(57)【要約】  システムはフラットパネルディスプレイを含み、フラットパネルディスプレイは、フラットパネルディスプレイの構成、形状、および構造に対応するパネル共振周波数応答を有し、システムはさらにアクチュエータを含み、アクチュエータは、アクチュエータの構成、サイズ、および形状に対応するアクチュエータ共振周波数応答を有し、アクチュエータは機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに機械的に結合され、システムの結合共振周波数応答は、フラットパネルディスプレイのパネル共振周波数応答よりも低い。
2021509741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振周波数を含む結合共振周波数応答を有するシステムであって、前記システムは、
屈曲波パネルを含み、前記屈曲波パネルは、前記屈曲波パネルの構成、形状、および構造に対応するパネル共振周波数応答を有し、前記パネル共振周波数応答は、音響出力にとって有用な最低共振周波数を含む複数の共振周波数を含み、前記システムはさらに、
アクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記アクチュエータの構成、サイズ、および形状に対応するアクチュエータ共振周波数応答を有し、前記アクチュエータ共振周波数応答は、音響出力にとって有用な前記屈曲波パネルの前記最低共振周波数を約２／３〜１オクターブ下回るアクチュエータ共振周波数を含み、
前記アクチュエータは機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合され、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲における前記システムの前記結合共振周波数応答の共振周波数は、音響出力にとって有用な前記屈曲波パネルの音響出力にとって有用な前記最低共振周波数よりも低い、システム。
【請求項２】
前記アクチュエータが前記アクチュエータ共振周波数応答を生成するように前記アクチュエータを駆動するための電気信号を提供するようにプログラムされたコントローラをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記機械的駆動点は、前記屈曲波パネルのパネル共振モードに基づいて選択され、前記アクチュエータは、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの機械的インピーダンスと整合するように選択された機械的インピーダンスを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記アクチュエータは第１のアクチュエータであり、前記機械的駆動点は第１の機械的駆動点であり、前記システムはさらに、第２の異なる機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた第２のアクチュエータを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のアクチュエータの前記第２の異なる機械的駆動点は、前記第１のアクチュエータの前記第１の機械的駆動点に対して非対称的であり、前記第２の機械的駆動点での前記第２のアクチュエータは、第２の異なる低周波数共振を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
それぞれの機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、与えられた前記低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての触覚応答に対応し、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての音響応答に対応する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記屈曲波パネルは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルに結合された空隙とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、モバイルデバイスのコンポーネントである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、分散モードアクチュエータである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
屈曲波パネルのために、音響出力にとって好適な前記屈曲波パネルの最低共振モード周波数を判定するステップと、
音響出力にとって好適な前記屈曲波パネルの前記最低共振モード周波数のために、前記最低共振モード周波数での前記屈曲波パネルのための機械的駆動点を判定するステップと、
前記機械的駆動点のために、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの機械的インピーダンスを判定するステップと、
前記機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合するアクチュエータを選択するステップとを含む、方法であって、
前記アクチュエータの選択は、
前記共振モード周波数のために、前記アクチュエータの機械的インピーダンスを、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの前記機械的インピーダンスと整合させることと、
前記アクチュエータの周波数が、音響出力にとって好適な前記屈曲波パネルの前記最低共振周波数を約２／３〜１オクターブ下回る、前記屈曲波パネルの前記共振モード周波数とは異なる第２の共振周波数であるように、前記アクチュエータの前記周波数を調整することとを含み、
前記屈曲波パネルと前記機械的駆動点に取付けられた前記アクチュエータとを含む結合システムは、音響出力にとって好適な前記屈曲波パネルの前記最低共振モード周波数よりも低い、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲における共振周波数を有する、方法。
【請求項１２】
前記屈曲波パネルは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルに結合された空隙とを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記屈曲波パネルは、モバイルデバイスのコンポーネントである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
追加の異なる機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合する追加のアクチュエータを選択するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記追加のアクチュエータの前記追加の異なる機械的駆動点は、前記アクチュエータの前記機械的駆動点に対して非対称的であり、前記追加の機械的駆動点での前記追加のアクチュエータは、追加の異なる低周波数共振を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
それぞれの機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、前記それぞれの低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての触覚応答に対応し、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての音響応答に対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記屈曲波パネルは、フラットパネルディスプレイを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記屈曲波パネルは、フラットパネルディスプレイを含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、ここに引用により援用される、２０１７年１２月２９日に出願された米国特許出願第６２／６１１，６９３号の出願日の米国特許法第１１９条（ｅ）による利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
背景
フラットパネルディスプレイは、フラットパネルディスプレイの自然共振モード構造付近の周波数での屈曲波振動を通して音響および／または触覚出力を生成するために作動され得る。しかしながら、多くのフラットパネルディスプレイの最低有用モードは、所望の低周波数フィードバック（たとえば、低いデシベルレベルおよび／または限られた帯域幅）の効率的供給にとって周波数が高すぎることが多く、音響および／または触覚出力のためにフラットパネルディスプレイを取入れるデバイスの低周波数応答を制限する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
フラットパネルディスプレイ（または別の屈曲波パネル）の低周波数応答の拡張に関する技術が開示される。ディスプレイは、ディスプレイの自然共振を下回る周波数で向上した性能を有する多重共振結合システム（たとえば、分散モードラウドスピーカ（distributed mode loudspeaker：ＤＭＬ））を形成するために、１つ以上のアクチュエータ（たとえば、分散モードアクチュエータ）と結合され得る。たとえば、５００Ｈｚを下回る限られた範囲の自然周波数共振を有するフラットパネルディスプレイを有するモバイルデバイスは、多重共振結合システムを使用して強化され得る。それにより、結合システムが３００〜５００Ｈｚまたは１５０Ｈｚ〜３００Ｈｚの範囲の共振周波数を生成できるように、モバイルデバイスの低周波数帯域幅が、１つ以上のアクチュエータの追加によって拡張され得る。
【０００４】
一般に、第１の局面では、この発明は、システムであって、システムはフラットパネルディスプレイを含み、フラットパネルディスプレイは、フラットパネルディスプレイの構成、形状、および構造に対応するパネル共振周波数応答を有し、システムはさらにアクチュエータを含み、アクチュエータは、アクチュエータの構成、サイズ、および形状に対応するアクチュエータ共振周波数応答を有し、アクチュエータは機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに機械的に結合され、システムの結合共振周波数応答は、フラットパネルディスプレイのパネル共振周波数応答よりも低い、システムを特徴とする。
【０００５】
システムの実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
システムはさらに、アクチュエータがアクチュエータ共振周波数応答を生成するようにアクチュエータを駆動するための電気信号を提供するようにプログラムされたコントローラを含み得る。
【０００６】
システムにおける機械的駆動点は、フラットパネルディスプレイのパネル共振モードに基づいて選択され得る。アクチュエータは、機械的駆動点でのフラットパネルディスプレイの機械的インピーダンスと整合するように選択された機械的インピーダンスを有する。
【０００７】
アクチュエータのアクチュエータ共振周波数応答は、フラットパネルディスプレイのパネル共振周波数応答を２／３〜１オクターブ下回り得る。アクチュエータ共振周波数応答は、フラットパネルディスプレイの基本的共振周波数応答に対してより低い周波数範囲にあり得る。アクチュエータは、分散モードアクチュエータであり得る。
【０００８】
結合共振周波数応答は、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲内にあり得る。
フラットパネルディスプレイは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに結合された空隙とを含み得る。システムは、モバイルデバイスのコンポーネントであり得る。
【０００９】
システムは、複数のアクチュエータを含み得る。たとえば、アクチュエータは第１のアクチュエータであってもよく、機械的駆動点は第１の機械的駆動点であってもよく、システムはさらに、第２の異なる機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに取付けられた第２のアクチュエータを含み得る。第２のアクチュエータの第２の異なる機械的駆動点は、第１のアクチュエータの第１の機械的駆動点に対して非対称的であり得る。第２の機械的駆動点での第２のアクチュエータは、第２の異なる低周波数共振を有し得る。それぞれの機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、与えられた低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供し得る。第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、フラットパネルディスプレイについての触覚応答に対応してもよく、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、フラットパネルディスプレイについての音響応答に対応してもよい。
【００１０】
一般に、さらに別の局面では、この発明は、（たとえば、フラットパネルディスプレイを含むシステムの低周波数応答を拡張するための）方法であって、方法は、フラットパネルディスプレイのために、フラットパネルディスプレイの共振モード周波数を判定するステップと、フラットパネルディスプレイの共振モード周波数のために、共振モード周波数でのフラットパネルディスプレイのための機械的駆動点を判定するステップと、機械的駆動点のために、機械的駆動点でのフラットパネルディスプレイの機械的インピーダンスを判定するステップと、機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに機械的に結合するアクチュエータを選択するステップとを含み、アクチュエータの選択は、共振モード周波数のために、アクチュエータの機械的インピーダンスを、機械的駆動点でのフラットパネルディスプレイの機械的インピーダンスと整合させることと、アクチュエータの周波数が、フラットパネルディスプレイの共振モード周波数とは異なる第２の共振周波数であるように、アクチュエータの周波数を調整することとを含む、方法を特徴とする。
【００１１】
方法の実現化例は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
アクチュエータの第２の異なる共振周波数は、フラットパネルディスプレイの共振モード周波数に対してより低い周波数であり得る。たとえば、アクチュエータの第２の異なる共振周波数は、フラットパネルディスプレイの共振モード周波数を２／３〜１オクターブ下回り得る。
【００１２】
フラットパネルディスプレイは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、ディスプレイパネルに結合された空隙とを含み得る。フラットパネルディスプレイは、モバイルデバイスのコンポーネントであり得る。
【００１３】
方法はさらに、追加の異なる機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに機械的に結合する追加のアクチュエータを選択するステップを含み得る。追加のアクチュエータの追加の異なる機械的駆動点は、アクチュエータの機械的駆動点に対して非対称的であり得る。追加の機械的駆動点での追加のアクチュエータは、追加の異なる低周波数共振を有し得る。それぞれの機械的駆動点でフラットパネルディスプレイに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、それぞれの低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供し得る。第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、フラットパネルディスプレイについての触覚応答に対応してもよく、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、フラットパネルディスプレイについての音響応答に対応してもよい。
【００１４】
他の利点の中でも、第１の共振システム（たとえば、結合された空隙を有するフラットパネルディスプレイ）を第２の共振システム（たとえばアクチュエータ）と結合することは、（たとえばＤＭＬとしての）組合された多重共振結合システムの（たとえば、触覚応答、音声出力のための）より低い周波数での力応答および出力忠実性を向上させることができる。向上した出力は、システムの低周波数帯域幅を受入れ可能な（たとえば可聴または知覚可能な）デシベルレベルへ増加させること、および／または、電力を使用する際のシステムの効率を増加させることを含み得る。多重共振結合システムは、特定の用途（たとえば音響用途、触覚用途）および使用モード（たとえばレシーバモード、ラウドスピーカモード）のために、周波数帯域幅およびデシベルレベルが最適化され得る。
【００１５】
この明細書で説明される主題の１つ以上の実施形態の詳細が、添付図面および以下の説明において述べられる。主題の他の特徴、局面、および利点は、説明、図面、および請求項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】多重共振結合システムを含む携帯電話デバイスの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す携帯電話デバイスの概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示す多重共振結合システムの一部の概略断面図である。
【図２Ａ】多重共振結合システムを使用してフラットパネルディスプレイの低周波数応答を拡張するための例示的なプロセスのフロー図である。
【図２Ｂ】多重共振結合システムを使用してフラットパネルディスプレイの低周波数応答を拡張するための例示的なプロセスのフロー図である。
【図３】ある範囲の周波数についてのフラットパネルディスプレイの自然共振応答のプロットである。
【図４Ａ】特定された周波数でのフラットパネルディスプレイの自然共振モードの３次元表面プロットである。
【図４Ｂ】特定された周波数でのフラットパネルディスプレイの自然共振モードの３次元表面プロットである。
【図４Ｃ】特定された周波数でのフラットパネルディスプレイの自然共振モードの３次元表面プロットである。
【図４Ｄ】特定された周波数でのフラットパネルディスプレイの自然共振モードの３次元表面プロットである。
【図５Ａ】例示的な多重共振結合システムのさまざまなコンポーネントについての、周波数対デシベルレベルのプロットである。
【図５Ｂ】さまざまな多重共振結合システムについての、周波数対デシベルレベルのプロットである。
【図５Ｃ】さまざまな多重共振結合システムについての、周波数対デシベルレベルのプロットである。
【図６】ある範囲の周波数についてのフラットパネルディスプレイの機械的インピーダンスの対数プロットである。
【図７Ａ】他の例示的な多重共振結合システムの概略断面図である。
【図７Ｂ】他の例示的な多重共振結合システムの概略断面図である。
【図８】ある範囲の周波数について、フラットパネルディスプレイの自然共振応答を多重共振結合システムの応答と比較するプロットである。
【図９】上述のデバイスの一部であり得る、または上述のデバイスとともに使用され得る、例示的なコンピュータシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
さまざまな図面における同じ参照番号および名称は、同じ要素を示す。
詳細な説明
図１Ａ〜Ｃを参照して、携帯電話１００は、アクチュエータ１１４に結合されたフラットパネルディスプレイ１０２を有する多重共振結合システム１２０を含む。主軸（線Ａ−Ａ）に沿った電話１００の断面は、タッチスクリーンパネル１０３（たとえばガラス、プラスチック）とディスプレイ層１０４（たとえばＬＣＤパネルまたはＯＬＥＤパネル）とを含むフラットパネルディスプレイ１０２を示す。懸架機構（たとえばマウント）１０６は、ディスプレイ層１０４と電話１００のバックパネル１０９との間に間隙１０８を作り出す。システム１２０は、結合器１１６（たとえばスタブ）を使用して駆動点１１８でディスプレイパネル１０４に取付けられたアクチュエータ（またはトランスデューサ）１１４を含む。
【００１８】
コントローラ１２２は、（たとえば結合器１１６における電気的接続を通して）異なる電気信号を印加し、電圧を機械的エネルギーに変換することによって、アクチュエータ１１４（たとえば圧電バイモルフ梁）を、異なる位置、たとえば位置１１２および１１２（１）へ曲がるように駆動する。アクチュエータ１１４の曲がる動きは、スクリーン１０３に機械的に結合されたディスプレイパネル１０４に力を加え、フラットパネルディスプレイ１０２において屈曲波振動を引き起こす。これらの振動は、フラットパネルディスプレイ１０２の外部の空気に結合して音（たとえば音響）を作り出すことができる。それに加えて、またはそれに代えて、これらの振動は、フラットパネルディスプレイ１０２と接触するユーザの指のための触覚感覚を作り出すために使用され得る。
【００１９】
電話１００は、間隙１０８内に電子回路１１０を含む。電子回路１１０は、電池と、入力／出力回路と、ストレージおよびプロセッサ電子回路とを含み得る。電子回路１１０は、コントローラ１２２のための回路および電源を含み得る。
【００２０】
フラットパネルディスプレイ１０２は、携帯電話用に適宜サイズ決めされ得る。たとえば、ディスプレイは、約４インチ〜約７インチの対角線寸法を有し得る。より一般的には、他の用途（たとえばタブレットコンピュータ）では、より大きいディスプレイ（たとえば、対角線が８インチ以上）が使用され得る。フラットパネルディスプレイ１０２は、約１ｍｍ〜約５ｍｍの厚さを有し得る。
【００２１】
一般に、ディスプレイパネル１０４は、透過型ディスプレイパネル、反射型ディスプレイパネル、または放射型ディスプレイパネルであり得る。例示的なディスプレイパネルは、液晶ディスプレイ（liquid crystal display：ＬＣＤ）ディスプレイパネル、有機発光ダイオード（organic light emitting diode：ＯＬＥＤ）ディスプレイパネルを含む。透過型ディスプレイパネルは一般にエッジライトまたはバックライトを含み、光源からディスプレイパネルへ配光するための追加の光管理コンポーネントを含み得る。
【００２２】
タッチスクリーン１０３は、ガラス、プラスチック、または他の透明材料を含み得る。タッチスクリーンはまた、接触を感知するための材料を含み得る。たとえば、タッチスクリーン１０３は、容量感知用透明導電体コーティング（たとえばインジウムスズ酸化物（indium tin oxide：ＩＴＯ））を含み得る。
【００２３】
バックパネル１０９とフラットパネルディスプレイ１０２との間の間隙１０８内の空間は概して、電子回路１１０および他の電話コンポーネント（たとえば電池）によって少なくとも部分的に占められる。間隙１０８内の残りの空間は音響空洞を形成し、それは、フラットパネルディスプレイ１０２に結合されるとばねのように作用する。空洞は、空気および／または連続気泡発泡体（たとえば低剛性の連続気泡型エラストマー）を含んでいてもよい。いくつかの実現化例では、音響空洞は、フラットパネルディスプレイ１０２の共振モードと強力に結合しており、ディスプレイ１０２がアクチュエータ１１４からの力に応答するやり方を変えることができる。このため、いくつかの実施形態では、空隙（または発泡体空洞）が、システム１２０の一部および／またはフラットパネルディスプレイ１０２の一部を形成する。ディスプレイにおける結合された空隙（または発泡体空洞）は、０．１ｍｍ〜５ｍｍの厚さを有し得る。
【００２４】
図１Ａ〜Ｃは圧電片持梁分散モードアクチュエータとしてのアクチュエータ１１４を示すが、中心に結合された、単純に支持された、多層の、および／または複層的なアクチュエータジオメトリを含む、アクチュエータおよび結合方式のさまざまなジオメトリが考えられる。圧電性材料、磁歪材料、またはエレクトレット材料といった、さまざまな能動アクチュエータ材料が考えられる。能動材料は、バイモルフ、中央の翼または基板を有するバイモルフ、またはユニモルフであり得る。能動素子はバッキングプレートまたはシムに固定可能であり、それは薄い金属板であり、能動素子の剛性に類似する剛性を有し得る。それに加えて、またはそれに代えて、アクチュエータは、その力特性において主要な共振を有する、ボイスコイルモータシステムまたは可動磁石モータシステムといった電磁的なものであり得る。さまざまなアクチュエータ材料、ジオメトリ、および／または結合設計についての詳細は、ここにそれら全体が引用により援用される以下の出願において開示される：「アクチュエータ」（Actuator）と題された米国特許第８，７６６，５１０号；「トランスデューサ」（Transducer）と題された米国特許第７，９１６，８８０号；「電気機械力トランスデューサ」（Electromechanical Force Transducer）と題された米国特許第７，４７５，５９８号；「トランスデューサ」と題された米国特許第７，６３５，９４１号；「音響デバイス」（Acoustic Devices）と題された米国特許第６，４２７，０１６号；「共振素子トランスデューサ」（Resonant Element Transducer）と題された米国特許第７，６８４，５７６号；「共振素子トランスデューサ」と題された米国特許第７，１４９，３１８号；「電気力学的励磁器」（Electro-dynamic exciter）と題された米国特許第６，６１８，４８７号。
【００２５】
一般に、多重共振結合システムは、別のデバイスの一部として、たとえば、可聴／振動フィードバックを伴う視覚ディスプレイ（たとえば、フラットパネルディスプレイ１０２）を取入れ得る、ラップトップ、タブレット、デジタルカメラまたはビデオレコーダ、もしくは他のデバイスの一部として、取入れられてもよい。
【００２６】
一般に、（たとえば、結合された空隙を有する、または有さない）フラットパネルディスプレイ１０２とアクチュエータ１１４とを含む多重共振結合システム１２０は、多重共振結合システム１２０のコンポーネントの個々の自然（または固有）共振周波数応答とは異なる（たとえば、より低い周波数帯域幅まで拡張する）共振周波数応答を有するように設計されている。物理的実体は共振周波数で自然の機械的共振モードを有すると考えられている。発振システムの共振モードは、システムのすべての部分が、同じ周波数を有して、および（たとえば「定在波」を形成する）固定した位相関係を有して調和的に動く、動きのパターンである。アクチュエータまたはフラットパネルディスプレイなどの物理的実体は１組の共振モードを有しており、これらのモードの周波数は、その実体の構造、材料、および境界条件に依存する。機械的システムがこれらの自然共振周波数のうちの１つで駆動される場合、機械的システムの応答は、他の非共振周波数に比べ、より高い振幅（たとえば音響出力）を有する。共振時のシステムの機械的インピーダンス（たとえば、システムが調和力を受けた際にどれだけ動きに抵抗するか）も、極小である。一般に、結合された共振器は、構成するコンポーネントの共振周波数に関連するもののそれらとは異なる共振周波数を有するであろう。したがって、結合システムの賢明な設計により、コンポーネントの共振周波数よりも低い周波数で共振を有するシステムを設計することが可能になる。
【００２７】
図２Ａを参照して、（たとえば結合された空隙を有する）フラットパネルディスプレイ１０２の低周波数応答（たとえば共振モードの位置）を拡張する多重共振結合システム１２０を設計するための方法２００が示される。最初に、ステップ２０２で、フラットパネルディスプレイ１０２の自然共振モードが判定される。これらのモードは、ディスプレイ１０２が１ボルト当たり１０ｍＮ〜１ボルト当たり５０ｍＮの力感度で駆動されることに起因し得る。それに代えて、またはそれに加えて、これらのモードは、ディスプレイ１０２が５０ｍＮ〜１Ｎの力で駆動されることに起因し得る。これらの共振モードの形状に基づいて、ステップ２０４で、駆動点１１８、またはアクチュエータの取付点の位置が選択される。ステップ２０６で、駆動点１１８でのフラットパネルディスプレイ１０２の機械的インピーダンスが判定される。最後に、ステップ２０８で、駆動点１１８でのフラットパネルディスプレイ１０２への機械的結合のために、アクチュエータ設計が選択される。
【００２８】
図２Ｂを参照して、ステップ２０８のためにアクチュエータ設計を選択する方法２１０が開示される。ステップ２１２で、アクチュエータ１１４は、その機械的インピーダンスが機械的駆動点１１８での（たとえば結合された空隙を有する）フラットパネルディスプレイ１０２の機械的インピーダンスと整合するように設計される。特定の理論に縛られることを望むものではないが、アクチュエータ１１４およびディスプレイ１０２の機械的インピーダンスが駆動点でうまく整合していない場合、２つのシステムはうまく結合しておらず、ディスプレイの周波数応答を効果的に拡張することができない。ステップ２１５で、アクチュエータ１１４は、フラットパネルディスプレイ１０２の共振周波数モードとは異なる（たとえばより低い）第２の自然共振周波数を有するように設計される。選択されたアクチュエータは、フラットパネルディスプレイ１０２の低周波数応答（たとえば共振モードの位置）を拡張することができる。
【００２９】
任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、図２Ａ〜２Ｂにおける選択および設計方法の背後にある物理学を、フラットパネルディスプレイ１０２を有するスマートフォン１００の特定の有限要素モデルに基づいて、以下により詳細に説明する。
【００３０】
一般に、いくつかの実現化例では、多重共振結合システム（たとえば、アクチュエータを含むフラットパネルディスプレイ）の有限要素モデル化（または仮想的集中定数数学モデル化（hypothetical lumped parameter mathematical modeling））が、多重共振結合システムの１つ以上のパラメータを判定するために実行され得る。１つ以上のパラメータは、機械的駆動点の位置、多重共振結合システムに含まれるフラットパネルディスプレイの共振周波数モード、アクチュエータの機械的インピーダンス、およびアクチュエータの共振周波数を含んでいてもよい。いくつかの実現化例では、モデルは、フラットパネルディスプレイの特性（たとえば材料、寸法）、機械的接地接続、空洞（たとえば空気、または低剛性の連続気泡型エラストマー）を、入力として受信してもよい。モデルは加えて、フラットパネルディスプレイの共振周波数を変化させ得る、１つ以上のアクチュエータの機械的結合によるフラットパネルディスプレイの追加された質量および局所化された硬化に関する情報を、入力として受信してもよい。追加の入力は、デバイスの他の部品の配置（たとえば、電話１００における他の電子回路１１０の配置など）、所望の出力（たとえば音響、触覚）、および、使用モード（たとえばラウドスピーカ、レシーバ）によって課される設計制約を含み得る。
【００３１】
図３〜４、図６、および図８について使用されるモデルでは、タッチスクリーンパネル１０３は、１６５×６５×０．５５ｍｍのアルミノシリケートガラスから作られた。対角線寸法が１５８．８ｍｍ（６．２５インチ）のＯＬＥＤディスプレイパネル１０４が、タッチスクリーンパネルの後部に接合された。フラットパネルディスプレイは、薄いエラストマー系接着テープ１０６を介して、機械的接地（たとえばバックパネル１０９）に接続された。ディスプレイの背後の０．５ｍｍの小さい空隙と他の内部空気空間とを含む空洞１０８が、モデルに含まれていた。
【００３２】
図３は、ある範囲の周波数でディスプレイ１０２の主軸（図１Ａの線Ａ−Ａ）に沿った２点で３０ｍＮの力によって駆動された場合のフラットパネルディスプレイ１０２の自然共振モードのプロットを示す。具体的には、プロットは、異なる印加周波数についてディスプレイによって生成された音圧の観点から見たディスプレイ１０２の応答を示しており、応答は、力の源から１０ｃｍ離れて測定されるとしてモデル化されている。プロットに示すように、周波数３５６Ｈｚ、５００Ｈｚ、７８５Ｈｚ、および８００Ｈｚで、共振モードがある。図４Ａ〜４Ｄは、これらのさまざまなモードにおけるフラットパネルディスプレイ１０２の等高線図を示しており、等高線は、フラットパネルディスプレイ１０２のエリアにわたる共振周波数応答の振幅を示す。図４Ａを参照して、３５６Ｈｚでの非対称モード３，２は、パネルの２つの端で、極性が逆の２つの極（または腹）４００および４０２を有する。図４Ｂを参照して、５００Ｈｚでの対称モード４，２は、３つの極４０４、４０６、および４０８を有する。両端の２つの極４０４および４０８は、同じ極性および振幅を有する。中央の極４０６は、両側の極とは逆の極性と、両側の極の振幅の２倍の振幅とを有する。図４Ｃを参照して、７８５Ｈｚでの非対称モード５，２は、極性が交互になった４つの極４１０、４１２、４１４、４１６を有する。極４１２の振幅が最も大きく、極４１６、極４１４がそれに続き、極４１０が最も小さい振幅を有する。図４Ｄを参照して、８００Ｈｚでの太鼓（tympanic）モード２，２は、音響空洞１０８との結合によって歪められる。このモードは、極性が交互になった３つの極４１８、４２０、および４２２を有する。ディスプレイの両縁の２つの極４１８および４２２は、中央の極４２０よりも著しく大きい振幅を有する。
【００３３】
フラットパネルディスプレイ１０２のための共振モードのある形状は、他の形状に比べ、異なる音響／触覚用途にとってより有用であり得る。たとえば、図４Ｂのモード４，２は、モード４，２の中央の極４０６に起因して、図４Ａ、図４Ｃ、および図４Ｄに示す他のモードに比べ、パネルの中央付近の音響放射にとって、および触覚フィードバックにとってより有用であり得る。言い換えれば、４，２などのモードは、たとえばディスプレイが視覚コンテンツを示すために使用されており、ユーザの前に位置する場合には、ラウドスピーカモードで使用され得る。モード３，２といった、モードのうちのいくつかは、電話１００がレシーバとして使用されている場合、たとえば、通話を受信するためにユーザの耳が２つの極のうちの１つの近くに位置付けられる場合に、より有用であり得る。
【００３４】
任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、アクチュエータ１１４をフラットパネルディスプレイ１０２に、ディスプレイ上の特定の位置（たとえば駆動点１１８）で取付けることは、音響および触覚出力にとって有用なその最低自然共振周波数（たとえば５００Ｈｚ）を下回る、（たとえば３００Ｈｚまたは３５０Ｈｚまでの）電話の低周波数応答を強化することができる。たとえば、スマートフォンのフラットパネルディスプレイでは、（たとえば間隙１０８内の）浅い音響空洞、または連続気泡発泡体の層が、上にモデル化されたようなフラットパネルディスプレイ１０２のモードと強力に結合する。（図４Ａ〜４Ｂに示すような）この結合は、ディスプレイの自然モード形状の順序を変更し、音声出力にとって有用な第１の対称モード（たとえば、図４Ｂのモデル化された例についての、５００Ｈｚでのモード４，２）の共振周波数を増加させることができる。この効果は、より低い可聴／触覚周波数でのパネル１０２の減少した音響／触覚応答をもたらし得る。
【００３５】
特定のインピーダンスおよび共振周波数を有するように設計されたアクチュエータ１１４は、５００Ｈｚを下回る周波数（たとえば３００〜３５０Ｈｚ）で向上した音響／触覚出力を達成するために、選択された駆動点１１８でフラットパネルディスプレイ１０２に結合され得る。上述のように、パネル１０２の周波数応答をより低い周波数まで拡張するために、選択された駆動点１１８でのフラットパネルディスプレイ１０２へのアクチュエータ１１４の追加がどのように使用され得るかを判定するために、有限要素モデル化が使用された。たとえば、アクチュエータ１１４の追加は、パネルの固有共振（たとえば、モード４，２については５００Ｈｚ）での多重共振結合システム１２０の応答を増加させ、場合によっては（たとえばアクチュエータ１１４に対する回転力から）追加のモードを提供することができる。多重共振結合システムは、固有共振ピークでのフラットパネルディスプレイ１０２の応答を１〜５デシベル増加させ得る。応答の増加は、たとえば空隙との結合による、ディスプレイ１０２の自然モードの減衰に依存し得る。それに加えて、またはそれに代えて、多重共振結合システムは、フラットパネルディスプレイ１０２の自然モードの共振周波数を下回る新しい共振周波数で、１デシベル〜５デシベル、または最大１０ｄＢ、または最大２０ｄＢ増加した応答を提供する追加のモードを作り出すことができる。任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、ディスプレイ１０２のより低い自然モードを若干上回る追加のモードを作り出すことはまた、システムの応答を増加させ（たとえば、それらの周波数で出力をより大きくし）、場合によってはそれを滑らかにすることができる。
【００３６】
アクチュエータ１１４および駆動点１１８の選択は、多重共振結合システム１２０の所望の周波数出力に依存する。たとえば、（たとえばラウドスピーカモードで使用される）音響出力については、低周波数性能は好ましくは、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚで比較的連続的である。言い換えれば、低周波数（たとえば約３００Ｈｚ）での周波数応答では著しいギャップはない。そのような場合、（上述のような入力を有する）有限要素モデルは、関連するパネル１２０の共振周波数（たとえば、音響出力のための対称モード４，２）を約２／３〜１オクターブ下回る（当該共振周波数の６３％〜５０％である）共振を有するアクチュエータ１１４を結合することが、約３００Ｈｚ〜６００Ｈｚまでの、向上し比較的連続的な低周波数応答を生成したことを示した。
【００３７】
図５Ａ〜５Ｃは、仮説的なアクチュエータ１１４およびディスプレイパネル１０２の固有共振周波数の差が多重共振結合システム１２０の応答をどのように変化させ得るかについての集中定数数学モデル化の結果を示す。図５Ａを参照して、ある範囲の周波数についての仮説的駆動力へのデシベル単位の固有応答が、５００Ｈｚで対称４，２共振ピーク５０２（１）を有するフラットパネルディスプレイ（プロット５０２）；ピーク５０２（１）を２／３オクターブ下回る共振周波数５０４（１）を有するアクチュエータ（プロット５０４；「２／３オクターブアクチュエータ」）；および、ピーク５０２（１）を１オクターブ下回る共振周波数５０６（１）を有する第２のアクチュエータ（プロット５０６；「１オクターブアクチュエータ」）についてプロットされる。
【００３８】
図５Ｂを参照して、ある範囲の周波数についての図５Ａと同じ仮説的駆動力へのデシベル単位の応答が、フラットパネルディスプレイ（プロット５０２）と２／３オクターブアクチュエータ（プロット５０４）とを組合せた多重共振結合システム（プロット５０８）；および、フラットパネルディスプレイ（プロット５０２）と１オクターブアクチュエータ（プロット５０６）とを組合せた多重共振結合システム（プロット５１０）についてプロットされる。プロット５０８における２／３オクターブアクチュエータを有するシステムは、ディスプレイパネルの自然共振ピークである５００Ｈｚでの増加出力５０８（１）と、３００Ｈｚ付近での追加ピーク５０８（２）とを有する。プロット５１０における１オクターブアクチュエータを有するシステムは、ディスプレイパネルの自然共振ピークである５００Ｈｚでの増加出力５１０（１）と、２５０Ｈｚ付近での追加ピーク５１０（２）とを有する。図５Ｂはこのため、フラットパネルディスプレイの４，２モードのピークの自然共振周波数を２／３〜１オクターブ下回る自然共振周波数を有するアクチュエータが、約２５０〜５００Ｈｚの周波数でディスプレイに結合されると、増加したシステム応答を提供できるということを示す。そのような比較的連続的な応答は、電話１００の音響ラウドスピーカ使用モードにとって有益であり得る。
【００３９】
触覚出力（たとえば３００Ｈｚ未満）については、多重共振システム１２０の低周波数での応答は、より高い周波数（たとえば５００Ｈｚ）での応答とは非連続的であり得る。触覚周波数での十分な応答は、フラットパネルディスプレイの４，２モードとは共振周波数が３／２または２オクターブ以上異なるアクチュエータを、フラットパネルディスプレイ１０２に結合することによって達成され得る。
【００４０】
図５Ｃを参照して、ある範囲の周波数についての図５Ａ〜５Ｂと同じ仮説的駆動力へのデシベル単位の応答が、フラットパネルディスプレイ（プロット５０２）と、パネルの４，２モードを３／２オクターブ下回る共振ピークを有するアクチュエータ（３／２オクターブアクチュエータ）とを組合せた多重共振結合システム（プロット５１２）；および、フラットパネルディスプレイ（プロット５０２）と、パネルの４，２モードを２オクターブ下回る共振ピークを有するアクチュエータ（２オクターブアクチュエータ）とを組合せた多重共振結合システム（プロット５１４）についてプロットされる。プロット５１２における３／２オクターブアクチュエータを有するシステムは、ディスプレイパネルの自然共振ピークである５００Ｈｚでの増加出力５１２（１）と、２００Ｈｚ付近での追加ピーク５１２（２）とを有する。プロット５１４における２オクターブアクチュエータを有するシステムは、ディスプレイパネルの自然共振ピークである５００Ｈｚでの増加出力５１４（１）と、１５０Ｈｚ付近での追加ピーク５１４（２）とを有する。図５Ｃはこのため、フラットパネルディスプレイの４，２モードのピークの自然共振周波数を３／２〜２オクターブ下回る自然共振周波数を有するアクチュエータが、約１５０〜２００Ｈｚの周波数でディスプレイに結合されると、増加したシステム応答を提供できるということを示す。低周波数応答の向上はあまり均一または連続的ではないが、ピーク５１２（２）および５１４（２）での余分の出力は、触覚出力にとって有用である。これらのピークはまた、ユーザが通話を受信するために自分の耳をディスプレイの片側に置く「レシーバモード」の密結合音響にとっても有用であり得る。任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、「レシーバモード」は、応答におけるより少ない連続性を許容することができる。なぜなら、レシーバモードは、たとえばラウドスピーカモードよりも静かであり、したがって、周波数応答の平等化のために利用可能なヘッドルームがより大きくなり得るためである。
【００４１】
アクチュエータ１１４の共振周波数は、（図５Ｂ〜５Ｃに示すような）上述の音響／触覚用途のための所望の出力を生成するために選択され得る。アクチュエータの自然共振は、アクチュエータジオメトリおよびフラットパネルディスプレイ１０２への取付機構に依存する。たとえば、アクチュエータの材料、長さ、形状、および質量は、用途によって必要とされる共振応答を達成するように修正され得る。上述のように、さまざまな異なるアクチュエータ材料およびジオメトリが考えられる。たとえば、圧電梁アクチュエータについては、共振周波数の推定が、片持梁モードについての周知の式を使用して行なわれてもよい。より正確な値を得るために、有限要素モデル化が使用され得る。より単純なタイプのアクチュエータについては、単純な質量・ばね系が存在してもよく、それから共振周波数を計算することができる。
【００４２】
任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、アクチュエータ１１４にとって適正な共振周波数を選択することに加え、アクチュエータをどのようにフラットパネルディスプレイ１０２に結合するかも、図５Ｂ〜５Ｃに示す、用途に依存する結果をもたらすように制御され得る。以下に詳述されるように、適正な結合は、アクチュエータ１１４を特定の駆動点１１８でフラットパネルディスプレイ１０２に取付けることと、強化のために選択された周波数範囲（たとえば３００〜６００Ｈｚ）で、駆動点１１８でのフラットパネルディスプレイ１０２の機械的インピーダンスと整合する、アクチュエータのための機械的インピーダンスを選択することとを含む。
【００４３】
機械的駆動点１１８は、電話１００の設計制約とディスプレイ１０２の（たとえば図４Ａ〜４Ｄに示すような）共振モードの形状とに基づいて、アクチュエータ１１４をフラットパネルディスプレイ１０２に機械的に結合するために選択され得る。駆動点１１８の位置を制限し得る電話の設計制約は、電子回路１１０（たとえば電池、回路基板、配線など）といった、電話１００の間隙１０８内の他の素子の位置を含む。たとえば、電子回路１１０がフラットパネルディスプレイ１０２下の中央に位置する場合、駆動点１１８は、ディスプレイの縁により近づくように選択されなければならない。
【００４４】
それに加えて、またはそれに代えて、駆動点１１８は、フラットパネルディスプレイ１０２の特定の共振モード（たとえば４，２共振モード）のための１つ以上の極（たとえば４０４、４０８）の位置に基づいて選択され得る。特定の理論に縛られることを望むものではないが、駆動点１１８は、多重共振結合システム１２０のためにどのモードが達成可能かを判定する。たとえば、フラットパネルディスプレイ１０２の自然共振モード極の位置に駆動点を結合することは、（たとえば、図５Ｂのピーク５０８（１）、または図８のピーク８２０（２）で示されるような）組合されたアクチュエータ／ディスプレイシステムにおけるそのモードの強化をもたらし得る。
【００４５】
いくつかの実施形態では、駆動点は、ディスプレイ１０２の主軸に沿って（たとえば図１Ａの線Ａ−Ａに沿って）、ディスプレイの長さの５％〜１０％、または最大３０％、または最大５０％分、縁から離れて位置する。
【００４６】
いくつかの実現化例では、意図された出力周波数範囲（たとえば低周波数の音響放射または触覚フィードバック）も、フラットパネルディスプレイ１０２上のアクチュエータ１１４のための適切な機械的駆動点１１８を判定することができる。たとえば、ラウドスピーカモードでの音響放射出力については、機械的駆動点１１８は、フラットパネルディスプレイ１０２のパネル共振モードの中央の極（たとえば４０６、４２０）にあるように選択されてもよい。任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、効率的なラウドスピーカモード音響出力はパネルの何らかの純変位の恩恵を受け、ディスプレイ１０２を中央付近で駆動することは概して、そのような出力にとって有利である（たとえば図４Ｂおよび図４Ｄに示すモード）。触覚フィードバック応答（たとえば、３００Ｈｚを下回る周波数での応答）またはレシーバモードについては、機械的駆動点１１８は、フラットパネルディスプレイ１０２の縁付近の片側の極（たとえば腹４００または４０２）にあるように選択され得る（たとえば図４Ａに示すモード）。任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、駆動点を片側の極に位置付けることは、触覚のためのより低い周波数（たとえば、モード３，２はディスプレイ１０２のための最低周波数共振モードである）での有利な出力、および／または、（たとえば近接場音響での）レシーバモードのための十分な出力を提供することができる。
【００４７】
アクチュエータ１１４は、強化のために選択された周波数範囲（たとえば３００〜６００Ｈｚ）で、駆動点１１８での（間隙１０８に結合された）フラットパネルディスプレイ１０２の機械的インピーダンスとほぼ整合する機械的インピーダンスを有するように選択され得る。機械的インピーダンスは、物理的システムが（たとえば特定の周波数で）調和力を受けた際にどれだけ動きに抵抗するかを判定する。たとえば、ディスプレイ１０２のインピーダンスは、ディスプレイ１０２の材料および寸法、電話１００の懸架機構１０６、ならびに、フラットパネルディスプレイ１０２に結合された空隙（間隙１０８の一部）に依存する。異なるディスプレイおよびアクチュエータは、それらのインピーダンスに依存して、共通の特定された力について異なる最大速度を生成する。特定の理論に縛られることを望むものではないが、アクチュエータ１１４およびディスプレイ１０２（または、上述のモデルでのように空隙に結合されたディスプレイ１０２）の機械的インピーダンスが駆動点で（駆動周波数で）整合しない場合、２つのシステムは結合しておらず（たとえば、それらは独立して発振する）、ディスプレイの周波数応答を拡張することができない。
【００４８】
加えて、アクチュエータインピーダンスを選択することは、出力効率にとって重要である。ディスプレイ１０２の速度（たとえば出力）は、アクチュエータ力によって、ならびに、アクチュエータ１１４およびディスプレイ１０２のインピーダンスによって、共同で判定される。たとえば、ソリッドステート圧電アクチュエータでは、高いアクチュエータ力は高い源（アクチュエータ）インピーダンスとともに生じ（たとえば、力とインピーダンスとは比例し）、そのため、正しいアクチュエータを選択することが重要であり得る。大きすぎる力は、より多くのエネルギーを要しつつ、高インピーダンスのために有用な余分の音響出力を生成しないかもしれない。小さすぎる力は、性能の低下をもたらし得る。
【００４９】
図６は、ある範囲の周波数でディスプレイ１０２の主軸（図１Ａの線Ａ−Ａ）に沿って３０ｍＮの力によって駆動された際の、（空隙に結合され、上述の特性を有する）フラットパネルディスプレイ１０２のインピーダンス（Ｎｓ／ｍ）のプロットを示す。インピーダンスは、８００Ｈｚでの太鼓（２，２）モードの周波数で最小に達する。この周波数より下では、インピーダンスは本質的にばねのインピーダンスであり、周波数にほぼ反比例している。図６は、約３００Ｈｚの周波数でのフラットパネルディスプレイ１２０の、主軸に沿った応答が、（図３に示すように）低いということを示す。なぜなら、それらの周波数でのディスプレイのインピーダンスが高いためである。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１１４の目標インピーダンスは、結合システム１２０のための低周波数カットオフ（たとえば、３００Ｈｚで約３０Ｎｓ／ｍ）とほぼ整合するように設計されている。目標とされるカットオフ周波数は、上述のような強化すべき所望の用途（たとえば、音響／触覚、ラウドスピーカ／レシーバ）に依存する。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１１４のインピーダンスは、１０Ｎｓ／ｍ〜５０Ｎｓ／ｍまたはさらには１００Ｎｓ／ｍの範囲であり得る。アクチュエータインピーダンスは、選択された周波数および駆動点でのディスプレイ１０２の目標インピーダンスの５０％〜２００％間で変わり得る。
【００５０】
アクチュエータ１１４の機械的インピーダンスは、たとえば、アクチュエータの物理的特性のうちの１つ以上を変化させることによって調整されてもよい。アクチュエータ１１４のインピーダンスは、アクチュエータジオメトリに依存する。たとえば、アクチュエータの材料、長さ、形状、および質量は、インピーダンス整合を達成するように修正され得る。上述のように、さまざまな異なるアクチュエータ材料およびジオメトリが考えられる。
【００５１】
いくつかの実現化例では、多重共振結合システムに２つ以上のアクチュエータが含まれ得る。フラットパネルディスプレイに機械的に結合された２つ以上のアクチュエータを含む多重共振結合システムは、多重共振結合システムの低周波数帯域幅応答をさらに強化し得る。図７Ａ〜７Ｂは、そのような多重アクチュエータ多重共振結合システムの概略図である。
【００５２】
図７Ａを参照して、多重共振結合システム７００は、フラットパネルディスプレイ１２０の主軸に沿った（図１Ａの線Ａ−Ａに沿った）（たとえば、フラットパネルディスプレイ１２０の中央から反対方向にほぼ等距離離れた）対称的な位置に位置付けられたそれぞれの駆動点１１８（１）および１１８（２）でフラットパネルディスプレイ１２０に各々機械的に結合された、２つのアクチュエータ１１４（１）および１１４（２）を含む。別の対称的な共振周波数応答ピークでの第２のアクチュエータの追加は、多重共振結合システム７００のためのより低い周波数での音響出力をさらに強化する（たとえば、達成可能なデシベルレベルを増加させる）ことができる。いくつかの実施形態では、駆動点は、フラットパネルディスプレイ１０２の長さの５％〜１０％、または最大２０％、または最大３０％分、ディスプレイのそれぞれの縁から主軸に沿って離れている。
【００５３】
図８は、上述の有限要素モデルに基づいて、（図３でのような）ある範囲の周波数でディスプレイ１０２の主軸（図１Ａの線Ａ−Ａ）に沿って３０ｍＮの力によって駆動された際のフラットパネルディスプレイ１０２の自然共振モードの曲線８１０を、駆動点１１８（１）および１１８（２）で同じ力によって駆動された結合システム７００の共振モードの曲線８２０と比較して示す。任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、図８は、アクチュエータ１１４（１）および１１４（２）の取付けによるフラットパネルディスプレイ１０２の追加された質量および局所化された硬化がシステム７００の共振周波数を変化させたことを示す。結合システム７００は、ディスプレイパネル１０２（プラス結合された空隙）の対称性を変化させ、そのため、ピーク８２０（１）で示されるように、非対称（３，２）モードは、３００Ｈｚで何らかの音響出力を与え始めた。加えて、揺れる片持アクチュエータ１１４（１）および１１４（２）によって生成されたモーメント（たとえば、トルクおよび法線力）は、有用な余分の低周波力を提供した。２５０Ｈｚのピーク８２０（２）での追加の新しい結合モードも生成される。
【００５４】
いくつかの実施形態では、追加のアクチュエータは、フラットパネルディスプレイの主軸に沿った非対称的な位置に配置され得る。図７Ｂを参照して、多重共振結合システム７１０は、フラットパネルディスプレイ１２０の主軸に沿った（図１Ａの線Ａ−Ａに沿った）（たとえば、フラットパネルディスプレイ１２０の中央から等距離離れていない）非対称的な位置に位置付けられたそれぞれの駆動点１１８（１）および１１８（２）でフラットパネルディスプレイ１２０に各々機械的に結合された、２つのアクチュエータ１１４（１）および１１４（２）を含む。いくつかの実施形態では、駆動点１１８（１）は、フラットパネルディスプレイ１０２の長さの５％〜１０％、または最大２０％、または最大３０％分、ディスプレイの一方の縁から主軸に沿って離れている。いくつかの実施形態では、駆動点１１８（２）は、フラットパネルディスプレイ１０２の長さの２０％〜４０％、または最大５０％、または最大７０％分、ディスプレイの同じ縁から主軸に沿って離れている。
【００５５】
任意の特定の理論に縛られることを望むものではないが、アクチュエータの非対称的な配置は、一方のアクチュエータが他方のアクチュエータに起因する強化間隙を埋める可能性があるため、アクチュエータが異なるモード強化を提供することを可能にする。たとえば、一方のアクチュエータは、音響出力（３００〜６００Ｈｚ）のための共振モードを強化することができ、他方のアクチュエータは、触覚出力（３００Ｈｚ未満）を強化することができる。それに代えて、またはそれに加えて、双方のアクチュエータは、異なる使用モードのために音響出力を強化することができる。たとえば、アクチュエータのうちの一方は、レシーバモードのためにより低い応答レベルでより広い低周波数帯域幅を強化することができ、他方のアクチュエータは、ラウドスピーカモードのためにより高い応答レベルでより狭い低周波数帯域幅を強化することができる。
【００５６】
この明細書で説明された主題および動作の実施形態は、この明細書において開示された構造およびそれらの構造的均等物を含む、デジタル電子回路において、もしくは、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアにおいて、もしくは、それらのうちの１つ以上の組合せにおいて実現され得る。この明細書で説明された主題の実施形態は、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ記憶媒体上で符号化された、１つ以上のコンピュータプログラム、すなわち、コンピュータプログラム命令の１つ以上のモジュールとして実現され得る。
【００５７】
図９は、例示的なコンピュータシステム９００の概略図である。システム９００は、前述の実現化例に関連して説明された動作（たとえば、コントローラ９２の動作）を実行するために使用され得る。いくつかの実現化例では、上述のコンピューティングシステムおよびデバイスならびに機能動作は、この明細書において開示された構造（たとえばシステム９００）およびそれらの構造的均等物を含む、デジタル電子回路において、有形に具体化されたコンピュータソフトウェアまたはファームウェアにおいて、コンピュータハードウェアにおいて、もしくは、それらのうちの１つ以上の組合せにおいて実現され得る。システム９００は、ラップトップ、デスクトップ、ワークステーション、携帯情報端末、サーバ、ブレードサーバ、メインフレーム、および他の適切なコンピュータ（モジュラー車両のベースユニットまたはポッドユニットに設置された車両を含む）といった、さまざまな形態のデジタルコンピュータを含むよう意図されている。システム９００はまた、携帯情報端末、携帯電話、スマートフォン、および他の同様のコンピューティングデバイスなどのモバイルデバイスを含み得る。加えて、システムは、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus：ＵＳＢ）フラッシュドライブなどの携帯型記憶媒体を含み得る。たとえば、ＵＳＢフラッシュドライブは、オペレーティングシステムおよび他のアプリケーションを格納してもよい。ＵＳＢフラッシュドライブは、別のコンピューティングデバイスのＵＳＢポートに挿入され得る無線送信機またはＵＳＢコネクタなどの入力／出力コンポーネントを含み得る。
【００５８】
システム９００は、プロセッサ９１０と、メモリ９２０と、記憶デバイス９３０と、入力／出力デバイス９４０とを含む。コンポーネント９１０、９２０、９３０、および９４０の各々は、システムバス９５０を使用して相互接続される。プロセッサ９１０は、システム９００内での実行のための命令を処理することができる。プロセッサは、多数のアーキテクチャのうちのいずれかを使用して設計されてもよい。たとえば、プロセッサ９１０は、ＣＩＳＣ（Complex Instruction Set Computers：複雑命令セットコンピュータ）プロセッサ、ＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer：縮小命令セットコンピュータ）プロセッサ、またはＭＩＳＣ（Minimal Instruction Set Computer：最小命令セットコンピュータ）プロセッサであってもよい。
【００５９】
一実現化例では、プロセッサ９１０はシングルスレッドのプロセッサである。別の実現化例では、プロセッサ９１０はマルチスレッドのプロセッサである。プロセッサ９１０は、入力／出力デバイス９４０上にユーザインターフェイスについてのグラフィック情報を表示するために、メモリ９２０内または記憶デバイス９３０上に格納された命令を処理することができる。
【００６０】
メモリ９２０は、システム９００内の情報を格納する。一実現化例では、メモリ９２０はコンピュータ読取可能媒体である。一実現化例では、メモリ９２０は揮発性メモリユニットである。別の実現化例では、メモリ９２０は不揮発性メモリユニットである。
【００６１】
記憶デバイス９３０は、システム９００のための大容量記憶を提供することができる。一実現化例では、記憶デバイス９３０はコンピュータ読取可能媒体である。さまざまな異なる実現化例では、記憶デバイス９３０は、フロッピー（登録商標）ディスクデバイス、ハードディスクデバイス、光学ディスクデバイス、またはテープデバイスであってもよい。
【００６２】
入力／出力デバイス９４０は、システム９００のための入力／出力動作を提供する。一実現化例では、入力／出力デバイス９４０は、キーボードおよび／またはポインティングデバイスを含む。別の実現化例では、入力／出力デバイス９４０は、グラフィカルユーザインターフェイスを表示するためのディスプレイユニットを含む。
【００６３】
説明された特徴は、デジタル電子回路において、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアにおいて、またはそれらの組合せにおいて実現され得る。装置は、情報担体において有形に具体化されたコンピュータプログラム製品において、たとえば、プログラマブルプロセッサによる実行のためのマシン読取可能記憶デバイスにおいて実現され得る。方法ステップは、入力データに対して動作し、出力を生成することによって、説明された実現化例の機能を実行するための命令のプログラムを、プログラマブルプロセッサが実行することによって実行され得る。説明された特徴は、データ記憶システムとの間でデータおよび命令を送受信するために結合された少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスとを含むプログラマブルシステム上で実行可能な１つ以上のコンピュータプログラムにおいて有利に実現され得る。コンピュータプログラムは、ある活動を実行するために、またはある結果をもたらすためにコンピュータにおいて直接的または間接的に使用され得る１組の命令である。コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語またはインタープリタ型言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、それは、コンピュータ環境での使用にとって好適な、スタンドアロンプログラムとしての形態、もしくは、モジュール、コンポーネント、サブルーチン、または他のユニットとしての形態を含む任意の形態でデプロイメントされ得る。
【００６４】
命令のプログラムの実行のための好適なプロセッサは、例として、汎用および専用マイクロプロセッサの双方、ならびに、任意の種類のコンピュータの単独プロセッサまたは複数のプロセッサのうちの１つを含む。一般に、プロセッサは、読出専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたはそれら双方から、命令およびデータを受信するであろう。コンピュータの本質的要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを格納するための１つ以上のメモリとである。一般に、コンピュータはまた、データファイルを格納するための１つ以上の大容量記憶デバイスを含み、または、当該大容量記憶デバイスと通信するために動作可能に結合されるであろう。そのようなデバイスは、内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、および光学ディスクを含む。コンピュータプログラム命令およびデータを有形に具体化するのに好適である記憶デバイスは、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリ素子などの半導体メモリデバイス；内部ハードディスクおよびリムーバブルディスクなどの磁気ディスク；光磁気ディスク；ならびに、ＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを例として含む、あらゆる形態の不揮発性メモリを含む。プロセッサおよびメモリは、ＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit：特定用途向け集積回路）によって補足され、またはＡＳＩＣに組込まれ得る。
【００６５】
ユーザとの対話を提供するために、特徴は、ユーザに情報を表示するためのＣＲＴ（cathode ray tube：陰極線管）またはＬＣＤ（液晶ディスプレイ）モニタなどのディスプレイと、ユーザがコンピュータに入力を提供するために使用するマウスまたはトラックボールなどのポインティングデバイスおよびキーボードとを有するコンピュータ上で実現され得る。加えて、そのような活動は、タッチスクリーンフラットパネルディスプレイおよび他の適切な機構を介して実現され得る。
【００６６】
特徴は、データサーバなどのバックエンドコンポーネントを含む、もしくは、アプリケーションサーバまたはインターネットサーバなどのミドルウェアコンポーネントを含む、もしくは、グラフィカルユーザインターフェイスまたはインターネットブラウザを有するクライアントコンピュータなどのフロントエンドコンポーネントを含む、もしくは、それらの任意の組合せである、コンピュータシステムにおいて実現され得る。システムのコンポーネントは、通信ネットワークなどの任意の形態または媒体のデジタルデータ通信によって接続され得る。通信ネットワークの例は、ローカルエリアネットワーク（local area network：ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（wide area network：ＷＡＮ）、（アドホックメンバーまたは静的メンバーを有する）ピアツーピアネットワーク、グリッドコンピューティングインフラストラクチャ、およびインターネットを含む。
【００６７】
コンピュータシステムは、クライアントとサーバとを含み得る。クライアントとサーバとは一般に互いに離れており、典型的には、説明されたようなネットワークを通して対話する。クライアントとサーバとの関係は、コンピュータプログラムがそれぞれのコンピュータ上で実行され、クライアント−サーバ関係を互いに有することによって生じる。
【００６８】
この明細書は多くの具体的な実現詳細を含んでいるが、これらは、あらゆる発明の範囲または請求され得るものの範囲に対する限定として解釈されるべきでなく、むしろ、特定の発明の特定の実現化例に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。この明細書で別々の実現化例の文脈において説明されたある特徴はまた、単一の実現化例において組合されて実現され得る。反対に、単一の実現化例の文脈において説明されたさまざまな特徴はまた、複数の実現化例において別々に、または任意の好適な部分的組合せで実現され得る。また、特徴はある組合せで作用するとして上述され、さらには、そのようなものとして当初請求され得るものの、請求される組合せからの１つ以上の特徴が、場合によってはその組合せから削除されることがあり、また、請求される組合せが部分的組合せに、または部分的組合せの変形に向けられることがある。
【００６９】
同様に、図面には動作が特定の順序で図示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が図示された特定の順序でまたは順番に行なわれること、もしくは、図示されたすべての動作が行なわれることを必要とするものとして理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスキングおよび並行処理が有利であり得る。また、上述の実現化例におけるさまざまなシステムコンポーネントの分離は、すべての実現化例においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、説明されたプログラムコンポーネントおよびシステムは一般に、単一のソフトウェア製品に一体化され、または複数のソフトウェア製品へとパッケージ化され得る、ということが理解されるべきである。
【００７０】
このように、主題の特定の実現化例が説明されてきた。他の実現化例は、請求の範囲内にある。場合によっては、請求項に記載されたアクションは、異なる順序で行なうことができ、依然として望ましい結果を達成することができる。加えて、添付図面に示されたプロセスは必ずしも、望ましい結果を達成するために、図示された特定の順序または順番を必要とはしない。ある実現化例では、マルチタスキングまたは並行処理が有利であり得る。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月11日(2020.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の共振周波数を含む結合共振周波数応答を有するシステムであって、前記システムは、
屈曲波パネルを含み、前記屈曲波パネルは、前記屈曲波パネルの構成、形状、および構造に対応するパネル共振周波数応答を有し、前記パネル共振周波数応答は、最低共振周波数を含む複数の共振周波数を含み、前記システムはさらに、
アクチュエータを含み、前記アクチュエータは、前記アクチュエータの構成、サイズ、および形状に対応するアクチュエータ共振周波数応答を有し、前記アクチュエータ共振周波数応答は、前記屈曲波パネルの前記最低共振周波数を約２／３〜１オクターブ下回るアクチュエータ共振周波数を含み、
前記アクチュエータは機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合され、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲における前記システムの前記結合共振周波数応答の共振周波数は、前記屈曲波パネルの前記最低共振周波数よりも低い、システム。
【請求項２】
前記アクチュエータが前記アクチュエータ共振周波数応答を生成するように前記アクチュエータを駆動するための電気信号を提供するようにプログラムされたコントローラをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記機械的駆動点は、前記屈曲波パネルのパネル共振モードに基づいて選択され、前記アクチュエータは、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの機械的インピーダンスと整合するように選択された機械的インピーダンスを有する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記アクチュエータは第１のアクチュエータであり、前記機械的駆動点は第１の機械的駆動点であり、前記システムはさらに、第２の異なる機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた第２のアクチュエータを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２のアクチュエータの前記第２の異なる機械的駆動点は、前記第１のアクチュエータの前記第１の機械的駆動点に対して非対称的であり、前記第２の機械的駆動点での前記第２のアクチュエータは、第２の異なる低周波数共振を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
それぞれの機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、与えられた前記低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての触覚応答に対応し、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての音響応答に対応する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記屈曲波パネルは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルに結合された空隙とを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記システムは、モバイルデバイスのコンポーネントである、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、分散モードアクチュエータである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
屈曲波パネルの最低共振モード周波数を判定するステップと、
前記屈曲波パネルの前記最低共振モード周波数のために、機械的駆動点を判定するステップと、
前記機械的駆動点のために、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの機械的インピーダンスを判定するステップと、
前記機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合するアクチュエータを選択するステップとを含む、方法であって、
前記アクチュエータの選択は、
前記共振モード周波数のために、前記アクチュエータの機械的インピーダンスを、前記機械的駆動点での前記屈曲波パネルの前記機械的インピーダンスと整合させることと、
前記アクチュエータの周波数が、前記屈曲波パネルの前記最低共振周波数を約２／３〜１オクターブ下回る、前記屈曲波パネルの前記共振モード周波数とは異なる第２の共振周波数であるように、前記アクチュエータの共振周波数を調整することとを含み、
前記屈曲波パネルと前記機械的駆動点に取付けられた前記アクチュエータとを含む結合システムは、前記屈曲波パネルの前記最低共振モード周波数よりも低い、３００Ｈｚ〜６００Ｈｚの範囲における共振周波数を有する、方法。
【請求項１２】
前記屈曲波パネルは、タッチスクリーンパネルと、ディスプレイパネルと、前記ディスプレイパネルに結合された空隙とを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記屈曲波パネルは、モバイルデバイスのコンポーネントである、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
追加の異なる機械的駆動点で前記屈曲波パネルに機械的に結合する追加のアクチュエータを選択するステップをさらに含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記追加のアクチュエータの前記追加の異なる機械的駆動点は、前記アクチュエータの前記機械的駆動点に対して非対称的であり、前記追加の機械的駆動点での前記追加のアクチュエータは、追加の異なる低周波数共振を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
それぞれの機械的駆動点で前記屈曲波パネルに取付けられた各アクチュエータは、それぞれの低周波数帯域幅と、前記それぞれの低周波数帯域幅についてのそれぞれのレベルとを提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第１のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての触覚応答に対応し、第２のそれぞれの低周波数帯域幅は、前記屈曲波パネルについての音響応答に対応する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記屈曲波パネルは、フラットパネルディスプレイを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記屈曲波パネルは、フラットパネルディスプレイを含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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