EP2127468A1 - Lautsprecher aufgebaut aus folien - Google Patents

Lautsprecher aufgebaut aus folien

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Publication number
EP2127468A1
EP2127468A1 EP08716850A EP08716850A EP2127468A1 EP 2127468 A1 EP2127468 A1 EP 2127468A1 EP 08716850 A EP08716850 A EP 08716850A EP 08716850 A EP08716850 A EP 08716850A EP 2127468 A1 EP2127468 A1 EP 2127468A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
conductive layer
conductive
loudspeaker according
layers
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Withdrawn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
EP08716850A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thilo-J. Werners
Michael Heite
Norman Gerkinsmeyer
Joachim Kistner
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.)
Bayer Intellectual Property GmbH
Original Assignee
Bayer MaterialScience AG
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 Bayer MaterialScience AG filed Critical Bayer MaterialScience AG
Publication of EP2127468A1 publication Critical patent/EP2127468A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/02—Loudspeakers
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    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/06—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
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    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms
    • H04R7/06—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
    • H04R7/10—Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers comprising superposed layers in contact
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/02—Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/021—Transducers or their casings adapted for mounting in or to a wall or ceiling

Definitions

  • the invention relates to a loudspeaker constructed of films and at least two electrically conductive layers with an elastic intermediate layer, in which a constant high voltage is applied between the electrically conductive layers, which is excited by an audio source to vibrate.
  • Similar loudspeakers with multiple sandwich construction are generally known.
  • a multiple, usually wound or folded sandwich layer is generally used to generate the sufficient sound pressure, so that such loudspeakers lose their flexibility and strongly apply.
  • foil loudspeakers are known in which the membranes used have no surface contact with the respective electrodes, ie that there is a gap between the membranes and at least one electrode which is filled, for example, with air or a gas .
  • film speakers have the disadvantage that the production of the speaker, in particular by the use of individual elastic layers or moldings of the membrane material (intermediate material), is difficult, It is an object of the invention to describe a film speaker, on the one hand as little as possible, on the other hand can be made as simple as possible with large areas. Furthermore, such a loudspeaker should be able to generate sufficient sound pressure and have good acoustic properties.
  • the inventors have recognized that it is not absolutely necessary for large-area loudspeakers to obtain a high sound pressure per cm 2 of generating surface, but that it is only necessary to produce an overall sufficient sound level over the sum of the entire sound-generating surface.
  • the sound pressure does not decrease with 6db at a distance doubling, but even with increasing distance, an increase of the volume will occur at first First listener is for a larger part of the radiated sound is susceptible and later only a decrease by 1 db per distance doubling arises.
  • a large-area sandwich-type loudspeaker comprising a plurality of conductive and non-conductive layers forming an active sound-radiating loudspeaker surface, comprising: a first layer coated with an electrically conductive layer;
  • Membrane film a second, coated with an electrically conductive layer Membr ⁇ nfolie, a static high voltage power supply that generates an electric field between the first electrically conductive layer and / or second electrically conductive layer, and an audio Queile, via a capacitor, the high voltage field between the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer influenced.
  • this large-area speaker is distinguished by the fact that the first electrically conductive membrane film forms a single sandwich via a first elastic and nonconductive intermediate layer with the second electrically conductive membrane film, which simply extends over the active loudspeaker surface.
  • At least one electrically conductive layer of the membrane films preferably at least two electrically conductive layers of the membrane films or very particularly preferably all electrically conductive layers of the membrane films have a surface contact with the respective elastic and non-conductive intermediate layer, under a planar Contact is understood that in particular no intermediate spaces, which may be filled, for example, with a gas such as air.
  • the loudspeaker area is to be understood as the cross-sectional area of the loudspeaker perpendicular to the main sound radiation direction, which generates sound as a result of movement.
  • the term "audio source” is intended to stand for any alternating voltage source which is suitable for applying the audio frequencies to be generated in the form of variable voltage to the respective voltage source. closed to transfer electrical layer and to modulate the electric field between the conductive layers accordingly.
  • the inventors propose that a third membrane film coated with at least one electrically conductive layer and a second elastic and nonconductive intermediate layer are provided which form a second sandwich, which likewise likewise extends over the active loudspeaker surface, wherein the electrically conductive layer of the third membrane film is also connected to the Hochspannu ⁇ gsmakers to form a further electric field, wherein also this electric field is influenced by the audio source.
  • At least one non-conductive elastic intermediate layer can advantageously consist of material which is inhomogeneously arranged with respect to the dimension of its layer thickness.
  • this inhomogeneous non-conductive intermediate layer may be formed as an elastic foam, Basically here both closed-cell and open-cell foam usable, but porous foam with respect to the pressure equalization necessary for sound improvement cheaper.
  • the distribution of the support elements per surface of the layers (b) and (d) is substantially narrower than in the case of the individual support elements, as described in the aforementioned prior art.
  • the wavelength of sound waves is about 1 7 m to 1 7 mm (assuming that the frequency range in which humans can hear is 20 Hz to 20 kHz).
  • the pore diameter of open-pored foam is well below the wavelength of sound waves, so that no adverse effects on the sound image can be expected through the use of open-pored foam, while in the large openings between pillars in the prior art is certainly to be expected with effects.
  • the use of a closed or open-cell foam in the context of the present invention achieves a more uniform support than in the speakers of the prior art.
  • the inhomogeneous non-conductive intermediate layer may be formed as an elastic textile fabric made of individual fibers without filler, a so-called nonwoven material. It should be noted that this nonwoven material is not paper, since the paper is provided with large amounts of non-elastic filler and is therefore not suitable.
  • At least one conductive layer is applied directly on the surface of the elastic intermediate layer. That is, for example, a foam or the like may be used as the intermediate layer on which the necessary conductive layer is applied on the surface.
  • the application of these layers can take place both in the films and in the elastic intermediate layer by vacuum vapor methods known per se or by so-called sputtering or screen-printing methods or gravure printing methods.
  • the stabilization and inertia element is a frame between which the acoustically active loudspeaker surface is clamped.
  • This variant is particularly favorable if the loudspeaker is designed as a double sandwich. This makes it possible to clamp a per se very elastic and flexible film in a rigid frame and, for example, in a large Hang up Ben Hall, so that the radiation direction of the speaker is on both sides and thus very large areas can be sonicated.
  • the stabilization and inertia element is a wall which is solid and sluggish relative to the other layers and which extends at least over the entire active loudspeaker surface.
  • the active loudspeaker surface is deposited on one side with a massive and inert mass, so that the generated impulses in the loudspeaker sandwich between the conductive layers are clearly aligned with the front side of the loudspeaker.
  • this sluggish wall is connected over the entire surface over at least the active speaker surface with the remaining layers of the speaker, preferably glued, so that a detachment of the active Lautesselerfiamba is avoided by the sluggish wall and none, the quality of the speaker possibly affecting detachment phenomena occur.
  • a stabilizing and inertia element extending over the active loudspeaker surface should have a surface weight which is at least 10 times, preferably at least 100 times, preferably at least 1000 times, the weight per unit area of the remaining layers corresponds to the speaker.
  • the stabilization and inertia element is spatially configured so that the sound is emitted in a targeted manner, in such a case, the targeted alignment of the foil acoustic wall of the invention is advantageous.
  • an additional protective device against possible voltage flashovers in the event of mechanical damage to the loudspeaker foils guard can be made of at least one additional conductive layer as a protective electrode, which forms the outermost conductive layer and has a ground reference.
  • piercing the foil loudspeaker leads to a direct connection between the high voltage and the ground reference, so that existing charge is discharged immediately.
  • a protective electrode it is also possible to provide an electronic circuit which short-circuits or switches off the high-voltage supply in the event of a danger. For example, an abnormal current flow at the high-voltage supply or a sudden voltage drop which results in a short circuit between the audio potential and Bia potentials can be detected.
  • the insulating layer is preferably formed air bubble-tight.
  • the isolafion layer is preferably further a layer having 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.
  • insulation layer can be used, for example, known from the board production (insulation) paint or a non-conductive plastic film, which is applied as the outermost layer of Folien ⁇ laut Maschineners.
  • the inventors also propose that at least one layer immediately adjacent to the elastic intermediate layer is glued to the elastic intermediate layer over the entire active loudspeaker surface.
  • Such breakthroughs cause a trouble-free pressure exchange between the outside and the elastic layer, so that in addition to the necessary compression of the elastic layer no additional Kom- Pressions ⁇ rb ⁇ it for compression of trapped air is necessary, or this is largely reduced.
  • Such breakthroughs can be arranged equidistant at least in one direction along the speaker surface. It is advantageous if the arranged breakthroughs are distributed as evenly as possible, so are distributed as a whole equidistant and as congruent.
  • an outer insulation layer is provided, which is formed from a plastic film, wherein this plastic film should preferably have a thickness of 5 to 1 00 ⁇ m. In this range, thicknesses between 1 0 and 70 microns, or further limited between 25 and 60 microns, prove to be particularly favorable.
  • the loudspeaker according to the invention has at least one further layer between the at least two spaced-apart conductive layers.
  • 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 at least two spaced side layers.
  • the speaker according to the invention has a layer which is permeable to air
  • the speaker according to the invention has a layer which is elastically compressible.
  • the loudspeaker according to the invention has a layer which has non-polar and polar properties, that is to say a layer which has the effect of producing a particle.
  • an electret is understood as meaning an electrically material, the quasi-permanently stored electrical charges and / or quasi-permanently oriented electrical dipoles contains and thus creates a quasi-permanent field in its environment and / or in its interior.
  • the intermediate layers that is to say the one or both elastic intermediate layers according to the invention having a thickness of 0.1 mm to 5.0 mm, this area being preferably limited to 0.2 to 3.0 mm.
  • an audio voltage with a maximum voltage amplitude of> 200Voft can be applied.
  • the maximum voltage amplitude of the audio voltage always remains lower than the applied constant high voltage.
  • such an electrostatic foil loudspeaker may be attached to a wall element, e.g. In 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, a directional coating over several meters to approx reached to 1 00 m and above.
  • a foam material, a fleece or an elastic screen printing material may be formed for the intermediate layer, the properties of the layer according to the invention being achieved by the choice of suitable materials.
  • this electrically non-conductive layer may be formed as an elastic foam.
  • both a closed-cell foam and an open-cell foam can be used, but an open-pored foam is more favorable in terms of the pressure compensation necessary for improving the kangaroo.
  • a closed-cell thin foam based on the above-mentioned polyme- materials are used, resulting in excellent Schailab- gabequaiticianen.
  • the non-conductive intermediate layer can also be formed as an elastic textile fabric made of individual fibers without filler, a so-called nonwoven material.
  • this nonwoven material is preferably not paper, since the paper is provided with large amounts of non-elastic filler and is thus generally not suitable.
  • the intermediate layer which is preferably formed by a foam material, has a thickness from 0.1 mm.
  • the material of the membrane film is preferably 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 (BOPP), polyethylene terephthalate (PTFE), polyvinyl chloride (PVC), polyetheretherketone (PEEK) and polyimide (PI).
  • Particularly preferred are films of polypropylene and polycarbonate, in particular films of polycarbonate.
  • the polymeric film in the sound-emitting electrode preferably has a thickness of 5 to 500 .mu.m, particularly preferably 10 to 200 .mu.m, in particular 1 5 to 1 00 .mu.m.
  • an approximately 1 5 to 1 00 micron thick polycarbonate thin film can be used with an electrically conductive remindroughbe- coating.
  • the electrically conductive backsize coating can be adhesively bonded to the front side of the foam by means of commercially available adhesive systems.
  • a backside foil with a backside electrically conductive coating can be adhesively bonded to the back side of the foam and at the same time the back side of the electrode can be glued to a carrier element,
  • the requirements for the adhesives used are the good and durable connection of the adhesive partners with the thinnest possible material request.
  • solvent-based adhesive systems, 2-component adhesive systems as well as reactive or partially reactive adhesive systems or hot-melt adhesive systems can be used.
  • the preferred surface conductivity of the electrically conductive layers 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 preferably less than 2,000 ohms / square, in particular less than 1, 000 ohms / square,
  • the electrical conductivity can be obtained in different ways.
  • an electrically conductive layer is provided on a corresponding foil material or else on the intermediate material. This is possible, for example, by producing the electrical layer by a rolling technique, a roller coating, a doctor blade coating, a curtain casting method, a spray coating, a transfer method or the electroplating technique.
  • Further application methods for the electrically conductive layer are, for example, so-called vacuum application methods such as the sputtering method or vapor deposition method; Screen printing process (offset printing, flexographic printing, gravure printing); InkJet process or gravure printing process.
  • a foil material made of an electrically conductive material is - as mentioned - possible.
  • Corresponding conductive polymers are, for example, intrinsically conductive polymers which are ethylenically unsaturated and conjugated, whereby an easy charge transport in the polymer molecule is possible. Such polymers are also referred to as organic metals. They exhibit a conductivity of at least 1 0 "5, preferably intrinsically conductive of at least 10 2, preferably of at least 1 Siemens / cm.
  • Suitable polymers are, for example, selected from polymers based on polyaniline, anisidine, polydiphenylamine, polyacetylene, polythiophene, Polythiopren Such polymers are often rendered electrically conductive by doping, either chemically or electrochemically, and by treatment with oxidants such as iodine, sodium peroxydisulfate or bromine or a strong acid, suitable polymers are partially oxidized Other polymers can be made electrically conductive by partial reduction with reducing agents These processes are well known The preparation of intrinsically conductive polyaniline and polypyrrole is described, for example, in EP 0 539 113 cribed. Suitable polymers are, for. B. polyradical cations.
  • the Polyradikalkationen be used in combination with polymeric anionic compounds (polyanions) and the compositions enthalfen no further cationic substances whose counterions compete for the polyanions and lead to precipitation.
  • Preferred conductive polymers are conductive polythiophenes, in particular conductive polyalkylenedioxythiophenes. The preparation is described, for example, in DE 41 1 8 704 and EP 0 339 340.
  • a preferred conductive polymer is 3,4-polyethylenedioxythiophene.
  • a suitable commercial product is Baytron ® P from Bayer, is an aqueous dispersion containing 0.5.% Of 3,4-polyethylenedioxythiophene (PEDOT) and 0.8 wt.% Polyvinyl lystyroJsulfonat (PSS).
  • Other preferred intrinsically conductive polymers are conductive polyanilines, e.g. B.
  • a CNT-h ⁇ itige electrically conductive layer for example by application of a printing paste, it may contain nanoscale particles, in the present invention, the term "particles with nanostructures" 1 nanoscale material structures understood to be selected from the group consisting of single wall carbon nanotubes (SWCNTs), multiwall carbon nanotubes (MWCNTs), nanohorns, nanodisks, nanocones (ie, cone-shaped structures), metallic nanowires, and combinations of the above mentioned particles.
  • SWCNTs single wall carbon nanotubes
  • MWCNTs multiwall carbon nanotubes
  • nanohorns nanohorns
  • nanodisks nanodisks
  • nanocones ie, cone-shaped structures
  • metallic nanowires and combinations of the above mentioned particles.
  • Corresponding particles with carbon-based nanostructures may consist, for example, of carbon nanotubes (single-shell and multi-shelled), carbon nanofibers (herringbone, leaflet, helical) and the like. Carbon nanotubes are also referred to internationally as carbon nanotubes, (single-walled and rnuiti-walled), carbon nanofibers as carbon nanofibers (herringbone, plateiet, screw type).
  • WO 2007/022226 A2 With regard to metailic nanowires, reference is made to WO 2007/022226 A2, the disclosure of which is incorporated by reference into the present invention with regard to the nanowires disclosed therein.
  • the electrically highly conductive and largely transparent silver nanowires described in WO 2007/022226 A2 are particularly suitable for the present invention.
  • the electrical conductivity can thus be made suitable or the flexibility and sensitivity to hair cracking can be improved in this way, i. a suitable elasticity (E-modulus) can be achieved.
  • the dielectric strength of air is 3 KV / mm and that of polycarbonate at 25 to 35 KV / mm, PVF (Tedlar®) at 25 KV / mm, PTFE at 40 to 80 KV / mm, PVC at 50 KV / mm , Polyethylene terephthalate crystalline (PET) at 60 KV / mm, polypropylene at 1 00 KV / mm, ABS at 1 20 KV / mm, PEEK at 190 KV / mm, Pi (polyimide, eg, Kapton®) at 240 KV / mm.
  • the dielectric strength of a few mm thick foam will thus be between air and the dielectric strength of the polymer, depending on the polymer used, the magnitude of the compression of the polymer Foam plays an essential role.
  • a dielectric strength of about 500 to 700 volts is achieved.
  • the thicknesses of the conductive and non-conductive layers must be chosen so that a flashover is safely avoided at the voltages used in each case.
  • the water vapor permeability or the presence of a relative humidity in the foam plays an essential role, whereby the compression of the Schaumeiementes should be considered.
  • an audio voltage or bias voltage of 1 .800 volts between a 20 micron thick polycarbonate film and a 0.3 to 4.0 mm thick foam good sound quality can be achieved and occur even at high relative humidity no voltage flashovers and There are no degradation effects even in continuous load operation.
  • the speaker according to the invention may be formed integrally with the drive electronics of the audio amplifier and / or the bias voltage.
  • the corresponding control electronics of the audio amplifier and / or the bias voltage can be provided on a substrate, which also carries the invention.
  • substrates and / or circuit boards are preferably used as substrates, which then also serve as a substrate for the loudspeaker according to the invention.
  • the Foieienlaut Sacher can additionally be equipped with a Schutzfofie on the outer surface, this can be transparent and easy to clean and executed with a high Abriebfestigkeif and it can also be graphically designed on the back.
  • the Graphic design can be effected by means of screen printing, transfer printing, inkjet printing and the like printing processes up to offset printing, film printing and gravure printing.
  • the already mentioned additional front protection electrode can now be produced by printing technology, preferably by screen printing. In this case, for example, a commercially available carbon screen printing paste with a sheet resistance of less than 1 kOhm / Quadraf can be used.
  • MWCNTs multi-walled carbon nanotubes
  • an intrinsically conductive polymer such as, for example, Baytron P®, can also be incorporated, as a result of which better deformability or extensibility is achieved.
  • HDVF isostatic high compression molding process
  • EP 0371 425 Bl method for producing deep-drawn Ku ⁇ ststoff moldings
  • calf-stretchable films for example films called Bayfol ® CR (PC / PBT film) o ⁇ the Makrofol ® DE from Bayer AG, makes necessary.
  • Tg deformable thermoplastic plastic film are correspondingly deformable screen printing inks, such as inks from Proell KG in D-91781 Weissenburg in discussion with the label AquaPress ® or Noriphan ® preferred for the achievement visually attractive products.
  • this protective film or the entire film structure or a part thereof can be formed with a tactile design surface, for example, a small surface embossing can be formed.
  • a tactile design surface for example, a small surface embossing can be formed.
  • the layer composite is made so thin and flexible that this layer composite functions as a sound-emitting membrane and offers a good reproduction quality.
  • a preferred surface is here achieved with a very thin Polyc ⁇ rbon ⁇ tfolie in the range of 20 microns or by using a PVF film in about the same thickness range or cheaper versions, a thin oPP films in the range of 9 microns to 33 microns thick can be used.
  • Layer construction proposed: a a first non-conductive layer as a stabilization and inertia element with a basis weight of at least 10 times the remaining layers, b a conductive layer, c the only elastic non-conductive layer, d a conductive layer, e a non-conductive insulating layer of plastic film.
  • the conductive layer according to the above feature b be applied to an additional plastic film, so that both sides of the elastic intermediate layer can be glued two plastic films coated on one side and this entire sandwich on a solid surface, so a stabilizing and inertial element , is glued on.
  • another outer protective layer in the form of a plastic film, can be applied to the sandwich of the film loudspeaker.
  • a grounded conductive layer can be used as a protective electrode between the non-conductive layer according to the feature e and the last-mentioned non-conductive outer layer.
  • two basic variants are to be distinguished, namely a variant in which the foil loudspeaker has exclusively a single preferred sound radiation direction and on the other hand a structure in which the preferred sound radiation direction perpendicular to the speaker surface in both directions, ie forward and backward, is present.
  • a one-sided Abstr ⁇ hiungsraum must be mounted on the opposite side of an inertia element, which ensures that the movement of the speaker surface takes place only on a soap, while without such a planar inertia element is a movement of the film speaker top on both sides.
  • a film loudspeaker for unilateral abstraction with two elastic intermediate layers which has the following layer structure: a a first nonconducting layer as stabilizing and inertia element, b a transmitting layer, c the first elastic nonconducting layer, d a conductive layer, e the second elastic non-conductive layer, f a conductive layer, g a non-conductive insulating layer of plastic film.
  • the conductive layers can each be applied to a plastic film and it is possible to arrange an additional outer non-conductive layer made of a plastic film as an outer protective layer. Furthermore, an additional conductive layer may be provided as Schufzelektrode between the two outer non-conductive layers, which has a ground reference.
  • the two elastic layers can be made very thick, so that in principle the two sandwiches have similar properties. However, it may also be particularly advantageous to design the two elastic layers with different thickness, so that the thinner layer can be used preferably for the generation of high frequencies and the thicker layer for the generation of lower frequencies with a larger stroke.
  • loudspeaker with two elastic layers and two-sided radiation is proposed that in this speaker exactly two separate elastic layers include a conductive layer or at least one side conductive coated plastic film, wherein, as a stabilization and inertia element, a frame comprises the layers of the loudspeaker at the edge and on both sides of the elastic layers a conductive layer which is covered by at least one non-conductive insulating layer.
  • the outer conductive layer may be applied to an additional plastic film and it is additionally possible to arrange on both sides of a non-conductive layer on a plastic film afs outer protective layer.
  • a grounded conductive layer may be provided as a protective electrode to act as an additional protective device.
  • the layer structure arises as follows:
  • Front side made of polycarbonate film, preferably airtight,
  • an elastic and air-permeable intermediate layer e.g. a soft Texfil fabric
  • an electrically conductive layer permeable to air, for example a fine metal mesh
  • This structure is due to the air permeability of most of the layers particularly favorable in terms of volume generated at lower frequencies, since the elastic intermediate layer is not damped by the air cushion and is not stiffened by the trapped air.
  • 1 first non-film
  • 2 second non-conductive foil
  • 3 first electrically conductive layer
  • 4 second electrically conductive layer
  • 5 first intermediate layer
  • 6 second intermediate layer
  • 7 carrier film
  • 8 third electrically conductive layer
  • 9 high voltage supply
  • 1 0 audio source
  • 1 1 sluggish wall / sluggish surface element
  • 1 2 conductive protection electrode
  • 1 3 Circuit breaker / fault current switch
  • 1 4 outer paint protective layer
  • 15 capacitor
  • 16 frame as inertial element
  • 1 7 outer insulating protective film
  • 18 Protective film between planar inertia element and first conductive layer
  • 19 holes / breakthroughs
  • 20 main sound radiation direction
  • 21 Protective earth / ground reference.
  • FIG. 1 Basic version of a sandwich sandwich loudspeaker with two-sided sound emission direction
  • FIG. 2 Basic version of a sandwich panel loudspeaker with one-sided sound emission direction
  • FIG. 3 sandwich film loudspeaker with unilateral sound emission direction and protective electrode
  • FIG. 4 Sandwich sandwich loudspeaker with unilateral sound emission direction, protective electrode, outer protective layer and residual current circuit breaker;
  • FIG. 3 sandwich film loudspeaker with unilateral sound emission direction and protective electrode
  • FIG. 4 Sandwich sandwich loudspeaker with unilateral sound emission direction, protective electrode, outer protective layer and residual current circuit breaker;
  • FIG. 4 Sandwich sandwich loudspeaker with unilateral sound emission direction, protective electrode, outer protective layer and residual current circuit breaker;
  • FIG. 5 Sandwich - film loudspeaker with two-sided sound emission direction and outer protective layers
  • FIG. FiG 6 sandwich film loudspeaker with unilateral sound emission direction, inner protective film and outer protective layer
  • FIG. 7 shows a basic version of a sandwich film loudspeaker with a bilateral scarf radiation direction and a frame as an inertia element
  • FIG. 8 shows a basic version of a double sandwich foil loudspeaker with a two-sided sound emission direction with asymmetrical structure
  • FIG. 9 basic design of a double-sandwich Foiienlautspre- chers with two-sided Schallabstrahlraum with symmetrical structure without protective electrode and without protective layer;
  • FIG l O Doppels ⁇ ndwich - Folienl ⁇ ut Schemeers with two-sided
  • FIG. 1 Doppeisandwich - foil loudspeaker with unilateral Schallabstrahlraum with outer protective film, and outer
  • FIG. 1 shows a very simple basic variant of the film loudspeaker according to the invention, which consists of two films 1 and 2, which are each coated on the side facing the inside of the loudspeaker with a metallic layer 3 or 4 and enclose an elastic foam 5.
  • the electrically conductive layers 3 and 4 are connected to a high voltage supply 9, which generates a static electric field between the layers 3 and 4 during operation and due to the attractive forces of the electric field, the metallic layers 3 and 4 and the associated film layers 1 and 2 against tighten the elastic resistance of the foam 5.
  • the voltage potential generated by the high-voltage power supply 9 is separated by a capacitor 1 5 by means of an audio source 1 0 superimposed with a sound frequency, so that corresponding to the changing voltages or reverse voltages different deflections of the films 1 and 2, with the electrically conductive layers 3 and 4, these deflections of the outer loudspeaker layer create pressure fluctuations in the surrounding air that are perceived at appropriate frequencies as sounds to the human ear.
  • the audio source shown only schematically in the figures is in most cases the combination of an audio transmitter with an upstream audio amplifier.
  • a suitably equipped, directly connected amplifier without intermediate audio transformer In the illustrated embodiment of FIG. 1, a voltage change between the conductive layers 3 and 4 produces a deflection of the two outside surfaces of the loudspeaker about a centerline of gravity so as to cause sound radiation in both directions left and right of the loudspeaker.
  • the sound propagation direction arising therefrom is indicated in this figure and also in the further FIGS. 2 to 1 2 by the arrows 20,
  • FIG. 2 shows a similar embodiment of the foil loudspeaker according to FIG. 1.
  • the left side of the slide speaker parts of the film 1 a reiativ to the rest of Foiieniaut Schemeers massive wall 1 1 mounted, which ensures due to their inertia that at field change-related movements of the sandwich surface of the speaker according to the invention almost exclusively the right side, ie the surface of the film 2, is moved relative to the environment, so that a radiation of the sound almost exclusively to the right, that is opposite to the wall 1 1, takes place.
  • this effect could also be achieved by attaching the structure - as shown in FIG. 2 - on the left side to a wall 11 or by gluing it, so that in addition an insulating layer between the conductive layer 3 and the trä- gen wall 1 1 arises.
  • an insulating layer between the conductive layer 3 and the trä- gen wall 1 1 arises.
  • the application of adhesives between the wall 1 1 and the actual speaker sandwich would be unproblematic and it would be avoided in Verklebu ⁇ g possible damage to the conductive layer 3.
  • a somewhat massive and thicker layer for example an aluminum foil, for example with a thickness of 100 or 200 .mu.m, can also be used here. which by itself already has some protection against mechanical destruction,
  • FIG 3 shows an improvement of the embodiment of FIG 2.
  • the improvement of this embodiment is that on the front of the speaker sandwich, so seen in the sound emission direction 20, an additional guard electrode 1 2 is applied, which is provided with a ground 21. If such a protective electrode is mounted on the front side of the loudspeaker sandwich, this prevents high-potential currents from the high-voltage power supply 9 being able to terminate in the event of a possible damage to the surface, which greatly reduces the potential for danger in the case of film loudspeakers mounted in the direct audience area.
  • FIG. 3 A further improvement of this embodiment according to FIG. 3 is shown in FIG.
  • an additional non-conductive layer 1 4 applied in the form of a non-conductive paint 1 4, which also protects the underlying layers against mechanical stress.
  • such a lacquer layer can, on the one hand, be colorless, or monochromatic, or it is also possible to apply this lacquer layer in the form of an image, so that, for example, posters or posters or other signs or the like can arise therefrom.
  • an additionally improved protective device which has a fault current switch 1 3 which, in the case of detection of a sudden voltage drop between the two conductive layers 3 and 4 or a short circuit between the conductive layers 1 2 and 4 High voltage grounded immediately, so that no danger to any existing audience is possible.
  • the Hochwoodsversorgu ⁇ g can be switched off directly by this switch.
  • FIG. 5 shows an embodiment of a film loudspeaker according to the invention according to FIG. 1, but in this case a non-conductive protective film 1 7 is additionally arranged on the outer sides of the loudspeaker sandwich as a protective device.
  • the orientation of the coated film 1 or 2 is reversed compared to the figure 1, so that now the electrically conductive layers 3 and 4 no longer come to lie directly on the elastic intermediate layer, but the films 1 and 2 rest directly there and thus easily can be glued with this elastic intermediate layer 5.
  • FIG. 6 shows a situation similar to that in FIG. 5, but here an inert and massive wall 11 is additionally arranged on the left side.
  • This inert wall 1 1 is followed by a protective layer in the form of a protective film 1 7, followed by a conductive layer 3 on the first non-conductive film 1.
  • the elastic layer in the form of a thin foam 5, followed by the second film 2 with the deposited thereon electrically conductive layer 4, of a protective varnish 14 and / or an air-permeable lightweight fabric or a random nonwoven fabric or generally a nonwoven (nonwoven ) is coated.
  • FIG. 1 A further variant of the embodiment according to the invention of a film loudspeaker is shown in FIG.
  • the basic structure of the film sandwich similar to Figure 1 is executed, but it is indicated that instead of a foam for the intermediate layer 5, a so-called nonwoven material is used, which consists of a plurality of individual fibers, which are randomly arranged in their orientation.
  • a nonwoven material has the advantage over a foam in that a relatively easy exchange of air takes place within the material, so that a simpler aeration of this flexible intermediate layer 5 is possible.
  • breakthroughs 1 9 - as shown in Figure 6 - are also attached here at least on one side, so that good Schalftik rejoin can be achieved even with lower audio voltages,
  • Figure 7 shows a frame 1 6, in which the actual film sandwich of the speaker is clamped, wherein the frame 16 serves as an inertia element.
  • the construction of the film loudspeaker of FIG. 8 corresponds to the structure of FIG. 1, but not a single elastic intermediate layer 5 is inserted between the outer layers, but two elastic layers 5 and 6 which are replaced by a film 7 with a one-sided gene electrically conductive coating 8 are arranged. In this way, an electric field between the layers 3 and 8 or the layers 8 and 4 can be generated.
  • a high voltage supply 9 is connected, which occupies the ground potential on the two outer layers 3 and 4 and supplies the middle layer 8 with high voltage.
  • an audio voltage is applied by means of an audio source 10 via a capacitor 15, in the operation of which, according to the audio voltage, the surface of the film loudspeaker moves and thereby audible sound is generated.
  • FIG. 9 shows a similar embodiment to FIG. 8, but with this foil loudspeaker designed as a double sandwich, the inner layer of a non-conductive foil 7 is dispensed with.
  • Either the middle conductive layer 8 can be applied directly to one of the elastic intermediate layers 5 or 6, or the conductive layer 8 can be designed as a self-contained film, for example a pure aluminum foil, which is glued to the two intermediate layers 5 and 6,
  • FIG. 10 shows a further variant according to the invention of a double-sandwich foil loudspeaker, in which a foil 7 coated on both sides with its electrically conductive layers 8 is inserted between the two elastic layers 5 and 6.
  • an electrically conductive layer 3 or 4 which are coupled to the high-voltage supply 9 and the audio source 10 follows.
  • These two layers 3 and 4 are each located on a film 1 and 2 above which in turn a protective electrode 1 2 is arranged, which is earthed and finally covered by a protective lacquer 1 4.
  • the outer protection electrodes 1 2 and the following insulating Schutzl ⁇ ckes 1 4 also a protective device is generated, which guarantees even with mechanical damage to the foil speaker for a high level of security.
  • FIGS. 8 to 10 show double-sandwich Foieienlaut Maschinener whose sound propagation directions 20 are arranged symmetrically.
  • FIG. 11 A variant of a double sandwich foil loudspeaker with one-sided sound propagation direction is shown in FIG. 11.
  • the construction of this film loudspeaker essentially corresponds to the structure of the film loudspeaker from FIG. 10, but the protective electrode 1 2 and the protective lacquer coating 14 have been replaced by a mass inertia element 1 1 on one side, so that here the easily movable and only to a lesser extent Inertia mass provided layers of the right side substantially move, so that a sound propagation direction 20 is directed to the right.
  • the elastic intermediate layer 5 located in the direction of the direction of elongation of the ski is made significantly thinner than the second elastic layer 6.
  • This variant makes it possible, for example, to use a crossover, so that substantially the high tones are produced in the sandwich directed towards the sound propagation direction while the low tones are generated in the thicker layer.
  • FIG. 1 2 a particularly advantageous embodiment of a sandwich film loudspeaker with one-sided sound emission direction is shown, which is particularly favorable for the emission even of low frequencies.
  • all air-impermeable layers are bounded by solid lines, while the air-permeable layers are bordered by dashed lines.
  • the layer structure of this transducer is as follows:
  • the front side consists of an airtight, that is to say completely closed, polycarbonate film 2.
  • an electrically conductive layer 4 is applied, for example vapor-deposited,
  • an air-permeable elastic intermediate layer 5 for example, this may be a soft textile fabric.
  • an air-permeable electrically conductive layer 3 which is realized here in the form of a close-meshed thin metal fabric.
  • a stiff but air-permeable layer 1 follows, which has a multiple layer thickness compared to the first elastic intermediate layer 5. For example, a honeycomb pattern in the thickness of about 1 0 mm can be used here. ⁇ . On the back of a rigid plate is arranged, on which the layer 1 is fixed. This plate may for example also represent a building wall or the like. This design leads to increased volume at lower frequencies, since the elastic intermediate layer 5 is not damped by the air cushion and is not stiffened in their spring stiffness by the trapped air.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen großflächig ausgebildeten Lautsprecher mit sandwichartigem Schichtaufbau, bestehend aus mehreren leitenden und nichtleitenden Schichten, die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden, mit: einer ersten, mit einer elektrisch leitenden Schicht (3) beschichteten, Membranfolie (1), einer zweiten, mit einer elektrisch leitenden Schicht (4) beschichteten, Membranfolie (2), einer statischen Hochspannungsversorgung (9), die zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (4) ein elektrisches Feld erzeugt, einer Audio-Quelle (10) die über einen Kondensator (15) das Hochspannungsfeld zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (4) beeinflusst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste elektrisch leitend beschichtete Membranfolie (1) über eine erste elastische und nichtleitenden Zwischenschicht (5) mit der zweiten elektrisch leitend beschichteten Membranfolie (2) ein Sandwich bilden, welches sich einfach über die aktive Lautsprecherfläche erstreckt.

Description

Beschreibung
Lautsprecher aufgebaut aus Folien
Die Erfindung betrifft einen aus Folien und mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten mit einer elastischen Zwischenschicht aufgebauten Lautsprecher, bei dem zwischen den elektrisch leitenden Schichten eine konstante Hochspannung angelegt ist, welche durch eine Audio- Quelle zur Schwingung angeregt wird.
Ähnliche Lautsprecher mit vielfachem Sandwich-Aufbau sind allgemein bekannt, Hierbei wird in der Regel zur Erzeugung des ausreichenden Schalldruckes eine vielfach, meist gewickelte oder gefaltete Sandwichschicht verwendet, so dass derartige Lautsprecher ihre Flexibilität verlie- ren und stark auftragen.
Beispielhaft wird auf die Druckschrift US 3,544, 733 verwiesen, in der ein elektrostatischer Lautsprecher offenbart ist, der aus leitenden und nichtleitenden Folien aufgebaut ist, wobei die aktive Fläche des Lautspre- chers allerdings aus einer Vielzahl von übereinander gelagerten Foliensandwiches besteht. Außerdem muss gemäß dieser Druckschrift die Zwischenlage zwischen den leitenden Schichten gewellt ausgeführt werden, um einen flächigen Kontakt der Schichten zu vermeiden. Um derartig gewellte Zwischenschichten zu erhalten, müssen diese relativ starr sein, wodurch, insbesondere im Zusammenhang damit, dass die Sandwiches auch noch mehrfach übereinander gewickelt und/oder gefaltet werden, der Lautsprecher insgesamt starr und unflexibel wird.
Auch aus den Druckschriften US 7,095,864 Bl ; DE 699 26 487 T2; US 4,885, 783 und AT 382 490 B sind Folieniautsprecher bekannt, in welchen die verwendeten Membrane keinen flächigen Kontakt mit den jeweiligen Elektroden aufweisen, d. h., dass zwischen den Membranen und zumindest einer Elektrode ein Zwischenraum vorliegt, der beispielsweise mit Luft oder einem Gas gefüllt ist. Derartige Folienlautsprecher weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Herstellung des Laufsprechers, insbesondere durch die Verwendung von einzelnen elastischen Lagen oder Formkörpern des Membranmaterials (Zwischenmaterial), schwierig ist, Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Folienlautsprecher zu beschreiben, welcher einerseits möglichst wenig aufträgt, andererseits auch möglichst einfach mit großen Flächen hergestellt werden kann. Des Weite- ren soil ein solcher Lautsprecher ausreichend Schalldruck erzeugen können und gute akustische Eigenschaften aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegens- fand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass es bei großflächig ausgelegten Lautsprechern nicht unbedingt notwendig ist, hohen Schalldruck pro cm2 erzeugender Fläche zu erhalten, sondern dass es lediglich notwendig ist, über die Summe der gesamten schallerzeugenden Fläche einen insgesamt ausreichenden Schallpegel zu erzeugen. Dies führt, wenn die schallerzeugende Fläche relativ zum Abstand der hörenden Person über eine große Fläche ausgebreitet ist, dazu, dass der Schalldruck sich nicht mit 6 db bei einer Entfernungsverdopplung reduziert, sondern dass sogar zunächst mit wachsender Entfernung eine Zunahme der Lautstärke entsteht, da der Hörer zunächst für einen größeren Teil des abgestrahlten Schalles empfänglich wird und später lediglich eine Abnahme um jeweils 1 db je Entfernungsverdopplung entsteht.
Entsprechend dieser Erkenntnis ist es ausreichend, für einen großflächig dimensionierten Lautsprecher, diesen bei einem Sandwich-Aufbau als Folienlautsprecher, als Einfach- oder Doppelsandwich, aufzubauen, wobei zwischen zwei sandwichartig angeordnete leitende Schichten eine elastische Zwischenschicht zu verlegen ist und die leitenden Schich- ten mit einer Folie verbunden sind.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlagen die Erfinder einen großflächig ausgebildeten Lautsprecher mit sandwichartigem Schichtaufbau vor, bestehend aus mehreren leitenden und nichtleitenden Schichten, die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden, mit: einer ersten, mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichteten,
Membranfolie, einer zweiten, mit einer elektrisch leitenden Schicht beschichteten, Membrαnfolie, einer statischen Hochspannungsversorgung, die zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht und/oder zweiten elektrisch lei- tenden Schicht ein elektrisches Feld erzeugt, und einer Audio-Queile, die über einen Kondensator das Hochspannungsfeld zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht und der zweiten elektrisch leitenden Schicht beeinflusst.
Erfindungsgemäß zeichnet sich dieser großflächig ausgebildete Lautsprecher dadurch aus, dass die erste elektrisch leitend beschichtete Membranfolie über eine erste elastische und nichtleitende Zwischenschicht mit der zweiten elektrisch leitend beschichteten Membranfolie ein einziges Sandwich bilden, weiches sich einfach über die aktive Lautsprecherfläche erstreckt.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist zumindest eine elektrisch leitende Schicht der Membranfolien, weisen vorzugsweise zumindest zwei elektrisch leitende Schichten der Membranfolien oder ganz besonders bevorzugt alle elektrisch leitenden Schichten der Membranfolien einen flächigen Kontakt mit der jeweiligen elastischen und nichtleitenden Zwischenschicht auf, Unter einem flächigen Kontakt wird verstanden, dass insbesondere keine Zwischenräume, welche beispielsweise mit einem Gas wie Luft gefüllt sein können, vorliegen.
Hierdurch wird erreicht, dass die Zwischenschicht als eine Bahn oder als Platte, d. h. als ein zusammenhängender Körper, in den erfindungsgemäßen Lautsprecher eingebracht werden kann, wodurch die Herstellung insgesamt vereinfacht wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass als aktive Lautsprecherfläche die Querschnittsfläche des Lautsprechers senkrecht zur Hauptschallabstrah- lungsrichtung zu verstehen ist, welche durch Bewegung Schall erzeugt. Weiterhin soll der Begriff der „Audio-Quelle" für eine beliebige Wechselspannungsquelle stehen, welche geeignet ist, die zu erzeugenden Audiofrequenzen in Form von variabler Spannung auf die jeweils ange- schlosserte elektrische Schicht zu übertragen und das elektrische Feld zwischen den leitenden Schichten entsprechend zu modulieren.
In einer weitergehenden Ausführung schlagen die Erfinder vor, dass ei- ne dritte, mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht beschichtete, Membranfolie und eine zweite elastische und nichtleitende Zwischenschicht vorgesehen ist, die ein zweites Sandwich bilden, welches sich ebenfalls einfach über die aktive Lautsprecherflάche erstreckt, wobei die elektrisch leitende Schicht der dritten Membranfolie ebenfalls an die Hochspannuπgsversorgung zur Bildung eines weiteren elektrischen Feldes angeschlossen ist, wobei auch dieses elektrische Feld durch die Audio-Quelle beeinflusst wird.
Entsprechend dem Grundgedanken der Erfindung schlagen die Erfinder auch einen großflächig ausgebildeten Lautsprecher mit sandwichartigem Schichtaufbau vor, bestehend aus mehreren leitenden und nichtleitenden Schichten, die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden, wobei mindestens eine nichtleitenden Schicht aus einer Kunststofffolie gebildet wird, zwischen zwei beabstandeten leitenden Schichten mit einer nichtleitenden Zwischenschicht ein Hochspannungspotential ( = Bias) anliegt und mindestens eine Schicht an eine variable Spannungsversorgung anschließbar ist, welche elektrische Audiosignale in Form von
Spannungsänderungen auf diese Schicht überträgt, genau eine oder genau zwei nichtleitende elastische Zwischen- schicht(en) vorgesehen sind, welche durch ihre Elastizität eine Bewegung der benachbarten Schichten auf mindestens einer Sei- te der Zwischenschichten) zur Schallerzeugung ermöglichen, sich jede Schicht genau einfach über die aktive Lautsprecherflάche erstreckt, alle Schichten zumindest partiell auf der aktiven Lautsprecherfläche mit der jeweils benachbarten Schicht verbunden sind, - ein Stabilisierungs- und Trägheitselement mit der aktiven Lautsprecherfläche verbunden ist, und eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist, welche Personen vor dem Hochspαnnungspotentiαl in den zwei äußeren mit Hochspannung beaufschlagten Schichten schützt.
In vorteilhafter Weise kann bei den oben beschriebenen Lautsprecherausbildungen mindestens eine nichtleitende elastische Zwischenschicht aus, bezüglich der Dimension ihrer Schichtdicke, inhomogen angeordnetem Material bestehen. Beispielsweise kann diese inhomogene nichtleitende Zwischenschicht als elastischer Schaum ausgebildet sein, Grundsätzlich ist hierbei sowohl geschlossenporiger als auch offenporiger Schaum verwendbar, jedoch offenporiger Schaum bezüglich des zur Klangverbesserung notwendigen Druckausgleiches günstiger.
Falls ein offenporiger Schaum verwendet wird, so wird dieser in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ebenfalls in einem flächigen Kontakt mit den elektrisch leitenden Schichten der Membranfolie verwendet. Hierdurch resultieren andere Lautsprecher als in dem Stand der Technik US 7,095,864 Bl ; DE 699 26 487 T2; US 4,885, 783; US 3,544,733 und AT 382 490 B beschrieben,
Auch bei einem offenporigen Schaum kann man im Wesentlichen nicht in Richtung der Flächennormalen von der Vorderseite auf die Rückseite des Schaumkόrpers gelangen. Dieses gilt erst Recht für einen geschlossenen Schaum, Hierdurch ergibt sich, dass zwischen jeder Flächenein- heit der ersten elektrisch leitenden Schicht (b) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (d) in Richtung der Flächennormalen vorzugsweise eine gleich große Fläche des Feststoffes des offenporigen Schaums (c) anliegt (vgl , die Bezugszeichenbedeutung (b), (c) und (d) weiter unten).
Darüber hinaus ist bei einem offenporigen Schaum als Zwischenschicht die Verteilung der Stützelemente pro Fläche der Schichten (b) und (d) wesentlich engmaschiger als bei den einzelnen Stützelementen, wie sie im oben genannten Stand der Technik beschrieben sind. In der Luft be- trägt die Weilenlänge von Schallwellen ungefähr 1 7 m bis 1 7 mm (unter der Voraussetzung, dass der Frequenzbereich, in dem Menschen hören können, 20 Hz bis 20 kHz beträgt). Die Porendurchmesser von offenporigem Schaum liegt deutlich unterhalb der Wellenlänge von Schallwellen, so dass durch die Verwendung von offenporigem Schaum keine nachteiligen Effekte auf das Klangbild zu erwarten sind, während bei den großen Öffnungen zwischen Stützpfeilern im Stand der Technik durchaus mit Effekten zu rechnen ist. Ferner wird durch die Verwendung eines geschlossenen oder offenporigen Schaums im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßigere Abstützung als bei den Lautsprechern des Stands der Technik erreicht.
Des Weiteren kann auch die inhomogene 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 nicht um Papier handelt, da das Papier mit großen Anteilen von nichtelastischem Füllstoff versehen und damit nicht geeignet ist.
Besonders günstig ist es für eine wirtschaftliche Herstellung des erfin- dungsgemäßeπ Lautsprechers, wenn mindestens eine leitende Schicht unmittelbar auf der Oberfläche einer Folie aufgetragen ist. Damit ist es möglich, beispielsweise bekannte handelsübliche beschichtete Folien, vorzugsweise Aluminium beschichtete Folien, einzusetzen,
Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass mindestens eine leitende Schicht unmittelbar auf der Oberfläche der elastischen Zwischenschicht aufgetragen ist. Das heißt, es kann beispielsweise ein Schaum oder ähnliches als Zwischenschicht verwendet werden, auf denen auf der Oberfläche die notwendige leitende Schicht aufgetragen ist. Das Auftragen dieser Schichten kann sowohl bei den Folien als auch bei der elastischen Zwischenschicht durch an sich bekannte Vakuumdampfverfahren oder durch sogenannte Sputter-Verfahren oder Siebdruckverfah- ren oder auch Tiefdruckverfahren erfolgen.
In einer weiteren konkreten Ausführung des erfindungsgemäßen Lautsprechers schlagen die Erfinder vor, dass das Stabilisierungs- und Trägheitselement ein Rahmen ist, zwischen dem die akustisch aktive Laut- sprecherfläche eingespannt ist. Diese Variante ist besonders günstig, wenn der Lautsprecher als Doppelsandwich ausgeführt wird. Damit besteht die Möglichkeit, eine an sich sehr elastische und biegsame Folie in einen starren Rahmen einzuspannen und beispielsweise in einer gro- Ben Halle aufzuhängen, so dass die Abstrahlrichtung des Lautsprechers beidseitig erfolgt und damit sehr große Bereiche beschallt werden können.
Eine andere Variante des erfindungsgemäßen Lautsprechers sieht vor, dass ais Stabilisierungs- und Trägheitselement eine relativ zu den sonstigen Schichten massive und träge Wand vorgesehen ist, die sich zumindest über die gesamte aktive Lautsprecherfläche erstreckt. Mit dieser Ausführungsvariante wird also die aktive Lautsprecherfläche einseitig mit einer massiven und trägen Masse hinterlegt, so dass die erzeugten Impulse im Lautsprechersandwich zwischen den leitenden Schichten eindeutig zu der Vorderseite des Lautsprechers ausgerichtet sind. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn diese träge Wand vollflächig über zumindest die aktive Lautsprecherfläche mit den restlichen Schichten des Lautsprechers verbunden ist, vorzugsweise verklebt ist, so dass ein Ablösen der aktiven Lautsprecherfiäche von der trägen Wand vermieden wird und keine, die Qualität des Lautsprechers möglicherweise beeinflussenden Ablöseerscheinungen auftreten.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass ein flächig über die aktive Lautsprecherfläche sich erstreckendes Stabilisierungs- und Trägheitselement ein Flächeπgewicht besitzen sollte, welches mindestens dem 10- fachen, vorzugsweise mindestens dem 1 00-fachen, vorzugsweise mindestens dem 1000-fachen, des Flächengewichtes aiier restlichen Schichten des Lautsprechers entspricht.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Stabilisierungs- und Trägheitselement räumlich so ausgebildet, dass der Schall gezielt abgestrahlt wird, in solch einem Fall ist auch die gezielt ausgerichtete Anordnung des erfindungsgemäßen Folienschallwandiers von Vorteil.
Da zwischen den leitenden Schichten des erfindungsgemäßen Lautsprechers hohe Spannungen angelegt werden, die zwar lediglich ein statisches Feld erzeugen und damit keine hohen Ströme zulassen, kann es jedoch vorteilhaft sein, eine zusätzliche Schutzvorrichtung vor eventuellen Spannungsüberschlägen bei einer mechanischen Beschädigung der Lautsprecherfoiien vorzusehen, wobei eine solche Schutzvorrichtung aus mindestens einer zusätzlichen leitenden Schicht als Schutzelektrode ausgeführt sein kann, welche die äußerste leitende Schicht bildet und einen Massebezug aufweist.
Bei einer solchen Maßnahme führt ein Durchstechen des Folienlautsprechers zu einem direkten Schluss zwischen der Hochspannung und dem Massebezug, so dass vorhandene Ladung sofort abgeleitet wird.
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Schutzelektrode besteht auch die Möglichkeit, eine elektronische Schaltung vorzusehen, welche im Gefahrenfalle die Hochspannungsversorgung kurzschließt beziehungsweise abschaltet, Als Gefahrenfall kann beispielsweise ein abnormer Stromfluss an der Hochspannungsversorgung oder ein plötzlicher Spannungsabfall, der auf einen Kurzschluss zwischen Audio-Potential und Bi- as-Potential schließen lässt, detektiert werden.
Die Isolationsschicht ist vorzugsweise luftblasendicht ausgebildet. Bei der Isolafionsschicht handelt sich vorzugsweise ferner um eine Schicht, die eine höhere Durchschlagsfestigkeit als Luft aufweist. Diese Isolati- onsschicht 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 (lsolations-)Lack oder aber eine nichtleitende Kunststofffolie verwendet werden, die als äußerste Schicht des Folieπlautsprechers aufgetragen wird.
Bezüglich des Aufbaus des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers schlagen die Erfinder auch vor, dass zumindest eine unmittelbar zur e- lastischen Zwischenschicht benachbarte Schicht mit der elastischen Zwischenschicht über die gesamte aktive Lautsprecherfläche verklebt wird. Außerdem kann es zur Verbesserung der akustischen Qualität günstig sein, wenn zumindest eine unmittelbar zur elastischen Zwischenschicht benachbarte Schicht und alle in Richtung Oberfläche darüber angeordnete Schichten über eine Vielzahl von Durchbrüchen verfügen.
Derartige Durchbrüche bewirken einen problemlosen Druckaustausch zwischen außen und der elastischen Schicht, so dass neben der notwendigen Kompression der elastischen Schicht keine zusätzliche Kom- pressionsαrbθit zur Komprimierung eingeschlossener Luft notwendig wird, beziehungsweise diese weitestgehend vermindert wird. Solche Durchbrüche können zumindest in einer Richtung entlang der Lautsprecherfläche äquidistaπt angeordnet werden. Vorteilhaft ist es, wenn die angeordneten Durchbrüche möglichst gleichmäßig verteilt sind, also insgesamt äquidistant und möglichst deckungsgleich verteilt sind.
Bezüglich der konkreten Dimensionen des erfindungsgemäßen Lautsprechers schlagen die Erfinder weiterhin vor, dass eine äußere Isolatl- onsschicht vorgesehen ist, die aus einer Kunststofffolie gebildet wird, wobei diese Kunststofffolie vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 1 00 μm aufweisen sollte. In diesem Bereich erweisen sich Dicken zwischen 1 0 und 70 μm, beziehungsweise weiter eingegrenzt zwischen 25 und 60 μm, als besonders günstig.
Der erfindungsgemäße Lautsprecher weist zwischen den mindestens zwei beabstandet leitenden Schichten 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 mindestens zwei beabstandet Seitenden Schichten kommt.
In einer ersten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße Lautsprecher eine Schicht auf, die luftdurchlässig ausgebildet ist,
In einer zweiten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße Lautsprecher eine Schicht auf, die elastisch komprimierbar ist.
in einer dritten Ausgestaltung der Schicht weist der erfindungsgemäße Lautsprecher eine Schicht auf, die unpolare und polare Eigenschaften aufweist, also eine Schicht die ESektrefeigenschaffen aufweist. Unter einem Elektret wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein elektrisch Material verstanden, das quasi-permanent gespeicherte elektrische Ladungen und/oder quasi-permanent ausgerichtete elektrische Dipole enthält und somit ein quasi-permanentes 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.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Zwischenschichten, also die eine oder beide erfindungsgemäß vorhandenen elastischen Zwischenschichten mit einer Dicke von 0, 1 mm bis 5,0 mm auszuführen, wobei dieser Bereich vorzugsweise auf 0,2 bis 3,0 mm eingegrenzt wird.
Hierbei kann eine Biasgleichspannung von > 500V, vorzugsweise > 1 000V, zwischen den leitenden Schichten angelegt werden, wobei eine Audiospannung mit einer maximalen Spannungsamplitude von >200Voft angelegt werden kann. Selbstverständlich ist dabei zu beachten, dass die maximale Spannungsamplitude der Audiospannung immer geringer bleibt als die angelegte konstante Hochspannung.
Beispielsweise kann gemäß einer einfachen konkreten Ausführung ein solcher elektrostatischer Folieniautsprecher 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 Bereich 0,5 x 0,5 m, eine gerichtete Beschaiiung über mehrere Meter bis zu 1 00 m und darüber erreicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann für die Zwischenschicht durch ein Schaummateriai, ein Flies oder ein elastisches Siebdruckgebildet ausgebildet, wobei durch Wahl geeigneter Materialien die erfin- dungsgemäßen Eigenschaften der Schicht erreicht werden. Vorzugsweise kann diese elektrisch nicht leitende Schicht als elastischer Schaum ausgebildet sein.
Grundsätzlich ist hierbei sowohl ein geschlossenporiger als auch ein of- fenporiger Schaum verwendbar, jedoch ist ein offenporiger Schaum hinsichtlich des zur Kiangverbesserung notwendigen Druckausgleiches günstiger. Nichtsdestotrotz kann erstaunlicherweise dabei auch ein geschlossenporiger Dünnschaum auf Basis der oben genannten polyme- reπ Materialien verwendet werden, wobei sich hervorragende Schailab- gabequaiitäten ergeben.
Des Weiteren kann auch die nichtleitende Zwischenschicht als elasti- sches 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 im Allgemeinen nicht geeignet ist.
Die Zwischenschicht, welche vorzugsweise durch ein Schaummaterial gebildet wird, weist eine Dicke ab 0, 1 mm auf.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das Material der Membranfolie vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poiycar- bonat (PC), orientiertem Polypropylen (OPP), Polypropylen (PP), Polyethy- lenterephthalat (PET), Acrylnitril-Butadiene-Styrol-Kautschuk(ABS), Polyvi- nylfiuorid (PVF), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylen (PE), biaxial orentiertes Polypropylen (BOPP), Polyethylenterephthalat (PTFE), Polyvinylchlorid (PVC) Polyetheretherketon (PEEK) und Polyimid (PI) . Besonders bevorzugt sind Folien aus Polypropylen und Polycarbonat, insbesondere Folien aus Polycarbonat.
Die polymere Folie in der schallabgebenden Elektrode weist vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 500 μm, besonders bevorzugt 10 bis 200 μm, insbesondere 1 5 bis 1 00 μm, auf.
In einer solchen Basisausführung kann eine etwa 1 5 bis 1 00 μm dicke Polycarbonat-Dünnfolie mit einer elektrisch leitenden Rückseitenbe- schichtung verwendet werden. Die elektrisch leitende Rückseitenbe- schichtung kann mittels handelsüblicher Klebersysteme mit der Vorderseite des Schaums flächig verklebt werden. Weiterhin kann eine rückseitige Foiie mit einer rückseitigen elektrisch leitenden Beschichtung mit der Rückseite des Schaums flächig verklebt und gleichzeitig die Rückseite der Elektrode mit einem Trägerelement verklebt werden , Die Anforderungen an die verwendeten Kleber bestehen in der guten und langlebigen Verbindung der Klebepartner bei möglichst dünnem Materialauffrag, Grundsätzlich können dabei lösemittelhaltige Klebesysteme, 2-komponentige Klebesysteme als auch reaktive oder teilreaktive Klebesysteme oder Heißschmelzklebesysteme verwendet werden.
Die bevorzugte Flächenleitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Schichten ist abhängig von dem schallabgebenden Element und kann bei kleinflächigen Elementen mehr als 2.000 Ohm/Quadrat und bei großflächi- gen 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 kann dabei auf unterschiedliche Weise er- halten werden, Dazu wird beispielsweise eine elektrisch leitfähige Schicht auf einem entsprechenden Folienmaterial oder aber dem Zwischenmaterial bereitgestellt. Dieses ist beispielsweise dadurch möglich, dass die elektrische Schicht durch eine Walztechnik, eine Rollenbe- schichtung, eine Rakelbeschichtung, ein Vorhanggießverfahren, eine Sprühbeschichtung, ein Transferverfahreπ oder die Galvanotechnik herzustellen. Alternativ ist es darüber hinaus möglich, die elektrisch leitfähige Schicht drucktechnisch mit einer elektrisch leitfähigen Druckpaste herzustellen, Weitere Auftragungsverfahren für die elektrisch leitfähige Schicht sind zum Beispiel sogenannte Vakuumauftragverfahren wie das Sputter-Verfahren oder Aufdampfverfahren; Siebruckverfahren (Offsetdruck, Flexodruck, Rastertiefdruck); InkJet-Verfahren oder Tiefdruckverfahren .
Die leitfähige Schicht kann dabei beispielsweise auf einer Silberpaste, einer CNT-enthaltenden Paste [CNT = Teilchen mit Nanostrukturen), einer Kupferpaste oder einem intrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer oder der Kombination aus zwei oder mehreren der genannten Materialien basieren.
Auch die Verwendung eines Folienmaterials aus einem elektrisch leitfähigen Material (beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigem Polymer) ist - wie erwähnt - möglich. Entsprechende leitfähige Polymere sind beispielsweise intrinsisch leitfähige Polymere, welche ethylenisch ungesättigt und konjugiert sind, wodurch ein leichter Ladungstransport im Polymermolekül möglich ist. Derartige Polymere werden auch als organische Metalle bezeichnet. Sie weisen eine Leitfähigkeit von mindestens 1 0"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, Blthi- ophen, 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 1 23 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 enthalfen, deren Gegenionen um die Polyanionen konkurrieren und zu Ausfällungen führen.
Bevorzugte leitfähige Polymere sind leitfähige Poiythiophene, insbesondere leitfähige Polyalkylendioxythiophene. Die Herstellung ist beispielsweise beschrieben in DE 41 1 8 704 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.% Po- lystyroJsulfonat (PSS). Weitere bevorzugte intrinsisch leitfähige Polymere sind leitfähige Polyaniline, z. B. Versicon® (Ailied Signal), ein Polyanilin mit einer Leitfähigkeit von 2-4 S/cm oder Ormecon® (Zipperling Kessler & Co). Wenn eine CNT-hαitige elektrisch leitfähige Schicht, beispielsweise durch Appiizierung einer Druckpaste, verwendet wird, so kann diese Teilchen mit Nanosfrukturen enthalten , im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff der „Teilchen mit Nanostrukturen'1 nanoskalige Materialstrukturen verstanden, weiche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Single-Wall-Carbon-Nano-Tubes (SWCNTs), Multi-Wall-Carbon-Nano-Tubes (MWCNTs), Nanohorns, Nanodisks, Nano- cones (d. h. kegelmantelförmige Strukturen), metallischen Nanowires und Kombinationen der zuvor genannten Teilchen. Entsprechende Teil- chen 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 rnuiti-walled), Koh- lenstoffnanofasern als Carbon Nanofibers (herringbone, plateiet-, screw-Typ) bezeichnet.
Hinsichtlich metailischer Nanowires wird auf die WO 2007/022226 A2 verwiesen, deren Offenbarung hinsichtlich der dort offenbarten Nanowi- res 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 Umempfindiichkeit gegenüber einer Haarrissbildung verbessert werden, d.h. eine geeignete Elastizität (E- Modul) erreicht werden.
Die Durchschlagsfestigkeit von Luft liegt bei 3 KV/mm und jene von Po- lycarbonat bei 25 bis 35 KV/mm, PVF (Tedlar®) bei 25 KV/mm, PTFE bei 40 bis 80 KV/mm, PVC bei 50 KV/mm, Polyethylenterephthalat kristallin (PET) bei 60 KV/mm, Polypropylen bei 1 00 KV/mm, ABS bei 1 20 KV/mm, PEEK bei 190 KV/mm, Pi (Polyimid, z.B, Kapton®) bei 240 KV/mm. Die Durchschlagsfestigkeit von einem wenige mm-dicken Schaum wird somit je nach verwendetem Polymer zwischen Luft und der Durchschlagsfestigkeit des Polymers liegen, wobei die Stärke der Kompression des Schaumes eine wesentliche Rolle spielt. Bei Verwendung einer 20 μm dicken Polycarbonat-Folie wird eine Durchschlagsfestigkeit von etwa 500 bis 700 Volt erreicht. Selbstverständlich müssen die Dicken der leitenden und nichtleitenden Schichten so gewählt werden, dass bei den jeweils verwendeten elektrischen Spannungen ein Überschlag sicher vermieden wird. Hier spielt auch die Wasserdampf-Permeabilität beziehungsweise das Vorhandensein einer relativen Luftfeuchtigkeit im Schaum eine wesentliche Rolle, wobei auch die Kompression des Schaumeiementes beachtet werden sollte.
In einer beispielhaften Ausfύhrungsform kann bei einer Audiospannung beziehungsweise Biasspannung von 1 .800 Volt zwischen einer 20 μm dicken Polycarbonatfolie und einem 0,3 bis 4,0 mm dicken Schaum eine gute Schallqualität erreicht werden und es treten auch bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit keine Spannungsüberschläge auf und es treten auch im Dauerlastbetrieb keine Degradationseffekte auf.
Bei der elektrischen Kontaktierung der Elektroden sollte darauf geachtet werden, dass relativ hohe Spannungen mit sehr geringen Strömen ver- wendet werden, Allerdings sollte die Konfaktstellen gut isolierend abgeschlossen beziehungsweise bedeckt werden, damit keine Oberflächen- kriechströme aufgrund von Luftfeuchtigkeit und Staub entstehen können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der erfindungsgemäße Lautsprecher 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, wel- ches auch den erfindungsgemäßen trägt, Als Substrate kommen in diesem Fall vorzugsweise Leiterplatte und/oder Platine in Frage, welche dann auch als Substrat für den erfindungsgemäßen Lautsprecher dienen.
Wie bereits erwähnt, kann der Foiienlautsprecher ergänzend mit einer Schutzfofie an der Außenfläche ausgestattet werden, Diese kann transparent und leicht reinigbar und mit einer hohen Abriebfestigkeif ausgeführt werden und sie kann auch rückseitig grafisch gestaltet werden. Die grafische Gestaltung kann dabei mittels Siebdruck, Transferdruck, InkJet-Druck und dergleichen Druckverfahren bis zum Offsetdruck, FIe- xodruck und Rastertiefdruck erfolgen. Anschließend an die grafische Gestaltung kann nunmehr die bereits erwähnte zusätzliche vordere Schutzelektrode drucktechnisch, bevorzugt mittels Siebdruck, hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise eine handelsübiiche Carbon- Siebdruckpaste mit einem Flächenwiderstand kleiner 1 kOhm/Quadraf verwendet werden . Um die Spannungsrissempfindlichkeit dieser Schutzelektrode zu reduzieren können wenige Gewichts-Prozente an MWCNTs (Multi-walled-Carbon-Nano-Tubes) beigemengt werden. Grundsätzlich kann auch statt oder zusätzlich zur Carbon-basierenden Druckfarbe ein intrinsisch leitfähiges Polymer, wie beispielsweise Baytron P®, beigemengt werden, wodurch eine bessere Verformbarkeit beziehungsweise Dehnbarkeit erreicht wird.
Es ist möglich, den erfindungsgemäßen Lautsprecher dreidimensional zu verformen. Die präzise dreidimensionale Verformung von grafisch gestalteten Kunststoff-Folien mit sehr kurzen Taktzeifen von wenigen Se-
■ künden kann nach dem Stand der Technik mit dem isostatischen Hoch- druckverformungsverfahrens (HDVF) erfolgen, welches in der EP 0 371 425 Bl (Verfahren zur Herstellung tiefgezogener Kuπststoff-Formteile) im Detail beschrieben wird und die Verwendung von kalf-reckbaren Folien, beispielsweise Folien mit der Bezeichnung Bayfol® CR (PC/PBT Folie) o~ der 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-91 781 Weißenburg in Bayern mit der Bezeichnung Aquapress® oder Noriphan® bevorzugt für das Erzielen optisch attraktiver Produkte.
Zusätzlich zur grafischen Gestaltung kann diese Schutzfolie oder der gesamte Folienaufbau oder ein Teil davon mit einer taktil gestalten Oberfläche ausgebildet werden, z.B. kann eine kleine Oberflächenprägung ausgebildet werden . Bei dieser Ausführung sollte berücksichtigt werden, dass der Schichtverbund so dünn und flexibel ausgeführt wird, dass dieser Schichtverbund als schallgebende Membran funktioniert und eine gute Wiedergabequalität bietet. Eine bevorzugte Oberfläche wird dabei mit einer sehr dünnen Polycαrbonαtfolie im Bereich von 20 μm erreicht oder aber durch Verwendung einer PVF-Folie in etwa demselben Dickenbereich oder bei kostengünstigeren Ausführungen kann eine dünne oPP-Folien im Bereich von 9 μm bis 33 μm Dicke verwendet werden.
Für den konkreten Aufbau eines erfindungsgemäßen Folienlautsprechers mit einer einzigen elastischen Zwischenschicht wird der folgende
Schichtaufbau vorgeschlagen: a eine erste nichtleitende Schicht als Stabilisierungs- und Trägheitselement mit einem Flächengewicht von mindestens dem 10- fachen der restlichen Schichten, b eine leitende Schicht, c die einzige elastische nichtleitende Schicht, d eine leitende Schicht, e eine nichtleitende Isolationsschicht aus Kunststofffolie.
Bei dieser konkreten Ausführung kann beispielsweise die leitende Schicht gemäß dem oben genannten Merkmal b auf einer zusätzlichen Kunststofffolie aufgebracht sein, so dass beidseits der elastischen Zwischenschicht zwei einseitig beschichtete Kunststofffolien aufgeklebt werden können und dieses gesamte Sandwich auf einer massiven Unterlage, also einem Stabilisierungs- und Trägheitselement, aufgeklebt wird.
Zusätzlich kann eine weitere äußere Schutzschicht, in Form einer Kunst- stofffoiie, auf dem Sandwich des Folienlautsprechers aufgebracht werden. Als Schutzvorrichtung kann zwischen der nichtleitenden Schicht gemäß dem Merkmal e und der zuletzt genannten nichtleitenden äußeren Schicht eine geerdete leitende Schicht als Schutzelektrode verwen- det werden.
Betrachtet man den Aufbau des erfindungsgemäßen Foiientautspre- chers mit zwei elastischen Zwischenschichten, so sind zwei grundsätzliche Varianten zu unterscheiden, nämlich eine Variante, in der der Fo- lienlautsprecher ausschließlich eine einzige bevorzugte Schallabstrah- lungsrichtung aufweist und andererseits ein Aufbau, in dem die bevorzugte Schallabstrahlrichtung senkrecht zur Lautsprecherfläche in beide Richtungen, also nach vorne und hinten, vorliegt. Im ersten Fall einer einseitigen Abstrαhiungsrichtung muss auf der gegenüberliegenden Seite ein Trägheitselement angebracht werden, welches dafür sorgt, dass die Bewegung der Lautsprecheroberfläche lediglich auf einer Seife stattfindet, während ohne ein solches flächiges Trägheitselement eine Bewegung der Folienlautsprecheroberseite auf beiden Seiten vorliegt.
Entsprechend wird ein Folienlautsprecher zur einseitigen AbstraNung mit zwei elastischen Zwischenschichten vorgeschlagen, welcher den folgenden Schichtaufbau aufweist: a eine erste nichtleitende Schicht als Stabilisierungs- und Trägheitselement, b eine ieitende Schicht, c die erste elastische nichtleitende Schicht, d eine leitende Schicht, e die zweite elastische nichtleitende Schicht, f eine leitende Schicht, g eine nichtleitende Isolationsschicht aus Kunststofffolie.
Die leitenden Schichten können jeweils auf einer Kunststofffolie aufge- bracht sein und es besteht die Möglichkeit, eine zusätzliche äußere nichtleitende Schicht aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht anzuordnen. Weiterhin kann zwischen den beiden äußeren nichtleitenden Schichten eine zusätzliche leitende Schicht als Schufzelektrode vorgesehen sein, die einen Massebezug aufweist.
Grundsätzlich können die beiden elastischen Schichten gieich dick ausgebildet werden, so dass grundsätzlich die beiden Sandwiches ähnliche Eigenschaften aufweisen. Es kann jedoch auch besonders vorteilhaft sein, die beiden elastischen Schichten mit unterschiedlicher Dicke auszugestalten, so dass die dünnere Schicht bevorzugt für die Erzeugung hoher Frequenzen und die dickere Schicht für die Erzeugung niedrigerer Frequenzen mit größerem Hub verwendet werden kann.
Bezüglich des konkreten Aufbaus des erfindungsgemäßen Folienlaut- Sprechers mit zwei elastischen Schichten und beidseitiger Abstrahlung wird vorgeschlagen, dass bei diesem Lautsprecher genau zwei voneinander getrennte elastische Schichten eine leitende Schicht oder mindestens eine einseitig leitend beschichtete Kunststofffolie einschließen, wobei als Stabilisierungs- und Trägheitselement ein Rahmen die Schichten des Lautsprechers randseitig umfasst und zu beiden Seiten der e- lastischen Schichten eine leitende Schicht, die von mindestens einer nichtleitenden Isolationsschicht bedeckt ist, aufweist. Hierbei kann die äußere leitende Schicht auf einer zusätzlichen Kunststofffolie aufgebracht sein und es ist zusätzlich möglich, beidseits eine nichtleitende Schicht auf einer Kunststofffolie afs äußere Schutzschicht anzuordnen. Des Weiteren kann unter der äußeren Schutzschicht eine geerdete leitende Schicht als Schutzelektrode vorgesehen werden, so dass diese als zusätzliche Schutzvorrichtung wirkt.
Ergänzend wird noch ein weiterer besonders günstiger erfindungsgemä- ßer Schichtaufbau des Lautsprecher vorgeschlagen, der vor allem den
Vorteil aufweist, besonders gut auch für die Erzeugung tieferer Frequen- zeπ geeignet zu sein. Der Schichtaufbau stellt sich dabei wir folgt dar:
1 . Forderseite aus Polycarbonatfolie, vorzugsweise luftdicht ausgebildet,
2. eine elektrisch leitende Schicht auf der Folie gemäß 1 . ,
3. eine elastische und luftdurchlässige Zwischenschicht, z.B. ein wei- ches Texfilgewebe,
4. eine elektrisch leitende Schicht, luftdurchlässig ausgebildet, z.B ein feines Metallgewebe,
5. eine steife aber luftdurchlässige Schicht mit einer vielfachen Schichtdicke in Vergleich zu der ersten elastischen Zwischenschicht, z. B ein Wabenmuster in der Dicke ca. 10 mm,
6. als Rückseite eine steife Platte auf der die Schicht gemäß 5. fixiert ist.
Dieser Aufbau ist aufgrund der Luftdurchlässigkeit eines Großteils der Schichten besonders günstig bezüglich der erzeugbaren Lautstärke bei tieferen Frequenzen, da die elastische Zwischenschicht nicht durch das Luftpolster gedämpft wird und auch nicht durch die eingeschlossene Luft versteift wird.
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 und folgende Bezugszeichenverwendet werden: 1 : erste nichtieitende Folie; 2: zweite nichtleitende Folie; 3: erste elektrisch leitende Schicht; 4: zweite elektrisch leitende Schicht; 5: erste Zwischenschicht; 6: zweite Zwischenschicht; 7: Trägerfolie; 8 : dritte elektrisch leitende Schicht; 9 : Hochspannungsversorgung; 1 0: Audio-Quelle; 1 1 : träge Wand/träges Flächenelement; 1 2: leitende Schutzelektrode; 1 3 ; Schutzschalter/ Feh- lerstromschalter; 1 4: äußere Lackschutzschicht; 15: Kondensator; 16: Rahmen als Trägheitselement; 1 7: äußere isolierende Schutzfolie; 18; Schutzfolie zwischen flächigem Trägheitselement und erster leitender Schicht; 19: Löcher/Durchbrüche; 20: Hauptschallabstrahlrichtung; 21 : Schutzerdung/Massebezug.
Es zeigen im Einzelnen :
FIG 1 : Basisausführung eines Einsandwich - Folienlautsprechers mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung;
FIG 2: Basisausführung eines Einsandwich - Folienlautsprechers mit einseitiger Schallabstrahlrichtung;
FIG 3: Einsandwich - Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung und Schutzelektrode; FIG 4: Einsandwich - Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung, Schutzelektrode, äußerer Schutzschicht und Fehlerstromschutzschalter;
FIG 5: Einsandwich - Folienlautsprecher mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung und äußeren Schutzschichten; FiG 6: Einsandwich - Folienlautsprecher mit einseitiger Schallabstrahlrichtung, innerer Schutzfolie und äußerer Schutzschicht;
FIG 7: Basisausführung eines Einsandwich - Folienlautsprechers mit zweiseitiger Schaliabstrahlrichtung und Rahmen als Träg- heitselement;
FIG 8: Basisausführung eines Doppelsandwich - Folienlautsprechers mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung mit asymmetrischem Aufbau;
FIG 9: Basisausführung eines Doppelsandwich - Foiienlautspre- chers mit zweiseitiger Schallabstrahlrichtung mit symmetrischem Aufbau ohne Schutzelektrode und ohne Schutzschicht; FIG l O: Doppelsαndwich - Folienlαutsprechers mit zweiseitiger
Schαllαbstrαhlrichtung mit symmetrischem Aufbau mit Schutzelektrode und Schutzschicht;
FIG 1 1 : Doppeisandwich - Folienlautsprechers mit einseitiger Schallabstrahlrichtung mit äußerer Schutzfolie, und äußerer
Schutzschicht;
FiG 1 2; Ausführung eines Einsandwich - Folienlautsprechers mit einseitiger Schallabstrahlrichtung, besonders günstig für tiefere Frequenzen.
In der Figur 1 ist eine sehr einfache Grundvariante des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers dargestellt, Dieser besteht aus zwei Folien 1 und 2, die jeweils auf der zur Innenseite des Lautsprechers gewandten Seite mit einer metallischen Schicht 3 beziehungsweise 4 beschichtet sind und einen elastischen Schaum 5 einschließen . Die elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 sind an einer Hochspannungsversorgung 9 angeschlossen, die im Betrieb ein statisches elektrisches Feld zwischen den Schichten 3 und 4 erzeugt und aufgrund der Anziehungskräfte des elektrischen Feldes die metallischen Schichten 3 und 4 und die damit verbundenen Folienschichten 1 und 2 gegen den elastischen Widerstand des Schaumes 5 anziehen.
Das von der Hochspannungsversorgung 9 erzeugte Spannungspotential wird getrennt durch einen Kondensator 1 5 mit Hilfe einer Audio-Quelle 1 0 mit einer Tonfrequenz überlagert, so dass entsprechend den sich ändernden Spannungen beziehungsweise Gegenspannungen unterschiedliche Auslenkungen der Folien 1 und 2, die mit den elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 fest verbunden sind, ergeben, Diese Auslenkungen der äußeren Lautsprecherschicht erzeugen Druckschwankungen in der umgehenden Luft, die bei entsprechenden Frequenzen als Töne für das menschliche Ohr wahrnehmbar werden.
Bei der in den Figuren nur schematisch dargestellten Audio-Quelle handelt es sich in den meisten Fällen um die Kombination eines Audio- Übertragers mit einem vorgeschalteten Audio-Verstärker. Allerdings liegt es auch im Rahmen der Erfindung, einen entsprechend ausgestatteten, direkt angeschlossenen Verstärker ohne zwischengeschalteten Audio- Übertrager zu verwenden, In der dargestellten Ausführung der Figur 1 erzeugt eine Spannungsänderung zwischen den leitenden Schichten 3 und 4 eine Auslenkung der beiden außenseitigen Oberflächen des Lautsprechers, um eine zentral gelegene Schwerpunktlinie, so dass eine Schallabstrahlung in beide Richtungen links und rechts des Lautsprechers bewirkt wird. Die hieraus entstehende Schallausbreitungsrichtung ist in dieser Figur und auch in den weiteren Figuren 2 bis 1 2 durch die Pfeile 20 angedeutet,
Entsprechend der zuvor geschilderten Aufgabe der Erfindung ist eine Herstellung eines solchen Foiieniautsprechers - wie er beispielsweise in seiner Grundform in der Figur 1 gezeigt ist - sehr einfach durchführbar, da lediglich zwei zum Beispiel mit Aluminium beschichtete Folien, vorzugsweise Polycarbonat-Folien, auf einen dünnen Schaum aufgetragen und mit diesem verklebt werden müssen, Derartige Sandwichgebilde lassen sich problemlos in beliebiger Größe herstellen und zum Beispiel als Rollenware konfektionieren. Diese hier gezeigten Folienlautsprecher lassen sich ohne Schwierigkeiten auf großen Flächen, beispielsweise auf den Wänden größerer Hallen, ähnlich einer Tapete, verkleben und erzeugen aufgrund ihrer großen Fläche von mehreren qm und der dabei erzeugten großen Verteilung des Schallerzeugers ein völlig neues Klanggefühl, welches über einen großen Bereich hin nahezu unabhängig vom Standort des Hörers ist.
Die Figur 2 zeigt eine ähnliche Ausführung des Foiieniautsprechers gemäß der Figur 1 . Allerdings ist hier auf der linken Seite des Folienlautsprechers ansteile der Folie 1 eine reiativ zum Rest des Foiieniautsprechers massive Wand 1 1 angebracht, die aufgrund ihrer Trägheit dafür sorgt, dass bei feldänderungsbedingten Bewegungen der Sandwich- Oberfläche des erfindungsgemäßen Lautsprechers nahezu ausschließlich die rechte Seite, also die Oberfläche der Folie 2, relativ zur Umgebung bewegt wird, so dass eine Abstrahlung des Schalls nahezu ausschließlich nach rechts, also entgegengesetzt zur Wand 1 1 , erfolgt.
Grundsätzlich könnte dieser Effekt auch dadurch erreicht werden, dass der Aufbau - wie er in der Figur 2 gezeigt ist - auf der linken Seite an einer Wand 1 1 angebracht oder mit dieser verklebt wird, so dass zusätzlich eine Isolationsschicht zwischen der leitenden Schicht 3 und der trä- gen Wand 1 1 entsteht. Hierdurch wäre insbesondere das Aufbringen von Klebemitteln zwischen der Wand 1 1 und dem eigentlichen Lautsprechersandwich unproblematisch und es würde bei der Verklebuπg eine mögliche Beschädigung der leitenden Schicht 3 vermieden werden. Da die leitende Schicht 3 jedoch nicht durch die Wechselspannungsänderung der Audio-Quelle mechanisch in Schwingung versetzt werden muss, kann anstelle einer dünnen Beschichtung hier auch eine etwas massive und dickere Schicht, beispielsweise eine Aluminiumfolie, beispielsweise mit 100 oder 200 μm Dicke, verwendet werden, die für sich alleine schon einen gewissen Schutz gegen mechanische Zerstörung aufweist,
Die Figur 3 zeigt eine Verbesserung der Ausführung der Figur 2. Die Verbesserung dieser Ausführung liegt darin, dass auf der Vorderseite des Lautsprechersandwiches, also in Schallausstrahlungsrichtung 20 gesehen, eine zusätzliche Schutzelektrode 1 2 aufgebracht ist, die mit einer Erdung 21 versehen ist. Wird eine derartige Schutzelektrode auf der Frontseite des Lautsprechersandwiches angebracht, so verhindert dies, dass bei einer eventuellen Beschädigung der Oberfläche Ströme mit hohem Potential aus der Hochspannungsversorgung 9 heraus abschließen können, wodurch das Gefährdungspotential bei im direkten Publikumsbereich angebrachten Folienlautsprechern stark vermindert wird.
Eine weitere Verbesserung dieser Ausführung gemäß Figur 3 ist in der Figur 4 dargestellt. Hier ist zusätzlich zu der im vorderen Bereich angebrachten Schutzelektrode 1 2 eine zusätzliche nichtleitende Schicht 1 4 in Form eines nichtleitenden Lackes 1 4 aufgebracht, der zusätzlich die dahinterliegenden Schichten gegen mechanische Beanspruchung schützt.
Erfindungsgemäß kann eine solche Lackschicht einerseits farblos ausgeführt werden, oder einfarbig oder es besteht auch die Möglichkeit, diese Lackschicht in Form einer Bebilderung aufzubringen, so dass beispielsweise Poster oder Plakate oder sonstige Hinweisschilder oder ähn- liches hiermit entstehen können.
Ergänzend ist bei dieser Ausführung zwischen der trägen Wand 1 1 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht 3 eine nichtleitende Folie 1 vorgesehen, die wie bereits oben erwähnt das Anbringen eines solchen erfindungsgemäßen Folienlautsprechers an der trägen Wand 1 1 wesentlich erleichtert.
Außerdem ist in dem gezeigten Beispiel der Figur 4 eine zusätzlich verbesserte Schutzvorrichtung dargestellt, welche einen Fehlerstromschalter 1 3 aufweist, der im Falle einer Detektion eines plötzlichen Spannungsabfalls zwischen den beiden leitenden Schichten 3 und 4 oder eines Kurzschlusses zwischen den leitenden Schichten 1 2 und 4 die Hochspannung sofort erdet, so dass keine Gefährdung für eventuell vorhandenes Publikum möglich ist. Außerdem kann durch diesen Schalter die Hochspannungsversorguπg auch unmittelbar abgeschaltet werden.
Die Figur 5 zeigt schiießlich eine erfindungsgemaße Ausführung eines Folienlautsprechers gemäß der Figur 1 , allerdings ist hier ais Schutzvorrichtung auf den äußeren Seiten des Lautsprechersandwiches zusätzlich jeweils eine nichtleitende Schutzfolie 1 7 angeordnet. Außerdem ist die Orientierung der beschichteten Folie 1 beziehungsweise 2 gegenüber der Figur 1 umgekehrt, so dass nun die elektrisch leitenden Schichten 3 und 4 nicht mehr direkt auf der elastischen Zwischenschicht zu liegen kommen, sondern die Folien 1 und 2 direkt dort aufliegen und somit auch problemlos mit dieser elastischen Zwischenschicht 5 verklebt werden können.
Die Figur 6 zeigt eine ähnliche Situation wie in der Figur 5, allerdings ist hier zusätzlich auf der linken Seite eine träge und massereiche Wand 1 1 angeordnet. Dieser trägen Wand 1 1 folgt eine Schutzschicht in Form einer Schutzfolie 1 7, anschließend eine leitende Schicht 3 auf der ers- ten nichtleitenden Folie 1 . Danach kommt die elastische Schicht in Form eines dünnen Schaumes 5, gefolgt von der zweiten Folie 2 mit der darauf aufgedampften elektrisch leitenden Schicht 4, die von einem Schutzlack 14 und/oder einem luftdurchlässigen leichtgewichtigen Gewebe oder einem Wirrlagen-Vliesstoff beziehungsweise allgemein einem Vlies (Nonwoven) überzogen wird.
Zusätzlich ist in der zur Schallausbreitungsrichtung 20 gewandten Seite eine Vielzahl von Durchbrüchen 1 9 angebracht, die für einen Luftaus- tausch zwischen der elastischen Schicht 5 und der Außenwelt sorgt, so dass es in der elastischen Schicht nicht zu einer Kompression der Luft kommen muss, wenn die elastische Schicht sich aufgrund der Wechselaudiospannung zusammenzieht beziehungsweise dehnt. Diese Maß- nähme kann zu einer wesentlichen Verbesserung der Audioqualität des vorgestellten Laufsprechers führen.
Eine weitere Variante der erfindungsgemäßeπ Ausführung eines Folienlautsprechers ist in der Figur 7 dargestellt. Hier ist der Grundaufbau des Foliensandwiches ähnlich der Figur 1 ausgeführt, allerdings ist angedeutet, dass anstelle eines Schaums für die Zwischenschicht 5 ein sogenanntes Nonwoven Material verwendet wird, welches aus einer Vielzahl von einzelnen Fasern besteht, die in ihrer Orientierung zufällig angeordnet sind. Ein solches Nonwoven Material hat gegenüber einem Schaum den Vorteil, dass ein relativ leichter Luftaustausch innerhalb des Materials stattfindet, so dass eine einfachere Belüftung dieser flexiblen Zwischenschicht 5 möglich ist. Beispielsweise können Durchbrüche 1 9 - wie sie in der Figur 6 gezeigt sind - auch hier zumindest auf einer Seite angebracht werden, so dass auch mit geringeren Audio- Spannungen gute Schalfdruckleistungen zu erreichen sind,
Zusätzlich zeigt die Figur 7 einen Rahmen 1 6, in dem das eigentliche Foliensandwich des Lautsprechers eingespannt ist, wobei der Rahmen 16 als Trägheitselement dient. Mit einem solchen Rahmen ist es bei- spielsweise möglich, derartige Folien im freien Raum, ähnlich einem gerahmten Poster, aufzuhängen, wobei beide Seiten des Folienlautsprechers als Abstrahlfläche dienen.
Während die Figuren 1 bis 7 Folienlautsprecherausführungeπ zeigen, die eine einzige elastische Zwischenschicht 5 aufweisen, wird nun in den folgenden Figuren 8 bis 1 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers mit zwei elastischen Zwischenschichten 5 und 6 gezeigt.
Grundsätzlich entspricht der Aufbau des Folienlautsprechers der Figur 8, dem Aufbau der Figur 1 , allerdings ist zwischen den äußeren Schichten nicht eine einzige elastische Zwischenschicht 5 eingefügt, sondern zwei elastische Schichten 5 und 6, die durch eine Folie 7 mit einer einseiti- gen elektrisch leitenden Beschichtung 8 angeordnet werden. Auf diese Weise kann ein elektrisches Feld zwischen den Schichten 3 und 8 beziehungsweise den Schichten 8 und 4 erzeugt werden. Hierzu wird eine Hochspannungsversorgung 9 angeschlossen, welche auf den beiden äußeren Schichten 3 und 4 das Massepotential belegt und die mittlere Schicht 8 mit Hochspannung versorgt. Zusätzlich ist entsprechend den zuvor gezeigten Ausführungen 1 bis 7 eine Audiospannung mit Hilfe einer Audio-Quelle 10 über einen Kondensator 15 angelegt, bei dessen Betrieb entsprechend der Audiospannung die Oberfläche des Folien- lautsprechers bewegt und dabei hörbarer Schall erzeugt wird.
Die Figur 9 zeigt eine ähnliche Ausführung wie die Figur 8, jedoch wird bei diesem als Doppelsandwich ausgebildeten Foiienlautsprecher auf die innere Lage einer nichtleitenden Folie 7 verzichtet, Entweder kann die mittlere leitende Lage 8 direkt auf einer der elastischen Zwischenschichten 5 oder 6 aufgebracht werden, oder die leitende Schicht 8 kann als selbstständige Folie, beispielsweise eine reine Aluminiumfolie, ausgeführt sein, die mit den beiden Zwischenschichten 5 und 6 verklebt wird,
Vorteile dieser Ausführungen des Folienlautsprechers gemäß der Figuren 8 und 9 liegen darin, dass aufgrund der immer außen Hegenden Massepotentiale an den Schichten 3 und 4 durch diese bereits eine Schutzvorrichtung systemimmanent integriert ist. Des Weiteren sorgt die dop- pelt vorhandene elastische Schicht 5 und 6 für einen etwas verbesserten Hub bei der gleichen verwendeten Audiospannung ,
Die Figur 10 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Variante eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers, bei dem zwischen den beiden elasti- sehen Schichten 5 und 6 eine beidseitig beschichtete Folie 7 mit ihren elektrisch leitenden Schichten 8 eingelegt ist. Nach außen gerichtet folgt nach den beiden elastischen Schichten 5 beziehungsweise 6 eine elektrisch leitende Schicht 3 beziehungsweise 4, die mit der Hochspannungsversorgung 9 und der Audio-Quelle 10 gekoppelt sind. Diese bei- den Schichten 3 und 4 befinden sich jeweils auf einer Folie 1 und 2 ü- ber der wiederum eine Schutzelektrode 1 2 angeordnet ist, die geerdet ist und schließlich durch einen Schutzlack 1 4 bedeckt ist. Durch diese Anordnung der äußeren Schutzelektroden 1 2 und des darauf folgenden isolierenden Schutzlσckes 1 4 wird ebenfalls eine Schutzvorrichtung erzeugt, die auch bei mechanischer Beschädigung des Folienlautsprechers für eine hohe Sicherheit garantiert.
Die oben dargestellten Ausführungsvarianten der Figuren 8 bis 1 0 zeigen jeweils Doppelsandwich-Foiienlautsprecher, deren Schallausbrei- tungsrichtungen 20 symmetrisch angeordnet sind.
Eine Variante eines Doppelsandwich-Folienlautsprechers mit einseitiger Schallausbreitungsrichtung ist in der Figur 1 1 dargestellt. Der Aufbau dieses Folieniautsprechers entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Folienlautsprechers aus der Figur 10, jedoch ist einseitig die Schutzelektrode 1 2 und die Schutzlackbeschichtung 14 durch ein Masseträg- heitseiement 1 1 ersetzt worden, so dass sich hier die leicht bewegli- chen und nur mit geringer Trägheitsmasse versehenen Schichten der rechten Seite im Wesentlichen bewegen, so dass eine Schallausbreitungsrichtung 20 nach rechts gerichtet ist.
Zusätzlich ist in dieser Ausführungsvariante auch die in Schailausbrei- fungsrichtung gelegene elastische Zwischenschicht 5 wesentlich dünner ausgeführt, als die zweite elastische Schicht 6. Diese Variante ermöglicht zum Beispiel die Verwendung einer Frequenzweiche, so dass im Wesentlichen die hohen Töne in dem zur Schallausbreitungsrichtung gerichteten Sandwich erzeugt werden können, während die niedrigen Töne in der dickeren Schicht erzeugt werden.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, für die beiden elastischen Schichten auch unterschiedliche Materialien zu verwenden, so dass insgesamt eine bessere Anpassung an die erforderlichen Audioqualitäten in unter- schiedlichen Frequenzbereichen mögiich ist.
Aufgrund der sehr dünnen Ausführung des erfindungsgemäßen Folienlautsprechers eignet sich dieser besonders zur Beschallung großer Räume, indem er großflächig auf Wänden, Mobiliar oder sonstigen Ein- richtungsgegenständen angebracht wird, ohne als Lautsprecher erkennbar zu sein. Auch kann dieser Folienlautsprecher in verschiedenste Displays oder Bildschirme integriert werden, Schließlich ist in der Figur 1 2 noch eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Einsandwich - Folienlautsprechers mit einseitiger Schallabstrahlrichtung gezeigt, die besonders günstig für die Abstrahlung auch tiefer Frequenzen ist. In dieser Abbildung sind alle luftundurchlässigen Schichten mit durchgezogenen Linien begrenzt, während die luftdurchlässigen Schichten mit gestrichelten Linien umrandet sind.
Der Schichtaufbau dieses Schallwandlers gestaltet sich wie folgt:
1 . Die Forderseite besteht aus einer luftdichten, also ganzflächig ge- schlossenen Polycarbonatfolie 2.
2. Auf der Polycarbonatfolie 2 ist eine elektrisch leitende Schicht 4 aufgebracht, beispielsweise aufgedampft,
3. Anschließend folgt eine luftdurchlässige elastische Zwischenschicht 5, beispielsweise kann dies ein weiches Textilgewebe sein. 4, Auf die elastische Zwischenschicht 5 folgt eine ebenfalls luftdurchlässige elektrisch leitende Schicht 3, die hier in Form eines engmaschigen dünnen Metallgewebes verwirklicht ist.
5. Schließlich folgt eine steife aber luftdurchlässige Schicht 1 , die ein vielfaches an Schichtdicke im Vergleich zu der ersten elastischen Zwi- schenschicht 5 aufweist. Beispielsweise kann hier ein Wabenmuster in der Dicke von ca. 1 0 mm verwendet werden. ό. Auf der Rückseite ist eine steife Platte angeordnet, auf der die Schicht 1 fixiert ist. Diese Platte kann beispielsweise auch eine Gebäudewand oder Ähnliches darstellen. Dieser Aufbau führt zu erhöhter Lautstärke bei tieferen Frequenzen, da die elastische Zwischenschicht 5 nicht durch das Luftpolster gedämpft wird und auch nicht in Ihrer Federsteifigkeit durch die eingeschlossene Luft versteift wird.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1 . Großflächig ausgebildeter Lautsprecher mit sandwichartigem
Schichtaufbau, bestehend aus mehreren leitenden und nichtlei- tenden Schichten, die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden, mit:
1 .1 . einer ersten, mit einer elektrisch leitenden Schicht (3) beschichteten, Membranfolie ( 1 ),
1 .2. einer zweiten, mit einer elektrisch leitenden Schicht (4) be- schichteten, Membranfolie (2),
1 .3. einer statischen Hochspannungsversorgung {9), die zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (4) ein elektrisches Feld erzeugt,
1 .4. einer Audio-Quelle ( 1 0) die über einen Kondensator ( 15) das Hochspannungsfeld zwischen der ersten elektrisch leitenden
Schicht (3) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (4) be- einfiusst, dadurch gekennzeichnet, dass
1 .5. die erste elektrisch leitend beschichtete Membranfolie ( 1 ) über eine erste elastische und nichtleitende Zwischenschicht (5) mit der zweiten elektrisch leitend beschichteten Membranfolie (2) ein Sandwich bilden, weiches sich einfach über die aktive Lautsprecherfläche erstreckt.
2. Lautsprecher gemäß denn voranstehenden Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte, mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht (8) beschichtete, Membranfoiie (7) und eine zweite elastische und nichtleitende Zwischenschicht (6] vorgesehen sind, die ein zweites Sandwich bildet, welches sich einfach über die aktive Lautsprecherfläche erstreckt, wobei die elektrisch leitende Schicht (8) der dritten Membranfolie (7) ebenfalls an die Hochspannungsversorgung (9) zur Bildung eines weiteren elektrischen Feldes angeschlossen ist, wobei auch dieses elektrische Feld durch die Audio-Quelle ( 1 0) beeinflusst wird.
3. Großflächig ausgebildeter Lautsprecher mit sandwichartigem
Schichfaufbau, bestehend aus mehreren leitenden und nichtlei- tendeπ Schichten (1 -8, 1 4), die eine aktive schallabstrahlende Lautsprecherfläche bilden, wobei 3.1 . mindestens eine nichtleitenden Schicht aus einer Kunεtstofffolie
(2) gebildet wird, 3.2. zwischen zwei beabstandeten leitenden Schichten (3, 4) mit einer nichtleitenden Zwischenschicht (5) ein Hochspannungspotential ( = Bias) anliegt und
3.3. mindestens eine Schicht (3, 4) an eine variable Spannungsversorgung (10) anschließbar ist, welche elektrische Audiosignale in Form von Spannungsänderungen auf diese Schicht (3, 4) überträgt,
3.4. genau eine oder genau zwei nichtleitende elastische Zwischen- schicht(en) (5, 6) vorgesehen sind, welche durch ihre Elastizität eine Bewegung der benachbarten Schichten ( 1 -4) auf mindes- tens einer Seite der Zwischenschicht(en) (5, 6) zur Schallerzeugung ermöglichen,
3.5. sich jede Schicht genau einfach über die aktive Lautsprecherfläche erstreckt,
3.6. alle Schichten ( 1 -8) zumindest partiell auf der aktiven Lautspre- cherfläche mit der jeweils benachbarten Schicht verbunden sind,
3.7. ein Stabilisierungs- und Trägheitselement (1 1 , 1 6) mit der aktiven Lautsprecherfläche verbunden ist, und
3.8. eine Schutzvorrichtung (12, 1 3) vorgesehen ist, welche Personen vor dem Hochspannungspotential in den zwei äußeren mit Hochspannung beaufschlagten Schichten (3, 4) schützt.
4. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine nichtleitende elastische Zwischenschicht (5, 6) aus, bezüglich der Dimension ihrer Schichtdicke, inhomogen angeordnetem Material besteht.
5. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die inhomogene nichtleitende
Zwischenschicht (5, 6) als elastischer Schaum ausgebildet ist,
6. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die inhomogene nichtleitende Zwischenschicht (5, 6) als elastisches textiies Flächengebilde aus einzelnen Fasern ohne Füllstoff (= Nonwoven Material) ausgebil- det ist.
7. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis ό, dadurch gekennzeichnet, mindestens eine elastische Zwischenschicht (5, 6) luftdurchlässig ausgebildet ist.
8. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine leitende Schicht (3, 4, 8) unmittelbar auf der Oberfläche einer Folie ( 1 , 2, 7) aufgetragen ist,
9. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine leitende Schicht (3, 4, 8) unmittelbar auf der Oberfläche der elastischen Zwischenschicht (5, 6) aufgetragen ist.
10. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine leitende Schicht (3, 4, 8) als engmaschiges dünnes Metallgewebe ausgebildet ist.
1 1 . Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisierungsund Trägheitselement ein Rahmen ( 16) ist, zwischen dem die a- kustisch aktive Lautsprecherfläche verspannt ist.
1 2. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass als Stabilisierungsund Trägheitselement eine relativ zu den sonstigen Schichten massive und träge Wand (1 1 ) vorgesehen ist, die sich zumindest über die gesamte aktive Lautsprecherfläche erstreckt.
13. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1 2, dadurch gekennzeichnet, dass die träge Wand (1 1 ) vollflachlg über zumindest die aktive Lautsprecherfläche mit den restlichen Schichten (1 -8) des Lautsprechers verbunden ist.
14. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 1 2 bis 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabilisie- rungs- und Trägheitselement ( 1 1 ) ein Flächengewicht aufweist, welches mindestens dem 10-fachen, vorzugsweise mindestens dem 1 00-fachen, vorzugsweise mindestens dem 1 000-fachen, des Flάchengewichtes aller restlichen Schichten des Lautspre- chers entspricht,
1 5. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzvorrichtung mindestens eine zusätzliche leitende Schicht (1 2) als Schutzelektrode vorgesehen ist, welche die äußerste leitende
Schicht bildet und einen Massebezug (21 ) aufweist.
1 6. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzvorrich- tung eine elektronische Schaltung vorgesehen ist, wefche bei im
Gefahrenfalle die Spannungsversorgung der Biasspannung kurzschließt und/oder abschaltet.
1 7. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 1 bis 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine äußere nichtleitende Isolationsschicht ( 1 4) angebracht ist.
1 8. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 1 11 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine unmittelbar zur elastischen Zwischenschicht (5, 6) benachbarte
Schicht (3, 4, 8) mit der elastischen Zwischenschicht über die gesamte aktive Lautsprecherfiäche verklebt ist.
1 9. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentaπsprü- che 1 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine unmittelbar zur elastischen Zwischenschicht (5) benachbarte Schicht (2) und alle in Richtung Oberfläche darüber angeordπe- te Schichten (4, 1 4) über eine Vielzahl von Durchbrüchen ( 1 9) verfügt.
20. Lautsprecher gemäß dem voranstehendeπ Patentanspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (19) zumindest in einer Richtung entlang der Lautsprecherfläche äquidistant angeordnet sind.
21 . Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 1 9 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise die Durchbrüche ( 1 9) deckungsgleich in allen Schichten (2, 4, 1 9) auf einer Seite der Zwischenschicht angeordnet sind.
22, Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- ^- che 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Isolationsschicht ( 1 4) vorgesehen ist, die aus einer Kunststofffolie, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 5 und l OOμm, vorzugsweise zwischen 1 0 und 70μm, vorzugsweise zwischen 25 und 60μm, gebildet wird,
23, Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine nichtleitende Schicht (1 , 2, 7) aus Polycarbonat (PC) besteht.
24. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide elastische Zwischenschichten (5, 6) eine Dicke von 0, 1 mm bis 5,0mm, vorzugsweise 0,2 bis 4mm, vorzugsweise 0,2mm bis 3,0mm, aufweist.
25. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Biasgieich- spannung von > 500V, vorzugsweise > 1 000V, zwischen zwei leitenden Schichten (3, 4, 8) angelegt ist.
26. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine variable Au- diospαnnung mit eine maximalen Amplitude von > 200Volt zwischen zwei leitenden Schichten (3, 4, 8) angelegt ist,
27. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 1 , 3 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige e- lastische Zwischenschicht (5) und der folgende Schichtaufbau vorgesehen sind: a eine erste nichtleitende Schicht ( 1 1 ) als Stabilisierungs- und
Trägheitselemeπt mit einem Flächengewicht von mindestens dem 1 0-fachen der restlichen Schichten, b eine leitende Schicht (3), c die einzige elastische nichtleitende Schicht (5), d eine leitende Schicht (4), e eine nichtleitende Isolationsschicht (2) aus Kunststofffolie,
28. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (3) gemäß Merkmal b auf einer zusätzlichen Kunststofffolie ( 1 ) aufgebracht ist,
29. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 27 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass: f eine zusätzliche nichtleitende Schicht aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht (14, 1 7) angeordnet ist.
30. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der nichtieitenden Schicht (2) gemäß Merkmal e und der nichtleitenden Schicht ( 1 4, 1 7} gemäß Merkmal f eine geerdete Seifende Schicht ( 1 2) als Schutzelektrode aufgebracht ist.
31 . Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 , 3 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige e- lastische Zwischenschicht (5) und der folgende Schichtaufbau vorgesehen sind: a eine erste nichtleitende Schicht (1 1 ) als Stabilisierungs- und Trägheitselement mit einem Flάchengewicht von mindestens dem 1 0-fachen der restlichen Schichten, b eine luftdurchlässige nichtleitende Schicht (1 ) mit einer Schichtdicke, die ein Vielfaches der einzigen elastischen Zwischenschicht (5] beträgt, c eine leitende luftdurchlässige Schicht (3), vorzugsweise als engmaschiges Gitter ausgebildet, d die einzige elastische nichtleitende Schicht (5) luftdurchlässig ausgeführt, e eine leitende Schicht (4), und f eine nichtleitende luftdichte Isolationsschicht (2) aus PoIy- carbonatfolie, auf der die leitende Schicht (4) aufgebracht ist.
32. Lautsprecher gemäß dem voranstellenden Patentanspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass: g eine zusätzliche leitende Schicht aus einer Kunststofffolie als Schutzschicht ( 1 7) und h eine zusätzliche nichtleitende Schicht aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht ( 1 4) angeordnet ist.
33. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 2 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei elastische Zwischenschichten (5, 6) und der folgende Schichtaufbau vorgesehen sind: a eine erste nichtleitende Schicht (1 1 ) als Stabilisierungs- und
Trägheitselement, b eine leitende Schicht (3), c die erste elastische nichtleitende Schicht (6), d eine leitende Schicht (8), e die zweite elastische nichtleitende Schicht (5), f eine leitende Schicht (4), g eine nichtleitende Isolationsschicht (2) aus Kunststofffolie.
34. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der leitenden Schichten (3, 4, 8) auf einer zusätzlichen Kunststofffolie aufge- bracht ist.
35. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 33 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass: h eine zusätzüche nichtleitende Schicht aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht ( 1 7) angeordnet ist.
36. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der nichtleitenden
Schicht (2) gemäß Merkmal g und der nichtleitenden Schicht
( 1 7) gemäß Merkmal h eine geerdete leitende Schicht ( 1 2) als
Schutzelektrode aufgebracht ist,
37. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Schichten (5, 6) gleich dick ausgebildet sind.
38. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprü- che 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen
Schichten (5, 6) unterschiedlich dick ausgebildet sind.
39. Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 2 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei von- einander getrennte elastische Schichten (5, 6) eine leitende
Schicht (8) oder eine mindestens einseitig leitend beschichtete Kunststofffolie (7, 8) einschließen, wobei als Stabilisierungs- und Trägheitselement ein Rahmen ( 1 6) die Schichten des Lautsprechers randseitig umfasst und zu beiden Seiten der beiden elasti- sehen Schichten (5, 6) eine leitende Schicht (3, 4), die von mindestens einer nichtleitenden Isolationsschicht ( 1 , 2) bedeckt ist, folgt.
40. Lautsprecher gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine äußere leitende
Schicht (3, 4) auf einer Kunststofffolie ( 1 , 2) aufgebracht ist.
41 . Lautsprecher gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 39 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits eine zu- sätzliche nichtleitende Schicht (1 7) aus einer Kunststofffolie als äußere Schutzschicht angeordnet ist, Lautsprecher gemäß dem voransteheπden Patentanspruch 41 , dadurch gekennzeichnet, dass unter der äußeren Schutzschicht ( 1 7) eine geerdete leitende Schicht (1 2} als Schutzelektrode angeordnet ist, die vorzugsweise auf der äußeren Kunststofffolie (1 7) aufgebracht ist.
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