JP4611381B2

JP4611381B2 - カード型装置

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Publication number: JP4611381B2
Application number: JP2007514518A
Authority: JP
Inventors: 和彦宮田
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Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-01-12
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Also published as: JPWO2006114985A1; WO2006114985A1; US8199959B2; US20090290746A1

Description

本発明は、携帯可能なカード状の基板からなる、表示機能と音声機能とを有するカード型装置及びその製造方法に関するものである。

近年、外部機器から画像を取り込んで表示する機能をもった携帯型装置が製品化されつつある。このような携帯型装置においては、当然の要望として、映像だけでなく、音声も楽しめることが求められており、搭載する音響装置としては、携帯性を低下させないことが条件となる。

例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、表示パネルの手前に配置した透明なパネル部材を振動させて共振を生じさせ、その作用を利用して音響出力する構成が開示されている。中でも、特許文献３には、このようなパネル部材の共振を利用した音響装置、つまり、パネル部材の撓み波作用に依存する音響装置であって、特に、そのような撓み波作用の共振モードおよびパネル部材上の関連する音響的に重要な表面振動の分布が、所望のまたは少なくとも受容できる音響装置性能に好適なものとなっている装置構成が開示されている。

また、本願出願人においても、先に、表示パネル自体を振動させて発音或いは拾音する技術を開発し、特許文献４において、表示機能と音声機能及び／又はその駆動回路を一体化した構成を有する、携帯可能なカード状の基板からなるカード型装置を開示している。
特開２０００−１５２３８５号公報（公開日：平成１２年５月３０日）特表２００２−５３３９５７号公報（公表日：平成１４年１０月８日）特表２００３−５２２４２６号公報（公表日：平成１５年７月２２日）特開２００３−２４４７８４号公報（公開日：平成１５年８月２９日）特開２００４−２８００７１号公報（公開日：平成１６年１０月７日）特開平１１−２８１２号公報（公開日：平成１１年１月６日）特開平１１−１９４３５０号公報（公開日：平成１１年７月２１日）特開２００１−１３３７６１号公報（公開日：平成１３年５月１８日）

しかしながら、上記した従来の構成では、所望する音質を持つカード型装置を提供することができないといった課題を有している。

つまり、上記特許文献１〜３に開示されている構成は、表示パネルの手前に、音響装置としての透明なパネル部材を配置する構成であるので、機器としての厚型化は避けられず、カード型装置を実現することは困難である。

これに対し、本願出願人が提案している、特許文献４に開示されている構成では、表示パネル自体を振動させて音響装置として利用するので、装置の厚みが増すこともなく、カード型装置を実現できる。しかしながら、特許文献４には、表示パネル自体を振動させて得る音声機能における音質については何等記載されていない。

なお、特許文献３には、パネル部材の共振を利用する音響装置において、撓み波作用の共振モードおよびパネル部材上の関連する音響的に重要な表面振動の分布を、所望のまたは少なくとも受容できる音響装置性能に好適なものとする構成は開示しているものの、表示パネル自体を振動させるものではない。そのため、この技術をそのまま用いるだけでは、表示装置としての設計要件をも同時に満たすための設計技術要件が全く欠落しており、仮に表示装置の設計技術要件に無相関に実施した場合には、目的の音質に全く達しない惧れや、表示パネルの本来の機能である表示特性に影響を及ぼし、表示特性を劣化させる惧れがある。

本願発明は、このような課題に鑑み成されたものであり、表示パネル自体を振動させることで発音及び／又は拾音するカード型装置であって、表示機能を保有したまま所望の音質をもつカード型装置、及びその製造方法を提供することにある。

本発明のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台の厚みが、所定の音質に適するように設定されていることを特徴としている。

また、本発明の別のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台の表示に寄与しない外周領域の大きさが、所定の音質に適するように調整されていることを特徴としている。

また、本発明の別のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台に、所定の音質に適するようにシート状部材が積層されていることを特徴としている。

また、本発明の別のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台の表示に寄与しない領域に、所定の音質に適するように重りが取り付けられていることを特徴としている。

また、本発明の別のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台が、分極性を持つ透明部材よりなり、該透明部材が所定の音質を得る圧電特性を示すように厚み及び／又は密度が設定されていることを特徴としている。

また、本発明の別のカード型装置は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、上記表示パネルの基台が、所定の音質に適する材質よりなることを特徴としている。

この場合、上記所定の音質に適する材質は、例えば、２種以上の材質で構成されてなる複合材料とすることができる。そして、複合材料とした場合は、該複合材料の各構成材料の質量密度が異なる構成とすることが好ましく、また、複合材料の少なくとも一つの構成材質が繊維形状の材質である構成とすることも好ましい。さらに、繊維形状の材質とした場合は、該繊維形状の材質が複数本束ねられた繊維束となっている構成とすることが好ましく、また、繊維形状の材質、或いは該繊維形状の材質が複数本束ねられた繊維束が繊維布形状を成している構成とすることも好ましい。

また、本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質に適するように、上記表示パネルの基台の厚みを設定する工程を含むことを特徴としている。

また、本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質に適するように、上記表示パネルの基台の材質を選択する工程を含むことを特徴としている。

また、本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質に適するように、上記表示パネルの基台の表示に寄与しない外周領域の大きさを調整する工程を含むことを特徴としている。

本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質に適するように、上記表示パネルの基台にシート状部材を積層する工程を含むことを特徴としている。

本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質に適するように、上記表示パネルの基台の表示に寄与しない領域に重りを設ける工程を含むことを特徴としている。

本発明のカード型装置の製造方法は、上記課題を解決するために、表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置の製造方法であって、目的の音質を得る圧電特性を示すように、上記表示パネルの基台を構成する分極性を持つ透明部材の厚み及び／又は密度を設定する工程を含むことを特徴としている。

以上のような構成、及び製造方法にて製造することで、表示パネルの基台の振動特性を、当該カード型装置において必要とされる音響特性が得られるように、表示特性に影響を与えることなく合わせ込んで最適化することができるので、表示パネル自体を振動させることで発音及び／又は拾音するカード型装置において所望の音質を有する装置を実現することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明の実施形態を示すもので、表示パネルからなるカード型装置の概念図である。上記カード型装置のブロック図である。上記カード型装置の他の構成を示すブロック図である。上記カード型装置のさらに他のブロック図である。透過型の液晶表示方式の表示パネルの断面図である。反射型の液晶表示方式の表示パネルの断面図である。液晶表示方式の表示パネルを振動部として用いる場合に適しているスペーサを示す図である。ＥＬ素子を用いて表示を行う方式の表示パネルの断面図である。圧電素子やマイクロマシンなどで可動の画素部を制御して入射光の反乱または散乱の状態を変更することによって表示を行う方式の表示パネルの断面図である。ＦＥＤ方式の表示パネルの断面図である。液晶表示方式の表示パネルの透明基板に圧電効果を有するものを用いることで、励振源部を無くした構成例を示す図である。液晶表示方式の表示パネルの透明基板に圧電効果を有するものを用いることで、励振源部を無くした別の構成例を示す図である。液晶表示方式の表示パネルの透明基板に圧電効果を有するものを用いることで、励振源部を無くしたさらに別の構成例を示す図である。励振源部、ピックアップ部、あるいは、励振源部兼ピックアップ部を、表示パネルの表示に寄与しない額縁部分に設けた例を示す図である。励振源部、ピックアップ部、あるいは、励振源部兼ピックアップ部を、表示パネルの表示に寄与しない額縁部分の複数箇所に設けた例を示す図である。発音部及び拾音部の構造の一例を示す図である。発音部及び拾音部の構造の別例を示す図である。表示部の回路素子が形成された表示パネルの構成部材である薄膜基板に、表示系統の回路ブロックを表示部の回路素子が形成される薄膜基板に形成したイメージ図である。ガラス基板を１点の励振源部にて振動させた場合に共振する周波数を調べた結果を示す図である。液晶表示方式の表示パネルの基台が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように、基台の厚みを調整する例を示す断面図である。液晶表示方式の表示パネルの基台が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように、基台の厚みを調整する例を示す断面図である。液晶表示方式の表示パネルの基台が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように、基台にシート状部材を貼り付けて調整する例を示す断面図である。液晶表示方式の表示パネルの基台が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように、基台の額縁部分に重りを設けて付けて調整する例を示す平面図である。

符号の説明

１表示パネル
１０４透明基板
１０５透明基板
１０６透明基板
１０７透明基板
１０８透明基板
１０９透明基板
１１０シート状部材
１１１透明基板
１１２重り

本発明の実施形態について図１ないし図２２に基づいて説明する。

まずは、図１は、本実施形態のカード型装置の概念図である。図１に示すように、該カード型装置は、一般的なクレジットカードや名刺などと同程度のサイズをもった、極めて容易に携帯可能なカード状の表示パネル１を備えており、該表示パネル１自体が振動することにより、表示機能に加えて、スピーカ（発音）やマイク（拾音）の機能を実現するようになっている。

図２は、上記カード型装置が表示機能に加えてスピーカ機能を有する場合のブロック図である。映像信号入力部６１は様々な外部機器から映像信号を入力する。表示部駆動部６２は映像信号入力部６１によって入力された映像信号に基づいてカード状の表示パネル１を駆動する。これにより、外部機器からの画像が表示パネル１に再現される。

音声信号入力部１１は様々な外部機器から音声信号を入力する。振動部駆動部１２は音声信号入力部１１によって入力された音声信号で励振源部１３を駆動する。そして、励振源部１３は上記表示パネル１に設けられており、振動部駆動部１２によって駆動される電気信号に応じて表示パネル１を振動させる。これにより、図１に概念図を示すように、カード状の表示パネル１自体が振動部となり、表示パネル１自体が振動することによって発音される。

上記励振源部１３としては、水晶、ロッシェル塩の結晶やセラミックの薄板から成る圧電素子を用いることができる。また、音声信号入力部１１の出力信号が励振源部１３を駆動するのに十分な出力レベルで、かつ、音声信号そのものであれば、上記振動部駆動部１２は必ずしも必要ではない。

さらに、後述するように、表示パネル１の基台となる透明基板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いることで、表示パネル１自体を励振源部１３ともできるので、音声信号入力部１１の出力信号を直接、或いは振動部駆動部１２を経由して表示パネル１へ与えて振動させる構成とすることもできる。

図３は、上記カード型装置が表示機能に加えて、マイク機能を有する場合のブロック図である。なお、表示パネル１に画像を表示するための各部の構成は、図２と同じであるので説明を省略する。

ここで、ピックアップ部２２はカード状の表示パネル１に設けられている。ピックアップ部２２は、外部の音に応じて表示パネル１が振動すると、表示パネル１の振動を電気信号に変換する。振動部駆動部２３はピックアップ部２２で得られた電気信号を増幅する。音声信号出力部２４は振動部駆動部２３で増幅された電気信号を様々な外部機器に出力する。これにより、図１に概念図を示すように、カード状の表示パネル１自体が振動部となり、表示パネル１自体が振動することによって拾音される。

上記ピックアップ部２２としては、水晶、ロッシェル塩の結晶やセラミックの薄板から成る圧電素子を用いることができる。また、ピックアップ部２２の出力信号が電気信号として十分な出力レベルであれば、振動部駆動部２３は必ずしも必要ではない。

さらに、この場合も、表示パネル１の基台となる透明基板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いることで、表示パネル１自体がピックアップ部２２となり、表示パネル１が、自身の振動にて生じた電気信号を、直接、或いは振動部駆動部２３を経由して音声信号出力部２４へ出力する構成とすることもできる。

図４は、上記カード型装置が表示機能に加えて、スピーカ機能とマイク機能の両方を有する場合のブロック図である。励振源部をピックアップ部として兼用することによってスピーカ及びマイクの両機能を選択的に実現するカード型装置である。なお、表示パネル１に画像を表示するための各部の構成は、図２と同じであるので説明を省略する。

スピーカとして機能する場合、音声信号入出力部３１は様々な外部機器から音声信号を入力する。振動部駆動部３２は音声信号入出力部３１によって入力された音声信号で励振源部兼ピックアップ部３３を駆動する。励振源部兼ピックアップ部３３はカード状の表示パネル１に設けられている。励振源部兼ピックアップ部３３は、励振源部兼ピックアップ部３３は振動部駆動部３２によって駆動される電気信号に応じて表示パネル１を振動させる。

一方、マイクとして機能する場合は、外部の音に応じて表示パネル１が振動し、表示パネル１に設けられた励振源部兼ピックアップ部３３が表示パネル１の振動を電気信号に変換する。振動部駆動部３２はピックアップ部３３で得られた電気信号を増幅する。音声信号入出力部３１は振動部駆動部３２で増幅された電気信号を様々な外部機器に出力する。

これにより、図１に概念図を示すように、カード状の表示パネル１自体が振動部となり、表示パネル１自体が振動することによって発音及び拾音が行われる。

なお、上記励振源部兼ピックアップ部３３としては、水晶、ロッシェル塩の結晶やセラミックの薄板から成る圧電素子を用いることができる。また、上述したように、振動部駆動部３２が必ずしも必要でない。また、励振源部とピックアップ部とを別々に設けてもよい。

さらに、この場合も、表示パネル１の基台となる透明基板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いることで、表示パネル１自体が励振源部兼ピックアップ部３３となり、音声信号入出力部３１の出力信号を直接、或いは振動部駆動部３２を経由して表示パネル１へ与えて振動させる一方、表示パネル１が自身の振動にて生じた電気信号を、直接、或いは振動部駆動部３２を経由して音声信号入出力部３１へ出力する構成とすることもできる。

次に、上記表示パネル１において採用可能な表示方式について説明する。その１つに、まず、液晶を用いて表示を行う方式がある。この液晶表示方式には透過型と反射型とが存在するが、透過型では、図５に一般的な構造の断面図を示すように、透明基板間に液晶層が挟持されてなるセルの背面にバックライトが設けられるため、カード型装置の厚みの面で不利であるが、色再現性やコントラスト比に優れている。

一方、反射型では、図６に一般的な構造の断面図を示すように、実質的に液晶層を挟持する２枚のガラス等からなる透明基板の厚みで済むので、カード型装置の薄型化が可能である。また、反射型の場合は表示を行う面とは反対側に位置する基板が必ずしも透明基板である必要はない。尚、液晶材料として強誘電性液晶を用いることによって、表示データの保持が可能となり、静止画を表示する場合には消費電力を低減することができる。

なお、このような液晶表示方式を採用する場合、液晶層を挟持する一対の透明基板間の間隔が振動にて変化すると、表示に影響を及ぼす場合も想定される。そこで、図７に示すように、液晶層を挟持する一対の透明基板１１３・１１４の間を規制するスペーサとしては、均一な高さを有する柱状或いは壁状のスペーサ１１５を用いることが好ましい。なお、このようなスペーサについては、例えば、特許文献７に開示されている。

また、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を用いて表示を行う方式がある。この方式では、図８に一般的な構造の断面図を示すように、透明基板と対向電極及び保護シートとの間にＥＬ層を挟持した構成である。したがって、透明基板が１枚で済むので、上記の液晶表示方式に比してカード型装置のさらなる薄型化が期待される。また、固相のＥＬ素子を用いれば、音声振動に対する耐性があり、表示部自体を振動させて発音あるいは拾音する場合であっても、表示品位への影響が低減できる。

また、圧電素子やマイクロマシンなどで可動の画素部を制御して入射光の反乱または散乱の状態を変更することによって表示を行う方式がある。この方式では、図９に一般的な構造の断面図を示すように、導光板とアクチュエータ素子基板との間に可動部を挟持した構成である。したがって、実質的に入射光を制御する導光板と薄いアクチュエータ素子の基板との厚みで済むため、上記の液晶表示方式に比して薄型化を促進することが可能であると期待される。

さらに、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）の方式がある。このＦＥＤ方式は、一般的には図１０に示すような、透明基板間に真空放電部を挟持した断面構造をしており、自発光で、かつ、コントラスト及び色の再現性が高く、ＥＬ素子を用いた表示方式よりも表示品位が優れていると考えられる。また、基本的に冷陰極管なので、発光寿命が長く、ＥＬ素子を用いた表示方式よりも寿命が格段に長い。

そして、上記した図５，図６、図８、図１０に示した表示方式を採用した表示パネル１においては、基台となる透明基板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いることで、上述したように、表示パネル１を振動部としてだけでなく、励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部としても機能させることができる。

分極性を持ち圧電効果等を有する透明基板を構成し得る材質としては、例えば透光性セラミックスを利用でき、分極性を持つように透光性セラミックスの結晶化を制御すればよい。該結晶化を分極性を持つように制御することで圧電効果を有する透明基板と成り得る透光性セラミックスとしては、例えば（株）村田製作所製の商品名：ルミセラ^ＴＭ／ＬＵＭＩＣＥＲＡ^ＴＭ）を上げることができる。

なお、該社より公表されている該ルミセラ^ＴＭは、多結晶構造を持つ中で入射光の複屈折を抑圧することを目的に結晶粒の分子分極の方向をあえて揃えていないところに特徴を有しており、このため圧電効果を有さない模様であるが、本願に用いる透明基板では多結晶の結晶方位に規則性を示す結晶成長方式を適用するか、あるいは単結晶化を行うことで圧電効果等を得ることが可能である。

また、図９に示した表示方式を採用した表示パネル１においても、導光板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いることで、上述したように、表示パネル１を振動部としてだけでなく、励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部としても機能させることができる。

図１１〜図１３に、基台となる透明基板に分極性を持ち圧電効果等を有する材質を用いてなる表示パネル１の構成例を示す。なお、ここでは、表示方式として図６に示す反射型の液晶表示方式を採用している。

液晶表示方式を採用した表示パネル１では、一対の透明基板を用いており、該一対の透明基板が基台となる。図１１に示す例では、一方の透明基板１０１、または一対の透明基板１００・１０１が圧電効果を有する透明基板である。そして、このうちの一方側の透明基板１０１における一辺側の表示に寄与しない領域（額縁領域）に、透明基板１０１を挟持するように、電極１０２・１０２が設けられている。電極１０２・１０２は、音声信号入力部１１、音声信号出力部２４、或いは音声信号入出力部３１と、直接、或いは振動部駆動部１２・２３・３２の何れかを介して接続される。

図１２に示す例では、電極１０２・１０２が端子部などを有する下部透明基板が単板になっている部位に設けられている場合を示す例である。接続については図１１と同じであるため説明を省略する。図１１、図１２に図示した両方式とも、圧電効果による歪応力は電極１０２・１０２で挟まれた部位で生じ、撓み振動として透明基板全体に伝わり空気中に放射される。

また、図１３に示す例では、圧電効果を有する透明基板１００・１０１のうち一方側の透明基板１０１における表示に寄与する表示部をも含む領域に、透明基板１０１を挟持するように、例えばＩＴＯ等の透明導電膜よりなる電極１０３・１０３、または反射電極より下位の層に積層形成された導電層よりなる電極１０３と液晶を狭持する面と反対の面に形成された電極１０３が設けられている。該電極１０３・１０３も、上記電極１０２・１０２と同様、音声信号入力部１１、音声信号出力部２４、或いは音声信号入出力部３１と、直接、或いは振動部駆動部１２・２３・３２の何れかを介して接続される。この構造の場合、図１１，図１２の構造に比べて、励震源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部の面積を大きくできるので、発音あるいは拾音のゲインを稼ぐことができる。

また、図１１、図１２の構成では、電極１０２・１０２を一辺側に設けたが、表示パネル１における複数（図では２箇所）箇所に設けるようにしてもよい。このようにすれば、発音及び拾音のゲイン向上、立体音響再生、指向性実現が可能となる。また、振動が表示に及ぼす悪影響が生じる場合においても、表示パネル１内での干渉作用を用いてこれを低減する効果も期待され、表示パネル１が液晶などの可動型の材料を用いたものであっても、上記表示パネル１内の部分的な部位で生じる液晶配向の乱れを干渉作用によって低減できるため、表示品位を改善あるいは確保することができる。

なお、図１１〜図１３の構成では、電極１０２・１０２、或いは電極１０３・１０３を設けない側の透明基板１００も圧電効果を有する構成としたが、必ずしもこのようにする必要はない。コスト面を考慮した場合や、後述する表示パネル１の基台の振動特性の最適化を図る上で、従来からある材質の透明基板を選択することもできる。また逆に、電極１０２・１０２、あるいは電極１０３・１０３を透明基板１００・１０１の双方に同時に設けてよい。ここでも反射型の場合は基板１０１は透明でなくともよい。

また、励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部を表示パネル１と別個に設ける構成においてのこれらの配置位置であるが、例えば、図１４に示すように、励振源部３−１、ピックアップ部３−２、あるいは、励振源部兼ピックアップ部３−３を、表示パネル１の表示に寄与する表示部６３の外周部、つまり、表示に寄与しない額縁部分に設けることができる。

その他、表示パネル１が、例えば反射型の液晶表示方式等の表示面の裏側を使用しない表示パネルである場合には、図示してはいないが、励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部を、表示部、額縁部を問わず表示パネル１の裏面に設けるようにしてもよい。この構造の場合、表示品位を低下させることなく、励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部の面積を大きくして発音あるいは拾音のゲインを稼ぐことができる。

また、例えば図１５に示すように、励振源部、ピックアップ部、励振源部兼ピックアップ部をそれぞれ、表示パネル１における複数（図では２箇所）箇所に設けるようにしてもよい。このようにすれば、発音及び拾音のゲイン向上、立体音響再生、指向性実現が可能となる。また、振動が表示に及ぼす悪影響が生じる場合においても表示パネル１内での干渉作用を用いてこれを低減する効果も期待され、表示パネル１が液晶などの可動型の材料を用いたものであっても、上記表示パネル１内の部分的な部位で生じる液晶配向の乱れを干渉作用によって低減できるため、表示品位を改善あるいは確保することができる。

また、図１６に断面図を示すように、励振源部、ピックアップ部、励振源部兼ピックアップ部を構成するセラミックなどの伸縮板４を、表示パネル１に直接設けることによって、伸縮板４と表示パネル１との間の直接の圧電変位差を用いて発音あるいは拾音する構造が考えられる。この構造の場合、カード型装置の厚みが抑制されるという利点がある。

或いは、このようにする代わりに、図１７に断面図を示すように、部分的には表示パネル１に直接接触するとともに、部分的には振動を妨げない程度の軟質の物質６が表示パネル１との間に充填された状態で支持された金属板などの振動伝達板７に伸縮板４を設けることによって、伸縮板４と振動伝達板７との間の変位差を用いて発生した振動エネルギーを振動エネルギー伝達点（図１７中のＰ）を介して振動部５に伝えて発音する構造にしてもよい。この構造の場合、発音及び拾音のゲインを稼ぐことができる。

尚、表示パネル１に直接接触する部分の近辺では軟質の物質６が充填されていないことによって振動エネルギーが効率良く伝達される。また、発音及び拾音のゲインを向上させるという観点からは、表示パネル１に直接接触していない軽量の振動伝達板７の面積が広くとれている方が望ましい。また、振動伝達板７が表示パネル１に直接接触する部分を少なくして発音及び拾音のゲインを向上させた場合であっても、振動伝達板７と表示パネル１との間に軟質の物質６を充填しておくことによって、外圧に対する強度を確保することができる。

また、例えば図１８にイメージ図を示すように、表示パネル１の回路素子が形成される薄膜基板（液晶表示方式の場合は、液晶層を挟持する透明基板であってＴＦＴ（薄膜トランジスタ）などが形成されている基板）１Ａに、表示系統の回路ブロック（映像信号入力部６１及び表示部駆動部６２）や音声信号を取り扱う音声系統の回路ブロック（具体的には、音声信号入力部、音声信号出力部、音声信号入出力部、及び、振動部駆動部）の、一部あるいは全部を直接形成してもよい。薄膜基板１Ａとしては、例えば、多結晶シリコン薄膜を用いている。特に、連続粒界結晶シリコンを用いることによって、より多くの回路素子を形成することが可能となる。

また、振動を行う表示パネルの音響的特性や励振源部のもつ電気−振動変換特性において所望する音響特性に適さない特性を示す部分がある場合でも、この特性を補正する回路を含んだ振動部駆動部を表示パネル上の薄膜に集積し具有させることによって、カード型装置の軽便さを全く損なうことなく目的の性能を得ることができ、利便性と性能を高い位置で兼ね備えたカード型装置を実現しうるものとなる。

具体的には、圧電効果による励振源部に見られる高域の強調特性を抑圧するために最適な周波数特性を有した低域通過フィルタを集積することが挙げられる。更にこの集積回路は液晶やＥＬ表示装置の画素部を形成する工程で同時に写真製版型形成されるため、その製造コストの増加を生むことなく、同時にその表示パネル１の音響特性、励振源部の特性にのみ専用に最適化された回路を具備させることができる。

尚、上記構成のカード型装置において、外部機器との信号のやりとりするインターフェースとしては、有線であっても無線であってもよいし、また、ベースバンド信号をやりとりしてもよいし、変調信号をやりとりしてもよい。

本願のカード型装置はそれ単体、あるいはわずかの周辺装置と筐体の追加のみで小型軽量な端末型装置として利用するだけでなく、テレビジョン受信機、携帯電話機、フォトスタンド、文字認識を行って発音する機器などの、画像や音声を取り扱う様々な電子機器では、上記の各構成のカード型装置を、音声を入力もしくは出力するための手段、あるいは、画像を出力するための手段として備えておくことによって、使用者が音声あるいは画像をより手軽に楽しむことができるようになる。

次に、表示パネル１自体を振動部として、或いは振動部かつ励振源部、ピックアップ部、或いは励振源部兼ピックアップ部として用いるにおいて、表示パネル１本来の機能である表示装置としての成り立ちを損なうことなく所定の音質に適するようにするために、表示パネル１自体に施されている工夫について説明する。

従来の圧電スピーカを用いた音響装置や、特許文献３に記載されたパネル部材を用いた音響装置のように、音声機能だけに着目すればよい構成とは異なり、表示パネル１自体を振動させてスピーカ機能或いはマイク機能を持たせる構成では、表示パネル１に対し、表示機能に影響を与えることなく、音響装置として必要とされる音質（所定の音質）を確保する必要がある。ここで言う音質には、少なくとも周波数特性と音量が含まれる。

本願では、前述した液晶表示方式の表示パネル（反射型）を始めとし各種の表示方式の表示パネル１において、パネル全体の振動特性は、パネルを構成する各部材中で目標とする剛性をもつ基台、つまり、透明基板（図９の表示方式では導光板）の振動特性であることに着目した。

表示装置の基台に用いることのできる素材は単に透明であれば良いだけでなく、画素部を構成する工程で必要となる加熱処理に耐性を示す必要があったり、膨張係数が極めて低いことや、一定の強度を有する必要などの様々な制約条件の組み合わせを満たすことが同時に考慮されていなければいけない。

このため、非常に高度な技術で生成されたガラスや、特許文献５などに示す特殊な繊維充填系プラスチックなどが用いられているが、所望の音響的特性を得るためには制限事項となるこれらの基台条件の中で、更に目標の音質に適した素材を基台に持つ表示装置の構成を選択することや、基台の素材の選択のみならずその形状的特長を音響特性に積極的に合わせこむという新たな設計概念の導入を本発明は新たに提案している。

図１９に、従来から液晶表示方式の表示パネルとして多用されている厚み０．７ｍｍ、縦９０．３ｍｍ×横６４．０ｍｍのガラス基板を励振部を一点として振動させて、共振を起こす周波数を調べた結果を示す。図１９より分かるように、このガラス基板では、５ｋＨｚを超える周波数帯域で多くの共振点が存在するが、５ｋＨｚよりも低い周波数帯域では共振点が少なく、共振しにくい。

これは、つまり、該ガラス基板を振動体として発音／拾音させた場合は、５ｋＨｚよりも高い周波数帯域の音に対しては、ガラス基板を十分に振動させて十分な音量を得ることができる一方、５ｋＨｚよりも低い周波数帯域の音に対しては、ガラス基板を十分に振動させることができず、十分な音量を得ることができない（音響特性が不足している）ことを表している。

人の声を再現（発音）し、拾音する音響装置は、約８００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数帯域を扱う。また、発声者個人を識別するためには８００Ｈｚより低域を再現する必要がある。さらに、音楽の再現／拾音も行うことを鑑みれば、２ｋＨｚよりも高い周波数帯域も扱う。したがって、カード型装置が発音／拾音しようとする音の周波数帯域において、表示パネル１が目的の用途に沿った音声帯域内により多くの共振点を有していれば、より理想的な音響特性が得られることとなる。

本願の検討によると、平板状のパネル部材における振動特性は、パネル部材の大きさ、厚み、或いは撓み性を変化させることなどで変えることができる。より詳細には、パネル部材の大きさを大きくする、或いは薄くする、或いはより低密度あるいは軟質な素材を選択し撓み易くすることで、所望する帯域内での共振点を増加させることができ、人の声を発音し、拾音する音響装置として必要とされる周波数帯域で良好な振動特性を得ることができる。また、該領域に共振点を多く持つように、パネル部材の一部に重りを付加することや、表示部以外の額縁部でその厚みなどを不均一にした成型を行うことも有効である。

そこで、本実施形態では、表示パネル１の基台のサイズを変化させる、厚みを変化させる、撓み性を変化させる、重りを付ける、厚みを変化させるのうちの、少なくとも１つの調整手法を用いて、目的とする（所望の）の周波数帯域で共振点が多く存在するように調整を行っている。撓み性を変化させる調整手法では、ガラス基板より撓み易いプラスチック基板を選択することが有効である。なお、基台の大きさを変える調整手法は、表示パネル１における基台の大きさが、表示部６３のサイズにて大凡決定され、その場合に額縁領域として許容される面積も一般的にある程度の制限を受けることになるので、他の調整手法と組み合わせることが望ましい。

また、図６に示す液晶表示方式のように、複数の透明基板（不透明の基板が含まれていてもよい）が近接して積層された構成の表示パネルでは、積層された各基板が１枚の基板の如く振動するように振舞う。したがって、複数の基板が積層されてなる表示パネル１の場合は、積層された全ての基板を、基台として考えることができる。

図２０に、表示パネル１の基台の厚みを調整する場合の例を示す。なお、ここでは、表示方式として図６に示す反射型の液晶表示方式を採用している。図２０（ａ）では、表示パネル１の基台となる一対の透明基板１０４・１０５の両方を薄くして、透明基板１０４・１０５のトータル厚が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように薄くしている。一方、図２０（ｂ）では、表示パネル１の基台となる一対の透明基板１０６・１０７のうちの一方側の透明基板１０６を透明基板１０７に対して極端に薄くして、透明基板１０６・１０７のトータル的な厚みを、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように薄くしている。

また、図２１に、表示パネル１の基台の厚みを非常に薄くし、これに、シート状部材１１０を積層して、調整する場合の例を示す。なお、ここでも、表示方式として図６に示す反射型の液晶表示方式を採用している。表示パネル１の基台をなす一対の透明基板１０８・１０９は、それ自身では極めて低い剛性しか持たないような、非常に薄い基板或いは柔軟な基板にて構成されており、これに、シート状部材１１０が積層（接着等）されることで、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つと同時に、表示装置として適切な耐久性を達成するように調整されている。

このような構成では、積層されたシート状部材１１０も表示パネル１の基台と一体的に振動するので、該シート状部材１１０の材質や厚みを調整することで、基台の材質を調整した手法と同様の効果を併せて得ることができる。特に、このようなシート状部材１１０を積層する手法は、透明基板１０８・１０９よりなる汎用ベースを大量に準備しておき、各々の用途によって異なる音響特性に併せてシート状部材１１０の厚みや材質を変更することで目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように調整できるので、生産性、大量生産により汎用ベースのコストダウン、または生産後に用途に応じて変更が付与できる汎用性に優れる。

また、図２２に、表示パネル１の基台の額縁領域に重り１１２をつけて調整する場合の例を示す。なお、ここでも、表示方式として図６に示す反射型の液晶表示方式を採用している。なお、重りは、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように基台をなす透明基板１１１に取り付ければよく、重りの個数や取り付け位置は、適宜選択される。また、重りの代わりに重りをつけるべき位置の基板の厚みが部分的に増加するような成型が成された基板を用いることもできる。

また、表示パネル１における透明基板としてガラスに替えて用いることできるプラスチック基板としては、例えば上述した特許文献５、特許文献６、及び特許文献８に開示されているものを用いることができる。プラスチック基板は、樹脂材料からなる特性にて、ガラス基板に比して撓み性に優れ、振動し易い。したがって、プラスチック基板を用い、かつ、その厚みを調整することで、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つようにより容易にかつ詳細な調整することができる。

特に、特許文献５、６、８に開示されているような、複合基材を用いることで、その複合基材を構成する材料の物質特性または形状を調整要素として多様な音響特性を合せ込むことができることを確認している。複合基板とは、樹脂マトリクス中に充填材を混合した材料（複合材料）から形成された基板である。プラスチック基板の線拡張率を小さくし、寸法安定性を向上させるために、複合基板が用いられている。

特許文献６には、ガラス繊維布に樹脂を含浸させて硬化することによって形成された複合基板を備える反射型導電性基板が開示され、特許文献８には、樹脂中に繊維を線状あるいは帯状に繊維同士が互いに接触しないように配置された複合基板を備えるプラスチック基板を開示している。

また、特許文献５には、繊維束を互いに略直交するように配置した複合基板が開示されている。特許文献５によれば、繊維充填系複合基板として、このように繊維を互いに略直交する２つの方向に配列（繊維の長軸が向く方向を「配列方向」ということもある）することによって、線膨張率を始めとする物性（例えば、機械特性や熱特性）を等方的にできるので好ましく、また、互いに略直交する交差する２つの方向に配列された複数の繊維は、織布であること機械強度を向上する効果が得られるのでより好ましいと記載されている。

このような複合材料の場合、複合材料の構成材料の質量密度が異なれば、各構成材料の割合を調整することにより、基台全体としての平均的な質量が容易に変更でき、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つように調整できる。

また、複合材料の構成材料の一つが、繊維形状となっていることで、基台全体の振動特性を平均化することが可能となり、目的とする所定の周波数帯域での共振点出現の再現性を高め、音質が安定する。

さらに、繊維を複数束ね繊維束とすることで、この効果は大きくなる。加えて、繊維の太さや束ねる繊維の本数を調整することで、繊維または繊維束が持つ固有の振動数が変更でき、共振点の出現数を調整することができる。

さらに加えて、特許文献５に開示されている複合基材のように、繊維布形状に織ることで、振動特性の平均化、共振点出現の再現性、固有振動数の調整の各効果は基台全体で高めることができる。

また、図１１〜図１３に示すように、上記表示パネルの基台となる透明基板を、分極性を持ち圧電効果を有する透明部材１００・１０１よりなる構成とする場合は、該透明部材１００・１０１が、目的とする所定の周波数帯域で共振点を多く持つ圧電特性を得るように、厚み、或いは密度或いはその両方を適切に選択設定すればよい。

発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

携帯性に優れたカード状の装置であって、表示装置で占められる容積に音声入出力装置としての機能を共有させ、より高い過般性を得たり、他の機器との組み合わせ利用や、それらの機器内への組み込みを極めて容易にすることができる。このため、近年の超薄型デジタルカメラなど、従来は表示又は音声装置が挟み込めなかった非常に薄型の機器に両方の機能を追加することや、両方の機能を有していたとしても、その音質を大幅に向上したり、折りたたみ型で収納時に分厚くなる携帯電話を更に薄型に換えたり、従来の機器の姿を変えるシステム部品としての利用だけでなく、カード型装置単体で、周辺のユビキタス情報サービスから情報を得て利用するような、ニッチでない利用者に対しても真にユビキタスなシンクライアントの実現に寄与するものである。

Claims

表示パネル自体を振動させて、発音及び／又は拾音するカード型装置であって、
上記表示パネルの基台が、２種以上の材質で構成されてなる複合材料からなり、上記複合材料の少なくとも１つの構成材質が繊維形状の材質であり、繊維形状の材質の太さが所定の音質に適するように調整されていることを特徴とするカード型装置。
上記繊維形状の材質が複数本束ねられた繊維束となっていることを特徴とする請求項１に記載のカード型装置。
上記繊維形状の材質、或いは該繊維形状の材質が複数本束ねられた繊維束は、繊維布形状に織られていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカード型装置。