CN1795698A

CN1795698A - 显示屏扬声器

Info

Publication number: CN1795698A
Application number: CNA2004800143527A
Authority: CN
Inventors: D·W·E·肖本; G·J·A·德斯图拉; M·H·W·M·范德登
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2006-06-28
Also published as: WO2004107808A2; JP2007502594A; ATE357121T1; US20070057909A1; EP1634481A2; EP1634481B1; KR20060014428A; WO2004107808A3; DE602004005342D1

Abstract

包含显示屏(150)的设备(1)，该设备(1)进一步包含，用于激活所述显示屏(150)以用作用于再现音频信号(A)的扬声器的装置(24)；用于检测该设备的用户是否观看所述显示屏(150)的装置(20)；以及用于调整所述音频信号(A)的再现以便根据所述显示屏(150)是否被观看的所述检测(20)来减少显示失真的装置(22)。根据本发明的再现音频信号(A)的优点在于，通常引起显示屏(150)中的光学失真的音频属性可在其中用户不能觉察到光学失真的情形中被再现。这些音频属性可贡献于音频信号(A)的有利再现。

Description

显示屏扬声器

本发明涉及一种设备，其包含显示屏和用于激活显示屏以用作用于再现音频信号的扬声器的装置。本发明进一步涉及移动电话和PDA。

“NXT”公司( www.nxtsound.com)正在由平板或弧面板制成的扬声器领域中进行研究。NXT的技术使得移动电话或者PDA的显示屏能够被变成扬声器。将扬声器集成在移动电话的显示屏中导致大量优点。首先，出现多种新产品设计可能性，因为设备中不需要传统的扬声器。其次，因为整个显示屏起着扬声器的作用，所以在用户的耳朵和移动电话的扬声器之间不需要精确的耦合。进而，与移动电话中的传统扬声器相比，因为显示屏的大面积，所以提供声音信号的更好的再现。这使得宽频率范围的音频信号能够被再现并且允许移动电话的免提操作所必需的高音量。

本发明的目标在于，通过以有利的方式激活显示屏来提供音频信号的再现。为此，本发明提供如在独立权利要求中详细说明的设备和方法。有利的实施例被限定在从属权利要求中。

根据本发明的实施例的设备包含：显示屏；用于激活该显示屏以用作扬声器的装置；用于检测该设备的用户是否观看该显示屏的装置；以及用于调整音频信号的再现以便根据该显示屏是否被观看的检测来减少显示失真的装置。本发明基于以下理解，即由显示屏再现的声音信号可引起显示屏在光学上失真。当某些音量和某些频率的音频信号必须由显示屏来再现时或者当音频信号的其他特性引起显示屏失真时，该显示屏的失真可能出现。当用户没有观看显示屏时，显示屏的失真对于该用户不是问题。例如，当移动电话靠近耳朵持有时，显示屏不能被看见并且显示屏的失真也不能被看见。在其中用户没有看见失真的情形中，有利地允许显示屏再现比传统技术更宽的频率范围的音频信号，该传统技术必须时时减少显示失真。作为实例，NXT示出具有用作允许600Hz到10kHz的宽带的扬声器的显示屏的移动电话的实施例( www.nxtsound.com)。针对音频信号的再现，更宽的容许的带宽是有利的。例如，当再现音乐声音信号时，低于600Hz的频率也应被优选地再现。而且，更宽的容许的带宽对于再现语音可能是有利的，因为更宽的带宽可导致所再现的音频信号的更多细节。进而，当用户没有看显示屏时，可使显示屏失真的音频信号的其他特性也是容许的，这对于音频再现是有利的。

当检测到用户看显示屏时，音频信号的再现可通过抑制音频信号的低频来调整。本发明的这个方面基于以下理解，即人眼对于低频振动是敏感的。因此，当显示屏在机械上以低频振动时，人眼将能够觉察到将被觉察为显示屏的光学失真的振动。进而，为了再现低频，与再现更高的频率相比，需要更大地偏转该显示屏。尽管音频信号的低频可引起显示屏的光学失真，但是该音频信号可没有声学失真地被再现。因此，当用户没有看该显示屏时，有利地再现这些低频。人眼对具有低于近似50Hz的频率的机械运动特别敏感。因此，根据本发明的又一方面，当用户看显示屏时，低于50Hz的音频信号的频率被抑制。进而，低于500Hz的音频信号的频率可引起显示屏的振动波中的局部最大值和最小值，这可被觉察为显示屏中像素值的不均匀。这种现象可被觉察为显示屏中的色斑。因此，根据本发明的另一方面，低于500Hz的音频信号的频率被抑制。由局部最大值和最小值引起的显示失真可是再现频带内的多个频率的音频信号的结果。对于可应用于移动设备中的给定的显示屏，该显示屏具有给定的厚度、硬度、液晶盒间隙(cel-gap)、尺寸和针对显示失真有关的显示屏的其他标准，可引起显示失真的频带可例如在100Hz和400Hz之间。应注意，频带主要取决于显示屏的容许的液晶盒间隙变化，该液晶盒间隙变化将在附图的说明中被解释。当其他的显示屏被激活以用作话筒时，其他的频率范围可应用。

根据本发明的实施例，心理声学装置被用来给予用户觉察到可引起显示失真的音频信号的频率的错觉，而这些频率被抑制在音频信号的物理再现中。心理声学装置可给予用户觉察到通过物理再现这些频率的更高阶谐波而可能引起显示失真的频率的错觉。可用于心理声学装置的技术是本领域中所公知的。例如，WO-97/42789公开了一种用于处理音频信号的电路，该电路包含谐波发生器。优点在于，当用户看显示屏时，用户觉察到包括引起显示失真的频率而同时在物理上抑制这些频率的频率的频带。当用户没有看显示屏时，音频信号的整个频带可在物理上被再现。尽管显示可在那种情况下失真，但是优点在于，心理声学装置不必是活动(active)的。这是有利的，因为心理声学装置可引起声学假象。

在本发明的实施例中，检测用户是否看显示屏是通过用户操作的开关来执行的。例如当用户正将移动电话靠近他的耳朵持有时，用户可操作该开关。该开关也可被链接到另一开关，例如移动电话上的呼叫开关可能取决于是否使用免提模式。当用户切换呼叫按钮而没有使用免提模式时，可假设，该电话靠近耳朵持有并且没有看显示。通过开关检测的优点在于相对简单的实施、所要求的小的处理功率以及低能耗。在本发明的另一实施例中，该检测通过加速计来执行。假设，例如用户持有的移动电话将比当该电话正平放在桌上时摇晃得更厉害。在本发明的又一实施例中，用户是否看显示屏的检测通过近程传感器来执行。在预定的设备附近，可假设，用户可看见该显示屏。当根据显示屏的尺寸，用户和设备之间的距离基本上大时，当例加在移动电话中使用小显示屏时例如为至少一米，可假设，用户不能看见该显示屏。而且，近程传感器可检测到移动电话何时靠近用户的耳朵来持有。在那种情况下，用户不能看见该显示屏。近程传感器可包含用于检测到电磁辐射的强度的装置。例如，光强传感器可被使用，可能地结合发光二极管来使用，以便测量取决于用户的接近度的光的反射。另一个实例是可读出用户的接近度的红外线传感器。或者另一种可能性在于结合用于检测用户的接近度的图像处理算法来使用照相机。例如，照相机可将皮肤检测算法或者眼睛检测算法用于从照相机得到的图像，以检测该设备是否靠近用户的脸持有。这些和其他可应用的图像处理算法是本领域所公知的。用于检测用户的接近度的又一可能性在于使用可被结合到本设备中的回声消除系统。例如，移动电话可包含回声消除系统，该回声消除系统估计移动电话的麦克风和用作扬声器的显示屏之间的声学传递函数。当用户靠近移动电话时，声学传递函数将不同于当用户远离移动电话时所估计的声学传递函数。声学传递函数的变化因此可被检测到，以便检测到用户的接近度。

本发明的上述和其他方面将从参考以下说明的实施例中变得明显并参考以下说明的实施例来阐明。

在附图中：

图1示出根据本发明的移动电话的实施例。

图2示出代表根据本发明的用于再现音频信号的方法的实施例的框图。

图1示出根据本发明的移动电话1的实施例。该移动电话1被解释为实例，而且其它的设备快文一包括根据本发明的实施例诸如PDA。移动电话1包含机身10和天线12。天线也可作为内部天线被结合到机身10内。移动电话1进一步包含用于操作该电话像输入号码或者滚动操作菜单的一组按钮110。移动电话1还包含用于起动、结束或应答呼叫的呼叫按钮120。这些功能也可通过多个按钮来操作。移动电话1进一步包含显示屏150。显示屏150可为LCD显示屏、TFT显示屏或另外的显示屏。该显示屏用于将数据显示给用户，但是，也被激活用于用作再现音频信号的扬声器。

显示屏150可由两片平行的例如玻璃来构造，这两片玻璃借助隔片(spacer)相互分开。该隔片应将这两片相互分开小距离，该距离在显示屏的表面上是均匀的。该距离称为液晶盒间隙。入射光可在这两片显示屏内根据这两片之间的液晶的偏振来反射。在那种情况下，液晶盒间隙等于所反射的光的波长的四分之一。结果，所觉察到的反射光的颜色取决于液晶盒间隙。液晶间隙的变化可导致由用户觉察到的光学失真。

存在各种技术用于激活显示屏150以用作扬声器。例如，在也公知为发声(singing)显示屏的技术中，电压被施加在液晶盒间隙的两侧处的电极上。因为电势差，该电极被拉向彼此而隔片被推入，就好像他们是弹簧一样。当电势差再次为零时，个屁引起这两片被定位回其最初的位置。通过根据音频信号来改变电势差，显示屏150可用作扬声器。在另一种也公知为摆动(swinging)显示屏的技术中，显示屏通过像例如压电元件的激活器来激活，该激活器在机械上被耦合到显示屏。电压被施加在压电元件上，以便根据音频信号来振动显示屏150，也就是显示屏150用作扬声器。

当激活显示屏150以用作扬声器时，光学显示失真可为液晶盒间隙的变化的结果。在发声显示屏中，液晶盒间隙用作弹簧并可根据弹簧的硬度和力、也就是电极上的电势来被推入。应注意，为了以足够的音量来再现音频信号，弹簧不应非常硬。结果，这两片显示屏可不像均匀封装的多层(homogenous package of layers)那样振动。在摆动显示屏中，在机械上被耦合到显示屏的激活器可引起显示屏的弯曲。弯曲显示屏可引起液晶盒间隙的变化。

光在液晶盒间隙内以取决于液晶盒间隙的波长来反射。因此，液晶盒间隙的变化可引起光学失真。例如，以近似5um的标称的液晶盒间隙，容许的液晶盒间隙变化可大约80nm。当液晶盒间隙变化在液晶盒间隙的1-2％内时，液晶盒间隙变化是容许的。进而，液晶盒间隙变化的容许程度取决于觉察到液晶盒间隙变化的可能性。例如，人眼不能跟随像高于近似1kHz的频率的高频振动。用户将觉察到平均的变化，而觉察不到变化本身。然而，较低频率的变化可由用户被觉察为显示屏的光学失真。进而，为了再现低频，与再现较高的频率相比需要显示屏更大的偏转，这可导致更大的液晶盒间隙变化。例如，具有低于50Hz的频率的变化可被觉察为光学失真。可引起光学失真的另一种现象是在显示屏的振动波中出现局部最大值和最小值，这可被觉察为显示屏中的像素值的不均匀。这种现象可被觉察为显示屏中的色斑。这种现象可随着低于500Hz的频率的振动出现或者可在诸如100Hz和400Hz之间的频带的频带中出现。应注意，给定的频率可用于移动设备中可用的给定的显示屏，该显示屏具有给定的厚度、硬度、液晶盒间隙、尺寸和针对显示失真相关的显示屏的其他标准。当其他显示屏被激活以用作扬声器时，其他频率和频率范围可应用。应注意，频率和频率范围主要取决于容许的液晶盒间隙变化。

移动电话1进一步包含用于检测用户是否观看显示屏150的装置。例如，移动电话1可包含开关130。例如当用户正将移动电话1靠近他的耳朵持有时，该用户可操作开关130。该开关也可被链接到另一开关，例如可能取决于是否使用免提模式的移动电话上的呼叫开关120。当用户切换呼叫按钮而不使用免提模式时，可假设，该电话被靠近耳朵持有并且该显示没有被看见。为了检测用户是否观看该显示，移动电话可包含传感器160。这个传感器160也可包含加速计。当假设移动电话1在被用户持有时比例如在正平放在桌上时摇晃得更厉害时，加速计可被用于检测显示屏150是否被使用。进而，传感器160可包含用于检测用户的接近度的装置。当移动电话1靠近用户的耳朵持有时，不能看见显示屏1。当移动电话1离用户太远时，也不能看见显示屏150。接近度检测装置可包含用于读出电磁辐射的强度的装置。例如，接近度检测装置可包含可能与发光二极管结合的光强传感器，以便检测到光因为用户的接近的反射。而且，接近度检测装置可包含可能与图像处理算法结合的照相机，该图像处理算法例如用于用户的脸的皮肤检测或者眼睛检测。代替使用传感器160来检测用户的接近度，可能利用麦克风140连同与用作扬声器的显示屏150来检测用户的接近度。麦克风140可为当用户正在呼叫时被用于拾取用户的语音的相同的麦克风，但这不是必需的。移动电话1可包含为本领域所公知的回声消除系统。当移动电话1被用于免提模式时，回声消除系统例如是有利的，在该免提模式中移动电话1必须抑制来自话筒的声音，以便觉察到用户的语音。因此，回声消除系统估计麦克风140和用作扬声器的显示屏150之间的声学传递函数。声学传递函数取决于用户的接近度。当移动电话1例如靠近耳朵持有时，该传递函数不同于其中声音可比用户远离移动电话1时更容易从扬声器150传递到麦克风140的情形。声学传递函数的变化因此可被检测到，以便检测用户的接近度。

图2示出代表根据本发明的用于再现音频信号的方法的实施例的框图。首先，在步骤20，检测用户是否可观看显示屏150。如上所述，该检测可通过开关130、传感器160、回声消除系统、其组合、或者本领域所公知的其他检测装置来执行，该回声消除系统检测麦克风140和用作扬声器的显示屏150之间的声学传递函数的变化。根据检测结果，构成检测信号D。在步骤22，如果检测信号D指示用户可观看显示屏150，则音频信号A被调整。如上所述，存在可引起光学失真的音频信号A的属性。当用户可观看显示屏150时，这些属性被抑制。这可通过滤波器来实现，该滤波器可是固定滤波器或者可控的滤波器。例如，高通滤波器可被用来抑制音频信号A的低频。而且，带通滤波器可被用来抑制预定频率范围中的频率，该频率可引起光学失真。也可能通过使用如上所述用于给予用户察觉到通常引起光学失真的频率的错觉的心理声学装置来在步骤22中调整音频信号A。这可通过抑制频率和增加这些频率的更高的谐波来实现。当用户不能看见显示屏150时，不必调整音频信号A。来自步骤22的结果是又一音频信号S。最后，在步骤24，音频信号S通过激活显示屏150以用作扬声器来在物理上再现。如上所述，这可通过称为发声显示屏的技术、称为摆动显示屏的技术、其组合或者本领域所公知的用于激活显示屏的其他技术来执行。

应注意上述实施例是示例而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不偏离所附的权利要求的范围的情况下涉及多个可替换的实施例。在权利要求中，括号之间的任何参考符号应不被构造为限制该权利要求。词“包含”不排除除了权利要求中所列出的那些元件或步骤以外的元件或步骤的存在。本发明可借助包含若干不同元件的硬件、和借助适当编程的计算机来实施。在列举若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干装置可通过同一个硬件来实施。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的唯一的事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims

1.包含显示屏(150)的设备(1)，该设备(1)进一步包含：

-用于激活所述显示屏(150)以用作用于再现音频信号(A)的扬声器的装置(24)；

-用于检测该设备的用户是否观看所述显示屏(150)的装置(20)；以及

-用于调整所述音频信号(A)的再现以便根据所述显示屏(150)是否被观看的所述检测(20)来减少显示失真的装置(22)。

2.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于调整的装置(22)包含用于如果所述显示屏(150)被观看则抑制所述音频信号的低频的装置。

3.如权利要求2中所述的设备(1)，其中所述用于抑制低频的装置(22)包含用于抑制低于50Hz的所述音频信号(A)的频率的装置。

4.如权利要求2中所述的设备(1)，其中所述用于抑制低频的装置(22)包含用于抑制低于500Hz的所述音频信号(A)的频率的装置。

5.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于调整的装置(22)包含用于如果所述显示屏被观看则抑制至少一个频带内的所述音频信号(A)的频率的装置。

6.如权利要求5中所述的设备(1)，其中所述至少一个频带包含100Hz和400Hz之间的频率。

7.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于调整的装置(22)包含：

-心理声学装置，以给予用户觉察到所述音频信号(A)的预定频率的错觉，以及

-用于通过所述用于激活所述显示屏(150)的装置(24)来抑制所述音频信号(A)的物理再现中的预定频率的装置。

8.如权利要求7中所述的设备(1)，其中所述心理声学装置包含用于物理再现所述音频信号(A)的所述预定频率的更高阶谐波的装置。

9.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于检测的装置(20)包含由所述用户操作的开关(130)。

10.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于检测的装置(20)包含用于检测所述设备(1)的运动中的变化的加速计(160)。

11.如权利要求1中所述的设备(1)，其中所述用于检测的装置(20)包含用于检测所述用户的接近度的装置(160)。

12.如权利要求11中所述的设备(1)，其中所述用于检测所述接近度的装置(160)包含用于读出电磁辐射的强度的装置。

13.如权利要求11中所述的设备(1)，其中所述用于检测所述接近度的装置(160)包含：

-用于回声消除的装置，其包含估计所述设备(1)的麦克风(140)和用作扬声器的所述显示屏(150)之间的声学传递函数的装置；以及

-检测由所述用户的所述接近度引起的所述声学传递函数的变化的装置。

14.用于再现音频信号(A)的方法(2)，该方法(2)包含以下步骤：

-激活(24)显示屏(150)以用作扬声器；

-检测(20)用户是否观看所述显示屏(150)；以及

-调整(22)所述音频信号(A)的再现，以便根据所述检测步骤(20)来减少显示失真。