透明的参数化发射器的制作方法
本发明总体涉及参数化扬声器。更具体地，一些实施方式涉及透明的超声波发射器。
背景技术：
参数化声音从根本上为新种类的音频，其依赖于音频信号与超声载波的非线性混合。用于该技术的关键促成要素之一为高振幅的、高效的超声源，该超声源在此被称为发射器或换能器。超声波发射器可以通过各种各样不同的基础机制来创建，仅举几例，诸如压电的、静电的、和热声的机制。静电发射器通常为由其间具有空气间隙的两个导电面组成的电容型设备，其中，至少一个导电面具有对发射器的功能至关重要的纹理。
非线性转换源自将足够强烈的、音频调制的超声信号引入气柱中。自解调或下变频沿着气柱发生，导致产生可听到的声信号。该过程因为如下已知物理原理而发生：当在同一媒介中同时辐射具有不同频率的两种声波时，通过这两种声波的非线性(参数化)交互产生包括这两个频率的和与差的调制波形。当两个初始声波为超声波及其之间的差被选择为音频时，可以通过参数化交互生成可听见的声音。
参数化音频再生系统通过发生在诸如空气的媒介中的非线性过程中的两个声信号的外差作用来产生声音。声信号通常在超声波频率范围中。媒介的非线性导致由该媒介产生的声信号，其为声频信号的和与差。因此，在频率上分离的两个超声信号可以形成不同的音调，该音调在60hz至20,000hz的人听觉范围内。
技术实现要素：
本文中所描述的技术的实施方式包括超声波音频扬声器系统，该系统包括超声波发射器。在各个实施方式中，该发射器为配置有足够透明度的透明发射器，从而该发射器可以放置在用于内容设备的显示器的屏幕上或被实现为用于内容设备的显示器的屏幕。在各个实施方式中，透明的超声波音频扬声器包括发射器和驱动器。
在一个实施方式中，一种超声波音频扬声器包括：第一透明导电层；第二透明导电层；以及多个透明间隔件，所述多个透明间隔件置于所述超声波音频扬声器的所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间，所述透明间隔件具有厚度且布置成限定所述第一透明层和所述第二透明层之间的开放区域。
在一个实施方式中，所述第一透明导电层包括邻接第一非导电层的第一导电层，以及所述第二透明导电层包括邻接第二非导电层的第二导电层。硬涂层可以被包括在且置于第一透明导电层上。
间隔件可以包括置于第一透明导电层和第二透明导电层之间的透明结构的图案，以及其尺寸可以被选择成限定超声波音频扬声器的共振频率。间隔件可以包括以图案布置在第一透明导电层和第二透明导电层之间的多个透明圆点。在其它实施方式中，间隔件可以包括以图案布置在第一透明导电层和第二透明导电层之间的多个透明脊状部。该透明脊状部可以包括多个平行的脊状部、多个互相交叉的脊状部、或布置成同心环的多个脊状部。
超声波音频扬声器可以具有共振频率，该共振频率可以由第一透明层和第二透明层之间的开放区域的容积与第一透明层的厚度来限定。
超声波音频扬声器可以被配置使得第一透明层和第二透明层以及置于这两个层之间的透明间隔件具有在可见光谱下大于80％的组合透射率。超声波音频扬声器可以置于内容设备的显示屏上。
在另一实施方式中，一种电子内容设备包括：电源；内容引擎，所述内容引擎联接成从所述电源接收电力且生成表示音频内容的电信号和表示显示内容的电信号；显示器，所述显示器联接到所述内容引擎且配置成接收所述表示显示内容的电信号并生成所述显示内容的视觉表示；以及置于所述显示器上的透明的超声载波音频发射器。所述透明的超声载波音频发射器可以包括超声音频扬声器，该超声音频扬声器包括：第一透明导电层；第二透明导电层；以及多个透明间隔件，所述多个透明间隔件置于超声波音频扬声器的所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间，所述透明间隔件具有厚度且布置成限定所述第一透明层和所述第二透明层之间的开放区域。
所述电子内容设备还可以包括：调制器，所述调制器联接成接收所述表示音频内容的电信号、以及将接收的所述电信号调制到所述超声载波上；以及驱动电路，所述驱动电路具有两个输入端和两个输出端，所述两个输入端配置成联接成接收调制到超声载波信号上的所述音频内容，其中，第一输出端联接到透明导体且第二输出端联接到部分打开的透明导电层。
超声波发射器可以具有由透明层之间的间隔与间隔件的尺寸限定的共振频率。
间隔件的尺寸可以被选择成限定超声波音频扬声器的共振频率。
从结合附图进行的如下详细描述，本发明的其它特征和方面将变得明显，附图以示例方式示出了根据本发明的实施方式的特征。该发明内容不意图限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
附图说明
参照附图详细地描述根据一个或多个各种实施方式的本发明。仅出于说明目的提供附图，以及附图仅仅描绘了本发明的典型的或示例性实施方式。这些附图被提供以促进读者对本文中所描述的系统和方法的理解且不应当被视为限制所请求保护的本发明的宽度、范围或适用性。
本文中所包括的一些图从不同视角示出了本发明的各个实施方式。尽管所附的说明性文本可以将其中所绘制的元件称为在设备的“顶部”、“底部”或“侧面”，但是这类引用仅仅是说明性的且不暗指或要求本发明以特定空间取向来实施或使用，除非另有明确指示。
图1为示出适合于与本文中所描述的发射器技术一起使用的超声波声音系统的图。
图2为示出适合于与本文中所描述的发射器技术一起使用的信号处理系统的另一示例的图。
图3a为示出根据本文中所描述的技术的一个实施方式的示例性发射器的分解视图。
图3b为示出根据本文中所描述的技术的一个实施方式的示例性发射器的分解视图。
图3c为示出根据本文中所描述的技术的一个实施方式的示例性发射器的分解视图。
图4为示出根据图3a中所示示例的组装好的发射器的横截面视图的图。
图5为示出透明的参数化发射器的另一实施方式的图。
图6为示出透明的参数化发射器的又一实施方式的图。
图7为示出透明的参数化发射器的再一实施方式的图。
图8为示出根据本文中所描述的技术的各个实施方式的间隔件模式的示例的图。
图9为示出可用于驱动本文中所公开的发射器的简单驱动电路的另一示例的图。
图10为示出可用于形成罐形磁芯电感器的罐形磁芯的示例的剖视图的图。
图11为根据本文中所描述的技术的一个实施方式的发射器和与之一起合并的附带内容设备的分解视图。
图12a为示出应用于智能手机的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。
图12b为示出应用于平面屏幕电视的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。
图12c为示出应用于便携式gps设备的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。
图12d为示出应用于数码相机的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。
图12e为示出应用于手持式游戏设备的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。
图13为示出配置成提供用于两个音频通道的超声载波音频的双通道发射器的一个示例性配置的图。
图14a和图15a为示出在弓形配置中的发射器的示例的图。
图14b和图15b为示出在圆柱形配置中的发射器的示例的图。
这些图不意图是详尽的或将本发明限制为所公开的精确形式。应当理解，本发明可以利用修改和变更来实践，以及本发明仅受权利要求及其等同物限制。
具体实施方式
本文中所描述的系统和方法的实施方式提供特超声(hypersonicsound，hss)音频系统或用于各种各样不同应用的其它超声波音频系统。特定实施方式提供用于超声载波音频应用的超声波发射器。优选地，使用在玻璃或其它透明材料上的被透明绝缘层分离的导电层或区域来制造超声波发射器，从而该发射器具有高透明度。
因此，在一些实施方式中，发射器足够透明使得其可以置于内容播放或显示设备的显示屏之上或前方，以将定向音频提供给设备的用户。在其它实施方式中，可以提供发射器来代替内容播放或显示设备的显示屏。内容显示设备(诸如例如笔记本电脑、平板电脑、计算机和其它计算设备、智能手机、电视、pda、移动设备、mp3和视频播放器、数码相机、导航系统、销售点终端和其它内容显示设备)变得更小且更轻以及被设计有想到的省电特征。
由于这类内容设备的尺寸缩小，因此在设备封装中具有较小的可用空间来包括扬声器。传统的扬声器通常利用谐振室而更好地操作，而且在需要从扬声器纸盆相对较大程度的移动的频率下谐振。因此，在设备封装中需要足够空间来容纳这类扬声器。这可以变得对当今内容设备特别具有挑战性，当今内容设备中，显示器且因此设备变得越来越薄。而且对该挑战有贡献的是如下事实：当今内容设备经常被设计使得设备的正面主要被显示屏占用，该显示屏仅被很小的装饰性边框包围。因此，考虑到这些尺寸约束，利用传统声学扬声器获得预期的音频输出变得越来越困难。此外，传统的声学扬声器趋向于不是高度定向的。因此，难以将传统音频信号专有地“定向”到预期的收听者位置。
因此，在一些实施方式中，一个或多个透明的参数化发射器被置于设备的表面上以允许参数化音频内容被提供给一个或多个设备用户。另外，在一些实施方式中，透明发射器可以被置于内容设备的显示器的一部分或整个显示器之上。在其它实施方式中，透明发射器可以被提供且被用作(例如代替)显示器的保护罩(即玻璃饰面)。因此，在各个实施方式中，透明发射器用在可见光谱中提供足以允许被一个或多个用户满意观看的透光率的材料来制造。例如，在一些实施方式中，发射器在可见光谱中的透光率为50％或更大。在其它实施方式中，发射器在可见光谱中的透光率为60％或更大。在其它实施方式中，发射器在可见光谱中的透光率为70％或更大。在其它实施方式中，发射器在可见光谱中的透光率为80％或更大。作为另一示例，发射器在可见光谱中的透光率在70％至90％的范围中。作为又一示例，发射器在可见光谱中的透光率在75％至85％的范围中。作为再一示例，发射器在可见光谱中的透光率在80％至95％的范围中。
图1为示出适合于与本文中所描述的系统和方法一起使用的超声波声音系统的图。在这个示例性超声波音频系统1中，接收来自音频源2的音频内容，例如，该音频源2诸如麦克风、存储器、数据存储设备、流媒体源、cd播放器、dvd播放器、内容显示设备、或其它音频源。根据该源，可以解码音频内容并将其从数字形式转换为模拟形式。使用调制器将由音频系统1接收的音频内容调制到频率f1的超声载波上。该调制器通常包括用于生成超声载波信号的本地振荡器3、和用于使音频信号乘以载波信号的乘法器4。形成的信号为具有处于频率f1的载波的双边带或单边带信号。在一些实施方式中，信号为参数化超声波或hss信号。在大多数情况下，所使用的调制方案为振幅调制或am。am可以通过将超声载波乘以携带信息的信号来实现，该携带信息的信号在本情况下为音频信号。已调制信号的频谱具有两个边带(上边带和下边带)和载波本身，这两个边带通常相对于载波频率是对称的。
已调制的超声信号被提供给发射器或换能器6，该发射器或换能器6使超声波发射到空气中，产生超声波7。当通过换能器以足够高的声压级回放时，由于其进行‘播放’或传输所通过的空气的非线性行为，信号中的载波与一个或多个边带混合以调制信号并再现音频内容。这有时被称为自解调。因此，即使对于单边带实现方式，载波也被包括在发射的信号中，从而自解调可以发生。尽管图1中所示的系统使用单一换能器来发射单一信道的音频内容，但是本领域的普通技术人员在阅读本说明书之后将理解如何可以使用多个混合器、放大器和换能器来使用超声载波传输多个音频信道。
在图2中示意性地示出了适合于与本文中所描述的技术一起使用的信号处理系统10的一个示例。在本实施方式中，各个处理电路或部件以根据一个实现方式对其布置的次序(相对于信号的处理路径)来示出。将理解，处理电路的部件可以改变，各个电路或部件处理输入信号的次序也可改变。而且，根据该实施方式，信号处理系统10可以包括比所示的部件或电路更多或更少的部件或电路。
在图1中所示的示例被优化以用于处理两个输入和输出信道(例如“立体声”信号)，其中各个部件或电路对于信号的每个信道包括基本上匹配的部件。本领域的普通技术人员在阅读本说明书之后将理解，音频系统1可以使用单一信道(例如，“单耳”或“单声道”信号)、两个信道(例如，“立体声”)(如图2所示)、或更大数量的信道来实现。
现在参照图2，示例性信号处理系统10可以包括音频输入端，该音频输入端可以对应于音频输入信号的左信道12a和右信道12b。均衡网络14a、均衡网络14b可以被包括以提供信号的均衡。该均衡网络例如可以提高或抑制预定频率或频率范围以增大由参数化发射器组件的发射器/电感器组合自然而然提供的效益。
在使音频信号均衡之后，可以包括压缩电路16a、压缩电路16b以压缩输入信号的动态范围，有效地提高输入信号的某些部分的振幅且降低输入信号的某些其它部分的振幅。更特别地，可以包括压缩电路16a、压缩电路16b以使音频振幅的范围变窄。在一个方面，压缩器以不小于大约2:1的比率使输入信号的峰间振幅变小。将输入信号调整到较窄范围的振幅可以被进行以使失真最小化，这是这种调制系统的受限动态范围的特性。在其它实施方式中，均衡网络14a、均衡网络14b可以被提供在压缩电路16a、压缩电路16b之后，以在压缩后使信号均衡。
可以包括低通滤波电路18a、低通滤波电路18b以提供该信号的高部分的截止，以及包括提供音频信号的低部分的截止的高通滤波电路20a、高通滤波电路20b。在一个示例性实施方式中，使用低通滤波电路18a、低通滤波电路18b来截除高于大约15khz至20khz的信号，以及使用高通滤波电路20a、高通滤波电路20b来截除低于大约20hz至200hz的信号。
高通滤波电路20a、高通滤波电路20b可以配置成消除在调制之后会导致载波频率偏离(例如，调制信号的最靠近载波频率的那些部分)的低频率。而且，一些低频率对于系统来说难以有效地再现，因此尝试再现这些频率可浪费很多能量。因此，高通滤波电路20a、高通滤波电路20b可以配置成删去这些频率。
低通滤波电路18a、低通滤波电路18b可以配置成消除在调制之后会导致与载波产生可听见的差拍信号的较高频率。通过示例方式，如果低通滤波器截除大于15khz的频率且载波频率为大约44khz，则差信号将不低于大约29khz，这仍在人的可听范围之外。然而，如果允许高达25khz的频率通过滤波电路，则生成的差信号可以在19khz的范围中，这在人听力范围内。
在示例性信号处理系统10中，在通过低通滤波器和高通滤波器之后，通过调制器22a、调制器22b调制音频信号。调制器22a、调制器22b将音频信号与由振荡器23生成的载波信号混合或组合。例如，在一些实施方式中，使用单一振荡器(在一个实施方式中，该振荡器在所选频率40khz至50khz下被驱动，该范围对应于在振荡器中可使用的现成晶体)驱动两个调制器22a、22b。通过将单一振荡器用于多个调制器，将相同载波频率从调制器提供给多个信道，该多个信道的输出在24a、24b处。将相同载波频率用于每个信道降低了可发生任何可听见的拍频的风险。
在调制阶段之后，也可以包括高通滤波器27a、高通滤波器27b。高通滤波器27a、高通滤波器27b可用于传递调制的超声载波信号且确保无音频频率借助输出端24a、输出端24b进入放大器。因此，在一些实施方式中，高通滤波器27a、高通滤波器27b可配置成过滤掉低于大约25khz的信号。而且，在各个实施方式中，可以采用误差校正来减小或除去在通过介质将超声信号传输到收听者时可能出现的失真。
图3a为示出根据本文中所描述的技术的一个实施方式的示例性发射器的分解视图。在图3中所示的示例性发射器包括片材45和片材46，在各个实施方式中，片材45和片材46为透明片材。尽管片材45、片材46可以为透明的，但是也可以使用不透明材料。为了便于讨论，本文中有时将发射器配置描述为透明的发射器。然而，本领域中的普通技术人员将理解，对于各个应用，也可以提供不透明发射器或具有不同级别的不透明度的发射器。在这类替选实施方式中，发射器的多个片材中的一者或多者可以用不透明或半透明的材料制成。
在图示示例中的片材45、片材46分别包括两个层45a、45b和两个层46a、46b。在本示例中的片材45包括基础层45b，该基础层45b包括玻璃或其它类似材料。片材45还包括导电层45a，该导电层45a在图示示例中设置在基础层45b的上表面上。类似地，在本示例中，片材46包括：基础层46b，该基础层46b包括玻璃或其它类似材料；以及导电层46a，该导电层46a在图示示例中设置在基础层46b的上表面上。导电层45a、导电层46a被示出在可见边缘上具有阴影，以更好地对比导电区域和非导电区域。尽管一些实施方式可以使用色彩较暗的或着色的材料，但是仅出于说明性目的而在图中加阴影。
导电层45a、导电层46a可以为沉积在其各自的基础层45b、基础层46b上的薄的一层导电材料。例如，导电层45a、导电层46a可以包括喷射、蒸发、或以其他方式沉积在基础层45b、基础层46b上的导电涂层。作为另一示例，导电层45a、导电层46a可以包括铟锡氧化物(indiumtinoxide，ito)、氟掺杂氧化锡(fluorinedopedtinoxide，fto)、掺杂氧化锌、透明金、所谓的混合透明导电涂料、导电聚合物、金属氧化物、或涂覆到透明基板上的其它类似导电材料。导电层45a、导电层46a还可以包括置于透明片材上的一层碳纳米管网络或石墨烯或其组合。
导电层45a、导电层46a还可以包括层压或以其它方式沉积在基础层45b、基础层46b上的材料的导电片材。例如，导电聚酯薄膜或其它类似薄膜可以被层压或以其它方式沉积在基础层45b、基础层46b上。在其它实施方式中，导电层45a、导电层46a可以包括已经部分地或完全地扩散到片材45、片材46中的导电材料的掺杂导电层或扩散层，以形成导电层45a、导电层46a。例如，金或其它导电金属可以按预期深度且以预期浓度被扩散到玻璃中以提供达到预期值的导电率(例如欧姆/平方的预期值)。优选地，导电区域/层45a、46a具有高透明度(例如，在可见光谱中大于80％或90％，但是可以使用其它透明度)，以便不过度地不利影响发射器的总体透明度。
因此，片材45和片材46包括基础层45b、基础层46b，各个基础层的导电层45a、导电层46a具有低电阻。例如，在一个实施方式中，各个导电层45a、导电层46a的电阻可以为100欧姆/平方或更小。在其它实施方式中，各个导电层45a、导电层46a的电阻可以为50欧姆/平方或更小。在其它实施方式中，各个导电层45a、导电层46a的电阻可以为10欧姆/平方或更小。在其它实施方式中，各个导电层45a、导电层46a的电阻可以为150欧姆/平方或更小。在其它实施方式中，导电层45a、导电层46a的电阻可以具有其它值，以及导电层45a、导电层46a的电阻无需彼此相等。
在一些实施方式中，使用高离子交换(high-ion-exchange，hie)碱-硅铝酸盐薄片玻璃来实现片材45、片材46。更具体地，在一些实施方式中，片材45、片材46包括
尽管片材45、片材46或其各自的基础层45b、基础层46b在上文被描述为包括玻璃片材，但是可以将其它透明材料用于透明的基础层45b、基础层46b。例如，可以使用聚碳酸酯、丙烯酸树脂、树脂玻璃、塑料或其它类似材料。在一些实施方式中，具有足够透光的金属涂层以便提供透明度而不负面影响通过发射器对内容的观看的金属化膜可以用于提供导电片材45和/或片材46。例如，在一个实施方式中，玻璃或其它刚性材料可以用于片材45(例如以形成用于发射器的刚性背板)且金属化膜可以用于片材46。因此，金属化膜(诸如例如聚酯薄膜和
在一些实施方式中，片材45的厚度可以在大约2mm至10mm的范围中且片材46的厚度可以在大约0.05mm至0.5mm的范围中，但是允许其它厚度。例如，在一些实施方式中，层46的厚度为0.25密耳且片材45的厚度为20密耳。导电层45a和导电层46a之间的较薄较低电阻层允许发射器以较低量的偏置电压操作。
在操作中，一个层响应于在各个层之间提供的电信号而振动，使已调制的超声信号发射进入传输媒介中(例如进入空气中)。例如在一些实施方式中假设发射器被配置使得层46放置成朝向发射器的正面且响应于电信号而振动，以及片材45朝向发射器的背面。在一些实施方式中，片材45可以设置有足够的厚度以给予发射器预期量的刚度和强度。因此，在一些实施方式中，片材45的厚度可以大于层46的厚度。事实上，在各个实施方式中，提供足够薄的层46以允许其使已调制的超声信号振荡并发射进入空气中。
在各个实施方式中，导电层45a、导电层46a可以比基础层45b、基础层46b薄得多。然而，为了便于说明，各个层45a、45b、46a、46b的尺寸(包括相对厚度)未按比例绘制。
在片材45、片材46包括导电层45a、导电层46a和基础层45b、基础层46b的情况下，两个导电层之间的中间基础层(在图示示例中的基础层46b)可以用作使导电层46a与导电层45a电隔离的电阻层。在各个实施方式中，该中间基础层(在图示示例中的46b)具有足够的厚度以防止导电层45a、导电层46a之间的电弧或短路。在其它实施方式中，与层45和层46之间提供的空气间隙串联的该中间基础层(在图示示例中的46b)具有足够的电阻以防止导电层45a、导电层46a之间的电弧或短路。
在各个实施方式中，单独的绝缘层47(在图3b、图3c中所示)可以被包括以提供层45和层46之间的附加电隔离。绝缘层47可以包括玻璃、塑料、或聚合物层或具有相对低的导电率的其它高光学透射率的层，以提供片材45和片材46之间的绝缘层。例如，绝缘层47可以具有非常高或甚至几乎无限的电阻。对于期望薄发射器的应用，绝缘层47可以被选择为尽可能地薄，同时防止层45和层46之间的电短路或电弧。绝缘层47可以例如使用玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、塑料、pet、单轴或双轴取向的聚乙烯对苯二酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺、或其它绝缘膜或材料来制作。优选地，绝缘层47具有足够高的电阻率以防止层45和层46之间的电弧。注意，在基础层46b(在图3b中)的绝缘性足够的情况下，不需要绝缘层47(即，在图3a中所示的实施方式是足够的)。
绝缘层47可以被选择为尽可能地薄，同时防止层45和层46之间的电短路或电弧。绝缘层47可以例如使用玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、塑料、pet、单轴或双轴取向的聚乙烯对苯二酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺、或其它绝缘膜或材料来制作。优选地，绝缘层47具有足够高的电阻率以防止层45和层46之间的电弧。
对于期望透明的应用，在可见光谱下高透射率材料是优选的。例如，gorillaglass和willowglass在可见光波长中具有大约90％或更大的透射率。具有高透射率的材料很好地适合于如下应用：将参数化发射器贴附到内容设备的显示器或使用参数化发射器代替内容设备的显示器，该内容设备诸如笔记本电脑、平板电脑、智能手机、计算机、电视、移动设备、照相机、便携式gps单元、或其它内容显示设备。在使用双层系统(每层具有90％或更好的透射率)的情况下，可以制作具有大约81％或更好的总透射率的发射器。下文也描述了另外的应用。
可以使用多种不同技术将片材45和片材46(和绝缘层47，如果包括的话)结合在一起。例如，可以使用框架、夹具、夹钳、粘结剂或其它附接机构将这些层结合在一起。可以在边缘处将这些层结合在一起以避免干扰发射器膜的共振。优选地，将片材45和片材46(和绝缘层47，如果包括的话)以彼此紧密的固定关系保持在一起。
间隔件49(图4)可以被包括在层45和层46(和层47，如果包括的话)之间以允许层间的空隙。在各个实施方式中，在层46和下一个相邻层(45或47)之间提供空气间隙以允许层46响应于已调制的载波信号而振荡。间隔件49可以按各种形状和形式来提供且可以被置于层间的各个位置上以提供保持空气间隙的支撑。例如，间隔件可以为由低导电率材料(诸如例如玻璃、塑料等)制成的圆点或珠子。间隔件也可以使用硅酮或其它凝胶、细粉尘或沙子、透明液体或其它透明材料制成。在各个实施方式中，间隔件49的在层46处的接触区域被保持为小的接触区域，以便不干扰层46的振荡。在各个实施方式中，空气间隙的范围可以从0.1密耳到20密耳。在一些应用中，层46振荡到大约1微米(0.03937密耳)的移位，以便产生足够听得见的信号。因此，在这类实施方式中，空气间隙大于0.03937密耳以避免使基础层45(其可以为刚性的或安装在刚性表面上)干扰层46的振荡。
尽管导电片材45和导电片材46可以具有相同厚度，但是在一些实施方式中，导电片材之一(例如片材45)可以由更厚的材料制成以向发射器提供更大刚度。由于共振将受厚度影响，因此该更厚的片材通常将为远离收听者放置的片材且形成发射器的透明背板。例如，导电片材45的厚度可以高达125密耳或更厚，从而增大发射器的厚度和刚度。
在一些实施方式中，利用用作背板的较厚层，发射器可以代替屏幕，该屏幕可能以其它方式呈现在内容设备的显示器上。在这类实施方式中，例如，发射器可以被组装且被用于代替内容设备的玻璃(或其它材料)盖。在其它实施方式中，发射器可以被添加到内容设备的屏幕，作为该屏幕的外层。
另外，片材45可以为光滑的或基本上光滑的表面，或者片材45可以为粗糙的或有凹痕的。例如，片材45可以为铺沙的、喷砂处理的、在表面上形成有坑或不规则状、沉积有期望程度的‘橙皮’或以其它方式设置有纹理。该纹理可以提供片材45和片材46之间的有效间隔，允许片材46响应于施加的已调制的载波而振动。该间隔可以减小可能由片材45与片材46的较多连续接触引起的阻尼。而且，如上所述，在一些实施方式中，可以提供间隔件49(图4)以保持片材45和片材46之间的预期间隔。小的间隔件49可以沉积或形成在片材45的邻近片材46的表面中(反之亦然)以允许保持空隙。再者，该间隔可以允许片材45响应于施加的已调制的载波信号而振动。
在各个实施方式中，也可以提供非导电背板(未示出)。非导电背板也可以为透明的且可以用于隔离发射器的背面上的导电片材45以及提供可放置或安装发射器的基座。例如，导电片材45可以沉积在非导电的、或导电率相对较低的玻璃基板上。在另一实施方式中，导电片材45可以置于内容设备的屏幕上。
在操作中，片材45和片材46提供参数化发射器的相反的极。在一个实施方式中(以及在上文所描述的示例中)，片材46为响应于借助接触件52a施加已调制的载波信号而振动的活动极。为了利用足够电力驱动发射器以获得足够的超声波压力级，在导电片材46和导电片材45之间的间隔太小的情况下可以出现电弧。然而，在间隔过大的情况下，发射器将不实现共振。在一些实施方式中，使间隔尽可能地小(例如，将多层放置成尽可能地靠近同时避免电弧)以及调整振动层(例如层46)的厚度以调谐发射器的共振频率。将层45和层46布置成彼此靠近提供了更高效的操作，一般而言，这是因为当多层较靠近地放在一起时，需要较小电压来驱动发射器。
如果使用绝缘层47，则在一些实施方式中，该绝缘层47为厚度为大约0.92密耳的层。在一些实施方式中，绝缘层47为厚度从大约0.90密耳到大约1密耳的层。在其它实施方式中，绝缘层47为厚度从大约0.75密耳到大约1.2密耳的层。在其它实施方式中，绝缘层47的厚度为大约0.33密耳或0.25密耳那么薄。可以使用其它厚度，以及在一些实施方式中，不设置单独的绝缘层47。在一些实施方式中，绝缘层47可以被设置有切口、孔、或其它开口以提供间隔件49的功能。例如，绝缘层47可以包括具有通过材料的孔的图案的片材。多个孔之间剩余的材料可以充当间隔件49。切口可以为任何形状和尺寸，包括圆形、方形、多边形等。
包括绝缘层47的一个益处是，该绝缘层47可以允许在片材45、片材46的第一导电表面和第二导电表面之间施加更大级别的偏置电压而无电弧。当考虑片材45、片材46的两个导电表面之间的材料的绝缘特性时，应当考虑绝缘层47(如果包括的话)的绝缘值以及空气间隙和基础层46b(如果包括的话)的绝缘值。
在包括绝缘层47的情况下或在空气间隙大到足以防止电弧的情况下，片材45、片材46的导电层45a、导电层46a在各个实施方式中可以面对彼此放置，如图3c所示。而且，在其它实施方式中，绝缘层47可以允许免除非导电的区域或基础层46b。
使用电接触件52a、电接触件52b来将已调制的载波信号联接到发射器中。下文描述用于发射器的驱动电路的示例。
图4为示出根据图3a中所示示例的组装好的发射器的横截面视图的图。如所示，该实施方式包括导电片材45、导电片材46、以及置于导电片材45和导电片材46之间的多个间隔件49。
在所公开技术的其它实施方式中，片材45和片材46的各个层可以以上文示出的配置的替选配置来布置。图5至图7示出透明的参数化发射器的各个其它实施方式。首先参照图5，示例性发射器包括四个层：透明导电层46a、透明非导电层46b、透明导电层45a、透明非导电层45b。示例性发射器还包括多个间隔件49，该间隔件49优选地被实施为透明珠或透明圆点，该多个间隔件49提供导电层46和导电层45之间的间隔。
在各个实施方式中，多层之间的间隔和空间体积可以被选择以调谐或调节发射器的共振频率以及允许导电层46振动以生成已调制超声信号并使其进入传输媒介中(例如进入空气中)。在一些实施方式中，导电层46(例如导电膜)放置成尽可能地靠近导电层45(例如，可以获得尽可能靠近而在层间不具有电弧)以及通过调整导电层46的厚度来调谐发射器的共振频率。
正如上文所描述的实施方式那样，透明的基础层45b、基础层46b可以包括大量不同透明材料(例如包括玻璃、树脂玻璃、塑料、pet、聚酯薄膜、聚酰亚胺、和其它类似材料)中的任一种。透明层45b还可以包括lcd(或其它显示器)的最外层，诸如例如偏光片、外层玻璃或其它外层，或者透明层45b可以被安装到显示器的最外层。在图5中所示的图中，示例性发射器被示出为安装到内容显示设备的显示屏60。
透明层46b可以为可适合于给定应用的任何厚度。例如，在一些实施方式中，透明层46b的厚度可以在25微米到50微米的范围中。在其它实施方式中，透明层46b例如可以如10微米到12微米那么薄，然而在其它实施方式中，透明层46b例如可以如350微米那么厚。由于层46意图振动以产生进入空气中的超声波，因此优选的是，层46且因此透明层46b薄到足以允许这类振动。由于透明导电层46a可以相对较薄，因此透明层46b在各个实施方式中可以提供对导电层46a的支撑以及对应地调整该透明层46b的厚度。在一些应用中，整体上显著大于50微米的厚度可以导致非预期的低操作效率，本领域的普通技术人员将理解，利用附加的更多电力也可以克服该问题。
在如上所述的各个实施方式中，导电层45a、导电层46a包括沉积、层压或以其它方式置于其各自的透明基础层45b、46b上的薄的一层导电材料。
在各个实施方式中，层45b和层49配置成具有特定电阻率和击穿电压，以提供导电层46a和导电层45a之间的充分绝缘。层45b和层49中的材料的电阻率优选地≥1000欧姆*cm，以及层45b和层49优选地具有≥100v/密耳的击穿电压，但是可以使用其它值。如上所述，期望防止导电层46a和导电层45a之间的短路。因此，可以按照这个目标选择层电阻率和击穿电压参数。较高电阻率可以为可期望的，例如，因为这允许导电层46a和导电层45a的更近放置，这提供更有效的操作。除了提供电绝缘，层45b可以具有合适的厚度和折射率以便提供折射率匹配和/或抗反射特性，这可以增大通过发射器的光透射。
图5的示例还包括置于层45和层46之间的多个圆点或间隔件49。如上文参照图4所陈述，间隔件49可以被实施为玻璃、塑料、聚合物、或其它透明材料的珠子。间隔件49的直径优选地小于50微米以及在一些实施方式中可以如8微米到12微米那么小。事实上，在其它实施方式中，间隔件49可以更小。优选地，间隔件大到足以提供层45和层46之间的足够间隔，但小到足以最小化或减小对设备的透明度的干扰。利用层45和层46之间的较近间隔，通常需要较小电压来驱动用于给定输出的发射器，以及系统的共振频率增大，而所有其它变量保持不变。还要注意，较小的间隔件可以是优选的，这是因为与层46接触的间隔件49的较小的占用空间(footprint)通常将减小间隔件49可对发射器的输出产生的阻尼效应。
间隔件49可以按大量图案或形状中的任一种被图案化在层45或层46上。例如，间隔件49可以被图案化为隆起物、圆点、或以诸如方格或其它图案的图案布置的其它类似离散结构。间隔件49之间的间隔可以通过在针对保持发射器的透明度的目标而为层46提供足够支撑与提供足以实现调谐发射器的共振的空气间隙之间平衡折中来确定。
在一些实施方式中，以具有1mm间距的方格图案来布置间隔件49。尽管间隔件49被示出为球形的，但是间隔件49可以采用适于应用的任何形状。间隔件49无需配置成点或珠子，但是也可以被图案化为加长型点、脊状部、或可用于提供层45和层46之间的间隔的其它形状和图案。图8为示出可使用的间隔件图案的示例的图。如所见，在其它实施方式中，间隔件49可以被图案化为以方格布置的圆点，如在示例64所示。间隔件49也可以配置成多个平行的脊状部(如在示例65所示)、多个互相交叉的脊状部(如在示例66所示)、和多个形成同心环的脊状部(如在示例68所示)。本领域中的普通技术人员在阅读该描述之后将领会到，间隔件可以按大量图案和形状中的任一种来提供以执行预期功能，该预期功能例如可以包括：保持层45和层46之间的开放空间、调整发射器的共振频率、和允许发射器的振动表面振动。
可以使用大量技术中的任一种技术将间隔件49应用于表面45、46中的任一者或二者。例如，间隔件49可以被印制(例如丝网印制)到层上且被硬化。例如可以通过冻结、固化、干燥或其它硬化技术来使间隔件硬化。在其它实施方式中，间隔件可以通过溶胶-凝胶工艺来制作，诸如例如如下过程：将诸如sio2的溶液按圆点状(或其它形状)置于预期表面上且允许诸如通过干燥、固化或烧制使该溶液硬化。溶胶-凝胶可以被旋转涂覆、图案化且固化成合适的电介质。在其它实施方式中，间隔件可以通过借助合适掩膜对合适电介质的真空溅射来制作。作为另一示例，紫外线(uv)可固化或其它可固化的油墨可用于借助印刷形成间隔件49，以及通过固化使印刷的图案变硬(例如通过暴露于uv辐射)。同样地，也可以使用热固化的油墨。在其它实施方式中，可以使用玻璃珠作为间隔件49。例如，可以在层上创建静电荷的图案以使珠子放置到位。一旦放置到位，则可以将珠子贴附到预期位置(例如，通过瞬间冻结或其它技术)。
在一些实施方式中，可以提供硬膜表面涂层以保护发射器免受由于触摸或其它物理接触而造成的伤害或免受由于暴露于环境而造成的退化或磨损。图6为示出在图5a中示出的发射器的示例的图，但是附加有硬膜涂层。在图6中所示的示例中，发射器的外表面(即，面对用户的表面，该表面有时可以被称为正面)涂覆有硬涂层67。优选地，该硬涂层67放置在发射器的外表面上以改善其耐久性且提高其对刮伤的抵抗力，否则该刮伤可以破坏导电层46a或损害发射器的透明度或外观。在一些实施方式中，硬涂层67可以为3h或更硬的涂层。在其它实施方式中，可以应用1h或更硬的涂层。
在各个实施方式中，硬涂层被施加为厚到足以给予该层附加的硬度或耐用度，但不能厚到使得该硬涂层负面影响设备的共振频率或设备在可接受功率级下产生信号的能力。这类厚度例如可以为从10微米到20微米，然而可以使用其它厚度。在一些实施方式中，诸如在该层为薄膜(例如聚酯薄膜)的情况下，可以期望的是在该薄膜的两侧涂覆有硬涂层以避免该薄膜的卷缩。
在一些实施方式中，层46配置为接地层且层45配置为高电压层。假设发射器的正面为暴露于用户的面，如果适当地封装，则这类实施方式可以配置成相对用户安全的。然而，在各个实施方式中，硬涂层优选地能够承受大电场以进一步使系统绝缘。另外，层45b可以包括非常硬的材料，诸如二氧化硅或氮化硅。除了良好的绝缘件外，这些材料也可以非常硬。因此，该材料的硬度将减少对层45上的高电压的物理可达性。
图7为示出透明发射器的再一实施方式的图。在图7中所示的示例中，相比于在图5a和图5b中的实施方式，不存在透明层45b，以及邻近透明导电层46a，放置透明层46c。尽管未示出，但是在其它实施方式中，可以消除透明层46c。然而，在透明导电层46a与透明导电层45a之间必须存在足够的间隔以在操作期间避免层间的短路或电弧。
这些附图和其它附图中的尺寸以及尤其层和间隔的厚度没有按比例绘制。导电层45a、导电层46a在图3和图4中被示出为带阴影。这样做仅仅为了增强图中的可见性。所有的层可以为透明的，或一些层可以按需为带阴影的或有色的。抗反射的、耐划伤的(或二者)涂层(未示出)可以被提供在发射器的外表面上以增强发射器的可见性和耐久性。
发射器可以被制造成几乎任何尺寸。在一个应用中，发射器的长度l为3英寸且其宽度ω为2英寸，但是其它更大和更小的尺寸均是可以的。作为另一示例，发射器被创建为6”×12”发射器，以及当利用96khz载波驱动时，在1khz下具有81db的输出。具有30微米薄膜(层46)且具有9微米的尺寸和1mm间距的圆点的示例性发射器在大约100khz下具有共振。
较大的发射器区域可以导致较大的声音输出，但是通常也将需要更多电力。在一些实施方式中，长度和宽度的实际范围可以为传统的书架扬声器的类似的长度和宽度。在发射器被用在内容设备的屏幕上或被用作内容设备的屏幕的实施方式中，发射器可以被调节尺寸以安置在内容设备的壳体上或被该壳体容纳，或者与设备显示器尺寸相称。
片材45和片材46(以及绝缘层47(当被包括时))可以被调节尺寸以具有针对特定应用所预期的长度和宽度。例如，在发射器被用作用于相框的面(例如，代替相框玻璃或在相框玻璃的顶部上)的情况下，发射器的尺寸可以被选择为符合相框的尺寸。作为另一示例，在透明发射器配置成用作内容设备上的屏幕或屏幕盖的情况下，片材45和片材46(以及绝缘层47(当被包括时))可以被调节尺寸以符合与之一起使用的内容设备的形状因数。大的发射器可以针对电视或家庭影院片段中的应用来制作，该电视或家庭影院片段具有对角线测量，举几个例子，诸如例如36”、50”、55”、60”、65”、70”、80”或90英寸(或更大)，其中纵横比匹配该设备的纵横比。对于诸如智能手机的较小设备，例如，可以使用3”×2”的尺寸或量级。在一些实施方式中，相比于片材45和片材46，绝缘层47可以具有更大长度和宽度以在发射器的边缘提供绝缘且防止片材45和片材46之间的边缘电弧。
参数化发射器通常具有固有共振频率，这些参数化发射器在该固有共振频率下将共振。对于透明发射器(诸如在本文中所描述的那些透明发射器)，它们的固有共振频率可以在大约30khz至100khz的范围中，例如，80khz。因此，发射器材料和超声载波的载波频率可以被选择使得载波频率匹配发射器的共振频率。载波频率可以与发射器的共振频率是相同的或基本上相同的。在一些实施方式中，载波频率可以在例如发射器的共振频率的+/-5％、+/-10％或+/-15％之内。选择发射器的共振频率处或附近的载波频率可以增大发射器的输出。
上文所公开的实施方式描述了导电层45、导电层46上的接触件。在一些实施方式中，沿着导电层45、导电层46的导电层45a、导电层46a的一个或多个边缘的长且薄的接触件可以用于将信号联接到发射器上。跨过发射器的一个或多于一个的侧面的高度导电的(例如银、铜、金等)汇流条的使用会从rc时间恒定角度改善该发射器，因为这将允许施加的电压本质上从发射器的所有侧均匀地或基本上均匀地被施加，减小电流必须在透明导电层内行进的最长路径。高度导电的银汇流条在对于触摸屏显示器的应用中的使用屡见不鲜，以及这些汇流条可以通过显示边框而对于用户隐藏，该显示边框可以为不透明的塑料或不透明的涂料。可以通过多种不同的方法来施加汇流条，这些方法包括印刷术(例如丝网印刷术或漏版印刷术)和光刻法。应当注意，随着发射器变大，发射器的电容将增大，从而需要更低的电阻。
尽管未示出，发射器还可以包括安装组件，诸如例如超高粘合(ultrahighbond，uhb)或非常高粘合(veryhighbond，vhb)胶带或胶水，但是可以提供其它粘结剂或安装机构。优选地，安装组件围绕着显示屏60的外围设置，从而该安装组件不干扰发射器的透明度。在一些实施方式中，透明粘合剂可以被使用且可以被应用于将透明基础层45b围绕外围以及也在其它区域中粘合到显示屏60。
在其它实施方式中，例如使用光学透明的粘合剂，可以将透明发射器粘合到内容设备的显示屏60。理想地，光学透明的粘合剂具有高透明度，诸如例如大于70％。可以将光学透明的粘合剂施加在跨接合表面的整个区域的薄膜中，或者在表面被接合之前，可以将该粘合剂按一定图案铺设在任一或两个表面上。
在其它实施方式中，层60可以为背板，以及发射器安装在显示器上或靠近(但不接触)显示器。背板60可以使用沿着其边缘的胶带或胶水、机械紧固件、或光学透明的粘合剂粘合或附接到显示屏。
在各个实施方式中，前薄膜自身可以包括一层薄的透明导电材料，诸如石墨烯，而无需来自基础层的支撑。换言之，在一些实施方式中，可以在无基础层46b的情况下实施导电层46a。因此，在一些实施方式中，导电层46可以被实现为薄的一层石墨烯、或塑料和石墨烯的薄的复合物。
图9为示出可用于驱动本文中所公开的发射器的简单驱动电路的示例的图。本领域中的普通技术人员将领会到，在使用多个发射器(例如用于立体声应用)的情况下，可以针对每个发射器提供驱动电路51。在一些实施方式中，在与发射器相同的壳体或组件中提供驱动电路51。在其它实施方式中，在独立的壳体中提供驱动电路51。该驱动电路仅为示例，以及本领域中的普通技术人员将领会到，其它驱动电路可以与本文中所描述的发射器技术一起使用。
通常，来自信号处理系统10的已调制信号以电子方式联接到放大器(未示出)。该放大器可以为驱动电路51的一部分以及在与驱动电路51相同的壳体或外壳中。可替选地，可以单独地封装该放大器。在放大之后，信号被传送到驱动电路51的输入端a1、输入端a2。在本文中所描述的实施方式中，发射器组件包括可以在超声频率下操作的发射器。该发射器在触点e1、触点e2处连接到驱动电路50。在图9b中所示的电路的优势是，可以从超声载波信号产生偏置，以及不需要单独的偏置电源。在操作中，二极管d1至d4结合电容器c1至c4配置成操作为整流器和电压倍增器。特别地，二极管d1至d4和电容器c1至c4配置成整流器和电压四倍器，形成高达节点e1、节点e2之间的载波电压幅度的大约四倍的dc偏置电压。可以使用类似的已知电压倍增技术来提供其它级别的电压倍增。
电容器c5被选择为大到足以保持偏置且将开路呈现到e1处的dc电压(即阻止dc短接到地端)，但是小到足以允许已调制的超声载波传到发射器。电阻器r1、电阻器r2形成分压器，以及结合齐纳二极管zd1将偏置电压限制到期望的级别，这在图示示例中为300伏特。
电感器54可以为本领域的普通技术人员已知的各种各样的类型。然而，电感器产生可“泄漏”超出电感器的界限的磁场。该场可以干扰发射器的操作和/或响应。而且，在超声波声音应用中所使用的许多电感器/发射器对在产生大量热能的电压下操作。热也可以负面影响参数化发射器的性能。
至少出于这些原因，在大多数传统的参数化声音系统中，电感器物理上位于距发射器相当大的距离。尽管该方案解决了上文提出的问题，但是该方案添加了另一复杂性。从电感器到发射器承载的信号可以具有相对高的电压(大约160v峰间值或更高)。因此，将电感器连接到发射器的配线必须与高电压应用相配。而且，配线的长行程在特定安装中可能是必需的，这可以是昂贵的且危险的以及还可以干扰与参数化发射器系统无关的通信系统。
电感器54(包括作为如在图9a和图5b的配置中所示的部件)可以使用罐形磁芯电感器来实现。罐形磁芯电感器被封装在罐形磁芯内，该罐形磁芯通常由铁氧体材料形成。这限制电感器线圈和由该电感器产生的磁场。通常，罐形磁芯包括限定腔61的两个铁氧体半片59a、59b，电感器的线圈可以置于该腔61内。参看图10。可以包括空气间隙g以提高罐形磁芯的磁导率而不影响该铁芯的屏蔽能力。因此，通过增大空气间隙g的尺寸，提高罐形磁芯的磁导率。然而，增大空气间隙g还需要增加罐形磁芯内持有的一个或多个电感器中的匝数，以便实现预期量的电感。因此，空气间隙可以增大磁导率以及同时减少由罐形磁芯电感器产生的热，而不损害铁芯的屏蔽特性。
在图9a和图9b中所示的示例中，使用双线圈升压变压器。然而，可以组合初级线圈55和次级线圈56，这通常被称为自耦变压器配置。初级线圈和次级线圈中的任一者或二者可以被包含在罐形磁芯内。
如上文所讨论，可期望的是实现与电感器54和发射器并联的谐振电路。还可期望的是使电感器/发射器对的阻抗与被放大器期望的阻抗匹配。这通常需要增大电感器/发射器对的阻抗。还可期望的是实现这些目的，同时将电感器定位成物理上靠近发射器。因此，在一些实施方式中，选择罐形磁芯的空气间隙使得初级线圈55中的匝数呈现被放大器期望的阻抗负载。采用该方式，电路的每个回路可以被调谐以在增大的功率级下操作。增大罐形磁芯中的空气间隙提供增加初级线圈55中的匝数而不改变电感元件56的预期电感的能力(这会另外影响发射器回路中的共振)。这反过来提供调节初级线圈55中的匝数以匹配被放大器期望的阻抗负载的能力。
增大空气间隙的尺寸的附加益处是，可以减小罐形磁芯的物理尺寸。因此，可以使用较小的罐形磁芯变压器，同时仍提供相同电感以产生与发射器的共振。
升压变压器的使用为本系统提供了附加优势。因为变压器从放大器到发射器的方向“升压”，所以该变压器必然从发射器到放大器的方向“降压”。因此，通过降压过程减小另外可能从电感器/发射器对行进到放大器的任何负反馈，从而使任何这类事件对放大器和通常系统的影响最小化(特别地，减小电感器/发射器对中的变化，这些变化可能影响由放大器经历的阻抗负载)。
在一个实施方式中，将30/46涂漆的利兹(litz)线用于初级线圈和次级线圈。利兹线包括单独绝缘且绞扭或交织在一起的许多细丝股。利兹线使用并联的多个细的、单独绝缘的导体。各个导体的直径被选择为在操作频率下小于趋肤深度，从而细丝股不遭受可感知的趋肤效应损失。因此，利兹线可以允许在更高频率下的更好性能。
尽管在图中未示出，但是在偏置电压足够高的情况下，电弧可以发生在导电层45和导电层46之间。该电弧可以通过中间绝缘层以及在发射器的边缘处(在绝缘层的外边缘附近)发生。因此，可以使绝缘层47在长度和宽度上大于导电层45a、导电层46a以防止边缘电弧。同样地，在导电层46为绝缘基板上的金属化膜的情况下，可以使导电层46在长度和宽度上大于导电层45，以增大从导电层46的边缘到导电层45的边缘的距离。
可以包括电阻器r1以降低或压平共振电路的q因子。在所有情况下不需要电阻器r1以及作为负载的空气将自然地降低q。同样地，电感器54中的较细的利兹线也可以降低q，因此峰值不过于尖锐。
图11为根据本文中所描述的技术的一个实施方式的发射器和与之并入在一起的附带内容设备的屏幕的分解视图。现在参照图11，本示例中的发射器6包括导电片材45、导电片材46以及在导电片材45、46二者之间的绝缘层47。该发射器可以根据在本文件中所描述的各个实施方式来配置，各个实施方式包括不包括绝缘层47的实施方式以及包括使用间隔件49的实施方式。例如，导电片材45、导电片材46可以为透明片材以及可以均包括两个层：导电层45a、46a和基础层45b、46b。为了简化说明，在图11中未示出这些单独的层。
在图11中还示出了显示屏60，发射器被应用于该显示屏60。显示屏60例如可以为内容设备的显示屏，该内容设备诸如例如笔记本电脑、平板电脑、计算机和其它计算设备、智能手机、电视、pda、移动设备、mp3和视频播放器、数码相机、导航系统、一体机、自动售货机、销售点终端、或其它内容显示设备。在各个实施方式中，在设备制造期间，发射器6可以与显示屏60组装。在其它实施方式中，在已制造了内容设备之后，发射器6可以贴附到显示屏60或与显示屏60结合。例如，发射器6可以被提供作为将被用户或零售商添加到内容设备的零件市场产品。在其它实施方式中，显示屏60可以设置有导电区域(例如涂层)且被用作发射器的基础层，消除了对层45的需求。
发射器可以比实际显示区域更大或更小，这取决于内容设备和应用。例如，在一些内容设备中，提供透明屏幕以在显示区域和围绕该显示区域的边框之上形成盖板。因此，利用这类应用，发射器的尺寸被调节为符合盖板的尺寸，从而提供更大发射器区域。
在其它实施方式中，内容设备显示屏60可以使用导电玻璃(或其它透明材料)来制作，以及显示屏60可以被用作导电片材45。更具体地，在一些实施方式中，显示屏60被用作基础层45b，导电层45a应用于该基础层45b。在这类实施方式中，显示屏60可以被制造成包括合适的端子或接触点，信号引线可以通过该端子或接触点附接到显示屏60。在其它实施方式中，发射器可以配置成足够柔性以与触摸屏内容设备一起实施。例如，在显示屏60为触摸屏的情况下，发射器6可以使用足够柔性的材料来制作以允许用户操作放在发射器下方的触摸屏显示器。
在其它实施方式中，透明发射器可以被实施为触摸屏显示器。例如，在使用声脉冲识别技术来实现发射器/显示器的实施方式中，可以包括触摸传感器模块以基于用户触摸显示器的位置感测显示器中的波形。触摸传感器模块可以包括适当的信号处理电路/算法以从感测的振动减去由于已知的已调制超声载波而造成的振动，以确定显示器上被用户触摸的位置。类似地，对于表面声波技术，触摸传感器模块可以包括适当的信号处理电路/算法以从接收的信号中减去音频调制对超声载波的影响，以确定显示器上被用户触摸的位置。作为最后的示例，利用电容式触摸屏显示器，触摸传感器模块可以被包括且被配置成从接收的信号减去对由已调制超声信号引起的发射器/显示器的电容的任何影响，以得出由触摸显示器的操作者所引起的电容变化。
如上所述，本文中所公开的发射器可以配置成与多个不同的内容设备中的任一者来实施。图12a为示出应用于智能手机的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类实施方式中，发射器可以用于播放音乐和其它媒体音频以及播放铃声、闹钟、和由智能手机及其相关联的应用程序所产生的其它警报。与其它设备一样，除了传统的音频扬声器外或代替传统的音频扬声器，可以使用发射器6。
图12b为示出应用于平面屏幕电视的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类实施方式中，发射器可以配置成向电视观看者播放内容音频(例如电视音频)。图12c为示出应用于便携式gps设备的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类应用中，发射器可以配置成向用户播放警报和闹钟以及提供可听到的建议路线规划提示或其它类似指示。当然，在音乐或其它内容在便携式gps设备上可用的情况下，发射器可以配置成也向用户播放该信息。
图12c为示出应用于便携式导航设备的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类实施方式中，发射器可以配置成回放导航方向和其它声音(例如，建议路线规划指示、钟声、警报、低电量消息等)。图12d为示出应用于数码相机的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类实施方式中，发射器可以配置成回放照相机警报和声音(例如，菜单确认、模拟的快门声音效果、低电量消息等)。图12e为示出应用于手持式游戏设备的屏幕的发射器(例如发射器6)的示例的图。在这类实施方式中，发射器可以配置成向用户播放游戏声音(例如游戏音频配乐、游戏音效、可听见的指令等)以及游戏系统警报和消息。
内容设备(包括在图12a至图12e中所示的那些内容设备)可以配置成包括向设备供电的一个或多个电源以及内容引擎，该内容引擎联接成从电源接收电力且生成表示音频内容的电信号和表示显示内容的电信号。例如，在智能手机的情况下，电源通常为可充电电池的形式，以及内容引擎包括处理器，该处理器配置成执行一个或多个应用程序，诸如例如媒体播放器应用程序、游戏应用程序、电话和目录应用程序等。可以包括ram、rom和其它存储器以存储应用程序、应用程序内容(例如音频和视频文件)、程序指令等。一个这类示例性处理器为可从高通公司购得的snapdragontm系列的处理器。
内容显示设备通常还包括显示器，诸如例如等离子体显示器、lcd显示器、led显示器、oled显示器或其它显示器。显示器可以包括传统屏幕或触敏屏幕以接收用户输入且可以向用户提供彩色的静止和运动的视频内容。显示器可以联接到内容引擎且配置成接收表示显示内容的电信号并生成显示内容的视觉表示。继续智能手机的示例，显示器可以显示应用程序视觉信息，诸如例如入口屏幕、视频内容、游戏屏幕等。保护罩可以被包括在显示器上以及可以由玻璃、丙烯酸材料、树脂玻璃、热塑聚碳酸酯或其它透明材料制成。透明发射器可以置于保护罩上，例如，作为保护罩上的覆盖物。可替选地，可以提供发射器，代替保护罩或代替屏幕自身。
在这些应用和其它应用中，超声波发射器可以配置成利用超声信号的定向性质以及可以配置成将超声音频内容定向到设备的目标收听者或用户。因此，可以在拥挤的或其它公共场所中谨慎地使用该设备。发射器还可以被定形成或配置成向收听者呈现更宽广的弱指向性声音。这可以例如使用凸面的或多角度的显示器来实现。
在上文所描述的实施方式中，发射器被绘制和描述为提供用于单一音频通道的超声载波音频信号。在其它实施方式中，发射器可以配置成处理多个音频通道。例如，在一个实施方式中，可以提供两个单独的发射器，每个发射器配置成连接到音频通道(例如左音频通道和右音频通道)。图13为示出配置成提供用于两个音频通道的超声载波音频的双通道发射器的一个示例性配置的图。在图13中所示的示例中，左发射器6a和右发射器6b被提供且被绝缘挡板62隔离。绝缘挡板62提供左发射器和右发射器之间的非导电区域，使发射器和右发射器电隔离，从而在每个发射器上注入的载波不彼此干扰。在各个实施方式中，挡板62可以为导电层45a、导电层46a的非导电区域。在其它实施方式中，绝缘区域或挡板62可以为置于左发射器和右发射器之间的玻璃、丙烯酸材料或其它类似绝缘材料。尽管在本示例中示出了两个发射器61a、61b，但是本领域的普通技术人员在阅读该说明书之后将理解，如何可以以类似方式创建多于两个发射器。
在其它实施方式中，导电片材45和导电片材46可以被制造有非导电中心区域，而不在两个发射器之间添加物理上隔离的绝缘区域。例如，在使用掺杂或其它类似过程来将导电性给予导电片材的情况下，这类掺杂或其它过程可以选择性地应用于片材，从而可以在每个导电片材中创建两个或更多个导电区域。
为了将空间特性给予音频信号，在这类多发射器配置中的发射器可以按如下方式置于内容设备上：这些发射器以彼此不同的角度来取向以按不同方向来导向音频调制的超声载波信号。即使针对手持式内容设备，也将仅需要两个发射器之间的很小角度差来将一个音频调制的超声载波信号导向到收听者的左耳且将另一个音频调制的超声载波信号导向到收听者的右耳。
在其它实施方式中，可以使用多个非导电区域(例如，比如绝缘挡板62)将发射器划分为多个区段且将发射器配置为相控阵列发射器。特别地，发射器可以配置成单通道相控阵列或多通道相控阵列。作为相控阵列配置，用于驱动给定通道的信号可以被分成多个路径以及每个路径在时间上延迟且连接到一区段，使得可以将超声波束转向到预期目标。例如，信号可以被延迟以便允许将发射的波束导向到处于给定位置的收听者、或在收听者在收听区域中到处移动时跟踪该收听者。例如，针对游戏应用程序，相控阵列可以配置成在游戏者在收听区域中到处移动时跟踪该游戏者。同样地，在电视环境中，相控阵列配置可以用于在收听者在观看区域中到处移动时将波束朝该收听者转向。
在具有多个收听者的区域中，多个相控阵列或对于信号时分复用的相控阵列可以用于将不同的音频内容导向到该区域中的不同收听者。例如，系统可以配置成将不同语言的内容转向到收听环境的不同部分。作为另一示例，在电影院或观众厅中，可以基于例如在导向到座位区的合适内容中的语言、评分(例如g、pg、r等)或其它标准将这些座位区分解成不同的区。因此，人们可以基于其坐在观众厅中的位置，选择收听采用其自身母语或具有适当评级的内容。
组成本文中所公开的各个发射器的导电层和非导电层可以使用柔性材料来制成。例如，本文中所描述的实施方式使用柔性金属化薄膜来形成导电层、且使用非金属化薄膜来形成电阻层。由于这些材料的柔性性质，因此这些材料可以被造形以形成预期的配置和形状。
例如，如在图14a中所示，层可以应用于弓形配置中的基板94。图15a提供了以弓形配置形成的发射器的透视图。在本示例中，基底材料91被造形或被成形为弓形以及发射器层92附接到该弓形。尽管在图15a和图15b中示出了一个层92，但是层92可以包括层45和层46以及层45、46二者之间的任何间隔件或绝缘体。例如，其它示例包括圆柱形的(图14b和图15b)和球形的。如本领域的普通技术人员在阅读该说明书之后将清楚，可以使用其它形状的基底材料或基板，在该基底材料或基板上形成根据本文中所公开的技术的超声波发射器。这类曲面发射器可以被用在大量应用中，例如包括被用作电视和智能手机上的曲面显示器。
导电片材45、导电片材46也可以使用金属化膜来制作。这些包括聚酯薄膜、聚酰亚胺和其它类似膜。例如，在一些实施方式中，使用玻璃材料制作片材45以及使用金属化薄膜(诸如聚酯薄膜)制作层46。这类金属化膜在改变透明度上(从几乎完全透明到不透明)是可用的。在使用聚酯薄膜或其它类似柔性薄膜制作振荡层(例如层46)的情况下，理想地在两个主要维度上拉紧该振荡层，使得该振荡层能够在载波频率下振动。同样地，可以使用透明薄膜来制作绝缘层47。因此，本文中所公开的发射器可以由透明材料制成，形成透明发射器。这类发射器可以配置成置于各个物体上以形成超声波扬声器。例如，一个或一对(或多个)透明发射器可以放置成电视屏幕上的透明薄膜。这可以是有利的，因为电视变得越来越薄，所以存在可用于大扬声器的较小空间。将一个或多个发射器层叠到电视屏幕或其它内容显示设备上允许放置扬声器而无需附加的机柜空间。作为另一示例，发射器可以置于相框或电子相框上，将相片转换为超声波发射器。而且，因为金属化薄膜也可以为高度反光的，所以可以将超声波发射器制制成镜子。
透明发射器也适用于多个其它应用，诸如例如：汽车镜子或窗户、仪表盘面板、或其它车辆表面；器具的门和窗户，该器具诸如传统烤箱、微波炉、烤炉、洗碗机、冰箱等；一体机和公用电话亭；桌面电话；体育健身或运动器材；展示柜，诸如百货商店、超市、熟食店和其它零售展示柜；装备上的装备屏幕，该装备诸如示波器和其它诊断或测试装备、医疗器械、打印机和传真机等。
因为超声波传输的定向性质，所以如此装备的许多设备可以靠近彼此而操作，其中它们各自的发射器被定向到不同收听者位置，而不彼此干扰。而且，在各个实施方式中，超声波发射器可以结合传统的音频扬声器一起使用以允许设备利用超声波音频发射器(例如定向性)和传统扬声器(例如全方位定向性)二者的特征。也可以提供开关以允许用户或系统选择超声波音频、传统音频或二者。
尽管上文已描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，仅通过示例而非限制的方式呈现了这些实施方式。同样地，各个附图可以描绘用于本发明的示例性架构或其它配置，这被进行以帮助理解在本发明中可包括的特征和功能。本发明不限于图示的示例性架构或配置，而是期望的特征可以使用各种各样的替选架构和配置来实现。实际上，对于本领域的技术人员来说将很明显的是，可以如何实施替选的功能、逻辑或物理分区和配置以实现本发明的期望的特征。而且，除了本文中所描述的那些组成模块名称以外的一大批不同的组成模块名称可以应用于各个分区。另外，关于流程图、操作描述和方法权利要求，本文中呈现多个步骤所按的次序不应当规定各个实施方式被实现为按相同次序执行所列功能，除非上下文另有指示。
尽管上文按照各个示例性实施方式和实现方式描述了本发明，但是应当理解，在各个实施方式中的一者或多者中所描述的各个特征、方面和功能在其适用性上不限于描述它们所用的特定实施方式，而是可以单独地或以各种组合应用于本发明的其它实施方式中的一者或多者，是否描述这类实施方式以及是否呈现这类特征作为所描述实施方式的一部分。因此，本发明的宽度和范围不应当受上述示例性实施方式中的任一示例性实施方式限制。
本文中所使用的术语和短语及其变型，除非另有明确提及，否则应当被视为开放性的而非限制性的。如前文的示例：术语“包括”应当被解读为意指“包括但不限于”等；术语“示例”用于提供讨论中的项目的示例性实例、而非其详尽的或限制性的列表；术语“一”应当被解读为意指“至少一个”、“一个或多个”等；以及诸如“传统的”、“惯例的”、“常规的”、“标准的”、“已知的”等形容词和类似含义的术语不应当被视为将所描述项目限制到给定时间段或给定时间可用的项目，而是应当被解读为涵盖传统的、惯例的、常规的、或标准的技术，该技术可以现在或在未来的任何时间是可用的或已知的。同样地，在本文件引用对于本领域的技术人员来说明显的或已知的技术的情况下，这类技术涵盖现在或在未来的任何时间对于技术人员来说明显的或已知的技术。
扩展词和短语(诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语)在一些实例中的存在不应当被解读为意味着，在可能缺少这类扩展短语的实例中意指或要求更窄情况。术语“模块”的使用不暗指，被描述或宣称为模块的一部分的部件或功能全部被配置在公共包中。实际上，模块的各个部件(不论是控制逻辑部件还是其它部件)中的任一者或全部可以被组合在单一包中或单独地维持，以及还可以被分布在多个分组或包中或分布在多个位置上。
另外，按照示例性框图、流程图和其它图示描述了本文中所提出的各个实施方式。如对于阅读了本文件的本领域的普通技术人员来说将变得明显的是，可以实现图示的实施方式及其各种替选方案而不限制于图示示例。例如，框图及其所附描述不应当被视为规定特定架构或配置。
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