CN102859998B - 一种装置和相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种包括电子显示器和固定部件的装置，该固定部件被配置为覆盖该电子显示器的显示面，使得该电子显示器的显示面位于该固定部件后面，该电子显示器/显示面被配置为相对于该固定部件振动，该电子显示器/显示面的振动被配置为转移与该电子显示器的平面相邻的空气以在该固定部件的方向中生成声波，其中，该固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的声波能够辐射通过该固定部件。

Description

一种装置和相关方法
技术领域
本公开涉及声学显示器、相关装置、方法和计算机程序的领域，并且具体涉及用于控制生成声波的定向性的装置和方法。一些公开方面/实施方式涉及便携式电子设备，特别是可以手持使用的所谓的便携电子设备(尽管在使用中可以将它们置于支架中)。这种便携电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)。
根据一个或多个公开方面/实施方式的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通信功能(例如电话通信、视频通信和/或文本传输)，短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能，交互式/非交互式查看功能(例如web浏览、导航、TV/节目收看功能)，音乐记录/播放功能(例如MP3或其他格式和/或(FM/AM)无线电广播记录/播放)，数据功能的下载/发送，图像获取功能(例如使用(例如内置)数码相机)和游戏功能。
背景技术
随着便携式电子设备变得越来越小，功能组件的尺寸被迫减小。另外，当前存在对于更大的显示器的需求，其中该更大的显示器使得能够在给定的时间查看更大量的信息。更小的设备与更大的显示器的组合对设备制造商降低扬声器的尺寸施加了压力。不幸的是，在不牺牲音频性能的前提下，利用常规的扬声器可以实现很小的进一步尺寸降低。此时，该性能对于语言是足够的，但是对于音乐则期望增加。利用当前的移动电话，由于在设备的前面缺乏空间，所以通常经过外壳的背面或侧面路由声音，因而进一步折中了音频性能。
为了克服该问题，一些制造商已经开始用集成显示器扬声器代替常规扬声器。利用集成显示器扬声器，显示器、显示器盖子或显示器和显示器盖子的组合作为扬声器振膜。在这些设备中，使用致动器来振动显示器/盖子以在相邻空气中造成压力波。US2005/0226455A1公开了一种振动的显示器；EP1617703A2、WO2006/038176A1和WO2009/017278A1公开振动的显示器盖子；并且EP1827057A2、GB2360901A和EP1912469A1公开了振动的显示器/显示器盖子组合。
虽然集成显示器扬声器已取得一些成功，但是它们不是没有问题。一个该问题与来自显示器/盖子的外表面的反射相关联。当显示器/盖子振动时，外表面上的反射也振动并且干扰用户，从而对于显示图像的质量具有负面影响。具体而言，由于在显示器/盖子的中心的较大偏移，显示器/盖子的振动在低频上(＜400Hz)更加可见。
集成显示器扬声器的进一步的发展导致分布模式扬声器(DML)的发现。DML是一种平板显示器扬声器，在该扬声器中通过在柔性显示器面板中引起均与分布的振动模式来生成声音。这与通过在振膜中引起活塞运动来生成声音的大部分其他类型的扬声器相反。DML扬声器的优点在它们是平板的，只要该面板足够大它们就展示良好的频率响应，它们能够从单个面板生成立体声，并且可以实现宽广的声频散。但是，这些扬声器也遭受上述反射问题，并且另外仅与大型面板显示器(例如TV屏幕)一起工作良好，其中在该大型面板显示器中振动模式过于密集乃至用户不能注意到它们。随着显示器尺寸的降低，振动模式的密度降低，这导致更大的畸变和更差的频率响应。
设备扬声器的另一个问题在于生成声音的定向性。在特定情况中，用户希望在或集成的免提(IHF)或喇叭扩音器模式使用他的电话。如果例如用户希望在电话呼叫期间与对方讨论屏幕上的内容则出现该情况。在该情况中，听筒模式是不实际的，因为对着耳朵把持电话将阻止用户查看屏幕。另外，听筒的使用可能是不方便的。
在IHF模式中，用户可能想要声音全方向地传出扬声器，从而其他人能够听到音频输出。在用户收听音乐或者卷入电话呼叫时可能是该情况。但是在其他情况中，用户可以更喜欢一些私密性。例如如果用户正在电话上讨论敏感的或个人的问题，则他可能不想附近的其他人听到双方的谈话。
在全部波生成源中，定向性(或指向性)取决于源相对于生成波长的尺寸。源比声波的波长越大，则定向性越大。许多当前声波提供小的定向性区分，因为声音经由小孔传出外壳。因此改善定向性的一种方法是增加源的尺寸。但是随着电子设备增加扬声器的尺寸抑制了设备的小型化。因此控制IHF模式中的音频输出的定向性而不妨碍设备的小型化是有利的。
本文公开的装置和相关方法可以解决或不解决一个或多个上述问题。
在先公布文件或任何背景在本说明书中的罗列和讨论无需被认为是承认该文件或背景是现有技术的状态一部分或者是常用知识。本公开的一个或多个方案/实施方式可以解决或不解决一个或多个背景问题。
发明内容
根据第一方面，提供了一种包括电子显示器和固定部件的装置，该固定部件被配置为覆盖该电子显示器的显示面，使得该电子显示器的显示面位于该固定部件后面，该电子显示器/显示面被配置为相对于该固定部件振动，该电子显示器/显示面的振动被配置为转移(displace)与该电子显示器的平面相邻的空气以在该固定部件的方向中生成声波，其中，该固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的该声波能够辐射通过该固定部件。
关于该电子显示器/显示面的运动的术语“振动”可以包括电子显示器/显示面朝向或远离该固定部件的任意(例如规律的)振荡运动，其中该振荡运动将导致(例如具体定义的)声波的生成(例如因而用户可以收听来自便携式电子装置/设备的(例如音乐/语音)音频)。
该电子显示器/显示面可以被配置为向该装置的用户显示视觉内容。该固定部件可以被配置为保护该电子显示器/该电子显示器的显示面。
该固定部件可以包括多个孔。可以选择该孔的尺寸使得该孔对于裸眼基本上不可见。可以选择孔的数量和该孔的尺寸中的一个或两个以控制该电子显示器/显示面的振动模式。可以选择该孔的该尺寸以最小化以下之中的一个或多个在该孔之中的积聚：污垢、皮肤、灰尘、湿气和油脂。该固定部件可以包括涂层，该涂层被配置为排斥以下之中的一个或多个：污垢、皮肤、灰尘、湿气和油脂。
该装置可以包括被配置为振动该电子显示器/显示面的一个或多个致动器。该一个或多个致动器可以被配置为基于音频信号振动该电子显示器/显示面。
该装置可以包括位于该电子显示器后面的附加固定部件。该附加固定部件可以基本上是声学透明的。该附加固定部件可以被配置为使得由该振动生成的该声波能够辐射通过该附加固定部件。该附加固定部件的声学透明度可以与该固定部件的声学透明度基本上相同、更小或更大，以例如提供定向性影响，向用户提供更多私密性，向相邻非用户提供更少干扰。
该固定部件、附加固定部件和该电子显示器可以带电。该固定部件和附加固定部件可以具有相反的极性。该固定部件和附加固定部件可以被配置为基于它们各自的极性来吸引并且排斥该电子显示器。
该电子显示器可以包括两个驻极体膜。每个驻极体膜可以被配置为存储电荷。
可以通过外部极化电源控制该固定部件和附加固定部件的极性。该外部极化电源可以被配置为基于音频信号控制该固定部件和附加固定部件的极化。该装置可以包括外部极化电源。该外部极化电源可以被配置为基于音频信号来极化该电子显示器。
该固定部件和附加固定部件可以被配置为产生偶极辐射模式。
该附加固定部件可以包括罩。该罩可以被配置为防止在该电子显示器的后面生成的声波与在该电子显示器的前面生成的声波互相影响。该罩可以包括吸收空气的材料。
该罩可以包括滑动部件和不滑动部件。该滑动部件和不滑动部件中的每个部件可以包括多个孔。该滑动部件可以被配置为在第一位置与第二位置之间滑动，在该第一位置中，该滑动部件的孔与该不滑动部件的孔对齐以使得所述声波能够辐射通过该罩，并且在该第二位置中，该不滑动部件的孔被该滑动部件的材料覆盖以防止声波辐射通过该罩。
该电子显示器/显示面可以包括至少两个分段。每个分段可以被配置为独立于其他分段振动并生成声波。可以由单独的致动器驱动每个分段的振动。该固定部件和附加固定部件可以被分割成节。每个节可以被配置为吸引并且排斥该电子显示器的对应的分段。
由不同的分段生成的声波可以被配置为彼此互相影响以形成干扰模式以增加辐射的声的定向性。生成的声波可以包括超声波和可听波。该可听波可以被配置为调制该超声波以增加该辐射的声的定向性。
该固定部件可以包括触摸屏技术。该触摸屏技术可以被配置为使得该装置的用户能够通过触摸该固定部件来直接与在该电子显示器/显示面上显示的内容交互。
该固定部件可以包括触觉技术。该触觉技术可以被配置为当该装置的用户触摸该固定部件时向该用户提供触觉反馈。
该电子显示器可以包括一个或多个以下显示器技术：有机LED、无机LED、电致变色、电泳和电润湿技术。
根据另一个方面，提供了一种包括本文所述的任意装置的便携式电子设备。该装置可以是便携式设备的模块。
根据另一个方面，提供了一种用于生成声波的方法，该方法包括：
使用一种装置，该装置包括电子显示器和固定部件，该固定部件被配置为覆盖该电子显示器的显示面，使得该电子显示器的该显示面位于该固定部件后面，该电子显示器/显示面被配置为相对于该固定部件振动，该电子显示器/显示面的振动被配置为转移与该电子显示器的平面相邻的空气以在该固定部件的方向中生成声波，其中，该固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的该声波能够辐射通过该固定部件；以及
振动该电子显示器/该电子显示器的显示面以生成将要辐射通过该固定部件的声波。
根据另一个方面，提供了一种用于组装用于生成声波的装置的方法，该方法包括：
提供电子显示器和固定部件，该固定部件基本上是声学透明的；
将该电子显示器放置在该固定部件后面，使得该固定部件覆盖该电子显示器的显示面；以及
配置该电子显示器/显示面以相对于该固定部件振动，以转移与该电子显示器的平面相邻的空气并且生成将要辐射通过该固定部件的声波。
根据另一个方面，提供了一种用于使用一种装置来控制声波的生成的计算机程序，该装置包括电子显示器和固定部件，该固定部件被配置为覆盖该电子显示器的显示面，使得该电子显示器的该显示面位于该固定部件后面，该电子显示器/显示面被配置为相对于该固定部件振动，该电子显示器/显示面的振动被配置为转移与该电子显示器的平面相邻的空气以在该固定部件的方向中生成声波，其中，该固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的该声波能够辐射通过该固定部件，该计算机程序包括被配置为控制该电子显示器/显示面的振动以生成将要辐射通过该固定部件的声波的代码。
根据另一个方面，提供了一种包括电子显示器和固定的显示器盖子的装置，该固定的显示器盖子被配置为覆盖该电子显示器的显示面，使得该电子显示器的该显示面位于该固定的显示器盖子后面，该电子显示器/显示面被配置为相对于该固定的显示器盖子振动，该电子显示器/显示面的振动被配置为转移与该电子显示器的平面相邻的空气以在该固定的显示器盖子的方向中生成声波，其中，该固定的显示器盖子基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的声波能够辐射通过该固定显示器盖子。
根据另一个方面，提供了一种包括用于显示的部件和用于覆盖的部件的装置，该用于覆盖的部件被配置为覆盖该用于显示的部件并且相对于该用于显示的部件固定，使得该用于显示的部件位于该用于覆盖的部件后面，该用于显示的部件被配置为相对于该用于覆盖的部件振动，该用于显示的部件的振动被配置为转移与该用于显示的部件相邻的空气以在该用于覆盖的部件的方向中生成声波，其中，该用于覆盖的部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的该声波能够辐射通过该用于覆盖的装置。
本公开孤立或各种组合地包括无论在该孤立或各种组合中是否特别声明(包括要求的)的一个或多个对应的方面、实施方式或特征。用于执行一个或多个所述功能的对应的装置也落入本文的公开中。
用于实现一个或多个本文公开的方法的对应的计算机程序也落入本文公开之中并且包括在一个或多个本文所述的实施方式之中。
上文的摘要仅仅用于示例而非限制的意图。
附图说明
现在参考附图，仅以示例的方式给出描述，其中：
图1a示意性地示出了常规扬声器；
图1b示意性地示出了静电扬声器；
图1c示意性地示出了集成显示器扬声器；
图1d示意性地示出了分布模式扬声器；
图2a根据第一设置示意性地示出了在偶极配置中具有声学透明的屏幕的集成显示器扬声器；
图2b根据第二设置示意性地示出了在偶极配置中具有声学透明的屏幕的集成显示器扬声器；
图2c根据第三设置示意性地示出了在偶极配置中具有声学透明的屏幕的集成显示器扬声器；
图2d示意性地示出了在单极性配置中具有声学透明的屏幕的集成显示器扬声器；
图2e示意性地示出了在可选择的单极性或偶极配置中具有声学透明的屏幕的集成显示器扬声器；
图3示意性地示出了包括本文所述的装置的设备；
图4示意性地示出了用于生成声波的方法；
图5示意性地示出了用于组装用于生成声波的装置的方法；以及
图6示意性地示出了用于提供程序的计算机可读介质。
具体实施方式
扬声器是将电信号转换为声音的电声换能器。扬声器根据电信号的变化振动，导致围绕它的空气颗粒移动。当扬声器前后移动时，空气压力相应地增加和减小。这样，扬声器通过空气发送压力波动的波作为传送的干扰。当波动到达人耳时其导致耳膜内外振动，该运动被我们的大脑解释为声音。
由于声波频率和空气压力等级的变化，我们从不同的振动物体听到不同的声音。较高频率简单地意味着空气压力波动更快。我们将其记录为较高音高。空气压力等级是声波的幅度，其确定声音有多大。具有较大幅度的声波更多地运动到我们的耳膜，并且我们将该感觉记录为较高音量。
扬声器是现代音频系统中最可变的元件并且通常在比较声音系统时负责最多畸变和可听差异。
在图1a中显示了常规的扬声器，其包括膜片101、框架102、悬架103、磁体104、音圈105、音频信号输入106、防尘盖107和罩(enclosure)108。扬声器通过快速振动膜片101来生成声波。膜片101是柔性的(通常由纸、塑料或金属制造)并且其宽的末端附接到悬架103。悬架103是柔性材料的轮缘，其允许膜片101运动并且被附接到扬声器的框架102。将膜片101的窄的末端连接到音圈105，通过被称为三脚架(未显示)的柔性材料环将音圈105自身附接到框架102。三脚架将音圈105保持在原地但是允许其来回自由运动。防尘盖107简单地防止尘灰颗粒到达扬声器的组件。
将音圈105放置在磁体104的恒定磁场中。当电流流经音圈105时，一个力作用在音圈上，其中该力的方向取决于根据弗莱明(Fleming)左手法则的电流方向。这样，音圈105中的交流电流可用于反复颠倒音圈105与磁体104之间的力。这像活塞一样来回快速推动音圈105。
当音圈105运动时，其推拉膜片101(如箭头109所指示)。这导致扬声器的前面(和后面)的空气的振动，造成声波。也可以将这一电气音频信号解释为波。用于表示记录的声波的该波的频率和幅度指示音圈105运动的速率和距离。这反过来确定由膜片101生成的声波的频率和幅度。
不同的扬声器尺度更好地适用于不同的频率范围。由于该原因，扬声器单元典型地在多个扬声器单元之间分隔宽广的频率范围。最大的扬声器被称为“低音用扩音器”，并且被设计为产生低频声音。“高音用扩音器”是被设计为产生最高频的小得多的单元。中音扬声器产生处于声音频谱的中间的频率范围。为了保真地再生记录的声音，需要将音频信号分解成由每种类型的扬声器处理的不同的频率范围。这是由扬声器交叉电路(crossover circuit)执行的。
如图1a中所示的，常规的扬声器通常被装在罩108中。罩108是专门构造的箱体，在该箱体中装配扬声器(驱动器)和相关电子硬件(如混音电路和放大器)。罩108在设计上可变，从简单的木箱到包括专用材料、内部隔音板、气门和声学隔离的复杂箱体。
罩108的主要角色在于防止由膜片101的后面表面生成的声波与由膜片101的前面表面生成的声波互相影响。由于前相和后相生成的声音异相，所以其二者之间的任意互相影响导致在低频处的声音输出的抵消，在低于截止频率时产生每八度音阶近似6dB的衰减，其中在该截止频率上膜片的前后之间的路径长度近似四分之一波长。罩108还扮演管理由扬声器框架102引起的振荡并且移动罩108之中的气团以及由音圈105和放大器生成的热量的角色。
在图1b中示意性地显示了被称为“静电扬声器”的另一种类型的扬声器。静电扬声器利用大、薄导电的膜片110来振动空气。膜片110悬挂在利用相反电极来静态充电的两个固定导电面板111、112之间。面板111、112在它们之间引起电场。音频信号113导致电流以交替的方向流经膜片110，快速地切换膜片110的极性。当膜片110被正向充电时，朝向负极面板111拖动膜片110(如箭头110所指示)。当膜片110被反向充电时，朝向正极面板112拖动膜片110。这样，膜片110快速地振动与它相邻的空气。一些静电扬声器将音频信号113应用于固定面板111、112并且保持膜片110的极性恒定以代替将音频信号113应用于膜片110。
由于膜片110具有这样的低质量，其非常快速并且精确地响应于音频信号113的改变。这造成清楚并且准确的声音再生。但是膜片110不长距离运动。结果，在产生低频声音时效率相对低，但是增加膜片面积可以对补偿它。由于该原因，静电扬声器通常与低音用扩音器配对以增加低频范围。
在图1c中示出了集成显示器扬声器。如背景技术章节中所述的，这些扬声器在显示器114、显示器盖子115(如箭头109所指示的)或显示器114和显示器盖子115的组合中引起振动，以生成声波。在所示示例中，使用致动器116用于响应于音频信号113在显示器盖子115中引起振动，同时显示器114自身保持固定。通过组合扬声器和显示器，与常规扬声器的小型化相关联的与性能相关的问题被忽略了。事实上，实际增加了扬声器振膜的尺寸，因而提供更大的定向性和在低频上改善的响应。同样地，声音来自查看区域的事实导致更大的音视频对应和更自然的用户体验。此外，由于直接在用户处辐射而不是通过设备的后面和侧面路由声音，降低了音频信号113的畸变。
在图1d中显示了分布模式扬声器(DML)。这些扬声器使用策略性地放置的致动器116(或励磁机)来将电气音频信号113转换成力，该力反过来在柔性显示器面板114(或显示器盖子115、或者显示器114和显示器盖子115二者中)中产生弯曲的波。这些弯曲的波生成从扬声器向听众传送的声波。为了使DML扬声器工作，显示器114/盖子115必须能够一次支持多个弯曲的共振。这是使用通常与常规扬声器振膜101不相关的专门开发的材料来实现的。
但是，如前所述，现有的显示器扬声器遭受在显示器114/盖子115的外表面上的光反射。还关注生成声波的定向性。现在将描述可以克服或不可以克服这些问题中一个或两个的一种装置和相关方法。
图2a-e示意性地示出了根据本公开的各种配置中的集成显示器扬声器。该集成显示器扬声器可以与包括便携式通信设备的便携式电子设备一起使用。
在第一配置(图2a)中，将电子显示器214放置在固定部件217(其可以是固定盖子屏幕)后面。显示器/显示面214被配置为向位于该装置前面的用户显示视觉内容，同时，固定部件217被配置为保护电子显示器214免受直接触摸或其他外力。在图2a-2e中所示的每个配置中，在电子显示器214与固定部件217可以存在或不可以存在附加装置(例如附加材料层)。
电子显示器214作为扬声器振膜并且被配置为相对于固定部件217振动，电子显示器214的振动用于转移与显示器214的平面相邻的空气。如同利用其他类型的扬声器，空气的转移导致在电子显示器214的前面218和后面219的声波的生成。为了使得用户能够听到生成的声波，固定部件217被配置为基本上声学透明的。这使得声波辐射通过固定部件217并且到达用户的耳朵。此外，为了允许用户查看在电子显示器214上显示的视觉内容，固定部件217也需要基本上光学透明。固定部件217不振动的事实助于克服改变光反射的问题。如背景技术章节中所讨论的，这些反射可能干扰用户，从而对显示图像的质量具有负面影响。
为了实现一些等级的声学透明度，固定部件217可以包括多个孔220(或者甚至可能单个孔)。可以选择孔220的尺寸以使得孔220基本上对于裸眼不可见。可以选择孔220的尺寸以最小化污垢、皮肤、灰尘、湿气或油脂在孔220中的积聚。如果该装置包括便携式设备(如便携式电信设备)的部件，则该后一个特征是重要的。该设备通常被手持并且因此直接与用户的皮肤接触，这增加了上述颗粒和流体的传递。理想而言，孔220的直径应该小于0.05mm，因而它们不能被用户看到(并且因此不减损电子显示器214的视觉内容)，并且不被颗粒或流体堵塞。这小于大部分现代显示器的像素直径。为了进一步降低颗粒或流体的积聚，固定部件217可以包括涂层221以助于排斥颗粒或流体。已经开放了各种具有自清洁特性并且可以应用于固定部件217的纳米涂层221。
涂层可以是不易被水沾湿的、亲脂的和/或防刮的。例如，涂层可以包括能够通过光催化分解阻止污物的累积的自清洁玻璃。自清洁玻璃可以包括二氧化钛。商业可得的自清洁玻璃的示例(其可以适用于与本发明的装置一起使用)包括Pilkington的Pilkington ActivTM、PPG Industries的SunCleanTM、Cardinal Glass Industries的NeatGlassTM、Saint-Gobain的SGG AquacleanTM、和Saint-Gobain的BiocleanTM。可以适用于与本发明的装置一起使用的商业可得的涂层的另一个示例是Diamond Fusion International公司的DFITM。
关于孔的尺寸的另一个考虑是声阻。当前，声阻是固定部件217对于声波的流动提供的对抗，其影响位于固定部件217后面的电子显示器214的振动。提供使用具体数量的孔220并且选择具体的孔尺寸，能够控制显示器214的振动模式，因此使得能够实现平坦的频率响应。
可以使用大量不同的技术来导致电子显示器214的振动。例如可以应用由(如参考图1a所述的)常规扬声器所使用的电力学设置。附加地或可替换地，可以使用一个或多个致动器116来振动(如参考图1c所述的)显示器214。这些致动器116可以是风力的、水力的、电力的、磁的或压电致动器，并且可以被配置为将电气信号转换成线性运动。这使得音频信号213能够驱动显示器214。类似地，根据(如参考图1d所述的)分布模式扬声器，还有可能使用柔性显示器并且使用一个或多个励磁机生成弯曲的波。
虽然上述技术具有无疑的可行性，但是更好的方法可能是使用静电荷来引起电子显示器214中的振动。参考静电扬声器(图1b)描述并且在图2a中显示了该技术。使用静电荷的一个优点在于最小化扬声器中运动部件的数量。如同利用所有扬声器一样，生成的声波导致与之互相影响的所有物体的机械振动。这包括扬声器的所有部件甚至是电子组件。如果这些振动的幅度足够大，则可能出现可听的退化。通过最小化运动部件的数量，降低这些不想要的振动，导致记录信号的更加保真的再生。
在该配置中，该装置包括位于电子显示器214后面的附加固定部件222。在图2a-2e中所示的每个配置中，在电子显示器214与附加固定部件222之间可以存在或不存在附加装置(例如附加材料层)。与显示器214前面的固定部件217类似，附加固定部件222基本上是声学透明的并且被配置为使得在振动显示器214的后面219处生成的声波能够辐射经过附加固定部件222。与固定部件217不同，附加固定部件222不需要是光学透明的，因为其不用于显示的目的。同样，在附加固定部件222包括多个孔220(或甚至单个孔)的情况中，无需由影响固定部件217的孔220的相同的光学要求来指示孔220的尺寸和数量。
为了导致显示器214的振动，对固定部件217、附加固定部件222和电子显示器214充电。固定部件217和附加固定部件222中的每一个包括导电层239，被相反地充电(即具有相反的极性)，并且被配置为基于它们各自的极性(或/和有可能它们的电荷的量级)吸引或排斥电子显示器214。前文已参考图1b描述了静电吸引和排斥。
可以考虑两者不同的情况。在第一情况(图2a)中，使用音频信号213来控制经过电子显示器214的电流的流动，导致显示器214的极性(或/和有可能它们的电荷的量级)改变。同时，固定部件217和附加固定部件222的极性(或/和有可能它们的电荷的量级)保持恒定。这样，随着电子显示器214的极性改变，在固定部件217和附加固定部件222之间来回拖拉显示器214(如具体209所指示的)，随着它的运动生成声波。用于充电固定部件217、附加固定部件222和电子显示器214的电源可以是外部极化电源223。可以使用独立的外部极化电源来充电显示器214。
在第二情况(图2b)中，显示器214的极性(或/和有可能的电荷的量级)可以保持恒定，而改变固定部件217和附加固定部件222的极性(或/和有可能的电荷的量级)。如以前一样，可以使用外部极化电源223来充电固定部件217、附加固定部件222和电子显示器214。但是用于维持显示器的极性(或/和有可能电荷的量级)的另一种可能是在显示器214中使用驻极体材料(图2c)。驻极体是具有半永久的电荷或偶极极化的电介质材料。驻极体生成内部和外部电池并且可以被视为是与永磁体等效的静电。
存在两种类型的驻极体：真实电荷驻极体和定向偶极驻极体。真实电荷驻极体包括在电介质的表面上(即表面电荷)或者电介质的体内的(即体电荷)的一个或两个极性上的过量电荷。另一方面，定向偶极驻极体包括电偶极的校准。铁电材料是定向双极性驻极体的一个变形。
如图2c中所示的，电子显示器214可以包括两个多孔的驻极体膜224，每个膜位于显示器面板214的一侧，以存储电荷。每个驻极体膜224可以包括在与显示器面板214相邻的表面上的光学透明的导电涂层225(例如氧化铟)。对于低畸变的操作，显示器214应该在它的表面上具有恒定的电荷。驻极体膜224的导电涂层225与显示器214物理接触，其通过增加电子显示器214的表面电阻系数来助于实现这个。
如果驻极体224具有相同的极性，则可以通过改变固定部件217和附加固定部件222的极性(或/和有可能电荷的量级)来驱动显示器。驻极体扬声器的使用具有高效率、展现低畸变并且提供平坦频率响应的优点。另外，磁体的缺少节省了空间并且排除了其他问题，例如干扰RF电路或者擦写存储在磁存储介质中的信息。
驻极体扬声器的缺点是需要高驱动电压来振动显示器214。另一方面，操作该设备所需要的电流和功率极其小(小于40pF)。为了排除放电的可能性，可以包括高值串联电阻。
固定部件217(以及有可能附加固定部件222)可以包括被配置为使得用户能够通过触摸固定部件217来与在电子显示器214上显示的内容直接交互的触摸屏技术。在图2a的放大视图中可以看到触敏元件226。
固定部件217(以及有可能附加固定部件222)还可以包括被配置为当用户触摸固定部件217(或附加固定部件222)时向用户提供触觉反馈的触觉技术。该触觉技术可以利用风力仿真、振动触觉仿真、静电仿真和功能神经肌肉仿真中的一个或多个。图2a的放大视图中可以看到触觉元件227。
当固定部件217和附加固定部件222两者都声学透明时，设备能够在前向218和后向219中辐射。由于该对称的结果，扬声器产生偶极辐射模式。术语偶极源自如下事实：辐射模式包括两个瓣，其中相等的声音朝向显示器214的前面218和后面219辐射，并且没有声音朝向显示器的侧面(即图2a-2e中中进入或离开页面)辐射。当在电子显示器214的前面218生成的声波与在电子显示器214的后面生成的声波180度异相时发生该情况。
偶极配置可用于利用在侧面不发送或发射很少声音的事实来改善音频私密性。对于希望在IHF模式中在电话上讨论敏感的或私人事务的用户而言该特征可能是有利的。但是该偶极配置仅对于在电子显示器214后面未放置组件的设备(例如，具有通信器和翻转形成因子的移动电话显示器、笔记本和台式电脑显示器以及电视机)是可能的，，其中声音可以从显示器214的前面218和后面219自由传播而不散射。
虽然描述了电子显示器振动的实施方式，但是熟练技术人员将认识到可以存在(未描述)并非全部电子显示器都振动的实施方式。例如仅电子显示器的显示面可以振动。
图2d显示了不同的配置，在该配置中，附加固定部件222包括罩228。罩228被配置为防止在电子显示器214的后面219生成的声波与在电子显示器214的前面218生成的声波互相影响。在该配置中，在电子显示器214的后面219生成的声波进入罩228，因而产生单极辐射模式。与偶极模式不同，声波由罩228散射，并且从显示器214的前面218单向辐射。虽然可以使用常规扬声器来实现该目的，但是他们典型而言尺寸过大(特别是深度)。这抑制了小型化并且因此是不希望的。但是，活性炭和其他吸收空气的材料正处于开发之中，以允许更小的罩音箱。该材料的使用因此将允许该装置到薄的设备中的集成。
图2e显示了另一个配置，在该配置中，该装置能够产生偶极和单极辐射模式。为了实现该目的，附加固定部件222包括罩228。但是与图2d的罩不同，该罩228包括滑动部件229和不滑动部件230，其中每个部件包括多个孔231(或者有可能单个孔)。滑动部件229被配置为在第一位置与第二位置之间滑动(如箭头232所指示的)，其中在该第一位置中，滑动部件229的孔231与不滑动部件230的孔231对齐，并且在该第二位置中，不滑动部件230的孔231被该滑动部件229的材料覆盖。在第一位置中，声波能够辐射通过罩228的背面，但是在第二位置中，阻止辐射通过罩228的背面。该特征使得用户在需要更大的音频私密性时(其中没有声音朝向显示器的侧面辐射)能够选择偶极模式并且当希望更大的音频扩散时(其中声音全向辐射)能够选择单极形式。
通过将电子显示器214(或者有可能的电子显示器214的显示面)分段可以进一步改善音频输出的定向性。在该配置(未显示)中，每个分段可以被配置为与其他分段独立地振动并且生成声波。这可以通过使用独立的致动器驱动每个分段的振动来实现。在使用固定部件217和附加固定部件222静电地控制振动的情况中，可以将固定部件217和附加固定部件222分割成节，每个节被配置为吸引或者排斥显示器面板214/显示面的对应的分段。
通过将电子显示器214分段，由不同的分段生成的声波可以被配置为彼此互相影响以形成干扰模式。该技术(被称为波束成形)可用于通过导致声波在显示器214的侧面破坏性地干扰并且在显示器214的前面218和/或后面219建设性地干扰来增加辐射声音的定向性。
附加地或可替换地，一个或多个分段可以被配置为生成在超声波范围内的声音，而一个或多个其他分段可以被配置为生成可听范围内的声音。该可听波可以被配置为调制超声波。该技术可用于增加辐射声音的定向性。该方法基于超声具有远小于源(在该情况中是显示器分段)的尺寸的仅几毫米的波长的事实。结果，超声作为极其窄的波束传播。当超声波作为用于可听波的载波时，可以使用超声在空气中的非线性交换来产生高度定向性的可听声音。
图3示意性地示出了包括本文所述的集成显示器扬声器334的电子设备333。该设备还包括可以由数据总线337彼此连接的处理器335和存储介质336。设备333可以是便携式电子设备，例如便携式电信设备。
集成显示器扬声器334被配置为向用户提供音频和/或视觉内容。振动显示器214自身可以是有机LED、无机LED、电致变色、电泳或电湿润显示器。
存储介质336被配置为存储如参考图6所述的操作该装置所需要的计算机代码。存储介质336还可以被配置为存储音频和/或视觉内容。存储介质336可以是临时存储介质，如易失性随机访问存储器或诸如硬盘驱动器、闪存或非易失性存储器等的永久存储介质。
处理器335被配置为通过向其他设备组件提供信令并且从其他设备组件接收信令以管理它们的操作来用于设备333的总体操作。具体而言，处理器335被配置为通过向电子显示器214提供音频信令213来控制声波的生成，电子显示器214被配置为基于该音频信令213来振动。
在图4中示意性地示出了用于使用本文所述的装置来生成声波的方法的关键步骤。类似地，在图5中示意性地示出了用于组装本文所述的装置的方法的关键步骤。
图6示意性地示出了根据一个实施方式用于提供计算机程序的计算机/处理器可读介质638。在该示例中，计算机/处理器可读介质638是盘片，例如数字多用途盘(DVD)或压缩盘(CD)。在其他实施方式中，计算机可读介质638可以是被以这样一种方式编程以执行本发明的功能的任意介质。可读介质638可以是可移除存储器设备，例如存储器棒或存储器卡(SD、迷你SD或微SD)。
计算机程序可以包括用于控制使用一种装置生成声波的代码，该装置包括电子显示器214和固定部件217，该固定部件217被配置为覆盖电子显示器214的显示面使得电子显示器214的显示面位于该固定部件217的后面，电子显示器214/显示面被配置为相对于固定部件217振动，电子显示器214/显示面的振动被配置为转移与电子显示器214的平面相邻的空气以在固定部件217的方向中生成声波，其中，该固定部件217基本上是声学透明的并且被配置为使得由该振动生成的声波能够辐射通过固定部件217，该计算机程序包括被配置为控制该电子显示器214/显示面的振动以生成将要辐射通过固定部件217的声波的代码。
利用与之前所述的实施方式的类似特征相对应的附图标记已经提供了附图中所述的其他实施方式。例如，特征附图标记1还可以对应于附图标记101、201、301等等。这些附图标记的特征可以出现在附图中，但是可能在这些具体实施方式的描述中未被直接提及。仍然在附图中提供这些附图标记以辅助特别是与之前所述的实施方式类似的特征相关的其他实施方式的理解。
将要认识到，对于熟练的读者而言，可以由被配置为仅在使能(例如打开等)时执行希望的操作的装置来提供任意所述装置、设备、服务器或传感器和/或特定所述装置、设备、服务器或传感器的其他特征。在该情况中，当未被使能(例如关闭状态)时它们不必具有加载到主动式存储器中的合适的软件，并且仅当被使能(例如开启状态)时加载合适的软件。该装置可以包括硬件电路和/或固件。该装置可以包括加载在存储器上的软件。可以将这种软件/计算机程序记录在相同的存储器/处理器/功能单元上和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
在一些实施方式中，可以用合适的软件来预编程特定的所述装置、设备、服务器或传感器以执行希望的操作，并且其中，例如，可以通过用户下载“密钥”来使能该合适的软件以便使用，以解锁/使能该软件和它的相关功能。与该实施方式相关联的优点可以包括当设备需要其他功能时降低的下载数据需求，并且在观察到设备具有足够的容量来存储该预编码软件以用于未被用户使能的功能的示例中，这可以是有用的。
将要认识到除了所述功能之外，任意所述装置、设备、服务器或传感器可以具有其他功能，并且可以由相同的装置、电路、元件、处理器或传感器执行这些功能。一个或多个所公开的方面可以包括记录在合适的载体(例如存储器、信号)上的相关计算机程序和计算机程序(可以是源/传输/编码的)的电子分配。
将要认识到，本文所述的任意“计算机”可以包括可以位于或不位于相同的电路板或电路板的相同的区域/位置或甚至相同的设备上的一个或多个单独的处理器/处理元件的集合。在一些情实施方式中，任意所述处理器中的一个或多个可以分布在多个设备上。相同的或不同的处理器/处理元件可以执行本文所述的一个或多个功能。
将要认识到，术语“信号”或“信令”可以涉及作为发射和/或接收信号的序列来发射的一个或多个信号。信号的序列可以包括一个、两个、三个、四个甚至更多个单独的信号分量或不同的信号以构成所述信令。可以同时、按顺序、和/或使那些单独的信号暂时彼此重叠的方式发射/接收那些单独的信号中的一些或全部。
参考任意所述计算机和/或处理器和存储器(例如包括ROM、CD-ROM等)的任意讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或被编程为执行本发明的功能的其他硬件组件。
申请人因此单独公开了本文所述的每个单独的特征和两个或更多个这些特征的任意组合，达到能够基于本说明书整体、根据本领域技术人员的普通常识执行这些特征或组合的程度，而不管这些特征或特征组合是否解决了本文公开的任意问题，并且不限于权利要求的范围。申请人指示出所公开的方面/实施方式可以构成任意这种单独的特征或特征组合。鉴于前文的描述，对于本领域技术人员而言，很显然在本文公开的范围中可以做出各种修改。
虽然已经显示、描述并且指出了应用于它们的不同实施方式的基本新颖性特征，但是将要理解本领域技术人员可以做出所述设备和方法的形式和细节的各种省略和替换和修改，而不脱离本发明的精神。例如，明显地意图将用于按照基本上相同的方式来执行基本上相同的功能以实现相同的结果的那些元件和/或方法步骤的全部组合落入本发明的范围中。此外应该认识到，结合任意公开的形式或实施方式所显示并且/或者描述的结构和/或元件和/或方法步骤可以并入任意其他公开或描述或建议的形式或实施方式以作为设计选择的总体问题。此外，在权利要求中，装置加功能语句意图覆盖本文描述为执行所述功能的结构，并且不仅仅是结构上等效而且是等效的结构。因此，虽然由于钉子和螺丝钉可能不是结构上等效的，原因是钉子利用圆柱形表面来将木制部分固定在一起，而螺丝钉采样螺旋状表面，但是在固定木制部分的实施方式中，钉子和螺丝钉可以是等效的结构。

Claims (20)

1.一种包括电子显示器和固定部件的装置，所述固定部件被配置为基本上覆盖所述电子显示器的显示面，所述电子显示器的所述显示面被配置为相对于所述固定部件振动，所述电子显示器的所述显示面的振动被配置为转移与所述电子显示器的平面相邻的空气以在所述固定部件的方向中生成声波，其中，所述固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由所述振动生成的所述声波能够辐射通过所述固定部件；
其中所述电子显示器位于所述固定部件与附加固定部件之间，其中所述附加固定部件基本上是声学透明的并且被配置为使得由所述振动生成的所述声波能够辐射通过所述附加固定部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子显示器被配置为向所述装置的用户显示视觉内容。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固定部件包括多个孔。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述孔的直径小于所述电子显示器的像素直径。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，选择所述孔的直径和/或孔的数量控制所述电子显示器的振动模式。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固定部件包括涂层，所述涂层被配置为排斥以下之中的一个或多个：污垢、皮肤、灰尘、湿气和油脂。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括被配置为振动所述电子显示器的一个或多个致动器。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固定部件、附加固定部件和所述电子显示器带电，所述固定部件和附加固定部件具有相反的极性，并且所述固定部件和附加固定部件被配置为基于它们各自的极性来吸引和排斥所述电子显示器。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述电子显示器包括两个驻极体膜，每个驻极体膜被配置为存储电荷。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，通过外部极化电源控制所述固定部件和附加固定部件的极性，所述外部极化电源被配置为基于由所述装置提供的音频信号来极化所述固定部件、附加固定部件以及所述电子显示器中的任一个。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述固定部件和附加固定部件被配置为产生偶极辐射模式。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述附加固定部件包括罩，所述罩被配置为防止在所述电子显示器的后面生成的声波与在所述电子显示器的前面生成的声波互相影响。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子显示器的所述显示面包括至少两个分段，每个分段被配置为独立于其他分段振动并生成声波。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少两个分段被配置为彼此相互影响以形成干扰模式以增加所辐射的声的定向性，或者所述至少两个分段的至少一个分段被配置为生成超声范围中的声。
15.根据权利要求12所述的装置，其中，所述罩包括滑动部件和不滑动部件，所述滑动部件和不滑动部件中的每个部件包括多个孔，所述滑动部件被配置为在第一位置与第二位置之间滑动，在所述第一位置中，所述滑动部件的孔与所述不滑动部件的孔对齐以使得所述声波能够辐射通过所述罩，并且在所述第二位置中，所述不滑动部件的孔被所述滑动部件的材料覆盖以防止声波辐射通过所述罩。
16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述附加固定部件的声学透明度与所述固定部件的声学透明度基本上相同、或者比所述固定部件的所述声学透明度更小或更大。
17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述附加固定部件位于所述电子显示器的后面。
18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述附加固定部件被配置为产生单极辐射模式。
19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电子显示器包括导电涂层。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述导电涂层被布置在所述电子显示器的多孔的驻极体膜上。
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