TWI683460B - 揚聲器結構 - Google Patents

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張朝森
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Abstract

一種揚聲器結構包含一電路板、一振動膜、至少一支撐部以及至少一壓電致動器。一外牆位於電路板之一表面。振動膜的外圍固定於外牆上，藉以與外牆、電路板共同形成一腔室。支撐部凸出於電路板之表面，且位於腔室內。壓電致動器位於支撐部上，且於施加電壓下帶動振動膜振動。

Description

揚聲器結構
本發明是關於一種揚聲器，特別是關於一種具有壓電致動器的揚聲器。
聽音樂已成為現代人生活中用以調劑緊張、單調的生活不可缺少的重要部分，所以一般消費性產品的揚聲器(如：喇叭、耳機等)所表現出音樂的音質，會影響消費者在聆聽音樂時對揚聲器的使用體驗。更隨著消費者對音質的要求也是越來越高，因此對於一般消費性產品的揚聲器的要求日趨重視，故改善音質和提高消費者的使用體驗，需要揚聲器製造商持續不斷投注心力。
揚聲器包含多種大小不一且適用不同需求的態樣。習知揚聲器均以電磁構造作為發聲結構為最大宗設計，然而電磁構造相關零組件的數量較多，通常較佔體積且較耗能。如何在體積較小低耗能的揚聲器中輸出高音質是揚聲器製造商研發的方向之一。
本發明提出一種具有壓電致動器的揚聲器，藉 以滿足先前技術問題的需求。
於本發明的一實施例中，一種揚聲器結構包含一電路板、一振動膜、至少一支撐部以及至少一壓電致動器。一外牆位於電路板之一表面。振動膜的外圍固定於外牆上，藉以與外牆、電路板共同形成一腔室。支撐部凸出於電路板之表面，且位於腔室內。壓電致動器位於支撐部上，且於施加電壓下帶動振動膜振動。
於本發明的一實施例中，電路板與支撐部具有複數條導電路徑，壓電致動器透過該些導電路徑而電連接於外部電路。
於本發明的一實施例中，揚聲器結構更包含一中介結構，鄰接於振動膜與壓電致動器之間，其中壓電致動器透過中介結構以帶動振動膜振動。
於本發明的一實施例中，中介結構為一環形結構，且配置於壓電致動器之外緣
於本發明的一實施例中，支撐部位於腔室的中心區域。
於本發明的一實施例中，揚聲器結構包含多個支撐部，其分離地位於腔室內。
於本發明的一實施例中，揚聲器結構更包含一中介結構，其連接於壓電致動器與振動膜之間，且中介結構為一H形結構。
於本發明的一實施例中，多個支撐部上分別配置壓電致動器，且每一個壓電致動器的一端連接至H形結構 的凹陷部。
於本發明的一實施例中，壓電致動器的周緣固定於多個支撐部上。
於本發明的一實施例中，多個支撐部與壓電致動器共同形成另一腔室空間。
於本發明的一實施例中，壓電致動器包含一壓電層以及二電極層，二電極層夾持壓電層。
於本發明的一實施例中，壓電致動器包含一可撓件，且可撓件於壓電致動器施加電壓下產生變形。
於本發明的一實施例中，壓電致動器為一朝向腔室內凹之折彎結構，折彎結構之中間部份固定支撐部的頂部，且遠離振動膜，其二端部延伸超出支撐部的側壁，且鄰近並支撐振動膜。
本發明之揚聲器藉其壓電致動器、電路板及其一或多個支撐部的不同配置方式，藉以形成不同態樣的振動腔室及/或振動膜的驅動方式，進而使揚聲器能輸出不同質量的聲音。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100a‧‧‧揚聲器結構
100b‧‧‧揚聲器結構
100c‧‧‧揚聲器結構
100d‧‧‧揚聲器結構
100e‧‧‧揚聲器結構
102‧‧‧電路板
102a‧‧‧電極
102b‧‧‧電極
104‧‧‧外牆
106‧‧‧振動膜
107‧‧‧導電路徑
108‧‧‧支撐部
108a‧‧‧支撐部
108b‧‧‧支撐部
108c‧‧‧側壁
109‧‧‧腔室
110‧‧‧壓電致動器
110a‧‧‧壓電致動器
110b‧‧‧壓電致動器
110c‧‧‧壓電致動器
110d‧‧‧壓電致動器
110e‧‧‧壓電致動器
111‧‧‧腔室
112‧‧‧中介結構
112a‧‧‧中介結構
112b‧‧‧中介結構
114a‧‧‧電極層
114b‧‧‧壓電層
114c‧‧‧電極層
114e‧‧‧壓電層
114f‧‧‧電極層
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖繪示依照本發明一實施例的一種揚聲器結構的剖面圖；第2圖繪示第1圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖；第3圖繪示依照本發明另一實施例的一種揚聲器結構的剖面圖；第4圖繪示第3圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖；第5圖繪示依照本發明又一實施例之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖；第6圖繪示依照本發明再一實施例之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖第7圖繪示第6圖之揚聲器結構其中的支撐部與壓電致動器的剖面圖；第8圖繪示依照本發明再一實施例之一種揚聲器結構的剖面圖；以及第9圖繪示第8圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖。
為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的附圖及以下所述各種實施例，附圖中相同的號碼代表相同或相似的元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟並未描述在實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
在實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則「一」與「該」可泛指單一個或大於1個。
請同時參照第1、2圖，第1圖繪示依照本發明一實施例的一種揚聲器結構的剖面圖，第2圖繪示第1圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖。揚聲器結構100a包含一電路板102、一振動膜106、一支撐部108以及一壓電致動器110。揚聲器結構具有一外牆104位於電路板102之一表面，外牆104與電路板102材料不同或為電路板102之一部分，凸出於電路板102之表面並且環繞於電路板102的周圍。振動膜106的外圍固定於外牆104的頂端上，藉以與電路板102及其外牆104共同形成一腔室109。支撐部108凸出於電路板102之表面，且位於腔室109內，因此支撐部108的高度應低於外牆104的高度。壓電致動器110配置於支撐部108的頂面上，且壓電致動器110於施加電壓下產生變形(例如第1圖中示意的弧形虛線)，因而能帶動振動膜106振動。不同於習知揚聲器的電磁構造作為發聲結構，揚聲器結構100a係控制壓電致動器110的變形，即可直接帶動振動膜106振動，在驅動振動膜的機制上更為簡易。
在本實施例中，揚聲器結構100a更包含一中介結構112，其連接於壓電致動器110與振動膜106之間，而壓電致動器110則配置於支撐部108與中介結構112之間。壓電致動器110亦可直接連接至振動膜106，而不需中介結構112的存在。
在本實施例中，支撐部108的厚度大於壓電致動器110的厚度，但不以此為限。
在本實施例中，外部電路透過二電極(102a、102b)、電路板102與支撐部108內的複數條導電路徑107供電至壓電致動器110以施加所需極性、壓差的電能。
在本實施例中，外牆104的材質可與電路板102的材質，並可同時製造成形，但外牆104內不需要導電路徑。
在本實施例中，支撐部108係位於腔室109的中心區域(例如，俯視角度的中心區域)，但不以此為限。
請同時參照第3、4圖，第3圖繪示依照本發明另一實施例的一種揚聲器結構的剖面圖，第4圖繪示第3圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖。揚聲器結構100b包含一電路板102、一振動膜106、二支撐部(108a、108b)以及一壓電致動器110a。揚聲器結構102具有一外牆104位於電路板102之一表面，且外牆104環繞於電路板102的周圍。振動膜106的外圍固定於外牆104的頂端上，藉以與電路板102及其外牆104共同形成一腔室109。支撐部108凸出於電路板102之表面，且位於腔室109內。壓電致動器110a的二端或周緣配置於支撐部108的頂面上，且壓電致動器110於施加電壓下產生變形因而能帶動振動膜106振動。
在本實施例中，二支撐部(108a、108b)分離地配置於腔室109內，但不以此為限，例如腔室109內可分離配置三個或更多的支撐部藉以供壓電致動器固定於其 頂面。
在本實施例中，二支撐部(108a、108b)與壓電致動器110a共同形成另一腔室111之空間(例如，位於二支撐部(108a、108b)之間的區域)。腔室111是腔室109內的更小空間，且兩腔室是彼此流通的。相較於揚聲器結構100a，揚聲器結構100b藉由配置多重腔室以產生不同於揚聲器結構100a的共振腔室，進而使揚聲器能具有不同的聲音輸出。
在本實施例中，外部電路透過二電極(102a、102b)、電路板102與支撐部(108a、108b)內的複數條導電路徑107供電至壓電致動器110a以施加所需極性、壓差的電能。
請同時參照第5圖，其繪示依照本發明又一實施例之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖。在本實施例中，揚聲器結構100c包含一電路板102、一振動膜106、二支撐部(108a、108b)以及二壓電致動器(110b、110c)。不同於揚聲器結構100b之實施例的差異，揚聲器結構100c配置更多的壓電致動器(例如2個)。
在本實施例中，揚聲器結構100c更包含一中介結構112a，連接於壓電致動器112a與振動膜(例如第1、3圖的振動膜106)之間，且中介結構112a為一H形結構。二壓電致動器(110b、110c)的其中一端分別連接至H形中介結構112a之二相對端的凹陷部(113a、113b)內，二壓電致動器(110b、110c)的另一端則分別連接至二支撐部 (108a、108b)的頂端。揚聲器結構100c藉由二壓電致動器與H形中介結構的配置，又能使其聲音輸出不同於揚聲器結構100b。
本實施例示例出二支撐部(108a、108b)分別配置二壓電致動器(110b、110c)，並以H形中介結構112a連接至振動膜。二支撐部(108a、108b)、二壓電致動器(110b、110c)以及H形中介結構112a共同形成另一腔室空間111。腔室111是腔室109內的更小空間，且兩腔室是彼此流通的。然而，本發明亦可以使用三個或更多支撐部，並配置相同或不同數量的壓電致動器，再以適當形狀的中介結構連接至振動膜，仍可使其多重腔室的配置產生變化(例如形狀)，進而使其聲音輸出不同於前述的揚聲器結構。
請同時參照第6、7圖，第6圖繪示依照本發明再一實施例之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖；第7圖繪示第6圖之揚聲器結構其中的支撐部與壓電致動器的剖面圖。揚聲器結構100d包含一電路板102、一振動膜106、一支撐部108以及一壓電致動器110d。在本實施例中，壓電致動器110d為一朝向該腔室內凹之折彎結構(未施加電壓的初始形狀)，折彎結構之中間部份固定於支撐部108的頂部，且遠離該振動膜，其二端部延伸超出支撐部108的側壁108c，且以其端部的頂面連接至振動膜。當施加電壓於壓電致動器110d上時，即能帶動振動膜106振動產生聲音。
在本實施例中，壓電致動器110d包含一壓電層 114b以及二電極層(114a、114c)，二電極層(114a、114c)夾持壓電層(114b)。電極層114a為一導電的可撓件，例如一不鏽鋼之金屬片。本實施例利用延展性較佳的金屬片作為壓電致動器的電極，能夠使壓電致動器的變形量更大，且其使用壽命能更長。壓電致動器110d包含金屬片或不鏽鋼片的設計亦能適用於前述實施例中的壓電致動器。
請同時參照第8、9圖，第8圖繪示依照本發明再一實施例之一種揚聲器結構的剖面圖；第9圖繪示第8圖之揚聲器結構移除振動膜後的上視圖。揚聲器結構100e包含一電路板102、一振動膜106、一支撐部108以及一壓電致動器110e。振動膜106的外圍固定於外牆104的頂端上，藉以與電路板102及其外牆104共同形成一腔室。壓電致動器110e包含一電極層114a、一壓電層114e以及一電極層114f。壓電層114e位於電極層114a與電極層114f之間。壓電致動器110e上包含有一朝向該腔室內凹之折彎結構，避免壓電致動器向下彎曲時，鄰接支撐部108的區域被振動膜106頂住而限制擺動。電極層114a可當作是電極層(例如是一不銹鋼片)。揚聲器結構外部電路透過二電極(102a、102b)、電路板102與支撐部108內的複數條導電路徑107供電至壓電致動器110e以施加所需極性、壓差的電能。電極層114a為一可於受力下產生變形之導電可撓件，且可撓件於壓電致動器110e施加電壓下產生變形，因而導致壓電致動器110e整體之上下擺動進而帶動振動膜106之振動。 壓電致動器110e與壓電致動器110d的主要差異在於壓電層114e係分別位於支撐部108的二側，而非如壓電層114b連續的分佈於壓電致動器110d內。
在本實施例中，壓電致動器110e係以其中間部份耦接至支撐部108的頂部，其二端部延伸超出支撐部108的側壁，並以其外緣耦接至中介結構112b，藉以透過環形的中介結構112b耦接並支撐振動膜106，藉以增加振動的穩定性，但不以此為限。此外，環形的中介結構112b係配置於壓電致動器110e之外圍，但不以此為限。
本發明之揚聲器藉其壓電致動器、電路板及其一或多個支撐部的不同配置方式，藉以形成不同態樣的振動腔室及/或振動膜的驅動方式，進而使揚聲器能輸出不同質量的聲音。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，於不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100a‧‧‧揚聲器
102‧‧‧電路板
102a‧‧‧電極
102b‧‧‧電極
104‧‧‧外牆
106‧‧‧振動膜
107‧‧‧導電路徑
108‧‧‧支撐部
109‧‧‧腔室
110‧‧‧壓電致動器
112‧‧‧中介結構

Claims (14)

  1. 一種揚聲器結構，包含：一電路板，具有一表面；一外牆，位於該電路板之該表面；一振動膜，其外圍固定於該外牆上，藉以與該外牆、該電路板共同形成一腔室；至少一支撐部，朝向該振動膜凸出於該電路板之該表面，且位於該腔室內；以及至少一壓電致動器，位於該至少一支撐部上，該壓電致動器於施加電壓下帶動該振動膜振動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該電路板與該支撐部具有複數條導電路徑，該壓電致動器透過該些導電路徑而電連接於外部電路。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，更包含一中介結構，鄰接於該振動膜與該壓電致動器之間，其中該壓電致動器透過該中介結構以帶動該振動膜振動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之揚聲器結構，其中該中介結構為一環形結構，且配置於該壓電致動器之外緣。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該至少一支撐部位於該腔室的中心區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該至少一支撐部包含多個支撐部，其分離地位於該腔室內。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之揚聲器結構，更包含一中介結構，連接於該壓電致動器與該振動膜之間，且該中介結構為一H形結構。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之揚聲器結構，其中該多個支撐部上分別配置該壓電致動器，且每一個該壓電致動器的一端連接至該H形結構的凹陷部。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之揚聲器結構，其中該壓電致動器的周緣固定於該多個支撐部上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之揚聲器結構，其中該多個支撐部與該至少一壓電致動器共同形成另一腔室空間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該壓電致動器包含一壓電層以及二電極層，該二電極層夾持該壓電層。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該壓電致動器包含一可撓件，且該可撓件於該壓電致動器施加電壓下產生變形。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該壓電致動器為一朝向該腔室內凹之折彎結構。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器結構，其中該折彎結構之中間部份固定於該至少一支撐部的頂部，且遠離該振動膜，其二端部延伸超出該至少一支撐部的側壁，且鄰近並支撐該振動膜。
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