JPH11298997A - 携帯通信端末器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 小形化がしやすく、原価低減に有利で、しかも高い音圧
レベルを得ることができる携帯通信端末器。 【解決手段】 携帯通信端末器は、ハウジング１１に音
源として振動要素を取り付け、発生した音をハウジング
１１の外部に放出するものであって、ハウジング１１の
壁面に圧電振動体１２を固着したものである。圧電振動
体１２とは、圧電体に対向する電極を設け、この電極間
に電圧を印加したときに生じる圧電歪みにより、機械的
な運動を行う素子である。ここでは、大きな変位出力が
得られるモノモルフ型、積層型、バイモルフ型またはマ
ルチモルフ型の圧電振動体１２を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話や屋内無
線によりコード無しで通話が可能な受話器等の携帯通信
端末器に関し、特に出力を大きくとれる圧電振動体を音
源として使用し、これをハウジングに取り付けた携帯通
信端末器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯通信端末器のレシーバとして
は、例えば図１１、図１２に示すような構造を有する圧
電音響装置が主として使用されていた。すなわち、内周
壁の中間部に段部２を有するトレイ状のケース１に前記
圧電要素６を収納し、その振動板７の周辺部を前記段部
２で支持すると共に、シリコーン接着剤５（図１２参
照）等を用いて固定している。そして、前記リード線
９、１０がケース１の周壁部に形成された凹部からケー
ス１の外側に引き出されている。

【０００３】さらに、圧電音響装置から発生する音の音
圧−周波数特性を調整するため、ケース１の上壁にダン
パーが設けられる。例えば、２０φ前後の圧電要素６を
用いる場合、ケース１の上面中央部に１〜２φ程の貫通
孔３を設け、ここに＃３８０程度のテトロン製等のメッ
シュ４を張ってダンパーを構成している。このダンパー
により、所定の使用音域において、所要の音圧レベルが
得られるように、音圧−周波数特性を調整する。他に、
前記のようなメッシュ４を張らず、多数の小孔を開設
し、それをダンパーとすることもある。

【０００４】このような圧電音響装置は、図１２に示す
ようにして携帯電話や受話器等の携帯通信端末器に取り
付けられる。すなわち、圧電要素６を収納した前記のケ
ース１が、そのケース１１の開口面側を携帯電話やコー
ドレスホーン等の発音機器のハウジング３１の内面に向
けて当てられ、ケースの開口周端面がゴム等の弾性体か
らなるブッシュを介して両面接着シート等により固着さ
れる。さらに、前記リード線９、１０がハウジング３１
内に収納されたプリント配線基板（図示せず）に接続さ
れ、携帯通信端末器の回路と接続される。

【０００５】前記のような圧電音響装置には、圧電要素
６として屈曲変位型のユニモルフ型或いはバイモルフ型
のものが使用されている。例えば、図１１及び図１２に
示したのは、屈曲変位型のユニモルフ型である。この圧
電要素６は、振動板７の片面に圧電膜８を形成し、これ
ら振動板７と圧電膜８の表面に設けた電極にリード線
９、１０を各々半田付けしてなる。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】前記のような圧電
音響装置では、ユニモルフ型或いはバイモルフ型の圧電
要素のように、出力を大きくとることができない圧電要
素を使用しているため、音響箱としてのケース１が必要
となる。そのため、圧電要素６をケース１に収納し、さ
らにこのケース１を携帯電話やコードレスホン等の携帯
通信端末器のハウジング３１に取り付ける必要がある。

【０００７】しかし、ケース１１があるだけ、小型化が
しにくい。また、部品点数も多いため部品の製作費がか
かり、特にケース１はプラスチックの成型品であり、型
代の焼却費に多額の経費がかかる。しかも、組立が煩雑
なため、組立工数も多い。このため、前記のような圧電
音響装置を組み込んだ携帯通信端末器は、小形化や製造
原価の低減がしにくいという課題があった。本発明は、
前記のような圧電音響装置を使用した従来の携帯通信端
末器の課題に鑑み、小形化がしやすく、原価低減に有利
で、しかも高い音圧レベルを得ることができる携帯通信
端末器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記のよう
な目的を達成するため、音源としてモノモルフ型、積層
型、バイモルル型またはマルチモルフ型の圧電振動体１
２を使用し、この圧電振動体１２を携帯通信端末器のハ
ウジング１１に固着したものである。これにより、携帯
通信端末器のハウジング１１そのものを音響箱として利
用し、圧電振動体１２により高い音圧レベルを得ること
ができる携帯通信端末器を得ることができる。

【０００９】すなわち、本発明による携帯通信端末器
は、ハウジング１１に音源として振動要素を取り付け、
発生した音をハウジング１１の外部に放出するものであ
って、ハウジング１１の壁面に、モノモルフ型、積層
型、バイモルフ型またはマルチモルフ型の圧電振動体１
２を固着したものである。圧電振動体１２とは、対向す
る電極を圧電体に設け、この電極間に電圧を印加したと
きに生じる圧電歪みにより、機械的な運動を行う素子で
ある。この圧電振動体１２は、極めて応答速度が早いた
め、音声信号を印加することにより振動し、音声を発す
ることができる。

【００１０】圧電振動体には、面方向の変形みを利用す
る直線変位型と、面と直交する方向の変位である撓みを
利用する屈曲変位型とがある。積層型は複数の圧電体を
積層した直線変位型のものである。バイモルフ型とマル
チモルフ型は、２枚以上の圧電体を貼り合わせた屈曲変
位型のものである。これらの積層型、バイモルフ型或い
はマルチモルフ型の圧電振動体は、圧電体を２層以上と
しているため、大きな出力が得られ、高い音圧レベルが
得られる。

【００１１】このような出力の大きな圧電振動体１２を
携帯通信端末器のハウジング１１の内面に固着すること
により、携帯通信端末器のハウジング１１そのものを音
響箱として利用し、音声を発することができる。また、
携帯通信端末器のハウジング１１には、耳当て部１５が
設けられ、携帯通信端末器の使用時には、使用者が耳当
て部１５に耳を当てて受話する。しかしこのとき、耳当
て部１５の振動が抑制されることがある。これについて
は、ハウジング１１の耳当て部１５が設けられた壁部の
内壁に圧電振動体１２を固着するか、或いはハウジング
１１の耳当て部１５が設けられた壁部と対向する他方の
壁部の内壁に圧電振動体１２を固着することにより、圧
電振動体１２による振動が阻害されることなく、安定し
た発音が可能となる。さらに、ハウジング１１の耳当て
部１５に適当な放音孔１６を設けることにより、周囲の
雑音に邪魔されることなく、且つ効率よく音を聞き取る
ことができる。また、放音孔１６に外部に放音する音を
制動する制動手段を設けることにより、周波数−音圧レ
ベル特性を調整することも可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、本発明による携帯通信端末器の例を示す一部縦
断した側面図であり、同図において左側が上側、下側が
前側である。

【００１３】ハウジング１１は、樹脂の成形体からなる
もので、その後上部には、上方に向けて引き出すことが
できるアンテナ１３が設けられている。ハウジング１１
の内部には、必要な情報を視覚的に表示する液晶ディス
プレイを取り付けた回路基板２０が内蔵され、この回路
基板２０により携帯通信端末器として必要な電子回路が
構成されている。ハウジング１１の前面上端寄りの位置
には、前記液晶ディスプレイ等の表示部を視認可能な透
視窓１４が設けられている。この透視窓部１４の下方に
は、使用者が前記電子回路に必要な操作情報等を入力す
るためのキースイッチ１７が設けられている。このキー
スイッチ１７の下方には、使用者の音声を電気信号に変
換するマイクロホン１９が設けられ、ハウジング１１の
外部から音を得て、これを電子信号に変換する。このマ
イクロホン１９は、ハウジング１１の内部の音を受音し
ないように、ハウジング１１の内部空間に対しては防音
されている。ハウジング１１の前面の上方には、使用者
が耳を当てて音声を聞く耳当て部１５が設けられ、図示
の例では耳当て部１５に放音孔１６が設けられている。
この放音孔１６には、周波数−音圧レベル特性を調整す
る制動手段としてメッシュを貼り付けたり、多数の小孔
を配設してもよい。また、放音孔１６に防水シートや防
塵シートを貼り付けてもよい。前記回路基板２０に構成
された回路を駆動するためのバッテリ１８は、ハウジン
グ１１の背面下部に着脱自在に取り付けられ、図１にお
いて実線がバッテリ１８を取り付けた状態、二点鎖線が
バッテリ１８を取り外す状態を示している。このバッテ
リ１８を取り付けるハウジング１１の背面下部は、内面
及び外面が共に平坦となっている。

【００１４】図１の例では、バッテリ１８を取り付ける
ハウジング１１の背面下部の平坦な内面に圧電振動体１
２が固着されている。バッテリ１８を取り付けるハウジ
ング１１の背面下部の内面部分は、ハウジング１１の中
でも最も広い平坦部分であり、ここには比較的大きな圧
電振動体１２を取り付けることが可能である。

【００１５】ハウジング１２の内壁への圧電振動体１２
の固着は、接着剤による接着や両面接着シートを介して
の接着等、任意の手段をとることができる。こうするこ
とにより、圧電振動体１２の振動がハウジング１１に伝
達され、ハウジング１１内部で共鳴し、その音が前記ハ
ウジング１１全体から放音される。ハウジング１１全体
の肉厚やその耳当て部１５の放音孔１６の大きさ、形
状、数量、或いはそこに貼り付けられるメッシュの粗さ
等を適宜選択することにより、耳当て部１５からハウジ
ング１１の外部に放出される音の周波数−音圧レベル特
性が適当になるように調整することができる。具体的に
は、３００Ｈｚ〜３．４ＫＨｚの音が平坦な音圧レベル
で放音されるように調整する。耳当て部１５に放音孔１
６を設けた場合は、前記のような周波数−音圧レベル特
性の調整が容易であるが、一方で放音孔１６を設けない
場合は、防水性が高くなる利点がある。

【００１６】耳当て部１５に使用者の耳を当ててイヤホ
ンとして使用する場合、耳当て部１５から放出される音
声の音圧レベルが過大にならないように、圧電振動体１
２に印加する電圧を制御する。また、変位出力を大きく
とることができる圧電振動体を使用したので、圧電振動
体１２への電圧印加条件を変えることにより、耳当て部
１５から耳を離した状態で音を聞くスピーカとしての使
用も可能である。

【００１７】なお前述した通り、マイクロホン１９は、
ハウジング１１の内部の音を受音しないように防音され
ているため、圧電振動体１２の振動により発生した音を
受音することはない。前記のようにして、圧電振動体１
２をハウジング１１の後壁側に取り付けることにより、
ハウジング１１の耳当て部１５に携帯通信端末器の使用
者の耳等が触れたときでも、影響を受けることなく圧電
振動体１２が振動し、音を発生することができる。特
に、バッテリ１８を取り付ける部分は、通常の使用状態
において、ハウジング１１の壁に加えて比較的厚みのあ
るバッテリ１８によって二重の壁が形成されているの
で、使用者の手が触れたときの影響を殆ど受けず、あら
ゆる使用状態において安定した振動と発音ができる。

【００１８】図２は、本発明による携帯通信端末器の他
の例を示す一部縦断した側面図である。この例では、ハ
ウジング１１の耳当て部１５が設けられた前面部分と対
向する背面の内壁に圧電振動体１２を取り付けている。
この位置は、前述のバッテリ１８を取り付ける部分の内
面より狭いが、耳当て部１５に近いので、小さな出力の
圧電振動体１２で高い音圧レベルを得ることができる。
また、ハウジング１１の上方背面側は、携帯通信端末機
器の使用者が殆ど手を触れない部分であり、外部の影響
を受けることなく圧電振動体１２が振動し、音を発生す
ることができる。もちろん、このハウジング１１の上方
背面側は、携帯通信端末器の使用者の耳が触れることも
ない。

【００１９】図３は、本発明による携帯通信端末器の他
の例を示す一部縦断した側面図である。この例では、耳
当て部１５が設けられたハウジング１１の上方前面部分
の内壁に１２を取り付けている。この位置は、前述のバ
ッテリ１８を取り付け面より狭いが、耳当て部１５の内
壁なので、小型で大きな出力の圧電振動体を設ける際に
好適である。

【００２０】既に述べた通り、圧電振動体１２とは、圧
電体に対向する電極を設け、この電極間に電圧を印加し
ときに生じる圧電歪みにより、機械的な運動を行う素子
である。圧電振動体には、面内変位、つまり面方向の変
形みを利用する直線変位型と、面外変位、つまり面と直
交する方向の変位である撓みを利用する屈曲変位型とが
ある。前者には、単層の圧電体からなる単板型と複数の
圧電体を積層した積層型とがある。後者には、単層の圧
電体からなるモノモルフ型、圧電体と弾性板を１枚ずつ
組み合わせたユニモルフ型、２枚の圧電体または２枚の
圧電体で弾性板を挟んだバイモルフ型、多数の圧電体を
貼り合わせたマルチモルフ型等がある。

【００２１】本発明においては、変位出力を大きくとる
ことができるモノモルフ型、積層型、バイモルフ型或い
はマルチモルフ型等の圧電振動体が使用される。圧電振
動体１２の対向する電極には、回路基板２０に構成され
た駆動回路に接続される。圧電振動体１２は、極めて応
答速度が早いため、音声信号を印加することにより振動
し、音声を発することができる。

【００２２】図４は、モノモルフ型圧電振動体の基本構
造を示す概念図である。ニオブ酸リチウム単結晶の１４
０°回転Ｙ板等から構成されたモノモルフ型の圧電体３
１の上下面に導体膜からなる一対の電極３２（一方の端
面の電極は圧電体３１の陰になって見えない）が設けら
れている。この圧電体３１は、単分域結晶板をキュリー
点直下で熱処理されることにより、分極反転層が＋面側
から成長し、板厚のほぼ中央でその成長が止まったもの
である。図４において破線で示す圧電体３１の板厚のほ
ぼ中央を境にして、図５に矢印で示すように、圧電体３
１の主面に対して約４５°の角度で、互いに対向する方
向に変位を生じる。この原理により、前記一対の電極３
２の間に音声信号の電圧を印加すると、直列駆動型バイ
モルフの原理で屈曲変形を起こす。この変形を利用して
音を発生する。

【００２３】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれモノモル
フ型の圧電振動体の具体例を示す斜視図である。図５
（ａ）で示した圧電振動体は、圧電体３１の一方の主面
から他方の主面に至る貫通孔を設け、この貫通孔に設け
た導体を介して圧電体３１の下面側の電極を圧電体３１
の上面側の引出電極３６に接続し、この引出電極３６と
上面側の電極３２とにそれぞれリード線３５、３４を接
続したものである。

【００２４】図５（ｂ）で示した圧電振動体は、圧電体
３１の周面の一部に、圧電体３１の一方の主面から他方
の主面に至る接続電極３７を設け、この接続電極３７を
介して圧電体３１の下面側の電極を圧電体３１の上面側
の引出電極３６に接続し、この引出電極３６と圧電体３
１の上面側の電極３１とにそれぞれリード線３５、３４
を接続したものである。

【００２５】図６は、積層型の圧電振動体の基本構造を
示す概念図である。複数の圧電体３１が導体層３３を介
して積層されており、両端の圧電体３１の端面には導体
膜からなる一対の外部電極３２（一方の端面の外部電極
は圧電体３１の陰になって見えない）が設けられてい
る。外部電極３２と導体層３３とは、１つおきに交互に
接続され、それらが一対の端子３４、３５に接続されて
いる。この端子３４、３５に音声信号を印加することに
より、各圧電体３１にそれぞれ積層方向の変位が生じ、
積層体３１として図６に矢印で示すような面方向の変位
が生じる。この変位を利用して音を発生する。従って、
この積層型のアクチュエータは、図６において上面また
は下面をハウジング１１の内面に固着して使用すること
になる。

【００２６】図７は、積層型の圧電振動体の基本構造を
示す概念図である。２枚の圧電体３１の主面が導体層３
３を介して貼り合わせられており、圧電体３１の他方の
主面には導体膜からなる一対の外部電極３２（一方の端
面の外部電極は圧電体３１の陰になって見えない）が設
けられている。図７（ａ）は、両面の外部電極３２と導
体層３３とをそれぞれ端子３４、３５に接続し、この端
子３４、３５に駆動電圧を印加するもので、いわゆる並
列型と呼ばれる。他方、図７（ｂ）は、両面の外部電極
３２をそれぞれ端子３４、３５に駆動電圧を印加するも
ので、いわゆる直列型と呼ばれる。何れのものも、端子
３４、３５に音声信号を印加することにより、図７に矢
印で示すような面と直交する方向の変位が生じる。この
変位を利用して音を発生する。従って、このバイモルフ
型のアクチュエータは、図７において上面または下面を
ハウジング１１の内面に固着して使用することになる。

【００２７】図示はしていないが、マルチモルフ型の圧
電振動体は、貼り合わせる圧電体３１が４枚以上になる
だけで、基本的概念はマルチモルフ型の圧電振動体と異
ならない。すなわち、４枚以上の圧電体の主面が導体層
を介して貼り合わせられ、最も端の圧電体の他方の主面
に導体膜からなる一対の外部電極が設けられているもの
である。

【００２８】図８は、バイモルフ型の圧電振動体であっ
て、並列型の構造の具体例を示している。２枚の円板状
の圧電体３１の一方の主面が導体層３３を介して貼り合
わせられている。一方の圧電体３１の周辺部に切欠き状
の凹部３８が設けられ、この部分で導体層３３の一部が
接続部３６として露出している。圧電体３１の他方の主
面、すなわち図８において２枚の圧電体３１の上面と下
面に一対の外部電極３２が形成され、この外部電極３２
が圧電体３１の周面に設けられた接続導体３７を介して
互いに接続されている。端子３４、３５としてのリード
線は、外部電極３２と導体層３３の一部の接続部３６に
接続されている。

【００２９】図９は、マルチモルフ型の圧電振動体であ
って、並列型の構造の具体例を示している。４枚の円板
状の圧電体３１の一方の主面が導体層３３を介して順次
貼り合わせられている。図９において一番上の圧電体３
１の周辺部に切欠き状の凹部３８が設けられ、この部分
で導体層３３の一部が接続部３６として露出している。
また、圧電体３１の間にある導体層３３は、前記の接続
部３６と対応する部分で圧電体３１の周面に導出され、
この導出部分が接続導体３９を介して接続されている。
両端の圧電体３１の他方の主面、すなわち図８において
最も上と最も下の圧電体３１の上面と下面に一対の外部
電極３２が形成され、この外部外部電極３２が圧電体３
１の周面に設けられた接続導体３７を介して互いに接続
されている。端子３４、３５としてのリード線は、外部
電極３２と導体層３３に導通する接続部３６に接続され
ている。なお、図８及び図９に示された圧電振動体は円
形のものであるが、その形状は問わない。矩形、楕円及
びその他の形状を必要に応じて採用することができる。

【００３０】図１０は、屈曲変位型のバイモルフ型の圧
電振動体を使用した携帯通信端末と直線変位型の単板型
の圧電振動体を使用した携帯通信端末との周波数−音圧
レベル特性を示したものである。ハウジングは共に同じ
形状のものを使用し、その同じ箇所に圧電振動体の所定
の面を貼り付けた。実線が前者の携帯通信端末のもの、
破線が後者の携帯通信端末のものである。屈曲変位型の
バイモルフ型の圧電振動体を使用した携帯通信端末で
は、４．５ＫＨｚ付近にピークが見られるものの、直線
変位型の単板型の圧電振動体を使用した携帯通信端末に
比べて全体に高い音圧レベルが得られている。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による携帯通
信端末器では、音源として出力の大きな圧電振動体１２
を使用し、この圧電振動体１２を、携帯通信端末器のハ
ウジング１１の内壁に固着したことにより、携帯通信端
末器のハウジング１１そのものを音響箱として利用し、
高い音圧レベルを得ることができる。これにより、ハウ
ジング１１への音源の取付が容易となり、携帯通信端末
器の組立が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による携帯通信端末器の例を示す一部縦
断側面図である。

【図２】本発明による携帯通信端末器の他の例を示す一
部縦断側面図である。

【図３】本発明による携帯通信端末器の他の例を示す一
部縦断側面図である。

【図４】モノモルフ型圧電振動体の基本構造を示す概念
図である。

【図５】モノモルフ型圧電振動体の具体的な構造の例を
示す概念図である。

【図６】積層型圧電振動体の基本構造を示す概念図であ
る。

【図７】バイモルフ型圧電振動体の基本構造を示す概念
図である。

【図８】バイモルフ型圧電振動体の具体的な構造の例を
示す概念図である。

【図９】マルチモルフ型圧電振動体の具体的な構造の例
を示す概念図である。

【図１０】屈曲変位型のバイモルフ型の圧電振動体を使
用した携帯通信端末と直線変位型の単板型の圧電振動体
を使用した携帯通信端末との周波数−音圧レベル特性の
例を示すグラフである。

【図１１】従来の携帯通信端末器に使用される圧電音響
装置の例を示す底面から見た分解斜視図である。

【図１２】同圧電音響装置を携帯通信端末器のハウジン
グに取り付けた状態を示す要部縦断側面図である。

【符号の説明】

１１ ハウジング １２ 圧電振動体 １５ ハウジングの耳当て部 １６ 耳当て部の放音孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジング（１１）に音源として振動要
   素を取り付け、発生した音をハウジング（１１）の外部
   に放出する携帯通信端末器において、ハウジング（１
   １）の壁面に、モノモルフ型、積層型、バイモルフ型ま
   たはマルチモルフ型の圧電振動体（１２）を固着したこ
   とを特徴とする携帯通信端末器。
2. 【請求項２】 前記圧電振動体（１２）は、ハウジング
   （１１）の内壁に固着されていることを特徴とする請求
   項１に記載の携帯通信端末器。
3. 【請求項３】 前記ハウジング（１１）に使用者の耳を
   当てる耳当て部（１５）が設けられ、このハウジング
   （１１）の耳当て部（１５）が設けられた壁部の内壁に
   圧電振動体（１２）が固着されていることを特徴とする
   請求項１または２に記載の携帯通信端末器。
4. 【請求項４】 前記ハウジング（１１）の耳当て部（１
   ５）が設けられた壁部と対向する他方の壁部の内壁に圧
   電振動体（１２）が固着されていることを特徴とする請
   求項２に記載の携帯通信端末器。
5. 【請求項５】 前記耳当て部（１５）に放音孔（１６）
   が設けられていることを特徴とする請求項３または４に
   記載の携帯通信端末器。
6. 【請求項６】 前記耳当て部（１５）の放音孔（１６）
   に周波数−音圧レベル特性を調整する制動手段が設けら
   れていることを特徴とする請求項５に記載