声音和图像系统 本发明涉及一种包括有显示装置和声换能装置的声音和图像系统。
本发明还涉及一种包括有这种系统的电子装置。
专利申请WO-A/00/69212公开了一种个人使用的小型便携式电子物品如个人管理器或移动电话，这种物品包括设有键盘或键区的外壳、可视显示器和覆盖在显示器上的透明盖。此电子物品还包括扬声器，它由透明盖和安装在透明盖上的振动激励器组成，这样该透明盖用作声辐射器。虽然扬声器容纳在已知的小型个人便携式电子物品中以便减小物品的重量和体积，然而减小例如重量和体积的可能性似乎尚未完全开发。
本发明的目的是提供一种声音和图像系统，其中在该系统中还集成了声换能装置。
这个目的通过如权利要求1定义的根据本发明的声音和图像系统来实现，即一种包括显示装置和声换能装置的系统，其中显示装置包括具有异性电极的显示单元，并包括与电极相连以对所述显示单元寻址的导电装置，其中声换能装置包括一个或多个所述显示单元，而导电装置与声换能装置电连接。假设已经知道显示器包括用于选择和控制显示单元的显示电子装置，显示电子装置包括所述导电装置且显示装置的显示单元包括光电装置。在根据本发明的声音和图像系统中，声换能装置实际上是显示装置的一个整体部分，为了将电信号传送到声换能装置和/或从声换能装置中传送出，采用显示电子装置具体地说是其导电装置来实现与声换能装置的电连接。
本发明基于这样的认识，即只通过或主要通过使用已知显示装置中已存在的部件来提供一种带有声换能装置的声音和图像系统，不会引起图像功能本身的任何显著的性能损耗。由于作为此认识的结果的如权利要求1中所定义地特征，与已知物品相比，部件的数量减少，并实现了声音和图像系统的进一步小型化。通常，典型用于在显示屏上显示可视数据的频率只包括低频、具体地说是50-60Hz的帧刷新率，以及非常高的频率、具体地说是超过100kHz的数据速率。这些频率范围属于通常用于诸如电话的语音音频的声音波段、具体地说是300Hz-3400Hz之外，并且实际上属于高性能音频的范围之外、具体地说是高达20kHz之外。因此，视频寻址不会产生任何不需要的音频输出，而另一方面显示单元可以在中间音频频率下被激励而不会干扰视频信号。应注意的是，也可以只利用本发明系统的声音功能。
根据本发明的声音和图像系统的一个实施例的特征在于，显示装置是包括了夹在衬底之间的液晶层的液晶显示装置。特别是，液晶的材料及其在衬底上施加强机械作用力的效果是很有用的。这些材料的适当例子是(反)铁电液晶、柔性电(flexo electric)液晶和胆甾醇型液晶。在美国专利US-A4723838(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的液晶显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种包括了颜色根据电流和电位而变化的材料的电致变色的显示装置。在文章“纳米级晶体的电致变色显示”第1-3页中公开了一种现有技术的电致变色的显示装置；见http：//dcwww.epfl/lpi/electr.html(其通过引用结合到本文中)。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种包括了夹在导体之间的电泳显示介质的电泳显示装置。在P.Drzaic等人的文章44.3L：“一种可印刷和可滚动的双稳态电子显示器”，SID98Digest，第1131-1134页，1998年(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的电泳显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种包括有干涉式调制器的反射式显示装置。在M.W.Miles的文章5.3：“数字式纸TM：采用干涉式调制的反射式显示器”，SID00 Digest，第32-35页，2000年(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的反射式显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种荧光显示装置。在美国专利US-A6177767(通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的荧光显示装置。该系统的实施例的特征在于，电致发光的显示装置包括有机发光装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种场致发光的显示装置。在W.b.Choi等人的文章L2.1：“最新报告：A.4.5-英寸的完全密封碳的纳米级场致发光的平板显示装置”，SID 99Digest，第1134-1137页(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的场致发光的显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种箔片显示装置。在专利申请WO 00/38163(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的箔片显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种等离子显示装置。在M.Seki等人的文章“42英寸高清晰度等离子显示电视的制造技术”，ISSN1083-1312/97/1701-0281，SID，1997年(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的等离子显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，显示装置是一种等离子寻址的液晶显示装置。这种装置采用了等离子显示和液晶显示技术，液晶显示装置的显示单元具有物理电极和虚电极。虚电极由操作过程中等离子所产生的电荷层形成。在此实施例中，导电装置通过等离子连接、具体地说是电连接到虚电极上。在M.Hoyashi等人的文章20.4L：“最新报告：42英寸高清晰度等离子寻址的液晶显示器的进展”，SID99 Digest，第280-283页(其通过引用结合到本文中)中公开了一种现有技术的等离子寻址的液晶显示装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，声换能装置为扬声器，其中显示单元在使用时通过所述单元的异性电极间的电压差所产生的静电力而产生振动。扬声器包括或者可以连接到电驱动装置、具体地说是电压源上。通过改变异性电极间的电压，可以产生变化的静电力以用于辐射来自显示装置的声音，所述静电力以与变化的电压有关的方式变化。
根据本发明的其中声换能装置为扬声器的系统的一个实施例具有用于选择性地驱动显示单元的控制装置。通过选择性地驱动多个或全部的显示单元，显示装置可以用作二维的扬声器阵列，提供了引导此阵列所产生的声束并控制声音方向的可能性。可以产生较窄的声束，例如在主声束中直接辐射到耳朵中。或者，可以将此阵列分成多个子阵列，各子阵列产生一个特定声道如左声道和右声道的声音，使得可以再现立体声声音。最后一个特征可与例如基于声音的扩展技术的技术相结合。换句话说，此实施例能够形成可聚集声音或扩展声像的复杂声波图形。应注意的是，这种控制装置本身是已知的。例如，在美国专利US4233472(其通过引用结合到本文中)中公开了用于扬声器组件的电路装置，该组件包括多个在连续平面上彼此相邻地设置的电动式扬声器。这些扬声器可以设置成线形或两维形状，扬声器组件的方向图由电路装置决定。这种装置可以用作本发明系统中的控制装置。
根据本发明系统的一个实施例的特征在于，声换能装置为麦克风，其中在使用过程中，显示单元的振动在所述单元的异性电极间产生电压差。声换能装置可以是扬声器和麦克风的组合。
还应该注意的是，在美国专利US-A6137890中公开了一种便携式计算机的压电扬声器，其中计算机设备的盖板用作扬声器的后面板，而计算机设备的显示屏用作扬声器的前面板，其中压电激励器位于或靠近扬声器面板的中间，用于使面板振动以辐射声音。
根据本发明的电子装置可以是便携式小型装置如移动电话，或者是大型装置如电视机或监视器，这些装置包括了根据本发明的声音和图像系统。
在参考权利要求书时应注意，在权利要求中所定义的各种特征可以组合的形式出现。
通过非限制性示例并参考下面介绍的实施例，可以理解本发明的上述及其它方面。
在图中：
图1到9概略地显示了根据本发明的声音和图像系统的几个实施例，
图10是与本发明的声音和图像系统有关的框图，和
图11概略地显示了根据本发明的电子装置的实施例。
图1所示的根据本发明的声音和图像系统的实施例包括液晶显示装置1，其结合有声换能装置、具体地说是扬声器。液晶显示装置1包括一对相互面对的玻璃等的衬底3，4，在衬底3，4之间设有液晶材料层5。在透明衬底3的内表面上形成了多个由透明导电膜组成的电极7。衬底3的另一表面可以形成装置的前面。在另一衬底4的内表面上形成了电极8，并使电极8和电极7相面对。电极8可形成为公用电极。两个相面对的电极7，8及其之间的液晶材料一起形成了显示单元9。显示装置1还包括用于对显示单元9寻址的导电装置11，其包括导电轨迹和开关装置如薄膜晶体管。扬声器由全部或多个显示单元9形成，导电装置11电连接到相关电极7，8上，以在所述电极间施加电压V，从而使得显示单元9振动并产生声音输出。这种振动由作用在液晶材料层5上的静电力产生。声音输出的频率和幅度根据所施加的电压值而在频率和幅度上是可调节的。应注意的是，在所谓的平面内切换的液晶显示器中，可以在同一衬底上应用许多相面对的电极。
图2所示的根据本发明的系统的实施例包括一种电致变色的显示装置101。此装置101包括两个衬底103和104，其分别带有电极107和108。在电极108上设置了电致变色的导电聚合物层112，其与电解质层105接触。层105可含有固态电解质或液态电解质。两个相对的电极107，108与电解质层105的电解质导电材料及层112的电致变色导电材料一起形成了显示单元109。这些单元109中的一个或多个形成了声换能装置，导电装置111电连接到该声换能装置上以传送信号。声换能装置可以是扬声器，在这种情况下在一对或多对电极107，108间施加电压，以便使一个或多个显示单元109产生声音振动。或者，换能装置也可以是麦克风，在这种情况下，由入射声音压力所引起的显示单元的运动会在相面对的电极之间产生电容变化，并在相关的相面对的电极间产生电压差。换能装置甚至可以是扬声器和麦克风的组合。
图3所示的根据本发明的系统的实施例包括一种电泳显示装置，201。该装置201包括分别带有电极207和208的两个衬底203和204。在衬底203和204之间夹有包括了电泳显示液体205a和颗粒205b的层205，其与电极207和208相接触。一对相面对的电极207，208和电泳层205的材料一起形成了显示单元209。一个或多个显示单元209组成了声换能装置如扬声器，还设置了导电装置211如导电轨迹，用于与声换能装置、具体地说是与电极207，208电连接。
图4所示的根据本发明的系统的实施例包括一种反射式显示装置301。该装置301包括分别带有电极307和308的两个衬底303和304，这些电极与导电装置311电连接。包括箔片305的干涉式调制器在衬底303和304之间的空间内延伸。箔片305局部地固定于在衬底303间延伸的隔离元件313上，以形成箔片部分305a。各对相面对的电极307，308与夹在中间的部分305a一起形成了显示单元309。这种显示单元形成了声换能装置，或者是声换能装置的一部分。
图5所示的根据本发明的系统的实施例包括一种荧光显示装置401、具体地说是有机的电致发光的显示装置。该装置401包括带有电极407的衬底403和与电极407电连接的导电装置411。电致发光层405在电极407和异性电极408之间延伸。各对相面对的电极407和408与在这些电极之间延伸的层405的荧光材料一起形成了显示单元409。这些显示单元中的一个或多个形成了声换能装置。
图6所示的根据本发明的系统的实施例包括一种箔片显示装置501，其包括分别带有电极507和508的两个衬底503和504，以及与电极507和508电连接的导电装置511。衬底503是可被光源51 2照亮的光导向器件。在衬底503和504之间设有隔离元件513。在衬底503和504之间的空间内设有金属材料的隔膜或箔片部分505a，其在隔离元件513之间延伸并固定到隔离元件513上。各对相面对的电极507，508和夹在其间的隔膜部分505a一起形成了声换能装置的显示单元509。
图7所示的根据本发明的系统的实施例包括一种平板式场致发光的显示装置601。该装置601包括两个板状的玻璃衬底603和604，衬底603和604分别带有电极607和608。电极607和608分别带有磷光层612a和场致发射器612b。在两个衬底603和604之间设有隔离元件613。两个相面对的电极607和608与设于相关电极607上的磷光层612a和设于相关电极608上的场致发射器612b一起形成了显示单元609。这些显示单元中的一个或多个组成了声换能装置，例如扬声器。显示装置601还包括未示出的导电装置，其与电极607和608电连接，一方面用于对显示单元寻址，另一方面用于传送与声音有关的信号。
图8所示的根据本发明的系统的实施例包括一种等离子显示装置701，其包括显示单元709和与所述单元电连接的导电装置。这种显示单元709具有分别嵌入在介质层715a和715b内的显示电极707和地址电极708，阻挡肋713在两个相面对的电极707和708之间延伸。在各单元709的内部设有磷光层712。各显示单元709可形成了声换能装置的一部分。
图9所示的根据本发明的系统的实施例具有一种等离子寻址的液晶显示(LCD)装置801以及由该装置801的显示单元809所形成的声换能装置如扬声器。显示单元809包括电极或部分电极807、液晶816以及在装置801的操作过程中产生的等离子818所形成的虚电极808。这种等离子通过电极819和820在肋813之间形成。如同其它实施例一样，装置801设有用于传送与声音有关的信号的适当导电装置。在扬声器的实施例的情况下，导电装置至少电连接在电极或电极部分809上以使显示单元809振动或运动，从而辐射声音。用单独的信号即电压来驱动各单元809以控制所辐射的声束的方向性也属于本发明的范围内。这种方法也可以用于其它实施例。
为了使用这种方法，声音和图像系统最好是其显示装置应优选地设置包括了用于选择性地驱动显示单元的适当电路的电子选择或控制装置。
图10所示的框图示意性地显示了根据本发明的声音和图像系统的扬声器实施例的操作。系统1000包括可产生数据的显示数据驱动器1002，数据传送(沿箭头1003)到适当的部件即显示装置1002的显示单元上。还设置了开关装置1005，1007以便为数据驱动器1001提供来自图像数据装置1009的图像信息和/或来自声音数据装置1011的声音数据。
图11所示的根据本发明的电子装置的实施例是一种便携式电话1100，其包括了根据本发明的声音和图像系统的实施例。电话1100具有显示装置1102，其具有显示屏1102a并包括声换能装置。显示装置1102是根据本发明的声音和图像系统的实施例的一部分。电话1100还具有键区1104。显示装置1102的声换能装置可以是扬声器和/或麦克风。
应注意的是，本发明并不局限于所示的实施例。任何具有由显示单元所形成的换能装置，其中显示装置的导电装置与声换能装置电连接以将信号传送到换能装置上和/或从换能装置上传送出信号的实施例都被认为在本发明的范围内。