CN103283261A - 音响致动装置及音响致动装置*** - Google Patents
音响致动装置及音响致动装置*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例的音响致动装置，包括：致动元件，该致动元件产生对应于施加电信号的音响；支撑部件，该支撑部件支撑所述致动元件，以形成所述致动元件的运动轴；以及边缘部件，该边缘部件连接在所述致动元件上。其中，所述致动元件，包括：压电单元，该压电单元具有长度为宽度的√2倍以上的至少一个压电部件；以及薄膜单元，该薄膜单元具有至少一个薄膜部件，所述薄膜部件固定粘贴在压电单元上，使得所述薄膜部件沿所述至少一个压电部件的长度方向从所述压电单元延长，当电流施加到所述压电单元时，薄膜部件沿其延长方向做波浪运动，从而产生对应于所述施加电信号的音响。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用在压电单元粘合薄膜单元的致动元件的音响致动装置，尤其涉及一种具有致动元件、支撑部件及边缘部件，从而使致动元件进行波浪运动以产生宽频带声音的音响致动装置。
背景技术
一般来讲，声音（Sound）是指通过介质传播的波动，也叫做“音波”，是一种通过介质传递的振动现象。不仅是人类，动物也有听觉器官，所以动物也可以感知声音，但各种动物与人类所听得到的声音具有不同的频域。通常，人们能听得到的频域的可听频率为20Hz～20,000Hz。
一般扬声器通过使叫做纸盆（cone）的振动板往复运动，即让振动板在前后方向上前进/后退而产生声音。例如用于产生低音的低音扬声器，当低音扬声器的振动板向前方前进的瞬间，振动板正前方的空气被压缩，而当振动板后退时，振动板正前方的空气瞬间变得稀薄，从而振动板前方的空气压力下降。即，振动板前进时，振动板前方产生“+”声压，而振动板后退时，振动板前方产生“-”声压，由此产生波动。当频率范围大约在20Hz～20,000Hz时，会作为声音被人耳感知。
一般来讲，所谓音响致动装置（acoustic actuator）是指扬声器（Speaker）或接收器（Receiver）等，而压电扬声器相对于以往的音圈电机（VCM：VoiceCoil Motor）具有薄、轻、耗电少等优点，因此正在进行应用于便携式终端、PDA（个人数字助理）等便携式电子产品的研究。压电扬声器也称作压电式蜂鸣器（Piezo Buzzer）利用了压电元件的逆压电效应。
但是，现有的压电扬声器是在圆形的黄铜、不锈钢、镍合金等金属振动板的上面贴上压电元件来制造的。
虽然提出过利用黑尔姆霍尔兹共振（Helmholtz resonance）原理来产生更大声压的技术，但是根据该技术为了实现大约100Hz的低频率，扬声器整体的外径也会变得很大，因此不切实际。
作为这种结构，采用了固定圆形压电元件的边缘部位，并在中间形成用于产生共振的空隙的方式，然而这种结构只能增强一定的频率，并且对于低频或宽频范围未显示出好的特性。即，在整个频带宽度中的平坦度（flatness）低，这表示可再生具有特定频率的声音，但不能顺利地再生其他频率的声音。也就是说，不能顺利地再生具有各种频率的声音。由于这种原因，上述结构只用于蜂鸣器。
不仅如此，以往由于声压不高，当作为音响的扬声器来使用时声音非常小。
另外，人们试图通过将压电元件作为振动体，并利用支撑部件将所产生的振动传递给面板（Panel）的方式来改善低频特性。但是，这种方式需要额外设计面板，且面板需要结合到其他部件上，因此其振动会受阻或者其振动会降低其他部件的电特性或机械特性。
发明内容
技术问题
本发明鉴于上述问题而作，其目的在于改善低频音响特性，并改善频带宽度中的平坦度的同时提高声压。另外，为了足够的声压而尽量减少必要的附带构件。此外，通过使构件形成厚度来实现小型化。
技术方案
本发明实施例的音响致动装置，包括：致动元件(actuator element)，该致动元件产生对应于施加电信号的音响；支撑部件(supporting member)，该支撑部件支撑所述致动元件以形成所述致动元件的运动轴；以及边缘部件(edgemember)，该边缘部件连接在所述致动元件上。
所述致动元件，包括：压电单元(piezoelectric unit)，该压电单元具有长度为宽度的√2倍以上的至少一个压电部件(piezoelectric member)；以及薄膜单元(membrane unit)，该薄膜单元具有至少一个薄膜部件，所述薄膜部件固定粘贴在压电单元上，使得所述薄膜部件沿所述至少一个压电部件的长度方向从所述压电单元延长，当电流施加到所述压电单元时，薄膜部件沿其延长方向做波浪运动(wave movement)，从而产生对应于所述施加电信号的音响。
所述压电单元可包括在同一平面上沿宽度方向平行布置的多个压电部件。
所述薄膜单元还可以包括被动部件，该被动部件粘贴在所述薄膜部件上，使得所述薄膜单元沿所述薄膜部件的长度方向延长，从而增强所述薄膜部件的波浪运动。
所述支撑部件可形成在非对称地划分所述致动元件的位置上。
所述支撑部件贴附在所述薄膜单元上，并且所述压电单元能够沿压电单元的长度方向与所述支撑部件相隔而形成。
所述薄膜单元可包括与所述多个压电部件相同数量的薄膜部件，并且各压电部件粘贴在各薄膜部件上。
此时，所述薄膜单元可具有被动部件，该被动部件连接所述多个薄膜部件的端部，使得所述薄膜单元沿所述多个薄膜部件的长度方向延长，从而增强所述多个薄膜部件的波浪运动。
所述压电单元可粘贴在薄膜单元的上面及下面。
本发明实施例的音响致动装置还可以包括弹力部件，该弹力部件设置在所述致动元件与支撑部件之间，以允许所述致动元件的表面振动。
本发明实施例的音响致动装置***，包括：本发明实施例的第一音响致动装置；本发明实施例的第二音响致动装置；以及一同驱动所述第一、第二音响致动装置的压电单元驱动器。
所述第一音响致动装置和第二音响致动装置可分别以其各自的支撑部件为基准非对称。
所述第一音响致动装置与第二音响致动装置的规格不相同，所述第一音响致动装置和第二音响致动装置可分别以其各自的支撑部件为基准对称。
所述第一音响致动装置与第二音响致动装置的规格不相同，所述第一音响致动装置能够以其支撑部件为基准对称，而所述第二音响致动装置能够以其支撑部件为基准非对称。
所述第一音响致动装置可形成为单臂梁形式，所述第二音响致动装置可形成为双臂梁形式。
有益效果
根据本发明的实施例，通过将压电部件沿长度方向形成得较长，且将致动元件沿压电部件的长度方向设计成线形，从而以小尺寸产生低频率的音响。而且，通过将薄膜部件从压电部件沿其长度方向延长，能够提高声压。因此，不用额外的共鸣装置，就可以得到优质的声压。
另外，在薄膜单元本身音响频率下降，并且声压也增强，所以不用在致动元件（所谓压电元件）另行连接面板之类。因此，结构简单、生产性提高。
而且，压电部件和薄膜部件等所采用的构件在同一平面上几乎形成为平面，因此相对于将这些构件立体组合的现有方式，可以降低高度。
另外，通过使用多个压电部件，更能增强声压，即便使用更宽的薄膜部件，只需增加贴附的压电部件数量，因此提高生产性及减少生产费用。
通过贴附被动部件，使所述薄膜单元沿薄膜部件的长度方向延长，从而增强薄膜部件的波浪运动，因此可以提高声压。
在致动元件划分成非对称的位置上布置支撑部件，从而可以提高音响的平坦度。
附图说明
图1为本发明实施例的致动元件的立体图。
图2为沿图1的II-II线的剖面图。
图3为用于说本发明实施例的致动元件动作的示意图。
图4为本发明实施例的致动元件的剖面图，图示出薄膜元件的上面及下面分别贴附有压电部件。
图5为用于说明图4所示的本发明实施例的致动元件动作的示意图。
图6为本发明实施例的具有被动部件的致动元件的剖面图。
图7为显示本发明实施例的单臂梁及双臂梁方式的致动元件及其动作的剖面图。
图8为本发明实施例的单臂梁式音响致动装置的分解立体图。
图9为本发明实施例的双臂梁式音响致动装置的分解立体图。
图10为显示有关压电部件和薄膜部件的数量、被动部件有无的多种变形例的示意图。
图11为显示本发明实施例的支撑部件的多种变形例的示意图。
图12及图13为显示有关支撑部件和致动元件的结合的多种变形例的示意图。
图14为显示本发明实施例的音响致动装置动作的示意性剖面图。
图15及图16为本发明实施例的音响致动装置***的俯视图，显示第一音响致动装置和第二音响致动装置的多种组合。
主要符号说明：
100：压电部件 101：第一电极
102：第二电极 110：压电体
150：辅助压电体 151：第三电极
152：第四电极 160：供电源
175：致动元件 190：压电单元
200：薄膜部件 201、251：粘贴剂
250：被动部件 290：薄膜单元
300：支撑部件 351：螺栓
352：螺母 360：弹力部件
400：边缘部件 500：框架
600：音响致动装置*** 610：第一音响致动装置
620：第二音响致动装置 700：音响致动装置***
710：第一音响致动装置 720：第二音响致动装置
750：压电单元驱动器 800：音响致动装置***
810：第一音响致动装置 820：第二音响致动装置
900：音响致动装置*** 910：第一音响致动装置
920：第二音响致动装置
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施本发明。而这些实施例仅仅是一种示例，本发明所属技术领域的技术人员可以各种不同的形态实施，因此本发明并非局限于在此说明的实施例。
图8及图9为本发明实施例的音响致动装置的立体图。图8为本发明实施例的单臂梁式音响致动装置的立体图，而图9为本发明实施例的双臂梁式音响致动装置的立体图。
如图8及图9所示，本发明实施例的音响致动装置包括：致动元件175，该致动元件175产生对应于施加电信号的音响；支撑部件300，该支撑部件300支撑所述致动元件以形成所述致动元件175的运动轴；以及边缘部件400，该边缘部件400连接在所述致动元件175上。所述边缘部件400连接所述致动元件175和框架500。
所述驱动元件175包括压电单元190和薄膜单元290。所述压电单元190具有长度为宽度的√2倍以上的至少一个压电部件100。所述薄膜单元290具有至少一个薄膜部件200，所述薄膜部件200固定粘贴在压电单元190上，使得所述薄膜部件200沿所述至少一个压电部件100的长度方向从所述压电单元190延长，当电流施加到所述压电单元190时，薄膜部件200沿其延长方向做波浪运动(wave movement)，从而产生对应于所述施加电信号的音响。
在图8及图9中，将支撑部件300图示为沿致动元件175的宽度方向形成的一个部件，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。对支撑部件可进行各种变形，对此以后再详细说明。
另外，如图8及图9所示，在本发明实施例的音响致动装置中，所述薄膜单元290还可以具有被动部件250，该被动部件250粘贴在所述薄膜部件200上，使得所述薄膜单元290沿所述薄膜部件200的长度方向延长，从而增强所述薄膜部件200的波浪运动。所述薄膜单元290具有多个薄膜部件200时，所述被动部件250连接所述多个薄膜部件200的端部，以使该多个薄膜部件200能够成一体做动作。
图8及图9中示出了本发明实施例的压电单元190具有多个压电部件，并且本发明实施例的薄膜单元290具有多个薄膜部件200，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。根据实施例，压电单元190可由单一（single）压电部件100形成，而且根据实施例，薄膜单元290可由单一薄膜部件200形成。
下面，参照图1及图2对本发明实施例的致动元件175的基本构成进行说明。
图1为本发明实施例的致动元件175的立体图，图2为沿图1的II-II线的剖面图。
如图1所示，本发明实施例的致动元件175粘贴有压电部件100和薄膜部件200。压电单元190由单一压电部件形成时，所述压电部件100可以是该单一压电部件，压电单元190具有多个压电部件时，所述压电部件100可以是该多个压电部件中的任何一个。而且，薄膜单元290由单一薄膜部件形成时，所述薄膜部件200可以是该单一薄膜部件，薄膜单元290具有多个薄膜部件时，所述薄膜部件200可以是该多个薄膜部件中的任何一个。
如图2所示，压电部件100包括压电体110，该压电体110的上下两面上形成电极101、102，从而接收外部驱动电路施加的电信号。压电体110可由PZT、PVDF等一般的压电物质构成，边缘部件400可由硬度（hardness）低、杨格模量（Young’s Modulus）低而容易吸收不必要的振动的、高弹性的橡胶、涂覆织物、发泡聚氨酯、弹性体、硅等弹性物质构成。作为电极材料可使用金（Au）、银（Ag）、白金（Pt）、铝（Al）、铜（Cu）等。在本发明中，电极是将银粉熔融后涂覆在压电体110的上、下面而形成的。
这种压电部件100通过粘贴剂201粘贴在薄膜部件200上。而且，薄膜部件200可使用由于具有弹性而根据压电部件100的波浪运动产生振动的所有部件，但若要将薄膜部件200用作电极，则可以使用导电性高的材料，如黄铜板、镍合金板、不锈钢板中的至少一种。作为所述粘贴剂201可使用通常用于压电蜂鸣器（Piezoelectric Buzzer）的粘贴剂，这种粘贴剂对于所属领域的技术人员是显而易见的。
根据这种本发明的实施例，即使不用导电性材料形成薄膜部件200和粘贴剂201，也可以将电线连接在形成于压电体110的上下两面的电极上而进行驱动。
另外，薄膜部件200由导电性材料形成时，可以将薄膜部件200用作电极。此时，能够以电极的一部分与薄膜部件200接触等方式电性连接，该电极为形成在压电体110粘贴到薄膜部件200的那一面上的电极。
进一步地，粘贴剂201也是由导电性材料形成时，在图中的压电体110下面不用形成电极，也可以将薄膜部件200用作电极。此时，可以减少将电线连接到压电部件100与薄膜部件200的狭窄缝隙内的麻烦。
下面，就本发明实施例的致动元件175根据电信号发出音响的原理进行说明。
图3为用于说本发明实施例的致动元件175动作的示意图。
本发明实施例的致动元件175基于压电部件100和薄膜部件200的电膨胀率之差进行弯曲运动。其中，电膨胀率是指给某物质施加电源时的收缩或膨胀的程度。
图3(a)没有给第一、二电极101、102施加电源的状态下的致动元件175的剖面图。图3(b)是压电部件100与薄膜部件200的电膨胀率相同时的致动元件175的剖面图。图3(c)及(d)是压电部件100和薄膜部件200电膨胀率不同时，给第一电极101、第二电极102施加电源后，薄膜部件200进行波浪运动的致动元件175的剖面图。
压电部件100与薄膜部件200的电膨胀率相同时，即使压电部件100膨胀，薄膜部件200也以同样的比例膨胀，因而如图3(b)所示压电部件100和薄膜部件200不做波浪运动。
压电部件100与薄膜部件200的电膨胀率不同时，即薄膜部件200的电膨胀率低于压电部件100时，如果给该些部件施加电源，那么压电部件100膨胀或收缩，然而由于薄膜部件200的膨胀或收缩比例非常小，因而如图3(c)及(d)所示粘贴在压电部件100的薄膜部件200会做波浪运动。这与双金属片的原理类似。
此时，根据下面的比例式（1）可知，薄膜单元290的厚度t越薄，且薄膜单元290的长度L越长，共振频率fres变得越小。在式（1）中，fres为共振频率，K为比例常数，t为薄膜单元290的厚度，L为从支撑部件300至薄膜单元290端部的长度，E为杨格模量（Young’s Modulus），ρ为薄膜单元290的密度，υ为柏松比（Poisson's Ratio）。
当向压电部件100输入较低频率的电声音信号时，压电部件100较缓慢地收缩或膨胀，基于所述压电部件100的收缩或膨胀运动，所述压电部件100和薄膜部件200做波浪运动。即，可以产生相当于薄膜部件200的共振频率（即，一级共振频率）的低频音响。
另外，当向压电部件100输入较高频率的电声音信号时，压电部件100较快地收缩或膨胀，基于所述压电部件100的收缩或膨胀运动，所述压电部件100和薄膜部件200做短波波浪运动。即，形成薄膜部件200的表面振动，由此可产生高频音响（例如，二级及三级或更高级共振频率）。
在参照图1至图3的以上说明中，以压电部件100粘贴在薄膜部件200上方的示例进行了说明，但对于压电部件100粘贴在薄膜部件200下方的实施例的构成及作用，参照这些说明可容易理解。
另外，再参照图8及图9，在本发明实施例中，压电部件100并不是只得贴在薄膜部件200的一面（即，图中的上面）上（以下将这种方式称为单压电晶片型），如图所示可以贴在包括下面的两面上（以下将这种方式称为双压电晶片型）。
下面，关于薄膜部件200的上面及下面分别粘贴压电部件100、100′的双压电晶片型致动元件的实施例，参照图4及图5说明其构成及作用。
图4为本发明实施例的致动元件的剖面图，显示薄膜元件200的上面及下面分别粘贴有压电部件。图5为用于说明图4所示的本发明实施例的致动元件动作的示意图。
贴附在薄膜部件200下面的压电部件100′与贴附在上面的压电部件100同样在压电体150的上面及下面形成电极151、152，并通过粘贴剂201贴附在薄膜部件200上。该电极151、152可使用与电极101、102相同的材料以相同的方式形成。
对于这种双压电晶片型，使粘贴在上面的压电部件100和粘贴在下面的压电部件100′彼此相反地进行收缩或膨胀。可通过上、下压电部件100、100′的极性或施加到该些部件的电源极性，使这些部件彼此相反地进行收缩/膨胀。这是所属领域的技术人员容易理解的。
当向这种致动元件175施加特定极性的电源时，如图5(a)所示薄膜部件200上面的压电部件100膨胀，而下面的压电部件100′收缩。而且，当施加与此相反的电源时，如图5(b)所示薄膜部件200上面的压电部件100收缩，而下面的压电部件100′膨胀。当施加交流电源时，交替进行这种动作，由此致动元件175做波浪运动。
另外，与只在薄膜部件200的上面粘贴压电部件100的情况类似地，由导电体形成薄膜部件200且由导电材料形成粘贴剂201时，省略电极102、152，可将薄膜部件200用作电极。此时，薄膜部件200的下压电部件100′和上压电部件100以贴附在薄膜部件200上的面为基准具有不同极性，当压电部件100膨胀时，压电部件100′收缩，当压电部件100收缩时，压电部件100′膨胀。这种情况下，如图5(c)所示通过形成电路来施加电源，从而可以产生致动元件175的波浪运动。
以双压电晶片型构成致动元件175时，通过上下两个压电部件100、100′调节波浪运动，因此相同面积的薄膜部件200的振幅增大。薄膜部件200（或贴附在其上的被动部件250）的振幅转换为声压，所以声压增大。
另外，本发明实施例的压电部件100其长度为宽度的√2倍以上。即，本发明实施例的压电部件100并非较接近正四边形的形状，而是狭长形状。如果长度与宽度之差不大，那么难以确定收缩/膨胀方向，因此长度与宽度之差大时，可以解释为沿一个方向产生压电部件100的收缩/膨胀。由此，可以理解为本发明实施例的致动元件175沿压电部件100的长度方向产生波浪运动。
虽然在图中示出本发明实施例的压电部件100为长方形，但不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。例如，压电部件100为椭圆形时，长轴长度可以为短轴长度的√2倍以上。
以上，参照图8及图9说明过本发明实施例的音响致动装置的薄膜单元290具有被动部件。以下，就采用被动部件的实施例的构成及作用进行说明。
图6为如上所述具有被动部件250的致动元件175的剖面图。
如图6所示，根据本发明的实施例，在薄膜单元290的薄膜部件200上通过粘贴剂251贴附有被动部件250。因此，所述薄膜单元290沿所述薄膜部件200的长度方向延长，并增强所述薄膜部件200波浪运动。在图6中示出被动部件250贴附在薄膜部件200的端部，但不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。能够以较宽的面积贴附在薄膜单元290上。另外，在图6中示出薄膜单元的两端分别贴附有被动部件250，但不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。在薄膜单元290与上下压电单元190之间，可以贴附一个被动部件250，以连接薄膜单元290的两端。
被动部件250和粘贴剂251不一定要使用导电性材料，此时，可通过压电部件100、100′的电极或薄膜部件200供应电源。
在本发明的实施例中，当薄膜部件200为黄铜板、镍合金板、白青铜、磷青铜、不锈钢等导电性物质或者较重时（更为正确的表述就是材料特性上共振频率高时），可以有效利用被动部件250。即，通过使用共振频率低于薄膜部件200的被动部件250，降低致动元件175的整体共振频率，由此可以有效地产生更低音的音响。为此，对于被动部件的厚度薄或者长度长等，所属领域的技术人员鉴于必要的共振频率，可确定被动部件250的材料（material）和规格（dimension）。例如，本发明实施例的被动部件250可使用铝、铍、镁、钛、纸浆（pulp）、聚合物材料中的至少一个材料。
再参照图8及图9，本发明实施例的音响致动装置能够以单臂梁方式（参见图8）实现，也能够以双臂梁方式（参见图9）实现。以下，关于单臂梁方式和双臂梁方式的各实施例，参照图7(a)及(b)对其作用进行详细说明。图7中作为支撑部件300的示例示出了螺栓351和螺母352。
图7(a)示出只在作为支撑部件300的螺栓351和螺母352的一侧方向形成有致动元件175的单臂梁（Cantilever），图7(b)示出在作为支撑部件300的螺栓351和螺母352的对面两侧形成有致动元件175的双臂梁。
本发明实施例的单臂梁和双臂梁均适用前述的式（1）。即，共振频率与薄膜单元290的长度及厚度有关。
另外，关于薄膜部件200的振幅，可以参考以下数学式（2）。数学式（2）中，δmax为薄膜单元290端部的最大振幅，P为压电部件100的弯曲强度，E为杨格模量（Young’s Modulus），w为薄膜部件200的宽度，L为薄膜单元290的长度，t为薄膜单元290的厚度。
此时，若所述压电部件100以支撑部件300为基准形成为非对称，则以支撑部件300为基准位于左右侧的压电单元190的共振频率和振幅互不相同。
因此，如图7(b)所示，根据本发明实施例的双臂梁方式的致动元件175，在双臂梁的两侧分别可以形成长度及厚度互不相同的压电部件100及薄膜部件200。此时，支撑部件300的两侧具有不同共振频率和振幅。因此，根据这种非对称的致动元件，可提高频带宽度的平坦度。
例如，若图7(b)所示的支撑部件300的右侧上的致动元件具有低的一级共振频率，则相对于高频在这一右侧部分可形成较低的声压。这是因为在这一右侧部分虽然形成二级、三级及更高级的共振频率，但是级别越高共振强度就急剧下降。因此，通过将支撑部件300的左侧部分的长度缩短或者增加厚度等方法来提高在左侧部分的共振频率，使得在左侧部分的共振频率高于右侧部分，从而能够补偿高频声压，由此左右侧整体的声压在更宽的频带中平坦度得到提高。
再参照图8及图9，虽然示出了本发明实施例的压电单元190具有多个压电部件100，并且本发明实施例的薄膜单元290具有多个薄膜部件200，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。根据实施例，压电单元190可由单一压电部件100形成，而且根据实施例，薄膜单元290可由单一薄膜部件200形成。
另外，参照图8及图9，虽然示出了本发明实施例的薄膜单元290具有被动部件250，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。根据实施例，可以不采用被动部件250。
图10为用于说明上述各种变形例的俯视图。
图10(a)示出压电单元190由单一压电部件100形成，而薄膜单元290不采用被动部件250且由单一薄膜部件200形成。
图10(b)示出压电单元190由单一压电部件100形成，而薄膜单元290由单一薄膜部件200形成且该薄膜部件200的端部上贴附有被动部件250。
图10(c)示出压电单元190具有多个压电部件100，而薄膜单元290不采用被动部件250且由单一薄膜部件200形成。即，在单一薄膜部件200上的同一平面上，多个压电部件100并排布置（即，沿宽度方向排列）。
图10(d)示出压电单元190具有多个压电部件100，而薄膜单元290由单一薄膜部件200形成且该薄膜部件200的端部上贴附有被动部件250。
图10(e)示出压电单元190具有多个压电部件100，而薄膜单元290由多个薄膜部件200形成且贴附有连接该薄膜部件200端部的被动部件250。此时，压电部件100和薄膜部件200的数量相同，各压电部件100粘贴到各薄膜部件200上。在这种状态下，被动部件250连接多个薄膜部件200的端部。
通过压电单元190具有多个压电部件100的构成，可获得各种优点。
首先，在相同宽度及长度的薄膜部件200上贴附压电部件100时，与贴附一个压电部件100的结构相比，贴附并排布置的多个压电部件100，可以增加压电部件100的长度与宽度的比例。这意味着，更可以忽略压电部件100的宽度方向的弯曲，结果更为鲜明地增强长度方向的波浪运动。
另外，可便于生产各种规格的音响致动装置。若增加薄膜单元290的宽度，可以增大声压且不会影响频率特性。即，需要制作具有相同频率特性的各种不同声压的音响致动装置时，会使用各种宽度的薄膜单元。此时，若使用单一压电部件，根据薄膜单元的宽度也要改变压电部件的宽度。然而，若使用多个压电部件，只需将基本压电部件沿宽度方向排列，就可以应对各种不同宽度的薄膜单元。这意味着，在生产过程中不必生产各种宽度的压电部件，只需生产基本规格的压电部件即可，从而能够减少生产费用。
另外，为了增加声压而增大薄膜部件的宽度，为此使薄膜部件的宽度大于长度时，若使用单一压电部件，压电部件的长度有可能不大于宽度的√2倍，或者也有可能压电部件沿薄膜部件的宽度方向形成得较长。在这种情况下，无法期待符合本发明技术思想的动作。然而，若使用多个压电部件，无论薄膜部件的宽度多宽，只需贴附更多的压电部件，就可以构成符合本发明技术思想的音响致动装置。
再参照图8及图9，虽然示出了支撑部件300为沿着致动元件175的宽度方向形成的一个部件，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。对此可以进行各种变形。下面，关于支撑部件300的多种变形例及这些变形例与致动元件175相结合的多种变形例，参照图11至图13详细进行详细说明。
图11为显示支撑部件的多种变形例的示意图。
如图8及图9所示，支撑部件300可形成为沿着致动元件175的宽度方向形成的一个部件。如图11(a)所示，该支撑部件300可在致动元件175的下方与该致动元件175结合。另外，如图11(b)所示，该支撑部件300可在致动元件175的上方与该致动元件175结合。不仅如此，如图11(c)所示，该支撑部件300可分别形成在致动元件175的上下方并与该致动元件175结合。
另外，如图8及图9所示，支撑部件300可以是板形部件，并且如图11(d)所示，可包括螺栓351和螺母352。对于这种螺栓/螺母方式的支撑部件，参照图7(a)及图7(b)进行过说明。
而且，支撑部件300不是一定要以线形支撑致动元件175，如图11(e)所示可以支撑致动元件175的一支撑点。
图12及图13为将螺栓351和螺母352作为支撑部件300示例，图示出有关支撑部件300和致动元件175的结合的多种变形例的示意图。
图12示出作为支撑部件300的螺栓351和螺母352结合在致动元件175的压电单元190及薄膜单元290上。其中，图12(a)示出支撑部件300结合于压电单元190的一端而形成单臂梁式音响致动装置，图12(b)示出支撑部件300结合在压电单元190的中间位置（interior location）上而形成双臂梁式音响致动装置。
图13示出作为支撑部件300的螺栓351和螺母352只结合在致动元件175中的薄膜单元290上。
图13(a)示出只是从支撑部件300的一侧方向紧贴而形成压电单元190。图13(b)示出只是从支撑部件300的一侧方向相隔而形成压电单元190。
图13(c)示出从支撑部件300的两侧方向紧贴而形成压电单元190。图13(d)示出从支撑部件300的两侧方向相隔而形成压电单元190。
即，虽然在参照图8至图10的说明中，图示并说明在致动元件175上沿长度方向仅布置一个压电单元190，但是不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。本发明实施例的致动元件175可具有沿长度方向布置的多个压电单元190，且在压电单元之间支撑部件300可结合在薄膜单元290上。
另外，在支撑部件300和致动元件175的这样的多种结合方式中，支撑部件可直接与致动元件175抵接，并且如图12及图13所示，可通过弹力部件360相结合。
例如，只需要低频音响时，不需要太多的表面振动，因此为了抑制表面振动，可使用螺钉或强力锁（Hard Lock）等强度大的粘贴剂来紧固结合支撑部件300。
需要很多高频音响时，需要很多表面振动，因此在支撑部件300与压电部件100之间可***橡胶、涂覆织物、发泡聚氨酯（polyurethane）、弹性体、硅等弹力部件360。对于不采用螺接而采用粘贴方式结合的支撑部件300，软质粘贴剂可以作为所述弹力部件360。
下面，参照图14详细说明本发明实施例的音响致动装置的动作及作用。
图14为显示本发明实施例的音响致动装置动作的示意性剖面图。
在频率低的情况下，如图14(a)所示，通过反复进行的压电单元190的收缩与膨胀，薄膜单元290上产生整体弯曲运动（overall bending）。
在图中示出薄膜单元290从压电单元190延长的部分由压电单元190的端部直线延长而振动，但是为了便于理解针对的是极低的频率（即，几乎接近直流电的频率）。在音响致动装置发出正常音响的薄膜单元290共振频率程度的交流电中，薄膜单元290的振动非常活跃，以相对于压电单元190的弯曲运动大很多的振幅产生振动，这在整体上表现为波浪运动。
当施加比薄膜单元290的共振频率高出很多的高频信号时，如图14(b)所示，在薄膜单元290产生表面振动，从而产生高频音响。
因此，当施加混合有从薄膜单元290共振频率程度的低频至其以上的高频的宽频带频率的合成信号时，如图14(c)所示，在薄膜单元290上产生弯曲运动和表面振动组合的波浪运动，从而在音响致动装置中同时发出低频音响和高频音响。
在图14(b)和图14(c)中示出薄膜单元290好像产生一个频率和振幅的正玄波振动，然而这只是为了便于理解而作的。对于所属领域的技术人员而言，根据施加的信号薄膜单元290能够以各种频率和振幅产生振动是显而易见的。
根据本发明实施例的致动元件，压电部件100其长度大于宽度的√2倍以上，从而沿长度方向比沿宽度方向更可靠地产生波浪运动，并且薄膜部件固定贴附于压电部件，使得薄膜单元沿压电部件的长度方向延长。由此，与一般的形成为圆形的压电扬声器不同，本发明实施例的致动元件以线性形成。
这种致动元件175，当施加特定极性的电源时，如前所述产生弯曲运动，当施加相反极性的电源时，产生反方向弯曲运动。反复进行该弯曲运动而形成波浪运动。
以下说明，相对于形成为圆形的公知压电扬声器，本发明实施例的线形致动元件175具有非常低的共振频率，因而能够以非常小的尺寸产生足够低的频带。
一般的圆形压电蜂鸣器中产生的共振频率如图18所示。相对于一般的圆形压电蜂鸣器，本发明实施例的致动元件的共振频率的计算如下表所示。
表1
鉴于如上的共振频率及共振常数，用于产生20Hz的薄板/单臂梁的尺寸如图18所示。即，为了产生20Hz的声音，在节点支撑方式中，压电蜂鸣器的直径为307mm，要形成得非常大，根据边缘支撑方式直径应达到231mm，根据中心支撑方式也应达到198mm。然而，根据本发明实施例的单臂梁式致动元件，长度只要约96mm就可以产生20Hz的音响。这说明相对于圆形压电扬声器，以线形形成的方式本身实现非常小的尺寸，其长度也不到一般的压电蜂鸣器的半径。
另外，薄膜部件200沿压电部件100的长度方向延长而形成时，仅由薄膜部件形成的部分（即，延长部分）比压电部件与薄膜部件200的粘贴部分对振动的更为敏感是显而易见的。这意味着，当施加交流电时，延长部分比压电部件部分以更大幅度振动。即，与在整个薄膜部件上贴附压电部件的方式相比，在薄膜部件的一部分上贴附压电部件方式通过更为活跃的振动可提高音响。
以上，关于本发明实施例的单独的音响致动装置及其作用进行了详细说明。然而，同时使用这种至少两个音响致动装置可产生宽音域的声音。以下，关于采用本发明实施例的多个音响致动装置的音响致动装置***，参照图15及图16进行详细说明。
图15及图16为本发明实施例的音响致动装置***的俯视图，示出了第一音响致动装置和第二音响致动装置的多种组合。
图15(a)示出第一音响致动装置610、第二音响致动装置620以同样规格形成，且第一音响致动装置610、第二音响致动装置620分别以支撑部件300为基准左右非对称的音响致动装置***600。即，音响致动装置610、620，其致动元件175的长度以支撑部件300为中心分别是l1及l2互不相同。并且，如图所示，各音响致动装置610、620内的压电部件190也能够以支撑部件为中心互不相同。根据这一实施例，音响致动装置610、620形成为非对称的双臂梁形态，因而产生多个共振频率。另外，音响致动装置610、620以同样的规格形成，因而基于此的声压彼此相同。因此，比基于音响致动装置610、620中的一个音响致动装置的音响能够使声压倍增。
图15(a)示出了第一音响致动装置610、第二音响致动装置620各自以支撑部件300为基准左右非对称的音响致动装置***600的示例，其中第一音响致动装置610、第二音响致动装置620以同样的规格形成。然而，不能理解为本发明的保护范围必须局限于此。该些第一音响致动装置610、第二音响致动装置620能够以不同规格形成，此时可产生更多共振频率，从而进一步提高平坦度。
图15(b)示出第一音响致动装置710、第二音响致动装置720以不同规格形成，且第一音响致动装置710、第二音响致动装置720分别以支撑部件300为基准左右对称的音响致动装置***700。各音响致动装置710、720左右对称，因此与非对称的相比，以相同频率特性声压倍增。另外，两个音响致动装置710、720以不同规格形成，因此该些音响致动装置710、720的频率特性不同，从而能够产生多个共振频率。这种根据图15(b)的实施例，按照规格可表现出与图15(a)所示的音响致动装置相同的音响特性。即，如图15(b)所示，一个音响致动装置710能够以与图15(a)的音响致动装置610、620的左侧部分相同的长度11形成，而另一个音响致动装置720能够以与图15(a)的音响致动装置610、620的右侧部分相同的长度12形成。
图16(a)示出第一音响致动装置810、第二音响致动装置820以不同规格形成，且第一音响致动装置810以支撑部件300为基准对称，相反地第二音响致动装置820以支撑部件300为基准非对称的音响致动装置***800。根据这种音响致动装置***800，与图15(a)及图15(b)的致动装置***600、700相比可产生更多的共振频率，从而可进一步提高平坦度。而且，两个音响致动装置810、820中的一个音响致动装置810形成为以支撑部件300为基准对称，从而对于特定共振频率可使声压倍增。即，根据基于压电部件、薄膜部件、被动部件等的材料和规格等的动作特性，在特定频带的音响效率低时，可以增加这种频带的声压。另外，图16(a)示出对称形成的第一音响致动装置810的长度12与非对称的第二音响致动装置820从支撑部件300的一侧方向的长度相同。根据这种构成，可将特定频带的声压增加的非常大。
图16(b)示出第一音响致动装置910、第二音响致动装置920以不同规格形成，且第一音响致动装置910为单臂梁式音响致动装置，而第二音响致动装置920为双臂梁式音响致动装置。根据这种实施例，相对于具有相同尺寸的双臂梁式音响致动装置，采用可具有低共振频率的单臂梁式音响致动，因而可以扩大音响致动装置***能实现的低音频带。
所述各第一、第二音响致动装置的组合（610、620）、（410、720）、（810、820）、（910、920）通过各自共有的压电单元驱动器750连接而一同驱动，从而产生音响。
Claims (16)
1.一种音响致动装置，包括：
致动元件，该致动元件产生对应于施加电信号的音响；
支撑部件，该支撑部件支撑所述致动元件以形成所述致动元件的运动轴；以及
边缘部件，该边缘部件连接到所述致动元件，
其中，所述致动元件，包括：
压电单元，该压电单元具有长度为宽度的√2倍以上的至少一个压电部件；以及
薄膜单元，该薄膜单元具有至少一个薄膜部件，所述薄膜部件固定粘贴在压电单元上，使得所述薄膜部件沿所述至少一个压电部件的长度方向从所述压电单元延长，当电流施加到所述压电单元时，薄膜部件沿其延长方向做波浪运动，从而产生对应于所述施加电信号的音响。
2.根据权利要求1所述的音响致动装置，其中，所述压电单元包括在同一平面上沿宽度方向平行布置的多个压电部件。
3.根据权利要求1所述的音响致动装置，其中，
所述薄膜单元还包括被动部件，该被动部件粘贴在所述薄膜部件上，使得所述薄膜单元沿所述薄膜部件的长度方向延长，从而增强所述薄膜部件的波浪运动。
4.根据权利要求2所述的音响致动装置，其中，
所述薄膜单元还包括被动部件，该被动部件粘贴在所述薄膜部件上，使得所述薄膜单元沿所述薄膜部件的长度方向延长，从而增强所述薄膜部件的波浪运动。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的音响致动装置，其中，
所述支撑部件形成在非对称地划分所述致动元件的位置上。
6.根据权利要求1所述的音响致动装置，其中，
所述支撑部件贴附在所述薄膜单元上，并且所述压电单元沿压电单元的长度方向与所述支撑部件相隔而形成。
7.根据权利要求5所述的音响致动装置，其中，
所述支撑部件贴附在所述薄膜单元上，并且所述压电单元沿压电单元的长度方向与所述支撑部件相隔而形成。
8.根据权利要求2所述的音响致动装置，其中，
所述薄膜单元包括与所述多个压电部件相同数量的薄膜部件，并且各压电部件粘贴在各薄膜部件上。
9.根据权利要求8所述的音响致动装置，其中，
所述薄膜单元具有被动部件，该被动部件连接所述多个薄膜部件的端部，使得所述薄膜单元沿所述多个薄膜部件的长度方向延长，从而增强所述多个薄膜部件的波浪运动。
10.根据权利要求1至9中的任何一项所述的音响致动装置，其中，所述压电单元粘贴在薄膜单元的上面及下面。
11.根据权利要求1至9中的任何一项所述的音响致动装置，还包括：
弹力部件，该弹力部件设置在所述致动元件与支撑部件之间，以允许所述致动元件的表面振动。
12.一种音响致动装置***，包括：
根据权利要求1至11中的任何一项所述的第一音响致动装置；
根据权利要求1至11中的任何一项所述的第二音响致动装置；以及
同时驱动所述第一、第二音响致动装置的压电单元驱动器。
13.根据权利要求12所述的音响致动装置***，其中，
所述第一音响致动装置和第二音响致动装置分别以其各自的支撑部件为基准非对称。
14.根据权利要求12所述的音响致动装置***，其中，
所述第一音响致动装置与第二音响致动装置的规格不相同，
所述第一音响致动装置和第二音响致动装置分别以其各自的支撑部件为基准对称。
15.根据权利要求12所述的音响致动装置***，其中，
所述第一音响致动装置与第二音响致动装置的规格不相同，
所述第一音响致动装置以其支撑部件为基准对称，而所述第二音响致动装置以其支撑部件为基准非对称。
16.根据权利要求12所述的音响致动装置***，其中，
所述第一音响致动装置形成为单臂梁形式，
所述第二音响致动装置形成为双臂梁形式。
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