專利名稱：薄膜式揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜式揚(yáng)聲器，更具體地，涉及一種使用石灰納
米管(CNT)的薄膜式揚(yáng)聲器。
背景技術(shù)：
揚(yáng)聲器是將電信號轉(zhuǎn)換成人耳能夠聽到的空氣振動的設(shè)備。近 些年，隨著各種電子裝置(諸如移動電子裝置)的變小和變薄，研 發(fā)了薄膜式揚(yáng)聲器。薄膜式揚(yáng)聲器通過用電信號產(chǎn)生機(jī)械振動的逆 壓電效應(yīng)而再現(xiàn)聲音。
通常地，薄膜式揚(yáng)聲器包括壓電薄膜，所述壓電薄膜在^C施 以交流(AC )電壓時會機(jī)械地振動；多個導(dǎo)電聚合物膜，形成在壓 電薄膜的兩側(cè)上；以及多個電極，所述電極將由外部電源供應(yīng)的交 流(AC)電壓傳輸至導(dǎo)電聚合物膜。當(dāng)與聲音信號相對應(yīng)的交流電 壓-故施加至電極時，在導(dǎo)電聚合物膜之間產(chǎn)生電壓差以振動壓電薄 膜，乂人而再現(xiàn)聲音。
如上所述，在根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的薄膜式揚(yáng)聲器中，導(dǎo)電聚合物膜 形成于壓電薄膜的兩側(cè)上。由于形成導(dǎo)電聚合物膜的導(dǎo)電聚合物具 有高導(dǎo)電性，并且其為柔性的且重量輕，所以導(dǎo)電聚合物被用在各 種^亍業(yè)中。然而，這種導(dǎo)電聚合物具有有限的導(dǎo)電性，不易于涂敷在壓電 薄膜上，且不能均勻施加在壓電薄膜上。因此，導(dǎo)電聚合物膜的厚 度變得不均勻，這使得聲壓不均勻并降低了聲音的品質(zhì)。另外，由 于導(dǎo)電聚合物具有較差的耐化學(xué)性和較差的防潮性，所以其在^f氐于
400 Hz的^氐音區(qū)i或中具有4交差的聲壓特性。
此外，導(dǎo)電聚合物膜可由氧化銦錫(ITO)制成，而不是由導(dǎo) 電聚合物制成。然而，如果在薄膜式揚(yáng)聲器中使用ITO薄膜，那么
rro層可能由于薄膜式揚(yáng)聲器的機(jī)械振動而輕易地?fù)p壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種薄膜式揚(yáng)聲器，通過對使用碳納米管的壓電
薄膜施加電壓，該薄膜式揚(yáng)聲器能夠改善聲壓特性，甚至在低于400 Hz的低音區(qū)域內(nèi)也能獲得良好的音質(zhì)，并保證長久的 (semipermanent) <吏用壽命和4交高的光傳導(dǎo)'f生。
根據(jù)本發(fā)明，可獲得下列效果。
首先，由于碳納米管薄膜能夠容易地涂敷在壓電薄膜上，并且 能夠以納米為單位調(diào)節(jié)其厚度以使得碳納米管薄膜能夠形成為預(yù)定 的厚度，從而電壓可均勻地施加在壓電薄膜的整個表面上。因此， 可使聲壓均勻并保證音質(zhì)。
第二，由于碳納米管薄膜與導(dǎo)電聚合物相比具有良好的耐化學(xué) 性和防潮性，所以碳納米管薄膜具有長久的使用壽命。
第三，由于碳納米管薄膜具有良好的光傳導(dǎo)性，所以其能夠應(yīng) 用于需要高光傳導(dǎo)性的電子裝置中。
5第四，由于碳納米管薄膜與n'()薄膜相比具有良好的彎曲特性，
因此當(dāng)碳納米管薄膜被巻繞或彎曲時不會發(fā)生破裂，所以碳納米管 薄膜可應(yīng)用于柔性電子裝置中。
第五，即使在低于400 Hz的低音區(qū)域內(nèi)，碳納米管薄膜也可獲 得比聚合物膜更好的音質(zhì)。
第六，在相同的電壓下，碳納米管薄膜可獲得比導(dǎo)電聚合物膜 更高的聲壓。
第七，與導(dǎo)電聚合物膜相比，為獲得相同的聲壓，碳納米管薄 膜需要更低的驅(qū)動電壓，從而，其與聚合物膜相比具有低能耗。


一皮包含進(jìn)來以l是供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解且被結(jié)合于本i兌明書 并作為本il明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與{兌明書
共同用來解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的薄膜式揚(yáng)聲器的透視圖2是圖1所示的薄膜式揚(yáng)聲器的分解透視圖3是沿著圖1的線A-A，截取的橫截面視圖；以及
及根據(jù)對比實例的聚合物膜中，聲壓特性相對于電阻值和頻率的圖 表。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種薄膜式揚(yáng)聲器，其包括 壓電薄膜，該壓電薄膜通過接收與來自聲音信號供應(yīng)單元的聲音信 號相對應(yīng)的電壓而^t展動；多個碳納米管薄膜，形成于壓電薄膜的兩 側(cè)上；以及多個電極，這些電極連接至多個碳納米管薄膜、接收與 來自聲音信號供應(yīng)單元的聲音信號相對應(yīng)的電壓、并將該電壓施力口 至所述多個碳納米管薄膜。
本發(fā)明的其它特征將在下面的描述中進(jìn)行闡述，并且通過說明 書而部分地顯而易見，或者可通過本發(fā)明的實踐而獲知。
將可理解的是，前述總體描述和下列詳細(xì)描述都是示意性和解 釋性的，并旨在提供對所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一 步解釋。
在下文中，將參考附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了 本發(fā)明的示意性實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式體現(xiàn)， 并且不應(yīng)^皮解釋為局限于這里所提出的實施例。相反地，提供這些 實施例是為了使本公開更充分，并將本發(fā)明的范圍全面地傳達(dá)給本 領(lǐng)域的技術(shù)人員。為了清楚起見，附圖中的層和區(qū)域的尺寸及相對 尺寸可i欠大。圖中相似的參考標(biāo)號表示相似的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的薄膜式揚(yáng)聲器的透視圖。圖2是圖 1所示的薄膜式揚(yáng)聲器的分解透視圖。圖3是沿著圖1的線A-A，截 耳又的4黃截面^L圖。
參考圖1、圖2和圖3，薄膜式揚(yáng)聲器l()()包括壓電薄膜110， 多個石友納米管(CNT)薄月莫120，以及多個電才及13()。當(dāng)電信號(即，與聲音信號相對應(yīng)的電壓)施加至壓電薄膜110 時，該壓電薄月莫由于逆壓電效應(yīng)而才幾械地沖展動以再i見聲音。逆壓電
效應(yīng)表示這樣一種現(xiàn)象當(dāng)將高頻電壓施加至具有壓電性的晶體才反 (crystalline plate )時，該晶體板由于該逆壓電效應(yīng)而周期性地膨月長 和收縮，并且，尤其當(dāng)高頻電壓的頻率被調(diào)(tune)至晶體斧反的固 有頻率時，晶體板共振并強(qiáng)烈振動。壓電薄膜110可由聚偏二氟乙 烯制成，但是也可由除聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)以夕卜 的多種材料制成。
碳納米管薄膜120分別形成于壓電薄膜no的兩側(cè)上。換句話
說， 一個碳納米管薄膜120以預(yù)定厚度形成在壓電薄膜110的一側(cè) 上，另一個碳納米管薄膜120以預(yù)定厚度形成在壓電薄膜110的另 一側(cè)上。
碳納米管薄膜120可形成于壓電薄膜U()兩個表面的中心部上， 而不形成于壓電薄膜110兩個表面的邊緣部上。換句話說，碳納米 管薄膜120分別形成于壓電薄膜ll()兩個表面的中心部上，其與壓 電薄膜110的邊緣隔開預(yù)定距離。這是為了防止電壓被施加至壓電 薄膜110的其上未形成有碳納米管薄膜的邊緣部，從而當(dāng)電壓纟皮施 加至壓電薄膜110的其上形成有碳納米管薄膜的中心部以使壓電薄 膜110振動時，壓電薄膜110的邊緣部不振動。因此，由于壓電薄 膜110的邊緣部不振動，所以，可防止聲音在壓電薄膜110的邊緣 部處受損。
碳納米管薄膜120是由碳納米管制成的薄膜，每個碳納米管薄 月莫120均可通過噴霧法、解壓過濾(decompression filter )法、S走》余 法、電泳沉積法、鑄造法、噴墨印刷法以及膠印法中的任何一種方 法而形成。換句話i兌，可使用上述方法中的任{可一種方法用其中石友 納米管與溶劑混合的碳納米管溶液來制成碳納米管薄膜120。通過混合0.01wto/o至3Owto/o的》友納米管，70wto/o至99.99wto/o的 溶劑以及0.01wt。/。至20wt。/。的分散劑來制備碳納米管溶液。碳納米 管可以是單壁、雙壁、多壁、以及繩狀碳納米管(rope carbon nanotube)中的任意一種。這里，碳納米管可以是粉末的形式，并 用溶劑稀釋。
溶劑可以是水、曱醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、甲苯、二曱苯、 1 —曱基_2』比咯烷酮(pyrrolidon )、氯仿、乙酸乙酯、2-曱氧基乙醇、 乙二醇、聚乙二醇以及二曱基亞砜中的任意一種。溶劑可以是上述 溶劑中的一種或多種混合后的混合物。
分散劑用來在溶劑中將制備成粉末狀的碳納米管分散開。在本 實施例中，分散劑可以是十二烷基硫酸鈉(SDS)分散劑、曲拉通 (triton) X分散劑、以及十二烷基硫酸鋰(LDS)分散劑中的任意 一種。然而，分散劑不局限于上述分散劑中的一種，而是可以是任 何其它分散劑。另外，上述分散劑中的兩種或多種混合后的混合物 可用作分f武劑。
如上所述，可以通過各種方法用碳納米管〉容液涂lt-友納米管薄 膜120。通過調(diào)節(jié)碳納米管溶液的涂層厚度和密度，能夠改變碳納 米管薄膜120的電阻值。例如，碳納米管薄膜120具有從50Q/口( Q/ 平方單位)到20kn/口的電阻值。為了在低于400Hz的低頻區(qū)域中 獲得良好的輸出特性，碳納米管薄膜120具有從2000/口 的電阻值，如后面參考圖4將描述的。
由于碳納米管薄膜120可容易地涂敷在壓電薄膜上，并且，碳 納米管薄膜120的厚度能夠以納米為單位進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以能夠以預(yù) 定厚度形成碳納米管薄膜120。因此，電壓可通過碳納米管薄膜120 均勻地施加至壓電薄膜ll()。所以，可使聲壓均勻并保證音質(zhì)。
9另外，由于構(gòu)成碳納米管薄膜120的碳納米管與導(dǎo)電聚合物相 比具有良好的耐化學(xué)性和防潮性，所以碳納米管薄膜120具有長久 的^f吏用壽命。另外，由于碳納米管薄膜120與ITO薄膜相比具有良 好的彎曲特性，所以，當(dāng)碳納米管薄膜120被巻繞或彎曲時，不會 發(fā)生破裂，因此碳納米管薄膜120能夠應(yīng)用在柔性電子裝置中。此 外，由于碳納米管薄膜120與導(dǎo)電聚合物膜相比具有高導(dǎo)電性，所 以，在相同的電壓下，碳納米管薄膜120能夠獲得比導(dǎo)電聚合物膜 更高的聲壓。另外，與導(dǎo)電聚合物膜相比，由于碳納米管薄膜120 對于產(chǎn)生相同聲壓而言具有更低的驅(qū)動電壓，所以，石灰納米管薄膜 120具有低能耗。
電極130接收與來自聲音信號供應(yīng)單元(未示出)的聲音信號 相對應(yīng)的電壓(例如，交流電壓)，并將該交流電壓施加至碳納米管 薄膜120。因此，如果與聲音信號相對應(yīng)的交流電壓被施加至電極 130,那么在碳納米管薄膜120之間產(chǎn)生壓差，并且從碳納米管薄膜 120 4妄收交流電壓的壓電薄膜110 "t展動并因而再現(xiàn)聲音。
電極130以如下方式分別連接至碳納米管薄膜120，所述方式 即，電極130可沿著碳納米管薄膜120的邊緣而形成?？赏ㄟ^沿著 碳納米管薄膜120的邊緣印刷金屬膏(例如，銀膏)或?qū)щ娪湍?方法來形成電極130。 一般用銅帶作為薄膜式揚(yáng)聲器的電極，但是， 由于銅帶并未緊密地粘附至導(dǎo)電聚合物膜，所以這種銅帶與導(dǎo)電聚 合物"莫之間的觸點處的4妄觸電阻增加了 。
在電極130是以上述方式形成的情況下，由于電極130緊密地 粘附至碳納米管薄膜120,所以電極130與碳納米管薄膜120之間 的觸點處的4妄觸電阻能夠降到最小。極130伸出。接線端131突出到碳納米 管薄膜120的外部并電連接至聲音信號供應(yīng)單元，從而電壓能夠被 施力o至電才及130。 4姿線端131可設(shè)置在電極130的中心部或邊角部。
增強(qiáng)帶140分別附接至接線端131的一側(cè)。具有絕緣特性的增 強(qiáng)帶140以4皮此面只于的方式i殳置在4妻線端131之間。此外，增強(qiáng)帶 140的尺寸比接線端131的尺寸寬。因此，增強(qiáng)帶140使接線端131 彼此絕緣，從而防止接線端131之間的短路。此外，增強(qiáng)帶140支 撐^^妾線端131,以〗吏^接線端131的形狀不會變形。
通過圖4所示的圖表，將理解這樣一個事實與導(dǎo)電聚合物膜 相比，包括在根據(jù)本發(fā)明的本實施例的薄膜式揚(yáng)聲器100中的碳納 米管薄膜120具有良好的聲壓特性。
圖4是示出了在200 Hz至1 kllz的頻帶內(nèi)，在根據(jù)本發(fā)明的碳 納米管薄膜與根據(jù)對比實施例的聚合物膜中，聲壓特性相對于電阻 值及頻率的圖表。圖5是示出了在1 kHz至18 kHz的頻帶內(nèi)，在根 據(jù)本發(fā)明的碳納米管薄膜與根據(jù)對比實施例的聚合物膜中，聲壓特 性相對于電阻值及頻率的圖表。圖4和圖5示出了當(dāng)碳納米管薄膜 的電阻4直為500Q/口、kQ/「]、 51〈(2/[]、OkQ/口、 20kQ/ 口和25kQ/口，以及聚合物膜的電阻值為500(2/口和100(Kl/口時相 對于頻率的聲壓。
如圖4和圖5所示，在整個頻率區(qū)域內(nèi)，電阻值為500Q/口和 lkQ/口的碳納米管薄膜具有比電阻值為500Q/口和kd/口的聚合物 膜高20 dB或更多的平直波形的聲壓。這意。未著碳納米管薄膜能夠 輸出比聚合物膜更均勻的音質(zhì)。此外，碳納米管薄膜能夠具有 口的較低電阻值，并且，即時在其具有50d/口的電阻值時也能輸出 均勻的音質(zhì)。同樣，在整個頻率區(qū)域內(nèi)，電阻值為5kO/口、 lOkfV 口和20kn/口的碳納米管薄膜也具有均勻波形的聲壓，與當(dāng)碳納米管薄膜具有500^/口和lkQ/口的電阻值時一樣。因此，當(dāng)碳納米管 薄膜具有從50n/口至20kn/口的任意電阻值時，碳納米管薄膜都會 具有足以應(yīng)用于揚(yáng)聲器中的良好聲音輸出特性。優(yōu)選地，當(dāng)碳納米 管薄膜具有從50f2/口至2kQ/口的任意電阻值時，碳納米管薄膜將具 有足以應(yīng)用于揚(yáng)聲器中的良好聲音輸出特性。如圖4和圖5所示， 如果碳納米管薄膜的電阻值超過20kQ/口 (例如，25k〖2/口 )，其聲 音輸出特性急劇變差。
此外，即使在低于400Hz的頻帶內(nèi)，碳納米管薄膜也能輸出一 定程度的聲音，而在低于400Hz的頻帶內(nèi)，聚合物膜輸出比石灰納米 管薄膜低20dB的聲音。這意味著，在低于400 Hz的低音區(qū)域內(nèi)， 碳納米管薄膜具有比聚合物膜更良好的聲壓特性。換句話說，聚合 物膜在低于400 Hz的低音區(qū)域內(nèi)不能保證音質(zhì)，而碳納米管薄膜能 夠在^氐于400 Hz的4氐音區(qū)域內(nèi)保證良好的音質(zhì)。
此外，在碳納米管薄膜中，在整個頻帶內(nèi)，當(dāng)其電阻值增加時 聲壓減小，并且當(dāng)電阻值減小時聲壓增大。換句話說，通過調(diào)節(jié)碳 納米管薄膜的電阻值，能夠獲得適合于薄膜式揚(yáng)聲器的輸出特性。 例如，假設(shè)，當(dāng)從揚(yáng)聲器輸出的聲壓是大約72 dB時，用戶將感覺 到音質(zhì)足夠好。如果用戶希望在800 Ilz至1000 Hz的頻帶內(nèi)聽到聲 壓為大約72dB的聲音，那么他或她只需要將碳納米管薄膜的電阻 值調(diào)整在50n/口至200Q/口的范圍內(nèi)即可。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可獲得下列效果。
首先，由于碳納米管薄膜能夠容易地涂敷在壓電薄膜上，并且 能夠以納米為單位調(diào)節(jié)其厚度以使碳納米管薄膜能夠形成為預(yù)定的 厚度，因而電壓可均勻地施加在壓電薄膜的整個表面上。因此，可 使聲壓均勻并保證音質(zhì)。第二 ，由于碳納米管薄膜與導(dǎo)電聚合物相比具有良好的耐化學(xué) '性和防潮性，所以碳納米管薄膜具有長久的使用壽命。
第三，由于碳納米管薄膜具有良好的光傳導(dǎo)性，所以其能夠應(yīng) 用于需要高光傳導(dǎo)性的電子裝置中。
第四，由于碳納米管薄膜與rro薄膜相比具有良好的彎曲特性， 因此當(dāng)碳納米管薄膜被巻繞或彎曲時不會發(fā)生破裂，所以，碳納米 管薄膜可應(yīng)用于柔性電子裝置中。
第五，即使在低于400Hz的低音區(qū)域內(nèi)，碳納米管薄膜也可獲
得比聚合物膜更良好的音質(zhì)。
第六，在相同的電壓下，碳納米管薄膜可獲得比導(dǎo)電聚合物膜 更高的聲壓。
第七，與導(dǎo)電聚合物膜相比，為獲得相同的聲壓，需要更低的 驅(qū)動電壓，從而，與聚合物膜相比，碳納米管薄膜具有較低的能量 消耗。
對于本領(lǐng)域的4支術(shù)人員來"i兌顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的 精神或范圍的前提下，在本發(fā)明中能夠進(jìn)行各種修改和變型。因此， 本發(fā)明旨在覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的本發(fā)明的 修改和變型。
工業(yè)適用'l"生
本發(fā)明能夠應(yīng)用于各種聲學(xué)器件。
權(quán)利要求
1.一種薄膜式揚(yáng)聲器，包括壓電薄膜，通過接收與來自聲音信號供應(yīng)單元的聲音信號相對應(yīng)的電壓而振動；多個碳納米管薄膜，形成于所述壓電薄膜的兩側(cè)上；以及多個電極，連接至所述多個碳納米管薄膜，所述多個電極接收與來自所述聲音信號供應(yīng)單元的聲音信號相對應(yīng)的電壓，并將所述電壓施加至所述多個碳納米管薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述多個碳納米 管薄膜形成于所述壓電薄膜的兩側(cè)的中心部上而不形成于所 述壓電薄膜的兩個表面的邊緣部上，并且，所述多個電才及分別 沿著所述多個石友納米管薄膜的兩側(cè)的邊纟彖部而形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述壓電薄膜由 聚偏二氟乙烯制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述多個碳納米 管薄膜具有從50n/口至20kO/口的電阻值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述多個碳納米 管薄月莫具有乂人50^/口至2kn/口的電阻值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述多個碳納米 管薄力莫具有乂人50Q/口至200Q/n的電阻值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述碳納米管薄 膜通過噴霧法、解壓過濾法、旋涂法、電泳沉積法、鑄造法、 噴墨印刷法、以及膠印法中的 一種而形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述多個碳納米 管薄膜由碳納米管溶液制成，在所述碳納米管溶液中，混合有 0.01wt。/。至30wt。/。的碳納米管、70wt。/。至99.99wto/。的溶劑以及 0.01wt。/。至20wt。/。的分散劑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，每個碳納米管薄 膜均由單壁碳納米管、雙壁碳納米管、多壁碳納米管、以及繩 狀碳納米管中的 一種制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述溶劑是水、 曱醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、甲苯、二曱苯、l-甲基-2-p比咯 烷酮、氯仿、乙酸乙酯、2-甲氧基乙醇、乙二醇、聚乙二醇、 以及二曱基亞石風(fēng)中的至少 一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜式揚(yáng)聲器，其中，所述分散劑是十 二烷基石危酸鈉(SDS )分散劑、曲拉通X分散劑以及十二》充基 硫酸鋰(LDS )分f夂劑中的至少 一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜式揚(yáng)聲器。該薄膜式揚(yáng)聲器包括通過接收與來自聲音信號供應(yīng)單元的聲音信號相對應(yīng)的電壓而振動的壓電薄膜；形成于壓電薄膜的兩側(cè)上的多個碳納米管薄膜；以及連接至多個碳納米管薄膜的多個電極，這些電極接收與來自聲音信號供應(yīng)單元的聲音信號相對應(yīng)的電壓，并將該電壓施加至多個碳納米管薄膜。
文檔編號H04R17/00GK101617544SQ200880003653
公開日2009年12月30日 申請日期2008年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者吳尚根, 宋京花, 樸仁錫, 樸峻紀(jì), 李東洙, 林相奎, 鄭多正 申請人:拓普納諾斯株式會社;菲爾斯株式會社