装置。
  10. 前記音響発生器が更に、
    前記圧電素子の第１部分に配置された第１おもり、
    前記圧電素子の第２部分に配置された第２おもり、
    前記圧電素子の前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分に配置された第１弾性体、及び
    前記圧電素子と、前記第１おもりと、前記第２おもりと、前記第１弾性体とを覆う保護部材
    を備える、請求項２から９のいずれか一項に記載の音響装置。
  11. 圧電素子、
    前記圧電素子の第１部分に配置された第１おもり、
    前記圧電素子の第２部分に配置された第２おもり、
    前記圧電素子の前記第１部分と前記第２部分との間に位置する第３部分に配置された第１弾性体、及び
    前記圧電素子と、前記第１おもりと、前記第２おもりと、前記第１弾性体とを覆う保護部材
    を含むように構成された音響発生器を備える、音響装置。
  12. 前記圧電素子の前記第３部分が、前記第１弾性体によって２つの振動板の間に固定されるように構成され、
    前記音響発生器が、外枠と前記２つの振動板とによって囲まれるように構成されている、請求項１１に記載の音響装置。
  13. 前記圧電素子の前記第２部分が、第２弾性体を介して２つの振動板の間に固定されるように構成されている、請求項１２に記載の音響装置。
  14. 前記圧電素子が、前記第１部分から第３部分で、異なる音域の音声を発生する、請求項１１に記載の音響装置。
  15. 前記圧電素子が、前記第１部分で高音域を発生させ、前記第２部分で低音域を発生させ、且つ前記第３部分で、前記高音域と前記低音域との間の中音域を発生させるように構成されている、請求項１１又は１４に記載の音響装置。
  16. 前記圧電素子の前記第２部分に配置された第２弾性体を更に備える、請求項１４又は１５に記載の音響装置。
  17. 前記第２弾性体が、前記第１弾性体と異なる弾性材料を含む、請求項１６に記載の音響装置。
  18. 前記第２弾性体が、前記第１弾性体よりも低い密度の弾性材料を含む、請求項１６又は１７に記載の音響装置。
  19. 前記第２部分が、前記第１部分及び前記第３部分のそれぞれのサイズよりも大きいサイズを有する、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の音響装置。
  20. 前記保護部材が弾性材料を含み、前記保護部材が、前記圧電素子と、前記第１おもりと、前記第２おもりと、前記第１弾性体とを囲む、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の音響装置。
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