專(zhuān)利名稱(chēng)：使用壓電膜制造膜式揚(yáng)聲器的方法及具有其的音響設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用壓電材料制造膜式揚(yáng)聲器的方法和包括該膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備，更特別地，涉及一種通過(guò)增大壓電薄膜的表面附著力制造薄膜式揚(yáng)聲器的方法以及僅包括該薄膜式揚(yáng)聲器或者既包括該薄膜式揚(yáng)聲器又包括普通揚(yáng)聲器的音響設(shè)備。
背景技術(shù)：
揚(yáng)聲器是一種用于產(chǎn)生聲音的裝置，由于必須采用揚(yáng)聲器來(lái)發(fā)出聲音，所以它具有多種用途。也就是說(shuō)，揚(yáng)聲器是一種從玩具到電信設(shè)備以及音頻設(shè)備、安裝在建筑物或者設(shè)施中內(nèi)的廣播設(shè)備、電視機(jī)、收音機(jī)和電話(huà)的每種電器中所使用的必要部件。
傳統(tǒng)揚(yáng)聲器包括成圓形纏繞的線(xiàn)圈和永磁體。當(dāng)對(duì)成圓形纏繞的線(xiàn)圈施加電流時(shí)，在纏繞線(xiàn)圈與永磁體之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使得附著在永磁體上的膜片震顫，由此振動(dòng)空氣從而發(fā)出聲音。由于使用線(xiàn)圈和永磁體，這種傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的尺寸大，尤其是厚度大，所以其通常占據(jù)很大空間。而且，用于音響系統(tǒng)的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器是固定的立方體或者圓筒形，并且重量上相對(duì)較重。因此，傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)受到限制，并且攜帶不便。此外，由于傳統(tǒng)揚(yáng)聲器主要靠電運(yùn)行，所以難于制造用于諸如MP3播放器或者CD播放器這種便攜式聲源的便攜式揚(yáng)聲器。
近年來(lái)，已發(fā)展出一種薄如紙的薄膜式揚(yáng)聲器，并且這種薄膜式揚(yáng)聲器開(kāi)始與各種領(lǐng)域結(jié)合而廣泛使用。膜式揚(yáng)聲器是一種包括具有壓電特性的聚合物膜的揚(yáng)聲器裝置，并且在該聚合物膜的兩個(gè)表面上沉積導(dǎo)電材料形成電極。通過(guò)生產(chǎn)工藝的幾個(gè)步驟制造使用陶瓷材料的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器。但是，通過(guò)在室溫將壓電聚合物膜的表面改變成具有親水性的表面并且無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的形成工藝而在其上形成電極層，由此很容易地制造膜式揚(yáng)聲器。通常，金屬或?qū)щ姴牧蠠o(wú)法附著在具有親水性的聚合物膜的光滑表面上。因此，必須在通過(guò)使用等離子體的重成型技術(shù)使聚合物膜的兩個(gè)表面變粗糙之后，在聚合物膜上形成電極層。
在聲音方面，傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器在高音調(diào)表現(xiàn)較弱，趨向于失真地傳送弦樂(lè)器的聲音或者語(yǔ)音。相反，膜式揚(yáng)聲器在高音調(diào)表現(xiàn)優(yōu)異，而在低音調(diào)方面較遜。因此，用戶(hù)在長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)從膜式揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音時(shí)會(huì)感到疲勞。此外，由于膜式揚(yáng)聲器需要大量電壓，所以其必須采用適配器(直流電源設(shè)備)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題因此，本發(fā)明針對(duì)一種能基本上消除由于現(xiàn)在技術(shù)的限制和缺陷造成的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的使用壓電膜制造膜式揚(yáng)聲器的方法和具有該膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供種在制造膜式揚(yáng)聲器單元中提高壓電膜表面的附著性的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備，該音響設(shè)備結(jié)合放大器與膜式揚(yáng)聲器單元，通過(guò)膜式揚(yáng)聲器輸出音響設(shè)備發(fā)出的聲音。
本發(fā)明的又一目的是提供一種包括膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備，該音響設(shè)備通過(guò)結(jié)合膜式揚(yáng)聲器的優(yōu)異高頻性能與動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器的中低音域的強(qiáng)大再現(xiàn)力，能夠精確地產(chǎn)生寬頻帶頻率。
技術(shù)方案在制造膜式揚(yáng)聲器時(shí)，在壓電膜的表面上不能容易地沉積電極材料。一種提高壓電膜表面的附著力的方法是使該表面變粗糙或者通過(guò)在真空狀態(tài)下向壓電膜輻射具有預(yù)定能級(jí)的離子來(lái)改變表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。然后，通過(guò)使用諸如浸漬涂布、旋轉(zhuǎn)涂布、噴霧涂布、絲網(wǎng)印刷、真空沉積或者卷繞涂布的公知涂布技術(shù)，在壓電膜的重新成型后的表面上沉積電極材料。這種在壓電膜的兩個(gè)表面上形成電極的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為膜式揚(yáng)聲器單元。該膜式揚(yáng)聲器單元與變壓器、放大器和電源連接，從而構(gòu)造具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備。當(dāng)對(duì)膜式揚(yáng)聲器施加電信號(hào)時(shí)，壓電膜每秒振動(dòng)超過(guò)數(shù)萬(wàn)次，由此將電信號(hào)改變?yōu)槁曇簟?br> 在另一實(shí)施例中，通過(guò)結(jié)合膜式揚(yáng)聲器與傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器，能夠構(gòu)造一種用于補(bǔ)償每種揚(yáng)聲器的缺陷的新型音響設(shè)備。詳細(xì)地說(shuō)，具有膜式揚(yáng)聲器和動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器的新型音響設(shè)備包括對(duì)低音域進(jìn)行濾波的電容器，其與膜式揚(yáng)聲器單元耦合；對(duì)高音域進(jìn)行濾波的線(xiàn)圈，其與動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器耦合；以及變壓器和放大聲壓的放大器，他們與電容器和線(xiàn)圈連接。
具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備具有半永久性壽命，并且適用于各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，例如，照明、內(nèi)飾、流行產(chǎn)業(yè)(fancy industry)、諸如海軍用的聲納檢測(cè)器的軍事設(shè)備等。


圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明用于壓電膜的表面重成型處理(surface reformingtreatment)的方法的視圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的膜式揚(yáng)聲器單元的透視圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的包括金屬導(dǎo)線(xiàn)的膜式揚(yáng)聲器單元的透視圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備的示意圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明包括膜式揚(yáng)聲器和動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器的音響設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式
從結(jié)合附圖的下文詳細(xì)說(shuō)明中能夠更加充分地理解本發(fā)明的更多目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是說(shuō)明用于壓電膜的表面重成型處理的方法的視圖。為了制造膜式揚(yáng)聲器，必須在壓電膜的兩個(gè)表面上沉積導(dǎo)電材料以形成電極。為了有助于在普通壓電膜的光滑表面上容易地沉積導(dǎo)電材料，必須通過(guò)使用諸如離子的粒子的表面重成型處理使壓電膜的表面變粗糙。
參考圖1，首先在真空室1中放置壓電膜4。壓電膜可以選自諸如聚偏二氟乙烯(下文稱(chēng)為“PVDF”)及其衍生物的壓電聚合物、包括諸如HFP的添加劑的共混聚合物以及亞乙烯氟/三氟乙烯(下文稱(chēng)為“VDF/TrFF”)。然后，在真空狀態(tài)下，向壓電膜的表面輻射從離子源2生成的預(yù)定能級(jí)的離子3。這里，離子可以選自氧、氬、氮、氫、包含氧、氬、氮或氫的混合物以及其它混合氣體。所輻射的離子的能量范圍在約0.2keV至約1.5keV之間。離子束的電流密度在約0.01mA/cm2至約100mA/cm2之間。真空度在約0.05mTorr至約10mTorr。壓電膜與離子生成點(diǎn)之間的距離優(yōu)選在約1cm至約50cm之間。在上述條件下，在壓電膜的表面上輻射離子，由此通過(guò)減小壓電膜表面的接觸角或者增大壓電膜表面的附著力來(lái)重新成型壓電膜的表面。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的膜式揚(yáng)聲器單元的透視圖。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的包括金屬導(dǎo)線(xiàn)的膜式揚(yáng)聲器單元的透視圖。
參考圖2和圖3，在壓電膜的兩個(gè)表面上沉積導(dǎo)電材料以形成具有增大附著力的電極5。通過(guò)使用諸如浸漬涂布、旋轉(zhuǎn)涂布、噴霧涂布、絲網(wǎng)印刷、真空沉積或者卷繞方法的公知涂布技術(shù)涂布導(dǎo)電材料。用于形成電極的導(dǎo)電材料可以選自鉑、金、銀、銅、鉻、鎳、鋁、氧化銦錫(下文稱(chēng)為“ITO”)、IGO、AGO、硫化合物或者其混合物。電極5可由包括上述導(dǎo)電材料或者混合物以及能夠增強(qiáng)導(dǎo)電性和附著性的特定溶液或者材料的混合物制成。
在另一實(shí)施例中，電極5可由導(dǎo)電聚合物代替金屬而形成。這里，如圖3所示，當(dāng)電極5由導(dǎo)電聚合物材料制成時(shí)，金屬導(dǎo)線(xiàn)9必須形成在每個(gè)電極5的一側(cè)，從而能夠?qū)㈦娦盘?hào)有效地傳輸至電極5。通過(guò)執(zhí)行上述工藝，完成包括壓電膜4和在壓電膜4的兩個(gè)表面上形成的電極5的膜式揚(yáng)聲器單元1B。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備的示意圖。參照?qǐng)D4，用于放大電壓的變壓器42與膜式揚(yáng)聲器單元1B連接。變壓器42與放大器43耦合，并且放大器43與音響設(shè)備連接。由放大器43將來(lái)自音響設(shè)備的電信號(hào)放大到預(yù)定電平。放大器43與諸如提供工作電源的電池或者適配器的電源單元44連接。在根據(jù)本發(fā)明具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備中，從音響設(shè)備產(chǎn)生的音頻信號(hào)通過(guò)放大器43放大到預(yù)定電平。放大后的音頻信號(hào)通過(guò)匹配變壓器42放大成預(yù)定電壓，然后施加給包括壓電膜和電極的膜式揚(yáng)聲器單元1B。因此，膜式揚(yáng)聲器單元1B的壓電膜振動(dòng)以發(fā)出聲音。換句話(huà)說(shuō)，在壓電膜在平穩(wěn)傳輸至該壓電膜的電流的作用下以每秒數(shù)萬(wàn)次細(xì)微振動(dòng)時(shí)，膜式揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。此外，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的包括壓電膜的膜式揚(yáng)聲器單元1B非常柔軟，并且能夠基于彎曲度控制聲音的音高和節(jié)奏，所以膜式揚(yáng)聲器單元1B可以用作合成器。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明包括膜式揚(yáng)聲器和動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器的音響設(shè)備的示意圖。參照?qǐng)D5，除了圖4中音響設(shè)備包括膜式揚(yáng)聲器單元1B、匹配變壓器52、放大器53和電源單元54的結(jié)構(gòu)之外，在膜式揚(yáng)聲器單元1B與匹配變壓器52之間連接用于對(duì)低音域進(jìn)行濾波的電容器55。然后，在放大器53與匹配變壓器52之間設(shè)置用于中低音調(diào)的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器57。在動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器57與放大器53之間安裝用于對(duì)動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器57的高音域進(jìn)行濾波的線(xiàn)圈56。
因此，通過(guò)結(jié)合膜式揚(yáng)聲器與動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器，能夠通過(guò)膜式揚(yáng)聲器和動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器隨時(shí)隨地地公開(kāi)享受從所有種類(lèi)的便攜式音響系統(tǒng)發(fā)出的聲音。特別是，本發(fā)明的膜式揚(yáng)聲器相比現(xiàn)存的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器在中和高音域表現(xiàn)優(yōu)異，所以根據(jù)本發(fā)明的膜式揚(yáng)聲器可廣泛適用于語(yǔ)言教學(xué)領(lǐng)域。
上述實(shí)施例僅是示意性的，并不解釋為限制本發(fā)明。本發(fā)明還可以容易地應(yīng)用于其它類(lèi)型的裝置。本發(fā)明的說(shuō)明旨在說(shuō)明性的，并不限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。一些替換、修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。
工業(yè)應(yīng)用因此，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備，能夠防止由于過(guò)度使用音響系統(tǒng)的耳機(jī)而導(dǎo)致的聽(tīng)力異?，F(xiàn)象，并且人們可以隨時(shí)隨地地享受從諸如MP3播放器的各種便攜式音響設(shè)備發(fā)出的聲音。
膜式揚(yáng)聲器在中高頻率表現(xiàn)優(yōu)異，因此可廣泛適用于語(yǔ)言教學(xué)領(lǐng)域。就其特性而言，膜式揚(yáng)聲器根據(jù)彎曲度產(chǎn)生從低音調(diào)到高音調(diào)的所有聲音。由此，膜式揚(yáng)聲器能夠使用在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
此外，可以在膜式揚(yáng)聲器的電極上印刷各種顏色的設(shè)計(jì)和圖案。因此，通過(guò)將膜式揚(yáng)聲器與傳統(tǒng)視覺(jué)廣告集成一起，能夠?qū)⒅T如廣告畫(huà)、傳單、信紙、書(shū)、外加框廣告牌、懸掛布告、旗標(biāo)等的傳統(tǒng)視覺(jué)廣告制成耳朵能夠聽(tīng)到并且眼睛能夠看的視聽(tīng)廣告。因此，能夠制造廣告效果好的多媒體廣告。此外，通過(guò)將膜式揚(yáng)聲器應(yīng)用在窗簾、照明設(shè)備或者內(nèi)飾用品等，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)需揚(yáng)聲器的無(wú)處不在的家庭音響系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備，包括膜式揚(yáng)聲器單元，包括壓電膜和形成在該壓電膜的兩個(gè)表面上的電極，其中，通過(guò)在真空狀態(tài)下執(zhí)行使用具有預(yù)定能量的離子執(zhí)行表面處理以增大附著力重新成型該壓電膜的兩個(gè)表面，并且通過(guò)在該壓電膜的兩個(gè)表面上沉積導(dǎo)電材料形成所述電極；匹配變壓器，與該膜式揚(yáng)聲器單元連接；放大器，與該匹配變壓器連接；以及電源單元，為該放大器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響設(shè)備，其特征在于，該壓電膜選自聚偏二氟乙烯及其衍生物、包括諸如HFP的添加劑的共混聚合物以及亞乙烯氟/三氟乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響設(shè)備，其特征在于，所述增大附著力的表面處理包括如下步驟將該壓電膜設(shè)置在真空狀態(tài)下，其中，真空度在約0.05mTorr至約10mTorr；以及向該壓電膜輻射離子，其中，所述離子的能級(jí)在約0.2keV至約1.5keV之間，并且離子束的電流密度在約0.01mA/cm2至約100mA/cm2之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音響設(shè)備，其特征在于，所述離子選自氧、氬、氮、氫、包含氧、氬、氮或氫的混合物以及其它混合氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的音響設(shè)備，其特征在于，該壓電膜位于距離離子生成點(diǎn)1cm至50cm之間的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響設(shè)備，其特征在于，所述形成電極的導(dǎo)電材料選自鉑、金、銀、銅、鉻、鎳、鋁、氧化銦錫、IGO、AGO、硫化合物、以及包括鉑、金、銀、銅、鉻、鎳、鋁、氧化銦錫、IGO、AGO或者硫化合物的混合物以及包括上述導(dǎo)電材料或者混合物以及能夠增強(qiáng)導(dǎo)電性和附著性的特定溶液或者材料的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響設(shè)備，其特征在于，所述形成電極的導(dǎo)電材料是導(dǎo)電聚合物材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的音響設(shè)備，其特征在于，由該導(dǎo)電聚合物材料制成的所述電極還包括在每個(gè)電極的表面的一側(cè)上形成的金屬導(dǎo)線(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音響設(shè)備，其特征在于，還包括電容器，位于該膜式揚(yáng)聲器單元與該匹配變壓器之間，該電容器對(duì)低音域進(jìn)行濾波；動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器，安裝在該放大器與該匹配變壓器之間；以及線(xiàn)圈，位于該放大器與該動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器之間，該線(xiàn)圈對(duì)高音域進(jìn)行濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種使用壓電材料制造膜式揚(yáng)聲器的方法及具有該膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備。具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備包括膜式揚(yáng)聲器單元、與該膜式揚(yáng)聲器單元連接的匹配變壓器、與該匹配變壓器耦接的放大器以及為該放大器供電的電源單元。該膜式揚(yáng)聲器單元包括壓電膜和形成在該壓電膜的兩個(gè)表面上的電極。通過(guò)在真空狀態(tài)下輻射具有預(yù)定能量的離子以增大附著力重新成型該壓電膜的表面。通過(guò)在該壓電膜的兩個(gè)表面上沉積導(dǎo)電材料而形成電極。該具有膜式揚(yáng)聲器的音響設(shè)備還包括位于該膜式揚(yáng)聲器單元與該匹配變壓器之間的電容器、安裝在該放大器與該匹配變壓器之間的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器；以及位于該放大器與該動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器之間的線(xiàn)圈。
文檔編號(hào)H04R17/00GK1934898SQ200580006999
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者金哲雄 申請(qǐng)人:美來(lái)元素株式會(huì)社