专利名称：平板扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及音频扬声器，尤其涉及平板扬声器。
背景技术：
平板扬声器指的是使用平板和位于该平板上的激励器的扬声器。通常，激励器产生通过平板传递的振动以将该平板激励成复杂弯曲(complex bending)模式。例如，激励器可包括音圈，并且激励器可由功率放大器驱动以产生激励平板的振动。通过经由平板传递激励器的输出，可产生高保真度声音。平板扬声器的一个实例是分布模式扬声器(distributed mode loudspeaker)(DML)。
发明内容
总的来说，本发明是针对其中激励器与平板成非零度角安装的平板扬声器。例如，可将安装托架连接到平板，并且可将激励器安装在安装托架上从而激励器与平板的主平面成一定角度。通过与平板成非零度角安装激励器，由于存在激励器而消耗较少的平板表面积。因此，当平板的表面积也用于其它目的时，如本发明中所述的平板扬声器是特别有用的。例如，在此所述的平板扬声器可具体用于平板显示器的背投屏幕、计算机屏幕、计算机屏幕滤光器、显示器的保护罩、电磁干扰(EMI)滤波器板、液晶显示器(LCD)背面光扩散器板、等离子显示器屏幕、LCD显示器屏幕等。
在一个实施例中，本发明提供一种平板扬声器，包括平板、以及安装在该平板上从而其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器。例如，托架可用于将激励器安装在平板上，从而激励器的输出表面与该平板的主表面成非零度角，尽管本发明不必限于此。
在另一实施例中，本发明提供一种包括平板扬声器的系统，所述平板扬声器包括平板、以及安装在该平板上从而其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器。该系统还包括与激励器电连接以驱动激励器的驱动器单元。
在另一实施例中，本发明提供一种平板扬声器，包括平板、限定输出表面的激励器、以及用于将激励器安装在平板上从而激励器的输出表面与该平板的主表面成非零度角的装置。
在另一实施例中，本发明提供一种平板显示系统，包括平板显示屏幕、用于将图像投影到平板显示屏幕的投影单元、连接到平板的托架、安装在托架上从而其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器、以及与激励器电连接以驱动激励器的驱动器单元。
下面将结合附图描述描述本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其它特点、目的、和优点将通过描述和附图以及通过权利要求而变得清楚。
图1是包括与驱动器单元电连接的传统平板扬声器的系统的透视图。
图2是图1的传统平板扬声器的侧视图。
图3是根据本发明实施例的平板扬声器的侧视图。
图4是根据本发明实施例的包括与驱动器单元电连接的平板扬声器的平板扬声器系统的总体侧视图。
图5-10是根据本发明实施例的平板扬声器的侧视图。
图11是使用根据本发明实施例的平板扬声器设计的平板背投显示系统的俯视图。
图12-14是根据本发明实施例的平板扬声器的侧视图。
具体实施例方式
本发明是针对将激励器与平板的主平面成非零度角，即正角(positive angle)安装在其中的平板扬声器。例如，安装托架可连接到平板，并且激励器可安装在安装托架上，使得激励器的输出表面与平板的表面成一定角。通过与平板成非零度角安装激励器，使得由激励器的存在而占用的平板表面积较小。而且，减小的平板表面积消耗将为把该平板用于其它目的提供了更多空间。因此，当平板的表面积也用于其它目的时，如本发明中所述的平板扬声器设计是特别有用的。
平板扬声器的表面积也用于其它目的的这种应用的一个实例是平板显示器中的背投显示器。在此情况下，显示器的投影屏幕也可用作平板扬声器。可将一个或多个激励器安装在靠近投影屏幕的外部边缘的位置，从而相对于具有传统地安装在屏幕上的激励器的屏幕来说，增加了屏幕的有用部分，即用于图像投影的部分。还可减小平板显示器的挡板的尺寸。因此，当平板显示器中背投屏幕也可用于平板扬声器时，本发明的指教可用于增加平板显示器中背投屏幕的有用尺寸。在平板扬声器的表面积也用于其它目的的情况下也存在很多其它平板扬声器应用，包括计算机屏幕应用、计算机屏幕滤光器、显示器的保护罩、EMI滤波器盘、LCD背面光扩散器板、等离子显示器屏幕、LCD显示器屏幕等。通过减少由于存在激励器而消耗的平板表面积的量，本发明可具体用于这些和其它应用。
图1和2是已有技术平板扬声器的示意图。图1是包括与驱动器单元14电连接的传统平板扬声器12的系统10的透视图。图2是传统平板扬声器12的侧视图。平板扬声器12包括平板16和位于平板16上的一个或多个激励器18A、18B(统称为激励器18)。根据已有技术，输出表面19A、19B邻近平板16的主表面，并且基本上与平板主表面平行。换言之，根据已有技术，输出表面19A、19B限定了与平板16的主表面成零度角。
激励器18产生通过平板16传递的振动以激励平板16进入复杂弯曲模式。尤其是，驱动器单元14驱动激励器18以使激励器18产生激励平板16的振动。激励器18包括音圈，并且驱动器单元14包括驱动激励器18的功率放大器。通过经由平板传递激励器18的输出，可产生高保真度声音。激励器18典型地包括音圈。
图3是根据本发明实施例的平板扬声器30的侧视图。如图3所示，平板扬声器30包括平板32和连接到该平板的托架34。平板扬声器30还包括限定输出表面38的激励器36。根据本发明，激励器36安装在托架34上，从而激励器36的输出表面38与平板32的主表面39成非零度角，例如正角。在此例中，激励器36的输出表面38与平板32的主表面39成接近90度的角。
换言之，输出表面38位于与主表面39成接近直角的位置。尽管其它结构也可使用，但是托架34更便于这样定位。例如，使用胶合剂、螺钉、或其它固定机制将激励器36的输出表面38安装在邻近托架34的第一表面的位置并将托架34的第二表面连接在平板32上。通过与平板32成非零度角安装激励器36，由于存在激励器36而消耗较少的平板32的表面积。
平板32可包括硬的但可弯的材料，诸如聚丙烯、聚碳酸酯等。也可使用玻璃或其它材料来实现平板32。平板32可限定为从0.001平方米至10平方米的范围内的面积，尽管本发明不限于此。在某些情况下，平板32的主表面可为弧形、弯曲、或轻微弯曲，以便使平板32符合给定应用所希望的形状。
激励器36典型地包括音圈，但是可采用诸如压电元件等其它形式。激励器36的输出表面38可限定为从0.6平方厘米至65平方厘米的范围内的面积。因此，输出表面连接到的托架34的表面可限定为从1平方厘米至130平方厘米的范围内的面积，以便容纳在托架34上安装激励器36。
图4是包括与驱动器单元42电连接的平板扬声器30的平板扬声器系统40的总体侧视图。激励器36产生经由平板32传递的振动以激励平板32进入复杂弯曲模式。尤其是，驱动器单元42驱动激励器36，使得激励器36的输出表面38产生激励平板32的振动。经由托架34传递振动并且经由平板32传递振动，以便产生高保真度声音。
激励器36典型地包括音圈，并且驱动器单元42包括驱动激励器36的功率放大器。如下面更详细所述，托架34可由便于将振动良好地传递给平板32的材料构成。托架34尤其可由具有如下详细所述的高特定系数的材料构成。用于托架34的相对低密度的、硬的材料可便于将振动良好地传递给平板32。
激励器36可包括任一平板激励器，诸如来自德国ELACElectroacustic GmbH、英国Fane Acoustics Limited、中国浙江TianleGroup Corp.、或诸如英国NXT plc公司许可的制造商之类的其它合适的激励器制造商的可商业使用的激励器。驱动器单元42可包括可用于驱动扬声器以便产生声音的任一种功率放大器等。
在不同的实施例中，可将任意数量的激励器用在平板扬声器中，因此可使用任意数量的托架使得各个激励器与平板的主表面成角度。图5和6是其每一均包括多个激励器的平板扬声器50、60的侧视图。明确地说，扬声器50(图5)包括安装在托架52A、52B上的激励器51A、51B，并且扬声器60(图5)包括安装在托架62A、62B上的激励器61A、61B。
如这里所述，将激励器51A、51B安装在托架52A、52B上，从而激励器51A、51B的输出表面58A、58B与平板53的主表面59成非零度角。类似地，如图6所示，将激励器61A、61B安装在托架62A、62B上，从而激励器61A、61B的输出表面68A、68B与平板63的主表面69成非零度角。在图5和图6的实例中，多个托架位于靠近各个平板边缘的位置。因此，托架之间的区域可用于其它目的。例如，平板53、63可包括用于背投平板显示系统的投影屏幕、计算机显示器屏幕的投影元件、计算机屏幕的滤光器、EMI滤波器板、液晶显示器(LCD)背面光扩散器板、等离子显示器屏幕、LCD显示器屏幕等。
胶合剂可用于将各个激励器安装在托架上。例如，压敏胶合剂、环氧树脂等可用于将各个激励器粘在托架上。用于将激励器安装在托架上的胶合剂最好应为硬质、具有很小柔顺度的胶合剂。这种硬胶合剂可帮助确保将激励器的振动输出经由托架传递给各种平板，而基本上不为胶合剂吸收或减振。
在图5中示出的实例中，托架52A、52B经由胶合剂安装在平板53上。压敏胶合剂、环氧树脂等可用于将托架52A、52B粘接到平板53上。如同用于将激励器51A、51B安装到托架52A、52B上的胶合剂那样，用于将托架52A、52B粘到平板53上的胶合剂最好是硬质的，以有助于确保将激励器51A、51B的振动输出经由托架52A、52B传递到平板53，而基本上不为胶合剂吸收或减振。重要地是，胶合剂应将不吸收或不减振激励器51A、51B的振动输出。使用压敏胶合剂的优点包括简化应用、顺应粗糙表面、和在粘接的表面弯曲条件下的防裂。
在图6中示出的实例中，使用诸如螺栓、螺钉、销钉等之类的机械元件67A、67B把托架62A、62B安装到平板63上。在任何情况下，激励器61A、61B和托架62A、62B之间的紧密结合、以及托架62A、62B和平板63之间的紧密结合都有助于确保激励器61A、61B的振动输出传递给平板63，以产生高保真度声音。
图7是将激励器71A、71B安装到托架72A、72B上、使得激励器71A、71B的输出表面78A、78B与平板73的主表面79成非零度角的另一平板扬声器70的侧视图。在图7的实例中，托架72A、72B连接到平板73的边缘。因此，托架72A、72B之间的区域可用于其它目的。
托架72A、72B基本限定了与平板73的边缘紧密配合的U形凸缘75A、75B。以此方式，可简化平板扬声器70的组件。托架72A、72B的U形凸缘75A、75B可通过胶合剂粘在平板73的边缘，并且胶合剂最好是硬质胶合剂，以确保将激励器71A、71B的振动输出传递给平板73。另外，托架72A、72B可卷接到平板73的边缘或通过一些其它机制方式而连接。
图8是与图7的平板扬声器70相似的平板扬声器80的侧视图。如图8所示，将激励器81A、81B安装到托架82A、82B上从而使得激励器81A、81B的输出表面88A、88B与平板83的主表面89成非零度角。具体地讲，可将激励器共同地安装到图7和图8所示的托架的任一侧上。
图9是将激励器91A、91B安装到托架92A、92B上、使得激励器91A、91B的输出表面98A、98B与平板93的主表面99成非零度角的另一平板扬声器90的侧视图。在图9的实例中，输出表面98A、98B限定的角度与主表面99成钝角。
图10是将激励器101A、101B安装到托架102A、102B上、使得激励器101A、101B的输出表面108A、108B与平板103的主表面109成非零度角的另一平板扬声器100的侧视图。在图10的实例中，输出表面108A、108B限定的角度与主表面109成锐角。
根据本发明，激励器的输出表面与平板的主表面所限定的角度可落在大约45度和135度之间的范围内。例如，托架可限定大于大约45度并小于大约135度的角，使得当激励器安装在托架上并且托架安装在平板上时，相对于平板的主表面的激励器的输出表面呈现由托架限定的角度。
在如图3-8所示的多数情况下，激励器的输出表面与平板的主表面成接近90度角安装。在这种情况下，托架通常限定为直角。在任一情况下，激励器与平板成角度安装都可以实现由激励器的存在所占用的平板表面积较小。使用限定为直角的托架通常使得由存在激励器所消耗的平板表面积最小化。当平板的表面还用于诸如背投平板显示器的显示器屏幕之类的其它目的时，本发明的平板扬声器设计会特别有用。
如上所述，可影响在此描述的平板扬声器的性能的一个因素是用于将激励器以一定角度安装在平板表面的托架材料成分。通常，期望由很硬但轻的材料形成托架，以便确保经由托架在激励器和平板之间高百分比地传递振动能量。成本也可能为一个因素。
根据本发明，用实验方法确定了把铝作为低成本托架工作表现很好。高拉力的钢也工作得相对较好。为了更高效率地进行能量传递，可以使用碳纤维合成托架。表1列出了各种材料和每种材料的密度、系数(以千兆帕斯卡[Gpa]为单位)、和特定系数(以每密度系数，即Gpa/gram/cm3为单位)。系数指的是硬度的量化，并且特定系数指得是按各种材料的密度划分的系数。
根据本发明，确定由具有高特定系数的材料制造的托架在激励器和平板之间实现改进的能量传递。换言之，针对在此描述的应用，由具有较高特定系数的材料制造的托架通常比由具有较低特定系数的材料制造的托架更合乎需要。表1列出了各种材料和每种材料的密度、系数和特定系数。
表1
图11是使用根据本发明实施例的平板扬声器设计的平板背投显示系统110的俯视图。平板背投显示系统110包括外壳112和形成外壳112的前壁的平板114。外壳112限定与平板114的边缘重叠的挡板113A、113B。外壳112内是将图像投影到平板114上的投影单元115。由驱动器单元118驱动的激励器116A和116B也在外壳112内。
根据在此描述的本发明的实施例之一，激励器116A、116B安装在托架117A、117B上，并且托架117A、117B安装在平板114上。在图11示出的实例中，与参照图7和图8描述的实施例相似，托架117A、117B限定粘合地固定于平板114的边缘的U形凸缘115A、115B。激励器116A和116B粘合地固定于托架117A、117B，并且还可以粘合地固定于外壳112的内表面。
通过与平板114成非零度角地安装激励器116A、116B，由存在的激励器116A、116B所占用的平板114的表面积较小。因此，相对于如图1和2的已有技术所示的将激励器直接安装在平板上的系统而言，增加了用于显示由投影单元115投影的图像的平板114的面积。而且，根据本发明的指教，相对于传统平板扬声器组件而言，可减小挡板113A、113B的尺寸。
图12是将激励器121安装在托架122上、使得激励器121的输出表面128与平板123的主表面129成一个角度的另一平板扬声器120的侧视图。在图12的实例中，托架122包括通过粘合手段及机械固定元件安装到平板123的边缘的T形托架。
图13是将激励器131安装在托架132上、使得激励器131的输出表面138与平板133的主表面139成一个角度的另一平板扬声器130的侧视图。在图13的实例中，托架132包括通过粘合手段及机械固定元件安装到平板133的边缘的V形托架。相对于其它形状的托架而言，这种V形托架132可改善将振动从激励器131传递到平板133。
图14是将激励器141安装在平板143上、使得激励器141的输出表面148与平板143的主表面149成一个角度的另一平板扬声器140的侧视图。在图14的实例中，平板143的形成具有弯曲144，以便限定次表面146。激励器141安装在平板143的次表面146上，使得激励器141的输出表面148与平板143的主表面149成一个角度。换言之，平板143被L状成形，以便限定主表面149和次表面146，而且激励器141安装在次表面146上。
已经描述了多个实施例，例如，已经描述了安装托架便于与平板成非零度角安装平板激励器的平板扬声器设计。尽管如此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。这些和其它实施例在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种平板扬声器，包括平板；以及安装在该平板上而使得其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器。
2.如权利要求1所述的平板扬声器，其中，与平板的主表面成大约在45度和135度之间的角安装激励器的输出表面。
3.如权利要求2所述的平板扬声器，其中，与平板的主表面成大约90度角安装激励器的输出表面。
4.如权利要求1所述的平板扬声器，还包括托架，其中，将激励器的输出表面安装到托架，并且托架连接到平板。
5.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，通过胶合剂与托架表面相邻地安装激励器的输出表面。
6.如权利要求5所述的平板扬声器，其中，托架通过另一种胶合剂连接到平板。
7.如权利要求5所述的平板扬声器，其中，托架通过机械的固定元件连接到平板。
8.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架包括L形托架。
9.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架限定与平板的边缘紧密配合的基本为U形的凸缘。
10.如权利要求9所述的平板扬声器，其中，平板的边缘通过胶合剂连接到U形凸缘中的托架。
11.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架连接到平板并接近平板边缘。
12.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架包括V形托架。
13.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架包括T形托架。
14.如权利要求1所述的平板扬声器，其中，平板包括背投平板显示器的投影屏幕。
15.如权利要求1所述的平板扬声器，其中，平板包括显示器的投影元件。
16.如权利要求1所述的平板扬声器，其中，平板包括计算机屏幕的滤光器。
17.如权利要求4所述的平板扬声器，还包括连接到平板的多个托架；以及分别安装在所述多个托架上从而其输出表面与该平板的主表面成非零度角的多个激励器。
18.如权利要求4所述的平板扬声器，其中，托架包括具有大于10Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
19.如权利要求18所述的平板扬声器，其中，托架包括具有大于20Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
20.如权利要求19所述的平板扬声器，其中，托架包括具有大于90Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
21.如权利要求20所述的平板扬声器，其中，托架包括具有大于100Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
22.如权利要求21所述的平板扬声器，其中，托架包括具有大于200Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
23.一种系统，包括平板扬声器，该平板扬声器包括平板、以及安装在该平板上而使得其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器；以及与激励器电连接以驱动激励器的驱动器单元。
24.如权利要求23所述的系统，所述平板扬声器还包括托架，其中，激励器的输出表面安装到托架并且托架连接到平板。
25.如权利要求24所述的系统，其中，托架包括L形托架。
26.如权利要求24所述的系统，其中，托架限定与平板的边缘紧密配合的基本为U形的凸缘，其中，平板边缘通过胶合剂连接到U形凸缘中的托架。
27.如权利要求24所述的系统，连接到平板的多个托架；以及分别安装在所述多个托架上而使得其输出表面与该平板的主表面成非零度角的多个激励器，其中，所述激励器每一个与驱动器单元电连接。
28.如权利要求24所述的系统，其中，托架包括具有大于20Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
29.如权利要求28所述的系统，其中，托架包括具有大于100Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
30.如权利要求29所述的系统，其中，托架包括具有大于200Gpa/g/cm3的特定系数的材料。
31.如权利要求23所述的系统，其中，驱动器单元包括功率放大器。
32.如权利要求23所述的系统，其中，与平板的主表面成接近90度角安装激励器的输出表面。
33.一种平板扬声器，包括平板；限定输出表面的激励器；以及用于将激励器安装在平板上从而激励器的输出表面与该平板的主表面成非零度角的装置。
34.如权利要求33所述的平板扬声器，其中，用于安装的装置以与平板的主表面成大约在45度和135度之间的角定位激励器的输出表面。
35.如权利要求33所述的平板扬声器，其中，用于安装的装置以与平板的主表面成接近90度角定位激励器的输出表面。
36.一种平板显示系统，包括平板显示屏幕；用于将图像投影到平板显示屏幕的投影单元；连接到平板的托架；安装在托架上从而其输出表面与该平板的主表面成非零度角的激励器；以及与激励器电连接以驱动激励器的驱动器单元。
37.如权利要求36所述的平板显示系统，其中，激励器的输出表面与平板显示屏幕的主表面成接近90度角。
38.如权利要求36所述的平板显示系统，其中，激励器的输出表面靠近托架的第一表面安装，并且托架的第二表面连接到平板显示屏幕。
39.如权利要求36所述的平板显示系统，其中，托架连接到平板显示屏幕并且靠近平板显示屏幕的边缘。
40.如权利要求39所述的平板显示系统，其中，托架是第一托架，激励器是第一激励器，并且非零度角是第一非零度角，该系统还包括连接到平板显示屏幕并靠近平板显示屏幕的另一边缘的第二托架；以及安装在第二托架上从而其输出表面与该平板的主表面成第二非零度角的第二激励器。
41.如权利要求40所述的平板显示系统，其中，第一和第二非零度角接近是90度。
全文摘要
本发明是针对其中激励器与平板成非零度角安装的平板扬声器。例如，可将安装托架连接到平板，并且可将激励器安装在安装托架上从而激励器相对于平板旋转。通过与平板成非零度角地安装激励器，使得存在的激励器占用的平板表面积较少。因此，当平板的表面也用于其它目的时，本发明中所述的平板扬声器设计特别有用。
文档编号H04R7/04GK1799280SQ200480015003
公开日2006年7月5日 申请日期2004年5月19日 优先权日2003年5月30日
发明者迈克尔·L·格雷茨 申请人:3M创新有限公司