TWI686091B - 薄膜揚聲器 - Google Patents
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Abstract
本發明有關一種薄膜揚聲器，其中包括：一薄膜基材，該薄膜基材能夠界定出一工作區域；兩導電層，該兩導電層至少覆蓋該薄膜基材位於該工作區域內的該上側面與該下側面；兩環狀導體，該兩環狀導體分別設置於該薄膜基材相對的兩側面，且貼合於該兩導電層位於該工作區域外圍的邊緣；以及兩導電元件，該兩導電元件分別具有和該兩環狀導體相對應的環形體，且覆蓋接觸於該兩環狀導體相對於該薄膜基材的一側面；該兩導電元件分別和一音源訊號輸出的兩極連接，而使得該音源訊號輸出的音源訊號能夠透過該兩導電元件以及該兩環狀導體傳導到該兩導電層。
Description
本發明有關於一種薄膜揚聲器，特別是指一種使用於音響裝置或電子產品上用以輸出聲音訊號的薄膜揚聲器。
隨著時代的進步與消費者對於便攜性之需求，使消費性電子產品日漸朝輕、薄及微型化發展，因此使用於電子產品上的各項零組件也都朝向微型化、薄形化方向發展。
以行動電話、隨身穿戴裝置、數位助理等類型的電子產品而言，揚聲器擔負著使得電子產品能將電子訊號轉換為聲音訊號的功能，因此為電子產品中重要的零組件之一。一般揚聲器依運作原理主要可分為動圈式(Dynamic)、靜電式(Electrostatic)及壓電式(Piezoelectric)，其中，動圈式揚聲器為目前最被廣泛使用之類型，但該種動圈式揚聲器的結構需要由永久磁鐵、線圈及音箱組成，因此使其體積龐大，且不易薄形化，故應用在輕薄短小的行動電子或穿戴電子裝置上會造成電子裝置的體積及厚度增加的情形，而面對電子產品微形及薄形化之設計趨勢，使動圈式揚聲器容易受體積約制而無法有進一步的發展。
傳統靜電式揚聲器的作用原理是將兩片開孔的固定電極板挾持導電振膜形成一種電容器，通過供給振膜直流偏壓以及給予兩個固定電極音頻的交流電壓，依據庫倫定律(Coulomb rule)，使導電振膜於靜電力協同作用下前後移動，並伴隨音頻訊號源而振動發聲，但靜電式揚聲器需要以高電壓驅動，因此需要外接高單價及龐大體積的擴大機，造成其無法普及。
壓電式揚聲器是利用壓電材料的壓電效應，當附加一個電場於壓電材料所造成材料變形的特性，用來推動震動薄膜發聲。壓電式揚聲器其結構簡單且不需外置音箱，故能固定於有限的空間內，為發展微形化電子產品應用之首選。然而，現有的壓電式揚聲器多數結構振膜和壓電元件為二個不同的元件，且壓電元件相對於振膜的面積相對微小，因此無法形成較大的震幅，因此導致了發聲效率不佳，且僅能於高音頻範圍獲得優越的表現，對於低音頻之表現效能不佳且失真率高。
同時，現有的壓電式揚聲器雖然採用薄膜為發音元件，但是其因為需要額外設置用以連接驅動電路與壓電元件的導電結構，以及用以支撐振膜的固定框架，因此造成其構造仍然相當複雜，而導致製造成本上升的缺點。
由於以上原因，造成現有的壓電式薄膜揚聲器使用上的種種不便，故如何透過結構改良，以解決前述各項問題，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明主要目的在提供一種薄膜揚聲器，其中包括：一薄膜基材，其中該薄膜基材具有相對的上側面與下側面，且該薄膜基材的上側面與下側面分別能夠界定出一工作區域；兩導電層，該兩導電層分別設置於該薄膜基材的上側面與下側面上，且至少覆蓋該薄膜基材位於該工作區域內的該上側面與該下側面；兩環狀導體，該兩環狀導體分別設置於該薄膜基材相對的兩側面；該兩環狀導體彼此相對且分別圍繞於該工作區域的邊緣，且分別貼合於該兩導電層位於該工作區域外圍的邊緣；以及兩導電元件，該兩導電元件分別設置於該兩環狀導體相對於該薄膜基材的一側面，該兩導電元件呈和該兩環狀導體相對應的環形體，且覆蓋接觸於該兩環狀導體相對於該薄膜基材的一側面；該兩導電元件分別和一音源訊號輸出的兩極連接，而使得該音源訊號輸出的音源 訊號能夠透過該兩導電元件以及該兩環狀導體傳導到該兩導電層。
本發明一優選實施例，其中該薄膜基材為聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜。
本發明一優選實施例，其中該兩導電層為金屬薄膜或金屬氧化物薄膜。
本發明一優選實施例，其中該兩環狀導體為導電膠或為以電鍍方式設置於該兩導電層表面的金屬導體層。
本發明一優選實施例，其中進一步包括一框體結構，該框體結構設置於該薄膜基材位於該工作區域邊緣的位置，使得該薄膜基材於該工作區域的範圍內形成平面狀態。
本發明一優選實施例，其中該框體結構包括：一下框體及一上框體，該上框體與下框體相對地設置於該薄膜基材工作區域邊緣位置的上側面與下側面，且相對地夾合於該薄膜基材的上側面與下側面，藉以固定該薄膜基材。
本發明一優選實施例，其中該下框體面向該薄膜基材的一側具有一頂面，該頂面中央具有一卡槽，該上框體面向該薄膜基材的一側具有一底面，該底面具有一和該卡槽對應的卡合凸緣，該上框體與該下框體相對夾合時，該卡合凸緣能夠卡合於該卡槽中，且將該薄膜基材對應該卡合凸緣及該卡槽位置處的材料擠壓卡入於該卡槽中，且使得該薄膜基材對應於卡合凸緣及該卡槽位置處的材料形成與該卡合凸緣及卡槽相對應的凹凸形狀。
本發明一優選實施例，其中該薄膜基材能夠貼附於一板體表面，透過該板體使得該薄膜基材形成平面狀態。
本發明一優選實施例，其中該薄膜基材於該工作區域範圍內設置至少一穿孔。
本發明一優選實施例，其中該工作區域的形狀選自：圓形、矩形、三角形、橢圓形、多邊形的其中之一或其組合。
本發明有益效果在於能夠簡化薄膜揚聲器的結構，且增進其發聲效率，並簡化組裝程序，降低成本。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1‧‧‧薄膜揚聲器
10‧‧‧薄膜基材
101‧‧‧上表面
102‧‧‧下表面
11、11a、11b‧‧‧工作區域
12‧‧‧穿孔
20‧‧‧導電層
30‧‧‧環狀導體
40‧‧‧導電元件
41‧‧‧連接部
42‧‧‧接觸部
50‧‧‧音源訊號輸出
60‧‧‧框體結構
61‧‧‧上框體
611‧‧‧卡合凸緣
62‧‧‧下框體
621‧‧‧卡槽
70‧‧‧板體
圖1為本發明薄膜揚聲器第一實施例的剖面示意圖。
圖2為本發明薄膜揚聲器第一實施例的立體構造示意圖。
圖3至圖6為本發明薄膜揚聲器第一實施例採用的薄膜基材多種變化實施例的平面構造示意圖。
圖7為本發明薄膜揚聲器第二實施例的組合剖面構造示意圖。
圖8為本發明薄膜揚聲器第二實施例的俯視構造示意圖。
圖9為本發明薄膜揚聲器第二實施例的立體分解構造示意圖。
圖10為本發明薄膜揚聲器第三實施例的剖面構造示意圖。
圖11為本發明薄膜揚聲器第四實施例採用的薄膜基材的立體構造示意圖。
圖12為本發明薄膜揚聲器第四實施例採用的薄膜基材另一變化實施例的立體構造示意圖。
如圖1及圖2所示，本發明提供一種薄膜揚聲器1，本發明的薄膜揚聲器1的結構包括：一薄膜基材10，該薄膜基材10由高分子聚合材料至成的薄膜或板片，該薄膜基材10的上下兩側分別具有一相對的上側面及下側面；及兩導電層20，該兩導電層20由導電材料製成，且分別設置於該薄膜基材10的上側面與下側面上。
本發明的薄膜揚聲器1選用的薄膜基材10的厚度較佳者為小於0.3mm以下。的薄膜基材10用以發出聲音的部分的區域定義為一工作區域11，該兩導電層20至少覆蓋於該薄膜基材10位於該工作區域11範圍內的上側面與下側面。該薄膜基材10較佳者為選用聚偏二氟乙烯(PVDF)材料，或者是其他能夠產生壓電效應的聚合材料製成的薄膜或板片。
該兩導電層20以圖案化方式設置於薄膜基材10的上下兩側面，且至少覆蓋於該薄膜基材10位於該工作區域11範圍內的上表面101與下表面102，並且和該薄膜基材10的上、下表面101、102緊密貼附。本發明該兩導電層20能夠選用自金屬材料，例如：銅(Cu)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈦(Ti)等金屬材料，或者是具有導電性的金屬氧化物(Metal Oxide)薄膜，例如：氮化鈦(TiN)、氧化銦錫(ITO)薄膜等。該兩導電層20能夠透過蒸鍍、濺鍍、電鍍、或者是塗佈等方式設置於該薄膜基材10的表面。
該薄膜基材10位於工作區域11邊緣的上側面及下側面還進一步設置兩環狀導體30，該兩環狀導體30彼此相對且分別圍繞於該工作區域11的邊緣，且分別和該兩導電層20位於該工作區域11外圍的邊緣連接。本發明該兩環狀導體30可以選用為導電膠，或者是採用以電鍍或塗佈等方式設置於導電層20表面上的金屬導體所製成。
該兩環狀導體30的外側面進一步設置兩導電元件40，兩導電元件40的本體為和該兩環狀導體30相對應的環形體，該兩導電元件40本體環形部的寬度大於或等於兩環狀導體30的寬度，因此能夠覆蓋接觸於該兩環狀導體30相對於該薄膜基材10的一側面。且該兩導電元件40分別和一音源訊號輸出50的兩輸出電極連接，而使得該音源訊號輸出50的音源訊號能夠透過該兩導電元件40傳導到該兩環狀導體30，且進一步透過該兩環狀導體傳導到該兩導電層20。
如圖2所示，該實施例中，該兩導電元件40能夠為軟性電路板，或者是表面電鍍有導體的高分子聚合物所製成的導電體，例如：表面電鍍有金屬層的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。且該兩導
電元件40的環形本體的至少一側邊進一步延伸一連接部41，且於連接部41末端具有一接觸部42，用以和音源訊號輸出裝置的輸出電極連接。
本發明由於該薄膜基材10選用能夠產生壓電效應的聚合材料製成，且該兩導電層20分別覆蓋於該薄膜基材10的工作區域11的兩側表面，因此當音源訊號的電壓傳導到兩導電層20後，能夠使得兩導電層20產生電場，進而使得薄膜基材10產生逆壓電效應，因此使得薄膜基材10的工作區域產生震動，藉以將音源訊號轉換為聲音的輸出。並且由於導電層20緊密結合於薄膜基材10表面，因此當薄膜基材10震動時，兩導電層20也會隨著薄膜基材10共同地震動。
如圖3至圖6所示，為本發明第一實施例的薄膜揚聲器1多種變化實施態樣。採用本發明技術製成的薄膜揚聲器1，薄膜基材10上的工作區域11能夠規劃為各種不同幾何形狀，且導電層20及環狀導體30也能夠依據工作區域11的形狀變化而改變。如圖3及圖4所示，分別於薄膜基材10上規劃出圓形及矩形的工作區域11，且導電層20及環狀導體30也依據工作區域11的形狀而呈圓形及矩形。又如圖5所示實施例，薄膜基材10上規劃出兩個不同形狀的工作區域11a及工作區域11b，且該工作區域11a及工作區域11b的表面及外圍分別設置有導電層20及環狀導體30。又如圖6所示實施例，該薄膜基材10表面設置的工作區域11呈現由多個矩形組合而成的複合形狀的區域，且導電層20及環狀導體30也設計成和該工作區域11配合的形狀。
當然，本發明的薄膜基材10上設置的工作區域11的形狀不限於上述實施例所揭露者，該工作區域11的形狀可以選自圓形、矩形、三角形、橢圓形、多邊形的其中之一，或者是由各種不同幾何形狀組合成的複合形狀。
由圖3至圖6所揭示實施例，可以明瞭本發明的薄膜揚聲器1
能夠透過圖案化技術在薄膜基材10上規劃設置出任意形狀的工作區域11，且工作區域11的數量也不限於一個，因此使得本發明有多種不同應用方式的可能性，例如：在同一薄膜基材10上設置多個接受不同音源輸入的工作區域11，或者是在薄膜基材10上規劃出針對能夠產生不同音頻特性的工作區域(例如：在同一薄膜基材10上分別設置高音頻以及低音頻的工作區域11)，因此使得本發明的薄膜揚聲器1的運用彈性增加，也更易於調整出更為優秀的音質。
〔第二實施例〕
如圖7至圖9所示，本發明第二實施例進一步包括一框體結構60，用以支撐薄膜基材10以使得至少於工作區域11範圍內的薄膜基材10形成平面狀態。該實施例中，該框體結構60設置於該薄膜基材10的工作區域11的邊緣位置，該框體結構60包括：一下框體62及一上框體61，該上框體61與下框體62相對地設置於該薄膜基材10工作區域11邊緣位置的上側面與下側面，且相對地夾合於薄膜基材10的兩側面。該上框體61與下框體62還分別夾持於該環狀導體30及該兩導電元件40的外側面，用以將環狀導體30及該兩導電元件40緊壓接觸於兩導電層20的外側面，以提高訊號傳導的穩定性。
該實施例中，框體結構60的下框體面向該薄膜基材的一側具有一頂面，該頂面中央具有一環狀的卡槽621，同時該上框體61面向該薄膜基材10的一側具有一底面，該底面具有一和該下框體的卡槽621相互對應的卡合凸緣611，該上框體61與該下框體62相對夾合時，該卡合凸緣611能夠卡合於該卡槽621中，且將該薄膜基材10對應該卡合凸緣611及該卡槽621位置處的材料擠壓卡入於該卡槽621中。
如圖7及圖9所示，由於卡槽621及卡合凸緣611分別垂直於該薄膜基材10的表面，因此當薄膜基材10邊緣位置的材料受
到卡合凸緣611帶動而卡入到卡槽621內時，將會使得該薄膜基材10對應於卡合凸緣611及該卡槽621位置處的材料形成與該卡合凸緣611及卡槽621相對應的凹凸形狀，且帶動薄膜基材10位於該工作區域11邊緣位置的材料受到垂直方向的拉力，因此使得薄膜基材10位於工作區域11範圍內的材料產生水平方向的應變，並使薄膜基材10的材料產生拉應力。
本發明第二實施例透過上述結構，能夠使得薄膜基材10形成一平面的結構體，以使得薄膜基材10能夠易於安裝固定於其他的電子產品上。同時，還能夠透過該卡合凸緣611及該卡槽621使得薄膜基材10位於工作區域11邊緣位置的材料產生變形，同時對工作區域11範圍內的薄膜基材10產生一伸張拉力，而使得工作區域11內的薄膜基材10產生拉應力，而形成緊繃狀態。
本發明第二實施例還能夠進一步透過改變框體結構60的卡合凸緣611及卡槽621的形狀，使得薄膜基材10產生不同程度的應變，而達到調整或改變薄膜基材10位於工作區域11範圍內的材料承受拉應力的大小，以達到調整音質的目的。
〔第三實施例〕
如圖10所示，本發明第三實施例為將該薄膜基材10進一步貼附於一板體70上，透過該板體70使得該薄膜基材10形成平整狀態。該實施例能夠透過板體70使得本發明的薄膜揚聲器1形成平板狀的結構體，因此使能夠易於安裝固定於其他的電子產品上。
〔第四實施例〕
如圖11及圖12所示，本發明第四實施例的薄膜揚聲器1為在薄膜基材10的工作區域11內進一步設置一個穿孔12。該實施例中，穿孔12的尺寸及形狀可以依據實際需求而改變，例如圖11所示，該穿孔12呈圓形，而圖12所示實施例，穿孔12則呈矩形。
第四實施例於薄膜基材10上設置穿孔12的目的，可以為用以改變薄膜揚聲器產生的音頻或音質，也可將穿孔12設計成容納
其他電子元件的空間。
〔發明有益效果〕
本發明薄膜揚聲器的有益效果主要如下：
1、本發明薄膜揚聲器1主體由薄膜基材10以及兩導電層20結合成的三明治狀結構，因此其構造簡單，且位於工作區域11範圍內的薄膜基材10均為能夠產生震動的振膜，因此提高了其聲音輸出的效率。
2、本發明薄膜揚聲器1採用環狀導體30及環形的導電元件40作為將音源訊號傳輸到兩導電層20的導體結構，因此使得音源訊號的電壓能夠穩定地傳輸到整個導電層20，且組裝時僅需要以貼合或壓接的方式便能夠使得環狀導體30及環形的導電元件40結合在導電層20的表面上，因此使其製造組裝程序變得相當簡單。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。
1‧‧‧薄膜揚聲器
10‧‧‧薄膜基材
101‧‧‧上表面
102‧‧‧下表面
11‧‧‧工作區域
20‧‧‧導電層
30‧‧‧環狀導體
40‧‧‧導電元件
50‧‧‧音源訊號輸出
Claims (8)
- 一種薄膜揚聲器，其中包括：一薄膜基材，其中該薄膜基材具有相對的上側面與下側面，該薄膜基材為聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜，且該薄膜基材的上側面與下側面分別能夠界定出一工作區域；兩導電層，該兩導電層為金屬薄膜或金屬氧化物薄膜，該兩導電層以圖案化方式設置於該薄膜基材相對的上側面與下側面，該兩導電層分別緊密貼合於該薄膜基材的上側面與下側面上，且至少覆蓋該薄膜基材位於該工作區域內的該上側面與該下側面；兩環狀導體，該兩環狀導體分別設置於該薄膜基材相對的兩側面；該兩環狀導體彼此相對且分別圍繞於該工作區域的邊緣，且分別貼合於該兩導電層位於該工作區域外圍的邊緣；以及兩導電元件，該兩導電元件分別設置於該兩環狀導體相對於該薄膜基材的一側面，該兩導電元件呈和該兩環狀導體相對應的環形體，且覆蓋接觸於該兩環狀導體相對於該薄膜基材的一側面；該兩導電元件分別和一音源訊號輸出的兩極連接，而使得該音源訊號輸出的音源訊號能夠透過該兩導電元件以及該兩環狀導體傳導到該兩導電層，而使得該薄膜基材因逆壓電效應產生震動以發出聲音，且該兩導電層也隨著該薄膜基材共同地產生震動。
- 如請求項1所述的薄膜揚聲器，其中該兩環狀導體為導電膠或為以電鍍方式設置於該兩導電層表面的金屬導體層。
- 如請求項2所述的薄膜揚聲器，其中進一步包括一框體結構，該框體結構設置於該薄膜基材位於該工作區域邊緣的位置，使 得該薄膜基材於該工作區域的範圍內形成平面狀態。
- 如請求項3所述的薄膜揚聲器，其中該框體結構包括：一下框體及一上框體，該上框體與下框體相對地設置於該薄膜基材工作區域邊緣位置的上側面與下側面，且相對地夾合於該兩環狀導體及該兩導電元件相對於該薄膜基材的一側面，用以將該環狀導體及該兩導電元件緊壓接觸於該兩導電層的外側面。
- 如請求項4所述的薄膜揚聲器，其中該下框體面向該薄膜基材的一側具有一頂面，該頂面中央具有一卡槽，該上框體面向該薄膜基材的一側具有一底面，該底面具有一和該卡槽對應的卡合凸緣，該上框體與該下框體相對夾合時，該卡合凸緣能夠卡合於該卡槽中，且將該薄膜基材對應該卡合凸緣及該卡槽位置處的材料擠壓卡入於該卡槽中，且使得該薄膜基材對應於卡合凸緣及該卡槽位置處的材料形成與該卡合凸緣及卡槽相對應的凹凸形狀。
- 如請求項2所述的薄膜揚聲器，其中該薄膜基材能夠貼附於一板體表面，透過該板體使得該薄膜基材形成平面狀態。
- 如請求項2所述的薄膜揚聲器，其中該薄膜基材於該工作區域範圍內設置至少一穿孔。
- 如請求項1所述的薄膜揚聲器，其中該工作區域的形狀選自：圓形、矩形、三角形、橢圓形、多邊形的其中之一或其組合。
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| TW201026088A (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Ind Tech Res Inst | Micro-speaker device and method of manufacturing the same |
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