CN100413297C - 声音再现设备和便携终端装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对一种声音再现设备，包括作为示例前面板的LCD(20)、外壳(22)和机电声波换能器(23)。LCD(20)能响应于对其施加的电信号执行预定的操作，在外壳(22)与LCD(20)之间形成一声音发射空间(24)，机电声波换能器(23)接外壳(22)并向空间(24)发射声音。若机电声波换能器(23)向该空间发射声音，则发射的声音能量使LCD(20)振动而向外输入声音。

Description

声音再现设备和便携终端装置

(1)技术领域

本发明涉及声音再现设备和包含该声音再现设备的便携终端装置，尤其涉及能以声压对面板作声学驱动的声音再现设备和包含同一声波再现设备的终端装置。

(2)背景技术

通常认为，减小电子装置尤其是便携装置的尺寸或厚度是重要的，例如可以设想把电子装置中两个不同功能的设备集成一个设备，以减小装置的总尺寸。下面描述一种对具备特定功能的装置添加声音再现功能以实现尺寸缩小的情况，通常是对显示设备加声音再现功能的情况。

一般有若干把显示设备与声音再现设备集成在一起的技术。图12是表示普通具备声音再现功能的显示设备的透视图。图12中，显示设备1包括显示屏2、有机电致发光(EL)面板3、薄膜扬声器4和电信号软线5与6。显示屏2、有机EL面板3和薄膜扬声器4用粘剂等集成在一起。下面描述显示设备1的操作。

显示屏2有印在其上面的字符等。显示屏2被后面的有机EL面板3照射，而后者通过电信号软线5加上电压，使印在显示屏2上的字符等显示出来。薄膜扬声器4例如由具有压电效应的树脂膜构成，通过电信号软线6对它加声信号时产生振动，从而使与薄膜扬声器4集成在一起的显示屏2和有机EL面板3产生机械振动而发声。上述显示设备1能让用户感到声音是显示屏发出的。

另一种普通技术也可让用户感到声音是显示屏发出的。具体地说，在该技术中，再现的声音从设备在显示设备正面的扬声器输出。图13是一普通显示设备的剖视图，再现声音从装在其正面的扬声器输出。图13中，显示设备10包括透明振动膜11、形成在透明振动膜11两侧的多根透明电极12、支承件13和阴极射线管(CRT)14。下面描述该显示设备10的操作。

各透明电极12连接一根软线(未示出)，电信号通过软件加到透明电极12。透明震动模11由聚合物压电片材构成，通过多根透明电极12提供的电信号而振动，从而发出声音。透明振动膜11和多根透明电极12均由透明材料制作，因而通过它们可以看见阴极射线管上的图像，让用户感到声音是由阴极射线管屏发出的。

在上述显示设备1中，显示屏2、有机EL面板3和薄膜扬声器4这三个元件集成在一起，因而薄膜扬声器4与显示屏2和有机EL面板3一起振动而再现声音。然而，振动膜通过这三个集成在一起的元件构成，重量很重。减小了要再现的声压声平。再者，三元件的一体结构增大了隔膜的刚度，振动膜难以在低频振动，减小了低频声压声平。

在上述显示设备10中，阴极射线管14的屏全被透明振动膜11覆盖，为了节省空间，阴极射线管14与透明振动膜11之间保持很小的空间，因而该空间的声学顺从性相当小，使显示设备10难以实现令人满意的低频声音再现。

如上所述，一般在显示设备与声音再现设备集成在一起时，声音再现设备难以实现令人满意的声音再现(尤其是低频声音再现)。这种情况并不限于显示设备，具有不同功能的设备在对附加的声音再现功能时也有同样的问题。可以设想，若对功能不同的设备设置薄膜扬声器以添加声音再现功能，该设备会因质量与刚度问题而减弱扬声器的作用。

(3)发明内容

因此，本发明的目的是提供一种声音再现功能改进的声音再现设备，方法是对功能不同于声音再现功能的设备添加一种声音再现功能。

为实现上述目的，本发明具有下列特征。具体而言，本发明针对一种包括前面板、外壳和机电声波换能器的声音再现设备，前面板操作成响应于对其施加的电信号执行预定的操作，外壳与前面板形成一声音发射空间，机电声波换能器操作成把声音发射到声音发射空间，屏与外壳连接。若机电声波换能器向声音发射空间发射声音，则发射声音的能量使前面板振动而向外输出声音。

前面板是一图像显示屏，响应于电信号显示图象。图像显示屏通常是液晶显示器，此时外壳通过一弹性体支撑液晶显示器的外围部分。另外，前面板也可以是一种膜状显示屏，如有机电致发光面板。

另外，前面板可能是能响应于电信号再现声音的发声面板，例如该发声面板由压电元件组成。或者，发声面板用透明材料制成。

在前面板为发声面板时，声音再现设备还可包括高频分量提取单元，它能从被再现的声信号里提取高于第一预定频率的高频分量。此时，发声面板接收由高频分量提取单元所提取的高频分量信号，而机电声波换能器接收该声信号。

或者，在前面板为发声面板时，声音再现设备还可包括：能从再现的声信号里提取高于第一预定频率的高频分量提取单元；和能从声信号里提取低于预定频率(低于或等于第一预定频率)的低频分量的低频分量提取单元。此时，发声面板接收由高频分量提取单元所提取的高频分量信号，而机电声波换能器接收由低频分量提取单元所提取的低频分量信号。

再或者，在前面板为发声面板时，声音再现设备还可包括一声平调节单元，它能对至少要输入发声面板的声信号或要输入机电声波换能器的声信号作声平调节，使得发声面板在对其输入预定声信号时的再现升压声平，基本上等于发声面板在对机电声波换能器输入预定声信号时的再现升压声平相等。

再或者，在前面板为发声面板时，声音再现设备还可包括一相位调节单元，它能对至少要输入发声面板的声信号或要输入机电声波换能器的声信号作相位调节，使得发声面板在对其输入预定声信号时再现的声音和发声面板在对机电声波换能器输入预定声信号时再现的声音，在预定频带内相互不反相。

通常要注意，外壳有一音孔，机电声波换能器从该音孔向声音发射空间发射声音。声音再现设备还包括将外壳耦合到机电声波换能器的声管，此时外壳的音孔与声管连接。机电声波换能器通过声管从音孔向声音发射空间发射声音。

一般要注意，机电声波换能器可用以下任一方法驱动：电动法、电磁法、静电法和压电法。

注意，前面板包括：响应于电信号显示图像的图像显示屏；和响应于电信号再现声音并与图像显示屏形成一体的发声面板。例如，图像显示屏是有机电致发光面板。而发声面板由压电膜组成。发声面板可穿过图像显示屏的整个表面或整个表面的一部分设置。

注意，发声面板用以下任一方法驱动：电动法、电磁法、静电法和压电法。

或者，本发明以包含上述声音再现设备的电子装置的形式提供，此时向前面板输入要再现的图像信号，向机电声波换能器输入要再现的声信号。电子装置还可包括操作成放大被再现声信号的信号放大单元，该单元可按用户指令改变放大系数。

再或者，本发明以包含上述声音再现设备的便携终端装置的形式提供，此时便携终端装置包括：能接收包含声信号和图像信号中至少一个的被接收信号的天线；和对被接收信号预定信号处理的被接收信号处理单元。若被接收信号含图像信号，被接受信号处理单元就把图像信号输入到前面板，若被接收信号含声信号，则被接收信号处理单元把声信号输入机电声波换能器。

注意，声信号可能是指示进入话语声音的进入话语信号，此时机电声波换能器把进入话语信号接收为声信号。

便携终端装置还可包括一放大单元，能放大准备输入机电声波换能器的声信号。注意，该信号放大单元的放大系数可变化。

本发明中，执行预定操作的前面板自己振动而发射声音，故能对其功能不是声音再现的设备增添声音再现功能，由此缩小设备尺寸。另通过以声学方法驱动前面板而实现高频声音再现，改善了声音再现能力。

注意，把图像显示屏用作前面板，可对图像显示设备增添声音再现功能，此时能使用户感到声音像是从图像发出的。注意，在图像显示屏为LCD的场合中，若外壳通过弹性支撑LCD外围部分，就便于LCD振动。

另在前面板为发声面板诸如压电元件的情况下，能实现更宽频率的声音再现。

还有，在声音再现设备包括高频分量提取单元时，可把发声面板自身振动产生的声音限于高频声音。这样能减小发声面板自身振动与机电声波换能器产生的振动之间的干扰，由此改善音质。另在声音再现设备包括低频分量提取单元时，确保由机电声波换能器产生的振动所产生的声音限于低频声音，这样能进一步减小发声面板自身振动与机电声波换能器造成的振动之间的干扰，从而又改善了音质。

再者，在声音再现设备再包括声平调节单元的情况下，能使发声面板自身振动产生的声音的声压声平与机电声波换能器振动产生的声音的声压声平相均衡，因而准备输出的宽频范围内的声音有恒定的声平，从而改善了音质。

另在声音再现设备还包括相位调节单元的情况下，能防止声压声平因发声面板自身振动与机电声波换能器造成的振动之间的干扰而被减小。

还有，在外壳有音孔时，能便于把机电声波换能器发射的声音导向空间。而且在声音再现设备还包括声管的情况下，能将机电声波换能器置于任意位置，因而增大了设计自由度，能实现更小巧的声音再现设备和包含这种声音再现设备的电子装置。

本发明的声音再现设备适用于电子装置，而且在电子装置具备信号放大单元时，前面可用作扬声器。

声音再现设备还适用于便携终端装置，如能用声音再现设备再现进入的话语信号。另在使用放大单元时，前面板能有选择地工作于正常模式(用户把耳朵靠近前面板)或把前面板用作扬声器的另一模式。

从下面结合附图对本发明所作的详细描述，本发明的种种目的、特征、方面与优点变得更清楚了。

(4)附图说明

图1A和1B各自示出第一实施例的声音再现设备；

图2是截面图，示出图1A所示机电声波换能器23的结构；

图3A和3B各自示出第二实施例的声音再现设备；

图4A和4B各自示出第三实施例的声音再现设备；

图5是截面图，示出图4A所示机电声波换能器54的结构；

图6是一框图，示出第三实施例的声音再现设备用于执行信号处理的功能；

图7A和7B各自示出第四实施例的声音再现设备；

图8A和8B各自示出第五实施例的声音再现设备；

图9A和9B各自示出第六实施例的声音再现设备；

图10是移动电话外观图，它是一例第六实施例的电子装置；

图11是一电路框图，示出图10所示移动电话的主要部分；

图12是透视图，示出带声音再现功能的普通显示设备；和

图13是普通显示设备的截面图，其中再现的声音从装在其正面的扬声器输出。

(5)具体实施方式

第一实施例

下面描述本发明第一实施例的声音再现设备。图1A和1B各自示出第一实施例的声音再现设备。具体而言，图1A是示成部分断开的声音再现设备的平面图，图1B是声音再现设备沿图1A线A-B截取的剖视图。图1A中，声音再现设备包括液晶显示器(LCD)20、悬置件21、外壳22和机电声波换能器23。在第一实施例中，如图1B所示，LCD20是一显示图像的示例图像显示屏，被用作从其发射声音的前面板。注意，LCD20在图1A中被示成部分断开。声音再现设备包括控制加到LCD20的图像信号的电子线路和控制加到机电声波换能器23的声信号的电子线路。为简化说明，这里不描述这些电子线路。同样的，在其它诸实施例中，也不描述与本发明不直接相关的电子线路。

如图1B所示，外壳22的一部分为凹裁面，这部分的尺寸与LCD20一样，并将LCD20接至外壳22而埋入该部分。悬置件21是一弹性体，供外壳22支撑LCD20，它置于外壳22与LCD20之间而支撑LCD20的外围部分。具体地说，LCD20经悬置件21接外壳22，在外壳22与LCD20之间形成空间24。外壳22里面空心，在凹裁面部分设一音孔25。机电声波换能器23设置在外壳22内与音孔25耦合，使音孔25起到声耦装置的作用。把机电声波换能器23发射的声音传导空间24。为防止发射的声音漏泄，空间24配置成保持气密性较佳。

图2是一剖视图，示出图1A所示机电声波换能器23的结构。注意，第一实施例的机电声波换能器23是一压电扬声器，但机电声波换能器23的换能器类型可以是例如电动型、电磁型或静电型。只要能从振动膜发射声音，任一类机电声波换能器都能得到类似的效果。注意，在第二及后面的实施例中，机电声波换能器的换能器可以是任一类型。

图2中，机电声波换能器23包括压电元件30与31、中间电极32、引线33～35、输入端36与37和框架38。框架38接外壳22，以便支撑中间电极32的外围部分。中间电极32一面固定有压电元件30，另一面固定了压电元件31。两压电元件都由例如磷青铜一类的导电料制作。引线33向中间电极32输入电力，并将输入端37与中间电极32相接。引线34向压电元件31输入电力，将输入端36与中间电极31相接。引线35向压电元件30输入电力，将输入端36与中间电极30相接。

下面描述如图1A、1B和2构成的声音再现设备的操作。若对机电声波换能器23的输入端36与37加电信号，压电元件30与31就产生弯曲振动，从中间电极32和压电元件30与31发射声音，声音通过音孔25传到空间24，因而空间24内的声压使LCD的振动而发射声音，这样LCD20以声学方法受驱而作声音再现。

与普通扬声器的振动膜相比，LCD20的重量相当重，但通过把机电声波换能器23设计成具有小于LCD20面积S1的振动膜面积S2，就能把LCD20的等效重量减到小于机电声波换能器23的振动膜的重量，因为该等效重量正比于面积比(Sd/S1)平方的倒数。因此，通过把机电声波换能器23设计成具有相对大的面积S1，就能防止声压声平降低。所以，即使把重量重的LCD20用作声音再现振动膜，也能实现满意的低频声音再现。

由于成为前面板的LCD20能根据图像信号再现图像，故它起着图像再现设备的作用，同时具备声音再现设备的功能。因而在第一实施例中，能实现一种用前面板同时再现图像与声音的声音再现设备。这种声音再现设备通常能应用于电子装置，如移动电话、游戏装置、个人计算机与电视机。

注意，在上述一般场合中，显示设备正面设置了再现图像的透明的声音再现设备(见图13)，但存在再现的图像不清晰的问题。具体地说，在图13的显示设备10中，为了尽量清晰的把显示在阴极射线管14上的图像呈现给观众，要求用投射系数尽可能高的材料来构成设置于显示设备正面的透明振动膜11和透明电极12。然而，透明振动膜11和透明电极12的投射系数有限。故显示在阴极射线管14上的图像的清晰度有限。另一方面，在第一实施例中，再现图像的显示屏自身再现声音，因而不必设置透明元件在显示屏正面发射声音。因而与正面设置有透明声音再现设备的普通显示设备相比，能更清楚地显现图像。另在第一实施例中，与正面设有透明振动膜的普通显示设备相比，可进一步减小厚度。

(第二实施例)

下面描述第二实施例的声音再现设备。图3A和3B各自示出第二实施例的声音再现设备。具体而言，图3A是声音再现设备示成部分断开的平面图。图3B是声音再现设备沿图3A线C-D截取的剖视图。在图3A和3B中，声音再现设备包括膜状有机电致发光(EL)面板40、外壳41和机电声波换能器42。在第二实施例中，如图3B所示，有机EL面板40用作发射声音的前面板。注意，有机EL面板40在图3A中示成部分断开。

图3A的声音再现设备与第一实施例的声音再现设备的差别在于不用LCD20，把膜状有机EL面板40用作前面板。在图3A和3B中，有机EL面板40在其外围部分直接固定到外壳41的固定表面45(不介入任何悬置件)。外壳41的刚度比有机EL面板40的刚度大。像第一实施例一样，外壳41与有机EL面板40之间形成一空间43。注意，外壳41和机电声波换能器42的配置分别与图1A的外壳22和机电声波换能器23的配置相似。

接着描述如图3A和3B那样构成的声音再现设备的操作。机电声波换能器42产生的声音通过音孔44传到空间43。在形成空间43的外壳41与有机EL面板40之间，有机EL面板40的刚度较低，因而正是有机EL面板40被机电声波换能器42发射到空间43的声能(声压)造成振动，即机电声波换能器42以声学方式驱动有机EL面板40振动而发声。

注意，在第二实施例中，不使用结构类似于刚体且较重的LCD，把刚性低于外壳41的有机EL面板40用作前面板，因而不需要支撑有机EL面板40外围部分的悬置件，有机EL面板40可在外围部分直接连接外壳41。因此，与使用LCD的情况相比，简化了声音再现设备的结构。另与使用LCD的情况相比，可减小声音再现设备的厚度。再者，因有机EL面板40比LCD轻，故与使用LCD的情况相比，能更有效地实现声音再现，而且便于高频声音再现。

图3A和3B的结构允许有机EL面板40(前面板)具备声音再现设备的功能，同时起到图像再现设备的作用。因而在第二实施例中，可实现能用前面板同时再现图像与声音的声音再现设备。与第一实施例相似，第二实施例的声音再现设备通常应用于电子装置，诸如移动电话、游戏装置、个人计算机与电视机等。另像第一实施例那样，与在显示设备正面设备透明的声音再现设备以便再现图像的普通情况(见图13)相比，能更清楚地显现图像。再像第一实施例那样，与正面设置了透明振动膜的普通显示设备相比，可进一步减小厚度。

注意，在第二实施例中，虽然在有机EL面板40后面设一机电声波换能器42，但是可以分别设置两个相互隔开的机电声波换能器。此时，一个机电声波换能器操作成接收立体声信号的左声道信号，另一个机电声波换能器接收右声道信号，因而膜状有机EL面板42能像再现声音那样同时再现立体声音响。

(第三实施例)

下面描述第三实施例的声音再现设备。图4A和4B各自示出第三实施例的声音再现设备。具体而言，图4A是声音再现设备的平面图，图4B是声音再现设备沿图4A线E-F截取的剖视图。在图4A和4B中，声音再现设备包括外壳50、膜状透明振动膜51、透明电极52、LCD53、机电声波换能器54和声管55。在第三实施例中，扬声器用作前面板；LCD53是显示设备，装在扬声器后面。

透明振动膜51由聚合物压电片料等压电元件组成，透明电极52粘合到透明振动膜51的相对两面，透明振动膜51和透明电极52构成透明的膜状扬声器58。该扬声器58在其外围部分固定到外壳50的固定表面59。外壳50支撑LCD53。像图4A那样，LCD53定位后，可以从声音再现设备外面看到其显示部分(显示在该显示部分上的图像)。注意，因扬声器58透明，故能从声音再现设备外面看到LCD53和固定表面59(用虚线指示)。扬声器58与LCD53构成空间56，外壳50在面对空间56的部分有音孔57。声管55的一个开口耦接音孔57，另一开口耦接机电声波换能器54。声管55把机电声波换能器54发射的声音通过音孔57传到空间56，即起着以声学方式使机电声波换能器54耦接音孔57的作用。

图5是剖视图，示出图4A所示机电声波换能器54的结构。注意，在第三实施例中，把电动式扬声器用作机电声波换能器54。但如上所述，机电声波换能器54的换能器类型可以是例如压电型、电磁型或静电型。只要振动膜能发射声音，任一类机电声波换能器都能实现类似的效果。

图5中，机电声波换能器54包括盒型轭架60、置于轭架60中心部的西铁61、置于磁铁61顶面的板62、在其中心部固定于轭架60外围下部的框架66、在其外围部固定于框架66的振动膜65。以及连接振动膜65中心部的音圈64。在轭架60的内周表面与板62外周表面间形成磁性空间63。音圈64接振动膜65而位于磁性空间63内。框架66顶缘连到声管55，使机电声波换能器54堵住声管55的开口。

下面描述图4A、4B和5所示的声音再现设备。注意，在使第三实施例的扬声器58发声时，由机电声波换能器54和透明电极52对扬声器作声学驱动。首先描述声音再现设备对扬声器58左声学驱动的情况。

若对位于机电声波换能器54磁性空间63的音圈64加电信号，音圈64中就产生驱动力，使耦接音圈64的振动膜65振动而发声。振动膜65产生的声音通过声管55传向音孔57，再传到空间56。因此，固定和支撑在其外围部的膜状扬声器58，被空间56的声压声学驱动而振动，实现声音再现。

接着描述透明电极52驱动扬声器58的情况。透明电极52各接一根引线(未示出)，电信号从引线通过透明电极52输入透明电极51。透明电极51由聚合物压电片料组成，响应于电信号产生弯曲振动而发声。

如上所述，本例的扬声器58通过机电声波换能器54的声压以声学方式驱动扬声器的过程(下称“第一驱动过程”)而发声，还通过按施加的电信号自我驱动的过程(下称“第二驱动过程”)而发声。在第一驱动过程中，一般难以实行高频声音再现。具体地说，第一驱动过程基于空间56内的声压使扬声器58振动的原理，而空间56具有高频截止声学滤波器衰减高频声音的特性，所以第一驱动过程实际上难以实行高频声音再现。注意，缩小空间56的宽度(即图4B中显示屏与LCD之间的垂向距离)虽能改善频段的声压声频，但鉴于第一驱动过程的原理，高频声音再现有很大局限性。

相反地，第二驱动过程实际上难以实行低频声音再现，因为压电元件自身具有低频段的声压声平低的特征，而且，若减小扬声器58后面空间56的宽度以便缩小设备尺寸并改善第一驱动过程的高频声音再现，会降低空气顺从性。

因而在第三实施例中，将第一与第二驱动过程组成起来，以便在低到高频段的宽范围内实现声音再现。具体地说，对低频声音再现，机电声波换能器54的声压以声学方式驱动扬声器58驱动而再现低频声音；对高频声音再现，扬声器58自行驱动振动而再现高频声音。

注意，在以上场合中存在某种可能性，即在一范围内再现声音的声压声平会降低。该范围中，能被第一过程再现的频段(低频边带)重叠着能被第二过程再现的频段(高频边带)(这一范围下称“重叠范围”)。具体而言，若第一驱动过程造成的扬声器58的振动与第二驱动过程造成的扬声器58的振动为反相，就降低了该重叠范围内再现声音的声压声平。因此，较佳地对这两种驱动过程所使用的输入信号作预定的信号处理。下面详述该信号处理。

图6是一框图，示出第三实施例的声音再现设备用于执行信号处理的功能。如图6所示，声音再现设备包括能对要再现的声信号作信号处理的信号处理单元70。信号处理单元70包括低通滤波器(LPF)71、高通滤波器(HPF)72、相位调节单元73和声平调节单元74。信号处理单元70接收两个声信号。注意，这两个声信号相互相同，一个输入HPF72，另一个输入LPF71。信号处理单元70输出的一个信号被输入透明电极52，输出的另一个信号被输入机电声波换能器54。

LPF71能从声信号里取出低频分量。LPF71的截止频率置于第一驱动过程能产生的一声频，即第一驱动过程能驱动扬声器58的频率。HPF72能从声信号里取出高频分量。HPF72的截止频率置成第二驱动过程能产生的一声频，即第二驱动过程能驱动扬声器58的频率。注意，；PF71的截止频率置成低于HPF72的截止频率的一频率，使得信号通过LPF71的频段不重叠信号通过HPF72的频段。若LPF71和HPF72都是理想滤波器，它们的截止频率就可设置成相互相同，此时对机电声波换能器54只输入频率低于预定频率(即截止频率)的信号，对透明电极52只输入频率高于该预定频率的信号。

这样，对低频范围，向扬声器58只提供第一驱动法造成的振动，对高频范围，则向扬声器58只提供第二驱动法造成的振动。这一方式消除了重叠范围，可防止声压声级的降低。一般，第一驱动过程再现的声音的声压声平，具有在特定频率锐减的特征。因而在一些场合中，第一驱动过程再现的声音的声压声平，可在高频范围内不用LPF而被充分降低。此时，可把信号处理单元70配置成只含HPF(不会LPF)。

下面描述信号相位调节过程。把HPF72和LPF71输出的信号信号输入相位调节单元73，后者调节其中的至少一个输入信号。具体而言，信号相位调节使这两个输入信号在重叠范围内相互不反相，还防止了声压声平在重叠范围内被减小。

注意，只可执行使用HPF72与LPF71的处理和信号相位调节处理中的一个。即使只作一种处理，也能防止声压声平在重叠范围内减小。

下面描述信号声平调节过程。在该过程中，若对机电声波换能器54和透明电极52输入同样的信号，则在扬声器58受机电声波换能器54声学驱动时的声压声平并不总是等于透明电极52使扬声器58自我驱动时的声压声平。若这两个声压声平相互不同，就只在低频范围或者反之只在高频范围内发出大的声音。声平调节单元74执行信号调节处理，使高低频范围的声压声平变得基本上一样。下面作一详述。

把相位调节单元73输出的信号输入声平调节单元74，后者调节两输入信号中至少一个的声平。具体地说，信号声平调节使扬声器58受机电声波换能器54声学驱动时的声压声平，变成基本上与透明电极52使扬声器58自驱动时的声压声平相同，这样能在高低频范围几乎以同一声平作声音再现。

如上所述，对声信号作信号处理，防止了声压声平在重叠范围内减小，或防止了高低频范围之间的声压声平的差异。在另一实施例中，调节声音再现设备的特性可防止上面的问题，例如改变空间56的宽度可调节能被第一驱动过程再现的频段，又如改变扬声器58与振动膜65的面积比，可调节第一驱动过程再现声音的声压声平。同样地，调节透明振动膜51和透明电极52的特性，能调节可被第二驱动过程再现的频段或第二驱动过程再现声音的声压声平。

如上所述，在第三实施例中，能使用户感到声音像是显示设备的显示屏发出的。而且，扬声器被用作实现宽频声音再现的前面板。

注意，即使不装显示设备(即LCD53)，第三实施例的声音再现设备也能实现优质的声音再现。因此，第三实施例描述的扬声器驱动过程，其优点不仅是能同时再现图像与声音，还能只实现优质声音再现。下面的第四实施例描述出只用于优质声音再现的声音再现设备。

(第四实施例)

下面描述第四实施例的声音再现设备。如上所述，在第四实施例中，对只作优质声音再现的声音再现设备应用了第三实施例的声音再现设备的驱动过程。图7A和7B各自示出第四实施例的声音再现设备。具体而言，图7A是声音再现设备示成部分断开的平面图，图7B是声音再现设备沿图7A线G-H截取的剖视图。在图7A和7B中，声音再现设备包括外壳80、扬声器87(包括透明振动膜81和透明电极82)和机电声波换能器83与84。注意。在图7A中，扬声器87示成部分断开。图7A与图4A的声音再现设备的差别在于不含LCD，不含声管，但包括两组声孔和机电声波换能器。声音再现设备的其它元件与图4A的声音再现设备类似，这里不再详述。

图7A中，声音再现设备不含LCD，故不必包含声管。具体而言，若包含LCD，则必须把LCD装在扬声器后面，故必须把机电声波换能器装在LCD后面。在第三实施例中，利用声管实现上述安置，而在第四实施例中，不要求使用声管。另在第四实施例中，声音再现设备包括两个机电声波换能器，故设置了两个音孔85和86。注意，声音再现设备可配置成只含一个机电声波换能器和一个音孔。

图7A的声音再现设备的操作与第三实施例的声音再现设备相似，即图7A的声音再现设备运用第一驱动过程产生高频声音，还运用第二驱动过程产生低频声音。第四实施例像第三实施例一样，声音再现设备最好包括图6所示的信号处理单元。

如上所述，在第四实施例中，用两个驱动过程一起实现能作宽频声音再现的声音再现设备。注意，在第四实施例中，并不打算作图像再现，故扬声器无须用透明材料制作，即不用透明的振动膜81和电极82，使用了不透明材料。另可使用上面印有字符或图片的扬声器，例如实现的声音再现设备包括能像广告画一样使用的扬声器，使用户感到声音像是从广告画再现的。

(第五实施例)

下面描述第五实施例的声音再现设备。图8A和8B各自示出第五实施例的声音再现设备。具体而言，图8A是声音再现设备的平面图，图8B是声音再现设备沿图8A线I-J截取的剖视图。两图中，声音再现设备包括膜状有机EL面板120、压电膜121、外壳122和机电声波换能器123。注意，图8A把有机EL面板120和压电膜121示成部分断开。在第五实施例中，如图8B所示，有机EL面板120和压电膜121集成为一块前面板，前者是显示图像的示例图像显示屏，后者是发射声音的示例发声面板。

图8A和8B的声音再现设备与第二和第三实施例的声音再现设备的差异在于，有机EL面板120(图像显示屏)和压电膜121(发声面板)被形成一体。具体地说，图8A和8B的声音再现设备的配置方法是：把压电膜粘合到图2所示声音再现设备的有机EL面板40的底面。

图8A和8B的声音再现设备的操作与第三实施例的声音再现设备相似。具体而言，第五实施例的声音再现设备的前面板(即有机EL面板120和压电膜121)受机电声波换能器123的声压的声学驱动而发声，压电膜121受所加的电信号驱动而发声。更具体地说，机电声波换能器123发出的声音通过音孔124传到空间125，结果从机电声波换能器123发射到空间125的声能(声压)使压电膜121和有机EL面板120振动。另因压电膜121和有机EL面板120集成在一起，若对压电膜121加一声信号，则压电膜121产生的振动使有机EL面板120振动。

如上所述，第五实施例像第三实施例一样，两种驱动过程都使前面板振动而发声。因而第五实施例像第三实施例一样，把声音再现设备配置成还包括图6的信号处理单元70，就能再现不同频段的声音，具体而言，机电声波换能器54的声压以声学方式驱动前面板振动而再现低频声音，压电膜121的振动驱动前面板振动而再现高频声音。

第五实施例像第二实施例一样，可实现能用前面板同时再现图像和声音的薄型声音再现设备。另因还包含了压电膜，故能避免第二实施例造成的高频范围输出不足的问题。与第一、第二和第三实施例的声音再现设备相似，第五实施例的声音再现设备一般可应用于电子装置，如移动电话、游戏装置、个人计算机与电视机等。

注意，第五实施例中，把压电膜121粘合到有机EL面板120的底面。然而，若使用透明的压电膜，则可将压电膜粘到有机EL面板的顶面。或者，压电膜设在有机EL面板120的每一表面，这样提高了声音转换效率，因而声音再现设备能以更大的声压声平作声音再现。

另在图8中，虽然压电膜穿过有机EL面板120整个表面设置，但如图9A和9B所示，可在有机EL面板120整个表面的一部分上设置压电膜。图9A是第五实施例的声音再现设备的变型平面图。图9B是声音再现设备沿图9A线K-L截取的剖视图。在两图中，与图8A和8B所示元件相似的元件用同样标号表示。

图9和9B与图8A和8B所示的声音再现设备的差异在于，压电元件130和131设置在有机EL面板120的某些部分上，此时可把图2所示的压电元件用作压电元件130和131。在图9A和9B所示结构的声音再现设备中，声音发射效率一般很低，而与要用大面积保持满意的声音声平的压电膜相比，可用小的振动面积实现声音再现。

另在使用两个压电元件130和131的情况下，能在高频范围内实现立体声再现。而且，由于外壳122设有两个音孔，每个音孔都装有机电声波换能器，故还能在低频范围实现立体声再现。

注意，虽然图9A和9B的压电元件为圆形，但是压电元件可以是任一形状，如矩形、椭圆形等。另外，虽然图9A和9B的压电元件用作准备粘到有机EL面板的发声面板，但是任何声波换能器类型例如电动型、电磁型或静电型的发声件都可用作发声面板。

(第六实施例)

下面描述第六实施例的声音再现设备。第六实施例针对一示例情况描述，其中把第二实施例的声音再现设备用于一示例电子装置即移动电话。图10是作为一例第六实施例的电子装置的移动电话外观图，图中移动电话90包括外壳91、天线92和有机EL面板93。外壳91里包括未示出的信号处理电路、机电声波换能器等。外壳91设置的音孔94用于传递机电声波换能器发射的声音，有机EL面板93是与外壳91相连的显示屏，能根据电信号显示图像。注意，有机EL面板93在图10中示成部分断开。外壳91、有机EL面板93、音孔94和机电声波换能器的配置与图3相应的元件类似。

图11是一电路框图，示出图10的移动电话的主要部分。图11中，移动电话90包括接收信号处理单元101、信号放大单元102和声音再现设备103。注意，声音再现设备103的配置方法与图2中第二实施例的声音再现设备一样。

下面描述如图10和11配置的移动电话的操作。天线92接收移动电话基站发出的信号，该信号包括指示进入呼叫的振铃信号、指示进入语音的进入话语信号、音乐类声信号或者活动图像的图像信号或原文信息。天线92收到的信号输入接收信号处理单元101作信号处理。具体地说，接收信号处理单元101把输入的信号变换成声信号。若输入的信号含图像信号，接收信号处理单元101就把图像信号输入有机EL面板93。声信号被信号放大单元102放大后，被输入声音再现设备103里的机电声波换能器104。注意，信号放大单元102能按用户指令(经输入单元(未示出)输入)改变放大系数，而且按移动电话的应用形式改变放大系数。机电声波换能器104在振动的前面板(即有机EL面板93)上再现放大单元102输出的声信号。注意，该声音再现设备的操作像第二实施例缩速滑的一样，因而不再复述。

注意，用户使用移动电话时，将其耳朵贴近发声的有机EL面板93，或把移动电话用作免提电话，脸部离开移动电话讲话。若呼叫方和接收方的移动电话都装有摄像机，就有了电视电话的功能，移动电话可用作交谈的免提电话，同时看到电话另一端显示在前面板上的通话人的脸。此时若使用图10的移动电话，可使用户感到电话另一端通话人的话音好像来自电话另一端通话人的脸部图像。注意，在移动电话用作免提电话的情况下，前面板工作为扬声器。另根据前面板的类型，能再现报警声或指示进入呼叫的乐曲或者音乐信。作为同时再现音乐信号和图像信号的应用，能再现音乐宣传视频，或把移动电话用作游戏装置。

如上所述，第六实施例能实现由显示屏再现声音的移动电话。注意，第六实施例的声音再现设备103虽是一种包括有机EL面板的设备(即第二实施例的声音再现设备)，但声音再现设备103可以是一种包括LCD的设备(即第一实施例的声音再现设备)。或者，声音再现设备103是第三至第五实施例的声音再现设备。或者，声音再现设备103是第三至第五实施例的声音再现设备。另在第六实施例中，虽然描述的移动电话是一实例，但第一至第三和第五实施例的声音再现设备都便于应用于带显示屏的电子装置，如电视机、个人计算机、游戏装置、汽车导航系统等。而且，第一至第三和第五实施例的声音再现设备都能减小厚度，因而有利于把声音再现设备应用于移动电弧等便携终端装置。

如上所述，本发明把显示设备本身用作前面板，显示设备(上述的LCD或有机EL面板)受声学驱动而自身发声。另通过对显示设备声学驱动，能提供满意的低频声音再现。而且，本发明把压电元件等扬声器用作前面板，能实现宽频声音再现。

虽然详述了本发明内容，但以上描述都是示例性的而非限制。应该理解，可以设想出各种其它修改与变化而不背离本发明的范围。

Claims (22)

1. 一种声音再现设备，其特征在于，包括：

响应于所加的电信号执行显示操作的图像显示屏；

与图像显示屏构成声音发射空间的外壳；和

能对声音发射空间发射声音的机电声波换能器，所述机电声波换能器连接外壳，

其中，若机电声波换能器向声音发射空间发射声音，则发射的声能量使图像显示屏振动而向外输出声音。

2. 如权利要求1所述的声音再现设备，其特征在于，所述图像显示屏是液晶显示器。

3. 如权利要求2所述的声音再现设备，其特征在于，所述外壳通过弹性体支撑所述液晶显示器的外围部分。

4. 如权利要求1所述的声音再现设备，其特征在于，所述图像显示屏是有机电致发光面板。

5. 一种声音再现设备，其特征在于，包括：

响应于所加的电信号可操作地再现声音的发声面板；

与发声面板形成声音发射空间的外壳；

可操作地向声音发射空间发射声音的机电声波换能器，所述机电声波换能器与外壳相连。

6. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，所述发声面板由压电元件组成。

7. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，还包括一高频分量提取单元，它能从要被再现的声信号中提取高于第一预定频率的高频分量，

其中，所述发声面板接收高频分量提取单元所提取的高频分量信号，而且

其中，所述机电声波换能器接收所述声信号。

8. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，还包括：

高频分量提取单元，能从要被再现的声信号中提取高于第一预定频率的高频分量；和

低频分量提取单元，能从声信号中提取低于第二预定频率的低频分量，第二预定频率低于或等于第一预定频率，

其中，所述发声面板接收高频分量提取单元所提取的高频分量信号，而

其中，所述机电声波换能器接收低频分量提取单元所提取的低频分量信号。

9. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，还包括一声平调节单元，它能对准备输入到发声面板的声信号及准备输入到机电声波换能器的声信号的至少一个执行声平调节，使得发声面板在对其输入预定声信号时的再现声压声平，基本上等于发声面板在对机电声波换能器输入所述预定声信号时的再现声压声平。

10. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，还包括一相位调节单元，它能对准备输入到发声面板的声信号及准备输入到机电声波换能器的声信号的至少一个执行相位调节，使得发声面板在对其输入预定声信号时再现的声音和发声面板在对机电声波换能器输入所述预定声音信号时再现的声音，在预定频带内相互不反相。

11. 如权利要求5所述的声音再现设备，其特征在于，所述发声面板由透明材料制成。

12. 如权利要求1或5所述的声音再现设备，其特征在于，

所述外壳有一音孔，并且

其中，所述机电声波换能器从所述音孔向声音发射空间发射声音。

13. 如权利要求1或5所述的声音再现设备，其特征在于，还包括一根使外壳与机电声波换能器耦合的声管，

其中，所述外壳在与声管的连接处有一音孔，并且

其中，所述机电声波换能器从所述音孔通过声管向所述声音发射空间发射声音。

14. 如权利要求1或5所述的声音再现设备，其特征在于，所述机电声波换能器用电动法、电磁法、静电法和压电法中的任一方法驱动。

15. 如权利要求1或5所述的声音再现设备，其特征在于，进一步包括：

响应于所述电信号而再现声音的发声面板，所述发声面板与图像显示屏形成一体。

16. 如权利要求15所述的声音再现设备，其特征在于，设置的发声面板以覆盖图像显示屏的整个表面或整个表面的一部分。

17. 如权利要求15的声音再现设备，其特征在于，所述发声面板用电动法、电磁法、静电法和压电法中的任一方法驱动。

18. 一种包括如权利要求1所述的声音再现设备的电子装置，其特征在于，把准备再现的图像信号输入到图像显示屏，把准备再现的声信号输入到机电声波换能器。

19. 如权利要求18所述的电子装置，其特征在于，还包括一信号放大单元，它能放大要再现的声信号，

其中，所述信号放大单元能按用户的指令改变放大系数。

20. 一种便携式终端装置，其特征在于，包括：

如权利要求1或5所述的声音再现设备；

能接收被接收信号的天线，所述被接收信号含声信号和图像信号中的至少一个；和

能对接收信号作预定信号处理的接收信号处理单元，

其中，若接收信号含图像信号，则接收信号处理单元就把图像信号输入到图像显示屏，而若接收信号含声信号，接收信号处理单元则把声信号输入到机电声波换能器。

21. 如权利要求20所述的便携终端装置，其特征在于，所述声信号是指示进入的语音的进入话语信号，并且

其中，所述机电声波换能器把所述进入话语信号接收为声信号。

22. 如权利要求21所述的便携终端装置，其特征在于，还包括能放大要输入到机电声波换能器的声信号的放大单元，

其中，所述信号放大单元的放大系数可变。

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