CN114173228A - 扬声器系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及扬声器制造技术领域，具体的说是一种能够减小影像与声音在空间上的偏差、进而提供具有现场感的影像显示的特别适用于电视的扬声器系统及其应用，其特征在于，包含平板扬声器以及电磁式扬声器，其中平板扬声器与电磁式扬声器的交叉频率在500Hz以上，所述平板扬声器设置在显示装置背面，所述电磁式扬声器设置在显示装置底部，本发明与现有技术相比，体积小、影像与声音失真小，能够减小影像与声音在空间上的偏差，进而提供更具有现场感的影像显示。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器制造技术领域，具体的说是一种能够减小影像与声音在空间上的偏差、进而提供具有现场感的影像显示的特别适用于电视的扬声器系统及其应用。
背景技术
在电视界以使用显像管方式的显示设备的兴起向使用等离子方式、液晶方式等薄型显示设备的薄型电视变迁，近年来，采用有机发光半导体等具有自发光方式的显示功能的超薄电视在市场上被广泛认可，大部分显像管式的电视制造商都已经停止了生产。从冷阴极管的发光装置到LED的发光装置的变迁实现了液晶电视的薄型化。理想形式是结合了冷阴极管等具有重量的设备被删除后的轻量化附加价值的壁挂式电视机产品，其中尤其是作为自发光型显示装置的OLED由于其厚度为0.5mm-0.7mm，而且外部不需要LED等发光装置，因此有可能实现比以往液晶显示装置更薄的超薄电视。另外，由于不需要安装LED的空间，也实现了小镜框型电视的产品化。然而，尽管OLED具有上述1mm以下的压倒性薄型优点，但现在只有窄镜框被实用化，具有壁挂结构的薄型电视的实用化仍有困难。
电视的基本功能是显示图像和输出声音，前者通过OLED具有窄镜框结构的附加值来实现。另一方面，关于后者在电视框体的背面安装电磁式扬声器的方法是主流，电磁式扬声器的凹凸形状导致其厚度过厚。目前，薄型电磁扬声器的极限为20mm左右，实际用于实现电视所需再现频率电磁扬声器的最小直径约为25mm左右，若将该尺寸的扬声器如图34所示安装在电视的背面，用OLED获得的1mm以下的厚度的优点将被抵消，电视的壳体将变厚，此外，电视背面产生凸起部，壁挂式扬声器从设计性方面也难以实现。如果将扬声器安装在画面的侧面的话，电视机背面会变平，壁挂的实用化是可能的，但是会破坏窄镜框的设计性。
在此简单介绍把现场感作为最大附加值的电影院影像再生原理：电影院里网状屏幕的背面设有朝向观众的扬声器，向观众发出声音，由于通过该网状物的声音可以直接传递给观众，所以观众可以感觉登场人物的声音是从屏幕发出的，或者直接从影像中听到效果音，来强烈地感受到现场感。但是像上述的电视那样在背面配置扬声器的情况下，由于不能向观众直接发出声音，所以会产生影像和声音在空间上的偏差，变成缺乏现场感的影像显示。
在这种情况下，研究人员已经提出了平板扬声器，如文献特許第3763848号公報，该平板扬声器通过激振元件振动薄面板来产生声音，其具有在薄板状部件上粘贴驱动源例如电磁螺线管、压电陶瓷等激振元件而被激励的面板产生声音的功能。由于其可以从显示器直接发出声音，所以具有临场感的影像再生成为可能。
然而现有的平板扬声器装置没有考虑到在使用过程中对诸如当前的OLED之类的超薄显示设备的振动影响。从被激振物获得的声音的大小P取决于幅度的大小X，并且通常可以建立P∝X的关系。另外，X根据激振物所具有的力F与被激振物的刚性K的关系，成立胡克定律X=F/K；在需要LED的液晶面板的情况下，若包含背面的导光板，则板的厚度为3mm～4mm。另一方面，OLED如上所述是0.5mm～0.7mm。该显示装置的板的刚性K将其杨氏模量设为E，截面二次矩设为I，板的宽度设为a，板的厚度设为h时，因为I=ah3/3，得到K=48EI/L3=16Eah3/L3；可以看出，板的厚度的刚性K取决于板厚度的三次方。假设OLED为0.7mm，液晶面板为3mm，得到(0.7/3）3 ≓ 0.013，刚性大不相同。这意味着在OLED和液晶面板的等效弯曲所需的力之间产生1/0.013≃77倍的差。
为了证实，特开2009-100223被申请。该文献提出了在OLED背面粘贴振动致动器的结构。该文献基本上类似于专利3763848的结构。也就是说，从上述理论式和特开2009-100223可以看出，OLED是带有显示功能的被激振物，其可以通过激振元件以较小的力量产生较大振动显示影像和图像。因此，在通过激振元件激励而获得较大声音的情况下，必将对OLED施加振动，而当显示设备振动时，存在观众观看的影像或图像发生画面抖动的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种兼具利用OLED自发光式显示装置振动发音的平板扬声器和与显示装置分离设置的电磁式驱动扬声器、能够减小影像与声音在空间上的偏差、进而提供具有现场感的影像显示的特别适用于电视的扬声器系统及其应用。
本发明通过以下措施达到：
一种扬声器系统，其特征在于，包含平板扬声器以及电磁式扬声器，其中平板扬声器与电磁式扬声器的交叉频率在500Hz以上，所述平板扬声器设置在显示装置背面，所述电磁式扬声器设置在显示装置底部。
本发明所述显示装置采用为OLED自发光式显示器。
本发明进一步，所述平板扬声器与电磁式扬声器的交叉频率在3000Hz以下。
本发明中OLED屏的尺寸为420mm×240mm×0.7mm，OLED屏背面粘贴两种不同尺寸的压电扬声器振子，两种压电扬声器振子分别为：45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子；还设有数字音频处理及驱动电路，数字音频处理及驱动电路中设有分别与音频信号放大器相连的高频左声道输出电路、高频右声道输出电路以及低频输出电路，所述高频左声道输出电路与高频右声道输出电路中均设有高通滤波器，高通滤波器的输出端分别与两个压电扬声器振子相连，高通滤波器对送入的音频信号进行一阶6dB/oct处理，所述低频输出电路中设有低通滤波器，低通滤波器的输出端与电磁式扬声器相连，低通滤波器对送入的音频信号进行-6dB/oct处理。
本发明中OLED屏的尺寸为1770mm×996mm×0.7mm，OLED屏背面粘贴两种不同尺寸的压电扬声器振子，分别为：45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子；还设有数字音频处理及驱动电路，数字音频处理及驱动电路中设有分别与音频信号放大器相连的高频左声道输出电路、高频右声道输出电路以及低频输出电路，所述高频左声道输出电路与高频右声道输出电路中均设有高通滤波器，高通滤波器的输出端分别与压电扬声器振子相连，高通滤波器对送入的音频信号进行一阶6dB/oct处理，所述低频输出电路中设有低通滤波器，低通滤波器的输出端与电磁式扬声器相连，低通滤波器对送入的音频信号进行-6dB/oct处理。
本发明中OLED屏背面粘贴两个45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，以及两个90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，压电扬声器振子位于OLED屏长边的三等分线上或位于OLED屏短边的三等分线上；进一步，所述OLED屏背面的尺寸大的压电扬声器振子位于尺寸小的压电扬声器振子下侧。
本发明中压电扬声器振子中的压电陶瓷片采用钛锆酸铅制成，层叠10-20枚30μm的压电陶瓷片后进行压着烧成，烧结温度为1050℃，外部电极一和外部电极二分别印刷在陶瓷元件的上下两侧，并在陶瓷元件的一侧设有与该侧外部电极无电气连接的外部电极三，外部电极三绕压电元件侧面后与陶瓷元件另一侧的外部电极相连，对外部电极进行烧结处理，烧结温度为600℃，然后进行高压电场极化处理，获得压电扬声器振子。
本发明中压电扬声器振子采用自动诱发弯曲振动的单模结构和双振结构，其中设有金属板，金属板的上下两侧分别经导电粘结剂粘贴固定压电元件，每个压电元件的压电陶瓷板的上下两面设有彼此不导通的外部电极，两个压电元件沿偏振方向对应设置在金属板的两侧，外部驱动信号送入后，金属板上侧的压电元件收缩，下侧的压电元件伸展；金属板两端设有用于与OLED屏连接固定的支承部件，外部送入交流电信号后，金属板上下侧的压元件在不同方向上重复伸缩而产生弯曲振动，实现压电扬声器振子围绕支承部件上下弯曲振动。
本发明所述平板扬声器中设有两个以上多层压电扬声器振子，进一步，所述平板扬声器中的多层压电扬声器振子具有两种以上不同的形状，如矩形、圆形、椭圆形、正多边形、菱形、平行四边形、星型、梯形、三角形等常见几何形状。
本发明所述平板扬声器中的两个以上多层压电扬声器振子采用并联方式与分压电阻串联，避免电流过大损坏元器件。
本发明还提出了一种扬声器系统的应用，其特征在于，将上述扬声器系统应用于电视中，以实现电视厚度范围为0.5mm-2.0mm，电视输出的音频信号在500Hz以下时，采用电磁式扬声器，输出的音频信号在3000Hz以上时，采用压电扬声器。
本发明与现有技术相比，体积小、影像与声音失真小，能够减小影像与声音在空间上的偏差，进而提供更具有现场感的影像显示。
附图说明：
附图1 本发明实施例1中压电陶瓷元件相对OLED屏的贴付位置。
附图2 本发明中10KHz的谐波振动的模拟分析示意图。
附图3 振动板的尺寸对谐振频率的影响示意图。
附图4 发声示意图。
附图5 人机位置示意图。
附图6 十几岁感知不同电视尺寸的图像抖动的频率数据。
附图7 十几岁感知不同电视尺寸的图像抖动的频率曲线图。
附图8、附图9及附图10分别为二十几岁、四十几岁、六十几岁对不同电视尺寸的图像感知抖动的频率曲线图。
附图11 对不同电视尺寸的图像抖动可感知的频率曲线。
附图12 低频扬声器在电视的下部面向观众设置的示意图。
附图13 数字音频处理及驱动示意图。
附图14、图15、图16为19~80寸电视不同节目不同年龄段临场感的频率感受。
附图17 第一实施例中压电扬声器振子结构示意图，附图17（a）为剖面图，附图17（b）为外部电极连接示意图，附图17（c）为极化处理示意图。
附图18 粘贴在OLED背面侧的压电元件的形态示意图。
附图19 为压电扬声器振子的引线电极示意图。
附图20 为OLED的引起弯曲变形示意图，其中附图20（a）为无外部信号输入时的状态图，附图20（b）为弯曲状态示意图。
附图21为OLED的频响曲线。
附图22 为低音反射型扬声器系统结构示意图。
附图23 为低音反射型扬声器系统频响曲线。
附图24 为同时驱动压电扬声器和电磁扬声器系统的频响曲线。
附图25 为实施例2中增加压电元件后OLED的贴付方式示意图。
附图26 为多个元件结构下的频响曲线。
附图27 为压电扬声器采用低通滤波后的频响曲线。
附图28 为驱动压电扬声器和电磁扬声器系统的频响曲线。
附图29 为实施例2的结构示意图。
附图30 为极化后的压电陶瓷片在电压下的形变示意图。
附图31 表示向该元件施加交流电压时的位移形变。
附图32 振动元件围绕支承部件上下弯曲变形示意图。
附图33 振动元件围绕支承部件上下弯曲振动示意图。
附图34-附图36为实施例3中平板压电扬声器振子的结构示意图。
附图标记：压电元件1、外部电极2、外部电极3、高压电场方向4、外部电极5、焊料6、引线7、引线8、透明玻璃基板9、有机EL面板10、压电元件11、反射性扬声器系统12、开口腔13、低音炮14、筐体 15、偏振方向16、金属板17、支承部件18。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。
如现有技术所示，可以在液晶显示器等显示装置上粘贴激励用的致动器来生成声音，被激励的显示器如图2所示具有10k频率的分割振动，所述分割振动使空气振动，作为声音传到人的耳朵；振动体产生振动位移并产生声音输出时的声音强度I由以下公式表示：
I=½ρｃω2∆ｘ2，公式中ρ、c根据气体的温度和气压稍有不同，但这里可将ρ和c作为常数K进行考察；
这种情况下声音的强度I由以下公式表示：I=½Κ.(2πƒ)2.∆ｘ2；也就是说，声音强度I取决于振动体的频率和位移量，并且意味着在高频下不需要较大的位移来获得期望声音的强度；然而，在电视实际使用中的宽频率范围内保持声音的恒定强度，尤其是在低频范围内，需要比高频范围更大的位移量。
另一方面，以本发明所述的显示器是展示电视图像的装置，因此，当显示器本身发生大的振动时，所观看的图像也会发生大的摇晃，图像会出现抖动现象（以下称为画面抖动现象），这会损害电视的基本功能；因此，在使用电视显示器的振动来产生声音的情况下，仅通过显示器的振动来进行从低频到高频的全频带的声音的再生是不现实的；
因此，如本发明那样使用显示器产生声音的压电扬声器和为了防止上述低频振动中的图像抖动而有效地驱动再现低频频带的电磁式扬声器，两者是电视用平板扬声器实用化的关键要素。
一般家庭使用的电视屏幕尺寸为19英寸到80英寸左右。在通过OLED输出影像的情况下，振动的谐振频率根据尺寸而不同。图3是通过计算从19英寸到80英寸的主谐振频率而获得的结果。这里，使用线固定OLED的外周的解析模型，并且厚度从0.3mm到0.7mm。由图3可以看出，谐振频率f取决于屏幕尺寸和厚度。
另外，此厚度下大多数的一次谐振频率都在100Hz以下，但是一般的电视用扬声器的再现频带为100Hz～12kHz，也可以说激励OLED而再生声音的功能中是处于实用范围内。
在这里，有必要掌握在人的视觉中感觉到画面抖动的面板的振动频率。于是进行了以下实验：
（1）将10几～60几岁的观众按年龄划分为6个部分，随机抽取10名观众；
（2）让观众观看OLED作为显示器的电视
（3）此时使用的电视的显示装置采用厚度为0.6mm的OLED，对图像信号输入一般的SMPTE彩条信号。
（4）在上述（3）的显示装置的背面粘贴如图4直径50mm、厚度30mm的电磁式螺线管致动器，施加振动，从显示装置发出声音，此时，激励信号是用从10kHz逐渐下降到100Hz的正弦波扫频信号。
（5）如图5所示，让观众在与电视的距离L变化为0.5m、1.0m、2.0m、5.0m，在各位置观看上述步骤（3）的SMPTE色条的同时听上述步骤（4）输出的声音。
（6）在上述步骤（5）的观看期间，记录由于显示设备的振动而图像开始抖动时的频率。
（7）上述步骤（1）至（6）的实验以图像尺寸19英寸、32英寸、50英寸、65英寸、80英寸进行，再根据年龄层10岁（The teen age）、20岁、40岁、60岁进行分类。
通过上述一系列的实验，能够把握各年龄段、感知各尺寸电视的图像抖动的频率。
这些实验结果的一个例子总结在图6中。图6是表示对10多岁的观众进行了该实验时的详细结果的数据。所有的数据都采集了10名观众的平均值。倾向性地将电视的尺寸变大的话，感觉画面抖动的频率会变高。另外，通过保持距离，感知画面抖动的频率会降低。将该数据汇总到图表中的是图7。即使是80英寸的大型电视，大约400Hz以上的振动也不会让人感觉画面抖动。
图8～图10是关于20多岁、40多岁、60多岁总结的结果。基本上和年龄无关，都表现出了相同的倾向。另外，随着年龄的增长，感觉画幅模糊的频率也降低了。10多岁的人对画风的感知度最高。如果将这些图8～图10的所有数据重叠，则如图11所示。用阴影围起来的边框部分是通过面板的振动而感觉到图像抖动的频率区域。从这些结果来看，通过以500Hz以上的频率驱动OLED，几乎所有的观众都能在没有画面抖动的情况下观看影像。
然而，仅将500Hz以上的频率作为声音信号来再现也不能说是充分的信息。基于吉他、鼓等低频的频率对于乐曲的再生是不可缺少的， 300~500Hz的频率是判断人的声音所需要的再生频带。因此，需要构成与显示装置分离的电磁式驱动同时驱动的扬声器系统，以补充500Hz以下的频率。
当基于上述条件仅通过压电扬声器再现声音时，由于不能再现500Hz以下的频率，所以低音的音压不足。因此，本发明主要需要对以低频再生为主要目的电磁扬声器进行考察。原则上，电磁式扬声器设置在与影像显示设备完全不同的位置，因此无需担心因发声而引起的影像抖动。另外，电磁扬声器与压电扬声器相比具有更宽的再现频带，因此，也可以覆盖整个电视声音的再现，观众从电视画面的高度的3倍的距离看电视。该距离在电视视听上被认为是理想位置的上述步骤（2）的距离内，在电视画面的中心部分的高度设置麦克风采集噪音。然而，如上所述，在电影院获得的临场感是通过从显示影像的画面发出声音而获得的，因此为了在电视上获得有临场感的声音，必须使用压电扬声器进行声音再生。
尤其是通过增加压电扬声器的数量来产生立体声的环绕效果或者通过输出进行相位操作的信号来获得模拟环绕效果的系统等不同，与电影院一样，直接从影视图像中发出声音来让观众感受到的临场感。为了进行验证，进行了以下实验：
步骤1：将上述图4电磁式螺线管致动器粘贴并施加振动，从显示设备OLED发出声音的用作视听电视（即设置本发明所述扬声器系统中的平板扬声器），这里使用了19英寸、50英寸、80英寸的电视。
步骤2：观众从距离电视画面的高度的3倍的位置看电视，这个距离在看电视上是理想的位置，所选依据参考网址：http://www.enjoy.ne.jp/~k-ichikawa/TV_distance.html
步骤3：图12该距离在电视视听上被认为是理想位置的上述2）的距离以及在电视画面的中心部分的高度设置麦克风；
步骤4：图12低频扬声器（即设置本发明所述扬声器系统中的电磁式扬声器）在电视的下部面向观众设置；
步骤5：在上述步骤1的平板扬声器和电磁式扬声器中分别放入粉色噪声；此时，用上述步骤3的麦克风测量噪声，调整各扬声器的输入大小，使压电扬声器（平板扬声器）和电磁扬声器的噪声水平相等；
步骤6：构成图13那样的驱动系统，将高通滤波器连接到平板扬声器（PiezoDriver），其截止频率设为500Hz，由此不会发生OLED的图像抖动；
步骤7：同样低通滤波器连接图13的电磁扬声器（SUB WOOWER），其截止频率可以在3kHz以下变化；
步骤8：将视频信号输入具有图13所示的声音驱动电路的OLED中，声音信号通过图13所示的驱动系统同时输入到压电扬声器和电磁扬声器中，由此，能够与OLED的影像同步地从压电扬声器以及电磁式扬声器产生声音；
步骤9：随机从20多岁、40多岁、50多岁的观众中选出10名观众，这些观众通过上述系统观看影像和声音，在这里，样品影像中分别观看了电影（STAR WARS的战斗场景）、音乐人的演唱会、体育转播（足球世界杯）；
在上述步骤9的情况下，连接到电磁式低音炮的低通滤波器的截止频率从10kHz逐渐下降100Hz，基本上截止频率越高，电磁式低音炮发出的声音越占主导地位。因此，通过降低截止频率，压电扬声器声音的影响占主导地位。得到观众随着截止频率的变化而感到临场感的频率。
根据上述,感知结果，可以把握压电扬声器和电磁式扬声器的截止频率和给观众的临场感的依赖度。
这些实验的结果汇总在图16中。虽然依赖试听的倾向类型有不同，但不管年龄大小，在2000Hz～3000Hz以下都能感受到临场感
因此，粘贴在自发光式显示装置上的位移元件因振动而使显示装置振动并发音的压电扬声器和同时驱动与显示装置分离的电磁式驱动扬声器系统中，上述压电扬声器和电磁扬声器的交叉频率在500Hz以上且在3000Hz以下是防止画面抖动，并且能够获得临场感的频率条件。
实施例1：
参照图17～图24，说明基于上述截止频率的优化条件使用了OLED的电视的平板扬声器的实施例。在下面的说明中，将OLED平板扬声器产生声音的方向设为OLED平板扬声器1的正面侧，将其相反面设为背面侧进行说明；
图17(a),(b)是粘贴在OLED背面侧的压电元件的形态。在这里使用的压电元件中使用了钛锆酸铅的压电材料。在做成生坯后层叠10~20枚30μm的薄片后进行压着烧成。烧结温度为1050℃。将外部电极2、5分别印刷到烧成的压电元件1的上下表面上并进行烧制。在一侧的电极的一部分上同时形成与该外部电极2没有电连接的其他外部电极3，该外部电极3通过如图17（b）所示绕元件侧面的电极与背面的外部电极5连接。电极2、3、5的烧结温度为600℃。然后，如图17（c）所示，通过向上下表面的电极之间施加高压电场来极化。极化后的压电元件1，通过向上下电极2、5施加电压，压电元件1在纵向方向上延伸。在本实施例中，烧制后产生90mm×30mm×0.5mm的矩形元件。
如图18所示，将该图17（a）的元件粘贴在OLED的背面。本发明所使用的OLED构成为，在如图所示的透明玻璃基板9上，从玻璃基板侧粘贴透明电极层、有机发光层、反射层层叠的有机EL面板10。这里使用了420mm×240mm×0.7mm的OLED。参照图18～图20进行说明，在该OLED的背面中心部用环氧基粘合剂粘贴元件1。此时如图19所示，在元件1的外部电极2上使用焊料6设置引线7，进而在电极3上同样使用焊料6设置引线8。当在该引线7、8之间施加电压时，元件1伸展，但由于用环氧粘合剂固定的面被OLED约束，无法拉伸，所以如图20所示，OLED引起弯曲变形。例如，通过在引线7和8之间施加交流电压，OLED上下弯曲振动，使空气振动产生声音。
将该OLED固定在支架上，采用示意图13的数字音频处理及驱动电路。图21A是在这种情况下使高通滤波器（HPF）短接并以1m的距离测量的声压特性。有效音频大约从300Hz左右到6kHz附近。但是，该频率特性中高频声压不足，在听觉上会产生稍低的声音。图20的弯曲振动的谐振频率源于元件1的尺寸，元件尺寸越大，谐振频率越低。因此，如图1所示粘贴了不同尺寸的元件11。此时，元件11的尺寸为45mm×15mm×0.5mm。通过上述方法驱动该OLED时的声压特性如图21B所示。低频下的特性与图21A相同，但5kHz～10kHz的声压变大。从听觉上来说，高频的声音也可以清晰地延伸出来。但是因为以400Hz发出有效的声音，所以可以确认OLED的图像抖动。因此，使用图13的电路的高通滤波器，将施加到元件1、11上的信号的频率用一阶6dB/Oct切断，画面抖动消失。
如上所述，如果仅用OLED产生声音，就不会听到低频的声音，因此使用电磁式低音来进行低频校正。这里使用了如图22所示的低音反射型扬声器系统12。所使用的低音扬声器是阻抗8Ω、口径160mm的移动线圈型。在图23A中示出了其频率特性（1m测量）。在图13的驱动系统中，通过Audio Amp对向SUB WOOWER侧的输入进行了增益控制，以与图21A的频率特性中1kHz附近的声压大致相等。再生频带一般具有20Hz～10kHz的特性。为了获得前述的临场感，如图23B所示，在图13的低通滤波器中进行了从1kHz进行-6dB/Oct的衰减设定。
图24是同时在图13的电路中驱动并测量这些压电扬声器和电磁扬声器系统12的结果。从20Hz到10kHz的平坦性可以得出。
在这个平板扬声器系统中加入了包含声音的影像信号进行了视听确认，画面没有抖动，可以进行充满临场感的视听。
实施例2：
参照图25～图28等说明与本发明有关的第2实施例。使用第一实施例中使用的压电元件1、元件11，采用1770mm×996mm×0.7mm的OLED作为面板。与第一实施例相比，OLED的尺寸变大，因此如图25所示增加了元件的数量并进行了粘贴。粘贴位置在长边方向、短边方向分别3等分位置上合计粘贴了4个元件。图26是此时的频率特性。与第一实施例相比，OLED的面积变大，空气的排除容积增加，因此整体的声压上升。另外，再生频带也下降到300Hz附近。在这个OLED上输入有音乐信号的影像信号，播放后确认画面抖动。因此，与第一实施例相同，使用图13的电路的高通滤波器（HPF），将施加到元件1、11的信号的频率用6dB/Oct切断，图像抖动的发生消失。
同第1实施例，如果仅用OLED产生声音，则不会听到低频的声音，因此在低频校正中使用电磁式低音炮。这里也使用图22的低音反射型扬声器系统12。在图27A中示出了其频率特性（在1m距离处测量）。与第一实施例相同，Audio Amp控制了向SUB WOOWER侧的输入，以使其与图26的频率特性中1kHz附近的声压大致相等。再生频带一般具有20Hz～10kHz的特性。为了获得前述的临场感，如图27B所示，在图13的低通滤波器中进行了从1kHz开始进行-6dB/Oct的衰减设定。
图28是同时在图13的电路中驱动并测量这些平板扬声器和电磁扬声器系统12的结果。从20Hz到10kHz的平坦性已经被发现，即使是使用大型OLED的情况下，也可以毫无抖动地进行临场感的影像鉴赏。
尽管已经描述了如元件1那样产生简单伸缩位移的压电元件，但是也将参考图29～图33来描述另一压电元件的示例。图29A是压电元件的外观图。如图29B所示，设置了在压电陶瓷板的上下两面都不能导通的外部电极2。当如图29C所示连接电路并施加高压时，压电陶瓷具有极化方向，如20所示。此外，如图30A所示，将两个元件结合在偏振方向20上，并用具有导电性的粘接剂在金属薄板21的两面上粘合，形成电路。该电路通电时，如图30（b）所示，上面的元件收缩，下面的元件伸展。通过这种作用，元件1将金属板21形成边界面，并且分别变形为弯曲形状。该作用通过使施加电压的方向相反而变形成相反的形状。图31表示向该元件施加交流电压时的位移形状。从图中也可以看出，上下元件为了在不同方向上重复伸缩而产生弯曲振动，此外，如图32所示，支承部件22固定在该振动元件的两端部。由此，振动元件围绕支承部件上下弯曲振动。如图33所示，当振动元件的支承部件22连接到OLED的背面并输入驱动信号时，弯曲振动通过支承部件22传递到OLED的表面，并且与第一实施例和第二实施例相同，在OLED的表面上产生振动。因此，压电元件的形态也可以采用自动诱发弯曲振动的单模结构和双振结构。
实施例3：
本例提供了一种适用于上述扬声器系统的平板压电扬声器振子，如附图34所示，设有9层单个压电陶瓷片，第5层为内部隔离层，内部隔离层以上的单个压电陶瓷片的极化方向，与使用时所加电场方向相反，从而产生缩短变位，内部隔离层以下的单个压电陶瓷片的极化方向，与使用时所加电场方向相同，从而产生伸缩变位，进而整体变位量增加；
如附图35、36所示，平板压电扬声器振子中的压电陶瓷片呈长方形，长宽比为3:1-10:1，所述平板压电扬声器振子包括用于中高频发声的平板压电扬声器振子和用于中低频发声的平板压电扬声器振子，其中用于中高频发声的平板压电扬声器振子中的压电陶瓷片的面积为用于中低频发声的平板压电扬声器振子中压电陶瓷片面积的1/10。
极化时3-1所加电极为-电极，3-2为+电极，3-3为GND电极；从而保证极化方向如图34中所加箭头所示，1、3、7、9层为向下箭头所示，2、4、6、8层为向上箭头所示；压电陶瓷正常工作时，3-1、3-2采用导电引线焊接接通，从而引入电场正极，3-3为GND电极回路接入。从而压电陶瓷片内部产生电场方向如图中箭头反向所示，1、3、、6、8为向上方向，2、4、7、9层为向下箭头所示方向。从而使上半部分极化方向同所加电场方向相反；下半部分极化方向同所加电场方向相同；从而产生变位形态，增加变位量，从而增加相位振幅，从而提高发音音量。
所述平板压电扬声器振子采用PZT、KNN或其他体系无铅或含铅材料制备而成；积层工艺采用压力机或等静压设备，采用100-300MPa/cm2压强，压制而成；所述平板压电扬声器振子内部电极采用Ag/Pd金属材料制备而成，外部电极采用Au、Ag等金属材料制备而成。
Claims (10)
1.一种扬声器系统，其特征在于，设有平板扬声器以及电磁式扬声器，其中平板扬声器与电磁式扬声器的交叉频率在500Hz以上，所述平板扬声器设置在显示装置背面，所述电磁式扬声器设置在显示装置底部。
2.根据权利要求1所述的一种扬声器系统，其特征在于，所述显示装置为OLED显示器。
3.根据权利要求1所述的一种扬声器系统，其特征在于，所述平板扬声器与电磁式扬声器的交叉频率在3000Hz以下。
4.根据权利要求2所述的一种扬声器系统，其特征在于，OLED屏的尺寸为420mm×240mm×0.7mm，OLED屏背面粘贴两种不同尺寸的压电扬声器振子，两种压电扬声器振子分别为：45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子；还设有数字音频处理及驱动电路，数字音频处理及驱动电路中设有分别与音频信号放大器相连的高频左声道输出电路、高频右声道输出电路以及低频输出电路，所述高频左声道输出电路与高频右声道输出电路中均设有高通滤波器，高通滤波器的输出端分别与两个压电扬声器振子相连，高通滤波器对送入的音频信号进行一阶6dB/oct处理，所述低频输出电路中设有低通滤波器，低通滤波器的输出端与电磁式扬声器相连，低通滤波器对送入的音频信号进行-6dB/oct处理。
5.根据权利要求2所述的一种扬声器系统，其特征在于，OLED屏的尺寸为1770mm×996mm×0.7mm，OLED屏背面粘贴两种不同尺寸的压电扬声器振子，分别为：45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子；还设有数字音频处理及驱动电路，数字音频处理及驱动电路中设有分别与音频信号放大器相连的高频左声道输出电路、高频右声道输出电路以及低频输出电路，所述高频左声道输出电路与高频右声道输出电路中均设有高通滤波器，高通滤波器的输出端分别与压电扬声器振子相连，高通滤波器对送入的音频信号进行一阶6dB/oct处理，所述低频输出电路中设有低通滤波器，低通滤波器的输出端与电磁式扬声器相连，低通滤波器对送入的音频信号进行-6dB/oct处理。
6.根据权利要求5所述的一种扬声器系统，其特征在于，OLED屏背面粘贴两个45mm×15mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，以及两个90mm×30mm×0.5mm的矩形压电扬声器振子，压电扬声器振子位于OLED屏长边的三等分线上或位于OLED屏短边的三等分线上。
7.根据权利要求6所述的一种扬声器系统，其特征在于，所述OLED屏背面的尺寸大的压电扬声器振子位于尺寸小的压电扬声器振子下侧。
8.根据权利要求4或5中任意一项所述的一种扬声器系统，其特征在于，压电扬声器振子中的压电陶瓷片采用钛锆酸铅制成，层叠10-20枚30μm的压电陶瓷片后进行压着烧成，烧结温度为1050℃，外部电极一和外部电极二分别印刷在陶瓷元件的上下两侧，并在陶瓷元件的一侧设有与该侧外部电极无电气连接的外部电极三，外部电极三绕压电元件侧面后与陶瓷元件另一侧的外部电极相连，对外部电极进行烧结处理，烧结温度为600℃，然后进行高压电场极化处理，获得压电扬声器振子。
9.根据权利要求4或5中任意一项所述的一种扬声器系统，其特征在于，压电扬声器振子采用自动诱发弯曲振动的单模结构和双振结构，其中设有金属板，金属板的上下两侧分别经导电粘结剂粘贴固定压电元件，每个压电元件的压电陶瓷板的上下两面设有彼此不导通的外部电极，两个压电元件沿偏振方向对应设置在金属板的两侧，外部驱动信号送入后，金属板上侧的压电元件收缩，下侧的压电元件伸展；金属板两端设有用于与OLED屏连接固定的支承部件，外部送入交流电信号后，金属板上下侧的压元件在不同方向上重复伸缩而产生弯曲振动，实现压电扬声器振子围绕支承部件上下弯曲振动。
10.一种如权利要求1-7中任意一项所述扬声器系统的应用，其特征在于，将如权利要求1-7中任意一项所述的扬声器系统应用于电视中，以实现电视厚度范围为0.5mm-2.0mm，电视输出的音频信号在500Hz以下时，采用电磁式扬声器，输出的音频信号在3000Hz以上时，采用压电扬声器。
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