TWI454156B - 具有駐電式電聲致動器之電子裝置 - Google Patents

具有駐電式電聲致動器之電子裝置 Download PDF

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TWI454156B
TWI454156B TW097141921A TW97141921A TWI454156B TW I454156 B TWI454156 B TW I454156B TW 097141921 A TW097141921 A TW 097141921A TW 97141921 A TW97141921 A TW 97141921A TW I454156 B TWI454156 B TW I454156B
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Description

具有駐電式電聲致動器之電子裝置
本發明係有關於一種具有電聲致動器之電子裝置，更特別有關於一種具有駐電式電聲致動器之電子裝置。
揚聲器(loudspeaker)是一種能夠發出聲音之裝置，其發聲之原理是利用電信號來使振膜振動以產生聲音，目前已廣泛地應用在行動電話、個人數位助理器及筆記型電腦等需要發聲之電子裝置上。
傳統之揚聲器係為動圈式(dynamic)揚聲器，其係利用磁鐵吸引通電之線圈，來使與線圈連接之振膜產生振動以發出聲音。然而，上述之動圈式揚聲器雖可產生很好的音質，但其因音腔需要佔有一定的空間，厚度始終無法縮小，當應用在行動電話、個人數位助理器及筆記型電腦等可攜式電子裝置上時，該產品之厚度便無法縮小。
本發明提供一種具有駐電式電聲致動器之電子裝置，其中駐電式電聲致動器之厚度遠小於傳統的動圈式揚聲器，因此可增加電子裝置內部空間的使用效率。
本發明第一實施例之具有電聲致動器之電子裝置包含有一殼體，其具有複數個開口，貫穿於殼體的內表面與外表面間。在殼體的內表面上，設置有一電聲致動器，其包含有一第一駐電振膜，位於殼體的內表面上，第一駐電振膜具有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一第一薄膜主體 以及形成於第一薄膜主體的下表面上之一第一電極層。在第一薄膜主體的上表面上，疊設有一第一導電板做為電極，其具複數個開口。此外，在第一駐電振膜與第一導電板之間，設置有至少一個第一間隙子，係用以使第一駐電振膜與第一導電板間相隔一預定之距離。
本發明第二實施例之具有電聲致動器之電子裝置相較於第一實施例之電子裝置另包含一第二導電板做為電極，疊設於第一導電板上，並具有複數個開口。在第一與第二導電板之間，設置有一絕緣層，由多孔的透氣膜所構成。另外，在第二導電板上，疊設有一第二駐電振膜，其包含有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一第二薄膜主體以及形成於第二薄膜主體的上表面上之一第二電極層，其中一吸音材料層係貼附於第二電極層上。此外，在第二駐電振膜與第二導電板之間，設置有至少一個第二間隙子，用以使第二駐電振膜與第二導電板間相隔一預定之距離。
本發明第三實施例之具有電聲致動器之電子裝置包含有一殼體，其具有複數個開口，在殼體的內表面上，設置有一電聲致動器，其包含一導電板做為電極，設置於殼體的內表面上，且具有複數個開口。在導電板的上方，疊設有一駐電振膜，其具有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一薄膜主體以及形成於薄膜主體的上表面上之一電極層。此外，在駐電振膜與導電板之間，設置有至少一個間隙子，用以使駐電振膜與導電板間相隔一預定之距離。另外，一吸音材料層貼附於電極層上。
本發明第四實施例之具有電聲致動器之電子裝置係大體上相同於第三實施例之電子裝置，所不同的是，原第三實施例之電聲致動的導電板係以鍍在殼體的內表面上的導電層所取代。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文特舉本發明實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下。
參考第1、2a及2b圖，本發明第一實施例之具有電聲致動器之電子裝置100包含有一殼體110，其具有複數個開口114，貫穿於殼體110的內表面112與外表面118間。在殼體110的內表面112上，設置有一電聲致動器180，其包含有一駐電振膜(electret diaphragm)120，位於殼體110的內表面112上。另外，駐電振膜120具有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一薄膜主體122以及形成於薄膜主體122的下表面上之一電極層124，其中，薄膜主體122的厚度為7至25μm，而電極層124的厚度為0.05至1μm。在薄膜主體122的上表面上，疊設有一導電板140做為電極，其具複數個開口142與開口114相對應，其中，導電板140的開口率大於20%，厚度則為0.1至1mm。此外，在駐電振膜120與導電板140之間，設置有至少一個間隙子(spacer)150，各間隙子150之間距為5至20mm、高度為100至400μm，係用以使駐電振膜120與導電板140間相隔一預定之距離。
為使薄膜主體122帶有靜電荷，原先未帶有靜電荷的薄膜主體122需要進行極化(polarized)處理，例如在電極層124形成後，以電暈充電(corona charging)法使薄膜主體122之內部及表面上帶有電荷。適合做為薄膜主體122之介電材料可為例如聚全氟乙丙烯(fluorinated ethylene propylene; FEP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene; PTFE)、氟化氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride; PVDF)、二氧化矽(SiO2 )或某些含氟之高分子聚合物。此外，駐電振膜120之周緣需加以固定，以防止其移動。在操作本實施例之電聲致動器180時，需要分別對導電板140及電極層124輸入與原本聲音訊號同相及反相的電子訊號，亦即差動(differential)訊號，使駐電振膜120受到來自導電板140及電極層124的庫倫(Coulomb)作用力以產生推拉效應(Push-Pull effect)而發生根據該電子訊號之振動，此振動會推動空氣而產生聲音。由駐電振膜120振動所產生的聲音可從開口114傳送至殼體110外，以讓使用者所聽見。
除此之外，由駐電振膜120振動所產生的聲音亦會穿過導電板140的開口142，為避免此聲音反射回來而影響電聲致動器的表現，導電板140的上表面較佳係離開其他元件一段之距離，例如大於1mm，或者是在導電板140的上表面上貼附一吸音材料層160，例如是玻璃纖維、泡棉或不織布等材料，其厚度為1mm至5mm。再者，為避免電極層124在殼體110上滑動而損壞，可在電極層124與殼體110之內表面112間，設置至少一個間隙子170與間隙子150相對應，其高度為30至50μm，防止電極層124與殼 體110直接接觸。另外，間隙子150較佳係可由黏膠所構成，例如是雙面膠，黏接導電板140與薄膜主體122。
參考第1、3a及3b圖，本發明第二實施例之具有電聲致動器之電子裝置200包含有電子裝置100所具有之元件，亦即包含有殼體110以及電聲致動器180所具有之元件，包括有：駐電振膜120、導電板140、間隙子150、170以及吸音材料層160。除了上述元件之外，電子裝置200之電聲致動器280還包含有一導電板240做為電極，疊設於導電板140上，並具有複數個開口242與導電板140之開口142相對應，導電板240的厚度為0.1至1mm。在導電板140與240之間，設置有一絕緣層290，由多孔的透氣膜所構成，其厚度為20至200μm。另外，在導電板240上，疊設有一駐電振膜220，其包含有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一薄膜主體222以及形成於薄膜主體222的上表面上之一電極層224，其中，吸音材料層160係貼附於電極層224上，而薄膜主體222的厚度為7至25μm，電極層224的厚度則為0.05至1μm。此外，在駐電振膜220與導電板240之間，設置有至少一個以例如黏膠所構成的間隙子250與間隙子150相對應，間隙子250之高度為100至400μm，係用以使駐電振膜220與導電板240間相隔一預定之距離。
同樣地，為使薄膜主體222帶有靜電荷，原先未帶有靜電荷的薄膜主體222亦需要進行極化處理，以使其內部及表面上帶有電荷。而適合做為薄膜主體222之介電材料亦可為FEP、PTFE、PVDF、二氧化矽或某些含氟之高分子聚 合物。此外，駐電振膜220之周緣亦需加以固定，以防止其移動。在操作本實施例之電聲致動器280時，需對導電板140及電極層224輸入與原本聲音訊號同相的第一電子訊號，而電極層124及導電板240則分別輸入有一反相的第二電子訊號。如此，駐電振膜120、220將會受到來自導電板140與電極層124以及導電板240與電極層224之庫倫作用，並分別根據該第一電子訊號與第二電子訊號產生振動而發出聲音。由駐電振膜220振動所產生的聲音能夠穿過多孔的絕緣層290，並通過開口114傳送至殼體110外。如此的雙振膜結構之電聲致動器280能夠較第一實施例之單振膜結構之電聲致動器180產生大上一倍(3dB)的音量。
參考第1、4a及4b圖，本發明第三實施例之具有電聲致動器之電子裝置300包含有殼體110，在殼體110的內表面112上，設置有一電聲致動器380，其包含一導電板340做為電極，設置於殼體110的內表面112上，且具有複數個開口342與開口114相對應。在導電板340的上方，疊設有一駐電振膜320，其具有由介電材料所製成且帶有靜電荷之一薄膜主體322以及形成於薄膜主體322的上表面上之一電極層324，其中，薄膜主體322的厚度為7至25μm，而電極層324的厚度為0.05至1μm。此外，在駐電振膜320與導電板340之間，設置有至少一個以例如黏膠所構成的間隙子350，各間隙子350之間距為5至20mm、高度為100至400μm，係用以使駐電振膜320與導電板340間相隔一預定之距離。為避免導電板340在殼體110上滑 動而損壞，在導電板340與殼體110之內表面112之間，設置有至少一個以例如黏膠所構成的間隙子370與問隙子350相對應，其高度為30至50μm，防止導電板340與殼體110直接接觸。另外，為了避免駐電振膜320振動所產生的聲波反射回來影響電聲致動器的表現，一吸音材料層360係貼附於電極層324上。
同樣地，為使薄膜主體322帶有靜電荷，原先未帶有靜電荷的薄膜主體322亦需要進行極化處理，以使其內部及表面上帶有電荷。另外，駐電振膜320之周緣亦需加以固定，以防止其移動。在操作本實施例之電聲致動器380時，亦需對導電板340及電極層324輸入一電子訊號，以使駐電振膜320根據該電子訊號產生振動而發出聲音。
參考第1、5a及5b圖，本發明第四實施例之具有電聲致動器之電子裝置400係大體上相同於電子裝置300，所不同的是，電子裝置400的電聲致動器480未包含有間隙子370，且原電聲致動器380的導電板340係以鍍在殼體110的內表面112上的導電層440所取代。其餘第5a及5b圖中相同於第4a及4b圖的標號係表示相同的元件，在此不加以贅述。同樣地，在操作本實施例之電聲致動器480時，亦需對導電層440及電極層324輸入一電子訊號，以使駐電振膜320根據該電子訊號產生振動而發出聲音。
根據本發明之電子裝置100、200、300、400所包含的電聲致動器180、280、380、480係裝設在殼體110上，殼體110可為電子裝置100、200、300、400之前蓋、側蓋或 背蓋。吾人應可瞭解，這些電聲致動器180、280、380、480需要與電子裝置100、200、300、400內的其他元件，例如電路板電性連接方可作動。再請參考第2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a及5b圖，當本發明之電聲致動器180、280、380、480裝設於使用者可拆卸之背蓋110上時，背蓋110的內表面112上設置有接點116a，與導電板140、340、導電層440電性連接，而設置在背蓋110的內表面112上的接點116b則與電極層124、324電性連接。另外，在電子裝置200的背蓋110的內表面112上，還設置有接點119a與119b，分別與電聲致動器280的導電板240以及電極層224電性連接。如第2b、3b、4b及5b所示，當背蓋110裝於電子裝置100、200、300、400上時，接點116a及116b會分別與位在電子裝置100、200、300、400上的電路板195的接點197a及197b電性接觸，而接點119a及119b(如第3b所示)則分別與電子裝置200的電路板195上的接點198a及198b電性接觸，以將電子信號輸入至導電板140、240、340、導電層440以及電極層124、224、324，使駐電振膜120、220、320根據該等電子訊號產生振動而發出聲音。
本發明之電聲致動器所包含的間隙子係可為彼此相互分開的間隙子，然而，吾人應可瞭解，上述間隙子亦可利用在薄片上形成複數個開口來取代之。
根據本發明之電子裝置可為可攜式電子裝置，例如是行動電話、個人數位助理器或筆記型電腦等。由於本發明之電子裝置之電聲致動器的厚度遠小於傳統的動圈式揚聲器 的厚度，因此可增加電子裝置內部空間的使用效率。本發明之電子裝置之電聲致動器可裝設於背蓋上，因此可進一步降低電子裝置的厚度並增加其內部的可用空間。另外，本發明第一、二實施例之電聲致動器的駐電振膜之駐電面係面向結構體的內部，能有效避免灰塵及水氣與駐電振膜之駐電面接觸而影響其駐電特性。
雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧殼體
112‧‧‧內表面
114‧‧‧開口
116a‧‧‧接點
116b‧‧‧接點
118‧‧‧外表面
119a‧‧‧接點
119b‧‧‧接點
120‧‧‧駐電振膜
122‧‧‧薄膜主體
124‧‧‧電極層
140‧‧‧導電板
142‧‧‧開口
150‧‧‧間隙子
160‧‧‧吸音材料層
170‧‧‧間隙子
180‧‧‧電聲致動器
195‧‧‧電路板
197a‧‧‧接點
197b‧‧‧接點
198a‧‧‧接點
198b‧‧‧接點
200‧‧‧電子裝置
220‧‧‧駐電振膜
222‧‧‧薄膜主體
224‧‧‧電極層
240‧‧‧導電板
242‧‧‧開口
250‧‧‧間隙子
280‧‧‧電聲致動器
290‧‧‧絕緣層
300‧‧‧電子裝置
320‧‧‧駐電振膜
322‧‧‧薄膜主體
324‧‧‧電極層
340‧‧‧導電板
342‧‧‧開口
350‧‧‧間隙子
360‧‧‧吸音材料
370‧‧‧間隙子
400‧‧‧電子裝置
440‧‧‧導電層
480‧‧‧電聲致動器
第1圖：為根據本發明之電子裝置之外觀。
第2a圖：為本發明第一實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係與電子裝置分開。
第2b圖：為本發明第一實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係裝設於電子裝置上。
第3a圖：為本發明第二實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係與電子裝置分開。
第3b圖：為本發明第二實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係裝設於電子裝置上。
第4a圖：為本發明第三實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係與電子裝置分開。
第4b圖：為本發明第三實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係裝設於電子裝置上。
第5a圖：為本發明第四實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係與電子裝置分開。
第5b圖：為本發明第四實施例之具有電聲致動器之電子裝置的剖面圖，其中背蓋係裝設於電子裝置上。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧殼體
112‧‧‧內表面
114‧‧‧開口
116a‧‧‧接點
116b‧‧‧接點
118‧‧‧外表面
120‧‧‧駐電振膜
122‧‧‧薄膜主體
124‧‧‧電極層
140‧‧‧導電板
142‧‧‧開口
150‧‧‧間隙子
160‧‧‧吸音材料層
170‧‧‧間隙子
180‧‧‧電聲致動器
195‧‧‧電路板
197a‧‧‧接點
197b‧‧‧接點

Claims (17)

  1. 一種電子裝置，係可為一行動電話、一個人數位助理器或一電腦，該電子裝置包含：一殼體，具一內表面、一外表面、及複數個開口貫穿於該內表面與該外表面間；一電路板，其具有一第一導電接點及一第二導電接點；及一電聲致動器，設置於該殼體之內表面上並與該電路板電性連接，該電聲致動器包含：一第一駐電振膜，位於該殼體之內表面上並根據一第一電子訊號產生振動而發出聲音，該第一駐電振膜具有一薄膜主體及一電極層，其中該薄膜主體帶有靜電荷，且該電極層形成於該薄膜主體之下表面上；一第一導電板，疊設於該薄膜主體之上表面上，且具複數個開口，其中該第一駐電振膜之電極層以及該第一導電板電性連接至該第一電子訊號；及至少一第一間隙子，位於該第一駐電振膜與該第一導電板之間，使該第一駐電振膜與該第一導電板間相隔一距離；其中該電路板上的第一導電接點與第二導電接點將該第一電子訊號分別輸入該第一駐電振膜的電極層與該第一導電板，藉以使該第一駐電振膜產生振動而發出聲音。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，更包含：一第三導電接點及一第四導電接點，設置在該電路板的表面上；其中該電聲致動器更包含：一第二導電板，疊設於該第一導電板上，且具複數個開口；一絕緣層，位於該第一與第二導電板之間；一第二駐電振膜，疊設於該第二導電板上並根據一第二電子訊號產生振動而發出聲音，該第二駐電振膜具有一薄膜主體及一電極層，其中該薄膜主體帶有靜電荷，且該電極層形成於該薄膜主體之上表面上，其中該第二駐電振膜之電極層以及該第二導電板電性連接至該第二電子訊號；及至少一第二間隙子，位於該第二駐電振膜與該第二導電板之間，使該第二駐電振膜與該第二導電板間相隔一距離；其中該電路板上的第三導電接點與第四導電接點將該第二電子訊號分別輸入該第二駐電振膜的電極層與該第二導電板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該電聲致動器更包含：一吸音材料層，貼附於該第一導電板上，其中該吸音材料層係由玻璃纖維、泡棉或不織布所構成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，更包含：至少一第三間隙子，位於該殼體之內表面與該第一駐電振膜之電極層之間，使該第一駐電振膜之電極層與該殼體之內表面間相隔一距離。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一間隙子係由黏膠所構成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，更包含：一第五導電接點及一第六導電接點，設於該殼體之內表面上，分別與該第一導電接點及第二導電接點電性接觸，以將該第一電子訊號電性連接至該第一駐電振膜之電極層.以及該第一導電板。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之電子裝置，更包含：一第七導電接點及一第八導電接點，設於該殼體之內表面上，分別與該第三導電接點及第四導電接點電性接觸，以將該第二電子訊號電性連接至該第二駐電振膜之電極層以及該第二導電板。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一駐電振膜之薄膜主體之厚度為7至25μm，該第一駐電振膜之電極層之厚度為0.05至1μm，且該第一導電板之厚度為0.1至1mm。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一導電板之開口率係大於20%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該第一 間隙子之高度為100至400μm。
  11. 一種電子裝置，係可為一行動電話、一個人數位助理器或一電腦，該電子裝置包含：一殼體，具一內表面、一外表面、及複數個開口貫穿於該內表面與該外表面間；一電路板，其具有一第一導電接點及一第二導電接點；及一電聲致動器，設置於該殼體之內表面上並與該電路板電性連接，該電聲致動器包含：一導電板，位於該殼體之內表面上，且具複數個開口；一駐電振膜，疊設於該導電板上並根據一電子訊號產生振動而發出聲音，該駐電振膜具有一薄膜主體及一電極層，其中該薄膜主體帶有靜電荷，且該電極層形成於該薄膜主體之上表面上，其中該駐電振膜之電極層以及該導電板電性連接至該電子訊號；及至少一第一間隙子，位於該駐電振膜與該導電板之間，使該駐電振膜與該導電板間相隔一距離；其中該電路板上的第一導電接點與第二導電接點將該電子訊號分別輸入該駐電振膜的電極層與該導電板，藉以使該駐電振膜產生振動而發出聲音。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電子裝置，其中該電聲致動器更包含： 一吸音材料層，貼附於該駐電振膜之電極層上。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電子裝置，更包含：至少一第二間隙子，位於該殼體之內表面與該導電板之間，使該導電板與該殼體之內表面間相隔一距離。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之電子裝置，更包含：一第三導電接點及一第四導電接點，設於該殼體之內表面上，分別與該第一導電接點及第二導電接點電性接觸，以將該電子訊號電性連接至該駐電振膜之電極層以及該導電板。
  15. 一種電子裝置，係可為一行動電話、一個人數位助理器或一電腦，該電子裝置包含：一殼體，具一內表面、一外表面、及複數個開口貫穿於該內表面與該外表面間；一電路板，其具有一第一導電接點及一第二導電接點；及一電聲致動器，設置於該殼體之內表面上並與該電路板電性連接，該電聲致動器包含：一導電層，設於該殼體之內表面上；一駐電振膜，疊設於該導電層上並根據一電子訊號產生振動而發出聲音，該駐電振膜具有一薄膜主體及一電極層，其中該薄膜主體帶有靜電荷，且該電極層形成於該薄膜主體之上表面上，其中該駐電振膜之電極層以及該導電層電性連接至該電子訊號；及 至少一間隙子，位於該駐電振膜與該導電層之間，使該駐電振膜與該導電層間相隔一距離；其中該電路板上的第一導電接點與第二導電接點將該電子訊號分別輸入該駐電振膜的電極層與該導電層，藉以使該駐電振膜產生振動而發出聲音。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，其中該電聲致動器更包含：一吸音材料層，貼附於該駐電振膜之電極層上。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之電子裝置，更包含：一第三導電接點及一第四導電接點，設於該殼體之內表面上，分別與該第一導電接點及第二導電接點電性接觸，以將該電子訊號電性連接至該駐電振膜之電極層以及該導電層。
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