WO2015098944A1 - 携帯端末およびサファイアパネル - Google Patents

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WO2015098944A1
WO2015098944A1 PCT/JP2014/084113 JP2014084113W WO2015098944A1 WO 2015098944 A1 WO2015098944 A1 WO 2015098944A1 JP 2014084113 W JP2014084113 W JP 2014084113W WO 2015098944 A1 WO2015098944 A1 WO 2015098944A1
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WO
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panel
mobile terminal
sapphire
cover panel
vibration element
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/084113
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English (en)
French (fr)
Inventor
金巻　泰仁
憲一 森岡
幹裕 梅原
畠澤　清人
原田　真利
隆司 宇都
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/045—Plane diaphragms using the distributed mode principle, i.e. whereby the acoustic radiation is emanated from uniformly distributed free bending wave vibration induced in a stiff panel and not from pistonic motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
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    • H04R2440/00—Bending wave transducers covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2440/05—Aspects relating to the positioning and way or means of mounting of exciters to resonant bending wave panels
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers

Definitions

  • the present invention relates to a sapphire panel.
  • a vibration element is attached to a cover panel of a telephone such as a mobile phone or a fixed phone.
  • sound is transmitted to the user of the telephone by vibrating the piezoelectric element.
  • a cover panel made of a single crystal material has inferior vibration characteristics compared to a glass panel due to its hardness.
  • a mobile terminal includes a case portion having an electronic component therein, a sapphire panel attached to the case portion and having a thickness of 0.5 mm or less, and a vibration element for vibrating the sapphire panel.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure when the mobile terminal of FIG. It is a figure which shows the electric constitution of a portable terminal. It is a top view which shows the structure of a piezoelectric vibration element. It is a side view which shows the structure of a piezoelectric vibration element. It is a figure which shows a mode that a piezoelectric vibration element bends and vibrates. It is a figure which shows a mode that a piezoelectric vibration element bends and vibrates. It is a top view at the time of seeing a cover panel from the inner side main surface side. It is a figure for demonstrating an air conduction sound and a conduction sound.
  • the portable terminal 1 which concerns on this Embodiment is a smart phone type mobile phone, for example, it is not limited to this.
  • the mobile terminal 1 includes a cover panel 2, a front case part 3 that supports the cover panel 2, and a back case part 4 attached to the front case part 3. .
  • the front side case part 3 and the back side case part 4 constitute a case part 5 of the mobile terminal 1.
  • the shape of the portable terminal 1 is a substantially rectangular plate shape in plan view.
  • the surface which forms the case part 5 of the portable terminal 1 may be a flat surface, or may be a curved surface.
  • the shape of the side surface and the back surface of the mobile terminal 1 is a curved surface. Therefore, the shape of the portable terminal 1 is a shape that fits the user's hand.
  • the cover panel 2 constitutes a part other than the peripheral end (peripheral part) in the front part of the mobile terminal 1.
  • the “cover panel” refers to a panel exposed to the outside of the mobile terminal portion.
  • the “panel” used in the present specification is a plate-like or film-like component having a flat surface or a curved surface.
  • the front side case part 3 and the back side case part 4 constitute a peripheral end part, a side part and a back part of the front part of the mobile terminal 1.
  • Each of the front side case part 3 and the back side case part 4 is formed of resin, for example.
  • resin for example, polycarbonate resin, ABS resin, or nylon resin is used as the resin that forms the front case portion 3 and the back case portion 4.
  • Each of the front side case part 3 and the back side case part 4 may employ a metal such as aluminum in addition to the resin, for example.
  • a printed circuit board 104 on which various electronic components such as a CPU 101 and a DSP 102 described later are mounted is provided.
  • the cover panel 2 shown in FIG. 3 is plate-shaped and has a substantially rectangular shape in plan view.
  • cover panel 2 examples include a sapphire panel.
  • a sapphire panel refers to a panel made of a single crystal material mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ).
  • the “main component” specifically means 50 mass% or more, preferably 70 mass% or more.
  • a single crystal having an Al 2 O 3 purity of about 90% or more is preferable in that it is less likely to be scratched and more reliably suppresses cracking and chipping.
  • Examples of the single crystal material used as the cover panel 2 other than the sapphire panel include diamond, zirconia, titania, crystal, lithium tantalate, and aluminum oxynitride. These are also preferably single crystals having a purity of about 90% or more because they are less likely to be scratched and more reliably suppress cracks and chips.
  • the thickness of the cover panel 2 is indicated by a symbol t.
  • the cover panel 2 can exhibit sufficient vibration characteristics.
  • the thickness t is preferably 0.5 mm or less. In order to obtain sufficient vibration characteristics, the thickness t of the cover panel 2 is preferably 0.45 mm or less.
  • the main surface of the cover panel 2 is preferably an A surface.
  • the A plane is a kind of plane orientation of the crystal structure of a sapphire single crystal exhibiting anisotropy.
  • the main surface of the cover panel 2 is preferably the A surface rather than the R surface.
  • the vibration characteristics can be sufficiently improved, so that the main surface of the cover panel 2 is preferably the R surface rather than the A surface as described in ⁇ Example> described later.
  • the cover panel 2 may be, for example, a panel in which a sapphire panel whose main surface is an A surface and a sapphire panel whose main surface is an R surface are attached.
  • the sapphire panel whose main surface is the A surface is exposed to the outside, and the vibration element is attached to the sapphire panel whose main surface is the R surface.
  • the vibration characteristics and strength of the cover panel 2 are improved.
  • the thickness t of the cover panel 2 is preferably 0.2 mm to 0.5 mm, and more preferably 0.4 mm to 0.45 mm. preferable.
  • the cover panel 2 is provided with a transparent display portion (also referred to as a display window) 2a through which the display on the display panel 120 is transmitted.
  • the display portion 2a has a rectangular shape in plan view, for example. Visible light output from the display panel 120 is extracted to the outside of the portable terminal 1 through the display portion 2a. The user can visually recognize information displayed on the display panel 120 from the outside of the mobile terminal 1 through the display portion 2a.
  • peripheral end portion (peripheral portion) 2b surrounding the display portion 2a in the cover panel 2 is black, for example, by applying a film or the like. Thereby, most of the peripheral edge 2b is a non-display portion through which the display on the display panel 120 is not transmitted.
  • the cover panel 2 includes a panel having a transparent display portion.
  • the cover panel 2 is a part that is exposed to the outside of the portion of the mobile terminal, and has a vibrating element on the back side or the like and does not have a transparent part. Also good.
  • the cover panel 2 may be a non-transparent panel installed on the back side or side surface of the mobile terminal.
  • a touch panel 130 and a display panel 120 are provided on the inner main surface 20 side of the cover panel 2.
  • the display panel refers to a member having a display function, such as a liquid crystal panel or an organic EL display panel.
  • the display panel 120 which is a display unit is attached to the main surface of the touch panel 130 opposite to the main surface on the inner main surface 20 side. That is, the display panel 120 is attached to the inner main surface 20 of the cover panel 2 via the touch panel 130.
  • the display panel 120 is sandwiched between the cover panel 2 and the front case part 3. In FIG. 4, the display panel 120 is sandwiched between the front panel part 3 and the cover panel 2, but this point is not essential.
  • the display panel 120 may be sandwiched between the cover panel 2 and a sheet metal, or may be sandwiched between the cover panel 2 and other members.
  • the portion facing the display panel 120 is the display portion 2a.
  • the user can give various instructions to the mobile terminal 1 by operating the display portion 2a of the cover panel 2 with a finger or the like.
  • the display panel 120 has an electronic component 120a.
  • the electronic component 120a include an IC driver such as a drive driver.
  • the electronic component 120a corresponds to a drive driver.
  • the electronic component 120 a is located on the back side of the cover panel 2.
  • the electronic component 120a is electrically connected to the printed board 104 by the flexible board 120b.
  • a through hole 300 is provided in the front side case portion 3.
  • the flexible board 120 b is wired from the electronic component 120 a to the printed board 104 through the through hole 300.
  • a microphone hole 50 may be formed at the lower end of the back side case 4.
  • speaker holes 80 may be formed on the back surface of the mobile terminal 1, specifically on the surface of the back side case portion 4.
  • a proximity sensor 140 In the case part 5 constituted by the front side case part 3 and the back side case part 4, a proximity sensor 140, a front side imaging part 160, a back side imaging part 170, and a piezoelectric vibration element as a vibration element, which will be described later, are provided.
  • 190 is provided.
  • the piezoelectric vibration element 190 is attached to the inner main surface 20 of the cover panel 2 by the attaching portion 250.
  • a proximity sensor 120 is attached to the back side of the upper end portion of the cover panel 2 (not shown).
  • the back side imaging unit 170 in the case unit 5 has an imaging lens.
  • the back side case portion 4 is provided with a back lens transparent portion 90 so that external light passes through the back side imaging unit 170 through the imaging lens.
  • the cover panel 2 is affixed to the front case part 3 with double-sided tape or an adhesive.
  • the lower end and the side end are an adhesive (first pasting portion), and the upper end is the first portion.
  • it is affixed on the front side case 3 with a double-sided tape (second affixing part) having a lower adhesive strength than the affixing part of
  • FIG. 5 is a block diagram mainly showing an electrical configuration of the portable terminal 1.
  • the mobile terminal 1 is provided with a control unit 100, a wireless communication unit 110, a display panel 120, a touch panel 130, and a proximity sensor 140. Further, the mobile terminal 1 is provided with a microphone 150, a front side imaging unit 160, a back side imaging unit 170, an external speaker 180, a piezoelectric vibration element 190, and a battery 200. These components other than the cover panel 2 provided in the portable terminal 1 are housed in the case portion 5.
  • the control unit 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a DSP (Digital Signal Processing) 102, a storage unit 103, and the like.
  • the control unit 100 comprehensively manages the operation of the mobile terminal 1 by controlling other components of the mobile terminal 1.
  • the storage unit 103 is configured by a non-transitory recording medium that can be read by the control unit 100 (the CPU 101 and the DSP 102) such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the storage unit 103 includes a main program and a plurality of control programs for controlling the mobile terminal 1, specifically, control components such as the wireless communication unit 110 and the display panel 120 included in the mobile terminal 1. Application programs and the like are stored.
  • Various functions of the control unit 100 are realized by the CPU 101 and the DSP 102 executing various programs in the storage unit 103.
  • the storage unit 103 may include a computer-readable non-transitory recording medium other than the ROM and RAM.
  • the storage unit 103 may include, for example, a small hard disk drive and an SSD (Solid State Drive).
  • the wireless communication unit 110 has an antenna 111.
  • the wireless communication unit 110 receives a signal from a mobile phone different from the mobile terminal 1 or a signal from a communication device such as a web server connected to the Internet by the antenna 111 via the base station.
  • Radio communication unit 110 performs amplification processing and down-conversion on the received signal and outputs the result to control unit 100.
  • the control unit 100 performs a demodulation process or the like on the input reception signal, and acquires a sound signal (sound information) indicating voice or music included in the reception signal.
  • the wireless communication unit 110 performs up-conversion and amplification processing on the transmission signal including the sound signal and the like generated by the control unit 100, and wirelessly transmits the processed transmission signal from the antenna 111.
  • a transmission signal from the antenna 111 is received through a base station by a mobile phone different from the mobile terminal 1 or a communication device connected to the Internet.
  • the display panel 120 that is a display unit displays various information such as characters, symbols, and figures by being controlled by the control unit 100. Information displayed on the display panel 120 is visible to the user of the mobile terminal 1 through the display portion 2 a of the cover panel 2.
  • the touch panel 130 is, for example, a projected electrostatic capacitance type touch panel.
  • the touch panel 130 includes two sheet-like electrode sensors arranged to face each other. The two electrode sensors are bonded together with a transparent adhesive sheet.
  • One electrode sensor is formed with a plurality of elongated X electrodes that extend along the X-axis direction (for example, the left-right direction of the mobile terminal 1) and are arranged in parallel to each other.
  • the other electrode sensor is formed with a plurality of elongated Y electrodes that extend along the Y-axis direction (for example, the vertical direction of the mobile terminal 1) and are arranged in parallel to each other.
  • the capacitance between the X electrode and the Y electrode under the contact portion changes.
  • operation (contact) with respect to the display part 2a of the cover panel 2 is detected in the touch panel 130.
  • the touch panel 130 generates an electrical signal indicating a change in capacitance between the X electrode and the Y electrode and outputs the electrical signal to the control unit 100.
  • the control unit 100 identifies the content of the operation performed on the display portion 2a of the cover panel 2 based on the electrical signal, and performs an operation corresponding thereto.
  • the proximity sensor 140 is, for example, an infrared proximity sensor.
  • the proximity sensor 140 outputs a detection signal when an object approaches the proximity sensor 140 within a predetermined distance. This detection signal is input to the control unit 100.
  • the control unit 100 stops the operation detection function on the touch panel 130, for example.
  • the touch panel 130 detects the contact of an object such as a user's finger with respect to the display portion 2a of the cover panel 2, but the touch panel 130 detects the contact with the display unit 2a. It is not limited.
  • the touch panel 130 may detect the approach of an object such as a user's finger to the display unit 2a by improving the detection accuracy of the capacitance on the touch panel 130.
  • the touch panel has detected user operation, what detects a user operation is not limited to a touch panel.
  • the proximity sensor may detect the user operation by detecting the approach of an object such as a user's finger.
  • the front side imaging unit 160 and the back side imaging unit 170 are configured with an imaging lens, an imaging element, and the like. These capture still images and moving images based on control by the control unit 100.
  • the microphone 150 converts a sound input from the outside of the mobile terminal 1 into an electric sound signal and outputs it to the control unit 100. Sound from the outside of the mobile terminal 1 is taken into the mobile terminal 1 from the microphone hole 50 provided on the back surface of the mobile terminal 1 and input to the microphone 150.
  • the external speaker 180 is, for example, a dynamic speaker.
  • the external speaker 180 converts an electrical sound signal from the control unit 100 into a sound and outputs the sound. Sound output from the external speaker 180 is output to the outside through a speaker hole 80 provided on the back surface of the mobile terminal 1.
  • the sound output from the speaker hole 80 has a volume that can be heard at a place away from the portable terminal 1.
  • the external speaker may be a film speaker.
  • the piezoelectric vibration element 190 is attached to the inner main surface 20 of the cover panel 2 provided on the front surface of the mobile terminal 1 by the attaching member 250.
  • a double-sided tape or an adhesive is used as the sticking member 250.
  • the piezoelectric vibration element 190 is vibrated by a drive voltage supplied from the control unit 100.
  • the control unit 100 generates a driving voltage based on the sound signal and applies the driving voltage to the piezoelectric vibration element 190.
  • the cover panel 2 vibrates based on the sound signal.
  • the reception sound is transmitted from the cover panel 2 to the user.
  • the volume of the received sound is such that it can be heard properly when the user puts his ear close to the cover panel 2.
  • the received sound transmitted from the cover panel 2 to the user will be described in detail later.
  • the battery 200 outputs the power of the mobile terminal 1.
  • the power output from the battery 200 is supplied to each electronic component included in the control unit 100 and the wireless communication unit 110 included in the mobile terminal 1.
  • the battery 200 for example, a large battery that shows most of the volume in the back side case portion 4 is used, but the battery 200 is not limited to this.
  • ⁇ Details of piezoelectric vibration element> 6 and 7 are a top view and a side view showing the structure of the piezoelectric vibration element 190, respectively.
  • the piezoelectric vibration element 190 has a long shape in one direction.
  • the piezoelectric vibration element 190 has a rectangular elongated plate shape in plan view.
  • the piezoelectric vibration element 190 has, for example, a bimorph structure.
  • the piezoelectric vibration element 190 includes a first piezoelectric ceramic plate 190a and a second piezoelectric ceramic plate 190b that are bonded to each other via a shim material 190c.
  • the piezoelectric vibration element 190 when a positive voltage is applied to the first piezoelectric ceramic plate 190a and a negative voltage is applied to the second piezoelectric ceramic plate 190b, the first piezoelectric ceramic plate 190a extends along the longitudinal direction.
  • the second piezoelectric ceramic plate 190b expands and contracts along the longitudinal direction. Accordingly, as shown in FIG. 8, the piezoelectric vibration element 190 bends in a mountain shape with the first piezoelectric ceramic plate 190a facing outside.
  • the piezoelectric vibration element 190 when a negative voltage is applied to the first piezoelectric ceramic plate 190a and a positive voltage is applied to the second piezoelectric ceramic plate 190b, the first piezoelectric ceramic plate 190a is in the longitudinal direction.
  • the second piezoelectric ceramic plate 190b extends along the longitudinal direction. Accordingly, as shown in FIG. 9, the piezoelectric vibration element 190 bends in a mountain shape with the second piezoelectric ceramic plate 190b on the outside.
  • the piezoelectric vibration element 190 performs bending vibration along the longitudinal direction by alternately taking the state of FIG. 8 and the state of FIG.
  • the controller 100 applies an alternating voltage in which a positive voltage and a negative voltage appear alternately between the first piezoelectric ceramic plate 190a and the second piezoelectric ceramic plate 190b, thereby causing the piezoelectric vibration element 190 to move in the longitudinal direction. To bend and vibrate.
  • the sixth to 9 has only one structure including the first piezoelectric ceramic plate 190a and the second piezoelectric ceramic plate 190b bonded together with the shim material 190c interposed therebetween.
  • a plurality of such structures may be stacked.
  • the number of layers of the laminated structure of the piezoelectric vibration element 190 is preferably 28 layers or more, and more preferably 44 layers or more. Thereby, sufficient vibration can be transmitted to the cover panel 2.
  • the piezoelectric vibration element 190 may be made of an organic piezoelectric material such as polyvinylidene fluoride or polylactic acid in addition to the piezoelectric ceramic material.
  • the piezoelectric vibration element 190 may be configured by first and second piezoelectric plates made of polylactic acid films that are laminated with each other.
  • a transparent electrode such as ITO (Indium-Tin-Oxide, that is, indium tin oxide) can be used.
  • the piezoelectric vibration element 190 having such a structure is disposed at the peripheral end portion of the inner main surface 20 of the cover panel 2 as shown in FIG. Specifically, the piezoelectric vibration element 190 is disposed at the center in the short direction of the cover panel 2 at the upper end of the inner main surface 20 of the cover panel 2.
  • the piezoelectric vibration element 190 is disposed such that its longitudinal direction is along the short direction of the cover panel 2, and performs flexural vibration along the short direction of the cover panel 2.
  • the center of the piezoelectric vibration element 190 in the longitudinal direction coincides with the center in the lateral direction at the upper end of the inner main surface 20 of the cover panel 2.
  • the center of the longitudinal direction has the largest amount of displacement. Accordingly, when the center of the piezoelectric vibration element 190 in the longitudinal direction coincides with the center of the short side direction at the upper end of the inner main surface 20 of the cover panel 2, the displacement amount of the piezoelectric vibration element 190 due to flexural vibration is reduced. The largest portion coincides with the center in the lateral direction at the upper end of the inner main surface 20 of the cover panel 2.
  • the partial area 220 where the front case part 3 and the display panel 120 are not attached at the upper end of the cover panel 2 is elongated along the short direction of the cover panel 2.
  • the piezoelectric vibration element 190 is disposed in the partial region 220 so that its longitudinal direction (direction in which bending vibration is performed) is along the longitudinal direction of the partial region 220. Therefore, the partial region 220 is likely to vibrate. Therefore, it is easy to transmit the received sound from the cover panel 2 to the user.
  • the piezoelectric vibration element 190 vibrates the cover panel 2, whereby air conduction sound and conduction sound are transmitted from the cover panel 2 to the user.
  • the vibration of the piezoelectric vibration element 190 itself is transmitted to the cover panel 2, air conduction sound and conduction sound are transmitted from the cover panel 2 to the user.
  • the air conduction sound is a sound that is recognized by the human brain by sound waves (air vibrations) entering the ear canal hole (so-called “ear hole”) vibrating the eardrum.
  • the conduction sound is sound that is recognized by the human brain when the auricle is vibrated and the vibration of the auricle is transmitted to the eardrum and the eardrum vibrates.
  • the air conduction sound and the conduction sound will be described in detail.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining air conduction sound and conduction sound.
  • FIG. 11 shows the structure of the ear of the user of the mobile terminal 1.
  • a wavy line 400 indicates a conduction path of a sound signal (sound information) when an airway sound is recognized by the brain.
  • a solid line 410 indicates a conduction path of the sound signal when the conduction sound is recognized by the brain.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 vibrates and a sound wave is output from the cover panel 2.
  • the cover panel 2 When the user holds the portable terminal 1 in his hand and brings the cover panel 2 of the portable terminal 1 close to the user's auricle 300 or the cover panel 2 of the portable terminal 1 is moved to the user's auricle 300.
  • touched (contacted) sound waves output from the cover panel 2 enter the ear canal hole 310.
  • the sound wave from the cover panel 2 travels in the ear canal hole 310 and vibrates the eardrum 320.
  • the vibration of the eardrum 320 is transmitted to the ossicle
  • the vibration of the ossicle 330 is transmitted to the cochlea 340 and converted into an electric signal in the cochlea 340.
  • This electric signal is transmitted to the brain through the auditory nerve 350, and the received sound is recognized in the brain. In this way, air conduction sound is transmitted from the cover panel 2 to the user.
  • the auricle 300 When the user holds the portable terminal 1 in his hand and touches the cover panel 2 of the portable terminal 1 against the user's auricle 300, the auricle 300 is vibrated by the piezoelectric vibration element 190. It is vibrated by the cover panel 2.
  • the vibration of the auricle 300 is transmitted to the eardrum 320, and the eardrum 320 vibrates.
  • the vibration of the eardrum 320 is transmitted to the ossicle 330, and the ossicle 330 vibrates.
  • the vibration of the ossicle 330 is transmitted to the cochlea 340 and converted into an electric signal in the cochlea 340.
  • This electric signal is transmitted to the brain through the auditory nerve 350, and the received sound is recognized in the brain. In this way, the conduction sound is transmitted from the cover panel 2 to the user.
  • the auricular cartilage 300a inside the auricle 300 is also shown.
  • the bone conduction sound is a sound that is recognized by the human brain by vibrating the skull and directly stimulating the inner ear such as the cochlea (also called vibration sound).
  • the sound signal transmission path when the bone conduction sound is recognized by the brain is indicated by a plurality of arcs 420.
  • the piezoelectric vibration element 190 appropriately transmits the air conduction sound and the conduction sound from the cover panel 2 to the user of the mobile terminal 1 by appropriately vibrating the front cover panel 2. Can do. The user can hear the air conduction sound from the cover panel 2 by bringing the ear (auricle) close to the cover panel 2. The user can hear the air conduction sound and the conduction sound from the cover panel 2 by bringing the ear (auricle) into contact with the cover panel 2.
  • the structure is devised so that air conduction sound and conduction sound can be appropriately transmitted to the user.
  • Various merits are generated by configuring the portable terminal 1 so that air conduction sound and conduction sound can be transmitted to the user.
  • the user can hear a sound by placing the cover panel 2 on the ear, the user can make a call without worrying about the position of the portable terminal 1 where the ear is placed.
  • the user can make the ambient noise difficult to hear while increasing the volume of the conduction sound by pressing the ear strongly against the cover panel 2. Therefore, the user can make a call appropriately even when the ambient noise is high.
  • the user can recognize the received sound from the portable terminal 1 by placing the cover panel 2 on the ear (more specifically, the auricle) even when the earplug or earphone is attached to the ear. Can do. Further, the user can recognize the received sound from the portable terminal 1 by applying the cover panel 2 to the headphones even when the headphones are attached to the ears.
  • the portion of the cover panel 2 to which the piezoelectric vibration element 190 is attached becomes relatively easy to vibrate. Therefore, the user can bring his ear close to or press his ear against the upper end of the cover panel 2 to which the piezoelectric vibration element 190 is attached (particularly the central portion of the upper end in the short direction). Then, it becomes easy to hear the sound from the cover panel 2.
  • piezoelectric vibration element 190 only one piezoelectric vibration element 190 is provided, but a plurality of piezoelectric vibration elements 190 may be provided on the inner main surface 20 of the cover panel 2.
  • a plurality of piezoelectric vibration elements 190 may be arranged along the short direction of the cover panel 2.
  • Two or more piezoelectric vibration elements 190 may be provided on the cover panel 2.
  • a piezoelectric vibration element is used as the vibration element.
  • the vibration element is not limited to the piezoelectric vibration element.
  • the vibration element may be a device that vibrates the cover panel 2 for purposes other than transmitting the voice from the other party to the user, such as an eccentric motor (ERM: Eccentric Rotating Mass) or a linear vibrator.
  • the vibration element may be one that vibrates the cover panel 2 at the start of operation of the cover panel 2 by the user, or one that vibrates the cover panel 2 for incoming call notification.
  • the present invention can also be applied to a mobile terminal other than a mobile phone such as a smartphone, such as a tablet terminal.
  • the portable terminal only needs to have a panel made of the above-described crystal material that has a vibration element inside and vibrates by the vibration element.
  • Other mobile terminals other than mobile phones and tablet terminals include watches, glasses, wigs, belts, portable recorders, portable players, and the like.
  • the cover panel 2 has been described as a panel.
  • the panel may be other than the panel panel 2 exposed to the outside.
  • a vibration element may be provided in the frame of the glasses, and the panel inside the frame may be vibrated by the vibration element, or the cover panel forming the outside of the frame may be vibrated. Good.
  • Sapphire panel 1 thickness 0.40 mm
  • main surface is sapphire single crystal
  • a surface Sapphire panel 2 thickness 0.45 mm
  • main surface is sapphire single crystal
  • a surface Sapphire panel 3 thickness 0.50 mm
  • main surface is sapphire single crystal
  • a Surface Sapphire panel 4 Thickness 0.40 mm
  • main surface is sapphire single crystal R surface
  • the piezoelectric vibration element (layer) is located at a position 50 mm from the lower side of the back surface of the sapphire panel and in the lateral direction (direction parallel to the lower side). Number: 28 layers).
  • the piezoelectric vibration element has a rectangular shape, and the piezoelectric vibration element was installed so that the long side of the piezoelectric vibration element was substantially parallel to the lower side of the sapphire panel.
  • the sapphire panel provided with the piezoelectric vibration element was fixed so that the piezoelectric vibration element was positioned in the hole with respect to a circular metal part (diameter 60 mm) having a hole with a diameter of 26 mm in the center.
  • a double-sided tape was used for the fixing.
  • a microphone was installed on the surface side of the sapphire panel so that the distance to the fixed sapphire panel was 5.0 mm, and the sound pressure was measured by collecting the vibration of the sapphire panel at a specific frequency with the microphone.
  • the sound pressure results at a frequency of 1 kHz used for call voice are shown below.
  • the increase in sound pressure when the thickness is changed from 0.5 mm to 0.45 mm ( 4.4 dB) is larger than the increase in sound pressure (2.1 dB) when the thickness is changed from 0.45 mm to 0.40 mm. It was confirmed that the sound pressure was greatly improved by reducing the thickness of the sapphire panel from 0.5 mm to 0.45 mm.
  • the sound pressure in the case where the main surface is the R surface and the sound pressure in the case where the main surface is the A surface are compared. I found it bigger.

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Abstract

　ケース部の内部には電子部品が設けられている。サファイアパネルは、ケース部に取り付けられ、０．５ｍｍ以下の厚みを有する。振動素子は、サファイアパネルを振動させるための素子である。

Description

携帯端末およびサファイアパネル
　本発明は、サファイアパネルに関する。
　従来から携帯端末に関して様々な技術が提案されている。例えば、携帯電話機や固定電話機などの電話機のカバーパネルに対して振動素子が取り付けられる技術が提案されている。この技術では、圧電素子が振動させられることによって、電話機のユーザに対して音が伝達される。
　振動素子が取り付けられるカバーパネルとしては、ガラスパネルが使用されることが多い。一方で、近年、結晶材料から構成されるカバーパネルが用いられた携帯端末が開発されている。それにともなって、単結晶材料から構成されるカバーパネルに振動素子を取り付ける需要が高まってきている。
　しかしながら、単結晶材料から構成されるカバーパネルはその硬度のため、ガラスパネルと比較して、振動特性が劣っていた。
　一実施形態にかかる携帯端末は、電子部品を内部に有するケース部と、前記ケース部に取り付けられ、０．５ｍｍ以下の厚みを有するサファイアパネルと、前記サファイアパネルを振動させるための振動素子とを備える。
　振動特性に優れたサファイアパネルを提供することができる。
　この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
携帯端末の外観を示す前面図である。 携帯端末の外観を示す裏面図である。 携帯端末のカバーパネル２を示す斜視図である。 図１の携帯端末をＡ－Ａ’線にて切断したときの断面構造を示す図である。 携帯端末の電気的構成を示す図である。 圧電振動素子の構造を示す上面図である。 圧電振動素子の構造を示す側面図である。 圧電振動素子が撓み振動する様子を示す図である。 圧電振動素子が撓み振動する様子を示す図である。 カバーパネルをその内側主面側から見た際の平面図である。 気導音及び伝導音を説明するための図である。
　＜携帯端末の外観＞
　本実施の形態係る携帯端末１は、例えばスマートフォンタイプの携帯電話機であるが、これに限定されない。
　図１および２に示すように、携帯端末１は、カバーパネル２と、カバーパネル２を支持する前面側ケース部３と、前面側ケース部３に取り付けられる背面側ケース部４とを備えている。本実施の形態では、前面側ケース部３及び背面側ケース部４が、携帯端末１のケース部５を構成している。携帯端末１の形状は、平面視で略長方形の板状となっている。なお、携帯端末１のケース部５を形成する面は、平面であってもよいし、他に、曲面であってもよい。ケース部５が曲面を有する場合には、携帯端末１の側面及び裏面の形状が曲面となる。したがって、携帯端末１の形状は、ユーザの手にフィットするような形状になる。
　図１に示すように、カバーパネル２は、携帯端末１の前面部分における、周端部（周縁部）以外の部分を構成している。なお、「カバーパネル」とは、携帯端末の部位のうち外部に露出したパネルをいう。また、本明細書中にて用いる「パネル」とは、平面あるいは曲面を有する板状または膜状の部品である。前面側ケース部３及び背面側ケース部４は、携帯端末１の前面部分の周端部、側面部分及び裏面部分を構成している。前面側ケース部３及び背面側ケース部４のそれぞれは、例えば、樹脂で形成されている。前面側ケース部３及び背面側ケース部４を形成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂あるいはナイロン系樹脂が採用される。また、前面側ケース部３及び背面側ケース部４のそれぞれは、例えば、樹脂以外にもアルミニウムなどの金属が採用されてもよい。前面側ケース部３と背面側ケース部４とで囲まれた空間には、後述するＣＰＵ１０１及びＤＳＰ１０２などの各種電子部品が搭載されたプリント基板１０４が設けられている。
　図３に示すカバーパネル２は、板状であって、平面視において略長方形を成している。
　カバーパネル２としては、例えば、サファイアパネルなどが挙げられる。サファイアパネルとは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶材料から構成されたパネルをいう。本明細書中において「主成分」とは、具体的には、５０質量％以上、好ましくは、７０質量％以上をいう。
　傷がよりつき難く、割れや欠け等をより確実に抑制する点で、カバーパネル２を構成する材料としては、Ａｌ２Ｏ３純度が約９０％以上の単結晶が好ましい。
　サファイアパネル以外にカバーパネル２として採用される単結晶材料には、例えば、ダイヤモンド、ジルコニア、チタニア、水晶、タンタル酸リチウム、酸化窒化アルミニウムなど）などが挙げられる。これらも、傷がよりつき難く、割れや欠け等をより確実に抑制する点で、純度が約９０％以上の単結晶が好ましい。
　図３において、カバーパネル２の厚みは、符号ｔで示す。単結晶材料から構成されたカバーパネル２の厚みｔを制御することで、カバーパネル２が十分な振動特性を奏することが可能となる。
　カバーパネル２が十分な振動特性を奏するため、厚みｔは、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。振動特性がさらに十分得られるためには、カバーパネル２の厚みｔは、０．４５ｍｍ以下であることが好ましい。
　また、カバーパネル２の強度が十分に得られるために、カバーパネル２の主面はＡ面であることが好ましい。ここで、Ａ面とは、異方性を示すサファイア単結晶の結晶構造の面方位の１種である。Ａ面の他にもサファイア単結晶の結晶構造の面方位としてはＲ面が存在する。カバーパネル２の強度および振動特性がバランスよく得られるためには、カバーパネル２の主面は、Ｒ面よりもＡ面が好ましい。一方、振動特性に注目した場合、振動特性を十分に向上できるために、後述の＜実施例＞に記載のように、カバーパネル２の主面はＡ面よりもＲ面が好ましい。
　カバーパネル２は、例えば、主面がＡ面であるサファイアパネルと、主面がＲ面であるサファイアパネルとを貼りつけたパネルであってもよい。この場合には、主面がＡ面であるサファイアパネルを外部に露出させ、主面がＲ面のサファイアパネルには振動素子を貼りつける。これにより、カバーパネル２の振動特性と強度とが向上する。
　カバーパネル２の振動特性と強度とをいずれも十分に両立させるため、カバーパネル２の厚みｔは０．２ｍｍ～０．５ｍｍであることが好ましく、０．４ｍｍ～０．４５ｍｍであることがさらに好ましい。
　カバーパネル２には、表示パネル１２０の表示が透過する透明の表示部分（表示窓とも呼ばれる）２ａが設けられている。表示部分２ａは例えば平面視で長方形を成している。表示パネル１２０から出力される可視光は表示部分２ａを通って携帯端末１の外部に取り出される。使用者は、携帯端末１の外部から、表示部分２ａを通じて、表示パネル１２０に表示される情報が視認可能となっている。
　カバーパネル２における、表示部分２ａを取り囲む周端部（周縁部）２ｂの大部分は、例えばフィルム等が貼られることによって黒色となっている。これにより、周端部２ｂの大部分は、表示パネル１２０の表示が透過しない非表示部分となっている。
　なお、上述の具体例では、カバーパネル２としては、透明の表示部分を有するパネルが挙げられている。しかしながら、カバーパネル２は、携帯端末の部位のうち外部に露出している部分であって、裏面側などに振動素子があって振動するパネルであれば、透明部分を有さないパネルであっても良い。例えば、カバーパネル２は、当該カバーパネル２の裏面側に表示パネル１２０などの表示装置がなければ、携帯端末の背面あるいは側面などに設置される、透明でないパネルであってもよい。
　図４に示されるように、カバーパネル２の内側主面２０側には、タッチパネル１３０、表示パネル１２０が設けられている。表示パネルは、液晶パネル、有機ＥＬディスプレイパネルなどのように、表示機能を含む部材をいう。
　表示部である表示パネル１２０は、タッチパネル１３０における、内側主面２０側の主面とは反対側の主面に貼り付けられている。つまり、表示パネル１２０は、タッチパネル１３０を介してカバーパネル２の内側主面２０に取り付けられている。そして、表示パネル１２０はカバーパネル２と前面側ケース部３とで挟まれている。なお、図４において、表示パネル１２０はカバーパネル２とともに前面側ケース部３に挟まれているが、この点は必須ではない。例えば、表示パネル１２０は、カバーパネル２と板金に挟まれていてもよいし、カバーパネル２とその他の部材に挟まれてもよい。カバーパネル２では、表示パネル１２０と対向している部分が表示部分２ａとなる。使用者は、カバーパネル２の表示部分２ａを指等で操作することによって、携帯端末１に対して各種指示を与えることができる。
　表示パネル１２０は、電子部品１２０ａを有している。電子部品１２０ａとしては、例えば、駆動ドライバなどのＩＣドライバが挙げられる。例えば、表示パネル１２０が液晶パネルの場合、電子部品１２０ａは駆動ドライバに該当する。電子部品１２０ａは、カバーパネル２の裏面側に位置する。電子部品１２０ａは、フレキシブル基板１２０ｂによってプリント基板１０４と電気的に接続されている。前面側ケース部３には貫通孔３００が設けられている。フレキシブル基板１２０ｂは、この貫通孔３００を通って、電子部品１２０ａからプリント基板１０４まで配線されている。
　図２に示されるように、背面側ケース部４の下側端部にはマイク穴５０があけられていてもよい。また、図２に示されるように、携帯端末１の裏面には、具体的には背面側ケース部４の面には、スピーカ穴８０があけられてもよい。
　前面側ケース部３及び背面側ケース部４から構成されるケース部５内には、後述する、近接センサ１４０、前面側撮像部１６０、裏面側撮像部１７０、及び、振動素子としての圧電振動素子１９０が設けられている。図４に示されるように、圧電振動素子１９０は、カバーパネル２の内側主面２０に対して貼付部２５０によって貼り付けられている。カバーパネル２の上側端部の裏面側には、近接センサ１２０が取り付けられる（不図示）。また、ケース部５内の裏面側撮像部１７０は撮像レンズを有している。図２に示すように、背面側ケース部４には、撮像レンズを通して裏面側撮像部１７０に外部の光を通すように裏面レンズ用透明部９０が設けられている。
　カバーパネル２は、前面側ケース部３に対して、両面テープあるいは接着剤によって貼り付けられる。特に、振動特性および防水特性の向上の観点から、カバーパネル２の内側主面２０の周端部のうち、下端および側端は接着剤（第一の貼付部）で、上端は、前記第一の貼付部よりも接着力の弱い両面テープ（第二の貼付部）で前面側ケース３に貼り付けられることが好ましい。この構成を採用することで、カバーパネル２において、圧電振動素子１９０が近くに設けられる上端付近が、より振動しやすくなる。
　＜携帯端末の電気的構成＞
　図５は携帯端末１の電気的構成を主に示すブロック図である。図５に示されるように、携帯端末１には、制御部１００、無線通信部１１０、表示パネル１２０、タッチパネル１３０、近接センサ１４０が設けられている。さらに携帯端末１には、マイク１５０、前面側撮像部１６０、裏面側撮像部１７０、外部スピーカ１８０、圧電振動素子１９０及び電池２００が設けられている。携帯端末１に設けられた、カバーパネル２以外のこれらの構成要素はケース部５内に収められている。
　制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０２及び記憶部１０３等を備えている。制御部１００は、携帯端末１の他の構成要素を制御することによって、携帯端末１の動作を統括的に管理する。
　記憶部１０３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等の、制御部１００（ＣＰＵ１０１及びＤＳＰ１０２）が読み取り可能な非一時的な記録媒体で構成されている。記憶部１０３には、携帯端末１を制御するための、具体的には携帯端末１が備える無線通信部１１０、表示パネル１２０等の各構成要素を制御するための制御プログラムであるメインプログラム及び複数のアプリケーションプログラム等が記憶されている。制御部１００の各種機能は、ＣＰＵ１０１及びＤＳＰ１０２が記憶部１０３内の各種プログラムを実行することによって実現される。
　なお記憶部１０３は、ＲＯＭ及びＲＡＭ以外の、コンピュータが読み取り可能な非一時的な記録媒体を備えていても良い。記憶部１０３は、例えば、小型のハードディスクドライブ及びＳＳＤ（Solid State Drive）等を備えていても良い。
　無線通信部１１０は、アンテナ１１１を有している。無線通信部１１０は、携帯端末１とは別の携帯電話機からの信号、あるいはインターネットに接続されたウェブサーバ等の通信装置からの信号を、基地局を介してアンテナ１１１で受信する。無線通信部１１０は、受信信号に対して増幅処理及びダウンコンバートを行って制御部１００に出力する。制御部１００は、入力される受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる、音声や音楽などを示す音信号（音情報）などを取得する。
　また無線通信部１１０は、制御部１００で生成された、音信号等を含む送信信号に対して、アップコンバート及び増幅処理を行って、処理後の送信信号をアンテナ１１１から無線送信する。アンテナ１１１からの送信信号は、基地局を通じて、携帯端末１とは別の携帯電話機あるいはインターネットに接続された通信装置で受信される。
　表示部である表示パネル１２０は、制御部１００によって制御されることによって、文字、記号、図形などの各種情報を表示する。表示パネル１２０に表示される情報は、カバーパネル２の表示部分２ａを通じて、携帯端末１の使用者に視認可能となる。
　タッチパネル１３０は、例えば、投影型静電量容量方式のタッチパネルである。タッチパネル１３０は、互いに対向配置されたシート状の二つの電極センサを備えている。二つの電極センサは透明粘着性シートによって貼り合わされている。一方の電極センサには、それぞれがＸ軸方向（例えば携帯端末１の左右方向）に沿って延在し、かつ互いに平行に配置された複数の細長いＸ電極が形成されている。他方の電極センサには、それぞれがＹ軸方向（例えば携帯端末１の上下方向）に沿って延在し、かつ互いに平行に配置された複数の細長いＹ電極が形成されている。カバーパネル２の表示部分２ａに対して使用者の指等が接触すると、その接触箇所の下にあるＸ電極及びＹ電極の間の静電容量が変化する。これにより、タッチパネル１３０においてカバーパネル２の表示部分２ａに対する操作（接触）が検出される。タッチパネル１３０は、Ｘ電極及びＹ電極の間の静電容量変化を示す電気的信号を生成して制御部１００に出力する。制御部１００は当該電気的信号に基づいてカバーパネル２の表示部分２ａに対して行われた操作の内容を特定し、それに応じた動作を行う。
　近接センサ１４０は、例えば赤外線方式の近接センサである。近接センサ１４０は、当該近接センサ１４０に対して物体が所定距離以内に近接すると検出信号を出力する。この検出信号は制御部１００に入力される。制御部１００は、近接センサ１４０から検出信号を受け取ると、例えば、タッチパネル１３０での操作検出機能を停止する。
　なお、本実施の形態では、タッチパネル１３０は、カバーパネル２の表示部分２ａに対する、ユーザの指などの物体の接触を検出しているが、タッチパネル１３０が検出するものは、表示部２ａに対する接触に限定されない。例えば、タッチパネル１３０での静電容量の検出精度を向上させることによって、タッチパネル１３０は、表示部２ａに対する、ユーザの指などの物体の接近を検出してもよい。また、本実施の形態では、タッチパネルがユーザ操作を検出しているが、ユーザ操作を検出するものは、タッチパネルに限定されない。例えば近接センサが、ユーザの指などの物体の接近を検出することによって、ユーザ操作を検出してもよい。
　前面側撮像部１６０および裏面側撮像部１７０は、撮像レンズ及び撮像素子などで構成されている。これらは、制御部１００による制御に基づいて、静止画像及び動画像を撮像する。
　マイク１５０は、携帯端末１の外部から入力される音を電気的な音信号に変換して制御部１００に出力する。携帯端末１の外部からの音は、携帯端末１の裏面に設けられたマイク穴５０から携帯端末１の内部に取り込まれてマイク１５０に入力される。
　外部スピーカ１８０は、例えばダイナミックスピーカである。外部スピーカ１８０は、制御部１００からの電気的な音信号を音に変換して出力する。外部スピーカ１８０から出力される音は、携帯端末１の裏面に設けられたスピーカ穴８０から外部に出力される。スピーカ穴８０から出力される音については、携帯端末１から離れた場所でも聞こえるような音量となっている。なお、外部スピーカとしてはほかにフィルムスピーカであってもよい。
　圧電振動素子１９０は、図４のように、携帯端末１の前面に設けられたカバーパネル２の内側主面２０に対して貼付部材２５０によって貼り付けられている。貼付部材２５０としては、両面テープあるいは接着剤が採用される。圧電振動素子１９０は、制御部１００から与えられる駆動電圧によって振動させられる。制御部１００は、音信号に基づいて駆動電圧を生成し、当該駆動電圧を圧電振動素子１９０に与える。圧電振動素子１９０が、制御部１００によって音信号に基づいて振動させられることによって、カバーパネル２が音信号に基づいて振動する。その結果、カバーパネル２から使用者に受話音が伝達される。この受話音の音量は、使用者がカバーパネル２に耳を近づけた際に適切に聞こえる程度の音量となっている。カバーパネル２から使用者に伝達される受話音については後で詳細に説明する。
　電池２００は、携帯端末１の電源を出力する。電池２００から出力された電源は、携帯端末１が備える制御部１００及び無線通信部１１０などに含まれる各電子部品に対して供給される。なお、図３に示すように、電池２００としては、例えば、背面側ケース部４内の容積の大半を示す大型のものを用いているが、電池２００としてはこれに限定されない。
　＜圧電振動素子の詳細＞
　図６，７は、それぞれ、圧電振動素子１９０の構造を示す上面図及び側面図である。図６，７に示されるように、圧電振動素子１９０は一方向に長い形状を成している。具体的には、圧電振動素子１９０は、平面視で長方形の細長い板状を成している。圧電振動素子１９０は、例えばバイモルフ構造を有している。圧電振動素子１９０は、シム材１９０ｃを介して互いに貼り合わされた第１圧電セラミック板１９０ａ及び第２圧電セラミック板１９０ｂを備えている。
　圧電振動素子１９０では、第１圧電セラミック板１９０ａに対して正の電圧を印加し、第２圧電セラミック板１９０ｂに対して負の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板１９０ａは長手方向に沿って伸び、第２圧電セラミック板１９０ｂは長手方向に沿って縮むようになる。これにより、図８に示されるように、圧電振動素子１９０は、第１圧電セラミック板１９０ａを外側にして山状に撓むようになる。
　一方で、圧電振動素子１９０では、第１圧電セラミック板１９０ａに対して負の電圧を印加し、第２圧電セラミック板１９０ｂに対して正の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板１９０ａは長手方向に沿って縮み、第２圧電セラミック板１９０ｂは長手方向に沿って伸びるようになる。これにより、図９に示されるように、圧電振動素子１９０は、第２圧電セラミック板１９０ｂを外側にして山状に撓むようになる。
　圧電振動素子１９０は、図８の状態と図９の状態とを交互にとることによって、長手方向に沿って撓み振動を行う。制御部１００は、第１圧電セラミック板１９０ａと第２圧電セラミック板１９０ｂとの間に、正の電圧と負の電圧とが交互に現れる交流電圧を印加することによって、圧電振動素子１９０を長手方向に沿って撓み振動させる。
　なお、図６～９に示される圧電振動素子１９０では、シム材１９０ｃを間に挟んで貼り合わされた第１圧電セラミック板１９０ａ及び第２圧電セラミック板１９０ｂから成る構造が１つだけ設けられていたが、複数の当該構造を積層させても良い。この場合には、圧電振動素子１９０の積層構造の層数は、２８層以上が好ましく、４４層以上がさらに好ましい。これにより、十分な振動をカバーパネル２に伝達することができる。
　また、圧電振動素子１９０は、圧電セラミック材料の他に、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸などの有機圧電材料などから構成されても良い。具体的には、例えば、圧電振動素子１９０は、互いに積層された、ポリ乳酸フィルムから成る第１及び第２圧電板で構成されても良い。圧電板に設ける電極としては、例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide、すなわちインジウム錫酸化物）などの透明電極が用いられることが可能である。
　このような構造を有する圧電振動素子１９０は、図１０に示されるように、カバーパネル２の内側主面２０の周端部に配置される。具体的には、圧電振動素子１９０は、カバーパネル２の内側主面２０の上側端部における、カバーパネル２の短手方向の中央部に配置される。また、圧電振動素子１９０は、その長手方向が、カバーパネル２の短手方向に沿うように配置され、カバーパネル２の短手方向に沿って撓み振動を行う。そして、圧電振動素子１９０の長手方向の中心は、カバーパネル２の内側主面２０の上側端部における短手方向の中心と一致している。
　ここで、撓み振動を行う圧電振動素子１９０では、その長手方向の中心が最も変位量が大きくなる。したがって、圧電振動素子１９０の長手方向の中心が、カバーパネル２の内側主面２０の上側端部における短手方向の中心と一致することによって、圧電振動素子１９０における、撓み振動での変位量が最大となる箇所が、カバーパネル２の内側主面２０の上側端部における短手方向の中心に一致するようになる。
　また、カバーパネル２の上側端部における、前面側ケース部３及び表示パネル１２０が取り付けられない部分領域２２０は、カバーパネル２の短手方向に沿って長くなっている。圧電振動素子１９０は、その長手方向（撓み振動を行う方向）が、部分領域２２０の長手方向に沿うように当該部分領域２２０に配置される。したがって、部分領域２２０は振動し易くなる。よって、カバーパネル２から使用者に受話音を伝達し易くなる。
　＜受話音の発生について＞
　本実施の形態に係る携帯端末１では、圧電振動素子１９０がカバーパネル２を振動させることによって、当該カバーパネル２から気導音及び伝導音が使用者に伝達される。言い換えれば、圧電振動素子１９０自身の振動がカバーパネル２に伝わることにより、当該カバーパネル２から気導音及び伝導音が使用者に伝達される。
　ここで、気導音とは、外耳道孔（いわゆる「耳の穴」）に入った音波（空気振動）が鼓膜を振動させることによって、人の脳で認識される音である。一方で、伝導音とは、耳介が振動させられ、その耳介の振動が鼓膜に伝わって当該鼓膜が振動することによって、人の脳で認識される音である。以下に、気導音及び伝導音について詳細に説明する。
　図１１は気導音及び伝導音を説明するための図である。図１１には、携帯端末１の使用者の耳の構造が示されている。図１１においては、波線４００は気道音が脳で認識される際の音信号（音情報）の伝導経路を示している。実線４１０は伝導音が脳で認識される際の音信号の伝導経路を示している。
　カバーパネル２に取り付けられた圧電振動素子１９０が、受話音を示す電気的な音信号に基づいて振動させられると、カバーパネル２が振動して、当該カバーパネル２から音波が出力される。使用者が、携帯端末１を手に持って、当該携帯端末１のカバーパネル２を当該使用者の耳介３００に近づけると、あるいは当該携帯端末１のカバーパネル２を当該使用者の耳介３００に当てると（接触させると）、当該カバーパネル２から出力される音波が外耳道孔３１０に入る。カバーパネル２からの音波は、外耳道孔３１０内を進み、鼓膜３２０を振動させる。鼓膜３２０の振動は耳小骨３３０に伝わり、耳小骨３３０が振動する。そして、耳小骨３３０の振動は蝸牛３４０に伝わって、蝸牛３４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経３５０を通って脳に伝達され、脳において受話音が認識される。このようにして、カバーパネル２から使用者に対して気導音が伝達される。
　また、使用者が、携帯端末１を手に持って、当該携帯端末１のカバーパネル２を当該使用者の耳介３００に当てると、耳介３００が、圧電振動素子１９０によって振動させられているカバーパネル２によって振動させられる。耳介３００の振動は鼓膜３２０に伝わり、鼓膜３２０が振動する。鼓膜３２０の振動は耳小骨３３０に伝わり、耳小骨３３０が振動する。そして、耳小骨３３０の振動は蝸牛３４０に伝わり、蝸牛３４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経３５０を通って脳に伝達され、脳において受話音が認識される。このようにして、カバーパネル２から使用者に対して伝導音が伝達される。図１１では、耳介３００内部の耳介軟骨３００ａも示されている。
　なお、骨導音は、頭蓋骨を振動させて、頭蓋骨の振動が直接蝸牛などの内耳を刺激することによって、人の脳で認識される音である（振動音とも呼ばれる）。図１１においては、例えば下顎骨５００を振動させた場合において、骨伝導音が脳で認識される際の音信号の伝達経路を複数の円弧４２０で示している。
　このように、本実施の形態では、圧電振動素子１９０が前面のカバーパネル２を適切に振動させることによって、カバーパネル２から携帯端末１の使用者に対して気導音及び伝導音を伝えることができる。使用者は、カバーパネル２に耳（耳介）を近づけることによって当該カバーパネル２からの気導音を聞くことができる。また使用者は、カバーパネル２に耳（耳介）を接触させることによって当該カバーパネル２からの気導音及び伝導音を聞くことができる。本実施の形態に係る圧電振動素子１９０では、使用者に対して適切に気導音及び伝導音を伝達できるように、その構造が工夫されている。使用者に対して気導音及び伝導音を伝えることができるように携帯端末１を構成することによって様々メリットが発生する。
　例えば、使用者は、カバーパネル２を耳に当てれば音が聞こえることから、携帯端末１において耳を当てる位置をそれほど気にすることなく通話を行うことができる。
　また、使用者は、周囲の騒音が大きい場合には、耳をカバーパネル２に強く押し当てることによって、伝導音の音量を大きくしつつ、周囲の騒音を聞こえにくくすることができる。よって、使用者は、周囲の騒音が大きい場合であっても、適切に通話を行うことができる。
　また、使用者は、耳栓やイヤホンを耳に取り付けた状態であっても、カバーパネル２を耳（より詳細には耳介）に当てることによって、携帯端末１からの受話音を認識することができる。また、使用者は、耳にヘッドホンを取り付けた状態であっても、当該ヘッドホンにカバーパネル２を当てることによって、携帯端末１からの受話音を認識することができる。
　なお、カバーパネル２のうち、圧電振動素子１９０が取り付けられている部分が比較的振動し易くなる。したがって、使用者は、カバーパネル２のうち圧電振動素子１９０が取り付けられている上側端部（特に上側端部の短手方向の中央部）に対して、耳を近づけたり、耳を押し当てたりすると、カバーパネル２からの音が聞こえ易くなる。
　また、上記の例では、圧電振動素子１９０は１つだけ設けられているが、カバーパネル２の内側主面２０上に複数の圧電振動素子１９０を設けても良い。例えば、複数の圧電振動素子１９０がカバーパネル２の短手方向に沿って並べられてもよい。カバーパネル２には、２つ以上の圧電振動素子１９０を設けてもよい。
　また、上述の説明では、振動素子として圧電振動素子が使用されているが、振動素子としては、圧電振動素子に限定されない。例えば、振動素子は、偏心モーター（ERM：Eccentric Rotating Mass）、リニア・バイブレータなど、通話相手からの音声をユーザに伝えるため以外のためにカバーパネル２を振動させるものでもよい。例えば、振動素子は、ユーザによるカバーパネル２の操作の開始時に当該カバーパネル２を振動させるもの、あるいは着信報知のためにカバーパネル２を振動させるものであってもよい。
　また、上記の例では、本願発明を携帯電話機に適用する場合を例にあげて説明したが、本願発明は、スマートフォン等の携帯電話機以外の携帯端末、例えばタブレット端末等にも適用することができる。携帯端末は、内部に振動素子を有し、その振動素子により振動する、上述の結晶材料から構成されるパネルを有していればよい。携帯電話機およびタブレット端末以外の携帯端末としては他に、腕時計、メガネ、かつら、ベルト、ポータブルレコーダ、ポータブルプレイヤーなどが挙げられる。また、上述した内容では、パネルとしてカバーパネル２を述べてきたが、パネルとしては、カバーパネル２のように外部に向けて露出したもの以外であってもよい。例えば、メガネが携帯端末である場合、メガネのフレーム内に振動素子を設け、その振動素子によって、フレーム内部のパネルを振動させてもよいし、フレームの外部を形成するカバーパネルを振動させてもよい。
　以上のように、携帯端末１は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。また、上述した各種変形例は、相互に矛盾しない限り組み合わせて適用可能である。そして、例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
　＜実施例＞
　マイク（B&K製の4128-D）を取り付けた音圧測定機（B&K製の3560-C-T62）を使用し、無響室にて音圧測定を行なった。試験片としては、以下４種類のサファイアパネルを準備した。
　　サファイアパネル１：厚み０．４０ｍｍ、主面がサファイア単結晶Ａ面
　　サファイアパネル２：厚み０．４５ｍｍ、主面がサファイア単結晶Ａ面
　　サファイアパネル３：厚み０．５０ｍｍ、主面がサファイア単結晶Ａ面
　　サファイアパネル４：厚み０．４０ｍｍ、主面がサファイア単結晶Ｒ面
　サファイアパネルの裏面の下辺から５０ｍｍの位置であって横方向（前記下辺と平行な方向）中央部に、圧電振動素子（層数：２８層）を設置した。なお、圧電振動素子は矩形状であり、圧電振動素子の長辺が、サファイアパネルの前記下辺と略平行になるように圧電振動素子を設置した。
　そして、圧電振動素子が設けられたサファイアパネルを、中央に直径２６ｍｍの穴を有する円状金属部（直径６０ｍｍ）に対して、前記穴に圧電振動素子が位置するように固定した。なお、前記固定には、両面テープを用いた。
　固定されたサファイアパネルに対する距離が５．０ｍｍとなるように、サファイアパネルの表面側にマイクを設置し、特定周波数におけるサファイアパネルの振動をマイクで集音して音圧を測定した。
　また、サファイアパネルの比較として、ガラスパネル（厚み：０．７０ｍｍ）を用いて、同様の測定を行なった。
　通話音声で用いられる１ｋＨｚの周波数における音圧結果を以下に示す。
　　サファイアパネル１の音圧測定結果：９２．５ｄＢ
　　サファイアパネル２の音圧測定結果：９０．４ｄＢ
　　サファイアパネル３の音圧測定結果：８６．０ｄＢ
　　サファイアパネル４の音圧測定結果：９４．８ｄＢ
　　ガラスパネルの音圧測定結果：９４．３ｄＢ
　上記結果より、サファイアパネル３の場合、十分な音圧が得られた。
　サファイアパネル１、２および４の場合、サファイアパネル３と比較してさらに十分な音圧が得られた。
　サファイアパネル１とサファイアパネル２の音圧の差と、サファイアパネル２とサファイアパネル３との音圧の差を比較すると、厚みを０．５ｍｍから０．４５ｍｍにした場合の音圧の増加量（４．４ｄＢ）が、厚みを０．４５ｍｍから０．４０ｍｍにした場合の音圧の増加量（２．１ｄＢ）よりも大きい。サファイアパネルの厚みを０．５ｍｍから０．４５ｍｍに小さくすることで、大幅に音圧が向上することが確認できた。
　サファイアパネル１およびサファイアパネル４の場合、ガラスパネルを用いた比較結果と比べても遜色のない音圧が確認できた。
　サファイアパネル４とサファイアパネル１とを比較することで、主面がＲ面の場合と、主面がＡ面の場合での音圧を比較すると、主面をＲ面としたときの音圧の方が大きいことがわかった。
　１　携帯端末
　２　カバーパネル
　２０　第１主面
　２１　第２主面
　１００　制御部
　１２０　表示パネル
　１９０　圧電振動素子
　２６０　貼付部

Claims (14)

  1. 　電子部品を内部に有するケース部と、
    　前記ケース部に取り付けられ、０．５ｍｍ以下の厚みを有するサファイアパネルと、
    　前記サファイアパネルを振動させるための振動素子と
    を備える携帯端末。
  2. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記厚みは０．４５ｍｍ以下である、携帯端末。
  3. 　請求項２に記載の携帯端末であって、
    　前記厚みは０．４ｍｍ以下である、携帯端末。
  4. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記サファイアパネルの主面は、サファイア単結晶のＡ面である、携帯端末。
  5. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記サファイアパネルの主面は、サファイア単結晶のＲ面である、携帯端末。
  6. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記厚みは０．２ｍｍ以上である、携帯端末。
  7. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記振動素子は、前記サファイアパネルの裏面側に位置する、携帯端末。
  8. 　請求項１に記載の携帯端末であって、
    　前記携帯端末は通話機能を有し、
    　前記携帯端末は、前記サファイアパネルの振動により、ユーザが相手との通話時に前記サファイアパネルを耳に接触させることで当該相手からの音声を認識できるように、前記振動素子を制御する、携帯端末。
  9. 　０．５ｍｍ以下の厚みを有し、
    　携帯端末のケース部に取り付けられて、前記携帯端末が有する振動素子により振動可能なサファイアパネル。
  10. 　請求項９に記載のサファイアパネルであって、
    　前記厚みは０．４５ｍｍ以下である、サファイアパネル。
  11. 　請求項１０に記載のサファイアパネルであって、
    　前記厚みは０．４ｍｍ以下である、サファイアパネル。
  12. 　請求項９に記載のサファイアパネルであって、
    　サファイア単結晶のＡ面である主面を有する、サファイアパネル。
  13. 　請求項９に記載のサファイアパネルであって、
    　サファイア単結晶のＲ面である主面を有する、サファイアパネル。
  14. 　請求項９に記載のサファイアパネルであって、
    　前記厚みは０．２ｍｍ以上である、サファイアパネル。
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