關鍵結論
電視和智能手機品牌正在嘗試用屏幕發聲代替傳統的錐形揚聲器振膜。
屏幕發聲解決方案遠遠不夠完美,但其優勢是方案得到持續改善,而且已引起品牌廠商的興趣。
自2017年以來,全面屏顯示趨勢一直在增長,智能手機品牌推出了更多全面屏款型,并進一步擴大了屏幕與機身比例。在2017年,18:9是主要的寬高比,但2018年時更大的比例得以流行。提高寬高比率會影響一些前端組件,例如指紋傳感器、前置攝像頭/自拍攝像頭和微型受話器(聽筒)。智能手機品牌不斷尋求能使組件與全面屏幕相兼容的解決方案。
屏幕指紋傳感方案,如CIS(CMOS image sensor)和超聲波,在第三季度得到極大改善,但還有以進一步改善的空間。一種正在興起的正面相機解決方案是,將攝像頭模塊其置于有效顯示區域(display active area)之中而不是采用缺口(notch)設計。攝像頭位在LCD顯示模塊下方,同時在兩個偏光片上鉆孔。采用這種方式可能會導致大約14-15%的透光率損失,因為兩片玻璃板(TFT背板和濾光片)沒有鉆孔。其優點是降低了顯示屏鉆孔的損失。此外,正面上方的聽筒是下一個隱藏掉的目標。
品牌廠商希望去掉聽筒以強化更窄的邊框
最近發展起來的屏幕發聲概念,讓顯示器作為揚聲器的一部分,此方案可以改進聽筒外露、占據邊框的問題,不像傳統的錐形揚聲器。對于索尼和LG兩個品牌,配有更大尺寸顯示器的電視機是主要應用方向。此外,智能手機品牌如小米和Vivo,都希望去掉接聽電話所需的聽筒。LG在過去兩年間演示了Crystal Sound OLED,而索尼成為第一個推出具有商業化屏幕發聲OLED電視產品(XBR-A1E)的品牌。
LG利用特殊的音頻激勵器緊密貼合在OLED顯示屏的后部或(照明)發光板上。索尼采用相同的方法。在索尼XBR-A1E的后蓋上,四個音頻激勵器(左側和右側各兩個)產生高音和中音,另有一個獨立低音揚聲器隱藏在內部用來產生低音。屏幕發聲解決方案可以將傳統揚聲器中的錐形振膜替換為平板(顯示屏)、以減少體積,不過,這些方案還是無法違背物理原理。高音和中音具有較高的振動頻率、也就是更短的波長,所以激勵器可以將振動傳遞到顯示屏從而推動空氣,這樣就可以讓人聽到聲音。而更低頻率的低音波長較長,因此需要更多的空間處理振幅,這就是為什么低音揚聲器通常需要較大的空間才能獲得更好的效果。低音效果是屏幕發聲解決方案中最關鍵的問題,所以索尼另外設計一個單獨的低音揚聲器給其電視產品,而不是依靠音頻激勵器。
然而,對低音性能的疑慮在用于接聽電話的智能手機聽筒上較不顯得嚴重。通話語音并不需要如電視般、清澈分明的高音、中音和低音效果。外觀設計上,如果前置攝像頭移動到顯示屏的顯示區域內,同時也去掉聽筒,那么手機頂部的邊框將可推到極限;至于下邊框則是交給顯示屏的COF方案(chip on film)。小米是第一個嘗試這種技術的智能手機品牌,但是顯示器上沒有安裝激勵器或激振器。小米Mix(第一代)使用壓電模塊產生振動,而懸臂將振動傳遞到手機的中框,在屏幕發聲解決方案中起到與顯示屏相同的作用。聲音效果和聲音溢出導致小米放棄了這種解決方案(它不像傳統聽筒那樣私密和貼近,只能被電話使用者聽到),Mix 2恢復使用具有改進外形設計的聽筒。Vivo NEX使用AAC屏幕發聲解決方案,把一個聲音激勵器(AAC80605B)附加在顯示屏上。顯然,AAC解決方案比小米Mix采用的那種效果更好、聲音外溢的現象也較不明顯。另外,Vivo NEX還使用了特定的馬達和機械構造來提升或降低前置相機。 屏幕發聲解決方案仍在持續改善
屏幕發聲解決方案必須提升其在大尺寸顯示器上的低音效果。智能手機聽筒的要求較低,但是手機中的揚聲器模塊或音箱的效果仍然優于屏幕發聲解決方案。然而,屏幕發聲的外形結構較小以及防水/防塵的改善對智能手機品牌還是有吸引力的。盡管如此,下面一些問題仍然需要改進。
激勵器或制動器將機械能傳遞給顯示器(作為振膜)并引起振動。小米Mix采用壓電模塊來振動中框。壓電效應的基礎是電能和機械能的轉換,施加在壓電材料上的電能可引起變形。反過來,又可通過機械作用產生電能。高通的超聲波指紋和一些觸覺傳感模塊就利用了壓電效應。機械原理的激勵器或制動器也用于屏幕發聲解決方案和產生振動以便觸覺反饋(例如LRA和ERM)。
激勵器可以推動顯示器產生聲波,但其效果尚不夠好。首先,大多數解決方案還不能提供足夠好的低音,因為受到振膜面積和振幅(更低的頻率,更長的波長)的限制。第二,通過激勵器產生的顯示屏振動可能比傳統聽筒消耗更多的電力,畢竟一般的振膜比顯示屏較輕、易推動;并且尚不清楚隨著時間的延長顯示屏振動的耐久性究竟如何。第三,激勵器必須產生20Hz到20kHz范圍內的振動(人類聽覺頻率)或接近于觸覺制動器靈敏度的更窄頻段。
Vivo(NEX)是第一款使用屏幕發聲技術的智能手機(小米 Mix是利用中框),索尼是第一個將其用于大規模生產電視產品的廠商。最近,三星和LG公布了他們的屏幕發聲目標,特別針對的是智能手機。LG已經面向OLED電視和照明提供CSO技術長達兩年。SDC在“SID 2018”上展示了一個解決方案和相關圖形使用者界面,而三星LSI很可能是它的提供者。Google在2018年1月收購了英國新創公司Redux,其解決方案將讓激勵器把觸覺反饋和屏幕發聲功能結合在一起。
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