CN204031381U - 电子设备 - Google Patents

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Abstract

根据本实用新型，空气传导声和人体振动声(例如，骨传导声)被传送给用户而不需要将振动体本身按向耳朵。本实用新型的电子设备(1)包括：面板(10)；壳体(60)，被配置为支撑所述面板(10)；以及压电元件(30)，附接至所述面板(10)。所述面板(10)因所述压电元件(30)的变形而变形，并且空气传导声和人体振动声被传送至与变形的面板(10)接触的物体。

Description

电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年3月28日提交的第2012-75124号日本专利申请的优先权和权益，该日本专利申请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
本发明涉及电子设备，该电子设备通过向压电元件应用预定的电信号(即，声音信号)使面板振动，并且将面板的振动传递至人体，由此将空气传导声和人体振动声传送给用户。
背景技术
下文列出的专利文献1描述了将空气传导声和骨传导声传送给用户的电子设备(例如，移动电话)。专利文献1还描述了空气传导声是作为由通过物体的振动建立且通过外耳道行进到耳膜的空气振动引起的耳膜振动的结果而被用户的听觉神经感知的声音。此外，专利文献1描述了人体传导声通过用户身体与振动物体接触的部分(例如，外耳的软骨部分)被传送至用户的听觉神经。
根据专利文献1，在所描述的移动电话中，通过压电双晶片和柔性材料配置的矩形板状的振动体经由弹性构件附接至壳体的外表面。专利文献1还描述了在将电压施加至振动体的压电双晶体之后，压电材料沿纵向方向膨胀和收缩，由此导致振动体经历挠曲振动。结果，当用户使振动体与耳廓接触时，空气传导声和人体传导声被传送给用户。
引文列表
专利文献1：第2005-348193号日本专利申请公布
发明内容
在专利文献1中描述的电子设备中，振动体附接至移动电话等的壳体的外表面。由此，从壳体的外表面突起的振动体需要被按向耳朵，这有时会导致可用性问题。
本发明提供了一种能够将空气传导声和人体振动声传送给用户而不需要将振动体本身按向耳朵的电子设备。
本发明的一个方面涉及一种电子设备，所述电子设备包括：面板；壳体，被配置为支撑所述面板；以及压电元件，附接至所述面板。所述面板因所述压电元件的变形而变形，并且空气传导声和人体振动声被传送至与变形的面板接触的物体。
所述压电元件可附接至所述面板的位于所述壳体的内侧的表面。
振动可发生在所述面板的比具有与从人体的耳朵的对耳轮的下脚至对耳屏的距离对应的长度和与从耳屏至对耳轮的距离对应的宽度的区域大的区域中发生。
所述压电元件可通过第一接合构件接合至所述面板。
所述第一接合构件可为非热固粘合剂。
所述第一接合构件可为双面粘合带。
所述面板可通过第二接合构件接合至所述壳体。
所述第二接合构件可为非热固粘合剂。
所述第二接合构件可为双面粘合带。
所述面板可形成显示面板、操作面板、盖板和允许能够附接有可充电电池的罩板中的任一个的一部分或整体。
当所述面板为所述显示面板时，所述压电元件可被设置在被提供用于所述显示面板的显示功能的显示区域外。
导致空气传导声和人体振动声的传送的所述变形可发生在所述面板的任意区域中。
所述面板可在所述面板的振动区域中包括被配置为沿与所述面板的表面相交的方向振动的多个部分，并且在所述多个部分的每个中，指示所述振动的幅度的值可随着从正到负的时间转变或反之亦然。
根据本发明的电子设备，空气传导声和人体振动声被传送给用户而不需要将振动体本身按向耳朵。
附图说明
下面参考附图进一步描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的电子设备的功能框图；
图2示出了面板的优选形状；
图3A和图3B示出了根据另一实施方式的电子设备的壳体结构；
图4示出了根据另一实施方式的电子设备的面板的振动的一个实施例；
图5A-5C示出了根据又一实施方式的电子设备的壳体结构；
图6示出了根据又一实施方式的电子设备的面板的振动的一个实施例；以及
图7示出了面板与壳体之间的接合的一个实施例。
具体实施方式
参考附图描述本发明的实施方式。图1是根据本发明的一个实施方式的电子设备1的功能框图。电子设备1即移动电话(智能电话)例如包括面板10、显示单元20、压电元件30、输入单元40和控制单元50。
面板10可以是被配置为检测接触的触摸面板、被配置为保护显示单元的盖板等。面板10可由玻璃或合成树脂(例如，丙烯酰基)制成。面板10优选地具有板形状。面板10可以是平坦的板或具有逐渐倾斜表面的弯曲面板。当面板10为触摸面板时，面板10检测由用户手指、笔、手写笔等进行的接触。触摸面板可通过采用任意类型(例如，电容型、电阻膜型、表面声波型(或超声波型)、红外线型、电磁感应型、负荷检测型等)检测接触。
显示单元20为例如液晶显示器、有机EL显示器、无机EL显示器的显示设备。显示单元20被设置在面板10的背面。显示单元20可通过使用接合构件(例如，粘合剂)被设置在面板10的背面。显示单元20还可通过接合构件(例如，粘合剂)粘合至面板10。作为另一实施例，显示单元20可被设置为与面板10间隔开且由电子设备1的壳体支撑。
压电元件30为被配置为响应于所应用的电信号(电压)根据构成材料的机电耦合因子而经历膨胀和收缩或折弯(挠曲)。例如使用陶瓷和晶体作为元件的材料。压电元件30可以是单晶片、双晶片或层压的压电元件。层压的压电元件包括层压有单晶片层(例如16或24层)的层压单晶片元件、或层压有双晶片层(例如16或24层)的层压双晶片元件。层压的压电元件通过例如由PZT(锆钛酸铅)制成的多个介电层和分别设置在相邻介电层之间的电极层的层压结构进行配置。单晶片响应于所应用的电信号(电压)经历膨胀和收缩，双晶片响应于所应用的电信号(电压)经历折弯。
压电元件30被设置在面板10的背面(即，电子设备1内侧的表面)。压电元件30通过接合构件(例如，双面粘合带)附接至面板10。压电元件30可经由中间构件(例如，金属板)附接至面板10。在压电元件30被设置在面板10背面的状态下，压电元件30与壳体60内侧的表面相距预定距离。优选地，即使在压电元件30经历膨胀和收缩或挠曲的状态下，压电元件30仍然与壳体60内侧的表面相距预定距离。也就是说，压电元件30与壳体60内侧的表面之间的距离优选地大于压电元件30的最大变形量。
输入单元40被配置为接收来自用户的输入并且被配置为使用例如操作按钮(操作键)。当面板10为触摸面板时，面板10还能够通过检测用户进行的接触接收来自用户的操作输入。
控制单元50是被配置为控制电子设备1的处理器。控制单元50向压电元件30应用预定的电信号(与声音信号对应的电压)。控制单元50向压电元件30施加的电压可为±15V，大于向被配置用于不使用人体振动而使用空气传导声的声音传导的所谓面板扬声器施加的电压即±5V。通过上面的配置，即使当用户以大于或等于3N左右的力(例如，5N到10N范围的力)向用户的身体强烈地按压面板10时，仍然会发生面板10的振动。结果，生成通过用户身体的一部分传送的人体振动声。注意，所施加的电压水平可根据面板10紧固地固定至壳体或支撑构件的程度或根据压电元件30的能力被适当地调整。当控制单元50将电信号应用至压电元件30时，压电元件30经历沿纵向方向的膨胀和收缩或挠曲。此时，与压电元件30附接的面板10连同压电元件30的膨胀和收缩或挠曲而变形，由此导致面板10的振动。面板10响应于压电元件30的膨胀和收缩或挠曲而经历挠曲。面板10直接通过压电元件30被折弯。“面板10直接通过压电元件被折弯”的状态不同于当面板的特定区域因如在现有面板扬声器中采用的包括设置在壳体中的压电元件的压电致动器的惯性力引起振动时面板变形的现象。“面板10直接通过压电元件被折弯”的状态包括面板经由接合构件或经由接合构件和随后描述的加固构件80直接通过压电元件的膨胀和收缩或折弯(挠曲)而被折弯的状态。因此，面板10生成空气传导声，并且当用户使身体的一部分(例如，外耳的软骨部分)与面板10接触时面板10还生成通过身体的该部分传送的人体振动声。例如，控制单元50可应用与代表电话的当事人语音的声音信号对应的电信号，以生成与声音信号对应的空气传导声和人体振动声。声音信号可代表电话旋律、包括曲调的音乐等。根据电信号的声音信号可基于存储在电子设备1的内部存储器中的音乐数据，或者可根据经由网络存储在外部服务器等中的音乐数据再生。
在面板10设置有压电元件30的区域中和在面板10远离设置有压电元件30的区域的其它区域中引起振动。面板10在振动区域中包括被配置为沿与面板10的主表面相交的方向振动的多个部分，并且在所述多个部分的每个中，指示振动幅度的值随时间从正到负转变，反之亦然。面板10振动使得具有相对大的振动幅度的区域和具有相对小的振动幅度的区域在某一时刻看起来随机分布在面板10上。换句话说，基本在面板10的所有区域检测到多个波长的振动。为了防止即使当用户以例如5N至10N的力向用户的身体强烈地按压面板10时前述面板10的振动减弱，控制单元50向压电元件30施加的电压可为±15V。上面的配置允许用户在使耳朵与面板10与设置有压电元件30的区域远离的区域接触时听到声音。
注意，面板10可与用户的耳朵一样大。如图2所示，面板10还可大于用户的耳朵。在此情况下，当用户听到声音时，整个耳朵倾向于被电子设备1的面板10覆盖。因此，可防止环境声(噪声)通过外耳道进入。足以让振动在面板10的这样的区域中发生，该区域大于长度对应于对耳轮的下脚(即，对耳轮下脚)至对耳屏的距离、宽度对应于耳屏至对耳轮的距离的区域。优选地，振动发生在面板10的这样的区域中，该区域大于长度对应于耳轮接近于对耳轮的上脚(即，对耳轮上脚)的部分至耳垂的距离、宽度对应于耳屏至耳轮接近于对耳轮的部分的距离的区域。具有上述长度和宽度的区域可具有矩形形状或长轴与长度对应且短轴与宽度对应的椭圆形形状。日本人的平均耳朵大小可参见由品质生活的人体工程学研究所(HQL)发布的日本人身体尺寸数据库(1992-1994)等。尺寸大于或等于日本人的平均耳朵尺寸的面板10一般也能够覆盖外国人的整个耳朵。
上面的电子设备1能够向用户传送空气传导声和通过用户身体的一部分(例如外耳的软骨部分)传送的人体振动声。由此，当面板10以与电动式受话器基本相同的音量等级输出声音时，与电动式受话器的情况相比，由于面板10的振动导致的空气振动，声音的较少音量传播至电子设备1的外部环境。由此，电子设备1对在例如火车等上听录音消息的情形而言是优选的。
而且，因为上面的电子设备1通过面板10的振动传送人体振动声，即使当用户戴着耳塞或头戴式耳机时，用户通过使电子设备1与耳塞和头戴式耳机接触，能够通过耳塞或头戴式耳机和身体的一部分听到声音。
上面的电子设备1通过面板10的振动将声音传送给用户。由此，在电子设备1未设置有附加的电动式受话器的情况下，没有必要向壳体提供开口(即，发声开口)用于声音传送。结果，简化了电子设备1的防水结构。当电子设备1设置有电动式受话器时，发声开口可被使空气通过但阻止液体通过的构件封闭。使空气通过但阻止液体通过的构件可以是例如Gore-TexTM。
<第一实施方式>
图3A和图3B示出了根据第一实施方式的电子设备1的壳体结构。图3A是正视图，图3B是沿图3A的线b-b截取的截面视图。图3A和图3B所示的电子设备1为智能电话，其中触摸面板即玻璃板被设置在壳体60(例如，金属或树脂外壳)的正面作为面板10。面板10和输入单元40由壳体60支撑，并且显示单元20和压电元件30均通过接合构件70粘合至面板10。注意，接合构件70可以是具有热固属性、紫外固化属性等的粘合剂、双面粘合带等。例如，接合构件70可以是光学弹性树脂，其中光学弹性树脂是无色且透明的紫外固化丙烯酸类粘合剂。面板10、显示单元20和压电元件30均具有大体矩形形状。
显示单元20沿面板10的短边方向设置在面板10的大体中部。压电元件30沿面板10的纵向方向设置在面板10的端部附近且与该端部相距预定距离，使得压电元件30的纵向方向沿面板10的短边延伸。显示单元20和压电元件30沿与面板10内侧表面平行的方向被并排设置。
图4示出了根据第一实施方式的电子设备1的面板10的振动的一个实施例。在根据第一实施方式的电子设备1中，显示单元20附接至面板10。由此，与面板10附接有压电元件30的上部相比，面板10的下部较少可能振动。结果，在面板10的下部减少了由在面板10的下部中发生的振动而引起的漏声。面板10在其上部直接通过压电元件30折弯，并且与上部的振动相比下部的振动衰减。面板10通过压电元件30被折弯，使得面板10直接位于压电元件30上方的部分相对于面板10沿压电元件30长边方向的邻近部分突起。
如上所述，根据本实施方式的电子设备1，面板10因附接至面板10背面的压电元件30的变形而变形，空气传导声和人体振动声被传送至与变形的面板10接触的物体。结果，空气传导声和人体振动声被传送给用户而不需要使振动体从壳体60的外表面突起。由此，与在专利文献1(第2005-348193号日本专利申请公布)中描述的电子设备相比，本申请电子设备的可用性得以改善，用户通过其使显著小于壳体的振动体与身体接触。而且，因为不需要将压电元件本身按向用户的耳朵，压电元件30本身较不可能被损坏。而且，尽管在面板10未变形而壳体60变形的情况下当产生振动时用户可能会丢落终端设备，但是在面板10振动的情况下这种丢落较不可能发生。
压电元件30通过接合构件70接合至面板10。上面的结构允许压电元件30附接至面板10，使得压电元件30变形的灵活性较不可能被限制。接合构件70可以是非热固粘合剂。上面的结构提供了因热应力引起的收缩在固化期间较不可能发生在压电元件30与面板10之间的优点。接合构件70可以是双面粘合带。上面的结构提供了当粘合剂被使用时常常发生的收缩应力较不可能被施加在压电元件30与面板10之间的优点。
<第二实施方式>
图5A-5C示出了根据第二实施方式的电子设备1的壳体结构。图5A是正视图，图5B是沿图5A的线b-b截取的截面视图，图5C是沿图5A的线c-c截取的截面视图。图5A-5C所示的电子设备1是可折叠移动电话，其中充当面板10且被配置为覆盖显示单元20的盖板(例如，丙烯酰基板)被设置在上侧壳体60的正面。在第二实施方式中，加固构件80被设置在面板10与压电元件30之间。加固构件80可以是树脂板、金属板或包括玻璃纤维的树脂板。也就是说，根据第二实施方式的电子设备1具有压电元件30和加固构件80通过接合构件70粘合且加固构件80和面板10通过接合构件70粘合的结构。而且，在第二实施方式中，显示单元20未粘合至面板10而由壳体60支撑。也就是说，根据第二实施方式的电子设备1具有显示单元20与面板10间隔开且显示单元20通过接合构件70粘合至支撑部分90(即壳体60的一部分)的结构。支撑单元90不限于被配置成壳体60的一部分，可通过金属、树脂等被配置为独立于壳体60的构件。
图6示出了根据第二实施方式的电子设备1的面板10的振动的一个实施例。因为在根据第二实施方式的电子设备1中，面板10是与玻璃板相比具有较低刚性的丙烯酰基板，而且，显示单元20未粘合至面板10的背面，因此由压电元件30生成的振幅大于图4所示的根据第一实施方式的电子设备1的情况。振动在面板10的设置有压电元件30的区域中和在面板10的与该设置区域远离的区域中生成。由此，用户通过使耳朵与面板10的任意位置接触，能够听到通过空气传送的空气传导声和听到人体振动声。
如上所述，根据本实施方式的电子设备1，加固构件80和面板10因经由加固构件80附接至面板10的压电元件30的变形而变形，空气传导声和人体振动声被传送至与变形的面板10接触的物体。由此，空气传导声和人体振动声被传送给用户而不需要将振动体本身按向耳朵。而且，压电元件30附接至面板10的位于壳体60内侧的表面。由此，空气传导声和人体振动声被传送给用户而不需要使振动体从壳体60的外表面突起。而且，变形发生在面板10的设置有压电元件30的区域中和面板10的其他区域中，用于传送空气传导声和人体振动声。由此，用户通过使耳朵与面板10的任意位置接触，能够听到通过空气传送的空气传导声和听到人体振动声。
而且，通过将加固构件80设置在压电元件30与面板10之间，当面板10被施加有外力时，所施加的外力较不可能传递至压电元件30并且损坏压电元件30。即使当向人体强烈地按压面板10时，也可减少面板10振动的衰减。而且，由于设置在压电元件30与面板10之间的加固构件80，降低了面板10的共振频率，并且改善了低频带中的声学特征。注意，代替加固构件80，板状重物可通过接合构件70附接至压电元件30。
尽管已经基于附图和实施方式描述了本发明，但是应该注意本领域技术人员可根据本公开容易进行各种修改和改变。注意修改和改变在本发明的范围内。例如，部件和步骤中包括的功能可被重新布置，只要功能在逻辑上一致。多个零部件、步骤等还可被集成或分离。
例如，如图7所示，面板10可被配置为通过接合构件70接合至壳体60。因此通过防止面板10的振动被直接传送至壳体60，与壳体本身经历大振动的情况相比降低了用户丢落电子设备1的风险。接合构件70可以是非热固粘合剂。上面的结构提供了因热应力引起的收缩在固化期间较不可能发生在壳体60与面板10之间的优点。接合构件70可以是双面粘合带。上面的结构提供了当粘合剂被使用时常常发生的收缩应力较不可能在壳体60与面板10之间生成的优点。
当面板10和显示单元20未被叠置时，例如，压电元件30可被设置在面板10的中部。当压电元件30被设置在面板10的中部时，压电元件30的振动被均匀地传送至整个面板10，由此即使当用户使耳朵在面板10的不同位置与面板10接触时，提高了空气传导声的质量并且允许用户感知人体振动声。注意，类似于第一实施方式，可设置多个压电元件30。
尽管在上面的电子设备1中，压电元件30粘合至面板10，但是压电元件30可附接至除了面板10以外的另一位置。例如，压电元件30可粘合至电池罩，电池罩被配置为附接至壳体60以覆盖电池。因为电池罩常常附接至电子设备1(例如，移动电话)中的不同于面板10的表面，所以上面的结构能够通过使身体的一部分(例如，耳朵)与不同于面板10的表面接触使用户听到声音。
面板10可形成显示面板、操作面板、盖板和使得可充电电池可拆卸的罩板中的任一个的一部分或整体。优选地，当面板10为显示面板时，压电元件30被设置在被提供用于显示功能的显示区域外。上面的结构提供了显示器较不可能被损坏的优点。操作面板包括第一实施方式的触摸面板。操作面板还可包括板键，即与键帽(例如，操作键)一体设置且形成壳体位于操作侧的一个表面的可折叠移动电话等的部件。
同时，在第一实施方式和第二实施方式中，用于粘合面板10和压电元件30的接合构件、用于粘合面板10和壳体60的接合构件等通过相同的参考标号表示为接合元件70。然而，根据需要，在第一实施方式和第二实施方式中使用的接合构件可根据待接合的部件而不同。
参考标号
1    电子设备
10   面板
20   显示单元
30   压电元件
40   输入单元
50   控制单元
60   壳体
70   接合构件
80   加固构件
90   支撑部分

Claims (13)

1.一种电子设备，包括：
面板；
壳体，被配置为支撑所述面板；以及
压电元件，附接至所述面板，其中
所述面板因所述压电元件的变形而变形，空气传导声和人体振动声被传送至与变形的面板接触的物体。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中
所述压电元件附接至所述面板位于所述壳体内侧的表面。
3.如权利要求1所述的电子设备，其中
振动发生在所述面板的以下区域中：该区域大于长度与人体耳朵的对耳轮的下脚至对耳屏的距离对应、宽度与耳屏至对耳轮的距离对应的区域。
4.如权利要求1所述的电子设备，其中
所述压电元件通过第一接合构件接合至所述面板。
5.如权利要求4所述的电子设备，其中
所述第一接合构件包括非热固粘合剂。
6.如权利要求4所述的电子设备，其中
所述第一接合构件包括双面粘合带。
7.如权利要求1所述的电子设备，其中
所述面板通过第二接合构件接合至所述壳体。
8.如权利要求7所述的电子设备，其中
所述第二接合构件包括非热固粘合剂。
9.如权利要求7所述的电子设备，其中
所述第二接合构件包括双面粘合带。
10.如权利要求1所述的电子设备，其中
所述面板形成显示面板、操作面板、盖板和使得可充电电池能够拆卸的罩板中的任一个的一部分或整体。
11.如权利要求10所述的电子设备，其中
所述面板包括所述显示面板，以及
所述压电元件被设置在所述显示面板提供用于显示功能的显示区域外。
12.如权利要求1所述的电子设备，其中
导致空气传导声和人体振动声的传送的所述变形发生在所述面板的任意区域中。
13.如权利要求1所述的电子设备，其中
所述面板在所述面板的振动区域中包括被配置为在与所述面板表面相交的方向振动的多个部分，并且在所述多个部分的每个中，指示所述振动幅度的值随时间从正到负转变或从负到正转变。
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