CN110856085A - 扬声器结构 - Google Patents

Abstract

一种扬声器结构包含一电路板、一振动膜、至少一压电致动器以及至少一限位件，外墙位于电路板的表面，振动膜的外围固定于外墙上，与外墙，电路板共同形成一腔室，其中振动膜包含至少一悬边，电致动器位于电路板的表面上，压电致动器在施加电压下带动振动膜振动，一限位件位于振动膜下方，且与压电致动器之间设有间距。上述扬声器结构中，通过压电致动器、电路板及其一或多个支撑部的不同配置方式，以形成不同态样的振动腔室及/或振动膜的驱动方式，进而使扬声器能输出不同质量的声音。

Description

扬声器结构

技术领域

本发明涉及扬声器领域，特别是涉及具有压电致动器的扬声器结构。

背景技术

听音乐已成为现代人生活中用以调剂紧张，单调的生活不可缺少的重要部 分，所以一般消费性产品的扬声器(如：喇叭，耳机等)所表现出音乐的音质， 会影响消费者在聆听音乐时对扬声器的使用体验。更随着消费者对音质的要求 也是越来越高，因此对于一般消费性产品的扬声器的要求日趋重视，故改善音 质和提高消费者的使用体验，需要扬声器制造商持续不断投注心力。

扬声器包含多种大小不一且适用不同需求的态样。习知扬声器均以电磁构 造作为发声结构为最大宗设计，然而电磁构造相关零组件的数量较多，通常较 占体积且较耗能。如何在体积较小低耗能的扬声器中输出高音质是扬声器制造 商研发的方向之一。

发明内容

基于此，有必要提供一种体积小且音质高的扬声器。

一种扬声器结构，包括：

一电路板；

一外墙，位于所述电路板的表面；

一振动膜，所述振动膜的外围固定于所述外墙上，与所述外墙，所述电路 板共同形成一腔室，其中所述振动膜包含至少一悬边；

至少一压电致动器，位于所述电路板的表面上，所述压电致动器在施加电 压下带动所述振动膜振动；以及

至少一限位件，位于所述振动膜下方，且与所述压电致动器之间设有间距。

上述扬声器结构中，通过压电致动器、电路板及其一或多个支撑部的不同 配置方式，以形成不同态样的振动腔室及/或振动膜的驱动方式，进而使扬声器 能输出不同质量的声音。

在其中一个实施例中，还包括中介结构，邻接于所述限位件与所述压电致 动器之间以形成所述间距，且所述中介结构或所述限位件的边缘至少部份重叠 于所述振动膜的所述悬边。

在其中一个实施例中，其中所述中介结构包含两个平行的条状件，且每个 所述条状件至少部份重叠于所述振动膜的所述悬边。

在其中一个实施例中，还包括一支撑部，位于所述电路板的表面且位于所 述腔室的中心区域。

在其中一个实施例中，两个所述条状件以所述支撑部为参考点对称设置。

在其中一个实施例中，所述外墙设有一凸出部，且位于所述腔室内。

在其中一个实施例中，所述凸出部至少部份重叠于所述振动膜的所述悬边。

在其中一个实施例中，所述压电致动器包含一电极板，所述电极板的边缘 至少部份重叠于所述凸出部，当所述振动膜向上移动时，所述凸出部接触所述 电极板以限制所述振动膜上移。

在其中一个实施例中，所述压电致动器包含一弯曲的电极板，当所述振动 膜向下移动时，所述限位件接触所述电极板以限制所述振动膜下移。

在其中一个实施例中，所述压电致动器包含一压电层、一上电极层以及一 下电极层，所述上电极层及所述下电极层夹持所述压电层。

在其中一个实施例中，所述下电极层连接至所述电路板的表面且位于所述 腔室的中心区域。

在其中一个实施例中，所述电路板设有两个通孔，且所述下电极层位于所 述两个通孔之间。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图2为如图1所示扬声器结构中移除振动膜后的俯视图；

图3为本发明另一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图4为如图3所示扬声器结构中移除振动膜后的俯视图；

图5为本发明又一实施例的一种扬声器结构移除振动膜后的俯视图；

图6为本发明再一实施例之扬声器结构移除振动膜后的俯视图；

图7为如图6所示扬声器结构中的支撑部与压电致动器的剖面图；

图8为本发明再一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图9为如图8所示扬声器结构移除振动膜后的俯视图；

图10为本发明再一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图11为如图10所示扬声器结构的一运作模式的剖面示意图；

图12为如图10所示扬声器结构的另一运作模式的剖面示意图；

图13为本发明再一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图14为如图13所示扬声器结构的俯视图；

图15为如图13所示扬声器结构的一运作模式的剖面示意图；

图16为如图13所示扬声器结构的另一运作模式的剖面示意图；

图17为本发明再一实施例的一种扬声器结构的剖面图；

图18为如图17所示电路板的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是 使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一 个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元 件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用 的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目 的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用 的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则 “一”与“该”可泛指单一个或大于1个。

请同时参照第1、2图，第1图绘示依照本发明一实施例的一种扬声器结构 的剖面图，第2图绘示第1图之扬声器结构移除振动膜后的上视图。扬声器结 构100A包含一电路板102，一振动膜106，一支撑部108以及一压电致动器110 扬声器结构具有一外墙104位于电路板102之一表面，外墙104与电路板102 材料不同或为电路板102之一部分，凸出于电路板102之表面并且环绕于电路 板102的周围。振动膜106的外围固定于外墙104的顶端上，借以与电路板102 及其外墙104共同形成一腔室109支撑部108凸出于电路板102之表面，且位于腔室109内，因此支撑部108的高度应低于外墙104的高度。压电致动器110 配置于支撑部108的顶面上，且压电致动器110于施加电压下产生变形(例如 第1图中示意的弧形虚线)，因而能带动振动膜106振动。不同于习知扬声器的 电磁构造作为发声结构，扬声器构100A系控制压电致动器110的变形，即可直 接带动振动膜106振动，在驱动振动膜的机制上更为简易。

在本实施例中，扬声器结构100a中更包含一中介结构112，其连接于压电 致动器110与振动膜106之间，而压电致动器110则配置于支撑部108与中介 结构112之间。压电致动器110亦可直接连接至振动膜106，而不需中介结构 112的存在。

在本实施例中，支撑部108的厚度大于压电致动器110的厚度，但不以此 为限。

在本实施例中，外部电路透过二电极(102A，102B)，电路板102与支撑部 108内的复数条导电路径107供电至压电致动器110以施加所需极性，压差的电 能。

在本实施例中，外墙104的材质可与电路板102的材质，并可同时制造成 形，但外墙104内不需要导电路径。

在本实施例中，支撑部108系位于腔室109的中心区域(例如，俯视角度 的中心区域)，但不以此为限。

请同时参照第3,4图，第3图绘示依照本发明另一实施例的一种扬声器结 构的剖面图，第4图绘示第3图之扬声器结构移除振动膜后的上视图扬声器结 构100b中包含一电路板102，一振动膜106，二支撑部(108A，108B)以及一 压电致动器110a中。扬声器结构102具有一外墙104位于电路板102之一表面， 且。外墙104环绕于电路板102的周围。振动膜106的外围固定于外墙104的 顶端上，借以与电路板102及其外墙104共同形成一腔室109支撑部108凸出 于电路板102之表面，且位于腔室109内。压电致动器110A的二端或周缘配置 于支撑部108的顶面上，且压电致动器110于施加电压下产生变形因而能带动 振动膜106振动。

在本实施例中，二支撑部(108A，108B)分离地配置于腔室109内，但不 以此为限，例如腔室109内可分离配置三个或更多的支撑部借以供压电致动器 固定于其顶面。

在本实施例中，二支撑部(108A，108B)与压电致动器110A共同形成另一 腔室111之空间(例如，位于二支撑部(108A，108B)之间的区域)。腔室111 是腔室109内的更小空间，且两腔室是彼此流通的。相较于扬声器结构100a中， 扬声器结构100b中藉由配置多重腔室以产生不同于扬声器结构100A的共振腔 室，进而使扬声器能具有不同的声音输出。

在本实施例中，外部电路透过二电极(102A，102B)，电路板102与支撑部 (108A，108B)内的复数条导电路径107供电至压电致动器110A以施加所需极 性，压差的电能。

请同时参照第5图，其绘示依照本发明又一实施例之扬声器结构移除振动 膜后的上视图。在本实施例中，扬声器结构100c中包含一电路板102，一振动 膜106，二支撑部(108A，108B)以及二压电致动器(110B，110C)。不同于扬 声器结构100b中之实施例的差异，扬声器结构100c中配置更多的压电致动器 (例如2个)。

在本实施例中，扬声器结构100c的更包含一中介结构112A，连接于压电致 动器112a的与振动膜(例如第1,3图的振动膜106)之间，且中介结构112A为 一

形结构。二压电致动器(110B，110C)的其中一端分别连接至

形中介结 构112A之二相对端的凹陷部(113A，113B)内，二压电致动器(110B，110C) 的另一端则分别连接至二支撑部(108A，108B)的顶端。扬声器结构100C藉由 二压电致动器与

形中介结构的配置，又能使其声音输出不同于扬声器结构 100b上。

本实施例示例出二支撑部(108A，108B)分别配置二压电致动器(110B， 110C)，并以

形中介结构112A连接至振动膜。二支撑部(108A，108B)，二压 电致动器(110B，110C)以及

形中介结构112A共同形成另一腔室空间111腔 室111是腔室109内的更小空间，且两腔室是彼此流通的。然而，本发明亦可 以使用三个或更多支撑部，并配置相同或不同数量的压电致动器，再以适当形 状的中介结构连接至振动膜，仍可使其多重腔室的配置产生变化(例如形状)， 进而使其声音输出不同于前述的扬声器结构。

请同时参照第6,7图，第6图绘示依照本发明再一实施例之扬声器结构移 除振动膜后的上视图；第7图绘示第6图之扬声器结构其中的支撑部与压电致 动器的剖面图。扬声器结构100D包含一电路板102，一振动膜106，一支撑部 108以及一压电致动器110d中。在本实施例中，压电致动器110d的为一朝向该 腔室内凹之折弯结构(未施加电压的初始形状)，折弯结构之中间部份固定于支 撑部108的顶部，且远离该振动膜，其二端部延伸超出支撑部108的侧壁108C， 且以其端部的顶面连接至振动膜。当施加电压于压电致动器110D上时，即能带 动振动膜106振动产生声音。

在本实施例中，压电致动器110d中包含一压电层114B以及二电极层(114A，114C)，二电极层(114A，114C)夹持压电层(114B)电极。层114A为一导电 的可挠件，例如一不锈钢之金属片。本实施例利用延展性较佳的金属片作为压 电致动器的电极，能够使压电致动器的变形量更大，且其使用寿命能更长。压 电致动器110D包含金属片或不锈钢片的设计亦能适用于前述实施例中的压电致 动器。

请同时参照第8,9图，第8图绘示依照本发明再一实施例之一种扬声器结 构的剖面图；第9图绘示第8图之扬声器结构移除振动膜后的上视图。扬声器 结构100E包含一电路板102，一振动膜106，一支撑部108以及一压电致动器 110E。振动膜106的外围固定于外墙104的顶端上，借以与电路板102及其外 墙104共同形成一腔室。压电致动器110E包含一电极层114A，一压电层114E 以及一电极层114F。压电层114E位于电极层114A与电极层114F之间。压电致 动器110E上包含有一朝向该腔室内凹之折弯结构，避免压电致动器向下弯曲时， 邻接支撑部108的区域被振动膜106顶住而限制摆动。电极层114A可当作是电 极层(例如是一不锈钢片)。扬声器结构外部电路透过二电极(102A，102B)， 电路板102与支撑部108内的复数条导电路径107供电至压电致动器110E以施 加所需极性，压差的电能。电极层114A为一可于受力下产生变形之导电可挠件， 且可挠件于压电致动器110E施加电压下产生变形，因而导致压电致动器110E 整体之上下摆动进而带动振动膜106之振动。压电致动器110E与压电致动器 110d中的主要差异在于压电层114E系分别位于支撑部108的二侧，而非如压电 层114b的连续的分布于压电致动器110D内。

在本实施例中，压电致动器110E系以其中间部份耦接至支撑部108的顶部， 其二端部延伸超出支撑部108的侧壁，并以其外缘耦接至中介结构112B，借以 透过环形的中介结构112B耦接并支撑振动膜106，借以增加振动的稳定性，但 不以此为限。此外，环形的中介结构112b中系配置于压电致动器110E之外围， 但不以此为限。

请同时参照第10～12图，第10图绘示依照本发明再一实施例之一种扬声 器结构的剖面图；第11,12图绘示第10图之扬声器结构的两种运作模式的剖面 示意图。扬声器结构100F包含一电路板102，一振动膜106，一支撑部108以 及一压电致动器。振动膜106包含一中心平坦部106A以及一悬边106b中，悬 边106B环绕中心平坦部106A且固定于外墙104的顶端。在本实施例中，悬边 106b中于振动膜未振动状态下为一弧形结构，但不以此为限。压电致动器包含 一(上)电极层114A，一压电层114E以及一(下)电极层114克，且二电极层(114A，114G)夹持压电层114E。电极层114A可以是一可挠的金属板，例如是 一可挠的不锈钢板。当施加电压于压电致动器上时，即能带动振动膜106振动 产生声音。

在本实施例中，扬声器结构100F更包含一限位件115，借以限制振动膜106 的向上，下移动的上限以及下限。限位件115黏贴于振动膜106的下方(或称 振动膜106的内侧面)，且其边缘部115a至少部份(垂直)重叠于振动膜106 的悬边106B。一中介结构112C邻接于限位件115与电极层114A之间，使得限 位件115与压电致动器之间具有一间距。在本实施例中，中介结构112C可以是 电性绝缘材料，使得限位件115电性绝缘于电极层114A。当振动膜106受到外 界压力或惯性力往上移时(参照第11图)，限位件115的边缘部115a会接触振动膜106形变的悬边106b中，借以形成振动膜106上移的上限。当振动膜106 受到外界压力或惯性力往下移时(参照第12图)，限位件115的中间部份会接 触已弯折的电极层114A，借以形成振动膜106下移的下限。限位件115可以是 一硬质的金属板，例如较电极层114A硬而不易弯折，且具有一厚度范围从约10 微米到约15微米。

请同时参照第13～16图，第13图绘示依照本发明再一实施例之一种扬声 器结构的剖面图；第14图绘示第13图之扬声器结构的上视图；第15，16图绘 示第13图之扬声器结构的两种运作模式的剖面示意图。扬声器结构100克不同 于扬声器结构100F主要在于振动膜限位机构的设计稍有不同。

在本实施例中，外墙104具有一凸出部104A位于腔室内，且凸出部104A 至少部份重叠于振动膜106的悬边106b中。此外，压电致动器之电极板114H， 其边缘114H'至少部份重叠于凸出部104A。

在本实施例中，中介结构112C包含二平行的条状件，且每一条状件至少部 份重叠于振动膜的悬边106b中，且二平行的条状件以支撑部108为参考点彼此 对称。

当振动膜106受到外界压力或惯性力往上移时(参照第15图)，电极板114H 的边缘114H'会接触外墙104的凸出部104A，借以形成振动膜106上移的上限。 当振动膜106受到外界压力或惯性力往下移时(参照第16图)，限位件115的 中间部份会接触已弯折的电极板114H，借以形成振动膜106下移的下限。在本 实施例中，直接降低振动膜106于振动过程中的位移量，借以避免振动膜106 在接收到高冲击或是较大声压下，因过度的振动而撞击到其他结构，进一步提 升扬声器结构之可靠度。

在其他实施例中，可将上述实施例中的支撑部省略，例如将第13图中的支 撑部108省略，而以较高的电极层114克连接于压电层114E与电路板102之间。

请参照第17,18图，第17图绘示依照本发明再一实施例之一种扬声器结构 的剖面图，第18图绘示第17图其中的电路板的上视图。此实施例之扬声器结 构100H不同于扬声器结构100F主要在于电路板102的结构。

在本实施例中，电路板102上省略支撑部108而以较高的电极层114克连 接并支撑压电层114E，可减少加工困难度与成本。此外，电路板102挖出二个 通孔102C为了提供扬声器结构振动时所需的背腔，不用另外垫高一个空间，最 后此背腔可由底部贴上透气膜布或将此扬声器结构为100h固定在系统板上时而 形成。

在本实施例中，电极层114克连接至电路板102之上表面且位于腔室的中 心区域，且电极层114克位于二个通孔102C之间。

本发明之扬声器借其压电致动器，电路板及其一或多个支撑部的不同配置 方式，借以形成不同态样的振动腔室及/或振动膜的驱动方式，进而使扬声器能 输出不同质量的声音。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (12)

1.一种扬声器结构，其特征在于，包括：

一电路板；

一外墙，位于所述电路板的表面；

一振动膜，所述振动膜的外围固定于所述外墙上，与所述外墙，所述电路板共同形成一腔室，其中所述振动膜包含至少一悬边；

至少一压电致动器，位于所述电路板的表面上，所述压电致动器在施加电压下带动所述振动膜振动；以及

至少一限位件，位于所述振动膜下方，且与所述压电致动器之间设有间距。

2.根据权利要求1所述的扬声器结构，其特征在于，还包括中介结构，邻接于所述限位件与所述压电致动器之间以形成所述间距，且所述中介结构或所述限位件的边缘至少部份重叠于所述振动膜的所述悬边。

3.根据权利要求2所述的扬声器结构，其特征在于，其中所述中介结构包含两个平行的条状件，且每个所述条状件至少部份重叠于所述振动膜的所述悬边。

4.根据权利要求3所述的扬声器结构，其特征在于，还包括一支撑部，位于所述电路板的表面且位于所述腔室的中心区域。

5.根据权利要求4所述的扬声器结构，其特征在于，两个所述条状件以所述支撑部为参考点对称设置。

6.根据权利要求1所述的扬声器结构，其特征在于，所述外墙设有一凸出部，且位于所述腔室内。

7.根据权利要求6所述的扬声器结构，其特征在于，所述凸出部至少部份重叠于所述振动膜的所述悬边。

8.根据权利要求6所述的扬声器结构，其特征在于，所述压电致动器包含一电极板，所述电极板的边缘至少部份重叠于所述凸出部，当所述振动膜向上移动时，所述凸出部接触所述电极板以限制所述振动膜上移。

9.根据权利要求1所述的扬声器结构，其特征在于，所述压电致动器包含一弯曲的电极板，当所述振动膜向下移动时，所述限位件接触所述电极板以限制所述振动膜下移。

10.根据权利要求1所述的扬声器结构，其特征在于，所述压电致动器包含一压电层、一上电极层以及一下电极层，所述上电极层及所述下电极层夹持所述压电层。

11.根据权利要求10所述的扬声器结构，其特征在于，所述下电极层连接至所述电路板的表面且位于所述腔室的中心区域。

12.根据权利要求11所述的扬声器结构，其特征在于，所述电路板设有两个通孔，且所述下电极层位于所述两个通孔之间。

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