TWM492586U - 壓電型揚聲器 - Google Patents

Description

壓電型揚聲器

本創作係有關於一種揚聲器，特別是指一種壓電型揚聲器。

揚聲器是一種電聲換能器，其係透過物理效應將電能轉換為聲能，根據不同電聲轉換的物理效應，可將揚聲器區分為多種類型，如電磁式揚聲器、壓電式揚聲器、電容式揚聲器或電動式揚聲器等等。隨著科學技術的飛速發展，電子產品的發展逐漸走向輕量化和小型化。因此，人們可隨時隨地使用電子產品及其相關的攜帶型小型化的立體聲耳機。當電子產品利用耳機播放聲音時，為藉由聲音轉換器將音頻轉成使用者可聽到音頻範圍。

現今耳機具有壓電元件，用於重播高音區域的音頻。並且，耳機亦具有低音揚聲器結構，可重現低音區域中的音頻。這樣的耳機，壓電元件較可降低成本並具有以下優點：價格比一般的揚聲器（平衡電樞或稱動鐵單元，簡稱：BA）低，使用平衡電樞類型的高音揚聲器較為便宜且為一般所屬領域所知。然而，一般的壓電元件為安裝在低音環形結構上，具有壓電元件的高音揚聲器不可能獲得所須的諧振頻率的聲音。此外，在播放低音與高音時，由於低音揚聲器和高音揚聲器的交叉點（分頻點）附近與正在播放的聲音重疊，造成聲音質量降低的問題。

有鑑於上述問題，本創作係提供一種壓電型揚聲器，用於將電訊號轉換為人耳可聽到之聲音，壓電型揚聲器包括殼體、分隔部、支撐基座、高音揚聲器及動態低音揚聲器；分隔部位於殼體，分隔部用於分隔殼體之內部空間。支撐基座位於殼體，支撐基座之一端固定於分隔部；高音揚聲器係由壓電元件所形成，且高音揚聲器支撐於支撐基座的另一端；動態低音揚聲器設置於殼體中而位於分隔部相對於高音揚聲器的另一側。

綜上所述，本創作利用支撐基座之一端固定於殼體，支撐基座之另一端支撐於高音揚聲器，高音揚聲器包含壓電元件，因此可調整所須的共振頻率及提供所須高音質的聲音。高音揚聲器為密封狀態，但亦未導致聲壓降低，壓電元件亦可確保良好的聲壓效果。此外，由於低音域之聲音是通過分隔部上的低音調節孔而輸出、在低音與高音交叉點附近的音量降低，藉此能夠在一個較廣域的頻帶內，輸出清晰的聲音。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。

第1圖係本創作之壓電型揚聲器實施例之剖視示意圖，第2A圖係本創作之壓電型揚聲器實施例之剖視示意圖，第2B圖係本創作之壓電型揚聲器實施例之俯視示意圖。請參閱第1圖、第2A圖及第2B圖，壓電型揚聲器10用於將媒體播放器或接收器所輸出之電訊號轉換為人耳可聽到之聲音，而壓電型揚聲器10使用換能器的聲音驅動方式，壓電型揚聲器10為具有薄膜結構150（動圈式，Dynamic）及高音揚聲器122（壓電式）。壓電型揚聲器10可運用於耳塞式耳機、頭戴式耳機或其它聲音重播裝置（例如音響）。壓電型揚聲器10包含殼體100、分隔部100a、支撐基座121、高音揚聲器122及動態低音揚聲器。

殼體100為盒子結構的外型。殼體100包括下殼體110和上殼體120，殼體100之內表面固定有分隔部100a，分隔部100a位於殼體100的內部空間，分隔部100a為水平形狀而與殼體100的底表面平行，且分隔部100a將殼體100的內部空間分隔成上、下兩個空間。並且，分隔部100a的兩側貫穿有複數低音調節孔111／112。在此，殼體110的直徑尺寸約為30mm。此外，殼體100包含一框架140，框架140固定於下殼體110之內壁面，框架140設置於分隔部100a的下方並與分隔部100a平行。框架140的兩側貫穿有複數通孔141／142，複數通孔141／142分別對應於低音調節孔111／112。

支撐基座121為圓筒狀結構的外型，支撐基座121之一端固定於分隔部100a，複數低音調節孔111／112對位於支撐基座121的左右兩側。在此，支撐基座121的直徑尺寸約為10mm。

高音揚聲器122為圓盤狀結構的外型，高音揚聲器122用於輸出高音的區域（5kHz〜45kHz）。在此，高音揚聲器122其係由壓電元件所形成，高音揚聲器122支撐於支撐基座121之另一端並形成密封狀態，雖然高音揚聲器122為密封狀態，但亦未導致聲壓降低。此外，共振頻率優選為5kHz〜7kHz。在此，高音揚聲器122的直徑尺寸約為9mm，支撐基座121略大於高音揚聲器122。請參閱第5A圖，本實施例中，高音揚聲器122可藉由支撐部280／281支撐於支撐基座121之另一端，並且，藉由調整支撐部280／281支撐於壓電元件260的距離來改變播放時的音頻頻帶（共振頻率）。

動態低音揚聲器包括有薄膜結構150及低音揚聲單元160。薄膜結構150設置於殼體100內，薄膜結構150位於分隔部100a，薄膜結構150相對於高音揚聲器122的另一側。在此，薄膜結構150用於輸出低音的區域（20Hz〜5kHz）。低音揚聲單元160位於支撐基座121的內部而相鄰於支撐基座121之一端，低音揚聲單元160位於分隔部100a，低音揚聲單元160對應於薄膜結構150。

低音揚聲單元160作動而帶動薄膜結構150振動，薄膜結構150在振動時，低音通過低音揚聲單元160與框架140下方之腔體空間中，進而輸出低音域的聲音。並且，低音域的聲音通過框架140之複數通孔141／142後，再經由低音調節孔111／112進入上殼體120，進入上殼體120之聲音再向外部輸出。在此，可藉由低音調節孔111／112的大小或數量來調整低音量，並且，可通過增加低音調節孔111／112的直徑大小來增加低音量。在輸出低音時，可使基頻（F0）變低為所需的低音頻率的範圍。另外，藉由下殼體110與上殼體120結合，使低音揚聲單元160和薄膜結構150密封於殼體100內，並通過密封的方式，可再現較低頻率的聲音範圍。

薄膜結構150的音頻與高音揚聲器122的音頻具有交叉的區域，薄膜結構150與高音揚聲器122的交叉點（分頻點）大約在3kHz至5kHz之間，輸入一個3kHz至5kHz之間的訊號，薄膜結構150與高音揚聲器122會同時發聲。因通過低音調節孔111／112及通孔141／142輸出的低音，容易切斷中高頻率（5kHz以上）的聲音，由薄膜結構150輸出而通過複數通孔141／142及複數低音調節孔111／112的聲音，在交叉點附近的音量降低，藉此能夠在一個較廣域的頻帶內，輸出清晰的聲音。

第3A圖係本創作之低音揚聲單元之外觀示意圖，第3B圖係本創作之低音揚聲單元之剖面示意圖。參照第3A圖及第3B圖，低音揚聲單元160包括音圈161、阻尼器162及磁鐵163。音圈161為銅線結構，音圈161以音圈骨架為中心纏繞於音圈骨架上。隨著薄膜結構150振動，音圈161為上下往復的伸縮作動。本實施例中，阻尼器162為波浪型，其一端連接於框架140，阻尼器162之另一端連接音圈161，並且，框架可為漏斗型結構。磁鐵163為環形磁體，磁鐵163可為鈷磁體或鐵氧體，磁鐵163設置於薄膜結構150的上方，磁鐵163套接於薄膜結構150上所突起之中心桿。

第4A圖係本創作之製造壓電元件之示意圖（一），參照第4A圖，說明第2A圖中之高音揚聲器122及其壓電元件的放大圖。本實施例中，高音揚聲器122包含振動片270及壓電元件260，形成一種單壓電晶片，特別說明的是，第4A圖為省略振動板270上其它電子零件，如電阻或晶體或振盪電路等。振動片270為樹脂或金屬所形成，振動片270上貼合壓電元件260。並且，壓電元件260是以鋯鈦酸鉛（PZT）所形成。在此，壓電元件260貼合在振動板270的表面，但不以此為限，振動板270的背面亦可貼合壓電元件260。另外，振動片270的表面可進一步貼合2層壓電元件260，並在振動片270的背面亦可進一步貼合2層壓電元件260，總計為4層的結構，但不以此為限。

第4B圖係本創作之製造壓電元件之示意圖（二），參照第4B圖，高音揚聲器122包含2個壓電元件261／262，形成一種雙壓電晶片。壓電元件261與壓電元件262相互貼合，本實施例與上述第4A圖的實施例相比較，敏感度具有加倍的效果。並且，壓電元件261／262的厚度為50μm。

第4C圖係本創作之製造壓電元件的示意圖（三），參照第4C圖，高音揚聲器122包含4個壓電元件263~266，4個壓電元件263~266相互貼合，4個壓電元件263~266之間設置有3個電極267。本實施例與上述第4A圖的實施例相比較，敏感度具有4倍的效果。

特別說明的是，耳機用的壓電型揚聲器10直徑大約在8mm至16mm的範圍，因此，高音揚聲器122的大小亦相對被限制。在此，為了提高高音揚聲器122之壓電元件260的靈敏度（Sensitivity），需要降低阻抗。並且，靈敏度越高則阻抗越小，所獲得的聲壓效果較好，而聲壓越大使音量播放的音量越大。在此，為具有一種低阻抗耳機，提供低阻抗耳機較容易出聲與驅動的作用。本實施例中，阻抗X是X=1／2πfC（f為頻率，C為電容）。若降低阻抗時，亦必須升高頻率和增加電容。換言之，為了獲得所需較佳的靈敏度，電容為100nF則相當於阻抗32Ω的聲壓。舉例而言，若要確保有大約100nF的電容，以9mm的振動片270的直徑尺寸為例，可透過在振動片270的表面設置2層壓電元件260，並且，在振動片270的背面亦設置2層壓電元件260，形成4層壓電元件260的結構來達成所需的聲壓。另外，也可以將振動片270連接放大器以提高聲壓。

第5A圖係本創作之支撐壓電元件的示意圖（一）。參照第5A圖，振動片270下方具有支撐部280／281，壓電元件260設置於振動片270上方，共振頻率是基於支撐部280／281的距離來決定的。其中，支撐部280／281之間的距離寬度，大約相等於壓電元件260的長方向的寬度。支撐部280／281的距離寬度愈大，共振頻率愈低。在此，由於支撐部280／281間距離較短的關係，共振頻率為最高。此外，壓電元件260的面積與電容成正比，壓電元件260若面積愈廣，則聲壓性能愈高。並且，壓電元件260的形狀不會影響聲壓性能，而本實施例中，高音揚聲器122為採取較大面積的壓電元件260作使用，確保良好且高水準的聲壓效果。

第5B圖係本創作之支撐壓電元件的示意圖（二）。參照第5B圖，振動片270上設置有壓電元件260，共振頻率是基於支撐部282／282的距離來決定，本實施例與第5A圖的實施例相比，支撐部282／283之間距離大於壓電元件260的長方向的寬度。因支撐部282／283之間距離的加大，使得本實施例之共振頻率低於第5A圖所具有的共振頻率。

第5C圖係本創作之支撐壓電元件的示意圖（三）。參照第5C圖，振動片270上設置有壓電元件260，而共振頻率是基於支撐部284／285的距離來決定。在此，支撐部284／285分別支撐於壓電元件260及振動片270，支撐部284／285為同一軸線的排列方式。本實施例相較於上述第5A圖及第5B圖的兩個例子，本實施例中的共振頻率為最低。

第6A圖係本創作使用耳機實施例之外觀示意圖，第6B圖係本創作使用耳機實施例之剖面示意圖。參閱第6A圖及第6B圖，為一種耳塞式的耳機200，耳機200具有圓筒狀結構的殼體210，殼體210之一側突出有圓柱形的外筒220，外筒220的外徑比殼體210的外徑小，外筒220上套接有耳墊230。殼體210內包括有第2A圖中所描述之壓電型揚聲器10，壓電型揚聲器10之高音揚聲器122相鄰於外筒220。並且，壓電型揚聲器10設置於殼體210內而靠近耳墊230之一側，壓電型揚聲器10被包覆於殼體210與耳墊230內。在此，如前所述，高音揚聲器122為密封狀態，但亦未導致聲壓降低，因此，可減輕由於耳墊230中的空氣洩漏而造成的聲音質量下降的問題，此外，由於通過低音調節孔111／112及通孔141／142輸出低音，可減少因耳墊230所洩漏的低音量。當人耳塞入於耳塞式的耳機200後，人耳內的鼓膜（耳膜）為相鄰於高音揚聲器122，壓電型揚聲器10之高音揚聲器122所輸出的高音域的聲音可在靠近鼓膜位置輸出，由於高音揚聲器122至鼓膜為止的空間很狹小，提供輸出高品質且清晰的高音域聲音。

第7圖係本創作使用另一耳機實施例之剖面示意圖，參閱第7圖，為一種耳塞式的耳機201，耳機201具有圓筒狀結構的殼體210，殼體210包括下殼體115與上殼體120。殼體210內包括有第2A圖中所描述之壓電型揚聲器10。框架145被設置在下殼體115的內壁面，動態低音揚聲器155設置於框架145，動態低音揚聲器155的設置方向相反於第6B圖動態低音揚聲器155的設置方向。

本實施例中，由於低音域之聲音是通過低音調節孔111／112及通孔141／142而進入上殼體120，因此可提供較多基頻（F0）變低為所需的低音頻率範圍的低音。也就是說，因通過低音調節孔111／112及通孔141／142輸出的低音，更為容易切斷中高頻率（5kHz或以上）聲音，通過低音調節孔111／112及通孔141／142的聲音，可由動態低音揚聲器155輸出、在交叉點附近的音量降低，藉此能夠在一個較廣域的頻帶內，輸出清晰的聲音。

第8A圖係本創作使用又一耳機實施例之外觀示意圖，第8B圖係本創作使用又一耳機實施例之剖視示意圖。參閱第8A圖及第8B圖。為一種頭戴式的耳機400，耳機400具有罩子外型之殼體410，殼體410長方向的長度為30mm。殼體410內包括有第2A圖中所描述之壓電型揚聲器10。另外，殼體410之一側包含有緩衝墊420，緩衝墊420大致為環形結構，緩衝墊420設置於對應於支撐基座121的另一端。殼體410與緩衝墊420間設置有分隔膜430，分隔膜430的材質為聚氨酯，分隔膜430對應於殼體410之開口處。

當人耳配戴於頭戴式的耳機400後，人耳內的鼓膜（耳膜）為相鄰於高音揚聲器122，壓電型揚聲器10之高音揚聲器122所輸出的高音域的聲音可在靠近鼓膜位置輸出，由於高音揚聲器122至鼓膜為止的空間很狹小，提供輸出高品質且清晰的高音域聲音。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本創作之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新新型，完全符合專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本創作之較佳實施例而已，當不能用以限定本創作所實施之範圍。即凡依本創作專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本創作專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

10‧‧‧壓電型揚聲器
100‧‧‧殼體
100a‧‧‧分隔部
110／115‧‧‧下殼體
111／112‧‧‧低音調節孔
120‧‧‧上殼體
121‧‧‧支撐基座
122‧‧‧高音揚聲器
140／145‧‧‧框架
141／142‧‧‧通孔
150／155‧‧‧薄膜結構
160‧‧‧低音揚聲單元
161‧‧‧音圈
162‧‧‧阻尼器
163‧‧‧磁鐵
200／201‧‧‧耳機
210‧‧‧殼體
220‧‧‧外筒
230‧‧‧耳墊
260~266‧‧‧壓電元件
267‧‧‧電極
270‧‧‧振動片
280~285‧‧‧支撐部
400‧‧‧頭戴式耳機
410‧‧‧殼體
420‧‧‧緩衝墊
430‧‧‧分隔膜

[第1圖] 係本創作之壓電型揚聲器實施例之外觀示意圖。 [第2A圖] 係本創作之壓電型揚聲器實施例之剖視示意圖。 [第2B圖] 係本創作之壓電型揚聲器實施例之俯視示意圖。 [第3A圖] 係本創作之低音揚聲單元之外觀示意圖。 [第3B圖] 係本創作之低音揚聲單元之剖面示意圖。 [第4A圖] 係本創作之製造壓電元件之示意圖（一）。 [第4B圖] 係本創作之製造壓電元件之示意圖（二）。 [第4C圖] 係本創作之製造壓電元件之示意圖（三）。 [第5A圖] 係本創作之支撐壓電元件之示意圖（一）。 [第5B圖] 係本創作之支撐壓電元件之示意圖（二）。 [第5C圖] 係本創作之支撐壓電元件之示意圖（三）。 [第6A圖] 係本創作使用耳機實施例之外觀示意圖。 [第6B圖] 係本創作使用耳機實施例之剖面示意圖。 [第7圖] 係本創作使用另一耳機實施例之剖面示意圖。 [第8A圖] 係本創作使用又一耳機實施例之外觀示意圖。 [第8B圖] 係本創作使用又一耳機實施例之剖視示意圖。

10‧‧‧壓電型揚聲器

100‧‧‧殼體

100a‧‧‧分隔部

110‧‧‧下殼體

111/112‧‧‧低音調節孔

120‧‧‧上殼體

121‧‧‧支撐基座

122‧‧‧高音揚聲器

140‧‧‧框架

141/142‧‧‧通孔

150‧‧‧薄膜結構

160‧‧‧低音揚聲單元

Claims (10)

1. 一種壓電型揚聲器，用於將電訊號轉換為人耳可聽到之聲音，該壓電型揚聲器包括： 一殼體； 一分隔部，位於該殼體，該分隔部用於分隔該殼體之內部空間； 一支撐基座，位於該殼體，該支撐基座之一端固定於該分隔部； 一高音揚聲器，其係由至少一壓電元件所形成，且該高音揚聲器支撐於該支撐基座的另一端；及 一動態低音揚聲器，設置於該殼體中，該動態低音揚聲器位於該分隔部相對於該高音揚聲器的另一側。
2. 如請求項1所述之壓電型揚聲器，其中該分隔部包含複數低音調節孔，位於該支撐基座的兩側。
3. 如請求項2所述之壓電型揚聲器，其中該殼體包含一框架，該框架平行於該分隔部。
4. 如請求項3所述之壓電型揚聲器，其中該殼體包含相間隔之一下殼體及一上殼體，該框架設置在該下殼體的內壁面。
5. 如請求項3所述之壓電型揚聲器，其中該框架形成有複數通孔，對應於該些低音調節孔。
6. 如請求項3所述之壓電型揚聲器，其中該動態低音揚聲器包含一薄膜結構及一低音揚聲單元，該薄膜結構與該低音揚聲單元位於該分隔部。
7. 如請求項6所述之壓電型揚聲器，其中該低音揚聲單元包括一音圈、一阻尼器及一磁體，該磁體相鄰設置於該動態低音揚聲器，該阻尼器之一端連接於該框架，該阻尼器之另一端連接該音圈。
8. 如請求項1所述之壓電型揚聲器，其中該動態低音揚聲器與該高音揚聲器密封於該殼體。
9. 如請求項1所述之壓電型揚聲器，其中該高音揚聲器更包含一振動片，該振動片貼合該至少一壓電元件。
10. 如請求項9所述之壓電型揚聲器，其中該高音揚聲器更包含複數支撐部，支撐於該振動片、該至少一壓電元件或其兩者。