WO2013145738A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2013145738A1
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electronic device
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sound
vibration
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堀井　省次
智裕 稲垣
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device that vibrates a panel by applying a predetermined electrical signal (sound signal) to a piezoelectric element and transmits the vibration of the panel to a human body to transmit air conduction sound and human body vibration sound to a user.
  • a predetermined electrical signal sound signal
  • Patent Document 1 describes an electronic device such as a mobile phone that conveys 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 human body vibration sound is sound transmitted to the user's auditory nerve through a part of the user's body (for example, the 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 vibrating body bends and vibrates as the piezoelectric material expands and contracts in the longitudinal direction, and the user contacts the vibrating body with the auricle. It is described that air conduction sound and human body vibration sound are transmitted to the user.
  • An object of the present invention is to provide an electronic device that can transmit air conduction sound and human body vibration sound to a user without placing the vibration body itself on the ear.
  • An electronic apparatus includes a panel, a housing that holds the panel, and a piezoelectric element that is attached to a surface inside the housing of the panel, and the electronic device is caused by deformation of the piezoelectric element.
  • the panel is deformed, and air conduction sound and human body vibration sound are transmitted to an object that contacts the deforming panel.
  • the piezoelectric element may be attached to a surface of the panel inside the housing.
  • the panel is a region wider than a region having a length corresponding to a distance from the lower leg of the human ear to the antitragus and a width corresponding to a distance from the tragus to the antique. May vibrate.
  • the piezoelectric element may be bonded to the panel by a first bonding member.
  • the first joining member may be a non-heating type curable adhesive.
  • the first joining member may be a double-sided tape.
  • the panel may be joined to the housing by a second joining member.
  • the second bonding member may be a non-heating type curable adhesive.
  • the second joining member may be a double-sided tape.
  • the panel may 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 may be disposed outside a display area for the display function.
  • the panel may be deformed to transmit air conduction sound and human vibration sound in any part of the panel.
  • the panel has a plurality of locations that vibrate in a direction intersecting with the main surface of the panel in the vibration region, and the amplitude value of the vibration is increased from plus to minus with time or vice versa at each location. May vary.
  • the electronic apparatus of the present invention it is possible to transmit air conduction sound and human body vibration sound to the user without placing the vibrating body itself on the ear.
  • FIG. 1 is a diagram showing functional blocks of an electronic device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the electronic device 1 is, for example, a mobile phone (smart phone), and includes a panel 10, a display unit 20, a piezoelectric element 30, an input unit 40, and a control unit 50.
  • 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 surface of the panel 10.
  • the display unit 20 is disposed on the back surface of the panel 10 by a bonding 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 may be spaced apart from the panel 10 and supported by the casing of the electronic device 1.
  • the piezoelectric element 30 is an element that expands or contracts (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.
  • PZT lead zirconate titanate
  • a unimorph expands and contracts when an electric signal (voltage) is applied, and a bimorph bends when an electric signal (voltage) is applied.
  • 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 spaced from the inner surface of the housing 60 by a predetermined distance while being disposed on the back surface of the panel 10.
  • the piezoelectric element 30 may be separated from the surface on the inner side of the housing 60 by a predetermined distance even in a stretched or bent state. That is, the distance between the piezoelectric element 30 and the inner surface of the housing 60 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 controller 50 applies a predetermined electrical signal (voltage corresponding to the audio signal) to the piezoelectric element 30.
  • the voltage applied to the piezoelectric element 30 by the control unit 50 is, for example, ⁇ 15 V, which 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 human body vibration sound. It may be.
  • ⁇ 15 V which is higher than ⁇ 5 V
  • a so-called panel speaker for the purpose of conducting sound by air conduction sound instead of human body vibration sound. It may be.
  • the panel 10 is sufficiently vibrated to generate It is possible to generate a human body vibration sound through the section.
  • the piezoelectric element 30 expands or contracts or bends in the longitudinal direction.
  • the panel 10 to which the piezoelectric element 30 is attached is deformed in accordance with expansion / contraction or bending of the piezoelectric element 30, and the panel 10 vibrates.
  • 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 bent directly by the piezoelectric element means that the expansion or contraction or bending (curving) of the piezoelectric element is directly applied to the panel via the bonding member or via the bonding member and the reinforcing member 80 described later. Means bending.
  • the panel 10 generates air conduction sound and, when the user contacts a part of the body (for example, cartilage of the outer ear), generates a human body vibration sound through the part of the body.
  • the control unit 50 can generate an air conduction sound and a human body vibration sound corresponding to the voice signal by applying an electrical signal corresponding to the voice signal related to the voice of the other party to the piezoelectric element 30, for example.
  • the audio signal may relate to a ringing melody or a music piece including music. Note that the audio signal applied to the electrical signal may be based on music data stored in the internal memory of the electronic device 1, or music data stored in an external server or the like is reproduced via a network. May be.
  • 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.
  • 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 a manner that a portion having a relatively large vibration amplitude and a portion having a relatively small vibration amplitude are randomly distributed over the entire panel 10. 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 applied voltage 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 panel 10 is attached.
  • 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.
  • Panel 10 is an area wider than an area having a length corresponding to the distance from the lower leg of the anti-annulus (lower anti-limb) to the anti-tragus and a width corresponding to the distance from the tragus to the anti-annulus. Should just vibrate.
  • 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). If 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 electronic device 1 can transmit air conduction sound and human body vibration sound via 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 a human body vibration sound by the vibration of the panel 10, even if the user wears an earphone or a headphone, for example, the user can bring the earphone into contact with the electronic device 1 by touching them. Or you can hear sound 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 illustrating a 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 the line bb in FIG. 3A.
  • the electronic device 1 shown in FIG. 3 is a smartphone in which a touch panel, which is a glass plate, is arranged as a panel 10 on the front surface of a housing 60 (for example, a metal or resin case).
  • the panel 10 and the input unit 40 are supported by a housing 60, and the display unit 20 and the piezoelectric element 30 are bonded to the panel 10 by a joining member 70, respectively.
  • the joining 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 transparent acrylic ultraviolet curable adhesive.
  • the panel 10, the display part 20, and the piezoelectric element 30 are each substantially rectangular.
  • the display unit 20 is disposed approximately at the center of the panel 10 in the short direction.
  • the piezoelectric element 30 is disposed at a predetermined distance from an end portion in the longitudinal direction of the panel 10 and is arranged in the vicinity of the end portion so that the longitudinal direction of the piezoelectric element 30 is along the short side of the panel 10.
  • the display unit 20 and the piezoelectric element 30 are arranged side by side in a direction parallel to the inner surface of the panel 10.
  • 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 lower part of the panel 10 is less likely to vibrate than the upper part of the panel 10 to which the piezoelectric element 30 is attached. Therefore, sound leakage due to vibration of the lower portion of the panel 10 at the lower portion of the panel 10 can be reduced.
  • the upper part of the panel 10 is directly bent by the piezoelectric element 30, and the vibration is attenuated at the lower part as compared with the upper part.
  • 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 panel 10 is deformed due to the deformation of the piezoelectric element 30 attached to the back surface of the panel 10, and the object that contacts the deformed panel 10 is detected. It conveys air conduction sound and human body vibration sound. Accordingly, since the air conduction sound and the human body vibration sound can be transmitted to the user without causing the vibration body to protrude from the outer surface of the housing 60, a patent that makes a vibration body that is much smaller than the housing contact the human body. Usability is improved as compared with the electronic device described in Document 1. In addition, since it is not necessary to put the user's ears on the piezoelectric element itself, the piezoelectric element 30 itself is not easily damaged. Further, when the case 60 is deformed instead of the panel 10, the user tends to drop the terminal when generating vibration, whereas when the panel 10 is vibrated, Things are hard to happen.
  • the piezoelectric element 30 is joined to the panel 10 by a joining member 70.
  • the joining member 70 can be a non-heating type curable adhesive.
  • thermal stress shrinkage hardly occurs between the piezoelectric element 30 and the panel 10 at the time of curing.
  • the joining member 70 can be a double-sided tape.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a mounting structure of the electronic device 1 according to the second embodiment.
  • 5A is a front view
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 5A
  • FIG. 5C is taken along line cc in FIG. 5A. It is sectional drawing.
  • the electronic device 1 shown in FIG. 5 is a foldable mobile phone in which a cover panel (acrylic plate) that protects the display unit 20 as a panel 10 is arranged on the front surface of the upper housing 60.
  • a reinforcing member 80 is disposed between the panel 10 and the piezoelectric element 30.
  • the reinforcing member 80 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 80 are bonded by the bonding member 70, and the reinforcing member 80 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 60. That is, in the electronic apparatus 1 according to the second embodiment, the display unit 20 is separated from the panel 10, and the display unit 20 and the support unit 90 that is a part of the housing 60 are bonded by the bonding member 70. Structure.
  • the support part 90 is not limited to the structure as a part of the housing
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of vibration of the panel 10 of the electronic apparatus 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 human body vibration sound by bringing his / her ear into contact with an arbitrary position of the panel 10 in addition to the air conduction sound via air.
  • the reinforcing member 80 and the panel 10 are deformed due to the deformation of the piezoelectric element 30 attached to the panel 10 via the reinforcing member 80, and the deformation is performed.
  • the air conduction sound and the human body 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 inside of the housing 60. For this reason, the air conduction sound and the human body vibration sound can be transmitted to the user without causing the vibrating body to protrude from the outer surface of the housing 60.
  • the panel 10 is deformed to transmit air conduction sound and human body 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 human body vibration sound by bringing his / her ear into contact with an arbitrary position of the panel 10 in addition to the air conduction sound via air.
  • the reinforcing member 80 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 may be damaged. 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. Further, by disposing the reinforcing member 80 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 80, a plate-like weight may be attached to the piezoelectric element 30 by the joining member 70.
  • the panel 10 may be joined to the housing 60 by a joining member 70.
  • 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 housing 60 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 does not generate
  • 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 human body 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 battery lid that is attached to the housing 60 and covers the battery. Since the battery lid is often attached to a surface different from the panel 10 in the electronic device 1 such as a mobile phone, according to such a configuration, the user places a part of the body (for example, an ear) on the surface different from the panel 10. You can hear the sound by touching.
  • 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 folding mobile phone.
  • the bonding member that bonds the panel 10 and the piezoelectric element 30, the bonding member that bonds the panel 10 and the housing 60, and the like have the same reference numerals.
  • 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

　振動体自体を耳に当てることなく気導音と人体振動音（例えば骨導音）とを利用者に伝える。本発明に係る電子機器１は、パネル１０と、前記パネル１０を保持する筐体６０と、当該パネル１０に取り付けられた圧電素子３０とを有し、前記圧電素子３０の変形に起因して前記パネル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人体振動音とを伝える。

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２０１２－７５１２４号（２０１２年３月２８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。
　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人体振動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、人体振動音とは、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屈曲振動し、利用者が耳介に振動体を接触させると、気導音と人体振動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に記載の電子機器は、携帯電話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。
　本発明の目的は、振動体自体を耳に当てることなく気導音と人体振動音とを利用者に伝えることができる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、パネルと、前記パネルを保持する筐体と、当該パネルの前記筐体内部側の面に取り付けられた圧電素子とを有し、前記圧電素子の変形に起因して前記パネルが変形し、当該変形するパネルに接触する対象物に対して気導音と人体振動音とを伝えるものである。
　また、前記圧電素子は、前記パネルの前記筐体内部側の面に取り付けられていてもよい。
　また、前記パネルは、人間の耳の対耳輪下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してもよい。
　また、前記圧電素子は、前記パネルに第１接合部材により接合されていてもよい。
　前記第１接合部材は、非加熱型硬化性の接着剤であってもよい。
　前記第１接合部材は、両面テープであってもよい。
　前記パネルは、前記筐体に第２接合部材により接合されていてもよい。
　前記第２接合部材は、非加熱型硬化性の接着剤であってもよい。
　前記第２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してもよい。
　前記パネルが表示パネルのとき、前記圧電素子は、当該表示機能のための表示領域の外側に配置されていてもよい。
　前記パネルは、当該パネルのいずれの箇所においても気導音と人体振動音とを伝えるための変形が発生してもよい。
　前記パネルは、その振動領域において、当該パネルの主面と交差する方向に振動する箇所を複数有し、当該箇所の各々において、前記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動してもよい。
　本発明に係る電子機器によれば、振動体自体を耳に当てることなく気導音と人体振動音とを利用者に伝えることが可能となる。
本発明の一実施形態に係る電子機器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を示す図である。 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の実施形態に係る電子機器のパネルの振動の一例を示す図である。 パネルと筐体との接合例を示す図である。
　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、例えば携帯電話（スマートフォン）であって、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。
　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の背面に設けられる。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。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、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）が印加されると屈曲する。
　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と筐体６０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（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に対して印加する電圧は、例えば、人体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に十分な振動を発生させ、利用者の体の一部を介する人体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に電気信号を印加すると、圧電素子３０は長手方向に伸縮または屈曲する。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屈曲（湾曲）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（例えば外耳の軟骨）を接触させた場合、体の一部を介する人体振動音を発生させる。例えば、制御部５０は、例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に印加させ、その音声信号に対応する気導音及び人体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。
　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。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、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。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）を介する人体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の振動によって人体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の実装構造を示す図である。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（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は、それぞれ接合部材７０によりパネル１０に接着されている。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、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。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る。圧電素子３０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。
　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の下部は、圧電素子３０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。
　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の背面に取り付けられた圧電素子３０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人体振動音とを伝える。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人体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、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、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、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。
　（第２の実施形態）
　図５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、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がパネル１０と離間しており、表示部２０と筐体６０の一部である支持部９０とが接合部材７０により接着される構造である。なお、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。
　図６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人体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８０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人体振動音とを伝える。これにより、振動体自体を耳に当てることなく気導音と人体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人体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人体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人体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、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。
　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、図７に示すとおり、パネル１０が筐体６０に接合部材７０により接合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、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７０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。
　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人体振動音を認識させたりすることができる。なお、上述の実施形態と同様に、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、圧電素子３０は、筐体６０に取り付けられてバッテリを覆うバッテリリッドに貼り付けられてもよい。バッテリリッドは携帯電話機等の電子機器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。
　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
　１０　パネル
　２０　表示部
　３０　圧電素子
　４０　入力部
　５０　制御部
　６０　筐体
　７０　接合部材
　８０　補強部材
　９０　支持部

Claims (13)

  1. 　パネルと、
    　前記パネルを保持する筐体と、
    　当該パネルに取り付けられた圧電素子とを有し、
    　前記圧電素子の変形に起因して前記パネルが変形し、当該変形するパネルに接触する対象物に対して気導音と人体振動音とを伝える電子機器。
  2. 　前記圧電素子は、前記パネルの前記筐体内部側の面に取り付けられる
    　請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記パネルは、人間の耳の対耳輪下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る、
    　請求項１に記載の電子機器。
  4. 　前記圧電素子は、前記パネルに第１接合部材により接合されている、
    　請求項１に記載の電子機器。
  5. 　前記第１接合部材は、非加熱型硬化性の接着剤である、
    　請求項４に記載の電子機器。
  6. 　前記第１接合部材は、両面テープである、
    　請求項４に記載の電子機器。
  7. 　前記パネルは、前記筐体に第２接合部材により接合されている
    　請求項１に記載の電子機器。
  8. 　前記第２接合部材は、非加熱型硬化性の接着剤である、
    　請求項７に記載の電子機器。
  9. 　前記第２接合部材は、両面テープである、
    　請求項７に記載の電子機器。
  10. 　前記パネルは、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、
    　請求項１に記載の電子機器。
  11. 　前記パネルが表示パネルのとき、
    　前記圧電素子は、当該表示機能のための表示領域の外側に配置されている、
    　請求項１０に記載の電子機器。
  12. 　前記パネルは、当該パネルのいずれの箇所においても気導音と人体振動音とを伝えるための変形が発生する、請求項１に記載の電子機器。
  13. 　前記パネルは、その振動領域において、当該パネルの主面と交差する方向に振動する箇所を複数有し、当該箇所の各々において、前記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動する
    　請求項１に記載の電子機器。
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