聲音再現設備和便攜終端裝置的製作方法

2023-05-07 23:02:26

專利名稱：聲音再現設備和便攜終端裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及聲音再現設備和包含該聲音再現設備的便攜終端裝置，尤其涉及能以聲壓對面板作聲學驅動的聲音再現設備和包含同一聲波再現設備的終端裝置。
(2)背景技術通常認為，減小電子裝置尤其是便攜裝置的尺寸或厚度是重要的，例如可以設想把電子裝置中兩個不同功能的設備集成一個設備，以減小裝置的總尺寸。下面描述一種對具備特定功能的裝置添加聲音再現功能以實現尺寸縮小的情況，通常是對顯示設備加聲音再現功能的情況。
一般有若干把顯示設備與聲音再現設備集成在一起的技術。圖12是表示普通具備聲音再現功能的顯示設備的透視圖。圖12中，顯示設備1包括顯示屏2、有機電致發光(EL)面板3、薄膜揚聲器4和電信號軟線5與6。顯示屏2、有機EL面板3和薄膜揚聲器4用粘劑等集成在一起。下面描述顯示設備1的操作。
顯示屏2有印在其上面的字符等。顯示屏2被後面的有機EL面板3照射，而後者通過電信號軟線5加上電壓，使印在顯示屏2上的字符等顯示出來。薄膜揚聲器4例如由具有壓電效應的樹脂膜構成，通過電信號軟線6對它加聲信號時產生振動，從而使與薄膜揚聲器4集成在一起的顯示屏2和有機EL面板3產生機械振動而發聲。上述顯示設備1能讓用戶感到聲音是顯示屏發出的。
另一種普通技術也可讓用戶感到聲音是顯示屏發出的。具體地說，在該技術中，再現的聲音從設備在顯示設備正面的揚聲器輸出。圖13是一普通顯示設備的剖視圖，再現聲音從裝在其正面的揚聲器輸出。圖13中，顯示設備10包括透明振動膜11、形成在透明振動膜11兩側的多根透明電極12、支承件13和陰極射線管(CRT)14。下面描述該顯示設備10的操作。
各透明電極12連接一根軟線(未示出)，電信號通過軟體加到透明電極12。透明震動模11由聚合物壓電片材構成，通過多根透明電極12提供的電信號而振動，從而發出聲音。透明振動膜11和多根透明電極12均由透明材料製作，因而通過它們可以看見陰極射線管上的圖像，讓用戶感到聲音是由陰極射線管屏發出的。
在上述顯示設備1中，顯示屏2、有機EL面板3和薄膜揚聲器4這三個元件集成在一起，因而薄膜揚聲器4與顯示屏2和有機EL面板3一起振動而再現聲音。然而，振動膜通過這三個集成在一起的元件構成，重量很重。減小了要再現的聲壓聲平。再者，三元件的一體結構增大了隔膜的剛度，振動膜難以在低屏振動，減小了低屏聲壓聲平。
在上述顯示設備10中，陰極射線管14的屏全被透明振動膜11覆蓋，為了節省空間，陰極射線管14與透明振動膜11之間保持很小的空間，因而該空間的聲學順從性相當小，使顯示設備10難以實現令人滿意的低屏聲音再現。
如上所述，一般在顯示設備與聲音再現設備集成在一起時，聲音再現設備難以實現令人滿意的聲音再現(尤其是低屏聲音再現)。這種情況並不限於顯示設備，具有不同功能的設備在對附加的聲音再現功能時也有同樣的問題。可以設想，若對功能不同的設備設置薄膜揚聲器以添加聲音再現功能，該設備會因質量與剛度問題而減弱揚聲器的作用。
(3)發明內容因此，本發明的目的是提供一種聲音再現功能改進的聲音再現設備，方法是對功能不同於聲音再現功能的設備添加一種聲音再現功能。
為實現上述目的，本發明具有下列特徵。具體而言，本發明針對一種包括前面板、外殼和機電聲波換能器的聲音再現設備，前面板操作成響應於對其施加的電信號執行預定的操作，外殼與前面板形成一聲音發射空間，機電聲波換能器操作成把聲音發射到聲音發射空間，屏與外殼連接。若機電聲波換能器向聲音發射空間發射聲音，則發射聲音的能量使前面板振動而向外輸出聲音。
前面板是一圖像顯示屏，響應於電信號顯示圖象。圖像顯示屏通常是液晶顯示器，此時外殼通過一彈性體支承液晶顯示器的外圍部分。另外，前面板也可以是一種膜狀顯示屏，如有機電致發光面板。
另外，前面板可能是能響應於電信號再現聲音的發聲面板，例如該發聲面板由壓電元件組成。或者，發聲面板用透明材料製成。
在前面板為發聲面板時，聲音再現設備還可包括高頻分量提取單元，它能從被再現的聲信號裡提取高於第一預定頻率的高頻分量。此時，發聲面板接收由高頻分量提取單元所提取的高頻分量信號，而機電聲波換能器接收該聲信號。
或者，在前面板為發聲面板時，聲音再現設備還可包括能從再現的聲信號裡提取高於第一預定頻率的高頻分量提取單元；和能從聲信號裡提取低於預定頻率(低於或等於第一預定頻率)的低頻分量的低頻分量提取單元。此時，發聲面板接收由高頻分量提取單元所提取的高頻分量信號，而機電聲波換能器接收由低頻分量提取單元所提取的低頻分量信號。
再或者，在前面板為發聲面板時，聲音再現設備還可包括一聲平調節單元，它能對至少要輸入發聲面板的聲信號或要輸入機電聲波換能器的聲信號作聲平調節，使得發聲面板在對其輸入預定聲信號時的再現升壓聲平，基本上等於發聲面板在對機電聲波換能器輸入預定聲信號時的再現升壓聲平相等。
再或者，在前面板為發聲面板時，聲音再現設備還可包括一相位調節單元，它能對至少要輸入發聲面板的聲信號或要輸入機電聲波換能器的聲信號作相位調節，使得發聲面板在對其輸入預定聲信號時再現的聲音和發聲面板在對機電聲波換能器輸入預定聲信號時再現的聲音，在預定頻帶內相互不反相。
通常要注意，外殼有一音孔，機電聲波換能器從該音孔向聲音發射空間發射聲音。聲音再現設備還包括將外殼耦合到機電聲波換能器的聲管，此時外殼的音孔與聲管連接。機電聲波換能器通過聲管從音孔向聲音發射空間發射聲音。
一般要注意，機電聲波換能器可用以下任一方法驅動電動法、電磁法、靜電法和壓電法。
注意，前面板包括響應於電信號顯示圖像的圖像顯示屏；和響應於電信號再現聲音並與圖像顯示屏形成一體的發聲面板。例如，圖像顯示屏是有機電致發光面板。而發聲面板由壓電膜組成。發聲面板可穿過圖像顯示屏的整個表面或整個表面的一部分設置。
注意，發聲面板用以下任一方法驅動電動法、電磁法、靜電法和壓電法。
或者，本發明以包含上述聲音再現設備的電子裝置的形式提供，此時向前面板輸入要再現的圖像信號，向機電聲波換能器輸入要再現的聲信號。電子裝置還可包括操作成放大被再現聲信號的信號放大單元，該單元可按用戶指令改變放大係數。
再或者，本發明以包含上述聲音再現設備的便攜終端裝置的形式提供，此時便攜終端裝置包括能接收包含聲信號和圖像信號中至少一個的被接收信號的天線；和對被接收信號預定信號處理的被接收信號處理單元。若被接收信號含圖像信號，被接受信號處理單元就把圖像信號輸入到前面板，若被接收信號含聲信號，則被接收信號處理單元把聲信號輸入機電聲波換能器。
注意，聲信號可能是指示進入話語聲音的進入話語信號，此時機電聲波換能器把進入話語信號接收為聲信號。
便攜終端裝置還可包括一放大單元，能放大準備輸入機電聲波換能器的聲信號。注意，該信號放大發單元的放大係數可變化。
本發明中，執行預定操作的前面板自己振動而發射聲音，故能對其功能不是聲音再現的設備增添聲音再現功能，由此縮小設備尺寸。另通過以聲學方法驅動前面板而實現高頻聲音再現，改善了聲音再現能力。
注意，把圖像顯示屏用作前面板，可對圖像顯示設備增添聲音再現功能，此時能使用戶感到聲音像是從圖像發出的。注意，在圖像顯示屏為LCD的場合中，若外殼通過彈性支承LCD外圍部分，就便於LCD振動。
另在前面板為發聲面板諸如壓電元件的情況下，能實現更寬頻率的聲音再現。。
還有，在聲音再現設備包括高頻分量提取單元時，可把發聲面板自身振動產生的聲音限於高頻聲音。這樣能減小發聲面板自身振動與機電聲波換能器產生的振動之間的幹擾，由此改善音質。另在聲音再現設備包括低頻分量提取單元時，確保由機電聲波換能器產生的振動所產生的聲音限於低頻聲音，這樣能進一步減小發聲面板自身振動與機電聲波換能器造成的振動之間的幹擾，從而又改善了音質。
再者，在聲音再現設備再包括聲平調節單元的情況下，能使發聲面板自身振動產生的聲音的聲壓聲平與機電聲波換能器振動產生的聲音的聲壓聲平相均衡，因而準備輸出的寬頻範圍內的聲音有恆定的聲平，從而改善了音質。
另在聲音再現設備還包括相位調節單元的情況下，能防止聲壓聲平因發聲面板自身振動與機電聲波換能器造成的振動之間的幹擾而被減小。
還有，在外殼有音孔時，能便於把機電聲波換能器發射的聲音導向空間。而且在聲音再現設備還包括聲管的情況下，能將機電聲波換能器置於任意位置，因而增大了設計自由度，能實現更小巧的聲音再現設備和包含這種聲音再現設備的電子裝置。
本發明的聲音再現設備適用於電子裝置，而且在電子裝置具備信號放大單元時，前面可用作揚聲器。
聲音再現設備還適用於便攜終端裝置，如能用聲音再現設備再現進入的話語信號。另在使用放大單元時，前面板能有選擇地工作於正常模式(用戶把耳朵靠近前面板)或把前面板用作揚聲器的另一模式。
從下面結合附圖對本發明所作的詳細描述，本發明的種種目的、特徵、方面與優點變得更清楚了。
(4)


圖1A和1B各自示出第一實施例的聲音再現設備；圖2是截面圖，示出圖1A所示機電聲波換能器23的結構；圖3A和3B各自示出第二實施例的聲音再現設備；圖4A和4B各自示出第三實施例的聲音再現設備；圖5是截面圖，示出圖4A所示機電聲波換能器54的結構；圖6是一框圖，示出第三實施例的聲音再現設備用於執行信號處理的功能；圖7A和7B各自示出第四實施例的聲音再現設備；圖8A和8B各自示出第五實施例的聲音再現設備；圖9A和9B各自示出第六實施例的聲音再現設備；圖10是行動電話外觀圖，它是一例第六實施例的電子裝置；圖11是一電路框圖，示出圖10所示行動電話的主要部分；
圖12是透視圖，示出帶聲音再現功能的普通顯示設備；和圖13是普通顯示設備的截面圖，其中再現的聲音從裝在其正面的揚聲器輸出。
(5)具體實施方式
第一實施例下面描述本發明第一實施例的聲音再現設備。圖1A和1B各自示出第一實施例的聲音再現設備。具體而言，圖1A是示成部分斷開的聲音再現設備的平面圖，圖1B是聲音再現設備沿圖1A線A-B截取的剖視圖。圖1A中，聲音再現設備包括液晶顯示器(LCD)20、懸置件21、外殼22和機電聲波換能器23。在第一實施例中，如圖1B所示，LCD20是一顯示圖像的示例圖像顯示屏，被用作從其發射聲音的前面板。注意，LCD20在圖1A中被示成部分斷開。聲音再現設備包括控制加到LCD20的圖像信號的電子線路和控制加到機電聲波換能器23的聲信號的電子線路。為簡化說明，這裡不描述這些電子線路。同樣的，在其它諸實施例中，也不描述與本發明不直接相關的電子線路。
如圖1B所示，外殼22的一部分為凹裁面，這部分的尺寸與LCD20一樣，並將LCD20接至外殼22而埋入該部分。懸置件21是一彈性體，供外殼22支承LCD20，它置於外殼22與LCD20之間而支承LCD20的外圍部分。具體地說，LCD20經懸置件21接外殼22，在外殼22與LCD20之間形成空間24。外殼22裡面空心，在凹裁面部分設一音孔25。機電聲波換能器23設置在外殼22內與音孔25耦合，使音孔25起到聲耦裝置的作用。把機電聲波換能器23發射的聲音傳導空間24。為防止發射的聲音漏洩，空間24配置成保持氣密性較佳。
圖2是一剖視圖，示出圖1A所示機電聲波換能器23的結構。注意，第一實施例的機電聲波換能器23是一壓電揚聲器，但機電聲波換能器23的換能器類型可以是例如電動型、電磁型或靜電型。只要能從振動膜發射聲音，任一類機電聲波換能器都能得到類似的效果。注意，在第二及後面的實施例中，機電聲波換能器的換能器可以是任一類型。
圖2中，機電聲波換能器23包括壓電元件30與31、中間電極32、引線33～35、輸入端36與37和框架38。框架38接外殼22，以便支承中間電極32的外圍部分。中間電極32一面固定有壓電元件30，另一面固定了壓電元件31。兩壓電元件都由例如磷青銅一類的導電料製作。引線33向中間電極32輸入電力，並將輸入端37與中間電極32相接。引線34向壓電元件31輸入電力，將輸入端36與中間電極31相接。引線35向壓電元件30輸入電力，將輸入端36與中間電極30相接。
下面描述如圖1A、1B和2構成的聲音再現設備的操作。若對機電聲波換能器23的輸入端36與37加電信號，壓電元件30與31就產生彎曲振動，從中間電極32和壓電元件30與31發射聲音，聲音通過音孔25傳到空間24，因而空間24內的聲壓使LCD的振動而發射聲音，這樣LCD20以聲學方法受驅而作聲音再現。
與普通揚聲器的振動膜相比，LCD20的重量相當重，但通過把機電聲波換能器23設計成具有小於LCD20面積S1的振動膜面積S2，就能把LCD20的等效重量減到小於機電聲波換能器23的振動膜的重量，因為該等效重量正比於面積比(Sd/S1)平方的倒數。因此，通過把機電聲波換能器23設計成具有相對大的面積S1，就能防止聲壓聲平降低。所以，即使把重量重的LCD20用作聲音再現振動膜，也能實現滿意的低頻聲音再現。
由於成為前面板的LCD20能根據圖像信號再現圖像，故它起著圖像再現設備的作用，同時具備聲音再現設備的功能。因而在第一實施例中，能實現一種用前面板同時再現圖像與聲音的聲音再現設備。這種聲音再現設備通常能應用於電子裝置，如行動電話、遊戲裝置、個人計算機與電視機。
注意，在上述一般場合中，顯示設備正面設置了再現圖像的透明的聲音再現設備(見圖13)，但存在再現的圖像不清晰的問題。具體地說，在圖13的顯示設備10中，為了儘量清晰的把顯示在陰極射線管14上的圖像呈現給觀眾，要求用投射係數儘可能高的材料來構成設置於顯示設備正面的透明振動膜11和透明電極12。然而，透明振動膜11和透明電極12的投射係數有限。故顯示在陰極射線管14上的圖像的清晰度有限。另一方面，在第一實施例中，再現圖像的顯示屏自身再現聲音，因而不必設置透明元件在顯示屏正面發射聲音。因而與正面設置有透明聲音再現設備的普通顯示設備相比，能更清楚地顯現圖像。另在第一實施例中，與正面設有透明振動膜的普通顯示設備相比，可進一步減小厚度。
(第二實施例)下面描述第二實施例的聲音再現設備。圖3A和3B各自示出第二實施例的聲音再現設備。具體而言，圖3A是聲音再現設備示成部分斷開的平面圖。圖3B是聲音再現設備沿圖3A線C-D截取的剖視圖。在圖3A和3B中，聲音再現設備包括膜狀有機電致發光(EL)面板40、外殼41和機電聲波換能器42。在第二實施例中，如圖3B所示，有機EL面板40用作發射聲音的前面板。注意，有機EL面板40在圖3A中示成部分斷開。
圖3A的聲音再現設備與第一實施例的聲音再現設備的差別在於不用LCD20，把膜狀有機EL面板40用作前面板。在圖3A和3B中，有機EL面板40在其外圍部分直接固定到外殼41的固定表面45(不介入任何懸置件)。外殼41的剛度比有機EL面板40的剛度大。像第一實施例一樣，外殼41與有機EL面板40之間形成一空間43。注意，外殼41和機電聲波換能器42的配置分別與圖1A的外殼22和機電聲波換能器23的配置相似。
接著描述如圖3A和3B那樣構成的聲音再現設備的操作。機電聲波換能器42產生的聲音通過音孔44傳到空間43。在形成空間43的外殼41與有機EL面板40之間，有機EL面板40的剛度較低，因而正是有機EL面板40被機電聲波換能器42發射到空間43的聲能(聲壓)造成振動，即機電聲波換能器42以聲學方式驅動有機EL面板40振動而發聲。
注意，在第二實施例中，不使用結構類似於剛體且較重的LCD，把剛性低於外殼41的有機EL面板40用作前面板，因而不需要支承有機EL面板40外圍部分的懸置件，有機EL面板40可在外圍部分直接連接外殼41。因此，與使用LCD的情況相比，簡化了聲音再現設備的結構。另與使用LCD的情況相比，可減小聲音再現設備的厚度。再者，因有機EL面板40比LCD輕，故與使用LCD的情況相比，能更有效地實現聲音再現，而且便於高頻聲音再現。
圖3A和3B的結構允許有機EL面板40(前面板)具備聲音再現設備的功能，同時起到圖像再現設備的作用。因而在第二實施例中，可實現能用前面板同時再現圖像與聲音的聲音再現設備。與第一實施例相似，第二實施例的聲音再現設備通常應用於電子裝置，諸如行動電話、遊戲裝置、個人計算機與電視機等。另像第一實施例那樣，與在顯示設備正面設備透明的聲音再現設備以便再現圖像的普通情況(見圖13)相比，能更清楚地顯現圖像。再像第一實施例那樣，與正面設置了透明振動膜的普通顯示設備相比，可進一步減小厚度。
注意，在第二實施例中，雖然在有機EL面板40後面設一機電聲波換能器42，但是可以分別設置兩個相互隔開的機電聲波換能器。此時，一個機電聲波換能器操作成接收立體聲信號的左聲道信號，另一個機電聲波換能器接收右聲道信號，因而膜狀有機EL面板42能像再現聲音那樣同時再現立體聲音響。
(第三實施例)下面描述第三實施例的聲音再現設備。圖4A和4B各自示出第三實施例的聲音再現設備。具體而言，圖4A是聲音再現設備的平面圖，圖4B是聲音再現設備沿圖4A線E-F截取的剖視圖。在圖4A和4B中，聲音再現設備包括外殼50、膜狀透明振動膜51、透明電極52、LCD53、機電聲波換能器54和聲管55。在第三實施例中，揚聲器用作前面板；LCD53是顯示設備，裝在揚聲器後面。
透明振動膜51由聚合物壓電片料等壓電元件組成，透明電極52粘合到透明振動膜51的相對兩面，透明振動膜51和透明電極52構成透明的膜狀揚聲器58。該揚聲器58在其外圍部分固定到外殼50的固定表面59。外殼50支承LCD53。像圖4A那樣，LCD53定位後，可以從聲音再現設備外面看到其顯示部分(顯示在該顯示部分上的圖像)。注意，因揚聲器58透明，故能從聲音再現設備外面看到LCD53和固定表面59(用虛線指示)。揚聲器58與LCD53構成空間56，外殼50在面對空間56的部分有音孔57。聲管55的一個開口耦接音孔57，另一開口耦接機電聲波換能器54。聲管55把機電聲波換能器54發射的聲音通過音孔57傳到空間56，即起著以聲學方式使機電聲波換能器54耦接音孔57的作用。
圖5是剖視圖，示出圖4A所示機電聲波換能器54的結構。注意，在第三實施例中，把電動式揚聲器用作機電聲波換能器54。但如上所述，機電聲波換能器54的換能器類型可以是例如壓電型、電磁型或靜電型。只要振動膜能發射聲音，任一類機電聲波換能器都能實現類似的效果。
圖5中，機電聲波換能器54包括盒型軛架60、置於軛架60中心部的西鐵61、置於磁鐵61頂面的板62、在其中心部固定於軛架60外圍下部的框架66、在其外圍部固定於框架66的振動膜65。以及連接振動膜65中心部的音圈64。在軛架60的內周表面與板62外周表面間形成磁性空間63。音圈64接振動膜65而位於磁性空間63內。框架66頂緣連到聲管55，使機電聲波換能器54堵住聲管55的開口。
下面描述圖4A、4B和5所示的聲音再現設備。注意，在使第三實施例的揚聲器58發聲時，由機電聲波換能器54和透明電極52對揚聲器作聲學驅動。首先描述聲音再現設備對揚聲器58左聲學驅動的情況。
若對位於機電聲波換能器54磁性空間63的音圈64加電信號，音圈64中就產生驅動力，使耦接音圈64的振動膜65振動而發聲。振動膜65產生的聲音通過聲管55傳向音孔57，再傳到空間56。因此，固定和支承在其外圍部的膜狀揚聲器58，被空間56的聲壓聲學驅動而振動，實現聲音再現。
接著描述透明電極52驅動揚聲器58的情況。透明電極52各接一根引線(未示出)，電信號從引線通過透明電極52輸入透明電極51。透明電極51由聚合物壓電片料組成，響應於電信號產生彎曲振動而發聲。
如上所述，本例的揚聲器58通過機電聲波換能器54的聲壓以聲學方式驅動揚聲器的過程(下稱「第一驅動過程」)而發聲，還通過按施加的電信號自我驅動的過程(下稱「第二驅動過程」)而發聲。在第一驅動過程中，一般難以實行高頻聲音再現。具體地說，第一驅動過程基於空間56內的聲壓使揚聲器58振動的原理，而空間56具有高頻截止聲學濾波器衰減高頻聲音的特性，所以第一驅動過程實際上難以實行高頻聲音再現。注意，縮小空間56的寬度(即圖4B中顯示屏與LCD之間的垂向距離)雖能改善頻段的聲壓聲頻，但鑑於第一驅動過程的原理，高頻聲音再現有很大局限性。
相反地，第二驅動過程實際上難以實行低頻聲音再現，因為壓電元件自身具有低頻段的聲壓聲平低的特徵，而且，若減小揚聲器58後面空間56的寬度以便縮小設備尺寸並改善第一驅動過程的高頻聲音再現，會降低空氣順從性。
因而在第三實施例中，將第一與第二驅動過程組成起來，以便在低到高頻段的寬範圍內實現聲音再現。具體地說，對低頻聲音再現，機電聲波換能器54的聲壓以聲學方式驅動揚聲器58驅動而再現低頻聲音；對高頻聲音再現，揚聲器58自行驅動振動而再現高頻聲音。
注意，在以上場合中存在某種可能性，即在一範圍內再現聲音的聲壓聲平會降低。該範圍中，能被第一過程再現的頻段(低頻邊帶)重疊著能被第二過程再現的頻段(高頻邊帶)(這一範圍下稱「重疊範圍」)。具體而言，若第一驅動過程造成的揚聲器58的振動與第二驅動過程造成的揚聲器58的振動為反相，就降低了該重疊範圍內再現聲音的聲壓聲平。因此，較佳地對這兩種驅動過程所使用的輸入信號作預定的信號處理。下面詳述該信號處理。
圖6是一框圖，示出第三實施例的聲音再現設備用於執行信號處理的功能。如圖6所示，聲音再現設備包括能對要再現的聲信號作信號處理的信號處理單元70。信號處理單元70包括低通濾波器(LPF)71、高通濾波器(HPF)72、相位調節單元73和聲平調節單元74。信號處理單元70接收兩個聲信號。注意，這兩個聲信號相互相同，一個輸入HPF72，另一個輸入LPF71。信號處理單元70輸出的一個信號被輸入透明電極52，輸出的另一個信號被輸入機電聲波換能器54。
LPF71能從聲信號裡取出低頻分量。LPF71的截止頻率置於第一驅動過程能產生的一聲頻，即第一驅動過程能驅動揚聲器58的頻率。HPF72能從聲信號裡取出高頻分量。HPF72的截止頻率置成第二驅動過程能產生的一聲頻，即第二驅動過程能驅動揚聲器58的頻率。注意，；PF71的截止頻率置成低於HPF72的截止頻率的一頻率，使得信號通過LPF71的頻段不重疊信號通過HPF72的頻段。若LPF71和HPF72都是理想濾波器，它們的截止頻率就可設置成相互相同，此時對機電聲波換能器54隻輸入頻率低於預定頻率(即截止頻率)的信號，對透明電極52隻輸入頻率高於該預定頻率的信號。
這樣，對低頻範圍，向揚聲器58隻提供第一驅動法造成的振動，對高頻範圍，則向揚聲器58隻提供第二驅動法造成的振動。這一方式消除了重疊範圍，可防止聲壓聲級的降低。一般，第一驅動過程再現的聲音的聲壓聲平，具有在特定頻率銳減的特徵。因而在一些場合中，第一驅動過程再現的聲音的聲壓聲平，可在高頻範圍內不用LPF而被充分降低。此時，可把信號處理單元70配置成只含HPF(不會LPF)。
下面描述信號相位調節過程。把HPF72和LPF71輸出的信號信號輸入相位調節單元73，後者調節其中的至少一個輸入信號。具體而言，信號相位調節使這兩個輸入信號在重疊範圍內相互不反相，還防止了聲壓聲平在重疊範圍內被減小。
注意，只可執行使用HPF72與LPF71的處理和信號相位調節處理中的一個。即使只作一種處理，也能防止聲壓聲平在重疊範圍內減小。
下面描述信號聲平調節過程。在該過程中，若對機電聲波換能器54和透明電極52輸入同樣的信號，則在揚聲器58受機電聲波換能器54聲學驅動時的聲壓聲平並不總是等於透明電極52使揚聲器58自我驅動時的聲壓聲平。若這兩個聲壓聲平相互不同，就只在低頻範圍或者反之只在高頻範圍內發出大的聲音。聲平調節單元74執行信號調節處理，使高低頻範圍的聲壓聲平變得基本上一樣。下面作一詳述。
把相位調節單元73輸出的信號輸入聲平調節單元74，後者調節兩輸入信號中至少一個的聲平。具體地說，信號聲平調節使揚聲器58受機電聲波換能器54聲學驅動時的聲壓聲平，變成基本上與透明電極52使揚聲器58自驅動時的聲壓聲平相同，這樣能在高低頻範圍幾乎以同一聲平作聲音再現。
如上所述，對聲信號作信號處理，防止了聲壓聲平在重疊範圍內減小，或防止了高低頻範圍之間的聲壓聲平的差異。在另一實施例中，調節聲音再現設備的特性可防止上面的問題，例如改變空間56的寬度可調節能被第一驅動過程再現的頻段，又如改變揚聲器58與振動膜65的面積比，可調節第一驅動過程再現聲音的聲壓聲平。同樣地，調節透明振動膜51和透明電極52的特性，能調節可被第二驅動過程再現的頻段或第二驅動過程再現聲音的聲壓聲平。
如上所述，在第三實施例中，能使用戶感到聲音像是顯示設備的顯示屏發出的。而且，揚聲器被用作實現寬頻聲音再現的前面板。
注意，即使不裝顯示設備(即LCD53)，第三實施例的聲音再現設備也能實現優質的聲音再現。因此，第三實施例描述的揚聲器驅動過程，其優點不僅是能同時再現圖像與聲音，還能只實現優質聲音再現。下面的第四實施例描述出只用於優質聲音再現的聲音再現設備。
(第四實施例)下面描述第四實施例的聲音再現設備。如上所述，在第四實施例中，對只作優質聲音再現的聲音再現設備應用了第三實施例的聲音再現設備的驅動過程。圖7A和7B各自示出第四實施例的聲音再現設備。具體而言，圖7A是聲音再現設備示成部分斷開的平面圖，圖7B是聲音再現設備沿圖7A線G-H截取的剖視圖。在圖7A和7B中，聲音再現設備包括外殼80、揚聲器87(包括透明振動膜81和透明電極82)和機電聲波換能器83與84。注意。在圖7A中，揚聲器87示成部分斷開。圖7A與圖4A的聲音再現設備的差別在於不含LCD，不含聲管，但包括兩組聲孔和機電聲波換能器。聲音再現設備的其它元件與圖4A的聲音再現設備類似，這裡不再詳述。
圖7A中，聲音再現設備不含LCD，故不必包含聲管。具體而言，若包含LCD，則必須把LCD裝在揚聲器後面，故必須把機電聲波換能器裝在LCD後面。在第三實施例中，利用聲管實現上述安置，而在第四實施例中，不要求使用聲管。另在第四實施例中，聲音再現設備包括兩個機電聲波換能器，故設置了兩個音孔85和86。注意，聲音再現設備可配置成只含一個機電聲波換能器和一個音孔。
圖7A的聲音再現設備的操作與第三實施例的聲音再現設備相似，即圖7A的聲音再現設備運用第一驅動過程產生高頻聲音，還運用第二驅動過程產生低頻聲音。第四實施例像第三實施例一樣，聲音再現設備最好包括圖6所示的信號處理單元。
如上所述，在第四實施例中，用兩個驅動過程一起實現能作寬頻聲音再現的聲音再現設備。注意，在第四實施例中，並不打算作圖像再現，故揚聲器無須用透明材料製作，即不用透明的振動膜81和電極82，使用了不透明材料。另可使用上面印有字符或圖片的揚聲器，例如實現的聲音再現設備包括能像廣告畫一樣使用的揚聲器，使用戶感到聲音像是從廣告畫再現的。
(第五實施例)下面描述第五實施例的聲音再現設備。圖8A和8B各自示出第五實施例的聲音再現設備。具體而言，圖8A是聲音再現設備的平面圖，圖8B是聲音再現設備沿圖8A線I-J截取的剖視圖。兩圖中，聲音再現設備包括膜狀有機EL面板120、壓電膜121、外殼122和機電聲波換能器123。注意，圖8A把有機EL面板120和壓電膜121示成部分斷開。在第五實施例中，如圖8B所示，有機EL面板120和壓電膜121集成為一塊前面板，前者是顯示圖像的示例圖像顯示屏，後者是發射聲音的示例發聲面板。
圖8A和8B的聲音再現設備與第二和第三實施例的聲音再現設備的差異在於，有機EL面板120(圖像顯示屏)和壓電膜121(發聲面板)被形成一體。具體地說，圖8A和8B的聲音再現設備的配置方法是把壓電膜粘合到圖2所示聲音再現設備的有機EL面板40的底面。
圖8A和8B的聲音再現設備的操作與第三實施例的聲音再現設備相似。具體而言，第五實施例的聲音再現設備的前面板(即有機EL面板120和壓電膜121)受機電聲波換能器123的聲壓的聲學驅動而發聲，壓電膜121受所加的電信號驅動而發聲。更具體地說，機電聲波換能器123發出的聲音通過音孔124傳到空間125，結果從機電聲波換能器123發射到空間125的聲能(聲壓)使壓電膜121和有機EL面板120振動。另因壓電膜121和有機EL面板120集成在一起，若對壓電膜121加一聲信號，則壓電膜121產生的振動使有機EL面板120振動。
如上所述，第五實施例像第三實施例一樣，兩種驅動過程都使前面板振動而發聲。因而第五實施例像第三實施例一樣，把聲音再現設備配置成還包括圖6的信號處理單元70，就能再現不同頻段的聲音，具體而言，機電聲波換能器54的聲壓以聲學方式驅動前面板振動而再現低頻聲音，壓電膜121的振動驅動前面板振動而再現高頻聲音。
第五實施例像第二實施例一樣，可實現能用前面板同時再現圖像和聲音的薄型聲音再現設備。另因還包含了壓電膜，故能避免第二實施例造成的高頻範圍輸出不足的問題。與第一、第二和第三實施例的聲音再現設備相似，第五實施例的聲音再現設備一般可應用於電子裝置，如行動電話、遊戲裝置、個人計算機與電視機等。
注意，第五實施例中，把壓電膜121粘合到有機EL面板120的底面。然而，若使用透明的壓電膜，則可將壓電膜粘到有機EL面板的頂面。或者，壓電膜設在有機EL面板120的每一表面，這樣提高了聲音轉換效率，因而聲音再現設備能以更大的聲壓聲平作聲音再現。
另在圖8中，雖然壓電膜穿過有機EL面板120整個表面設置，但如圖9A和9B所示，可在有機EL面板120整個表面的一部分上設置壓電膜。圖9A是第五實施例的聲音再現設備的變型平面圖。圖9B是聲音再現設備沿圖9A線K-L截取的剖視圖。在兩圖中，與圖8A和8B所示元件相似的元件用同樣標號表示。
圖9和9B與圖8A和8B所示的聲音再現設備的差異在於，壓電元件130和131設置在有機EL面板120的某些部分上，此時可把圖2所示的壓電元件用作壓電元件130和131。在圖9A和9B所示結構的聲音再現設備中，聲音發射效率一般很低，而與要用大面積保持滿意的聲音聲平的壓電膜相比，可用小的振動面積實現聲音再現。
另在使用兩個壓電元件130和131的情況下，能在高頻範圍內實現立體聲再現。而且，由於外殼122設有兩個音孔，每個音孔都裝有機電聲波換能器，故還能在低頻範圍實現立體聲再現。
注意，雖然圖9A和9B的壓電元件為圓形，但是壓電元件可以是任一形狀，如矩形、橢圓形等。另外，雖然圖9A和9B的壓電元件用作準備粘到有機EL面板的發聲面板，但是任何聲波換能器類型例如電動型、電磁型或靜電型的發聲件都可用作發聲面板。
(第六實施例)下面描述第六實施例的聲音再現設備。第六實施例針對一示例情況描述，其中把第二實施例的聲音再現設備用於一示例電子裝置即行動電話。圖10是作為一例第六實施例的電子裝置的行動電話外觀圖，圖中行動電話90包括外殼91、天線92和有機EL面板93。外殼91裡包括未示出的信號處理電路、機電聲波換能器等。外殼91設置的音孔94用於傳遞機電聲波換能器發射的聲音，有機EL面板93是與外殼91相連的顯示屏，能根據電信號顯示圖像。注意，有機EL面板93在圖10中示成部分斷開。外殼91、有機EL面板93、音孔94和機電聲波換能器的配置與圖3相應的元件類似。
圖11是一電路框圖，示出圖10的行動電話的主要部分。圖11中，行動電話90包括接收信號處理單元101、信號放大單元102和聲音再現設備103。注意，聲音再現設備103的配置方法與圖2中第二實施例的聲音再現設備一樣。
下面描述如圖10和11配置的行動電話的操作。天線92接收行動電話基站發出的信號，該信號包括指示進入呼叫的振鈴信號、指示進入語音的進入話語信號、音樂類聲信號或者活動圖像的圖像信號或原文信息。天線92收到的信號輸入接收信號處理單元101作信號處理。具體地說，接收信號處理單元101把輸入的信號變換成聲信號。若輸入的信號含圖像信號，接收信號處理單元101就把圖像信號輸入有機EL面板93。聲信號被信號放大單元102放大後，被輸入聲音再現設備103裡的機電聲波換能器104。注意，信號放大單元102能按用戶指令(經輸入單元(未示出)輸入)改變放大係數，而且按行動電話的應用形式改變放大係數。機電聲波換能器104在振動的前面板(即有機EL面板93)上再現放大單元102輸出的聲信號。注意，該聲音再現設備的操作像第二實施例縮速滑的一樣，因而不再複述。
注意，用戶使用行動電話時，將其耳朵貼近發聲的有機EL面板93，或把行動電話用作免提電話，臉部離開行動電話講話。若呼叫方和接收方的行動電話都裝有攝像機，就有了電視電話的功能，行動電話可用作交談的免提電話，同時看到電話另一端顯示在前面板上的通話人的臉。此時若使用圖10的行動電話，可使用戶感到電話另一端通話人的話音好像來自電話另一端通話人的臉部圖像。注意，在行動電話用作免提電話的情況下，前面板工作為揚聲器。另根據前面板的類型，能再現報警聲或指示進入呼叫的樂曲或者音樂信。作為同時再現音樂信號和圖像信號的應用，能再現音樂宣傳視頻，或把行動電話用作遊戲裝置。
如上所述，第六實施例能實現由顯示屏再現聲音的行動電話。注意，第六實施例的聲音再現設備103雖是一種包括有機EL面板的設備(即第二實施例的聲音再現設備)，但聲音再現設備103可以是一種包括LCD的設備(即第一實施例的聲音再現設備)。或者，聲音再現設備103是第三至第五實施例的聲音再現設備。或者，聲音再現設備103是第三至第五實施例的聲音再現設備。另在第六實施例中，雖然描述的行動電話是一實例，但第一至第三和第五實施例的聲音再現設備都便於應用於帶顯示屏的電子裝置，如電視機、個人計算機、遊戲裝置、汽車導航系統等。而且，第一至第三和第五實施例的聲音再現設備都能減小厚度，因而有利於把聲音再現設備應用於移動電弧等便攜終端裝置。
如上所述，本發明把顯示設備本身用作前面板，顯示設備(上述的LCD或有機EL面板)受聲學驅動耳自身發聲。另通過對顯示設備聲學驅動，能提供滿意的低頻聲音再現。而且，本發明把壓電有機等揚聲器用作前面板，能實現寬頻聲音再現。
雖然詳述了本發明內容，但以上描述都是示例性的耳非限制。應該理解，可以設想出各種其它修改與變化耳不背離本發明的範圍。
權利要求
1.一種聲音再現設備，其特徵在於，包括響應於所加的電信號執行預定操作的前面板(20、40、58、87、120、93)；與前面板構成聲音發射空間的外殼(22、41、50、80、122、91)；和能對聲音發射空間發射聲音的機電聲波換能器(23、42、54、83、84、122、104)，所述機電聲波換能器連接外殼，其中，若機電聲波換能器向聲音發射空間發射聲音，則發射的聲能量使前面板振動而向外輸出聲音。
2.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述前面板是響應於電信號而顯示圖像的圖像顯示屏(20、40、58、120、93)。
3.如權利要求2所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述圖像顯示屏是液晶顯示器(20)。
4.如權利要求3所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述外殼通過彈性體(21)支承所述液晶顯示器的外圍部分。
5.如權利要求2所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述前面板是有機電致發光面板(40、120、93)。
6.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述前面板是能響應於電信號而再現聲音的發聲面板(87)。
7.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述發聲面板由壓電元件(81)組成。
8.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，還包括一高頻分量提取單元(72)，它能從要被再現的聲信號中提取高於第一預定頻率的高頻分量，其中，所述發聲面板接收高頻分量提取單元所提取的高頻分量信號，而且其中，所述機電聲波換能器接收所述聲信號。
9.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，還包括高頻分量提取單元(72)，能從要被再現的聲信號中提取高於第一預定頻率的高頻分量；和低頻分量提取單元(71)，能從聲信號中提取低於第二預定頻率的低頻分量，第二預定頻率低於或等於第一預定頻率，其中，所述發聲面板接收高頻分量提取單元所提取的高頻分量信號，而其中，所述機電聲波換能器接收低頻分量提取單元所提取的低頻分量信號。
10.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，還包括一聲平調節單元(74)，它能對至少是準備輸入到發聲面板的聲信號或準備輸入到機電聲波換能器的聲信號執行聲平調節，使得發聲面板在對其輸入預定聲信號時的再現聲壓聲平，基本上等於發聲面板在對機電聲波換能器輸入所述預定聲信號時的再現聲壓聲平。
11.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，還包括一相位調節單元(73)，它能對至少是準備輸入到發聲面板的聲信號或準備輸入到機電聲波換能器的聲信號執行相位調節，使得發聲面板在對其輸入預定聲信號時再現的聲音和發聲面板在對機電聲波換能器輸入所述預定聲音信號時再現的聲音，在預定頻取內相互不反相。
12.如權利要求6所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述發聲面板由透明測量製成。
13.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述外殼有一音孔，並且其中，所述機電聲波換能器從所述音孔向聲音發射空間發射聲音。
14.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，還包括一根使外殼與機電聲波換能器耦合的聲管(155)，其中，所述外殼在與聲管的連接處有一音孔，並且其中，所述機電聲波換能器從所述音孔通過聲管向所述聲音發射空間發射聲音。
15.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述機電聲波換能器用電動法、電磁法、靜電法和壓電法中的任一方法驅動。
16.如權利要求1所述的聲音再現設備，其特徵在於，所述前面板包括響應於電信號而顯示圖像的圖像顯示屏(120)；和響應於所述電信號而再現聲音的發聲面板(121、130、131)，所述發聲面板與圖像顯示屏形成一體。
17.如權利要求16所述的聲音再現設備，其特徵在於，設置的發聲面板跨越圖像顯示屏的整個表面或整個表面的一部分。
18.如權利要求16的聲音再現設備，其特徵在於，所述發聲面板用電動法、電磁法、靜電法和壓電法中的任一方法驅動。
19.一種包括如權利要求2所述的聲音再現設備的電子裝置，其特徵在於，把準備再現的圖像信號輸入到前面板，把準備再現的聲信號輸入到機電聲波換能器。
20.如權利要求19所述的電子裝置，其特徵在於，還包括一信號放大單元(102)，它能放大要再現的聲信號，其中，所述信號放大單元能按用戶的指令改變放大係數。
21.一種可攜式終端裝置，其特徵在於，包括如權利要求1所述的聲音再現設備；能接收被接收信號的天線(92)，所述被接收信號含聲信號和圖像信號中的至少一個；和能對接收信號作預定信號處理的接收信號處理單元(101)，其中，若接收信號含圖像信號，則接收信號處理單元就把圖像信號輸入到前面板，而若接收信號含聲信號，接收信號處理單元則把聲信號輸入到機電聲波換能器。
22.如權利要求21所述的便攜終端裝置，其特徵在於，所述聲信號是指示進入的語音的進入話語信號，並且其中，所述機電聲波換能器把所述進入話語信號接收為聲信號。
23.如權利要求22所述的便攜終端裝置，其特徵在於，還包括能放大要輸入到機電聲波換能器的聲信號的放大單元(102)，其中，所述信號放大單元的放大係數可變。
全文摘要
本發明針對一種聲音再現設備，包括作為示例前面板的LCD20、外殼22和機電聲波換能器23。LCD20能響應於對其施加的電信號執行預定的操作，在外殼22與LCD20之間形成一聲音發射空間24，機電聲波換能器23接外殼22並向空間24發射聲音。若機電聲波換能器23向該空間發射聲音，則發射的聲音能量使LCD20振動而向外輸入聲音。
文檔編號H04R7/04GK1581891SQ20041005579
公開日2005年2月16日 申請日期2004年7月30日 優先權日2003年7月31日
發明者佐伯周二, 薄木佐和子 申請人:松下電器產業株式會社