CN101010982A - 视听装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视听装置(1)，其具有用于显示图像信息并可受控发射光的平面元件(2)和用于输出声音信息并可被激励为横向弯曲振动并由此而发射声波的平面抗弯曲元件(3)。通过将该声波发射元件(2)基本上与光发射元件(3)同延地构成，可以特别紧凑地实现具有本发明视听装置的设备，必要时还可节省组件。

Description

视听装置

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的视听装置。

背景技术

在归类为具有多个分立设置并包括发射声波的薄膜的传统扬声器盒时，本发明装置的声学部件是平面扬声器，其中具有足够弯曲刚度的平面元件可被激励为进行横向弯曲振动并因此发射声波。这种用于输出声音信息的声波发射元件是公知的，并例如公开在公开文本DE19917584A1中。对于这种类型的电声变换器，公知存在很多应用可能。

欧洲专利文献EP0847669B1、EP0847670B1和EP0847671B1公开了这样的扬声器，其包括可以保持馈入的振动能量并通过弯曲波在至少一个有效的、垂直于厚度方向的平面中传播该能量的元件，由此共振模式振动分量分布在该平面上。该元件上的变换器就设置在该平面内通过计算预先确定的位置上，以便将该元件设置为振动并可以进入共振。在此提供一种声学辐射器，该辐射器在共振时提供音频输出信号。该元件具有一个刚性的、轻便的面板，该面板具有两侧都被表面层覆盖的芯。该芯例如由硬塑料泡沫或蜂窝矩阵组成，而表面层例如由纸、硬纸板、塑料、金属膜或金属片组成。该面板的四周通过弹簧悬挂、例如由泡沫橡胶制成的框架来保持，该框架本身又容纳在轻便的、包裹四周的例如由铝或塑料制成的框架中。

由于适合于这种扬声器的材料有限，在该公知的装置中目前需要将扬声器集成在计算机监视器的机箱的侧壁中(EP0847669B1)，或者设置在包含膝上型计算机的显示屏的组件上，用以在使用位置和支撑位置之间移动或偏转(EP0847671B1)，或者实施为视听多媒体系统的移动图像投影仪的用于投影图像的屏幕(EP0847670B1)。

目前公知的视听装置的缺点是，除了平面的、实施为显示图像信息的元件之外还必须设置一个或多个平面扬声器。由此该视听装置占据较大的空间，这通常是不希望发生的。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是提供一种开头所述类型的视听装置，其在尽可能简单的结构下需要很小的空间。

该技术问题是通过一种视听装置解决的，其具有用于显示图像信息并可受控发射光的平面元件和用于输出声音信息并可被激励为横向弯曲振动并由此而发射声波的平面抗弯曲元件，该声波发射元件基本上与光发射元件同延地构成。通过该两个平面元件的同延结构，也就是说这两个元件覆盖相同的平面内容，实现了视听装置的更为紧凑的结构。声音信息和图像信息对收听者和收看者来说都是从相同的平面源发出的，也就是基本上有相同的来源。光发射元件在此应理解为光主动平面，其不是象投影屏幕等那样仅反射入射到它上面的光。由此用于显示图像信息和用于输出声音信息的元件可以集成到一个设备中，其中通过该平面元件的同延结构而实现的空间节省尤其是对小型设备非常有利。此外通过该元件基本上同延的结构可以节省整个组件。

在本发明的优选实施方式中，将声波发射元件实施为光发射元件的载体层。这两个平面元件在此基本上覆盖相同的平面内容，但没有位于相同的几何平面内。该层结构例如在光发射元件的材料不具有足以作为声波发射元件工作的弯曲刚度时是有利的。这样光发射元件直接地或按照三明治式的结构利用功能性中间层设置在具有足够弯曲刚度的声波发射元件上。

在本发明装置的替换优选实施方式中，声波发射元件通过光发射元件本身来形成。如果对光发射元件采用具有高弯曲刚度的材料，则该光发射元件还可以被激励为横向弯曲振动并因此发射声波。在这种情况下，所述平面元件基本上覆盖相同的平面内容并位于相同的几何平面内，也就是集成到同一个组件中。通过一个元件的整体式结构，该元件既用于显示图像信息同时又用于输出声音信息，为本发明的视听装置提供了另外的结构自由性。

在本发明装置的优选实施方式中，所述光发射元件具有由有机光发射二极管组成的层。对于简称为OLED的有机光发射二极管的基础单元结构由一叠薄的有机层构成，这些有机层像三明治那样设置在透明阳极和金属阴极之间。提供这种由高分子薄膜制成的有机晶体管使得可以制造薄的、大面积、同时柔性的显示元件，这些显示元件可以在电致发光的控制下发射光。还可以考虑使用其它例如由一种特殊塑料制成的柔性显示屏，该特殊塑料在施加电压时发光。OLED既可以设置在实施为声波发射元件的载体层上，也可以用作柔性的、抗弯曲的并且可被激励为发射声波的元件。

在本发明装置的优选实施方式中，为所述声波发射元件配备至少一个电机械式变换器，该变换器将输入其中的音频信号转换为机械振动，借助该机械振动可以将声波发射元件激励为横向弯曲振动。根据声波发射元件的大小和形状以及根据周围的边界条件，将一个、优选为多个电机械式变换器例如借助粘接技术与声波发射元件连接，向这些变换器输入载声体的音频信号作为电输入信号。大致实施为振荡线圈的电机械式变换器将该音频信号变换为将传送给声波发射元件的机械振动。通过该机械振动将该声波发射元件激励为横向弯曲振动，由此从该元件输出与音频信号对应的声音信息。

优选的，在所述至少一个变换器之前连接电信号处理单元，借助它可以平衡声波发射元件的声学传输特性中的非线性性。在此采用的平面扬声器的频率特性通过声波发射元件的机械特性以及通过设置在该声波发射元件上的变换器的数量和位置来确定。该频率特性一般具有会导致特定频率范围内的声波发射产生声音失真的非线性性。为了使声波发射元件能够无失真地输出音调和声音，在变换器之前连接电信号处理单元，在该处理单元中根据频率对音频信号进行滤波，以提供总体来说具有线性传输特性的声学系统。

在本发明装置的优选实施方式中，所述电信号处理单元具有数字信号处理器，用于存储声波发射元件的传输函数和用于按照对应于该传输函数的反振幅值的频率特性对输入其中的音频信号进行预处理。采用数字信号处理器来对音频信号进行电预处理，使得可以存储预先确定的由声波发射元件和设置在该元件上的电机械式变换器组成的所述系统的传输函数。因此对于每种配置，首先根据变换器的材料、大小、厚度和张紧程度给定以及变换器的数量、类型和位置来确定适合该配置的声学传输函数。该传输函数存储在数字信号处理器的存储器中，其中对信号处理器这样编程，根据所存储的传输函数的反函数来对输入该处理器的音频信号进行滤波，由此平衡了该传输函数中的非线性性。因此对于视听装置的结构提供了声波发射元件和变换器的多种组合，这些组合对于高音质要求-甚至是HiFi-也完全够用。

在本发明装置的另一优选实施方式中，为了在电信号处理单元和连接在至少一个变换器之前的输出放大器之间进行信号传输而设置红外线或无线传输段。如果视听装置受到这样的限制，即由于空间原因信号处理单元不能直接设置在声波发射元件的附近，而且也无法容易地实现借助录音电缆的连接或者这样的构造的成本太高，则可以无线地通过电波或红外线来传输预处理后的音频信号。但接收的音频信号在输入至少一个电机械式变换器之前先在连接在前的输出放大器中放大。从而例如可以将信号处理单元直接设置在声音发生器如DVD播放器或调谐器中，而将输出放大器设置在具有声波发射元件的设备中。

有利地可以将本发明的视听装置用于移动无线设备、个人计算机或膝上型电脑的显示屏、多媒体设备、HiFi设备、测量设备、烹调设备、个人数字助理等等。应用的多面性基本上延伸到所有具有既用于显示图像信息又用于输出声音信息的平面元件的视听装置。

附图说明

下面借助附图解释本发明的实施例和其它优点，其中

图1示出本发明视听装置的第一实施例，其中声波发射元件实施为光发射元件的载体层，

图2示出本发明视听装置的第二实施例，其中声波发射元件通过光发射元件本身来构成，

图3示出有机光发射二极管的横截面图作为光发射元件的单元结构的细节，

图4示出用于显示对音频信号的信号处理装置的框图，该音频信号由声音发生器输出并输入本发明视听装置的变换器。

具体实施方式

视听装置1，例如移动电话设备、个人计算机或膝上型电脑、多媒体设备、HiFi设备、测量设备、烹饪设备、个人数字助理等等按照图1和图2具有用于显示图像信息并可受控发射光的平面元件2，还具有用于输出声音信息并可被激励为横向弯曲振动并由此而发射声波的平面抗弯曲元件。在示出的视听装置1的实施例中，声波发射元件3的边缘至少部分地被夹住，这在上述设备外壳内的显示屏和显示单元中是很常见的。声波发射元件3实施为薄的、抗弯曲的平板，在其表面上固定了至少一个电动机械式变换器4。该电动机械式变换器4由声音发生器6控制，从而该变换器4按照声音发生器6的音频信号机械振动，并通过将其固定在声波发射元件3上而将该元件激励为弯曲振动。如果元件3在实行横向弯曲振动时进入共振，则该声波发射元件3产生音调和声音。为了在频率特性中使得由变换器4和声波发射元件3及光发射元件2组成的系统达到尽可能线性的传输特性，将声音发生器6的声音信号首先输入信号处理单元5，后者的结构和功能将借助图4详细解释。按照本发明，声波发射元件3基本上实施为与光发射元件2同延的。由此实现了上述类型设备的特别紧凑的结构，因为扬声器覆盖的平面内容基本上与显示屏相同。

在图1所示的实施方式中，声波发射元件3实施为光发射元件2的载体层。用于显示图像信息的平面元件2在此与用于输出声音信息的平面元件3平行，并设置在该平面元件3上。该实施方式在光发射元件2单独不具有足以用作声波发射元件3的弯曲刚性时是有利的。但如果这样给定，则如图2所示的实施例那样声波发射元件3由光发射元件本身构成。由此可以通过相同的平面元件2或3来实现两个功能，即图像信息的再现和声音信息的再现。因此可以更平坦和更简单地制造上述设备的视听装置1。光发射元件2例如可以通过由有机光发射二极管20(参见图3)制成的薄膜构成，该薄膜目前已经可以按照卷绕或折叠的方式实现并制成具有足够弯曲刚性，以用作声波发射器。

对于由简称为OLED的有机光发射二极管20制成的光发射薄膜，分为有源矩阵结构和无源矩阵结构。作为基础的OLED单元20按照图3由一叠薄的有机层构成，这些有机层像三明治那样设置在透明阳极21(大致由横条纹结构的铟锡氧化物制成)和金属阴极22之间。这些有机层具有空穴注入层23、空穴传输层、由相邻设置的蓝光有机发射器条纹25b、绿光有机发射器条纹25g和红光有机发射器条纹25r组成的层、和电子传输层26。如果通过阳极21和阴极22之间的电压源28施加2至10V的合适的直流电压，则注入的正电荷(空穴)和负电荷(电子)在层25中与有机发射器重新结合，以通过电致发光而产生光。所产生的蓝色光29b、绿色光29g和红色光29r穿过玻璃基底层27逸出，其中通过有目的地控制薄膜2上的各个OLED单元20可以彩色地显示静态以及随时间变化的内容的图像信息。

对本发明有决定意义的是，光发射元件2和声波发射元件3的同延形状具有足够高的弯曲刚度，以便能通过电机械式变换器4激励为横向弯曲振动地按照平面扬声器的形式发射声波。由于多种可考虑的材料和材料组合与位于不同位置的多个电机械式变换器4的组合，这些变换器优选通过按照电力学原理工作的振荡线圈来实施，因此同样存在很多不同的传输特性。由此产生极为不同的尺寸和边界条件(该振动系统的夹紧)，它们在其传输函数中具有或强或弱的非线性性，这些非线性性将导致公知的声音失真。为了校正该传输误差，按照本发明建议一种电信号处理单元5，按照图4向其输入声音发生器6的音频信号，如模拟的磁带或盒式带设备的音频信号。可替换的，声音发生器6还可以是CD或DVD播放设备，其中可以去掉信号从模拟转换为数字的相应分量，反之亦然。信号处理单元5的组装在外壳50内的部件尤其是一个电滤波器，其传输函数实施为与视听装置1的传输特性的频率特性相反。信号处理单元5具有扫描/保持元件51作为输入电路，该元件通常也称为“采样&保持”电路。由此按照预定的扫描理论对从声音发生器6作为模拟信号输入的音频信号进行扫描。将扫描后的各瞬时值临时存储并提供给模拟-数字转换器52。该模拟-数字转换器52将串行提供的音频信号的瞬时值转换为以二进制表示的数字信号。将该数字信号输入数字信号处理器53或CPU，在该处理器中纯计算地执行校正频率特性所需要的信号成型。信号处理器53的输出端与数字-模拟转换器54连接，利用该转换器54将信号处理器53的二进制输出信号又转换为模拟信号。该模拟信号通过实施为输出放大器的末级输入电机械式变换器4或多个电机械式变换器4，在后一种情况下这些电机械式变换器4是并联的。

图4所示的信号处理单元5的实施方式有利地利用了数字信号处理发展中的进步。功能强的数字信号处理器长久以来在很大范围中也已用于实时应用。数字信号处理器、数字信号处理器用于实现独特功能的应用可能和实施方式在此可以是公知的前提条件。因此在图4的示意图中，没有详细给出数字信号处理器53或可替换使用的CPU的结构。通常，信号处理器除了具有微控制器外，还具有实际的控制单元、程序存储器、数据存储器和输入/输出存储器，其中这些单元通过总线系统与并行地址导线、控制导线和数据导线连接。将特定的适用于独特的应用情况的程序存储在程序存储器中的可能性，使得信号处理器53成为通用的电子电路。在这里的情况下，有利的是将滤波器实施为FIR(有限脉冲响应)滤波器的形式，利用该滤波器还可以按公知方式实现实时要求中的复杂传输函数。在所示解决方案中，信号处理单元5必要时还可以包括多个在并行运行方式下工作的数字信号处理器53，如果对视听装置1的传输质量提出非常高的要求的话。在本发明中还要指出，信号处理单元5的外壳50的输出端和末级56之间的连接不必实施为电气导线。如图4的实施例所示，有利的是，作为信号处理单元5的外壳50与输出放大器56之间的连接可以设置为无线段55，如红外线连接。这在信号处理单元5的外壳50出于构造的原因不能直接设置在视听装置1、也就是平面元件2或3以及设置在该元件上的变换器4附近时特别有利。

Claims (9)

1.一种视听装置(1)，其具有用于显示图像信息并可受控发射光的平面元件(2)和用于输出声音信息并可被激励为横向弯曲振动并由此而发射声波的平面抗弯曲元件(3)，其特征在于，该声波发射元件(2)与该光发射元件(3)基本上同延地构成。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述声波发射元件(3)实施为所述光发射元件(2)的载体层。

3.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述声波发射元件(3)通过所述光发射元件(2)本身来形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述光发射元件(2)具有由有机光发射二极管(20)构成的层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)，其特征在于，为所述声波发射元件(3)配备至少一个电机械式变换器(4)，该变换器(4)将作为电输入信号输入其中的音频信号转换为机械振动，借助该机械振动可以将该声波发射元件(3)激励为横向弯曲振动。

6.根据权利要求5所述的装置(1)，其特征在于，在所述至少一个变换器(4)之前连接电信号处理单元(5)，借助该电信号处理单元可以平衡所述声波发射元件(3)的声学传输特性中的非线性性。

7.根据权利要求6所述的装置(1)，其特征在于，所述电信号处理单元(5)具有数字信号处理器(53)，用于存储所述声波发射元件(3)的传输函数以及用于按照对应于该传输函数的反振幅值的频率特性对输入其中的音频信号进行预处理。

8.根据权利要求7所述的装置(1)，其特征在于，为了在所述电信号处理单元(5)和连接在所述至少一个变换器(4)之前的输出放大器(56)之间进行信号传输而设置红外线或无线传输段(55)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置(1)在移动无线设备、个人计算机或膝上型电脑的显示屏、多媒体设备、HiFi设备、测量设备、烹饪设备、个人数字助理等中的应用。