CN1219413C - 光显示扬声器 - Google Patents

Abstract

一种光显示扬声器，包括振动部分，其特征在于：所述振动部分的振膜是发光振膜。所述发光振膜是场致发光振膜，它为层结构，由透明电极层、电极层和夹在两电极之间的发光层组成。其振动部分采用发光振膜等声光构件，构思新颖，集声光功能于一体，结构紧凑，在满足传统扬声器发声功能的同时，又能够发出随音乐节奏变化的图案，动感明显，达到声光效果的和谐与完美。其功耗低，光线柔和、清晰，没有害射线，光源不发热，可广泛用于音响、汽车音响、家庭音响、Hi-Fi音响、公共广播***、计算机、电话机以及手机等。

Description

光显示扬声器

技术领域

本发明属于音响技术领域，具体是一种能显示图案的光显示扬声器。

背景技术

在音响领域中，人们在追求优美音质的同时，更是想方设法把声音与光有机地结合起来，以企为消费者的家居生活、工作环境增添温馨、完美的声光效果。传统的扬声器品种很多，如电动式扬声器、压电式扬声器、静电式扬声器、弯曲振动平板扬声器、电磁式扬声器等，但还未曾有将声光有机地结合起来的光显示扬声器。

为实现声光效果，音响多采用将扬声器和灯饰简单组合的方式，将发光二极管等设置于扬声器周围，结构复杂，维修不便，声光效果欠理想。而且，有的灯饰音响产品所使用的光源热度高，稍有不慎就会损伤，耀眼的灯光刺激会对人们造成不良影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提共一种声、光结合的一体化光显示扬声器，以达到声光效果和谐、完美，满足音响产品的需求。

本发明的光显示扬声器，包括振动部分，所述振动部分的振膜是发光振膜，所述发光振膜是场致发光振膜，它为层结构，至少由透明电极层、电极层和夹在两电极之间的发光层组成。所述场致发光振膜的透明电极层、电极层以及发光层三者中至少有一层含有若干图案要素部分，所述若干图案要素部分构成一个完整图案。

本发明的振动部分采用发光振膜(或发光音盆)，在满足传统扬声器发声功能的同时，又能够发出随音乐节奏变化的光，动感明显，达到声光效果的和谐与完美。

无论采用场致发光振膜，还是长余辉发光材料制作的发光构件，其功耗低，所发出的光柔和、清晰，无有害射线，光源不发热，对扬声器本身、周围环境和人都不会造成任何不良影响。

其构思新颖，集声光功能于一体，结构紧凑，可广泛用于舞台音响、汽车音响、家庭音响、公共广播***、Hi-Fi音响等多个领域，装饰效果理想。

附图说明

图1为其平板光显示扬声器的结构图；

图2为其锥形光显示扬声器的结构图；

图3为其弯曲振动平板光显示扬声器的结构图；

图4a_d为其场致发光振膜四种实施例结构示意图；

图5a-c为其场致发光振膜构成发光图形、文字、符号等示意图；

图6a、b为其矩阵和点阵场致发光振膜实施例结构示意图；

图7a为其带触摸屏的点阵场致发光振膜结构示意图；

图7b为其带触摸屏的点阵场致发光振膜正视图；

图7c为图7a发光振膜的发光层三原色模块示意图；

图8a-c为光显示扬声器几种发光电原理图；

图9为其点阵场致发光振膜的控制电路图。

具体实施方式

以下结合实施例附图进一步说明。

如图1所示活塞式刚性振动平板光显示扬声器，其基本结构同传统产品。包括：磁钢(励磁)部分、盆架3以及设置于盆架3的振动部分。磁钢部分由T形衔铁5、磁体6和夹板7组成；其振动部分的构件包括胶圈1、振膜2、锥形喇叭4、音圈9和弹波8，其中振膜2采用发光振膜，胶圈1也可为发光胶圈。发光振膜通过振动来辐射声能。

图2所示锥形光显示扬声器，包括：磁钢部分、盆架13以及设置于盆架13的振膜部分；磁钢部分由T形衔铁15、磁体16和夹板17组成；其振动部分由胶圈11、音盆12、防尘罩14、音圈19以及弹波18组成。其中音盆(或振膜)12、胶圈11和防尘罩14可采用声光构件，即发光音盆(或振膜)、发光胶圈和发光防尘罩。发光音盆(或振膜)通过活塞式刚性振动来辐射声能。

再如图3弯曲振动平板光显示扬声器，由激励器32和发光振膜31两部分组成，该发光振膜为发光复合蜂窝结构振膜。其发光复合蜂窝振膜32可以在传统的复合蜂窝振膜表面设置发光层来实现，还可以是场致发光的层结构。发光复合蜂窝振膜通过弯曲振动来辐射声能。

上述光显示扬声器的发光振膜是含有长余辉夜光粉的声光构件。长余辉夜光材料是一种经自然光、灯光或紫外线照射后，其吸收并存储所获得的能量，再持续不断地以可见光的形式释放出来。其直接表现为黑暗中长时间发光，余辉时间可长达3-15小时以上。该类产品可以反复使用，寿命可长达10年之久，材料对人体无害。具有良好的物理和化学稳定性；材料颗粒可控制在400目-80目，适用于不同器件制造工艺；材料饱和激发时间为1-20分钟，颜色多、色彩艳丽、长余辉发光材料可用于多种透明或半透明介质中。如塑料、釉料、油墨、玻璃、化学纤维、树脂等。因此长余辉材料与其它材料复合而成的声光构件很容易实现，可直接将其与其它材料混合制成长余辉发光部件，如上述的发光振膜、发光胶圈、发光音盆(或振膜)、发光胶圈、发光防尘罩以及发光复合蜂窝振膜。

上述光显示扬声器的发光振膜也可以在振动部分的前表面上设置发光层来实现。根据设计需要，发光层可设置在扬声器的振膜表面、或胶圈表面、或防尘罩表面、或振膜表面和胶圈表面、或振膜表面和防尘罩表面。

上述构件上的发光层可以是长余辉夜光材料发光涂层。

上述构件上的发光层还可以是场致发光薄膜，该场致发光薄膜由驱动电源驱动发光。场致发光(或电致发光)，其特征为负载电容性。EL场致发光产品具有低功耗，无有害射线，可挠曲，发光柔和、起动快、无惯性、视角大、透雾性能好、发光清晰等特征。

上述发光薄膜最好采用场致发光振膜。图4a_d为其场致发光振膜四种

实施例结构示意图。

场致发光振膜基本结构如图4a所示，它采用层结构，由透明电极层26、电极层22和两电极之间的发光层24组成。场致发光振膜的电极层可以是透明的。当驱动电源施加在两电极上并满足相应的条件时，两电极之间产生的电场力分别激发以两个电极注入的空穴和电子复合成单重态激子，激子经过衰减后发光；或直接激发电子产生跃迁后再回复到初始状态时，多出的能量以光的形式释放，这种光产生于发光层中，光经透明电极层，透明衬底传到外部，使人眼能够看得见。有的为使发光层发出的光更多地传送出来，在电极的一侧制成反光面，便更多的光反射出来。

为了满足声光构件的音质对其物理性能的要求和在光的变化对发光层的要求上来说，其结构在基本结构的基础上可适当变化，如：声光构件所发出的光的颜色是可变化的；声光构件所发出的光的亮度是可变化的；声光构件所发出的光可以组成图形、文字、符号等。

为达到设计要求，除了在基本电路上设计较为复杂的驱动电路外，必须同时在结构上略有变化。例如，在图4b-d所示发光层24一侧设置一绝缘层或载流子层23、或25，也可在发光层24两侧分别设置绝缘层或载流子层23、25。这种结构能够延长声光构件的发光寿命，发光层两侧分别增添的能减少电子或空穴淬灭的层结构，使两极离发光体较远些。当发光体为无机物时，称发光体两侧的层结构为绝缘层；当发光体为无有机物时，称发光体两侧的层结构为载流体层。同时可想而知，声光构件所发出光的颜色、亮度与发光体的物质和物质的量有关。这里的发光体指可以发出各种颜色光的所有电致发光材料，而物质的量侧按需要而定。另外有时声光构件可能需要不同颜色的光或图案的变化，因此发光层的数目也可以增添。

有的场合还可以在所述透明电极层26的外侧面设置有保护层27，参见图4c。所述透明电极层的保护层内侧或外侧可设有滤光层。保护层可由透明部分和不透明部分组成。在透明电极层的保护层外侧也可固定有触摸屏结构。

为了使发光振膜达到一定的物理性能，以满足在声光方面的要求，如图4d所示可以在电极层22外侧增加一层基层结构21，在透明电极层26的外侧增加的保护层27，起到保护声光构件正常发光的作用。这个基层所选用的材料，可以是普通扬声器相应构件所使用的材料，如混合纸浆、PP胶、铝、复合蜂窝结构材料等，基层可以是透明基层。

图5a-c为场致发光振膜构成发光图形、文字、符号等示意图。

图5a中，在同一平面内，电极层22包括若干图案要素部分，所述若干图案要素部分构成一个完整图案，每一个图案要素部分都是互不导通的。电极层22的各图案要素部分可组成图形、文字、符号等，此图为“8”字形，“8”字形的图案要素部分是它的七个字段，每一个字段都是互不导通的，而透明电极层26.发光层24则分别是一个完整的平面.这样当显示处于工作状态时.控制电路的控制下.即可呈现出0.1.2.3.4.5.6.7.8.9数字的变化。

图5b中，在同一平面内，发光层24包括若干图案要素部分，所述若干图案要素部分构成一个完整图案。发光层24的各图案要素部分可组成图形、文字、符号等，此图为“2”字形，“2”字形的相应字段构成发光层。本图的电极层22和透明电极层26分别是一个完整的平面，这样当显示处于工作状态时，显示所发出的光形成一个“2”字。

图5c中，在同一平面内，透明电极层26包括若干图案要素部分，所述若干图案要素部分构成一个完整图案，每一个图案要素部分都是互不导通的。透明电极层26的各图案要素部分可组成图形、文字、符号等，此图为“8”字形，“8”字形的相应字段构成发光层，每一个字段都是互不导通的。而电极层和发光层则是分别一个完整的平面，这样，当显示处于工作状态时，在电路的控制下.声光构件就会呈现出0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.数字的变化。

图6a为矩阵结构场致发光振膜示意图，它采用层结构，包括电极层22、透明电极层26和发光层24；其电极层22、透明电极层26均由若干互不导通的平行的细导电条组成，每个细导电条设有导线29、30，两电极按细导电条相互垂直、分别叠合在发光层24两侧，整体呈矩阵结构。

图6b为点阵场致发光振膜示意图，其电极层22由互不导通的若干条形部分组成，所述若干条形部分间隔分布；透明电极层26由互不导通的若干条形部分组成，所述若干条形部分间隔分布；发光层24由若干相互隔离的小矩形块组成，整体呈点阵结构，电极层外设置基层21，透明电极层外设置保护层27。在控制电路的控制下，每个点阵都可以单独发光。这样就可以组成变化的图案、文字、符号，也就是说形成了影像，可以是黑白的，也可以是彩色的。另外两电极也可以直接制成图形、文字、符号等，在电路控制下产生图案变化的效果。

带触摸屏的点阵场致发光振膜结构如图7a、7b所示。

图7a、7b表示在形成点阵结构完成光显示功能的基础上继续复合一种电容式透明触摸屏功能的层结构，使该块光构件不仅能够输出清晰的声音和图像，同时还可以完成信号的输入。图7a中，21是基层，22是条形电极层，24是发光层，26是透明条形电极层，27是保护层，在保护层27的外侧叠合了透明电极感应器33，在透明电极感应器33的外侧复合一透明保护层34。这种透明保护层不仅起到保护屏幕的作用，耐用透光率好，更重要的是，它作为显示振膜的部分，对声学方面的影响很小，在某些频率范围内还起到很好的作用。

图7b是该点阵场致发光振膜在边框上加一层边框电极35，当将边框电极35上加上电压后，会在透明电极层内形成一个电场，当有手指可导电体触摸到显示的外表面时，电流会从边框流向触摸点，根据触摸点在显示屏上位置的不同，控制电路的控制器会加以识别，进行输入信号的处理。

另外，由于触摸屏还有电阻式、红外线式、声波屏式等，它可以更容易在该显示上添加层结构或附助设备来实现，因此不做详细说明。

图7c为图6b、7a发光振膜的发光层三原色模块示意图。在实际应用的过程中，人们往往需要各种颜色变化的图案等。因此，将发光层和电极层按相应的形状相叠合，透明电极层是一个完整的平面，发光层中的材料按要求可发出不同颜色的光或R、G、B三元色色素，在相应电路图的控制下，产生不同图案，不同色彩的变化。这种形式的电极、发光层、透明电极的组合是发光扬声器声光显示构件艺术图像显示层结构应用最为广泛的形式。

当光显示扬声器采用场致发光时，如图8a所示声光构件(场致发光振膜)41两电极与音圈42并联并联后接音源43。当扬声器处于工作状态时，音源43的音频电流流径音圈42，带动振动***发声。因为场致发光物属于电容性负载，所以场致发光物的两极在某一瞬间的电压与音圈的电压相等，但电流却不流经电致发光物。这样当场致发光物两极达到一定条件后使声光构件发光。这种光在音频电流频率的变化中呈现忽隐忽现、忽明忽暗的效果。

图8b表示场致发光振膜41直接由驱动电源44驱动的情况，而音圈42则由音源信号43单独驱动。这样无论扬声器是否处于工作状态，其声光构件都可以发光。当驱动电源输出设定频率的稳定电压时，则声光构件在相应条件下会发出具有稳定亮度的光；若驱动电源的电压、频率是变化的，则声光构件在相应的条件下会发出忽隐忽现、忽明忽暗的光效果。

图8c是声光构件在具有一定亮度的时候还能产生忽明忽暗的效果的电路图。其有的声光构件41直接由驱动电源44驱动发光，有的发光构件41’与音圈42并联后接音源43，这样可以实现光显示扬声器在工作或非工作状态下发光，在工作状态下光的强弱变化等多种变化形式。

为了得到预期的光显示效果，可将声光构件的两电极、发光层、保护层等按需要加工成能产生图形、文字的点阵结构，由一个图像处理电路来控制声光构件上的点阵发光，产生颜色、亮度、图形、文字、符号等的有序变化。

图9为其采用点阵(或矩阵)场致发光振膜的一种控制电路图。点阵场致发光振膜的控制电路包括：电源1’、微处理器2’、驱动电路3’、音频信号输入电路4’以及信道选择电路5’，音频信号输入电路4’接于微处理器2’的输入端，信道选择电路5’接于驱动电路3’输出端与点阵场致发光振膜6’相应的电极引线之间，驱动电路3’的另一输出端和音频输出信号分别接点阵场致发光振膜6’相应电极引线，驱动电路3’的两控制端接微处理器2’，在微处理器的控制下，点阵场致发光振膜根据驱动电路交流信号和音频信号强弱显示设定模式的图像(或图案)。

电源采用交、直流供电，可通过转换开关S1选择。其中交流电部分由变压器、桥堆、稳压集成块及滤波电容等组成。直流供电则以电池，电路工作电压为5伏。

微处理器CPU是整个控制的核心，它从音频信号输入电路4’采样其幅值及频率并通过处理，按一定的关系映像输出到驱动部分以及信道选择部分，使其产生色彩和形状变化的图案，其图案的变化方式、速度、色彩等均可由它控制，能产生追逐式，循环式或随音频信号强弱变化等多种显示模式。

音频信号输入电路接收音响设备的音频输出信号，并经过转换后输入CPU相应的输入端，经过CPU处理后输出相应信号控制声光构件。其电路由三极管及若干电阻构成。其功能是分解音乐信号的频率和幅值供微处理器部分采样。

驱动电路接收来自CPU的控制信号并产生交变信号，驱动声光构件发光，耗电小。驱动电路3’由逆变器和两个双向可控硅(Q4、Q6)组成，双向可控硅Q4接逆变器的输出端，双向可控硅Q6用于控制音频信号的输出。逆变器可采用通用的逆变电路，图标逆变器由IMP560电路、及其外接电位器(R16、R17)、电感L2、二极管D1、电阻(R14、)、电容(C6、C7、C11)组成。通过调节电位器R17可改变信号频率，调节电位器16可改变信号的幅值，IMP560交流信号(7脚)通过电阻R20、双向可控硅Q4输出。

信道选择电路5’由若干个双向可控硅组成。图标双向可控硅(Q1、Q2、Q3、Q5、Q7-10)分别接于上述IMP560电路输出端(6脚)与点阵场致发光薄膜6’相应的电极引线之间。信道选择电路接收来自微处理器的控制信号，选择图案控制信道，产生变化的图案。

本发明的光显示扬声器可广泛作为音响、汽车音响、家庭音响、Hi-Fi音响、公共广播***、计算机、显示器、电话机、手机以及防盗报警设备等的声光部件使用。

Claims (13)

1、一种光显示扬声器，包括振动部分，所述振动部分的振膜是场致发光振膜，它为层结构，含透明电极层、电极层以及夹在两电极层之间的发光层；其特征在于：所述场致发光振膜的透明电极层、电极层以及发光层三者中至少有一层是由若干部分构成的。

2、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：在同一平面内，所述电极层由构成图案的若干部分组成，每一部分都是互不导通的。

3、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：在同一平面内，所述发光层由构成图案的若干部分组成。

4、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：在同一平面内，所述透明电极层由构成图案的若干部分组成，每一部分都是互不导通的；

5、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：所述透明电极层的外侧面依次设置保护层和触摸屏结构。

6、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：所述场致发光振膜的电极层由互不导通的若干部分组成，透明电极层由互不导通的若干部分组成，发光层由若干相互隔离的部分组成点阵结构，电极层外设置基层，透明电极层外设置保护层。

7、根据权利要求6所述光显示扬声器，其特征在于：在保护层的外侧叠合透明电极感应器，在透明电极感应器的外侧复合一透明保护层。

8、根据权利要求6所述光显示扬声器，其特征在于：所述点阵结构发光层的各部分采用能发不同颜色光的材料，或红、绿、蓝三基色发光材料。

9、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：所述场致发光振膜的电极层、透明电极层均由若干互不导通的平行的细导电条组成，每个细导电条设有导线，两电极按细导电条相互垂直、分别叠合在发光层两侧，整体呈矩阵结构。

10、根据权利要求6-9任何一项所述的光显示扬声器，其特征在于：所述点阵或矩阵场致发光振膜的控制电路包括，微处理器(2’)、驱动电路(3’)、音频信号输入电路(4’)以及信道选择电路(5’)，音频信号输入电路(4’)接于微处理器(2’)的输入端，信道选择电路(5’)接于驱动电路(3’)输出端与所述场致发光振膜(6’)相应的电极引线之间，驱动电路(3’)的另一输出端和音频输出信号分别接所述场致发光振膜(6’)相应电极引线，驱动电路(3’)的两控制端接微处理器(2’)，在微处理器的控制下，所述场致发光振膜根据驱动电路交流信号和音频信号强弱显示设定模式的图像。

11、根据权利要求10所述光显示扬声器，其特征在于：所述的信道选择电路(5’)由若干路双向可控硅组成。

12、根据权利要求10所述光显示扬声器，其特征在于：所述的驱动电路(3’)由逆变器和两个双向可控硅组成，一个接逆变器的一输出端，另一个双向可控硅用于控制音频信号的输出。

13、根据权利要求1所述光显示扬声器，其特征在于：所述场致发光振膜能用含有长余辉夜光粉的声光构件取代。

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