JP2023116768A - ディスプレイスピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成によって低音域まで充分に出力することが可能なディスプレイスピーカを提供する。【解決手段】ディスプレイパネル２と、振動子３と、一つ以上の振動錘４と、を備え、前記振動子３は、前記ディスプレイパネル２に面接合され、前記振動錘４は、前記振動子３に結合される。【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイスピーカに関する。

近年、液晶、ＯＬＥＤ等によって構成されるディスプレイパネルは、その厚さを薄く製造されるようになって来ており、その使用用途もテレビやＰＣのモニタだけではなくタブレットやスマートフォンの画面にも広く利用されている。テレビやモニタではその大画面化もあり、搭載するスピーカにも薄型化および小面積であることが強く求められてきており、また、スマートフォンやタブレットでは、簡便かつ小型の機器構成でスピーカを搭載するという要請が高まっている。
例えばＯＬＥＤテレビにおいては、動電型スピーカの構造を応用したアクチュエータをディスプレイパネルの裏面に設置し、パネルそのものを振動させて音を再生するものも出てきている。ただしこのアクチュエータは、ＯＬＥＤパネルに対して厚さが数十倍もあるのが現状である。

このような状況に対応して、特許文献１では、ディスプレイの裏面に設けて利用できる電気音響変換フィルムについて、開示している。この文献には、フィルムの構造や使用される材料の種類の選択、さらにはその組合せの特性を吟味することによって、肉声および楽器の音を安定に再現することを考察した電気音響変換フィルムが記載されている。

国際公開第２０１３／０４７８７５号

上述の電気音響変換フィルムのように、薄いフィルム状の振動子を機器に装着して音を出す技術分野においては、低音領域の音を充分な強さで出力できるか否かが技術的課題の一つとされている。特許文献１に記載の電気音響変換フィルムは、フィルムの構造や使用される材料の選択、およびそれらの組合せによる特性の吟味によって、実験環境においては、良い特性が得られたとしても、実装される機器の状態によっては、その特性を充分発揮できない恐れがある。すなわち振動させる対象のディスプレイの構成や構造についていろいろな場合が考えられる為、その出力特性が実験段階と同等に再現できない恐れがある。このように、この電気音響変換フィルムを実施するためには、検討事項が複数あり、容易な試行によって所望の特性を得ることは、困難をともなう恐れがある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、簡便な構成によって低音域まで充分に出力することが可能なディスプレイスピーカを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のディスプレイスピーカは、ディスプレイパネルと、振動子と、一つ以上の振動錘と、を備え、前記振動子は、前記ディスプレイパネルに面接合され、前記振動錘は、前記振動子に結合される。
このような発明によれば、振動子がディスプレイパネルに面接合され、振動錘が振動子に結合されるので、低音域まで充分に出力可能なディスプレイスピーカが実現できる。

また、本発明のディスプレイスピーカは、ディスプレイパネルと、振動子と、一つの接合部材と、一つ以上の振動錘と、を備え、前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の一部が前記ディスプレイパネルに接合され、前記振動錘は、前記振動子に結合される。
このような発明によれば、振動子が接合部材を介して振動子の一部がディスプレイパネルに接合され、振動錘が振動子に結合されるので、低音域まで充分に出力可能なディスプレイスピーカが実現できる。

本発明の一態様においては、前段のディスプレイスピーカにおいて、前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の中心近傍が前記ディスプレイパネルに接合され、前記振動錘は、前記振動子の周辺近傍に結合される。
このような構成によれば、振動子が接合部材を介して振動子の中心近傍がディスプレイパネルに接合され、振動錘が振動子の周辺近傍に結合されるので、振動子の出力をディスプレイパネルに効率良く伝えることができる。

本発明のディスプレイスピーカは、ディスプレイパネルと、振動子と、ディスプレイパネルの裏面から離間して位置する押圧支持構造と、一つ以上の押圧部材と、を備え、前記振動子は、前記ディスプレイパネルに面接合され、前記押圧部材は、前記押圧支持構造と前記振動子との間に結合される。
このような発明によれば、振動子がディスプレイパネルに面接合され、押圧部材が押圧支持構造と前記振動子との間に結合されるので、低音域まで充分に出力可能なディスプレイスピーカが実現できる。

また、本発明のディスプレイスピーカは、ディスプレイパネルと、振動子と、一つの接合部材と、ディスプレイパネルの裏面から離間して位置する押圧支持構造と、一つ以上の押圧部材と、を備え、前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の一部が前記ディスプレイパネルに接合され、前記押圧部材は、前記押圧支持構造と前記振動子との間に結合される。
このような発明によれば、振動子が接合部材を介して振動子の一部がディスプレイパネルに接合され、押圧部材が押圧支持構造と振動子との間に結合されるので、低音域まで充分に出力可能なディスプレイスピーカが実現できる。

本発明の一態様においては、前段のディスプレイスピーカにおいて、前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の中心近傍が前記ディスプレイパネルに接合され、前記押圧部材は、前記振動子の周辺近傍に結合される。
このような構成によれば、振動子が接合部材を介して振動子の中心近傍がディスプレイパネルに接合され、押圧部材が振動子の周辺近傍に結合されるので、振動子の出力をディスプレイパネルに効率良く伝えることができる。

本発明の一態様においては、前記ディスプレイパネルは、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）パネルである。
このような構成によれば、本発明を効果的に実現することができる。

本発明によれば、簡便な構成によって低音域まで充分に出力することが可能なディスプレイスピーカを提供することができる。

本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの効果を説明するためのグラフである。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの全体構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１は、ディスプレイパネル２、振動子３、および振動錘４を備えている。振動子３は、ディスプレイパネル２の背面２１に面接合されており、振動錘４は、振動子３の背面３１に結合されている。

図１には、ディスプレイパネル２は、振動子３が面接合されている部分の拡大断面図が示されている。振動子３は、電気信号を物理的振動に代える素子であって、本実施の形態ではピエゾ素子を採用する。ピエゾ素子は、電界を印加すると形状が変化する圧電効果を利用した素子である。振動子３に電気信号が印加されると、その信号波形に従った物理的振動すなわち主として厚さの変化が振動子３に発生する。ここで電気信号は、肉声、楽器、あるいは環境音等を含む人間の可聴域にある音を振動子３に発生させるための信号であり、これを振動子３に印加することによって所望の音源を再生することを目的としている。

電気信号の印加によって振動子３に発生した物理振動は、その裏面に振動子３が面接合されているディスプレイパネル２に伝達されてディスプレイパネル２自身を振動させる。すなわち、ディスプレイパネル２全体が、従来のスピーカのコーン紙等の振動面としての動作を兼ねることになる。このとき、振動子３の裏面には振動錘４が結合されているので、この構成により、振動子３が、重量のある振動錘４に反力をとって、振動子３からディスプレイパネル２へと伝達する物理振動を効率良く伝達し、従来出力できなかった、低音域の音を出力できるようにするという効果を得ることができる。

図２は、上述の効果を説明するための実験データのグラフ５である。この実験とは、まず、評価用のマイクロフォンをディスプレイスピーカ１から距離を置いた位置に設置する（図示せず）。次に、振動子３に電気信号を印加することによって、ディスプレイスピーカ１に所定の周波数の音を一定振幅で出力させ、ディスプレイスピーカ１から距離を置いた位置に設置したマイクロフォンがディスプレイスピーカ１から発生した音を受信した際にマイクロフォンに生じた電気信号の大きさを記録する。図２のグラフ５は、この実験のデータが、横軸５１にディスプレイスピーカ１から出力される音の周波数、縦軸５２に前記のマイクロフォンの出力を表している。

グラフ５には、３種類のディスプレイスピーカ１のデータ５３、５４、５５がプロットされており、それぞれ、振動錘４をもたないディスプレイスピーカ１の出力データ５３、振動錘４を結合させたディスプレイスピーカ１の出力データ５４、およびデータ５４よりも重い振動錘４を結合させたディスプレイスピーカ１の出力データ５５を示している。

グラフ５からわかるとおり、振動錘４をもたないディスプレイスピーカ１のデータ５３は、周波数５００Ｈｚ（５６）より低い帯域では出力が得られていない。また、周波数５００Ｈｚ（５６）の出力についても、データ５３の出力は、１０程度なのに対して、振動錘４が結合されたディスプレイスピーカ１のデータ５４、５５は、５０以上の出力が得られている。そして、データ５４、５５では、さらに低い周波数２００Ｈｚ（５７）でも、出力が得られており、以上の結果により、振動錘４を結合させることによって、あきらかにディスプレイスピーカ１の音の出力が大きくなるように改善できることがわかる。

図３は、このようなディスプレイスピーカ１の全体構成を示す模式図である。ここでディスプレイスピーカ１は、ディスプレイパネル２全体で、三カ所に、振動錘４を備えた振動子３２、３３、３４が面接合されている。ディスプレイスピーカ１の入力電気信号としては、ステレオのＬ信号（左音源）６１とＲ信号（右音源）６２が入力される。Ｌ信号６１とＲ信号６２のそれぞれは、高域フィルタ（ＨＰＦ）と低域フィルタ（ＬＰＦ）でフィルタリングするため２系統の入力に分離される。

ここで、Ｌ信号６１の高域フィルタ（ＨＰＦ）を通過した信号６３は、ディスプレイパネル２の左に配置された振動子３２に印加され、Ｒ信号６２の高域フィルタ（ＨＰＦ）を通過した信号６４は、ディスプレイパネル２の右に配置された振動子３４に印加される。Ｌ信号６１の低域フィルタ（ＬＰＦ）を通過した信号６５とＲ信号６２の低域フィルタ（ＬＰＦ）を通過した信号６６は、ミキサ６７で混合されてその出力６８は、ディスプレイパネル２の中央に配置された振動子３３に印加される。このような構成によって、振動子３２、３４の振動によって、左右のステレオサウンドを実現すると共に、ディスプレイパネルの中央に備えられ振動子３３から低音を出力し低音域用スピーカウーファーの作用を実現する。

以上述べたように、本実施形態においては、振動子３がディスプレイパネル２に面接合され、振動錘４が振動子３に結合されるので、振動錘４に反力をとって振動子３の物理振動を効率良くディスプレイパネル２に伝達することが可能となる。すなわち、振動子３に振動錘４を結合させるという簡便な構成によって、ディスプレイパネル２の振動板としての機能を有効に活用し、低音域まで充分に出力可能なディスプレイスピーカが実現できる。

本実施形態では、ディスプレイパネル２の面内の三カ所に振動子３を設ける構成としたが、これに限定されず、出力特性を考慮して、ディスプレイパネル２の面内にいくつ設けも良い。その際、それぞれの振動子３に印加する音の帯域のフィルタリングや図示していないゲイン調整なども任意に構成して良い。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１０は、ディスプレイパネル２、振動子３、および複数の振動錘４を備えている。本実施形態が、第１実施形態と異なっている点は、振動錘４として、１個ではなく、複数個の振動錘４が振動子３の背面３１に結合されている点である。本実施形態では、ディスプレイスピーカ１０の特性を考慮しながら、最適な位置に最適な重さの振動錘４を結合することができる。例えば、振動力が強い振動子３の中心部分では、反力を増加させるため重い振動錘４を結合させ、振動力が弱まる周辺部分では、中心に比べて軽い振動錘４を結合させる等の調整が可能である。したがって、第１実施形態の作用、効果に加えて、振動錘４によるディスプレイスピーカ１０のさらに細かい特性の調節が可能となる。

（第３実施形態）
図５に、本発明の第３実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１１は、ディスプレイパネル２、振動子３、接合部材６と、および振動錘４を備えている。振動子３は、接合部材６を介して振動子３の一部がディスプレイパネル２に接合され、振動錘４は、振動子に結合されている。図５に示すように、本実施形態では、振動子３は、接合部材６を介して振動子３の中心近傍がディスプレイパネル２に接合され、振動錘４は、振動子３の周辺近傍に結合されている。本実施形態に係る振動子３としては、平面形状が長方形状の薄板であり、電気信号の印加に伴って主として長方形状の長手方向に沿って反りが発生するものを適用する。

本実施形態では、振動子３が、接合部材６を介してその中心近傍の一部がディスプレイパネル２に接合され、振動錘４は、振動子３の長手方向の端近傍に結合されるので、第１実施形態の作用、効果に加えて、振動子３の振動をさらに効率よくディスプレイパネル２に伝達可能となっている。

（第４実施形態）
図６に、本発明の第４実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１２は、ディスプレイパネル２と、振動子３と、ディスプレイパネル２の裏面から離間して位置する押圧支持構造７１と、押圧部材７２と、を備え、振動子３は、ディスプレイパネル２に面接合され、押圧部材７２は、押圧支持構造７１と振動子３との間に結合されている。本実施形態に係る振動子３は、第１および第２の実施形態に係る振動子３と同じく、電気信号の印加に伴って主に厚さの変化が発生するものである。

押圧支持構造７１と、押圧部材７２は、押圧機構７を構成している。押圧支持構造７１は、ディスプレイパネル２の裏面から距離を置いて設けられた剛体の面で形成されており、押圧部材７２は、弾性部材で形成されている。本実施形態では、この押圧機構７により、振動子３をディスプレイパネル２に対して押しつける力を付与し、第１実施形態の振動錘４と同様の効果が得られるように構成されている。このように押圧機構７を採用しているので、本実施形態では、第１実施形態の作用、効果に加えて、第１実施形態の振動錘４の重量を用いることが必要なくなり、ディスプレイスピーカ１２を軽量化可能となる。
なお、本実施形態では、押圧支持構造７１は、剛体の面で形成されたが、これに限定されず、押圧部材７２によって、振動子３に押圧力を付与できる構造であれば良い。例えば格子状のフレームで構成しても良い。

（第５実施形態）
図７に、本発明の第５実施形態に係るディスプレイスピーカの拡大断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１３は、ディスプレイパネル２と、振動子３と、ディスプレイパネル２の裏面から離間して位置する押圧支持構造７１と、押圧部材７２と、を備え、振動子３は、ディスプレイパネル２に面接合され、押圧部材７２は、押圧支持構造７１と振動子３との間に結合されている。

押圧支持構造７１と、押圧部材７２は、押圧機構７を構成している。本実施形態が第４実施形態と異なっている点は、押圧部材７２として、１個ではなく、複数個の押圧部材７２が、押圧支持構造７１と振動子３との間に結合されている点である。本実施形態では、複数の押圧部材７２をディスプレイスピーカ１３の特性を考慮しながら、最適な位置に最適な弾性力の押圧部材７２を結合することができる。例えば、振動力が強い振動子３の中心部分では、押圧力を増加させるため弾性力の高い押圧部材７２２を結合させ、振動力が弱まる周辺部分では、中心に比べて弾性力の弱い押圧部材７２１を結合させる等の調整が可能である。したがって、第４実施形態の作用、効果に加えて、押圧部材７２によるディスプレイスピーカ１３のさらに細かい特性の調節が可能となる。

（第６実施形態）
図８に、本発明の第６実施形態に係るディスプレイスピーカの要部平断面図を示す。
本実施形態に係るディスプレイスピーカ１４は、ディスプレイパネル２、振動子３、接合部材６と、ディスプレイパネル２の裏面から離間して位置する押圧支持構造７１と、押圧部材７２と、を備えている。振動子３は、接合部材６を介して振動子３の一部がディスプレイパネル２に接合され、押圧部材７２は、押圧支持構造７１と振動子３との間に結合されている。本実施形態に係る振動子３は、第３の実施形態に係る振動子３と同じく、平面形状が長方形状の薄板であって電気信号の印加に伴って主として長方形状の長手方向に沿って反りが発生するものである。図８に示すように、本実施形態では、振動子３は、接合部材６を介して振動子３の中心近傍がディスプレイパネル２に接合され、押圧部材７２は、振動子３の周辺近傍に結合されている。押圧支持構造７１と押圧支持部材７２は、押圧機構７を構成しており、振動子３を接合部材６を介してディスプレイパネル２に押しつける押圧力を付与している。

本実施形態では、振動子３が、接合部材６を介してその中心近傍の一部がディスプレイパネル２に接合され、押圧部材７２は、振動子３の長手方向の端近傍に結合されているので、第４実施形態の作用、効果に加えて、振動子３の振動をさらに効率よくディスプレイパネル２に伝達可能となっている。

上述の実施形態においては、振動子としてピエゾ素子を用いる構成としたが、これに限定されず、ディスプレイパネルを振動させることができればどのような素子でも本発明に用いることが可能である。例えば、誘電体エラストマー、電場応答性高分子ゲル、あるいはイオン導電性高分子ゲル等を使用しても本発明は実施可能である。
また、ディスプレイパネルとしては、液晶パネル、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）パネル等を採用することができる。

１、１０、１１、１２、１３、１４ ディスプレイスピーカ
２ ディスプレイパネル
３ 振動子
４ 振動錘
６ 接合部材
７１ 押圧支持構造
７２、７２１、７２２ 押圧部材

Claims (7)

1. ディスプレイパネルと、
   振動子と、
   一つ以上の振動錘と、を備え、
   前記振動子は、前記ディスプレイパネルに面接合され、
   前記振動錘は、前記振動子に結合されるディスプレイスピーカ。
2. ディスプレイパネルと、
   振動子と、
   一つの接合部材と、
   一つ以上の振動錘と、を備え、
   前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の一部が前記ディスプレイパネルに接合され、
   前記振動錘は、前記振動子に結合されるディスプレイスピーカ。
3. 前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の中心近傍が前記ディスプレイパネルに接合され、
   前記振動錘は、前記振動子の周辺近傍に結合される請求項２に記載のディスプレイスピーカ。
4. ディスプレイパネルと、
   振動子と、
   ディスプレイパネルの裏面から離間して位置する押圧支持構造と、
   一つ以上の押圧部材と、を備え、
   前記振動子は、前記ディスプレイパネルに面接合され、
   前記押圧部材は、前記押圧支持構造と前記振動子との間に結合されるディスプレイスピーカ。
5. ディスプレイパネルと、
   振動子と、
   一つの接合部材と、
   ディスプレイパネルの裏面から離間して位置する押圧支持構造と、
   一つ以上の押圧部材と、を備え、
   前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の一部が前記ディスプレイパネルに接合され、
   前記押圧部材は、前記押圧支持構造と前記振動子との間に結合されるディスプレイスピーカ。
6. 前記振動子は、前記接合部材を介して前記振動子の中心近傍が前記ディスプレイパネルに接合され、
   前記押圧部材は、前記振動子の周辺近傍に結合される請求項５に記載のディスプレイスピーカ。
7. 前記ディスプレイパネルは、ＯＬＥＤ（有機ＬＥＤ）パネルである請求項１から６のいずれか１項に記載のディスプレイスピーカ。

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