JPWO2016080387A1 - 音響発生装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

電子機器１０は、振動板として利用される主面部材２０と、主面部材２０を支持する筐体３０と、筐体３０に取り付けられて主面部材２０を振動させて音響を発生させる音響発生装置５０とを備えている。音響発生装置５０は、圧電体板６０と、保護部材９０とを備えている。圧電体板６０は、第１水平方向に長手を有するとともに、上面と、下面と、複数の側面とを有している。保護部材９０は、圧電体板６０の下面をカバーしつつ圧電体板６０を支持する支持部９２と、支持部９２に設けられ圧電体板６０の側面の少なくとも一つをカバーする保護部９３と、筐体３０に取り付けられる取付部９４とを有している。（図２）

Description

本発明は、電子機器内に取り付けられて音響を発生させる音響発生装置に関する。

特許文献１は、この種の音響発生装置として利用可能な圧電アクチュエータを開示している。圧電アクチュエータは、圧電セラミック振動子と、弾性体（振動させる対象物）上に取り付けられると共にその端部を保持するホルダと、圧電セラミック振動子の下部と弾性体の間に設けられた補助ホルダとを備えている。

国際公開第２００７／１０２３０５号

携帯電話機やタブレット装置、ＰＣ（Personal Computer）などの電子機器において画面を構成するガラス板（パネル）を振動させて音響を発生させたいというニーズがある。このニーズに応えようとする場合、特許文献１の圧電アクチュエータは、ガラス板に取り付けられることになる。そのような電子機器では、構造上、電子機器の落下等の衝撃が圧電セラミック振動子に加わったときに、圧電セラミック振動子が破損してしまうおそれがある。

特に補助ホルダを備える場合、落下等の衝撃が加わり圧電アクチュエータが撓んだ際に、圧電セラミックに応力が集中し、圧電セラミック振動子が破損しやすい。

そこで、本発明は、電子機器内に組み込むことが可能であり、音圧や振動伝達の周波数特性が良好であり、且つ衝撃に強い構造を有する音響発生装置を提供することを目的とする。

本発明の一の側面は、第１の音響発生装置として、
振動板として利用される主面部材と前記主面部材を支持する筐体とを備える電子機器の内部において前記主面部材又は前記筐体に取り付けられて前記主面部材を振動させて音響を発生させる音響発生装置であって、
前記音響発生装置は、圧電体板と、保護部材とを備えており、
前記圧電体板は、第１水平方向に長手を有するとともに、上面と、下面と、複数の側面とを有しており、
前記保護部材は、前記圧電体板の前記下面をカバーしつつ前記圧電体板を支持する支持部と、前記支持部に設けられ、前記側面の少なくとも１つをカバーする保護部と、前記主面部材又は前記筐体に取り付けられる取付部とを有している
音響発生装置を提供する。

また、本発明の他の側面は、第１の電子機器として、第１の音響発生装置と、前記主面部材と、前記筐体とを備えており、前記音響発生装置が前記主面部材又は前記筐体に取り付けられている電子機器を提供する。

本発明によれば、保護部材により圧電体板の下面を全面に亘ってカバーすると共に圧電体板の側面の少なくとも一つをカバーしていることから、電子機器の落下等の衝撃により圧電体板が破損してしまうことを避けることができる。

また、保護部材は、圧電体板の下面と側面の少なくとも一つとをカバーしている限り、どのように構成されてもよく、また、どのような形状を有していてもよい。そのため、支持部及び保護部の構成及び形状を種々工夫することができ、それによって、小型・薄型でありながら複数の共振振動モードの共振周波数の制御が容易であり、音圧や振動伝達の周波数特性における平坦性にも優れる音響発生装置を得ることができる。

添付の図面を参照しながら下記の最良の実施の形態の説明を検討することにより、本発明の目的が正しく理解され、且つその構成についてより完全に理解されるであろう。

本発明の第１の実施の形態による電子機器を示す斜視図である。 図１の電子機器の一部をＡ--Ａ線に沿って示す断面図である。 図２の電子機器に含まれる音響発生装置と筐体の一部を示す斜視図である。 図３の音響発生装置を含む電子機器における音圧の周波数特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による電子機器に含まれる音響発生装置及び筐体の一部を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態による電子機器に含まれる音響発生装置及び筐体の一部を示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態による電子機器に含まれる音響発生装置及び筐体の一部を示す斜視図である。 図７の音響発生装置を含む電子機器における音圧の周波数特性を示す図である。 図７の音響発生装置の変形例を示す断面図であって、図７のＢ--Ｂ線に沿った断面に相当する断面図である。 図５の電子機器の変形例を示す斜視図である。 図１０の電子機器の変形例を示す斜視図である。

本発明については多様な変形や様々な形態にて実現することが可能であるが、その一例として、図面に示すような特定の実施の形態について、以下に詳細に説明する。図面及び実施の形態は、本発明をここに開示した特定の形態に限定するものではなく、添付の請求の範囲に明示されている範囲内においてなされる全ての変形例、均等物、代替例をその対象に含むものとする。

（第１の実施の形態）
図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施の形態による電子機器１０は、振動板として利用される主面部材２０と、主面部材２０を支持する筐体３０と、主面部材２０又は筐体３０に取り付けられた音響発生装置５０とを備えている。例えば、本実施の形態の電子機器１０は、携帯電話機やタブレット装置、ＰＣなどであり、主面部材２０は、その電子機器１０の画面を構成するガラス板（パネル）である。本実施の形態において、主面部材２０は、水平面と平行になるように配されている。

図３を参照すると、本実施の形態の筐体３０は、底部３２と、底部３２から上方に延びる側壁部３４とを有している。図１及び図２から理解されるように、側壁部３４は、主面部材２０を支持している。

図２から理解されるように、音響発生装置５０は、主面部材２０と筐体３０とで形成された空間内に配置されている。音響発生装置５０は、電子機器１０の内部において主面部材２０又は筐体３０に取り付けられて主面部材２０を振動させて音響を発生させるものである。本実施の形態の音響発生装置５０は、筐体３０の側壁部３４に取り付けられており、側壁部３４を振動させることにより、主面部材２０を振動させる。なお、側壁部３４の振動方向には、少なくとも垂直方向が含まれている。そのため、主面部材２０は垂直方向に振動することができる。

図３に示されるように、本実施の形態の音響発生装置５０は、圧電体板６０と、保護部材９０と、錘７０とを備えている。

図３を参照すると、本実施の形態の圧電体板６０は、上面６２と、下面６４と、複数の側面６６とを有している。図示された圧電体板６０は、第１水平方向に長手を有している。即ち、本実施の形態においては、圧電体板６０の長手方向が第１水平方向である。図２及び図３から理解されるように、圧電体板６０の上面６２上には、２つの外部電極８０，８２が形成されている。外部電極８０，８２には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）８４に形成された導体８６，８８を介して、電気信号（駆動電圧）が供給される。圧電体板６０は、供給された電気信号に応じて振動する。それに伴い音響発生装置５０が、主面部材２０に対し垂直方向の振幅を含む屈曲運動を行う。

図３に示されるように、錘７０は、音圧の周波数特性を調整するためのものである。錘７０の材質は制限されないが、電子機器１０の小型化のためには、錘７０は小さい方がよい。したがって、錘７０は、比重の高い材料を用いて構成されることが望ましい。本実施の形態では、タングステンを用いて錘７０を構成している。図示された音響発生装置５０においては、錘７０は１つだけ設けられているが、本発明はこれに限定されるわけではない。錘７０の数は２つ以上であってもよい。

図３に示されるように、保護部材９０は、圧電体板６０を支持する平板形状の支持部（底部）９２と、支持部９２の縁に沿って上方へ突出形成された枠形の保護部（側部）９３と、主面部材２０又は筐体３０に取り付けられる取付部９４とを有している。図３において、支持部９２、保護部９３及び取付部９４の境界は、二点鎖線（仮想線）で示されている。本実施の形態において、支持部９２、保護部９３及び取付部９４は、同一材料を用いて一体に形成されている。本実施の形態の保護部材９０は、曲げに対する復元力のある素材である繊維強化プラスチックからなる。より具体的には、保護部材９０は、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂からなる。但し、本発明の要件を満たす限りは他の材料で保護部材９０を構成してもよい。例えば、音響振動ではない振動（バイブレータ振動、約２００〜２２０Ｈｚ）に対する振動特性を向上させたい場合、即ち、機械的品質係数（Ｑｍ）が高くてもよい場合には、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属板を用いることも可能である。コストや製造の容易性を優先させる場合には、保護部材９０は本実施の形態のように樹脂で構成されるのが好ましい。

支持部９２は、圧電体板６０の下面６４をカバーし、保護部９３は、圧電体板６０の側面６６の少なくとも一つをカバーしている。そのため、支持部９２に対する圧電体板６０の位置決めが容易となる。また、電子機器１０の薄型化に伴って音響発生装置５０を小型化した場合であっても、良好な周波数特性を得ることができる。詳しくは、音響発生装置５０を小型化しようとする場合、支持部９２（圧電体板６０の下面６４を支持する部位、底部）の厚みを薄くしたいが、支持部９２を薄くすると、共振周波数が下がり、高周波帯域の音響特性が劣化する可能性がある。そのような場合であっても、圧電体板６０の側面６６の少なくとも一部をカバーする保護部（側部）９３を支持部９２に設けることにより、共振周波数を高域側にシフトさせることができ、高周波帯域の音響特性の劣化を防ぐことができる。

本実施の形態において、支持部９２は、圧電体板６０の下面６４を支え、保護部９３は、下面６４と平行な水平面内において複数の側面６６を囲んでいる。保護部９３が圧電体板６０の複数の側面６６をカバーする構成では、保護部９３の長さや高さ、保護部９３の設けられている位置などを選択することにより、周波数特性を調整することができる。

より具体的には、図示された支持部９２は、圧電体板６０の下面６４を全面に亘ってカバーしている。また、保護部９３は、水平面内において３つの側面６６をカバーしている。保護部９３と圧電体板６０との間には隙間があってもよいし、なくてもよい。保護部９３は、下面６４に垂直な方向において圧電体板６０のサイズ（厚み）よりも大きいサイズを有している。これにより、保護部９３は３つの側面６６の各々の全体をカバーし、圧電体板６０が他の部材（例えば、主面部材２０）に直に衝突することを防いでいる。しかしながら、保護部９３は、下面６４に垂直な方向において圧電体板６０のサイズよりも小さいサイズを有していてもよい。圧電体板６０の残りの一つの側面６６は、錘７０によってカバーされている。保護部９３は、水平面内において、圧電体板６０と錘７０の双方を囲んでいる。また支持部９２及び保護部９３は、錘７０と圧電体板６０とを第１水平方向に並べた状態で保持している。このことから理解されるように、本実施の形態の支持部９２と保護部９３とは、底部（支持部９２）と底部から立ち上がって四方を囲む側部（保護部９３）とを有する長方形形状の桶型構造体を構成している。圧電体板６０と錘７０は、上面６２を晒した状態で、支持部９２及び保護部９３によって構成される桶型構造体に収容され保持されている。圧電体板６０及び錘７０による圧電体板６０及び錘７０の保持は、接着剤や両面テープを用いて実現することができる。信頼性の点では、接着剤を用いることが好ましい。本実施の形態の支持部９２及び保護部９３は桶型構造体を構成しているので、これらの内部に樹脂を埋めることができ、それによって周波数特性を調整できるという利点がある。なお、本実施の形態による支持部９２は、第１水平方向と直交する面内において、長方形形状の断面を有しているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、支持部９２は種々の形状を有することができる。また、錘７０は、支持部９２及び保護部９３のいずれか一方又は両方に少なくとも一部が埋め込まれていてもよい。本実施の形態において、錘７０は、支持部９２の第１水平方向における２つの端部のうち取付部９４から遠い方の端部に設けられているが、本発明はこれに限定されるわけではない。錘７０は、支持部９２の端部のうち取付部９４に近い方の端部に設けられていてもよいし、２つの端部から離れた位置に設けられていてもよい。

取付部９４は、第１水平方向と直交する第２水平方向に向かって、支持部９２及び保護部９３から延びている。即ち、取付部９４は、圧電体板６０の短手方向に沿って支持部９２及び保護部９３から突出している。そのため、本実施の形態の保護部材９０を垂直方向に沿ってみた場合に（即ち、平面視において）、取付部９４は、支持部９２及び保護部９３と重なっていない。

本実施の形態による保護部材９０は、垂直方向に沿って見た場合に、Ｌ字状の形状を有している。即ち、本実施の形態の保護部材９０は、平面視した場合に、Ｌ字状の形状を有している。但し、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、幅広のＴ字状の形状を有していてもよい。

取付部９４は、筐体３０の側壁部３４に取り付けられている。即ち、保護部材９０は、取付部９４のみにおいて筐体３０に取り付けられており、支持部９２（及び保護部９３）と筐体３０との間には、支持部９２（及び保護部９３）の振動を抑制するようなものは介在していない。

詳しくは、保護部材９０は、平面視した場合のＬ字状の形状の一端のみにおいて筐体３０に取り付けられている。このようにＬ字状の形状を有する保護部材９０の一端のみが筐体３０に接続されていると、圧電体板６０が振動したときに、複数の共振点が発生することになり、周波数の偏りの少ない良好な周波数特性を有する音響を発生させることができる。

本実施の形態の取付部９４には、ネジ孔９６が形成されており、取付部９４は、筐体３０の側壁部３４にネジ止めされている。取付部９４は、主面部材２０又は筐体３０の他の部位にネジ止めされていてもよい。また、取付部９４は、接着剤を用いて主面部材２０又は筐体３０に取り付けられていてもよいし、超音波融着や圧入、嵌め込みなどの他の手段によって主面部材２０又は筐体３０に取り付けられていてもよい。

より具体的には、本実施の形態の取付部９４は、垂直方向と第２水平方向とで規定される平面内においてＬ字状の断面を有している。即ち、取付部９４は、支持部９２から第２水平方向に突出した第１部位と、第１部位から垂直方向に立ち上がった第２部位とを有している。垂直方向と第１水平方向とで規定される平面において、第２部位は、第１部位よりも大きな面積を有している。そのため、取付部９４を筐体３０の側壁部３４に対して、より大きな面積にて取り付けることができる。

図４は、本実施の形態による電子機器１０の音圧の周波数特性を示す。図４において、横軸は圧電体板６０に供給する電気信号の周波数を示し、縦軸は主面部材２０から発生される音圧レベル（ｓｐｌ）を示す。また、図４には、携帯電話の受話用スピーカーとして使用する場合の必要音圧を音圧レベル１１０として示してある。

音響発生装置５０の基本の共振振動モード（即ち、音響発生装置５０が有する複数の共振振動モードのうち、周波数が最も低いモード）においては、錘７０近傍の部位が振動の腹となり、取付部９４近傍の部位が振動の節となる。このモードにおいて、圧電体板６０は、主面部材２０に対し垂直方向に屈曲する。

基本の共振振動モードの共振周波数では、音圧の周波数特性におけるピーク１０１が現れる。このピーク１０１は、１ｋＨｚ以下の音圧を高める。加えて、例えば、錘７０の質量を増やすと、音響発生装置５０の基本の共振振動モードの共振周波数を下げることができ、周波数特性においてピーク１０１の現れる周波数を下げることができる。なお、ピーク１０２は、音響発生装置５０の他の共振振動モードの周波数や主面部材２０の共振周波数等によるものである。

本実施の形態においては、例えば３００Ｈｚから必要となる音圧を発生させることができるように、錘７０の質量を調整している。

（第２の実施の形態）
図５を参照すると、本発明の第２の実施の形態による電子機器１０ａは、図１及び図２に示される第１の実施の形態による電子機器１０の変形であり、筐体３０ａの構造と音響発生装置５０ａの保護部材９０ａの構造以外については、同様の構造を備えている。従って、以下においては、主として、筐体３０ａと保護部材９０ａについて説明する。

図５から理解されるように、筐体３０ａは、底部３２及び側壁部３４に加えて、側壁部３４から離れた位置において底部３２から上方に突出した取付台３６ａを有している。

保護部材９０ａは、上述した第１の実施の形態の保護部材９０（図３参照）と同様に、桶型構造体を構成する支持部９２ａ及び保護部９３ａと、支持部９２ａ及び保護部９３ａから第２水平方向に突出した取付部９４ａとを有している。本実施の形態による保護部材９０ａは、垂直方向に沿って見た場合に、Ｌ字状の形状を有している。本実施の形態の取付部９４ａは小さい直方体形状を有しており、筐体３０ａの取付台３６ａに取り付けられている。

本実施の形態においては、取付台３６ａが筐体３０ａに設けられていたが、主面部材２０に取付台３６ａが形成され、その取付台３６ａに取付部９４ａが取り付けられることとしてもよい。

（第３の実施の形態）
図６を参照すると、本発明の第３の実施の形態による電子機器１０ｂは、図１及び図２に示される第１の実施の形態による電子機器１０の変形であり、筐体３０ｂの構造と音響発生装置５０の筐体３０ｂへの取付以外については、第１の実施の形態と同様である。従って、以下においては、主として、筐体３０ｂとその筐体３０ｂに対する音響発生装置５０の取付について説明する。

図６に示されるように、筐体３０ｂは、底部３２と側壁部３４とに加えて、底部３２及び側壁部３４と接続された内部構造部３８ｂを有している。図示された内部構造部３８ｂは、２つの側壁部３４の境界近傍に設けられ、２つの側壁部３４を筐体３０ｂ内部において接続しているものであり、筐体３０ｂの底部３２にも接続されている。詳しくは、内部構造部３８ｂは、側壁部３４から筐体３０ｂ内に張り出した内側壁を有している。但し、本発明はこれに限定されるわけではなく、内部構造部３８ｂの形状には特に制限はなく、取付部９４を取り付けられるのであれば、どのような形状を有していてもよい。

取付部９４は、内部構造部３８ｂに取り付けられている。本実施の形態の保護部材９０は、上述した第１の実施の形態のものと同じものであり、従って、本実施の形態においても、取付部９４は、内部構造部３８ｂの内側壁に対して大きな面積で取り付けることができる。

（第４の実施の形態）
図７を参照すると、本発明の第４の実施の形態による電子機器１０ｃは、図１及び図２に示される第１の実施の形態による電子機器１０の変形であり、音響発生装置５０ｃの構造以外については、同様の構造を備えている。従って、以下においては、主として、音響発生装置５０ｃについて説明する。

図７に示されるように、本実施の形態の音響発生装置５０ｃは、圧電体板６０と、２つの錘７０，７１と、保護部材９０ｃとを備えている。圧電体板６０は、第１の実施の形態のものと同じである。

保護部材９０ｃは、上述した第１の実施の形態の支持部９２、保護部９３及び取付部９４に加えて、付加振動部９７ｃを更に有している。詳しくは、支持部９２は、上述したように圧電体板６０と錘７０を支持している。この支持部９２は、第１水平方向において、第１端部９２ｃ１と第２端部９２ｃ２とを有している。圧電体板６０は、第１水平方向において第１端部９２ｃ１近傍から第２端部９２ｃ２に向かって延びるように、支持部９２に支持されている。取付部９４は、第１水平方向において、第１端部９２ｃ１側に位置している。付加振動部９７ｃは、支持部９２の第１端部９２ｃ１から第１水平方向に更に延びている。本実施の形態の付加振動部９７ｃは、支持部９２及び保護部９３と同一材料を用いて一体に形成されている。但し、本発明はこれに限らない。付加振動部９７ｃは、支持部９２とは別体として形成され、支持部９２に取り付けられてもよい。本実施の形態における圧電体板６０は、付加振動部９７ｃには支持されていない。即ち、圧電体板６０は、支持部９２のみによって支持されている。錘７０は、支持部９２の第２端部９２ｃ２近傍に位置しており、錘７１は、付加振動部９７ｃの端部近傍に位置している。

かかる構成を備える音響発生装置５０ｃの基本の共振振動モード（即ち、音響発生装置５０ｃが有する複数の共振振動モードのうち、周波数が最も低いモード）においては、錘７０近傍の部位と錘７１近傍の部位が振動の腹となり、取付部９４近傍の部位が振動の節となる。このモードにおいて、圧電体板６０は、主面部材２０（図２参照）に対して垂直方向に屈曲する。詳しくは、錘７０近傍の部位と錘７１近傍の部位は、逆位相で振動をする。換言すると、一方が主面部材２０に近づくように変位した場合、他方は主面部材２０から遠ざかるように変位をする。

加えて、本実施の形態の音響発生装置５０ｃは、付加振動部９７ｃに対して錘７１が設けられていることから、基本の共振モードの共振周波数に対して比較的近い周波数を共振周波数とする他の共振振動モード（以下、「第２番目の共振振動モード」と言う）を有している。第２番目の共振振動モードにおいては、基本の共振振動モードと同様に、錘７０近傍の部位と錘７１近傍の部位が振動の腹となり、取付部９４近傍の部位が振動の節となる。また、圧電体板６０は、主面部材２０（図２参照）に対して垂直方向に屈曲する。一方、錘７０近傍の部位と錘７１近傍の部位は、同位相で振動する。即ち、錘７０近傍の部位が主面部材２０に近づくように変位した場合、錘７１近傍の部位も主面部材２０に近づくように変位し、錘７０近傍の部位が主面部材２０から遠ざかるように変位した場合、錘７１近傍の部位も主面部材２０から遠ざかるように変位する。

なお、基本の共振振動モードの共振周波数と第２番目の共振振動モードの共振周波数とは、錘７０及び錘７１の質量や位置、支持部９２、保護部９３又は付加振動部９７ｃの形状等を適宜選択することによって、独立して制御することができる。

図８は、本実施の形態による電子機器１０ｃの音圧の周波数特性を示す。図８において、横軸は圧電体板６０に供給する電気信号の周波数を示し、縦軸は主面部材２０から発生される音圧レベル（ｓｐｌ）を示す。また、図８には、携帯電話の受話用スピーカーとして使用する場合の必要音圧を音圧レベル１１０として示してある。

基本の共振振動モードの共振周波数では、音圧の周波数特性におけるピーク１０３が現れる。加えて、第２番目の共振振動モードの共振周波数では、音圧の周波数特性におけるピーク１０４が現れる。ピーク１０３の現れる周波数（基本の共振振動モードの共振周波数）とピーク１０４の現れる周波数（第２番目の共振振動モードの共振周波数）は、いずれも１ｋＨｚ以下である。また、ピーク１０３の現れる周波数（基本の共振振動モードの共振周波数）とピーク１０４の現れる周波数（第２番目の共振振動モードの共振周波数）とが比較的近い。そのため、本実施の形態によれば、音圧に関して、１ｋＨｚ以下の帯域において平坦な周波数特性を得ることができる。加えて、錘７０及び錘７１の質量を調整することにより、約２００Ｈｚから必要音圧を発生させることができる。即ち、本実施の形態によれば、より低周波数側から比較的広い帯域に亘って、必要音圧を発生させることができる。なお、図８において、ピーク１０５は、音響発生装置５０ｃの残りの共振振動モードの周波数や主面部材２０の共振周波数等によるものである。

本実施の形態による支持部９２は、第１水平方向と直交する面内において、長方形形状の断面を有しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、図９に示されるように、変形例による支持部９２ｄは、第２水平方向における支持部９２ｄの中心を通り且つ第１水平方向と第２水平方向の双方と直交する垂直方向に延びる直線１４０に対して非対称な形状を有している。具体的には、支持部９２ｄの断面形状は台形である。本実施の形態の保護部材９０は、支持部９２ｄの断面形状に合わせて、高さの異なる保護部９３ｄ１と保護部９３ｄ２とを有している。しかしながら、保護部９３ｄ１と保護部９３ｄ２の高さは同じでもよい。

このように、支持部９２ｄが非対称な形状を有している場合、圧電体板６０の屈曲運動の向きは、電気信号の供給による圧電体板６０の力の発生方向に限られない。圧電体板６０は、音響発生装置５０ｄの固有の共振振動モードの周波数においては、その共振振動モードの向きに、屈曲振動を始める。具体的には、圧電体板６０は、主面部材２０（図２参照）と直交する垂直方向に対し所定の角度を持った方向１３０に屈曲振動する。

よく知られているように、物体の固有の共振振動モードには、それに対して垂直な方向の共振振動モードが存在する。即ち、方向１３０と直交する方向１２０に圧電体板６０が屈曲する共振振動モードも存在する。

上述した実施の形態のように、支持部９２が対称な構造を有している場合、圧電体板６０が主面部材２０に対し垂直な方向に屈曲する共振振動モードと、圧電体板６０が主面部材２０に対し平行な方向（水平方向）に屈曲する共振振動モードとが存在している。しかしながら、水平方向の共振振動モードでは、主面部材２０から音を発生させることができない。

一方、支持部９２ｄのように、支持部９２が非対称な構造を有している場合、２つの共振振動モードのいずれも主面部材２０に対して垂直な方向において振動成分を有していることから、それら２つの共振振動モードは、いずれも主面部材２０から音を発生させることができる。

例えば、互いに直交する２つの共振振動モードが、いずれも、主面部材２０に対して垂直な方向と４５度の角度をなす方向に振動するものである場合、振動伝達効率を概算すると、ｃｏｓ（４５°）（即ち、約０．７０７）であり、音圧としては、３ｄＢダウンするだけですむ。一方で、２つの共振振動モードが存在するので、音響発生装置の音圧の周波数特性においては、それらのモードに対応する音圧ピークが現れる。そのため、上述した実施の形態のように、支持部９２が対称な構造を有している場合には、１つの周波数において１００％の振動伝導効率の音圧ピークが現れる（図４参照）のに対して、２つの共振振動モードのいずれもが垂直方向と４５度の角度をなす方向に振動するものである場合、約７０％の振動伝達効率の音圧ピークが２つ現れることになるので、より平坦な音圧の周波数特性を得ることができる。

なお、図９に示される変形例は、図７に示される本実施の形態による電子機器１０ｃの変形例であるが、上述した第１乃至第３の実施の形態の電子機器１０，１０ａ，１０ｂに対しても適用することができる。

（第５の実施の形態）
図１０を参照すると、本発明の第５の実施の形態による電子機器１０ｄは、第２の実施の形態による電子機器１０ａの変形であり、音響発生装置５０ｄの構造以外については、同様の構造を備えている。従って、以下においては、主として、音響発生装置５０ｄについて説明する。

図１０に示されるように、音響発生装置５０ｄは、圧電体板６０と、支持部材１００と、錘７０ｄとを有している。支持部材１００は、支持部９２ｄと取付部９４ｄとを有している。支持部９２ｄ及び取付部９４ｄは、それぞれ、第２の実施の形態における支持部９２ａ及び取付部９４ａに相当する。即ち、支持部９２ｄは、圧電体板６０の下面６４をカバーして圧電体板６０を支持するとともに、錘７０ｄを支持している。取付部９４ｄは、筐体３０ｄの取付台３６ｄに取り付けられる。

本実施の形態において、支持部材１００は、金属板、例えばステンレス板で構成されている。圧電体板６０及び錘７０ｄは、接着剤を用いて支持部材１００に固定されている。接着剤に代えて両面テープを用いてもよい。また、支持部材１００の取付部９４ｄは、ネジ孔を有しておらず、取付台３６ｄに接合されている。しかしながら、第２の実施の形態と同様に、取付部９４ｄにネジ孔を設けて、ネジで取付部９４を取付台３６ｄに固定するようにしてもよい。

錘７０ｄは、圧電体板６０と第１水平方向に並べられ、支持部９２ｄに支持されている。これにより、錘７０ｄは、圧電体板６０の第１水平方向における２つの端部のうち取付部９４から遠い方の端部をカバーしている。錘７０と圧電体板６０との間には隙間があってもよいし、なくてもよい。錘７０ｄのサイズは、垂直方向において圧電体板６０のサイズ（厚み）よりも大きい。これにより、音響発生装置５０ｄが振動したとき、圧電体板６０が他の部材（例えば、主面部材２０）に直に衝突することが防止され、圧電体板６０の損傷が防止される。このように、本実施の形態では、錘７０ｄが第２の実施の形態における錘７０の機能を果たすだけでなく、保護部９３としても機能する。即ち、本実施の形態では、支持部材１００と錘７０ｄとが、第２の実施形態の保護部材９０ａとしての機能を果たす。

本実施の形態では、直方体形状の錘７０ｄを用いたが、本発明はこれに限られない。例えば、図１１に示すように、平面視で角のあるＵ字形形状の錘７０ｅを用いてもよい。錘７０ｅは、錘７０ｄに相当する主部と、この主部から第１水平方向に沿って同一方向に延びる一対のアーム部とを有している。一対のアーム部は、水平面内において圧電体板６０を挟むように配置されている。換言すると、一対のアーム部は、圧電体板６０の２つの側面６６のそれぞれの一部をカバーするように配置されている。

図１１の錘７０ｅは単一の錘として構成されているが、主部とアーム部とを別々の錘として構成してもよい。その場合、主部とアーム部とは互いに離れて配置されてもよい。あるいは、主部を除去して、アーム部に相当する一対の錘のみを用いるようにしてもよい。複数の錘を用いることで、各錘のサイズや位置を個々に調整することができ、周波数特性の調整が容易に行える。

以上、本発明について、複数の実施の形態を掲げて説明してきたが、本発明は、これらに限定されるものではない。

上述した実施の形態においては、保護部９３，９３ａは、下面６４と平行な水平面内において複数の側面６６を囲んでいたが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、保護部９３，９３ａは、側面６６の少なくとも一つとカバーしていればよい。同様に、保護部として機能する錘７０ｄ、７０ｅもまた、側面６６の少なくとも一つをカバーしていればよい。

上述した実施の形態において、保護部材９０，９０ａは筐体３０，３０ａ，３０ｂとは別体であるとして図示してきたが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、保護部材９０，９０ａを筐体３０，３０ａ，３０ｂと一体成型することとしてもよい。但し、実際に製造することを考慮すると、上述した実施の形態のように保護部材９０，９０ａを筐体３０，３０ａ，３０ｂと別体にすることが望ましい。

本発明は２０１４年１１月２１日に日本国特許庁に提出された日本特許出願第２０１４−２３６６７９号及び２０１５年５月２８日に日本国特許庁に提出された日本特許出願第２０１５−１０８４９３号に基づいており、その内容は参照することにより本明細書の一部をなす。

本発明の最良の実施の形態について説明したが、当業者には明らかなように、本発明の精神を逸脱しない範囲で実施の形態を変形することが可能であり、そのような実施の形態は本発明の範囲に属するものである。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 電子機器
２０ 主面部材
３０，３０ａ，３０ｂ 筐体
３２ 底部
３４ 側壁部
３６ａ，３６ｄ 取付台
３８ｂ 内部構造部
５０，５０ａ，５０ｃ 音響発生装置
６０ 圧電体板
６２ 上面
６４ 下面
６６ 側面
７０，７０ｄ，７０ｅ 錘
７１ 錘
８０，８２ 外部電極
８４ ＦＰＣ
８６，８８ 導体
９０，９０ａ，９０ｃ 保護部材
９２，９２ａ 支持部
９２ｃ１ 第１端部
９２ｃ２ 第２端部
９３，９３ａ，９３ｄ１，９３ｄ２ 保護部
９４，９４ａ 取付部
９６，９６ａ ネジ孔
９７ｃ 付加振動部
１００ 支持部材

より具体的には、図示された支持部９２は、圧電体板６０の下面６４を全面に亘ってカバーしている。また、保護部９３は、水平面内において３つの側面６６をカバーしている。保護部９３と圧電体板６０との間には隙間があってもよいし、なくてもよい。保護部９３は、下面６４に垂直な方向において圧電体板６０のサイズ（厚み）よりも大きいサイズを有している。これにより、保護部９３は３つの側面６６の各々の全体をカバーし、圧電体板６０が他の部材（例えば、主面部材２０）に直に衝突することを防いでいる。しかしながら、保護部９３は、下面６４に垂直な方向において圧電体板６０のサイズよりも小さいサイズを有していてもよい。圧電体板６０の残りの一つの側面６６は、錘７０によってカバーされている。保護部９３は、水平面内において、圧電体板６０と錘７０の双方を囲んでいる。また支持部９２及び保護部９３は、錘７０と圧電体板６０とを第１水平方向に並べた状態で保持している。このことから理解されるように、本実施の形態の支持部９２と保護部９３とは、底部（支持部９２）と底部から立ち上がって四方を囲む側部（保護部９３）とを有する長方形形状の桶型構造体を構成している。圧電体板６０と錘７０は、上面６２を晒した状態で、支持部９２及び保護部９３によって構成される桶型構造体に収容され保持されている。支持部９２及び保護部９３による圧電体板６０及び錘７０の保持は、接着剤や両面テープを用いて実現することができる。信頼性の点では、接着剤を用いることが好ましい。本実施の形態の支持部９２及び保護部９３は桶型構造体を構成しているので、これらの内部に樹脂を埋めることができ、それによって周波数特性を調整できるという利点がある。なお、本実施の形態による支持部９２は、第１水平方向と直交する面内において、長方形形状の断面を有しているが、本発明はこれに限定されるわけではなく、支持部９２は種々の形状を有することができる。また、錘７０は、支持部９２及び保護部９３のいずれか一方又は両方に少なくとも一部が埋め込まれていてもよい。本実施の形態において、錘７０は、支持部９２の第１水平方向における２つの端部のうち取付部９４から遠い方の端部に設けられているが、本発明はこれに限定されるわけではない。錘７０は、支持部９２の端部のうち取付部９４に近い方の端部に設けられていてもよいし、２つの端部から離れた位置に設けられていてもよい。

本実施の形態による支持部９２は、第１水平方向と直交する面内において、長方形形状の断面を有しているが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、図９に示されるように、変形例による支持部９２ｃｘは、第２水平方向における支持部９２ｃｘの中心を通り且つ第１水平方向と第２水平方向の双方と直交する垂直方向に延びる直線１４０に対して非対称な形状を有している。具体的には、支持部９２ｃｘの断面形状は台形である。本変形例の保護部材９０ｃｘは、支持部９２ｃｘの断面形状に合わせて、高さの異なる保護部９３ｃｘ１と保護部９３ｃｘ２とを有している。しかしながら、保護部９３ｃｘ１と保護部９３ｃｘ２の高さは同じでもよい。

このように、支持部９２ｃｘが非対称な形状を有している場合、圧電体板６０の屈曲運動の向きは、電気信号の供給による圧電体板６０の力の発生方向に限られない。圧電体板６０は、音響発生装置５０ｃｘの固有の共振振動モードの周波数においては、その共振振動モードの向きに、屈曲振動を始める。具体的には、圧電体板６０は、主面部材２０（図２参照）と直交する垂直方向に対し所定の角度を持った方向１３０に屈曲振動する。

一方、支持部９２ｃｘのように、支持部９２が非対称な構造を有している場合、２つの共振振動モードのいずれも主面部材２０に対して垂直な方向において振動成分を有していることから、それら２つの共振振動モードは、いずれも主面部材２０から音を発生させることができる。

本実施の形態において、支持部材１００は、金属板、例えばステンレス板で構成されている。圧電体板６０及び錘７０ｄは、接着剤を用いて支持部材１００に固定されている。接着剤に代えて両面テープを用いてもよい。また、支持部材１００の取付部９４ｄは、ネジ孔を有しておらず、取付台３６ｄに接合されている。しかしながら、第２の実施の形態と同様に、取付部９４ｄにネジ孔を設けて、ネジで取付部９４ｄを取付台３６ｄに固定するようにしてもよい。

錘７０ｄは、圧電体板６０と第１水平方向に並べられ、支持部９２ｄに支持されている。これにより、錘７０ｄは、圧電体板６０の第１水平方向における２つの端部のうち取付部９４ｄから遠い方の端部をカバーしている。錘７０ｄと圧電体板６０との間には隙間があってもよいし、なくてもよい。錘７０ｄのサイズは、垂直方向において圧電体板６０のサイズ（厚み）よりも大きい。これにより、音響発生装置５０ｄが振動したとき、圧電体板６０が他の部材（例えば、主面部材２０）に直に衝突することが防止され、圧電体板６０の損傷が防止される。このように、本実施の形態では、錘７０ｄが第２の実施の形態における錘７０の機能を果たすだけでなく、保護部９３としても機能する。即ち、本実施の形態では、支持部材１００と錘７０ｄとが、第２の実施形態の保護部材９０ａとしての機能を果たす。

上述した実施の形態においては、保護部９３，９３ａは、下面６４と平行な水平面内において複数の側面６６を囲んでいたが、本発明はこれに限定されるわけではない。例えば、保護部９３，９３ａは、側面６６の少なくとも一つをカバーしていればよい。同様に、保護部として機能する錘７０ｄ、７０ｅもまた、側面６６の少なくとも一つをカバーしていればよい。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 電子機器
２０ 主面部材
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｄ 筐体
３２ 底部
３４ 側壁部
３６ａ，３６ｄ 取付台
３８ｂ 内部構造部
５０，５０ａ，５０ｃ，５０ｃｘ，５０ｄ 音響発生装置
６０ 圧電体板
６２ 上面
６４ 下面
６６ 側面
７０，７０ｄ，７０ｅ 錘
７１ 錘
８０，８２ 外部電極
８４ ＦＰＣ
８６，８８ 導体
９０，９０ａ，９０ｃ，９０ｃｘ 保護部材
９２，９２ａ，９２ｃｘ，９２ｄ 支持部
９２ｃ１ 第１端部
９２ｃ２ 第２端部
９３，９３ａ，９３ｃｘ１，９３ｃｘ２ 保護部
９４，９４ａ，９４ｄ 取付部
９６，９６ａ ネジ孔
９７ｃ 付加振動部
１００ 支持部材

Claims (18)

1. 振動板として利用される主面部材と前記主面部材を支持する筐体とを備える電子機器の内部において前記主面部材又は前記筐体に取り付けられて前記主面部材を振動させて音響を発生させる音響発生装置であって、
   前記音響発生装置は、圧電体板と、保護部材とを備えており、
   前記圧電体板は、第１水平方向に長手を有するとともに、上面と、下面と、複数の側面とを有しており、
   前記保護部材は、前記圧電体板の前記下面をカバーしつつ前記圧電体板を支持する支持部と、前記側面の少なくとも１つをカバーする保護部と、前記主面部材又は前記筐体に取り付けられる取付部とを有している
   音響発生装置。
2. 請求項１記載の音響発生装置であって、
   前記支持部と前記保護部は、同一材料を用いて一体に形成されている
   音響発生装置。
3. 請求項２記載の音響発生装置であって、
   前記支持部は、前記圧電体板の前記下面を支え、前記保護部は、前記下面と平行な水平面内において前記複数の側面を囲んでいる
   音響発生装置。
4. 請求項２又は請求項３記載の音響発生装置であって、
   錘を更に備えており、
   前記支持部は、前記錘と前記圧電体板とを前記第１水平方向に並べた状態で支持している
   音響発生装置。
5. 請求項１記載の音響発生装置であって、
   前記保護部は、前記支持部に支持された錘である
   音響発生装置。
6. 請求項５記載の音響発生装置であって、
   前記錘は、前記圧電体板と前記第１水平方向に並んでいる
   音響発生装置。
7. 請求項６記載の音響発生装置であって、
   前記錘は、主部と、前記主部から前記第１水平方向に延びる一対のアーム部とを有しており、
   前記アーム部は、前記下面と平行な水平面内において、前記圧電体板を挟んでいる
   音響発生装置。
8. 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の音響発生装置であって、
   前記下面に直交する垂直方向において、前記錘のサイズは前記圧電体板のサイズよりも大きい
   音響発生装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の音響発生装置であって、
   前記取付部は、前記第１水平方向と直交する第２水平方向に向かって、前記支持部から延びている
   音響発生装置。
10. 請求項９記載の音響発生装置であって、
    前記第１水平方向及び前記第２水平方向の双方と直交する垂直方向に沿って見た場合に、前記保護部材は、Ｌ字状の形状を有している
    音響発生装置。
11. 請求項９記載の音響発生装置であって、
    前記支持部は、前記第１水平方向において第１端部及び第２端部を有しており、
    前記取付部は、前記第１水平方向において、前記第１端部側に位置しており、
    前記保護部材は、前記支持部の前記第１端部から前記第１水平方向に更に延びる付加振動部を更に備えている
    音響発生装置。
12. 請求項１１記載の音響発生装置であって、
    前記付加振動部に位置する錘を更に備えている
    音響発生装置。
13. 請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の音響発生装置であって、
    前記保護部材の前記支持部は、前記第２水平方向における当該支持部の中心を通り且つ前記第１水平方向と前記第２水平方向の双方と直交する垂直方向に延びる直線に対して非対称な形状を有している
    音響発生装置。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の音響発生装置であって、
    前記取付部には、ネジ孔が形成されており、前記取付部は、前記主面部材又は前記筐体にネジ止めされる
    音響発生装置。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の音響発生装置と、前記主面部材と、前記筐体とを備えており、前記音響発生装置が前記主面部材又は前記筐体に取り付けられている電子機器。
16. 請求項１５記載の電子機器であって、
    前記筐体は、底部と、前記底部から上方に延びると共に前記主面部材を支持する側壁部とを有しており、
    前記取付部は、前記側壁部に取り付けられている
    電子機器。
17. 請求項１５記載の電子機器であって、
    前記筐体は、底部と、前記底部から上方に延びると共に前記主面部材を支持する側壁部と、前記側壁部から離れた位置において前記底部から上方に突出した取付台とを有しており、
    前記取付部は、前記取付台に取り付けられている
    電子機器。
18. 請求項１５記載の電子機器であって、
    前記筐体は、底部と、前記底部から上方に延びると共に前記主面部材を支持する側壁部と、前記底部及び前記側壁部と接続された内部構造部とを有しており、
    前記取付部は、前記内部構造部に取り付けられている
    電子機器。

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