振蕩器和電子裝置制造方法
【專利摘要】壓電元件(20)附著至振動部件(10)。多個電極(22)彼此間隔開地二維設置在所述壓電元件(20)的一個表面上。支撐框架(40)支撐所述振動部件(10)的邊緣。控制單元(50)將獨立的驅動信號輸入到所述多個電極(22)的每一個。因此，依賴于將什么信號輸入到哪個電極(22)，可以以諧振頻率獲得較大的輸出。例如，壓電元件(20)是有表現(xiàn)出壓電性質的高分子材料構成的樹脂膜。
【專利說明】振蕩器和電子裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種振蕩器和電子裝置。
【背景技術】
[0002]將使用壓電材料的振蕩器用作例如參量揚聲器或者超聲波傳感器的振蕩源。
[0003]專利文件I公開了將圓形壓電元件沿徑向方向劃分為多個區(qū)域，并且將信號直接輸入到每一個劃分的區(qū)域中。專利文件2公開了將在壓電膜上形成的電極一維地劃分為多個部分。
[0004]此外，專利文件3公開了由鈮酸鋰構成的矩形壓電片的四個角通過從支撐框架的內壁突出的金屬支撐片支撐。專利文件4公開了將金屬振動片和壓電陶瓷片固定到泡沫樹脂片的中心部分，并且將剛性框架固定到泡沫樹脂片的邊緣。
[0005]相關文件
[0006]專利文件
[0007][專利文件I]日本未審實用新型登記公布N0.62-10594
[0008][專利文件2]日本未審專利公開N0.2003-143694
[0009][專利文件3]日本未審專利公開N0.7-106660
[0010][專利文件4]日本未審專利公開N0.3-201800

【發(fā)明內容】

[0011]當將振蕩器用作參量揚聲器或超聲波傳感器的振蕩源時，要求所述振蕩器獲得諧振頻率的較大輸出。
[0012]本發(fā)明的目的是為了提供一種振蕩器和電子裝置，所述振蕩器和電子裝置可以以諧振頻率獲得較大輸出。
[0013]根據本發(fā)明，提出了一種振蕩器，包括:振動部件；壓電元件，所述壓電元件附著至所述振動部件；多個電極，所述多個電極設置在所述壓電元件的一個表面上，并且彼此間隔開地二維設置；支撐部件，所述支撐部件支撐所述振動部件的邊緣；以及控制單元，所述控制單元將獨立的驅動信號輸入到所述多個電極的每一個。
[0014]根據本發(fā)明，提出了一種振蕩器，包括:振動部件；壓電元件，所述壓電元件附著至所述振動部件；多個電極，所述多個電極設置在所述壓電元件的一個表面上，并且二維地設置以便彼此間隔開；以及框架，所述振動部件固定到所述框架。所述框架的內周平面具有多邊形形狀，所述多邊形形狀的所有角在平面圖中觀看時具有等于或小于180°的角度。所述框架的至少一個角具有加固部件，所述加固部件固定到所述框架和所述振動部件。
[0015]根據本發(fā)明，可以以諧振頻率獲得較大輸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]根據下面描述的優(yōu)選實施例和以下附圖，上述目的、其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚明白。
[0017]圖1是說明了根據第一實施例的振蕩器的配置的圖。
[0018]圖2是圖1中所示的振蕩器的平面圖。
[0019]圖3是說明了將圖2所示的振蕩器附著至電子裝置的狀態(tài)的圖。
[0020]圖4是說明了根據第二實施例的振蕩器的配置的平面圖。
[0021]圖5是說明了根據第三實施例的振蕩器的配置的平面圖。
[0022]圖6是沿圖5的A-A’線得到的截面圖。
[0023]圖7是沿圖5的B-B ’線得到的截面圖。
[0024]圖8是說明了圖7的改進示例的截面圖。
[0025]圖9是說明了圖7的改進示例的截面圖。
[0026]圖10是說明了圖7的改進示例的截面圖。
【具體實施方式】
[0027]下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。此外，在所有的附圖中，相同的部件用相同的參考數字表示，并且將不再重復其描述。
[0028](第一實施例)
[0029]圖1是說明了根據第一實施例的振蕩器的配置的圖。圖2是圖1中所示的振蕩器的平面圖。振蕩器具有振動部件10、壓電元件20、支撐部件(支撐框架)40和控制單元50。將壓電元件20附著至振動部件10。將多個電極22 ニ維地設置在壓電元件20的ー個表面上以便彼此間隔開。支撐框架40支撐振動部件10的邊緣?？刂茊卧?0將獨立的驅動信號輸入到多個電極22的每ー個中。這樣，可以根據將什么信號輸入到哪個電極22來以諧振頻率獲得較大輸出。下文中將詳細進行描述。
[0030]振動部件10具有片狀形狀，并且通過由壓電元件20產生的振動而振動。此外，振動部件10調節(jié)壓電元件20的基頻諧振頻率。機械振子的基頻諧振頻率依賴于負載重量和柔量。因為柔量是振子的機械剛度，可以通過控制振動部件10的剛度來控制壓電元件20的基頻諧振頻率。同時，振動部件10的厚度優(yōu)選地等于或大于5 u m并且等于或小于500 u m。此外，優(yōu)選地，振動部件10具有等于或大于IGpa并且等于或小于500Gpa的縱向彈性模量，所述縱向弾性模量是表示剛度的指數。當振動部件10的剛度過低或過高時，存在損壞機械振子的特性和可靠性的可能性。同時，對組成振動部件10的材料沒有具體限制，只要所述材料是相對于由易碎材料構成的壓電元件20具有較高彈性模量的材料，例如金屬或樹脂，但是從性能或成本的觀點來看，優(yōu)選的是磷青銅、不銹鋼等。
[0031]例如，所述壓電元件20是由表現(xiàn)出壓電性質的高分子材料構成的樹脂膜。例如，所述壓電元件20由聚偏ニ氟こ烯構成的，但是本發(fā)明不限于此。此外，壓電元件20可以由諸如PZT之類的壓電陶瓷構成。在以上情況的任ー個中，壓電元件20的平面形狀小于振動部件10的平面形狀。
[0032]如圖2所示，將多個電極22 ニ維地設置在壓電元件20的ー個表面上以便彼此間隔開。詳細地，將壓電元件20實質上沿X方向和Y方向劃分為多個區(qū)域。電極22形成在每ー個劃分的區(qū)域中。優(yōu)選的是所述區(qū)域具有相同的平面形狀。在這種情況下，優(yōu)選的是電極22具有相同的平面形狀，并且所述電極22等間隔地設置。此外，優(yōu)選的是所述電極22的至少一些設置為基于壓電元件20的中心彼此點對稱。
[0033]在附圖所示的示例中，壓電元件20的平面形狀是圓形。因此，振動部件10也具有圓形形狀，并且支撐框架40也具有沿所述振動部件的圓周的形狀。振動部件10、壓電元件20和支撐框架40設置為彼此同心。基于壓電元件20的中心沿圓周方向將壓電元件20實質上等角度地(例如，以90度)劃分。將扇形電極22設置在每一個劃分的區(qū)域中。換句話說，當在穿過壓電元件20的中心的截面中觀看時，將壓電元件20實質上劃分為兩個相等的部分，并且將電極22設置在每一個區(qū)域中。
[0034]同時，可以接地電極設置在壓電元件20的整個另一個表面上，并且當在平面圖中觀看時，接地電極可以設置為只是在與電極22重疊的部分中的島狀物的形式。
[0035]控制單元50將獨立的驅動信號輸入到多個電極22的每一個中。例如，當將振蕩器用作參量揚聲器時，控制單元50對從外部輸入的聲音數據進行調制以產生用于參量揚聲器的調制數據，基于所述調制數據產生振蕩信號，并且將振蕩信號輸入到壓電元件20中。
[0036]圖3是說明了將圖2所示的振蕩器附著到電子裝置的狀態(tài)的圖。在圖3所示的示例中，將振蕩器附著到電子裝置的殼體70的內壁。詳細地，將支撐框架40的頂部表面附著到殼體70的內壁。所述殼體70配置有音孔72。支撐框架49包括在平面圖中觀看時在支撐框架內側上的音孔72。因此，音孔72面對振動部件10和壓電元件20，并且將從振動部件10和壓電元件20振蕩的聲波通過音孔72輻射到殼體70的外部。
[0037]接下來，將描述所述實施例的操作和效果。當從振蕩器輸出具有振動部件10和壓電元件20的基頻諧振頻率的聲波時，控制單元50將具有基頻諧振頻率的驅動信號同相位地輸入到所有的電極22中。然后，振動部件10和壓電元件20利用基頻諧振頻率振動。
[0038]此外，當從振蕩器輸出具有振動部件10和壓電兀件20的二階諧振頻率的聲波時，控制單元50將具有二階諧振頻率的驅動信號以相反相位輸入到兩個相鄰的電極22。例如，當電極22具有圖2所示的布局時，將具有相反相位的驅動信號輸入沿圖中的X方向或Y方向的兩個相鄰的電極22。
[0039]同時，因為壓電元件20具有較高的機械品質因子Q，當振動部件10和壓電元件20振動時，由于劃分的振動，存在與壓電元件20中的基頻諧振頻率一起產生高階諧振頻率的趨勢。當與基頻諧振頻率一起產生高階諧振頻率時，在高階諧振頻率和基頻諧振頻率之間抵消聲波。在這種情況下，壓電元件20的輸出效率降低。然而在所述實施例中，因為故意地產生了二階諧振頻率，可以防止這種效率降低。換句話說，在所述實施例中，可以獲得具有二階或更高階諧振頻率的較大輸出。在壓電元件20由高分子材料構成的情況下也可以獲得這種效果。
[0040](第二實施例)
[0041]圖4是說明了根據第二實施例的振蕩器的配置的平面圖，并且與根據第一實施例的圖2相對應。根據所述實施例的振蕩器具有與根據第一實施例的振蕩器相同的配置，不同之處在于振動部件10、壓電元件20、電極22和支撐框架40的平面形狀。
[0042]在實施例中，壓電元件20和振動部件10的平面形狀是矩形。將壓電元件20沿X方向和Y方向實質上劃分為相等的部分。換句話說，壓電元件20中的劃分區(qū)域具有相同的形狀。將具有矩形形狀的電極22設置在每一個劃分區(qū)域中。在實質上劃分壓電元件20之后，電極22具有與所述區(qū)域類似的形狀。在附圖所示的示例中，盡管沿X方向和Y方向將壓電元件20實質上劃分為兩個相等的部分，可以將壓電元件20劃分為三個或更多的部分。在這種情況下，振蕩器可以高效率地振蕩三階或更高階的諧振頻率。此外，沿X方向劃分的個數和沿Y方向劃分的個數可以相同或者彼此不同。同時，在以上示例的任ー個中，優(yōu)選的是將所述電極22等間隔地設置。
[0043]此外，支撐框架40具有沿矩形邊緣的形狀。
[0044]通過所述實施例也可以獲得與第一實施例相同的效果。
[0045](第三實施例)
[0046]圖5是說明了根據第三實施例的振蕩器的配置的平面圖。圖6是沿圖5的A-A’線得到的截面圖。圖7是沿圖5的B-B’線得到的截面圖。除了以下配置之外，所述振蕩器具有與根據第一實施例的振蕩器相同的配置。
[0047]首先，如圖5所示，支撐框架40的內周平面具有多邊形形狀，所述多邊形形狀的所有角具有等于或小于180度的角度。將加固部件60設置在所述支撐框架40的ー個或多個角處。如圖7所示，將加固部件60固定到支撐框架40和振動部件10。下文中將進行詳細描述。
[0048]在實施例中，將振動部件10固定到支撐部件30的ー個表面。支撐部件30由金屬構成，例如不銹鋼或磷青銅。支撐部件30的平面形狀大于振動部件10的平面形狀。將支撐部件30固定到支撐框架40。換句話說，在實施例中，通過支撐部件30將振動部件10固定到支撐框架40。振動部件10、壓電元件20和支撐部件30作為振動元件振動。
[0049]在圖5所示的示例中，支撐框架40具有沿矩形邊緣的形狀。然而，支撐框架40的形狀不限于此。例如，支撐框架40可以具有矩形多邊形形狀。
[0050]如上所述，將加固部件60固定到支撐框架40和振動部件10。在實施例中個，將加固部件60設置在支撐框架40的所有角處。加固部件60彼此間隔開，但是不具有任何彼此相連的部分。然而，可以將加固部件60固定到支撐部件30而不是振動部件10。此外，優(yōu)選的是當在平面圖中觀看時，加固部件60不會與壓電元件20重疊。優(yōu)選地，加固部件60和壓電元件20之間的距離盡可能短。
[0051]同時也可以看出，通過提供加固部件60，支撐框架40的內周平面形狀改變。加固部件60具有這樣的形狀，其中支撐框架40的內周接近圓形。在實施例中，按照以下方式設置加固部件60，使得加固部件的平面形狀是等腰三角形，其中等腰三角形的頂角等于支撐框架40的內角，并且所述頂角與支撐框架40的角重疊。
[0052]同時，在所述實施例中，在壓電元件20中設置的電極可以與第一實施例中的電極相同，并且可以不被劃分。
[0053]接下來，將描述實施例的操作和效果。當支撐框架40的內周具有多邊形形狀吋，由振動部件10、壓電元件20和支撐部件30構成的振動元件的平面也具有多邊形形狀。在這種情況下，振動元件的寬度不會唯一確定。例如，在圖5所示的示例中，振動元件的寬度沿線B-B’最大，并且沿線A-A’最小。在這種情況下，存在發(fā)生第一實施例中所述的劃分振動的趨勢，因此存在與基頻諧振頻率一起產生高階諧振頻率的趨勢。在這種情況下，在高階諧振頻率和基頻諧振頻率之間抵消聲波，因此壓電元件20的輸出效率降低。
[0054]另ー方面，在實施例中，因為將加固部件設置在支撐框架40的角處，可以減小振動元件的寬度的最大值和最小值之間的差。因此，可以防止壓電元件20的輸出效率降低。[0055]同時，盡管振蕩器具有支撐部件30，可以將加固部件60附著至支撐部件30。在這種情況下，如圖8所示，可以將加固部件60附著至支撐部件30的上面沒有設置振動部件10的表面。
[0056]此外，如圖9所示，可以無需提供支撐部件30將振動部件10直接固定到支撐框架40。
[0057]此外，如圖10所示，當沒有提供支撐部件30時，加固部件60可以與振動部件10整體地形成。在這種情況下，振動部件10的位于支撐框架40的角處的部分比其他部分更厚。較厚的部分用作加固部件60。
[0058]在圖8至圖10所示的改進示例的任一個中，可以獲得上述效果。
[0059]如上所述，盡管已經參考附圖描述了本發(fā)明的實施例，它們只是本發(fā)明的說明，可以采用除了上述之外的各種配置。
[0060]本申請要求2011年3月31日遞交的日本專利申請N0.2011-079027的優(yōu)先權，將
其內容合并在此作為參考。
【權利要求】
1.一種振蕩器,包括: 振動部件； 壓電元件，所述壓電元件附著至所述振動部件； 多個電極，所述多個電極設置在所述壓電元件的ー個表面上，并且彼此間隔開地ニ維設置； 支撐部件，所述支撐部件支撐所述振動部件的邊緣；以及 控制單元，所述控制單元將獨立的驅動信號輸入到所述多個電極的每ー個。
2.根據權利要求1所述的振蕩器，其中所述多個電極具有相同的平面形狀，并且按照相等的間隔設置。
3.根據權利要求1或2所述的振蕩器，其中所述多個電極的至少ー些設置為基于所述壓電元件的中心彼此點對稱。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的振蕩器，其中所述壓電元件由表現(xiàn)出壓電性質的高分子材料構成。
5.—種振蕩器,包括: 振動部件； 壓電元件，所述壓電元件附著至所述振動部件；以及 框架，所述振動部件被固定到所述框架， 其中當在平面圖中觀看時，所述框架的內周平面具有多邊形形狀，并且其中所述框架的至少ー個角具有加固部件，所述加固部件固定到所述框架和所述振動部件。
6.根據權利要求5所述的振蕩器，其中當在平面圖中觀看時，所述加固部件不與所述壓電元件重疊。
7.根據權利要求5或6所述的振蕩器，其中所述加固部件設置在所述框架的所有角處，并且所述加固部件彼此間隔開。
8.根據權利要求5至7中任一項所述的振蕩器，其中所述加固部件是等腰三角形，其中頂角等于所述框架的內角，并且所述加固部件設置為使得所述頂角與所述框架的所述角重疊。
9.一種電子裝置，具有根據權利要求1至8中任一項所述的振蕩器。
【文檔編號】H04R17/10GK103460719SQ201180069536
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2011年12月5日 優(yōu)先權日:2011年3月31日
【發(fā)明者】大西康晴, 黑田淳, 岸波雄一郎, 村田行雄, 佐藤重夫, 川島信弘, 菰田元喜, 內川達也 申請人:Nec卡西歐移動通信株式會社