压电扬声器以及具有压电扬声器的电子设备的制作方法

专利名称：压电扬声器以及具有压电扬声器的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用压电元件的压电扬声器、以及具有该压电扬声器的便
携式电话机、PDA (Personal Digital Assistant,个人数字助理)、便携式游 戏设备等电子设备。
背景技术：
压电扬声器通过将施加电压时变形的压电元件用作振动器来将电信号 转换为音响。音响是除了声音以外，还有警报、曲调等各种形式，下面以 声音为例进行说明。
在压电扬声器中，在保持于压电扬声器内的振动膜上张贴有圆环形的 压电元件。当向该压电元件施加了电信号时，压电元件根据被施加的电信 号而变形。被施加的电信号的电压及电流根据输入声音信号而发生各种变 化，因此压电元件的变形成为响应于输入声音信号的变化的变形运动。压 电元件的变形运动被传递到张贴了压电元件的振动膜上，振动膜发生振 动，由此使周围的空气发生振动而产生声音。
压电扬声器的振动膜最好在尽可能大的振动面上以尽可能大的振幅自
由振动。这是因为如果振动膜能够以大的振动面较大地振动，则能够以 大的声压产生大音量的声音。另外，如果振动膜能够自由地振动，则压电 元件的变形运动就会高效地转换成振动运动，从而能够将向压电元件输入 的信号更准确地再现。
为此，提出了各种支撑振动膜的方法。更具体地说，提出了振动膜的
支撑部件、支撑构造等(例如，参考专利文献l:日本专利文献特开2005-130156号公报、专利文献2:日本专利文献特开2001-119795号公报、专 利文献3:日本专利文献特开平10-164694号公报)。 参考图l来说明振动膜的支撑构造的一个例子。在图l所示的振动膜的支撑构造中，振动膜ll经垫片14和15被支撑 在压电扬声器的壳体12与压电扬声器内部的构造部(盖13)之间。垫片 14、 15例如使用硅橡胶等具有适当的弹性的部件，由此振动膜11在保持 相应的自由度的情况下被构造部保持。
可是，在压电扬声器的振动膜的支撑构造中，如果只追求振动运动的 自由度，就会产生压电扬声器的音响特性下降一部分的问题。具体地说， 会产生信号输入开始时的起动时的再现特性、或声压小的信号的再现特性 变差的问题。
引起该问题的原因如下。用于振动膜生成声音的动作是在与振动面垂 直的方向上的往复运动，相对于此，压电元件的变形却是相对于振动膜的 面平行的伸縮运动，两者是完全不同方向上的运动。
下面，说明在压电扬声器中将压电元件的伸縮运动转换成振动膜的垂 直方向上的往复运动的结构。
当向压电扬声器输入了声音信号时，电信号被施加到压电元件，压电 元件伸长。 一旦压电元件伸长，振动膜也随之被拉伸。
这里，振动膜可深长压电元件的伸长量以上的量，如果振动膜以理想 状态被支撑并且完全没有阻碍振动膜伸长的因素，那么振动膜就会平行于 振动面自由地被拉伸压电元件的伸长量。但是，由于振动膜被支撑构造所 支撑，因此在伸长到某种程度的时点，会从支撑构造产生反作用力，从而 阻止伸长。 一旦振动膜的伸长被阻止，振动膜的欲向与振动面平行的方向 扩展的移动失去去处，振动膜开始弯曲。通过该振动膜的弯曲，压电元件 的伸长被转换成与振动膜在垂直方向上的运动。 一旦开始弯曲，振动膜的 动作就会获得作为弯曲运动的动力，从而之后的压电元件的伸縮运动被转 换成振动膜的弯曲运动，变成振动运动。
在压电扬声器中，经过如上所述的过程，压电元件的伸縮运动被转换 为振动膜的弯曲运动，最终振动膜振动。另外，为了启动振动膜进行振动 运动，需要用于启动振动膜最初进行弯曲振动的"触发"。
使用图2A 图2 D中示出的具体例子来说明上述的论点。图2A 图 2D是按照时间的经过用四个阶段示出无音状态(无输入状态)的压电扬
6声器使振动膜振动并开始生成声音的过程的图。
压电扬声器包括压电元件21;振动膜22;保持部件23、 24、 25、 26。压电元件21紧密粘贴在振动膜22上，以使其伸縮运动传递至振动膜 22。保持部件23 26是硅橡胶等具有适当弹性的部件，并且保持部件 23 26中每一个的一端被安装固定在图中没有示出的壳体或盖部(以下， 作为壳体进行说明)上。并且，保持部件23 26中每一个的另一端粘接 在振动膜22上。g卩，保持部件23 26位于振动膜22与壳体之间，将振动 膜22保持并固定在壳体上。同时通过保持部件23 26的弹性，振动膜22 的保持并固定构成可挠性连接，从而确保了振动膜22可进行足以生成声 音的程度的振动运动的自由度。
图2A示出了压电扬声器未被输入声音信号从而以无音状态停止了 的、初始状态的压电扬声器。接着，图2B示出了开始向压电扬声器输入 声音信号从而压电元件21开始了伸长的状态。在图2B至图2C中，压电 元件21伸长，随之振动膜22也伸长。在图2B和图2C的阶段，振动膜22 的伸长被保持部件23 26的变形所吸收。但是，随着振动膜22的伸长从 图2B向图2C发展，来自保持部件23 26的反作用力RF1、 RF2也增 加。达到图2D的阶段之后，来自保持部件23 26的反作用力RF1、 RF2 超过振动膜22的要伸长的力，从压电元件21传来的振动膜22的要伸长的 力失去去处。朝向失去去处的伸长方向的力使得振动膜22以隆起其中心 部的方式弯曲，从而向垂直方向释放。这样，振动膜22开始弯曲。以 后，压电元件21的伸縮运动被连续转换成振动膜22的弯曲运动，成为振 动膜22的振动运动，由此开始生成声音。
如上所述，为使压电元件21的伸縮运动向振动膜22的弯曲、振动运 动转换，需要使振动膜22的伸长运动开始向弯曲运动转换的如上所述的 "触发"。而且，为了使振动膜22从开始伸长运动的早期阶段就开始进 行使弯曲运动，优选以大的约束力保持振动膜22的构造。作为以大的约 束力保持振动膜22的构造，例如在图2A 图2D所示的例子中，降低保 持部件23 26的弹性，使用硬质的保持部件。这是因为，如果是弹性小 的硬质的保持部件，则保持部件即使发生小的变形也会产生大的反作用
7力，从而可在振动膜22的伸长小的阶段使振动膜22开始弯曲。
然而，如果采用以大的约束力保持振动膜22的支撑构造，虽然可在 早期阶段获得"触发"而使弯曲运动迅速开始，但同样会阻碍弯曲运动开 始后的振动膜22的动作，损害压电扬声器的音响特性。
相反，如果考虑音响特性而提高振动膜22振动运动的自由度，则振 动膜22的弯曲运动的开始会阻碍。具体地说，振动膜22的振动会延迟开 始，因此声音信号开始被输入时的声音的再现也会延迟开始。即，声音再 现的起动变得缓慢。另外，如果始终输入小音量、音压(振幅)的声音信 号，则压电元件21的变形也始终为小的伸縮运动，结果甚至会引起直到 最后振动膜22也不会开始弯曲运动，从而直到最后也不会生成声音。

发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供可使振动膜迅速开始弯曲运动并且不会阻碍 弯曲运动开始后的振动膜的动作的压电扬声器。 解决问题的手段
本发明可应用于下述的压电扬声器，该压电扬声器包括压电元件， 该压电元件根据输入信号而变形；振动膜，该振动膜通过所述压电元件的 变形而振动并生成音响；以及弹性部，该弹性部保持所述振动膜的外缘部 的至少一部分。
根据本发明的方式，压电扬声器还具有锁定部，该锁定部通过与所述 振动膜的振动面接触而锁定所述振动膜的一部分。所述锁定部在没有向所 述压电扬声器输入所述输入信号的状态时与所述振动膜接触而处于能够阻 止所述振动膜的伸长的锁定状态，在刚输入所述输入信号之后所述锁定状 态被解除，由此所述振动膜在所述弹性部的保持下进行振动。 作为所述锁定部的具体例子，可列举以下的锁定部。 锁定部包括环体，该环体具有磁性并且其外缘部的至少一部分被所 述弹性部保持，并能够将所述振动膜的外缘部附近从一侧的振动面推压； 以及磁性体，该磁性体被所述弹性部保持，并能够在所述振动膜的外缘部附近与另一侧的振动面接触、背离。所述环体与所述磁性体通过磁力相互 吸引而夹持所述振动膜，由此成为所述锁定状态，在刚输入所述输入信号 之后，通过所述振动膜的振动，所述环体和所述磁性体被分开，由此所述 锁定状态被解除。
所述磁性体优选包括在所述振动膜的外周方向上被分割成多个的多个 橡胶磁铁。另外，优选的是，所述弹性部包括在所述振动膜的外周方向上 被分割成多个的多个胶带，每个胶带被粘接在所述环体、所述振动膜、所 述橡胶磁铁各自的外周端部上，并且每个胶带被粘接成在所述环体的粘接 部与所述振动膜的粘接部之间以及在所述振动膜的粘接部与所述橡胶磁铁 的粘接部之间分别形成游隙。另外，所述振动膜优选在与所述磁性体接触 的位置具有与该磁性体配合的凹部和凸部中的至少一个。
发明效果
根据本发明的压电扬声器在输入信号之前的初始状态下通过锁定部固 定(锁定)振动膜的一部分，并在输入了信号从而振动膜开始弯曲运动之 后解除锁定，以使振动膜在开放状态下振动。由此，能够使振动膜迅速开 始弯曲运动，并能够使振动膜以大的自由度、大振幅以及大的振动面进行 振动。这是因为在初始状态下，振动膜通过由锁定部进行的锁定获得反 抗振动膜的伸长动作的反作用力而迅速开始弯曲运动，而在弯曲运动开始 之后，锁定部的锁定被解除，约束被消除，从而振幅和振动面变宽。


图1是示意性地示出以往的压电扬声器的构造的图2A是用于说明以往的压电扬声器的动作的图2B是接图2A用于说明以往的压电扬声器的动作的图2 C是接图2 B用于说明以往的压电扬声器的动作的图2D是接图2C用于说明以往的压电扬声器的动作的图3是具有根据本发明的压电扬声器的便携式电话机的构成的框图4是示意性地示出根据本发明第一实施例的压电扬声器的分解图5是放大示出根据本发明第一实施例的压电扬声器的一部分的截面
9图6A是用于说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的动作的截面
图6B是接图6A用于说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的动作 的截面图6C是接图6B用于说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的动作 的截面图6D是接图6C用于说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的动作 的截面图6E是接图6D用于说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的动作 的截面图7是放大示出根据本发明第二实施例的压电扬声器的局部的截面
图8是放大示出根据本发明第三实施例的压电扬声器的一部分的截面
图9A是放大示出无信号输入时的根据本发明第四实施例的压电扬声 器的一部分的截面图9B是放大示出有信号输入时的根据本发明第四实施例的压电扬声 器的一部分的截面图10是放大示出组合第二至第四实施例而得的压电扬声器的一部分 的截面图。
具体实施例方式
参考附图来详细地说明本发明的实施例。
图3示出了便携式电话机30的构成，该便携式电话机30是具有根据 本发明实施例的压电扬声器38的电子设备的一个例子。
便携式电话机30包括天线部31、无线部32、显示部33、 CPU (Central Processing Unit,中央处理器)34、驱动部35、输入部36、存储 器37、以及压电扬声器38。在该便携式电话机30中，压电扬声器38例如如下动作。
无线部32经由天线部31接收无线信号。如果无线信号例如为来电信 号，则CPU34将与来电相关的信息显示在显示部33上，并且读出存储在 存储器37中的来电音或来电铃声的音响数据。CPU 34将读出的音响数据 输入给驱动部35。驱动部35根据所输入的音响数据来驱动压电扬声器 38，压电扬声器38生成与音响数据对应的音响。
参考图4来说明根据本发明第一实施例的压电扬声器的构造。图4通 过分解图示意性地示出了根据第一实施例的压电扬声器中特别是涉及振动 膜的保持构造的部分。
在图4中，压电扬声器40包括压电元件42、振动膜43、固定环44、 多个胶带(弹性部)45、多个橡胶磁铁46。压电扬声器40通过如图4中 箭头所示的那样组合各部分而制成。即，压电元件42被紧密地贴在振动 膜43的一个面的中心。接着，在振动膜43、固定环44以及橡胶磁铁46 的各自的外周端部粘上胶带45。由此，通过固定环44和多个橡胶磁铁46 夹持振动膜43的外缘部来固定(锁定)振动膜43。
固定环44例如是金属制的材质，具有磁性。另外，相对于固定环44 构成为一体构造，胶带45和橡胶磁铁46沿固定环44的圆周而被分割成多 个。并且，胶带45具有适当的弹性并且在粘结面具有游隙。橡胶磁铁46 沿固定环44的圆周被分割成多个并被具有弹性的胶带45保持，由此橡胶 磁铁46可进行后述那样的动作。在图4中省略了用于向压电元件42施加 电信号的配线等。另外，在之后的附图中也一样，除非说明所需要，否则 省略用于向压电元件42施加电信号的配线等。
图5示出了图4所示的压电扬声器40被装配之后的局部截面图。图5 放大示出了图4所示的压电扬声器40的外周部分的一部分。在图5中，对 于与图4中的部件相对应的部件，标注与图4中的参考标号相同的参考标
号
如图5所示，在固定环44、振动膜43以及橡胶磁铁46各自的外周端 部粘结有胶带45。参考标号53表示胶带45的粘接位置，胶带45在三个
ii粘接处53与固定环44、振动膜43以及橡胶磁铁46的每一个相粘结。另 外，胶带45具有适当的弹性，因此由于用参考标号52所表示的弯曲，在 固定环44与振动膜42之间以及在振动膜43与橡胶磁铁46之间分别存在 间隙(游隙)。虽然由于挠曲52产生了间隙，但具有磁性的固定环44与 橡胶磁铁46通过箭头51所示的磁力而互相吸引，从而将振动膜43夹持固 定(锁定)。因此，振动膜43优选采用不妨碍固定环44与橡胶磁铁46通 过磁力互相吸引的材料。
这里，以往的压电扬声器中的振动膜的保持部件对应于胶带45。艮口， 以往的支撑构造是仅通过与胶带45相当的保持部件来保持振动膜的构 造。相对于此，在第一实施例的压电扬声器中，与以往的支撑构造相比， 追加了固定环44和橡胶磁铁46，从而追加了通过固定环44和橡胶磁铁 46夹持振动膜43而进行固定(锁定)的构造。在图4中如箭头所示那样 装配的压电扬声器例如通过在固定环44的上部粘贴双面胶带并向压电扬 声器的壳体的一部分粘贴来安装。或者，也可以将装配后的压电扬声器整 体容纳到通过成型制成的框架内并用粘接剂粘住，然后仔固定在壳体的一 部分上。
接着，参考图6A 图6E来说明根据第一实施例的压电扬声器40的 动作。在以下的说明中也同样对作为输入信号而提供声音信号的情况进行 说明。图6A 图6E用五个阶段的截面图示出了压电扬声器40从无音的 静止状态(无输入状态)、即初始状态到连续进行振动运动为止的情况。 另外，在图6A 图6E中，对于与图4对应的部件标注与图4中的参考标
号相同的参考标号。
图6A所示的压电扬声器40示出了与图5所示的压电扬声器40相同 的初始状态。在图6B的时点，与声音信号相对应的电信号被施加到压电 元件42，压电元件42开始伸长。由于振动膜43被固定环44和橡胶磁铁 46夹持固定，因此与只通过胶带45来保持固定的时候相比，从振动膜43 的伸长量更小的时点就开始产生要推回伸长的反作用力RF1、 RF2。艮l]， 通过固定环44和橡胶磁铁46对振动膜43的夹持固定(锁定)，振动膜 43的伸长从刚向压电元件42施加电信号之后的早期阶段就被阻止，并以此为"触发"，振动膜43的伸长被转换成弯曲运动。然后，在图6C的时 点，振动膜43开始进行弯曲运动。如此，固定环44与多个橡胶磁铁46的 组合具有阻止刚施加电信号之后的振动膜43的伸长的锁定功能，因此也 可以称为锁定部。
接着，当想压电元件42施加的电信号发生变化从而压电元件42縮小 时，由于振动膜43已经开始弯曲并获得了振动运动的动力，因此，如图 6D所示那样，振动膜43朝下弯曲。由于振动膜43朝下弯曲，通过磁力而 相互吸引的固定环44与橡胶磁铁46被分离。 一旦固定环44与橡胶磁铁 46被分离而成为开放状态，则如图6E所示，振动膜43仅在胶带45的弹 性的约束下开始连续地进行自由振动(弯曲)，从而生成声音。即，成为 有音的状态。在图6E中，为了便于理解，重叠示出了向图的上方弯曲了 的振动膜43和向图的下方弯曲了的振动膜43这两者，以示意性地示出振 动膜43的振动(弯曲)运动。
如图6E所示，由于仅由胶带45的弹性力约束振动膜43，因此此时的 约束弱于图6A至C的状态、即由固定环44与橡胶磁铁46夹持固定振动 膜43的状态下的约束。
另外，在图6A至图6C的状态下，振动膜43的振动如在图6A中示 出约束位置61的那样被环形的固定环44与橡胶磁铁46的内径侧边缘约 束。通过约束位置61上的约束，振动膜43的振动被限制。但是，在图6E 的状态下，由固定环44与橡胶磁铁46所进行的夹持(保持)、固定被开 放，因此振动膜43可将其与胶带45的粘结部62作为支点在振动膜43的 整个面上进行振动(弯曲)运动。即，在图6E的状态下，可在比图6A的 状态下的振动面更宽广的振动面上进行振动运动。因此，压电扬声器40 一旦从被固定环44与橡胶磁铁46夹持的状态解脱出来，就可通过以更高 的自由度在宽广的振动面上进行振动来生成声音。
当向压电元件42的电信号的施加结束、振动膜43的振动收敛从而声 音的生成结束时，通过胶带45的弹性、以及固定环44与橡胶磁铁46之间 的磁力，再次回到由固定环44与橡胶磁铁46将振动膜43夹持固定的图 6A的初始状态。
13如上所述，在振动膜43开始弯曲运动之前，通过固定环44与橡胶磁 铁46夹持固定振动膜43，由此向随着电信号的施加而要伸长的振动膜43 提供用于开始弯曲运动的反作用力以作为"触发"。因此，即使在向压电 扬声器40输入声音信号的早期阶段，或者即使向压电扬声器40输入小的 声音信号，压电扬声器40也能够开始弯曲运动来生成声音。而且，在弯 曲运动开始之后，由固定环44与橡胶磁铁46对振动膜43的夹持被开放， 振动膜43能够以更大的自由度、即在小的约束力下通过大的振动面进行 大振幅的振动。
另外，通过对橡胶磁铁46的数量、即要通过几个分割成圆弧形状的 橡胶磁铁46来固定振动膜43的外缘部、或者橡胶磁铁46的磁力或重量、 胶带45的弹性等要素进行各种变更后进行组合，可对振动膜43的固定状 态和开放状态之间的切换动作和定时进行各种变更。
图7示出了本发明的第二实施例。图7是与图4对应的图，示出了将 压电扬声器40的外缘部分的一部分放大了的截面图。在图7中，对于与 图4相对应的部件标注与图4中的参考标号相同的参考标号。
在第二实施例中，在振动膜43上设置有凸部71。凸部71对应于在振 动膜43的夹入、固定状态下橡胶磁铁46与振动膜43相接触的位置而设 置。凸部71更可靠地阻止振动膜43要伸长的动作来产生反作用力，致使 振动膜43开始弯曲运动，由此固定状态(锁定状态)被解除。
另外，也可以相对于橡胶磁铁46的接触部(内径侧的边缘)而多种 多样地改变凸部71的角度。例如，如图7所示，如果凸部71的截面形状 为三角形，则当在夹持、固定状态下振动膜43伸长时，可得到将振动膜 43相对于振动面垂直上推的作用。
凸部71也可以设置成环形以便在振动膜43的振动面上形成连续的完 整圆，或者也可以不连续地设置在对应于与振动膜43接触的多个橡胶磁 铁46的各个边缘的部分上。
图8示出了本发明的第三实施例。图8也与图7相同，是与图4对应的图，其中示出了将压电扬声器40的外缘部分的一部分放大了的截面
图。在图8中，对于与图4相对应的部件标注与图4中的参考标号相同的 参考标号。
在第三实施例中，替代第二实施例的凸部71而设置了凹部81。凹部 81设置于在振动膜43的夹持、固定状态下与橡胶磁铁46的边缘相对应的 位置，因此与第二实施例相同，更可靠地阻止振动膜43要伸长的动作来 产生反作用力，致使振动膜43开始弯曲运动，由此固定状态(锁定状 态)被解除。与第二实施例相同，也可以相对于处于夹持、固定状态的橡 胶磁铁46的边缘而多种多样地改变凹部81的角度。例如，如图8所示， 如果凸部81的截面形状为三角形，则当在夹持、固定状态下振动膜43伸 长时，可得到将振动膜43相对于振动面垂直上推的作用。而且，凹部81 可通过对振动膜43的振动面进行局部切削而形成槽的简单的加工来实 现。
图9A、图9B示出了本发明的第四实施例。图9A、图9B是与图4对 应的图，示出了将压电扬声器40的外缘部分的一部分放大了的截面图。 在图9A、图9B中，对于与图4相对应的部件标注与图4中的参考标号相 同的参考标号。另外，虽然示出了具有在图8中进行说明的凹部81的振 动膜43 ，但振动膜43也可以具有在图7中进行说明的凸部71 。 下面，以与第一 第三实施例的区别为中心说明第四实施例。 在第四实施例的压电扬声器40中，没有使用固定环44和胶带45，振 动膜43通过折起边(斧卞f 一 K工7-)(弹性部)111而被保持在压电 扬声器的筒状的壳体114上。折起边lll具有弹性，可实现振动膜43的自 由运动。替代在第一 第三实施例的初始状态下将振动膜43夹持固定的 固定环44和橡胶磁铁46而使用了多个圆弧形状的保持部112。多个保持 部112与图4中所说明的橡胶磁铁46—样在装配后整体形成为近似圆环形 状。在第四实施例中，保持部112不需要其整体都为磁性体。代替之，保 持部112的材质只要具有对于后述的结构和动作来说足够的刚性和恰当的 重量即可。尽管保持部112不需要其整体都具有磁性，但保持部112在与
15壳体114相对的端部具有磁铁部113。而且，在壳体114的与磁铁部113 相对的位置设置有电磁铁部115。电磁铁部115产生与磁铁部113相斥方 向的磁力。保持部112构成为能够以支点部110作为支点而转动的转动 体。在壳体114的中间隔着支点部110而与电磁铁部115对称的位置处设 置有弹簧部(可伸长弹簧)116。弹簧部116将保持部112向接近振动膜 43的方向偏置。电磁铁部115、弹簧部116、磁铁部113、支点部110构 成了转动式的一个电磁开关120。
电磁开关120通过来自控制部118的电磁开关驱动信号Ssd来工作。 控制部118与图3中的驱动部35同样地生成驱动压电元件42的电信号， 并且在第四实施例中生成电磁开关120的驱动信号Ssd。更具体地说，控 制部U8输入声音信号119，并输出上述的电磁开关驱动信号Ssd和压电 元件驱动信号Spd。由控制部118输出的压电元件驱动信号Spd被输入给 压电元件42。
接着，对根据第四实施例的压电扬声器的动作进行说明。
图9A示出了压电扬声器40的初始状态。在初始状态下，电磁开关 120不工作，弹簧部116将保持部112压在振动膜43上，保持部112处于 其边缘进入凹部81中的位置。即，电磁开关120处于可阻止刚输入声音 信号之后的振动膜43的伸长的锁定状态。
一旦用于生成声音的声音信号119输入至控制部118，控制部118就 与所输入的声音信号119对应地输出压电元件驱动信号Spd。输出的压电 元件驱动信号Spd被施加给压电元件42。
通过压电元件驱动信号Spd的施加，压电元件42开始伸长。当随着 压电元件42的伸长而振动膜43要伸长时，针对振动膜43的伸长，在凹部 81与保持部112的边缘的接合位置产生反作用力，该反作用力即成为"触 发"，使得振动膜43开始弯曲运动。
在振动膜43开始弯曲运动的时点，控制部118通过电磁开关驱动信 号Ssd使电磁开关120工作。 一旦电磁开关120工作，则如图9B所示， 电磁铁部115被励磁，从而电磁铁部115与磁铁部113以比弹簧部116的 偏置力大的力相互排斥。由此，保持部112转动至使其边缘以支点部110为中心离开振动膜43的第二位置。结果，振动膜43从被保持部112保 持、固定状态(锁定状态)解脱出来，在仅受折起边111约束的自由状态 下开始振动运动。如此，在第四实施例中，控制部118与电磁开关120的 组合起到具有阻止刚施加电信号之后的振动膜43的伸长的锁定功能的锁 定部的作用。
在声音的生成结束时，控制部118从声音信号119检测出声音的生成 结束。当检测出声音的生成结束时，控制部118根据声音信号119使压电 元件驱动信号Spd收敛。并且，控制部118在振动膜43的振动收敛了的 时点关断电磁开关120，使压电扬声器40回到作为初始状态的图9A所示 的状态。
如上所述，在第四实施例中，通过使用电磁开关120，使用控制部 118对保持部112对振动膜43的保持、固定以及开放的动作进行电控制。 由此，能够更恰当且更细致地控制保持部112对振动膜43的保持、固定 以及开放的定时。如果使用CPU、数字逻辑电路将控制部118高精化，则 能够更复杂地控制保持部112对振动膜43的保持固定与开放的动作。例 如，也可以根据所输入的声音信号119的振幅、频率、信号的持续时间、 或信号的其它性质，细致地切换保持部112对振动膜43的保持固定和开 放的动作或动作定时。例如，控制部118也可以在从输入声音信号起经过 了预定时间之后、或者在所输入的声音信号满足预定条件时将振动膜43 从锁定状态开放。作为此时的预定条件，例如可考虑设为声音信号的振幅 超过预定的振幅的时候。
在第四实施例中，采用了使用由可伸长螺旋弹簧构成的弹簧部116将 保持部112向与振动膜43接触的第一位置偏置、并通过磁铁部113与电磁 铁部115之间的相斥力来使保持部112向第二位置转动的结构，但也可以 是构成为以下的结构。即，替代电磁铁部115和磁铁部113而设置压縮螺 旋弹簧，并由此通过压縮螺旋弹簧的张力使保持部112向第一位置转动。 另一方面，替代弹簧部116，在壳体114上设置电磁铁部并在保持部112 上设置磁铁部或磁性体。而且，在刚输入声音信号之后使电磁铁励磁以在 两者之间产生吸引力，由此使保持部112向第二位置转动。在第一实施例中举出了橡胶磁铁46在边缘位置与振动膜43的振动面 接触的例子(参考图5、图6)。但橡胶磁铁46的与振动面43接触的位 置不用必须是边缘。例如，替代边缘，橡胶磁铁46也可以具有接触面， 以使橡胶磁铁46与振动膜43的接触位置成为面。并且，也可以在橡胶磁 铁46和振动面43的接触面的材质和表面形状上下工夫，以增加摩擦力。 例如，可以将接触面的材质设为硅橡胶等摩擦系数大的材质，也可以将接 触面的表面形状做成设置了如轮胎的胎面花纹或鞋子的鞋底花纹那样的槽 或刻痕的形状，或者做成锉那样的形状。
在第一 第三实施例中，虽然使用了胶带45，但没有必要必须使用胶 带，只要是具有弹性的材质即可。例如，如第四实施例的折起边111那 样，也可以从材质或构造实现振动膜43的自由振动运动。
另外，在第一 第三实施例中示出了固定环44与橡胶磁铁46以夹着 振动膜43的状态通过磁力相互吸引从而夹持固定振动膜43的结构。但没 有必要必须由固定环44与橡胶磁铁46夹持振动膜43的结构。即使是不夹 持振动膜43的结构，只要是橡胶磁铁46在初始状态保持固定振动膜43、 向振动膜43的伸长运动施加反作用力以促使开始弯曲运动的结构即可。
另外，在第二 第四实施例中示出了在振动膜43上设置了凸部71或 凹部81的结构，但也可以是将凸部71和凹部81组合使用的结构。S口，可 适当组合第一实施例 第四实施例。
图10示出了组合第二实施例 第四实施例而得的一个例子。在图10 所示的压电扬声器40的例子中，使用折起边111以替代胶带45，并通过 保持部112保持固定振动膜43以替代通过固定环44与橡胶磁铁46保持振 动膜43的构造，而且组合使用了凸部71和凹部81。在图IO所示的压电 扬声器40中，采用了壳体114的全部、或者壳体114的与磁铁部113对应 的位置的一部分具有磁性的结构。而且，磁铁部113与壳体114的具有磁 性的部分通过磁力相互吸引，由此保持部112转动，成为保持部112对振 动膜43的保持、固定状态。 一旦刚施加电信号之后振动膜43朝下弯曲， 通过磁力相互吸引的壳体114和磁铁部113就会被分开。 一旦磁铁部113 与壳体114分开从而振动膜43成为开放状态，振动膜43就会仅在折起边lll的弹性约束下开始连续的自由振动(弯曲)运动。
在上述的说明中，作为具有根据本发明的压电扬声器的电子设备，列
举了便携式电话机，但也可以应用于PDA、便携式游戏机等便携式电子设 备。
如上所述，根据本发明的压电扬声器以及具有该压电扬声器的电子设 备在初始状态下将振动膜夹持(保持)、固定，并在被施加电信号从而振 动膜开始弯曲运动之后，开放对振动膜的夹持(保持)、固定。由此能够 使振动膜迅速开始弯曲运动，并能够使振动膜以大振幅合大的振动面进行 振动。
产生以下效果并提供具有产生以下效果的压电扬声器的电子设备本 发明可在压电扬声器中达到在声音信号开始输入时或声音信号起动时实现 生硬的生成、通过振动膜以大振幅、大振动面进行振动来实现声音的生 成、微小声音信号的生成等效果，并可实现达到具备以上效果的压电扬声 器的电子设备。当然，不仅是声音信号，在警报或来电铃声等音响信号的 情况下所起的作用也完全相同。
本申请要求以2006年11月9日提出的日本专利申请特愿第2006-303455号为基础的优先权，其全部的公开内容将被引入本申请文件中。
权利要求
1. 一种压电扬声器，包括压电元件，该压电元件根据输入信号而变形；振动膜，该振动膜通过所述压电元件的变形而振动并生成音响；以及弹性部，该弹性部保持所述振动膜的外缘部的至少一部分，所述压电扬声器的特征在于，还具有锁定部，该锁定部通过与所述振动膜的振动面接触而锁定所述振动膜的一部分，其中，所述锁定部在没有向所述压电扬声器输入所述输入信号的状态时与所述振动膜接触而处于能够阻止所述振动膜的伸长的锁定状态，在刚输入所述输入信号之后所述锁定状态被解除，由此所述振动膜在所述弹性部的保持下进行振动。
2. 如权利要求1所述的压电扬声器，其特征在于， 所述锁定部包括环体，该环体具有磁性并且其外缘部的至少一部分被所述弹性部保持，并能够将所述振动膜的外缘部附近从一侧的振动面推压；以及磁性体，该磁性体被所述弹性部保持，并能够在所述振动膜的外缘部附近与另一侧的振动面接触、背离，所述环体与所述磁性体通过磁力相互吸引而夹持所述振动膜，由此成为所述锁定状态，在刚输入所述输入信号之后，通过所述振动膜的振动，所述环体和所 述磁性体被分开，由此所述锁定状态被解除。
3. 如权利要求2所述的压电扬声器，其特征在于，所述磁性体包括在所述振动膜的外周方向上被分割成多个的多个橡胶 磁铁，所述弹性部包括在所述振动膜的外周方向上被分割成多个的多个胶 带，每个胶带粘接在所述环体、所述振动膜、所述橡胶磁铁各自的外周端 部上，并且每个胶带被粘接成在所述环体的粘接部与所述振动膜的粘接部之间以及在所述振动膜的粘接部与所述橡胶磁铁的粘接部之间分别形成游 隙。
4. 如权利要求2所述的压电扬声器，其特征在于，所述振动膜在与所述磁性体的接触的位置具有与该磁性体配合的凹部 和凸部中的至少一个。
5. 如权利要求1所述的压电扬声器，其特征在于，所述锁定部包括电磁开关，该电磁开关能够在与所述振动膜的外缘部的振动面接触的状态和与所述振动膜的外缘部的振动面背离的状态之间切换；以及控制部，该控制部与所述电磁开关相连接，并根据所述输入信号的有无来进行所述电磁开关的切换控制；所述电磁开关在没有输入所述输入信号的状态下处于与所述振动面接 触的状态，所述控制部控制所述电磁开关，使得在刚输入所述输入信号之后所述 电磁开关切换到与所述振动面背离的状态。
6. 如权利要求5所述的压电扬声器，其特征在于， 所述振动膜经所述弹性部保持在所述压电扬声器的壳体的一部分上，所述电磁开关包括至少一个转动体，该至少一个转动体在接近所述弹性部的位置经支点 部被设置在所述壳体的一部分上，并能够在与所述振动膜的振动面接触的第一位置和与所述振动膜的振动面背离的第二位置之间转动；磁铁，该磁铁被设置在所述转动体的与所述壳体相对的部分上； 弹簧部件，该弹簧部件被设置在所述壳体的一部分上，并将所述转动体向与所述振动膜的振动面接触的方向偏置；以及电磁铁，该电磁铁设置在所述壳体的一部分中与所述磁铁相对的位置上，并向与所述磁铁相斥的方向产生磁力；所述转动体在没有输入所述输入信号的状态下通过所述弹簧部件而位于与所述振动面接触的所述第一位置，所述控制部在刚输入所述输入信号之后使所述电磁铁励磁，从而将所述转动体切换到与所述振动面背离的所述第二位置，由此所述锁定状态被 解除。
7. 如权利要求6所述的压电扬声器，其特征在于，所述控制部在从输入所述输入信号起经过了预定时间后、或者在输入 信号满足预定的条件时，使所述电磁铁励磁，从而将所述转动体切换到与 所述振动面背离的所述第二位置。
8. 如权利要求6所述的压电扬声器，其特征在于， 所述振动膜在与所述转动体接触的位置具有与该转动体配合的凹部和凸部中的至少一个。
9. 如权利要求1所述的压电扬声器，其特征在于， 所述振动膜经所述弹性部保持在所述压电扬声器的壳体的一部分上，所述锁定部包括至少一个转动体，该至少一个转动体在接近所述弹性部的位置经支点 部被设置在所述壳体的一部分上，并能够在与所述振动膜的振动面接触的第一位置和与所述振动膜的振动面背离的第二位置之间转动；以及 磁铁，该磁铁被设置在所述转动体的与所述壳体相对的部分上， 所述壳体的一部分中至少与所述磁铁相对的部分为磁性体， 所述转动体在没有输入所述输入信号的状态下通过所述磁铁与所述磁性体相互吸引而位于与所述振动面接触的所述第一位置，在刚输入所述输入信号之后，通过所述振动膜的振动，所述磁铁与所述磁性体被分开，由此变到所述第二位置，所述锁定状态被解除。
10. 如权利要求9所述的压电扬声器，其特征在于， 所述振动膜在与所述转动体接触的位置具有与该转动体配合的凹部和凸部中的至少一个。
11. 一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1所述的压电扬声器。
全文摘要
压电扬声器(40)包括根据输入信号而变形的压电元件(42)；通过所述压电元件而进行弯曲运动并生成音响的振动膜(43)；以及保持所述振动膜的外缘部的至少一部分的弹性部(44)，其中，通过具有锁定部(46)，能够使振动膜(43)迅速开始弯曲运动，并不阻碍弯曲运动开始后的振动膜的移动，该锁定部(46)被构成为在输入信号没有被输入时通过与振动膜(43)的振动面的一部分接触而成为能够阻止振动膜(43)的伸长的锁定状态，而在刚输入输入信号之后解除锁定状态。
文档编号H04R17/00GK101536546SQ20078004160
公开日2009年9月16日 申请日期2007年11月5日 优先权日2006年11月9日
发明者森右京 申请人:日本电气株式会社