CN102143425A - 薄膜型扬声器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜型扬声器阵列，包括压电驻极体薄膜及线路板组件，所述压电驻极体薄膜为多孔聚合物薄膜，所述压电驻极体薄膜两侧分别对应设有电极阵列；所述线路板组件上设有扬声器电路、以及与所述扬声器电路电连接的线路板输入端和线路板输出端，所述线路板输出端与所述压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。使用多孔聚合物薄膜制作的薄膜型扬声器阵列结合了扬声器阵列高指向性的优势和聚合物压电驻极体轻、薄、软、结构简单、可靠性强、成本低廉等优势，极大地拓展了扬声器阵列的应用，使之成为剧院、会场、教室、博物馆、体育馆等环境下替代传统扬声器阵列的选择之一。

Description

薄膜型扬声器阵列

【技术领域】

本发明涉及扬声器领域，尤其涉及一种薄膜型扬声器阵列。

【背景技术】

在剧院、会场、教室、博物馆、体育馆等场所，对扩音有一定要求。通常一两只扬声器达不到扩音的效果，且声音无指向性，大量能量被浪费在其它方向(例如天花板)而非传播到听众方向。若使用扬声器阵列，则可利用干涉原理来控制声音的指向性，而获得大功率、远投射的效果。例如线性扬声器阵列，由一列单元扬声器组成，具有水平覆盖均匀、垂直指向性强、辐射区内声能衰减较小等优点。对于在相同的地方以相同的音量扩声时，线性扬声器阵列系统体积更小、更轻便、更加容易吊装。线性扬声器阵列还可结合使用地点的具体形状，将其恰当的吊挂、瞄准和弯曲，能够对大多数的观众提供杰出的音质表现。除了线性扬声器阵列，还有球面形扬声器阵列等，或根据实际需求设计相应的阵列。此外，通过精确调整阵列中各扬声器的相位，可将声音偏向，并经过墙面的反射，扬声器阵列能产生多声道环绕立体声的音效，在家庭影院等方面具有非常实用的意义。

传统的扬声器阵列使用的扬声器单元，主要是动圈式扬声器。动圈式扬声器含有可活动的线圈，当有音频电流通过时，在磁场的作用下，线圈做与音频信号相对应的运动，线圈带动纸盘，发出声音。此外，还有动铁式扬声器，振动部分是一个悬浮在电磁铁前方的铁片，信号经过电磁铁时使电磁铁磁场变化，使铁片振动，铁片通过一个结构精密的连接棒传导到一个微型振膜的中心点，从而使振膜产生振动并发声。由于包含多个零部件，动圈式和动铁式扬声器结构复杂，体积较大，使用不便。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种结构简单、体积较小的薄膜型扬声器阵列。

一种薄膜型扬声器阵列，包括压电驻极体薄膜及线路板组件，所述压电驻极体薄膜为多孔聚合物薄膜，所述压电驻极体薄膜两侧分别对应设有电极阵列；所述线路板组件上设有扬声器电路、以及与所述扬声器电路电连接的线路板输入端和线路板输出端，所述线路板输出端与所述压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

在优选的实施方式中，扬声器电路包括数模转换器及与所述数模转换器电连接的解码器。

在优选的实施方式中，还包括固定在线路板组件上的连接器，连接器包括连接器输入端及连接器输出端，线路板输出端包括第一线路板输出端及第二线路板输出端，第一线路板输出端依次通过连接器输入端、连接器输出端与压电驻极体薄膜一侧的电极阵列电连接，第二线路板输出端与压电驻极体薄膜另一侧的电极阵列对应设置，第二线路板输出端通过导电胶或锡膏与该侧的电极阵列电连接。

在优选的实施方式中，线路板组件固定在压电驻极体薄膜一侧，线路板输出端包括第一线路板输出端及第二线路板输出端，第一线路板输出端及第二线路板输出端分别与压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

在优选的实施方式中，还包括固定在压电驻极体薄膜一侧的连接器，连接器设有连接器输入端、第一连接器输出端及第二连接器输出端，连接器输入端与线路板输出端电连接，第一连接器输出端及第二连接器输出端分别与压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

在优选的实施方式中，连接器输入端与线路板输出端通过有线或无线信号电连接。

在优选的实施方式中，线路板输入端设有有线或无线信号接收装置。

在优选的实施方式中，压电驻极体薄膜表面设有防水膜或防辐射膜。

基于多孔聚合物薄膜的压电驻极体具有压电响应大、质量轻(克级)、厚度薄(微米级)、材料柔软易于弯折、适应各种环境(耐腐蚀、防水)、无毒无害环保、成本低廉(聚合物膜产量非常大)等优点。对薄膜型扬声器阵列来说，利用反压电效应，压电驻极体薄膜本身就能完成电声转换，无需振动零件，大大减小了器件的体积；储存在薄膜内部孔洞界面上的电荷稳定、不易丢失，使得压电驻极体的电声转换性能稳定；零件数目减少，制造工艺简单，可靠性增强，成本下降。该薄膜型扬声器阵列具有频率响应宽而平、谐波失真低、截止频率高等优点。

【附图说明】

图1为实施例1压电驻极体薄膜俯视图；

图2为图1中压电驻极体薄膜的剖视图；

图3为实施例1的线路板组件及连接器的俯视图；

图4为图3中线路板组件及连接器的剖视图；

图5为压电驻极体薄膜与线路板组件、连接器的组合示意图；

图6为实施例2的压电驻极体薄膜与线路板组件的俯视图；

图7为图6中压电驻极体薄膜与线路板组件的剖视图；

图8为实施例3的压电驻极体薄膜与线路板组件的俯视图；

图9为图8中压电驻极体薄膜与线路板组件的剖视图。

【具体实施方式】

下面主要结合附图及具体实施例对薄膜型扬声器阵列作进一步详细的说明。

实施例1

请结合图1-图4，本实施例的薄膜型扬声器阵列包括压电驻极体薄膜110、线路板组件120及连接器130。

压电驻极体薄膜110为厚度在几十到几百微米之间的多孔聚合物薄膜。如图1和图2所示，本实施例的压电驻极体薄膜110为方形，两侧均对应设有3×3的块状电极形成电极阵列112。两侧对应的每对块状电极及它们之间的压电驻极体薄膜共同形成一个扬声器单元。本实施例包括9个扬声器单元。压电驻极体薄膜110在边缘处设有电连接一侧各块状电极的电极连接端114。

多孔聚合物薄膜通过高压极化在孔洞上下表面分别沉积正负电荷，形成电偶极子，然后通过在薄膜双面分别蒸镀电极，形成压电膜。当给压电膜施加一交变电压，由于反压电效应，压电膜发生振动，产生声波，从而实现电声转换。

如图3和图4所示，线路板组件120上设有扬声器电路(图中未示)、线路板输入端122、第一线路板输出端124和第二线路板输出端126。扬声器电路中设有数模转换器及与所述数模转换器电连接的解码器。本实施例的第二线路板输出端126与块状电极、电极阵列112的形状、位置对应，形成输出端阵列。

连接器130固定在线路板组件120的边缘位置，包括连接器输入端132和连接器输出端134。

如图5所示，本实施例的第二线路板输出端126形成的输出端阵列通过与压电驻极体薄膜110一侧的电极阵列112对应粘合连接，而将压电驻极体薄膜110固定在线路板组件120上。相应的第一线路板输出端124依次通过连接器输入端132、连接器输出端134、电极连接端114与压电驻极体薄膜110另一侧的电极阵列112电连接。

输出端阵列126与电极阵列112之间通过导电胶或锡膏固定连接。

本实施例的线路板输入端122设有无线或有线信号接收装置，以用于接收信号输入。

从外界输入包含全部声音信息的一组数字信号，经过线路板输入端122传递到扬声器电路；经过扬声器电路中的数字信号处理(DSP)芯片处理之后，得到与每个扬声器单元相对应的多组数字信号；再经过解码器和数模转换器对该多组数字信号进行解码和数模转换，得到包含不同信息的多组模拟信号；多组模拟信号经过第一线路板输出端124和第二线路板输出端126分别传递到相应的扬声器单元上；在模拟电信号的作用下，压电驻极体薄膜110产生声音信号。由于每个扬声器单元产生与其收到的模拟电信号相对应的声信号，则整个薄膜阵列产生达到预先需求的声音效果。

电极阵列112的厚度为纳米量级，压电驻极体薄膜110、线路板组件120、连接器130的厚度为微米量级，从而整个薄膜型扬声器阵列厚度可以达到超薄。

实施例2

如图6和图7所示，本实施例的薄膜型扬声器阵列包括压电驻极体薄膜210及线路板组件220。

压电驻极体薄膜210为厚度在几十到几百微米之间的多孔聚合物薄膜。本实施例的压电驻极体薄膜210为方形，两侧均对应设有3×3的块状电极形成电极阵列212。两侧对应的每对块状电极及它们之间的压电驻极体薄膜共同形成一个扬声器单元。本实施例包括9个扬声器单元。压电驻极体薄膜210在边缘处设有电连接两侧各电极的第一电极连接端214和第二电极连接端216。

本实施例的线路板组件220固定在压电驻极体薄膜210的空白区域。线路板组件220上设有扬声器电路(图中未示)、线路板输入端222、第一线路板输出端224及第二线路板输出端226。第一线路板输出端224与第一电极连接端214电连接，第二线路板输出端226与横穿压电驻极体薄膜的第二电极连接端216电连接。

采用线路板组件220固定在压电驻极体薄膜210上，结构简单，整个薄膜型扬声器阵列的厚度较实施例1更薄、体积更小。

实施例3

如图8和图9所示，本实施例的薄膜型扬声器阵列包括压电驻极体薄膜310、线路板组件320及连接器330。

压电驻极体薄膜310为厚度在几十到几百微米之间的多孔聚合物薄膜。本实施例的压电驻极体薄膜310为方形，两侧均对应设有3×3的块状电极形成电极阵列312。两侧对应的每对块状电极及它们之间的压电驻极体薄膜共同形成一个扬声器单元。本实施例包括9个扬声器单元。压电驻极体薄膜310在边缘处设有电连接两侧各电极的第一电极连接端314和第二电极连接端316。

线路板组件320上设有扬声器电路(图中未示)、线路板输入端322和线路板输出端324。

连接器330固定在压电驻极体薄膜310的空白区域。连接器330设有连接器输入端332、第一连接器输出端334及第二连接器输出端336。

连接器输入端332与线路板输出端324通过有线方式电连接。第一连接器输出端334与第一电极连接端314电连接，第二连接器输出端336与横穿压电驻极体薄膜的第二电极连接端316电连接，从而实现压电驻极体薄膜310的电极阵列312与线路板输入端322的电连接。

电极阵列312的厚度为纳米量级，压电驻极体薄膜310、线路板组件320、连接器330的厚度为微米量级，从而整个薄膜型扬声器阵列就是两张通过导线相连的薄膜。此实施例方案较灵活，线路板组件320可放置在实际需求的地方。

在其他优选的实施例中，连接器输入端332与线路板输出端324还可以通过无线方式电连接，从而线路板组件320可以灵活放置在需要的位置。

基于多孔聚合物薄膜的压电驻极体具有压电响应大、质量轻(克级)、厚度薄(微米级)、材料柔软易于弯折、适应各种环境(耐腐蚀、防水)、无毒无害环保、成本低廉(聚合物膜产量非常大)等优点。对薄膜型扬声器阵列来说，利用反压电效应，压电驻极体薄膜本身就能完成电声转换，无需振动零件，大大减小了器件的体积；储存在薄膜内部孔洞界面上的电荷稳定、不易丢失，使得压电驻极体的电声转换性能稳定；零件数目减少，制造工艺简单，可靠性增强，成本下降。该薄膜型扬声器阵列具有频率响应宽而平、谐波失真低、截止频率高等优点。

在其他优选的实施例中，薄膜型扬声器阵列可以包括M×N个正四边形、多边形、圆形、椭圆形及其它特定形状的扬声器单元，只要所有扬声器单元的形状和尺寸相同且排列规则即可。压电驻极体薄膜可以由两层或两层以上的多孔聚合物薄膜叠合而成，并电连接以增大压电响应即灵敏度，各层压电驻极体薄膜上所蒸镀电极的形状、尺寸、排列相同且互相对应。

此外，还可以在压电驻极体薄膜的表面覆盖一层防水膜，从而该薄膜型扬声器阵列可应用于水下或非常潮湿的环境；或者覆盖其它例如防辐射膜等。防水膜或防辐射膜的色彩可与环境一致，则此薄膜型扬声器阵列可非常隐蔽地敷设。

使用多孔聚合物薄膜制作的薄膜型扬声器阵列结合了扬声器阵列高指向性的优势和聚合物压电驻极体轻、薄、软、结构简单、可靠性强、成本低廉等优势，极大地拓展了扬声器阵列的应用，使之成为剧院、会场、教室、博物馆、体育馆等环境下替代传统扬声器阵列的选择之一，且在超薄移动通讯等微电子技术领域具有较好的应用前景。

由于扬声器电路包含数模转换器及与所述数模转换器电连接的解码器，可制成数字扬声器阵列，方便进行一体化设计，提供完整的音频解决方案。上述所有器件制作方法简单，通过改变蒸镀电极的形状、尺寸、排列即可改变扬声器单元的形状、尺寸、排列以符合实际需求。整个器件可以拆下并转移安放到其它地方，适合移动使用，拆下来后根据其柔软的特点可以卷曲或者折叠，方便携带。材料符合环保要求，来源广泛且成本低。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种薄膜型扬声器阵列，其特征在于，包括压电驻极体薄膜及线路板组件，所述压电驻极体薄膜为多孔聚合物薄膜，所述压电驻极体薄膜两侧分别对应设有电极阵列；所述线路板组件上设有扬声器电路、以及与所述扬声器电路电连接的线路板输入端和线路板输出端，所述线路板输出端与所述压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

2.如权利要求1所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，所述扬声器电路包括数模转换器及与所述数模转换器电连接的解码器。

3.如权利要求1所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，还包括固定在所述线路板组件上的连接器，所述连接器包括连接器输入端及连接器输出端，所述线路板输出端包括第一线路板输出端及第二线路板输出端，所述第一线路板输出端依次通过所述连接器输入端、连接器输出端与所述压电驻极体薄膜一侧的电极阵列电连接，所述第二线路板输出端与所述压电驻极体薄膜另一侧的电极阵列对应设置，所述第二线路板输出端通过导电胶或锡膏与该侧的电极阵列电连接。

4.如权利要求1所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，所述线路板组件固定在所述压电驻极体薄膜一侧，所述线路板输出端包括第一线路板输出端及第二线路板输出端，所述第一线路板输出端及第二线路板输出端分别与所述压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

5.如权利要求1所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，还包括固定在所述压电驻极体薄膜一侧的连接器，所述连接器设有连接器输入端、第一连接器输出端及第二连接器输出端，所述连接器输入端与所述线路板输出端电连接，所述第一连接器输出端及第二连接器输出端分别与所述压电驻极体薄膜两侧的电极阵列电连接。

6.如权利要求5所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，所述连接器输入端与所述线路板输出端通过有线或无线信号电连接。

7.如权利要求1-6任一项所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，所述线路板输入端设有有线或无线信号接收装置。

8.如权利要求1所述的薄膜型扬声器阵列，其特征在于，所述压电驻极体薄膜表面设有防水膜或防辐射膜。

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