M409665 .五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 夕本作係涉及一種壓電平面喇。八；特別是指一種使 多數雙模態壓電片所組成的壓電致動器，令其固定於框 上^驅動振動發生膜片發聲，進而透過雙模態壓電片驅 f f極性，整振動發生膜片共振現象，使其能夠產生兼 寬曰域與阿音壓的聲音，達到較佳壓電平面喇。八產品應 之創新設計者。 •【先前技術】 按，物體產生音頻的振動為聲音產生的基礎，一般 括有通电產生振動的致動器與驅動空氣振動輸出聲音的 動發生膜片兩部份。隨著電子產品輕薄化發展趨勢，喇 也逐漸走向溥型化，平面喇c八的需求隨著電子產品市場 快連增加。傳統的喇叭係以動圈式為主，由於受限於磁 、k路的漏磁，以致動圈式喇α八對薄型化產品無法滿足， _如何確保音樂的音質，又能兼具足夠薄度以利内建到電 產品中’遂成為新喇π八產品的技術發展重點。 壓電平面喇°八係使用壓電片作為致動器，經由黏結 動器上的金屬片，將致動器的振動模態轉換成彎曲模態 驅動空氣產生聲音。壓電，卜人本質上為兩 密接：所形成，薄型化為其重要特徵，對現在 求之薄型喇叭有相對的應用優勢。壓電喇叭使用剛性較 的金屬片作為振動發生獏片，不利於低音域的聲音產生 因此傳統使用壓電作為喇叭會有高音化的問題存：。除 用 架 動 具 用 包 振 〇八 而 場 故 子 致 以 緊 需 南 薄 M409665 • 型化之訴求外，低音域改善與寬頻化，其實是後續壓電喇 3八技銜發展的重要技術課題。 就相關先前技術資料而言，透過振動發生膜片的設計 將金屬貼合於低剛性高分子膜上之既有技術如專利JP32071 99、JP3143198所揭、或是黏彈性體的使用如專利JP20002013 99所揭、或是低剛性振動發生膜片配合中央支撐結構如專 利JP2228199 、JP2033300所揭，其雖可改善低音域之響應， 然總厚度增加使音質仍偏向高音域，且其音壓也會隨著振 φ動發生膜片材料剛性降低而降低；另外，藉由金屬間夾入 可吸收高音的材料以形成多層結構振動發生膜片之既有技 術如專利WO2007136162所揭，該案雖可善低音域部份，然其 結構仍太過複雜而致使成本偏高。另如專利JP200217195、J P2005295339所揭，其係揭露了一種使用彈性支撐方式以增加 振動發生膜片低音域振動，同時改善導線對振動發生膜片 壓應力之既有技術，然該二案結構的複雜度仍偏高而不利 」於產品成本之降低；另如專利JP3175800所揭，其係揭露了 鲁一種橢圓形致動器與振動發生膜片結構配合高分子振動發 生膜片使用之既有技術，其雖可獲得低音域響應延伸效果 ，然製作困難度卻偏高。另外，專利JP7203591 、JP2551813 、US6831985 、JP2000333295所揭，具特殊外形之非平面振動 發生膜片以提高振動發生膜片等效面積之既有技術，以及 專利JP8088898 、JP2007194789所揭以非平面壓電複材為致動 器之既有技術，雖均可改善低音域的聲音響應，但皆存在 結構製作複雜與音壓降低之問題。 在寬頻化需求條件下，喇。八的音頻響應有較寬的範圍 4 M409665 •，各頻率的音壓也須維持在足夠相近之狀態，以 音起伏過大。對使用高分子振動發生膜片改善低 用，對高音域的響應相對較弱，如專利JP3082299 高分子中添加高剛性粒子，以改善高音域響應不 ，或如專利JP8084396所揭，係使用具多孔結構的 以降低金屬片剛性進而提高音壓，然這類使用類 料製作振動發生膜片的習知壓電喇叭，均仍存在 之現象與缺條。 # 另如專利 JP2001285994 、US2010158283 所揭，係 吸收振動的衰減材料（damper)，以將共振產生的較 制，降低振動發生膜片的諧振現象以達到寬頻化 然其類似多層結構之設計仍存在複雜性高的問題 利 JP2279000 、 JP3139999 、 US5828768 、 JP3589873 、 94等所揭，係配合電子產品既有腔體，直接將壓 結合於其中的容器壁上，透過腔體的音箱作用以 -的不足，然由於容器壁較厚，其產生的振動幅度 0此輸出的音壓相對偏低。 綜合上述習知技術，如何以更簡單的結構製 低音域響應與寬音域頻寬之壓電平面喇。八，實為 電平面°刺°八未來之發展重點。 有鑑於此，創作人本於多年從事相關產品之 與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎 終得一確具實用性之本創作。 【新型内容】 避免南低 音域的作 所揭係在 足的問題 金屬片， 似複合材 頻寬不足 使用具有 大振幅抑 的效果， 。又如專 JP20031020 電致動器 補償頻寬 受限，因 作出具有 低成本壓 製造開發 評估後， M409665 本 ，其所 實用性 本 °八包括 形成於 ’组設 器包括 •動發生 生膜片 壓電片 呈間隔 而言， 能 定於振 振動發 壓電片 ®動電壓 低振動 的音頻 進 二側可 框架對 振幅受 嗦！J °八達 作之主要目的，係在提供一種壓電平面味八余士 欲解決之問題點，係針對如何研發出一種更具理 之新式壓電平面喇。八為目標加以思索突破； 創作解決問題之技術特點，主要在於該壓電平面 ’—框架’設成一框圍型態而包括數個側架部以 該等側架部中央之一透空狀組設空間；壓電致動 疋位於該框架之其中相對二側架部，各該壓電致 間隔配置型態之多數個雙模態壓電片所構成；一 膜片’設於該框架之透空狀組設空間中，該振動 之其中相對二側結合固定於該壓電致動器之雙模 ，該振動發生膜片之另其中相對二側與框架之間 關係；藉此創新獨特設計’使本創作對照先前技 大致可達到如下優點： 夠利用該多數雙模態壓電片所構成之壓電致動器 動發生膜片兩㈣，透過雙模f壓電片的高變形量 生膜片產生高音麈的聲音；a電致動器中的雙模 可被驅動電路單獨軀動，配合不同雙模態壓電片 的相位控制，以調整振動發生膜片的振動行為， 發生膜片的共振現纟’使振動發生膜片產生較平 響應特:丨生。 地，該振動發生膜片與框架間呈間隔關係之 進-步透過軟質弹性讨枓與框架連結’藉此可減 振動發生膜片產生的ί制” M避免振動發生膜 限導致音壓降低的問 错*正體设計能夠令平 到音域加寬之優‘點進步14 【實施方式】 構 想 嗦1J 及 器 動 振 發 態 則 術 固 使 態 驅 降 坦 該 少 片 面 6 M409665 參閱第1 、2 、3圖所 结構之較佳實施例，惟此等實 申請上並不受此結構之限制； ctricity plane loudspeaker )結構 一框架10，為硬質基材（ 瓷等）所構成，係設成一框圍 12以及形成於該等側架部11、 13 ;本實施例之框架1〇係設成 • 於此’其他如多邊形、圓形等 • 壓電致動器20，組設定位 _架部11，各該壓電致動器20包 模態壓電片21所構成； 一振動發生膜片30 (或簡 PEI 、PET 、PC等高分子塑膠 分子膜片，厚度係介於2〇μπι至 &動發生膜片30設於該框架10 動發生膜片30之其中相對二側 雙模態壓電片21，該振動發生 -框架10的上、下側架部12之間 鲁W所標示處）； 如第1圖所示，該振動發 之間呈間隔關傣的該二側，與 2型態之軟質連結片40相連結 結片40可為尼龍、矽膠、橡膠 狀體或薄片所構成；其中該軟 ，2〇μΐΏ之間為最佳實施例；藉 t藉以使振動發生膜片30中央 f不會限制其振動，當該框架 =伸時’此軟質連結片4〇的設 振動發生獏片30由於長度方向 示 ) 係 本創 作 壓 電 平 面 喇 9\ 施 例 僅 供 說 明 之 用 9 在 專 利 所 述 壓 電 平 面 喇 口八 ( Piezoele 係 包括 下 述 構 成 • 可 為 塑 膠 、 金 屬 % 木 材 % 陶 型 態 而 包 括 數 個 側 架 部 11 % 12 中 央 之 —一 透 空 狀 組 石又 空 間 — 矩 形 框 圍 型 態 5 但 不 侷 限 均 為 可 實 施 型 態 9 於 該 框 架 10 之 其 中 相 對 二 側 括 間 隔 配 置 型 態 之 多 數 個 雙 稱 振 瞑 ) 9 其 可 為 PI > ΡΕ 材 質 薄 片 所 構 成 的 低 剛 性 lij 200μιη 之 間 為 最 佳 實 施 例 ， 該 之 透 空 狀 組 設 空 間 13 中 振 結 合 固 定 於 壓 電 致 動 器 20 之 膜 片 30 之 另 其 中 相 對 二 側 與 則 呈 間 隔 關 係 ( 參 第 1 圖 之 生 m 片 30 與 框 架 10 側 架 部 12 框 架 10 之 間 並 可 藉 由 局 部 分 ( 數 量 不 拘 ) ， 所 述 軟 質 連 矽 橡 膠 等 材 料 所 製 成 之 網 質 連 結 片 40 厚 度 係 介 於 οΟμπι 由 此 軟 質 連 結 片 40 的 設 置 > 部 份 能 穩 固 接 合 於 框 架 10 y 10 之 框 圍 型 態 越 呈 長 形 比 例 置 越 有 其 必 要 性 〇 再 者 > 該 缺 乏 支 撐 9 導 致 在 音 頻 響 應 7 M409665 的中頻（〜1kHz)附近會有音壓下降現象，故使用該軟質連結 片40除了可避免中頻部份音壓損失之作用外，更可減少振 動發生膜片30邊緣懸空而產生噪音的問題，能夠降低喇。八 的失真率。又，若使用彈性尼龍網為軟質連結片40作為軟 性支撐構造時，壓電平靣喇。八的音頻響應有如第4圖所示 (請參表中實線狀之曲線所示，虛線狀之曲線則為未使用 該軟質連結片時之狀態），其低音域部份變化不大，中音 域的音壓提升，高音域的音壓略為降低，故經由軟質連結 • 片40的使用，能使音頻響應有更平穩的音壓輸出。其中長 方形的振動發生膜片30降低了起振頻率，透過兩側壓電致 • 動器20的驅動，可產生低頻率的振動，達到低音域響應的 效果。 詳如第2、3圖所揭，該壓電致動器20可藉由一雙模 態壓電片一側剖切形成多數個彼此平行的條狀内凹部22， 每一條狀内凹部22之間相對形成一單獨的懸臂式雙模態壓 電片21，俾構成具有多數雙模態壓電片21的壓電致動器20 ，亦即本實施例之壓電致動器20係切割成如梳子般型態， 。其中該雙模態壓電片21之厚度係介於20μπι至200μιη之間。 >該梳子般的壓電致動器20 —端係固定在該框架10相對二側 φ架部11上（請配合參閱第1圖所示），形成懸臂式結構， 另一端則黏結於振動發生膜片30側邊，於電壓趨動下能使 振動發生膜片30產生振動而發聲。各壓電致動器20之間可 以驅動電壓極性相同的電路並聯相接，以驅動振動發生膜 片30產生最大的位移量，或選擇特定區域致動器驅動電壓 極性相反方式聯接，以抑制特定頻率的振動發生膜片30共 振現象，得到音頻響應寬頻化的效果。透過驅動電壓極性 相反設計，使振動發生膜片30的共振現象受到抑制，進而 產生平坦化之音頻響應功效。 其中，該壓電致動器20可使用雙模態的壓電振動片所 8 尺寸大小會產生— 振動發生祺片30產 產生的聲音。 特定的共振頻率，使壓電平 生的聲音外，會存在由壓電 構成，其隨 面制°八除由 致動器20所 又如第 ，係可為一 成，該壓電 則結合有電 _ 或者壓電複 •係介於20μπι 承上段 形成之實施 為主，因此 的高音頻音 應時，則可 如第5圖所 ^圖，其金屬 鲁電性的壓電 214與有機 有較低剛性 製作成平面 使整體的音 中所示電極 材的高壓電 的寬度比例 則壓電複材 金屬片211兩 片212為電路 極213 ; \胃 材薄片所樽成 至200μπι之間為 ，所述壓電致 例時，剛性高 以壓電致動器 壓，若為改善 使用壓電複材 示即為另一雙 片211兩面所 複材片替代， 質高分子材料 ，該 面分 並聯 壓電 之型 最佳 動器 的特 20驅 壓電 製作 模態 貼合 所述 215 雙模態壓電片21之具體結構 別貼合有一壓電片212所構 相接型態，壓電片212表面 片212係可採用歷電陶瓷片 態；而該壓電片212之厚度 貫施例。 2〇為陶瓷片與金屬片相黏結 性使得產生的聲音以高音域 動的壓電平面喇β八會有較大 平面喇α八在高音域的音頻響 雙模態壓電致動器，此結構 之壓電致動器20Β結構剖視 的壓電片212係以具有高壓 壓電複材片係由壓電陶瓷片 (如樹脂）所複合形成’具 ’能降低其壓電致動器2〇Β的共振頻率，改善 薄型喇叭時高音域部份音壓過高的現象，進而 頻響應趨於一致’減少失真的產生。又第5圖 213直接在黏結於壓電片212上以確保歷電複 性。壓電複材片之壓電片212中的堡電陶瓷片 係為壓電複材片中壓電相的含量，此含量愈高 片的壓電性愈高’惟整體壓電複材片刚性也愈 9 M409665 高’須配合喇久音頻響應調整變化。 如第6圖所揭，本創作亦可使用多數個上下間隔設置 之雙模態壓電片21C所形成的壓電致動器2〇c ，可配合尺 寸1〇〇 X 50 X 0.1 mm3的PEI(即PE與PI的共聚物）振動發生膜 片’其音頻響應狀態變化如第7圖所示，圖中之曲線[I、 L2、L3分別表示使用五個同相位、四個同相位一個反相位 、三個同相位兩個反相位等不同驅動方式，利用相鄰的雙 模態壓電片驅動電壓相位相反，可改變音頻響應的結果， 由於含有不同振動方向的雙模態壓電片，整體音頻響應的 音壓以所有的雙模態壓電片同相位驅動下最大。由^反相 位的雙模態壓電片位於中央部份’所以直接影響低音域部 份的音壓變化，高音域部份受驅動電壓相位變化影響較小 。其中使用五個同相位的雙模態壓電片驅動下，喇。八在3〇 0Hz條时有相對高的音壓值，以此說明使用的結構可 以形成寬音域的壓電平面喇πΛ特性。
如第 而形成有 狀組設空 度之振動 動發生膜 域之效果 10單元連 化圖中左 改變整體 組設空間 更平穩的 8圖所揭， 複數個透空 間為長度才目 發生膜片30 片 30 、 30Β °更具體而 接形成狹長 右兩邊振動 壓電平面喇 13 、 13Β 與 音頻響應， 該框架 狀組設 異不同 、30Β 獲得不 言，本 型的薄 發生膜 叭的音 振動發 達到拓 10亦可包括有複數個 空間U、 13Β ，且令 的设置型態，以供設 ;藉此，以透過不同 同的音頻響應，進而 實施例係透過不同長 型壓電平面喇。八，藉 片30、 30Β的長度規 頻響應狀態，使複數 生膜片30、 30Β所構 寬音域的實用效果。 框圍型態 各該透空 置不同長 長度之振 達到寬音 度之框架 此透過變 格，即可 組透空狀 成的具有 10 ivmjy()65 補充說明的是，該壓電平面喇。八能夠應用於音響、電 电腦等電器，並利用其框架組合定位於所述電器所預 言Si 梦 、設空間令。或者，該壓電平面喇。八中之框架10，亦 可藉i π、+、 電器之本身構造直接形成其框圍型態。 本創作之優點： 1 '主要利用該多數雙模態壓電片所構成之壓電致動器固 定於振動發生膜片兩側，透過雙模態壓電片的高變形 量使振動發生膜片產生高音壓的聲音，配合不同雙模 •癌壓電片驅動電壓的相位控制，以調整振動發生膜片 的振動行為，降低振動發生膜片的共振現象，使振動 發生膜片產生較平坦的音頻響應特性，產生寬頻化效 果’又利用雙模態壓電致動器的高應變輸出特點，令 振動發生膜片可產生低音域響應，成為兼具高音壓與 低音域性能之優異結構，且不須使用吸振材料來降低 共振現象，避免音壓受吸振材料影響降低，整體設計 級成具有低音域響應與寬頻效果的壓電平面喇ηΛ，提 供薄型化電子產品内建音樂高品質喇。八的用途。 2 、 从 、藉由該振動發生膜片與框架間呈間隔關係之該二側透 過軟質連結片與框架連結之結構設計，俾可減少框架 對振動發生膜片產生的箝制效應，避免振動發生膜片 振幅受限導致音壓降低的問題，因軟質連結片固定了 振動發生膜月中央部份，能夠有效避免振動發生膜片 振動時因邊緣支撐力不足所產生的顫動，故可減少噪 音與失真問題。 11 M409665 3 、藉由該壓電致動器係以懸臂式固定於框架上之結 計，俾可提高電壓驅動時的振動發生膜片的振動 量，以產生高的音壓輸出。 4 、藉由該框架包括有複數個透空狀組設空間以供設 同長度振動發生膜片之結構設計，俾可透過變化 不同振動發生膜片的長度規格即可改變整體壓電 剩σ八的音頻響應，使壓電平面剩b八具有更平穩的 響應，達到拓寬音域的實用效杲。 上述實施例所揭示者係藉以具體說明本創作，且 雖透過特定的術語進行說明，當不能以此限定本新型 之專利範圍；熟悉此項技術領域之人士當可在瞭解本 之精神與原則後對其進行變更與修改而達到等效目的 此等變更與修改，皆應涵蓋於如后所述申請專利範圍 定之範疇中。 構設 位移 置不 兩側 平面 音頻 文中 創作 創作 ，而 所界 12 M409665 【圖式簡單說明】 第 1 圖 :本創作壓電平面 第 2 圖 :本創作之壓電致 第 3 圖 :本創作之壓電致 第 4 圖 :本創作之軟質連 面喇队的音頻響 第 5 圖 :本創作之雙模態 之剖視圖。 第 6 圖 :本創作之雙模態 第 7 圖 :本創作之雙模態 響應之改變狀態 第 8 圖 :本創作之框架為 【主要元件符號說明】 框架 側架部 •透空狀組設空間 籲壓電致動器 雙模態壓電片 金屬片 壓電片 電極 壓電陶瓷片 有機質高分子材料 條狀内凹部 振動發生膜片 軟質連結片 叭較佳實施例之平面圖。 器結構較佳實施例之平面圖。 器結構較佳實施例之剖視圖。 片使用彈性尼龍網時其壓電平 曲線圖。 電致動器結構型態另一實施例 電片為間隔設置型態例圖。 電片驅動電壓相位變化對音頻 線圖。 數框圍型態構成之實施例圖。 0
1、1 2 3、1 3 B
0、 2 Ο B、2 0 C 1、 2 1 C 11 12 13 14 15 2
0、3 Ο B 0 13