JP3967140B2 - 携帯通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話器、ホームテレホン等の移動体通信装置に関する。更に詳しくは、発音機能を有する圧電発音体素子を設けた携帯電話器、ホームテレホン等の移動体通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータ関連機器、通信機器の普及に伴い、これらの機器に内蔵される部品は、低コスト化が要請されている。これに伴い、電子部品の高精度化とともに、多機能、高生産性も要求されている。また、最近は携帯電話器に見られるように液晶表示機能を有する製品が主流となり、多数の文字、画像情報が表示されるようになっている。このため、液晶表示面は大きく見やすいものが望まれ、機器に占める割合が大きくなっている。
【０００３】
一方、スペース効率を良くするために、この液晶表示面を構成する液晶パネル等の表示部に圧電素子を配置して、スピーカーの機能をさせるものも提案されている（特開昭５５−７８２７８号公報、特開昭５７−１３３４９０号公報、特開平１０−１６４１９３号公報、特開平１０−１１１６５９号公報）。しかしながら、大量生産のための製造工程において、安定した音響特性をえる圧電素子の取り付ける方法が難しい等の問題もあってその音質には限界があった。圧電素子を例えば小さくしたり、形状を変えたりして内蔵すると、圧電素子の機能に影響を及ぼし、悪い音質になってしまう問題である。また、ケースの壁面に圧電素子を取り付ける方法も提案されている（特開平１１−２９８９９７号公報）。
【０００４】
何れにしろ、表示部、ケース本体等を振動手段、又は共鳴体として利用するためには、圧電素子を液晶表示パネル、ケース本体等に接着するか、離れた位置に固定することになるが、従来の固定方法では音声機能上問題がある。即ち、固定対象であり、かつ振動板、又は共鳴体として使用される液晶パネル、容器等の材質、形状によっては、振動特性が悪く必ずしもスピーカーとしての特性は良くない。
【０００５】
このような問題があっても、さらにコンパクトでスピーカー性能の良い製品の開発が求められている携帯電話器等においても、液晶表示機能、各部品の実装機能、スピーカー機能の両方を満足させて、しかもユーザーにとっても操作性のよい製品が要望されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたもので、下記の目的を達成するものである。
本発明の目的は、液晶表示機能等の固定対象の機能を損なわず、圧電発音体素子のスピーカー特性が良い携帯通信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、生産性の良く、しかも圧電発音体素子のスピーカー特性を損なわない携帯通信装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、スペースの有効利用を図り、低コストを実現した携帯通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために次のような手段を採る。本発明１の携帯通信装置は、ケース内の装置に発音する機能を有する携帯用の通信装置であって、前記ケースの裏面側に足部を介して発音機能を有する圧電発音体素子を設け、前記足部（９ａ）は、前記圧力発音体素子の振動板の両端の足部（９ａ）のみに設けられ、前記ケースの裏面側は前記ケースに取り付けられた透明板の裏面であり、この裏面に液晶表示素子に隣接して前記足部を前記透明板に固定するようにし、前記透明板の裏面側と前記圧電発音体素子との間に空間部を設けるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明２の携帯通信装置は、本発明１において、前記足部の固定は、前記液晶表示素子を覆うようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明３の携帯通信装置は、本発明１又は２において、前記圧電発音体素子に質量体を設け、低周波数領域の音域を発信できるようにしたことを特徴とする。
本発明４の携帯通信装置は、本発明１又は２において、前記圧電発音体素子にゲル体を設け、低周波数領域の音域を発信できるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１に示すものは、本発明を適用した携帯電話器の正面図である。携帯電話器１は、薄い略長方形をなし、合成樹脂製の電話器本体２から構成されており、この電話器本体２内には、電話の機能を実現するＩＣ等の電子機器が内装されている。電話器本体２は、２体からなりその厚さ方向の中心の分割面で２分割される。
【００１１】
電話器本体２の上面にはケースカバー３（ケース）が配置され、この裏面には裏面本体４が配置されている。ケースカバー３は、制御パネルの機能と電話器本体２の機能とを果たすものであり、このケースカバー３の下方には複数の押ボタン５が配置されキー群を構成する。このケースカバー３のフレームはマグネシュウム合金等で作られている金属フレームである。この金属フレームは、１Ｃ等の電子部品から発生する電磁波、または、他の電子機器等からの電磁波を効率良く遮断する効果があり、最近よく使用され公知となっている。
【００１２】
押ボタン５は、電話器本体２内に配置された接点類（図示せず）を駆動するための指令を与える。また、ケースカバー３の上方には矩形状の窓部６が設けられ、この窓部６の内部方向に液晶表示素子７が内蔵され、その上部に透明板８が設けられている。この透明板８は、窓部６の縁に沿ってケースカバー３に重ねて、窓部６全体を覆うように形成されている。透明の板とすることで、液晶表示素子７の表示内容が、外部から目視できる。
【００１３】
液晶表示素子７は公知のもので、カラーまたはモノクロ表示機能を有するものである。透明板８は、液晶表示素子７の上方を覆っており、さらにケースカバー３の上端（アンテナ側）まで拡張している。透明板８は、ポリカーボネート樹脂板またはアクリル樹脂板等で作られたものである。
【００１４】
液晶表示素子７部分より上方の透明板８の裏面には、圧電発音体素子９が取り付けられている。この圧電発音体素子９はケース内のどこに取り付けてもよいが、液晶表示素子７取り付け部分の上部がデッドスペースになるので、この位置に取り付けるとスペースの有効利用が図られる。この圧電発音体素子９については、後で詳細に説明する。携帯電話器１は、概略このような構成になっており、ケースカバー３と裏面本体４とは、ビス又はノッチ等の固定手段（図示せず）で一体に固定されている。
【００１５】
図２は、液晶表示素子７の部分と圧電発音体素子９の取付部分を部分的に示した断面図である。液晶表示素子７は、ケースカバー３に内蔵されている回路基板１０に取り付けられている。液晶表示素子７の表示内容はこの液晶表示素子７の表面に表示されるが、前述のとおり、透明板８を介してその表示内容を目視することができる。また、圧電発音体素子９は、拡張された透明板８の端部裏面に、図２で示すように液晶表示素子７と隣接して足部９ａを介し固定して取り付けられている。
【００１６】
これをさらに詳細に示したのが図３の断面図である。圧電発音体素子９は、圧電振動体として圧電セラミック１１を使用している。この圧電発音体素子９は、圧電体に対向する２つの電極１２，１３が設けられ、この２つの電極１２，１３間に電圧を印加することにより生ずる圧電歪みを利用し、振動板１７を介して機械的な振動を発生させる素子である。
【００１７】
図３に示す圧電発音体素子９は、圧電セラミック１１の一方の面が電極１２となる銀ろう付けがなされており、また、この圧電セラミックの裏面に当たる他方の面も電極１３となる銀ろう付けがなされている。この銀ろう付けは薄い膜状になっている。この２つの電極１２，１３には、それぞれリード線１４，１５が接続される。２つの電極１２，１３の間に音声信号が付加された電圧が印加されると、圧電セラミック１１が屈曲変位を起こし音声を発する。
【００１８】
この圧電セラミック１１を挟んで構成される電極１２を接着剤１６を介して薄い膜状に振動板１７に貼り付け、これに貼り付けられたものをケースカバー３等に取り付けられる。本実施の形態では、この振動板１７の一部に足部９ａを設け、この足部９ａを介して透明板８またはケースカバー３に接着剤１８を介して圧電発音体素子９を貼り付けている。また、透明板８またはケースカバー３に対しては、空間部１９を有して圧電発音体素子９を取り付けている。
【００１９】
この圧電発音体素子９は、ケースカバー３に重ねて取り付けられ、ケースの形態をなす裏面本体４（ケース）に設けられても良い。空間部１９を設けることにより、発音振動は電話器本体２内全空間に響きわたり、共鳴空間が大きくなるので共鳴する周波数を低くすることができ、聞き易くなる利点がある。透明板８やケースカバー３の形状、構造、材質によって、音域特性が異なるので、足部９ａの高さ、幅、形状（断面形状が円弧等）、構造（孔明き構造、箱型等）を変えることにより、空間部１９の形状を変えて必要な音域特性をえることができる、という利点がある。
【００２０】
最近は、透明板８やケースカバー３に直接圧電発音体素子９を取り付け、透明板８やケースカバー３を振動板としている事例も開示されているが、手に触れるとどうしても減衰するので、発音効果は必ずしも理想通りにはならない傾向があった。本発明の実施の形態の圧電発音体素子９は、振動板１７を介してケースカバー３内で中空に浮いた状態で設置されるので、振動板１７に手が触れることはなく、安定した発音状態を維持することができる。
【００２１】
足部９ａは、取り付けに必要な部分があれば良く、足部９ａ以外はできるだけ広い空間部１９を確保するようにしている。足部９ａと透明板８またはケースカバー３との取り付けは接着剤１８によっている。足部９ａは振動板１７を折り曲げ取り付け面を平らにした構成にし、この取り付け面に接着剤１８を塗り相手に取り付ける。足部９ａは振動板１７の折り曲げ構成で説明したが、この構成以外に針金状のものであってもよい。また、振動板１７に足部９ａを別部品で取り付けた構成にしてもよい。針金状の細い足部であれば、ケースカバー３等に隙間を設け差し込んで取り付ける構成も可能である。
【００２２】
図４は透明板８を取り付けたケースカバー３を裏面側から見た外観図であるが、矩形状に構成された圧電発音体素子９を液晶表示素子７に隣接して透明板８の端部裏面に取り付けた状態を示している。圧電発音体素子９は透明板８に対し浮いた状態にあり、空間部１９を確保している。図５は、足部９ａをケースカバー３裏面に取り付けた例を示している。透明板８を支持しているケースカバー３の段差部３ａに足部９ａを突き当て接着剤１８で取り付ける。この足部９ａはケースカバー３の側面に取り付けてもよい。
【００２３】
図６は、液晶表示素子７が透明板８側に取り付けられた場合に、圧電発音体素子９がこの液晶表示素子７を覆う状態で取り付けられた実施例を示している。液晶表示素子７が回路基板１０に直接取り付けられている場合は、この回路基板１０を含めて液晶表示素子７を圧電発音体素子９が覆うことになる。足部９ａは、振動板１７の一部が張り出した構成になっており、ケースカバー３の側面に取り付けるが、図６のようにケースカバー３側面に凹部３ｂを設け、この足部９ａを挟み込むようにして取り付けてもよく、図７のようにケースカバー３の段差部３ａに突き当てて取り付けてもよい。また、足部９ａは図示していないが、透明板８に直接取り付けてもよい。
【００２４】
図８は、図６，図７の構成を外観図で示したものである。この場合の足部９ａは、針金状の細いものを複数設けた構成になっている。この場合は、装置の厚さが多少厚くなるが、液晶表示素子７、圧電発音体素子９共に幅の広いものを取り付けることが可能である。従って、発音領域の広い、発音の大きい圧電発音体素子９の取り付けが可能である。しかし、構成上は、部品が重なった状態になり、液晶表示素子７、圧電発音体素子９、ケースカバー３を一体的な部品としてとらえるので、トラブルが生じたときはケース毎他のものと交換することになる。また、透明板８には放音穴２０を複数設け音を聞き取りやすくしている。
【００２５】
図９は、２つの圧電発音体素子２１を設けた例である。携帯電話器１の多機能化により、最近は、インターネットの普及に伴い携帯電話器１で音楽を聞くことも可能になっている。音響効果を高める意味でステレオ音が理想であるが、２つの圧電発音体素子２１を独立的に設けることにより携帯電話器でもステレオ音を聞くことが可能である。透明板２２の裏面側に独立的に音を発生させる圧電発音体素子２１を２つ並列して取り付ける。
【００２６】
透明板２２には、２つの圧電発音体素子２１の位置に対応して放音穴２３が設けられている。この放音穴２３に耳を当てると、異なる音域の音を同時に聞くことができる。また、両耳で聞く場合は、イヤホーンを携帯電話器１に取り付けるように構成して（図示せず）、このイヤホーンを介して聞くと、ラジオ等でステレオ音を聞くのと同様なことが可能である。
【００２７】
（その他の実施例）
前述の構成は、スペースの有効利用を図り、スピーカー特性を損なわない携帯通信装置として提案したものであるが、足部を介しコンパクトにしてあるため、高い周波数の音域が発生し易い構造である。一般の携帯電話器のように通信手段のみの音声であれば、多少音域が異なっていても、音声による伝達手段としては支障はない。このように、一般に携帯電話器のように、小形の筐体、振動部材を備えたものは、いずれにしても高い周波数の音域が出やすい。
【００２８】
最近のように携帯通信手段で音楽を鑑賞することが要求されてくると、低い周波数の音域が必要となってくるので、前述の構成のみでは、低い周波数の音域を求めるのはやや難点がある。これを解消するには、筐体、振動部材等の構造変更、あるいは質量を変えること等が行われるが、次に説明する実施例は、質量を付加させ低音の音域を達成させる構成の例である。この質量付加により、音域の高い周波数領域を変え、低周波数領域の特性をよくするようにして、足部を介して発音機能を有する圧電発音体素子の難点を補う。
【００２９】
図１０は、圧電発音体素子９の振動板１７に質量体３０を接着剤３１で接着させた構成のものである。この質量体３０は空間部１９側、即ち圧電発音体素子の裏面側に取り付けられている。質量体３０を設けることは、振動の撓み、即ち振幅を小さくするのに効果的である。質量体３０の取り付けで、高い周波数の発信を制振し、低い周波数の音声領域の特性をよくする。これは、図１３の一般的な振幅の周波数特性の分布図で示すように、高い周波数の隆起状態をＡからＢのように低くし、高周波領域を低減させることを意味する。このように、定常品として周波数が一定の状態の製品を周波数領域を変えることにより、使用目的に合った周波数特性の製品にすることができる。又、この質量体３０を取り付けた部分は、部分的に厚くなっているので、振動特性が変わる要因にもなる。
【００３０】
質量体３０は、特定されるものではなく、例えば、鉛、銅、アルミ等の金属、あるいはセラミック、プラスチック等でもよい。場合によっては弾性体であってもよい。これらを接着手段により固定する。圧電発音体素子は、５０ミクロン以下のように薄いものの方が低周波領域が出やすい。低音領域は、５００ｄＢ以下（圧力及び音の強さなどの比を表すのに用いる単位。基準値との比の常用対数の１０倍（又は２０倍）で表す。）が可能である。質量体３０の大きさ、形状、材質、重量等は、目的とする条件に一番好適なものに合わせ実験的に決定する。圧電発音体素子の取り付けられた携帯電話器等は、その他の部材も多数設けられた製品であるので、理論値通りの数値設定は難しい。実験により実装置に合う最適値を見いだし設定した方がよい。
【００３１】
図１１は、質量体３２を圧電発音体素子取り付け側、即ち表面側の振動板１７に設けた例である。質量体３２としての部品の大きさは、限られたスペースへの取り付けになるので、図１０の場合に比して小さくなる。取り付けは図１０同様に接着剤３１による。この場合は、複数の質量体３２を取り付け可能なので、最適値を求めるには、個数の選択を行ってもよい。但し、取り付けのスペースが確保されれば、図１０並みの質量体であってもよい。
【００３２】
図１２は、図１１と同様構成であるが、取り付けはカシメ等の機械的固定手段による。この場合は、振動板１７に穴をあけ質量体３３をこの穴に差し込んだ後端部３４をつぶして固定する。この例の場合は、質量体３３が外れるおそれは殆どないので、信頼性はある。振動板１７に穴をあけたことで、質量体３３を取り付けなければ、かえって高い周波数になることもあり得るが、図１１同様に、複数の質量体３３を選択的に付加すれば、図１１同様の効果がある。
【００３３】
図１４は、ゲル体４０を圧電発音体素子９側に取り付けた構成の例である。このゲル体は、コロイド溶液がゼリー状に固まったもので、例えばＳｉゲル、ウレタンゲル等吸振性のあるものである。このゲル体４０は、圧電発音体素子９のセラミックに接着され、ケースカバー３に接触する厚さを有するものである。このゲル体４０がケースカバー３に接触することでケースカバー３との間でブリッジを構成し、振幅を変え音声の領域を変化させ低周波数領域を得られるようにする。
【００３４】
ケースカバー３に対する接触が不安定であれば、押し付ける状態になるようにゲル体４０の厚さを設定する。又、ゲル体４０をケースカバー３に接着させてもよい。ゲル体４０の形状は、ケースカバー３の形状によって例えば丸形、角形等にし、又、求める底周波数領域に合う形状のものに設定する。
【００３５】
前述したいずれの例も質量体を圧電発音体素子近傍、又は裏面に取り付けることで説明したが、足部の立ち上がり部分に設けてもよい。又、接着等以外に挟み込むような取り付けであってもよい。更に、図１２、図１４における取り付け構成は、圧電発音体素子の表面側、裏面側どちらにも適用できることはいうまでもない。
【００３６】
以上、本発明を複数の実施例について液晶形の携帯電話器を中心に説明したが、足部を構成する圧電発音体素子は液晶形以外の携帯電話器に適用することも可能である。以上の説明から理解できるように本発明の構成は、液晶形の携帯電話器のように、機能部品の多く取り付けられスペースの限られた場合には特に有効である。狭いスペースに、携帯電話器のケースの形状に合わせて取り付けることが可能であり、発音空間を確保したことで、聞き難い難点は解消され、また、大きな発音が可能となっている。更に、足部の形状、構造等を最適に設計することにより、目的とする音響特性をえることができる。更に、予め部品として別工程で製造した圧電発音体素子を固定するだけなので、大量生産に向いているという利点がある。
【００３７】
このように本発明は、多様な製品形態に対応できるので、説明した構成に限定されるものではなく、他の例にも適用されることはいうまでもない。たとえば、圧電発音体素子の形状、透明板の形状は矩形状に限らず円形状のものであってもよくその形状に限定されない。また、取り付けられるケースはその形状に限定されない。一部をくりぬき、そのくりぬき部分に圧電発音体素子を取り付けた構成であってもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳記したように、圧電発音体素子に足部を設けてケースまたは表示部等に取り付けるようにしたので、圧電発音体素子の発音特性が良くなる。また、スペースの有効利用を図り、また、低コストを実現することができた。更に、足部の形状、構造等により最適な音響特性をえることができる。更に、予め部品として別工程で製造した圧電発音体素子を固定するだけなので、大量生産に向いている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した携帯電話器の正面図である。
【図２】図２は、圧電発音体素子を透明板の裏面に取り付けたことを示す部分断面図である。
【図３】図３は、図２の部分詳細図である。
【図４】図４は、圧電発音体素子を透明板の裏面に取り付けたことを示す外観図である。
【図５】図５は、圧電発音体素子の足部をケース裏面段差部に取り付けた状態を示す断面図である。
【図６】図６は、液晶表示素子を覆って圧電発音体素子の足部をケース裏面の側面に取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】図７は、液晶表示素子を覆って圧電発音体素子の足部をケース裏面段差部に取り付けた状態を示す断面図である。
【図８】図８は、液晶表示素子を覆って圧電発音体素子の足部を透明板の裏面側に取り付けた状態を示す外観図である。
【図９】図９は、２つの圧電発音体素子を設けた携帯電話器の一部を示す正面図である。
【図１０】図１０は、圧電発音体素子の裏面側に質量体を取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図１１】図１１は、圧電発音体素子の表面側に質量体を接着で取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図１２】図１２は、圧電発音体素子の表面側に質量体をカシメて取り付けた状態を示す部分断面図である。
【図１３】図１３は、周波数特性を示した説明図である。
【図１４】図１４は、圧電発音体素子側にゲル体を取り付けた状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…携帯電話器
３…ケースカバー
６…窓部
７…液晶表示素子
８，２２…透明板
９，２１…圧電発音体素子
９ａ…足部
１７…振動体
１８…接着剤
１９…空間部
２０，２３…放音穴
３０，３２，３３…質量体
４０…ゲル体

Claims (4)

1. ケース内の装置に発音する機能を有する携帯用の通信装置であって、
   前記ケースの裏面側に足部を介して発音機能を有する圧電発音体素子を設け、
   前記足部は、前記圧力発音体素子の振動板の両端の足部のみに設けられ、
   前記ケースの裏面側は前記ケースに取り付けられた透明板の裏面であり、この裏面に液晶表示素子に隣接して前記足部を前記透明板に固定するようにし、
   前記透明板の裏面側と前記圧電発音体素子との間に空間部を設けるようにしたことを特徴とする携帯通信装置。
2. 請求項１に記載の携帯通信装置において、
   前記足部の固定は、前記液晶表示素子を覆うようにしたことを特徴とする携帯通信装置。
3. 請求項１又は２に記載の携帯通信装置において、
   前記圧電発音体素子に質量体を設け、低周波数領域の音域を発信できるようにしたことを特徴とする携帯通信装置。
4. 請求項１又は２に記載の携帯通信装置において、
   前記圧電発音体素子にゲル体を設け、低周波数領域の音域を発信できるようにしたことを特徴とする携帯通信装置。

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