EP2009950A1 - Elektrostatischer Folienschallwandler und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Elektrostatischer Folienschallwandler und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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EP2009950A1
EP2009950A1 EP07111302A EP07111302A EP2009950A1 EP 2009950 A1 EP2009950 A1 EP 2009950A1 EP 07111302 A EP07111302 A EP 07111302A EP 07111302 A EP07111302 A EP 07111302A EP 2009950 A1 EP2009950 A1 EP 2009950A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sound
electrodes
film
electrically conductive
electrostatic film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07111302A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Heite
Martin Philipp Getrost
Rainer Kunz
Thilo-J. Werners
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Deutschland AG
Original Assignee
Lyttron Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lyttron Technology GmbH filed Critical Lyttron Technology GmbH
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Priority to PCT/EP2008/058293 priority patent/WO2009000922A1/de
Priority to US12/666,396 priority patent/US20100177914A1/en
Priority to KR1020097027013A priority patent/KR20100031582A/ko
Priority to TW097124295A priority patent/TW200913755A/zh
Priority to EP08774455A priority patent/EP2172061A1/de
Publication of EP2009950A1 publication Critical patent/EP2009950A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/01—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets
    • H04R19/013—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets for loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/006—Interconnection of transducer parts
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic film sound transducer, a method for its production and its use.
  • One of the essential practical applications for a speaker is the reproduction of speech or music in electroacoustic transmission.
  • the speaker in the chain of transmission elements is the end member, which determines the achievable transmission quality by its properties in most cases.
  • a sound emitting element is a membrane, i. a plate with a very small layer thickness, used.
  • a well-known speaker type is the electrostatic loudspeaker, which is used for special applications, for example as a tweeter.
  • two spaced flat electrodes are electrically contacted, connected to a correspondingly designed audio amplifier and applied a corresponding audio frequency alternating voltage, the electrodes used can be formed as a film.
  • the structure of the electrostatic loudspeaker thus corresponds to that of a capacitor.
  • the loudspeaker diaphragm can lie between the two electrodes and be controlled by the electric field; But it can also be one of the electrodes Electrostatic operation, two electrodes repel with the same charge, on the other hand attract two electrodes with unequal charge. If a voltage is applied to the electrodes of an electrostatic loudspeaker, the voltage level is a measure of the deflection of the electrodes. A high voltage causes a large deflection, a low voltage a small deflection, a polarized voltage a deflection in another direction. The force acting on the electrodes is not linear, but proportional to the square of the voltage. As a result, a membrane is vibrated and there is a generation of sound.
  • Such a built-up foil-based electrostatic loudspeaker may additionally sandwich, for example, a piezoelectric layer between the spaced-apart electrodes.
  • a piezoelectric layer between the spaced-apart electrodes.
  • This electrostatic loudspeaker has a plate-like structure, wherein a porous stator plate, which is either electrically conductive or plated on at least one side to be electrically conductive, and at least one movable membrane are provided with at least one electrically conductive surface.
  • the electrostatic loudspeaker in this case has an arrangement in which the electrically conductive porous stator plates are arranged opposite one another and separated from one another by the membrane. Due to the arrangement with an inner membrane, it is necessary that at least one stator plate is porous, so that the sound waves can leave the electrostatic loudspeaker.
  • the Indian EP 0 883 972 B1 described electrostatic loudspeaker is to the disadvantage of the fact that it can come through porous stator plate to interference and thereby to a limited sound power.
  • both opposing foil electrodes must be provided with an electrical connection, however, at least the foil electrode provided as a membrane must move.
  • the electrical connection of this membrane electrode formed as a membrane is generally fixed, the mobility of the foil electrode is at least limited the operation of the speaker generates harmonics. This effect, also called harmonic distortion, reduces the quality of the sound produced.
  • both foil electrodes Since generally one of the foil electrodes is movable and the other foil electrode is fixed, ie fixed, in a corresponding electrostatic foil loudspeaker, both foil electrodes must generally be provided with a different connection technique, which makes the production of corresponding foil loudspeakers cumbersome and cost-intensive.
  • both foil electrodes are electrically contacted and occupied with a voltage of up to several thousand volts.
  • the shields used in this case lead to the film loudspeaker being made thick overall.
  • grids are often used to shield the live foil electrodes, which indeed transmit the sound produced, but at the same time at least partially cause a sound reflection and possibly interference when the sound is diffracted at the respective grids. This leads to an overall undesired reduction of the sound power,
  • the present invention has the object to provide an electrostatic film sound transducer available, which preferably allows easy connection of the electrodes.
  • the connection of the foil electrodes should be designed such that preferably no harmonics are generated by the connection of the electrodes.
  • the electrostatic film sound transducer should preferably have a high security against contact, without the sound-emitting film construction is simultaneously formed too thick or disadvantageous for a sound output.
  • This electrical film sound transducer is characterized in that the film sound transducer at least two laterally spaced flat electrodes and at least one electrically conductive sound-emitting film, which is not electrically connected to these planar electrodes and which is provided flat and substantially parallel to the two laterally spaced electrodes , wherein the at least two laterally arranged planar electrodes are electrically contacted.
  • substantially parallel means that the angle formed between the plane formed by the at least two laterally spaced electrodes and the plane formed by the electrically conductive sound-emitting film , at most 45 °, preferably at most 35 °, more preferably at most 25 °, in particular at most 15 °, especially at most 10 °, more particularly at most 5 °.
  • the at least two provided laterally arranged electrodes are fixed. Therefore, the connection of these at least two laterally arranged electrodes is easier than with foil electrodes, in which the electrodes move. Furthermore, there is less problem with the formation of harmonics (harmonic distortion).
  • the sound-emitting film must be electrically conductive but not live, the user of the film sound transducer according to the invention can use the sound-emitting film, without getting an electric shock, touch. In particular, it is not necessary to protect the side of the film sound transducer according to the invention with the sound-emitting film, for example by a grid.
  • the film sound transducer according to the invention can be made relatively thin, since a comprehensive isolation of the arrangement is not required
  • the size of the respective electrodes and of the electrically conductive sound-emitting film can vary within wide ranges and are generally subject to no restriction. Accordingly, the electrodes and the electrically conductive sound-emitting film in their respective size can be adapted to the intended use of the film sound transducer according to the invention. The size ratio of electrodes to electrically conductive sound-emitting film can also vary.
  • the additive area of the at least two electrodes is larger than the area of the electrically conductive sound-emitting film, i. that the at least two electrodes laterally project beyond the electrically conductive sound-emitting film.
  • the additive area of the at least two electrodes is smaller than the area of the electrically conductive sound-emitting electrode, i. that the electrically conductive sound-emitting film laterally projects beyond the two electrodes,
  • the additive area of the at least two electrodes is substantially equal to the area of the electrically conductive sound-emitting film.
  • the one in which the areas of the at least two electrodes and the electrically conductive sound-emitting film are substantially equal in size is preferred. If the area of the at least two electrodes is smaller than the area of the electrically conductive electrode, then only a lower sound power can be generated, while with a larger area of the at least two electrodes can distort harmonics compared to the surface of the sound-emitting film.
  • laterally spaced electrodes in the context of the present invention is understood to mean an electrode arrangement in which the electrodes are adjacent to be located on the same side of the sound-emitting film, i. that in particular no sound-emitting film is provided between them.
  • the distance between the laterally spaced electrodes should be chosen at least such that dielectric strength is given and no voltage is overturned
  • the at least two laterally spaced-apart planar electrodes are connected to an audio amplifier.
  • the audio amplifier is an audio source for any AC voltage which is suitable for generating the audio frequencies in the form of variable voltage to transfer to the respectively connected electrodes and to modulate the electric field in the film sound transducer accordingly.
  • an earth-free audio frequency alternating voltage can generally be applied to the at least two laterally spaced electrodes.
  • a grounded audio frequency alternating voltage is applied to the at least two laterally spaced electrodes.
  • a bias voltage is applied in addition to the audio frequency AC voltage, whereby the sound level can be increased.
  • a bias voltage is understood to be a DC voltage in the sense of a bias voltage.
  • a bias voltage of> 500V, preferably> 1000V can be applied between the conductive layers, whereby an audio voltage with a maximum voltage amplitude of> 200 volts can be applied.
  • an audio voltage with a maximum voltage amplitude of> 200 volts can be applied.
  • the maximum voltage amplitude of the audio voltage always remains lower than the applied constant high voltage.
  • the at least two laterally spaced-apart planar electrodes are designed with electrical connections. In this case, care should preferably be taken to ensure adequate electrical insulation and the laying technique of the connections or the connection to the audio amplifier.
  • the electrostatic film sound transducer can be formed integrally with the control electronics of the audio amplifier and / or the bias voltage.
  • the corresponding drive electronics of the audio amplifier and / or the bias voltage can be provided on a substrate, which also carries the electrostatic film sound transducer, that is, for example, integrally with the at least two laterally arranged Electrodes is connected.
  • Suitable substrates in this case are preferably printed circuit boards and / or printed circuit boards, which also serve as substrates for the electrostatic film sound transducer.
  • the geometric design of the at least two laterally arranged electrodes should preferably be such that the direct distance of the electrodes is substantially greater than the isolation distance to the electrically conductive sound-emitting film and is selected in the practical execution in the millimeter range, while the isolation distance in some 0.5 to 10 mm can be.
  • an electrostatic film sound transducer may also have multiple electrode pairs and these can be fed only via an audio source or audio frequency alternating voltage or over several or with Tonfrequenz facialhoven with different phase.
  • the laterally arranged planar electrodes including the connections can be covered with a preferably air-bubble-tight insulation layer.
  • This insulation layer is a layer which preferably has a higher dielectric strength than air.
  • This insulating layer can be applied in liquid form by means of printing technique or doctor blade technique or spray technique or dispensing technique or in the form of a thin film.
  • a known from the board production paint can be used as an insulating layer.
  • a film with back electrodes can be used.
  • the laterally arranged electrodes should preferably be covered with the insulating layer very well and without air entrapment, since the audio frequency alternating voltage or a bias voltage requires a good dielectric constant insulating coverage of the electrodes.
  • the sound-emitting film which is arranged over the two laterally spaced electrodes, is formed in the form of a film, wherein the sound-emitting film is formed electrically conductive.
  • the electrically conductive sound-emitting film may be grounded or ungrounded. For safety reasons, it is preferred to form the electrically conductive sound-emitting film grounded.
  • the surface conductance of the electrically conductive sound-emitting film is dependent on the sound-emitting element and may be more than 2,000 ohms / square for small-area elements and less than 500 ohms / square for large-area elements.
  • the surface conductivity is less than 2,000 ohms / square, in particular less than 1,000 ohms / square,
  • the electrical conductivity of the sound-emitting film can be obtained in different ways.
  • an electrically conductive layer can be provided on a corresponding film material, for example by vacuum technology.
  • Further application methods for the electrically conductive layer are, for example, so-called sputtering methods, screen printing methods, inkjet methods or gravure printing methods.
  • this paste contains particles with nanostructures.
  • the term “particles with nanostructures” is understood to mean nanoscale material structures which are selected from the group consisting of single-wall carbon Nanocubes (SWCNTs), multiwall carbon nano-tubes (MWCNTs), nanohorns, nanodisks, nanocones (d, h, cone-shaped structures), metallic nanowires and combinations of the aforementioned particles.
  • Corresponding particles with carbon-based nanostructures may, for example, consist of carbon nanotubes (single-shell and multi-shell), carbon nanofibers (herringbone, leaflet, helical) and the like.
  • Carbon nanotubes are also known internationally as carbon nanotubes, (single-walled and multi-walled), Carbon nanofibers referred to as carbon nanofibers (herringbone, platelet, screw type).
  • the electrical conductivity can thus be made suitable or, in this way, the flexibility and sensitivity to hair cracking can be improved, i. a suitable elasticity (modulus of elasticity) can be achieved.
  • the electrically conductive layer is formed from a metal
  • aluminum is used as the material for the electrically conductive layer.
  • Aluminum is a lightweight metal that does not interfere with the vibrations of the sound-emitting film and at the same time can easily be vapor-deposited on a film material.
  • this film material may be constructed, for example, from a thermoplastic material.
  • a corresponding polymeric film can also be used in particular if a graphic design of the electrically conductive sound-emitting film is provided. In this case, the graphic design may be provided on the polymeric film. In this case, the graphic design of the polymeric film can be made only on one side of the film or on both sides of the film. A graphic design can be done for example by screen printing or inkjet. Also an embossing of the film is possible.
  • the thermoplastic material of the film is selected from the group consisting of polycarbonate (PC), oriented polypropylene (OPP), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile-butadiene-styrene rubber (ABS ), Polyvinyl fluoride (PVF), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), biaxially oriented polypropylene (BOP) and polyimide (PI).
  • PC polycarbonate
  • OPP oriented polypropylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene rubber
  • PVF Polyvinyl fluoride
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PE polyethylene
  • BOP biaxially oriented polypropylene
  • PI polyimide
  • Particularly preferred are films of polypropylene and polycarbonate, optionally in combination with an AL coating.
  • the electrically conductive layer can also be
  • the requirements for the adhesives used are the good and durable connection of the adhesive partners with the thinnest possible application of material.
  • solvent-based adhesive systems two-component adhesive systems as well as reactive or partially reactive adhesive systems or hot-melt adhesive systems can be used,
  • this vacuum technology can be produced by means of sputtering technology or vapor deposition technology, in particular based on aluminum, or a thin or electroplated thin aluminum layer or aluminum foil can be used.
  • a polymeric film can also be used without coating for the electrically conductive sound-emitting film if it itself is already electrically conductive.
  • Intrinsically conductive polymers are usually ethylenically unsaturated and conjugated, allowing easy charge transport in the polymer molecule. Such polymers are also referred to as organic metals, they have a conductivity of at least 10 -5 , preferably of at least 10 -2 , more preferably of at least 1 Siemens / cm.
  • suitable intrinsically conductive polymers are selected, for example, from polymers based on polyaniline, polyanisidine, polydiphenylamine, polyacetylene, polythiophene, polythioprene, polythienylenevinylene, bithiophene, polypyrrole and polycroconaine and derivatives thereof. Such polymers are often made electrically conductive by doping.
  • Suitable polymers are, for example, polyradical cations. For increased stability of the formulations, it is recommended that the polyradical cations be used in combination with polymeric anionic compounds (polyanions) and that the compositions contain no further cationic substances whose counterions compete for the polyanions and lead to precipitations.
  • Preferred conductive polymers are conductive polythiophenes, in particular conductive polyalkylenedioxythiophenes.
  • a preferred conductive polymer is 3,4-polyethylenedioxythiophene, a suitable commercial product is Baytron ® P from Bayer, is an aqueous dispersion containing 0.5% 3,4-polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and 0.8 wt,% polystyrene sulfonate (PSS) ,
  • Further preferred intrinsically conductive polymers conductive polyanilines, including Versicon ® (Allied Signal), a polyaniline having a conductivity of 2-4 S / cm or Ormecon ® (Zipper Kessler & Co).
  • the polymeric film in the sound-emitting electrode preferably has a thickness of 5 to 500 ⁇ m, more preferably 10 to 200 ⁇ m, in particular 15 to 100 ⁇ m.
  • the electrically conductive sound-emitting film may consist overall of three or more layers, wherein at least one layer is designed to be electrically conductive.
  • the electrically conductive sound-emitting film may be grounded or ungrounded.
  • the electrostatic film sound transducer according to the invention preferably has at least one further layer between the at least two laterally spaced-apart planar electrodes and the electrically conductive sound-emitting film.
  • This layer is electrically non-conductive (dielectric layer).
  • This layer may also be air.
  • this layer is formed so that there is no electrical contact between the laterally disposed electrodes and the electrically conductive sound-emitting film.
  • the electrostatic film sound transducer according to the invention has a layer which is permeable to air.
  • the electrostatic film sound transducer according to the invention has a layer which is elastically compressible.
  • the electrostatic film sound transducer according to the invention has a layer which has non-polar and polar properties, ie a layer Electret properties has.
  • an electret is understood as meaning an electrically material which contains quasi-permanently stored electrical charges and / or quasi-permanently oriented electric dipoles and thus produces a quasi-permanent field in its surroundings and / or in its interior.
  • this electrically non-conductive layer may thus be formed as an elastic foam.
  • both closed-cell and open-cell foam can be used here, but open-pored foam is more favorable in terms of the pressure equalization necessary to improve the sound.
  • the non-conductive intermediate layer may also be formed as an elastic textile fabric made of individual fibers without filler, a so-called nonwoven material. It is pointed out that this nonwoven material is preferably not paper, since the paper is provided with large proportions of non-elastic filler and thus is not suitable,
  • the layer in the electrostatic film sound transducer according to the invention may have a thickness of 20 ⁇ m to 10 mm, particularly preferably 30 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the electrostatic film sound transducer (1) according to the invention is arranged in a preferred embodiment on a substrate.
  • the substrate can be formed in different ways.
  • the substrate is preferably designed such that it has a corresponding mass or inertia with respect to the sound generated by the electrostatic film sound transducer.
  • the substrate may have the form of a wallpaper-like element, which is attached to a possible wall, floor or ceiling element, for example by means of adhesive technology.
  • such an electrostatic film slide can be attached to a wall element, e.g. be "wallpapered".
  • a wall element e.g. be "wallpapered”.
  • this basic version even with an extremely thin layer structure of approx. 1 to 5 mm, in particular less than 4 mm and a dimension in the range 0.5 x 0.5 m, directed sounding over several meters up to 100 m and above reached.
  • the substrate is fastened to a wall, floor or ceiling element, it is not absolutely necessary for the substrate itself to have a certain inherent rigidity. If the substrate has no inherent rigidity, however, then the mass of the wall, floor or ceiling element to which the substrate is attached should be so large that the substrate in combination with the wall, floor or ceiling element has sufficient inertia opposite the sound. This allows optimal sound radiation.
  • the substrate itself can also be formed as an intrinsically stiff or mass-bearing element.
  • the electrostatic film sound transducer it is possible to place the electrostatic film sound transducer at any desired position, for example in a room or even in a room To install outdoors.
  • the inherently rigid substrate with the corresponding associated electrostatic film sound transducer by means of fastening devices, such as adhesive, screw, clamp or plug-fasteners to other wall, floor or ceiling elements be releasably or permanently attached. If the substrate provided according to the invention is intrinsically rigid in such a case, it is not necessary that the elements to which the substrate is attached have a certain inertia to the sound.
  • the substrate has a basis weight which corresponds to at least 10 times, preferably at least 1000 times, the basis weight of all remaining layers of the film sound transducer.
  • the substrate is spatially configured so that the sound is emitted in a targeted manner.
  • the targeted alignment of the film sound transducer according to the invention is advantageous.
  • the substrate provided according to the invention can be designed to be clamped in a frame.
  • a one-sided as well as a bilateral sound radiation is possible, whereby it is also possible with two-sided sound radiation to arrange two film sound transducers according to the invention back to back and this arrangement then a substrate, ie at least two substrates, or a common Substrate may have.
  • the electrostatic foil sound transducer according to the invention can also be attached to the frame in addition to the thermally activatable attachment well by cold glue systems or liquid adhesive or mechanical fastening or ultrasound or friction welding.
  • the substrate is a frame, between which the acoustically active loudspeaker surface (electrically conductive sound-emitting film) is clamped.
  • acoustically active loudspeaker surface electrically conductive sound-emitting film
  • a protective electrode it is also possible to provide an electronic circuit which shorts or switches off the high-voltage supply in the event of danger.
  • a danger for example, an abnormal current flow at the high voltage power supply or a sudden voltage drop, which indicates a short circuit between audio potential and bias potential, can be detected.
  • a further outer non-conductive insulating layer which additionally provides a protective effect against the high voltage potential prevailing in the film loudspeaker.
  • Such an insulating layer can be applied, for example, in the form of an insulating block, or a non-conductive plastic film can be used as an additional insulating layer the outermost layer of the foil loudspeaker is applied.
  • thermoplastic film In addition to the deformable below Tg thermoplastic film are correspondingly deformable screen printing inks, for example, colors of Pröll KG in D-91781-enburg in Bavaria with the name Aquapress ® or Noriphan ® preferred for the achievement of visually attractive products,
  • a further subject of the present invention is a system comprising at least two electrostatic film sound transducers as described above.
  • the at least two electrostatic film sound transducers can be arranged so that the sound radiation is substantially parallel.
  • the at least two electrostatic film sound transducers used in the system can be supplied with an audio frequency alternating voltage and / or bias voltage or with two or more differently tuned audio frequency alternating voltage and / or bias voltages.
  • the film sound transducers according to the invention can be prepared by methods known to those skilled in the art.
  • a substrate is used on which the two laterally spaced electrodes are applied.
  • the attachment of the electrodes can be done in different ways. For example, it is possible to stick these on a substrate or otherwise fix it.
  • the spaced apart electrically conductive sound-emitting film is spaced from these two electrodes Fixed, a fixation can be done for example by a frame in which the electrically conductive sound-emitting film is clamped, the terminals of the electrodes is carried out in a manner known to those skilled in the art.
  • Another object of the present invention is the use of an electrostatic film sound transducer as described above or a corresponding system comprising a plurality of these electrostatic film sound transducers, as an active sound-emitting element in a building, in land, water or air vehicles for targeted sound and sound reduction in the sense of an antiphase sound.
  • Figure 4 is a schematic representation of an exemplary electrostatic film acoustic transducer element (1) with two approximately equal-area and symmetrically arranged lateral tillortneten electrodes (3, 4) shown in plan view.
  • the substrate (2) can be formed in a variety of ways.
  • the substrate (2) requires almost no inherent rigidity and can be attached by adhesive bonding to a possible flat wall, floor or ceiling element, the mass of this wall, floor or ceiling element must be correspondingly large and thus has a certain inertia towards sound and allows optimal sound radiation,
  • the substrate (2) can itself be formed as an intrinsically stiff or mass-bearing element and can thus be arranged freely in a room or can be fixed by means of gluing, screwing, clamping or plug-fastening or similar fastening techniques according to the prior art on a wall, Floor or ceiling element to be releasably or permanently attached.
  • the substrate (2) can be formed spatially designed and can be selectively radiated such the sound.
  • the substrate (2) can be designed to be clamped in a frame and, depending on the thickness of the substrate (2), a unilateral sound radiation can be achieved, or bilateral sound radiation can also be achieved.
  • At least two flat laterally arranged electrodes (3, 4) are formed on the substrate (2).
  • the preparation of these electrodes (3, 4) can be carried out according to methods which are used in the field of flexible or rigid printed circuit board technology, or they can conductive printing pastes are used for the production of printing technology, or thin conductive film elements can be applied laterally side by side,
  • the geometric configuration of the at least two laterally arranged electrodes (3, 4) should preferably be at least such that the direct spacing of the electrodes (3, 4) is substantially greater than the isolation distance from the floating electrode (7) and becomes practical selected in the millimeter range, while the isolation distance in the some 10 to 100 microns range.
  • Figure 4 a uniform and symmetrical training is shown. However, equally non-uniform and asymmetrical designs are possible and the electrode shapes can be made rectangular or rounded or spiral or comb-like; see. Figures 1 to 3.
  • the at least two laterally arranged planar electrodes (3, 4) are designed with electrical connections (10).
  • the electrodes (3, 4) including the terminals (10) are covered with an insulating layer (5).
  • This layer (5) can be applied in liquid form by means of printing technique or doctor blade technique or spray technique or dispensing technique or in the form of a thin film.
  • a film (5) with back-side electrodes (3, 4) can also be used.
  • a floating electrically conductive sound-emitting film (7) can now be applied over a foam layer (6) or a fleece element (6) or an elastic screen-printed structure (6) on the substrate (2) with the electrodes (3, 4) and the Insulation layer (5) are arranged.
  • FIG 2 is a schematic section AB of an exemplary electrostatic film acoustic transducer element (1) with two approximately equal and symmetrically arranged lateral electrodes (3, 4) shown.
  • the sound radiation (11) takes place in one direction, Basically, the sound radiation (11) but also with suitable substrate formation (2) and suitable electrode design (3, 4) and suitable layer selection (5, 6, 7, 8, 9) in the 180 degrees opposite direction, preferably the substrate is carried out in this case clamped in a frame.
  • the sound-emitting film element (9) in this exemplary embodiment is connected in a bordering manner to the substrate surface (2).
  • the film (9) may be provided on the inside with an acrylate coating and this can be realized by a very easy to apply thermally acting die.
  • thermally activatable attachment but cold glue systems or liquid adhesive or mechanical attachment or ultrasonic or friction welding can be used as well.
  • various layers or films (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) are placed in an injection mold and at least provided with a frame.
  • a thermoplastic injection mesh can be formed in a variety of designs and best known from Laut Schwarzerabdeckgittersystemen in automotive best known.
  • twin-screw injection molding machines with different thermoplastic materials and properties can also be used, and single-injection molding techniques can be used. It is very easy to integrate the electrical connections,
  • the schematic section AB in Figure 5 is just an exemplary design.
  • the laterally arranged electrodes (3, 4) can also be guided up to the substrate edge (2) and, in principle, the planar elements (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) can be provided as layers or films or are formed from coated films or from multiple layer sequences in the form of extrusions and coextrusions and lamination processes.
  • This additional film can be graphically designed on the inside and / or outside and this film can be provided with a conductive layer similar to the film (9) and this conductive layer can be connected to ground and thus can provide additional protection against contact in case of damage the film (9) can be used.

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Abstract

Beschrieben wird ein elektrostatischer Folienschallwandler, welcher mindestens zwei lateral beabstandet angeordnete flächige Elektroden sowie mindestens eine elektrisch nicht mit diesen flächigen Elektroden verbundene flächige und über den beiden lateral beabstandet angeordneten Elektroden angeordnete elektrisch leitfähige schallgebende Folie (7) umfasst. Darüber hinaus wird die Herstellung des elektrostatischen Folienschallwandlers und dessen Verwendung beschreiben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrostatischen Folienschallwandler, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung.
  • Eine der wesentlichen praktischen Anwendungen für einen Lautsprecher ist die Wiedergabe von Sprache oder Musik bei einer elektroakustischen Übertragung. Dabei stellt der Lautsprecher in der Kette der Übertragungsglieder das Endglied dar, das durch seine Eigenschaften in den meisten Fällen die erzielbare Übertragungsgüte bestimmt.
  • Es gibt verschiedene konventionelle Lautsprechersysteme, bei denen unterschiedliche Umwandlungsprinzipien für die zugeführte elektrische Leistung in eine akustische Leistung eingesetzt werden. Bei den meisten der bekannten Lautsprechertypen wird als schallabgebendes Element eine Membran, d.h. eine Platte mit sehr geringer Schichtdicke, verwendet.
  • Ein bekannter Lautsprechertyp ist der elektrostatische Lautsprecher, der für spezielle Anwendungen, beispielsweise als Hochtonlautsprecher eingesetzt wird. Hierbei werden zwei beabstandete flächige Elektroden elektrisch kontaktiert, mit einem entsprechend gestalteten Audio-Verstärker verbunden und eine entsprechende Tonfrequenzwechselspannung angelegt, Die dabei verwendeten Elektroden können als Folie ausgebildet sein.
  • Der Aufbau des elektrostatischen Lautsprechers entspricht somit dem eines Kondensators. Dabei kann die Lautsprechermembran zwischen den beiden Elektroden liegen und durch das elektrische Feld gesteuert werden; sie kann aber auch eine der Elektroden sein, Nach dem elektrostatischen Betrieb stoßen sich zwei Elektroden mit gleicher Ladung ab, dagegen ziehen sich zwei Elektroden mit ungleicher Ladung an. Wird an die Elektroden eines elektrostatischen Lautsprechers eine Spannung gelegt, ist die Spannungshöhe ein Maß für die Auslenkung der Elektroden. Eine hohe Spannung verursacht eine große Auslenkung, eine niedrige Spannung eine kleine Auslenkung, eine umpolarisierte Spannung eine Auslenkung in anderer Richtung, Die Kraft, die auf die Elektroden wirkt, ist dabei nicht linear, sondern proportional dem Quadrat der Spannung. Hierdurch wird eine Membran in Schwingung versetzt und es kommt zu einer Tonerzeugung.
  • Ein derartige aufgebauter elektrostatischer Lautsprecher auf Folienbasis kann zwischen den beanstandet angeordneten Elektroden zusätzlich beispielsweise eine piezoelektrische Schicht sandwichartig einschließen. Bei dieser Ausführung, welche in WO 2005/086528 A1 beschrieben ist, führt das piezoelektrische Material zwischen den leitenden Schichten bei der Anlegung einer veränderlichen Spannung zu einer Schwingung der Oberfläche, Der Nachteil eines solchen Lautsprecheraufbaus liegt in der relativ aufwendigen Herstellung einer solchen piezoelektrischen Schicht zwischen zwei Folien, wobei ein derart aufgebauter Lautsprecher darüber hinaus relativ empfindlich gegen mechanische Beanspruchung ist.
  • Ein weiterer elektrostatischer Lautsprecher ist aus der EP 0 883 972 B1 bekannt. Dieser elektrostatische Lautsprecher weist eine plattenförmige Struktur auf, wobei eine poröse Statorplatte, welche entweder elektrisch leitend oder auf mindestens einer Seite plattiert ist, um elektrisch leitend zu sein, und mindestens eine bewegliche Membran mit mindestens einer elektrisch leitenden Oberfläche vorgesehen sind. Der elektrostatische Lautsprecher weist dabei eine Anordnung auf, bei welcher die elektrisch leitenden porösen Statorplatten gegenüber liegend und durch die Membran voneinander getrennt angeordnet sind. Aufgrund der Anordnung mit einer innenliegenden Membran ist es erforderlich, dass zumindest eine Statorplatte porös ist, damit die Schallwellen den elektrostatischen Lautsprecher verlassen können.
  • Der in der EP 0 883 972 B1 beschriebene elektrostatische Lautsprecher ist dahingehend von Nachteil, als dass es durch poröse Statorplatte zu Interferenzen und dadurch zu einer eingeschränkten Schallleistung kommen kann.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Lautsprecher auf Folienbasis, welche in der Art eines Kondensators aufgebaut sind, weisen darüber hinaus eine Reihe von weiteren Nachteilen auf. So müssen beide gegenüberstehenden Folienelektroden mit einem elektrischen Anschluss versehen sein, wobei jedoch zumindest die als Membran vorgesehene Folienelektrode sich bewegen muss, Da der elektrische Anschluss dieser als Membran ausgebildeten Folienelektrode jedoch im Allgemeinen feststehend ist, ist die Beweglichkeit der Folienelektrode zumindest eingeschränkt, Hierdurch werden bei dem Betrieb des Lautsprechers Oberwellen erzeugt. Dieser auch als Klirrfaktor genannte Effekt verringert die Qualität des erzeugten Tons.
  • Da im Allgemeine eine der Folienelektroden beweglich und die andere Folienelektrode in einem entsprechenden elektrostatischen Folienlautsprecher feststehend, also fixiert, angeordnet sind, müssen beide Folienelektroden im Allgemeinen mit einer anderen Anschlusstechnik versehen sein, was eine Herstellung entsprechender Folienlautsprecher umständlich und kostenintensiv macht.
  • Darüber hinaus sind beide Folienelektroden elektrisch kontaktiert und mit einer Spannung von bis zu mehreren Tausend Volt belegt. Um Benutzer entsprechender Folienlautsprecher zu schützen, sind daher die entsprechenden Elektroden auf Folienbasis mit entsprechenden Schutzvorrichtungen, wie beispielsweise Gittern, zu versehen, so dass ein Benutzer entsprechender Folienlautsprecher auch nicht unbewusst die unter Spannung stehenden Folienelektroden berühren kann. Die hierbei verwendeten Abschirmungen führen jedoch dazu, dass der Folienlautsprecher insgesamt dick ausgebildet ist.
  • Darüber hinaus werden zur Abschirmung der spannungsführenden Folienelektroden häufig Gitter verwendet, welche den erzeugten Schall zwar durchlassen, gleichzeitig jedoch zumindest partiell eine Schallreflexion sowie gegebenenfalls Interferenzen bewirken, wenn der Schall an den jeweiligen Gittern gebeugt wird. Dieses führt insgesamt zu einer unerwünschten Reduktion der Schallleistung,
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Folienschallwandler zur Verfügung zu stellen, welcher vorzugsweise ein einfaches Anschließen der Elektroden ermöglicht. Insbesondere soll der Anschluss der Folienelektroden so ausgebildet sein, dass durch den Anschluss der Elektroden vorzugsweise keine Oberwellen erzeugt werden.
  • Darüber hinaus sollte der elektrostatische Folienschallwandler vorzugsweise eine hohe Sicherheit gegen Berührung aufweisen, ohne dass die schallabgebende Folienkonstruktion gleichzeitig zu dick beziehungsweise nachteilig für eine Schallabgabe ausgebildet ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch einen elektrostatischer Folienschallwandler.
  • Dieser elektrische Folienschallwandler ist dadurch gekennzeichnet, dass der Folienschallwandler mindestens zwei lateral beabstandet angeordnete flächige Elektroden sowie mindestens eine elektrisch leitfähige schallabgebende Folie, welche elektrisch nicht mit diesen flächigen Elektroden verbunden ist und welche flächig und im Wesentlichen parallel zu den beiden lateral beabstandet angeordneten Elektroden vorgesehen ist, umfasst, wobei die mindestens zwei lateral angeordneten flächigen Elektroden elektrisch kontaktiert sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "im Wesentlichen parallel" verstanden, dass der Winkel, welcher zwischen der Ebene, welche durch die mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden gebildet wird, und der Ebene, welche durch die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie gebildet wird, höchstens 45°, vorzugsweise höchstens 35°, besonders bevorzugt höchstens 25°, insbesondere höchstens 15°, speziell höchstens 10°, noch spezieller höchstens 5°, beträgt.
  • Durch diesen Aufbau des erfindungsgemäßen elektrischen Folienschallwandlers, welches sich grundlegend von den Folienschallwandlers des Standes der Technik unterscheidet, lassen sich die oben genannten Nachteile des Standes der Technik im Allgemeinen lösen.
  • Erfindungsgemäß und im grundlegenden Unterschied zum Stand der Technik werden nämlich nunmehr nicht zwei gegenüberliegende flächige und zueinander bewegliche Elektroden in der Art eines Kondensators mit einer speziellen Zwischenschichtkonstruktion angeordnet, sondern es werden mindestens zwei lateral benachbart angeordnete flächige Elektroden gewählt und eine beabstandete elektrisch leitfähige schallgebende Elektrode verwendet, Dabei befinden sich die mindestens zwei elektrisch leitfähige Elektroden zusammen auf einer Seite der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie,
  • Durch diesen Aufbau ist es beispielsweise möglich, die zumindest zwei vorgesehenen lateral angeordneten Elektroden mit der gleichen Anschlusstechnik zu belegen, wodurch sich der Folienlautsprecher leichter und kostengünstiger bauen lässt,
  • Darüber hinaus sind die zumindest zwei vorgesehenen lateral angeordneten Elektroden feststehend. Daher ist der Anschluss dieser zumindest zwei lateral angeordneten Elektroden einfacher als bei Folienelektroden, bei welchen sich die Elektroden bewegen. Ferner besteht ein geringeres Problem hinsichtlich der Bildung von Oberwellen (Klirrfaktor).
  • Da die schallabgebende Folie zwar elektrisch leitfähig, jedoch nicht spannungsführend sein muss, kann der Anwender des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers die schallabgebende Folie, ohne einen elektrischen Schlag zu bekommen, berühren. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die Seite des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers mit der schallabgebende Folie beispielsweise durch ein Gitter zu schützen.
  • Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße Folienschallwandler relativ dünn ausgebildet werden, da eine umfangreiche Isolierung der Anordnung nicht erforderlich ist,
    • Besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers
  • Die Größe der jeweiligen Elektroden sowie der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie können in weiten Bereichen variieren und unterliegen im Allgemeinen keiner Beschränkung. Dem gemäß können die Elektroden und die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie in ihrer jeweiligen Größe dem Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers angepasst werden, Auch das Größenverhältnis von Elektroden zu elektrisch leitfähiger schallgebender Folie kann variieren.
  • So ist es in einer ersten Ausführungsform möglich, dass die additive Fläche der mindestens zwei Elektroden größer ist als die Fläche der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie, d.h. dass die mindestens zwei Elektroden seitlich die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie überragen.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist es möglich, dass die additive Fläche der mindestens zwei Elektroden kleiner ist als die Fläche der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Elektrode, d.h. dass die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie seitlich die zwei Elektroden überragt,
  • In einer dritten Ausführungsform ist es möglich dass die additive Fläche der mindestens zwei Elektroden im Wesentlichen gleich ist als die Fläche der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie.
  • Von den zuvor genannten Ausführungsformen ist diejenige bevorzugt, in welcher die Flächen der zumindest zwei Elektroden und der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie im Wesentlichen gleich groß sind. Falls die Fläche der zumindest zwei Elektroden kleiner als die Fläche der elektrisch leitfähigen Elektrode ist, so kann nur eine geringere Schallleistung erzeugt werden, während bei einer größeren Fläche der mindestens zwei Elektroden im Vergleich zur Fläche der schallabgebenden Folie Oberwellen entstellen können.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers können als einzelne Elemente wie zum Beispiel die lateral beabstandet angeordneten Elektroden oder aber auch die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie aus beschichteten Folien oder aus mehrfachen Schichtfolgen in Form von Extrusionen und Koextrusionen und Laminationsvorgängen gebildet werden.
    • Lateral angeordnete Elektroden
  • Erfindungsgemäß sind in dem schallabgebenden Element mindestens zwei lateral beabstandet angeordnete Elektroden vorgesehen. Unter dem Begriff "lateral beabstandete Elektroden" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Elektrodenordnung verstanden, in welcher die Elektroden benachbart so vorgesehen sind, dass sie auf der gleichen Seite der schallabgebenden Folie liegen, d.h. dass insbesondere keine schallabgebende Folie zwischen ihnen vorgesehen ist.
  • Der Abstand zwischen den lateral beabstandet angeordneten Elektroden sollte zumindest so gewählt werden, dass Spannungsfestigkeit gegeben ist und keine Spannung überschlägt,
  • In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers sind die mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten flächigen Elektroden mit einem Audio-Verstärker verbunden. Der Audio-Verstärker ist eine Audio-Quelle für eine beliebige Wechselspannung, welche geeignet ist, die zu erzeugenden Audiofrequenzen in Form von variabler Spannung auf die jeweils angeschlossenen Elektroden zu übertragen und das elektrische Feld in dem Folienschallwandler entsprechend zu modulieren.
  • Dabei kann im Allgemeinen an den zumindest zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden eine erdfreie Tonfrequenzwechselspannung angelegt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass an den zumindest zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden eine geerdete Tonfrequenzwechselspannung angelegt ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu der Tonfrequenzwechselspannung eine Bias-Spannung angelegt, wodurch sich der Schallpegel erhöhen lässt, Unter einer Bias-Spannung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Gleichspannung im Sinne einer Vorspannung verstanden.
  • Hierbei kann eine Biasgleichspannung von >500V, vorzugsweise > 1000V, zwischen den leitenden Schichten angelegt werden, wobei eine Audiospannung mit einer maximalen Spannungsamplitude von >200 Volt angelegt werden kann, Selbstverständlich ist dabei zu beachten, dass die maximale Spannungsamplitude der Audiospannung immer geringer bleibt als die angelegte konstante Hochspannung.
  • Die mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten flächigen Elektroden werden mit elektrischen Anschlüssen ausgeführt. Dabei sollte vorzugsweise auf eine ausreichende elektrische Isolation und auf die Verlegetechnik der Anschlüsse beziehungsweise der Anbindung an den Audioverstärker geachtet werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der elektrostatische Folienschallwandler einstückig mit der Ansteuerelektronik des Audio-Verstärkers und/oder der Bias-Spannung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die entsprechende Ansteuerelektronik des Audio-Verstärkers und/oder der Bias-Spannung auf einem Substrat vorgesehen sein, welches auch den elektrostatischen Folienschallwandler trägt, also beispielsweise einstückig mit den mindestens zwei lateral angeordneten Elektroden verbunden ist. Als Substrate kommen in diesem Fall vorzugsweise Leiterplatte und/oder Platine in Frage, welche auch als Substrat für den elektrostatischen Folienschallwandler dient.
  • Die Elektroden selbst können rechteckig, gerundet, spiralförmig oder kammartig ausgebildet sein, wobei jedoch auch weitere Formen oder Kombinationen von Formen möglich sind. Entsprechende Formen sind in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellt:
    • Abbildung 1 : rechteckige Ausgestaltung
    • Abbildung 2: gerundete Ausgestaltung
    • Abbildung 3: spiralförmige Ausgestaltung.
  • Die geometrische Ausbildung der zumindest zwei lateral angeordneten Elektroden sollte vorzugsweise so erfolgen, dass der direkte Abstand der Elektroden wesentlich größer als der Isolationsabstand zu der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie und wird in der praktischen Ausführung im Millimeterbereich gewählt, während der Isolationsabstand im einige 0,5 bis 10 mm betragen kann.
  • Bei der elektrischen Kontaktierung der Elektroden sollte darauf geachtet werden, dass relativ hohe Spannungen mit sehr geringen Strömen verwendet werden. Allerdings sollte die Kontaktstellen gut isolierend abgeschlossen beziehungsweise bedeckt werden, damit keine Oberflächenkriechströme aufgrund von Luftfeuchtigkeit und Staub entstehen können.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein elektrostatischer Folienschallwandler auch mehrfach Elektroden-Paare aufweisen und diese können nur über eine Audioquelle beziehungsweise Tonfrequenzwechselspannung angespeist werden oder aber über mehrere beziehungsweise mit Tonfrequenzwechselspannungen mit unterschiedlicher Phasenlage.
  • Die lateral angeordneten flächigen Elektroden inklusive der Anschlüsse können mit einer vorzugsweise luftblasendichte Isolationsschicht abgedeckt werden. Bei dieser Isolationsschicht handelt sich um eine Schicht, die vorzugsweise eine höhere Durchschlagsfestigkeit als Luft aufweist. Diese Isolationsschicht kann in flüssiger Form mittels Drucktechnik oder Rakeltechnik oder Spraytechnik oder Dispensertechnik oder in Form einer dünnen Folie appliziert werden. Als Isolationsschicht kann beispielsweise ein aus der Platinenfertigung bekannter Lack verwendet werden.
  • Grundsätzlich kann auch eine Folie mit rückseitigen Elektroden verwendet werden.
  • Die lateral angeordneten Elektroden sollten vorzugsweise sehr gut und lufteinschlussfrei mit der Isolationsschicht abgedeckt sein, da die Tonfrequenzwechselspannung beziehungsweise eine Bias-Spannung eine gute dielektrische gleichbleibende isolierende Abdeckung der Elektroden erfordern.
    • Schallabgiebende Folie
  • Die schallabgebende Folie, welche über den beiden lateral beabstandet angeordneten Elektroden angeordnet ist, ist in der Form einer Folie ausgebildet, wobei die schallabgebende Folie elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
  • Die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie kann geerdet oder nicht geerdet sein. Aus Sicherheitsgründen ist es bevorzugt, die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie geerdet auszubilden.
  • Die Flächenleitfähigkeit der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie ist abhängig von dem schallabgebenden Element und kann bei kleinflächigen Elementen mehr als 2.000 Ohm/Quadrat und bei großflächigen Elementen weniger als 500 Ohm/Quadrat betragen, Vorzugsweise beträgt die Flächenleitfähigkeit weniger als 2.000 Ohm/Quadrat, insbesondere weniger als 1.000 Ohm/Quadrat,
  • Die elektrische Leitfähigkeit der schallgebenden Folie kann auf unterschiedliche Weise erhalten werden. So kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Schicht auf einem entsprechenden Folienmaterial, beispielsweise vakuumtechnisch, bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, die elektrische Schicht durch Walztechnik oder durch Galvanotechnik herzustellen. Alternativ ist es darüber hinaus möglich, die elektrisch leitfähige Schicht drucktechnisch mit einer elektrisch leitfähigen Druckpaste herzustellen. Die Druckpaste kann dabei auf einer Silberpaste, einer CNT-enthaltenden Pasten (CNT = Teilchen mit Nanostrukturen), einer Kupferpaste oder einem intrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer oder der Kombination aus zwei oder mehreren der genannten Druckpasten basieren. Weitere Auftragungsverfahren für die elektrisch leitfähige Schicht sind zum Beispiel sogenannte SputterVerfahren, Siebruckverfahren, Inkjet-Verfahren oder Tiefdruckverfahren.
  • Auch die Verwendung eines Folienmaterials aus einem elektrisch leitfähigen Material (beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigem Polymer) ist möglich. Entsprechende leitfähige Polymere werden weiter unten beschrieben.
  • Wenn eine CNT-haltige Druckpaste verwendet wird, so enthält diese Paste Teilchen mit Nanostrukturen, Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff der "Teilchen mit Nanostrukturen" nanoskalige Materialstrukturen verstanden, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Single-Wall-Carbon-Nano-Tubes (SWCNTs), Multi-Wall-Carbon-Nano-Tubes (MWCNTs), Nanohorns, Nanodisks, Nanocones (d,h, kegelmantelförmige Strukturen), metallischen Nanowires und Kombinationen der zuvor genannten Teilchen. Entsprechende Teilchen mit Nanostrukturen auf der Basis von Kohlenstoff können beispielsweise aus Kohlenstoffnanoröhrchen (einschalige und mehrschalige), Kohlenstoffnanofasern (fischgräten-, blättchen-, schraubenartige) und dergleichen bestehen. Kohlenstoffnanoröhrchen werden international auch als Carbon Nanotubes, (single-walled und multi-walled), Kohlenstoffnanofasern als Carbon Nanofibers (herringbone, platelet-, screw-Typ) bezeichnet.
  • Hinsichtlich metallischer Nanowires wird auf die WO 2007/022226 A2 verwiesen, deren Offenbarung hinsichtlich der dort offenbarten Nanowires durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung eingeschlossen ist. Die in der WO 2007/022226 A2 beschriebenen elektrisch gut leitenden und weitgehend transparenten Silber-Nanowires sind für die vorliegende Erfindung insbesondere geeignet.
  • Durch die Verwendung von Teilchen mit Nanostrukturen kann derart die elektrische Leitfähigkeit geeignet gestaltet werden beziehungsweise kann derart die Flexibilität und Umempfindlichkeit gegenüber einer Haarrißbildung verbessert werden, d.h. eine geeignete Elastizität (E-Modul) erreicht werden.
  • Wenn die elektrisch leitfähige Schicht aus einem Metall gebildet wird, so wird in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Material für die elektrisch leitfähige Schicht Aluminium verwendet. Aluminium ist ein leichtes Metall, welches die Schwingungen der schallabgebenden Folie nicht stört und gleichzeitig leicht auf ein Foliematerial aufgedampft werden kann.
  • Wenn ein Folienmaterial verwendet wird, auf welches beispielsweise ein Metall wie Aluminium aufgebracht wird, so kann dieses Folienmaterial beispielsweise aus einem thermoplastischen Material aufgebaut sein. Eine entsprechende polymere Folie kann insbesondere auch dann verwendet werden, wenn eine graphische Gestaltung der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie vorgesehen ist. In diesem Fall kann die graphische Gestaltung auf der polymeren Folie vorgesehen sein. Dabei kann die graphische Gestaltung der polymeren Folie nur auf eine Seite der Folie oder aber auch auf beiden Seiten der Folie erfolgen. Eine graphische Gestaltung kann zum Beispiel durch Siebdruck oder Inkjet erfolgen. Auch ist eine Prägung der Folie möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das thermoplastische Material der Folie ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polycarbonat (PC), orientiertem Polypropylen (OPP), Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), Acrylnitril-Butadiene-Styrol-Kautschuk( ABS), Polyvinylfluorid (PVF), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylen (PE), biaxial orentiertes Polypropylen (BOP) und Polyimid (PI), Besonders bevorzugt sind Folien aus Polypropylen und Polycarbonat, gegebenenfalls in Kombination mit einer AL-Beschichtung. Die elektrisch leitfähige Schicht kann darüber hinaus auch auf eine entsprechendes Folienmaterial aufgeklebt werden.
  • Die Anforderungen an die verwendeten Kleber bestehen in der guten und langlebigen Verbindung der Klebepartner bei möglichst dünnem Materialauftrag. Grundsätzlich können dabei lösemittelhaltige Klebesysteme, 2-komponentige Klebesysteme als auch reaktive oder teilreaktive Klebesysteme oder Heißschmelzklebesysteme verwendet werden,
  • In einer weiteren Ausführungsformen der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie kann diese vakuumtechnisch mittels Sputtertechnik oder Aufdampftechnik insbesondere auf Basis Aluminium hergestellt werden oder es kann eine gewalzte oder galvanotechnisch aufgebaute dünne Aluminiumschicht beziehungsweise Aluminiumfolie verwendet werden.
  • Eine polymere Folie kann für die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie auch ohne Beschichtung verwendet werden, wenn sie selbst bereits elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
  • Intrinsisch leitfähige Polymere sind in der Regel ethylenisch ungesättigt und konjugiert, wodurch ein leichter Ladungstransport im Polymermolekül möglich ist. Derartige Polymere werden auch als organische Metalle bezeichnet, Sie weisen eine Leitfähigkeit von mindestens 10-5, vorzugsweise von mindestens 10-2, besonders bevorzugt von mindestens 1 Siemens/cm auf. Geeignete intrinsisch leitfähige Polymere sind beispielsweise ausgewählt aus Polymeren auf Basis von Polyanilin, Polyanisidin, Polydiphenylamin, Polyacetylen, Polythiophen, Polythiopren, Polythienylenvinylen, Bithiophen, Polypyrrol und Polycroconain und deren Derivaten. Derartige Polymere werden häufig mittels Dotierung elektrisch leitfähig gemacht. Dies kann chemisch oder elektrochemisch erfolgen. Durch Behandlung mit Oxidationsmitteln wie Jod, Natriumperoxydisulfat oder Brom oder einer starken Säure werden geeignete Polymere teilweise oxidiert und dadurch elektrisch leitend. Andere Polymere können durch teilweise Reduktion mit Reduktionsmitteln elektrisch leitfähig gemacht werden. Diese Verfahren sind allgemein bekannt. Die Herstellung von intrinsisch leitfähigem Polyanilin und Polypyrrol ist beispielsweise in der EP 0 539 123 beschrieben. Geeignete Polymere sind z.B. Polyradikalkationen, Für eine erhöhte Stabilität der Formulierungen empfiehlt es sich, dass die Polyradikalkationen in Kombination mit polymeren anionischen Verbindungen (Polyanionen) eingesetzt werden und die Zusammensetzungen keine weiteren kationischen Substanzen enthalten, deren Gegenionen um die Polyanionen konkurrieren und zu Ausfällungen führen.
  • Bevorzugte leitfähige Polymere sind leitfähige Polythiophene, insbesondere leitfähige Polyalkylendioxythiophene, Die Herstellung ist beispielsweise beschrieben in DE 41 18 704 und EP 0 339 340 . Ein bevorzugtes leitfähiges Polymer ist 3,4-Polyethylendioxythiophen, Ein geeignetes Handelsprodukt ist Baytron® P von Bayer, eine wässrige Dispersion mit 0,5 Gew,% 3,4-Polyethylendioxythiophen (PEDOT) und 0,8 Gew,% Polystyrolsulfonat (PSS). Weitere bevorzugte intrinsisch leitfähige Polymere sind leitfähige Polyaniline, z.B. Versicon® (Allied Signal), ein Polyanilin mit einer Leitfähigkeit von 2-4 S/cm oder Ormecon® (Zipperling Kessler & Co).
  • Die polymere Folie in der schallabgebenden Elektrode weist vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 500 µm, besonders bevorzugt 10 bis 200 µm, insbesondere 15 bis 100 µm, auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie insgesamt aus drei oder mehreren Schichten besteht, wobei mindestens eine Schicht elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
  • Die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie kann geerdet oder nicht geerdet sein.
    • Schicht zwischen den mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden und der mindestens einen elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie
  • Der erfindungsgemäße elektrostatischer Folienschallwandler weist zwischen den mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten flächigen Elektroden und der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie vorzugsweise mindestens eine weitere Schicht auf. Diese Schicht ist elektrisch nicht leitend ausgebildet (dielektrische Schicht). Bei dieser Schicht kann es sich auch um Luft handeln.
  • Entscheidend ist es, dass diese Schicht so ausgebildet ist, dass es zu keinem elektrischen Kontakt zwischen den lateral angeordneten Elektroden und der elektrisch leitfähigen schallabgebenden Folie kommt.
  • In einer ersten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße elektrostatische Folienschallwandler eine Schicht auf, die luftdurchlässig ausgebildet ist.
  • In einer zweiten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße elektrostatische Folienschallwandler eine Schicht auf, die elastisch komprimierbar ist.
  • In einer dritten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße elektrostatische Folienschallwandler eine Schicht auf, die unpolare und polare Eigenschaften aufweist, also eine Schicht die Elektreteigenschaften aufweist. Unter einem Elektret wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein elektrisch Material verstanden, das quasipermanent gespeicherte elektrische Ladungen und/oder quasipermanent ausgerichtete elektrische Dipole enthält und somit ein quasipermanentes Feld in seiner Umgebung und/oder in seinem Inneren erzeugt.
  • In einer vierten Ausgestaltung sind die zuvor in der ersten bis dritten Ausgestaltung erwähnten Merkmale beliebig kombiniert.
  • Unabhängig von den oben dargestellten und bevorzugt vorhandenen Eigenschaften der Schicht, wird diese vorzugsweise als eine Schaumschicht, ein Flies oder ein elastisches Siebdruckgebildet ausgebildet, wobei durch Wahl geeigneter Materialien die oben genannten und bevorzugten Eigenschaften der Schicht erreicht werden. Beispielsweise kann diese elektrisch nicht leitende Schicht somit als elastischer Schaum ausgebildet sein. Grundsätzlich ist hierbei sowohl geschlossenporiger als auch offenporiger Schaum verwendbar, jedoch offenporiger Schaum ist hinsichtlich des zur Klangverbesserung notwendigen Druckausgleiches günstiger.
  • Des Weiteren kann auch die nichtleitende Zwischenschicht als elastisches textiles Flächengebilde aus einzelnen Fasern ohne Füllstoff, einem sogenannten Nonwoven-Material, ausgebildet sein. Es wird dabei darauf hingewiesen, dass es sich bei diesem Nonwoven-Material vorzugsweise nicht um Papier handelt, da das Papier mit großen Anteilen von nichtelastischem Füllstoff versehen und damit nicht geeignet ist,
  • Die Schicht in dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Folienschallwandler kann eine Dicke von 20 µm bis 10 mm, besonders bevorzugt 30 µm bis 200 µm, aufweisen.
    • Substrat
  • Der erfindungsgemäße elektrostatische Folienschallwandler (1) ist in einer bevorzugten Ausführungsform auf einem Substrat angeordnet. Das Substrat kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise gebildet sein.
  • Das Substrat ist vorzugsweise so ausgebildet, dass es eine entsprechende Masse bzw. Trägheit gegenüber dem von dem elektrostatischen Folienschallwandler erzeugten Schall aufweist.
  • In einer ersten Ausführungsform kann das Substrat die Form eines tapetenhaften Elementes aufweisen, welches beispielsweise mittels Klebetechnik an einem möglichen Wand-, Boden- oder Deckenelement befestigt wird.
  • Beispielsweise kann gemäß einer einfachen konkreten Ausführung ein solcher elektrostatischer Folienlaufsprecher an einem Wandelement befestigt werden, z.B. "auftapeziert" werden. Dabei wird in dieser Basisausführung bereits mit einem extrem dünnen Schichtaufbau von ca. 1 bis 5 mm, insbesondere weniger als 4 mm und einer Abmessung im Bereicht 0,5 x 0,5 m, eine gerichtete Beschallung über mehrere Meter bis zu 100 m und darüber erreicht.
  • Sollte das Substrat in einer derartigen Ausführungsform an einem Wand-, Boden- oder Deckenelement befestigt sein, ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Substrat selbst eine bestimmte Eigensteifigkeit aufweist. Wenn das Substrat keine entsprechende Eigensteifigkeit aufweist, dann sollte jedoch die Masse des Wand-, Boden- oder Deckenelementes, an welchem das Substrat befestigt ist, so groß sein, dass das Substrat in Verbindung mit dem Wand-, Boden- oder Deckenelement eine ausreichende Trägheit gegenüber dem Schall aufweist. Hierdurch wird eine optimale Schallabstrahlung ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung kann das Substrat aber auch selbst als eigensteifes bzw. masseträges Element ausgebildet werden, In solch einem Fall ist es möglich, den elektrostatischen Folienschallwandler an einer beliebigen Position beispielsweise in einem Raum oder auch im Freien anzubringen. In solch einem Fall kann das eigensteife Substrat mit dem entsprechend zugeordneten elektrostatischen Folienschallwandler mittels Befestigungsvorrichtungen, wie beispielsweise Kleb-, Schraub-, Klemm- oder Steckbefestigungen an anderen Wand-, Boden- oder Deckenelementen lösbar oder unlösbar befestigt sein. Wenn das erfindungsgemäß vorgesehene Substrat in solch einem Fall selbst eigensteifig ausgebildet ist, ist es nicht erforderlich, dass die Elemente, an welchen das Substrat befestigt ist, eine bestimmte Trägheit gegenüber dem Schall aufweisen.
  • Insgesamt ist es bevorzugt, wenn das Substrat ein Flächengewicht aufweist, welches mindestens dem 10-fachen, vorzugsweise mindestens dem 1000-fachen, des Flächengewichts aller restlichen Schichten des Folienschallwandlers entspricht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Substrat räumlich so ausgebildet, dass der Schall gezielt abgestrahlt wird. In solch einem Fall ist auch die gezielt ausgerichtete Anordnung des erfindungsgemäßen Folienschallwandlers von Vorteil.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäß vorgesehene Substrat in einen Rahmen eingespannt ausgeführt sein. Je nach Abhängigkeit der Dicke des Substrats ist dabei eine einseitige sowie eine beidseitige Schallabstrahlung möglich, wobei es bei einer zweiseitigen Schallabstrahlung auch möglich ist, zwei erfindungsgemäße Folienschallwandler Rücken an Rücken anzuordnen und diese Anordnung dann jeweils ein Substrat, also mindestens zwei Substrate, oder ein gemeinsames Substrat aufweisen kann.
  • Der erfindungsgemäße elektrostatische Folienschallwandler kann an dem Rahmen neben der thermisch aktivierbaren Befestigung auch gut durch Kaltklebesysteme oder Flüssigkleber oder eine mechanische Befestigung oder Ultraschall beziehungsweise Reibschweißen befestigt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat ein Rahmen ist, zwischen dem die akustisch aktive Lautsprecherfläche (elektrisch leitfähige schallabgebende Folie) eingespannt ist. Diese Variante ermöglicht es beispielsweise, großräumige Gebäude oder Freiraume zu beschallen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Schutzelektrode besteht auch die Möglichkeit, eine elektronische Schaltung vorzusehen, welche im Gefährenfalle die Hochspannungsversorgung kurzschließt beziehungsweise abschaltet. Als Gefahrenfall kann beispielsweise ein abnormer Stromfluss an der Hochspannungsversorgung oder ein plötzlicher Spannungsabfall, der auf einen Kurschluss zwischen Audio-Potential und Bias-Potential schließen lässt, detektiert werden.
  • Ergänzend ist es möglich, eine weitere äußere nichtleitende Isolationsschicht aufzubringen, die zusätzlich eine Schutzwirkung gegen das im Folienlautsprecher herrschende Hochspannungspotential bewirkt, Eine solche Isolationsschicht kann beispielsweise in Form eines Isolationslockes aufgetragen werden, oder es kann als zusätzliche Isolationsschicht eine nichtleitende Kunststofffolle verwendet werden, die als äußerste Schicht des Folienlautsprechers aufgetragen wird.
  • Es ist möglich, den erfindungsgemäßen elektrostatischen Folienschallwandler dreidimensional zu verformen. Die präzise dreidimensionale Verformung von grafisch gestalteten Kunststoff-Folien mit sehr kurzen Taktzeiten von wenigen Sekunden kann nach dem Stand der Technik mit dem isostatischen Hochdruckverformungsverfahrens (HDVF) erfolgen, welches in der EP 0 371 425 B1 (Verfahren zur Herstellung tiefgezogener Kunststoff-Formteile) im Detail beschrieben wird und die Verwendung von kalt-reckbaren Folien, beispielsweise Folien mit der Bezeichnung Bayfol® CR (PC/PBT Folie) oder Makrofol® DE der Firma Bayer AG, erforderlich macht. Neben der unterhalb Tg verformbaren thermoplastischen Kunststoff-Folie sind entsprechend verformbaren Siebdruckfarben, beispielsweise Farben der Firma Pröll KG in D-91781 Weißenburg in Bayern mit der Bezeichnung Aquapress® oder Noriphan® bevorzugt für das Erzielen optisch attraktiver Produkte,
    • System:
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System umfassend mindestens zwei elektrostatische Folienschallwandler wie oben beschrieben.
    Die mindestens zwei elektrostatischen Folienschallwandler können dabei so angeordnet werden, dass die Schallabstrahlung im wesentlichen parallel erfolgt. Darüber hinaus ist es auch möglich, die zwei elektrostatischen Folienschallwandler so anzuordnen, dass die Schallabstrahlung im Wesentlichen nicht parallel erfolgt. Insbesondere ist es möglich, die Folienschallwandler im Wesentlichen in genau die entgegengesetzte Richtung anzuordnen, so dass die Schallabstrahlung in genau entgegengesetzter Richtung erfolgt.
    Dabei können die mindestens zwei in dem System verwendeten elektrostatischen Folienschallwandler mit einer Tonfrequenzwechselspannung und/oder Bias-Spannung oder mit zwei oder mehrerer unterschiedlich zueinander angestimmten Tonfrequenzwechselspannung und/oder Bias-Spannungen versorgt werden.
    • Verfahren zur Herstellung
  • Die erfindungsgemäßen Folienschallwandler lassen sich mit dem Fachmann an sich bekannten Verfahrensschritten herstellen.
    Im Allgemeinen wird einen Substrat verwendet, auf welchem die zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden aufgebracht werden. Die Befestigung der Elektroden kann auf unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Beispielweise ist es möglich, diese auf einem Substrat festzukleben oder andersweitig zu fixieren.
  • Die hiervon beabstandet angeordnete elektrisch leitfähige schallabgebende Folie wird beabstandet von diesen zwei Elektroden fixiert, Eine Fixierung kann beispielsweise durch einen Rahmen erfolgen, in welchen die elektrisch leitfähige schallabgebende Folie eingespannt wird, Die Anschlüsse der Elektroden erfolgt auf für den Fachmann an sich bekannter Art und Weise.
  • Weitere Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines elektrostatischen Folienschallwandlers wie er oben beschrieben ist oder eines entsprechenden Systemes, welches mehrere dieser elektrostatischen Folienschallwandler umfasst, als aktives schallgebendes Element in einem Gebäude, in Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen zu gezielten Beschallung und zur Schallreduktion im Sinne einer gegenphasigen Beschallung.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind:
  • Im Einzelnen zeigen:
    • Abbildung 1 :
    eine rechteckige Ausgestaltung der lateral angeortneten Elektroden
    Abbildung 2:
    gerundete Ausgestaltung der angeortneten Elektroden
    Abbildung 3:
    spiralförmige Ausgestaltung der angeortneten Elektroden
    Abbildung 4:
    eine schematische Darstellung eines beispielhaften elektrostatischen Folienschallwandlerelementes (1) mit zwei etwa gleichflächigen und symmetrisch angeordneten lateralen Elektroden (3, 4) in Draufsicht und
    Abbildung 5:
    einen schematischen Schnitt A-B eines beispielhaften elektrostatischen Folienschallwandlerelementes (1) mit zwei etwa gleichflächigen und symmetrisch angeordneten lateralen Elektroden (3, 4).
  • In Abbildung 4 wird eine schematische Darstellung eines beispielhaften elektrostatischen Folienschallwandlerelementes (1) mit zwei etwa gleichflächigen und symmetrisch angeordneten lateralen abgeortneten Elektroden (3, 4) in Draufsicht aufgezeigt.
  • Das Substrat (2) kann dabei in vielfältiger Art und Weise gebildet werden. In der Ausführung in Form eines tapetenhaften Elementes benötigt das Substrat (2) nahezu keine Eigensteifigkeit und kann mittels Klebetechnik an einem möglich ebenen Wand-, Boden- oder Deckenelement befestigt werden, wobei die Masse dieses Wand-, Boden- oder Deckenelementes entsprechend groß sein muss und derart eine gewisse Trägheit gegenüber Schall aufweist und eine optimale Schallabstrahlung ermöglicht,
  • Das Substrat (2) kann aber selbst als eigensteifes beziehungsweise massenträges Element ausgebildet werden und kann derart frei in einem Raum angeordnet werden oder kann mittels Kleb-, Schraub-, Klemm-oder Steckbefestigung oder dergleichen Befestigungstechniken nach dem Stand der Technik an einem Wand-, Boden- oder Deckenelement lösbar oder unlösbar befestigt werden.
  • In einer weiteren erfinderischen Ausbildung kann das Substrat (2) räumlich gestaltet ausgebildet werden und kann derart der Schall gezielt abgestrahlt werden.
  • In einer weiteren Ausbildung kann das Substrat (2) in einen Rahmen eingespannt ausgeführt werden und kann derart je nach Ausbildung der Dicke des Substrates (2) eine einseitige Schallabstrahlung erzielt werden oder bei beidseitiger Ausbildung kann auch eine beidseitige Schallabstrahlung erzielt werden.
  • Auf dem Substrat (2) sind zumindest zwei flächige lateral angeordnete Elektroden (3, 4) ausgebildet. Die Herstellung dieser Elektroden (3, 4) kann nach Verfahren erfolgen, welche im Bereich der flexiblen oder starren Leiterplattentechnik angewendet werden, oder es können leitfähige Druckpasten zur drucktechnischen Herstellung verwendet werden oder es können dünne leitfähige Folienelemente lateral nebeneinander appliziert werden,
  • Die geometrische Ausbildung der zumindest zwei lateral angeordneten Elektroden (3, 4) sollte vorzugsweise zumindest so zu erfolgen, dass der direkte Abstand der Elektroden (3, 4) wesentlich größer als der Isolationsabstand zu der floatenden Elektrode (7) und wird in der praktischen Ausführung im Millimeterbereich gewählt, während der Isolationsabstand im einige 10 bis 100 µm Bereich beträgt. In Abbildung 4 wird eine gleichflächige und symmetrische Ausbildung aufgezeigt. Es sind jedoch genauso ungleichflächige und unsymmetrische Ausführungen möglich und die Elektrodenformen können rechteckig oder gerundet oder spiralenförmig oder kammartig ausgeführt werden; vgl. Abbildungen 1 bis 3.
  • Die zumindest zwei lateral angeordneten flächigen Elektroden (3, 4) werden mit elektrischen Anschlüssen (10) ausgeführt.
  • Die Elektroden (3, 4) inklusive der Anschlüsse (10) sind mit einer Isolationsschicht (5) abgedeckt. Diese Schicht (5) kann in flüssiger Form mittels Drucktechnik oder Rakeltechnik oder Spraytechnik oder Dispensertechnik appliziert werden oder in Form einer dünnen Folie. Grundsätzlich kann auch eine Folie (5) mit rückseitigen Elektroden (3, 4) verwendet werden.
  • In der einfachsten Ausführungsform kann nunmehr eine floatende elektrisch leitfähige schallabgebende Folie (7) über einer Schaumschicht (6) oder einem Flieselement (6) oder einem elastischen Siebdruckgebilde (6) auf dem Substrat (2) mit den Elektroden (3, 4) und der Isolationsschicht (5) angeordnet werden.
  • In Abbildung 2 wird einen schematischen Schnitt A-B eines beispielhaften elektrostatischen Folienschallwandlerelementes (1) mit zwei etwa gleichflächigen und symmetrisch angeordneten lateralen Elektroden (3, 4) aufgezeigt.
    Die Schallabstrahlung (11) erfolgt dabei in eine Richtung, Grundsätzlich kann die Schallabstrahlung (11) jedoch auch bei geeigneter Substratausbildung (2) und geeigneter Elektrodengestaltung (3, 4) und geeigneter Schichtwahl (5, 6, 7, 8, 9) auch in die 180 Grad entgegengesetzte Richtung erfolgen, wobei bevorzugt das Substrat in diesem Fall in einen Rahmen eingespannt ausgeführt wird.
  • Das schallabgebende Folienelement (9) ist in dieser beispielhaften Ausführungsform berandend mit der Substratoberfläche (2) verbunden. Dabei kann die Folie (9) innenseitig mit einer Acrylatbeschichtung versehen sein und kann diese durch einen sehr einfach anzuwendenden thermisch wirkenden Prägestempel realisiert werden. Neben der thermisch aktivierbaren Befestigung können jedoch ebenso gut Kaltklebesysteme oder Flüssigkleber oder eine mechanische Befestigung oder Ultraschall beziehungsweise Reibschweißen verwendet werden. Es können auch die diversen Schichten beziehungsweise Folien (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) in ein Spritzgußwerkzeug eingelegt werden und zumindest mit einem Rahmen versehen werden. Es kann zusätzlich ein thermoplastisches Spritzgußgitter in den unterschiedlichsten und aus Lautsprecherabdeckgittersystemen im Automobilbau besten bekannten gestalterischen Ausführungen ausgebildet werden. Dabei können auch Zweischneckenspritzgußmaschinen mit unterschiedlichen thermoplastischen Materialien und Eigenschaften verwendet werden und es können Einlegespritzgußtechniken verwendet werden. Dabei können sehr einfach die elektrischen Anschlüsse mit integriert werden,
  • Der schematische Schnitt A-B in Abbildung 5 ist nur eine beispielhafte Ausführung. Grundsätzlich können die lateral angeordneten Elektroden (3, 4) auch bis zu dem Substratrand (2) geführt werden und grundsätzlich können die flächigen Elemente (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) als Schichten oder aus Folien oder aus beschichteten Folien oder aus mehrfachen Schichtfolgen in Form von Extrusionen und Koextrusionen und Laminationsvorgängen gebildet werden.
  • Aus optischen und gestalterischen und funktionellen Gründen kann es noch sinnvoll sein, die Folie (9) grafisch zu gestalten. Es kann jedoch ebenso eine zusätzliche Folie (nicht gezeichnet) über die Folie (9) appliziert werden. Diese zusätzliche Folie kann innenseitig und/oder außenseitig grafisch gestaltet werden und diese Folie kann ähnlich wie die Folie (9) mit einer leitfähigen Schicht versehen sein und diese leitfähige Schicht kann an Masse angeschlossen werden und kann derart als zusätzlicher Schutz gegen Berührung im Falle der Beschädigung der Folie (9) verwendet werden.

Claims (11)

  1. Elektrostatischer Folienschallwandler (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Folienschallwandler (1) mindestens zwei lateral beabstandet angeordnete flächige Elektroden (3, 4) sowie mindestens eine elektrisch nicht mit diesen flächigen Elektroden (3, 4) verbundene flächige und über den beiden lateral beabstandet angeordneten Elektroden (3, 4) angeordnete elektrisch leitfähige schallgebende Folie (7) umfasst, wobei die mindestens zwei lateral angeordneten flächigen Elektroden (3, 4) elektrisch kontaktiert (10) sind.
  2. Elektrostatischer Folienschallwandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den zumindest zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden (3, 4) eine Tonfrequenzwechselspannung angelegt ist,
  3. Elektrostatischer Folienschallwandler (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Tonfrequenzwechselspannung eine Bias-Spannung angelegt ist.
  4. Elektrostatischer Folienschallwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den mindestens zwei lateral beabstandet angeordneten flächigen Elektroden (3, 4) und der elektrisch leitfähigen schallabgebende Folie (7) eine weitere Schicht (6) vorgesehen ist,
  5. Elektrostatischer Folienschallwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (6) eine Dicke von 20 µm bis 10 mm, aufweist,
  6. Elektrostatischer Folienschallwandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrostatische Folienschallwandler zusätzlich ein Substrat aufweist, auf welches die lateral beabstandeten angeordneten Elektroden (3, 4) angeordnet sind.
  7. System, umfassend mindestens zwei elektrostatische Folienschallwandler (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrostatischen Folienschallwandler (1) so angeordnet werden, dass die Schallabstrahlung (11) im Wesentlichen parallel erfolgt.
  9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elektrostatischen Folienschallwandler (1) so angeordnet sind, dass die Schallabstrahlung (11) im Wesentlichen in nicht paralleler Weise erfolgt.
  10. Verfahren zur Herstellung eines elektrostatischen Folienschallwandlers (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei lateral beabstandet angeordneten Elektroden (3, 4) auf einem Substrat angeordnet werden und davon beanstandet eine elektrisch leitfähige schallgebende Folie (7) angeordnet wird.
  11. Verwendung eines elektrostatischen Folienschallwandlers (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder eines Systems gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, als aktives schallgebendes Element in einem Gebäude, in Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugen zur gezielten Beschallung und zur Schallreduktion im Sinne einer gegenphasigen Beschallung.
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