会说话的液晶面板

近期日本业者根据英国New Transducers（NTX）公司发表的DML（Distributed Mode Loudspeaker）分布振动专利技术，开发液晶面板振动发声的面板扩音器实用化技术。 DML的声音发生机制与自然界的声音发生机制非常类似，具有声音的指向性宽广、声音嘹亮、长时间听取无疲倦感、高直线性、低高频歪斜、低混音变调、直接音与反射音不会相互干涉等革命性优点，因此业者应用上述技术，开发可以使液晶银幕振动产生立体声音的面板扩音器Sound Vu系统模组。 由于面板立体声音模组系统与液晶银幕的影像完全同步，因此能够获得传统机械式扩音器无法达成的影音同步音效魄力。本文将介绍应用此新技术所开发出：会说话的液晶面板，其动作原理与应用。

发展经纬 图1是自由空间内某平板左右方向二次元，前后方向一次元模式的弯曲振动模型，虽然它只有两种频率的振动模型，不过却也显示若以更多的频率振动，它可以当作扩音器使用。 　 　 图2的轴为距离面板端的距离，轴为振幅时的基本波，与高频波的液晶面板振幅特性，如图所示若能以各频率产生相同强度振幅时，就可以获得频率特性非常平坦的面板。 　 　 图3是将、轴方向发生的共振频率与振幅特性平面化结果，如图所示若整合、轴方向发生的复数共振，就可以实现低峰值垂度（peak dip）、平坦的频率特性。 实际液晶面板扩音器必需考虑面板的弯曲刚性、面积密度、几何性尺寸、表面积、内部损失等参数，才能够决定成为最佳振动模式的支撑方法与作动器（Actuator）的加振点。

技术开发 照片1是个人电脑用会说话液晶面板「Sound Vu」的实际外观；图4是Sound Vu的基本结构。如图所示液晶面板前面设有透明面板（Clear Panel），利用左右侧的作动器元件加振产生声音，影像则通过透明面板显示，达成声音与影像一体化、同步化的影音视听效果。 使透明面板振动的作动器元件，设置在液晶面板左右侧狭窄空间内，为产生理想的共振模式，设计上必需根据面板形状、加振点、缓冲器规格进行个别调整。 　 　 　 说话液晶面板若应用在手机等可携式的产品中，由于SoundVu的振动面板比较小，会出现应用上的限制，主要原因是面板的相对较高，大约是左右，若单靠面板本身的共振并无法满足手机的音效要求，因为手机的值介于之间。因此NTX开发出另外一种解决方案DMA（Distributed Mode Actuator）。 主要原因是使面板加振的作动器，本身拥有低频率的共振，它可以当作音效输出的补偿回应。 作动器的原理事将电磁式转换成压电式，由于压电式作动器适用于行动电话，因此研究人员根据压电式作动器的特性，开发DMA相关零组。DMA具备以下特点： ．若与电磁型相比，除了可以制成轻薄零组件之外，还可以避免磁场的影响 ．结构造简洁，具备制本优势 ．高电力－机械转换效率 ．阻抗特性属于容量性，可发挥省电特性 图5是DMA模拟分析模式，如图所示它是在上下的板状的盒子中挟持三层构造形成压电式作动器；图6是DMA单体的模拟分析模式，它是以一次共振模式振动的实际状态，如图所示支撑DMA支点端的六角形桌架（Table），会显示外力感测器的冲击间隙，在一般的情况下，如果对DMA施加电压一定的正弦波信号，改变频率就可以评估来自外力感测器（Blocked Force）的DMA效益。 　 　 　 图7是高输出DMA的封锁力（Blocked Force）量测结果。压电型作动器的构造可以分成积层型压电起动器，与和压电变换器型作动器两种，不过携带型压电作动器是利用两片压电陶瓷薄板黏合的压电横效果，使其中一方延伸，另一方压缩获得曲折变位，因此类似DMA支撑结构以特定频率共振并扩大振幅，可以获得很大的力量。 虽然图7的只有600HZ ，不过实际上面板具有柔顺性（Compliance），因此共振降低降低时，也会随着变成低频。 　 　 图8是DMA以一次共振模式驱动面板时的实际状态。如图所示面板周围以缓冲材固定，因此最大振幅在面板的中央附近而不是DMA周围。 　 　 图9是DMA的振动模式加上面板共振模式时，面板不充裕低频领域的反应动作机制。类似移动电话的透明面板若与DMA组合，同样可以实现宽频扩散的音效。

产品应用 移动电话内嵌摄影镜头之后，移动电话的多媒体功能发展成为全球关注的焦点，因此研究人员将地表波数字电视播放功能融入SoundVu系统，开发高音质化立体声的Mobile SoundVu模组。 照片2是支援地表波数字电视播放功能的Sound Vu面板实际外观，该Sound Vu面板外形尺寸为100×50×7.5mm，2.8吋液晶显示器设有透明面板，利用透明面板两侧高功率DMA，可以获得高临场感的立体声视听效果。 　 　 照片3是高功率DMA的外观，它的形尺寸为34 × 5 × 3.5mm，能够以驱动透明面板。虽然DMA的基本结构，与图5的DMA模拟分析模式完全相同，不过研究人员透过设计技巧，在相同长度的前提下，使它具有适合携带同时还可以降低的支撑结构、可以使对音响有很大的共振衰减，以及耐落下冲击的结构。 　 　 图10是Sound Vu面板的音响特性，虽然它的DMA的封锁力与图7的D完全相同，不过实际上面板的确降至300HZ。一般而言频率越高灵敏度相对上升，由图可知灵敏度略朝右上方倾斜，不过在一般的音乐CD的试听中，仍旧可以得到堪称完美的音质和音压输出。 主要原因是移动电话的面板比较小，立体声信号的分离感多少有一些不足的倾向，因此研究人员针对这些缺点进行修正。

结语 以上介绍利用DML分布振动技术，使液晶银幕振动产生立体声音的面板扩音器Sound Vu系统模组。 移动电话透过传输路径的宽频化，继摄影镜头与电视收送讯功能之后，随着地表波数字电视开播，市场强烈要求移动电话提供高品味、高音质的音飨效果。 面板扩音器Sound Vu系统模组，除了可以达成高直线性、低高频歪斜、低混音变调、直接音与反射音无干涉等革命性特性之外，还提供使用者影音同步的视听效果。 研究人员普遍认为，未来面板扩音器Sound Vu系统模组，可望应用在各种携带式数字电子产品等领域，取代传统机械式扩音器成为市场主流。