技術 スピーカを備えた表示装置

0001

本発明は，表示画面と，高音用，中音用及び低音用のスピーカを備えた表示装置にかかり，特に，上記スピーカの配置に改良を加えた表示装置に関するものである。

0002

近年テレビなどのスピーカを備えた表示装置の製品化においては，大画面化，薄型化が一層進行しており，内蔵されるスピーカも薄型化，小型化が要求されている。例えば液晶テレビにおいては，その大画面化により，表示画面下方にすべてのスピーカを設置するのが一般的となっている。しかしこの場合，音源位置が画面下方に集まっているので，テレビ視聴において，画像と音像の位置が不一致となり，違和感を感じる不都合があった。
この問題は，もちろんスピーカをテレビ画面側端部の上下方向中間位置に配置すれば解決するわけであるが，特に低音域のスピーカは大型であるので，これら全部のスピーカをテレビ画面側端部の上下方向中間位置に配置することは，大画面テレビの側端部に大きな空間を設けることになり，住宅環境からも不都合である。そのため，より細くより薄いスピーカが要求されているが，スピーカの大きさはその低音性能に関係し，薄さは得られる振幅量（音の大きさ）に関係しているので，細く薄いスピーカでは低音域の再現性や振幅量に限界がある。

0003

このような問題を解決するべく，特許文献１に開示された表示装置では，画面中央にセントラルスピ−カを，画面側端部にサイドスピーカをそれぞれ設け，このセントラルスピーカの超低音域及び中音域の再生音圧をそれぞれサイドスピ−カの再生音圧のレベル以下及び以上とすることにより，左右の音声分離効果がよく臨場感を高めることの出来る表示装置を提供している。

0004

特開昭６１−３６００号公報

0005

上記特許文献１においては，中央部のモノラルスピーカは主に３００Hz以下の音声を出力し，サイドスピーカは主に３００Hz以上の音声を出力する例が記載されている。このようなスピーカの配置では，左右の音声分離については効果があるが，画面の高さ方向中央側端部に容積の大きい低音用スピーカが配置されるので，表示画面の側部に大きなスピーカ用スペースが必要であり，住宅環境に沿った表示装置とはなっていないものである。
従って，本発明は，装置が大型化することなく画像位置と音像位置の一致度を高め，左右の音声分離機能のよいスピーカ付き表示装置の提供を目的とするものである。

0006

上記目的を達成するために本発明は，
表示画面と，高音用，中音用及び低音用のスピーカを備えた表示装置であって，
前記高音用の２個のスピーカは，表示画面の上下方向中央の左右端部にそれぞれ設けられ，前記低音用のスピーカは，表示画面の下端部に設けられてなるスピーカを備えた表示装置として構成される。
前記中音用のスピーカの設置位置について，１つは，２個のスピーカが，前記高音用のスピーカの近傍に設けられてなる場合がある。またもう１つは，前記中音用の２個のスピーカが，前記低音用のスピーカの近傍に設けられてなる場合が考えられる。
さらに，前記低音用の２個のスピーカ及び中音用の２個のスピーカが，表示画面の下端部に左右に分かれて設けられてなる場合もあり得る。
本発明の表示装置は液晶テレビジョン装置に適用可能である。

0007

本発明は上記のように構成されているので，高音用スピーカのみが表示画面の上下方向中央に設けられ，大型の低音用スピーカが表示画面下端部に設けられているので，小型化，薄型化が比較的容易であり，また安価に音質の低下がない表示装置を供給することができる。また，高音用スピーカが画面側面に配置されることで，音像を画面中央部に引き上げることができ，違和感のない表示装置を提供することが出来る。
さらに本発明によれば，容積と振幅を必要とする低音用スピーカは，従来同様画面下方に配置されるので，実質的に表示装置の大型化が促進されることがない。

0008

本発明の一実施形態にかかるテレビジョンの正面図。
人の聴感曲線を示すグラフ。
正面方向にある音源を，上方向に移動したとき（迎角で示す）の頭部伝達関数の変化を示すグラフ。

0009

続いて，添付した図面を参照して，本発明を具体化した実施形態について説明し，本発明の理解に供することとする。図１は，薄型テレビＸの正面図である。図に示すように，この薄型テレビＸにおいては，表示画面Ｙの上下方向中央の左右側端部に，それぞれ１個の高音用スピーカ１が配置されている。
また，この例では，低音用のスピーカ３と中音用のスピーカ２とが一体となって表示画面Ｙの下端部に左右に分かれて設けられている。
即ち，この実施形態は，中音用スピーカ２が低音用スピーカ３の近傍に設けられている一例である。
この例では，もっとも小型化できる高音用スピーカ１だけが表示画面Ｙの左右側端部であって，上下方向の中央に設けられているので，薄型テレビＸ全体の横方向の大きさを制限することができ，また音質を低下することなく安価な薄型テレビを供給することができる。さらに，人の聴感特性の高い高音域を再生する高音用スピーカ１が画像の中央部に設置されるので，音像を画面中央部に引き上げることができて，臨場感が向上する。
また容積と振幅を必要とする中低音用スピーカ２，３は，従来同様，比較的スペースの空いている画面下方に配置されるので，装置全体としての大型化は促進されない。

0010

上記した人の聴感特性の高い高音域を再生する高音用スピーカ１が，画像の中央部に設置されることの効果について，以下に詳述する。
音は波動であるので障害物より長い波長において障害物を回り込む回折現象があることは周知である。このことは別言すれば，短い波長の高音では回折は起こりにくいことになり，高音は直進性が高いことになる。即ち，高音域の音は音の進行方向がより鮮明に与えられることになる。従って，表示画面に対面して視聴するユーザにとって，この実施形態のように，鮮明に聞こえる高音部を発する高音用スピーカが左右に分かれて設けられていることで，左右の音分離が明確となり，鮮明なステレオサウンド感を味わうことが出来る。

0011

一方，人の聴覚周波数特性として，等ラウドネス曲線が良く知られている。
等ラウドネス曲線が図２に示される。等ラウドネス曲線とは同じ大きさに聴き取れる音圧レベルを周波数に対しプロットしたもので，図より人の聴覚は２ＫＨz〜４ＫＨzのような高音域で感度が良いことが判る。
従って，この実施形態にかかる表示装置のように，聴き取り易く，方向性をもった高音の音を，表示画面側端部に配置した高音用スピーカより放射することで，音像位置を上げ，画像位置に一致させることができ，高度の臨場感を得ることが出来る。

0012

このことは，また次のように説明できる。
［左右位置の検知］
音源の位置について，音の場合，左右位置については比較的正確な物理的情報が得られる。これは音源から発した音波は球面波として広がり，両耳に達する時間差が位相差として検知され，また頭部によって遮蔽されることにより音量差を検知する(もちろん距離の差によっても音量差は生じるがこれは極わずかである)ことができるからである。 この時，波長が両耳間の長さに近い中音域(５００〜３０００Ｈｚ)の左右検知は位相差によって決まり，より波長の短い高音域の検知は音量差によって検知感度が決まる。
このように，左右の分離は概ね５００Ｈｚ以上を境に判別できる。つまり，５００Ｈｚ以下の音はスピーカを左右に分離しても，ステレオの効果はあまり得られない。従って，５００Ｈｚ以下の低音域スピーカを下部に配置した場合，これを左右に分離する意味はあまりなく，低音用スピーカは下部中央に一箇所設けるようにしてもよい。このことは中音域スピーカについても同様であり，用いる中音用スピーカが，５００Ｈｚを超えるものである場合には，左右に分離させ，５００Ｈｚ以下であれば下部中央に一箇所設けるようにしてもよい。
しかし前記２ＫＨz〜４ＫＨzのような高音域用スピーカについては，表示画面と同じ（表示画面の上下方向中央の）高さにすることによって，音が画面中央から鮮明に聞こえることがきわめて重要である。

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［上下位置の検知］
視聴者の頭部を中心として上下方向の検知は，両耳が水平に且つ左右対称についているので難しい。しかし，耳介（みみたぶ）の構造が上下非対称であることから，到達した音波が耳介により反射干渉を起し，聴力感度にピークやディップなどの周波数依存性が生じる。その，ピークやディップの位置や強度が，音源の上下方向の角度により異なり，これを脳内で解析し上下方向の位置が検知される。このように，耳介やその周辺の頭部の構造によって生ずる聴覚感度の周波数依存性のこと頭部伝達関数といい，これにより±５度程度の感度で上下方向を検知することが出来るといわれている。当然，純音では上下方向の検知は殆んど不可能である。

0014

上記のように音波が耳に入るとき，頭部による反射・回込み，耳介内での反射などにより干渉を起し，鼓膜に伝わる波の強度にはディップやピークが生じる。その周波数や強度は周波数のみならず，音源の方向にもよる。人はこの現象を利用し音源の方向を知ると言われている。ここにおいて，ピークやディップの生じる周波数は，頭部や耳介のサイズから数ＫＨz以上の周波数帯で生じるとされている。

0015

図３は，正面方向にある音源を，上方向に移動したとき（迎角で示す）の頭部伝達関数の変化を示す。
このように，人における音源の上下方向の分離は概ね数ＫＨｚを境に判別できる。仮に境を１ＫＨｚとすると，１ＫＨｚ以下の音（中音あるいは低音）については，上下方向の分離が出来ないので，スピーカの上下方向の位置をシビアに考える必要はない。従って，中音あるいは低音スピーカについては，人間は上下方向の設置位置を関知出来ないので，この実施形態にかかる表示装置のように，表示画面の下端部に設置しても人間は違和感を感じない。それよりも，この実施形態のように上下位置を感じてしまう（１ＫＨｚを超える）高音用スピーカのみを画像の位置に一致する表示画面の上下方向中央に設け，中音及び高音のスピーカを表示画面の下端部に設けることで，表示装置全体としての小型化を図ることが望ましい。ここにおいて上下方向中央とは，必ずしも正確に中央である必要はなく，ほぼ中央近くであれば音像と画像の中心がよく一致するので，そのような位置が選定されればよい。

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上記したように，一般的にスピーカの大きさは，扱う周波数に依存する。周波数が低ければ大口径になり，周波数が高ければ小口径になる。上記の考えによれば，表示部の高さと同じ高さにおく必要のあるスピーカは，高音域のみである。そして，そのほかのスピーカは表示部の下段に配置できる。
このような配置とすることによって，この実施形態にかかる表示装置では，表示画面の左右両端には，高音域スピーカのみを配置しているので，装置の構成はすっきりし，画面枠部を狭額縁化しつつ，音声が画面中央から発せられるようにできる。

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スピーカの周波数の関係であるが，高音スピーカはその特性から所定の帯域以上の音のみ出力される。本実施形態では，２ＫＨｚ以上の音声を出力する。
低中音スピーカについては，数十Ｈｚから１０ＫＨｚ以上の帯域とすることもできるし，２ＫＨｚ以上の音を高音スピーカに任せ，数十Ｈｚから２ＫＨｚ程度の帯域とすることも考えられる。
１）中音スピーカを数十Ｈｚから２ＫＨｚ程度とする場合
上下に関わる帯域を，明確に高音スピーカに割り当てられる。そのため，音の上下方向の定位が明確に画面の中央に合致する。一方，２ＫＨｚ付近にスピーカ間の境界があるため，スイープ音のような周波数が徐々に変化する音の場合，違和感を感じることもある。
２）中音スピーカを数十Ｈｚから１０ＫＨｚ以上の帯域とする場合
上下に関わる帯域を２つのスピーカで持つことになり，音の上下方向の定位もその比率で若干ずれてしまう。その分，高音スピーカの位置を画面中央よりも上げる等の工夫が必要な場合もある。
その場合は，低中音スピーカと高音スピーカの数ＫＨｚ付近の音圧の比に応じて高音スピーカの位置を修正することになる。
２ＫＨｚ付近については，低中音スピーカの音は連続的に出力され，それに高音スピーカの音が加算される形となるので，スイープ音等を聞いた場合も違和感は少ない。
なお，上の実施形態では中音用スピーカ２が低音用スピーカ３の近傍に設けられているが，中音用スピーカ２の容積が小さいものであれば，中音用スピーカ２を高音用スピーカ１の近傍に設けることも可能である。
この場合には，表示装置全体の横方向の大きさが大きくなるが，低音用スピーカ３ほどは大きくならないので，問題が少ない。

0018

本発明は，スピーカを備えた表示装置，例えば，液晶モニタや薄型液晶テレビジョン装置に利用することが出来る。

0019

Ｘ…薄型テレビ
Ｙ…表示画面
１…高音用スピーカ
２…中音用スピーカ
３…低音用スピーカ