JP6360904B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、圧電素子を備えた電子機器に関する。

従来、携帯電話やスマートフォンと呼ばれる多機能携帯通信端末などの電子機器では、音声出力用の発音素子として圧電スピーカと呼ばれる圧電素子が用いられている。従来の電子機器では、筐体内に圧電素子を配置するとともに、筐体には音声を気導音として外部に伝えるための通音孔が設けられている。一方、近年では筐体の主面に配置されたパネルの裏面に圧電素子を付設し、パネルを振動させることにより音声を伝える技術が提案されている。このような技術は、防水性を高めるために通音孔を廃止したいという要望や、空気を媒介とした気導音だけでなく骨伝導音として音声を伝えたいという要望や、パネル振動を利用者の触覚として伝えるハプティクス技術を実装したいという要望等から提案されているものである。なお、ここでパネルとは表示機能は含まずタッチ機能のみを有するタッチパネルや、表示機能及びタッチ機能を有するタッチパネルのほか、液晶表示装置など別途設けられた表示装置を保護する保護パネルも含むものとする。

このような技術を採用した従来の電子機器としては特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のものは、筐体と、縁部を筐体に支持された略矩形のパネルと、パネルの裏面に付設された略直方体形状の圧電素子とを備えている。圧電素子は、長手方向がパネルの長手方向と直交する向きで付設されており、特に、圧電素子の付設位置においてパネルの振動振幅が最大となるような位置に付設されている。具体的な圧電素子の付設位置は、パネルの長手方向の一方の端部付近である。

特許第５２５５１４２号公報

しかし、上述の特許文献１に記載のものでは、圧電素子がパネルの端部付近において、該付設位置でのパネルの振動振幅が最大となるように付設されているので、結果として気導音の音圧が高いポイントがパネル端部付近のみに集中し、特に中央部付近での音圧が小さくなる。このため、電話機のように耳に当てての利用を考慮した場合、耳を正確な位置に当てないと聞き取りづらいという問題がある。また、電子機器に耳を当てるのではなく、オーディオスピーカのように耳から離れた位置で使う場合には、音質が安定しないという問題もある。さらに、ハプティクス技術として圧電素子を用いる場合、パネルの端部と中央部では振動量が大きく異なるので、利用者に提供する触感が位置によって安定しないという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パネル全体で安定した振動を生じさせることができる電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、略矩形のパネルと、該パネルを保持する筐体と、前記パネルの裏面側に付設された圧電素子とを備えた電子機器において、前記パネルは縁部を筐体に支持された状態で筐体に接着されており、且つ、筐体と非接着となっている辺（非接着辺）を少なくとも１つ有し、前記圧電素子の駆動によるパネルの振動振幅は、該圧電素子の付設位置よりもパネルの長手方向の中央側において最大となることを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子の付設位置よりも中央部側においてパネルの振動振幅が最大となるので、パネル全体で安定した振動を生じさせることができる。

本発明の好適な態様の一例としては、前記圧電素子は、パネルの前記非接着辺の近傍に付設されていることを特徴とするものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の他の例としては、前記圧電素子は略直方体形状をなし、長手方向が前記非接着辺と平行となるようにパネルに付設されていることを特徴とするものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の他の例としては、前記非接着辺はパネルの短辺であることを特徴とするものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の他の例としては、筐体と接着されている辺（接着辺）には、筐体と非接着となっている非接着領域が形成されていることを特徴とするものが挙げられる。また、本発明の好適な態様の他の例としては、前記接着辺の長手方向中央部に非接着領域が形成されていることを特徴とするものが挙げられる。本発明の好適な態様の他の例としては、前記非接着領域は非接着辺と隣接していることを特徴とするもの挙げられる。

以上のように本発明によれば、圧電素子の付設位置よりも中央部側においてパネルの振動振幅が最大となるので、パネル全体で安定した振動を生じさせることができる。

電子機器の概略上面図 パネルを取り除いた電子機器の概略上面図 電子機器の断面図 電子機器のパネルの振動振幅を測定したグラフ パネルを取り除いた他の例に係る電子機器の概略上面図 パネルを取り除いた他の例に係る電子機器の概略上面図

本発明の一実施の形態に係る電子機器について図面を参照して説明する。図１は電子機器の概略上面図、図２はパネルを取り除いた電子機器の概略上面図、図３は電子機器の断面図である。本実施の形態では電子機器の一例としていわゆるスマートフォンと呼ばれる多機能携帯通信端末について説明する。

電子機器１は、図１〜図３に示すように、上面開口の薄型箱状の筐体１０と、筐体１０の上面開口を閉鎖するパネル２０と、パネル２０の裏面すなわち筐体１０の内側に付設した圧電素子３０とを備えている。

筐体１０は、底板１１と該底板１１の縁部を囲む枠体１２とからなる上面開口の薄型箱状をなしている。図２及び図３に示すように、枠体１２の上部内側には、パネル２０の縁部を保持する段差１３が形成されている。段差１３の深さはパネル２０の上面と枠体１２の上面が面一となるように、パネル２０の厚みと後述する接着部材の厚みの和にほぼ等しい。

パネル２０は、接触を検出するタッチ機能のみを内蔵するタッチパネル、タッチ機能及び液晶表示機能などの表示機能を内蔵する液晶タッチパネル、或いは、タッチ機能を内蔵せず筐体１０内に配置した液晶表示装置などの表示装置を保護する保護パネルである。パネル２０は、矩形の板状部材を主構成要素として有している。パネル２０の平面形状は、枠体１２の内面形状と同一或いはやや小さい矩形である。パネル２０の主材料は、ガラスやアクリルなど種々のものを用いることができる。パネル２０の前面は平面であってもよく、湾曲したものであってもよい。

パネル２０は、その縁部を枠体１２の段差１３の上面に接着部材で接着されている。本願発明の特徴的な点の１つは、パネル２０の四辺のうち少なくとも１つの辺の縁部は、段差１３には接着されていない、換言すれば非接着状態となっている点にある。本実施の形態では、パネル２０の一対の短辺２１，２２は段差１３に接着されていない非接着辺となっている。一方、パネル２０の一対の長辺２３，２４は段差１３に接着されている接着辺となっている。

ここで、パネル２０の長辺２３，２４は、全ての縁部において段差１３に接着されているわけではなく、一部の領域のみが接着され、他の領域は非接着領域となっている。具体的には、図２に示すように、長辺２３，２４のそれぞれには接着材や両面テープなどからなる２つの接着部材４１及び４２並びに４３及び４４が配置されている。接着部材４１，４３と接着部材４２，４４とは所定の距離をおいて配置されている。すなわち、長辺２３，２４において、接着部材４１，４３と接着部材４２，４４との間隙領域は非接着領域となっている。この非接着領域は、長辺２３，２４の中央部に位置する。また、長辺２３，２４において、各接着部材４１〜４４の短辺２１，２２側の領域も非接着領域となっている。したがって、この非接着領域は、短辺２１，２２における縁部と隣接する。なお、図２及び図３においては、図面の視認性の観点から、接着部材４１〜４４にハッチングを付している点に留意されたい。

圧電素子３０は、略直方体形状をなしている。圧電素子３０は、バイモルフ型、ユニモルフ型、積層型など種々のものを用いることができる。本実施の形態では、積層型圧電素子を用いた。圧電素子３０は、パネル２０を振動させて気導音により又は骨伝導音により音声を伝達する用途の他、パネル２０の振動を触覚として伝える用途として用いられる。

圧電素子３０は、パネル２０の裏面側において接着剤、両面テープなどの接着部材（図示省略）により接着されている。圧電素子３０は、長手方向がパネル２０の長手方向と直交し、且つ、長手方向中心位置がパネル２０の短手方向中心に位置している。また、本発明では、圧電素子３０は、非接着辺である短辺２１，２２の近傍において、一方の短辺２１，２２と圧電素子３０の一方の長手側面が平行となるように配置されている。本実施の形態では、図２及び図３に示すように、パネル２０の一方の短辺２１の近傍に配置した。圧電素子３０の側面と短辺２１との距離（パネル辺と圧電素子のパネル辺と近い側の辺との間の距離）は、０．３〜１２ｍｍ程度が好ましい。

図４に本実施の形態に係る電子機器１のパネル２０の振動振幅を測定したグラフを示す。ここでは圧電素子３０は、幅６ｍｍ、長さ５３ｍｍ、厚み０．３ｍｍのものを用いた。圧電素子３０の側面とパネル２０の短辺２１までの距離は５ｍｍとした。また、パネル２０は、縦６４ｍｍ、横１３３ｍｍ、厚み０．５５ｍｍの強化ガラスを用いた。パネル２０の枠体１２の段差１３の幅は１ｍｍとし、接着部材４１〜４４の幅も段差１３の幅と同一とした。また、図４では、圧電素子３０に対して、２０Ｖ_ｐ−ｐで１５００Ｈｚの正弦波信号と、２０Ｖ_ｐ−ｐで３４００Ｈｚの正弦波信号を入力した。

図４のグラフにおいて、縦軸は振動振幅［ｎｍ］、横軸は測定位置を示す。測定位置は、パネル２０の短辺２１からの距離［ｍｍ］をもって示す。測定にはレーザドップラー流速計を用いた。

図４に示すように、本実施の形態に係る圧電素子３０では、圧電素子３０の振動によるパネル２０表面の振動振幅が最大となる位置が、圧電素子３０の直上ではなく、圧電素子３０の付設位置よりもパネル２０の長手方向の中心方向に位置していることがわかった。これにより、発音点がパネル２０の一部に集中するのではなく、広い範囲から発音するようになるため、パネル全体で安定した振動を生じさせることができることがわかった。

以上本発明の実施の形態について詳述したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、長辺２３，２４には、一部の領域のみが接着され、他の領域は非接着領域となるように、それぞれ接着部材４１及び４２並びに４３及び４４が配置されているが、他の形態であってもよい。例えば、図５に示すように、接着部材４１及び４２並びに４３及び４４がそれぞれ隣接する短辺２１，２２までに亘って形成されていてもよい。この場合、接着部材４１，４３と接着部材４２，４４との間隙のみが非接着領域となる。または、図６に示すように、長辺２３，２４に設ける接着部材は４１及び４３のみとしてもよい。あるいは、長辺２３，２４のそれぞれに、３つ以上の接着部材を設けるようにしてもよい。あるいは、長辺２３，２４の全ての領域を接着領域としてもよい。

また上記実施の形態では、圧電素子３０が隣接してない短辺２２も枠体１２の段差１３と非接着となっているが、該短辺２２は段差１３に接着するようにしてもよい。この場合、接着部材の形態は、長辺２３，２４における接着部材と同様に種々の形態を任意に選択できる。すなわち、短辺２２の一部の領域のみを接着するようにしてもよいし、全ての領域を接着するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、パネル２０に圧電素子３０を１つのみ付設したが、２つ以上付設するように
してもよい。例えば、圧電素子３０を２つ付設する場合、一方の圧電素子３０は上述した位置に付設し、他方の圧電素子３０はパネル２０の中心点を基準として前記圧電素子３０と対象となる位置に付設すると好適である。

さらに上記実施の形態では電子機器の一例としてスマートフォンについて説明したが、タブレット端末、ノートパソコン、携帯電話、腕時計、フォトスタンド、各種機器のリモコンや操作部など種々の電子機器に本願発明を適用できる。

１…電子機器、１０…筐体、１１…底板、１２…枠体、１３…段差、２０…パネル、２１，２２…短辺、２３，２４…長辺、３０…圧電素子、４１〜４４…接着部材

Claims (7)

1. 略矩形のパネルと、該パネルを保持する筐体と、前記パネルの裏面側に付設された圧電素子とを備えた電子機器において、
   前記パネルは縁部を筐体に支持された状態で筐体に接着されており、且つ、筐体と非接着となっている辺（非接着辺）を少なくとも１つ有し、
   前記圧電素子の駆動によるパネルの振動振幅は、該圧電素子の付設位置よりもパネルの長手方向の中央側において最大となる
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記圧電素子は、パネルの前記非接着辺の近傍に付設されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記圧電素子は略直方体形状をなし、長手方向が前記非接着辺と平行となるようにパネルに付設されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器。
4. 前記非接着辺はパネルの短辺である
   ことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の電子機器。
5. 筐体と接着されている辺（接着辺）には、筐体と非接着となっている非接着領域が形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載の電子機器。
6. 前記接着辺の長手方向中央部に非接着領域が形成されている
   ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
7. 前記非接着領域は非接着辺と隣接している
   ことを特徴とする請求項５又は６何れか１項記載の電子機器。