TWI463882B - 揚聲器 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種音訊裝置，且特別是有關於一種揚聲器。
人類最直接的兩種感官反應是視覺與聽覺系統，因此長久以來，科學家們極力的發展與此相關的元件或系統技術。目前電聲揚聲器分類主要分為直接、間接輻射型，而驅動方式大概分為動圈式、壓電式及靜電式揚聲器。不論何種揚聲器，其構件主要可分為電極層、振膜與音腔。
詳細而言，振膜可包含駐極體層，駐極體層經充電後在材料內部可產生駐電效果，電極層適於接收音源訊號而與駐極體層的電荷產生吸引力或排斥力，以帶動振膜運動而產生聲音輸出。目前的設計多藉由單一電極層接收音源訊號來驅動振膜振動，其聲音輸出較為單調而缺乏變化性。
本發明提供一種揚聲器，其聲音輸出較具變化性。
本發明提出一種揚聲器，包括一基材、一振膜、一分隔模組、一第一電極組及一第二電極組。基材與一多孔性結構形成一腔體。振膜位於腔體內且包含一第一部分振膜及一第二部分振膜。分隔模組位於腔體內並接觸振膜以將腔體分隔為一第一腔室與一第二腔室。第一腔室包含第一
部分振膜且第二腔室包含第二部分振膜。第一電極組位於第一腔室並位於振膜的兩側，用以連接一第一音源訊號以使第一部分振膜發生振動並使第一音源訊號由第一腔室輸出。第二電極組位於第二腔室並位於振膜的兩側，用以連接一第二音源訊號以使第二部分振膜發生振動並使第二音源訊號由第二腔室輸出。
在本發明之一實施例中，上述之振膜為一駐極體層。
在本發明之一實施例中，上述之第一電極組包含一第一電極層及一第一金屬薄膜電極且第二電極組包含一第二電極層及一第二金屬薄膜電極。
在本發明之一實施例中，上述之第一金屬薄膜電極貼附於振膜的第一部分振膜且第二金屬薄膜電極貼附於振膜的第二部分振膜，其中第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極間具有一間距。
在本發明之一實施例中，上述之第一金屬薄膜電極及第二金屬薄膜電極設置於基材表面，其中第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極間具有一間距。
在本發明之一實施例中，上述之第一金屬薄膜電極位於基材與振膜的第一部分振膜之間且第二金屬薄膜電極位於基材與振膜的第二部分振膜之間，其中第一金屬薄膜電極與第二金屬薄膜電極間具有一間距。
在本發明之一實施例中，上述之揚聲器更包括多數個支撐結構，其中部分多數個支撐結構支撐於第一電極組與第一部分振膜之間且另一部分多數個支撐結構支撐於第二
電極組與第二部分振膜之間。
在本發明之一實施例中，上述之分隔模組包含一第一分隔結構及一第二分隔結構，其中第一分隔結構支撐於振膜與基材之間且第二分隔結構支撐於振膜與多孔性結構之間。
在本發明之一實施例中，上述之分隔模組使第一腔室與第二腔室成為彼此獨立的腔室，其中第一部分振膜不會受到第二部分振膜的影響
在本發明之一實施例中，上述之第一電極層具有多個第一出音孔，第二電極層具有多個第二出音孔。
在本發明之一實施例中，上述之揚聲器包含兩輸入端且兩輸入端分別連接第一音源訊號與第二音源訊號。
在本發明之一實施例中，上述之揚聲器更包括一訊號線輸入端、至少一第一訊號線及至少一第二訊號線。第一訊號線從訊號輸入端進入揚聲器的內部並連接第一電極組，以傳遞第一音源訊號至第一電極組。第二訊號線從訊號輸入端進入揚聲器的內部並連接第二電極組，以傳遞第二音源訊號至第二電極組。
在本發明之一實施例中，上述之第一訊號線及第二訊號線可與第一電極組與第二電極組同時形成。
在本發明之一實施例中，上述之第一訊號線及第二訊號線可位於部分多數個支撐結構上。
基於上述，本發明的揚聲器除了利用第一電極層與第一金屬薄膜電極接收第一音源訊號而帶動振膜振動之外，
更利用第二電極層與第二金屬薄膜電極接收第二音源訊號而帶動振膜振動。因此，相較於習知僅具有單一電極層與單一金屬薄膜電極的揚聲器，本發明的揚聲器在音源訊號的輸入更具變化性，以提供使用者更悅耳及高品質的聲音輸出。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明一實施例之揚聲器的剖視圖。圖2為圖1之揚聲器的部分構件俯視圖。為使圖式較為清楚，圖2未繪示出圖1的多孔性結構150。請參考圖1及圖2，本實施例的揚聲器100包括一基材110、一振膜120、一第一電極組130及一第二電極組140。隨著產品設計的不同，本發明之揚聲器的外型可為方形、圓形、橢圓形、及三角形等形狀。在本發明的實施例，揚聲器的外型僅以方形或是長方形作為代表但是並不限制本發明之範圍。
振膜120配置於基材110上。第一電極組130配置於基材110與多孔性結構150之間且包括一第一電極層132及一第一金屬薄膜電極134，振膜120的一第一部分振膜120a位於第一電極層132與第一金屬薄膜電極134之間。第二電極組140配置於基材110與多孔性結構150之間且包括一第二電極層142及一第二金屬薄膜電極144，振膜120的一第二部分振膜120b位於第二電極層142與第一金
屬薄膜電極144之間。第一電極組130適於接收一第一音源訊號S1而帶動振膜120振動，且第二電極組140適於接收一第二音源訊號S2而帶動振膜120振動。隨著揚聲器外觀形狀的不同，振膜的形狀可隨揚聲器的外觀為方形、圓形、橢圓形、及三角形等形狀。在本發明的實施例，振膜的形狀僅以方形作為代表但是並不限制本發明之範圍。隨著產品設計的不同，振膜的形狀也可不同於揚聲器的外觀形狀。
上述第一電極層132、第一金屬薄膜電極134、第二電極層142及第二金屬薄膜電極144例如是藉由金屬鍍膜製程形成，使得第一電極層132與第二電極層142之間具有間距，且使第一金屬薄膜電極134與第二金屬薄膜電極144之間具有間距。隨著產品製程的不同，上述第一電極層132與第二電極層142可利用光罩及金屬度膜的方式同時形成。同樣地，第一金屬薄膜電極134與第二金屬薄膜電極144也可利用光罩及金屬度膜的方式同時形成。在形成第一電極層132與第二電極層142時，第一電極層132與第二電極層142之間的間距可同時形成。同樣地在形成第一金屬薄膜電極134與第二金屬薄膜電極144時，第一金屬薄膜電極134與第二金屬薄膜電極144之間的間距也可同時形成。第一電極層132、第一金屬薄膜電極134、第二電極層142及第二金屬薄膜電極144也可分別形成，但並不限制本發明之範圍。
在上述配置方式之下，揚聲器100除了利用第一電極
層132與第一金屬薄膜電極134接收第一音源訊號S1而帶動振膜120振動之外，更利用第二電極層142與第二金屬薄膜電極144接收第二音源訊號S2而帶動振膜120振動。因此，相較於習知僅具有單一電極層與單一金屬薄膜電極的揚聲器，本實施例的揚聲器100在音源訊號的輸入更具變化性，以提供使用者更悅耳及高品質的聲音輸出。
詳細而言，本實施例的振膜120例如為一駐極體層，其材質可選用氟化乙烯丙烯共聚物(FEP，fluorinated ethylenepropylene)、聚四氟乙烯(PTFE，polytetrafluoethylene)、聚氟亞乙烯(PVDF，polyvinylidene fluride)、部分含氟高分子聚合物(Fluorine Polymer)或其它適當之介電材料(Dielectric Materials)。所述介電材料內部包含微米或奈微米孔徑的孔洞，使得振膜120經過電化處理後能長期保有靜電荷及壓電性而產生駐電效果。當第一電極層132與第一金屬薄膜電極134接收第一音源訊號S1時，振膜120的電荷會與第一電極層132與第一金屬薄膜電極134產生吸引力或排斥力，進而振動而產生聲音輸出。相同地，當第二電極層142與第二金屬薄膜電極144接收第二音源訊號S2時，振膜120的電荷會與第二電極層142與第二金屬薄膜電極144產生吸引力或排斥力，進而振動而產生聲音輸出。
請參考圖2，在本實施例中，第一電極層132具有多個第一出音孔132a，第二電極層142具有多個第二出音孔142a，且揚聲器100更包括一多孔性結構150，覆蓋於第
一電極層132與第二電極層134上。藉此，振膜120振動時可透過第一出音孔132a、第二出音孔142a及多孔性結構150將聲音輸出傳遞至外界。此外，基材110與多孔性結構150之間構成一腔體110a，第一電極層132、第二電極層142、振膜120、第一金屬薄膜電極134及第二金屬薄膜電極144皆位於腔體110a內。
揚聲器100更可包括一分隔模組且此分隔模組包含第一分隔結構180a及第二分隔結構180b。第一分隔結構180a及第二分隔結構180b配置於基材110與多孔性結構150之間，其中第一分隔結構180a位於多孔性結構150與振膜120之間且第二分隔結構180b位於振膜120與基材110之間。隨著產品設計的不同，第一分隔結構180a也可位於多孔性結構150上之第一電極層132/第二電極層142與振膜之間，但是並不限制本發明之範圍。第一分隔結構180a及第二分隔結構180b用來將腔體110a分隔為一第一腔室110b及一第二腔室110c。第一電極層132、振膜120的第一部分振膜120a及第一金屬薄膜電極134位於第一腔室110b內，以使第一電極層132及第一金屬薄膜電極134接收第一音源訊號S1而帶動振膜120振動時，可在第一腔室110b產生共振音場。第二電極層142、振膜120的第二部分振膜120b及第二金屬薄膜電極144位於第二腔室110c內，以使第二電極層142及第二金屬薄膜電極144接收第二音源訊號S2而帶動振膜120振動時，可在第二腔室110c產生共振音場。分隔模組主要的目的為用來隔離振
膜的第一部分振膜120a及振膜的第二部分振膜120b並將基材110與多孔性結構150之間所構成的腔體110a分割為第一腔室及第二腔室，避免振膜的第一部分振膜120a與振膜的第二部分振膜120b之間產生干擾的現象而影響第一音源訊號S1及第二音源訊號S2的輸出。
在本實施例中，第一金屬薄膜電極134位於振膜120的第一部分振膜120a，第二金屬薄膜電極144位於振膜120的第二部分振膜120b，其中第一金屬薄膜電極134可採用貼附或是鍍膜的方式設置於振膜120的第一部分振膜120a且第二金屬薄膜電極144也可採用貼附或是鍍膜的方式設置於振膜120的第二部分振膜120b。揚聲器100更包括一支撐模組且支撐模組包括多數個第一支撐結構160及多數個第二支撐結構170。任一第一支撐結構160的位置均對應至一第二支撐結構170。部分第一支撐結構160支撐於第一電極層132與振膜120的第一部分振膜120a之間，且另一部分第一支撐結構160支撐於第二電極層142與振膜120的第二部分振膜120b之間。部分第二支撐結構170支撐於基材110與第一金屬薄膜電極134之間，且另一部分第二支撐結構170支撐於基材110與第二金屬薄膜電極144之間。基材110與多孔性結構150藉由第一支撐結構160與第二支撐結構170的支撐而保持適當距離，以構成腔室110a。上述第一支撐結構160與第一分隔結構180a可為一體成形，且第二支撐結構170與第二分隔結構180b可為一體成形，以使其在製造與組裝上較為簡便。
圖1及圖2繪示的第一音源訊號S1及第二音源訊號S2僅為示意，以下藉由圖3說明第一音源訊號S1及第二音源訊號S2的輸入方式。隨著產品設計之不同，第一音源訊號S1及第二音源訊號S2可以分別由揚聲器上的兩個輸入端輸入而分別藉由第一腔室及第二腔室輸出第一音源訊S1號與第二音源訊號S2。第一音源訊號S2及第二音源訊號也可藉由揚聲器上的同一輸入端進入腔體，然後沿著支撐模組上所設計的傳導線路而分別將第一音源訊號S1及第二音源訊號S2傳遞至第一腔室及第二腔室。由第一腔室輸出第一音源訊號S1並由第二腔室輸出第二音源訊號S2。
圖3為揚聲器僅具有一輸入端的示意圖。請參考圖3，本實施例的揚聲器100更可包括一訊號線輸入端190a、至少一第一訊號線190b(繪示為兩條)及至少一第二訊號線190c(繪示為兩條)。第一訊號線190b及第二訊號線190c皆從訊號輸入端190a進入揚聲器100的內部，並分別連接第一電極組130及第二電極組140，以將第一音源訊號S1及第二音源訊號S2分別傳遞至第一電極組130及第二電極組140。
上述第一訊號線190b及第二訊號線190c可佈線於圖2所示之支撐結構160或支撐結構170的上側或下側所預留的空間，以將第一音源訊號S1及第二音源訊號S2傳遞至所設定的位置以使第一腔室輸出第一音源訊號S1並使第二腔室輸出第二音源訊號S2。此外，在藉由鍍膜製程形
成第一電極組130及第二電極組140的同時，可一併將第一訊號線190b及第二訊號線190c形成於振膜120上對應於支撐結構160或支撐結構170的位置，以節省後續在支撐結構160或支撐結構170上拉線的時間。
本發明不對第一金屬薄膜電極134及第二金屬薄膜電極144的配置位置加以限制，以下藉由圖3及圖4加以舉例說明。
圖4為本發明另一實施例之揚聲器的剖面示意圖。請參考圖4，本實施例的揚聲器200包括一基材210、一振膜220、一第一電極組230、一第二電極組240、一多孔性結構250、多數個第一支撐結構260、多數個第二支撐結構270、第一分隔結構280a及第二分隔結構280b。第一電極組230包括第一電極層232及第一金屬薄膜電極234，第二電極組240包括第二電極層242及第一金屬薄膜電極244。第一電極組230適於接收一第一音源訊號S3而帶動振膜220第一部分振膜220a振動，且第二電極組240適於接收一第二音源訊號S4而帶動振膜220之第二部分振膜220b振動。
本實施例的揚聲器200與圖2所示之揚聲器100的不同處如下述。本實施例的第一金屬薄膜電極234及第二金屬薄膜電極244設置於基材210，其中第一金屬薄膜電極234與第二金屬薄膜電極244可以貼附的方式或是鍍膜的方式設置於基材表面。部分第二支撐結構270支撐於第一金屬薄膜電極234與振膜220的第一部分振膜220a之間，
且另一部分第二支撐結構270支撐於第二金屬薄膜電極244與振膜220的第二部分振膜220b之間。第一分隔結構280a與第二分隔結構280b組合成為分隔模組，用來隔離振膜的第一部分振膜220a及振膜的第二部分振膜220b並將基材210與多孔性結構250之間所構成的腔體210a分割為第一腔室及第二腔室，避免振膜的第一部分振膜220a與振膜的第二部分振膜220b之間產生干擾的現象而影響第一音源訊號S3及第二音源訊號S4的輸出。
圖5為本發明另一實施例之揚聲器的剖視圖。請參考圖5，本實施例的揚聲器300包括一基材310、一振膜320、一第一電極組330、一第二電極組340、一多孔性結構350、支撐模組360及分隔模組380，其中支撐模組360包含多數個支撐結構。。第一電極組330包括第一電極層332及第一金屬薄膜電極334，第二電極組340包括第二電極層342及第一金屬薄膜電極344。第一電極組330適於接收一第一音源訊號S5而帶動振膜320第一部分振膜320a振動，且第二電極組340適於接收一第二音源訊號S6而帶動振膜320第二部分振膜320b振動。分隔模組380，用來隔離振膜的第一部分振膜220a及振膜的第二部分振膜220b並將基材210與多孔性結構250之間所構成的腔體210a分割為第一腔室及第二腔室，避免振膜的第一部分振膜220a與振膜的第二部分振膜220b之間產生干擾的現象而影響第一音源訊號S5及第二音源訊號S6的輸出。
本實施例的揚聲器300與圖2所示之揚聲器100及圖
4所示之揚聲器200的不同處如下述。本實施例的第一金屬薄膜電極334及第二金屬薄膜電極344夾置於基材310與振膜320之間，因此第一金屬薄膜電極334與基材310之間、第二金屬薄膜電極344與基材310之間、第一金屬薄膜電極334與振膜320之間以及第二金屬薄膜電極344與振膜320之間皆不需配置支撐結構。
綜上所述，本發明藉由分隔模組將基材與多孔性結構所組成的腔體分割為多個腔室，以使得單一腔體可輸出不同的音源訊號。若以兩個音源訊號為實施例，本發明的揚聲器除了利用第一電極層與第一金屬薄膜電極接收第一音源訊號而帶動振膜第一部分振膜振動之外，更利用第二電極層與第二金屬薄膜電極接收第二音源訊號而帶動振膜第二部分振膜振動。由於分隔模組將振膜分為兩部分，因此在第一腔室輸出第一音源訊號及在第二腔室輸出第二音源訊號時將不會相互干擾，因此，相較於習知僅具有單一電極層與單一金屬薄膜電極的揚聲器，本發明的揚聲器在音源訊號的輸入更具變化性，以提供使用者更悅耳及高品質的聲音輸出。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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、200、300‧‧‧揚聲器
110、210、310‧‧‧基材
110a‧‧‧腔體
110b‧‧‧第一腔室
110c‧‧‧第二腔室
120、220、320‧‧‧振膜
120a、220a、320a‧‧‧第一部分振膜
120b、220b、320b‧‧‧第二部分振膜
130、230、330‧‧‧第一電極組
132、232、332‧‧‧第一電極層
132a‧‧‧第一出音孔
134、234、334‧‧‧第一金屬薄膜電極
140、240、340‧‧‧第二電極組
142、242、342‧‧‧第二電極層
142a‧‧‧第二出音孔
144、244、344‧‧‧第二金屬薄膜電極
150、250、350‧‧‧多孔性結構
160、170、260、270‧‧‧支撐結構
180a、180b、280a、280b‧‧‧分隔結構
190a‧‧‧訊號輸入端
190b‧‧‧第一訊號線
190c‧‧‧第二訊號線
360‧‧‧支撐模組
380‧‧‧分隔模組
S1、S3、S5‧‧‧第一音源訊號
S2、S4、S6‧‧‧第二音源訊號
圖1為本發明一實施例之揚聲器的剖視圖。
圖2為圖1之揚聲器的部分構件俯視圖。
圖3為揚聲器僅具有一輸入端的示意圖。
圖4為本發明另一實施例之揚聲器的剖面示意圖。
圖5為本發明另一實施例之揚聲器的剖視圖。
100‧‧‧揚聲器
110‧‧‧基材
110a‧‧‧腔體
110b‧‧‧第一腔室
110c‧‧‧第二腔室
120‧‧‧振膜
120a‧‧‧第一部分振膜
120b‧‧‧第二部分振膜
130‧‧‧第一電極組
132‧‧‧第一電極層
132a‧‧‧第一出音孔
134‧‧‧第一金屬薄膜電極
140‧‧‧第二電極組
142‧‧‧第二電極層
142a‧‧‧第二出音孔
144‧‧‧第二金屬薄膜電極
150‧‧‧多孔性結構
160、170‧‧‧支撐結構
180a、180b‧‧‧分隔結構
S1‧‧‧第一音源訊號
S2‧‧‧第二音源訊號
Claims (14)
- 一種揚聲器，包括：一基材，與一多孔性結構形成一腔體；一振膜，位於該腔體內且包含一第一部分振膜及一第二部分振膜；一分隔模組，位於該腔體內並接觸該振膜以將該腔體分隔為一第一腔室與一第二腔室，其中該第一腔室包含該第一部分振膜且該第二腔室包含該第二部分振膜；一第一電極組，位於該第一腔室並位於該振膜的兩側，用以連接一第一音源訊號以使該第一部分振膜發生振動並使該第一音源訊號由該第一腔室輸出；以及一第二電極組，位於該第二腔室並位於該振膜的兩側，用以連接一第二音源訊號以使該第二部分振膜發生振動並使該第二音源訊號由該第二腔室輸出。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，其中該振膜為一駐極體層。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，其中該第一電極組包含一第一電極層及一第一金屬薄膜電極且該第二電極組包含一第二電極層及一第二金屬薄膜電極。
- 如申請專利範圍第3項所述之揚聲器，其中該第一金屬薄膜電極貼附於該振膜的該第一部分振膜且該第二金屬薄膜電極貼附於該振膜的該第二部分振膜，其中該第一金屬薄膜電極與該第二金屬薄膜電極間具有一間距。
- 如申請專利範圍第3項所述之揚聲器，其中該第一 金屬薄膜電極及該第二金屬薄膜電極設置於該基材表面，其中該第一金屬薄膜電極與該第二金屬薄膜電極間具有一間距。
- 如申請專利範圍第3項所述之揚聲器，其中該第一金屬薄膜電極位於該基材與該振膜的該第一部分振膜之間且該第二金屬薄膜電極位於該基材與該振膜的該第二部分振膜之間，其中該第一金屬薄膜電極與該第二金屬薄膜電極間具有一間距。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，更包括多數個支撐結構，其中部分該多數個支撐結構支撐於該第一電極組與該第一部分振膜之間且另一部分該多數個支撐結構支撐於該第二電極組與該第二部分振膜之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，其中該分隔模組包含一第一分隔結構及一第二分隔結構，其中該第一分隔結構支撐於該振膜與該基材之間且該第二分隔結構支撐於該振膜與該多孔性結構之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，其中該分隔模組使該第一腔室與該第二腔室成為彼此獨立的腔室，其中該第一部分振膜的振動不會受到該第二部分振膜的影響。
- 如申請專利範圍第3項所述之揚聲器，其中該第一電極層具有多個第一出音孔，該第二電極層具有多個第二出音孔。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，其中該揚 聲器包含兩輸入端且該兩輸入端分別連接該第一音源訊號與該第二音源訊號。
- 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器，更包括：一訊號線輸入端；至少一第一訊號線，從該訊號輸入端進入該揚聲器的內部並連接該第一電極組，以傳遞該第一音源訊號至該第一電極組；以及至少一第二訊號線，從該訊號輸入端進入該揚聲器的內部並連接該第二電極組，以傳遞該第二音源訊號至該第二電極組。
- 如申請專利範圍第12項所述之揚聲器，其中該第一訊號線及該第二訊號線可與該第一電極組與該第二電極組同時形成。
- 如申請專利範圍第7項所述之揚聲器，其中該第一訊號線及該第二訊號線可位於部分該多數個支撐結構上。
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