发声装置和电子设备的制作方法

本发明涉及一种安装在电子设备内用于发声的发声装置。

背景技术：

专利文献1公开了一种可作为上述发声装置利用的压电致动器。压电致动器包括：压电陶瓷振荡器；支承部，安装于弹性体(使其振动的对象物)上，并保持其端部；及辅助支承部，设置于压电陶瓷振荡器的下部与弹性体之间。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】国际公开第2007/102305号

技术实现要素：

(发明所要解决的技术问题)

在移动电话机、平板计算机装置、个人计算机(PC：Personal Computer)等电子设备中，有使构成画面的玻璃板(面板)振动而发声的需求。为响应此需求，专利文献1的压电致动器安装于玻璃板。这种电子设备中，在构造上，当电子设备落下等而冲击到压电陶瓷振荡器时，可能造成压电陶瓷振荡器破损。

尤其是在具备辅助支承部的情况下，当受到落下等冲击而导致压电致动器挠曲时，由于应力集中压电陶瓷，从而容易导致压电陶瓷振荡器破损。

在此，本发明的目的在于提供一种发声装置，其可内置于电子设备内，声压和振动传递的频率特性良好，且具有抗冲击的构造。

﹝解决技术问题的手段﹞

一方面，作为第一发声装置，本发明提供这样一种发声装置，即：在具备主面构件和筐体的电子设备内部，所述发声装置被安装在所述主面构件或所述筐体上，通过使所述主面构件产生振动来发声，所述主面构件被用作振动片，所述筐体支承所述主面构件，其中，所述发声装置具备压电片及保护构件；所述压电片在第一水平方向具有长边，并具有顶面、底面及多个侧面；所述保护构件具有：支承部，覆盖所述压电片的所述底面并支承所述压电片；保护部，覆盖所述侧面中的至少一个；以及安装部，被安装于所述主面构件或所述筐体。

另一方面，作为第一电子设备，本发明提供这样一种电子设备，即：具备第一发声装置、所述主面构件以及所述筐体；所述发声装置安装于所述主面构件或所述筐体。

﹝发明的效果﹞

根据本发明，由于保护构件将压电片的底面完全覆盖，并同时覆盖压电片的至少一个侧面，因此，可避免由于电子设备落下等冲击而造成压电片破损。

另外，保护构件只要能覆盖压电片的底面与侧面的至少一者，则可任意构成，也可具有任意形状。因此，可在支承部及保护部的构成及形状上进行各种改良，由此，可获得小型、薄型同时容易控制多个谐振模式的共振频率的发声装置，所述发声装置中，声压和振动传递的频率特性也表现出良好的平坦度。

以下，参照附图来说明本发明的最佳实施方式，由此，应可正确理解本发明的目的，且可更全面地理解其构成。

附图说明

【图1】是表示本发明的第一实施方式的电子设备的立体图。

【图2】是图1的电子设备的一部分沿A--A线显示的剖面图。

【图3】是表示图2的电子设备所具备的发声装置与筐体的一部分的立体图。

【图4】是表示具备图3的发声装置的电子设备中的声压频率特性的图。

【图5】是表示本发明的第二实施方式的电子设备所具备的发声装置及筐体的一部分的立体图。

【图6】是表示本发明的第三实施方式的电子设备所具备的发声装置及筐体的一部分的立体图。

【图7】是表示本发明的第四实施方式的电子设备所具备的发声装置及筐体的一部分的立体图。

【图8】是表示包括图7的发声装置的电子设备中的声压频率特性的图。

【图9】是表示图7的发声装置的变形例的剖面图，是与沿图7的B--B线的剖面相当的剖面图。

【图10】是表示图5的电子设备的变形例的立体图。

【图11】是表示图10的电子设备的变形例的立体图。

具体实施方式

本发明可通过各种变形或各种方式实现，以下，作为其一个示例，详细说明附图所示的特定的实施方式。本发明的附图及实施方式并不限于以下说明的特定的方式。在本申请的权利要求书所明示的范围内做出的所有变形例、等同例、替代例均属于其保护范围之内。

(第一实施方式)

参照图1及图2，本发明的第一实施方式的电子设备10包括：主面构件20，被用作振动片；筐体30，支承主面构件20；及发声装置50，安装于主面构件20或是筐体30。例如，本实施方式的电子设备10，为移动电话机或平板计算机装置、个人计算机等；主面构件20，构成所述电子设备10的画面的玻璃板(面板)。本实施方式中，主面构件20配置成与水平面平行。

参照图3，本实施方式的筐体30包括底部32及从底部32向上方延伸的侧壁部34。由图1及图2可知，侧壁部34支承主面构件20。

从图2可知，发声装置50配置在由主面构件20及筐体30形成的空间内。在电子设备10的内部，发声装置50被安装在主面构件20或是筐体30，通过使主面构件20振动来发声。本实施方式的发声装置50安装于筐体30的侧壁部34，通过使侧壁部34振动，而使主面构件20振动。此外，侧壁部34的振动方向至少包括垂直方向。因此，主面构件20能在垂直方向振动。

如图3所示，本实施方式的发声装置50包括：压电片60、保护构件90及锤部70。

参照图3，本实施方式的压电片60包括：顶面62、底面64及多个侧面66。图示的压电片60在第一水平方向具有长边。即，在本实施方式中，压电片60的长边方向为第一水平方向。从图2及图3可知，在压电片60的顶面62上，形成有两个外部电极80、82。在外部电极80、82，通过形成于挠性印刷电路(FPC：Flexible Printed Circuit)84的导体86、88，供给电信号(驱动电压)。压电片60与所供给的电信号响应而振动。随之，发声装置50相对于主面构件20进行包括垂直方向的振幅的屈曲运动。

如图3所示，锤部70用于调整声压的频率特性。锤部70的材质并无限制，为实现电子设备10的小型化，锤部70以较小为佳。锤部70优选使用比重较大的材料。在本实施方式中，使用钨构成锤部70。在图示的发声装置50中，仅设有一个锤部70，但本发明并不限于此。锤部70的数量也可为两个以上。

如图3所示，保护构件90包括：平板形状的支承部(底部)92，支承压电片60；框形的保护部(侧部)93，沿支承部92的边缘向上方突出形成；及安装部94，安装于主面构件20或筐体30。图3中，支承部92、保护部93及安装部94的边界，以双点划线(假想线)表示。本实施方式中，支承部92、保护部93及安装部94使用相同材料一体形成。本实施方式的保护构件90由对弯曲具有复原力的素材、即纤维强化塑料构成。更具体而言，保护构件90由玻璃纤维强化聚酰胺树脂构成。然而，只要能满足本发明的要件，也能以其他材料构成保护构件90。例如，如果要提高对于非声振动的振动(振荡器振动，约200～220Hz)的振动特性，即，容许较大的机械品质因数(Qm)时，也可使用不锈钢(SUS)等金属片。在优先考虑成本、制造容易性时，保护构件90优选本实施方式中所述由树脂构成。

支承部92覆盖压电片60的底面64，保护部93覆盖压电片60的侧面66的至少一面。因此，容易进行压电片60相对于支承部92的定位。另外，在伴随电子设备10的薄型化而使发声装置50小型化时，也可获得良好的频率特性。具体而言，在设定为使发声装置50小型化时，虽然欲使支承部92(支承压电片60的底面64的部位，底部)的厚度变薄，但若将支承部92变薄，共振频率会下降，高频率频带的声音特性有劣化的可能。即便在这种情况下，通过将覆盖压电片60的侧面66的至少一部分的保护部(侧部)93设置于支承部92，可使共振频率向高频侧移动，并可防止高频率频带的声音特性劣化。

本实施方式中，支承部92支承压电片60的底面64，保护部93在与底面64平行的水平面内包围多个侧面66。在保护部93覆盖压电片60的多个侧面66的构成中，通过选择保护部93的长度、高度及设置保护部93的位置等，可调整频率特性。

更具体而言，图示的支承部92将压电片60的底面64完全覆盖。另外，保护部93在水平面内覆盖着三个侧面66。在保护部93与压电片60之间，也可有间隙，也可没有间隙。保护部93，在与底面64正交的方向具有比压电片60的尺寸(厚度)更大的尺寸。由此，保护部93覆盖三个侧面66的各自整体，防止压电片60直接冲突其他构件(例如，主面构件20)。然而，在与底面64垂直的方向，保护部93也可具有比压电片60的尺寸更小的尺寸。压电片60剩余的一个侧面66，通过锤部70覆盖。保护部93在水平面内包围着压电片60及锤部70两者。另外，支承部92及保护部93，在将锤部70与压电片60并列于第一水平方向的状态下保持。由上述可知，本实施方式的支承部92与保护部93构成长方形形状的桶型构造体，所述构造体具有底部(支承部92)及自底部向上生成而包围四方的侧部(保护部93)。压电片60与锤部70，在暴露出顶面62的状态下，收容于由支承部92及保护部93构成的桶型构造体而保持。利用压电片60及锤部70保持压电片60及锤部70，可使用粘合剂、双面胶带实现。在可靠度的考虑上，优选使用粘合剂。由于本实施方式的支承部92及保护部93构成桶型构造体，可在其内部填埋树脂，而具有可由此调整频率特性的优点。此外，虽然本实施方式的支承部92在与第一水平方向正交的面内具有长方形形状的剖面，但本发明不限于此，支承部92可具有各种形状。另外，锤部70也可在支承部92及保护部93的任一方或是双方，嵌入至少一部分。虽然本实施方式中，锤部70设置于支承部92的第一水平方向中的两个端部中，离安装部94较远一侧的端部，但本发明不限于此。锤部70也可设置于支承部92的端部，靠近安装部94一侧的端部，也可设置于从两个端部远离的位置。

安装部94自支承部92及保护部93向与第一水平方向正交的第二水平方向延伸。即，安装部94沿压电片60的短边方向自支承部92及保护部93突出。因此，在沿垂直方向观察本实施方式的保护构件90时(即，俯视时)，安装部94不会与支承部92及保护部93重叠。

本实施方式的保护构件90，沿垂直方向观察时，具有L字形的形状。即，本实施方式的保护构件90，在俯视时，具有L字形的形状。然而，本发明不限于此，例如，也可为具有宽幅的T字形的形状。

安装部94安装于筐体30的侧壁部34。即，保护构件90仅在安装部94安装于筐体30，在支承部92(及保护部93)与筐体30之的间并未夹设有抑制支承部92(及保护部93)振动的物体。

具体而言，保护构件90仅有在俯视时呈L字形的形状的一端安装于筐体30。如此，若仅将具有L字形的形状的保护构件90的一端连接于筐体30，则压电片60振动时，会产生多个共振点，能产生频率偏差少而具有良好频率特性的声音。

在本实施方式的安装部94形成螺孔96，安装部94通过螺栓固定于筐体30的侧壁部34。安装部94也可通过螺栓固定于主面构件20或是筐体30的其他部位。另外，安装部94，也可使用粘合剂而安装于主面构件20或是筐体30，也可通过超声波焊接、压入、嵌入等其他手段，安装于主面构件20或是筐体30。

更具体而言，本实施方式的安装部94，在由垂直方向及第二水平方向规定的平面内具有L字形的剖面。即，安装部94，具有：自支承部92向第二水平方向突出的第一部位，及自第一部位向垂直方向生成的第二部位。在由垂直方向与第一水平方向规定的平面，第二部位具有比第一部位大的面积。因此，能以更大的面积，将安装部94安装于筐体30的侧壁部34。

图4表示本实施方式的电子设备10的声压的频率特性。图4中，横轴表示供给至压电片60的电信号的频率，纵轴表示自主面构件20产生的声压等级(spl)。另外，图4中，将作为移动电话的受话用扬声器使用时的必要声压表示为声压等级110。

发声装置50的基本谐振模式(即，发声装置50所具有的多个谐振模式中，频率最低的模式)中，锤部70附近的部位成为振动的波腹，安装部94附近的部位成为振动的波节。此模式中，压电片60相对于主面构件20在垂直方向屈曲。

在基本谐振模式的共振频率中，出现声压的频率特性中的峰值101。此峰值101，将1kHz以下的声压提高。此外，例如，若增加锤部70的质量，则可降低发声装置50的基本谐振模式的共振频率，可降低频率特性中峰值101出现的频率。此外，峰值102由于发声装置50的其他谐振模式的频率或主面构件20的共振频率等产生。

本实施方式中，为了可从例如300Hz产生必要的声压，调整锤部70的质量。

(第二实施方式)

参照图5，本发明的第二实施方式的电子设备10a为图1及图2所示的第一实施方式的电子设备10的变形，除筐体30a的构造及发声装置50a的保护构件90a的构造以外，具备同样的构造。因此，以下主要针对筐体30a及保护构件90a加以说明。

从图5可知，筐体30a除了底部32及侧壁部34外，还包括：安装台36a，其在从侧壁部34分离的位置，自底部32向上方突出。

保护构件90a与上述第一实施方式的保护构件90(参照图3)同样地，具有构成桶型构造体的支承部92a及保护部93a，以及自支承部92a及保护部93a向第二水平方向突出的安装部94a。本实施方式的保护构件90a，在沿垂直方向观察时，具有L字形的形状。本实施方式的安装部94a具有小的长方体状，安装于筐体30a的安装台36a。

本实施方式中，安装台36a设置于筐体30a，但也可在主面构件20形成安装台36a，而将安装部94a安装在此安装台36a。

(第三实施方式)

参照图6，本发明的第三实施方式的电子设备10b依图1及图2所示的第一实施方式的电子设备10的变形，除筐体30b的构造及向筐体30b安装发声装置50以外，与第一实施方式相同。因此，以下主要针对筐体30b以及在筐体30b安装发声装置50的情况加以说明。

如图6所示，筐体30b，除了底部32及侧壁部34外，还包括：内部构造部38b，其与底部32及侧壁部34连接。图示的内部构造部38b，设置于两个侧壁部34的边界附近，将两个侧壁部34在筐体30b内部连接，也连接于筐体30b的底部32。具体而言，内部构造部38b，具有自侧壁部34向筐体30b内伸出的内侧壁。然而，本发明并不限于此，在内部构造部38b的形状上并无特别限制，只要能将安装部94安装，也可具有任意形状。

安装部94安装于内部构造部38b。本实施方式的保护构件90与上述第一实施方式中的相同，因此，本实施方式中，安装部94也能以大面积安装于内部构造部38b的内侧壁。

(第四实施方式)

参照图7，本发明的第四实施方式的电子设备10c为图1及图2所示的第一实施方式的电子设备10的变形，除发声装置50c的构造以外，具备同样的构造。因此，以下主要针对发声装置50c加以说明。

如图7所示，本实施方式的发声装置50c包括：压电片60、两个锤部70、71及保护构件90c。压电片60与第一实施方式中的相同。

保护构件90c，除了上述第一实施方式的支承部92、保护部93及安装部94外，还包括附加振动部97c。具体而言，支承部92如上所述支承着压电片60与锤部70。支承部92在第一水平方向有第一端部92c1及第二端部92c2。压电片60被支承部92支承，在第一水平方向自第一端部92c1附近向第二端部92c2延伸。安装部94在第一水平方向位于第一端部92c1侧。附加振动部97c自支承部92的第一端部92c1进而向第一水平方向延伸。本实施方式的附加振动部97c用与支承部92及保护部93相同的材料一体形成。然而，本发明不限于此。附加振动部97c，也可与支承部92分开形成，并安装于支承部92。本实施方式中的压电片60也可不被附加振动部97c支承。即，压电片60可仅通过支承部92支承。锤部70位于支承部92的第二端部92c2附近，锤部71位于附加振动部97c的端部附近。

具备上述构成的发声装置50c的基本谐振模式(即，发声装置50c所具有的多个谐振模式的中，频率最低的模式)中，锤部70附近的部位与锤部71附近的部位成为振动的波腹，安装部94附近的部位成为振动的波节。此模式中，压电片60相对于主面构件20(参照图2)在垂直方向屈曲。具体而言，锤部70附近的部位与锤部71附近的部位以反相振动。换言之，当其中一者位移而靠近主面构件20时，另一者位移而远离主面构件20。

此外，由于对附加振动部97c设置有锤部71，因此，本实施方式的发声装置50c具有其他谐振模式(以下，称为“第二谐振模式”)，该第二谐振模式将比较接近基本共振模式的共振频率的频率作为其共振频率。第二谐振模式中，与基本谐振模式同样地，锤部70附近的部位与锤部71附近的部位成为振动的波腹，安装部94附近的部位成为振动的波节。另外，压电片60相对于主面构件20(参照图2)在垂直方向屈曲。另一方面，锤部70附近的部位与锤部71附近的部位以同相振动。即，当锤部70附近的部位位移而靠近主面构件20时，锤部71附近的部位也位移而靠近主面构件20；当锤部70附近的部位位移而远离主面构件20时，锤部71附近的部位也位移而远离主面构件20。

此外，基本谐振模式的共振频率与第二谐振模式的共振频率可通过适当选择锤部70及锤部71的质量、位置及支承部92、保护部93或附加振动部97c的形状等分别进行独立控制。

图8表示本实施方式的电子设备10c的声压的频率特性。图8中，横轴表示供给至压电片60的电信号的频率，纵轴表示从主面构件20产生的声压等级(spl)。另外，图8中，将作为移动电话的受话用扬声器使用时的必要声压表示为声压等级110。

基本谐振模式的共振频率中，出现声压的频率特性中的峰值103。此外，第二谐振模式的共振频率中，出现声压的频率特性中的峰值104。峰值103出现的频率(基本谐振模式的共振频率)与峰值104出现的频率(第二谐振模式的共振频率)，均在1kHz以下。另外，峰值103出现的频率(基本谐振模式的共振频率)与峰值104出现的频率(第二谐振模式的共振频率)较为接近。因此，根据本实施方式，关于声压，可在1kHz以下的频带获得平坦的频率特性。此外，通过调整锤部70及锤部71的质量，可由约200Hz产生必要的声压。即，根据本实施方式，可自更低频率侧至较广的频带产生必要的声压。此外，图8中，峰值105由发声装置50c的其他的谐振模式的频率或主面构件20的共振频率等产生。

本实施方式的支承部92在与第一水平方向正交的面内具有长方形形状的剖面，但本发明不限于此。例如，如图9所示，变形例中的支承部92d具有相对于直线140呈非对称的形状；所述直线140通过第二水平方向中的支承部92d的中心，并沿与第一水平方向及第二水平方向双方正交的垂直方向延伸。具体而言，支承部92d的剖面形状为梯形。本实施方式的保护构件90，配合支承部92d的剖面形状，具有不同高度的保护部93d1及保护部93d2。然而，保护部93d1与保护部93d2的高度，也可相同。

如此，当支承部92d具有非对称的形状时，压电片60屈曲运动的方向并不限于因供给电信号所造成的压电片60的力的产生方向。在发声装置50d的固有谐振模式的频率中，压电片60在其谐振模式的方向开始屈曲振动。具体而言，压电片60在方向130屈曲振动，方向130相对于和主面构件20(参照图2)正交的垂直方向具有预定的角度。

众所皆知，在物体的固有谐振模式中，存在与其正交的方向的谐振模式。即，在与方向130正交的方向120，也存在压电片60会屈曲的谐振模式。

如上述实施方式所示，当支承部92具有对称的构造时，存在压电片60在与主面构件20正交的方向屈曲的谐振模式以及压电片60在与主面构件20平行的方向(水平方向)屈曲的谐振模式。然而，在水平方向的谐振模式下，无法由主面构件20发声。

另一方面，如支承部92d那样，当支承部92具有非对称的构造时，由于两个谐振模式中任一者均在与主面构件20正交的方向具有振动成分，因此，两个谐振模式中，任一者均可由主面构件20发声。

例如，在互为正交的两个谐振模式均为在与主面构件20垂直的方向以及与其成45度角度的方向振动的情况下，振动传递效率经概算为cos(45°)(即，约0.707)，声压下降3dB即可。另一方面，由于存在两个谐振模式，因此，发声装置的声压的频率特性中，会出现与这些模式对应的声压峰值。因此，如上述实施方式所示，当支承部92具有对称的构造时，在一个频率会出现100％的振动传导效率的声压峰值(参照图4)，而两个谐振模式的任一者均为在与垂直方向成45度角度的方向振动的情况下，由于会出现两次约70％的振动传递效率的声压峰值，因此，可获得更为平坦的声压的频率特性。

此外，虽然图9所示的变形例为图7所示的本实施方式的电子设备10c的变形例，然而，也可适用于上述第一至第三实施方式的电子设备10、10a、10b。

(第五实施方式)

参照图10，本发明的第五实施方式的电子设备10d为第二实施方式的电子设备10a的变形，除发声装置50d的构造以外，具备同样的构造。因此，以下主要针对发声装置50d加以说明。

如图10所示，发声装置50d，具有：压电片60、支承构件100及锤部70d。支承构件100具有支承部92d及安装部94d。支承部92d及安装部94d分别相当于第二实施方式中的支承部92a及安装部94a。即，支承部92d在覆盖压电片60的底面64而支承压电片60的同时，也支承着锤部70d。安装部94d被安装于筐体30d的安装台36d。

本实施方式中，支承构件100以金属片(例如不锈钢片)构成。压电片60及锤部70d使用粘合剂固定于支承构件100。也可取代粘合剂而改为使用双面胶带。另外，支承构件100的安装部94d不具有螺孔，并被接合于安装台36d。然而，也可与第二实施方式同样地，在安装部94d设置螺孔，并以螺栓将安装部94固定于安装台36d。

锤部70d与压电片60并列于第一水平方向，而支承于支承部92d。由此，锤部70d覆盖着压电片60的第一水平方向中的两个端部中离安装部94较远一侧的端部。在锤部70与压电片60之间，也可有间隙，也可没有间隙。锤部70d的尺寸在垂直方向比压电片60的尺寸(厚度)更大。由此，可防止在发声装置50d振动时压电片60直接冲突其他构件(例如，主面构件20)，从而能够防止压电片60受到损伤。如此，在本实施方式中，锤部70d不仅能实现第二实施方式中的锤部70的功能，也可作为保护部93发挥作用。即，在本实施方式中，支承构件100与锤部70d可作为第二实施方式的保护构件90a发挥作用。

虽然在本实施方式中，使用长方体状的锤部70d，但本发明不限于此。例如，如图11所示，也可使用在俯视时具有角的U字形状的锤部70e。锤部70e具有：相当于锤部70d的主部，以及自所述主部沿第一水平方向朝向同一方向延伸的一对臂部。所述一对臂部配置为：于水平面内夹持压电片60。换言之，所述一对臂部配置为：覆盖压电片60的两个侧面66的各自的一部分。

虽然图11的锤部70e构成为单一锤部，然而，也可将主部与臂部构成为各自独立的锤部。此时，主部与臂部也可相互间隔地进行配置。或者，也可除去主部，只使用相当于臂部的一对锤部。通过使用多个锤部，可以分别调整各锤部的尺寸、位置，从而容易地进行频率特性的调整。

以上，针对本发明，举出多个实施方式加以说明，但本发明并不限于此。

上述实施方式中，保护部93、93a在与底面64平行的水平面内包围多个侧面66，但本发明不限于此。例如，保护部93、93a也可仅覆盖侧面66的至少一面。同样地，作为保护部发挥功能的锤部70d、70e也可仅覆盖侧面66的至少一面。

上述实施方式中，图示出保护构件90、90a与筐体30、30a、30b为分开构成，但本发明不限于此。例如，也可将保护构件90、90a与筐体30、30a、30b一体形成。然而，若考虑实际制造，仍优选如上述实施方式所示，将保护构件90、90a与筐体30、30a、30b分开构成。

本发明根据2014年11月21日向日本专利厅提出的日本专利申请案第2014-236679号及2015年5月28日向日本专利厅提出的日本专利申请案第2015-108493号，其内容通过参照成为本说明书的一部分。

以上，对本发明的最佳实施方式进行了说明。显而易见，对所属领域技术人员而言，当然可在不脱离本发明的主旨精神的范围内对实施方式做出各种变形，这种实施方式也属于本发明的保护范围。

标号说明

10、10a、10b、10c 电子设备

20 主面构件

30、30a、30b 筐体

32 底部

34 侧壁部

36a、36d 安装台

38b 内部构造部

50、50a、50c 发声装置

60 压电片

62 顶面

64 底面

66 侧面

70、70d、70e 锤部

71 锤部

80、82 外部电极

84 挠性印刷电路

86、88 导体

90、90a、90c 保护构件

92、92a 支承部

92c1 第一端部

92c2 第二端部

93、93a、93d1、93d2 保护部

94、94a 安装部

96、96a 螺孔

97c 附加振动部

100 支承构件