TW201825283A

TW201825283A - 耳機之發聲振膜

Info

Publication number: TW201825283A
Application number: TW106100918A
Authority: TW
Inventors: 胡紹中; 古峰錡; 許博硯
Original assignee: 中國砂輪企業股份有限公司
Priority date: 2017-01-12
Filing date: 2017-01-12
Publication date: 2018-07-16
Also published as: TWI636888B

Abstract

本發明是關於一種用於耳機之發聲振膜，該發聲振膜結構，包括:一高分子層；以及一類鑽碳層，係以單層或多層形成在該高分子層之表面上，該類鑽碳層含至少一摻雜物，且該摻雜物以一濃度梯度分布在該類鑽碳層中。相較於一般耳機，本發明之耳機之發聲振膜於高頻率及低頻率聲音均可穩定表現音量，具有乾淨聲音之特性。

Description

耳機之發聲振膜

本揭露是關於一種用於耳機之發聲振膜，特別是一種由鍍附有類鑽碳膜的高分子膜構成的發聲振膜。

目前市面上使用於耳機的音波發聲振膜多使用高分子膜作為材料，而為了提高高分子膜之機械強度及其物理特性，目前多在該高分子膜上鍍上金屬膜層，例如鈦金屬膜或鈹金屬膜；然而，金屬膜雖可增加高分子膜的機械強度，卻不能兼顧高頻及低頻的聲音表現，只能折衷於中高頻的聲音表現；因此開發新的音波發聲振膜材料，使其兼具有高機械強度、物理特性、高品質聲音、和均衡之音頻表現，使消費者可以聽到更為乾淨的聲音(clean sound)效果是主要的研究方向。

類鑽碳(Diamond-Like Carbon)是具有sp² 及sp³ 混成軌域之非晶碳(Amorphous carbon)，其特性與天然鑽石相近，除了高硬度與高絕緣性外，對酸、鹼、熱都有很好的抗性。同時非晶質結構的類鑽碳表面平整可以達到奈米等級，具有低摩擦係數的效果，使其在相對運動下能避免磨損。由於類鑽碳製成之薄膜具有耐磨、耐蝕、和抗輻射等特性，同時又能做成各種複雜的形狀披覆在工件的表面，作為保護、潤滑、散熱與美觀等作用，幾乎各種工業都可以看到它的存在，例如生醫材料、半導體材料、表面聲波元件等；特別是，類鑽碳膜比重低、彈性膜量大、聲速高、導熱性好，適合做為音波發聲振膜中高分子層之塗覆層的材料，該塗覆有類鑽碳膜的音波發聲振膜具有提升聲音的真實性、音頻寬廣、音質乾淨等優點。

CN1402589A揭示一種類鑽碳振膜之揚聲器之製備方法，採用真空陰極電弧源，於揚聲器振膜表面沉積一層類鑽碳膜，以期達成改善音質之目的，但此發明並未達成實質改善音質之功效。

有鑑於前述本技術領域長期存在之問題，類鑽碳膜與高分子膜的表面結構差異大，使得兩種材料的結合度不佳，產品良率低，因此該複合材料目前仍未見使用於市面上流通的耳機產品中，是故目前仍須開發出具有穩定物理特性、高機械強度及高品質聲音表現的音波發聲振膜。

為達成前述發明之目的，本發明提供一種耳機之發聲振膜，包括：高分子層；以及類鑽碳層，包括具有sp³ 混成軌域之碳原子。

於本發明一特定實施例，該類鑽碳層進一步包括摻雜物，該摻雜物係選自具有sp² 混成軌域之碳、氫、矽、氧、氟、以及前述之任意組合所構成之群組。

於本發明另一特定實施例，該類鑽碳層之矽形成之濃度為1至40體積百分比。

於本發明另一特定實施例，該類鑽碳層之氟形成之濃度為1至45體積百分比。

於本發明另一特定實施例，該濃度之梯度由接近該高分子層之一側向遠離該高分子層之另一側逐漸減少；即接近該高分子層之一側濃度較高，而遠離該高分子層之另一側濃度較低並低於該高分子層之一側。

於本發明另一特定實施例，該類鑽碳層係以一層或多層形成於該高分子層之表面，該多層各自具有相同或相異之該摻雜物，該多層之該摻雜物各自具有相同或相異之濃度梯度。

於本發明另一特定實施例，該高分子層之材料為聚酸甲酯、聚酯樹脂、樹脂、或玻璃轉換溫度介於60-350℃之聚合物材料。

於本發明另一特定實施例，該類鑽碳層之厚度為0.1-1微米。

於本發明另一特定實施例，該類鑽碳層之厚度均勻度為正負5百分比。

於本發明另一特定實施例，該高分子層之厚度為1-50微米。

於本發明另一特定實施例，該發聲振膜為平面或非平面。

本發明之新穎技術特徵，包含特定特徵，係揭示於申請專利範圍，針對本發明之技術特徵，較佳之理解茲配合說明書、依據本發明原理之實施例、和圖式將本發明詳細說明如下。

本發明說明書及申請專利範圍中所述之所有技術性及科學用語，除非另有所定義，皆為本發明所屬技術領域具有通常知識者可知曉之定義。其中單數用語「一」、「一個」、「該」、或其近似用語，除非另有說明，皆可指涉多於一個對象。本說明書使用之「或」、「以及」、「和」，除非另有說明，皆指涉「或/和」。此外，用語「包含」、「包括」皆非有所限制之開放式連接詞。前述定義僅說明用語定義之指涉而不應解釋為對發明主體之限制。除非另有說明，本發明所用之材料皆市售易於取得。

本發明提供之耳機之發聲振膜可用於頭戴式、耳掛式、入耳式、或耳塞式耳機，但不限定於前述之類型。

本發明提供之耳機之發聲振膜可用於電動式、電容式、靜電式、氣動式、或壓電式揚聲器，但不限於前述之類型。

本發明之實施例茲配合圖1揭示如下。

本發明之耳機之發聲振膜具有高分子材料形成之高分子層(2)，以及類鑽碳層(1)；該類鑽碳層(1)可由單層或多於一層之類鑽碳複合而成，類鑽碳之成分主要包括具有sp³ 混成軌域之碳原子，並進一步可包括至少一摻雜物，選自具有sp² 混成軌域之碳、氫、矽、氧、氟、和前述之任意組合所構成之群組。添加該摻雜物之比例可選擇性地依據本技術領域一般知識而調整其比例，達成改善發聲振膜之音頻以及發聲品質之目的；較佳地，於該類鑽碳層(1)添加矽之濃度梯度為1至40體積百分比；於另一較佳實施例，於該類鑽碳層(1)添加氟之濃度梯度為1至45體積百分比。

於另一較佳實施例，該類鑽碳層(1)之該摻雜物之濃度梯度由接近該高分子層(2)之一側向遠離該高分子層(2)之另一側逐漸減少；即，接近該高分子層之一側濃度較高，而遠離該高分子層之另一側濃度較低並低於該高分子層之一側；例如，若該摻雜物為矽，該類鑽碳層(1)與該高分子層(2)相接之一側之該摻雜物之濃度為40體積百分比，而該類鑽碳層(1)相對於與該高分子層(2)相接之另一側之該摻雜物之濃度為1體積百分比，兩側之間之該摻雜物呈現一濃度梯度；或，若該摻雜物為氟，該類鑽碳層(1)與該高分子層(2)相接之一側之該摻雜物之濃度為45體積百分比，而該類鑽碳層(1)相對於與該高分子層(2)相接之另一側之該摻雜物之濃度為1體積百分比，兩側之間之該摻雜物呈現一濃度梯度。

該類鑽碳層(1)係鍍附於該高分子層(2)之表面，鍍附方式可為單面鍍附或雙面鍍附；該類鑽碳層(1)可由單層或多層複合而成，若該類鑽碳層(1)為多層複合而成，該多層構造可各自具有不同之摻雜物及其濃度梯度，例如類鑽碳層(1)具有添加氟作為摻雜物之第一層以及添加矽作為摻雜物之第二層，並且各自濃度梯度相同或相異；該類鑽碳層(1)之厚度並無特定之限制，但於另一較佳實施例，該類鑽碳層(1)鍍附後之厚度為0.1-1微米(μm)，並且該類鑽碳層(1)鍍附後之厚度均勻度為正負5百分比。

本發明之振膜可為但不限於平面；如圖2所示，本發明之振膜可為曲面、不規則平面、球面、或其他可設置於耳機之揚聲器之非平面結構。

本發明所使用該高分子層(2)之高分子材料包括但不限於聚酸甲酯(PMMA)、聚酯樹脂(聚對苯二甲酸乙二酯，PET)、樹脂(聚醚醚酮，PEEK)、或其他玻璃轉換溫度(glass transition temperature)介於60-350℃之聚合物材料；該高分子層(2)之厚度並無特定之限制，但於另一較佳實施例，該高分子層(2)之厚度為1-50μm。

關於本發明所屬技術領域一般技術之實施，圖3係鍍附金屬之振膜之示意圖，於高分子層(2)上鍍附金屬膜層(3)，藉此提高膜層之強度、增加聲音效果、但前述實施方法並無法兼顧高頻率及低頻率之震動，故無法同時表現良好之高音及低音品質，只能折衷於中高音頻。此外，CN1402589A揭示一種類鑽碳振膜之揚聲器之製備方法，並且該方法製造之類鑽碳層之厚度為0.5-1.5μm。

圖4揭示前述鍍附金屬之振膜、CN1402589A揭示之振膜、以及本發明提供之振膜之聲音頻率和強度比較圖，分別測試三種振膜於不同頻率時，其強度大小。依據圖4揭示之結果，三種振膜於頻率大於2,000赫茲(Hz)時均具有相近之聲音強度，但接近最高頻(20,000Hz)時，鍍附金屬之振膜以及CN1402589A揭示之振膜之聲音強度顯著地下降，並且前者下降幅度更大，相對地，本發明所提供之振膜下降幅度較小；此外，當頻率小於2,000Hz並大於20Hz時，鍍附金屬之振膜以及CN1402589A揭示之振膜之聲音強度亦小於本發明所提供之振膜，並且以CN1402589A揭示之振膜之強度強度下降幅度最大。故，可由圖4得知，本發明提供之振膜，於高頻及低頻均可穩定表現音量，避免因振膜強度不足而使低頻音量不足，達成均衡音量及音質並且提供乾淨聲音之功效，優於先前技術所教示之振膜。

於本說明書實施例揭示之內容，本發明所屬領域具有通常知識者可明顯得知前述實施例僅為例示而非限制；具本發明所屬技術領域通常知識者可藉由諸多變換、替換而實施，並不與本發明之技術特徵有所差異。依據說明書實施例，本發明可有多種變換仍無礙於實施。本說明書提供之請求項界定本發明之範圍，該範圍涵蓋前述方法與結構及與其相等之發明。

1‧‧‧類鑽碳層

2‧‧‧高分子層

3‧‧‧金屬膜層

圖1 本發明之耳機之發聲振膜之構造示意圖。圖2 本發明之耳機之發聲振膜之構造另一示意圖。圖3 鍍附金屬之振膜之構造示意圖。圖4 本發明之耳機之發聲振膜、鍍附金屬之振膜、以及CN1402589A揭示之振膜之音頻圖譜。

Claims

一種耳機之發聲振膜，包括：一高分子層；以及一類鑽碳層，包括具有sp³ 混成軌域之碳原子。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該類鑽碳層進一步包括摻雜物，該摻雜物係選自具有sp² 混成軌域之碳、氫、矽、氧、氟、以及前述之任意組合所構成之群組。
如申請專利範圍第2項所述之發聲振膜，該類鑽碳層之矽形成之濃度為1至40體積百分比。
如申請專利範圍第2項所述之發聲振膜，該類鑽碳層之氟形成之濃度為1至45體積百分比。
如申請專利範圍第2或3項所述之發聲振膜，該濃度之梯度由接近該高分子層之一側向遠離該高分子層之另一側逐漸減少。
如申請專利範圍第2項所述之發聲振膜，該類鑽碳層係以一層或多層形成於該高分子層之表面，該多層各自具有相同或相異之該摻雜物，該多層之該摻雜物各自具有相同或相異之濃度梯度。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該高分子層之材料為聚酸甲酯、聚酯樹脂、樹脂、或玻璃轉換溫度介於60-350℃之聚合物材料。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該類鑽碳層之厚度為0.1-1微米。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該類鑽碳層之厚度均勻度為正負5百分比。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該高分子層之厚度為1-50微米。
如申請專利範圍第1項所述之發聲振膜，該發聲振膜為平面或非平面。