TWI805058B

TWI805058B - 揚聲器及電子裝置

Info

Publication number: TWI805058B
Application number: TW110141009A
Authority: TW
Inventors: 祁銘奎; 黃世杰
Original assignee: 大陸商業成科技（成都）有限公司; 大陸商業成光電（深圳）有限公司; 大陸商業成光電（無錫）有限公司; 英特盛科技股份有限公司
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2023-06-11
Also published as: CN113794967A; US20230132801A1; TW202318883A

Abstract

本申請提供一種揚聲器，包括：第一電極層；第二電極層，與所述第一電極層相對設置；壓電層，位於所述第一電極層和所述第二電極層之間，所述壓電層具有平滑的外輪廓；所述第一電極層用於接收第一驅動電壓，所述第二電極層用於接收第二驅動電壓，所述壓電層用於根據所述第一驅動電壓和所述第二驅動電壓產生機械振動以發聲。本申請還提供一種電子裝置。

Description

揚聲器及電子裝置

本申請涉及揚聲器技術領域，尤其涉及一種揚聲器及包括該揚聲器的電子裝置。

具有聲音播放功能的電子裝置，例如手機、電腦、電視機等，都需要配置揚聲器以實現該聲音播放功能。

傳統的揚聲器利用機械振動進行發聲。一方面，傳統的揚聲器包括較多的電子元件實現機械振動，導致整體體積較大。尤其是應用於小型的電子裝置(例如手機)時，不利於節省電子裝置的內部空間。另一方面，傳統的揚聲器受到振動頻率的限制，發聲音量不高，通常需要在電子裝置的外殼上開孔以利於傳播聲音，減小音量損失。

薄膜揚聲器由於體積較小被廣泛應用於各類電子裝置以取代傳統的揚聲器，然薄膜揚聲器的發聲效果需要進一步提升。

本申請第一方面提供一種揚聲器，包括：第一電極層；第二電極層，與所述第一電極層相對設置；壓電層，位於所述第一電極層和所述第二電極層之間，所述壓電層具有平滑的外輪廓；所述第一電極層用於接收第一驅動電壓，所述第二電極層用於接收第二驅動電壓，所述壓電層用於根據所述第一驅動電壓和所述第二驅動電壓產生機械振動以發聲。

本申請第二方面提供一種電子裝置，包括：屏幕；外殼，與所述屏幕圍合形成一封閉的收容空間；揚聲器，位於所述收容空間內，所述揚聲器如上所述。

上述的揚聲器和電子裝置，所述壓電層具有平滑的外輪廓，可有效避免習知技術中由於壓電層外輪廓具有尖角且尖角處振動阻礙較大的問題，有利於降低壓電層的振動阻礙，從而提升壓電層所在的揚聲器、揚聲器所在電子裝置的發聲效果。

100:電子裝置

AA:顯示區

NA:非顯示區

200:外殼

300:屏幕

310:邊

400:收容空間

10:揚聲器

11:第一電極層

12:第二電極層

13:壓電層

130:投影

131:圓弧

L、W:邊長

r1、r2:半徑

d:距離

O:幾何中心

a、b、c:曲線

圖1為本申請實施例一的電子裝置的透視圖。

圖2為圖1中電子裝置的剖面結構示意圖。

圖3為圖1中電子裝置的揚聲器的立體結構示意圖。

圖4為圖1中電子裝置的屏幕和圖2中揚聲器的壓電層的平面結構示意圖。

圖5為圖2中揚聲器的音量隨壓電層振動頻率的變化曲線。

圖6為本申請實施例二中電子裝置的屏幕和壓電層的平面結構示意圖。

圖7為本申請實施例二中揚聲器的音量隨壓電層振動頻率的變化曲線。

圖8為本申請實施例三中電子裝置的屏幕和壓電層的平面結構示意圖。

圖9為本申請實施例三中揚聲器的音量隨壓電層振動頻率的變化曲線。

實施例一

請參閱圖1，電子裝置100包括揚聲器10以實現聲音播放功能。電子裝置100可為手機、電腦、電視機、收音機等具備聲音播放功能的裝置。本實施例中，電子裝置100為手機。

電子裝置100定義有顯示區AA和圍繞顯示區AA且與顯示區AA拼接的非顯示區NA。顯示區AA為可顯示圖像的區域，非顯示區為不可顯示圖像的區域。電子裝置100包括外殼200和屏幕300。請參閱圖2，外殼200與屏幕300圍合形成一封閉的收容空間400，揚聲器10位於該封閉的收容空間400內。屏幕300部分位於顯示區AA且揚聲器10至少部分位於顯示區AA內。也即，本實施例中，揚聲器10為設置於屏下的揚聲器10。

本實施例中，揚聲器10為薄膜式揚聲器。也即，本實施例中，揚聲器10包括壓電材料，揚聲器10藉由壓電材料在電場作用下產生機械振動的特性實現發聲。

請參閱圖3，本實施例中，揚聲器10包括第一電極層11、第二電極層12及位於第一電極層11和第二電極層12之間的壓電層13。第一電極層11和第二電極層12相對設置且具有正對面積。壓電層13位於第一電極層11和第二電極層12正對的區域。第一電極層11和第二電極層12由導電材料構成，例如由金屬構成。壓電層13為由壓電材料形成的薄膜。本實施例中，壓電層13由可撓性壓電材料形成，壓電材料例如為聚偏氟乙烯(PVDF)。本實施例中，採用可撓性的PVDF構成壓電層13，有利於使得壓電層13可被裁切成各種形狀而不易斷裂。

第一電極層11用於接收一第一驅動電壓，第二電極層12用於接收第二驅動電壓。當第一驅動電壓和第二驅動電壓不同時，第一電極層11和第二電極層12之間形成一電壓差，則第一電極層11和第二電極層12之間形成一電場。壓電層13在該電場的作用下產生機械振動，對周圍空氣產生作用力從而實現發聲。

本實施例中，第一電極層11與第二電極層12皆為一整層連續的導電結構。也即第一電極層11與第二電極層12未有蝕刻圖案，沒有鏤空區域。

請一併參閱圖1至圖3，本實施例中，第一電極層11、第二電極層12及壓電層13的形狀相適應。也即，第一電極層11、第二電極層12及壓電層13在屏幕300上的投影完全重合。

在至少一實施例中，第一電極層11和第二電極層12在屏幕300上的投影完全重合，且第一電極層11、第二電極層12在屏幕300上的投影大於壓電層13在屏幕300上的投影。也即，壓電層13在屏幕300上的投影被第一電極層11、第二電極層12在屏幕300上的投影完全覆蓋，且壓電層13在屏幕300上的投影的面積小於第一電極層11、第二電極層12在屏幕300上的投影的面積。在第一電極層11和第二電極層12的邊緣區域，電場可能較弱，在該至少一實施例中，藉由設置第一電極層11和第二電極層12在屏幕300上的投影完全覆蓋壓電層13在屏幕300上的投影，有利於避免壓電層13位於電場較弱的位置無法被有效驅動以進行振動的問題。

電子裝置100還包括柔性電路板(圖未示)，柔性電路板分別與第一電極層11和第二電極層12電連接，以施加所述第一驅動電壓至第一電極層11，並施加所述第二驅動電壓至第二電極層12。

藉由改變第一電極層11和第二電極層12之間的電壓差，可改變壓電層13的振動頻率，從而改變揚聲器10的音量。

本實施例中，第一電極層11上的所述第一驅動電壓保持不變，藉由改變第二電極層12上的第二驅動電壓改變第一電極層11和第二電極層12之間的電壓差。

於至少一實施例中，也可第二電極層12上的第二驅動電壓保持不變，藉由改變第一電極層11上的所述第一驅動電壓改變第一電極層11和第二電極層12之間的電壓差。或於至少一實施例中，也可同時改變所述第一驅動電壓和所述第二驅動電壓以改變第一電極層11和第二電極層12之間的電壓差。

本實施例中，根據壓電層13的形狀、尺寸、材料等的不同，在相同電壓差的驅動下，壓電層13的振動頻率可不同，從而導致揚聲器10的音量不同。本實施例中，壓電層13平行於屏幕300，壓電層13的形狀指的是壓電層13在屏幕300上的投影的形狀。

請參閱圖4，本實施例中，壓電層13的形狀為矩形。也即，壓電層13在屏幕300上的投影130形狀為矩形。壓電層13的長邊邊長表示為L，短邊邊長表示為W。本實施例中，電子裝置100具有聽筒(圖未示)，屏幕300的邊310為最靠近聽筒的邊。定義投影130的幾何中心為O，定義幾何中心O與邊310的垂直距離為d。

在投影130具有一固定面積時，改變投影130的長寬比(也即改變壓電層13的長寬比)L/W並改變壓電層13的振動頻率，檢測揚聲器10在不同長寬比、不同振動頻率時的發聲音量。本實施例中，投影130的長寬比越接近1：1揚聲器10的發聲效果越好。

請參閱圖5，圖5橫軸表示壓電層13的振動頻率(Frequency/Hz)，縱軸表示揚聲器10的發聲音量(SPL/dB)。圖5示出了距離d三種取值時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。圖5中曲線a表示d=45mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線b表示d=50mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線c表示d=55mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。由圖5可知，距離d越大，揚聲器10的發聲效果越好。也即揚聲器10距離屏幕300上最靠近聽筒的邊310的距離越大，揚聲器10的發聲效果越好。

本實施例的電子裝置100，藉由採用薄膜式的揚聲器10，有利於節省電子裝置100內的空間，使得電子裝置100小型化、輕薄化。藉由設置揚聲器10內壓電層13的尺寸和位置，有利於提升揚聲器10的發聲效果(相同驅動電壓驅動時音量更大)。

實施例二

為了方便描述，第二實施例中與第一實施例相同的元件採用相同的符號。本實施例提供的電子裝置與實施例一中電子裝置100的主要區別在於電子裝置中揚聲器的壓電層13的形狀不同。

請參閱圖6，本實施例中，壓電層13為具有倒角的矩形。也即，壓電層13在屏幕300上的投影130形狀為具有倒角的矩形。也即，壓電層13在屏幕300上的投影形狀為大致的矩形，且每相鄰的兩個邊由一圓弧131連接而並非由一直角連接。

本實施例中，相較於相鄰的兩個邊由一直角連接，相鄰的兩個邊由一圓弧131連接可使得相鄰的兩個邊平滑過渡。當壓電層13因電場作用而發生機械振動時，相鄰的兩個邊平滑過渡使得相鄰的兩個邊的連接區域(也即形成直角或圓弧131的區域)的振動阻礙減小。

故，當壓電層13兩側的電壓差相同時，相較於實施例一中相鄰的兩個邊由直角連接，相鄰的兩個邊由圓弧131連接時壓電層13的振動頻率較大，揚聲器10的音量也較大。也即，在此變更實施例中，藉由設置壓電層13相鄰的兩個邊由圓弧131連接，有利於提升壓電層13的振動頻率和提升揚聲器10的音量。

本實施例中，每相鄰的兩個邊之間的圓弧131的半徑r1相同。本實施例中，固定圓弧131的半徑r1(r1=20mm)，繪製距離d三種取值時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。圖7中曲線a表示d=45mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線b表示d=50mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線c表示d=55mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。請參閱圖7，圖7橫軸表示壓電層13的振動頻率(Frequency/Hz)，縱軸表示揚聲器10的發聲音量(SPL/dB)。由圖7可知，距離d越大，揚聲器10的發聲效果越好。也即揚聲器10距離屏幕300上最靠近聽筒的邊310的距離越大，揚聲器10的發聲效果越好。

本實施例的電子裝置可實現如實施例一中電子裝置100的所有有益效果；在此基礎上，本實施例藉由設置壓電層13相鄰的兩個邊由圓弧131連接，有利於進一步提升揚聲器的發聲效果。

實施例三

本實施例提供的電子裝置與實施例一中電子裝置100的主要區別在於電子裝置中揚聲器的壓電層13的形狀不同。

請參閱圖8，本實施例中，壓電層13為圓形。也即，壓電層13在屏幕300上的投影130形狀為圓形。相較於壓電層13為具有倒角的矩形，壓電層13為圓形時，壓電層13的輪廓整體更加平滑。故相較於實施例二有利於進一步提升揚聲器的發聲效果。

本實施例中，壓電層13的半徑為r2。本實施例中，固定壓電層13的半徑r2(r2=28mm)，繪製距離d三種取值時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。圖9中曲線a表示d=45mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線b表示d=50mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線，曲線c表示d=55mm時發聲音量隨振動頻率的變化曲線。請參閱圖9，圖9橫軸表示壓電層13的振動頻率(Frequency/Hz)，縱軸表示揚聲器10的發聲音量(SPL/dB)。由圖9可知，距離d=50mm時揚聲器10的發聲效果越好。

本實施例的電子裝置可實現如實施例二中電子裝置的所有有益效果；在此基礎上，本實施例藉由設置壓電層13為圓形，有利於進一步提升揚聲器的發聲效果。

於其他實施例中，壓電層13可為除了圓形、具有倒角的矩形外的其他具有平滑的外輪廓的形狀。也即，壓電層13在屏幕300上的投影130可為其他具有平滑的外輪廓的形狀。本申請實施例中，壓電層13的外輪廓為壓電層 13在平行於屏幕300(或平行於第一電極層11、第二電極層12)的平面上的投影圖形的外輪廓。

本申請中所述“平滑的外輪廓”即壓電層13的外輪廓不存在尖角。在一些實施例中，壓電層13的外輪廓在屏幕300上的投影為一封閉曲線，封閉曲線例如為橢圓形、實施例三中的圓形、或封閉曲線圍合形成的其他不規則圖形。在一些實施例中，壓電層13的外輪廓在屏幕300上的投影包括首尾依次連接的至少一曲線段與至少一直線段，例如為實施例二所述的具有倒角的矩形(實施例二中具有倒角的矩形可被看作是由四個曲線段和四個直線段收尾依次相連)、或由曲線段和直線段圍合形成的其他不規則形狀。

由於壓電層外輪廓的尖角處振動阻礙較大，本申請中壓電層13具有平滑的外輪廓，有利於降低壓電層13的振動阻礙，從而提升壓電層13所在的揚聲器10的發聲效果。

本技術領域之普通技術人員應當認識到，以上之實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明之限定，只要於本發明之實質精神範圍之內，對以上實施例所作之適當改變及變化均落於本發明要求保護之範圍之內。