TWI462598B - 駐極體薄膜之製造方法及包含該駐極體薄膜之揚聲器 - Google Patents
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Description
本發明係關於駐極體材料，且特別關於一駐極體揚聲器與其製造方法。
一靜電揚聲器依照庫倫定律(coulomb's law)，同時具有相異或同性之電荷的兩個導體可產生推或挽力(push or pull force)。交變的推挽靜電力可導致具靜電荷振動板(diaphragm)的振動，且因此產生聲音。一靜電揚聲器一般包括兩個多孔導電板或電極板與一介於導電板或電極板之間且由其所驅動的振動板。氣隙(air gap)可將電極與振動板隔開以提供振動板振動之空間。振動板通常薄且輕，且因此使靜電揚聲器之暫態反應(transition response)、於高頻之延伸性(expansion capability)、聲音流暢度(smoothness of sound)、聲音逼真度(acoustic fidelity)與低失真度(distortion)，優於其他形式之揚聲器，例如電動(dynamic)、動圈(moving coil)式或壓電(piezoelectric)式揚聲器。此外，振動板必須具備靜電荷，以當訊號傳至電極板時，在藉由電極板所形成電場的作用下，允許誘導靜電力驅動振動板。
由於結構簡單，靜電揚聲器可被製造成多種尺寸以適應日增之對於小且薄之電子裝置的需要。然而一般靜電揚聲器選用一直流對直流電源轉換器(DC-DC converter)以提供由導體所構成振動板上的靜電荷。考慮到直流對直流電源轉換器之尺寸、成本與電源消耗，已發展駐極體材料來取代直流對直流電源轉換器。駐極體為一具有一準永久電荷或偶極極化的介電材料。一駐極體產生內部及外部電場，其可為一永磁的靜電等效，請參閱G. M. Sessler於1980在Topics in Applied Physics vol. 33第一章第1頁所載及美國專利第4,288,584號(Mishra)。駐極體電荷可包括淨電荷(例如表面及/或空間電荷)及/或偶極極化。淨電荷包括捕捉正及負電荷載體層。
一示範之駐極體揚聲器顯示於第1圖中，其可包括多孔電極板6a與6b及一駐極體振動板4。電極6a與6b可具有一些開口61a與61b且於各電極板上至少具有30%開孔率。電極板6a與6b可由金屬或覆蓋導電薄膜之塑膠材料形成。開口61a與61b可提供允許聲波通過。駐極體振動板4可包括一導電層2,其被夾於駐極體層1a與1b之間。駐極體層1a與1b可包括正電荷或負電荷或經定位後於駐極體振動板4的垂直方向具有相對偶極極化。藉由支持構件5a與5b可維持電極板6a與6b及駐極體振動板4在適當的地方。可由絕緣材料製造支持構件5a與5b。藉由絕緣元件51a、51b、52a與52b可將電極板6a、6b與駐極體振動板分開。在一駐極體揚聲器之操作中，各訊號源7a與7b分別經由導線8a與8b輸出一交替訊號至電極板6a與6b。訊號導致在電極板6a與6b及駐極體層1a與1b間發展一時變電場(time-varying electric field),而於電極板6a與6b及駐極體振動板4之間產生一靜電力。靜電力可導致駐極體振動板4振動而產生聲音。所產生之聲波可通過孔洞61a與61b,因此，聲波可於駐極體揚聲器外被收聽。
然而，為了使駐極體揚聲器增強其聲音逼真度(acoustic fidelity)與低失真度(low distortion)，其需要一具有極佳之駐極體特性的駐極體材料與需要小心處理的製程以製造一薄的駐極體-金屬-駐極體結構。已知可由不同聚合物製作駐極體。藉由一直流電暈處理，於聚合物駐極體薄膜中產生電荷。上述不同的聚合物包括含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(poly-tetrafluoroethylene,PTFE)與氟化乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP)，其即使於高溫及高濕度下仍可提升穩定的駐極體特性。然而，含氟聚合物可能較昂貴且需要特定的製程技術。含氟聚合物表面具有低的摩擦係數，致無緊抓或黏附-鬆脫(stick-slip)特性，因此，這些含氟聚合物無法緊密黏合金屬且不適合用來製成駐極體揚聲器系統中的一駐極體振動板。已知亦可由非氟聚合物製作駐極體，例如聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚碳酸酯樹脂(polycarbonate,PC)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)及環烯烴共聚合物(cyclic olefin copolymer,COC)。上述這些非氟聚合物應用於製作駐極體振動板時是較含氟聚合物應用於製作駐極體揚聲器容易得多。然而，由這些非氟聚合物製作的駐極體的最初高表面電壓，會相當快速地下降，特別於高濕度時。因此，實有必要製作一種非氟聚合物駐極體，其駐極體特性可維持一較長時間週期。
美國專利第4,654,546號及第6,852,402號揭露一種由聚丙烯製作的多孔鐵駐極體薄膜(cellular ferroelectret film)，在電暈充電的過程中，電場導致每一聚合物晶胞內產生介電崩潰，介電崩潰儲存相同或相異電荷於晶胞的相對內表面。多孔鐵駐極體的每一晶胞其側壁具有扮演類似一偶極的空間電荷，因此，多孔鐵駐極體扮演類似一偶極駐極體，其具有一大偶極矩且較固態駐極體具有更佳駐極體特性。
習知技藝中，多孔鐵駐極體的孔洞是由包含例如矽酸鹽微細外來顆粒的聚合物進行聚合物高度拉伸時自發性開孔所形成的。同時或依序以兩垂直方向拉伸，以形成具有透鏡形狀孔洞的薄膜。由於電漿電子無法足夠加速，以離子化氣體分子，致孔洞對於藉由內部微電漿放電的有效充電來說常常太過淺碟。此外，當使用一薄膜拉伸技術製作一多孔鐵駐極體時，薄膜厚度的控制亦相當困難。
本發明之一實施例，提供一種駐極體薄膜的製作方法，包括：提供一含聚合物之溶液，該含聚合物之溶液包括至少一聚合物材料，至少一溶劑，以及至少一介面活性劑；塗覆該含聚合物之溶液，以提供一濕潤聚合物薄膜；移除該濕潤聚合物薄膜中至少一部分之溶劑，以提供一聚合物薄膜；以及對該聚合物薄膜進行一電暈充電，以形成該駐極體薄膜。
本發明之一實施例，提供一種揚聲器，包括：一音頻訊號輸入，其具有一第一訊號源端與一第二訊號源端，該音頻訊號輸入用以接受一音頻訊號；兩電極，被設置為彼此分離；以及一駐極體薄膜，包括至少一駐極體層(electret layer)，且遠端耦合於該兩電極之間。值得注意的是，該兩電極之一第一電極與該第一訊號源端耦合，該兩電極之一第二電極與該第二訊號源端耦合。該駐極體薄膜與該第一電極及該第二電極相互作用，以回應由該第一訊號源端與該第二訊號源端提供的音頻訊號。此外，該駐極體薄膜藉由振動以產生聲音。在一實施例中，該駐極體層包括一聚合物層，其具有複數個孔洞且由一濕潤聚合物薄膜所形成。
為了讓本發明能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：
本發明之一實施例中，可於非氟聚合物薄膜內產生孔洞，藉此改善非氟聚合物駐極體薄膜的駐極體特性。在一實施例中，孔洞形狀可類似球狀，且其內表面可包含部分放電。一駐極體揚聲器可由一非氟聚合物駐極體薄膜的駐極體振動板所製作。本發明之一實施例，可提供一種多孔非氟聚合物駐極體薄膜的製作方法。
本發明之一實施例係關於一非氟聚合物駐極體薄膜，其由一含聚合物的溶液所形成。含聚合物的溶液可包括至少一聚合物材料與至少一介面活性劑。聚合物材料可包括一或多種環烯烴共聚合物(cyclic olefin copolymer,COC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)、高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)與聚丙烯(polypropylene,PP)。介面活性劑可包括一或多種(n+1)-羥基烷酸((n+1)-hydroxy-alkanoic acid)、(n+1)-胺基烷酸((n+1)-amino-alkanoic acid)、HO-(CH2
)n
-COOH、2,3-雙-(n-羥基-烷氧基)-琥拍酸(2,3-bis(n-hydroxy-alkyloxy)-succinic acid)、2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-amino-alkyloxy)-succinic acid)、(n+1)-三唑烷酸((n+1)-triazol-alkanoic acid)、2,3-雙-(n-三唑-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-triazol-alkyloxy)-succinic acid)、十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS)、兩性介面活性劑、非離子型介面活性劑、陰離子型介面活性劑與陽離子型介面活性劑。為溶解聚合物材料與介面活性劑於溶液形態，於含聚合物的溶液中可加入一或多種的溶劑，例如丙酮、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、對二甲苯(p-xylene)、二氯甲烷(dichloromethane)、三氯甲烷(chloroform)、n-甲基吡咯酮(n-methylpyrrolidone,NMP)與二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)。第2圖顯示一長鏈疏水碳氫化合物之分子式。此碳氫化合物可具有一高極性羧酸官能基(carboxylic acid group)[-COOH]於一端；在另一端，其可為羥基官能基或胺基官能基，因此可生成(n+1)-羥基烷酸或(n+1)-胺基烷酸。在本發明之一實施例中，混合之聚合物溶液可包括羥基酸化合物(hydroxyl acid compound)，例如8-羥基辛酸的介面活性劑與環烯烴共聚合物的聚合物材料。具體而言，以重量濃度1-10,000ppm之羥基酸化合物可溶於四氫呋喃中而產生溶液A1。重量百分比濃度0.1-15之環烯烴共聚合物可溶於一溶劑例如甲苯、二甲苯或對二甲苯中，以產生溶液B1。在一例子中，環烯烴共聚合物可為德國TOPAS環烯烴共聚合物或Arton環烯烴共聚合物中的至少一個，包括但不限於品級8007、6013、5013、5017與6017。溶液A1和B1根據一定比例進行混合，使得所得混合之聚合物溶液中，溶液A1以重量計算約為0.01-30,000ppm。在一實施例中，8-羥基辛酸可具有如下之結構HO-(CH2
)n
-COOH，n=7。
在本發明之另一實施例中，混合之聚合物溶液可包括羥基酸化合物，例如8-羥基辛酸的介面活性劑與聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯聚合物材料中至少一種。具體而言，1-10,000ppm之羥基酸化合物可溶解於例如二氯甲烷或三氯甲烷溶液中以產生溶液A2。聚合物，如聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯，以0.1-10重量百分比溶解於一溶劑以形成溶液B2-1、B2-2、B2-3與B2-4。在一例子中，溶劑可為三氯甲烷。溶液A2可以與溶液B2-1、B2-2、B2-3或B2-4按一定比例混合，使所得混合之聚合物溶液中，溶液A2以重量計算約為0.01-30,000ppm。
第3圖顯示一長鏈疏水碳氫化合物之分子式。此碳氫化合物具有兩個高極性羧酸官能基[-COOH]於一端；在另一端，其可具有羥基官能基或胺基官能基，因此可生成2,3-雙-(n-羥基-烷氧基)琥珀酸與2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)琥珀酸。在本發明另一實施例中，混合之聚合物溶液可包括2,3-雙-(n-羥基-烷氧基)琥珀酸與2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)的至少一種。以重量計算1-10,000ppm的2,3-雙-(n-羥基-烷氧基)-琥珀酸或2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)-琥珀酸可溶解於溶劑中，以形成溶液A3。在一實施例中，溶劑可為四氫呋喃、二氯甲烷或三氯甲烷。溶液A3可以與B2-1、B2-2、B2-3或B2-4按一定比例混合，使所得混合之聚合物溶液中，溶液A3以重量計約為0.01-30,000ppm。
在一實施例中，利用一含聚合物的溶液製作一駐極體薄膜的方法可包括以下步驟。將大約15wt%的Topas環烯烴共聚合物8007小球溶於一甲苯溶液(例如甲苯,Acros,99%,密度約0.866g/mL)。加熱上述溶液至80℃及/或攪拌，以提供溶液A。於室溫(約25℃)下，將大約0.01~1wt%的8-羥基辛酸溶於四氫呋喃(例如四氫呋喃,Aldrich,99%,密度約0.899g/mL)，以提供溶液B。溶液A與溶液B可以95~5的重量比混合。在一實施例中，將混合溶液置於一攪拌器約10分鐘與一超音波裝置(例如超音波攪拌器或清洗器)約5分鐘，得到溶液C。
將溶液C旋轉塗佈於一銅箔基板，例如利用一旋轉塗佈裝置，以大約1,500rpm的條件操作約2次，每次約20秒，以提供一濕潤聚合物薄膜。濕潤聚合物薄膜以室溫或20~25℃乾燥約30分鐘，亦可置於一真空烘箱(約0.1托)或一壓力低於大氣壓的烘箱中加熱約8小時。薄膜中大部分或全部的溶劑或水會蒸散，可得到一具有平均尺寸約1微米孔洞的聚合物薄膜。在一實施例中，多孔聚合物薄膜的厚度約為8±1微米。
於薄膜形成後，進行一充電製程，例如在一實施例中，利用一具有一針板(偏壓-20KV)的放電裝置，以形成一駐極體薄膜。放電板或針與薄膜之間的距離大約可為4公分。在一實施例中，充電製程可在溫度約20~25℃，相對濕度(relative humidity,RH)約45~50%的條件下進行。溫度、距離、相對濕度及放電偏壓可依據不同因素加以調整，例如上述參數值、其他外部條件、薄膜材料、厚度或性質及預期的駐極體特性。
在一實施例中，利用一含聚合物的溶液製作一駐極體薄膜的方法可包括以下步驟。將大約15wt%的Topas環烯烴共聚合物8007小球溶於一甲苯溶液(例如甲苯,Acros,99%,密度約0.866g/mL)。加熱上述溶液至80℃及/或攪拌，以提供溶液A。於室溫(約25℃)下，將大約1wt%的2-(6-硫醇己基)丙二酸(2-(6-mercaptohexyl)malonic acid)溶於四氫呋喃(例如四氫呋喃，Aldrich,99%,密度約0.899g/mL)，以提供溶液B。溶液A與溶液B可以90~10的重量比混合。在一實施例中，將混合溶液置於一攪拌器約10分鐘與一超音波裝置(例如超音波攪拌器或清洗器)約5分鐘，得到溶液C。
將溶液C旋轉塗佈於一銅箔基板，例如利用一旋轉塗佈裝置，以大約1,500rpm的條件操作約2次，每次約20秒，以提供一濕潤聚合物薄膜。濕潤聚合物薄膜以室溫或20~25℃乾燥約30分鐘，亦可置於一真空烘箱(約0.1托)或一壓力低於大氣壓的烘箱中加熱約8小時。薄膜中大部分或全部的溶劑或水會蒸散，可得到一具有平均尺寸約100奈米孔洞的聚合物薄膜。在一實施例中，多孔聚合物薄膜的厚度約為8±1微米。
於薄膜形成後，進行一充電製程，例如在一實施例中，利用一具有一針板(偏壓-20KV)的放電裝置，以形成一駐極體薄膜。放電板或針與薄膜之間的距離大約可為4公分。在一實施例中，充電製程可在溫度約20~25℃，相對濕度(relative humidity,RH)約45~50%的條件下進行。溫度、距離、相對濕度及放電偏壓可依據不同因素加以調整，例如上述參數值、其他外部條件、薄膜材料、厚度或性質及預期的駐極體特性。
在一實施例中，利用一含聚合物的溶液製作一駐極體薄膜的方法可包括以下步驟。將大約15wt%的Topas環烯烴共聚合物8007小球溶於一甲苯溶液(例如甲苯,Acros,99%,密度約0.866g/mL)。加熱上述溶液至80℃及/或攪拌，以提供溶液A。於室溫(約25℃)下，將大約1wt%的2-(10-羥基癸基)丙二酸(2-(10-hydroxydecyl)malonic acid)溶於四氫呋喃(例如四氫呋喃,Aldrich,99%,密度約0.899g/mL)，以提供溶液B。溶液A與溶液B可以95~5的重量比混合。在一實施例中，將混合溶液置於一攪拌器約10分鐘與一超音波裝置(例如超音波攪拌器或清洗器)約5分鐘，得到溶液C。
將溶液C旋轉塗佈於一銅箔基板，例如利用一旋轉塗佈裝置，以大約1,500rpm的條件操作約2次，每次約20秒，以提供一濕潤聚合物薄膜。濕潤聚合物薄膜以室溫或20~25℃乾燥約30分鐘，亦可置於一真空烘箱(約0.1托)或一壓力低於大氣壓的烘箱中加熱約8小時。薄膜中大部分或全部的溶劑或水會蒸散，可得到一具有平均尺寸約400奈米孔洞的聚合物薄膜。在一實施例中，多孔聚合物薄膜的厚度約為8±1微米。
於薄膜形成後，進行一充電製程，例如在一實施例中，利用一具有一針板(偏壓-20KV)的放電裝置，以形成一駐極體薄膜。放電板或針與薄膜之間的距離大約可為4公分。在一實施例中，充電製程可在溫度約20~25℃，相對濕度(relative humidity,RH)約45~50%的條件下進行。溫度、距離、相對濕度及放電偏壓可依據不同因素加以調整，例如上述參數值、其他外部條件、薄膜材料、厚度或性質及預期的駐極體特性。
在本發明之一實施例中，混合之聚合物溶液可包括至少兩種不同之聚合物溶液。重量百分比為1-15的環烯烴共聚合物可溶解於溶劑中以形成溶液A4。不同類型的聚合物材料，如聚苯乙烯可溶解於溶劑中以形成溶液B4。在一例子中，溶劑可以是甲苯、二甲苯與對二甲苯中的至少一種。以適當比例混合溶液A4和B4，由此得到一混合溶液。在乾燥與電暈充電(corona charge)製程後，可以觀察到混合聚合物的表面電壓較原始聚合物的表面電壓有所增加。第5圖為顯示環烯烴共聚物和聚苯乙烯混合物的表面電壓的曲線圖。如第5圖所示，混合之環烯烴共聚合物/聚苯乙烯於一85/15或15/85的比例中，其表面電壓至少增加190%。可以發現，混合聚合物具有結晶介面，且因此改善電荷儲存能力與穩定度。
在一實施例中，聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯與聚氯乙烯之至少一個可溶於一溶劑，例如甲苯、二甲苯或對二甲苯中。此外，聚乙烯與聚丙烯之至少一個在約120℃溫度下溶解於對二甲苯中，以一適合的比例將這些溶液進行混合，由此產生一混合溶液。與上述實施例相似，在另一實施例中，聚亞醯胺與聚醚醯亞胺可溶於一溶劑中，例如n-甲基呲咯酮或二甲基甲醯胺，以一適合的比例將這些溶液進行混合，由此產生一混合溶液。
在本發明另一實施例中，於上述實施例中提到的聚合物溶液可包括或更包括一高極性羧酸[-COOH]，以改善駐極體性質。在一實施例中，於上述實施例所提到的聚合物溶液可塗覆於一不織布(non-woven)材料上，如聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(poly(ethylene terephthalate),PET)、尼龍(nylon)、聚丙烯與尼龍的混合物或聚丙烯與聚對苯二甲酸乙二酯的混合物。在一實施例中，聚合物溶液可更包括奈米尺寸顆粒或微米尺寸纖維。在一例子中，顆粒或纖維可為聚對苯二甲酸乙烯酯(poly(ethylene terephthalate),PET)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)、氟化乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP)、二氧化矽(silicon dioxide)、氧化鋁、二氧化鈦與高密度聚乙烯的至少一種。
為製成駐極體層，可利用旋轉塗佈(spin coating)、網版印刷(screen-printing)、噴霧塗佈(spraying coating)、濺鍍、蒸鍍與刮刀塗佈(scraping)技術的至少之一塗覆上述混合溶液於一表面或一下方層，以形成一濕潤聚合物薄膜。之後例如於一受控制環境或一控制溫度中乾燥此濕潤聚合物薄膜。在一實施例中，可提供一溫度20~25℃的環境，然而，可改變環境條件，以控制乾燥製程，例如使用一如上所述的烘箱。乾燥製程允許移除濕潤聚合物薄膜中至少一部分的溶劑，以提供一聚合物薄膜。在乾燥製程中，聚合物與高極性化合物可形成一自我組裝(self-assembling)結構，其具有於奈米至微米尺寸範圍之孔洞。在一實施例中，依上述製程所形成的聚合物薄膜具有複數個尺寸介於約數奈米的孔洞，例如10奈米至約10微米。此種結構可增加混合聚合物之駐極體區域。
在一實施例中，當介面活性劑濃度高於臨界微胞濃度(critical micelle concentration,CMC)時，於含聚合物的溶液中會形成聚合物/介面活性劑微胞，而形成的孔洞在一電暈充電過程中可維持介電崩潰，改善非氟聚合物駐極體薄膜的駐極體特性。在一實施例中，聚合物材料與介面活性劑的重量比約為0.01~105
ppm。
此外，藉由一充電製程可改善聚合物層之駐極體特性或導入聚合物層的電荷，例如一電暈充電製程。一非氟駐極體薄膜可藉由上述揭露的製程而形成。在一例子中，可將環烯烴共聚合物之駐極體特性提高至140%，如第6圖所示。可藉由連續式捲繞(roll-to-roll)製程來形成一駐極體層，如第4圖中之1a與1b。形成之駐極體層的厚度約為0.5-100μm。
參見第4圖，薄膜4包括兩個駐極體層1a與1b及一位於駐極體層1a與1b之間的導電層2。駐極體層可利用上述相關之製程來形成。導電層2可為金、銀、鋁、銅或其他導電材料來製成。可藉由噴霧塗佈(spraying coating)、旋轉塗佈、濺鍍(sputtering)、蒸鍍(evaporation)與網版印刷製程中的至少一種將導電層2覆蓋於駐極體層1a上，以形成結構3。在一實施例中，使用電子束蒸鍍(e-beam evaporator)將金屬層蒸鍍至駐極體層上。經由一真空熱壓合(vacuum thermal compression)、機械壓合或連續式捲繞(roll-to-roll)製程技術將駐極體層1b形成於結構3之上，以形成一駐極體-金屬-駐極體薄膜。一電暈充電製程可增加薄膜4之電荷儲存穩定度。在此考量下，薄膜4可適用於如駐極體揚聲器使用之振動板。在一例子中，一靜電揚聲器包括薄膜4與兩電極，電極與一音頻訊號輸入電性耦合。電極具有開口以允許聲波通過開口。薄膜4被夾在電極之間，且各個電極與薄膜4之間都具有氣隙。薄膜4可為一與電極遠端耦合且與電極絕緣的促動器，以便與電極相互作用，回應來自音頻訊號輸入的音頻訊號，並振動以產生聲波。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1a、1b．．．駐極體層
2．．．導電層
3．．．結構
4．．．振動板或薄膜
5a、5b．．．支持構件
51a、51b、52a、52b．．．絕緣元件
6a、6b．．．多孔電極
61a、61b．．．開口
7a、7b．．．訊號源
8a、8b．．．導線
第1圖為先前技術之駐極體揚聲器的斷面圖。
第2圖為一疏水碳氫化合物之分子式。
第3圖為一疏水碳氫化合物之分子式。
第4圖顯示本發明一實施例駐極體揚聲器之部分斷面圖。
第5圖為一曲線圖，其顯示環烯烴共聚合物與聚苯乙烯之混合物的表面電壓。
第6圖為一表格，顯示於不同厚度中環烯烴共聚合物與混合之環烯烴共聚合物之表面電價。
1a、1b．．．駐極體層
2．．．導電層
3．．．結構
4．．．振動板或薄膜
Claims (33)
- 一種駐極體薄膜之製造方法，包括：提供一含聚合物之溶液，該含聚合物之溶液包括至少一聚合物材料與至少一介面活性劑；塗覆該含聚合物之溶液，以提供一濕潤聚合物薄膜；烘乾該濕潤聚合物薄膜，以提供一聚合物薄膜；以及對該聚合物薄膜進行一電暈充電，以形成一非氟聚合物駐極體薄膜，其中該含聚合物之溶液之至少一介面活性劑包括(n+1)-羥基烷酸((n+1)-hydroxy-alkanoic acid)、(n+1)-胺基烷酸((n+1)-amino-alkanoic acid)、2,3-雙-(n-羥基-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-hydroxy-alkyloxy)-succinic acid)、2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-amino-alkyloxy)-succinic acid)、(n+1)-三唑烷酸((n+1)-triazol-alkanoic acid)、2,3-雙-(n-三唑-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-triazol-alkyloxy)-succinic acid)、十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS)、兩性介面活性劑、非離子型介面活性劑、陰離子型介面活性劑與陽離子型介面活性劑至少之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該聚合物材料與該介面活性劑之重量比介於0.01~105 ppm。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該介面活性劑之濃度高於該含聚合物之溶液之一 臨界微胞濃度(critical micelle concentration,CMC)。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中塗覆該含聚合物之溶液包括利用旋轉塗佈、網版印刷、噴霧塗佈、濺鍍、蒸鍍與刮刃塗佈(scraping)製程中之至少一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，更包括自該聚合物薄膜移除至少一部分之該介面活性劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，更包括耦合該駐極體薄膜與兩彼此分離設置之電極板，並將該駐極體薄膜夾於該兩電極板之間，以提供一駐極體揚聲器。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該含聚合物之溶液包括一混合之聚合物溶液，其包括至少兩聚合物材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該含聚合物之溶液之至少一聚合物材料包括環烯烴共聚合物(cyclic olefin copolymer,COC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)、高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)與聚丙烯(polypropylene,PP)至少之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方 法，其中該含聚合物之溶液更包括至少一溶劑。
- 如申請專利範圍第9項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該溶劑包括丙酮、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、對二甲苯(p-xylene)、二氯甲烷(dichloromethane)、三氯甲烷(chloroform)、n-甲基呲咯酮(n-methyl-pyrrolidone,NMP)與二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)至少之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該聚合物薄膜具有複數個孔洞，其尺寸範圍介於10奈米至10微米之間。
- 一種揚聲器，包括：一音頻訊號輸入，其具有一第一訊號源端與一第二訊號源端，該音頻訊號輸入用以接受一音頻訊號；兩電極，彼此分離設置，該兩電極之一第一電極與該第一訊號源端耦合，該兩電極之一第二電極與該第二訊號源端耦合；以及一駐極體薄膜，包括至少一駐極體層(electret layer)，且遠端耦合於該第一電極與該第二電極之間，該駐極體薄膜與該第一電極及該第二電極相互作用，以回應由該第一訊號源端與該第二訊號源端提供的音頻訊號並振動以產生聲音，其中該駐極體層包括一非氟聚合物層，其具有複數個孔洞且由一含聚合物之溶液所形成，其中該含聚合物之溶液包括至少一聚合物材料與至少一介面活性劑，該至少一介面活性劑包括(n+1)-羥基烷酸((n+1)-hydroxy-alkanoic acid)、(n+1)-胺基烷酸((n+1)-amino-alkanoic acid)、2,3- 雙-(n-羥基-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-hydroxy-alkyloxy)-succinic acid)、2,3-雙-(n-胺基-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-amino-alkyloxy)-succinic acid)、(n+1)-三唑烷酸((n+1)-triazol-alkanoic acid)、2,3-雙-(n-三唑-烷氧基)-琥珀酸(2,3-bis(n-triazol-alkyloxy)-succinic acid)、十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate,SDS)、兩性介面活性劑、非離子型介面活性劑、陰離子型介面活性劑與陽離子型介面活性劑至少之一。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液包括一混合之聚合物溶液，其包括至少兩聚合物材料。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液包括環烯烴共聚合物(cyclic olefin copolymer,COC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)、聚亞醯胺(polyimide,PI)、聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)、高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)與聚丙烯(polypropylene,PP)至少之一。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液更包括至少一溶劑。
- 如申請專利範圍第15項所述之揚聲器，其中該溶劑包括丙酮、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)、甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)、對二甲苯(p-xylene)、二氯甲烷 (dichloromethane)、三氯甲烷(chloroform)、n-甲基呲咯酮(n-methyl-pyrrolidone,NMP)與二甲基甲醯胺(dimethylformamide,DMF)至少之一。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該等孔洞之尺寸範圍介於奈米至微米尺寸。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體薄膜更包括一導電層，其中該駐極體層形成於該導電層之至少一側上。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體層經由噴霧塗佈、旋轉塗佈、濺鍍、蒸鍍(evaporation)、網版印刷與刮刃塗佈(scraping)製程中之至少一種來形成於一下方層上。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體薄膜為一遠端耦合到該電極並與該電極絕緣之促動器，以使該促動器相對該電極振動。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體薄膜夾於該第一與第二電極之間，且該第一電極與該第二電極之各個與該駐極體薄膜之間都具有氣隙。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體薄膜包括一金屬薄膜夾設於兩駐極體層間。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該第一與第二電極至少之一具有開口，以允許該聲音通過該開口。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體薄膜包括一在其上形成駐極體層之不織布材料。
- 如申請專利範圍第24項所述之揚聲器，其中該不織布材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙烯酯(Poly(ethylene terephthalate),PET)與尼龍(nylon)至少之一。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該駐極體層包括奈米尺寸顆粒與微米尺寸纖維至少之一。
- 如申請專利範圍第26項所述之揚聲器，其中該奈米尺寸顆粒與該微米尺寸纖維至少之一包括聚對苯二甲酸乙烯酯、聚四氟乙烯(poly-tetrafluoroethylene,PTFE)、氟化乙丙烯(fluorinated ethylene propylene,FEP)、二氧化矽(silicon dioxide)、二氧化鈦、氧化鋁與高密度聚乙烯至少之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該含聚合物之溶液之至少一介面活性劑包括至少一碳氫化合物，具有分子式Y-(CH2 )n -COOH，其中Y為OH、NH2 或SH，n介於5~10。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該含聚合物之溶液之至少一介面活性劑包括至少一碳氫化合物，具有分子式Y-(CH2 )n -CH(COOH)2 ，其中Y為OH、NH2 或SH，n介於5~10。
- 如申請專利範圍第1項所述之駐極體薄膜之製造方法，其中該含聚合物之溶液之至少一介面活性劑包括2-(6-硫醇己基)丙二酸(2-(6-mercaptohexyl)malonic acid)。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液包括至少一碳氫化合物，具有分子式Y-(CH2 )n -COOH，其中Y為OH、NH2 或SH，n介於5~10。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液包括至少一碳氫化合物，具有分子式Y-(CH2 )n -CH(COOH)2 ，其中Y為OH、NH2 或SH，n介於5~10。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該含聚合物之溶液包括2-(6-硫醇己基)丙二酸(2-(6-mercaptohexyl)malonic acid)。
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