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WO2013172018A1 - 電子機器 - Google Patents

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Publication number
WO2013172018A1
WO2013172018A1 PCT/JP2013/003070 JP2013003070W WO2013172018A1 WO 2013172018 A1 WO2013172018 A1 WO 2013172018A1 JP 2013003070 W JP2013003070 W JP 2013003070W WO 2013172018 A1 WO2013172018 A1 WO 2013172018A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
panel
piezoelectric element
electronic device
display unit
housing
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/003070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正教 梅原
元紀 今村
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US14/361,823 priority Critical patent/US9197966B2/en
Priority to EP13791560.9A priority patent/EP2811721B1/en
Publication of WO2013172018A1 publication Critical patent/WO2013172018A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/03—Constructional features of telephone transmitters or receivers, e.g. telephone hand-sets
    • H04M1/035—Improving the acoustic characteristics by means of constructional features of the housing, e.g. ribs, walls, resonating chambers or cavities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/13—Hearing devices using bone conduction transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/15—Transducers incorporated in visual displaying devices, e.g. televisions, computer displays, laptops
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device that vibrates a panel by applying a predetermined electrical signal (audio signal) to a piezoelectric element, and transmits the vibration of the panel to a human body to transmit air conduction sound and bone conduction sound to a user.
  • a predetermined electrical signal audio signal
  • Patent Document 1 describes an electronic device such as a mobile phone terminal that transmits air conduction sound and bone conduction sound to a user.
  • air conduction sound is sound transmitted to the auditory nerve of a user by vibration of air that is caused by vibration of an object being transmitted to the eardrum through the external auditory canal.
  • Patent Document 1 describes that bone conduction sound is sound transmitted to the user's auditory nerve through a part of the user's body (for example, cartilage of the outer ear) that contacts the vibrating object. ing.
  • Patent Document 1 In the telephone set described in Patent Document 1, it is described that a short plate-like vibrating body made of a piezoelectric bimorph and a flexible material is attached to the outer surface of a housing via an elastic member. Further, in Patent Document 1, when a voltage is applied to the piezoelectric bimorph of the vibrating body, the piezoelectric material expands and contracts in the longitudinal direction, causing the vibrating body to bend and vibrate, and the user contacts the vibrating body with the auricle. It is described that air conduction sound and bone conduction sound are transmitted to the user.
  • a vibrating body is attached to the outer surface of a housing such as a mobile phone terminal. For this reason, it is necessary to touch a small vibrating body protruding from the outer surface of the housing to the ear, and there are cases where the usability is poor. Therefore, by placing the vibrating body on the back surface (inner surface) of a panel such as a mobile phone terminal and deforming the panel due to deformation of the vibrating body, air conduction sound is generated with respect to the object (ear) that contacts the panel. It is assumed that the bone conduction sound is transmitted.
  • An object of the present invention is to solve a problem in an electronic device that vibrates a panel and to provide a good electronic device.
  • An electronic device includes a piezoelectric element, a panel that supports the piezoelectric element, and a casing that holds the panel, and the panel transmits vibrations by vibrating air conduction sound and a part of the human body.
  • a cushioning material is disposed between the panel and the housing.
  • Both the piezoelectric element and the buffer material may be arranged on one end side in one direction in a plan view of the panel.
  • the buffer material may be thinned away from the piezoelectric element in the direction of the other end.
  • the buffer material may be bonded to only one of the panel and the housing.
  • the housing may include a sheet metal as an insert member.
  • the piezoelectric element may have a rectangular shape in a plan view, and the buffer material may be disposed outside the end in the longitudinal direction of the piezoelectric element.
  • the housing may be composed of a first housing portion and a second housing portion that is located inside the first housing portion and includes the sheet metal.
  • the buffer material may be arranged in the other end direction in the one direction of the panel rather than the piezoelectric element.
  • the display unit may be held on the panel, and the cushioning material may contact the display unit.
  • the buffer material may be in a pressed state before the vibration of the piezoelectric element.
  • the casing may have a rectangular shape in plan view, and the length of one of the two opposing sides may be equal to or longer than the length from the antitragus to the lower leg of the antiaural ring.
  • the length of the opposite two sides of the casing may be equal to or greater than the length from the tragus to the anti-ankle.
  • the piezoelectric element may be bonded and fixed to the casing by a bonding member.
  • the joining member may be a non-heating type curable adhesive.
  • the bonding member may be a double-sided tape.
  • the panel may be joined to the casing by a joining member.
  • the joining member for joining the panel to the housing may be a non-heating type curable adhesive.
  • the bonding member for bonding the panel to the housing may be a double-sided tape.
  • the panel may constitute a part or all of the display unit, the input unit, and the cover of the display unit.
  • the fixed portion of the piezoelectric element in the panel may be located outside the overlapping area with the display unit in plan view of the panel.
  • the display unit may be fixed to the panel from the inside of the housing.
  • FIG. 1 is a diagram showing functional blocks of a main part of an electronic device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 1 is, for example, a mobile phone terminal, and includes a wireless communication unit 5, a panel 10, a display unit 20, a piezoelectric element 30, an input unit 40, and a control unit 50.
  • the wireless communication unit 5 has a known configuration and is wirelessly connected to a communication network via a base station or the like.
  • the panel 10 is a touch panel that detects contact, a cover panel that protects the display unit 20, or the like.
  • the panel 10 is made of, for example, glass or a synthetic resin such as acrylic.
  • the shape of the panel 10 may be a plate shape.
  • the panel 10 may be a flat plate or a curved panel whose surface is smoothly inclined.
  • a detection method of the touch panel any method such as a capacitance method, a resistance film method, a surface acoustic wave method (or an ultrasonic method), an infrared method, an electromagnetic induction method, and a load detection method can be used.
  • the display unit 20 is a display device such as a liquid crystal display, an organic EL display, or an inorganic EL display.
  • the display unit 20 is provided on the back side of the panel 10.
  • the display unit 20 is disposed on the back surface of the panel 10 by a joining member (for example, an adhesive).
  • the display unit 20 may be bonded to the panel 10 with a bonding member (for example, an adhesive), or is separated from the panel 10 and supported by the casing of the electronic device 1.
  • the piezoelectric element 30 is an element that expands and contracts or bends (bends) according to the electromechanical coupling coefficient of the constituent material by applying an electric signal (voltage).
  • the piezoelectric element 30 may be a unimorph, bimorph, or multilayer piezoelectric element.
  • the stacked piezoelectric element includes a stacked unimorph element in which unimorphs are stacked (for example, 16 layers or 24 layers), or a stacked bimorph element in which bimorphs are stacked (for example, 16 layers or 24 layers are stacked).
  • the laminated piezoelectric element is composed of a laminated structure of a plurality of dielectric layers made of, for example, PZT (lead zirconate titanate) and electrode layers arranged between the plurality of dielectric layers. Unimorphs expand and contract when an electrical signal (voltage) is applied, and bimorphs bend when an electrical signal (voltage) is applied.
  • PZT lead zirconate titanate
  • the piezoelectric element 30 is disposed on the back surface of the panel 10 (the surface on the inner side of the electronic device 1).
  • the piezoelectric element 30 is attached to the panel 10 by a joining member (for example, double-sided tape).
  • the piezoelectric element 30 may be attached to the panel 10 via an intermediate member (for example, a sheet metal).
  • the piezoelectric element 30 is disposed on the back surface of the panel 10 and is separated from the surface on the inner side of the housing by a predetermined distance.
  • the piezoelectric element 30 may be separated from the surface on the inner side of the housing by a predetermined distance even in a stretched or curved state. That is, the distance between the piezoelectric element 30 and the inner surface of the housing is preferably larger than the maximum deformation amount of the piezoelectric element 30.
  • the input unit 40 receives an operation input from the user, and includes, for example, an operation button (operation key).
  • an operation button operation key
  • the panel 10 can also accept the operation input from a user by detecting the contact from a user.
  • the control unit 50 is a processor that controls the electronic device 1.
  • the control unit 50 applies a predetermined electrical signal (a voltage corresponding to an audio signal of a call partner's voice or a ringing melody or music including music, etc.) to the piezoelectric element 30.
  • a predetermined electrical signal a voltage corresponding to an audio signal of a call partner's voice or a ringing melody or music including music, etc.
  • the acoustic signal may be based on music data stored in an internal memory, or music data stored in an external server or the like may be reproduced via a network.
  • the piezoelectric element 30 When an electrical signal is applied to the piezoelectric element 30, the piezoelectric element 30 expands or contracts in the longitudinal direction. At this time, the panel 10 to which the piezoelectric element 30 is attached is deformed in accordance with the expansion or contraction or bending of the piezoelectric element 30, and the panel 10 vibrates.
  • the maximum voltage of the electric signal applied to the piezoelectric element 30 by the control unit 50 is higher than ⁇ 5 V, which is an applied voltage of a so-called panel speaker for the purpose of conducting sound by air conduction sound instead of vibration sound, for example. , ⁇ 15V.
  • the panel 10 even when the user presses the panel 10 against his / her body with a force of 3N or more (5N to 10N force), for example, the panel 10 generates sufficient bending vibration, and the user's body Vibration sound can be generated through a part (eg, cartilage of the outer ear).
  • a part eg, cartilage of the outer ear.
  • how much applied voltage is used can be appropriately adjusted according to the fixing strength of the panel 10 to the casing or the support member or the performance of the piezoelectric element 30.
  • the panel 10 is bent by expansion / contraction or bending of the piezoelectric element 30.
  • the panel 10 is bent directly by the piezoelectric element 30.
  • the panel 10 is directly bent by the piezoelectric element means that the panel is specified by the inertial force of the piezoelectric actuator configured by arranging the piezoelectric element in the casing as used in a conventional panel speaker. This is different from the phenomenon in which the panel is deformed by exciting the region.
  • the panel 10 is directly bent by the piezoelectric element means that the expansion or contraction or bending (bending) of the piezoelectric element bends the panel directly via the bonding member or via the bonding member and the reinforcing member 100 described later. Means that.
  • the panel 10 bends and vibrates not only in the attachment region where the piezoelectric element 30 is attached, but also in the region away from the attachment region.
  • the panel 10 has a plurality of locations that vibrate in a direction intersecting the main surface of the panel 10 in the vibrating region, and the amplitude value of the vibration is increased from positive to negative with time in each of the plurality of locations. Or vice versa.
  • the panel 10 vibrates in such a manner that a portion having a relatively large vibration amplitude and a portion having a relatively small vibration amplitude are distributed randomly or periodically throughout the panel 10 at first glance. That is, vibrations of a plurality of waves are detected over the entire panel 10.
  • the control unit 50 does not attenuate the piezoelectric element 30 in order to prevent the above-described vibration of the panel 10 from being attenuated.
  • the maximum voltage to be applied may be ⁇ 15V. Therefore, the user can hear the sound by bringing his / her ear into contact with a region away from the above-described region where the piezoelectric element 30 is attached, for example, the center of the panel 10.
  • the panel 10 may be approximately the same size as the user's ear.
  • the panel 10 may be larger than the user's ear, as shown in FIG.
  • the panel 10 corresponds to a length corresponding to the distance from the lower leg of the anti-annulus (lower anti-limb) and the distance from the tragus to the anti-annulus. A region wider than the region having a width to be oscillated may be vibrated.
  • the panel 10 preferably has a length corresponding to the distance between a portion near the upper leg of the ankle ring (upper pair leg) in the ear ring and the earlobe, and a distance between the tragus and a portion near the ear ring in the ear ring. It suffices that a region having a width corresponding to is vibrated.
  • the region having the above length and width may be a rectangular region, or may be an elliptical shape having the above length as the major axis and the above width as the minor axis.
  • the average size of Japanese ears can be found by referring to the Japanese human body size database (1992-1994) created by the Human Life Engineering Research Center (HQL).
  • the panel 10 is larger than the average size of Japanese ears, the panel 10 is considered to be large enough to cover the entire foreign ear.
  • the panel 10 can cover the user's ears, and is tolerant of misalignment when applied to the ears.
  • the electronic device 1 can transmit the air conduction sound and the vibration sound through a part of the user's body (for example, cartilage of the outer ear) to the user by the vibration of the panel 10. Therefore, when outputting a sound having a volume equivalent to that of a conventional dynamic receiver, the sound transmitted to the periphery of the electronic device 1 due to the vibration of the air due to the vibration of the panel 10 is less than that of the dynamic receiver. Therefore, it is suitable, for example, when listening to a recorded message on a train or the like.
  • the electronic device 1 transmits vibration sound due to the vibration of the panel 10, even if the user wears an earphone or a headphone, for example, the user can touch the electronic device 1 to contact the earphone or the headphone. Sounds can be heard through headphones and body parts.
  • the electronic device 1 transmits sound to the user by the vibration of the panel 10. Therefore, when the electronic device 1 does not include a separate dynamic receiver, it is not necessary to form an opening (sound outlet) for sound transmission in the housing, and the waterproof structure of the electronic device 1 can be simplified.
  • the sound emission port is preferably closed by a member that allows gas to pass but not liquid.
  • a member that allows gas to pass but not liquid is Gore-Tex (registered trademark).
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a main part of the mounting structure of the electronic device 1 according to the first embodiment.
  • 3A is a front view
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 3A
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line cc in FIG.
  • the electronic device 1 shown in FIG. 3 is a smartphone in which a substantially rectangular (substantially rectangular) glass plate is arranged on the front surface of a housing 60 (for example, a metal or resin case) as the panel 10 in a plan view.
  • a housing 60 for example, a metal or resin case
  • the panel 10 constitutes, for example, a capacitive touch panel, and is supported (held) on the housing 60 via a joining member 70.
  • the display unit 20 is bonded to the panel 10 via a bonding member 70 on the back surface excluding the upper portion on one end side in the longitudinal direction, which is one direction in plan view. That is, the display unit 20 is fixed to the panel 10 by the bonding member 70.
  • the piezoelectric element 30 is bonded to the upper back surface on one end side in the longitudinal direction of the panel 10 via a bonding member 70 and supported by the panel 10. That is, as illustrated in FIG. 3A, the fixed portion of the piezoelectric element 30 is located outside the overlapping region between the panel 10 and the display unit 20 in plan view.
  • the piezoelectric element 30 is fixed to the housing 60 via the panel 10 by the joining member 70.
  • the piezoelectric element 30 has a substantially rectangular shape in plan view, and is bonded so that its long side is along the short side of the panel 10.
  • the bonding member 70 is an adhesive having a thermosetting property or an ultraviolet curable property, a double-sided tape, or the like, and may be, for example, an optical elastic resin that is a colorless and transparent acrylic ultraviolet curable adhesive.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of vibration of the panel 10 of the electronic device 1 according to the first embodiment.
  • the display unit 20 is attached to the panel 10.
  • the other end side of the panel 10 is less likely to vibrate compared to one end side of the panel 10 to which the piezoelectric element 30 is attached (hereinafter also referred to as a main vibration unit). Therefore, sound leakage due to vibration of the other end side of the panel 10 on the other end side of the panel 10 can be reduced.
  • One end side of the panel 10 is directly bent by the piezoelectric element 30, and vibration is attenuated on the other end side as compared with the one end side.
  • the panel 10 is bent by the piezoelectric element 30 so that the portion directly above the piezoelectric element 30 protrudes higher than the surrounding area in the long side direction of the piezoelectric element 30.
  • the input unit 40 is supported by the housing 60 on the other end side in the longitudinal direction of the panel 10.
  • a microphone mouthpiece 41 is formed in the input unit 40 as indicated by a broken line. That is, the piezoelectric element 30 is disposed at the upper part on one end side of the substantially rectangular casing 60, and the mouthpiece 41 is formed at the lower part on the other end side.
  • the housing 60 includes a rear case (first housing portion) 62 and a front case (second housing portion) 61 located inside thereof.
  • the rear case 62 is detachable from the front case 61.
  • the front case 61 is configured to have a recess 63.
  • the rear case 62 is configured to have a recess 64.
  • the front case 61 and the rear case 62 are not limited to a concave shape, and can be configured in an appropriate shape.
  • the front case 61 is configured to include a sheet metal 80 that is an insert member.
  • the panel 10, the display unit 20, the piezoelectric element 30, and the input unit 40 are disposed in the recess 63 of the front case 61.
  • a cushioning material 90 is disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80.
  • the buffer material 90 reduces the interference of the display unit 20 that bends and vibrates with the vibration of the piezoelectric element 30 with (contacts with) the sheet metal 80. That is, the cushioning material 90 is disposed between the panel 10 and the front case 61 which is a part of the housing, and interference between the panel 10 and the front case 61 is reduced.
  • the buffer material is an SCF (Super Critical Fluid) material, foam material, or the like, for example, sponge or polystyrene foam.
  • the buffer material 90 is joined to the display unit 20 via the joining member 70. Further, the cushioning material 90 is in contact with the sheet metal 80 without using a joining member. Note that the cushioning material 90 and the sheet metal 80 may not be in contact with each other, and there may be a gap between the cushioning material 90 and the sheet metal 80.
  • the buffer material 90 is not limited to being bonded to the display unit 20 instead of the sheet metal 80, and the buffer material 90 may be bonded to only one of the display unit 20 and the sheet metal 80.
  • the thickness of the buffer material 90 can be set so as to decrease as it moves away from the piezoelectric element 30 toward the other end, that is, away from the main vibration part. As the region is further away from the main vibration part, the vibration is reduced, and the display unit 20 is less likely to come into contact with the sheet metal 80. Therefore, the buffer material 90 can be made thinner. Note that the display unit 20 and the sheet metal 80 are not arranged in parallel as shown in FIG. 3B in accordance with the shape of the cushioning material 90, and the display unit is moved away from the piezoelectric element 30 in the other end direction.
  • the electronic device 1 can also be configured so that the gap between the metal plate 20 and the sheet metal 80 is small.
  • the buffer material 90 When the thickness of the buffer material 90 is larger than the gap between the display unit 20 and the sheet metal 80, the buffer material 90 is disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80 in a pressed state before the vibration of the piezoelectric element 30.
  • the pressed state means a state where the cushioning material 90 is compressed and deformed.
  • the buffer material 90 may be disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80 without being compressed. it can.
  • the buffer material 90 is arranged on one end side in the same manner as the piezoelectric element 30 arranged on one end side in the longitudinal direction of the panel 10. That is, as shown in FIG. 3A, the buffer material 90 is disposed around the piezoelectric element 30.
  • the buffer material 90 is disposed outside the end in the longitudinal direction of the piezoelectric element 30. That is, as shown in FIG. 3A, the buffer material 90 is arranged on the outer peripheral side of the panel 10 with respect to the piezoelectric element 30 in the longitudinal direction of the piezoelectric element 30.
  • the buffer material 90 is disposed in the other end direction in one direction (longitudinal direction) of the panel 10 rather than the piezoelectric element 30. That is, as shown in FIG. 3A, the buffer material 90 is disposed on the input unit 40 side that is disposed on the other end side with respect to the piezoelectric element 30.
  • FIG. 3B Various electronic components are arranged between the bottom of the recess 63 of the front case 61 and the bottom of the recess 64 of the rear case 62.
  • a battery 150 for driving the electronic device 1 Disposed in the recess 64.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics related to the sound pressure of the electronic apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the frequency characteristic 170 when the buffer material 90 is not disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80 and the frequency when the buffer material 90 is disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80.
  • Each characteristic 171 is shown.
  • the horizontal axis represents frequency [Hz]
  • the vertical axis represents A characteristic sound pressure level [dBA].
  • the sound pressure level is increased by about 5 to 10 [dBA] due to the arrangement of the buffer material 90.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency characteristic related to a distortion factor of the electronic device 1 according to the first embodiment.
  • the distortion rate represents the degree of distortion of the vibration waveform and is defined as the ratio of harmonics to the fundamental wave. The smaller the distortion rate, the smaller the ratio of harmonics to the fundamental wave and the better the sound quality.
  • the frequency characteristic 180 when the buffer material 90 is not disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80 and the frequency when the buffer material 90 is disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80.
  • Each characteristic 181 is shown.
  • the horizontal axis represents frequency [Hz]
  • the vertical axis represents distortion rate [%]. As shown in FIG. 6, for example, in the frequency band of 300 to 1000 [Hz], the distortion rate is reduced by about 4 to 24 [%] due to the arrangement of the buffer material 90.
  • the panel 10 is deformed due to the deformation of the piezoelectric element 30 attached to the back surface of the panel 10, and the longitudinal direction in which the piezoelectric element 30 is bonded. Sufficiently vibrates from one end side to the vicinity of the center. Therefore, the user brings a part of the user's body (for example, cartilage of the outer ear) into contact with at least a part of the upper region from the center of the panel 10, thereby causing air conduction sound and vibration due to vibration of the panel 10. I can hear the sound.
  • a part of the user's body for example, cartilage of the outer ear
  • the display unit 20 and the piezoelectric element 30 are joined to the panel 10 by the joining member 70.
  • the piezoelectric element 30 can be attached to the panel 10 in a state in which the degree of freedom of deformation of the piezoelectric element 30 is hardly hindered.
  • the joining member 70 can be a non-heating type curable adhesive. Accordingly, there is an advantage that thermal stress shrinkage hardly occurs between the display unit 20 and the piezoelectric element 30 and the panel 10 at the time of curing.
  • the joining member 70 can be a double-sided tape. Thereby, there exists an advantage that the shrinkage stress like the time of use of an adhesive agent is hard to apply between the display part 20 and the piezoelectric element 30, and the panel 10. FIG. Further, since the panel 10 is also joined to the housing 60 by the joining member 70, the same effect can be obtained.
  • a buffer material 90 is disposed between the display unit 20 and the sheet metal 80.
  • the display part 20 which carries out a curved vibration with the vibration of the piezoelectric element 30 interferes with the sheet metal 80. Therefore, it is possible to reduce a decrease in sound pressure and an increase in distortion caused by the vibration of the panel 10. Since the interference between the display unit 20 and the sheet metal 80 can be suppressed or reduced, the gap between the display unit 20 and the sheet metal 80 can be reduced, and the electronic device 1 can be thinned.
  • both the piezoelectric element 30 and the buffer material 90 are disposed on one end side in one direction in a plan view of the panel 10. Since the region (main vibration part) of the panel 10 to which the piezoelectric element 30 is attached vibrates most greatly, the display unit 20, the sheet metal 80, and the plate member 80 are efficiently arranged by arranging the cushioning material 90 on the same side as the piezoelectric element 30. Interference can be suppressed or reduced.
  • the cushioning material 90 is bonded only to the display unit 20 and is only in contact with the sheet metal 80.
  • the cushioning material 90 is bonded only to the display unit 20 and is only in contact with the sheet metal 80.
  • the front case 61 includes a sheet metal 80 as an insert member.
  • the sheet metal 80 can reduce the thickness while maintaining the strength of the electronic device 1.
  • the buffer material 90 is disposed outside the end portion in the longitudinal direction of the piezoelectric element 30. Since main vibration, which is large vibration, is generated on the inner side of the end portion of the piezoelectric element 30, the buffer material 90 is disposed on the outer side, so that it is possible to reduce the obstruction of desired vibration more than necessary.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a mounting structure of the electronic device 1 according to the second embodiment.
  • 7 (a) is a front view
  • FIG. 7 (b) is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 7 (a)
  • FIG. 7 (c) is taken along line cc in FIG. 7 (a). It is sectional drawing.
  • the electronic device 1 shown in FIG. 7 includes a folding panel in which a cover panel (acrylic plate) that protects the display unit 20 is disposed as a panel 10 on the front surface of the upper housing 60a, and the input unit 40 is disposed on the lower housing 60b.
  • Mobile phone terminal is a folding panel in which a cover panel (acrylic plate) that protects the display unit 20 is disposed as a panel 10 on the front surface of the upper housing 60a, and the input unit 40 is disposed on the lower housing 60b.
  • the display unit 20, the piezoelectric element 30, and the circuit board 130 are disposed in the recess 65 of the housing 60a.
  • the piezoelectric element 30 and the reinforcing member 100 that are visible between the two cushioning materials 90 are omitted for clarity of the drawing.
  • the reinforcing member 100 is disposed between the panel 10 and the piezoelectric element 30.
  • the reinforcing member 100 is a resin plate including, for example, a resin plate, sheet metal, or glass fiber. That is, the electronic device 1 according to the second embodiment has a structure in which the piezoelectric element 30 and the reinforcing member 100 are bonded by the bonding member 70, and the reinforcing member 100 and the panel 10 are bonded by the bonding member 70.
  • the display unit 20 is not bonded to the panel 10 but is supported by the housing 60a. That is, the electronic device 1 according to the second embodiment has a structure in which the display unit 20 is separated from the panel 10 and the display unit 20 and the housing 60a are coupled via the circuit board 130.
  • the housing 60a can be configured to include a sheet metal, similarly to the front case 61 of the first embodiment.
  • a cushioning material 90 similar to that of the first embodiment is disposed between the panel 10 and the display unit 20 (housing 60a).
  • the panel 10 and the cushioning material 90 are joined via the joining member 70, and the display unit 20 and the cushioning material 90 are in contact without going through the joining member.
  • the panel 10 and the cushioning material 90 may contact each other without a joining member, and the display unit 20 and the cushioning material 90 may be joined via the joining member.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of vibration of the panel 10 of the electronic device 1 according to the second embodiment.
  • the panel 10 is an acrylic plate having a lower rigidity than the glass plate, and the display unit 20 is not bonded to the back surface of the panel 10.
  • the amplitude generated by the piezoelectric element 30 is increased.
  • the panel 10 vibrates not only in the attachment region to which the piezoelectric element 30 is attached, but also in a region away from the attachment region. For this reason, the user can hear the vibration sound by bringing his / her ear into contact with an arbitrary position of the panel 10 in addition to the air conduction sound through the air.
  • the reinforcing member 100 and the panel 10 are deformed due to the deformation of the piezoelectric element 30 attached to the panel 10 via the reinforcing member 100, and the deformation is performed.
  • the air conduction sound and the vibration sound are transmitted to the object in contact with the panel 10.
  • the piezoelectric element 30 is attached to the surface of the panel 10 on the inner side of the housing 60a. For this reason, air conduction sound and vibration sound can be transmitted to the user without causing the vibrating body to protrude from the outer surface of the housing 60a.
  • the panel 10 is deformed to transmit air conduction sound and vibration sound not only in the attachment region to which the piezoelectric element 30 is attached, but also in any part of the panel 10. For this reason, the user can hear the vibration sound by bringing his / her ear into contact with an arbitrary position of the panel 10 in addition to the air conduction sound through the air.
  • the reinforcing member 100 by arranging the reinforcing member 100 between the piezoelectric element 30 and the panel 10, for example, when an external force is applied to the panel 10, the external force is transmitted to the piezoelectric element 30 and the piezoelectric element 30 is The possibility of breakage can be reduced. Moreover, even if the panel 10 is brought into strong contact with the human body, the vibration of the panel 10 can be hardly attenuated. In addition, by disposing the reinforcing member 100 between the piezoelectric element 30 and the panel 10, the resonance frequency of the panel 10 is lowered, and the acoustic characteristics in the low frequency band are improved. Instead of the reinforcing member 100, a plate-like weight may be attached to the piezoelectric element 30 by the joining member 70.
  • a cushioning material 90 is disposed between the panel 10 and the display unit 20. Thereby, it can reduce that the panel 10 which carries out a curved vibration with the vibration of the piezoelectric element 30 interferes with the display part 20.
  • the cushioning material 90 is adhered only to the panel 10 and is only in contact with the display unit 20.
  • the cushioning material 90 is adhered only to both the panel 10 and the display unit 20, it is possible to prevent generation of tension via the cushioning material 90 between the panel 10 and the display unit 20, and the bending vibration of the panel 10 is more than necessary. Inhibition can be reduced.
  • the piezoelectric element 30 may be disposed at the center of the panel 10.
  • the vibration of the piezoelectric element 30 is evenly transmitted to the entire panel 10 to improve the quality of the air conduction sound, and the user can listen to various positions of the panel 10. The vibration sound can be recognized even if it is touched.
  • a plurality of piezoelectric elements 30 may be mounted.
  • the piezoelectric element 30 is attached to the panel 10, but may be attached to a location different from the panel 10.
  • the piezoelectric element 30 may be attached to a rear case 62 that is attached to the housing 60 and covers the battery 150. Since the rear case 62 is often attached to a surface different from the panel 10 in the electronic device 1 such as a mobile phone terminal, according to such a configuration, the user can place a part of the body (for example, an ear on the surface different from the panel 10). ) To hear the sound.
  • the cushioning material 90 is disposed between the rear case 62 that bends and vibrates by the piezoelectric element 30 and a portion that can contact the rear case 62 (for example, the battery 150).
  • the panel 10 can constitute a part or all of any of a display panel, an operation panel, a cover panel, and a lid panel for making the rechargeable battery removable.
  • the piezoelectric element 30 is disposed outside the display area for the display function.
  • the operation panel includes the touch panel of the first embodiment.
  • the operation panel includes a sheet key that is a member that constitutes one surface of the operation unit side body, in which, for example, a key top of an operation key is integrally formed in a foldable mobile phone terminal.
  • the bonding member for bonding the panel 10 and the piezoelectric element 30 and the bonding member for bonding the panel 10 and the housing 60 (60a) have the same reference numerals.
  • the bonding member 70 has been described.
  • the joining member used in the first embodiment and the second embodiment may be appropriately different depending on the member to be joined.

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Abstract

　音圧の低下及び歪率の増加を効率的に抑えることができる電子機器を提供する。　圧電素子３０と、当該圧電素子３０を支持するパネル１０と、当該パネル１０を保持する筐体６０と、を備え、パネル１０により、気導音と人体の一部を振動させて伝える振動音とを発生させる電子機器１において、パネル１０と筐体６０との間には、緩衝材９０が配置されている。

Description

電子機器 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０１２－１１０９５１号（２０１２年５月１４日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本発明は、圧電素子に所定の電気信号（音声信号）を印加することでパネルを振動させ、当該パネルの振動を人体に伝達させることにより気導音と骨導音とを利用者に伝える電子機器に関する。
　特許文献１には、携帯電話端末などの電子機器として、気導音と骨導音とを利用者に伝えるものが記載されている。また、特許文献１には、気導音とは、物体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによって利用者の聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。また、特許文献１には、骨導音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介して利用者の聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。
　特許文献１に記載された電話機では、圧電バイモルフ及び可撓性物質からなる短形板状の振動体が、筐体の外面に弾性部材を介して取り付けられる旨が記載されている。また、特許文献１には、この振動体の圧電バイモルフに電圧が印加されると、圧電材料が長手方向に伸縮することにより振動体が湾曲振動し、利用者が耳介に振動体を接触させると、気導音と骨導音とが利用者に伝えられることが記載されている。
特開２００５－３４８１９３号公報
　特許文献１に記載の電子機器においては、携帯電話端末などの筐体の外面に振動体が取り付けられる。そのため、筐体の外面から突出した小さな振動体を耳に当てる必要があり、使い勝手が悪い場合があった。そのため、振動体を携帯電話端末などのパネルの背面（内面）に配置し、振動体の変形に起因してパネルを変形させることにより、パネルに接触する対象物（耳）に対して気導音と骨導音とを伝えることが想定される。
　しかし、上述した特許文献１では、パネルが変形するときに生じる種々の課題については何ら検討されていなかった。
　本発明の目的は、パネルを振動させる電子機器における課題を解決し、良好な電子機器を提供することにある。
　本発明による電子機器は、圧電素子と、当該圧電素子を支持するパネルと、当該パネルを保持する筐体と、を備え、前記パネルにより、気導音と人体の一部を振動させて伝える振動音とを発生させる電子機器において、
　前記パネルと前記筐体との間には、緩衝材が配置されている、ことを特徴とする。
　前記圧電素子及び前記緩衝材の双方は、前記パネルの平面視での一方向における一端側に配置されてもよい。
　前記緩衝材は、前記圧電素子から他端方向へ遠ざかるにつれて薄くなってもよい。
　前記緩衝材は、前記パネル及び前記筐体のいずれか一方のみに接着されてもよい。
　前記筐体は、インサート部材としての板金を含んでもよい。
　前記圧電素子は、平面視における形状が長方形状を成し、前記緩衝材は、前記圧電素子の長手方向における端部よりも外側に配置されてもよい。
　前記筐体は、第１筐体部と、当該第１筐体部の内側に位置し、前記板金を含む第２筐体部とから構成されてもよい。
　前記緩衝材は、前記圧電素子よりも、前記パネルの前記一方向における他端方向に配置されてもよい。
　前記パネルに表示部が保持され、前記緩衝材は、前記表示部に接触してもよい。
　前記緩衝材は、前記圧電素子の振動前に押圧状態であってもよい。
　前記筐体は、平面視における形状が矩形状を成し、対向する一方の２辺の長さが、対耳珠から対耳輪下脚までの長さ以上であってもよい。
　前記筐体は、対向する他方の２辺の長さが、耳珠から対耳輪までの長さ以上であってもよい。
　前記圧電素子は、前記筐体に接合部材により接合されて固定されてもよい。
　前記接合部材は、非加熱型硬化性の接着材であってもよい。
　前記接合部材は、両面テープであってもよい。
　前記パネルは、前記筐体に接合部材により接合されてもよい。
　前記パネルを前記筐体に接合する前記接合部材は、非加熱型硬化性の接着材であってもよい。
　前記パネルを前記筐体に接合する前記接合部材は、両面テープであってもよい。
　前記パネルは、表示部、入力部、前記表示部のカバーのうちいずれかの一部又は全部を構成してもよい。
　前記パネルにおける前記圧電素子の固定部分は、当該パネルの平面視における前記表示部との重複領域の外部に位置してもよい。
　前記表示部は、前記筺体の内側から前記パネルに固定されてもよい。
　本発明によれば、パネルを振動させる電子機器における課題を解決し、良好な電子機器を提供できる。
本発明の一実施形態に係る電子機器の要部の機能ブロックを示す図である。 パネルの好適な形状を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の実装構造の要部を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器のパネルの振動の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の音圧に関する周波数特性を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の歪率に関する周波数特性を示す図である。 第２の実施形態に係る電子機器の実装構造の要部を概略的に示す図である。 第２の実施形態に係る電子機器のパネルの振動の一例を示す図である。
　以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器１の要部の機能ブロックを示す図である。電子機器１は、例えば携帯電話端末であって、無線通信部５と、パネル１０と、表示部２０と、圧電素子３０と、入力部４０と、制御部５０と、を備える。無線通信部５は、公知の構成からなり、基地局等を介して通信ネットワークに無線接続される。
　パネル１０は、接触を検出するタッチパネル、または表示部２０を保護するカバーパネル等である。パネル１０は、例えばガラス、またはアクリル等の合成樹脂により形成される。パネル１０の形状は板状であるとよい。パネル１０は、平板であってもよいし、表面が滑らかに傾斜する曲面パネルであってもよい。パネル１０は、タッチパネルである場合、利用者の指、ペン、又はスタイラスペン等の接触を検出する。タッチパネルの検出方式は、静電容量方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式（又は超音波方式）、赤外線方式、電磁誘導方式、及び荷重検出方式等の任意の方式を用いることができる。
　表示部２０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。表示部２０は、パネル１０の背面側に設けられる。例えば、表示部２０は、接合部材（例えば接着剤）によりパネル１０の背面に配設される。或いは、表示部２０は、パネル１０に接合部材（たとえば接着剤）により接着されてもよいし、パネル１０と離間して、電子機器１の筐体に支持される。
　圧電素子３０は、電気信号（電圧）を印加することで、構成材料の電気機械結合係数に従い伸縮または湾曲（屈曲）する素子である。これらの素子は、例えばセラミック製や水晶からなるものが用いられる。圧電素子３０は、ユニモルフ、バイモルフまたは積層型圧電素子であってよい。積層型圧電素子には、ユニモルフを積層した（たとえば１６層または２４層積層した）積層型ユニモルフ素子、またはバイモルフを積層した（例えば１６層または２４層積層した）積層型バイモルフ素子が含まれる。積層型の圧電素子は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる複数の誘電体層と、該複数の誘電体層間に配置された電極層との積層構造体から構成される。ユニモルフは、電気信号（電圧）が印加されると伸縮し、バイモルフは、電気信号（電圧）が印加されると湾曲する。
　圧電素子３０は、パネル１０の背面（電子機器１の内部側の面）に配置される。圧電素子３０は、接合部材（例えば両面テープ）によりパネル１０に取り付けられる。圧電素子３０は、中間部材（例えば板金）を介してパネル１０に取り付けられてもよい。圧電素子３０は、パネル１０の背面に配置された状態で、筐体の内部側の表面と所定の距離だけ離間している。圧電素子３０は、伸縮または湾曲した状態でも、筐体の内部側の表面と所定の距離だけ離間しているとよい。すなわち、圧電素子３０と筐体の内部側の面との間の距離は、圧電素子３０の最大変形量よりも大きいとよい。
　入力部４０は、利用者からの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン（操作キー）から構成される。なお、パネル１０がタッチパネルである場合には、パネル１０も利用者からの接触を検出することにより、利用者からの操作入力を受け付けることができる。
　制御部５０は、電子機器１を制御するプロセッサである。制御部５０は、圧電素子３０に所定の電気信号（通話相手の音声または着信メロディもしくは音楽を含む楽曲等の音響信号に応じた電圧）を印加する。なお、音響信号は、内部メモリに記憶された音楽データに基づくものでもよいし、外部サーバ等に記憶されている音楽データがネットワークを介して再生されるものであってもよい。
　圧電素子３０に電気信号が印加されると、圧電素子３０は長手方向に伸縮又は湾曲する。このとき、圧電素子３０が取り付けられたパネル１０は、圧電素子３０の伸縮又は湾曲にあわせて変形し、パネル１０が湾曲振動する。ここで、制御部５０が圧電素子３０に印加する電気信号の最大電圧は、例えば、振動音ではなく気導音による音の伝導を目的とした所謂パネルスピーカの印加電圧である±５Ｖよりも高い、±１５Ｖであってよい。これにより、利用者が例えば３Ｎ以上の力（５Ｎ～１０Ｎの力）で自身の体にパネル１０を押し付けた場合であっても、パネル１０に十分な湾曲振動を発生させ、利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介する振動音を発生させることができる。尚、どの程度の印加電圧を用いるかは、パネル１０の筐体または支持部材に対する固定強度もしくは圧電素子３０の性能に応じて適宜調整可能である。パネル１０は、圧電素子３０の伸縮又は湾曲によって湾曲する。パネル１０は、圧電素子３０によって直接的に曲げられる。「パネル１０が圧電素子によって直接的に曲げられる」とは、従来のパネルスピーカで採用されているような、圧電素子をケーシング内に配設して構成される圧電アクチュエータの慣性力によりパネルの特定の領域が加振されてパネルが変形する現象とは異なる。「パネル１０が圧電素子によって直接的に曲げられる」とは、圧電素子の伸縮または湾曲（屈曲）が、接合部材を介して或いは接合部材及び後述の補強部材１００を介して、直にパネルを曲げることを意味する。
　パネル１０は、圧電素子３０が取り付けられた取付領域だけでなく、取付領域から離れた領域も湾曲振動する。パネル１０は、振動する領域において、当該パネル１０の主面と交差する方向に振動する箇所を複数有し、当該複数の箇所の各々において、振動の振幅の値が、時間とともにプラスからマイナスに、あるいはその逆に変化する。パネル１０は、ある瞬間において、振動の振幅が相対的に大きい部分と振動の振幅が相対的に小さい部分とが一見パネル１０の略全体にランダムにあるいは周期的に分布した振動をする。即ちパネル１０全域にわたって、複数の波の振動が検出される。利用者が例えば５Ｎ～１０Ｎの力で自身の体にパネル１０を押し付けた場合であっても、パネル１０の上述したような振動が減衰しないためには、制御部５０が圧電素子３０に対して印加する最大電圧は、±１５Ｖであってよい。そのため、利用者は、上述した圧電素子３０の取付領域から離れた領域、例えばパネル１０の中央部に耳を接触させて音を聞くことができる。
　ここで、パネル１０は、利用者の耳とほぼ同じ大きさであってよい。また、パネル１０は、図２に示すように、利用者の耳よりも大きいものであってもよい。この場合、利用者が音を聞く際、電子機器１のパネル１０により耳全体が覆われやすいことから、周囲音（ノイズ）を外耳道に入りにくくできる。パネル１０（又は後述の筐体６０、６０ａ）は、対耳輪下脚（下対輪脚）から対耳珠までの間の距離に相当する長さと、耳珠から対耳輪までの間の距離に相当する幅とを有する領域よりも広い領域が振動すればよい。パネル１０は、好ましくは、耳輪における対耳輪上脚（上対輪脚）近傍の部位から耳垂までの間の距離に相当する長さと、耳珠から耳輪における対耳輪近傍の部位までの間の距離に相当する幅を有する領域が振動すればよい。上記の長さおよび幅を有する領域は、長方形状の領域であってもよいし、上記の長さを長径、上記の幅を短径とする楕円形状であってもよい。日本人の耳の平均的な大きさは、社団法人　人間生活工学研究センター（ＨＱＬ）作成の日本人の人体寸法データベース（１９９２－１９９４）等を参照すれば知ることができる。尚、パネル１０が日本人の耳の平均的な大きさ以上の大きさであれば、パネル１０は概ね外国人の耳全体を覆うことができる大きさであると考えられる。上記のような寸法や形状を有することで、パネル１０は、利用者の耳を覆うことができ、耳に当てたときの位置ずれに対して寛容になる。
　上記の電子機器１は、パネル１０の振動により、気導音と、利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介する振動音とを利用者に伝えることができる。そのため、従来のダイナミックレシーバと同等の音量の音を出力する場合、パネル１０が振動することで空気の振動により電子機器１の周囲へ伝わる音は、ダイナミックレシーバと比較して少ない。したがって、例えば録音されたメッセージを電車内等で聞く場合等に適している。
　また、上記の電子機器１は、パネル１０の振動によって振動音を伝えるため、例えば利用者がイヤホンまたはヘッドホンを身につけていても、それらに電子機器１を接触させることで、利用者はイヤホンまたはヘッドホンおよび体の一部を介して音を聞くことができる。
　上記の電子機器１は、パネル１０の振動により利用者に音を伝える。そのため、電子機器１が別途ダイナミックレシーバを備えない場合、音声伝達のための開口部（放音口）を筐体に形成する必要がなく、電子機器１の防水構造が簡略化できる。尚、電子機器１がダイナミックレシーバを備える場合、放音口は、気体は通すが液体は通さない部材によって閉塞されるとよい。気体は通すが液体は通さない部材は、例えばゴアテックス（登録商標）である。
（第１の実施形態）
　図３は第１の実施形態に係る電子機器１の実装構造の要部を概略的に示す図である。図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるｂ－ｂ線に沿った断面図である。図３（ｃ）は図３（ａ）におけるｃ－ｃ線に沿った断面図である。図３に示す電子機器１は、パネル１０として、平面視において略長方形状（略矩形状）のガラス板が筐体６０（例えば金属や樹脂のケース）の前面に配されたスマートフォンである。
　パネル１０は、例えば静電容量方式のタッチパネルを構成するもので、接合部材７０を介して筐体６０に支持（保持）されている。パネル１０には、平面視における一方向である長手方向の一端側の上部を除く背面に、接合部材７０を介して表示部２０が接合されている。つまり、表示部２０は、接合部材７０によりパネル１０に固定されていることになる。また、パネル１０の長手方向における一端側の上部背面には、圧電素子３０が、接合部材７０を介して接合され、パネル１０により支持されている。つまり、図３（ａ）に示されているように、圧電素子３０の固定部分は、平面視におけるパネル１０と表示部２０との重複領域の外部に位置している。また、圧電素子３０は、接合部材７０により、パネル１０を介して、筐体６０に固定されていることになる。圧電素子３０は、平面視において略長方形状を成し、その長辺がパネル１０の短辺に沿うように接合される。なお、接合部材７０は、熱硬化性あるいは紫外線硬化性等を有する接着剤や両面テープ等であり、例えば無色透明のアクリル系紫外線硬化型接着剤である光学弾性樹脂でもよい。
　図４は、第１の実施形態に係る電子機器１のパネル１０の振動の一例を示す図である。第１の実施形態に係る電子機器１では、表示部２０がパネル１０に取り付けられている。このため、パネル１０の他端側は、圧電素子３０が取り付けられたパネル１０の一端側（以下、主要振動部とも称する）に比して振動しにくくなる。そのため、パネル１０の他端側において、パネル１０の他端側が振動することによる音漏れが低減できる。パネル１０は、圧電素子３０によってその一端側が直接的に曲げられ、当該一端側に比して他端側では振動が減衰する。パネル１０は、圧電素子３０の長辺方向において該圧電素子３０の直上がその周囲と比較して最も高く隆起するように、圧電素子３０によって曲げられる。
　図３において、入力部４０は、パネル１０の長手方向の他端側において筐体６０に支持されている。また、入力部４０には、破線で示すように、マイクの送話口４１が形成されている。つまり、略長方形状の筐体６０の一端側の上部に圧電素子３０が配置され、他端側の下部に送話口４１が形成されている。
　筐体６０は、リアケース（第１筐体部）６２と、その内側に位置するフロントケース（第２筐体部）６１とを備える。リアケース６２は、フロントケース６１に対して着脱自在である。フロントケース６１は、凹部６３を有して構成される。同様に、リアケース６２は、凹部６４を有して構成される。なお、フロントケース６１及びリアケース６２は、凹状に限らず、適宜の形状に構成することができる。
　フロントケース６１は、インサート部材である板金８０を含む態様で構成されている。パネル１０、表示部２０、圧電素子３０及び入力部４０は、フロントケース６１の凹部６３に配置されている。
　表示部２０と板金８０との間には、緩衝材９０が配置されている。緩衝材９０は、圧電素子３０の振動に伴い湾曲振動する表示部２０が、板金８０と干渉する（板金８０に接触する）ことを低減するものである。つまり、パネル１０と筐体の一部であるフロントケース６１との間に緩衝材９０が配置され、パネル１０とフロントケース６１との干渉が低減される。緩衝材は、ＳＣＦ（Super Critical Fluid：超臨界流体）の物質や発泡材等であり、例えば、スポンジや発泡スチロールである。
　緩衝材９０は、表示部２０に接合部材７０を介して接合されている。また、緩衝材９０は、接合部材を介さずに板金８０に接触している。なお、緩衝材９０と板金８０とは、接触せずに、緩衝材９０と板金８０との間に隙間があってもよい。また、緩衝材９０は、板金８０ではなく表示部２０に接合されることに限定されるものではなく、緩衝材９０は、表示部２０及び板金８０のいずれか一方のみに接着されてもよい。
　緩衝材９０の厚さは、圧電素子３０から他端方向へ遠ざかるにつれて、つまり主要振動部から離れるにつれて薄くなるように設定することができる。主要振動部から遠ざかる領域ほど、振動が小さくなり、表示部２０は、板金８０に接触しにくくなるため、緩衝材９０を薄くできる。なお、このような緩衝材９０の形状に合わせて、表示部２０と板金８０とを、図３（ｂ）のように平行に配置せず、圧電素子３０から他端方向へ遠ざかるにつれて、表示部２０と板金８０との隙間が小さくなるように電子機器１を構成することもできる。
　緩衝材９０の厚み、表示部２０と板金８０との間の隙間よりも大きい場合、緩衝材９０は、圧電素子３０の振動前から、押圧状態で表示部２０と板金８０との間に配置される。押圧状態とは、緩衝材９０が圧縮されて変形している状態を意味する。なお、緩衝材９０の厚みが、表示部２０と板金８０との間の隙間と同一である場合には、緩衝材９０を圧縮せずに表示部２０と板金８０との間に配置することもできる。
　本実施形態では、緩衝材９０を、パネル１０の長手方向における一端側に配置されている圧電素子３０と同様、一端側に配置している。つまり、図３（ａ）に示されているように、緩衝材９０が、圧電素子３０の周囲に配置されることになる。
　また、本実施形態では、緩衝材９０を、圧電素子３０の長手方向における端部よりも外側に配置している。つまり、図３（ａ）に示されているように、緩衝材９０が、圧電素子３０の長手方向において、圧電素子３０よりもパネル１０の外周側に配置されることになる。
　また、本実施形態では、緩衝材９０を、圧電素子３０よりも、パネル１０の一方向（長手方向）における他端方向に配置している。つまり、図３（ａ）に示されているように、緩衝材９０が、圧電素子３０よりも他端側に配置されている入力部４０側に配置されることになる。
　フロントケース６１の凹部６３の底部とリアケース６２の凹部６４の底部との間には、各種の電子部品が配置される。図３（ｂ）では、制御部５０の機能を実現するために必要な電子部品（プロセッサ、メモリ等）が組み込まれた回路基板１３０と、電子機器１を駆動するための電池（バッテリ）１５０が、凹部６４に配置されている。
　図５は、第１の実施形態に係る電子機器１の音圧に関する周波数特性を示す図である。図５では、表示部２０と板金８０との間に緩衝材９０が配置されていない場合の周波数特性１７０と、表示部２０と板金８０との間に緩衝材９０が配置されている場合の周波数特性１７１とがそれぞれ示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］を、縦軸はＡ特性音圧レベル［ｄＢＡ］を示す。図５に示されるように、例えば、３００～１０００［Ｈｚ］の周波数帯において、緩衝材９０の配置により、音圧レベルが約５～１０［ｄＢＡ］大きくなっている。
　図６は、第１の実施形態に係る電子機器１の歪率に関する周波数特性を示す図である。歪率とは、振動波形の歪みの程度を表すもので、基本波に対する高調波の比率として定義されるものである。歪率は、値が小さいほど、基本波に対する高調波の割合が少なく、音質の良さを表す。図６では、表示部２０と板金８０との間に緩衝材９０が配置されていない場合の周波数特性１８０と、表示部２０と板金８０との間に緩衝材９０が配置されている場合の周波数特性１８１とがそれぞれ示されている。横軸は周波数［Ｈｚ］を、縦軸は歪率［％］を示す。図６に示されるように、例えば、３００～１０００［Ｈｚ］の周波数帯において、緩衝材９０の配置により、歪率が約４～２４［％］小さくなっている。
　このように、本実施形態に係る電子機器１によれば、パネル１０は、パネル１０の背面に取り付けられた圧電素子３０の変形に起因して変形して、圧電素子３０が接着された長手方向の一端側から中央部近傍まで十分に振動する。従って、利用者は、パネル１０の中央部から上部の領域の少なくとも一部に、利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を接触させることにより、パネル１０の振動による気導音及び振動音を聞くことができる。これにより、振動体を筐体６０の外面に突出させることなく気導音と振動音とを利用者に伝えることができるため、筐体に比べて非常に小さな振動体を人体に接触させる特許文献１に記載の電子機器よりも使い勝手が向上する。また、圧電素子自体に利用者の耳を当てる必要がないので圧電素子３０そのものが破損しにくい。また、パネル１０ではなく筐体６０を変形させる場合には、振動を発生させる際に、利用者が端末を落としてしまいやすいのに対して、パネル１０を振動させた場合には、このようなことが起きにくい。
　また、本実施形態において、表示部２０及び圧電素子３０は、パネル１０に接合部材７０により接合されている。これにより、圧電素子３０の変形の自由度を阻害しにくい状態で圧電素子３０をパネル１０に取り付けることができる。また、接合部材７０は、非加熱型硬化性の接着剤とすることができる。これにより、硬化時に、表示部２０及び圧電素子３０とパネル１０との間に熱応力収縮が発生しにくいという利点がある。また、接合部材７０は、両面テープとすることができる。これにより、表示部２０及び圧電素子３０とパネル１０との間に接着剤使用時のような収縮応力がかかりにくいという利点がある。また、パネル１０も、接合部材７０により筐体６０に接合されているので、同様の効果が得られる。
　また、本実施形態において、表示部２０と板金８０との間には、緩衝材９０が配置されている。これにより、圧電素子３０の振動に伴い湾曲振動する表示部２０が、板金８０と干渉することを低減することができる。よって、パネル１０の振動によって発生する音圧の低下及び歪率の増加を低減することができる。表示部２０と板金８０との干渉が抑えられる、あるいは小さくできる分、表示部２０と板金８０との間の隙間を小さくでき、電子機器１の薄型化が図れる。
　また、本実施形態において、圧電素子３０及び緩衝材９０の双方は、パネル１０の平面視での一方向における一端側に配置されている。圧電素子３０が取り付けられているパネル１０の領域（主要振動部）が最も大きく振動するため、緩衝材９０を圧電素子３０と同じ側に配置することにより、効率的に表示部２０と板金８０との干渉を抑える、あるいは小さくすることができる。
　また、本実施形態において、緩衝材９０は、表示部２０のみに接着し、板金８０には接触のみしている。緩衝材９０を、表示部２０及び板金８０の双方に接着しないことにより、表示部２０と板金８０との間に緩衝材９０を介した張力の発生を防ぎ、パネル１０の湾曲振動を必要以上に阻害してしまうことを低減できる。
　また、本実施形態において、フロントケース６１は、インサート部材としての板金８０を含んでいる。板金８０により、電子機器１の強度を保ちつつ、厚さを薄くできる。
　また、本実施形態において、緩衝材９０は、圧電素子３０の長手方向における端部よりも外側に配置されている。圧電素子３０の端部よりも内側は、大きな振動である主要振動が発生するため、外側に緩衝材９０を配置することにより、所望の振動を必要以上に阻害してしまうことを低減できる。
　（第２の実施形態）
　図７は第２の実施形態に係る電子機器１の実装構造を示す図である。図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるｂ－ｂ線に沿った断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）におけるｃ－ｃ線に沿った断面図である。図７に示す電子機器１はパネル１０として表示部２０を保護するカバーパネル（アクリル板）が上側の筐体６０ａの前面に配され、入力部４０が下側の筐体６０ｂに配された折りたたみ式の携帯電話端末である。表示部２０、圧電素子３０及び回路基板１３０は、筐体６０ａの凹部６５に配置される。なお、図７（ｃ）においては、図面の明りょう化のため、２つの緩衝材９０の間に視認可能な圧電素子３０及び補強部材１００の図示を省略している。
　第２の実施形態では、パネル１０と圧電素子３０との間には、補強部材１００が配置される。補強部材１００は、例えば樹脂製の板、板金またはガラス繊維を含む樹脂製の板である。すなわち、第２の実施形態に係る電子機器１は、圧電素子３０と補強部材１００とが接合部材７０により接着され、さらに補強部材１００とパネル１０とが接合部材７０により接着される構造である。
　また、第２の実施形態では、表示部２０は、パネル１０に接着されるのではなく、筐体６０ａによって支持されている。すなわち、第２の実施形態に係る電子機器１は、表示部２０がパネル１０と離間しており、表示部２０と筐体６０ａとが回路基板１３０を介して結合される構造である。なお、筐体６０ａを、第１の実施形態のフロントケース６１と同様、板金を含むように構成することが可能である。
　パネル１０と表示部２０（筐体６０ａ）との間には、第１の実施形態と同様の緩衝材９０が配置されている。なお、パネル１０と緩衝材９０とは、接合部材７０を介して接合され、表示部２０と緩衝材９０とは、接合部材を介さずに接触している。第１の実施形態と同様、パネル１０と緩衝材９０とが、接合部材を介さずに接触し、表示部２０と緩衝材９０とが、接合部材を介して接合されてもよい。
　図８は、第２の実施形態に係る電子機器１のパネル１０の振動の一例を示す図である。第２の実施形態に係る電子機器１では、パネル１０がガラス板と比較し剛性の低いアクリル板であり、また、パネル１０の背面に表示部２０が接着されていないため、図４に示す第１の実施形態に係る電子機器１に比べ、圧電素子３０により生じる振幅が大きくなる。また、パネル１０は、圧電素子３０が取り付けられた取付領域だけでなく、取付領域から離れた領域も振動する。このため、利用者は、空気を介する気導音に加え、パネル１０の任意の位置に耳を接触させて振動音を聞くことができる。
　このように、本実施形態に係る電子機器１によれば、パネル１０に補強部材１００を介して取り付けられた圧電素子３０の変形に起因して補強部材１００およびパネル１０が変形し、当該変形するパネル１０に接触する対象物に対して気導音と振動音とを伝える。これにより、振動体自体を耳に当てることなく気導音と振動音とを利用者に伝えることができる。また、圧電素子３０は、パネル１０の筐体６０ａ内部側の面に取り付けられる。このため、振動体を筐体６０ａの外面に突出させることなく気導音と振動音とを利用者に伝えることができる。また、パネル１０は、圧電素子３０が取り付けられた取付領域だけでなく、パネル１０のいずれの箇所においても気導音と振動音とを伝えるための変形が発生する。このため、利用者は、空気を介する気導音に加え、パネル１０の任意の位置に耳を接触させて振動音を聞くことができる。
　また、本実施形態において、圧電素子３０とパネル１０との間に補強部材１００を配置することで、例えばパネル１０に外力が加わった場合に、その外力が圧電素子３０に伝達され圧電素子３０が破損する可能性を低減することができる。また、人体にパネル１０を強く接触させても、パネル１０の振動が減衰しにくくできる。また、圧電素子３０とパネル１０との間に補強部材１００を配置することで、パネル１０の共振周波数が下がり、低周波帯域の音響特性が向上する。なお、補強部材１００に換えて、板状の錘を接合部材７０により圧電素子３０に取り付けてもよい。
　また、本実施形態において、パネル１０と表示部２０との間には、緩衝材９０が配置されている。これにより、圧電素子３０の振動に伴い湾曲振動するパネル１０が、表示部２０と干渉することを低減することができる。
　また、本実施形態において、緩衝材９０は、パネル１０のみに接着し、表示部２０には接触のみしている。緩衝材９０を、パネル１０及び表示部２０の双方に接着しないことにより、パネル１０と表示部２０との間に緩衝材９０を介した張力の発生を防ぎ、パネル１０の湾曲振動を必要以上に阻害してしまうことを低減できる。
　本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　例えば、パネル１０と表示部２０とが重畳しない構成である場合、圧電素子３０は、パネル１０の中央に配設されてもよい。圧電素子３０がパネル１０の中央に配設された場合、圧電素子３０の振動がパネル１０全体に均等に伝わり、気導音の品質を向上させたり、利用者が耳をパネル１０の様々な位置に接触させても振動音を認識させたりすることができる。なお、圧電素子３０は複数個搭載してもよい。
　また、上記の電子機器１においては、圧電素子３０はパネル１０に貼り付けられているが、パネル１０と異なる場所に取り付けられてもよい。例えば、第１の実施形態において、圧電素子３０は、筐体６０に取り付けられて電池１５０を覆うリアケース６２に貼り付けられてもよい。リアケース６２は携帯電話端末等の電子機器１においてパネル１０と異なる面に取り付けられることが多いため、そのような構成によれば、利用者はパネル１０と異なる面に体の一部（例えば耳）を接触させて音を聞くことができる。この場合、圧電素子３０により湾曲振動するリアケース６２と、リアケース６２と接触しうる部分（例えば、電池１５０）との間に緩衝材９０が配置されることになる。
　また、パネル１０は、表示パネル、操作パネル、カバーパネル、充電池を取り外し可能とするためのリッドパネルのいずれかの一部または全部を構成することができる。特に、パネル１０が表示パネルのとき、圧電素子３０は、表示機能のための表示領域の外側に配置される。これにより、表示を阻害しにくいという利点がある。操作パネルは、第１実施形態のタッチパネルを含む。また、操作パネルは、例えば折畳型携帯電話端末において操作キーのキートップが一体に形成され操作部側筐体の一面を構成する部材であるシートキーを含む。
　なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、パネル１０と圧電素子３０とを接着する接合部材およびパネル１０と筐体６０（６０ａ）とを接着する接合部材等を同一の符号を有する接合部材７０として説明した。しかしながら、第１実施形態および第２実施形態で用いられる接合部材は、接合する対象である部材に応じて適宜異なるものが用いられてよい。
　１　電子機器
　５　無線通信部
　１０　パネル
　２０　表示部
　３０　圧電素子
　４０　入力部
　４１　送話口
　５０　制御部
　６０、６０ａ、６０ｂ　筐体
　６１　フロントケース（第２筐体部）
　６２　リアケース（第１筐体部）
　６３、６４、６５　凹部
　７０　接合部材
　８０　板金
　９０　緩衝材
　１００　補強部材
　１３０　回路基板
　１５０　電池

Claims (21)

  1. 　圧電素子と、当該圧電素子を支持するパネルと、当該パネルを保持する筐体と、を備え、前記パネルにより、気導音と人体の一部を振動させて伝える振動音とを発生させる電子機器において、
    　前記パネルと前記筐体との間には、緩衝材が配置されている、電子機器。
  2. 　請求項１に記載の電子機器において、前記圧電素子及び前記緩衝材の双方は、前記パネルの平面視での一方向における一端側に配置されている、電子機器。
  3. 　請求項２に記載の電子機器において、前記緩衝材は、前記圧電素子から他端方向へ遠ざかるにつれて薄くなる、電子機器。
  4. 　請求項１に記載の電子機器において、前記緩衝材は、前記パネル及び前記筐体のいずれか一方のみに接着されている、電子機器。
  5. 　請求項１に記載の電子機器において、前記筐体は、インサート部材としての板金を含む、電子機器。
  6. 　請求項３に記載の電子機器において、前記圧電素子は、平面視における形状が長方形状を成し、前記緩衝材は、前記圧電素子の長手方向における端部よりも外側に配置されている、電子機器。
  7. 　請求項５に記載の電子機器において、前記筐体は、第１筐体部と、当該第１筐体部の内側に位置し、前記板金を含む第２筐体部とから構成されている、電子機器。
  8. 　請求項６に記載の電子機器において、前記緩衝材は、前記圧電素子よりも、前記パネルの前記一方向における他端方向に配置されている、電子機器。
  9. 　請求項１に記載の電子機器において、前記パネルに表示部が保持され、前記緩衝材は、前記表示部に接触している、電子機器。
  10. 　請求項１に記載の電子機器において、前記緩衝材は、前記圧電素子の振動前に押圧状態である、電子機器。
  11. 　請求項１に記載の電子機器において、前記筐体は、平面視における形状が矩形状を成し、対向する一方の２辺の長さが、対耳珠から対耳輪下脚までの長さ以上である、電子機器。
  12. 　請求項１１に記載の電子機器において、前記筐体は、対向する他方の２辺の長さが、耳珠から対耳輪までの長さ以上である、電子機器。
  13. 　請求項１に記載の電子機器において、前記圧電素子は、前記筐体に接合部材により接合されて固定される、電子機器。
  14. 　請求項１３に記載の電子機器において、前記接合部材は、非加熱型硬化性の接着材である、電子機器。
  15. 　請求項１３に記載の電子機器において、前記接合部材は、両面テープである、電子機器。
  16. 　請求項１に記載の電子機器において、前記パネルは、前記筐体に接合部材により接合される、電子機器。
  17. 　請求項１６に記載の電子機器において、前記接合部材は、非加熱型硬化性の接着材である、電子機器。
  18. 　請求項１６に記載の電子機器において、前記接合部材は、両面テープである、電子機器。
  19. 　請求項１に記載の電子機器において、前記パネルは、表示部、入力部、前記表示部のカバーのうちいずれかの一部又は全部を構成する、電子機器。
  20. 　請求項１９に記載の電子機器において、前記パネルにおける前記圧電素子の固定部分は、当該パネルの平面視における前記表示部との重複領域の外部に位置する、電子機器。
  21. 　請求項１９に記載の電子機器において、前記表示部は、前記筺体の内側から前記パネルに固定されている、電子機器。
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