赢尚棋牌网
Banner
公司名称:赢尚棋牌网装饰材料有限公司
联系人:阳经理
联系方式:18623665633
厂址:重庆市木洞轻纺工业园D3幢
居址:重庆市渝北区北环立交中国华融现代广场1、2号裙楼
网址:http://www.gxmzdx.com

具有集成的声学功能的结构的制作方法

作者:赢尚棋牌网时间:2020-08-24 06:31

  [0003] 本申请根据35U.S.C.§119要求2012年10月26日提交的美国临时申请系列第 61/718, 980号的优先权,本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

  [0005] 本发明总体涉及具有集成的声学功能的结构,具体来说,涉及具有用于提供声学 功能的微型扬声器阵列的触摸屏设备。

  [0006] 随着电子设备变得更加先进,消费者现在要求设备包括音频能力,在一些情况下 是触摸屏显示器。但是,把传统的锥形扬声器结合进入这种电子设备常常非常困难,并增加 了设备的尺寸。虽然传统的锥形扬声器变得更小,仍需要进一步减小电子设备的尺寸。

  [0008] 本文所述的实施方式包括具有集成的声学功能的设备,其包括图案化的触摸屏盖 板、声学薄膜、多个电极和基片。在一些实施方式中,基片连接到声学薄膜,降低从声学薄膜 经基片的热损失。声学薄膜可连接到图案化的触摸屏盖板,并传导由多个电极提供的振动 电流,由此用作纳米级发声器。在一些实施方式中,图案化的触摸屏盖板提供微型扬声器阵 列和观看区域,其中微型扬声器阵列绕着图案化的触摸屏盖板的周界设置。

  [0010] 应理解,前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式,用来提供理 解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的 进一步的理解,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了 本文所述的各种实施方式,并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

  [0011] 图1显示了根据本文所述的实施方式的电子设备的各种组件的透视图,其包括具 有集成的声学功能的触摸屏;

  [0012] 图2显示了根据本文所述的实施方式的触摸屏的俯视图,其包括用于提供声学功 能的多个微型扬声器;

  [0013] 图3显示根据本文所述的实施方式的触摸屏的侧视图,其包括多个微观结构;和

  [0014] 图4显示根据本文所述的实施方式的电子设备的侧视图,其在基片中包括多孔 层。

  [0016] 本文所述的实施方式包括多层结构,其包括设置在两个玻璃板之间的透明的、半 透明的和/或着色的导电薄膜(例如薄的碳纳米管、石墨烯、金属纳米线、ITO(氧化铟锡)、 PEDOT聚(3, 4-亚乙基二氧噻吩)或其它透明的导电薄膜),在玻璃表面和声学薄膜之间制 备电极,起纳米级发声器的作用。可图案化这些层来优化电子设备的音频和视频性能。一 个或两个玻璃板可包括薄的覆盖层。通过把音频的振动电流施加到导电薄膜例如碳纳米管 薄膜,基于热声学效应来产生声音。这在膜内产生振动热量,振动热量在邻近的环境界面 中产生温度振动,进而在周围空气中产生声学压力振动。结果,无需层振动就形成声音。因 此,玻璃层可保护透明的、半透明的和/或着色的导电薄膜例如碳纳米管薄膜免受损坏,以 及使得透明的、半透明的和/或着色的导电薄膜与周围空气之间能进行热交换。

  [0017] 现在参考附图,图1显示了根据本文所述的实施方式的电子设备100的各种组件 的透视图,其包括触摸屏盖板108,例如具有集成的声学功能的触摸屏盖板。如图所示,电子 设备100包括具有集成的视觉功能(其包括用于提供影像例如电子影像的影像源)的电子 组件102、基片104、声学薄膜106和触摸屏盖板108。电子组件102可构造成移动电话、平 板或用于为显示提供图像和音频信号的其它设备的电子或计算硬件。如下文所更加详细描 述,电子设备100还可通过连接到声学薄膜106的电极提供音频信号,用于通过触摸屏盖板 108形成音频。因此,基片104可由玻璃或其它类似的材料构成,且可构造成热绝缘体来降 低通过电极产生的热量逃逸进入电子组件102的量。基片104可构造成刚性或柔性材料, 且可构造成用于接受和/或固定一个或多个电极。

  [0018] 连接到基片104的是声学薄膜106。声学薄膜106可由碳纳米管材料或具有类似 性质的其它材料构造,且因此可构造成纳米结构的膜。取决于所用的具体材料,声学薄膜 106的厚度可为约0. 5-1. 0微米,并提供约6-15欧姆的电阻。声学薄膜106还可具有基本 上匹配触摸屏盖板108的盖板长度和盖板宽度的膜长度和膜宽度。取决于特定实施方式, 在声学薄膜106和基片104之间可连接多个电极。因此,响应音频信号的请求,电子组件 102可把(一种或更多种)电信号发送到多个电极。因此,多个电极可发射对应于所需声音 的(一种或更多种)电信号。此外,取决于特定实施方式,声学薄膜106可提供柔性、透明 性和/或半透明性,来提供所需的电子设备100的视觉效果。

  [0019] 还如本文所述,声学薄膜106可构造成图案化的纳米碳膜。具体来说,声学薄膜 106包括图案化的部分106a和非图案化的部分106b。图案化的部分106a可沿着声学薄膜 106的周界设置,且可图案化以促进电信号传递到声学薄膜,用于形成热量。类似地,触摸屏 盖板108可具有盖板长度和盖板宽度,并包括图案化的部分108a和非图案化的部分108b。 图案化的部分108a可沿着触摸屏盖板108的周界设置,且可构造成把来自声学薄膜106的 图案化的部分l〇6a的热量通过微型扬声器阵列转移,所述微型扬声器阵列通过触摸屏盖 板108的图案化的部分108a限定。当通过微型扬声器转移热量时,振动热量通过在周围空 气中形成声学压力振动来形成热声学效应。

  [0020] 因此,高效的热声学效应是借助柔性玻璃材料和制造过程,从声学薄膜106例如 碳纳米管薄膜产生的,从而可在玻璃上直接实现声学(音频)功能。下面的公式解释了用 于声学功能的机理,其中是声学压力的均方根(空气中的声波),P?x是输入功率(电 功率),CS是每单位面积薄膜导体的热容;f?是频率;r是传播距离;P 和a分别是环境 空气的密度、温度和热扩散系数。

  [0022] 这个公式预计,声学压力(P_s)随着电输入(P*^)的增加、频率(^/7)的升高和 每单位面积热容cs的降低而升高,每单位面积热容cs与薄膜的质量比热容和表面密度相 关,而后者是固有的材料参数。下面的表格比较了碳纳米管膜层和铂箔的性质。虽然任一 材料都可用于声学薄膜106 (或者具有类似性质的其它材料),下面的表格表明,碳纳米管 膜的低表面密度是低Cs的主要驱动因素,相当于其声学压力比7微米铂箔高约48dB(= 20xlog(2/7. 7xl(T3) 〇

  [0025] 碳纳米管材料的低Cs和较高电阻导致瞬时加热声学薄膜106。当施加振动电流 (音频信号输入)时,这导致声学薄膜106的温度振动,这进而导致邻近的空气热膨胀和收 缩,产生声波。

  [0026] 图2显示了根据本文所述的实施方式的触摸屏盖板108的俯视图,其包括用于提 供声学功能的多个微型扬声器。如图所示,触摸屏盖板108包括绕着触摸屏盖板108的周界 设置的图案化的部分l〇8a,以及设置于电子设备100的观看区域之内的在触摸屏盖板108 内部部分上的非图案化的部分l〇8b。还如图所示,图案化的部分108a限定多个微型扬声器 208,其允许通过触摸屏盖板108转移振动热量。

  [0027] 对于热声学发声,通过触摸屏盖板108在声学薄膜106和环境空气之间进行有效 的热交换是非常重要的。但是,因为触摸屏盖板108可具有固有的热阻,本文所述的实施方 式包括具有至少一个开放通道或小孔的图案化的触摸屏盖板108,其把声学薄膜106暴露 于环境。高密度的这种特征使得能在约10%-90%的总表面积上提供最佳的直接空气表面 接触。可设想,可基于声学输出来优化微型扬声器

赢尚棋牌网