CN103004182A - 用于声音再现的装置和方法 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，一种装置包括图形显示面板和扬声器。面板具有用于显示图像的显示层并且限定穿透至少显示层的多个孔。扬声器包括与显示层实质上平行布置的隔膜。来自扬声器隔膜的声音经过孔引向主机设备以外。扬声器可以是驻极体或者压电扬声器以求薄度。可以在主机设备壳的相反侧上有用于实现偶极图案的孔，该偶极图案为定向的并且向用户给予声学私密性，或者有用于单极图案的后声腔，该单极图案更宽地分散声音。一个所示实施例在单极与偶极之间可选择。孔的尺寸和总面积确定声阻，因此描述一种用于确定根据显示面板的物理参数确定它们的方法。

Description

用于声音再现的装置和方法

技术领域

本发明的示例性而非限制性的实施例一般地涉及比如可以存在于便携式音乐设备或者无线收音机以及更大消费者电子设备、比如电视机和桌面型/膝上型个人计算机中的与图形显示面板组合的音频换能器/扬声器。

背景技术

本节旨在于提供在权利要求中记载的本发明的背景或者情境。这里的说明书可以包括如下概念，这些概念可以被探求、但是未必是先前已经设想或者探求的概念。因此，除非这里另有指示，在本节中描述的内容并非在本申请中的说明书和权利要求书之前的现有技术并且未因包含于本节中而被承认为现有技术。

特别是对于便携产品、比如移动电话，推动消费者产品产业朝着实现查看更多信息的更纤细设计和更大显示器发展。传统上，这根据一般消费者偏好，这将造成减少扬声器尺寸以实现更大显示器。看起来电声学中存在短期的技术停滞。现有扬声器类型的进一步尺寸减少看来以性能为代价，这在许多当前产品中仅足够用于话音。

在发达国家，手持便携式设备正在用于音乐应用，因此希望有来自扬声器的更大动态响应(IHF模式)。此外，其中一方在通过电话口头讨论其它可视信息之时发送该信息的混合媒体通信推动对IHF模式中的更好声音保真度的需要，因为与人的耳部相抵放置手持机妨碍用户同时查看显示器。许多用户未习惯性地携带耳机或者头戴式受话器。

在发展中国家，通常在IHF模式中使用移动电话，从而整个家庭可以通过单个电话与好友和亲属同时对话或者通过它的IHF扬声器收听音乐。外部扬声器(比如在坞站中)在一些发展中国家经常不切实际的，因为有时无市电功率可用并且使用太阳能面板或者手摇发电机对移动电话再充电。上文概述的各种考虑表明鼓励在IHF模式中从移动电话实现良好音质而未增加电话尺寸并且未汲取过量电池功率。

向手持电子产品中集成扬声器通常是困难的，因为扬声器未模块化。当前技术中的良好质量的声音发射器需要尺寸和空间，这与便携消费者电子设备的小型化趋势经常冲突。不同机型将允许可变尺寸和形状的共振腔，因此在不同产品之间的任何设计再使用即使有也是很少的。消费者喜欢最大可能的显示屏幕，这经常造成最终产品表现折衷的音频质量，例如其中经过壳的背部传送或者从壳的侧部输出声音以避免大型LCD屏幕。许多当前移动电话机型表现少于0.1％的声学效率。

有用于集成可视显示器与扬声器的某些现有技术方式。例如NXT的一种方式使用光透明扬声器，该扬声器具有由压电致动器从边缘驱动的透明面板。该方式看来仅与大面板工作，其中振动模式如此密集以至于在理论上收听者未注意它们。在移动产品中，面板小巧，因此频率响应差而失真高。NXT方式使用也看来对于便携产品设计者而言太大的压电摇动器。NXT方式的一种小屏幕适配是″TECHJAPAN：CASIO 2.5 LCD WITH INTEGRATED SPEAKER″(http://techjapan.com/modules.php？op＝modload&name＝News&file＝article&sid＝1132，最后访问于2010年3月18日)。

详述可能与这些教导相关的其它技术和/或背景信息的其它参考文献包括：

●Ehsan Saeedi、Samuel S.Kim和Babak A.Parviz的SELFAS SEMBLED INORGANIC MICRO-DISPLAY ON PLASTIC{MEMS2007，Kobe Japan，2007年1月21-15日)；

●国际公开号WO 2009/017278和WO 2006/038176；

●欧洲专利申请EP 1912469和1827057；

●日本专利公开号2007-300578和2-76400；

●英国专利申请GB 2360901；及

●美国专利号7,372,110和美国专利申请公开号US2005/0226455。

发明内容

通过使用本发明的示例实施例来克服前述和其它问题并且实现其它优点。

本发明的示例性实施例在其第一方面中提供一种包括图形显示面板和扬声器的装置。图形显示面板包括用于显示图像的显示层并且限定穿透至少显示层的多个孔。扬声器包括与显示层实质上平行布置的隔膜。

本发明的示例性实施例在其第二方面中提供一种用于在上文指出的图形显示面板中制作孔或者洞的方法。在本发明示例性实施例的第二方面中，该方法包括：确定期望的声阻；使用图形显示面板的物理参数和期望的声阻以确定图形显示面板的将由多个洞占据的表面积并且确定洞的半径。另外，该方法包括控制计算机以在各自限定物理参数的多个图形显示面板中的每个图形显示面板中形成洞，从而形成的洞限定确定的半径并且占据图形显示面板的确定的表面积。

本发明的示例性实施例在其第三方面中提供一种存储计算机可读指令程序的计算机可读存储器，这些计算机可读指令在被执行时使计算机执行动作，这些动作包括：确定期望的声阻；使用图形显示面板的物理参数和期望的声阻以确定图形显示面板的将由多个洞占据的表面积并且确定洞的半径；以及在各自限定物理参数的多个图形显示面板中的每个图形显示面板中形成洞，从而形成的洞限定确定的半径并且占据图形显示面板的确定的表面积。

下文更具体地详述本发明的这些和其它方面。

附图说明

图1以及插图图1A是本发明一个示例性实施例、具体为使用驻极体膜的偶极实施方式的示意截面图。

图2A是根据本发明各种示例性实施例的用于系列不同声学阻抗的洞直径比对洞长度的数据绘图。

图2B是图示了用来根据图2A的数据确定洞数目和尺寸以便实现本发明示例物理实施例的方法的操作和在计算机可读存储器上实现的计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。

图3是在图1示出的本发明的示例偶极实施方式的数据绘图，该数据绘图示出了为了满足指定的目标性能而需要的最小尺寸。

图4以及插图图4A是与图1相似、但是示出了如下示例实施例的示意截面图，该示例性实施例是单极实施方式。

图5A以及插图图5A是与图1相似、但是示出了如下示例性实施例的示意截面图，该示例性实施例在偶极与单极实施方式之间可选择。

图6A-6B在概念上图示了如在偶极模式与单极模式之间的声音分散度差异，该偶极模式向用户提供增强的音频信息私密性。

图7示出了描述的显示器/扬声器组合的示例实施例可以并入于其中的主机便携式无线电设备/用户设备的具体框图。

具体实施方式

实现本发明的示例实施例为组合的扬声器和显示器而扬声器位于显示器后面并且通过穿透显示器的声洞或者孔辐射声音。用于以这一方式使用的特别有利的显示器使用无机LED，这些无机LED将实现声洞或者孔在像素之间的位置。在下文详述的示例性实施例中，洞小于像素以便保证声洞不可为人类肉眼所见。作为具体但是非限制性的例子，这些声洞/孔平均直径少于0.06mm。通过组合扬声器与显示器本身，扬声器的隔膜的尺寸不再由于如在上述背景技术章节中指出的因用户偏好于大型显示器所致的尺寸和空间约束或者由于产品设计者向音质给予低优先级而被迫更小。在下文描述的示例性实施例中，隔膜可以占据如图形显示屏幕本身的面的面积一样大的面积并且由此实现更好音质。

声音从查看区域直接发散的事实还向用户提供更自然的视听体验。在其中显示器装配于翻盖或者盖子中的主机设备中，可以在扬声器隔膜的两侧上有用于给予偶极声学响应的声洞/孔。偶极声学响应横向产生零声音(或者在实际系统中为很少横向声音)，并且如下文更具体描述的那样，该声音定向性造成在IHF模式中之时在公共场所中提高的音频私密性。下文详述的其它示例性实施例使用扬声器阵列，这使得这样的阵列式实施方式能够实现使用公知的波束形成技术对各种隔膜或者驱动电极中的个别隔膜或者驱动电极或者隔膜或者驱动电极组的更具定向性的控制，其情况可以取决于如何实施阵列。

图1是本发明一个示例性实施例的示意截面图，该实施例将驻极体膜用于扬声器隔膜并且布置为偶极实施方式。图1的装置100包括图形显示面板110和扬声器130。图形显示面板110在图1的例子中是触敏多层布置并且具有图形显示层112和触摸传感器层116，该图形显示层是如下操作层，在该操作层向用户呈现可视图像，该触摸传感器层具有用于将用户的触摸输入转换成电输入的触觉换能器层114。也示出了保护层118和传导层，该保护层形成图形显示面板110的最向外表面，该传导层形成第一电极134，该第一电极是扬声器130的功能部件。形成第一电极134的层可以简单地是传导涂层，并且保护层118可以简单地是薄膜涂层。

有第一多个声洞或者孔120，这些声洞或者孔至少穿透显示层112，但是也示出了这些声洞或者孔穿过第一电极134、触觉换能器层114、触摸传感器层116和保护涂覆层118。在其它实施例中，孔120无需穿透这些层中的一层或者多层、特别为保护涂覆层118，因为在各种实施例中，可以制作这些层为声学透明或者接近这样。例如，孔120可以具有约0.06mm的直径或者小到不可为人类肉眼所见的某一其它尺寸。

在图1A的插图图示了从与显示面板110相向的用户的角度来看的显示面板110的小部分的前视图。在这一实施例中，显示层112是像素矩阵，其中每个像素是各自限定个别颜色的无机发光二极管150(示出了红色R、绿色G和蓝色B，但是在其它实施例中可以存在附加颜色)。在其它示例性实施例中，显示层112可以实现其它薄和柔性显示技术、比如有机LED以及近来的纳米技术有关显示技术、如比如电铬、电泳、电润湿和其它技术。个别孔120(在插图1A将声学洞表示为H)设置于个别像素150之间。跨越显示面板110的整个区域，孔优选地不具有规则的图案，而在一个实施例中跨越显示面板的面的随机化。

穿透显示面板110的孔120可能易于俘获灰尘和污垢，但是潮气通常不是问题，因为可以制作孔120小到足以使得水的表面张力防止水滴进入。纳米技术解决方案目前在开发中以实现驱除污垢的“自清洁”，并且多层图形显示面板110的至少一层可以由这样的纳米技术自清洁材料制成或者制作成并入这样的材料。

在图1处示出的扬声器130包括设置于第一电极134与后或者第二电极136之间的隔膜132。根据图1清楚孔120在与隔膜132和与图形显示面板110的与隔膜平行铺设的层垂直的水平方向上延伸。如图所示，沿着装置10设置于其中的整个主机设备的壳设置第二电极134。在相关部分中，在图1图示了后壳表面160并且沿着壳的后部或者与壳的后部接近设置后电极136而在其间有适当绝缘层或者自由空间，从而用户的手部在后壳的该位置未影响跨电极134、136两端的电压138。

在图1图示的特定扬声器130是推挽驻极体换能器(在图1实施为扬声器)。推挽驻极体扬声器一般是换能器，其中特殊处理的箔驻极体夹入于两个电极之间以形成隔膜，并且布置成使得电极在相反方向上对隔膜施加力。净力通常是施加的电压的线性函数。在图1的实施例中，驻极体材料与隔膜132一体制成。

如在图1所示，移动为水平、与经过显示面板都相互平行的孔120的方向平行。在图1的隔膜132的驻极体材料简单地是电处理持续电极化(如在电介质持久带电时固有或者由于外部供应的持续电极化)。图1图示了隔膜132为包括传导膜132，该传导膜具有在它周围的有孔电荷存储膜132B。在隔膜132与显示面板110之间的自由空间可以很小仅足以允许隔膜132在期望的频率范围(例如人类听觉范围一般视为20Hz至20kHz)内的振动而隔膜132未接触显示面板110的任何部分。

可以在两位发明人的如下论文中看到关于在图1示出的示例推挽驻极体扬声器130的更多细节：″ON THE FORCES INSINGLE-ENDED AND PUSH-PULL ELECTRET TRANSDUCERS，″J.Acoust.Soc.Am.124(3)，1497-1504(2008)。

图1的具体实施例是偶极实施方式，因为经过显示层112的第一多个孔120与在后壳160的第二多个孔170相反铺设而隔膜132设置于它们之间。理想地，这两组孔120、170相互对准以限定各自穿过隔膜132和每组120、170的一个孔的多个平行线(未示出)。这产生偶极实施方式，因为两个虚线圆瓣180在图1大体上示出了的声学响应形成偶极极性响应图案，该响应图案关于隔膜132对称并且示出了从驻极体扬声器130的定向声音发射。

无论对于如图1中的偶极实施例还是下文详述的其它实施例，本发明的实施方式不限于仅驻极体扬声器。尽管在当前看来驻极体扬声器可以证实在上文在背景技术章节中指出的约束给定时最高效并且实现最好音质，但是在其它实施例中可以实施扬声器130为也可以用相似薄度制成的压电扬声器。在某些实施例中，驻极体扬声器可以表现比压电扬声器更低的失真和更弱的共振模式。

电动扬声器需要相对庞大磁体、因此不如上文指出的其它两个选项纤薄或者轻质。此外，它们的音圈的绕组阻抗浪费大百分比(99％)的输入功率，从而使它们是比驻极体或者压电扬声器更少实用的用于如下实施方式的设计选择，在这些实施方式中功率供应为电流或者是受限的。

最优地，以这样的方式选择小洞/孔120的直径及其填充密度，该方式使洞相配于显示器110上的有源像素150之间的空间中并且跨越显示面板的面平均地给予均匀覆盖。对于许多偶极实施方式，除了例如在翻盖或者滑盖型电话——其中在隔膜132的两个相反侧上有LCD(或者其它显示技术)显示器——的情况下之外，后电极136无需具有这样的小洞，因为它未用于显示目的并且无需满足高光学要求。

在驻极体扬声器130的情况下，持久电荷存储于膜132B中，否则如在常规静电设计中那样使用外部极化供应。当向电极134、136施加适当驱动电压138时，极化膜132B根据输入信号的相位吸引到它们中的一个或者另一个。这一移动产生穿过电极134、136中的洞的声音。由于偶极响应的对称性，所以无从侧部辐射的声音，其中来自隔膜132的背部的声音与来自前部的声音理想地异相。一些乱真声音事实上可能由于制造缺陷而从侧部发散，但是这通常有望在人类听觉阈值以下。

选择显示面板110中的洞120的尺寸以提供用于控制膜132的振动模式的最优声学阻抗、因此实现平坦频率响应。在图2中绘制了在这些洞尺度与阻抗之间的关系，并且在图3中示出了仿真。

图2A是针对系列不同阻抗、所需声洞/孔直径比对经过显示面板110的洞长度的数据绘图，其中R是期望的声阻并且F是填充因子。填充因子是洞的入口占据的面积与总显示面积之比。在六边形密排阵列中，填充因子由下式给出：

$\mathrm{fill}\_\mathrm{factor}=\frac{2\mathrm{\π}\×{\mathrm{radius}}^2}{\sqrt{3}\×\mathrm{hole}\_{\mathrm{pitch}}^2}.$

例如，如果洞节距是洞直径的两倍，则填充因子是0.227或者22.7％。如果期望的阻抗是90瑞利，则R×F＝20瑞利，这是从图2A中的从最高起的第二曲线。图2中的其它绘图示出了10、30和40瑞利。

图2B是图示了根据本发明示例性实施例的方法的操作和在计算机可读存储器上实现的计算机程序指令的执行结果的逻辑流程图。图2B是比用于确定在图形显示面板中制作多少和什么尺寸的洞的上述具体等式更广义的方式。在块202确定期望的声阻R。例如这可以基于在频率响应的平坦度与最大声压之间的折衷。在块204使用图形显示面板的物理参数和期望的声阻R来确定a)图形显示面板的将由多个洞占据的表面积和b)洞的半径。

在可选块206示出的一个实施例中，物理参数是图形显示面板的厚度和上文指出的填充因子等式满足的图形显示面板的总显示面积。

在块208，该方法通过形成洞来继续。这是用于精确控制洞形成的计算机驱动的过程。这样的计算机未被具体示出、但是可以是个人计算机或者如本领域中已知的控制精确制造/铣削设备的主机。用于洞尺寸和每个显示面板的洞数目的相同计算可以用于多次制作相同显示面板，因此在块208在各自限定物理参数的多个图形显示面板中的每个图形显示面板中形成洞，从而形成的洞限定确定的半径并且占据图形显示面板的确定的表面积。例如可以通过激光钻洞、机械钻洞、化学蚀刻或者相似精确度过程来形成洞。

在可选块210，约束块204的确定的半径不大于图形显示面板的像素半径，并且在块208形成洞也包括根据块210将形成的洞分散于图形显示面板的像素之中。如上文指出的那样，形成的洞的这一分散可以是随机的。

就这一点而言，有仅形成有洞的图形显示面板并且当然知道用来在面板中形成那些洞的下层洞尺寸和洞数目。在块212，有洞形成于其中的图形显示面板各自如上文(或者在以下更多实施例中)详述的那样与驻极体扬声器或者压电扬声器组装，从而从扬声器发出的声音引向洞。这一组装步骤通常将造成比子组件而不是在放置于准备好零售分发的最终使用主机设备的壳中时先组合显示面板与扬声器。这样的子组件可以直接由主机设备制造商或者由向主机设备制造商提供这样的子组件用于最终组装的部件制造商制作。

图2B中所示各种块可以视为方法步骤和/或视为计算机程序代码的操作而产生的操作和/或视为构造成实现关联功能的多个耦合的逻辑电路单元。

图3是图示了自由空间中的40mm推挽偶极驻极体扬声器仿真(400V rms输入)的数据绘图。这是为了满足目标性能而需要的最小尺寸。如今引入的新便携式消费者产品中的多数图形显示器比这更大，因此更大隔膜面积将自然地造成更好的低音响应。可以在发明人T.J.Mellow和L. M.

的如下论文中发现用来绘制图3的数据的等式：″ON THE SOUND FIELD OF ACIRCULAR MEMBRANE IN FREE SPACE AND AN INFINITEBAFFLE，″J.Acoust.Soc.Am.120(5)，2460-2477(2006)。

图4是与图1相似、但是用于单极实施方式的本发明一个示例实施例的示意截面图。图4的装置400包括图形显示面板410和扬声器430。图1的上文描述给出那些单元的更多细节。

有如例如参照图1详述的那样经过显示面板410穿透并且优选地随机分散于像素之中的第一多个声洞/孔420。在图4A的插图图示了三个不同色像素450，这些色像素具有分散于它们之中的单个孔420(表示为H)。

如同在图1的偶极实施方式，在图4的单极实施方式具有扬声器430的设置于第一电极434与第二电极436之间的隔膜432。但是在例如在图4图示的单极实施方式中，第二电极436与装置400设置于其中的整个主机设备的壳的后壳表面460隔开以便限定声腔480。来自隔膜432的后部的声音引向腔480，而来自隔膜432的前向方向的声音经过穿透显示面板410的第一多个孔420移向主机设备以外，并且那些向前引向的声波未在任何封闭腔内共振。未具体示出所得声学响应，但是它将形成在隔膜432的显示面板侧上居中的单极。在其它实施例中，声腔480为可选，但是如果存在则它无需气密和/或它可以由主机设备(例如主机用户设备)的壳形成和/或它可以具有设置于其中的其它电子部件。

一般而言，压电或者电动扬声器由于需要相对大的后腔490而最适合于单极实施方式，该后腔大到足以声学上有利于在主机设备以外听见的所得声音。在某些实施例中，可以向该声学后腔480至少部分(或者如果实用则完全)填充用于吸收空气的活化碳或者出于这一目的而开发的一些其它吸收技术来减少它的尺寸。驻极体扬声器理想地适合于单极实施方式，但是在所有其它方面等同时它们看来平均给予比压电扬声器有些更少的声学性能。

图5是与图4相似，但是用于在单极模式与双极模式之间可选择的一个实施例的本发明一个示例实施例的示意截面图。在一个实施例中，这一可选择性取决于可以按照需要控制主机设备所赋予的音频私密性的用户。图5的装置500包括如与图1和图4一样图形显示面板510和扬声器530，其中图1的描述给予那些单元的更多细节。

有如例如参照图1详述的那样穿透显示面板510并且优选地随机分散于像素之中的第一多个声洞/孔520。在图5A的插图图示了三个不同色像素550，这些色像素具有分散于它们之中的单个孔520(表示为H)。

如同在图4的单极实施方式，在图5的模式可选择实施方式具有扬声器530的设置于第一电极534与第二电极536之间的隔膜532以及由与装置500设置于其中的主机设备的壳的后壳表面560隔开的第二电极536限定的腔580。不同于图4，图5的实施例具有穿透后壳560的第二多个孔570并且还包括相对于固定显示面板510能够滑动的预成型片590。片590限定多个穿孔592。

当片590被定位成使得穿孔592与第二多个孔570对准时，扬声器530然后作为偶极声学设备来操作，因为来自隔膜532的后部的声音穿过穿透第二电极的孔、穿过能够滑动的片590中的穿孔592并且穿过穿透后壳560的第二组孔570，而且向前引向的声音经过显示面板510从主机设备传出。取而代之，当片590被定位成使得穿孔592未与后壳560中的第二多个孔570对准而是实际上阻塞它们时，扬声器530然后作为单极声学设备来操作，因为来自隔膜532的后部的声音没有从主机设备传出的路径。

这让用户能够选择偶极模式以求在公共空间中的更大私密性，因为有很少或者无声音横向泄漏，或者选择单极模式以求在家中的更宽分散角度。图5图示了相对滑动为线性，但是在另一实施例中，它可以是旋转滑动以相对于孔570有选择地对准或者未对准穿孔592。

实现本发明的偶极实施方式的主机设备向从主机设备发散的声音提供更具定向性的方面、由此向用户给予某一程度的音频私密性。偶极模式的定向声音分散增强用户的可听信息私密性，这在概念上与平面屏幕显示器的性质相似，从而防止太远离中心的非用户不能读取可视地显示于显示屏幕上的任何信息。那些非用户可能仍然能够听见用户口述的信息、但是仅能偷听在他们存在时口述的对话的一半而不是听见整个交流。

图6A图示了根据这些教导而适配成在偶极模式与单极模式之间可选择的以Nokia N97电话这一形式的一个示例移动电话设备600。设备600在图6A的偶极模式中具有第一部分601和第二部分602，该第一部分包括显示面板610，该显示面板具有经过显示面板的第一多个孔，第二部分602具有小键盘622并且例如无音频功能。第一部分601限定第二多个孔穿透的后壳表面660。驻极体或者压电扬声器在显示面板610与后表面660之间设置于第一部分610内而它的隔膜与第一和第二多个孔的长度垂直对准，这与在图1中所示相似。当在第一部分601如图6A所示相对于第二部分602旋转的打开位置时，未阻塞第二多个洞，并且因此来自该扬声器的声音根据偶极图案、比如在图1的圆180所示偶极图案分散。偶极图案造成发散的嗓音紧密地定向；有可听部分690，该部分限定关于隔膜的中心线对称(并且具有位于设备600后面的顶点)的锐角。伫立于可听部分690中的人可以听见从扬声器直接发散的声音而同时伫立于可听部分690以外的人未听见。

图6B图示了相同、但是在单极模式中的设备600’。第一部分6901与第二部分602的小键盘622表面相抵齐平闭合从而阻塞从穿透后壳表面660的第二多个孔发散的任何声音。在隔膜后面可以在第一部分601内有在如图6B中那样阻塞第二多个孔时变成共振的腔。当在第一部分601如在图6B所示与第二部分602相抵齐平的闭合位置时，阻塞第二多个孔，并且因此声音根据单极图案从该扬声器分散，在该单极模式中，发散的声音根据钝角发散。伫立于单极模式中的设备600’的可听部分690’内的人可以听见从扬声器直接发散的声音，但是单极图案更宽地分散声音并且更适合于非私密内容或者如在上述背景技术章节中指出的那样适合于其中多人参与对话或者收听来自单个移动站的音乐。

图6A-B图示了用于单个设备600的如在偶极与单极模式之间的一个特定类型的用户可选择性；其它实施方式可以具有在第一与第二部分之间的简单线性滑动(比如在Nokia机型N95中)、可旋转滑动(比如Nokia机型7705 Twist)、铰接或者翻盖关系(蛤壳或者折叠类型、比如Nokia机型7020)，或者主机设备可以实施为用户可操作机制或者电子致动器的单块电话(比如Nokia机型N900)，该用户可操作机制或者电子致动器工作以滑动如图5中的在无两个单独部分的单块壳内部的穿孔片。

本发明的示例实施例可以有利地使用于具有图形显示接口和音频换能器二者的主机电子设备、如比如手持便携式无线电设备(也常称为移动站或者用户设备)、便携式个人音乐设备(有或者无无线电通信能力、如比如个人数字助理(PDA)或者个人音乐/视频设备)、具有用于将记录并且本地存储的视频与附带音频一起回放的图形显示器和扬声器的个人视频记录器、便携式因特网设备以及甚至装配于车辆、比如汽车中的视听系统中。

尽管汽车声音系统通常包括物理上分散于整个车厢内的多个扬声器，但是由于车厢布局而对低频扩音器施加的尺寸约束经常是对声学频谱低音端的保真度限制因素。由于近来趋势是朝着装配于车辆仪表板中的更大多功能交互图形显示器发展，所以这带来经由与该大型多功能图形显示器结合的这些教导(具体为单极模式)增加低音保真度的机会。经常可以容纳用于汽车中的单极实施方式的直接在显示屏幕后面的大声腔尺寸而对其它部件重新定位不太困难。其它示例主机设备包括无论桌面型或者膝上型种类的电视机和个人计算机(包括特殊使用的个人计算机、比如电子阅读器)、但是对于一般更紧凑的掌上型和写字板型个人计算机更有利。本发明的实施例也可以实施于数字照片/视频显示设备中以呈现与可视信息一起呈现声信息，该可视信息是数字相片。这样的实施方式可以与显示的图像或者视频一起提供环绕声、如比如与拍打海滩的波浪的视频剪辑一起的抚慰波浪声音或者孩子自己的与该相同孩子参与难忘任务的视频或者静止照片一起播放的叙述。

在一些这样的实例中，在图形显示面板显示的主题内容可以与输出的音频无关、如比如移动站显示地图而扬声器播放音乐或者进行中的语音呼叫。在其它实例中，在图形显示接口显示的主题内容可以与输出的音频直接有关、如比如移动站显示地图而扬声器播放每个转向的指引或者音乐播放器通过扬声器播放音乐而图形显示器示出随着音乐的节奏移动的动态均衡器响应或者图形图标/线。

图7在平面图(左)和截面图(右)中图示了示例主机设备的某些细节，该主机设备是移动站/用户设备UE 10。在图7，UE 10具有壳21，该壳通常是用于所有其它部件的周围塑料外壳或者支撑结构，这些部件包括：图形显示接口20，该接口代表先前分层详述的显示面板；以及用户接口22，该接口图示为小键盘、但是理解为也涵盖在图形显示接口20的触屏技术(如上文详述为具有触觉换能器的触摸传感器层)和/或在麦克风24接收的语音识别技术。

功率致动器26控制设备由用户接通和关断。示例UE 10可以具有可以如图所示面向前和/或面向后的相机28，该相机由快门致动器30并且可选地由缩放致动器32控制，该缩放致动器可以在相机28未在活跃模式中时代之以作为用于扬声器的音量调节来工作。扬声器在图7未被完全示出而是在截面图由隔膜34的虚线轮廓指示，该隔膜由在它的电极对两端的施加电压35驱动。该施加电压35由音频处理器46控制。对于使用压电扬声器的实施例，在图7的虚线轮廓34代表压电材料，该压电材料响应于向该压电材料直接施加的施加电压35来移动/振动。

在图7的截面图内看见与接地平面(未示出)内操作的通常用于蜂窝通信的多个发送/接收天线36。功率芯片38控制对发送的信道和/或在使用空间分集时跨越同时发送的天线的功率放大并且放大接收的信号。功率芯片38向射频(RF)芯片40输出放大的接收信号，该RF芯片解调并且下变频转换信号用于基带处理。可以有用于检测信号的单独基带(BB)芯片42，该信号然后转换成比特流并且最终被解码。相似处理针对在装置10中生成并且从装置10发送的信号相反地出现。

在图7示出了对来自相机并且去往图形显示接口20的各种图像帧进行编码和解码的图像/视频处理器44。音频处理器46控制在35的可变施加电压，该电压在一些示例实施例中施加于电极两端以驱动驻极体隔膜34或者在其它示例实施例中用来驱动压电扬声器的压电材料的移动。音频处理器46也可以处理来自麦克风24的输入信号。如用户接口芯片50控制的那样从帧存储器48刷新图形显示接口20的显示层，该用户接口芯片可以处理去往和来自图形显示接口20的信号和/或还处理来自小键盘22和别处的用户输入。

在图7的实施例中，截面图在隔膜34铺设经过的平面后面，但是这仅为一个例子布置。隔膜34可以小于图像用户接口20的整个表面积以允许壳21内部的更多空间用于放置其它部件。对于如上文详述的那样表现单极模式的主机设备的情况，上文描述的部件中的某些部件可以设置于腔480、580内。对于偶极模式实施例的情况，后孔170、570和在能够滑动的片590中的穿孔592可以设置于针对图7示出的截面图向后的平面中。

为了完整，作为UE 10的示例主机设备也可以包括可以并入片上天线或者耦合到片外天线的一个或者多个辅助无线电、比如无线局域网无线电WLAN 37和蓝牙

无线电39。在整个装置内有各种可执行计算机程序10C存储于其上的各种存储器、比如随机存取存储器RAM 43、只读存储器ROM 45并且在一些实施例中有可拆卸存储器、比如所示存储卡47。UE 10内的所有这些部件通常由便携式电源、比如电池49供电。

前述处理器38、40、42、44、46、50如果实现为UE 10中的单独实体则可以在与主处理器10A的从属关系中操作，该主处理器然后可以与它们有主控关系。图7的这些各种处理器中的任何或者所有处理器访问可以与处理器在芯片上或者与处理器分离的各种存储器中的一个或者多个存储器。注意上文描述的各种芯片(例如38、40、42等)可以组合成比描述的数目更少的数目并且在最紧凑情况下可以都物理上实现于单个芯片内。

计算机可读存储器可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以使用任何适当数据存储技术来实施，该数据存储技术比如是基于半导体的存储器设备、闪存、磁存储设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可拆卸存储器。处理器/芯片可以是适合于本地技术环境的任何类型并且可以包括作为非限制例子的通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)和基于多核处理器架构的处理器中的一个或者多个。

本发明的某些示例实施例赋予以下技术效果。首先，可以在主机设备中制作具有更大辐射区域的扬声器而未增加主机设备以内的为扬声器所占用的总空间体积。这造成增加的音质和效率。目前在许多消费者产品中推动增加显示区域并且最小化覆盖空间声音出口(或者在工业设计者说法中为“退出口”)，这造成折衷的音频性能。这一优点特别有利于提高用于移动终端音频会议的性能。

第二，增加的辐射区域使声音能够从用户感知视频的方向自然地向用户播送(对于其中如与视频会议那样音频与视频有关的情况)而无特殊处理。尽管未具体示出，但是本发明可以实现为多个扬声器或者扬声器阵列，每个扬声器在结构上类似于上文详述的那些个别扬声器、但是都与单个图形显示面板组合，或者例如其中阵列限定为具有分区电极的单个驻极体/静电扬声器。这样的阵列扬声器实施例可以由存储于本地存储器上的计算机程序软件控制以操控定向声音行为以便自动根据应用或者根据人工用户选择来使声音束图案更窄或者更宽。定向控制特别有利于逼真三维(或者“宽”)立体声。

第三，对于偶极实施方式的情况，某些示例实施例借助未横向发送声音的事实提高低频音频的私密性。偶极实施例由于需要隔膜的相反侧上的后声音出口和对称声学路径而与单块比对看来最容易实施于翻盖型移动站中。但是这样的翻盖式偶极实施方式可以很容易使用于其它类别的消费者产品、比如膝上型个人计算机中并且也使用于非翻盖式产品、比如桌面型平板计算机显示器和电视机中，其中可以从显示器的前部和后部二者自由导出声音。可以看见附加优点，其中如比如在个别航班座位的视频显示器希望有个性化音频音量，因此近间隔的乘客可以各自听见他们在查看的不同节目而无需头戴式受话器/耳机。相似优点可以使用于其中有用于乘客的多个监视器的汽车应用中。

第四，使用驻极体型扬声器的实施例赋予高效率、低失真度、平坦频率响应和有能力如上文指出的那样通过简单地将电极分区成阵列来根据单个扬声器形成阵列的技术优点。无如在传统扬声器中那样的驱动隔膜的庞大磁体节省空间并且消除其它问题、比如扰动RF电路或者擦除信用卡上的磁条。但是尽管驻极体扬声器通常需要相对高的驱动电压，但是它们也可以在极小(少于40皮法拉的主要为电容的负载)电流和功率上操作从而有助于小空间实施方式、比如手持产品如移动电话。很紧凑的DC电压转换器在商业上可用。

如在上述例子中详述的组合的扬声器和显示模块/面板的另一技术优点在于这样的模块或者子组件更容易集成到极薄的最终产品中。例如，有对具有近似信用卡厚度的移动电话的一些研究。将现有技术的磁体驱动的扬声器集成到这样的薄设备中是不可能的并且考虑为了使它操作而必需的有关驱动电子设备和声腔而对于其它类型的扬声器而言很困难。

对本发明前述示例实施例的各种修改和适配按照在与附图结合阅读时的前文描述可以变得为本领域技术人员所清楚。然而任何和所有修改仍将落入本发明的非限制和示例实施例的范围内。

另外，本发明的各种非限制和示例实施例的一些特征可以在未对应使用其它特征时仍可有利地加以使用。这样，前文描述应当视为仅举例说明而不是限制本发明的原理、教导和示例实施例。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

图形显示面板，包括用于显示图像的显示层并且限定穿越至少所述显示层的多个孔；以及

扬声器，包括与所述显示层实质上平行布置的隔膜。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述扬声器包括第一电极和第二电极；

其中所述隔膜设置于所述第一电极与所述第二电极之间，并且所述第一电极被设置为所述图形显示面板的层。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述扬声器是推挽驻极体扬声器并且所述隔膜包括具有电荷存储膜的传导膜。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述多个孔穿透所述第一电极，并且所述第二电极限定穿透所述第二电极的第二多个孔。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二电极与所述装置设置于其中的壳相邻设置，并且所述第二多个孔穿透所述壳，从而使所述驻极体扬声器能够经由关于所述隔膜对称的偶极图案定向地发射声音。

6.根据权利要求4所述的装置，其中跨越由所述装置设置于其中的壳限定的腔设置所述第二电极，并且所述第二多个孔未穿透所述壳，从而使所述驻极体扬声器能够经由单极图案定向地发射声音。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述扬声器是压电扬声器。

8.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其中所述扬声器在偶极模式与单极模式之间可选择。

9.根据权利要求8所述的装置，所述装置还包括相对于所述显示面板可移动地装配的穿孔片，从而在所述穿孔片限定的穿孔与所述孔对准时选择所述偶极模式并且在所述穿孔片的所述穿孔未与所述孔对准时选择所述单极模式。

10.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其中所述图形显示面板还包括布置成将在所述图形显示面板的触摸输入转换成电输入的触摸传感器层。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述多个孔穿透所述触摸传感器层。

12.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其中所述显示层包括用于显示所述图像的多个像素；

并且其中穿透至少所述显示层的所述孔随机分散于所述像素之中。

13.根据权利要求12所述的装置，其中每个所述像素包括无机发光二极管。

14.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其中所述扬声器的所述隔膜限定与所述显示层限定的面积近似相等的面积。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述扬声器包括组合面积与所述显示层限定的面积近似相等的隔膜阵列。

16.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其设置于移动无线电设备内。

17.根据权利要求1至7中的任一权利要求所述的装置，其设置于汽车仪表板装配显示器、电视机、桌面型、膝上型、掌上型或者写字板的个人计算机之一内。

18.一种方法，包括：

确定期望的声阻；

使用图形显示面板的物理参数和所述期望的声阻以确定所述图形显示面板的将由多个洞占据的表面积并且确定所述洞的半径；以及

控制计算机以在各自限定所述物理参数的多个图形显示面板中的每个图形显示面板中形成所述洞，从而所述形成的洞限定确定的半径并且占据所述图形显示面板的确定的表面积。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述物理参数是所述图形显示面板的厚度和所述图形显示面板的总显示面积，并且其中所述确定的半径限于不大于所述图形显示面板的像素半径，并且形成所述洞包括将所述形成的洞分散于所述图形显示面板的像素之中。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

将所述多个图形显示面板中的每个图形显示面板与形成于其中的所述洞一起组装于具有驻极体扬声器或者压电扬声器之一的子组件中，从而来自所述扬声器的声音引向所述洞。

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