聲音產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聲音產(chǎn)生裝置，包括多個第一殼式結(jié)構(gòu)、多個第二殼式結(jié)構(gòu)、第一可撓結(jié)構(gòu)、第二可撓結(jié)構(gòu)與驅(qū)動電路。
【專利說明】聲音產(chǎn)生裝置
[0001]本申請是申請日為2009年2月13日、申請?zhí)枮?00910006708.7、發(fā)明名稱為“聲
音產(chǎn)生裝置”的中國專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種聲音產(chǎn)生裝置，特別是涉及一種壓電揚聲器。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來電子產(chǎn)品已有延續(xù)的發(fā)展，輕薄短小、可攜帶及小型裝置的設計概念被使用，就此點來說，可撓性電子技術(shù)(flexible electronic technology)逐漸地被廣泛應用，例如被應用于薄型顯示器、液晶顯示器、柔性電路以及可撓性太陽能電池(flexible solarcell),可撓性電子的應用，例如可撓式揚聲器(flexible speaker),具有小型化、重量輕以及成本低廉的好處。
[0004]揚聲器通過轉(zhuǎn)換電信號以產(chǎn)生聲音，即，將聲音信號源轉(zhuǎn)換成機械動作，動圈式揚聲器(moving-coil speaker)為目前使用最廣泛的運用，可由錐體的往復運動產(chǎn)生聲音,該錐體屬于被懸掛于磁場中或是可移動地與磁場耦接的線圈。流經(jīng)線圈的電流會引起變化磁場(varying magnetic field)環(huán)繞于線圈周圍，二個磁場的互相影響會導致線圈的相對運動，因此移動錐體進行往復運動，而對空氣加壓或減壓，故會產(chǎn)生聲波。由于結(jié)構(gòu)的限制，動圈式揚聲器較不易被制成柔性態(tài)樣或小型化。
[0005]柔性壓電揚聲器，可由柔性聚合物材料制成，如聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride)及其衍生物，由于具有壓電效應(piezoelectric effect),因此這樣的柔性聚合物適合被用作揚聲器。
[0006]美國專利公告第4638207號披露一種具有壓電聚合膜的氣球式(balloon)壓電揚聲器，此專利主要是使用氣球壓力提供壓電聚合膜張力，此外，可通過氣球的壓力調(diào)整揚聲器的共振頻率。美國專利第6504289案披露一種壓電換能器(piezoelectric transducer)以傳遞聲音能量，壓電換能器被硬式殼體環(huán)繞，因此難以制成柔性揚聲器。美國專利第6349141案披露一種具有氣球結(jié)構(gòu)的柔性聲音換能器(flexible audio transducer),氣球結(jié)構(gòu)在強度上以及共振頻率的設計上會有較多的隱憂。美國專利第6717337案披露一種聲音致動器(acoustic actuator),包括壓電驅(qū)動件,該壓電驅(qū)動件以銀鋅錯鈦酸鉛(PZT)或鈮鋅鋯鈦酸鉛(PZT)的衍生物中的壓電陶瓷材料所制作，通過壓電驅(qū)動件的徑向收縮與擴張，聲音振膜做振動以產(chǎn)生聲波，不過壓電陶瓷容易受撞擊而碎裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實施例提供一種聲音產(chǎn)生裝置，包括:具有至少一電極、第二電極以及第一壓電層的第一殼式結(jié)構(gòu)；與第一殼式結(jié)構(gòu)的第一電極耦接的聲音信號輸出的第一端點；與第一殼式結(jié)構(gòu)的第二電極I禹接的聲音信號輸出的第二端點；具有第一電極以及第一壓電層的第二殼式結(jié)構(gòu)；以及耦接于第一殼式結(jié)構(gòu)以及第二殼式結(jié)構(gòu)之間的第一可撓結(jié)構(gòu)。第二殼式結(jié)構(gòu)的第一電極與聲音信號輸出的第一端點I禹接，第一殼式結(jié)構(gòu)的第一壓電層以及第二殼式結(jié)構(gòu)的第一壓電層被裝配以對由聲音信號輸出的信號產(chǎn)生響應，并且產(chǎn)生聲波。
[0008]本發(fā)明的另一實施例中，柔性壓電揚聲器包括:具有可撓結(jié)構(gòu)的至少二殼式結(jié)構(gòu)以及具有至少一電極與至少一壓電層的薄膜，這些殼式結(jié)構(gòu)具有柔性層，柔性層具有彎曲剛性以作為部份殼式結(jié)構(gòu)，電極與聲音信號輸出的端點I禹接，壓電層被裝配以對由聲音信號輸出的信號產(chǎn)生響應，并且產(chǎn)生聲波。
[0009]為了讓本發(fā)明能更明顯易懂，下文特別舉出實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為側(cè)視剖面示意圖，用于表示本發(fā)明實施例的軟式壓電揚聲器的剖面結(jié)構(gòu)；
[0011]圖2為詳細側(cè)視剖面示意圖，表示本發(fā)明柔性揚聲器的實施例的剖面結(jié)構(gòu)。
[0012]圖3為側(cè)視剖面示意圖，表示本發(fā)明柔性揚聲器的實施例的剖面結(jié)構(gòu)。
[0013]圖4為側(cè)視剖面示意圖，表示本發(fā)明柔性揚聲器的實施例的剖面結(jié)構(gòu)。
[0014]圖5為俯視不意圖,表不本發(fā)明柔性揚聲器的實施例的俯視結(jié)構(gòu)。
[0015]圖6為俯視不意圖,表不本發(fā)明柔性揚聲器的實施例的俯視結(jié)構(gòu)。
[0016]圖7為側(cè)視剖面示意圖，分別用以表示本發(fā)明的壓電振膜實施例的剖面結(jié)構(gòu)。
[0017]圖8為側(cè)視剖面示意圖，分別用以表示本發(fā)明的壓電振膜實施例的剖面結(jié)構(gòu)。
[0018]附圖標記說明
[0019]3:壓電層
[0020]30:壓電材料
[0021]31、31a、31b、351、362:第一電極
[0022]32、32a、32b、352、363:第二電極
[0023]35、36:壓電振膜
[0024]350、360、361:壓電層
[0025]364:第三電極
[0026]4:柔性層
[0027]40:殼式結(jié)構(gòu)
[0028]40a,400a:第一殼式結(jié)構(gòu)
[0029]40b,400b:第二殼式結(jié)構(gòu)
[0030]41:可撓結(jié)構(gòu)
[0031]41a、410a:第一可撓結(jié)構(gòu)
[0032]41b,410b:第二可撓結(jié)構(gòu)
[0033]42>420:單體
[0034]45:背板
[0035]46:空腔結(jié)構(gòu)
[0036]47、50a、50b:空腔
[0037]51a、51b:首孔
[0038]100、100a、100b、IOOc:驅(qū)動電路[0039]101、102、103c、104c、105c:端點
[0040]101b、103:第一端點
[0041]102b、104:第二端點
[0042]105:第三端點
【具體實施方式】
[0043]圖1為本發(fā)明實施例的柔性壓電揚聲器示意圖。圖1中的柔性壓電揚聲器可包括多個殼式結(jié)構(gòu)40、多個可撓結(jié)構(gòu)41、背板45以及具有端點101、102的驅(qū)動電路100。殼式結(jié)構(gòu)40與背板45相接,使空腔結(jié)構(gòu)46成形于殼式結(jié)構(gòu)40與背板45之間。殼式結(jié)構(gòu)40以及背板45可通過具有位于可撓結(jié)構(gòu)41的部位以及背板45的部位的黏著層被連接?？蓳辖Y(jié)構(gòu)41亦可通過超聲波壓合、加熱壓合、真空加熱壓縮、機械壓合或卷繞壓合等方式相連接。
[0044]圖2顯示殼式結(jié)構(gòu)40以及可撓結(jié)構(gòu)41的細部結(jié)構(gòu)。殼式結(jié)構(gòu)40與可撓結(jié)構(gòu)41可使用加壓、熱壓成型、真空成型、射出成型或卷繞(roll to roll)成型等方式制造,殼式結(jié)構(gòu)40可為圓弧形、矩形或多邊形等結(jié)構(gòu)，由圖1中可看出，殼式結(jié)構(gòu)40可與背板45形成空腔結(jié)構(gòu)46，殼式結(jié)構(gòu)40的剛性足以形成殼式結(jié)構(gòu)，而具有彎曲剛性的可撓結(jié)構(gòu)41可被提供于背板45上。
[0045]殼式結(jié)構(gòu)40以及可撓結(jié)構(gòu)41可包括柔性層4以及壓電層3，柔性層4通過工藝方式被設于壓電層3上，例如超聲波壓合、熱壓合、機械壓合、黏膠接合或卷繞壓合(roll toroll)式壓合等方式，柔性層4可為透明材料，亦可由可塑性塑料材料、復合纖維材料或是金屬薄板所制成，柔性層4的厚度在10-10000微米之間，且柔性層4可提供不同的厚度給可撓結(jié)構(gòu)41以及殼式結(jié)構(gòu)40。另外，柔性層4亦可利用熱壓成型、射出成型、加壓或卷繞式成型等方式形成。而壓電層3包含有第一電極31、第二電極32以及夾于第一電極31與第二電極32之間的壓電材料30，壓電材料30可為透明材料，包括聚合物及添加物，并且可由聚偏二氟乙烯(poly (vinylidene difluoride)，PVDF)或其衍生物所制成,如:聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物(poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene), P(VDF-TrFE))、聚偏二氟乙烯 _ 四氟乙烯共聚物(poly (vinylidene fluoride/tetrafluoroetbylene),P(VDF-TeFE))或聚偏二氟乙烯和六氟環(huán)氧丙燒的共聚物(poly(vinylidene fluoride-co-hexaf luoropropylene), P (VDF-HEP)),而其它實施例中，壓電材料30可由聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride, PVDF)或其衍生物以及添加物制成,該添加物可以是銀鋒錯欽酸鉛(PZT)、欽酸I丐鉛(Calcium-Modified.Lead Titanate, PCT)、欽酸鋇(BariumTitanate, BaTi03)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚氯乙烯(poly (vinyl chloride)，PVC)的纖維、顆?；蚍勰┧瞥?上述材料可由溶液涂布成型、射出成型、卷繞(roll to roll)滾壓成型或熱壓成型形成。壓電材料30通過單軸向拉伸與電暈放電而形成，其厚度可在0.1-3000微米之間。第一、第二電極31、32可為透明材料，亦可由金、銀、招、銅、鉻、鉬、氧化銦錫(indium tin oxide)、銀膠、銅膠或其它導電材料通過電鍍、蒸鍍、旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印的方式涂覆于壓電材料30的二表面上所制成，第一、第二電極31、32的厚度可在0.01-100微米之間。
[0046]有關(guān)于柔性壓電揚聲器的組裝，殼式結(jié)構(gòu)40通過卷繞加壓工藝或垂直加壓工藝而設于背板45上，以使可撓結(jié)構(gòu)41可與背板45接觸，在實施例中，可撓結(jié)構(gòu)41可通過加熱壓合、超聲波壓合或機械壓合而固定于背板45上，或者是可撓結(jié)構(gòu)41也可通過黏接件，例如雙面膠、環(huán)氧樹脂、快干膠等與背板45結(jié)合。設于背板45上的第一殼式結(jié)構(gòu)40以及可撓結(jié)構(gòu)41可構(gòu)成柔性壓電揚聲器的單體42 (如圖5所示)，并且多個被設置在一起的單體可構(gòu)成如圖5所示的柔性壓電揚聲器。
[0047]圖1中的柔性壓電揚聲器的運作原理是由驅(qū)動電路100的第一端點101輸出聲音信號電壓至第一電極31，第二端點102為參考接地，連接第二電極32。根據(jù)壓電本構(gòu)方程式，
【權(quán)利要求】
1.一種聲音產(chǎn)生裝置，包括: 多個第一殼式結(jié)構(gòu)； 多個第二殼式結(jié)構(gòu)； 第一可撓結(jié)構(gòu)，連接于該多個第一殼式結(jié)構(gòu)之間；以及 第二可撓結(jié)構(gòu)，連接于該多個第二殼式結(jié)構(gòu)之間，其中該第一殼式結(jié)構(gòu)及該第二殼式結(jié)構(gòu)通過該第一可撓結(jié)構(gòu)與該第二可撓結(jié)構(gòu)相接并于該第一殼式結(jié)構(gòu)及該第二殼式結(jié)構(gòu)間形成空腔結(jié)構(gòu)， 其中該第一殼式結(jié)構(gòu)包括柔性層與壓電層，該壓電層包括第一電極、第二電極以及夾于第一電極與第二電極間的壓電材料； 第二殼式結(jié)構(gòu)，包括柔性層與壓電層，該壓電層包括第一電極、第二電極以及夾于第一電極與第二電極間的壓電材料； 驅(qū)動電路，包括第一端點、第二端點與第三端點，該第一端點連接該第一殼式結(jié)構(gòu)的第一電極，該第三端點連接該第二殼式結(jié)構(gòu)的第一電極，該第二端點連接該第一殼式結(jié)構(gòu)的第二電極與該第二殼式結(jié)構(gòu)的第二電極；以及 其中該壓電層被裝配以對由該聲音信號輸出的信號產(chǎn)生響應，并且產(chǎn)生聲波； 其中柔性層具有彎曲剛性以作為部份殼式結(jié)構(gòu)，以及剛性結(jié)構(gòu)所限制的空腔可調(diào)整第一殼式結(jié)構(gòu)以及第二殼式結(jié)構(gòu)的尺寸及所限制的封閉空間壓力，以調(diào)整結(jié)構(gòu)的共振頻率。
2.如權(quán)利要求1所述的聲音產(chǎn)生裝置，其中每一這些第一殼式結(jié)構(gòu)具有多個開孔以允許聲波通過。
3.如權(quán)利要求1所述的聲音產(chǎn)生裝置，其中該第一及第二電極通過濺鍍、電鍍、蒸鍍、旋轉(zhuǎn)涂布或網(wǎng)印的方式成形于該壓電層的兩表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的聲音產(chǎn)生裝置，其中該第一電極及該第二電極由金、銀、鋁、銅、鉻、鉬、銦錫氧化物、銀膠、銅膠或碳膠所制成。
5.如權(quán)利要求1所述的聲音產(chǎn)生裝置，其中壓電層包括聚合物及添加物: 該聚合物包含聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯，聚偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物，或聚偏二氟乙烯和六氟環(huán)氧丙烷的共聚物； 該添加物包含鈮鋅鋯鈦酸鉛、鈦酸鈣鉛、鈦酸鋇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯的纖維、顆?；蚍勰?。
【文檔編號】H04R7/06GK103561372SQ201310516302
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2008年1月18日
【發(fā)明者】李世光, 柯文清, 陳嘉倫, 蕭文欣, 吳怡潔, 吳文中 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院