透明參量換能器和相關方法
【專利摘要】一種透明超聲波音頻揚聲器包括發(fā)射器和驅動器。所述發(fā)射器可以包括第一和第二透明導電片。所述導電片可以包括基底層和導電層，并且可以是透明的。所述透明超聲波音頻揚聲器可以被配置成被安置在內容設備的顯示器屏幕上或替代內容設備的顯示器屏幕。
【專利說明】
透明參量換能器和相關方法
技術領域
[0001 ] 本公開通常設及參量(parametric)揚聲器。更具體地，一些實施例設及透明超聲 波發(fā)射器。
【背景技術】
[0002] 非線性換能（transduction)由于足夠強的音頻調制的超聲波信號引入到空氣柱 造成。自解調或下變頻沿著空氣柱發(fā)生，導致可聽的聲學信號的產生。該過程出現是由于已 知的物理學原理，即當具有不同頻率的兩個聲波在同一介質中同時被福射時，包括兩個頻 率的和與差的調制的波形由兩個聲波的非線性(參量)相互作用來產生。當兩個原始聲波是 超聲波并且它們的差被選擇為音頻頻率時，可聽的聲音可W通過參量相互作用來產生。
[0003] 參量音頻重現系統(tǒng)可W通過在非線性過程中的兩個聲學信號的外差作用來產生 聲音，所述外差作用發(fā)生在介質中，例如，空氣。聲學信號通常在超聲頻率范圍內。介質的非 線性導致由介質產生的聲學信號，所述聲學信號是聲學信號的和和差。因此，頻率分離的兩 個超聲信號可W引起不同的音調(tone),所述音調在人類聽覺的60化至20000Hz范圍內。

【發(fā)明內容】

[0004] 本文所描述的技術的實施例包括超聲波音頻揚聲器系統(tǒng)，其包括發(fā)射器和驅動 器。在各種實施例中，發(fā)射器是被配置有足夠透明度的透明發(fā)射器，使得其可W被定位在用 于內容設備的顯示器的屏幕上方，或者被實施為內容設備的顯示器的屏幕。在各種實施例 中的透明超聲波音頻揚聲器包括發(fā)射器和驅動器。發(fā)射器可W包括均具有導電區(qū)域的第一 透明導電片（sheet)和第二透明導電片。例如，第一導電片和第二導電片可W由玻璃或者其 他類似的材料制成，并且每片可W具有沉積在其表面上的導電層。
[0005] 在另一實施例中，發(fā)射器可W包括第一和第二透明導電片和設置在第一和第二導 電片之間的隔離（insulating)層，其中第一和第二導電片可W被設置成接觸或相對于隔離 層間隔開。第一和第二導電片可W包括，例如，被滲雜、分層或W其他方式制備的具有導電 性能的材料的透明片。
[0006] 驅動器電路可W包括輸入(例如，兩線輸入)和輸出（例如，兩線輸出），所述輸入被 配置為被禪合W接收來自放大器的音頻調制的超聲波信號，其中所述輸出的第一導線被禪 合至第一片的導電區(qū)域，并且所述輸出的第二導線被禪合至第二片的導電區(qū)域。
[0007] 通過W下具體的實施方式并結合附圖考慮，本發(fā)明的其他特征和方面將變得明 顯，其中所述附圖根據本發(fā)明的實施例通過示例的方式說明特征。本概要不旨在限制本發(fā) 明的范圍，本發(fā)明的范圍僅由所附的權利要求來確定。
【附圖說明】
[000引根據一個或多個實施例，參考附圖對本發(fā)明進行詳細描述。僅為說明的目的提供 了附圖，所述附圖僅描述發(fā)明的典型或示例實施例。提供運些附圖為促進讀者對本文所描 述的系統(tǒng)和方法的理解，不應當被認為是對要求保護的發(fā)明的廣度、范圍或適用性的限制。
[0009] 本文所包括的一些附圖從不同視角說明本發(fā)明的各種實施例。盡管伴隨的描述性 本文可W參考在其中描繪的元件，如在裝置的"頂部"、"底部"或"側"上，運些參考僅僅是描 述性的，并且不暗示或要求本發(fā)明W特定的空間取向被實施或使用，除非另有明確說明。
[0010] 圖1是圖示說明適合于與本文描述的發(fā)射器技術一起使用的超聲波聲音系統(tǒng)的 圖。
[0011] 圖2是圖示說明適合于與本文描述的發(fā)射器技術一起使用的信號處理系統(tǒng)的另一 示例的圖。
[0012] 圖3A是根據本文描述的技術的一個實施例圖示說明示例發(fā)射器的分解圖。
[0013] 圖3B是根據本文描述的技術的一個實施例圖示說明示例發(fā)射器的分解圖。
[0014] 圖3C是根據本文描述的技術的一個實施例圖示說明示例發(fā)射器的分解圖。
[0015] 圖4是圖示說明根據圖3A所示的示例的裝配的發(fā)射器的橫截面圖。
[0016] 圖5A是圖示說明可W被用于驅動本文公開的發(fā)射器的簡單驅動器電路的示例的 圖。
[0017] 圖5B是圖示說明可W被用于驅動本文公開的發(fā)射器的簡單驅動器電路的另一示 例的圖。
[0018] 圖6是圖示說明可W被用于形成壺形鐵忍電感器的壺形鐵忍的示例的剖面圖。
[0019] 圖7是根據本文描述的技術的一個實施例將發(fā)射器與伴隨的內容設備合并的發(fā)射 器和伴隨的內容設備的分解圖。
[0020] 圖8A是圖示說明應用于智能手機的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的圖。
[0021] 圖8B是圖示說明應用于平面屏幕電視的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的 圖。
[0022] 圖8C是圖示說明應用于便攜式GPS設備的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例 的圖。
[0023] 圖8D是圖示說明應用于數字攝像機的屏幕的發(fā)射器（例如，發(fā)射器61)的示例的 圖。
[0024] 圖8E是圖示說明應用于手持式游戲設備的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例 的圖。
[0025] 圖9是圖示說明被配置為向兩個音頻通道提供超聲波載波音頻的雙通道發(fā)射器的 一個示例配置的圖。
[0026] 圖IOa和圖Ila是圖示說明W弓形配置的發(fā)射器的示例的圖。
[0027] 圖IOb和圖Ub是圖示說明W圓柱形配置的發(fā)射器的示例的圖。
[0028] 附圖不旨是窮盡的或將本發(fā)明限制到公開的精確形式。應理解的是，可W對本發(fā) 明實施修改和改變，并且本發(fā)明僅由權利要求及其等同物來限定。
【具體實施方式】
[0029] 本文所描述的系統(tǒng)和方法的實施例為各種不同的應用提供了特超聲音 化yperSonic SoundKHSS)音頻系統(tǒng)或其他超聲波音頻系統(tǒng)。某些實施例提供用于超聲波 載波音頻應用的超聲波發(fā)射器。優(yōu)選地，超聲波發(fā)射器使用在玻璃或其他透明材料上的多 個導電層或區(qū)域(通過透明隔離層分開)來制造，使得發(fā)射器具有高透明度。
[0030] 因此，在一些實施例中，發(fā)射器是足夠透明的，使得其可W被定位在內容播放或顯 示設備的顯示屏幕上或其前方，W向設備的用戶提供定向音頻。在其他實施例中，發(fā)射器可 W被提供W替代內容播放或顯示設備的顯示屏幕。內容顯示設備，例如，膝上型電腦、平板 電腦、計算機和其他計算設備、智能手機、電視機、移動設備、mp3和視頻播放器、數字攝像 機、導航系統(tǒng)、銷售點終端W及其他內容顯示設備正在變得更小和更輕并且在設計上考慮 到具有節(jié)能特性。由于此類內容設備的尺寸縮小，在設備封裝中有較少可用的空間W包括 音頻揚聲器。常規(guī)的揚聲器通常利用共振腔更好地操作，并且還W需要來自揚聲器紙盆的 相對大程度的運動的頻率共振。因此，在設備封裝中需要足夠的空間來容納此類揚聲器。運 對于在其中顯示器(并且因此設備)正變得越來越薄的當代的內容設備可能尤其具有挑戰(zhàn) 性。同樣有助于該挑戰(zhàn)的事實是當代的內容設備通常被設計使得設備的正面主要由顯示屏 幕占據，所述顯示屏幕僅由小的裝飾性邊框包圍。因此，實現在給定運些尺寸約束下利用常 規(guī)聲學音頻揚聲器的期望的音頻輸出已經變得越來越困難。此外，常規(guī)的聲學音頻揚聲器 往往不是高方向性。因此，將常規(guī)的音頻信號?？诘刂赶蝾A定聽眾位置是困難的。
[0031] 因此，在一些實施例中，一個或多個透明參量發(fā)射器被設置在設備的表面上W允 許參量音頻內容被提供給(多個)設備用戶。進一步，在一些實施例中，透明發(fā)射器可W被安 置在內容設備的顯示器的部分或全部的上方。在更進一步的實施例中，透明發(fā)射器可W被 提供并且被用作(例如，替代)顯示器的防護罩（即，玻璃面）。因此，在各種實施例中，透明發(fā) 射器利用在可見光譜中提供足夠的光透射率W允許(多個)用戶滿意地觀看的材料來制造。 例如，在一些實施例中，發(fā)射器在可見光譜中的光透射率是50 %或者更高。在進一步的實施 例中，發(fā)射器在可見光譜中的光透射率是60 %或者更高。在更進一步的實施例中，發(fā)射器在 可見光譜中的光透射率是70%或者更高。在更進一步的實施例中，發(fā)射器在可見光譜中的 光透射率是80%或者更高。作為進一步的示例，發(fā)射器在可見光譜中的光透射率在70%-90%的范圍內。作為又一示例，發(fā)射器在可見光譜中的光透射率在75%-85%的范圍內。作 為又一示例，發(fā)射器在可見光譜中的光透射率在80 % -95 %的范圍內。
[0032] 圖1是圖示說明適合于與本文所描述的系統(tǒng)和方法使用的超聲波聲音 (U1 trasoniC sound)系統(tǒng)的圖。在該示例性超聲波系統(tǒng)1中，來自音頻源2 (例如，麥克風、存 儲器、數據存儲設備、流媒體源、CD、DVD或其他音頻源）的音頻內容被接收。根據源，音頻內 容可W被解碼并且從數字被轉換到模擬形式。由音頻系統(tǒng)1接收的音頻內容使用調制器被 調制到頻率n的超聲波載波上。調制器通常包括產生超聲波載波信號的本地振蕩器3和將 音頻信號與載波信號相乘的乘法器4。所得到的信號是具有頻率為n的載波的雙邊帶或單 邊帶信號。在一些實施例中，信號是參量超聲波或HSS信號。在大多數情況下，使用的調制方 案是幅度調制或AMdAM可W通過將超聲波載波乘W信息攜帶信號來獲得，在運種情況下，所 述信息攜帶信號是音頻信號。調制的信號的頻譜具有兩個邊帶和載波本身，所述兩個邊帶 是上邊帶和下邊帶，其通常關于載波頻率對稱。
[0033] 調制的超聲波信號被提供到換能器6,該換能器6將超聲波發(fā)射到空氣產生超聲波 7。當超聲波7通過換能器W足夠高的聲壓水平被回放(play back)時，由于空氣的非線性特 性(通過其超聲波7被"播放"或傳輸），信號中的載波與（多個)邊帶混合W解調該信號并重 現音頻內容。運有時被稱為自解調。因此，即使對于單邊帶實施方式，載波被包括在發(fā)射的 信號中，使得自解調可W發(fā)生。盡管圖I中所示的系統(tǒng)使用單個換能器來發(fā)射單個通道的音 頻內容，但是本領域的普通技術人員在閱讀本說明之后將理解如何可W使用多個混頻器、 放大器和換能器W使用超聲波載波而傳輸多個通道的音頻。
[0034] 圖2圖示地說明了適合于與本文所描述的技術一起使用的信號處理系統(tǒng)10。在該 實施例中，各種處理電路或部件W其根據一個實施方式被布置所采用的順序(相對于信號 的處理路徑)而被圖示說明。應當了解的是，處理電路的部件可W改變，同樣輸入信號通過 每個電路或部件被處理的順序也可W改變。而且，根據實施例，處理系統(tǒng)10可W包括比所示 的部件或電路更多或更少的部件或電路。
[0035] 圖1中所示的示例被最優(yōu)化W便在處理兩個輸入和輸出通道(例如"立體聲"信號） 中使用，其中各種部件或電路包括針對信號的每個通道基本上匹配的部件。本領域的普通 技術人員在閱讀本說明之后將理解，可W使用單通道(例如，"非立體聲"或"單聲道"信號）、 雙通道(如圖2所示)或者更多數量的通道來實施音頻系統(tǒng)。
[0036] 現在參考圖2,示例信號處理系統(tǒng)可W包括音頻輸入，所述音頻輸入可W對應于音 頻輸入信號的左12a通道和右12b通道。均衡網絡14a、14b可W被包括W提供對信號的均衡。 均衡網絡可W例如提高或者抑制預定的頻率或頻率范圍，W增加由參量發(fā)射器裝配的發(fā)射 器/電感器組合自然地提供的益處。
[0037] 在音頻信號被壓縮之后，壓縮器電路16a、16b可W被包括W壓縮輸入信號的動態(tài) 范圍，有效地提高輸入信號的某些部分的振幅并且降低輸入信號的某些其他部分的振幅。 更具體地，壓縮器電路16a、16b可W被包括W使音頻振幅的范圍變窄。在一個方面，壓縮器 W不低于約2:1的比率減小輸入信號的峰-峰振幅。調整輸入信號到更窄范圍的振幅可W被 完成W最小化失真，所述失真是運類調制系統(tǒng)的有限動態(tài)范圍的特征。在其他實施例中，均 衡網絡14a、14b可W在壓縮器16a、16b之前被提供W均衡壓縮之后的信號。
[0038] 低通濾波器電路18a、18b可W被包括W截斷信號的高的部分，并且高通濾波器電 路20a、20b提供截斷信號的低的部分。在示例性實施例中，低通濾波器18a、18b被用來切斷 高于大約15-20曲Z的信號，并且高通濾波器20a、20b被用來切斷低于大約20-200化的信號。
[0039] 高通濾波器20a、20b可W被配置為消除低頻率，在調制之后，所述低頻率會導致載 波頻率的偏差(例如，最接近載波頻率的調制的信號的那些部分）。此外，一些低頻率對系統(tǒng) 而言很難有效地重現并且結果是，很多能量可能被浪費在試圖重現運些頻率上。因此，高通 濾波器20a、20b可W被配置為切斷運些頻率。
[0040] 低通濾波器18a、18b可W被配置為消除較高的頻率，在調制之后，所述較高的頻率 可W導致具有載波的可聽的差拍信號的產生。通過示例的方式，如果低通濾波器切斷高于 1化化的頻率，并且載波頻率大約是44kHz，差信號將不會低于大約29kHz，其仍然在人類可 聽的范圍之外。然而，如果高達25kHz的信號被允許通過濾波器電路，產生的差信號將在 19kHz的范圍內，其在人類聽覺的范圍內。
[0041] 在示例系統(tǒng)10中，在音頻信號通過低通濾波器和高通濾波器之后，該音頻信號由 調制器22a、22b來調制。調制器22a、22b將音頻信號與由振蕩器23產生的載波信號混合或組 合。例如，在一些實施例中，單個振蕩器(在一個實施例中，單個振蕩器W40曲Z到50曲Z的選 定的頻率來驅動，其范圍對應于可W在振蕩器中被使用的容易得到的晶體)被用來驅動兩 個調制器22a、22b。通過為多個調制器利用一個振蕩器，相同的載波頻率被提供到多個通道 且在來自調制器的24a、24b處被輸出。針對每個通道使用相同的載波頻率降低了任何可聽 見的差拍頻率可W出現的風險。
[0042] 高通濾波器27a、27b也可W在調制級（stage)之后被包括。高通濾波器27a、27b可 W被用來使調制的超聲波載波信號通過并且確保沒有音頻頻率通過輸出24a、24b進入放大 器。因此，在一些實施例中，高通濾波器27a、27b可W被配置為濾波掉低于大約25kHz的信 號。
[0043] 圖3A是圖示說明根據本文所描述的技術的一個實施例的示例發(fā)射器的分解圖。圖 3所示的示例發(fā)射器包括導電片45和46,其在各種實施例中是透明的導電片。盡管導電片 45、 46可W是透明的，但是非透明材料也可W被使用。為便于討論，發(fā)射器配置在本文有時 被描述為透明發(fā)射器。然而，本領域普通技術人員將理解，對于各種應用，不透明發(fā)射器或 具有不同的不透明度水平的發(fā)射器也可W被提供。
[0044] 示出的示例中的導電片45、46,其每個分別包括兩層45a、45b和46a、46b。在該示例 中的導電片45包括包含玻璃或其他類似材料的基底(base)層45b。導電片45也包括在示出 的示例中被提供在基底層45b的頂部表面上的導電層45曰。類似地，在運個示例中，導電片46 包括包含玻璃或其他類似材料的基底層46b，W及在示出的示例中被提供在基底層46b的頂 部表面上的導電層46曰。導電層45曰、伯a在可視邊緣上描繪陰影而被示出，W更好地對比導 電區(qū)域和非導電區(qū)域。盡管一些實施例可W使用陰影或者帶色彩的材料，在附圖中描繪陰 影只是為了說明目的。
[0045] 導電層45a、46a可W是沉積在它們各自的基底層45b、46b上的薄層導電材料。例 如，導電層45a、此a可W是被噴涂、蒸發(fā)或W其他方式沉積在基底層45b、46b上的導電涂層。 作為進一步的示例，導電層45a、46a可W包括銅錫氧化物（ITO)、氣滲雜氧化錫(FTO)、透明 金、所謂的混合透明導電涂層或被覆蓋在透明襯底上的其他類似的導電材料。導電層45a、 46a也可W包括被設置在透明片上的石墨締層。導電層45a、此a也可W包括被層壓或W其他 方式被沉積在基底層45b、46b上的材料的導電片。例如，導電性聚醋薄膜或其它類似的薄膜 可W被層壓或W其他方式被沉積在基底層45b、46b上。在又進一步的實施例中，導電層45曰、 46a可W包括已經部分或全部被擴散到導電片45、46W形成導電層45a、4fe的導電材料的滲 雜傳導層或擴散層。例如，金或其他導電金屬可W被擴散到玻璃至期望的深度并且W期望 的濃度W提供期望值的電導率(例如，Q/□的期望值）。優(yōu)選地，導電區(qū)域/層45a、46a具有 高透明度(例如，在可見光譜中大于90%，盡管也可W使用其他透明度），從而不會過度不利 地影響發(fā)射器的總體透明度。
[0046] 因此，導電片45和46包括基底層45b、46b，每個基底層45b、46b帶有具有低電阻的 導電層45曰、46曰。例如，在一個實施例中，每層45曰、4貼的電阻可^是100〇/〇或更小。在其 他實施例中，每層45曰、如a的電阻可W是50 Q/□或更小。在進一步的實施例中，每層45曰、 46a的電阻可W是10 Q/□或更小。在其他實施例中，每層45a、46a的電阻可W是150 Q/□或 更小。在其他實施例中，每層45a、4fe的電阻可W具有其他值，并且導電層45a、4fe的電阻不 必彼此相等。
[0047] 在一些實施例中，使用高離子交換化IE)堿侶娃酸鹽薄片玻璃來實施導電片45、 46。 更具體地，在一些實施例中，導電片45、46包括Corning⑥Go川Ia⑥玻璃片（可購自 Corning公司（One Rive;rf;ront Plaza，Co;rning，NY 14831USA))，或其他類似的材料。在其 他實施例中，使用Corning⑥Wi I low?玻璃（也可購自Corning公司（One Riverfront Plaza, Corning, NY 14831USA))來實施導電片45、46。例如，在一個實施例中，導電片46由Willow Glass制成并且導電片45由更厚、更剛硬的Gorilla Glass制成。如本文其他部分所描述的， 并且如本領域普通技術人員在閱讀本說明后將是明顯的，其他透明材料可W被用于導電片 4 巧 P46。
[004引盡管導電片45、46或者它們相應的基底層45b、46bW上被描述為包含玻璃片，其他 透明材料可W被使用。例如，聚碳酸醋、丙締酸(acrylic)、樹脂玻璃、塑料或其他類似材料 可W被使用。在一些實施例中具有充分的光透過金屬涂層W便提供透明度而不會不利地影 響通過發(fā)射器查看內容的金屬化薄膜可W被用于提供導電片45和/或46。例如，在一個實施 例中，玻璃或者其他剛硬的材料可W被用于導電片45(例如，W形成發(fā)射器的剛硬的背板） 并且金屬化薄膜可W被用于導電片46。因此，金屬化薄膜例如，聚醋薄膜（Mylar)和 Kapton?可W被用作導電片45和46的一個或兩個。
[0049] 在一些實施例中，導電片45可W具有在大約2mm-10mm范圍內的厚度并且導電片46 可W具有在大約0.0 Smm-0.5mm范圍內的厚度，盡管其他厚度也是允許的。例如，在一些實施 例中，導電片46是0.25密耳(mil)厚并且導電片45是20密耳厚。在導電層45a、4貼之間的較 薄較低的電阻層允許發(fā)射器的操作具有較低的偏壓量。
[0050] 在操作中，一片響應于跨越多個層所提供的電信號而振動，將調制的超聲波信號 發(fā)射到傳輸介質（例如，進入空氣）。例如，假設在一些實施例中，發(fā)射器被配置使得導電片 46朝向該發(fā)射器的正面而被定位并且響應于電信號而振動，并且導電片45朝向該發(fā)射器的 背面。在一些實施例中，導電片45可W被提供有足夠厚度W給予發(fā)射器所需要的硬度和強 度的量。因此，在一些實施例中，導電片45可W具有比導電片46更大的厚度。事實上，在各種 實施例中，導電片46被提供為足夠薄W允許其振蕩并將調制的超聲波載波發(fā)射到空氣。
[0051] 在各種實施例中，低電阻的導電層45a、伯a可W比基底層45b、46b薄很多。然而，為 便于說明，層45曰、456、46曰、466的尺寸(包含相對厚度)沒有按比例繪制。
[0052]在導電片45、46包括傳導層45a、46a和基底層45b、46b的情況下，在兩個導電層之 間的中間基底層(在示出的示例中的46b)可W用作電阻層，使導電層46a與導電層45a電隔 離。在各種實施例中，該中間基底層(在示出的示例中的46b)具有足夠的厚度W防止導電層 45a、46a之間形成電弧或短路。在進一步的實施例中，與導電片45和46之間所提供的空氣間 隙串聯(lián)的中間基底層(在示出的示例中的46b)具有足夠的電阻W防止導電層45a、4f5a之間 的形成電弧或短路。
[0053]在各種實施例中，單獨的隔離片47(如圖3B、3C所示）可W被包括W在導電片45和 46之間提供額外的電隔離。隔離片47可W包括玻璃、塑料或聚合物層或具有相對低電導率 的其他高光透射層W在導電片45和46之間提供隔離層。例如，隔離層47可W具有非常高或 者甚至幾乎無窮大的電阻。對于需要薄發(fā)射器的應用，隔離片47可W被選擇為盡可能薄或 者實用的，同時防止導電片45和46之間的電短路或形成電弧。例如，隔離層47可W使用玻 璃、聚碳酸醋、丙締酸、塑料、PET、軸向或者雙軸取向的聚對苯二甲酸乙二醇醋 (polyethylene terephthalate)、聚丙締、聚酷亞胺或其他隔離薄膜或材料來制造。優(yōu)選 地，隔離層47具有足夠高的電阻率W防止在導電片45和46之間形成電弧。應注意，在層46b 的隔離屬性(在圖3B中）是足夠的時，層47是不需要的（即，圖3A所示的實施例是足夠的）。
[0054] 對于需要透明度的應用，在可見光譜中高透射率材料是優(yōu)選的。例如，Gorilla玻 璃和Wi Ilow玻璃在可見光波長內具有大約90 %或者更高的透射率。具有高透射率的材料非 常適合于參量發(fā)射器被附于(affixed)到的或者代替內容設備的顯示器（例如，膝上型電 腦、平板電腦、智能手機、計算機、電視機、移動設備、攝像機、便攜式GPS單元或其他內容顯 示設備)所使用的應用。在兩層系統(tǒng)被使用且每一層具有90%或者更好的透射率的情況下， 發(fā)射器可W被制造為具有大約81%或者更好的總透射率。附加的應用在W下也被描述。
[0055] 導電片45和46( W及隔離層47(如果被包括））可W使用多種不同的技術而被連結 在一起。例如，框架、夾錯、夾子、粘合劑或其他附接機構可W被用來將各層連結在一起。運 些層可W在邊緣處被連結在一起W避免干擾發(fā)射器薄膜的共振(resonance)。優(yōu)選地，導電 片45和46( W及隔離層47(如果被包括)相對彼此緊密固定的保持在一起。
[0056] 間隔件49(圖4)可W被包括在導電片45、46(W及隔離層47(如果被包括））之間W 允許層之間的間隙。在各種實施例中，空氣間隙被提供在導電片46和下一個相鄰的層(導電 片45或者隔離層47)之間W允許導電片46響應于調制的載波信號而振蕩。間隔件49可W W 各種形狀和形式而被提供并且可W被定位在層間的各種位置處W為保持空氣間隙而提供 支持。例如，間隔件可W是由低電導率材料(例如，玻璃、塑料等等)制成的點或珠子。也可W 使用娃樹脂或其他凝膠、細粉塵或沙子、透明液體或其他透明材料來制造間隔件。在各種實 施例中，間隔件49在導電片46上的接觸區(qū)域被保持為小的接觸區(qū)域W便不干擾導電片46的 振蕩。在各種實施例中，空氣間隙的范圍可W從0.1至20密耳。在一些應用中，導電片46振蕩 至約1微米(0.03937密耳)位移W便產生足夠可聽見的信號。因此，在此類實施例中的空氣 間隙大于0.03937密耳W避免具有剛硬的導電片45干擾導電片46的振蕩。
[0057] 盡管導電片45和導電片46可W厚度相同，在一些實施例中，導電片中的一個（例 如，導電片45)可W由更厚的材料制成W提供給發(fā)射器更大的硬度。因為共振將會受到厚度 的影響，該更厚的片通常將是遠離聽者而被定位并且形成發(fā)射器的透明背板。例如，導電片 45的厚度可W高達125密耳，或者更厚，因此增加了發(fā)射器的厚度和硬度。
[0058] 在一些實施例中，利用較厚的層作為背板，發(fā)射器可W替代可W W其他方式被呈 現在內容設備的顯示器上的屏幕。在運些實施例中，例如，發(fā)射器可W被裝配并且被用于替 代內容設備的玻璃(或其他材料)蓋(cover)。在其他實施例中，發(fā)射器可W作為內容設備的 外層被添加到其屏幕。
[0059] 此外，片45可W是光滑的或基本上光滑的表面，或者其可W是粗糖的或有凹痕的。 例如，片45可W是磨砂的、噴砂的、在表面上被形成有凹坑或不規(guī)則形狀、被沉積有期望程 度的"橘皮"或W其他方式被提供有紋理。該紋理可W在片45和46之間提供有效的間隔，允 許片46響應于施加的調制的載波而振動。該間隔可W降低可能由導電片45和導電片46的較 多的連續(xù)接觸所引起的衰減。同樣的，如上所述，在一些實施例中，間隔件49(圖4)可W被提 供W維持在導電片45和46之間的期望的間隔。小的間隔件49可W被沉積或形成在與導電片 46鄰近的導電片45的表面(反之亦然）W允許維持間隙。再次，該間隔可W允許導電片45響 應于施加的調制的載波信號而振蕩。
[0060] 在各種實施例中，非導電背板(未示出）也可W被提供。非導電背板也可W是透明 的并且可W用于隔離在發(fā)射器的背面上的導電表面(例如，導電層45a)，并且提供發(fā)射器可 W被定位或安裝所依賴的基座。例如，導電表面45a可W被沉積在非導電的或相對低電導率 的玻璃襯底上。在又一實施例中，導電表面可W被定位在內容設備的屏幕上。
[0061] 在操作中，導電片45和46提供參量發(fā)射器的相反的極。在一個實施例中（和W上所 描述的示例中）片46是有源極，其通過接觸52a響應于調制的載波信號的施加而振蕩。為了 使用充足的功率來驅動發(fā)射器W獲得足夠的超聲波壓力水平，在導電表面46a和導電表面 45a之間的間隔過小的地方可能出現電弧。然而，在間隔太大的地方，發(fā)射器將不會達到共 振。
[0062] 如果隔離片47被使用，在一些實施例中，其是厚大約0.92密耳的層。在一些實施例 中，隔離片47是厚度在約0.90密耳至約1密耳的層。在進一步的實施例中，隔離片47是厚度 從約0.75密耳至1.2密耳的層。在更進一步的實施例中，隔離片47的厚度薄約0.33密耳或 0.25密耳。其他厚度可W被使用，并且在一些實施例中沒有提供單獨的隔離層47。在一些實 施例中，隔離層47可W被提供有切口、桐或其他孔W提供間隔件49的功能。例如，隔離層47 可W包括具有穿過材料的桐的圖案的片。在桐之間的剩余材料可W起間隔件49的作用。切 口可W是任何形狀和尺寸，包括圓形、方形、多邊形等等。
[0063] 包括隔離片47的一個益處是，其可W允許被施加在跨越導電片45、46的第一和第 二導電表面的更大水平的偏置電壓而沒有形成電弧。當考慮到在片45、46的兩個導電表面 之間的材料的隔離性能時，應考慮隔離片47(如果被包括）的隔離值，W及空氣間隙的隔離 值和基底層46b的隔離值(如果被包括）。
[0064] 在隔離層47被包括的情況下，或在空氣間隙足夠大W防止形成電弧的情況下，片 45、46的導電區(qū)域45a、46a可W在各種示例中如圖3C所示的彼此面對地被定位。此外，在其 他實施例中，隔離層47可W允許避免非導電區(qū)域46b。
[0065] 電接觸52a、52b被用于將調制的載波信號禪合到發(fā)射器。用于發(fā)射器的驅動器電 路的示例在W下被描述。
[0066] 圖4是根據圖3A所示的示例圖示說明裝配的發(fā)射器的剖面圖的示圖。如所示出的， 該實施例包括導電片45、導電片46和設置在導電片45、46之間的間隔件49。
[0067] 在運些和其他附圖中的尺寸，并且尤其是層和間隔的厚度不是按照比例繪制的。 導電層45a、46a在圖4中用陰影被示出。運只是為了增強附圖的可視性。所有層可W是透明 的或根據需要一些層可W是帶陰影的或帶色彩的?？狗瓷?、抗劃痕(或兩者都有)的涂層(未 示出）的層可W被提供在發(fā)射器的外表面上W增強發(fā)射器的可視性和耐久性。
[006引發(fā)射器可W被制成幾乎任何尺寸。在一個應用中，發(fā)射器具有長度1是3英寸，W及 寬度《是2英寸，盡管其他尺寸、更大和更小都是可能的。較大的發(fā)射器區(qū)域可W導致較大 的聲音輸出，但是也要求更高的偏置電壓。在一些實施例中，長度和寬度的實際范圍可W是 常規(guī)書架型揚聲器的類似的長度和寬度。在發(fā)射器被用在內容設備的屏幕上或被用作內容 設備的屏幕的實施例中，發(fā)射器可W被設置尺寸W容納在內容設備的外殼上或者由內容設 備的外殼所容納，或者與設備顯示器的尺寸相稱。
[0069]片45和46( W及隔離層47(當其被包括時））可W被設置尺寸W具有特定應用所期 望的長度和寬度。例如，在發(fā)射器被用作畫框(pic化re打ame)的飾面(facing)(例如，代替 畫框玻璃或者在畫框玻璃的頂部)的情況下，發(fā)射器的尺寸可W被選擇W符合畫框的尺寸。 作為另一示例，在透明發(fā)射器被配置為用作內容設備上的屏幕或屏幕蓋的情況下，片45和 46( W及隔離層47(當其被包括時））可W被設置尺寸W符合內容設備被使用時所利用的其 形狀因子(form化Ctor)。大型發(fā)射器可W針對電視或者家庭影院部分中的應用而被制造， 所述大型發(fā)射器具有對角線測量，例如，36"、50"、55"、60"、65"、70"、80"或者90英寸(或更 大），僅舉幾例，利用高寬比W匹配設備的高寬比。對于較小的設備諸如智能手機，例如，可 W使用3" X2"的尺寸或規(guī)則(order)。在一些實施例中，相比片45和46,隔離層47可W具有 較大的長度和寬度，W在發(fā)射器的邊緣處提供隔離并且防止片45和46之間的邊緣電弧。
[0070] 參量發(fā)射器通常具有其將共振所處的固有共振頻率。對于如本文所述的玻璃發(fā)射 器，其固有振動頻率可W在約30-1 OOkHz的范圍內。例如，80曲Z。因此，發(fā)射器材料和超聲波 載波的載波頻率可W被選擇使得載波頻率與發(fā)射器的共振頻率匹配。選擇載波頻率W發(fā)射 器的共振頻率可W增大發(fā)射器的輸出。
[0071] 圖5A是圖示說明可W被用于驅動本文所公開的發(fā)射器的簡單驅動器電路的示例 的圖。如本領域普通技術人員將認識到，在多個發(fā)射器被使用(例如，用于立體聲應用）的情 況下，驅動器電路50可W針對每個發(fā)射器而被提供。在一些實施例中，驅動器電路50可W被 提供在與發(fā)射器被提供所在處相同的外殼或裝配中。在其他實施例中，驅動器電路50可W 被提供在單獨的外殼中。該驅動器電路只是示例，并且本領域的普通技術人員將認識到，其 他驅動器電路可W和本文所描述的發(fā)射器技術一起被使用。
[0072] 通常，來自信號處理系統(tǒng)10的調制的信號電禪合至放大器(未示出）。該放大器可 W是驅動器電路50的一部分，并且與驅動器電路50在相同的外殼或罩中。可替代地，放大器 可W被單獨封裝。在放大之后，信號被傳送至驅動器電路50的輸入A1、A2。在本文所描述的 實施例中，發(fā)射器裝配包括可W可操作在超聲波頻率下的發(fā)射器。發(fā)射器(在圖6中未示出） 在接觸D1、D2處被連接至驅動器電路50。電感器54與發(fā)射器形成并聯(lián)諧振電路。通過配置電 感器54與發(fā)射器并聯(lián)，電流循環(huán)通過電感器和發(fā)射器并且并聯(lián)諧振電路可W被獲得。因此， 發(fā)射器的電容變得重要，因為發(fā)射器的低電容值要求較大的電感來獲得W期望頻率的諧 振。因此，層和發(fā)射器的電容值作為整體在發(fā)射器設計中可W是重要的考慮因素。
[0073] 偏置電壓被施加在端子B1、B2兩端W向發(fā)射器提供偏置。全波整流器57和濾波器 電容器58向發(fā)射器輸入D1、D2兩端的電路提供直流(DC)偏置。理想地，使用的偏置電壓是發(fā) 射器預期承擔的反向偏置的約兩倍(或更大）。運是為了確保偏置電壓足夠使發(fā)射器脫離反 向偏置狀態(tài)。在一個實施例中，偏置電壓約為420伏特。在其他實施例中，可W使用其他偏置 電壓。對于超聲波發(fā)射器，偏置電壓通常在幾 (a few)百至數(several)百伏特的范圍內。
[0074] 雖然可W使用串聯(lián)布置，但是將電感器54與發(fā)射器并聯(lián)布置可W提供超過串聯(lián)布 置的優(yōu)點。例如，在該配置中，可W在電感器-發(fā)射器電路中實現諧振而無需放大器直接存 在于電流路徑中。運可W導致發(fā)射器的更穩(wěn)定的和可預測的性能，并且與串聯(lián)配置相比較 少功率被浪費。
[0075] W最優(yōu)系統(tǒng)性能獲得諧振可W提高系統(tǒng)的效率(即，降低系統(tǒng)消耗的功率)并且減 少由系統(tǒng)產生的熱。
[0076] 在其他實施例中，電感器可W被配置成與發(fā)射器一起形成串聯(lián)諧振電路。通過串 聯(lián)布置，電路使浪費的電流流過電感器。如本領域所熟知的，發(fā)射器將在電路中實現電諧振 的點處或其附近執(zhí)行最好。然而，放大器在電路中引入變化，所述變化可W隨溫度、信號方 差、系統(tǒng)性能等變化。因此，當電感器54被取向為與發(fā)射器(和放大器）串聯(lián)時，在電路中獲 得(并且維持)穩(wěn)定的諧振可W更加困難。
[0077] 圖5B是圖示說明可W被用于驅動本文所公開的發(fā)射器的簡單驅動器電路的另一 個示例的圖。如本領域普通技術人員將認識到，在多個發(fā)射器被使用（例如，用于立體聲應 用）的情況下，驅動器電路51可W針對每個發(fā)射器而被提供。在一些實施例中，驅動器電路 51在與發(fā)射器被提供所在處相同的外殼或裝配中被提供。在另外的實施例中，驅動器電路 51被提供在單獨的外殼中。該驅動器電路僅是示例，并且本領域普通技術人員可W認識到， 其他驅動器電路可W和本文所描述的發(fā)射器技術一起被使用。
[0078] 通常，來自信號處理系統(tǒng)10的調制的信號電禪合至放大器(未示出）。該放大器可 W是驅動器電路51的一部分，并且與驅動器電路51在相同的外殼或罩中?？商娲?，放大器 可W被單獨封裝。在放大之后，信號被傳送至驅動器電路51的輸入A1、A2。在本文所描述的 實施例中，發(fā)射器裝配包括可W可操作在超聲波頻率下的發(fā)射器。發(fā)射器在接觸E1、E2處連 接至驅動器電路50。圖5B所示的電路的優(yōu)點是，可W從超聲波載波信號產生偏置，并且單獨 的偏置電源不是必需的。在操作中，電容器C1-C4結合二極管D1-D4被配置為作為整流器和 電壓倍增器來操作。具體地，二極管D1-D4和電容器C1-C4被配置成整流器和電壓四倍器，其 弓旭高達節(jié)點E1、E2兩端的載波電壓振幅的約四倍的DC偏置電壓。使用類似的、已知的電壓 倍增技術可W提供其他水平的電壓倍增。
[0079] 電容器巧被選擇足夠大W容納偏置并且向El處的DC電壓呈現開路（即，防止DC短 路到地），但是電容器巧被選擇足夠小W允許調制的超聲波載波傳遞到發(fā)射器。電阻器R1、 R2形成分壓器，并且與齊納(Zener)二極管ZDl結合，限制偏置電壓至期望的水平，在示出的 示例中，偏置電壓為300伏特。
[0080] 電感器54可W是本領域普通技術人員熟知的各種類型。然而，電感器產生可W泄 露在電感器范圍之外的磁場。該場可W干擾發(fā)射器的操作和/或響應。此外，在超聲波聲音 應用中使用的很多電感器/發(fā)射器操作在產生大量熱能的電壓下。熱也可W對參量發(fā)射器 的性能產生負面影響。
[0081] 至少由于運些原因，在大多數常規(guī)的參量音響系統(tǒng)中，電感器物理上位于離發(fā)射 器相當遠的距離。雖然運個解決方案解決了上述的問題，其增加另一個并發(fā)癥。從電感器傳 送到發(fā)射器的信號可W是相對高電壓(約160伏峰峰值(peak-to-peak)或者更高）。運樣，將 電感器連接至發(fā)射器的布線必須針對高電壓應用而是額定的(rated)。此外，布線的長運行 在某些安裝中是必要的，運可能既昂貴又危險，并且也可能干擾與參量發(fā)射器系統(tǒng)無關的 通信系統(tǒng)。
[0082] 可W使用壺形鐵忍(pot core)電感器來實施電感器54(包括作為如在圖5A和5B的 配置中所示出的部件）。壺形鐵忍電感器被安置在通常由鐵氧體材料制成的壺形鐵忍內。運 限制電感器繞組和由電感器產生的磁場。通常，壺形鐵忍包括兩個鐵氧體半體59a、59b，其 限定電感器的繞組可W被設置在其內的腔60。參見圖6?？諝忾g隙G可W被包括W增加壺形 鐵忍的磁導率而不影響鐵忍的屏蔽能力。因此，通過增加空氣間隙G的尺寸，壺形鐵忍的磁 導率增加。然而，增加空氣間隙G也要求增加安置在壺形鐵忍內的（多個）電感器中的應數， W便獲得期望的電感量。因此，空氣間隙可W增加磁導率同時降低由壺形鐵忍電感器產生 的熱，而不會折衷鐵忍的屏蔽性能。
[0083] 在圖5A和5B示出的示例中，雙繞組升壓變壓器被使用。然而，初級繞組55和次級繞 組56可W被合并在通常被稱作自禪變壓器配置中。初級繞組和次級繞組中的任一個或者二 者都可W被包括在壺形鐵忍內。
[0084] 如上所述，利用電感器54和發(fā)射器實現并聯(lián)諧振電路是期望的。使電感器/發(fā)射器 對的阻抗與由放大器預期的阻抗相匹配也是期望的。運通常要求增加電感器發(fā)射器對的阻 抗。在將電感器物理上定位在發(fā)射器附近而實現運些目標也是期望的。因此，在一些實施例 中，壺形鐵忍的空氣間隙被選擇W使得初級繞組55中的應數呈現由放大器預期的阻抗負 載。W此方式，電路的每個回路可W被調諧W操作在增加的效率水平下。增加在壺形鐵忍中 的空氣間隙提供在電感器元件55中增加應數的能力而無需改變電感器元件56的期望的電 感(改變電感器元件56的期望的電感將影響發(fā)射器回路中的諧振）。運進而提供調整電感器 元件55中的應數W匹配由放大器預期的阻抗負載的能力。
[0085] 增加空氣間隙的額外的益處是，可W減小壺形鐵忍的物理尺寸。相應地，可W使用 更小的壺形鐵忍變壓器而仍然提供相同的電感W與發(fā)射器創(chuàng)建諧振。
[0086] 升壓變壓器的使用為本系統(tǒng)提供了額外的優(yōu)勢。因為變壓器從放大器到發(fā)射器的 方向"升壓"，所W它必然從發(fā)射器到放大器的方向"降壓"。因此，可W通過降壓過程減少W 其他方式從電感器/發(fā)射器對行進至放大器的任何負反饋，因此通常將放大器和系統(tǒng)上的 任何此類事件的影響最小化(具體地，可能影響由放大器經歷的阻抗負載的在電感器/發(fā)射 器對內的變化被減少）。
[0087] 在一個實施例中，30/46漆包絞合線（enameled Litz wire)被用于初級繞組和次 級繞組。絞合線包括單獨絕緣并扭曲或交織在一起的若干細線股(wire strand)。絞合線使 用平行的多個細的單獨絕緣的導線。單獨導線的直徑被選擇為小于在操作頻率下的趨膚深 度，使得股不會經受明顯的趨膚效應的損失。因此，絞合線可W允許在較高頻率上的更好的 性能。
[0088] 盡管附圖中未示出，在偏置電壓足夠高的情況下，形成電弧可W發(fā)生在導電片45、 46之間。該形成電弧可W通過中間隔離層W及在發(fā)射器的邊緣處（圍繞隔離層的外邊緣)發(fā) 生。因此，隔離層47可W在長度和寬度上被制造得比導電區(qū)域45a、伯a的長度和寬度更大， W防止邊緣形成電弧。同樣地，在導電片46是在隔離襯底上的金屬化薄膜的情況下，導電片 46可W在長度和寬度上被制造得比導電片45的長度和寬度更大，W增加從導電片46的邊緣 到導電片45的邊緣的距離。
[0089] 電阻器Rl可W被包括W使諧振電路的Q因子降低或者變平。電阻器Rl不是在所有 情況下都需要并且作為負載的空氣將自然地降低Q。同樣地，在電感器54中的較細的絞合線 可W降低Q，因此峰值不會過度尖銳。
[0090] 圖7是根據本文所描述的技術的一個實施例將發(fā)射器和伴隨的內容設備的屏幕結 合的所述發(fā)射器和所述伴隨的內容設備的屏幕的分解圖。現在參考圖7,在該示例中的發(fā)射 器61包括導電片45、46和中間隔離層47。該發(fā)射器可W根據本文所描述的各種實施例(包括 不包括隔離層47的實施例)來配置。例如，導電片45、46可W是透明片并且均包括兩層:導電 層45a、此曰和基底層46a、46b。為方便圖示說明，運些分離的層未在圖7中顯示。
[0091] 圖7也示出發(fā)射器被施加到的屏幕60。例如，屏幕60可W是內容設備(例如，智能手 機、平板電腦或其他內容設備）的顯示屏幕。在各種實施例中，在設備制造期間發(fā)射器61可 W與屏幕60被組裝到一起。在其他實施例中，在內容設備被制造之后，發(fā)射器61可W附于屏 幕60或者與屏幕60連結。例如，發(fā)射器61可W作為零配件市場產品來由用戶或零售商添加 至內容設備而被提供。在進一步的實施例中，屏幕60可W被提供有導電區(qū)域(例如，涂層)并 且被用作發(fā)射器的基底層，消除對層45的需要。
[0092] 根據內容設備和應用，發(fā)射器可W比實際顯示器區(qū)域更大或更小。例如，在一些內 容設備中，透明屏幕被提供W在顯示器區(qū)域和顯示器區(qū)域周圍的邊界二者上形成蓋板。因 此，在運些應用中，發(fā)射器可W被設置尺寸W符合蓋板的尺寸，由此提供更大的發(fā)射區(qū)域。
[0093] 在又進一步的實施例中，可W使用導電玻璃(或其他透明材料)來制造內容設備屏 幕60,并且屏幕60可W被用作導電片45。更具體地，在一些實施例中，屏幕60可W被用作導 電層45a被施加到的基底層45b。在此類實施例中，屏幕60可W被制造成包括合適的端子或 接觸點，通過所述端子或接觸點，信號引線可W被附接到屏幕60。在更進一步的實施例中， 發(fā)射器可W被配置為足夠靈活W與觸摸屏內容設備一起被實施。例如，在屏幕60是觸摸屏 的情況下，可W使用足夠靈活的材料來制造發(fā)射器61，W允許用戶操作觸摸屏顯示器。
[0094] 如上所述，本文所公開的發(fā)射器可W被配置為與若干不同內容設備中的任何一起 被實施。圖8A是圖示說明被施加到智能手機的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的圖。 在運個實施例中，發(fā)射器可W被用于播放音樂和其他媒體音頻，W及播放手機鈴聲、警報和 由智能手機和其相關應用所產生的其他警告。至于其他設備，除了常規(guī)音頻揚聲器之外或 者替代常規(guī)音頻揚聲器，發(fā)射器61可W被使用。
[00%]圖8B是圖示說明被施加到平面屏幕電視的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例 的圖。在此類實施例中，發(fā)射器可W被配置為向電視觀眾播放內容音頻(例如，電視音頻）。 圖8C是圖示說明被施加到便攜式GI^設備的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的圖。在 此類應用中，發(fā)射器可W被配置為向用戶播放警告和警報W及提供可聽見的路線規(guī)劃 (turn-by-turn)或其他類似的指示。當然，在音樂或其他內容在便攜式GI^設備上是可用的 情況下，發(fā)射器也可W被配置為向用戶播放所述信息。
[0096] 圖8C是圖示說明被施加到便攜式導航設備的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示 例的圖。在此類實施例中，發(fā)射器可W被配置為回放導航方向和其他聲音(例如，路線規(guī)劃 指引、鐘聲（chime)、警告、低電量信息等）。圖8D是圖示說明被施加到數字攝像機的屏幕的 發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的圖。在此類實施例中，發(fā)射器可W被配置為回放攝像機警 告和聲音(例如，菜單確認、模擬快口的聲音效果、低電量信息等）。圖8E是圖示說明被施加 到手持式游戲設備的屏幕的發(fā)射器(例如，發(fā)射器61)的示例的圖。在此類實施例中，發(fā)射器 可W被配置為向用戶播放游戲聲音(例如，游戲音頻配音、游戲聲效、可聽見的指示等）W及 游戲系統(tǒng)警告和消息。
[0097] 包括在圖8A至8E所描述那些的內容設備可W被配置為包括向該設備供應功率的 一個或多個電源W及被禪合W接收來自電源的功率并產生表示音頻內容的電信號和表示 顯示內容的電信號的內容引擎。例如，在智能手機的情況下，電源通常是W可充電電池的形 式，并且內容引擎包括被配置為執(zhí)行一個或多個應用(例如，媒體播放器應用、游戲應用、電 話和目錄應用等）的處理器。RAM、R0M和其他存儲器可W被包括W存儲應用、應用內容（例 如，音頻和視頻文件）、程序說明等等。一個運樣的示例處理器是購自Qualcomm公司的 Snap化agon TM系列的處理器。
[0098] 內容設備通常也包括顯示器，例如，等離子體、LCD、L抓、OLED或其他顯示器。顯示 器可W包括常規(guī)屏幕或觸摸式屏幕W接受用戶輸入并向用戶提供彩色靜止和運動視頻的 內容。顯示器可W被禪合至內容引擎并被配置為接收表示顯示內容的電信號并產生顯示內 容的視覺表示。繼續(xù)智能手機的示例，顯示器可W顯示應用視覺信息，例如，輸入屏幕、視頻 內容、游戲屏幕等等。保護蓋可W被包括在顯示器上并且可W由玻璃、丙締酸、樹脂玻璃、聚 碳酸醋或其他透明材料制備。透明發(fā)射器可W被設置在保護蓋上，例如，作為在保護蓋上的 覆蓋物?？商娲兀l(fā)射器可W替代保護蓋或者替代屏幕本身而被提供。
[0099] 在運些W及其他應用中，超聲波發(fā)射器可W被配置為利用超聲波信號的定向性 質，并且可W被配置為引導超聲波音頻內容至設備的預期聽眾或用戶。因此，設備可W在擁 擠的或其他公共場所中謹慎被使用。發(fā)射器也可W被成形為或配置為向聽眾呈現較寬、較 少方向性的聲音。例如，運可W使用凸的或多角度的顯示器來實施。
[0100] 在上述的實施例中，發(fā)射器被描繪或描述為向音頻的單通道提供超聲波載波音頻 信號。在其他實施例中，發(fā)射器可W被配置為處理多個音頻通道。例如，在一個實施例中，兩 個單獨的發(fā)射器，被配置為連接至音頻通道(例如，左音頻通道和右音頻通道）的每個發(fā)射 器可W被提供。圖9是圖示說明被配置為向兩個音頻通道提供超聲波載波音頻的雙通道發(fā) 射器的一個示例配置的圖。在圖9所示的示例中，左發(fā)射器61A和右發(fā)射器61B被提供并且由 絕緣隔板（insulating barrier)62分開。絕緣隔板62在左發(fā)射器與右發(fā)射器之間提供非導 電區(qū)域，使左發(fā)射器和右發(fā)射器電分離，使得被注入在每個發(fā)射器上的載波互不干擾。在各 種實施例中，隔板62可W是導電層45a、46a的非導電區(qū)域。在其他實施例中，絕緣區(qū)域或隔 板62可W是玻璃、丙締酸或被安置在左和右發(fā)射器之間的其他類似的絕緣材料。盡管在本 示例中示出兩個發(fā)射器61A、61B，本領域普通技術人員在閱讀本實施方式后將理解，兩個W 上的發(fā)射器如何W類似的方式被創(chuàng)建。
[0101] 在其他實施例中，導電片45和46可W被制造成具有非導電中屯、區(qū)域，而不是在兩 個發(fā)射器之間添加物理分離的隔離區(qū)域。例如，在滲雜或其他類似工藝被用于賦予導電片 導電性的情況下，此滲雜或其他工藝可W被選擇性地施加到所述片，使得兩個或更多個導 電區(qū)域可W在每個導電板中被創(chuàng)建。
[0102] 為了賦予音頻信號空間特征，在多個發(fā)射器配置中的發(fā)射器可W W W下方式被定 位在內容設備上，即它們彼此之間W不同的角度被取向W在不同方向上引導音頻調制的超 聲波載波信號。即時對于手持式內容設備，僅需要在兩個發(fā)射器之間的小的角度差，W將一 個音頻調制的超聲波載波信號引導到聽眾的左耳并且將另一個音頻調制的超聲波載波信 號引導到聽眾的右耳。
[0103] 組成本文所公開的各種發(fā)射器的導電和非導電層可W使用柔性材料來制造。例 如，本文所描述的實施例使用柔性金屬化薄膜來形成導電層，并且使用非金屬化薄膜來形 成電阻層。由于運些材料的柔性性質，其可W被模制W形成期望的配置和形狀。
[0104] 例如，如圖IOA所示，層可W被施加到W弓形配置的襯底74。圖IlA提供在弓形配置 中形成的發(fā)射器的透視圖。在運個示例中，背襯材料71被模塑或成形為弓形形狀并且發(fā)射 器層72附于其上。盡管在圖IlA和IlB中示出一個層72,但是層72可W包括導電片45和46W 及在其間的任何間隔件或絕緣體。其他示例包括例如圓柱形的（圖IOB和11B)和球形的。在 閱讀本實施方式后，對于本領域普通技術人員來說將是明顯的是，其他形狀的背襯材料或 襯底可W被使用W在其上形成根據本文所公開的技術的超聲波發(fā)射器。
[0105] 導電片45、46也可W使用金屬化薄膜來制造。運些包括聚醋薄膜、聚酷亞胺薄膜W 及其他類似的薄膜。例如，在一些實施例中，使用玻璃材料制造層45并且使用金屬化薄膜諸 如聚醋薄膜制造導電片46。此類金屬化薄膜在從基本上完全透明到不透明的不同程度的透 明度上可用。在使用聚醋薄膜或其他類似柔性薄膜來制造振蕩層(例如，導電片46)的情況 下，所述振蕩層在兩個主要維度上理想地被拉緊，使得其能夠W載波頻率振動。同樣地，可 W使用透明薄膜來制造隔離層47。因此，本文所公開的發(fā)射器可W由透明材料制造 W產生 透明發(fā)射器。此發(fā)射器可W被配置為被放置在各種物體上W形成超聲波揚聲器。例如，透明 發(fā)射器的一個或一對(或更多）可W作為透明薄膜被放置在電視屏幕上方。運可能是有利 的，因為隨著電視機變得越來越薄，有較少的空間可用于大型揚聲器。將(多個)發(fā)射器分層 放置(layering)在電視機屏幕或其他內容或顯示設備上允許揚聲器的放置而不需要額外 的機柜空間。作為另一個示例，發(fā)射器可W被放置在畫框或電子相框上，將圖像轉換到超聲 波發(fā)射器。而且，因為金屬化薄膜也可W是高反射的，所W超聲波發(fā)射器可W被制成反射 鏡。透明發(fā)射器也可應用于許多其他應用，例如，汽車反射鏡、儀表板面板或其他車輛表面； 家用電器的口或窗，例如常規(guī)烤箱、微波爐、烤爐、洗碗機、冰箱等；臺式電話;健身或鍛煉設 備;展示柜諸如百貨商店、超市、熟食店和其他零售展示柜;設備(諸如示波器和其他診斷或 測試設備、醫(yī)療設備、打印機和傳真機)上的設備屏幕等。由于超聲波傳輸的定向性質，許多 如此裝備的設備可W彼此接近而操作，其中它們各自的發(fā)射器指向不同的聽眾位置而彼此 互不干擾。
[0106] 雖然W上已經描述本發(fā)明的各種實施例，但是應當理解的是，所述實施例僅W示 例的方式已被呈現而非限定性的。同樣的，各種附圖可W描述本發(fā)明的示例結構或其他配 置，如此做是為了幫助理解可W被包括在本發(fā)明內的特征和功能。本發(fā)明不限于示出的示 例結構或配置，而是可W使用各種可替代的結構和配置來實施期望的特征。實際上，對于本 領域技術人員來講，如何實施可替代的功能、邏輯或物理劃分和配置W實現本發(fā)明的期望 的特征將是顯而易見的。而且，若干不同的組成模塊的名稱（除了在本文所描述的那些）可 W被應用于各種劃分。此外，關于流程圖、操作描述和方法權利要求、在本文呈現的步驟的 順序不得授權各種實施例被實施W用相同的順序執(zhí)行所列舉的功能，除非文中另有規(guī)定。
[0107] 盡管W上根據各種示例性實施例和實施方式描述了本發(fā)明，但是應當理解的是， 在一個或多個獨立的實施例中描述的多種特征、方面和功能不是將它們的適用性局限于其 被描述所使用的特定實施例，而替代地其可W單獨地或者W多種組合的方式被施加到本發(fā) 明的一個或多個其他實施例，無論運些實施例是否被描述并且無論運些特性是否作為描述 的實施例的一部分被呈現。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應被任何上述的示例性實施例而 限制。
[0108] 在本文所使用的術語和短語W及其變形（除非另有明文規(guī)定)應當被解釋為開放 式的而非限制的。如前述示例:術語"包括"應當被理解為"包括，但不限于"或者類似的；術 語"示例"被用于提供討論中項目的示例性實例，并非其窮盡的或限制的列表;術語"一"或 "一個"應當被理解為"至少一個"、"一個或多個"或類似的；并且形容詞例如"常規(guī)的"、"傳 統(tǒng)的"、"正常的"、"標準的"、"已知的"W及類似意思的術語不應當被解釋為將所述項目限 制到給定的時間段或限制到自給定時間起是可獲得的項目，而替代地應當被理解為包括在 現在或者未來的任何時間是可獲得或已知的常規(guī)的、傳統(tǒng)的、正常的、或標準的技術。同樣 地，其中本文參考對于本領域普通技術人員來說將是明顯的或者已知的技術，此類技術包 含那些在現在或者未來的任何時間對技術人員是明顯的或已知的技術。
[0109] 擴展性的詞語和短語的出現例如"一個或多個"、"至少"、"但不限于"或者在一些 示例中的其他類似的短語不應當被理解為，在不存在此類擴展性短語的示例中，較窄的情 況是被預期的或被要求的。術語"模塊"不暗示作為模塊的部分被描述或要求的部件或功能 全部被配置在共同的封裝中。實際上，模塊的各種部件的任何或者全部，不論是控制邏輯或 其他部件，可W被組合在單個封裝或者單獨地被保持并且可W進一步被分配在多個分組或 封裝或跨越多個位置。
[0110] 此外，本文提出的多個實施例根據示例性框圖、流程圖和其他圖示而被描述。在閱 讀本文件后，對于本領域普通技術人員來說將變得明顯的是，示出的實施例和其各種替代 可W在不局限于示出的實施例的情況下被實施。例如，框圖及其相應的說明不應當被解釋 為授權特定的結構或配置。
【主權項】
1. 一種超聲波音頻揚聲器，其包括： 發(fā)射器，所述發(fā)射器包括： 第一透明導電層，其包括透明基底區(qū)域和透明導電區(qū)域;和 第二透明導電片，其包括透明導電區(qū)域。2. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其進一步包括具有兩個輸入和兩個輸出 的驅動器電路，所述兩個輸入被配置為被耦合以接收來自放大器的音頻調制的超聲波載波 信號，其中第一輸出被耦合至所述第一透明導電片的導電區(qū)域并且第二輸出被耦合至所述 第二透明導電片的導電區(qū)域。3. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片包括具有基底 層和導電層的玻璃片。4. 根據權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一導電玻璃片具有共振頻率， 并且其中所述調制的超聲波載波信號具有在所述第一導電玻璃片的所述共振頻率處的載 波頻率。5. 根據權利要求4所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述驅動器電路包括被連接以與所 述發(fā)射器形成并聯(lián)諧振電路的電感器。6. 根據權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片的所述導電層 具有小于100 Ω/□的電阻。7. 根據權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片的所述導電層 具有小于50 Ω/□的電阻。8. 根據權利要求3所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第二透明導電片包括具有基底 層和導電層的玻璃片。9. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片包括具有第一 導電層的第一玻璃片，并且所述第二透明導電片包括具有第二導電層的第二玻璃片。10. 根據權利要求9所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一導電層和所述第二導電層 包括設置在相應的所述第一和第二玻璃片上的導電材料層。11. 根據權利要求9所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一導電層和所述第二導電層 包括擴散到相應的所述第一玻璃片和所述第二玻璃片的導電材料的區(qū)域。12. 根據權利要求9所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一導電層和所述第二導電層 中的每個包括設置在所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的一個上的導電材料層，以及擴 散到所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的另一個的導電材料的區(qū)域。13. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片和所述第二透 明導電片分別包括第一導電玻璃片和第二導電玻璃片，其中所述第一導電玻璃片和所述第 二導電玻璃片中的每個包括導電區(qū)域。14. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片和所述第二透 明導電片中的每個在可見光譜中具有大于90 %的透射率。15. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述第一透明導電片的厚度在 0.20-0.30密耳的范圍內，并且所述第二透明導電片的厚度在15-25密耳的范圍內。16. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述驅動器電路包括并聯(lián)連接到所 述發(fā)射器的電感器。17. 根據權利要求1所述的超聲波音頻揚聲器，其進一步包括被配置為將偏置電壓施加 到所述發(fā)射器兩端的偏置電壓源。18. 根據權利要求17所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述偏置電壓在200伏特到500伏 特的范圍內。19. 根據權利要求17所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述偏置電壓足夠大以克服所述 發(fā)射器上的反向偏置。20. -種電子內容設備，其包含： 電源； 內容引擎，其被耦合以接收來自所述電源的功率并產生表示音頻內容的電信號和表示 顯不內容的電信號； 顯示器，其被耦合至所述內容引擎并且被配置為接收所述表示顯示內容的電信號并產 生所述顯示內容的可視化表示； 設置在所述顯示器上的透明超聲波載波音頻發(fā)射器，所述發(fā)射器包括： 第一透明導電片； 第二透明導電片；以及 設置在所述第一導電層和所述第二導電層之間的透明隔離層，其中所述第一透明導電 片和所述第二透明導電片以接觸關系被設置到所述隔離層； 放大器，其被耦合以接收表示音頻內容的電信號；以及 驅動器電路，其具有兩個輸入和兩個輸出，所述輸入被配置為被耦合以接收來自所述 放大器的被調制到超聲波載波信號上的所述音頻內容，其中第一輸出被耦合至所述第一透 明導電片，并且所述第二輸出被耦合至所述第二透明導電片。21. 根據權利要求20所述的電子內容設備，其進一步包括被配置在所述第一透明導電 片和所述第二透明導電片之間的隔離層。22. 根據權利要求20所述的電子內容設備，其進一步包括被配置為將偏置電壓施加到 所述發(fā)射器兩端的偏置電壓源。23. 根據權利要求22所述的電子內容設備，其中所述偏置電壓在200伏特到500伏特的 范圍內。24. 根據權利要求22所述的超聲波音頻揚聲器，其中所述偏置電壓足夠大以克服所述 發(fā)射器上的反向偏置。25. -種被配置為發(fā)射音頻調制的超聲波載波信號的透明超聲波發(fā)射器。26. -種智能手機，其包括： 電源； 內容引擎，其被耦合以接收來自所述電源的功率并產生表示音頻內容的電信號和表示 顯不內容的電信號； 顯示器，其被耦合至所述內容引擎并且被配置為接收所述表示顯示內容的電信號并產 生所述顯示內容的可視化表示； 設置在所述顯示器上的透明超聲波載波音頻發(fā)射器，所述發(fā)射器包括： 第一透明導電片;和 第二透明導電片； 放大器，其被耦合以接收所述表示音頻內容的電信號；以及 驅動器電路，其具有兩個輸入和兩個輸出，所述兩個輸入被配置為被耦合以接收來自 所述放大器的被調制到超聲波載波信號上的所述音頻內容，其中第一輸出被耦合至所述第 一透明導電片，并且所述第二輸出被耦合至所述第二透明導電片。27. -種電視機，其包括： 電源； 內容引擎，其被耦合以接收來自所述電源的功率并產生表示音頻內容的電信號和表示 顯不內容的電信號； 顯示器，其被耦合至所述內容引擎并且被配置為接收所述表示顯示內容的電信號并產 生所述顯示內容的可視化表示； 設置在所述顯示器上的透明超聲波載波音頻發(fā)射器，所述發(fā)射器包括： 第一透明導電片;和 第二透明導電片； 放大器，其被耦合以接收所述表示音頻內容的電信號；以及 驅動器電路，其具有兩個輸入和兩個輸出，所述兩個輸入被配置為被耦合以接收來自 所述放大器的被調制到超聲波載波信號上的所述音頻內容，其中第一輸出被耦合至所述第 一透明導電片，并且所述第二輸出被耦合至所述第二透明導電片。
【文檔編號】H04R17/10GK105830464SQ201480068943
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年10月15日
【發(fā)明人】E·G·諾里斯, B·A·卡普
【申請人】烏龜海岸公司