特開 2022-179965 パネル型スピーカ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022179965

(43)【公開日】2022-12-06

(54)【発明の名称】パネル型スピーカ

(51)【国際特許分類】

   H04R 17/00 20060101AFI20221129BHJP

   H04R 1/02 20060101ALI20221129BHJP

   H04R 1/24 20060101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

H04R17/00

H04R1/02 103B

H04R1/24 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021086808

(22)【出願日】2021-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石垣 静香

(72)【発明者】

【氏名】白戸 博紀

【テーマコード（参考）】

5D004

5D018

【Ｆターム（参考）】

5D004AA07

5D004CD07

5D004FF09

5D018AB02

(57)【要約】

【課題】圧電素子の損傷を低減するパネル型スピーカを提供する。
【解決手段】アクチュエータによってパネルを振動させて、当該パネルから音波を出力させるパネル型スピーカであって、前記アクチュエータは、振動板と、前記振動板の少なくとも一面に配置された圧電素子とを備え、前記圧電素子は平面視中央部分において、前記振動板が露出する開口部を有し、前記開口部により前記振動板が露出する部分において、前記振動板が前記パネルに結合される、パネル型スピーカとする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アクチュエータによってパネルを振動させて、当該パネルから音波を出力させるパネル型スピーカであって、
前記アクチュエータは、
振動板と、
前記振動板の少なくとも一面に配置された圧電素子とを備え、
前記圧電素子は平面視中央部分において、前記振動板が露出する開口部を有し、前記開口部により前記振動板が露出する部分において、前記振動板が前記パネルに結合される、パネル型スピーカ。

【請求項2】

前記アクチュエータは、
前記開口部により前記振動板が露出する部分に設けられる、前記振動板の一方の面と他方の面とを貫通する貫通穴と、
前記貫通穴に通されるねじとをさらに備え、
前記開口部は、前記貫通穴を囲むように設けられ、
前記振動板は、前記ねじにより前記パネルに結合される、
請求項１に記載のパネル型スピーカ。

【請求項3】

前記アクチュエータは、
前記開口部により前記振動板が露出する部分に設けられる、前記振動板の一方の面と他方の面とを貫通する複数の貫通穴と、
前記複数の貫通穴のそれぞれに通される複数のねじとをさらに備え、
前記開口部は、前記複数の貫通穴を囲むように設けられ、
前記振動板は、前記複数のねじにより前記パネルに結合され、
前記複数の貫通穴は、前記振動板のたわみ振動の伝搬方向に沿った方向に設けられる、請求項１に記載のパネル型スピーカ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パネル型スピーカに関する。

【背景技術】

【0002】

圧電素子を用いたアクチュエータ（振動アクチュエータ）により、ディスプレイのディスプレイパネルを振動させることにより、ディスプレイをスピーカにするディスプレイスピーカ（パネル型スピーカ）がある。ディスプレイスピーカでは、振動アクチュエータとディスプレイパネルとの間に加振部が設けられる。加振部は、例えば、ディスプレイパネルの背面に、両面粘着テープ等で貼り付けられる。さらに、加振部は、例えば、振動アクチュエータの圧電素子の中央部に、両面粘着テープ等で貼り付けられる。これにより、加振部は、振動アクチュエータの振動をディスプレイパネルに伝えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１７１９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

加振部に貼り付けられた振動アクチュエータの圧電素子が振動すると、圧電素子に応力がかかり、圧電素子にダメージ（損傷）が加わることがある。

【0005】

本発明は、圧電素子の損傷を低減するパネル型スピーカを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
アクチュエータによってパネルを振動させて、当該パネルから音波を出力させるパネル型スピーカであって、
前記アクチュエータは、
振動板と、
前記振動板の少なくとも一面に配置された圧電素子とを備え、
前記圧電素子は平面視中央部分において、前記振動板が露出する開口部を有し、前記開口部により前記振動板が露出する部分において、前記振動板が前記パネルに結合される、パネル型スピーカとする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、圧電素子の損傷を低減するパネル型スピーカを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態のディスプレイスピーカ１０の構成例を示す図である。

【図2】図２は、実施形態の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。

【図3】図３は、変形例１のディスプレイスピーカ１１の構成例を示す図である。

【図4】図４は、変形例１の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。

【図5】図５は、変形例２のディスプレイスピーカ１２の構成例を示す図である。

【図6】図６は、変形例２の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。

【図7】図７は、変形例３の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。

【図8】図８は、変形例４のディスプレイスピーカ１３の構成例を示す図である。

【図9】図７は、変形例４の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

【0010】

ここでは、振動アクチュエータが、ディスプレイのディスプレイパネルに設けられ、当該ディスプレイをディスプレイスピーカとして機能させる場合について、説明する。ディスプレイスピーカは、ディスプレイパネルを振動アクチュエータ（アクチュエータ）によって、振動させることで、ディスプレイパネルから音波を出力（放出）させる装置である。

【0011】

〈実施形態〉
（構成例）
図１は、本実施形態のディスプレイスピーカ１０の構成例を示す図である。図１は、ディスプレイスピーカ１０を上方から見下ろした断面図である。図１のディスプレイスピーカ１０は、ディスプレイパネル１００、加振部２００、振動アクチュエータ３００を含む。加振部２００は、本体部２１０、ディスプレイパネル側の両面粘着テープ２２１、振動アクチュエータ側の両面粘着テープ２２２を含む。振動アクチュエータ３００は、振動板３１０、振動板３１０のディスプレイパネル側の面（第１面とする）に貼り付けられる圧電素子３２０、振動板３１０の第１面の反対側の面（第２面とする）に貼り付けられる圧電素子３３０を含む。１つのディスプレイパネル１００に複数の加振部２００及び振動アクチュエータ３００が取り付けられてもよい。ここで、図１の右から左の方向をｘ方向、図１の紙面の裏面から表面の方向をｙ方向、図１の下から上の方向（振動アクチュエータ３００からディスプレイパネル１００の方向）をｚ方向とする。ディスプレイスピーカ１０と、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向との位置関係は、他の図においても同様である。ディスプレイパネル１００は、パネルの一例である。ディスプレイスピーカは、パネル型スピーカの一例である。振動アクチュエータ３００は、アクチュエータの一例である。

【0012】

ディスプレイパネル１００は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等などに含まれるディスプレイパネルである。

【0013】

加振部２００は、振動アクチュエータ３００の振動をディスプレイパネル１００に伝達する。加振部２００の本体部２１０は、例えば、柱状（例えば、四角柱、円柱など）の物体であり、互いにほぼ平行な上面と下面とを有する。加振部２００は、例えば、樹脂、金属などである。上面及び下面のうち一方の面に、両面粘着テープ２２１が貼り付けられ、他方の面に両面粘着テープ２２２が貼り付けられる。ここでは、上面に両面粘着テープ２２１が貼り付けられ、下面に両面粘着テープ２２１が貼り付けられるとする。両面粘着テープ２２１は、加振部２００の本体部２１０をディスプレイパネル１００の背面に貼り付けて固定する。両面粘着テープ２２２は、加振部２００の本体部２１０を振動アクチュエータ３００の振動板３１０に貼り付けて固定する。加振部２００は、圧電素子３２０に接触することなく、振動板３１０に固定される。加振部２００は、両面粘着テープ２２１、２２２により、ディスプレイパネル１００と振動アクチュエータ３００との間に固定される。両面粘着テープ２２１、２２２の代わりに、接着剤等が使用されてもよい。加振部２００とディスプレイパネル１００とが一体化していてもよい。振動アクチュエータ３００の振動板３１０は、加振部２００を介して、ディスプレイパネル１００に結合される。

【0014】

振動アクチュエータ３００の振動板３１０は、長方形の板状の部材であって、厚み方向に直交する方向に表面（第１面）及び裏面（第２面）を有する。振動板３１０の形状は、
円形や楕円形であってもよい。また、振動板３１０の形状は、左右対称であって、上下対称の形状であれば、他の形状であってもよい。表面は、裏面にほぼ平行である。また、振動板３１０は、振動板３１０の表面がディスプレイパネル１００の背面とほぼ平行となるように配置される。圧電素子３２０、３３０は、電圧を印加すると、電圧に応じて形状が変形する素子である。圧電素子３２０、３３０は、圧電効果を示すセラミックなどの板状の材料による素子である。圧電素子３２０、３３０には、電圧を印加するための電極が取り付けられる。圧電素子３２０は、振動板３１０の第１面に貼り付けられる。圧電素子３３０は、振動板３１０の第２面に貼り付けられる。圧電素子３２０は、振動板３１０の中央部分が第１面側から見て露出するように、開口部をする。圧電素子３２０は、中央部分に開口部を有する。振動板３１０は、圧電素子３２０の開口部により、振動板３１０の第１面の中央部分に露出する部分（露出部分）を有する。当該開口部に、加振部２００の両面粘着テープ２２２が貼り付けられることにより、振動板３１０と加振部２００とが接着される。このとき、圧電素子３２０と加振部２００とは接触しない。なお、圧電素子３３０は、振動板３１０に貼り付けられなくてもよい（圧電素子３３０がなくてもよい）。第１面、第２面は、ｘｙ平面上にある。

【0015】

図２は、本実施形態の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。図２は、振動アクチュエータ３００を第１面側から見た図である。振動アクチュエータ３００の振動板３１０の第１面には、開口部を有する圧電素子３２０が貼り付けられている。また、振動板３１０の中央部分（第１面の中心を含む部分、平面視中央部分）は、圧電素子３２０の開口部により露出している。ここで、振動板３１０の形状が長方形である場合、振動板３１０の第１面（第２面）の中心は、長方形の２つの対角線の交点である。また、振動板３１０の形状が円形または楕円形である場合、振動板３１０の第１面（第２面）の中心は、円形または楕円形の中心である。振動板３１０の形状が他の形状であっても、振動板３１０の第１面（第２面）の中心は、例えば重心などによって定義され得る。圧電素子３２０の開口部の大きさ（振動板３１０の露出部分の大きさ）は、振動板３１０に貼り付けられる加振部２００の本体部２１０の下面の大きさ（図２において点線で囲まれた部分）よりも大きい。これにより、圧電素子３２０と加振部２００とが接触しない。ここでは、圧電素子３２０の開口部は、長方形（正方形）としているが、加振部２００の形状に合わせて、円形であったりしてもよい。圧電素子３２０の面積を大きくするために、圧電素子３２０の開口部の大きさをできるだけ小さくすることが望ましい。圧電素子３２０の面積を大きくすることで、ディスプレイスピーカ１０の出力（最大出力）をより大きくすることができる。また、振動アクチュエータ３００を第１面側から見たとき、圧電素子３２０の外側の端は、振動板３１０の端の内側にあることが望ましい。圧電素子３２０の外側の端が、振動板３１０の端の外側にあると、圧電素子３２０が損傷しやすくなる。振動板３１０の第２面に貼り付けられる圧電素子３３０についても同様である。

【0016】

（変形例１）
ここで、本実施形態の変形例１を説明する。変形例１は、上記の構成例と共通点を有する。ここでは、主に上記の構成例との相違点について説明する。

【0017】

図３は、変形例１のディスプレイスピーカ１１の構成例を示す図である。図３は、ディスプレイスピーカ１１を上方から見下ろした断面図である。図３のディスプレイスピーカ１１は、ディスプレイパネル１００、加振部２００、振動アクチュエータ３００を含む。加振部２００は、本体部２１０、ディスプレイパネル側の両面粘着テープ２２１、ねじ２３０を含む。振動アクチュエータ３００は、振動板３１０、圧電素子３２０、圧電素子３３０を含む。振動板３１０は、中央部分に貫通穴を有する。貫通穴の中心は、振動板３１０の中心と一致する。貫通穴の断面の形状は、例えば、円形である。加振部２００とディスプレイパネル１００とが一体化していてもよい。

【0018】

図４は、変形例１の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。図４は、振動アクチュエータ３００を第１面側から見た図である。振動アクチュエータ３００の振動板３１０の中央部分には、ねじ２３０を通すための貫通穴が空けられている。圧電素子３２０の中央部分には、振動板３１０の貫通穴が露出するように、開口部が設けられている。

【0019】

上記の構成例では、加振部２００と振動アクチュエータ３００とは、両面粘着テープ２２２によって、固定されていた。変形例１では、加振部２００と振動アクチュエータ３００とは、ねじ２３０によって、固定される。変形例１では、振動板３１０は、中央部分にねじ２３０が通る貫通穴を有する。また、振動板３１０の第２面に貼り付けられる圧電素子３３０は、圧電素子３２０と同様に、振動板３１０の第２面の中央部分を露出する開口部を有する。また、加振部２００の本体部２１０は、振動アクチュエータ３００側に、ねじ２３０を固定するためのねじ穴を有する。振動アクチュエータ３００を加振部２００に固定する際、ねじ２３０を振動板３１０の第２面側から貫通穴に通し、第１面側ある加振部２００の本体部２１０にねじ止めする。すなわち、振動アクチュエータ３００は、ねじ２３０により、加振部２００を介して、ディスプレイパネル１００に結合される。これにより、両面粘着テープ２２２により固定する場合に比べ、強力に固定（結合）される。また、両面粘着テープ２２２により固定する場合に比べ、耐久性が上がる。ねじ２３０の代わりにボルト及びナットが使用されてもよい。

【0020】

（変形例２）
ここで、本実施形態の変形例２を説明する。変形例２は、上記の構成例、変形例と共通点を有する。ここでは、主に上記の構成例、変形例との相違点について説明する。

【0021】

図５は、変形例２のディスプレイスピーカ１２の構成例を示す図である。図５は、ディスプレイスピーカ１２を上方から見下ろした断面図である。図５のディスプレイスピーカ１２は、ディスプレイパネル１００、加振部２００、振動アクチュエータ３００を含む。加振部２００は、本体部２１０、ディスプレイパネル側の両面粘着テープ２２１、ねじ２３０を含む。振動アクチュエータ３００は、振動板３１０、圧電素子３２０、圧電素子３３０を含む。振動板３１０は、中央部分に貫通穴を有する。加振部２００とディスプレイパネル１００とが一体化していてもよい。変形例２は、変形例１と同様に、ねじ２３０により、加振部２００と振動アクチュエータ３００とを固定する構成である。変形例２では、圧電素子３２０の面積をより大きくするために、加振部２００の本体部２１０の振動アクチュエータ３００側の大きさを小さくしている。加振部２００の本体部２１０の振動アクチュエータ３００側の大きさは、ねじ２３０を支持しうる大きさとしている。一方、加振部２００の本体部２１０のディスプレイパネル１００側の大きさは、より大きいことが望ましい。ディスプレイパネル１００と加振部２００との接着面の面積が小さくなると、加振部２００がディスプレイパネル１００から外れる可能性が高くなるからである。ここで、加振部２００の本体部２１０は、圧電素子３２０と接触しない形状とされる。本体部２１０の振動アクチュエータ３００側（ディスプレイパネル１００側より小さくなっている部分）のｚ方向の長さは、圧電素子３２０の厚さ（ｚ方向の長さ）よりも長い。これにより、加振部２００と圧電素子３２０とは接触しない。

【0022】

図６は、変形例２の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。図６は、振動アクチュエータ３００を第１面側から見た図である。変形例２の振動アクチュエータ３００の振動板３１０の露出部分は、変形例１の振動板３１０の露出部分に比べ、小さい。よって、変形例２の圧電素子３２０の面積は、変形例１の圧電素子３２０の面積よりも大きい。これにより、ディスプレイスピーカ１０の出力（最大出力）をより大きくすることができる。

【0023】

（変形例３）
ここで、本実施形態の変形例３を説明する。変形例３は、上記の構成例、変形例と共通点を有する。ここでは、主に上記の構成例、変形例との相違点について説明する。

【0024】

図７は、変形例３の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。図７は、振動アクチュエータ３００を第１面側から見た図である。変形例３の振動アクチュエータ３００では、圧電素子３２０が２つの圧電素子３２０A、３２０Bに分かれている。また、圧電素子３２０A、３２０Bは、加振部２００が貼り付けられる振動板３１０の露出部分を避けて、振動板３１０に貼り付けられる。圧電素子３２０A、３２０Bは、加振部２００が貼り付けられる振動板３１０の露出部分以外の部分に貼り付けられる。ここでは、２つの圧電素子が振動板３１０の第１面に貼り付けられるとしたが、２以上の圧電素子が貼り付けられてもよい。これにより、圧電素子３２０に開口部を設けなくてもよいので、圧電素子３２０の加工が容易になる。また、振動板３１０の第２面に貼り付けられる圧電素子３３０についても同様である。

【0025】

（変形例４）
ここで、本実施形態の変形例４を説明する。変形例４は、上記の構成例、変形例と共通点を有する。ここでは、主に上記の構成例、変形例との相違点について説明する。

【0026】

図８は、変形例４のディスプレイスピーカ１３の構成例を示す図である。図８は、ディスプレイスピーカ１３を上方から見下ろした断面図である。図８のディスプレイスピーカ１３は、ディスプレイパネル１００、加振部２００、振動アクチュエータ３００を含む。加振部２００は、本体部２１０、ディスプレイパネル側の両面粘着テープ２２１、第１ねじ２３０Ａ、第２ねじ２３０Ｂを含む。振動アクチュエータ３００は、振動板３１０、圧電素子３２０、圧電素子３３０を含む。振動板３１０は、中央部分に第１貫通穴及び第２貫通穴を有する。第１貫通穴の中心及び第２貫通穴の中心は、振動板３１０の中心を通り、ｘ方向に平行な直線上に存在する。第１貫通穴の中心から振動板３１０の中心までの距離と、第２貫通穴の中心から振動板３１０の中心までの距離は一致する。例えば、貫通穴の中心から振動板３１０の中心までの距離が、貫通穴の中心から最も近い振動板３１０の端部までの距離よりも短い場合に、当該貫通穴が振動板３１０の中央部分に存在するとする。また、第１貫通穴及び第２貫通穴は、振動板３１０の中心の近傍に存在する。加振部２００とディスプレイパネル１００とが一体化していてもよい。変形例４は、変形例１、２と同様に、第１ねじ２３０Ａ、第２ねじ２３０Ｂにより、加振部２００と振動アクチュエータ３００とを固定する構成である。変形例４では、振動板３１０のたわみ振動を抑制するために、２つのねじ（第１ねじ２３０Ａ、第２ねじ２３０Ｂ）により、加振部２００と振動アクチュエータ３００とを固定する。ここでは、振動板３１０のｘ方向がｚ方向に弓なりになるたわみ振動が発生しているとする。すなわち、図８において、圧電素子３２０、３３０に印加された電圧により、振動板３１０のｘ方向がｚ方向に弓なりになるたわみ振動が発生する。すなわち、振動板３１０のｘ方向にたわみ振動が伝搬する。ここでは、振動板３１０のたわみ振動が伝搬する方向に沿った方向に複数の貫通穴が設けられる。振動板３１０の中心を通り、ｘ方向に平行な直線上に存在する、振動板３１０の第１貫通穴及び第２貫通穴と、第１ねじ２３０Ａ及び第２ねじ２３０Ｂにより、振動板３１０の振動をより効率的にディスプレイパネル１００に伝達することができる。振動板３１０のｙ方向がｚ方向に弓なりになるたわみ振動が発生する場合、振動板３１０の中心を通り、ｙ方向に平行な直線上に振動板３１０の第１貫通穴及び第２貫通穴を設けてもよい。２以上の貫通穴及び２以上のねじにより、加振部２００と振動アクチュエータ３００とが固定されてもよい。たわみ振動の伝搬方向に、より多くの位置で固定されることにより、振動モードが分散されて、広い帯域にわたって振動板３１０の振動をより効率的にディスプレイパネル１００に伝達することができる。

【0027】

図９は、変形例４の振動アクチュエータ３００の構成例を示す図である。図９は、振動
アクチュエータ３００を第１面側から見た図である。変形例４の振動アクチュエータ３００の振動板３１０は、振動板３１０の中心を通り、ｘ方向に平行な直線上に、第１貫通穴、第２貫通穴を有する。圧電素子３２０は、第１貫通穴、第２貫通穴を露出させる開口部を有する。

【0028】

（実施形態の作用、効果）
本実施形態のディスプレイスピーカ１０は、ディスプレイパネル１００、加振部２００、振動アクチュエータ３００を有する。振動アクチュエータ３００は、振動板３１０、圧電素子３２０、圧電素子３３０を有する。加振部２００は、圧電素子３２０、圧電素子３３０に接触することなく、振動板３１０に固定される。ディスプレイスピーカ１０によれば、加振部２００が、圧電素子３２０、圧電素子３３０に接触しないことで、圧電素子３２０、圧電素子３３０が加振部２００に接触する構成に比べて、圧電素子３２０、圧電素子３３０のダメージ（損傷）を抑制することができる。また、ディスプレイスピーカ１０によれば、振動アクチュエータ３００と加振部２００とを強固に結合することができる。

【0029】

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0030】

１０ ディスプレイスピーカ
１１ ディスプレイスピーカ
１２ ディスプレイスピーカ
１３ ディスプレイスピーカ
１００ ディスプレイパネル
２００ 加振部
２１０ 本体部
２２１ 両面粘着テープ
２２２ 両面粘着テープ
２３０ ねじ
３００ 振動アクチュエータ
３１０ 振動板
３２０ 圧電素子
３３０ 圧電素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】