CN102271303A - 可挠式扬声器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可挠式扬声器结构，包含：一第一驻极体振膜，具有一第一表面、一第二驻极体振膜，具有一第二表面、一导电膜，设置于第一驻极体振膜与第二驻极体振膜之间、一第一间隔材设置于第一驻极体振膜的第一表面用于支撑一第一电极，其中第一驻极体振膜和第一间隔材之间具有一第一夹角，第一夹角介于60度至88度之间以及一第二间隔材，设置于第二驻极体振膜的第二表面用于支撑一第二电极，前述之可挠式扬声器结构之驻极体振膜具有最佳化的可振动面积，使得可挠式扬声器结构的发声效率以及发声频宽良好。

Description

可挠式扬声器结构

技术领域

本发明涉及驻极体扬声器结构，特别是有关于可改善发声效率和发声频宽的驻极体扬声器结构。

背景技术

扬声器一般用于蜂鸣器(buzzer)或家用电话、行动电话、CD随身听、MP3随身听以及个人数字助理(PDA)，作为发射声波讯号使用。

现有技术的扬声器，大都使用动圈式扬声器，其优点是可与现有市场的音响设备相匹配，且音质较佳，但此种动圈式扬声器也有许多缺点，例如：耗电量较大，体积大且重量也重，无法与现今电子装置趋向于轻、薄、短、小的趋势相配合。另外，一般常见的扬声器尚有静电式扬声器，虽然静电式扬声器比动圈式扬声器轻薄，然而供给静电式扬声器的导电振膜的偏压需达到百至千伏特，故需外接高单价的扩大机方可使用。因此，遂有驻极体扬声器的发明，驻极体扬声器是利用静电力来驱动驻极体振膜使之产生和谐的振动而发出声音，驻极体振膜其制作方式是利用介电材料经过电化处理后，将电荷捕捉并且长时间储存于介电材料上的纳微米孔洞中，以形成一静电场。

$F=\frac{e_0{\mathrm{SV}}_P}{d^2}{e}_m---\left(1\right)$

上列公式(1)为静电力公式。其中F为静电力，e₀为空气的介电常数，S为具有偏压的振膜面积，V_p为振膜具有的偏压，d为振膜和电极之间的距离，e_in为外加的音源讯号的电压。以静电式扬声器为例，由公式(1)可推知当振膜和电极之间的距离越小、振膜面积越大或是振膜的偏压越大时，则产生推动振膜的静电力也越大，静电式扬声器的发声效率也越佳，此外，当振膜面积越大或振膜和电极之间的距离越大，静电式扬声器可发出较低的音频。

然而，和静电式扬声器不同的是：驻极体扬声器的驻极体振膜相当柔软，因此，在驻极体振膜电化之后，振膜会部分贴附在电极上，而驻极体振膜具有的偏压大小，会影响贴附面积，驻极体振膜的偏压越大，静电力也越大，发声效率也越佳，但偏压越大则会造成贴附面积越多，反而使得振膜可振动的面积降低，另外也会使振膜和电极之间的距离减少。又，振膜可振动的面积降低，会造成发声效率和发声频宽下降，但振膜和电极之间的距离降低则又会造成发声效率增加。由此可知，在驻极体扬声器中，许多参数相互地影响发声效率和发声频宽，所以最佳化驻极体扬声器的发声效率以及发声频宽，不若前述静电式扬声器般简单。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种可挠式扬声器结构，能够最佳化驻极体扬声器的发声效率以及发声频宽。

根据本发明的一个方面，一种可挠式扬声器结构，包含：一第一驻极体振膜，具有一第一表面、一第二驻极体振膜，具有一第二表面、一导电膜，设置于第一驻极体振膜与第二驻极体振膜之间、一第一间隔材包含有多个条状构件，设置于第一驻极体振膜的第一表面用于支撑一第一电极，其中第一驻极体振膜和第一间隔材之间具有一第一夹角，第一夹角介于60度至88度之间以及一第二间隔材，设置于第二驻极体振膜的该第二表面用于支撑一第二电极。

根据本发明的另一个方面，一种可挠式扬声器结构，包含：一第一驻极体振膜，具有一第一表面、一第二驻极体振膜，具有一第二表面、一导电膜，设置于第一驻极体振膜与第二驻极体振膜之间、一第一间隔材包含多个柱状构件，设置于第一驻极体振膜的第一表面用于支撑一第一电极，其中第一驻极体振膜和第一间隔材之间具有一第一夹角，该第一夹角介于60度至88度之间以及一第二间隔材，设置于第二驻极体振膜的第二表面用于支撑一第二电极。

本发明利用间隔材使得驻极体振膜和电极不会完全贴附，保有可振动面积，上述的间隔材若是排列的密度太高，会占去太多振膜面积，若是密度太低，则会有大面积的驻极体振膜吸附在电极表面上，影响发声。然而，本发明之间隔材的摆设位置、高度可以使驻极体振膜有最佳化的可振动面积。

附图说明

图1绘示的是本发明的可挠式扬声器的侧视图。

图2为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的可挠式扬声器的结构分解图。

图3a为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的图1中的可挠式扬声器局部放大侧视示意图。

图3b为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的图1中的可挠式扬声器局布放大俯视示意图。

图4为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的条状构件排列方式的变化型。

图5为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的可挠式扬声器的结构分解图。

图6绘示的是柱状构件排列方式的变化型。

图7a为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的图5中的可挠式扬声器局部放大侧视示意图。

图7b为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的图5中的可挠式扬声器局布放大俯视示意图。

图8绘示的为本发明具有条状构件的可挠式扬声器的音压vs音频的测试图。

其中，附图标记说明如下：

10    可挠式扬声器        12    第一驻极体振膜

14    第一表面            16    第二驻极体振膜

18    第二表面            20    导电膜

22        第一间隔材        24       第一电极

26        第二间隔材        28       第二电极

29        绝缘材料          30、32   开口

221、261  条状构件2         22、262  柱状构件

具体实施方式

图1绘示的是本发明的可挠式扬声器的侧视图。如图1所示，一可挠式扬声器10具有一第一驻极体振膜12具有一第一表面14、一第二驻极体振膜16具有一第二表面18、一导电膜20，设置于第一驻极体振膜12及第二驻极体振膜16之间，一第一间隔材22设置于第一驻极体振膜12的第一表面14用于支撑一第一电极24以及一第二间隔材26设置于第二驻极体振膜16的第二表面18用于支撑一第二电极28。其中第一电极24和第二电极28具有多个开孔(图未示)。第一间隔材22和第二间隔材26的材料可以独立地选自下列群组包含：橡胶、硅胶、液态胶、热溶胶、双面胶和塑料。第一间隔材22和第二间隔材26的形成方式可以分别将第一及第二电极24、28经过冲压、滚压加工在第一及第二电极24、28上压出所需的间隔材形状。

第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16可利用聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(FEP)及聚偏氟乙烯(PVDF)等氟系高分子聚合物、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、环烯共聚物(COC)其复合物或前述材料的复合物经过电化处理之后，使其长期保有静电荷，即可做为第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16。其中，电化方式可以为高电压电晕法或极化法，而第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16电化后具有偏压介于50V至2000V之间。此外，第一及第二驻极体振膜12、16、第一及第二电极24、28、第一及第二间隔材22、26和导电膜20可以为透明材料。第一及第二电极24、28的材料可选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide，IZO)、氧化锌锡(Zinc Tin Oxide，ZTO)、氧化锌铝(Aluminum Zinc Oxide，AZO)、氧化镓铝(Gallium Zinc Oxide，GZO)等透明氧化导电物质(TransparentConductive Oxide，TCO)或是金、银、铜、铁、铝、锡等的不透明导电材料，利用过电镀、涂布、物理气相沉积法如蒸镀法、溅镀法及离子披覆及化学气相沉积法形成于多孔性材料表面。另外，第一及第二电极24、28可以为多孔性金属板或多孔性金属网。此外，第一及第二驻极体振膜12、16、第一及第二电极24、28、第一及第二间隔材22、26和导电膜20可以为可挠性材料。再者，可挠式扬声器10可另包含一绝缘材料29和一层防拨水性材料(图未示)，绝缘材料29可将第一、第二电极24、28封边，用以避免第一、第二电极24、28与驻极体振膜12、16上的导电膜20接触，绝缘材料29也可以将可挠式扬声器10四边都封装，以避免驻极体振膜12、16振动或驻极体扬声器10挠曲时，造成第一及第二电极24、28脱离。封装方式，举例而言，可以利用木条或塑料片等材料，将驻极体扬声器10前后两边夹紧，或者，也可以使用绝缘胶带黏贴驻极体扬声器10前后两边，另外，也可以绝缘细线用缝纫方式将驻极体扬声器10前后两边缝起。而防拨水性材料可以涂布、喷涂及贴合的方式于表面设置，借此保护驻极体振膜12、16。在操作时，驻极体振膜12、16受静电力影响可能会被吸附于第一及第二电极24、28，其吸附状态有可能都被吸附于第一电极24，也可能都被吸附于第二电极28，甚至驻极体振膜12、16会分离，各自分别被吸附于第一及第二电极24、28，在图1中的驻极体振膜12、16的吸附方式，仅为上述多种方式中的其中之一实施例。另外，由于第一及第二电极24、28是软性的，所以也会受静电力影响而向振膜方向变形，但是因为变形非常小，因此，为使说明书图示简明，在说明书中，省略第一及第二电极24、28的形变。

图2为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的可挠式扬声器的结构分解图。如图2所示，第一间隔材22可以具有多个条状构件221，条状构件221交错设置形成一格子状图案，定义出多个独立的开口30，并且各个开口30的面积相同，其中各个开口30的形状可以选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形。在图2中以矩形为例，但不限于此。各个条状构件221各具有一宽度W₁介于2至10毫米(mm)，而相邻的两个条状构件221之间具有一间距S₁介于8至100毫米之间，此外，各个条状构221件的高度d₁系介于50微米(μm)至1500微米之间。同样地，第二间隔材26可以具有多个条状构件261形成一格子状图案，定义出复数个独立的开口32，并且各个开口32的面积相同，其中各个开口32的形状可以选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形。各个条状构件261各具有一宽度W₂介于2至10毫米，而相邻的两个条状构件261之间具有一间距S₂介于8至100毫米之间，此外，各个条状构件261的高度d₂系介于50微米至1500微米之间。

图3a为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的图1中的可挠式扬声器的局部放大侧视示意图。图3b为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的图1中的可挠式扬声器的局布放大俯视示意图。

请同时参阅图1、3a、3b，由于驻极体振膜相当柔软，第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16在电化之后，即使在没有外来音讯时，第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16由于静电的关系，第一驻极体振膜12会产生一第一贴附面A₁和第一电极24接触，因为有第一间隔材22放置于第一驻极体振膜12和第一电极24之间，因此，第一驻极体振膜12在被第一间隔材22撑起后，第一驻极体振膜12会产生一第一振动面A₂不和第一电极接触24，且第一振动面A₂在第一电极24接受外来音讯时后，会产生振动。第二驻极体振膜16也有第二贴附面B₁和第二电极28接触，以及第二振动面B₂不和第二电极接触28，第二振动面B₂在第二电极28接受外来音讯时，产生振动。

当第一间隔材22和第二间隔材26依照上述的宽度W₁、W₂、间距S₁、S₂、高度d₁、d₂设置时，在未输入外来音讯时，也就是在第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16未振动的情况下，由第一贴附面A₁的一边缘至一条状构件221之间的距离L₁为条状构件的高度d₁的2至30倍；第二贴附面B₁的一边缘至一条状构件261之间的距离L₂为条状构件的高度d₂的2至30倍，并且第一驻极体振膜12和第一间隔材22之间具有一第一夹角φ介于于60度至88度之间；第二驻极体振膜16和第二间隔材26之间具有一第二夹角Θ介于于60度至88度之间。

此时，第一驻极体振膜12和第二驻极体振膜16具有一个最佳化的可振动面积，能使发声效率以及发声频宽达到最好的效果。

另外，图4为根据本发明的第一较佳实施例所绘示的条状构件排列方式的变化型。如图4所示，条状构件形成的格子状图案其大小可以不相同，以第一间隔材22中的条状构件221为例，其所形成的开口30在靠近第一驻极体振膜12边缘的开口30比较大，远离第一驻极体振膜12边缘的开口30比较小。当然根据不同的需求，也可采取靠近第一驻极体振膜12边缘的开口30比较小，远离第一驻极体振膜12边缘的开口30比较大的方式设置。此外，第二间隔材26中的条状构件261也同样可形成在靠近第二驻极体振膜26边缘的开口32比较大，远离第二驻极体振膜26边缘的开口32比较小的结构。

图5为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的可挠式扬声器的结构分解图。第二较佳实施例和第一较佳实施例的差别在于：第二较佳实施例的第一间隔材和第二间隔材都为柱状构件，其余组件的位置及功能大致上和第一较佳实施例中所描述的相同，为叙述简明，在此不再赘述，其中具有相同功能的组件，以相同符号标示。

如图1、5所示，第一间隔材22可以包含多个柱状构件222，排列于第一驻极体振膜12和第一电极24之间，各个柱状构件222之间距S₁约为8至100毫米，各个柱状构件222的高度d₁介于50微米至1500微米之间，各个柱状构件222的截面积A₁介于0.5至15平方毫米之间，柱状构件222的截面形状可以独立地选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形，在图5中以圆形为例。第二间隔材26和第一间隔材22的结构大致相同，第二间隔材26亦包含多个柱状构件262，各个柱状构件262的间距S₂约为10至100毫米，各个柱状构件262的高度d₂介于50微米至1500微米之间，各个柱状构件262的截面积A₂介于0.5至15平方毫米之间，柱状构件222的截面形状可以独立地选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形。

此外，各个柱状构件222、262的间距S₁、S₂不一定要等距。在图5中绘示的是间距等距的柱状构件，图6绘示的是柱状构件排列方式的变化型，如图6所示，以第一间隔材22中的柱状构件222为例，靠近第一驻极体振膜12边缘的各个柱状构件222的间距比较大，远离第一驻极体振膜12边缘的各个柱状构件222的间距较小。

图7a为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的图5中的可挠式扬声器的局部放大侧视示意图。图7b为根据本发明的第二较佳实施例所绘示的图5中的可挠式扬声器的局布放大俯视示意图。和第一佳实施例相同，图7a、7b所示，以柱状构件222、262为间隔材的可挠式扬声器10，其驻极体振膜12、16也会贴附在电极24、28上，因此，第一驻极体振膜12会产生一第一贴附面A₁和一第一振动面A₂，第二驻极体振膜16也有第二贴附面B₁以及第二振动面B₂。

当第一间隔材22和第二间隔材26中的柱状构件222、262以上述的间距S₁、S₂、高度d₁、d₂、截面积A₁、A₂设置时，柱状构件222、262便可以使可挠式扬声器10在未输入外来音讯时，由第一贴附面A₁的一边缘至一柱状构件222之间的距离L₁为柱状构件222的高度d₁的2至30倍；第二贴附面B₁的一边缘至一柱状构件262之间的距离L₂为柱状构件262的高度d₂的2至30倍，并且第一驻极体振膜12和第一间隔材22之间具有一第一夹角φ介于于60度至88度之间；第二驻极体振膜16和第二间隔材26之间具有一第二夹角Θ介于于60度至88度之间。

此时，第一驻极体振膜和第二驻极体振膜具有一个最佳化的可振动面积，能使发声效率以及发声频宽达到最好的效果。

图8绘示的为本发明具有条状构件的可挠式扬声器的音压vs音频的测试图。如图8所示，可挠式扬声器在中高频(200Hz～30kHz)之间，可以有良好的发声效果，非常适合作为中高音频的播放喇叭。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (30)

1.一种可挠式扬声器结构，其特征在于，包含：

一第一驻极体振膜，具有一第一表面；

一第二驻极体振膜，具有一第二表面；

一导电膜，设置于该第一驻极体振膜与该第二驻极体振膜之间；

一第一间隔材包含有多个条状构件，设置于该第一驻极体振膜的该第一表面用于支撑一第一电极，其中，该第一驻极体振膜和该第一间隔材之间具有一第一夹角，该第一夹角介于60度至88度之间；

一第二间隔材，设置于该第二驻极体振膜的该第二表面用于支撑一第二电极。

2.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第二驻极体振膜和该第二间隔材之间具有一第二夹角，该第二夹角介于60度至88度之间。

3.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该些条状构件形成一格子状图案，定义出多个开口。

4.如权利要求3所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该开口的形状选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形。

5.如权利要求3所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，靠近该第一驻极体振膜的边缘的各该开口较大，远离该第一驻极体振膜的边缘的各该开口较小。

6.如权利要求3所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该开口的面积相同。

7.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该条状构件的宽度介于2至10毫米。

8.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，相邻的两个该条状构件的间距相距8至100毫米之间。

9.如申请专利范围第1项所述之可挠式扬声器结构，其特征在于，各该条状构件的高度介于50微米至1500微米。

10.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一间隔材选自下列群组包含：橡胶、硅胶、液态胶、热溶胶、双面胶和塑料。

11.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜具有一第一贴附面和该第一电极接触。

12.如权利要求11所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜具有一第一振动面不和该第一电极接触，且该第一振动面在该第一电极接受一音讯之后，会产生振动。

13.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第二驻极体振膜具有一第二贴附面和该第二电极接触。

14.如权利要求13所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第二驻极体振膜具有一第二振动面不和该第二电极接触，且该第二振动面在该第二电极接受一音讯之后，会产生振动。

15.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜和该第二驻极体振膜独立地选自下列群组：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、环烯共聚物及环烯共聚物的复合物。

16.如权利要求1所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，另包含一绝缘材料将该可挠式扬声器结构的边缘封装，借此避免该第一电极和该第一间隔材分离，并且避免该第二电极与该第二间隔材分离。

17.一种可挠式扬声器结构，其特征在于，包含：

一第一驻极体振膜，具有一第一表面；

一第二驻极体振膜，具有一第二表面；

一导电膜，设置于该第一驻极体振膜与该第二驻极体振膜之间；

一第一间隔材包含多个柱状构件，设置于该第一驻极体振膜的该第一表面用于支撑一第一电极，其中该第一驻极体振膜与该第一间隔材之间具有一第一夹角，该第一夹角介于60度至88度之间；

一第二间隔材，设置于该第二驻极体振膜的该第二表面用于支撑一第二电极。

18.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该柱状构件的截面形状选自下列群组：圆形、矩形、椭圆形和多边形。

19.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该柱状构件的截面积为0.5至15平方毫米。

20.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该柱状构件相距8至100毫米。

21.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，靠近该第一驻极体振膜的边缘的各该柱状构件之间距较大，远离该第一驻极体振膜的边缘的各该柱状构件的间距较小。

22.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该柱状构件的间距相同。

23.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，各该柱状构件的高度介于50微米至1500微米。

24.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一间隔材系选自下列群组包含：橡胶、硅胶、液态胶、热溶胶、双面胶和塑料。

25.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜具有一第一贴附面和该第一电极接触。

26.如权利要求25所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜具有一第一振动面不和该第一电极接触，且该第一振动面在该第一电极接受一音讯之后，会产生振动。

27.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第二驻极体振膜具有一第二贴附面和该第二电极接触。

28.如权利要求27项述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第二驻极体振膜具有一第二振动面不和该第二电极接触，且该第二振动面在该第二电极接受一音讯之后，会产生振动。

29.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，该第一驻极体振膜和该第二驻极体振膜独立地选自下列群组：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰亚胺、环烯共聚物及环烯共聚的复合物。

30.如权利要求17所述的可挠式扬声器结构，其特征在于，另包含一绝缘材料将该可挠式扬声器结构的边缘封装，借此避免该第一电极和该第一间隔材分离，并且避免该第二电极与该第二间隔材分离。

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