專利名稱:可撓式揚(yáng)聲器及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲音產(chǎn)生裝置，尤其涉及一種可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
背景技術(shù)：
在產(chǎn)業(yè)追求輕薄短小及多功能化的產(chǎn)品發(fā)展趨勢下，為了提高產(chǎn)品的市場競爭力，產(chǎn)業(yè)界都希望應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)來開發(fā)及制造產(chǎn)品。
以揚(yáng)聲器(Loudspeaker)來說，揚(yáng)聲器的發(fā)聲原理是通過電信號的產(chǎn)生來震動振膜而產(chǎn)生聲音，所發(fā)出的聲音較有變化且可以發(fā)出音樂，并可應(yīng)用于諸如平面顯示器、筆記本型計(jì)算機(jī)、行動電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、及數(shù)字相機(jī)等消費(fèi)性電子產(chǎn)品，而其中諸如平面顯示器正為目前利用可撓性電子(Flexible Electronics)技術(shù)全力發(fā)展的產(chǎn)品；亦即，通過可撓式塑料或薄金屬基板等可撓性電子組件制作出相關(guān)電子產(chǎn)品。由于應(yīng)用此種可撓性電子技術(shù)所制造的產(chǎn)品具有重量輕、成本極低廉與耐沖擊等特性，不僅極具發(fā)展價(jià)值，更可增加設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品外型上的想象空間及使用者攜帶上的便利性，預(yù)期此技術(shù)將為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和人類生活帶來革命性的變化。
再就揚(yáng)聲器的類型來說，可依驅(qū)動方式將揚(yáng)聲器概略分為諸如動圈式(Dynamic)揚(yáng)聲器、壓電式(Piezoelectric)揚(yáng)聲器、及靜電式(Electrostatic)揚(yáng)聲器等三種。
動圈式揚(yáng)聲器為目前使用最廣、技術(shù)成熟的技術(shù)，其運(yùn)動原理是根據(jù)佛來明(Fleming)左手定則，利用磁場、電流、力三者成直角相交的相互作用，控制振動膜活塞式的往復(fù)運(yùn)動來驅(qū)動空氣產(chǎn)生聲音，大量運(yùn)用在各式電視、音響、耳機(jī)及手機(jī)上。然而，由于動圈式揚(yáng)聲器先天結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，并無法將體積扁平化，使得此種傳統(tǒng)技術(shù)無法符合3C產(chǎn)品越來越小及家庭劇院扁平化的趨勢的需求。
壓電式揚(yáng)聲器利用壓電材料的壓電效應(yīng)，附加電場于壓電材料造成材料變形的特性，用來推動振膜(Diaphragm)發(fā)聲。然而，此種傳統(tǒng)技術(shù)雖然結(jié)構(gòu)可扁平微小化，但受限于壓電材料的共振頻率偏高且可利用頻寬不多，因而令其應(yīng)用領(lǐng)域受限，目前僅應(yīng)用在警報(bào)器居多。
靜電式揚(yáng)聲器的作用原理是將兩片開孔的固定電極板夾持導(dǎo)電振膜形成電容器(Condenser)，通過供給振膜直流偏壓以及兩個(gè)固定電極同步正反相位的交流電壓，利用正負(fù)電荷所發(fā)生的靜電力，帶動導(dǎo)電振膜振動并將聲音輻射出去。但是，由于此種傳統(tǒng)技術(shù)供給振膜的偏壓需達(dá)上百至上千伏特，而必須外接高單價(jià)及體積龐大的擴(kuò)大機(jī)，故而不僅耗費(fèi)能源，且無法輕量化，從而降低產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
同時(shí)，與揚(yáng)聲器相關(guān)的專利例如包括美國專利公告第3,646,280號案、美國專利公告第3,894,199號案、美國專利公告第3,892,927號案、美國專利公告第3,896,274號案、美國專利公告第3,935,397號案、以及臺灣專利公告第234232號案等技術(shù)。
美國專利公告第3,646,280號案揭露一種使用駐極體(Electret)材料的靜電式揚(yáng)聲器。此專利的結(jié)構(gòu)主要包括一片導(dǎo)體振膜、一對接著開孔駐極體的電極以及絕緣構(gòu)件，并以該絕緣構(gòu)件將該振膜對稱夾持在兩帶電荷駐極體中間。在此專利中，通過運(yùn)用導(dǎo)電纖維與駐極體接合，可改善駐極體不易粘貼、以及駐極體開孔與背板開孔對位精度不佳等問題，并藉導(dǎo)電纖維密度提供振膜防塵、水氣阻絕、調(diào)整聲阻系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
然而，此專利運(yùn)用需要硬式懸邊來固定振膜以使該振膜保有一定張力，借此讓該振膜受外力振動后能驅(qū)動周遭的空氣來產(chǎn)生聲音，且開孔背板也為硬式，因而無法制作成可撓式的結(jié)構(gòu)。如此一來，由于此種傳統(tǒng)技術(shù)不具可撓式功能，故無法應(yīng)用于采用可撓性電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品。
美國專利公告第3,894,199號案揭露一種電聲轉(zhuǎn)換器(Electroacoustic Transducer)，在此專利中的兩側(cè)駐極體都駐正電荷，感應(yīng)導(dǎo)體振膜成負(fù)電位，可取代原有提供振膜的直流偏壓裝置。同時(shí)，兩側(cè)電極從變壓器供給同步正反相位交流信號，依靜電力公式、與中央振膜的直流偏壓作用，產(chǎn)生推—拉(Push-Pull)靜電力，推動振膜振動。
但是，此專利需要使用變壓器供給同步正反相位交流信號，因而裝置中需要兩組大電容及整流組件；如此一來，不但裝置體積龐大，且使用組件較多，成本也較高。同時(shí)，應(yīng)用此種傳統(tǒng)技術(shù)仍需要使用硬式懸邊來固定振膜，且開孔背板也為硬式，同樣不具可撓式功能，而限制其應(yīng)用范圍。
美國專利公告第3,892,927號案中揭露一種具有多對相對設(shè)置的電極的揚(yáng)聲器。此專利結(jié)構(gòu)為一組分割為不同寬度的電極板，對稱地將導(dǎo)電振膜夾持置中，運(yùn)用不同分割電極與導(dǎo)電振膜間的靜電力對應(yīng)有效面積的影響，造成各分割電極區(qū)域振膜第一共振頻率不同。如此，便可利用不同電極面積造成不同共振頻率，搭配分音器的使用，完成低—高音域的揚(yáng)聲器。
然而，此專利的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連帶使得所需成本居高不下，故價(jià)格較高而無法為一般消費(fèi)大眾所接受。同時(shí)，此種傳統(tǒng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)是由許多分割不同寬度電極組成，先天體積龐大，無法適用于諸如助聽器或耳機(jī)等小型電聲組件。此外，由于應(yīng)用此種傳統(tǒng)技術(shù)需要額外電壓產(chǎn)生直流偏壓，較為耗電，且驅(qū)動裝置也較為龐大復(fù)雜及昂貴。另外，此種傳統(tǒng)技術(shù)仍需運(yùn)用硬式懸邊來固定振膜，且開孔背板也為硬式，故而也不具可撓功能。
美國專利公告第3,896,274號案中提出一種駐極體耳機(jī)，是將駐極體整片粘貼在電極中央，并于駐極體周圍環(huán)設(shè)多個(gè)鉆孔。根據(jù)駐極體具有電荷穩(wěn)定均勻、并且粘貼容易等優(yōu)點(diǎn)，在此專利中運(yùn)用一對相對位置的駐極體，感應(yīng)中央位置振膜成為一直流偏壓電位。
然而，此專利的開孔并未均勻分布，造成振膜振動壓縮空氣后聲音無法順利輻射出來，并會在該駐極體與該振膜間的空間產(chǎn)生駐波，使揚(yáng)聲器效率不佳，且會有其它共振形成。另外，此種傳統(tǒng)技術(shù)也需要運(yùn)用硬式懸邊來固定振膜，且開孔背板仍為硬式，故仍存在前述傳統(tǒng)技術(shù)的缺失。
美國專利公告第3,935,397號案中提出一種線網(wǎng)柵(Wire Grid)電極靜電式揚(yáng)聲器組件，并以絕緣間隔材將振膜對稱夾持在兩電極體中間。此專利的電極結(jié)構(gòu)是由具有密布溝槽的框架纏繞金屬線并繃緊，以形成網(wǎng)柵極板，除了均勻提供靜電感應(yīng)電極給振膜之外，還提供單體灰塵防護(hù)。
然而，由于此專利的結(jié)構(gòu)需要額外裝置產(chǎn)生直流偏壓，較為耗電，且驅(qū)動裝置也較為龐大及昂貴。同時(shí)，此種傳統(tǒng)技術(shù)所應(yīng)用的網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高，故而不具量產(chǎn)競爭性，以致無法符合市場需求。另外，傳統(tǒng)技術(shù)也運(yùn)用需要硬式懸邊來固定振膜，且開孔背板也為硬式，仍存在不可撓而使應(yīng)用范圍狹窄的問題。
臺灣專利公告第234232號案中則揭示一種大音壓的靜電型揚(yáng)聲器裝置，通過將外側(cè)電極分割為多段，并以變壓器搭配電壓調(diào)整裝置，提供不同分割電極不同的電壓。在此專利中，是利用不同的電壓與中央導(dǎo)電振膜的直流偏壓感應(yīng)，形成對稱外側(cè)大中央小的不等靜電力分布，以使振膜的每個(gè)位置可均勻位移振動。
然而，由于靜電型電聲裝置的振膜的位移極小，原本就近乎線性的運(yùn)動，即使運(yùn)用不等靜電力來造成振膜全區(qū)域等位移運(yùn)動，也不能明顯地讓聲音品質(zhì)提升。而且，此種傳統(tǒng)技術(shù)的信號驅(qū)動放大裝置復(fù)雜、高價(jià)，且體積大、耗電，不適合運(yùn)用在諸如耳機(jī)、助聽器、手機(jī)等需要微小型揚(yáng)聲器的應(yīng)用。另外，此種傳統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)用仍需要硬式懸邊來固定振膜，且開孔背板也為硬式，無法制作為可撓式裝置。如此，也存在前述專利中的缺失，以致于無法應(yīng)用在采用可撓性電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)品。
由于前述傳統(tǒng)技術(shù)在發(fā)音原理上的限制，均須固定懸邊來繃緊振膜，不具可撓式功能，而且有著體積較大、構(gòu)造復(fù)雜、成本較高、耗費(fèi)能源且不利于量產(chǎn)等種種缺失，因此，如何有效解決前揭先前技術(shù)所存在的問題，乃成為目前業(yè)界亟待克服的課題。

發(fā)明內(nèi)容鑒于以上所述先前技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的即在于提供一種具可撓式功能的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可微型化的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種構(gòu)造簡單的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種成本低廉的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
本發(fā)明的又另一目的在于提供一種有利于量產(chǎn)的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
本發(fā)明的又再一目的在于提供一種可節(jié)約能源的可撓式揚(yáng)聲器及其制法。
為達(dá)成上述目的及其它目的，本發(fā)明提供一種可撓式揚(yáng)聲器及其制法，該可撓式揚(yáng)聲器包括第一及第二振膜、至少一電極、以及第一及第二可撓驅(qū)動件。該第一及第二振膜分別具有第一表面及第二表面；該電極至少設(shè)于該第一及第二振膜其中一者的第一表面，用于結(jié)合該第一振膜與該第二振膜；該第一及第二可撓驅(qū)動件則分別設(shè)有間隔固定至該第一及第二振膜的第二表面以提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部、以及設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的開孔部，以使輸入信號至該第一及第二可撓驅(qū)動件時(shí)驅(qū)動該第一振膜與該第二振膜朝相同方向變形來產(chǎn)生聲音。
優(yōu)選地，該第一振膜與該第二振膜為駐極體壓電振膜。該第一振膜與該第二振膜為單層及多層介電材料的其中一者所制成的振膜，而該介電材料內(nèi)部包含納微米孔洞膜，且該介電材料可為諸如FEP、PTFE、PVDF、部份含氟高分子聚合物或其它適當(dāng)材料。其中，該單層介電材料的厚度可為例如1至1000微米的范圍間。該電極可為例如導(dǎo)電金屬薄膜、銀膠、氧化銦錫或其它導(dǎo)電材料所構(gòu)成。該電極的厚度可為0.01至3微米的范圍間，且該電極可為透光材料所制成的電極。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方面中，該電極包括第一電極及第二電極，該第一電極及第二電極的相位差為180度。該第一及第二可撓驅(qū)動件也可為透光材料所制成的可撓驅(qū)動件，其開孔部呈陣列分布，且各該開孔部的孔徑可為不同。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方面中，該第一及第二可撓驅(qū)動件為導(dǎo)電金屬薄板，且該導(dǎo)電金屬薄板可為金屬網(wǎng)，令該開孔部為金屬網(wǎng)的網(wǎng)格，該支撐部則為該網(wǎng)格的凸出部分。在另一優(yōu)選實(shí)施方面中，該第一及第二可撓驅(qū)動件則由可開孔板及間隔設(shè)于該開孔板其中一表面的銀膠所構(gòu)成，該銀膠的間隔距離可選擇為該開孔板的孔洞間距且位于孔洞與孔洞之間。
此外，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方面中，可選擇將該支撐部設(shè)于該第一振膜與該第二振膜。
本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器的制法則可包括下列步驟首先，提供分別具有第一表面及第二表面的第一及第二振膜；接著，在該第一及第二振膜至少其中一者的第一表面形成電極；之后，在該第一及第二振膜的第二表面分別設(shè)置間隔固定至該第二表面以提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部、以及設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的開孔部的第一及第二可撓驅(qū)動件；最后，結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。
在此制法中，優(yōu)選將多孔PTFE薄膜(Porous PTFE Film)及駐極體高分子薄膜(Electret Film)其中一者固定于鋼環(huán)作為該第一振膜與該第二振膜。該第一振膜與該第二振膜的厚度可為1至1000微米的范圍中。該電極采用選自包括采用蒸鍍、濺鍍及旋轉(zhuǎn)涂布的技術(shù)所組成群組的其中一者而形成，其中，該電極可為鋁層。優(yōu)選地，運(yùn)用網(wǎng)印技術(shù)形成該支撐部、運(yùn)用微波等離子表面處理的技術(shù)對該第一振膜及該第二振膜的第二表面進(jìn)行表面粗化處理、并以直流高壓電對該第一振膜及該第二振膜的第二表面進(jìn)行電暈充電(Corona Charging)。而且，當(dāng)該電極包括第一電極及第二電極時(shí)，在該第一電極及該第二電極涂布一層銀膠，并面對面壓合在一起，以結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。此外，該第一振膜、該第二振膜、該電極、該第一可撓驅(qū)動件、以及第二可撓驅(qū)動件均為透光材料所制成，但所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員可依實(shí)際實(shí)施的需要加以變化，而非以此為限。
相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明提出一種可撓式揚(yáng)聲器及其制法，設(shè)計(jì)可間隔固定支撐振膜的可撓驅(qū)動件，并利用應(yīng)用軟性壓電材料的特性，配合同相及反向信號同時(shí)輸入該可撓驅(qū)動件，以驅(qū)動內(nèi)部作為振膜的軟性壓電材料來產(chǎn)生聲音，故可解決傳統(tǒng)技術(shù)固定懸邊來繃緊振膜而不具可撓式功能的缺失。
同時(shí)，本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器構(gòu)造極為簡單、成本低廉、且可采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行制造而無制造過程困擾，實(shí)適用于大量生產(chǎn)。此外，由于本發(fā)明的產(chǎn)品具可撓性，應(yīng)用本發(fā)明可輕易貼附于物體表面，如此便可擴(kuò)大應(yīng)用范圍以解決傳統(tǒng)技術(shù)造成應(yīng)用領(lǐng)域受限的缺失。而且，由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，可避免傳統(tǒng)技術(shù)成本較高及較消耗能源而不具量產(chǎn)競爭性的缺失，且可符合市場需求。
由上可知，通過本發(fā)明所設(shè)計(jì)的可撓結(jié)構(gòu)，可達(dá)到微型化產(chǎn)品、簡化構(gòu)造、使成本低廉、有利于量產(chǎn)、且可節(jié)約能源的功效，相對已克服先前技術(shù)所存在的問題。
以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明也可通過其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
圖1是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的示意圖，其中該第一振膜及該第二振膜尚未結(jié)合；圖2是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的示意圖，其中該第一振膜及該第二振膜已結(jié)合；圖3A是顯示第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)分解示意圖；圖3B是顯示第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的立體示意圖；圖3C是顯示第一實(shí)施例的可撓驅(qū)動件的變化例的示意圖；圖4是第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的制法的流程示意圖；圖5是顯示第一實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的局部放大示意圖；圖6是顯示第一實(shí)施例的振膜的電聲轉(zhuǎn)換原理的示意圖；以及圖7是顯示應(yīng)用本發(fā)明的第二實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的制法的流程示意圖。
主要組件符號說明1 可撓式揚(yáng)聲器11 第一振膜111 第一表面113 第二表面13 第二振膜131 第一表面
133 第二表面15 第一電極16 第二電極17 第一可撓驅(qū)動件171 支撐部173 開孔部19 第二可撓驅(qū)動件191 支撐部193 開孔部110 薄膜120 鋼環(huán)130 鋁層140 開孔軟板1401 開孔150 鋁層160 銀膠S1、S2、S2’、S3、S4 步驟具體實(shí)施方式
以下的實(shí)施例是進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的觀點(diǎn)，但并非以任何觀點(diǎn)限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，在附圖中所示者均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本架構(gòu)。因此，這些附圖僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成，且所顯示的結(jié)構(gòu)并非依實(shí)際實(shí)施時(shí)的數(shù)目、形狀、及尺寸比例繪制，實(shí)際實(shí)施時(shí)的規(guī)格尺寸實(shí)為一種選擇性的設(shè)計(jì)，在此申明。
第一實(shí)施例圖1至圖6是依本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器及其制法的第一實(shí)施例所繪制的附圖。
參閱圖1，顯示本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器的分解示意圖，如圖所示的可撓式揚(yáng)聲器1包括第一振膜11、第二振膜13、第一電極15、第二電極16、以及第一可撓驅(qū)動件17、以及第二可撓驅(qū)動件19。
如圖1所示，該第一振膜11及該第二振膜13分別具有第一表面111，131及第二表面113，133。在本實(shí)施例中，該第一振膜11及該第二振膜13可選擇為例如介電材料經(jīng)過電化(Electrized)處理后而能長期保有靜電荷(Static Charges)的駐極體壓電振膜，且該第一振膜11與該第二振膜13可為單層或多層介電材料(Dielectric Materials)所制成的振膜，而該介電材料可為例如FEP、PTFE、PVDF、部份含氟高分子聚合物(Fluorine Polymer)及其它適當(dāng)材料，該介電材料內(nèi)部包含納微米孔洞，該單層介電材料的厚度則可為1至1000微米(μm)。由于駐極體壓電振膜為介電材料經(jīng)過電化處理后而能長期保有靜電荷及壓電性的振膜，并可使內(nèi)部包含納微米孔洞以增加透光度及壓電特性，經(jīng)電暈充電后在材料內(nèi)部產(chǎn)生雙極性電荷(Dipolar Charges)而產(chǎn)生壓電效果。
如圖2所示，該第一電極15及該第二電極16用于結(jié)合該第一振膜11與該第二振膜13，并分別設(shè)于該第一振膜11的第一表面111及該第二振膜13的第一表面131。在本實(shí)施例中，該第一電極15及該第二電極16可為導(dǎo)電層，與第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19形成類似三明治結(jié)構(gòu)，可有效將該第一振膜11與該第二振膜13內(nèi)的電荷屏蔽在其內(nèi)而不流失。同時(shí)，應(yīng)注意的是，雖在本實(shí)施例中設(shè)置兩層電極于該第一振膜11及該第二振膜13的第一表面111及131，但在其它實(shí)施例中可僅設(shè)一層電極于該第一及第二振膜的其中一者的第一表面，而不以本實(shí)施例中所述為限。此外，本實(shí)施例中的電極可為諸如導(dǎo)電金屬薄膜、銀膠、及氧化銦錫(ITO)所構(gòu)成的導(dǎo)電層，但也不以此為限，該電極也可為其它導(dǎo)電或表面覆以非導(dǎo)電材料的導(dǎo)電體所構(gòu)成。
該第一可撓驅(qū)動件17及該第二可撓驅(qū)動件19分別設(shè)有多個(gè)支撐部171，191以及開孔部173，193。該支撐部171，191間隔固定至該第一振膜11及該第二振膜13的第二表面113及133以提供振膜張應(yīng)力。該開孔部173，193則設(shè)于各該支撐部171，191遠(yuǎn)離該第二表面113及133的一側(cè)以形成發(fā)音單體，以使輸入信號至該第一可撓驅(qū)動件17及該第二可撓驅(qū)動件19時(shí)驅(qū)動該第一振膜11與該第二振膜13朝相同方向變形來產(chǎn)生聲音。
在本實(shí)施例中，位于最外層的開孔部173，193主要作為外部聲音信號輸入端，分別同時(shí)輸入與原本聲音信號同相及反向的信號以驅(qū)動內(nèi)部的第一振膜11及第二振膜13產(chǎn)生推拉效應(yīng)(Push-Pull Effect)的振動，使得該第一振膜11及該第二振膜13受力與外部信號電壓成為線性關(guān)系。同時(shí)，各該開孔部173，193的孔徑可為不同，而不局限于本實(shí)施例中的附圖所示。該支撐部171，191則局部頂住該第一振膜11及該第二振膜13，以提供該第一振膜11及該第二振膜13適當(dāng)?shù)膹垜?yīng)力，并與該開孔部173，193的每一小孔及所對應(yīng)的第一振膜11及第二振膜13局部形成微型壓電發(fā)音單體，可令該第一振膜11及該第二振膜13受外部信號電壓刺激后產(chǎn)生向各方向的變形，順利轉(zhuǎn)換成彎曲變形，來驅(qū)動該第一振膜11及該第二振膜13周遭的空氣產(chǎn)生聲音。
應(yīng)注意的是，在本實(shí)施例中的第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19可由例如軟性導(dǎo)電開孔板及間隔材所構(gòu)成，亦即，如圖3A所示，該開孔部173，193可為軟性導(dǎo)電開孔板上的小孔，該支撐部191(171)則為間隔材(圖中僅顯示該第二可撓驅(qū)動件19的部分)，但并非以此為限，只要可令該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19為可撓結(jié)構(gòu)且結(jié)合該第一振膜11及該第二振膜13后也為可撓結(jié)構(gòu)者(如圖3B所示)均適用于發(fā)明。
同時(shí)，本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器內(nèi)部所形成的微型壓電發(fā)音單體，可依該支撐部171，191及該開孔部173，193的分布位置不同而產(chǎn)生不同大小的微型壓電發(fā)音單體陣列；例如，越密集的開孔可產(chǎn)生越高的聲音頻段，借以發(fā)出不同聲音頻段，而不以本實(shí)施例中的附圖所示為限，所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員可依實(shí)際需要或設(shè)計(jì)加以改變，以借此改變所發(fā)出的聲音頻段。
此外，圖3B所示的支撐部191(171)為凸點(diǎn)狀的間隔材，但在其它實(shí)施例中也可為其它等效結(jié)構(gòu)，例如圖3C所示，該支撐部191(171)凸條狀的間隔材。由于所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員可變化該支撐部171，191為任意形狀的凸出結(jié)構(gòu)，故在此不再就其它等效的變化例進(jìn)行說明。
在將該第一振膜11及該第二振膜13結(jié)合后，如圖2所示，配合同相及反向信號同時(shí)輸入該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19，例如同相信號輸入該第一可撓驅(qū)動件17，反向信號輸入該第二可撓驅(qū)動件19，便可驅(qū)動內(nèi)部該第一振膜11及該第二振膜13內(nèi)的軟性壓電材料來產(chǎn)生聲音。同時(shí)，由于該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19可提供該第一振膜11及該第二振膜13適當(dāng)?shù)膹垜?yīng)力，并與對應(yīng)該第一振膜11及該第二振膜13局部形成微型壓電發(fā)音單體，可讓該第一振膜11及該第二振膜13受外部信號電壓刺激后產(chǎn)生向各方向的變形的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，在制成大片的揚(yáng)聲器后，即使裁切成各種形狀也能發(fā)音，并可貼附于物體表面；借此，便可增加設(shè)計(jì)人員在外型上的想象空間及使用者攜帶上的方便性，而達(dá)成傳統(tǒng)技術(shù)所完全不能做到的效果。
本實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器的制法則可如圖4所示的流程，而包括下列步驟S1至S4在步驟S1中，提供具有第一表面及第二表面的第一及第二振膜。在本實(shí)施例中，如圖5所示，例如可取一厚度3微米的多孔PTFE薄膜110，薄膜110四周用諸如雙面膠或快干膠的粘著劑固定于鋼環(huán)120上，使PTFE薄膜110保有一定張力，作為該第一振膜11及該第二振膜13。本實(shí)施例中可應(yīng)用具最強(qiáng)陰電性的含氟分子薄膜材料作為該第一振膜11與該第二振膜13，于含氟高分子產(chǎn)生具有納微孔結(jié)構(gòu)薄膜，經(jīng)過電暈充電產(chǎn)生具有長期帶電且透光的壓電特性，并可在表面鍍上透明導(dǎo)電物，例如氧化銦錫、PEDOT等，以透明的壓電材料制造出具有透光性的可撓式揚(yáng)聲器，借此提升揚(yáng)聲器的應(yīng)用范圍。同時(shí)，雖在本實(shí)施例中以厚度為3微米的多孔PTFE薄膜作為振膜，但振膜的厚度優(yōu)選在例如1至1000微米的范圍中，而不以本實(shí)施例中所述為限。
在步驟S2中，在該第一及第二振膜至少其中一者的第一表面形成電極。在本實(shí)施例中，例如可采用蒸鍍、濺鍍或旋轉(zhuǎn)涂布的方式在該第一振膜11及該第二振膜13的第一表面111及131鍍上厚度為0.1微米的鋁層130作為該第一電極15及該第二電極16，于此的第一電極15及第二電極16為該第一振膜11及該第二振膜13接地用的電極。應(yīng)注意的是，雖在本實(shí)施例中形成厚度為0.1微米的鋁層作為電極，但電極的厚度優(yōu)選在例如0.01至3微米的范圍中，而不以本實(shí)施例中所述為限。同時(shí)，該第一電極15及第二電極16優(yōu)選透光材料所制成的電極，但也不以此為限。
在步驟S3中，在該第一及第二振膜的第二表面分別設(shè)置間隔固定至該第二表面以提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部、以及設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的開孔部的第一及第二可撓驅(qū)動件。
在本實(shí)施例中，例如可先取一厚度為0.2厘米的塑料開孔軟板140，開孔率可選擇為30％，其中一面用蒸鍍或?yàn)R鍍的方式鍍上厚度為0.1微米的鋁層150作為導(dǎo)電層，以令該塑料開孔軟板140成為一軟性導(dǎo)電開孔板來作為外部信號輸入端。之后，在該開孔軟板鍍有導(dǎo)電層(即，本實(shí)施例中的鋁層)的表面運(yùn)用例如網(wǎng)印技術(shù)在每個(gè)開孔點(diǎn)的間距中間網(wǎng)印厚度為50微米的銀膠160作為間隔點(diǎn)，間隔點(diǎn)的大小為孔洞間距的八分之一，亦即，令銀膠160作為該支撐部171及191，而該開孔部173及193則可為該開孔軟板140上的開孔1401；如此，便可制得該第一可撓驅(qū)動件17及該第二可撓驅(qū)動件19。在本實(shí)施例中，該銀膠160的間隔距離可例如為該開孔軟板140的孔洞間距且位于孔洞與孔洞之間。
此外，為增加該銀膠160的接著程度，可運(yùn)用諸如微波等離子表面處理的技術(shù)對該第一振膜11及該第二振膜13未鍍有電極的表面(即，第二表面113及133)進(jìn)行表面粗化處理。隨后，可將該第一振膜11及該第二振膜13的第二表面113及133與開孔軟板140含有銀膠160間隔設(shè)置的表面(即，該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19)以銀膠160所具有的粘結(jié)性加以接著，便可結(jié)合該第一振膜11及該第二振膜13與該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19。
應(yīng)了解的是，由于諸如蒸鍍、濺鍍、旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印、及微波等離子表面處理等技術(shù)的原理與作用都屬傳統(tǒng)技術(shù)，故在此不再多作說明。當(dāng)然，本發(fā)明的制法并不以此為限，而且，所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員也可依實(shí)際需要或設(shè)計(jì)加以改變及修改各層結(jié)構(gòu)的厚度。同時(shí)，該第一可撓驅(qū)動件17及第二可撓驅(qū)動件19也可與振膜與電極一樣為透光材料所制成的可撓驅(qū)動件，但也不以此為限。
在步驟S4中，結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。在本實(shí)施例中，例如可在該第一電極15及該第二電極16涂布一層銀膠(未圖標(biāo))，并面對面壓合在一起，以結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。如此，可利用該第一電極15及第二電極16將該第一振膜11及該第二振膜13的第一表面111及131接地，該第一振膜11及該第二振膜13的第二表面113及133則以例如20kV的直流高壓電作電暈充電，以使該第一振膜11及該第二振膜13內(nèi)部駐有電荷，并伴隨壓電特性產(chǎn)生。
按駐極體壓電振膜的電聲轉(zhuǎn)換原理為當(dāng)駐極體電荷為雙極性電荷，將具有壓電特性，此駐極體的分子結(jié)構(gòu)一般為非結(jié)晶聚合物(Amorphous Polymer)，在雙面鍍上導(dǎo)電物形成兩面彼此絕緣的電極，將此結(jié)構(gòu)加熱至聚合物的玻璃轉(zhuǎn)換溫度(Glass Transition Temperature)后，在兩電極間持續(xù)充以高壓電一段時(shí)間，即形成雙極性電荷，例如PVDF。在本實(shí)施例中，可運(yùn)用駐極體材料內(nèi)部的雙極性電荷特性及靜電力效應(yīng)，當(dāng)駐極體振膜受到外部電壓刺激后，產(chǎn)生垂直或平行于振膜表面的變形。這樣，若振膜四邊固定，可將原本垂直或平行于振膜表面的變形轉(zhuǎn)變成彎曲變形，進(jìn)而驅(qū)動振膜周遭的空氣來產(chǎn)生聲音，如圖6所示。根據(jù)靜電力公式及能量定律，振膜受力為整體揚(yáng)聲器的電容值乘上內(nèi)部電場大小及外部輸入聲音電壓信號，若振膜受力越大，則輸出聲音越大。
因此，本實(shí)施例可在駐極體壓電振膜(即，該第一振膜11及該第二振膜13)內(nèi)部制作納微孔結(jié)構(gòu)，以增加內(nèi)部儲存電荷表面積，并明顯提高永久儲存電荷量及壓電特性。而且，當(dāng)含氟高分子薄膜材料具有納微孔結(jié)構(gòu)，也可形成透光駐極體材料(例如FEP)，以使本實(shí)施例中的可撓式揚(yáng)聲器具透光性，以增加其應(yīng)用性。由此可知，本發(fā)明的振膜內(nèi)部可包含納微米結(jié)構(gòu)來增加輸出音量及透光性。
由本實(shí)施例的可撓式揚(yáng)聲器及其制法可知，由于本發(fā)明是設(shè)計(jì)應(yīng)用軟性駐極體壓電薄膜，配合可撓驅(qū)動件驅(qū)動振膜來產(chǎn)生聲音，構(gòu)造極為簡單且成本低廉，非常適合大量生產(chǎn)。同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)具可撓的優(yōu)點(diǎn)，不僅可使產(chǎn)品微型化，更不需額外消耗能量，而有利于節(jié)約能源。此外，本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器可應(yīng)用于目前全力發(fā)展的可撓性電子技術(shù)中，以例如應(yīng)用于顯示器而言，除了令顯示器有影像顯示外也有聲音的產(chǎn)生，且可成為未來可攜式多媒體載臺的主流，極具發(fā)展價(jià)值。
相比于傳統(tǒng)技術(shù)不具可撓式功能，而且有著體積較大、構(gòu)造復(fù)雜、成本較高、耗費(fèi)能源且不利于量產(chǎn)等種種缺失，本發(fā)明提供可撓式揚(yáng)聲器以應(yīng)用于具重量輕與耐沖擊等特性的產(chǎn)品中，同時(shí)簡化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可令成本低廉并可節(jié)約能源，且進(jìn)而可大幅量產(chǎn)。因此，本發(fā)明具可撓式功能且可微型化，而構(gòu)造簡單且不需額外增加體積，使得成本低廉、有利于量產(chǎn)、也不需額外消耗能量，并可節(jié)約能源，實(shí)已解決先前技術(shù)所存在的問題。
第二實(shí)施例圖7為依照本發(fā)明的可撓式揚(yáng)聲器及其制法的第二實(shí)施例所繪制的附圖。其中，與前述實(shí)施例相同或近似的組件以相同或近似的組件符號表示，并省略詳細(xì)的敘述，以使本案的說明更清楚易懂。
第二實(shí)施例與第一實(shí)施例最大不同之處在于第一實(shí)施例中的第一可撓驅(qū)動件及第二可撓驅(qū)動件可由例如軟性導(dǎo)電開孔板及間隔材所構(gòu)成，第二實(shí)施例中的第一可撓驅(qū)動件及第二可撓驅(qū)動件則可為例如導(dǎo)電金屬薄板。同時(shí)，如圖7所示，本實(shí)施例中的制法步驟在步驟S2’中于該第一及第二振膜的其中一者的第一表面形成電極，而不須如第一實(shí)施例形成兩個(gè)電極。
此外，該第一可撓驅(qū)動件及第二可撓驅(qū)動件可為例如導(dǎo)電金屬薄板，該導(dǎo)電金屬薄板具有交錯(cuò)的網(wǎng)格可取代第一實(shí)施例的開孔部，而該網(wǎng)格的凸出部分則可取代第一實(shí)施例的支撐部作為間隔點(diǎn)。如此一來，便可簡省所需的組件數(shù)量。
而且，本實(shí)施例中的第一可撓驅(qū)動件及第二可撓驅(qū)動件本身即可導(dǎo)電，故可簡化第一實(shí)施例的制法及所需的材料。舉例來說，在本實(shí)施例中，可取一厚度為4微米的駐極體高分子薄膜固定于鋼環(huán)上，使薄膜保有一定張力，以作為可撓式揚(yáng)聲器的振膜。接著，采用蒸鍍或?yàn)R鍍的方式在該第一振膜與該第二振膜的其中一面(例如第一表面)鍍上厚度為0.05微米的鋁層作為振膜接地用的電極。然后，取一厚度為0.2厘米的開孔金屬網(wǎng)，該開孔金屬網(wǎng)為一作為外部信號輸入端的導(dǎo)電金屬薄板，且開孔率可為例如50％，并以開孔金屬網(wǎng)本身的交錯(cuò)網(wǎng)格的凸出部分作為間隔點(diǎn)，而該振膜與該開孔金屬網(wǎng)組合后可在四周用膠帶固定。之后的制法便可與第一實(shí)施例中所述的相同，故在此不再多作說明。
綜合前述，本發(fā)明提出一種可撓式揚(yáng)聲器及其制法，將揚(yáng)聲器外部設(shè)計(jì)成具有可撓性的結(jié)構(gòu)，并使用軟性壓電材料作為振膜，故應(yīng)用本發(fā)明可制成如同布料的大片可撓式揚(yáng)聲器，在裁切成不同形狀后仍能發(fā)音，且可改變驅(qū)動件的結(jié)構(gòu)而任意改變聲音頻段，并可隨應(yīng)用產(chǎn)品的表面形狀而撓曲貼附，以符合實(shí)際需要。如此，可在微型化的結(jié)構(gòu)下增加功能性，相對已解決先前技術(shù)所存在的問題。
上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。例如，可修改第一及第二實(shí)施例為同時(shí)制作第一及第二振膜、電極、以及第一及第二可撓驅(qū)動件，而非先制作其中具有振膜、電極以及可撓驅(qū)動件為一組結(jié)構(gòu)單元，在制作另一組相同結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行壓合；或者，可修改第一實(shí)施例為將輸入信號同時(shí)接到對向的電極，例如圖1中接于該第一可撓驅(qū)動件17的信號也可同時(shí)接于該電極16，而接于該第二可撓驅(qū)動件19的信號也可同時(shí)接于該電極15，亦即，該電極除可作為接地用，也可接上外部信號，且此時(shí)須于第一實(shí)施例的兩電極間增設(shè)絕緣層；此外，也可選擇將該支撐部設(shè)于該第一振膜與該第二振膜。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)如后述的權(quán)利要求
所列。
權(quán)利要求
1.一種可撓式揚(yáng)聲器，包括第一及第二振膜，分別具有第一表面及第二表面；電極，至少設(shè)于該第一及第二振膜的其中一者的第一表面，用于結(jié)合該第一振膜與該第二振膜；以及第一及第二可撓驅(qū)動件，分別設(shè)有間隔固定至該第一及第二振膜的第二表面以提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部、以及設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的開孔部，以使輸入信號至該第一及第二可撓驅(qū)動件時(shí)驅(qū)動該第一振膜與該第二振膜朝相同方向變形來產(chǎn)生聲音。
2.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該第一振膜與該第二振膜為駐極體壓電振膜。
3.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該第一振膜與該第二振膜為單層及多層介電材料的其中一者所制成的振膜。
4.如權(quán)利要求
3所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該介電材料內(nèi)部包含納微米孔洞。
5.如權(quán)利要求
3所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該介電材料為選自包括FEP、PTFE、PVDF及部份含氟高分子聚合物的材料所組成群組的其中一者。
6.如權(quán)利要求
3所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該單層介電材料的厚度為1至1000微米。
7.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該電極為選自包括導(dǎo)電金屬薄膜、銀膠、及氧化銦錫ITO所組成群組的其中一者。
8.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該電極的厚度為0.01至3微米。
9.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該電極包括第一電極及第二電極。
10.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該第一及第二可撓驅(qū)動件為可撓式材料所制成的可撓驅(qū)動件。
11.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該開孔部呈陣列分布。
12.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，各該開孔部的孔徑不同。
13.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該第一及第二可撓驅(qū)動件為導(dǎo)電金屬薄板。
14.如權(quán)利要求
13所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該導(dǎo)電金屬薄板為金屬網(wǎng)。
15.如權(quán)利要求
14所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該開孔部為金屬網(wǎng)的網(wǎng)格，該支撐部則為該網(wǎng)格的凸出部分。
16.如權(quán)利要求
1所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該第一及第二可撓驅(qū)動件由開孔板及間隔設(shè)于該開孔板其中一表面的銀膠所構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求
16所述的可撓式揚(yáng)聲器，其中，該銀膠的間隔距離為該開孔板的孔洞間距且位于孔洞與孔洞之間。
18.一種可撓式揚(yáng)聲器的制法，包括下列步驟提供分別具有第一表面及第二表面的第一及第二振膜；在該第一及第二振膜的至少其中一者的第一表面形成電極；在該第一及第二振膜的第二表面分別設(shè)置間隔固定至該第二表面以提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部、以及設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的開孔部的第一及第二可撓驅(qū)動件；以及結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。
19.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，將多孔PTFE薄膜及駐極體高分子薄膜的其中一者固定于鋼環(huán)作為該第一振膜與該第二振膜。
20.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，該第一振膜與該第二振膜的厚度為1至1000微米。
21.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，該電極采用選自包括采用蒸鍍、濺鍍及旋轉(zhuǎn)涂布的技術(shù)所組成群組的其中一者而形成。
22.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，該電極為鋁層。
23.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，運(yùn)用網(wǎng)印技術(shù)形成該支撐部。
24.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，運(yùn)用微波等離子表面處理的技術(shù)對該第一振膜及該第二振膜的第二表面進(jìn)行表面粗化處理。
25.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，以直流高壓電對該第一振膜及該第二振膜的第二表面進(jìn)行電暈充電。
26.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，該電極包括第一電極及第二電極。
27.如權(quán)利要求
26所述的制法，其中，在該第一電極及該第二電極涂布一層銀膠，并面對面壓合在一起，以結(jié)合該第一振膜與該第二振膜的第一表面。
28.如權(quán)利要求
18所述的制法，其中，該第一振膜、該第二振膜、該電極、該第一可撓驅(qū)動件、以及第二可撓驅(qū)動件均為透光材料所制成。
29.一種可撓式揚(yáng)聲器，包括第一及第二振膜，分別具有第一表面及第二表面，且該第二表面分別間隔固設(shè)有提供振膜張應(yīng)力的多個(gè)支撐部；電極，至少設(shè)于該第一及第二振膜的其中一者的第一表面，用于結(jié)合該第一振膜與該第二振膜；以及第一及第二可撓驅(qū)動件，分別具有設(shè)于各該支撐部遠(yuǎn)離該第二表面的一側(cè)以形成發(fā)音單體的多個(gè)開孔部，以使輸入信號至該第一及第二可撓驅(qū)動件時(shí)驅(qū)動該第一振膜與該第二振膜朝相同方向變形來產(chǎn)生聲音。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種可撓式揚(yáng)聲器及其制法，主要為分別疊層可撓驅(qū)動件、振膜、及振膜電極，由該可撓的驅(qū)動件驅(qū)動具軟性壓電材料特性的振膜朝相同方向變形來產(chǎn)生聲音，借以克服傳統(tǒng)技術(shù)的缺失。
文檔編號H04R31/00GK1997243SQ200510137654
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月31日
發(fā)明者李芳慶, 姜達(dá)銘, 鄭龍正 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan