RO119049B1 - Unitate de afişare - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o unitate de afişare (137), care cuprinde un ecran de afişare (37) montat într-o carcasă (101) ce susţine un difuzor (81), care înglobează un element radiant (2) acustic, de tip distribuit, şi un traductor (9) montat integral şi exclusiv pe respectivul element radiant (2), pentru a produce vibrarea lui, astfel încât acesta să rezoneze. ŕ

Description

Invenția se referă la o unitate de afișare destinată vizualizării informației, unitatea de afișare fiind de tipul celor care conțin difuzoare.

Este cunoscută, din cererea de brevet GB-A-226286, soluția de realizare a unui difuzor în formă de panou, cuprinzând:

- un element radiant în varii moduri, rezonant, în formă de panou de tip sandwich, formând o construcție celulară unitară alcătuită din două straturi peliculare dintr-un material, despărțite printr-un miez evidențiat prin secționarea transversală a construcției celulare, panoul având, independent de direcție, un coeficient de rezistență la încovoiere (B) egal cu masa panoului la puterea a 3-a, per unitate de suprafață (μ), de valoare minimă 10;

- un dispozitiv de montare care susține panoul sau îl fixează de un corp de susținere, în mod liber și neamortizat;

- un dispozitiv electromecanic de acționare cuplat la panou și care este utilizat pentru excitarea panoului rezonant, radiant în varii moduri, ca răspuns la aplicarea unui semnal electric corespunzător benzii de frecvențe de lucru a difuzorului.

Pentru realizarea prezentei invenții se folosesc elemente de un anumit tip, structură și configurație care pot fi obținute în mod obișnuit și/sau în particular, prin aplicarea cunoștințelor din publicația cererii de brevet PCT WO97/09842, al cărei solicitant este același cu cel al cererii de brevet PCT care a stat la baza deschiderii fazei naționale a prezentei cereri de brevet. Astfel de elemente au capacitatea de a întreține și propaga, prin intermediul undelor de flexiune, energie de vibrație de intrare, în zona sau zonele operaționale care, de regulă, se extind transversal pe grosime, și nu neapărat până la marginile respectivului element sau elemente, fiind configurate cu sau fără anizotropie de rigiditate a flexiunii pentru a avea componente de vibrație de tip rezonant, în mod avantajos distribuite, în respectiva sau respectivele zone, pentru realizarea unui cuplări acustice cu mediul ambiant, având amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul respectivei zone, pentru dispunerea unui traductor în respectiva sau respectivele zone, în special în acea parte sau părți în mod operațional active sau mobile ale acestora, eficace în ceea ce privește activitatea vibrației acustice și în ceea ce privește semnalele, de regulă electrice, corespunzătoare conținutului acustic a unei astfel de activități vibraționale. în publicația cererii de brevet PCT WO97/09842 menționată, sunt prezentate utilizările unor astfel de elemente, în cadrul unor dispozitive cum sunt dispozitivele acustice pasive fără traductor, cum ar fi, de exemplu, pentru reverberație, pentru filtrarea acustică sau pentru realizarea unei armonii acustice într-un spațiu sau într-o încăpere, și în dispozitivele acustice active cu traductor, cum sunt, de exemplu, cele din gama foarte largă a surselor acustice sau difuzoare, când acestora le sunt furnizate semnale de intrare, pentru a fi convertite respectiv în semnal sonor, sau cum sunt, de exemplu, microfoanele, când acestea sunt expuse unui semnal sonor pentru a fi convertit într-un alt semnal.

Această invenție se referă în mod deosebit la dispozitive acustice active, de exemplu sub forma unor difuzoare pentru mijloace de afișare vizuală. Elemente de tipul celor de mai sus sunt denumite în cele ce urmează radiatoare acustice de mod distribuit și sunt caracterizate conform cererii PCT menționate anterior și/ sau în alt mod, conform prevederilor specifice din aceasta descriere.

Invenția reprezintă o unitate de afișaj vizual cuprinzând un ecran de afișare, o carcasă în care este montat ecranul de afișare și un difuzor în carcasă, fiind caracterizată prin aceea că difuzorul cuprinde un element ușor, rigid, care are capacitatea de a întreține și propaga, prin undele de flexiune, energie vibratorie de intrare, în cel puțin o zonă activă care se întinde transversal pe grosime, pentru a avea componente vibratorii de tip rezonant, repartizate pe zona respectivă, și pentru a avea amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul acelei zone, pentru dispunerea în unul din respectivele

RO 119049 Β1 amplasamente sau locații, a unui traductor montat integral și exclusiv, pe elementul radiant 50 menționat, pentru a determina vibrarea respectivului element radiant, astfel încât acesta să intre în rezonanță, formându-se astfel un emițător acustic care generează o radiație acustică atunci când rezonează. Radiatorul poate fi dintr-o bucată cu carcasa. Carcasa poate avea un perete extern cu care radiatorul este dintr-o bucată. Radiatorul poate cuprinde un miez celular dispus între straturi de acoperire, unul dintre straturile de acoperire fiind dintr-o bu- 55 cată cu carcasa. Acel strat de acoperire menționat poate fi mai subțire decât grosimea generală a peretelui carcasei. Peretele extern al carcasei poate fi prevăzut cu o canelură care înconjoară radiatorul și care definește o suspensie elastică cuplând difuzorul la carcasă. în canelură poate fi prevăzută cel puțin o fantă, pentru a mări capacitatea de flexiune a suspensiei. 60

Unitatea de afișare, conform invenției, prezintă avantajul utilizării, în cadrul alcătuirii sale, a unui element radiat în formă de panou, dobândind prin urmare toate avantajele aferente acestuia:

- are o construcție simplă, de greutate redusă;

- este ușor de realizat și de integrat în cadrul unei unități de afișare; 65

- permite obținerea unei distribuiri, în mod uniform, a rezonanței pe întreg cuprinsul panoului.

în continuare este prezentat un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig.1...4, care reprezintă:

- fig.1, schema constructivă a unui difuzor de tip distribuit, conform descrierii invenției 70 din publicația cererii de brevet PCT WO97/09842;

- fig.2a, vedere printr-o secțiune transversală, parțială, după linia de secționare A-A din fig.1;

- fig.2b, vedere printr-o secțiune transversală, la scară mărită, a unui element radiant cu funcționare în mod distribuit, de tipul celui din fig.2a, prezentat în două variante de 75 realizare;

- fig.3, vedere în perspectivă a unei unități de afișare incorporând un difuzor, conform invenției;

- fig.4, vedere printr-o secțiune transversală, parțială, a difuzorului din fig.3.

în fig.1 este prezentat un difuzor 81, în formă de panou, de tipul celui descris în publi- 80 cația cererii de brevet PCT WO97/09842, al cărei solicitant este același cu cel al cererii de brevet PCT care a stat la baza deschiderii fazei naționale a prezentei cereri de brevet, difuzorul 81 având în alcătuire un cadru 1, rectangular, de care se fixează niște mijloace de suspensie elastică 3, dispuse de jur împrejurul conturului său periferic intern, ce susțin un element radiant 2, acustic, sub formă de panou, de tip distribuit (cu funcționare în mod distri- 85 buit). Un traductor 9, de exemplu de tipul celui prezentat pe larg în publicațiile cererilor de brevet PCT WO97/09859, WO97/09861, WO97/09859 având aceeași dată și același solicitant cu ale cererii de brevet PCT, este montat integral și exclusiv pe, sau în cadrul elementului radiant 2, sub formă de panou, într-un amplasament predeterminat, definit prin coordonatele x și y, și a cărui localizare se calculează în conformitate cu cele prezentate în publi- 90 cația cererii de brevet PCT W097/09842, mai sus menționată, în scopul de a produce, în panou, unde de flexiune care să provoace intrarea lui în rezonanță, în scopul generării unei emisii acustice de ieșire.

Traductorul 9 este comandat printr-un amplificator de semnal 10, de exemplu, un amplificator de audiofrecvență conectat la traductor cu ajutorul unor conductoare 28. Sarcina 95 amplificatorului de semnal 10 și necesarul de putere pot fi cele normale, similare cu cele ale difuzoarelor convenționale conice, iar sensibilitatea este de ordinul 86...88 dB/wați în

RO 119049 Β1 condițiile utilizării într-o încăpere mobilată. Impedanța de sarcină a amplificatorului de semnal 10 este în mare măsură rezistivă, fiind de 6 ohmi, acesta disipând o putere de 20...80 wați. Atunci când miezul și/sau straturile peliculare ale panoului sunt metalice, acestea pot fi realizate astfel, încât să se comporte ca un radiator de căldură al traductorului, pentru a evacua căldura din bobina ansamblului bobină-motor a traductorului și pentru a îmbunătăți astfel bilanțul energetic.

în fig.2a și 2b sunt prezentate secțiuni transversale parțiale, tipice pentru difuzorul 81 din fig.1. în fig. 2a este prezentat modul în care cadrul 1, mijloacele de suspensie elastice 3 și elementul radiant 1 sub formă de panou, sunt conectate împreună, folosind niște niște mijloace de îmbinare adezivă 20. Ca materiale adecvate pentru realizarea cadrului 1 menționăm structurile ușoare de tip rame de tablou confecționate din metal extrudat, aliaj de aluminiu sau plastic. Pentru mijloacele de suspensie elastice 3 este indicată folosirea unor materiale elastice cum ar fi, de exemplu cauciucul sau plasticul, ambele de tip spumă. Ca materiale adecvate pentru mijloacele de îmbinare adezivă 20, menționăm adezivii epoxidici, acrilici, cianoacrilați etc.

în fig. 2b este prezentat, la scară mărită, elementul radiant 2 sub formă de panou ușor, rigid, ce are în alcătuire un miez 22, confecționat dintr-o spumă 97, rigidă, din material plastic ca, de exemplu, clorură de polivinil reticulată, sau o matrice celulară 98 având o structură de tip fagure realizată din folie metalică, plastic sau dintr-un alt material similar, și ale cărui celule se găsesc dispuse transversal, în raport cu planul panoului, fiind închise de două straturi peliculare 21, opuse, realizate, de exemplu, din hârtie, carton, plastic sau din foi sau folii metalice. Când straturile peliculare 21 sunt din plastic, pentru creșterea modulului său (Young), acestea vor putea fi întărite cu fibre, într-un mod în sine cunoscut, fibrele putând fi, de exemplu din carbon, sticlă, Kevlar® sau similar.

Materialele propuse pentru realizarea staturilor peliculare acoperitoare și a celor de întărire includ carbon, sticlă, Kevlar ®, Nomex ® însemnând fibre de aramid etc, de diferite structuri și texturi, cum ar fi hârtia, stratificatele de hârtie presată, melamină și diferitele pelicule din mase plastice sintetice, de modul (Young) ridicat, precum Mylar-ul ®, Kaptan-ul ®, policarbonatul, fenolul, poliesterul sau masele plastice asociate, și mase plastice întărite cu fibre etc., și folii și foi metalice. Studiile și cercetările efectuate asupra clasei Vectra de materiale termoplastice polimerice cu cristale lichide au pus în evidență faptul că pot fi utilizate cu bune rezultate pentru formarea prin injectare a straturilor peliculare acoperitoare sau a învelișurilor ultrasubțiri de dimensiuni relativ reduse, de exemplu cu diametre de până la circa 30 cm. Acest material formează el însuși o structură cu cristale orientate în direcția de injectare, oferind o orientare preferențială pentru o mai bună propagare a energiei acute, de la punctul de acționare până la marginile panoului.

în plus, o astfel de tehnică de formare a termoplasticelor de tipul celor menționate sau de alt tip permite ansamblului de utilaje de formare să transporte piese de poziționare și centrare, cum ar fi, de exemplu, cel de tip șanțuri sau inele pentru amplasarea cu precizie a părților componente ale traductorului, cum ar fi ansamblul bobină motor și suspensia magnetică. Mai mult, pentru unele tipuri de materiale, mai puțin rezistente, folosite la confecționarea miezului, se apreciază că ar fi avantajos să se mărească local, cu până la 150% din diametrul traductorului, grosimea statului pelicular acoperitor, de exemplu pe o porțiune sau pe suprafață circulară, în vederea creșterii rezistenței respectivei porțiuni sau suprafețe și cuplării în mod avantajos a energiei vibratorii, în panou. în acest fel, prin folosirea unor materiale spongioase mai moi, se îmbunătățește răspunsul în înaltă frecvență.

Materialele utilizate pentru confecționarea stratului folosit ca miez sunt în formă de fagure sau au aspect ondulat, fiind fabricate din foi sau folii realizate pe bază de aliaje de aluminiu sau Kevlar®, Nomex®, hârtie obișnuită sau presată, precum și din diferite tipuri

RO 119049 Β1 de straturi peliculare din mase plastice sintetice, cum ar fi masele plastice expandate sau spongioase, sau chiar materialele sub formă pastă, inclusiv aerogel de metale dacă sunt de densitate suficient de mică. Unele dintre materialele adecvate pentru confecționarea stratului folosit ca miez, prezintă practic proprietatea de a-și forma în mod automat staturile peliculare 150 acoperitoare, în momentul fabricării și/sau pot avea o rigiditate inerentă, suficientă pentru a putea fi utilizate între straturile peliculare acoperitoare, fără a necesita laminare. Un alt material, ce poate fi utilizat la confecționarea stratului folosit ca miez și având denumirea comercială ‘Rohacell’, este cunoscut pentru performanțele sale ridicate, fiind de tipul fără strat pelicular acoperitor, materialul putând fi utilizat ca panou radiant. Practic, se urmărește 155 obținerea unui material de greutate redusă și rigiditate globală corespunzătoare pentru o anumită aplicație particulară, presupunându-se inclusiv optimizarea în mod special a straturilor folosite ca miez, a straturilor peliculare acoperitoare și a porțiunilor de trecere dintre acestea două.

Unele dintre variantele preferențiale de realizare a unui astfel de panou utilizează folii 160 metalice sau folii din aliaje metalice, sau ca variantă alternativă, folosesc o întăritură din fibre carbonice. Ambele soluții de mai sus, precum și alte structuri de tip fagure metalice sau din aerogel (aliaj de Kevlar și de carbon), folosite drept miez, prezintă proprietăți deosebite de ecranare a frecvențelor radio, ceea ce constituie un element de o importanță deosebită în diferite aplicații EMC. Difuzoarele de tip conic sau panourile convenționale nu au astfel de 165 proprietăți inerente de ecranare EMC.

în afară de aceasta, trebuie avut în vedere că în variantele preferențiale de realizare a invenției, traductoarele piezoelectrice și cele electrodinamice prezintă radiații electromagnetice sau câmpuri magnetice de dispersie, de intensități neglijabile. Difuzoarele convenționale au câmpuri magnetice mari, care se pot ajunge până la un metru distanță, în lipsa luării 170 unor contramăsuri de compensare, specifice.

în cazul aplicațiilor în care se impune asigurarea unei bune ecranări, conexiunile electrice se pot face la părțile conductoare electric ale unui panou DML de tip corespunzător sau la o spumă electric conductoare, ori se poate recurge la utilizarea unei interfețe, similară celor folosite la montarea marginilor. 175

Mijloacele de suspensie elastice 3 asigură amortizarea marginilor panoului 2 pentru a preîntâmpina deplasările excesive ale marginilor respectivului panou. Suplimentar sau ca variantă de deplasare, mai poate fi folosită ca amortizare, aplicarea, de exemplu, a unor petece fixate pe panou în anumite poziții preselectate pentru atenuarea mișcărilor excesive în scopul de a asigura distribuirea, în mod uniform, a rezonanței pe întreg cuprinsul panoului. 180

Astfel de petice pot fi executate din material realizat pe bază de bitum, folosit de regulă la incintele difuzoarelor convenționale, sau pot fi realizate dintr-un material polimeric, laminat, elastic sau rigid. Unele materiale, în special hârtia și cartonul, precum și unele materiale folosite drept miez, pot prezenta proprietăți de autoatenuare. Atunci când se dorește, la confecționarea panoului, poate fi mărită amortizarea prin utilizarea de adezivi a căror durificare este 185 elastică, în locul utilizării unora de durificare rigidă.

O amortizare selectivă și eficientă presupune un mod de aplicare specific pe panou și inclusiv pe materialul laminat care este parte integrantă, permanentă, a acestuia. Marginile și colțurile se pot dovedi deosebit de importante pentru modurile de vibrație de joasă frecvență, ale panourilor, care sunt dominante și de mai mică dispersie. Fixarea marginilor, pen- 190 tru un element de amortizare, poate conduce în mod util la obținerea unui panou al cărui material, în formă laminată, să fie complet prins pe margini, chiar dacă colțunile acestuia vor rămâne relativ libere, de exemplu pentru a permite o eventuală extindere a funcționării la frecvențe relativ joase. Fixarea se poate face cu ajutorul unor materiale adezive sau chiar autoadezive. Alte forme utile de amortizare, în special atunci când se urmărește obținerea 195

RO 119049 Β1 unor anumite efecte speciale și/sau a frecvențelor de nivel mediu și înalt, se pot prezenta sub forma uneia sau mai multor greutăți adecvate, fixate de materialul laminat în anumite poziții predeterminate, practic localizate median în cadrul zonei respective.

Un panou acustic de tipul celor descrise mai sus este bidirecțional. Energia sunetului provenit de la difuzorul din spate nu prea este corelată cu cea a sunetului provenit de la difuzorul din față. în consecință, se obține avantajul unei însumări globale a puterii acustice din încăpere, o energie a sunetului uniform distribuit din punct de vedere al frecvențelor, efectelor de undă staționară reduse și cu avantajul unei mai bune reproduceri, la redarea sunetului, a spațiului și a ambientului natural înregistrat.

Dacă radiația emisă de un panou acustic este, în mare măsură, nedirecțională, trebuie însă avut în vedere faptul că procentul de corelare a informației acustice crește în afara axei. Pentru o mai bună focalizare a imaginilor stereo create în mod artificial, dispunerea difuzoarelor, ca și a imaginilor, la înălțimea unei persoane stând în picioare prezintă avantajul unui amplasament ușor în afara axei pentru ascultătorii care în mod obișnuit sunt sunt așezați, ceea ce conduce la optimizarea efectului stereofonic. în același mod, geometria triangulară stânga/dreapta care include ascultătorul oferă o componentă angulară suplimentară. în acest fel, se poate obține un bun efect stereofonic.

Pentru cazul unui grup de ascultători mai există un avantaj, comparativ cu redarea folosind un difuzor convențional. Prin natura de dispersie care caracterizează în mod intrinsec emisia sunetului realizată de către panoul acustic se produce un volum al sunetului care nu satisface legea de dependență invers proporțională cu pătratul distanței, pentru o sursă punctiformă echivalentă. Datorită faptului că reducerea intensității cu distanța este mult mai mică decât cea determinată prin aplicarea legii de dependență invers proporțională cu pătratul distanței, va rezulta că pentru ascultătorii așezați necentral, care ocupă locuri defavorizate, intensitatea câmpului pentru difuzorul de tip panou va produce un efect stereofonic superior, comparativ cu cel al difuzoarelor convenționale. Aceasta se datorează faptului că ascultătorul plasat necentral nu mai este supus dublului neajuns datorat apropierii de difuzorul situat în proxima vecinătate: în primul rând, excesiva creștere a volumului difuzorului situat în apropiere și, în al doilea rând, reducerea corespunzătoare a volumului pentru difuzorul mai îndepărtat.

Există, de asemenea, avantajul unui difuzor plat, în formă de panou, de greutate mică, cu aspect plăcut, de o bună calitate a sunetului, necesitând doar un traductor, fără producerea de translații ale sunetului pentru o întreagă gamă de sunete provenite de la fiecare diafragmă a panoului.

în fig.3 este prezentată o unitate de afișare 137, de exemplu un monitor pentru calculator sau alt echipament similar având un ecran de afișare 37 de orice tip, de exemplu cu tub catodic sau de tip afișaj cu cristale lichide. Unitatea de afișare 137 cuprinde o carcasă 101 de tip cutie având două părți laterale 102 opuse, fiecare fiind adaptată pentru încorporarea unui element radiant 2, acustic, de tip cu funcționare în varii moduri (multi-mod), în general utilizându-se unul similar celui descris mai sus, cu referire la fig. 1 și 2, pentru a alcătui un difuzor 81.

Carcasa 101 este turnată, fiind realizată din mase plastice, iar părțile laterale 102 sunt turnate cu zone în general rectangulare relativ subțiri în comparație cu grosimea de ansamblu a carcasei, mărginite cu niște caneluri 100, pentru a defini elementele radiante 2.

Aceste zone care constituie elementele radiante 2 sînt rigidizate pe fețele lor interioare cu un miez 22 ușor, pe care se dispune un strat acoperitor 21 pentru a forma elementul radiant de tip multi-mod sub forma unui panou rigid, ușor, de tipul celui descris mai sus, de exemplu cu referire la fig.1 și 2. Canelurile 100 definesc practic niște mijloace de suspensie

RO 119049 Β1 elastice 3, de tipul celor prezentate în fig. 1 și 2, iar carcasa 101 formează cadrul 1. în canelurile 100 pot fi prevăzute niște fante (nefigurate), care străpung carcasa 101 pentru a mări flexibilitatea mijloacelor de suspensie elastice 3.

Un traductor 9, de exemplu de tipul celor descrise în detaliu în publicațiile cererilor de brevet PCT W097/09859, W097/09861 și W097/09858, este fixat pe fiecare dintre panouri pentru a produce unde de flexiune în elementele radiante 2, în formă de panou, care să le provoace acestora intrarea în rezonanță, astfel încât să furnizeze un semnal acustic la ieșire.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Unitate de afișare cuprinzând un ecran de afișare (37), o cascasă (101) în care este montat ecranul de afișare (37), și un difuzor (81), caracterizată prin aceea că difuzorul (81) respectivei unități de afișare (137) cuprinde un element radiant (2) ușor și rigid având capacitatea de a întreține și propaga, prin undele de flexiune, energie vibratorie de intrare, în cel puțin o zonă activă care se întinde transversal pe grosime, pentru a avea componente vibratorii de tip rezonant repartizate pe zona respectivă, și pentru a avea amplasamente sau locații preferențiale, predeterminate, în interiorul acelei zone, pentru dispunerea, în unul din respectivele amplasamente sau locații, a unui traductor (9) montat integral și exclusiv, pe elementul radiant (2) menționat, pentru a determina vibrarea respectivului element radiant (2), astfel încât acesta să intre în rezonanță, formându-se astfel un emițător acustic care generează o radiație acustică atunci când rezonează.
2. 2. Unitate de afișare, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că elementul radiant (2) este integrat în cadrul cascasei (101).
3. 3. Unitate de afișare, conform revendicării 2, caracterizată prin aceea că respectiva cascasă (101) are un perete extern (102) în cadrul căruia este integrat elementul radiant (2).
4. 4. Unitate de afișare, conform revendicării 2 sau 3, caracterizată prin aceea că elementul radiant (2) are un miez celular (22), intercalat între niște straturi (21), despărțitoare, unul dintre aceste straturi (21) fiind integrat cascasei (101).
5. 5. Unitate de afișare, conform revendicării 4, caracterizată prin aceea că straturile (21), despărțitoare au o grosime inferioară grosimii peretelui mediu al cascasei (101).
6. 6. Unitate de afișare, conform oricăreia dintre revendicările de la 3 la 5, caracterizată prin aceea că peretele extern (102) al cascasei (101) are o canelură (100) care înconjoară elementul radiant (2) și care definește niște mijloace de suspensie elastică (3) ce cuplează difuzorul (81) cu cascasa (101).
7. 7. Unitate de afișare, conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că, respectiv, canelura (100) are cel puțin o fantă pentru creșterea flexibilității mijloacelor de suspensie elastică (3).