JP2018536359A - 複合素子及びこれを備える電子機器 - Google Patents

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Abstract

本発明は、内部に所定の空間が設けられたフレームと、前記フレームの内部に設けられ、振動を発生させる振動部材と、前記フレームの内部に設けられ、音響を発生させるスピーカーと、を備える複合素子及びこれを備える電子機器を開示する。【選択図】図１

Description

本発明は、複合素子に係り、特に、異なる少なくとも二つ以上の機能部が複合化された複合素子及びこれを備える電子機器に関する。
ディスプレイを採用する電子機器、例えば、スマートフォンなどはタッチスクリーンを採用し、このような電子機器市場の成長とあいまってタッチスクリーンパネルが適用される製品が増えてその市場が急速に成長しつつある。
また、電子機器は、多機能に向けて製品が開発されている。したがって、電子機器内に異なる二つ以上の部品が組み込まれることがある。例えば、電子機器からの音響を出力するスピーカー及びタッチスクリーンのタッチに伴いフィードバックを提供する発振装置が必要となる。
発振装置は、タッチスクリーンに適用されてユーザーのタッチ入力に対するフィードバック振動をユーザーが即座で認知できるようにする。即ち、タッチスクリーン装置に配備される発振装置は、ユーザーのタッチに振動として反応する触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）手段として利用可能である。触覚フィードバックとは、物体に触れるとき、ユーザーのフィンガーティップ（指先又はスタイラスペン）で感じられる触覚のことをいう。触覚フィードバック手段は、仮想の物体（例えば、タッチスクリーンのボタン表示）にユーザーが触れたとき、まるで実際の物体（実際のボタン）に触れたかのような応答性で動的特性（ボタンを押すときに指に伝わる振動、触感及び動作音など）を再生できるものが最も理想的であるといえる。したがって、発振装置は、ユーザーが触覚を通じて振動を認知可能な十分な振動力を与える必要がある。この種のタッチスクリーン装置に適用される発振装置としては、振動モーター、リニアモーターなどを用いてもよく、圧電振動装置を用いてもよい。
また、電子機器から発生する音響を出力するためにスピーカーが設けられてもよい。スピーカーとしては、ダイナミックスピーカーを用いてもよく、圧電スピーカーを用いてもよい。
ところが、電子機器内に異なる機能を行う少なくとも二つ以上の素子が設けられるため、実装面積が増えてしまう。即ち、電子機器のサイズの縮小に伴い少なくとも二つ以上の素子が設けられて実装面積が増え、その結果、電子機器の小型化に対応することができなくなる。
大韓民国特許公開第２０１４−０１３３６５８号公報
本発明は、異なる少なくとも二つ以上の機能が複合化された複合素子を提供する。
本発明は、スピーカー及び振動部材が一つに複合化された複合素子を提供する。
本発明は、前記複合素子を備える電子機器を提供する。
本発明の一態様に係る複合素子は、内部に所定の空間が設けられたフレームと、前記フレームの内部に設けられ、振動を発生させる振動部材と、前記フレームの内部に設けられ、音響を発生させるスピーカーと、を備える。
前記振動部材は、圧電振動部材を備え、前記スピーカーは、圧電スピーカーを備える。
前記フレームは、上部、側部及び下部をそれぞれ覆う第１、第２及び第３のカバーを備え、前記第２のカバーは、内側に張り出した少なくとも一つの張出部を備える。
前記圧電振動部材及び圧電スピーカーが前記張出部を間に挟んで離間して設けられる。
前記圧電振動部材は、第１の振動板と、前記第１の振動板の一方の面に設けられた第１の圧電板と、を備え、前記第１の振動板は、少なくとも一部が前記張出部の上に設けられる。
前記圧電振動部材は、前記第１の振動板の他方の面と第１のカバーとの間に設けられた連結部材を更に備え、前記第１のカバーが前記圧電振動部材の重量体として用いられる。
前記複合素子は、前記圧電振動部材と前記圧電スピーカーとが接触されて設けられる。
前記圧電振動部材は、前記第１の振動板の他方の面と前記圧電スピーカーとの間に設けられた連結部材を更に備え、前記圧電スピーカーが前記圧電振動部材の重量体として用いられる。
前記圧電スピーカーは、第２の振動板と、前記第２の振動板の一方の面の上に設けられた第２の圧電板と、前記第２の圧電板から離間して前記第２の振動板の一方の面の上に設けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）と、前記プリント回路基板（ＰＣＢ）の上に設けられた蓋体部材と、を備える。
前記第１の振動板及び前記第２の振動板は、互いに異なる材質によって製作され、前記第１の振動板が前記第２の振動板よりも厚い。
前記第１の圧電板及び前記第２の圧電板は、同じ構造に且つ同じ材質によって製作され、前記第１の圧電板が前記第２の圧電板よりも厚い。
前記複合素子は、前記圧電振動部材及び前記圧電スピーカーのうちの少なくとも一方の少なくとも一部に形成された防水層を更に備える。
前記複合素子は、前記フレームの内部又は外部に設けられた圧力センサーを更に備える。
前記圧力センサーは、第１及び第２の電極層と、前記第１及び第２の電極層の間に設けられた圧電層又は誘電層と、を備える。
本発明の他の態様に係る電子機器は、ケースと、前記ケースの内部の上側に設けられたウィンドウと、前記ケースの内部に設けられ、前記ウィンドウを介して映像を表示する表示部と、前記ケースの内部に設けられ、少なくとも二つ以上の機能を行う複合素子と、を備え、前記複合素子は、内部に所定の空間が設けられたフレームと、前記フレームの内部に設けられ、振動を発生させる振動部材と、前記フレームの内部に設けられ、音響を発生させるスピーカーと、を備える。
前記振動部材とスピーカーとは離間して設けられ、前記フレームの一部が前記振動部材の重量体として用いられる。
前記振動部材とスピーカーとは接触されて設けられ、前記スピーカーが前記振動部材の重量体として用いられる。
前記電子機器は、前記フレームの内部又は外部に設けられた圧力センサーを更に備える。
本発明の実施形態によれば、異なる少なくとも二つ以上の機能が複合化されて複合素子が実現可能である。即ち、音響を出力するスピーカー及び触覚フィードバックを提供する振動部材が一つに複合化されて複合素子を実現することができる。なお、スピーカー及び振動部材に加えて、圧力センサーが更に複合化されて複合素子を実現することができる。このような複合素子を電子機器に適用することにより、電子機器内の実装面積を狭めることができ、これにより、電子機器の小型化に速やかに対応することができる。
本発明の第１の実施形態に係る複合素子の断面図。 本発明の実施形態に係る複合素子の第１の振動板の平面図。 本発明の第２の実施形態に係る複合素子の断面図。 本発明の第３の実施形態に係る複合素子の断面図。 本発明の第３の実施形態に係る複合素子を構成する圧力センサーの断面図。 本発明の実施形態に係る複合素子を備える電子機器の斜視図。 本発明の実施形態に係る複合素子を備える電子機器の斜視図
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合素子の断面図である。
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態に係る複合素子は、異なる機能を行う少なくとも二つ以上の機能部を備えていてもよい。例えば、フレーム１００と、フレーム１００内に設けられ、互いに異なる機能を行う第１及び第２の部品と、を備えていてもよい。ここで、第１及び第２の部品は、それぞれ触覚フィードバックを提供する圧電振動部材と、音響を出力する圧電スピーカーと、を備えていてもよい。以下、本発明の第１の実施形態に係る複合素子について説明するが、同複合素子が圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が複合化された複合素子であることを想定して説明する。
１．フレーム
フレーム１００は、内部に所定の空間が設けられるようにし、上部を覆う第１のカバー１１０と、側面を覆う第２のカバー１２０と、下部を覆う第３のカバー１３０と、を備えていてもよい。即ち、フレーム１００は、上部、下部及びこれらの間の側部を覆って内部に所定の空間が設けられるようにしてもよい。
第１のカバー１１０は、複合素子の上面を覆うように設けられる。また、第１のカバー１１０の下側には圧電振動部材２００が位置してもよい。このような第１のカバー１１０は、所定の厚さを有し、平板状に設けられてもよい。更に、第１のカバー１１０は、複合素子の形状に応じて略長方形状を呈してもよい。しかしながら、第１のカバー１１０は、複合素子の形状に応じて、円形、正方形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような第１のカバー１１０は、例えば、１．９７×１０４〜０．７２×１０６ｋｇ／ｃｍ２の弾性係数を有してもよい。第１のカバー１１０は、このような弾性係数を有する様々な材質を用いて形成してもよいが、例えば、リン青銅、アルミニウム、ステンレス鋼、プラスチックなどが使用可能である。また、第１のカバー１１０は、鉄及びニッケルの合金（６３．５Ｆｅ、３６Ｎｉ、０．５Ｍｎ）、即ち、インバー（ＩＮＶＡＲ）を用いて形成してもよい。このような第１のカバー１１０は、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍの厚さに形成されてもよい。一方、第１のカバー１１０は、連結部材２３０を介して圧電振動部材２００に連結され、連結部材２３０を介して圧電振動部材２００に重量を与えて圧電振動部材２００の振動力を増大させる重量体の役割を果たしてもよい。
第２のカバー１２０は、複合素子の側面を覆う。このような第２のカバー１２０は、第１及び第３のカバー１１０、１３０の間に設けられ、第１及び第３のカバー１１０、１３０と直交するように、即ち、第１及び第３のカバー１１０、１３０と垂直になるように設けられてもよい。このとき、第２のカバー１２０は、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が設けられる空間を仕切り、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が支持されるようにする。このような第２のカバー１２０は、第１及び第３のカバー１１０、１３０の間に垂直に設けられた垂直部１２１と、垂直部１２１の所定の領域から内側に張り出した張出部１２２と、を備えていてもよい。第２のカバー１２０の垂直部１２１及び張出部１２２は、同じ厚さに形成されてもよく、互いに異なる厚さに形成されてもよいが、垂直部１２１が張出部１２２よりも厚く設けられてもよい。また、張出部１２２は、圧電振動部材２００と圧電スピーカー３００との間の間隔に応じてその厚さが調節されてもよい。このように、第２のカバー１２０が内側に張り出すように張出部１２２が形成され、張出部１２２の一方の面及び他方の面に圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が支持される。このような第２のカバー１２０は、垂直部１２１が複合素子の形状に応じて略直方形又は円形の枠状に設けられ、張出部１２２は、垂直部の少なくとも二つの領域から張り出してもよい。即ち、垂直部１２１が中央部に開口が形成され、外側端縁を取り囲むように設けられ、張出部１２２は、垂直部１２１の内側の縁辺に沿って全体的に形成されてもよく、少なくとも二つ以上が所定間隔を隔てて設けられてもよい。このような第２のカバー１２０の材質としては、弾性係数に応じて、様々な材質が使用可能である。例えば、第２のカバー１２０は、１．９７×１０４〜０．７２×１０６ｋｇ／ｃｍ２の弾性係数を有してもよく、このような弾性係数を有するリン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって製作されてもよい。このような第２のカバー１２０は、複合素子の外観を形成し、衝撃によって圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が離脱されたり破損されたりすることを防ぐことができる。一方、第２のカバー１２０は、少なくとも一領域が切欠又は開放され、当該領域に配線部（図示せず）が引き込まれてもよい。更に、第２のカバー１２０は、垂直部１２１の内側に一方の側から圧電振動部材２００が嵌入し、他方の側から圧電スピーカー３００が嵌入してもよい。したがって、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００の嵌入及び位置合わせを容易にするために、垂直部１２１の所定の領域にはガイドピン又はガイド溝が形成されてもよい。例えば、垂直部１２１の上側及び下側に所定の溝が形成され、第１及び第３のカバー１１０、１３０のこれに対応する部分に張出部が形成されて張出部が溝に係合するようにすることで、第２のカバー１２０の内側に圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が容易に係合するようにする。一方、第１及び第３のカバー１１０、１３０は、第２のカバー１２０の垂直部１２１の内側に接触されて設けられてもよく、少なくとも一方が離間して設けられてもよい。例えば、第１及び第３のカバー１１０、１３０が載置されるように垂直部１２１の内側に他の張出部（図示せず）が形成されてもよく、第１及び第３のカバー１１０、１３０の側面が垂直部１２１の内側面と接着剤によって貼り合わせられてもよい。一方、第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００の重量体として働くため、第２のカバー１２０に貼着又は止着せず、第２のカバー１２０の少なくとも一領域に支持されてもよい。
第３のカバー１３０は、第１のカバー１１０と対向するように第２のカバー１２０の下側に設けられる。即ち、第３のカバー１３０は、複合素子の下面を覆うように設けられる。このような第３のカバー１３０は、所定の厚さを有し、平板状に設けられてもよい。また、第３のカバー１３０は、複合素子の形状に応じて略長方形、円形、正方形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。このような第３のカバー１３０は、例えば、１．９７×１０４〜０．７２×１０６ｋｇ／ｃｍ２の弾性係数を有してもよく、リン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって製作されてもよい。また、第３のカバー１３０は、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの厚さに形成されてもよい。ここで、第３のカバー１３０は、第２のカバー１１０よりも薄く形成されてもよく、第１のカバー１１０と同じ厚さに形成されてもよい。更に、第３のカバー１３０は、第１のカバー１１０と同じ形状に形成されてもよい。しかしながら、第３のカバー１３０は、第１のカバー１１０とは異なる厚さに形成されてもよく、第１のカバー１１０とは異なる形状に形成されてもよい。
上述したように、第１のカバー１１０によって上側が覆われ、第２のカバー１２０によって側面が覆われ、第３のカバー１３０によって下側が覆われて、フレーム１００は、内部に所定の空間が設けられる。一方、第１のカバー１１０は、圧電振動部材２００の重量体として用いられるため、第３のカバー１３０に比べて厚く形成されてもよく、第３のカバー１３０に比べて重く形成されてもよい。
２．圧電振動部材
圧電振動部材２００は、フレーム１００の内部の空間内に設けられた第１の圧電板２１０と、第１の圧電板２１０の一方の面の上に設けられた第１の振動板２２０と、第１の振動板２２０の一方の面の上に設けられた連結部材２３０と、を備えていてもよい。
第１の圧電板２１０は、所定の厚さを有する、例えば、長方形の板状に設けられてもよい。いうまでもなく、第１の圧電板２１０は、長方形だけではなく、円形、正方形、多角形など様々な形状に設けられてもよい。即ち、第１の圧電板２１０は、複合素子の形状に応じて様々な形状を有してもよい。このような第１の圧電板２１０は、基板と、基板の少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備えていてもよい。例えば、第１の圧電板２１０は、基板の両面に圧電層が形成されたバイモルフタイプに形成されてもよく、基板の一方の面に圧電層が形成されたユニモルフタイプに形成されてもよい。圧電層は、少なくとも一層が積層されて形成されてもよいが、好ましくは、複数の圧電層が積層されて形成される。また、圧電層の上部及び下部にはそれぞれ電極が形成されてもよい。即ち、複数の圧電層及び複数の電極が交互に積層されて第１の圧電板２１０が実現されてもよい。ここで、圧電層は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ，Ｋ，Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ，Ｎａ，Ｔｉ）、ポリマー系の圧電物質を用いて形成してもよい。更に、圧電層は、異なる方向又は同じ方向に分極されて積層されて形成されてもよい。即ち、基板の一方の面の上に複数の圧電層が形成される場合、各圧電層は、互いに反対の方向又は同じ方向の分極が交互に形成されてもよい。一方、基板は、圧電層が積層された構造を保ちながら振動を発生させる特性を有する物質を用いて製作してもよいが、例えば、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよい。ところが、第１の圧電板２１０は、圧電層及び基板を用いずに形成されてもよいが、例えば、中心部に未分極の圧電層が設けられ、その上部及び下部に異なる方向に分極された複数の圧電層が積層されて第１の圧電板２１０が形成されてもよい。
第１の振動板２２０は、少なくとも一部がフレーム１００に固定されてもよい。即ち、第１の振動板２２０は、周縁の所定の幅がフレーム１００の第２のカバー１２０の張出部の上に固定されてもよい。したがって、第１の振動板２２０は、周縁が張出部の上に固定されて、ねじを用いて螺着してもよく、接着剤を用いて貼着してもよい。ところが、圧電振動部材２００が既に製作された状態でフレーム１００内に固定される場合もあるため、第１の振動板２２０は、接着剤を用いて固定してもよい。しかしながら、第１の振動板２２０をねじを用いて螺着することにより、大きな振動や衝撃又は高温による熱衝撃にも拘わらず緊結することができる。このように、第１の振動板２２０がフレーム１００に固定され、第１の圧電板２１０は、フレーム１００の第１のカバー１１０に面していない第１の振動板２２０の一方の面に設けられてもよい。例えば、第１の振動板２２０が張出部の上面に固定され、第１の圧電板２１０は、張出部の間の領域の第１の振動板２２０の下面に取り付けられてもよい。いうまでもなく、圧電板３１０は、フレーム１００の第１のカバー１１０に面する第１の振動板２２０の他方の面に接着剤を用いて貼着してもよい。このような振動板３２０は、金属、プラスチックなどを用いて製作してもよく、異なる異種の素材を積層して少なくとも２重構造に形成してもよい。例えば、第１の振動板２２０は、リン青銅、ステンレス鋼、インバー（ＩＮＶＡＲ）などによって形成されてもよい。また、第１の振動板２２０は、１．９７×１０４〜０．７２×１０６ｋｇ／ｃｍ２の弾性係数を有してもよい。このとき、第１の圧電板２１０は、第１の振動板２２０よりも小さく設けられてもよい。更に、第１の振動板２２０は、第１の圧電板２１０と貼り合わせられた領域を除く所定の領域が折れ曲がった形状に形成されてもよい。即ち、第１の圧電板２１０と貼り合わせられた領域の外側の第１の振動板２２０は、所定の折れ曲がった形状、例えば、下側に折れ曲がった後に再び上側に折れ曲がった形状を呈してもよい。なお、折れ曲がった領域の外側に再び平らに形成され、この領域がフレーム１００に接触されてもよい。換言すれば、第１の振動板２２０は、第１の圧電板２１０と接触される第１の領域及びフレーム１００と接触される第２の領域は平板状に設けられ、第１及び第２の領域の間には折れ曲がった第３の領域が設けられて製作されてもよい。
一方、第１の振動板２２０は、図２に示すように、様々な形状に形成されてもよい。即ち、図２の（ａ）に示すように、例えば、所定の厚さを有する長方形の板状に設けられてもよく、図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）に示すように、相対向する両辺の所定の領域、例えば、短辺の中央部に少なくとも一つ以上の凹部２２１又は凸部２２２が形成されてもよい。このとき、第１の振動板２２０の凹部２２１又は凸部２２２に対応してフレーム１００の第２のカバー１２０の垂直部１２１の内側には凸部又は凹部が形成されてもよい。したがって、第１の振動板２２０の凹部２２１又は凸部２２２がこれに対応して垂直部１２１の内側の凸部又は凹部に係合してフレーム１００内に嵌入することにより、第１の振動板２２０の位置合わせをなお一層容易に行うことができ、これにより、工程マージンを向上させることができる。また、第１の振動板２２０には、図２の（ｄ）及び図２の（ｅ）に示すように、少なくとも一つ以上の開口２２３が形成されてもよい。開口２２３は、第１の振動板２２０の長尺の長辺方向に沿って第１の振動板２２０の少なくとも一つの領域を除去又は切欠することにより形成されてもよい。このように、第１の振動板２２０に少なくとも一つの開口２２３が形成されることにより、第１の圧電板２１０は、少なくとも一領域が第１の振動板２２０に取り付けられず、開口２２３の上に設けられる。即ち、第１の振動板２２０は、少なくとも一部が第１の圧電板２１０と接触され、残りの一部が第１の圧電板２１０と接触されない。いうまでもなく、第１の振動板２２０は、互いに分離された少なくとも二つ以上に設けられてもよく、第１の圧電板２１０は、一つ設けられてこれらを備えて取り付けられてもよい。一方、第１の振動板２２０は、図２の（ｆ）に示すように、周縁に沿って複数の孔２２４が形成されてもよい。複数の孔２２４は、第１の振動板２２０のねじによる螺着のために設けられてもよい。即ち、複数の孔２２４を介してねじ又は係合ピンがフレーム１００の張出部に係合してもよい。
連結部材２３０は、圧電振動部材２００とフレーム１００との間に設けられる。即ち、連結部材２３０は、圧電振動部材２００の第１の振動板２２０と第１のカバー１１０との間に設けられる。一方、連結部材２３０は、第１の振動板２２０及び第１のカバー１１０の形状に応じて略長方形に形成されてもよい。しかしながら、連結部材２３０は、円形、正方形、多角形などの様々な形状に形成されてもよく、その形状を問わない。このような連結部材２３０は、第１の振動板２２０の中央部に設けられてもよく、第１の振動板２２０の面積の５％〜５０％の面積を有するように形成されてもよい。連結部材２３０の面積が第１の振動板２２０の面積の５０％を超えると、第１の振動板２２０の振動を抑えることができ、連結部材２３０の面積が第１の振動板２２０の面積の５％未満であれば、第１の振動板２２０の振動を第１のカバー１１０に正常に伝えることができず、その結果、第１のカバー１１０の重量を第１の振動板２２０に正常に載せることができない。一方、連結部材２３０は、圧電振動部材２００及びフレーム１００の少なくとも一方に貼着されてもよく、それ以外の方式によって固定されてもよい。例えば、連結部材２３０は、圧電振動部材２００に固定され、フレーム１００に固定されずに接触されてもよく、フレーム１００に固定され、圧電振動部材２００に固定されずに接触されてもよい。しかしながら、連結部材２３０は、圧電振動部材２００及びフレーム１００の両方ともに固定されて安定的な固定を図ることが好ましい。ここで、連結部材２３０を圧電振動部材２００及びフレーム１００に固定するために両面テープなどの接着剤を用いてもよく、このとき、両面テープなどの接着剤は、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さに形成されてもよい。いうまでもなく、連結部材２３０をゴム、シリコンなどの接着物質を用いて形成することにより、それ自体を圧電振動部材２００及びフレーム１００と貼り合わせてもよい。このような連結部材２３０は、ＰＥＴ、ポリウレタン、ポリカーボネート、ゴム、シリコン、ポロン（ＰＯＲＯＮ）などによって形成されてもよい。また、連結部材２３０は、２０〜９０の硬さを有してもよい。例えば、連結部材２３０がポリカーボネート又はＰＥＴによって製作された場合、硬さが５０〜９０であってもよく、連結部材２３０がシリコンによって製作された場合、硬さが４５〜７０であってもよく、連結部材２３０がポロンによって製作された場合、硬さが２０〜７０であってもよい。このように、連結部材２３０を設けることにより、製品の落下又は衝撃に際しての製品の損傷を防ぐことができる。更に、圧電振動部材３００の振動を集中させて損失なしに振動力を伝えることができ、圧力の印加に際して素子側に力を集中させて電圧の出力を更に手軽に行うことができる。なお、重量体として働く第１のカバー１１０の重量を圧電振動部材２００に伝えて圧電振動部材２００の振動力を増大させる媒介体の役割を果たす。
一方、圧電振動部材２００には、少なくとも一部に防水層（図示せず）が更に形成されてもよい。防水層は、パリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）などの防水材料を用いてコーティングしてもよい。防水層は、第１の圧電板２１０が第１の振動板２２０の上に貼着された状態で、第１の圧電板２１０の上面及び側面と、第１の圧電板２１０によって露出された第１の振動板２２０の上面及び側面に形成されてもよい。即ち、防水層は、第１の圧電板２１０及び第１の振動板２２０の上面及び側面に形成されてもよい。また、防水層は、第１の圧電板２１０が第１の振動板２２０の上に貼着された状態で、第１の圧電板２１０の上面及び側面と、第１の振動板２２０の上面、側面及び下面に形成されてもよい。即ち、防水層は、第１の圧電板２１０及び第１の振動板２２０の上面、側面及び下面に形成されてもよい。このように、防水層が第１の圧電板２１０及び第１の振動板２２０の少なくとも一方の面に形成されることによって、圧電振動部材２００への湿気の浸透を防ぐことができ、酸化を防ぐことができる。更に、第１の振動板２２０の硬さの増加による応答速度を向上させることもできる。更にまた、防水層のコーティング厚さに応じて共振周波数を調節することができる。いうまでもなく、防水層は、第１の圧電板２１０にのみコーティングされてもよいが、第１の圧電板２１０の上面、側面及び下面にコーティングされてもよく、第１の圧電板２１０と接続されて第１の圧電板２１０に電源を供給するためのフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣＢ）などの電源線にコーティングされてもよい。防水層が第１の圧電板２１０に形成されることにより、第１の圧電板２１０への水分の浸透を防ぐことができ、酸化を防ぐことができる。加えて、形成厚さを調節することによって、共振周波数を調節することができる。このような防水層は、第１の圧電板２１０又は第１の振動板２２０の材質及び特性に応じて厚さを異ならせてコーティングしてもよいが、第１の圧電板２１０又は第１の振動板２２０の厚さよりも小さく形成されてもよく、例えば、０．１μｍ〜１０μｍの厚さに形成されてもよい。このように、防水層をコーティングするために、例えば、パリレンを気化器（Ｖａｐｏｒｉｚｅｒ）において１次的に加熱して気化させてダイマー（ｄｉｍｅｒ）状態にした後、２次的に加熱してモノマー（Ｍｏｎｏｍｅｒ）状態で熱分解させ、パリレンを冷却させれば、パリレンはモノマー状態からポリマー状態へと切り換わって圧電振動部材２００の少なくとも一面の上にコーティングされてもよい。一方、パリレンなどの防水層は、圧電振動部材２００上の連結部材２３０の上にも形成されてもよく、フレーム１００の少なくとも一部の上にも形成されてもよい。
３．圧電スピーカー
圧電スピーカー３００は、第２の圧電板３１０と、第２の圧電板３１０の一方の面に貼着された第２の振動板３２０と、を備えていてもよい。
第２の圧電板３１０は、第１の圧電板２１０と同様に形成されてもよい。即ち、第２の圧電板３１０は、基板と、基板の少なくとも一方の面に形成された圧電層と、を備えていてもよい。また、第１の圧電板２１０の欄において説明された内容が第２の圧電板３１０に適用可能である。但し、第２の圧電板３１０は、第１の圧電板２１０よりも薄い厚さに又はそれと同じ厚さに形成されてもよい。例えば、第２の圧電板３１０は、第１の圧電板２１０の厚さの３０％〜１００％の厚さに形成されてもよい。一方、第２の圧電板３１０の一方の面の上部には駆動信号が印加される電極パターン（図示せず）が形成されてもよい。電極パターンは、互いに離間して少なくとも二つ以上形成されてもよく、連結端子（図示せず）と接続されてこれを介して電子機器、例えば、モバイル機器から音響信号を受信してもよい。
第２の振動板３２０は、所定の厚さを有する略長方形、円形などの板状に設けられ、第２の圧電板３１０よりも大きく形成されてもよい。第２の振動板３２０は、周縁が第２のカバー１２０の張出部の一方の面の上に貼着されてもよい。即ち、第１の振動板２２０の周縁が第２のカバー１２０の張出部の上面に貼着され、第２の振動板３２０の周縁が張出部の下面に貼着されてもよい。このような第２の振動板３２０は、第１の振動板２２０とは異なる材質によって形成されてもよい。例えば、第２の振動板３２０は、ポリマー系又はパルプ系の物質を用いて形成してもよい。例えば、第２の振動板３２０は、樹脂フィルムを用いて形成してもよいが、エチレンプロピレンゴム系、スチレンブタジエンゴム系などヤング率が１ＭＰａ〜１０ＧＰａであって、損失係数が大きな材料を用いて製作してもよい。更に、第２の振動板３２０は、第１の振動板２２０よりも小さく、且つ、第１の振動板２２０よりも薄く形成されてもよい。即ち、第１の振動板２２０が周縁が張出部の上面に貼着され、側面が第２のカバー１２０の垂直部の内側に接触されるように形成され、第２の振動板３２０は、側面が第２のカバー１２０の垂直部の内側から離間するように設けられる。また、第１の振動板２２０が金属などの材質によって形成され、第２の振動板３２０がフィルムによって形成されるため、第２の振動板３２０は、第１の振動板２２０よりも薄く形成されてもよい。このような圧電スピーカー３００は、所定の信号に基づいて駆動され、高音特性に優れた音響を出力することができる。
また、圧電スピーカー３００は、張出部の下側に圧電スピーカー３００の駆動のためのプリント回路基板（ＰＣＢ）３３０が設けられてもよい。なお、プリント回路基板（ＰＣＢ）３３０は、下側が第３のカバー１３０と接触されてもよい。
一方、圧電スピーカー３００は、少なくとも一部にパリレンなどの防水材料を用いて形成した防水層（図示せず）が更に設けられてもよい。防水層は、第２の圧電板３１０及び第２の振動板３２０の少なくとも一部に形成されてもよい。即ち、圧電スピーカー３００に適用される防水層は、圧電振動部材２００に適用された防水層と同様に、第２の圧電板３１０及び第２の振動板３２０の少なくとも一部に形成されてもよい。
また、本発明の複合素子を構成する各構成要素は、接着部材などを用いて貼着してもよい。例えば、第１及び第２の圧電板２１０、３１０が接着剤によって第１及び第２の振動板２２０、３２０に貼着されてもよく、第１及び第２の振動板２２０、３２０が接着剤によって張出部の上に貼着されてもよい。更に、連結部材２３０が第１のカバー１１０及び第１の振動板２２０の少なくともどちらか一方と接着剤によって貼り合わせられてもよい。しかしながら、接着剤に加えて、様々な方式によって貼着してもよい。例えば、金属取付型両面テープを用いて貼着してもよく、エポキシを用いて取り付けてもよく、溶接又は螺着方式を用いて取り付けてもよい。
上述したように、本発明の第１の実施形態に係る複合素子は、触覚フィードバックを提供する圧電振動部材２００と、音響を出力する圧電スピーカー３００と、がフレーム１００内に所定の間隔だけ離間して設けられてもよい。したがって、少なくとも二つ以上の機能をそれぞれ行う少なくとも二つ以上の部品が一つの複合素子内に実現されるので、これを採用する電子機器内の実装面積を狭めることができ、これにより、電子機器のサイズの縮小に速やかに対応することができる。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る複合素子の断面図である。
図３を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る複合素子は、フレーム１００と、フレーム１００の内部に設けられた圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００を備え、圧電スピーカー３００が連結部材２３０を介して圧電振動部材２００の第１の振動板２２０と連結される。即ち、本発明の他の実施形態においては、圧電スピーカー３００が圧電振動部材２００の重量体として働く。
フレーム１００は、側面を覆う第２のカバー１２０と、第２のカバー１２０の上部及び下部を覆う第１及び第３のカバー１３０と、を備える。このとき、第２のカバー１２０には、フレーム１００の側面をなす垂直部１２１と、圧電振動部材２００が支持されるように張出部１２２と、が設けられるが、張出部１２２は、第３のカバー１３０寄りに設けられる。即ち、張出部１２２は、第３のカバー１３０と接触される下部から所定の高さに設けられてもよい。本発明の一実施形態においては、張出部１２２が第２のカバー１２０の中央部に設けられているが、本発明の第２の実施形態においては、張出部１２２が第２のカバー１２０が下側に設けられている。
圧電振動部材２００は、フレーム１００の張出部１２２の上に支持される第１の振動板２２０と、第１の振動板２１０の一方の面に設けられた第１の圧電板２１０と、第１の振動板２１０の他方の面に設けられた連結部材２３０と、を備えていてもよい。即ち、第１の圧電板２１０は、第３のカバー１３０に面するように第１の振動板２２０の下面に設けられてもよく、連結部材２３０は、第１の圧電板２１０が設けられていない第１の振動板２２０の上面に設けられてもよい。
圧電スピーカー３００は、連結部材２３０の上に設けられた第２の振動板３２０と、第２の振動板３２０の上面に設けられた第２の圧電板３１０と、第２の圧電板３１０から離間して第２の振動板３２０の上面に設けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）３３０と、プリント回路基板（ＰＣＢ）３３０の上に設けられ、第２の圧電板３１０から所定の間隔だけ離間している蓋体部材３４０と、を備えていてもよい。即ち、プリント回路基板（ＰＣＢ）３３０は、第２の圧電板３２０よりも高く設けられ、その上側に蓋体部材３４０が設けられる。したがって、第２の振動板３２０、プリント回路基板（ＰＣＢ）３３０及び蓋体部材３４０によって所定の空間が設けられ、その空間内に第２の圧電板３１０が設けられる。なお、第２の振動板３２０、プリント回路基板（ＰＣＢ）３３０及び蓋体部材３４０によって設けられた空間は、第２の圧電板３１０の共鳴空間となることが好ましい。
このように、圧電振動部材２００の上に圧電スピーカー３００が設けられ、圧電スピーカー３００が圧電振動部材２００の重量体、即ち、ウェイト部材として用いられてもよい。したがって、圧電スピーカー３００の重量を圧電振動部材２００に加えて圧電振動部材２００の振動特性を更に向上させることができ、複合素子の厚さを本発明の一実施形態に係る複合素子の厚さよりも薄くできる。
また、前記本発明の実施形態においては、圧電振動部材及び圧電スピーカーを例にとって説明したが、フレームに収容される部品は、圧電振動部材及び圧電スピーカーに何等制限されない。例えば、圧電スピーカーの代わりにダイナミックスピーカーをはじめとする様々な音響出力素子が設けられてもよい。なお、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー２００に加えて、圧力センサーを更に備えていてもよい。このように、圧力センサーを更に備える本発明の第３の実施形態に係る複合素子について添付図面に基づいて説明すれば、次の通りである。
図４は、本発明の第３の実施形態に係る複合素子の断面図であって、該複合素子は、圧力センサーを更に備えている。また、図５は、圧力センサーの一例による断面図である。
図４及び図５を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る複合素子は、フレーム１００と、フレーム１００の内部に設けられた圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００と、フレーム１００の内部又は外部に設けられた圧力センサー４００と、を備えていてもよい。ここで、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００は、本発明の第１及び第２の実施形態の欄において既に説明したため、その詳細な説明は省略する。
フレーム１００は、外形をなす垂直部１２１と、垂直部１２１の所定の領域から内側に張り出した第１の張出部１２２と、第１の張出部１２２から垂直方向に離間して垂直部１２１の所定の領域から内側に張り出した第２の張出部１２３と、を備えていてもよい。即ち、垂直部１２１の内側から垂直方向に所定の間隔だけ離間して第１及び第２の張出部１２２ａ、１２３が設けられてもよい。ここで、第１の張出部１２２ａは、圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００を支持するために設けられ、第２の張出部１２３は、圧力センサー４００を支持するために設けられてもよい。また、第１及び第２の張出部１２２ａ、１２３の厚さは互いに同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。例えば、第１の張出部１２２ａが第２の張出部１２３よりも厚く形成されてもよい。即ち、第１の張出部１２２ａを間に挟んで圧電振動部材２００及び圧電スピーカー３００が互いに離間し、第１の張出部１２２ａの間の空間に第１の圧電板２１０が設けられるため、圧電振動部材２００と圧電スピーカー３００との間の離間距離及び第１の圧電板２１０の厚さのうちの少なくともどちらか一方に応じて第１の張出部１２２ａの厚さが調節可能である。しかしながら、第２の張出部１２３は圧力センサー４００を支持し、これらの間にいかなる構造物も形成されないため、第１の張出部１２２ａよりも薄く形成されることが好ましい。
４．圧力センサー
圧力センサー４００は、フレーム１００の内部の圧電振動部材２００の上に設けられてもよい。しかしながら、圧力センサー４００は、フレーム１００の外部の圧電振動部材２００の上に設けられてもよい。即ち、圧力センサー４００は、フレーム１００の内側の大きさと同じであるか又はそれよりも小さい場合にフレーム１００の内側に設けられてもよく、フレーム１００よりも大きい場合にフレーム１００の上側に設けられてもよい。このような圧力センサー４００は、互いに離間する第１及び第２の電極層４１０、４２０と、第１及び第２の電極層４１０、４２０の間に設けられた圧電層４３０と、を備えていてもよい。即ち、垂直方向に第１及び第２の電極層４１０、４２０が互いに離間し、これらの間に圧電層４３０が設けられてもよい。
第１及び第２の電極層４１０、４２０は、第１及び第２の支持層１１０、１２０と、第１及び第２の支持層４１１、４２１の上にそれぞれ形成された第１及び第２の電極４１２、４２２と、を備えていてもよい。即ち、第１及び第２の支持層４１１、４２１が所定の間隔だけ互いに離間して形成され、第１及び第２の支持層４１１、４２１の表面に第１及び第２の電極４１２、４２２がそれぞれ形成される。第１及び第２の支持層４１１、４２１は、所定の厚さを有する板状に設けられてもよい。また、第１及び第２の支持層４１１、４２１は、可撓性を有するようにフィルム状に設けられてもよい。これらの第１及び第２の支持層４１１、４２１は、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）、ウレタン（Ｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＣなどを用いて形成してもよい。更に、第１及び第２の支持層４１１、４２１は、場合によって透明であってもよく、不透明であってもよい。第１及び第２の電極４１２、４２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ：Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明導電性物質によって形成されてもよい。しかしながら、第１及び第２の電極４１２、４２２は、このような物質に加えて、他の透明な導電性物質によって形成されてもよく、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）などの不透明な導電性物質によって形成されてもよい。更にまた、第１及び第２の電極４１２、４２２は、互いに交差する方向に形成されてもよい。例えば、第１の電極１２０が所定の幅を有するように一方向に形成され、これが他方向に所定の間隔だけ離間して形成されてもよい。これに対し、第２の電極２２０は、所定の幅を有するように一方向と直交する他方向に形成され、これが他方向と直交する一方向に所定の間隔だけ離間して形成されてもよい。即ち、第１及び第２の電極４１２、４２２は、互いに直交する方向に形成されてもよい。いうまでもなく、第１及び第２の電極４１２、４２２は、このような形状に加えて、様々な形状に形成されてもよい。例えば、第１及び第２の電極４１２、４２２のどちらか一方が支持層の上に全体的に形成され、他方は一方向及び他方向に所定の幅及び間隔を有する略四角形のパターンを有するように複数形成されてもよい。ここで、第１及び第２の電極４１２、４２２は、互いに面する方向に形成されてもよく、互いに面しないように形成されてもよい。加えて、第１及び第２の電極４１２、４２２は、圧電層４３０に接触されて形成されてもよく、 圧電層４３０に接触されないように形成されてもよい。いうまでもなく、第１及び第２の電極４１２、４２２は、圧電層４３０から所定の間隔だけ互いに離間した状態を保ち、所定の圧力、例えば、ユーザーのタッチ入力が印加されれば、第１及び第２の電極４１２、４２２の少なくともどちらか一方が局部的に圧電層４３０と接触されてもよい。このとき、圧電層４３０から所定のレベルの電圧が発生してもよい。
圧電層４３０は、第１及び第２の電極層４１０、４２０の間に所定の厚さに形成され、例えば、１０μｍ〜５０００μｍの厚さに形成されてもよい。即ち、圧電層４３０は、圧力センサー４００が採用される電子機器のサイズに応じて様々な厚さに形成されてもよい。例えば、圧電層４３０は、１０μｍ〜５０００μｍ、好ましくは、５００μｍ以下、更に好ましくは、２００μｍ以下の厚さに形成されてもよい。このような圧電層４３０は、所定の厚さを有する略四角形の板状の圧電体４３１及びポリマー４３２を用いて形成してもよい。即ち、複数の板状の圧電体４３１がポリマー４３２内に設けられて圧電層４３０が形成されてもよい。ここで、圧電体４３１は、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）、ＮＫＮ（Ｎａ，Ｋ，Ｎｂ）、ＢＮＴ（Ｂｉ，Ｎａ，Ｔｉ）系の圧電物質を用いて形成してもよい。いうまでもなく、圧電体４３１は、上記の物質に加えて、様々な圧電材料を用いて形成してもよい。このような所定の板状の圧電体４３１は、３μｍ〜５０００μｍの大きさに形成されてもよく、一方向及び他方向に複数配列されてもよい。即ち、第１及び第２の電極層４１０、４２０の間の厚さ方向（即ち、縦方向）及びこれと直交する平面方向（即ち、横方向）に複数配列されてもよい。圧電体４３１は、厚さ方向に少なくとも二層以上に配列されてもよいが、例えば、５層構造に形成されてもよい。一方、圧電体４３１は、同じ大きさを有し、等間隔で離間していることが好ましい。しかしながら、圧電体４３１は、少なくとも二つ以上の大きさ及び少なくとも二つ以上の間隔で設けられてもよい。このとき、圧電体４３１は、３０％〜９９％の密度を有するように形成されてもよく、全領域に亘って同じ密度を有するように設けられてもよい。また、圧電体４３１は、単結晶状に形成されるので、圧電特性に優れている。即ち、板状の圧電体４３１を用いることから、圧電粉末を用いる場合に比べて更に卓越した圧電特性を有し、これにより、微細なタッチによっても圧力を検出することができてタッチ入力の誤りを防ぐことができる。一方、ポリマー４３２としては、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）及び液晶結晶性ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ；ＬＣＰ）よりなる群から選ばれたいずれか一種以上が挙げられるが、これらに何等制限されない。更に、ポリマー４３２は、熱硬化性樹脂からなることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、例えば、ノボラックエポキシ樹脂（Ｎｏｖｏｌａｃ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、フェノキシ型エポキシ樹脂（Ｐｈｅｎｏｘｙ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ＢＰＡ型エポキシ樹脂（ＢＰＡ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ＢＰＦ型エポキシ樹脂（ＢＰＦ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、水添ＢＰＡエポキシ樹脂（Ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｅｄ ＢＰＡ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ダイマー酸改質エポキシ樹脂（Ｄｉｍｅｒ Ａｃｉｄ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ウレタン改質エポキシ樹脂（Ｕｒｅｔｈａｎｅ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）、ゴム改質エポキシ樹脂（Ｒｕｂｂｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）及びＤＣＰＤ型エポキシ樹脂（ＤＣＰＤ Ｔｙｐｅ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ）よりなる群から選ばれたいずれか一種以上が挙げられる。
一方、圧電層４３０は、圧電体４３１だけではなく、圧電粉末を用いて形成してもよく、圧電体４３１及びポリマー４３２を混合することなく、圧電物質のみを用いて圧電層４３０を形成してもよい。このとき、圧電物質のみを用いて形成した圧電層４３０には、一方向及び他方向に所定の深さの切欠部（図示せず）が形成されてもよく、切欠部内に弾性層（図示せず）を形成してもよい。例えば、切欠部が形成されて、圧電層４３０は、約１０μｍ〜５０００μｍの大きさを有し、且つ、１μｍ〜３００μｍの間隔を有する複数に分けられる。即ち、切欠部によって単位セルが約１０μｍ〜５０００μｍの大きさを有し、且つ、１μｍ〜３００μｍの間隔を有してもよい。なお、弾性層は、弾性を有するポリマー、シリコンなどを用いて形成してもよい。
また、圧力センサー４３０としては、第１及び第２の電極層４１０、４２０の間に圧電層４３０が形成された圧電式圧力センサーだけではなく、第１及び第２の電極層４１０、４２０の間に誘電層（図示せず）が形成された静電式圧力センサーを用いてもよい。即ち、圧力センサー４３０は、圧電層４３０の代わりに誘電層が形成された静電式圧力センサーであってもよい。ここで、誘電層は、硬さが１０以下である材料、複数の気孔及び４以上の誘電率のうちの少なくとも一つを含んでいてもよく、圧縮及び復元可能である。誘電層は、硬さが０．１〜１０であり、好ましくは、硬さが２〜１０であり、更に好ましくは、硬さが５〜１０である。このために、誘電層は、例えば、シリコン、ゲル、ゴム、ウレタンなどを用いて形成してもよい。このとき、気孔は様々な気径及び形状を有するように形成されてもよく、１％〜９５％の気孔率を有するように形成されてもよい。誘電層が複数の気孔を有するために、誘電層は、発泡ゴム、発泡シリコン、発泡ラテックス、発泡ウレタンなど、気孔を有し、且つ、圧縮及び復元可能な物質によって形成されてもよい。一方、誘電層は、４以上の誘電率を有してもよいが、このために、誘電率が４以上、好ましくは、４超えの誘電体がポリマー内に混入されてもよい。誘電率が４以上、好ましくは、４超えの物質としては、例えば、Ｂａ、Ｔｉ、Ｎｄ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌのうちの少なくとも一種を含む物質、例えば、前記物質の酸化物を用いることができる。例えば、誘電体は、ＢａＴｉＯ３、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｎｄ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｌ２Ｏ３のうちのいずれか一種以上を含む混合物を用いて形成してもよい。このとき、誘電体は、０．０１％〜９５％の密度を有するように形成されてもよい。一方、誘電層には、電磁波遮蔽及び吸収材料が更に含有されてもよい。このように、誘電層内に電磁波遮蔽及び吸収材料が更に含有されることにより、電磁波を遮蔽又は吸収することができる。電磁波遮蔽及び吸収材料は、フェライト、アルミナなどを含有していてもよく、誘電層内に０．０１重量％〜５０重量％含有されてもよい。即ち、誘電層材料１００重量％に対して電磁波遮蔽及び吸収材料は０．０１重量％〜５０重量％含有されてもよい。
図６及び図７は、本発明の実施形態に係る複合素子を備える電子機器の前面斜視図及び背面斜視図である。ここで、本発明の実施形態においては、複合素子を備える電子機器としてスマートフォンをはじめとする移動端末を例にとって説明し、図６及び図７は、外形を概略的に示している。
図６及び図７を参照すると、電子機器１０００は、外観をなすケース１１００を備え、ケース１１００の内部に電子機器１０００の複数の機能を行うための複数の機能モジュール及び回路などが設けられる。このようなケース１１００は、フロントケース１１１０、リアケース１１２０及びバッテリーカバー１１３０を備えていてもよい。ここで、フロントケース１１１０は、電子機器１０００の上部及び側面の一部をなしてもよく、リアケース１１２０は、電子機器１０００の側面の一部及び下部をなしてもよい。即ち、フロントケース１１１０の少なくとも一部及びリアケース１１２０の少なくとも一部が電子機器１０００の側面を形成してもよく、フロントケース１１１０の一部がディスプレイ部１３１０を除く上面の一部をなしてもよい。また、バッテリーカバー１１３０は、リアケース１１２０の上に設けられるバッテリー１２００を覆うように設けられてもよい。一方、バッテリーカバー１１３０は、一体に設けられてもよく、着脱自在に設けられてもよい。即ち、バッテリー１２００が一体型である場合、バッテリーカバー１１３０は一体に形成されてもよく、バッテリー１２００が着脱自在である場合、バッテリーカバー１１３０もまた着脱自在に形成されてもよい。いうまでもなく、フロントケース１１１０及びリアケース１１２０が一体に製作されてもよい。即ち、フロントケース１１１０及びリアケース１１２０の区別なしに側面及び背面を閉鎖し、上面を露出させるようにケース１１００が形成され、ケース１１００の背面を覆うようにバッテリーカバー１１３０が設けられてもよい。このようなケース１１００は、少なくとも一部を合成樹脂を射出して形成してもよく、金属材質を用いて形成してもよい。即ち、フロントケース１１１０及びリアケース１１２０の少なくとも一部が金属材質によって形成されてもよいが、例えば、電子機器１０００の側面をなす部分が金属材質によって形成されてもよい。いうまでもなく、バッテリーカバー１１３０もまた、金属材質によって形成されてもよい。ケース１１００の製作に用いられる金属材質としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＴＳ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。一方、フロントケース１１１０とリアケース１１２０との間に形成された空間には、液晶表示装置などの表示部、圧力センサー、回路基板、ハプティック装置など各種の部品が組み込まれてもよい。
フロントケース１１１０には、ディスプレイ部１３１０、音響出力モジュール１３２０、カメラモジュール１３３０ａなどが配置されてもよい。また、フロントケース１１１０及びリアケース１１２０の一方の側面には、マイク１３４０、インタフェース１３５０などが配置されてもよい。即ち、電子機器１０００の上面にディスプレイ部１３１０、音響出力モジュール１３２０及びカメラモジュール１３３０ａなどが配置され、電子機器１０００の一方の側面、即ち、下側面にマイク１３４０、インタフェース１３５０などが配置されてもよい。ディスプレイ部１３１０は、電子機器１０００の上面に配置されてフロントケース１１１０の上面のほとんどを占める。即ち、ディスプレイ部１３１０は、Ｘ及びＹ方向にそれぞれ所定の長さを有する略長方形の形状に設けられ、電子機器１０００の上面の中央領域をはじめとして電子機器１０００の上面のほとんどの領域に形成される。このとき、電子機器１０００の外郭、即ち、フロントケース１１１０の外郭とディスプレイ部１３１０との間にはディスプレイ部１３１０によって占められていない所定の空間が設けられるが、Ｘ方向にディスプレイ部１３１０の上側に音響出力モジュール１３２０及びカメラモジュール１３３０ａが設けられ、下側に前面入力部１３６０をはじめとするユーザー入力部が設けられてもよい。なお、Ｘ方向に延びるディスプレイ部１３１０の両周縁と電子機器１０００の端縁との間、即ち、Ｙ方向にディスプレイ部１３１０と電子機器１０００の端縁との間にベゼル領域が設けられてもよい。いうまでもなく、別途のベゼル領域が設けられることなく、ディスプレイ部１３１０がＹ方向に電子機器１０００の端縁まで拡張されて設けられてもよい。
ディスプレイ部１３１０は、視覚情報を出力し、ユーザーの触覚情報を入力してもよい。このために、ディスプレイ部１３１０にはタッチ入力装置が設けられてもよい。タッチ入力装置は、端末ボディの前面を覆うウィンドウ（図示せず）と、視覚情報を出力する、例えば、液晶表示装置などの表示部（図示せず）と、ユーザーのタッチ情報を入力するタッチセンサー（図示せず）と、を備えていてもよい。ウィンドウは、表示部の上側に設けられてフロントケース１３１０の少なくとも一部によって支持される。また、ウィンドウは電子機器の上面をなして、指、スタイラスペンなどのオブジェクトが接触される。このようなウィンドウは、透明材質によって形成されてもよいが、例えば、アクリル樹脂、ガラスなどによって製作されてもよい。一方、ウィンドウは、ディスプレイ部１３１０だけではなく、ディスプレイ部１３１０の外側の電子機器１０００の上面に形成されてもよい。即ち、ウィンドウは、電子機器１０００の上面を覆うように形成されてもよい。表示部は、ウィンドウを介してユーザーに映像を表示し、液晶表示（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）パネル、有機発光表示（ＯｒｇａｎｉｃＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）パネルなどを備えていてもよい。表示部が液晶表示パネルである場合、表示部の下側にはバックライトユニットが設けられてもよい。タッチセンサーは、例えば、所定の厚さの透明な板の上に一方向及びこれと直交する他方向に複数の電極が所定の間隔だけ離間して形成され、これらの間に誘電層が設けられてユーザーのタッチ入力を検出することができる。即ち、タッチセンサーは、複数の電極が、例えば、格子状に配列され、ユーザーのタッチ入力による電極間の距離に伴う静電容量を検出することができる。ここで、タッチセンサーは、ユーザーがタッチする水平方向、即ち、互いに直交するＸ方向及びＹ方向の座標を検出することができる。
一方、フロントケース１１１０の上面のディスプレイ部１３１０を除く領域には、音響出力モジュール１３２０と、カメラモジュール１３３０ａと、前面入力部１３６０などが設けられてもよい。このとき、音響出力モジュール１３２０及びカメラモジュール１３３０ａは、Ｘ方向にディスプレイ部１３１０の上側に設けられ、前面入力部１３６０などのユーザー入力部は、Ｘ方向にディスプレイ部１３１０の下側に設けられてもよい。前面入力部１３６０は、タッチキー、プッシュキーなどによって構成されてもよく、タッチセンサー又は圧力センサーを用いて前面入力部１３５０無しに構成してもよい。このとき、前面入力部１３６０の下側の内部、即ち、Ｚ方向に前面入力部１３６０の下側のケース１１００の内部には前面入力部１３６０の機能を行うための機能モジュールが設けられてもよい。即ち、前面入力部１３６０の駆動方式に応じて、タッチキー又はプッシュキーの機能を行う機能モジュールが設けられてもよく、タッチセンサー又は圧力センサーが設けられてもよい。また、前面入力部１３６０は、指紋認識センサーを備えていてもよい。即ち、前面入力部１３６０を介してユーザーの指紋を認識し、認証ユーザーであるか否かを検出することができ、このために、機能モジュールが指紋認識センサーを備えていてもよい。一方、Ｙ方向に前面入力部１３６０の一方の側及び他方の側には圧力センサー（図示せず）が設けられてもよい。ユーザー入力部として前面入力部１３６０の両側に圧力センサーが設けられることにより、ユーザーのタッチ入力を検出して前の画面に戻る機能及びディスプレイ部１３１０の画面の設定のための設定機能を行うことができる。このとき、指紋認識センサーを用いる前面入力部１３６０は、ユーザーの指紋認識だけではなく、初期の画面に戻る機能を行うこともできる。
電子機器１０００の側面には、図示はしないが、電源部及び側面入力部が更に設けられてもよい。例えば、電源部及び側面入力部が電子機器のＹ方向に相対向する両側面にそれぞれ設けられてもよく、一方の側面に互いに離間して設けられてもよい。電源部は、電子機器をオン／オフにするときに用いられてもよく、画面をイネーブル又はディスエーブルにするときに用いられてもよい。また、側面入力部は、音響出力モジュール１３２０から出力される音響のボリュームの調節などに用いられてもよい。このとき、電源部及び側面入力部は、タッチキー、プッシュキーなどによって構成されてもよく、圧力センサーによって構成されてもよい。即ち、本発明に係る電子機器は、ディスプレイ部１３１０が設けられた領域を除く複数の領域に圧力センサーがそれぞれ設けられてもよい。例えば、電子機器の上側の音響出力モジュール１３２０及びカメラモジュール１３３０ａなどの圧力の感知と、下側の前面入力部１３６０の圧力の制御と、側面の電源部及び側面入力部などの圧力の制御と、を行うために少なくとも一つの圧力センサーが更に設けられてもよい。
一方、電子機器１０００の背面、即ち、リアケース１１２０には、カメラモジュール１３３０ｂが更に装着されてもよい。カメラモジュール１３３０ｂは、カメラモジュール１３３０ａとは実質的に反対となる撮影方向を有し、カメラモジュール１３３０ａとは異なる画素を有するカメラであってもよい。カメラモジュール１３３０ｂの隣にはフラッシュ（図示せず）が更に配置されてもよい。また、図示はしないが、カメラモジュール１３３０ｂの下側に指紋認識センサーが設けられてもよい。即ち、前面入力部１３６０に指紋認識センサーが設けられず、電子機器１０００の背面に指紋認識センサーが設けられてもよい。
また、電子機器１０００の、例えば、バッテリー１２００の下側には、リアケース１１２０及びバッテリーカバー１１３０を介して露出されるように本発明の実施形態に係る複合素子２０００が設けられてもよい。即ち、複合素子２０００は、電子機器１０００の内部に設けられ、少なくとも一部がリアケース１１２０及びバッテリーカバー１１３０を介して外部に露出されてもよい。ここで、複合素子２０００の圧電スピーカー３００が電子機器１０００の外部に露出されてもよい。即ち、圧電振動部材２００が電子機器１０００の内部にＺ方向に上側に設けられ、圧電スピーカー３００が下側に設けられて圧電スピーカー３００の少なくとも一部が露出されてもよい。いうまでもなく、圧力センサー４００が更に設けられる場合、圧力センサー４００もまた電子機器１０００の内部に設けられてもよい。
バッテリー１２００は、リアケース１１２０とバッテリーカバー１３００との間に設けられてもよく、止着されてもよく、着脱自在に設けられてもよい。このとき、リアケース１１２０は、バッテリー１２００が嵌入する領域を設けるように当該領域が凹んで形成されてもよく、バッテリー１２００が装着された後にバッテリーカバー１１３０がバッテリー１２００及びリアケース１１２０を覆うように設けられてもよい。
一方、本発明の技術的思想は、前記実施の形態に従って具体的に記述されたが、前記実施の形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において多種多様な実施の形態に具体化可能であるということが理解できる筈である。

Claims (18)

  1. 内部に所定の空間が設けられたフレームと、
    前記フレームの内部に設けられ、振動を発生させる振動部材と、
    前記フレームの内部に設けられ、音響を発生させるスピーカーと、
    を備える複合素子。
  2. 前記振動部材は、圧電振動部材を備え、前記スピーカーは、圧電スピーカーを備える請求項１に記載の複合素子。
  3. 前記フレームは、上部、側部及び下部をそれぞれ覆う第１、第２及び第３のカバーを備え、前記第２のカバーは、内側に張り出した少なくとも一つの張出部を備える請求項２に記載の複合素子。
  4. 前記圧電振動部材及び圧電スピーカーが前記張出部を間に挟んで離間して設けられた請求項３に記載の複合素子。
  5. 前記圧電振動部材は、第１の振動板と、前記第１の振動板の一方の面に設けられた第１の圧電板と、を備え、前記第１の振動板は、少なくとも一部が前記張出部の上に設けられる請求項４に記載の複合素子。
  6. 前記圧電振動部材は、前記第１の振動板の他方の面と第１のカバーとの間に設けられた連結部材を更に備え、前記第１のカバーが前記圧電振動部材の重量体として用いられる請求項５に記載の複合素子。
  7. 前記圧電振動部材と前記圧電スピーカーとが接触されて設けられた請求項３に記載の複合素子。
  8. 前記圧電振動部材は、前記第１の振動板の他方の面と前記圧電スピーカーとの間に設けられた連結部材を更に備え、前記圧電スピーカーが前記圧電振動部材の重量体として用いられる請求項７に記載の複合素子。
  9. 前記圧電スピーカーは、第２の振動板と、前記第２の振動板の一方の面の上に設けられた第２の圧電板と、前記第２の圧電板から離間して前記第２の振動板の一方の面の上に設けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）と、前記プリント回路基板（ＰＣＢ）の上に設けられた蓋体部材と、を備える請求項５又は請求項７に記載の複合素子。
  10. 前記第１の振動板及び前記第２の振動板は、互いに異なる材質によって製作され、前記第１の振動板が前記第２の振動板よりも厚い請求項９に記載の複合素子。
  11. 前記第１の圧電板及び前記第２の圧電板は、同じ構造に且つ同じ材質によって製作され、前記第１の圧電板が前記第２の圧電板よりも厚い請求項９に記載の複合素子。
  12. 前記圧電振動部材及び前記圧電スピーカーのうちの少なくとも一方の少なくとも一部に形成された防水層を更に備える請求項２に記載の複合素子。
  13. 前記フレームの内部又は外部に設けられた圧力センサーを更に備える請求項２に記載の複合素子。
  14. 前記圧力センサーは、第１及び第２の電極層と、前記第１及び第２の電極層の間に設けられた圧電層又は誘電層と、を備える請求項１３に記載の複合素子。
  15. ケースと、
    前記ケースの内部の上側に設けられたウィンドウと、
    前記ケースの内部に設けられ、前記ウィンドウを介して映像を表示する表示部と、
    前記ケースの内部に設けられ、少なくとも二つ以上の機能を行う複合素子と、
    を備え、
    前記複合素子は、内部に所定の空間が設けられたフレームと、前記フレームの内部に設けられ、振動を発生させる振動部材と、前記フレームの内部に設けられ、音響を発生させるスピーカーと、を備える電子機器。
  16. 前記振動部材とスピーカーとは離間して設けられ、前記フレームの一部が前記振動部材の重量体として用いられる請求項１５に記載の電子機器。
  17. 前記振動部材とスピーカーとは接触されて設けられ、前記スピーカーが前記振動部材の重量体として用いられる請求項１５に記載の電子機器。
  18. 前記フレームの内部又は外部に設けられた圧力センサーを更に備える請求項１６又は請求項１７に記載の電子機器。
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