屏幕发声装置、方法、存储介质及电子装置与流程

本发明属于电子设备技术领域，尤其涉及屏幕发声装置、方法、存储介质及电子装置。

背景技术：

当前手机发展的趋势是屏幕占比越来越大，最终向全面屏的方向发展，屏幕正面的听筒孔对于屏幕空间的占用一直是一个避不开的问题，如果能完全取消听筒孔，对屏幕占比的提升会有较大帮助。

屏幕发声的原理是用一个激励器安装在一个平板的背后，通过激励器推动平板发声振动，产生声音信号，激励器的来源包含且不限于电磁铁驱动器，线性马达，或者线圈-磁铁驱动结构，当激励器安装在手机面板(屏幕)背后时，用音频信号驱动激励器，可以带动屏幕振动发声，通过调节电压的高低可以实现听筒(低电压)以及扬声器的功能(高电压)，但是在研究过程中发现，用单个激励器驱动屏幕发声时，会存在很多问题，如，专利cn209313876u提供了一种移动终端，其提供了一个激励器，具体包括壳体、屏幕模组、电路板以及沿所述移动终端的厚度方向夹设于所述电路板与所述屏幕模组之间激励器，所述激励器包括基座、固定于所述基座内的线圈以及由所述基座沿垂直于所述电路板方向向所述电路板延伸的至少两个由导电材料制成的螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端抵接于所述电路板与所述电路板电连接，所述螺旋弹簧另一端延伸至所述收容空间内并与所述线圈电连接，且所述螺旋弹簧抵接于所述电路板时呈压缩状态并使得所述基座抵接于所述屏幕模组。专利文献cn108156562a提供了一种显示屏幕发声装置及智能终端，显示屏幕发声装置包括壳体、形成所述壳体一表面的显示屏幕、设于所述壳体内位于所述显示屏幕下方的激励器；所述激励器驱动所述显示屏幕在所述显示屏幕的垂直方向振动发声。所述激励器设于所述中板上，位于所述后盖与所述中板之间；上述两个专利文献中均使用单个激励器驱动屏幕发生，存在以下主要问题，其在扬声器模式下存在频带较窄(主要是因为屏幕的刚度比较高，所以低频响应比较差)屏幕共振强烈，影响用户手持时的体验无法实现立体声功能。

现有技术也公开了多个振动源驱动屏幕发声的技术方案，如专利wo2019/191953a1公开了一种终端设备，包括：屏幕组件、至少一个振动源、设备中框、电路主板和背盖；其中，所述屏幕组件安装在所述设备中框的正面，所述电路主板安装在所述设备中框的正面并且位于所述屏幕组件和所述设备中框之间，所述背盖安装在所述设备中框的背面；所述振动源安装在所述屏幕组件的背面，所述振动源用于带动所述屏幕组件在垂直于所述屏幕组件的方向上振动并发声，但是上述专利中的屏幕发声装置均集中设置在屏幕组件的背后，其震感强，影响用户体验，且其立体声功效效果较差，且频响较窄。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种屏幕发声装置、方法、存储介质及电子装置。

第一方面，本发明提供了一种屏幕发声装置，包括前面板、中框和后盖，所述前面板固定在中框的上方，后盖固定在中框的下方，其特征在于，所述前面板和中板之间设置有2个前置激励器，2个所述前置激励器分别固定于前面板的左右两侧的中间位置，所述后盖与中板之间设置有1个后置激励器，所述后置激励器固定于后盖，所述后置激励器距后盖两个长边的距离相等。

优选地，所述前置激励器和后置激励器均包括上组件和下组件，所述上组件为圆盖，所述下组件为圆台结构，所述下组件边缘设置有圆形凹槽，所述上组件的圆盖与圆形凹槽适配；所述前置激励器的上组件固定在前面板上，所述前置激励器的下组件固定在中板上，所述后置激励器的上组件固定在中板上，所述后置激励器的下组件固定在后盖上。

优选地，所述后盖内侧安装有电池和pcb板，所述电池和pcb板相邻设置，其中pcb板为u型结构。

优选地，所述后盖内侧设置有安装部，所述安装部位于pcb板的u型结构内，所述安装部外围环绕波纹结构，所述波纹结构为若干个凹槽，若干个所述凹槽背面为平面结构。

优选地，所述后盖上设置有安装部，所述安装部位于pcb板的u型结构内，所述安装部外围环绕波纹结构，所述波纹结构为若干个凸棱结构，其中，相邻设置的凸棱结构凸出方向相反。

优选地，后盖为两层结构，包括外层面板和内层面板；所述内层面板上靠近中间位置处设置有通孔，所述通孔位于pcb板的u型结构内，所述后置激励器穿过通孔直接贴合在外层面板上，所述外层面板和内层面板胶合连接。

第二方面，本发明提供了一种屏幕发声方法，所述方法包括

获取音频信号；

判断音频信号为单声道信号还是左声道/右声道信号，若是单声道信号，则将单声道信号经过放大后发送至1个前置激励器以驱动该前置激励器振动；

若是左声道/右声道信号，则将左声道信号和右声道信号经过分频器，左声道/右声道信号的高频信号经过功放放大后输出分别输出至2个前置激励器，左/右声道信分出的低频信号经过混音器叠加后再经过功放放大输出至1个后置激励器。

优选地，所述分频器分交叉频率为1500+/-300hz。

第三方面，本发明提供了一种计算机存储装置，其特征在于，包括计算机指令，当计算机指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的屏幕发声方法。

第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括上述提供的屏幕发声装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过前置/后置激励器的分频组合实现了较宽的频响以及立体声功能，同时通过后盖的结构优化避免了终端设备表面振动对用户带来的触觉干扰。

(2)本发明提供的波纹结构可以为环形或者方形褶皱，确保后置激励器附近的振动区域相对于其他区域更容易驱动，提升低频灵敏度；

(3)本发明通过环形或者方形切削，确保后置激励器所产生的振动被局限在一个小范围内，防止传递到整个后盖面对用户体验带来影响。

(4)本发明采用2-3个激励器分频驱动方案，高频信号由前面板的前置激励器驱动，高频响应较好，指向性强，屏幕震感小，如果用两个前置激励器甚至可以实现立体声效果，低频信号由后盖上的后置激励器驱动，低频响应较好，结构振动可以限制在后盖中央人手触及不到的区域，可以解决单个激励器或前置激励器使得屏幕震感强所带来的问题。

附图说明

图1为本发明提供的屏幕发声装置的爆炸图；

图2为激励器的整体结构图；

图3为激励器的爆炸图；

图4a为本发明提供的屏幕发声装置的立体图；

图4b为本发明提供的屏幕发声装置的附视图；

图4c为沿a-a图4b的剖视图；

图4d为沿a-a图4b的另一剖视图；

图4e为沿c-c图4b的剖视图；

图5为本发明实施例1提供的后盖的外部视角图；

图6为本发明实施例1提供的后盖的内部视角图；

图7为本发明实施例1提供的后盖内侧的波纹结构图；

图8为本发明实施例2提供的后盖的外部视角图；

图9为本发明实施例2提供的后盖的内部视角图；

图10为本发明实施例2提供的后盖的波纹结构图；

图11为本发明实施例3提供的后盖的外部视角图；

图12为本发明实施例3提供的后盖的内部视角图；

图13为图12中b处的放大图；

图14为实施例1的屏幕发声装置在听筒模式下的工作原理；

图15为的实施例1的屏幕发声装置在扬声器模式下的工作原理；

图16为实施例4的屏幕发声装置在扬声器模式下的一种工作原理；

图17为实施例4的屏幕发声装置在扬声器模式下的另一种工作原理；

图18为本发明提供的人手对振动信号的敏感度与驱动频率的关系；

图19为本发明提供的屏幕发声装置在扬声器模式下分频器示例图；

图20为本发明提供的单个激励器与三个激励器在扬声器模式下的频响曲线比对图。

附图标记如下：

1、前面板；2、中板；3、后盖；4、边框；5、前置激励器；6、后置激励器；7、安装部；8、pcb板；9、电池；10上组件；11、下组件；12凹槽；13、工具盒；14、波纹结构；15、外层面板；16、内层面板；17、通孔。

具体实施方式

下面结合附图针对本发明作进一步实例描述：

如图1-3所示；本发明提供了一种终端设备的屏幕发声装置，终端设备以手机为例，其包括前面板1、中框和后盖3，所述前面板1固定在中框的上方，后盖3固定在中框的下方，所述中框包括中板2和边框4，所述中板2外围固定有边框4，所述前面板1、边框4和中板2围成一个封闭空间；所述后盖3、边框4和中板2围成一个封闭空间；所述前面板1和中板2之间至少设置有1个前置激励器5，作为优选实施方式，前面板1和中板2之间设置有两个前置激励器5，两个所述前置激励器5分别固定于前面板1的前后两侧的中间位置，本发明提供的2个前置激励器5间隔开来，这样音源距离比较远，可以实现比较好的立体声效果。所述后盖3与中板2之间设置有1个后置激励器6，其中，后置激励器6固定于后盖3上，且后置激励器6位于两个前置激励器5之间。

如图4a-4e所示，其中，本发明的前面板1作为屏幕，具体为玻璃屏幕；所述后盖3内侧安装有电池9和pcb板8，所述电池9和pcb板8相邻设置，其中，本发明提供的pcb板8可为u型结构，所述电池9远离pcb8板的一侧还设置有工具盒13，所述工具盒13内装有天线等部件。

作为优选实施方式，前置激励器位置附近1-2cm范围内的前面板和其他部件需保证超过0.1-0.3mm的间隙(后盖需要保证折环/挖槽区域内的面积和其他器件有超过0.1-0.3mm的间隙)本示意图里的中板是连接手机的顶部到底部的一个完整的直板，和边框刚性连接，实际上也包含和前后面板非刚性或者非直接连接的任何类似功能的结构。

其中，本发明的后盖3内侧设置有安装部7，其中，本实施例中的安装部可以为矩形、圆形，椭圆形等形状，其中安装部外围环绕波纹结构14，使其构成一个闭合结构，其中，本发明提供的波纹结构可以为环形或者方形褶皱，确保后置激励器附近的振动区域相对于其他区域更容易驱动，提升低频灵敏度；或环形或者方形切削，确保后置激励器所产生的振动被局限在一个小范围内，防止传递到整个后盖3面对用户体验带来影响。或者围绕后置激励器6的所在区域的材料设置为补强材料，本发明对补强材料的要求为厚度为0.05-0.5mm之间具有一定刚度的材料，宽度至少在1mm以上，材料包含且不限于塑料，陶瓷，金属等，该补强材料可以确保后盖材料的连贯性，保证防水效果。

如图2-3所示，其中，本发明提供的前置激励器5和后置激励器6均包括上组件10和下组件11，所述上组件10和下组件11连接；所述上组件10为圆盖，所述下组件11为圆台结构，所述下组件边缘设置有圆形凹槽12，所述上组件的圆盖与圆形凹槽12适配。

所述前置激励器5的上组件10固定在前面板1上，所述前置激励器5的下组件11固定在中板2上，所述后置激励器6的上组件10固定在中板2上，所述后置激励器6的下组件11固定在后盖3上。

在实际应用中，可以在前置和后置激励器周围加上一圈声学阻尼材料(比如海绵)，用于调节面板振动的阻尼以提高音质；

对上述提供的应用于终端设备的屏幕发声装置的发声模式进行说明，具体为听筒模式和扬声器模式；

当终端设备处于听筒模式时，只需要开通一个前置激励器就可以实现听筒模式，而另一个前置激励器和后置激励器可以不工作；

当终端设备处于扬声器模式时，至少有一个前置激励器工作，同时保证后置激励器工作，通过分频器将高频信号和低频信号分开，分别经过功放提供给前置激励器和后置激励器。甚至可以采用三颗激励器同时工作以实现立体声效果。

具体的，当屏幕发声装置处于听筒模式时，以手机为例，如图14所示，图14为搭载多个激励器在听筒模式下的工作模式(通信时只用单声道)，只需要开通一个前置激励器就可以实现听筒模式，而另一个前置激励器和后置激励器可以不工作；具体为，手机处理器输出单声道信号至音频处理芯片，在芯片内信号经过放大后直接驱动一个前置激励器；

当屏幕发声装置处于扬声器模式时，以手机为例，如图15所示，图15为搭载前后共三个激励器的手机在扬声器模式下的工作模式(立体声效果)，其中手机处理器输出立体声音频信号(左/右声道的信号)至音频处理芯片，左/右声道的信号经过分频器之后，高频信号经过功放放大后输出至一个前置激励器，另一个声道的信号经过分频器之后，高频信号经过功放放大后输出至另一个前置激励器，两个声道分出的低频信号经过混音器叠加后再经过功放放大输出至后置激励器。

如图16所示，搭载前后两个激励器的手机在扬声器模式下的工作模式

(立体声效果ⅰ)，手机处理器输出立体声音频信号给到音频处理芯片，左/右声道的信号经过分频器之后，高频信号经过功放放大后输出至其中一个前置激励器，低频信号和另一个声道的全频带信号经过混音器叠加之后再经过功放放大输出到后置激励器。

如图17所示，图17为搭载前后两个激励器的手机在扬声器模式下的工作模式(立体声效果ⅱ)，手机处理器输出立体声音频信号给到音频处理芯片，两个声道的信号分别经过分频器分频之后，两个声道的高频信号经过混音器叠加再经过功放放大后输出至其中前置激励器，两个声道的低频信号经过混音器叠加再经过功放放大后输出到后置激励器。

扬声器模式下同时驱动前后激励器是由如下两个原因决定的：1、单个激励器本身的响应频带是有限的，正常的人耳要求的频带是200-10khz，单个激励器无法实现宽频输出，终端设备前面板主要部件为屏幕玻璃，其整体刚度较高，f0也比较高，因此，安装在前面板的前置激励器的低频响应比较差，而后盖(特别是配合后盖结构的折环设计)的整体刚度低，f0较低，因此，安装在后盖的后置激励器的高频响应比较差；因此，必须设计多个覆盖不同频带的激励器来实现；2、如果用一个前置激励器去驱动全频带音频信号(100-20000hz)的低频部分(200-1000hz左右)的振幅很大，放在屏幕背后引起的屏幕震感很强，对用户体验的干扰很大，因此，本申请通过负责低频部分的后置激励器置于后盖上，可以降低用户体验的影响。

采用2-3个激励器分频驱动方案，高频信号由前面板的前置激励器驱动，高频响应较好，指向性强，屏幕震感小，如果用两个前置激励器甚至可以实现立体声效果，低频信号由后盖上的后置激励器驱动，低频响应较好，结构振动可以限制在后盖中央人手触及不到的区域，可以解决单个激励器所带来的问题。

如图18所示，图18为人手对振动信号的敏感度与驱动频率的关系；图6为用单个前置激励器在固定电压扫频模式下测到的人手对振动信号的敏感程度，当驱动频率超过1500hz时人手已经几乎感觉不到屏幕振动，基于这个实验数据将分频器的交叉频率选择在1500hz比较理想，如图19所示，图19为扬声器模式分频器示例；该终端设备的扬声器模式下分频器高低频的交叉频率为1500hz，实际设计时交叉点可以在1500±300hz范围内波动；如图20所示，图20为扬声器模式下单个激励器与三个激励器分频工作模式下的频响曲线对比，由此可知，三个激励器(两个前置激励器和1个后置激励器)工作模式下低频和高频响应相对于单个前置激励器均增强，整个系统的频响曲线也比较平坦。

实施例1：

如图1-3以及4a-4c所示，本实施例中提供了一种应用于手机上的屏幕发声装置，其包括前面板1、中框和后盖3，所述前面板1固定在中框的上方，后盖3固定在中框的下方，所述中框包括中板2和边框4，所述中板外围固定有边框，所述前面板、边框和中板围成一个封闭空间；所述后盖、边框和中板围成一个封闭空间；所述前面板和中板之间设置有两个前置激励器5，两个所述前置激励器5分别固定于前面板1的前后两侧的中间位置，所述后盖与中板之间设置有1个后置激励器6，其中，后置激励器6固定于后盖3上。

其中，本发明的前面板1作为屏幕，具体为玻璃屏幕；所述后盖内侧安装有电池9和pcb板8，所述电池9和pcb板8相邻设置，其中pcb板8为u型结构，所述电池9远离pcb板8的一侧还设置有工具盒13，所述工具盒13内装有天线等部件。

如图5-7所示，所述后盖3内侧设置有安装部7，其中，本实施例中的安装部7为方形结构，所述安装部外围环绕波纹结构14，所述波纹结构为连续设置的三道凹槽，其中三道凹槽的凹向相同，其中波纹结构的背面为平面结构。所述安装部7内安装有后置激励器6。

所述前置激励器和后置激励器均包括上组件10和下组件11，所述上组件10和下组件11连接；所述上组件10为圆盖，所述下组件为圆台结构，所述下组件11边缘设置有圆形凹槽，所述上组件的圆盖与圆形凹槽12适配。

所述前置激励器的上组件10固定在前面板1上，所述前置激励器5的下组件11固定在中板2上，所述后置激励器6的上组件10固定在中板2上，所述后置激励器6的下组件11固定在后盖3上。

如图14所示，一种在听筒模式下的屏幕发声方法，包括：手机处理器输出单声道信号发送至音频处理芯片，在音频处理芯片内单声道信号经过放大后发送至其中一个前置激励器以驱动该前置激励器振动。

如图15所示，一种在扬声器模式下的屏幕发生方法，包括：手机处理器输出左/右声道信号发送至音频处理芯片，左声道信号经过分频器，左声道的高频信号经过功放放大后输出至其中一个前置激励器，右声道的高频信号经过分频器，高频信号经过功放放大后输出至另一个前置激励器，左/右声道信分出的低频信号经过混音器叠加后再经过功放放大输出到后置激励器。

实施例2：

如图8-10所示，本实施例与实施例1至有后盖的安装部7不同，其余部分相同，所述后盖上安装部，其中，本实施例中的安装部为方形结构，所述安装部7外围环绕波纹结构14，所述波纹结构14为连续设置的凸棱结构，其中，相邻设置的凸棱结构凸出方向相反。

实施例3：

如图11-13所示，本实施例与实施例1后盖不同，其中，本实施例中的后盖为两层结构，具体包括外层面板15和内层面板16；所述外层面板15作为手机后置面板的作用，在安装后置激励器6对应的位置处外层面板15没有开孔，所述外层面板15和内层面板16大小相同，且所述内层面板16上靠近中间位置处设置有通孔17，所述通孔17为矩形，所述后置激励器6穿过通孔17直接贴合在外层面板15上，这种结构的作用可以使得振动范围局限于通孔17的区域内，所述外层面板15和内层面板16胶合连接。

实施例4：

本实施例中提供了一种应用于手机上的屏幕发声装置，其包括前面板、中框和后盖，所述前面板固定在中框的上方，后盖固定在中框的下方，所述中框包括中板和边框，所述中板外围固定有边框，所述前面板、边框和中板围成一个封闭空间；所述后盖、边框和中板围成一个封闭空间；所述前面板和中板之间设置有1个前置激励器，其中前置激励器固定于前面板前侧的中间位置，所述后盖与中板之间设置有1个后置激励器，其中，后置激励器固定于靠近后盖的中间位置处；

其中，本发明的前面板作为屏幕，具体为玻璃屏幕；所述后盖内侧安装有电池和pcb板，所述电池和pcb板相邻设置，其中pcb板为u型结构，所述电池远离pcb板的一侧还设置有工具盒，所述工具盒内装有天线等部件。

所述后盖内侧设置有安装部，其中，本实施例中的安装部为方形结构，所述安装部外围环绕波纹结构，所述波纹结构为连续设置的三道凹槽，其中三道凹槽的凹向相同，其中波纹结构的背面为平面结构；所述安装部内安装有后置激励器。

所述前置激励器和后置激励器均包括上组件和下组件，所述上组件和下组件连接；所述上组件为圆盖，所述下组件为圆台结构，所述下组件边缘设置有圆形凹槽，所述上组件的圆盖与圆形凹槽适配。

所述前置激励器的上组件固定在前面板上，所述前置激励器的下组件固定在中板上，所述后置激励器的上组件固定在中板上，所述后置激励器的下组件固定在后盖上。

一种在听筒模式下的屏幕发声方法，包括：手机处理器输出单声道信号发送至音频处理芯片，在音频处理芯片内单声道信号经过放大后发送至其中一个前置激励器以驱动该前置激励器振动。

如图16所示，一种在扬声器模式下的屏幕发生方法，包括：手机处理器输出左/右声道信号发送至音频处理芯片，左/右声道信号经过分频器之后，右声道的高频信号经过功放放大后输出至前置激励器，低频信号和左声道的全频带信号经过混音器叠加之后再经过功放放大输出到后置激励器。

如图17所示，一种在扬声器模式下的屏幕发生方法，包括：手机处理器输出左/右声道信号发送至音频处理芯片，左/右声道信号经过分频器分频之后，左/右声道的高频信号经过功放放大后输出至前置激励器，左/右声道的低频信号经过混音器叠加再经过功放放大后输出到后置激励器。

以上所述仅为本发明的实施例子，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。