TW201717661A - 聲音輸出裝置 - Google Patents

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盧泰亨
朴城撤
金永述
金秀燦
鄭寅燮
朴相勳
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摩達伊諾琴股份有限公司
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Abstract

提供一種聲音輸出裝置。所述聲音輸出裝置包括：第一聲音輸出部；第二聲音輸出部，被安置成接觸所述第一聲音輸出部的至少一部分；以及殼體，用以容置所述第一聲音輸出部及所述第二聲音輸出部。

Description

聲音輸出裝置
本發明是有關於一種聲音輸出裝置，且更具體而言，是有關於一種能夠改良包括低音調聲帶及高音調聲帶的可聽頻帶的輸出特性的聲音輸出裝置。
通常，壓電元件代表具有在機械能與電能之間相互轉換的特性的元件。亦即，在壓電元件中，當施加壓力時會產生電壓（壓電效應），且當施加電壓時會由於內部壓力的改變而使得體積或長度增大或減小（逆壓電效應）。壓電元件由壓電層及安置於壓電層的頂表面上的電極構成，以根據經由所述電極施加於所述壓電層的電壓來改變壓力。
可藉由使用上述壓電元件來製造例如壓電揚聲器及振動元件等各種組件。在上述各種組件中，壓電揚聲器是藉由經由膜片對壓電板的機械移動進行聲學轉換來產生具有所期望頻帶的聲音的組件。相較於先前技術中的動態揚聲器，壓電揚聲器的厚度薄、重量輕、且功率消耗低。因此，壓電揚聲器可用於例如微型化的、薄的、及重量輕的智慧型電話等電子元件中。然而，在壓電揚聲器中，由於高音調聲音強且低音調聲音弱，因此很難進行長時間的收聽。
通常，動態揚聲器廣泛用於播放音樂。動態揚聲器利用以下原理：當語音訊號電流流過設置於磁體的磁場中的音圈時，會根據電流強度而對音圈施加機械力以產生移動。動態揚聲器適用於實現低音調聲音，但相對地不適用於實現高音調聲音。因此，動態揚聲器無法提供高品質聲音。 （先前技術文獻） 韓國專利公開案第2014-0083860號 韓國專利登記第10-1212705號
本發明提供一種聲音輸出裝置，所述聲音輸出裝置具有壓電揚聲器及動態揚聲器的全部優點。
本發明提供一種聲音輸出裝置，以同時改良低音調聲音特性及高音調聲音特性。
根據示例性實施例，一種聲音輸出裝置包括：第一聲音輸出部；第二聲音輸出部，被安置成接觸所述第一聲音輸出部的至少一部分；以及殼體，用以容置所述第一聲音輸出部及所述第二聲音輸出部。
所述第一聲音輸出部可包括音圈及振動構件，且所述第二聲音輸出部包括壓電板。
在所述振動構件的一個區域中可界定有開口，且膜片及所述壓電板可設置於所述開口上。
所述壓電板可安置於所述振動構件的一個區域上。
所述殼體可包括下部殼體及上部殼體，且所述振動構件的邊緣可固持於所述下部殼體與所述上部殼體之間。
所述第二聲音輸出部可安置於所述上部殼體的一側。
所述聲音輸出裝置更包括界定於所述上部殼體中的孔，以發出自所述第一聲音輸出部及所述第二聲音輸出部產生的聲音。
所述殼體所具有的大小可足以被插入使用者的耳朵內以及自所述第二聲音輸出部插入所述耳朵內。
以下，將參照附圖來詳細闡述具體實施例。然而，本發明可被實施為不同形式且不應被解釋為僅限於本文中所提出的實施例。相反，提供該些實施例是為了使本揭露內容將透徹及完整，且將向熟習此項技術者全面傳達本發明的範圍。
圖1是根據示例性實施例的聲音輸出裝置的分解透視圖，且圖2是聲音輸出裝置的組合剖視圖。
參照圖1至圖2，根據示例性實施例的聲音輸出裝置可包括：殼體100，其中設置有預定空間；第一聲音輸出部200，設置於殼體100內；以及第二聲音輸出部300，設置於殼體100內且接觸第一聲音輸出部200的至少一部分。此處，第一聲音輸出部200可包括音圈230及根據音圈230中的電流改變而振動的振動構件240。此外，第一輸出部200可包括藉由使用上述振動來使振動構件240振動以輸出聲音的動態揚聲器。此外，第二聲音輸出部300包括壓電板310及膜片320。亦即，第二聲音輸出300可包括藉由膜片320對壓電板310的機械移動進行聲學轉換的壓電揚聲器。
殼體100中具有預定空間且容置第一輸出部200及第二輸出部300。殼體100包括下部殼體110及上部殼體120，且下部殼體110耦合至上部殼體120以在其中界定所述預定空間。下部殼體110可包括具有近似圓形形狀及預定高度的第一區111以及界定於第一區111上方的第二區112，第二區112為近似圓形形狀且具有預定高度。然而，除圓形形狀外，第一區111及第二區112亦可被設置為例如正方形形狀及類似形狀等多邊形形狀。此處，第二區112可具有較第一區111的高度大的高度。此外，第二區112可具有較第一區111的寬度大的寬度。作為另外一種選擇，第二區112可具有小於或等於第一區111的高度的高度。第一區111可包括具有近似圓形形狀的第一水平部分111a及第一垂直部分111b，第一垂直部分111b形成於自第一水平部分111a的邊緣向上的預定高度處以在其中界定預定空間。第二區112可包括相對於第一垂直部分111b的上部邊緣在水平方向上具有預定寬度的第二水平部分112a及相對於第二水平部分112a的邊緣向上具有預定高度的第二垂直部分112b以在其中提供預定空間。因此，第二區112可具有較第一區111內部空間大的內部空間。此外，第二區112可更包括延伸部分112c，延伸部分112c藉由自第二垂直部分112b的上部邊緣向外延伸預定寬度且接著自此向上界定而形成。
上部殼體120可具有面對下部殼體110的內部空間的凹陷區。亦即，上部殼體120可包括具有近似圓形板形狀的第三水平部分121以及自第三水平部分121的邊緣在向下的方向上（即，在下部殼體110的方向上）延伸的第三垂直部分122。此處，上部殼體120的第三垂直部分122插入第二區112的延伸部分112c內，且因此上部殼體120可耦合至下部殼體110。此外，多個孔123界定於上部殼體120的第三水平部分121中。孔123被設置用於將在第一聲音輸出部200及第二聲音輸出部300中產生的聲音自殼體100的內部發出至外部。孔123可被界定為具有相同直徑且處於相同距離的多個孔。作為另外一種選擇，至少一個孔可被界定為具有不同於其他孔的直徑與距離。舉例而言，界定於上部殼體120的中央部分中的一個孔123具有第一直徑。另一方面，界定於所述一個孔周圍的多個孔123中的每一者可具有較所述第一直徑小的第二直徑。此外，所述多個孔123可具有自所述中央部分向外逐漸減小的直徑。孔123可被界定為具有與第一聲音輸出部200的頂表面面積（即，振動構件240的面積）的5%至90%對應的總面積。作為另外一種選擇，孔123可被界定為具有與第一聲音輸出部200的頂表面面積的10%至60%對應的總面積。此外，孔123亦可被界定為具有與第一聲音輸出部200的頂表面面積的15%至30%對應的總面積。
第一聲音輸出部200可包括：磁體210；板220，設置於磁體210上；音圈230，設置成圍繞板220及圍繞磁體210的至少一部分；以及振動構件240，設置於板220上方且具有固定至殼體110的邊緣，音圈230固定至所述邊緣。此處，磁體210及板220可容置於下部殼體110的第一區111內側，且音圈230可容置於下部殼體110的第二區112內側。此外，振動構件240可設置於第二區112上方以覆蓋下部殼體110的第二區112。此處，下部殼體110將由磁體210產生的磁場感應至板220，從而使得音圈230最大程度地受到由磁體210產生的磁力的影響。
磁體210固定至下部殼體110的第一區111的內側的底部。亦即，磁體210固定至第一水平部分111a的頂表面。磁體210可具有與下部殼體110的第一區111的內部形狀對應的形狀。舉例而言，當第一區111a的內側被設置為近似圓柱形形狀時，磁體210可具有近似圓柱形形狀。此處，磁體210可具有小於或等於第一區111的高度的高度。此外，磁體210可具有較第一區111的直徑小的直徑。因此，磁體210可在下部殼體110的第一區111中自第一區111的內壁間隔開預定距離。
板220可安置於磁體210上。此處，板220可具有與磁體210的平面相同的形狀。亦即，板220可被設置為具有預定厚度的圓形板形狀。此處，板220可具有小於下部殼體110的第一區111的內徑且大於或等於磁體210的直徑的直徑。因此，板220可具有自第一區111的內表面間隔開預定距離的外表面。此外，磁體210及設置於磁體210上的板220的總高度可等於第一區111的高度。亦即，板220與第一區111的頂表面可互相齊平。板220使得由磁體210產生的磁力線被音圈230收集。
音圈230可自振動構件240的底表面安置於下部殼體110的第一區111與磁體210之間。舉例而言，音圈230具有與振動構件240的底表面接觸的一端及延伸至第一區111的內側的另一端。亦即，音圈230可安置於板220及磁體210與第一區111之間以圍繞板220及安置於板220下方的磁體210的一部分。此外，音圈230的上部部分接觸振動構件240的底表面。音圈230藉由輸入連續改變的電訊號來產生不斷改變的磁場，且因此音圈230藉由因與磁體210產生的磁場的干涉而引起的交互作用發生振動。
振動構件240具有固定於下部殼體110與上部殼體120之間的邊緣且被設置為覆蓋下部殼體120。此處，開口241被界定為使振動構件240的中央區域開口，且振動構件240自開口241以預定角度向上延伸，從而使得振動構件240的邊緣固持於下部殼體110與上部殼體120之間。舉例而言，振動構件240可具有面對板220的開口區且自開口區的邊緣延伸至下部殼體110的第二區112的延伸部分112c。此外，第二聲音輸出部300可被設置於振動構件240的開口241上。振動構件240可由聚合物系材料或紙漿系材料形成。
第一聲音輸出部200構成閉合回路，其中自磁體210產生的磁場經由設置於磁體210上的板220移動至安置於第一聲音輸出部200下方的下部殼體110的第一區111，且接著再一次移動至磁體210。當施加電流至音圈230以磁化音圈230時，移動至板220與界定於板220下方的第一區111之間的空間的磁場根據音圈230的磁極性對音圈230進行拉動或推動。亦即，當音圈230的磁極性與界定於板220下方的第一區111的磁極性相同時，音圈230被音圈230與第一區111之間的排斥力推出以使得音圈230向前移動。作為另外一種選擇，當板220的磁極性不同於界定於板200下方的第一區111的磁極性時，音圈230會被板220與第一區111之間的吸引力向後拉動。當音圈230如以上所述移動時，音圈230所固定至的振動構件240前後移動以使空氣振動，從而產生聲音。
第二聲音輸出部300可包括壓電板310及膜片320。此處，膜片320具有與振動構件240接觸的邊緣並安置於開口241上，且壓電板310安置於膜片320的頂表面上。因此，膜片320自板220間隔開預定距離以面對板220。壓電板310可具有例如具有預定厚度的圓形板形狀。作為另外一種選擇，除圓形形狀外，壓電板310亦可具有各種形狀，例如正方形形狀、矩形形狀、卵圓形形狀及多邊形形狀。壓電板310可包括基板及安置於基板的至少一個表面上的壓電層。舉例而言，壓電板310可被設置為其中壓電層安置於基板的兩個表面上的雙壓電晶片（bimorph）型壓電元件或其中壓電層安置於基板的一個表面上的單壓電晶片（unimorph）型壓電元件。可層壓至少一個層來形成壓電層。舉例而言，可將多個層彼此層壓來形成壓電層。此外，可在壓電層的頂表面及底表面的每一者上形成電極。亦即，所述多個壓電層及所述多個電極交替地彼此層壓來達成壓電板310。此處，壓電層可由例如PZT（鉛、鋯、鈦）壓電材料、NKN（鈉、鉀、鈮）壓電材料、BNT（鉍、鈉、鈦）壓電材料或聚合物系壓電材料形成。此外，壓電層可在不同於彼此的方向上極化或在相同的方向上極化且接著彼此層壓。亦即，當所述多個壓電層形成於基板的一個表面上時，壓電層的極化可在彼此相反的方向上或在相同的方向上交替地形成。此外，基板可由例如金屬或塑膠等具有其中在維持對壓電層進行層壓的結構的同時會產生振動的性質的材料形成。然而，壓電板310可不使用壓電層及基板。舉例而言，未極化的壓電層可設置於壓電板310的中央部分處，且在不同於彼此的方向上極化的多個壓電層可層壓於上述壓電層的上方及下方以形成壓電板310。此外，驅動訊號被施加至的電極圖案（圖中未示出）形成於壓電板310的表面的上部部分上。可將電極圖案中的至少兩個或更多個電極圖案形成為彼此間隔開並連接至連接端子（圖中未示出），以使得經由連接端子自電子元件（例如，輔助行動元件）輸入聲音訊號。
膜片320可被設置為其大小大於壓電板310的大小的近似圓形板形狀。壓電板310藉由黏著劑而被黏結至振動板320的頂表面。振動板320可由聚合物系材料或紙漿系材料形成。舉例而言，膜片320可由樹脂膜形成。亦即，膜片320可由具有大的損耗係數且楊氏模量（Young¢s modulus）為1百萬帕斯卡至10百萬帕斯卡的材料（例如乙烯丙烯橡膠系（ethylene propylene rubber-based）材料及苯乙烯丁二烯橡膠系（styrene butadiene rubber-based）材料）形成。此外，膜片320可具有與振動構件240接觸的下部邊緣。亦即，振動板320可安置於振動構件240的開口上以面對板220。可根據預定訊號來驅動第二聲音輸出部300以輸出在高音調聲音中具有優異特性的聲音。
此外，根據示例性實施例的聲音輸出裝置可以如下方式製造：磁體210及板220設置於下部殼體110的第一區111的內側；在下方設置有音圈230且在上方設置有膜片320及壓電板310的振動構件240被安置成使得音圈230圍繞板220及圍繞磁體210的一部分且振動構件240的邊緣安放於第二區的延伸部分112c上，且接著第三垂直部分122插入至延伸部分112c內。作為另外一種選擇，可在將振動構件240提前安放於延伸部分112c上之後將膜片310及壓電板330黏著至振動板240的開口241。
此外，根據示例性實施例的聲音輸出裝置可被製造成揚聲器（例如汽車用揚聲器及家用揚聲器）或耳機（例如由放大器、耳塞及中空型管嘴構成的管道型耳機（canal-type earphone））。當聲音輸出裝置被製造成耳機時，殼體100可被製造成具有能夠被插入耳朵內的近似大小。此處，殼體100可自上部殼體120插入至耳朵內。
如上所述，根據示例性實施例的聲音輸出裝置包括位於第一聲音輸出部200的振動構件240的開口上的第二聲音輸出部300的膜片320及壓電板310。此外，可對第一聲音輸出部200的音圈230與第二聲音輸出部300的壓電板310施加相同的電訊號。由於電訊號施加至壓電板310，因此在振動構件240中會產生適用於低音調聲音頻帶的聲音，且經過膜片320產生適用於高音調聲音頻帶的聲音。舉例而言，在頻率範圍最高達近似7千赫的低音調聲音中具有優異特性的第一聲音輸出部200（即，動態揚聲器）及在頻率為8千赫或以上的高音調聲音中具有優異特性的第二聲音輸出部300（即，壓電揚聲器）可安置於殼體300內以改良在包括低音調聲音頻帶及高音調聲音頻帶的可聽頻帶中的聲音特性。亦即，根據示例性實施例的聲音輸出裝置在範圍最高達近似1.5千赫的頻率中具有與動態揚聲器幾乎相同的聲音特性，且在近似1.5千赫或以上的頻率中具有優於壓電揚聲器的聲音特性。
圖3是根據另一示例性實施例的聲音輸出裝置的分解透視圖，且圖4是所述聲音輸出裝置的組合剖視圖。
參照圖3至圖4，根據另一示例性實施例的聲音輸出裝置可包括：殼體100，其中設置有預定空間；第一聲音輸出部200，設置於殼體100內；以及第二聲音輸出部300，在第一聲音輸出部200上方設置於殼體100中。此處，殼體100可包括下部殼體110及上部殼體120，且第一聲音輸出部200可包括包含磁體210、板220、音圈230及振動構件240的動態揚聲器。此外，第二聲音輸出部300可包括包含設置於振動構件240上的壓電板310的壓電揚聲器。在另一示例性實施例中，未在第一聲音輸出部200的振動構件240中界定開口。振動構件240可被劃分成第一區域及第二區域。亦即，第一區域可具有近似圓形板形狀且可界定於振動構件240的中央部分中，振動構件240自板220間隔開預定距離以面對板220，且第二區域被界定成自第一區域的邊緣向上延伸。此處，在另一示例性實施例中，壓電板310可安置於振動構件240的預定區域上，例如安置於其中央部分的第一區域中。因此，壓電板310及振動構件240與壓電板310接觸的一個區域（即，第一區域）可起到膜片的作用以充當第二輸出部300。此外，未與壓電板310接觸的第二區域可用作第一聲音輸出部200的膜片。亦即，振動構件240可同時用作第一聲音輸出部200及第二聲音輸出部300。
在根據示例性實施例的聲音輸出裝置中，壓電揚聲器設置於動態揚聲器的振動構件上。因此，示例性實施例可藉由將在低音調聲音中具有優異特性的動態揚聲器與在高音調聲音中具有優異特性的壓電揚聲器組合成單個單元來改良在可聽頻帶中的聲音特性。此外，根據實施例的聲音輸出裝置可被實現為揚聲器及耳機。
如上所述，已參照以上實施例對本發明的技術理念進行了具體闡述，但應注意，上述實施例僅用於說明而並非用於限制本發明。此外，熟習此項技術者將理解，在本發明的技術理念範圍內可作出各種實施例。
100‧‧‧殼體
110‧‧‧下部殼體
111‧‧‧第一區
111a‧‧‧第一水平部分
111b‧‧‧第一垂直部分
112‧‧‧第二區
112a‧‧‧第二水平部分
112b‧‧‧第二垂直部分
112c‧‧‧延伸部分
120‧‧‧上部殼體
121‧‧‧第三水平部分
122‧‧‧第三垂直部分
123‧‧‧孔
200‧‧‧第一聲音輸出部
210‧‧‧磁體
220‧‧‧板
230‧‧‧音圈
240‧‧‧振動構件
241‧‧‧開口
300‧‧‧第二聲音輸出部
310‧‧‧壓電板
320‧‧‧膜片/振動板
結合附圖閱讀以下說明，可更詳細地理解示例性實施例，其中： 圖1是根據示例性實施例的聲音輸出裝置的分解透視圖。 圖2是根據示例性實施例的聲音輸出裝置的組合剖視圖。 圖3是根據另一示例性實施例的聲音輸出裝置的分解透視圖。 圖4是根據另一示例性實施例的聲音輸出裝置的組合剖視圖。
100‧‧‧殼體
110‧‧‧下部殼體
111‧‧‧第一區
112‧‧‧第二區
120‧‧‧上部殼體
121‧‧‧第三水平部分
122‧‧‧第三垂直部分
123‧‧‧孔
200‧‧‧第一聲音輸出部
210‧‧‧磁體
220‧‧‧板
230‧‧‧音圈
240‧‧‧振動構件
241‧‧‧開口
300‧‧‧第二聲音輸出部
310‧‧‧壓電板
320‧‧‧膜片/振動板

Claims (8)

  1. 一種聲音輸出裝置，包括： 第一聲音輸出部； 第二聲音輸出部，被安置成接觸所述第一聲音輸出部的至少一部分；以及 殼體，用以容置所述第一聲音輸出部及所述第二聲音輸出部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的聲音輸出裝置，其中所述第一聲音輸出部包括音圈及振動構件，且所述第二聲音輸出部包括壓電板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的聲音輸出裝置，其中在所述振動構件的一個區域中界定有開口，且膜片及所述壓電板設置於所述開口上。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的聲音輸出裝置，其中所述壓電板安置於所述振動構件的一個區域上。
  5. 如申請專利範圍第2項所述的聲音輸出裝置，其中所述殼體包括下部殼體及上部殼體，且所述振動構件的邊緣固持於所述下部殼體與所述上部殼體之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的聲音輸出裝置，其中所述第二聲音輸出部安置於所述上部殼體的一側。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的聲音輸出裝置，更包括界定於所述上部殼體中的孔，以發出自所述第一聲音輸出部及所述第二聲音輸出部產生的聲音。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的聲音輸出裝置，其中所述殼體所具有的大小足以被插入使用者的耳朵內以及自所述第二聲音輸出部插入所述耳朵內。
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