JP2014165850A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動部を圧電素子により振動させ気導音と振動音とを発生させる電子機器において、圧電素子の消費電力を考慮した電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器に、接触または押圧する人体の部位を振動させて伝わる振動音を発生させる振動部と、入力される信号に応じて前記振動部を振動させるために当該振動部に積み重ねて取り付けられるとともに、互いに容量値が異なる複数の圧電素子とを備え、前記複数の圧電素子に入力される信号の電圧が周波数帯域に応じて異なるようにして、消費電力を抑えるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧電素子に所定の電気信号（音声信号）を印加することで圧電素子により振動部を振動させ、人体の一部を振動させて伝える振動音を発生させる電子機器に関する。

特許文献１には、携帯電話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、振動音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（たとえば外耳の軟骨）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、圧電素子（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、この振動部の圧電素子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屈曲振動し、利用者が耳介に振動体を接触させることで気導音と振動音とが利用者に伝えられ、振動体が振動部として機能す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、振動部に取り付けられる圧電素子の消費電力について何ら検討されていない。

本発明の目的は、振動部を圧電素子により振動させ振動音を発生させる電子機器において、圧電素子の消費電力を考慮した電子機器を提供することにある。

本発明の一側面における電子機器は、接触または押圧する人体の部位を振動させて伝わる振動音を発生させる振動部と、入力される信号に応じて前記振動部を振動させるために当該振動部に積み重ねて取り付けられるとともに、互いに容量値が異なる複数の圧電素子とを有し、前記複数の圧電素子に入力される信号の電圧が周波数帯域に応じて異なることを特徴とする。また、電子機器に、前記複数の圧電素子に入力される信号の電圧を制御する制御部を設けてもよい。

上記側面において、第１の圧電素子に第１の信号が、前記第１の圧電素子より容量値が大きい第２の圧電素子に第２の信号がそれぞれ入力され、第１の周波数帯域では前記第２の信号の電圧は前記第１の信号の電圧以上であり、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域では前記第２の信号の電圧は前記第１の信号の電圧より小さいとよい。

前記複数の圧電素子は、異なる形状を有するとよい。さらに、前記複数の圧電素子は矩形板状であり、それぞれの少なくとも一辺の長さが異なるとよい。または、前記複数の圧電素子は、積み重ね方向における厚さが異なるとよい。さらに、前記複数の圧電素子は、積層型の圧電素子であって、それぞれの層数が異なるとよい。

前記振動部はパネルであるとよい。また、前記振動部は耳の大きさより大きいとよい。

前記振動部は表示部を有してもよい。また、前記複数の圧電素子は、前記振動部における前記表示部の取り付け位置とは異なる位置に取り付けられるとよい。

前記振動部は、押圧する人体の部位に３Ｎ以上の力で押圧される場合であっても当該部位を振動させて前記振動音を伝えるとよい。さらに、前記振動部は、押圧する人体の部位に５Ｎ以上の力で押圧される場合であっても当該部位を振動させて前記振動音を伝えるとよい。さらに、前記振動部は、押圧する人体の部位に１０Ｎ以下の力で押圧される場合であっても当該押位を振動させて前記振動音を伝えるとよい。

以下において説明する実施形態によれば、振動部を圧電素子により振動させ振動音を発生させる電子機器であって、圧電素子の消費電力を考慮した電子機器を提供することが可能となる。

電子機器の機能ブロックを示す図である。 圧電素子の周波数特性について説明する図である。 制御部の動作を説明する図である。 パネルの形状と大きさの例を示す図である。 第１の実施形態に係る電子機器の実装構造を示す図である。 第１の実施形態におけるパネルの振動の例を示す図である。 第２の実施形態に係る電子機器の実装構造を示す図である。 第２の実施形態におけるパネルの振動の例を示す図である。 パネルの支持構造の例を示す図である。

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の機能ブロックを示す図である。電子機器１は、たとえば携帯電話（スマートフォン）であって、パネル１０、表示部２０、圧電素子３０及び３１、入力部４０、制御部５０を備える。

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、たとえばガラス、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の背面に設けられる。表示部２０は、パネル１０の背面に配設される。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と離間して配設され、電子機器１の筐体により支持されてもよい。

圧電素子３０、３１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屈曲（湾曲）する素子である。これらの素子は、たと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、３１は、たとえば、ユニモルフ素子やバイモルフ素子である。ユニモルフ素子は、電気信号（電圧）が印加されると伸縮し、バイモルフ素子は、電気信号（電圧）が印加されると屈曲する。または、圧電素子３０、３１は、積層型圧電素子であってもよい。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（たとえば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、たとえば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。

圧電素子３０、３１は異なる容量値を有する。圧電素子３０、３１は、異なる形状を有することで、容量値を異にする。たとえば、圧電素子３０、３１が矩形板状の場合、それぞれの少なくとも一辺の長さ、及び／または厚さ（積層型の場合は層の厚さや層数）が異なるとよい。あるいは、圧電素子３０、３１を異なる材質で構成し、容量値が異なるようにしてもよい。そして、後に詳述するように、圧電素子３０、３１への入力信号が周波数帯域に応じて制御される。

圧電素子３０、３１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。第１の圧電素子３０は、たとえば接合部材（たとえば両面テープ）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（たとえば板金）を介してパネル１０に取り付けられてもよい。また、第２の圧電素子３１は、第１の圧電素子３０に積み重ねて取り付けられる。圧電素子３１は、たとえば接合部材（たとえば両面テープ）により圧電素子３０に取り付けられる。

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、たとえば、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、３１に所定の電気信号（音声信号に応じた電圧）を印加する。制御部５０が圧電素子３０、３１に対して印加する電圧は、たとえば、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３Ｎ以上の力（たとえば５Ｎ〜１０Ｎの力）で自身の体にパネル１０を接触させ、あるいは押圧した（押し付けた）場合であっても、パネル１０に十分な振動を発生させて利用者の体の一部、すなわち接触部位または押圧部位を振動させることで、その部位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。

制御部５０が圧電素子３０、３１に電気信号を印加すると、圧電素子３０、３１は印加された電気信号の電圧（振幅）と周期に応じて伸縮または屈曲する。このとき、圧電素子３０、３１が取り付けられたパネル１０は、圧電素子３０、３１の伸縮または屈曲にあわせて変形し、パネル１０が振動する。パネル１０は、圧電素子３０，３１の伸縮または屈曲によって湾曲する。パネル１０は、圧電素子３０，３１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を加振し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屈曲（湾曲）が、接合部材或いは接合部材及び後述の補強部材８０を介して、直にパネルを曲げることを意味する。このため、パネル１０は、気導音を発生させるとともに、利用者が体の一部（たとえば外耳の軟骨）を接触させた場合、体の一部を介する振動音を発生させる。制御部５０は、たとえば通話相手の音声に係る音声信号に応じた電気信号を圧電素子３０、３１に印加させ、その音声信号に対応する気導音及び振動音を発生させることができる。音声信号は、着信メロディ、または音楽を含む楽曲等に係るものであってもよい。なお、電気信号にかかる音声信号は、電子機器１の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。

さらに、制御部５０は、圧電素子３０、３１に印加する電気信号の電圧（振幅）を、出力音声の周波数帯域に応じて異なるように制御する。具体的には、低域では圧電素子３０、３１のうち容量値が大きい方に印加する電気信号の電圧を大きくし、高域では容量値が大きい方に印加する電気信号の電圧を小さくするような制御が行われる。かかる制御のための構成として、制御部５０は、たとえば圧電素子３０、３１のうち、容量値が大きい方の電気信号を帯域に応じて可変制御する増幅器を備える。または、制御部５０は、圧電素子３０、３１ごとに電気信号を制御するＤＳＰ（Digital Signal Processor）を有してもよい。

パネル１０は、たとえば長方形状であり、圧電素子３０、３１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。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パネル１０の略全体に一見ランダム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。利用者がたとえば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、３１に対して印加する電圧は、±１５Ｖであってよい。そのため、利用者は、上述したパネル１０の取付領域から離れた領域に耳を接触させて音を聞くことができる。

ここで、図２を用いて、上記のような制御部５０の制御の作用・効果について説明する。図２は、横軸を出力音声の周波数、縦軸を音圧として、圧電素子３０、３１の音圧周波数特性の例を示す。この音圧周波数特性は、概ね周波数に応じて増加する右肩上がりの形状を示し、３０００Ｈｚ付近で共振点を有する。よって、比較的高域側（たとえば１５００Ｈｚ以上の帯域）では、圧電素子３０、３１に印加される電気信号の電圧が同じであっても生成される音声の音圧が大きくなる。よって、高域側では、所望の音圧を得るための電圧は小さくてすむ。よって、高域側では、圧電素子３０、３１に印加する電気信号の電圧を小さくすることで、所望の音圧を確保しつつ、圧電素子３０または３１が消費する電流を抑えて消費電力を低減させることができる。ここで、圧電素子３０、３１は、その容量値が大きいほど消費電流が大きいので、圧電素子３０、３１のうち、容量値が大きい方の電圧を小さくすることでより大きい電流を抑制でき、より効率的に消費電力を低減させることができる。

図３は、制御部５０の動作例を示す。制御部５０は、出力音声の７００Ｈｚ未満を低域、７００Ｈｚ以上１５００Ｈｚ未満を中域、１５００Ｈｚ以上を高域としたとき、図３に示すような電気信号の制御を行う。たとえば、圧電素子３０の容量値が１μＦ、圧電素子３１の容量値が２μＦとする。制御部５０は、容量値が小さい方の圧電素子３０には低域〜高域で±１０Ｖの電気号を印加する一方、容量値が大きい方の圧電素子３１には、中域では圧電素子３０と同じ±１０Ｖの電気号を印加するが、高域では±（１０−β）Ｖ（βは１０以下の任意の正の数）の電気信号を印加する。すなわち、電気信号の電圧が抑えられる。このようにして、圧電素子３１の消費電流を抑えて、圧電素子３０、３１全体としての消費電力を低減することができる。さらに、制御部５０は、音圧周波数特性に応じて、低域では圧電素子３１に印加する電気信号の電圧を増加させ、±（１０+α）Ｖ（αは任意の正の数）の電気信号を印加するようにしてもよい。ここで、低域での電流増加量より高域での電流抑制量が大きくなるように制御することで、全体としての消費電力を抑制することができる。なお、αは任意の正の数としたが、圧電素子３０、３１に対する印加が許容される程度の電圧（圧電素子３０、３１の性能）、不図示のパワーアンプにより昇圧が可能な程度の電圧、また、パネルにより発生する音の音圧が上限に達して変化しない状態にならない程度に基づいて設定されることが好ましい。

図４は、パネル１０の形状と大きさの例を示す。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。

ここで、長さ方向は、この例ではパネル１０が延在する長手方向２ａであり、その中心から一方の端部寄りに圧電素子３０、３１が配置される。また、幅方向は、長手方向と直交する方向２ｂである。かかる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の領域を有することで、パネル１０は、ユーザー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。なお、かかる領域は、最小でも圧電素子３０、３１の下端部からパネル１０の長手方向２ａの中点までの領域を含むものとする。

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（たとえば外耳の軟骨）を介して伝わる振動音とを利用者に伝えることができる。ここにおいて、パネル１０が振動部の例である。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、たと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、たと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、たとえばゴアテックス（登録商標）である。

（第１の実施形態）
図５は第１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５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿った断面図、そして図５（ｃ）は図５（ａ）におけるｃ−ｃ線に沿った断面図である。図５に示す電子機器１はパネル１０としてガラス板であるタッチパネルが筐体６０（たと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及び入力部４０は筐体６０に支持され、表示部２０および圧電素子３０、３１は、それぞれパネル１０に取り付けられる。パネル１０、表示部２０および圧電素子３０は、それぞれ略長方形状である。

表示部２０は、パネル１０の短手方向におけるほぼ中央に配置され、接合部材７１によりパネル１０に取り付けられる。接合部材７１は、熱硬化性あるいは紫外線硬化性等を有する接着剤であり、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。好ましくは、表示部２０は、パネル１０と接触する全面でパネル１０に接着される。そうすることで、表示部２０がパネル１０に接着された部分における振動板１００の剛性を上げることができる。

圧電素子３０、３１は、パネル１０の長手方向の端部から所定の距離だけ離間して、当該端部の近傍に、圧電素子３０、３１の長手方向がパネル１０の短辺に沿うように配置される。表示部２０と圧電素子３０、３１とは、パネル１０の内部側の面に平行な方向において並んで配置される。

圧電素子３０、３１は、積み重ねてパネル１０に取り付けられる。たとえば、第１の圧電素子３０は、接合部材７０によりパネル１０に接着される。そして、第２の圧電素子３１は、接合部材７０により、第１の圧電素子３０に積み重ねて接着される。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、たと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。また、弾性を有する両面テープを用いることで、圧電素子３０、３１各々の変形の自由度を確保しつつ、圧電素子３０、３１の双方が変形する際に、当該接合部材の弾性変形により当該変形に起因して接合部材から圧電素子３０、３１の各々が剥離しにくくなる。あるいは、接合部材７０として、熱硬化性あるいは紫外線硬化性等を有する接着剤を用いてもよい。そうすることにより、圧電素子３０とパネル１０との間、または圧電素子３０、３１間に熱応力収縮が生じにくい態様で接着できる。さらに、ここで、圧電素子３０とパネル１０との間に用いる接合部材７０と、圧電素子３０、３１間に用いる接合部材７０とを異なる種類の材質で構成してもよい。

なお、圧電素子３０、３１は、筐体６０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、３１は、伸縮または屈曲した状態でも、筐体６０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、３１と筐体６０の内部側の面との間の距離は、圧電素子３０、３１の最大変形量よりも大きいとよい。

第１の実施形態では、圧電素子３０、３１は異なる容量値を有する。たとえば、圧電素子３０、３１それぞれの長手方向の長さ３０Ｌ、３１Ｌ、長手方向と交差する方向の幅３０Ｗ、３１Ｗ、または積み重ね方向の厚さ３０Ｔ、３１Ｔの少なくともいずれか１つが異なることで、圧電素子３０、３１の容量値を異ならせることができる。さらに、圧電素子３０、３１が積層型ユニモルフまたはバイモルフ素子で構成される場合において、互いに層数が同じであれば各層の厚さを異ならせたり、各層の厚さが同じであれば層数を異ならせたりして、素子全体の厚さ３０Ｔ、３１Ｔを異にすることができ、そうすることで容量値を異ならせることができる。あるいは、圧電素子３０、３１が異なる材質で構成されることで、容量値を異にしてもよい。そして、容量値が大きい方に印加される電気信号の電圧を帯域に応じて制御部５０が制御することで、所望の音圧を確保しつつ消費電力を低減することができる。なお、パネル１０への積み重ね方向において近い方の圧電素子３０と遠い方の圧電素子３１のうち、容量値が大きい方とするのはどちらでもよい。

図６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の下部は、圧電素子３０、３１が取り付けられたパネル１０の上部に比して振動しにくくなる。そのため、パネル１０の下部において、パネル１０の下部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、３１によってその上部が直接的に曲げられ、当該上部に比して下部では振動が減衰する。パネル１０は、圧電素子３０、３１の長辺方向において該圧電素子３０、３１の直上がその周囲と比較して最も高く隆起する。

なお、第１の実施形態に係る電子機器１によれば、パネル１０の背面に取り付けられた圧電素子３０、３１の変形に起因してパネル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とができる。これにより、振動部を筐体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。

（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６０の前面に配された折りたたみ式の携帯電話である。

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８０が配置される。補強部材８０は、例えばゴムまたはシリコン等の弾性部材である。補強部材８０は、例えばある程度の弾性を有するアルミニウム等から成る金属板であってもよい。補強部材８０は、例えば樹脂製の板であってもよい。ここでいう樹脂製の板を形成する樹脂としては、例えばポリアミド系樹脂が挙げられる。ポリアミド系樹脂には、例えば、メタキシリレンジアミンとアジピン酸とから得られる結晶性の熱可塑性樹脂から成り、強度および弾性に富むレニー（登録商標）がある。このようなポリアミド系樹脂は、それ自体をベースポリマーとして、ガラス繊維、金属繊維または炭素繊維等により強化された強化樹脂であってもよい。ポリアミド系樹脂に対するガラス繊維、金属繊維または炭素繊維等の付加量に応じて、強度および弾性が適宜調整される。上記のような強化樹脂は、例えば、ガラス繊維、金属繊維または炭素繊維等を編みこんで形成された基材に樹脂を含浸させ、硬化させて形成される。強化樹脂は、液状の樹脂に細かく切断された繊維片を混入させたのちに硬化させて形成されるものであってもよい。強化樹脂は、繊維を編みこんだ基材と樹脂層とを積層したものであってもよい。

圧電素子３０、３１は、積み重ねてパネル１０に取り付けられる。たとえば、第２の圧電素子３１と第１の圧電素子３０とが接合部材７０により接着され、第１の圧電素子３０と補強部材８０とが接合部材７０により接着され、さらに補強部材８０とパネル１０とが接合部材７０により接着される。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る。圧電素子３０、３１は、パネル１０の長手方向の端部から所定の距離だけ離間して、当該端部の近傍に、圧電素子３０、３１の長手方向がパネル１０の短辺に沿うように配置される。

第２の実施形態でも、圧電素子３０、３１の容量値が異なるようにする。そして、容量値が大きい方に印加される電気信号の電圧を帯域に応じて制御部５０が制御することで、所望の音圧を確保しつつ消費電力を低減することができる。

第２の実施形態では、表示部２０は、筐体６０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と筐体６０の一部である支持部９０とが接合部材７２により接着される構造である。支持部９０は、筐体６０の一部としての構成に限定されず、金属や樹脂等により筐体６０から独立した部材として構成することが可能である。

このように、第２の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８０を介して取り付けられた圧電素子３０、３１の変形に起因して補強部材８０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、３１は、パネル１０の筐体６０内部側の面に取り付けられる。このため、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。また、パネル１０は、圧電素子３０、３１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、圧電素子３０とパネル１０との間に補強部材８０を配置することで、たとえばパネル１０に外力が加わった場合に、その外力が圧電素子３０、３１に伝達され圧電素子３０、３１が破損する可能性をさらに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８０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８０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。

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、第１の実施形態に係る電子機器１に比べ、圧電素子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。

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。たとえば、各部材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。

たとえば、図９に示す筐体６０の断面図のとおり、パネル１０が筐体６０に接合部材７３により接着されている構成としても良い。このように、筐体６０にパネル１０からの振動がダイレクトに伝わりにくくすることで、筐体自体が大きく振動する場合と比較して、ユーザーが電子機器１を落としてしまう恐れを低減できる。また、接合部材７３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、筐体６０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７３は、両面テープとすることができる。これにより、筐体６０とパネル１０との間に接着剤使用時のような収縮応力が発生しにくいという利点がある。

また、たとえば、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、３１は、パネル１０の中央に配設されてもよい。圧電素子３０、３１がパネル１０の中央に配設された場合、圧電素子３０、３１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。

また、上述の第１、第２の実施形態では、圧電素子３０、３１を例として示したが、圧電素子の個数は３個以上であってもよい。その場合において、電気信号を制御する対象の圧電素子は、容量値が最大の圧電素子であってもよいし、容量値が大きい方から複数の圧電素子であってもよい。

また、パネル１０の代わりに、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に圧電素子を取り付けることで、圧電素子を取り付けた部材を振動させて振動部として作用させることができる。特に、パネル１０が表示パネルのとき、圧電素子３０、３１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、たとえば折畳型携帯電話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の実施形態で用いられる接合部材７０〜７３の種類は、接着する対象である部材に応じて適宜に用いることができる。

１ 電子機器
１０ パネル
２０ 表示部
３０、３１ 圧電素子
４０ 入力部
５０ 制御部
６０ 筐体
７０〜７３ 接合部材
８０ 補強部材
９０ 支持部

Claims (14)

1. 接触または押圧する人体の部位を振動させて伝わる振動音を発生させる振動部と、
   入力される信号に応じて前記振動部を振動させるために当該振動部に積み重ねて取り付けられるとともに、互いに容量値が異なる複数の圧電素子とを有し、
   前記複数の圧電素子に入力される信号の電圧は、周波数帯域に応じて異なる、電子機器。
2. 請求項１において、
   第１の圧電素子に第１の信号が、前記第１の圧電素子より容量値が大きい第２の圧電素子に第２の信号がそれぞれ入力され、第１の周波数帯域では前記第２の信号の電圧は前記第１の信号の電圧以上であり、前記第１の周波数帯域より高い第２の周波数帯域では前記第２の信号の電圧は前記第１の信号の電圧より小さい、電子機器。
3. 請求項１または２において、
   前記複数の圧電素子に入力される信号の電圧を制御する制御部を有する、電子機器。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記複数の圧電素子は、異なる形状を有する、電子機器。
5. 請求項４において、
   前記複数の圧電素子は矩形板状であり、それぞれの少なくとも一辺の長さが異なる、電子機器。
6. 請求項４または５において、
   前記複数の圧電素子は、積み重ね方向における厚さが異なる、電子機器。
7. 請求項６において、
   前記複数の圧電素子は、積層型の圧電素子であって、それぞれの層数が異なる、電子機器。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記振動部はパネルである電子機器。
9. 請求項８において、
   前記振動部は耳の大きさより大きい電子機器。
10. 請求項８または９において、
    前記振動部は表示部を有する電子機器。
11. 請求項１０において、
    前記複数の圧電素子は、前記振動部における前記表示部の取り付け位置とは異なる位置に取り付けられる電子機器。
12. 請求項１乃至１１のいずれかにおいて、
    前記振動部は、押圧する人体の部位に３Ｎ以上の力で押圧される場合であっても当該部位を振動させて前記振動音を伝える電子機器。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    前記振動部は、押圧する人体の部位に５Ｎ以上の力で押圧される場合であっても当該部位を振動させて前記振動音を伝える電子機器。
14. 請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
    前記振動部は、押圧する人体の部位に１０Ｎ以下の力で押圧される場合であっても当該部位を振動させて前記振動音を伝える電子機器。

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