(57)【要約】  複数の画素（５２１）が画素間領域（５２２）を介して配置された画像表示面（５２ａ）を有する画像表示デバイス（５２）と、前記画像表示面（５２ａ）に対向して配置される一方主面（１Ａ）を有する透光性カバー基板（１）とを備える電子機器であって、前記透光性カバー基板（１）はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、前記一方主面（１Ａ）が前記単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いていることを特徴とする電子機器を提供する。
2015099101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が画素間領域を介して配置された画像表示面を有する画像表示デバイスと、前記画像表示面に対向して配置される一方主面を有する透光性カバー基板とを備える電子機器であって、  前記透光性カバー基板はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、前記一方主面が前記単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記一方主面が前記単結晶体のＲ面（１−１０２）に平行であることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記単結晶体のｃ軸に対して直角な偏光を有する常光Ｌ’に対する前記透光性カバー基板の屈折率をｎo、前記単結晶体のｃ軸に対して平行な偏光を有する異常光Ｌ”に対する前記透光性カバー基板の屈折率をｎe、前記単結晶体のＣ面（０００１）に対する前記一方主面の傾斜角をθ、前記透光性カバー基板の厚みをｔ、前記画像表示面における隣り合った前記画素間領域の幅をＷとしたとき、      Ｗ／２≦(ｎo２−ｎe２)tanθ／(ｎo２ tan２θ＋ｎe２)×ｔの関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記透光性カバー基板に配置された、圧電振動素子をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子機器。
【請求項５】
前記圧電振動素子は、音信号に基づいた駆動電圧が印加されて振動することを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
前記圧電振動素子は、平面視で長方形の細長い板状であることを特徴とする請求項４または５に記載の電子機器。
【請求項７】
前記透光性カバー基板を平面視したときに、前記圧電振動素子は、画像表示デバイスとは重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項４〜６記載の電子機器。
【請求項８】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、前記一方主面が前記単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いていることを特徴とする電子機器用の透光性カバー基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電子機器および電子機器用の透光性カバー基板に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、いわゆる液晶パネルや有機ＥＬパネル等の画像表示デバイスを内蔵した、デジタルカメラや携帯電話等の電子機器が用いられている。近年では、比較的大きな画像を表示するとともにタッチパネル等の入力装置を備える、いわゆるスマートフォン端末やタブレット端末といわれる携帯型の電子機器が急速に普及し始めている。このような電子機器に用いられる画像表示デバイスに要求される特性として、画像表示面のサイズは比較的大きく、画像表示面に垂直な方向の厚さは薄く、かつ安価であることが求められている。近年の電子機器では、画像表示デバイスの画像表示面を保護する透光性カバー基板として、例えばアミノケイ酸ガラス等からなるいわゆる強化ガラスが主に用いられている。【０００３】  液晶パネルなど周期的に画素が配列された画像表示面を有する画像表示デバイスでは、画像を構成するための画素間の隙間に、ブラックマトリクスと呼ばれる網目状の黒色部が存在する。比較的大型の液晶パネルを比較的安価な製造プロセスで製造した場合など、画像を構成する画素およびブラックマトリクスと呼ばれるこの網目状の黒色部の大きさは大きくなる傾向にある。【０００４】  このように大きくて安価な画像表示デバイスでは、画素間のブラックマトリクスが画像表示デバイスの観察者に確認できる程度まで大きくなり、このブラックマトリクスによって観察者が視認する画像の質（画質）が劣化し易い。従来、このようなブラックマトリクスによる画質の劣化を抑制するために、液晶パネル等の表示装置と観察者側との間に、回折格子やレンチキュラーレンズなどを設けて１つの光を複数の光路に分散し、その分散した光をブラックマトリクス部に結像させることで、ブラックマトリクスを目立たなくする手法も取られている。例えば下記特許文献１では、回折や屈折を利用して液晶パネルの画像表示面の各画素からの光を複数方向に拡散する光学フィルタを複数個備える画像表示デバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０７５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１のように、例えば液晶パネルと透光性カバー基板との間に複数個の光学フィルタを配置した場合は、画像表示デバイス自体の厚さ（画像表示面に垂直な方向の厚さ）が比較的大きくなり、ひいては電子機器が大型化してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するため、本発明は、複数の画素が画素間領域を介して配置された画像表示面を有する画像表示デバイスと、前記画像表示面に対向して配置される一方主面を有する透光性カバー基板とを備える電子機器であって、前記透光性カバー基板はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、前記一方主面が前記単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いていることを特徴とする電子機器を提供する。【０００８】  また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、一方主面が前記単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いていることを特徴とする電子機器用の透光性カバー基板を併せて提供する。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、ブラックマトリクスによる画質の低下が抑制された、比較的小型な電子機器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）電子機器の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す電子機器が備える電子機器用の透光性カバー基板の斜視図である。
【図２】電子機器の外観を示す平面図である。
【図３】電子機器の外観を示す裏面図である。
【図４】電子機器を示す断面図である。
【図５】電子機器１００の構成部材のうち、画像表示デバイス５２と電子機器用の透光性カバー基板１との一部を抜き出して示す図であり、（ａ）は斜視図であり（ｂ）は断面図である。
【図６】電子機器の他の実施形態について説明する部分断面図である。
【図７】電子機器の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】圧電振動素子を示す平面図である。
【図９】圧電振動素子を示す側面図である。
【図１０】圧電振動素子が撓む様子を示す図である。
【図１１】圧電振動素子が撓む様子を示す図である。
【図１２】圧電振動素子を備える電子機器用の透光性カバー基板を一方主面側から見た平面図である。
【図１３】気導音及び伝導音を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、図面を参照して本願発明の実施形態について説明する。
【００１２】  ＜電子機器の外観＞  図１（ａ）は、本発明の電子機器１００の外観を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す電子機器が備える、本発明の電子機器用の透光性カバー基板の斜視図である。また図２は、電子機器１００の外観を示す前面図であり、図３は電子機器１００の裏面図である。本実施形態に係る電子機器１００は、例えば携帯電話機である。また図４は電子機器１００の断面図である。また図５は、電子機器１００の構成部材のうち、画像表示デバイス５２と電子機器用の透光性カバー基板１（単に透光性カバー基板１ともいう）との一部を抜き出して示す図であり、（ａ）は斜視図であり（ｂ）は断面図である。なお図５では説明の簡略化のため、後述のタッチパネル５３を省略して示している。
【００１３】  図１〜５に示されるように、電子機器１００は、複数の画素５２１が画素間領域５２２を介して配置された画像表示面５２ａを有する画像表示デバイス５２と、透光性カバー基板１と、ケース部分２とを備えている。透光性カバー基板１は、平面視において長方形状の基板である。透光性カバー基板１とケース部分２とは組み合わされることによって機器ケース３を構成している。
【００１４】  透光性カバー基板１は、画像表示面５２ａに対向する一方主面１Ａ、および一方主面１Ａと反対の側の他方主面１Ｂを有する。透光性カバー基板１は、一方主面１Ａが画像表示デバイス５２の画像表示面５２ａに平行に配置されている。透光性カバー基板１には、文字、記号、図形等の各種情報が表示される表示部分１ａが設けられている。表示部分１ａは例えば平面視で長方形を成している。透光性カバー基板１における、表示部分１ａを取り囲む周縁部分１ｂは、例えば遮光フィルム等が貼られることによって黒色となっており、情報が表示されない非表示部分となっている。透光性カバー基板１の一方主面１Ａには後述するタッチパネル５３が貼り付けられており、電子機器１００の操作者は、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂの表示部分１ａを指等で操作することによって、電子機器１００に対して各種指示を与えることができる。
【００１５】  透光性カバー基板１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体（以下、単に単結晶体ということがある）であって、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂが、単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いている。アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体は一般的にはサファイアと呼ばれ、強化ガラス等と比較して傷がつき難く、割れ難い。本明細書において「主成分」として含む場合は、具体的には少なくとも５０質量％、好ましくは７０質量％含むことをいう。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、また着色が少なく透明性が高い等の点で、透光性カバー基板１のＡｌ２Ｏ３純度（含有量）は９９質量％以上であることが好ましい。
【００１６】  サファイアはいわゆる複屈折結晶であり、サファイアのｃ軸は、サファイアに光を入射しても光が分かれない（光路が分岐しない）方向に沿った軸（いわゆる光学軸）に平行となっている。サファイアのｃ軸に垂直なサファイアのＣ面（０００１）は、光学軸に対して垂直な面となっている。
【００１７】  透光性カバー基板１では、画像表示面５２ａに対向する一方主面１Ａが画像表示面５２ａに平行であり、この一方主面１Ａがサファイアの光学軸（Ｃ軸）に垂直なＣ面（０００１）に対して傾いている。なお、本明細書では、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂが、単結晶体のＣ面（０００１）に対して傾いているとは、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂと単結晶体のＣ面（０００１）とのなす角θが０°＜θ＜９０°であることをいう。
【００１８】  本実施形態では、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂは、サファイアのＲ面（１−１０２）に平行であり、サファイアのＣ面（０００１）に対する傾斜角θは約５７.６°となっている。本明細書において面と面とが平行とは、面と面とのなす角が２０°未満である状態をいい、５°未満であることが好ましい。なお、本実施形態では、一方主面１Ａおよび他方主面１ＢをサファイアのＲ面に平行な面としたが、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂは、Ｒ面に対して傾いた面であってもよく、限定されない。Ｒ面（１−１０２）はサファイアの結晶方位の１つであり、アルミニウム原子と酸素原子とが規則的に配列された結晶面の１つである。透光性カバー基板１の主面をＲ面のような結晶面と平行にしておけば、機械研磨等によって透光性カバー基板１の平坦性を比較的高くし易く、低いコストで安定した品質の透光性カバー基板１を製造できる点で好ましい。
【００１９】  電子機器１００は、上述のように、画像表示デバイス５２を内部に備えている。画像表示デバイス５２は後述する制御部５０によって制御されて、文字、記号、図形などを表す画像情報を画像表示面５２ａに表示する。画像表示デバイス５２はいわゆる液晶表示パネルであり、図示しないバックライトユニットや、図示しない屈折フィルタとカラーフィルタとを備える光学フィルタ、および液晶層５２０とを有している。
【００２０】  液晶層５２０は、複数の画素５２１が画素間領域５２２を介して配置された平面状の画像表示面５２ａを有する。バックライトユニットのＬＥＤランプとしては、主に青色ＬＥＤ素子に蛍光体が組み合わされた、白色光を発するＬＥＤランプが用いられている。画像表示デバイス５２の画像表示面５２ａに表示される画像情報は、バックライトユニットのＬＥＤランプから発せられた白色光が液晶層５２０の画素５２１を透過することで部分的に着色されることで形成されている。このように画像表示面５２ａに表示された画像情報を表す光Ｌは、透光性カバー基板１の一方主面１Ａから入射して他方主面１Ｂから出射して電子機器１００の操作者（使用者）の眼に入り、この操作者は画像情報が表す文字、記号、図形等を認識する。
【００２１】  画像表示面５２ａにおける画素間領域５２２はいわゆるブラックマトリクスと呼ばれる、画素５２１が配置されていない領域であり、図示しないデータ伝送線等が配置されている。液晶層５２０における画素５２１や画素間領域５２２のサイズは、液晶層５２０の製造プロセスにおけるパターン形成精度に依存している。高額な装置を用いて多くの工程を費やせば、画素５２１や画素間領域５２２のサイズを小さくすることはできるが、これらを充分に小さくした場合は液晶層５２０の製造コストが大きくなり、ひいては画像表示デバイス５２、ひいては電子機器１００全体の製造コストが大きくなってしまう。また、液晶層５２０の画像表示面５２ａのサイズが大きくなるほど、製造プロセスにおけるパターン形成精度は低下しがちであり、画像表示面５２ａが大きいほど、画素５２１や画素間領域５２２のサイズを小さくすることは困難である。液晶層５２０は比較的大きい画像表示面５２ａを有するが、比較的低コストの製造プロセスを経て作製されており、画素５２１や画素間領域５２２のサイズは比較的大きくなっている。
【００２２】  電子機器１００では、画像表示面５２aを保護する透光性カバー基板１が、液晶層５２０の画素５２１を透過した光を複数の光路に分散し、その分散した光を画素間領域５２２に対応する部分（すなわちブラックマトリクス部）に結像させるので、ブラックマトリクスを目立たなくし、ブラックマトリクスによる画質の劣化を抑制することができる。
【００２３】  図５を参照してより詳しく説明すると、透光性カバー基板１では、サファイアの光学軸（Ｃ軸）に垂直なＣ面（０００１）に対して傾いている。液晶層５２０の画素５２１を透過して一方主面１Ａに対して垂直に入射した光Ｌは、複屈折結晶であるサファイアからなる透光性カバー基板１を通過する際に、常光Ｌ’と異常光Ｌ”の２つの偏光に分かれる。この異常光Ｌ”が、いわゆるブラックマトリクスと呼ばれる画素間領域５２２に対応する領域に結像することで、画像表示面５２ａを観察する使用者はブラックマトリクスにも、隣接する画素５２１に対応する光（隣接する画素５２１に似通った色や明るさの光）を感じる。これにより観察者（電子機器１００の操作者）は、観察する画像においてブラックマトリクスと呼ばれる網目状の黒色部を知覚し難くなる。すなわち透光性カバー基板１の他方主面１Ｂを観察する操作者にとって、ブラックマトリクスが目立たなくなり、ブラックマトリクスによる画質の劣化が抑制されている。
【００２４】  電子機器１００では、画像表示面５２ａを保護する透光性カバー基板１自体が複屈折基板として機能するので、透光性カバー基板１と画像表示デバイス５２との間に回折格子やレンチキュラーレンズなどの光学部品を設けることなく、ブラックマトリクスを目立たなくし、ブラックマトリクスによる画質の劣化を抑制することができる。電子機器１００では、画像表示デバイス５２と透光性カバー基板１との画素間領域５２２の幅が比較的小さく、ひいては電子機器１全体の厚さが比較的小さくなっている。電子機器１００はこのように、ブラックマトリクスによる画質の劣化が抑制された、比較的小型な（厚さが小さい）電子機器である。
【００２５】  また、液晶層５２０は比較的大きい画像表示面５２ａを有するが、比較的低コストの製造プロセスを経て作製されており、画素５２１や画素間領域５２２のサイズは比較的大きくなっているが、透光性カバー基板１によってブラックマトリクスを目立たなくし、ブラックマトリクスによる画質の劣化を抑制しているので、ブラックマトリクスによる画質の劣化は充分に抑制されている。電子機器１００は、比較的安価で、比較的大きな画像表示面を有するとともに、ブラックマトリクスによる画質の劣化が抑制された、かつ比較的小型な（厚さの小さい）電子機器である。このように透光性カバー基板１を用いることで、画像表示デバイス５２の液晶層５２０として、ブラックマトリクスに対応する画素間領域５２２が比較的大きな、比較的安価な液晶層５２０を用いた場合も、観察者である電子機器１００の操作者は比較的きれいな画像を視認することができる。
【００２６】  図５（ｂ）に示す常光Ｌ’と異常光Ｌ”の２つの偏光の振動方向は互いに直角であり、常光Ｌ’の偏光方向はｃ軸に対して直角方向であり、異常光Ｌ”の偏光方向は光軸ｃ軸に対して平行方向である。ここで、常光Ｌ’と異常光Ｌ”のそれぞれに対する透光性カバー基板１の屈折率をそれぞれｎo、ｎe、単結晶体のＣ面（０００１）に対する透光性カバー基板１の一方主面１Ａの傾斜角をθとすると、それぞれの屈折による分離幅ｄは透光性カバー基板１の厚みをｔとして以下の式（１）で表すことができる。ｎoとｎeとの差が複屈折の程度を表し、この複屈折差が大きい材料ほど同一分離幅を得るのに薄い基板で可能になることが分かる。
【００２７】  ｄ＝(ｎo２−ｎe２)tanθ／(ｎo２ tan２θ＋ｎe２)×ｔ    ・・・（１）  透光性カバー基板１はサファイアからなり、一方主面１Ａおよび他方主面１Ｂは、単結晶体のＲ面（１−１０２）に平行である。透光性カバー基板の屈折率noは１．７６８、ｎｅは１．７６０程度であり、複屈折差は０．００８程度となっている。このようなサファイアからなる透光性カバー基板１は、例えば一方主面１Ａに垂直な厚さを約０．４ｍｍ程度と比較的薄くしても、分離幅ｄを約２．１５μｍにすることができる。
【００２８】  なお、常光Ｌ’に対する透光性カバー基板１の屈折率ｎo、および異常光Ｌ” に対する透光性カバー基板１の屈折率ｎｅは、例えば分光エリプソメーター（大塚電子製、ＦＴＭ７７００Ｗ）等の、いわゆるエリプソメトリー装置を用いて測定することができる。
【００２９】  また、透光性カバー基板１の一方主面１ＡのサファイアのＣ面（０００１）に対する傾斜角θは、Ｘ線回折法を用いた結晶方位測定装置等を用いて測定することができる。結晶方位測定装置では、一方主面１Ａが所定位置に所定の角度となるように透光性カバー基板１を設置した上で、この透光性カバー基板１にＸ線を照射して、透光性カバー基板１の単結晶の結晶格子の状態を表すいわゆるＸ線回折強度を測定して、このＸ線回折強度に基いて一方主面１Ａのサファイアに対する傾斜角の大きさや傾斜方向を測定することができる。この測定には、例えば株式会社リガク製の自動Ｘ線結晶方位測定装置（型式２９９１Ｆ２）等を用いればよい。
【００３０】  隣り合った２つの画素５２１の間隔５２２の幅をＷとすると、分離幅ｄがこの幅Ｗの１／２より大きければ、画素間領域５２２に対応するブラックマトリクス部全体が異常光Ｌ”の光路に入ることになる。分離幅ｄは画素５２１の画素間領域５２２の幅Ｗの１／２より大きいことが好ましい。すなわち、以下の式（２）を満たすことが好ましい。
【００３１】      Ｗ／２≦(ｎo２−ｎe２)tanθ／(ｎo２ tan２θ＋ｎe２)×ｔ    ・・・（２）  画素間領域５２２の幅Ｗは画像表示面全体で同じであることが一般的ではあるが、画素間領域５２２の幅Ｗが部分的に異なっている場合など、幅Ｗが最も大きい部分において分離幅ｄ≧Ｗ／２が満たされるよう、透光性カバー基板１の厚みｔや傾斜角θを調整すればよい。
【００３２】  またサファイアは、例えばガラス等の一般的な透明材料と比べて非常に硬く割れ難いので、透光性カバー基板１が比較的薄い場合でも、割れや欠け等が発生し難い。本実施形態の電子機器１００は比較的小型でありながら、ブラックマトリクスによる画質の劣化が抑制されているとともに、透光性カバー基板１の割れや欠け等が抑制されている。
【００３３】  なお、電子機器１００は、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに、サファイアとは屈折率が異なる光透過層を設けてもよい。透光性カバー基板１の他方主面１Ｂにこのような透過層を設けた場合、透光性カバー基板１を見る方向に応じた視認性に特徴を持たせることができる。図６は、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに、サファイアとは異なる光透過層を設けた実施形態について説明する部分断面図である。例えばいわゆるスマートフォンやタブレット端末は、従来の携帯電話端末に比べて画面サイズが大型化しており、操作者の近くにいる他人からも画像表示面に表示された画像が見えやすく、操作者の近くにいる他人からは画像表示面に表示された画像を見え難くしたいとの要望も多い。図６に示す実施形態では、他人からは画像表示面に表示された画像を見え難くしたい場合などに好ましい。
【００３４】  図６に示す実施形態では、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに接合した、例えばダイヤモンド状硬質炭素からなる光透過層１１が設けられている。光透過層１１の屈折率Ｎβは透光性カバー基板１の屈折率Ｎαよりも高い。透光性カバー基板１の一方主面１Ａには、タッチパネル５３が接着層５９を介して接合されている。接着層５９は、タッチパネル５３を構成するガラス部材と同等の屈折率ＮＧ（ＮＧは約１．４５）を有している。ガラスを主に使用しているタッチパネルと透光性カバー基板１とを接合する接着剤としては、接着層５９のように、ガラスに合わせて屈折率が調整された、屈折率が１．４５程度の接着剤を使用するのが好ましい。ダイヤモンド状硬質炭素とは、炭素を主成分とする非晶質構造をしたものであって、規則的な結晶構造を持つダイヤモンド、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）とは異なる。この非晶質ダイヤモンド状硬質炭素をグラファイトやダイヤモンドの同定によく用いられるラマン分光分析装置を使って調べると、ダイヤモンドのピーク位置である１３３３ｃｍ−１と、グラファイトのピーク位置である１５５０ｃｍ−１の近傍にそれぞれピークを有する。なお、本実施形態のダイヤモンド状硬質炭素の膜は、ピークがダイヤモンドあるいはグラファイトのいずれか一方に偏っていてもよく、好ましくはダイヤモンドのピーク位置に偏っている。このようなダイヤモンド状硬質炭素は、ユニバーサル硬度が２０〜５０ＧＰａと非常に硬い硬度を有しており耐摩耗性が高い。非晶質ダイヤモンド状硬質炭素の膜は、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等の薄膜形成手段を用いることができる。
【００３５】  本実施形態の光透過層１１はダイヤモンド状硬質炭素からなり屈折率Ｎβは約２．４２程度である。サファイアかならなる透光性カバー基板１の屈折率Ｎαは常光と異常光とで異なるが、ここでは１．７６とする。また、空気の屈折率Ｎ０は約１．００である。図６には、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに届く光（外光）の光路の例を矢印で示している。この外光は、太陽光や照明など、電子機器１の操作時の外部環境光に対応するものである。
【００３６】  異なる屈折率を有する層の境界部分では、この境界部分を通過する光の反射および屈折が生じる。特に、屈折率が大きい側から小さい側へ進む場合は、屈折率に応じたある角度（臨界角）以上の角度で入射した光は、全反射することが知られている。透光性カバー基板１では、外光が、透光性カバー基板１と光透過層１１の境界部分Ｄ１と、透光性カバー基板１と接着剤層５９との境界部分Ｄ２との２箇所において、全反射が起こる。
【００３７】  透光性カバー基板１と光透過層１１との境界部分Ｄ１では、sinθ１＝Ｎα／Ｎβを満たすθ１以上の入射角で入射した外光がこの境界部分Ｄ１で全反射を起こす。上述のように屈折率Ｎβは約２．４２であり、屈折率Ｎαは約１．７６程度であり、臨界角（第１臨界角）θ１は約４７°程度となっている。画像表示面５２ａの垂線から４７°以上傾いた角度範囲（図６に示す領域Ｅ１）から見た観察者には、この境界部分Ｄ１での全反射による外光の反射光が多く届く。画像表示面５２ａの一点から広がる光を考えた場合、画像表示面５２ａの垂線から４７°以上傾いた角度範囲（図６に示す領域Ｅ１）から見た観察者には、この外光の反射光（全反射による反射光）が相対的に大きくなるので、画像表示面５２ａからの光が表す画像情報を認識し難くなっている。
【００３８】  電子機器１００ではさらに、透光性カバー基板１と接着剤層５９との境界部分Ｄ２では、sinθ２＝ＮＧ／Ｎβを満たすθ２以上の入射角で入射した光がこの境界部分Ｄ２で全反射を起こす。上述のように屈折率Ｎβは約１．７６であり、屈折率ＮＧは約１．４５程度であり、臨界角（第２臨界角）θ２は約５５°程度となっている。画像表示面５２ａの垂線から５５°以上傾いた角度範囲（図６に示す領域Ｅ１）から見た観察者には、この境界部分Ｄ２での全反射による外光の反射光が多く届く。画像表示面５２ａの一点から広がる光を考えた場合、画像表示面５２ａの垂線から５５°以上傾いた角度範囲（図５に示す領域Ｅ１）から見た観察者には、この外光の反射光（全反射による反射光）が相対的に大きくなるので、画像表示面５２ａからの光が表す画像情報を認識し難くなっている。
【００３９】  このように透光性カバー基板１を有する電子機器１００では、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに届く光（外光）は、境界部分Ｄ１と境界部分Ｄ２との２段階の全反射が生じる。すなわち、透光性カバー基板１を備える電子機器１では、図６に示す領域Ｅ１からは、境界部分Ｄ１における外光の全反射光の影響で、画像表示面５２ａに示される画像情報が視認し難い。さらに図６に示す領域Ｅ２からは、境界部分Ｄ１における外光の全反射光に加えて、境界部分Ｄ２における外光の全反射光とが重なり、画像表示面５２ａに示される画像情報がさらに視認し難い。すなわち、電子機器１では、透光性カバー基板１に対する角度が比較的大きな位置にいる、例えば操作者の近くにいる他人などからは、画像表示面５２ａに表示された画像が見え難くなっている。特に、画像表示デバイス５２から出る光に比べて、太陽光や照明など外光の強さ（照度）が相対的に大きい環境において、画像表示面５２ａに表示された画像が顕著に見え難くなっている。
【００４０】  図６に示すように、透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに、透光性カバー基板１よりも屈折率の大きな光透過層１１を設けると、外光は境界部分Ｄ１と境界部分Ｄ２との２段階にわたって段階的に反射するので、他人から画像がより見えなくなる点で好ましい。光透過層１１はダイヤモンド状硬質炭素膜であることに限定されない。例えば、ジルコニア（Ｚｒ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体、チタニア（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、五酸化タンタル（ＴａＯ５）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および酸化タングステン（ＷＯ３）など、例えばサファイアに比べても比較的高い屈折率をもっていればよく特に限定されない。ダイヤモンド状硬質炭素膜は、硬度が高く耐摩耗性が高い等の点で好ましい。なお、図６に示す実施形態に限らず、例えば透光性カバー基板１の他方主面１Ｂに、透光性カバー基板１よりも屈折率の小さな光透過層を設けてもよく、透過性カバー基板１の一方主面１Ａの側に光透過層を設けてもよい。このような場合も、光透過層１１の厚さや屈折率等を調整することで、透光性カバー基板１を見る方向に応じた視認性に特徴を持たせることもできる。このように透光性カバー基板１と光透過層１１とを接合して一体的な基板状部材とすることで、この基板状部材全体の強度を高め、透光性カバー基板１の破損をより抑制することもできる。
【００４１】  図７は電子機器１００の電気的構成を示すブロック図である。図７に示されるように、電子機器１００は、制御部５０、無線通信部５１、画像表示デバイス５２、タッチパネル５３、圧電振動素子５５、外部スピーカ５６、マイク５７、撮像部５８及び電池５９を備えており、これらの構成要素は、機器ケース３内に収められている。
【００４２】  制御部５０は、ＣＰＵ５０ａ（図４にも図示している）及び記憶部５０ｂ等を備えており、電子機器１００の他の構成要素を制御することによって、電子機器１００の動作を統括的に管理する。記憶部５０ｂは、ＲＯＭ及びＲＡＭ等で構成されている。制御部５０には、ＣＰＵ５０ａが記憶部５０ｂ内の各種プログラムを実行することによって、様々な機能ブロックが形成される。制御部５０は各構成要素から多様かつ大量の情報を受け取り、これら情報を比較的短時間で処理（情報処理）する。この情報処理の際、ＣＰＵ５０ａは比較的多くの熱を発生する。ＣＰＵ５０ａが発した熱が機器ケース３内にとどまると、機器ケース３内の温度が上昇して、ＣＰＵ５０ａの動作が遅くなったり動作不良が生じる場合があり、また機器ケース３内の各部のその他の構成要素の動作不良も発生する場合がある。
【００４３】  サファイアからなる透光性カバー基板１は、熱伝導率が約４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、例えば熱伝導率が１Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度である石英ガラス等と比べて熱伝導率が大きい。このため電子機器１００では、ＣＰＵ５０ａから発した熱を、透光性カバー基板１を介して機器ケース３の外に効率的に放出することができる。透光性カバー基板１を備える電子機器１００では、ＣＰＵ５０ａが発した熱は機器ケース３の外部に素早く放出されるので、機器ケース３内の温度上昇が抑制されて、ＣＰＵ５０ａおよびその他の構成要素の動作不良も抑制される。
【００４４】  図３に示されるように、電子機器１００の裏面１０１、言い換えれば機器ケース３の裏面には、スピーカ穴２０及びマイク穴２１があけられている。また電子機器１００の裏面１０１からは、後述する撮像部５８が有する撮像レンズ５８ａが露出している。
【００４５】  無線通信部５１は、電子機器１００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５１ａで受信する。無線通信部５１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５０に出力する。制御部５０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などを取得する。また無線通信部５１は、制御部５０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５１ａから無線送信する。アンテナ５１ａからの送信信号は、基地局を通じて、電子機器１００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。
【００４６】  画像表示デバイス５２は、上述のように例えば、液晶画像表示デバイスであって、制御部５０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画像表示面５２ａに表示する。画像表示デバイス５２に表示される情報は、透光性カバー基板１の表示部分１ａに表示されることによって、当該情報は電子機器１００の使用者に視認可能となる。
【００４７】  タッチパネル５３は、例えば、投影型静電量容量方式のタッチパネルであって、透光性カバー基板１の表示部分１ａに対する使用者の操作を検出する。タッチパネル５３は、透光性カバー基板１の内側主面に貼り付けられており、互いに対向配置されたシート状の２つの電極センサーを備えている。２つの電極センサーは透明粘着性シートによって貼り合わされている。
【００４８】  一方の電極センサーには、それぞれがＸ軸方向（例えば電子機器１００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。他方の電極センサーには、それぞれがＹ軸方向（例えば電子機器１００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。透光性カバー基板１の表示部分１ａに対して使用者の指が接触すると、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とによって、タッチパネル５３において透光性カバー基板１の表示部分１ａに対する操作が検出される。タッチパネル５３において生じる、Ｘ電極及びＹ電極の間の静電容量変化は制御部５０に伝達され、制御部５０は当該静電容量変化に基づいて透光性カバー基板１の表示部分１ａ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。
【００４９】  圧電振動素子５５は、受話音を電子機器１００の使用者に伝えるためのものである。圧電振動素子５５は、制御部５０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５０は、受話音を示す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５５に印加する。圧電振動素子５５が、制御部５０によって受話音を示す音信号に基づいて振動させられることによって、電子機器１００の使用者には受話音が伝達される。このように、制御部５０は、音信号に基づいて圧電振動素子５５を振動させる駆動部として機能する。圧電振動素子５５については後で詳細に説明する。
【００５０】  外部スピーカ５６は、制御部５０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５６から出力される音は、電子機器１００の裏面１０１に設けられたスピーカ穴２０から外部に出力される。
【００５１】  マイク５７は、電子機器１００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５０に出力する。電子機器１００の外部からの音は、当該電子機器１００の裏面１０１に設けられたマイク穴２１から当該電子機器１００の内部に取り込まれて、マイク５７に入力される。
【００５２】  撮像部５８は、撮像レンズ５８ａ及び撮像素子などで構成されており、制御部５０による制御に基づいて、静止画像及び動画像を撮像する。
【００５３】  電池５９は、電子機器１００の電源を出力する。電池５９から出力された電源は、電子機器１００が備える制御部５０や無線通信部５１などに含まれる各電子部品に対して供給される。
【００５４】  ＜圧電振動素子の詳細＞  図８、９は、それぞれ、圧電振動素子５５の構造を示す上面図及び側面図である。図８、９に示されるように、圧電振動素子５５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５５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５５は、例えばバイモルフ構造を有しており、シム材５５ｃを介して互いに貼り合わされた第１圧電セラミック板５５ａ及び第２圧電セラミック板５５ｂを備えている。シム材５５ｃがなく、圧電セラミック板と電極とが交互に積層され、厚み方向の上側の圧電セラミク板と下側のセラミック板とで分極方向を異ならせた積層型圧電振動素子でもよい。
【００５５】  圧電振動素子５５では、第１圧電セラミック板５５ａに対して正の電圧を印加し、第２圧電セラミック板５５ｂに対して負の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板５５ａは長手方向に沿って伸び、第２圧電セラミック板５５ｂは長手方向に沿って縮むようになる。これにより、図１０に示されるように、圧電振動素子５５は、第１圧電セラミック板５５ａを外側にして山状に撓むようになる。
【００５６】  一方で、圧電振動素子５５では、第１圧電セラミック板５５ａに対して負の電圧を印加し、第２圧電セラミック板５５ｂに対して正の電圧を印加すると、第１圧電セラミック板５５ａは長手方向に沿って縮み、第２圧電セラミック板５５ｂは長手方向に沿って伸びるようになる。これにより、図１１に示されるように、圧電振動素子５５は、第２圧電セラミック板５５ｂを外側にして谷状に撓むようになる。
【００５７】  圧電振動素子５５は、図１０の状態と図１１の状態とを交互にとることによって、撓み振動を行う。制御部５０は、第１圧電セラミック板５５ａと第２圧電セラミック板５５ｂ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５５を撓み振動させる。
【００５８】  なお、図９〜１０に示される圧電振動素子５５では、シム材５５ｃを間に挟んで貼り合わされた第１圧電セラミック板５５ａ及び第２圧電セラミック板５５ｂから成る構造が一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。
【００５９】  ＜圧電振動素子の配置位置＞  図１２は、透光性カバー基板１を一方主面１Ａ側から見た際の平面図である。圧電振動素子５５は、両面テープ等の接着剤によって、透光性カバー基板１の一方主面１Ａに貼り付けられている。圧電振動素子５５は、透光性カバー基板１の一方主面１Ａにおいて、この透光性カバー基板１を一方主面１Ａ側から見た平面視で画像表示デバイス５２及びタッチパネル５３とは重ならない位置に配置されている。
【００６０】  ＜圧電振動素子の振動による受話音の発生について＞  本実施の形態では、圧電振動素子５５が透光性カバー基板１を振動させることによって、当該透光性カバー基板１から気導音及び伝導音が使用者に伝達されるようになっている。言い換えれば、圧電振動素子５５自身の振動が透光性カバー基板１に伝わることにより、当該透光性カバー基板１から気導音及び伝導音が使用者に伝達されるようになっている。
【００６１】  ここで、気道音とは、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。
【００６２】  図１３は気導音及び伝導音を説明するための図である。図１３には、電子機器１００の使用者の耳の構造が示されている。図１３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おり、実線４１０が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。
【００６３】  透光性カバー基板１に取り付けられた圧電振動素子５５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、透光性カバー基板１が振動して、当該透光性カバー基板１から音波が出力される。使用者が、電子機器１００を手に持って、当該電子機器１００の透光性カバー基板１を当該使用者の耳介２００に近づけると、あるいは当該電子機器１００の透光性カバー基板１を当該使用者の耳介２００に当てると、当該透光性カバー基板１から出力される音波が外耳道孔２１０に入る。透光性カバー基板１からの音波は、外耳道孔２１０内を進み、鼓膜２２０を振動させる。鼓膜２２０の振動は耳小骨２３０に伝わり、耳小骨２３０が振動する。そして、耳小骨２３０の振動は蝸牛２４０に伝わって、蝸牛２４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経２５０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、透光性カバー基板１から使用者に対して気導音が伝達される。
【００６４】  また、使用者が、電子機器１００を手に持って、当該電子機器１００の透光性カバー基板１を当該使用者の耳介２００に当てると、耳介２００が、圧電振動素子５５によって振動させられている透光性カバー基板１によって振動させられる。耳介２００の振動は鼓膜２２０に伝わり、鼓膜２２０が振動する。鼓膜２２０の振動は耳小骨２３０に伝わり、耳小骨２３０が振動する。そして、耳小骨２３０の振動は蝸牛２４０に伝伝わり、蝸牛２４０において電気信号に変換される。この電気信号は、聴神経２５０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、透光性カバー基板１から使用者に対して伝導音が伝達される。図１３では、耳介２００内部の耳介軟骨２００ａも示されている。
【００６５】  なお、ここでの伝導音は、骨導音（「骨伝導音」とも呼ばれる）とは異なるものである。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。図１３においては、例えば下顎骨３００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。
【００６６】  このように、本実施の形態に係る電子機器１００では、圧電振動素子５５が前面の透光性カバー基板１を適切に振動させることによって、透光性カバー基板１から電子機器１００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。本実施の形態に係る圧電振動素子５５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電子機器１００を構成することによって様々メリットが発生する。
【００６７】  例えば、使用者は、透光性カバー基板１を耳に当てれば音が聞こえることから、電子機器１００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。
【００６８】  また、使用者は、周囲の騒音が大きい場合には、耳を透光性カバー基板１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。
【００６９】  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、透光性カバー基板１を耳（より詳細には耳介）に当てることによって、電子機器１００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、当該ヘッドホンに透光性カバー基板１を当てることによって、電子機器１００からの受話音を認識することができる。
【００７０】  ＜受話口の穴（レシーバ用の穴）について＞  携帯電話機などの電子機器では、当該電子機器の内部に設けられたレシーバ（受話用スピーカ）から出力される音を当該電子機器の外部に取り出すために、前面の透光性カバー基板１に受話口の穴があけられることがある。
【００７１】  本実施の形態に係る電子機器１００では、透光性カバー基板１が振動することによって受話音が発生することから、電子機器１００に受話口の穴が無くても、受話音を適切に使用者に伝えることができる。透光性カバー基板１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体であって、強化ガラス等とも比べて非常に硬い。さらに、各種薬品に対する耐性も非常に高い。このようなアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする単結晶体を加工して、例えが受話口の穴をあける加工を行う場合は、例えばレーザー加工装置等の高額な製造装置が必要となったり、加工に要する時間が長くなってしまい、製造コストが比較的大きくなる場合がある。本実施形態の透光性カバー基板１は受話口の穴を有さないので、この穴加工にかかるコストが生じず、電子機器１００の製造コストが小さい。また、透光性カバー基板１に受話口の穴を有さないので、透光性カバー基板１の強度が比較的高く維持されている。また、本実施の形態では、電子機器１００の表面に受話口の穴がないことから、受話口の穴から水やほこり等が入るといった問題が発生しない。よって、電子機器１００では、この問題に対する防水構造や防塵構造が不要となり、電子機器１００のさらなるコストダウンを図ることができる。
【００７２】  なお、上述の例では、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、本願発明は携帯電話機以外の電子機器にも適用することができる。例えば、本願発明は、ゲーム機、ノートパソコン、ポータブルナビゲーションシステムなどに適用することができる。
【００７３】  また、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７４】  １  透光性カバー基板  １Ａ  一方主面  １Ｂ  他方主面  ５０  制御部  ５２  画像表示デバイス  ５２ａ  画像表示面  ５３  タッチパネル  ５５  圧電振動素子  １００  電子機器
【図１】
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【図２】
2015099101.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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