TWI684367B - 揚聲器以及其微機電致動器 - Google Patents

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Abstract

一種揚聲器包含一振動膜以及一微機電致動元件。微機電致動元件包含一力耦合件與至少一第一封閉懸臂環，第一封閉懸臂環環繞於力耦合件周圍且以複數個第一橋接件連接彼此，且力耦合件連接至振動膜。微機電致動元件經施加電壓使力耦合件致動振動膜產生軸向振動。

Description

揚聲器以及其微機電致動器
本發明是關於一種揚聲器，特別是關於一種具有微機電致動器的揚聲器。
聽音樂已成為現代人生活中用以調劑緊張、單調的生活不可缺少的重要部分，所以一般消費性產品的揚聲器(如：喇叭、耳機等)所表現出音樂的音質，會影響消費者在聆聽音樂時對揚聲器的使用體驗。更隨著消費者對音質的要求也是越來越高，因此對於一般消費性產品的揚聲器的要求日趨重視，故改善音質和提高消費者的使用體驗，需要揚聲器製造商持續不斷投注心力。
揚聲器包含多種大小不一且適用不同需求的態樣。無線入耳式耳機是一種讓使用者於更多狀況下(例如運動時)仍能配戴耳機享受音樂。無線入耳式耳機不但需要體積小，還需讓發聲單體減低耗能，才能符合長時間連續使用的需求。如何在體積較小低耗能的揚聲器中輸出高音質是揚聲器製造商研發的方向之一。
本發明提出一種具有微機電致動器的揚聲器，藉以滿足先前技術問題的需求。
於本發明的一實施例中，一種微機電致動器之平板形元件包含一力耦合件與一第一封閉懸臂環。第一封閉懸臂環環繞於力耦合件周圍且以複數個第一橋接件連接彼此。第一封閉懸臂環具有不連續的複數個第一壓電材料區，其中該些個第一壓電材料區經施加電壓後朝向平板形元件的法線方向彎折。
於本發明的一實施例中，第一封閉懸臂環為一圓形封閉懸臂環。
於本發明的一實施例中，平板形元件更包含複數個外橋接件連接至一外支撐件。
於本發明的一實施例中，外支撐件包含一電極結構經該外橋接件電連接至該些個第一壓電材料區。
於本發明的一實施例中，第一封閉懸臂環更具有不連續的複數個第二壓電材料區，其中該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接。
於本發明的一實施例中，第一封閉懸臂環以複數個第二橋接件連接至一第二封閉懸臂環。
於本發明的一實施例中，第二封閉懸臂環具有不連續的複數個第二壓電材料區，該些個第一、二壓電材料區的位置彼此錯開。
於本發明的一實施例中，該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接且材料不同。
於本發明的一實施例中，該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接且施加不同極性方向之電壓。
於本發明的一實施例中，第二封閉懸臂環具有不連續的複數個第二壓電材料區，緊鄰每一第二橋接件的第一、二壓電材料區經施加電壓後朝向相反方向彎折。
於本發明的一實施例中，緊鄰每一第二橋接件的第一、二壓電材料區經施加電壓後朝向平板形元件法線之二相反方向彎折。
於本發明的一實施例中，緊鄰每一第一橋接件的第一壓電材料區與緊鄰每一第二橋接件的第一壓電材料區經施加電壓後朝向相反方向彎折。
於本發明的一實施例中，該些個第一橋接件與該些個第二橋接件彼此錯位配置。
於本發明的一實施例中，該些個第一橋接件彼此等間距配置，或該些個第二橋接件彼此等間距配置。
於本發明的一實施例中，一種揚聲器包含一振動膜以及一微機電致動元件。微機電致動元件包含一力耦合件與至少一第一封閉懸臂環。第一封閉懸臂環環繞於力耦合件周圍且以複數個第一橋接件連接彼此，且力耦合件連接至振動膜，其中微機電致動元件經施加電壓使力耦合件致動振動膜產生軸向振動。
本發明之揚聲器藉其微機電致動器之壓電材料區的配置方式且其懸臂環由內而外層層封閉環繞於力耦合件外，而能產生更穩定且軸向形變距離更大的振動，藉以使揚聲器之振動膜能輸出高品質的聲音。
以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：
100a‧‧‧微機電致動器
100b‧‧‧微機電致動器
100c‧‧‧微機電致動器
100d‧‧‧微機電致動器
100e‧‧‧微機電致動器
101‧‧‧力耦合件
102‧‧‧封閉懸臂環
102a‧‧‧壓電材料區
102b‧‧‧壓電材料區
103‧‧‧橋接件
104‧‧‧封閉懸臂環
104a‧‧‧壓電材料區
104b‧‧‧壓電材料區
105‧‧‧橋接件
106‧‧‧封閉懸臂環
107‧‧‧橋接件
108‧‧‧電極結構
109‧‧‧橋接件
120‧‧‧方向
120a‧‧‧方向
120b‧‧‧方向
140‧‧‧中介結構
150‧‧‧振動膜
200‧‧‧揚聲器
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示依照本發明一實施例的一種微機電致動器的上視圖；第2圖繪示依照本發明另一實施例的一種微機電致動器的上視圖；第3圖繪示依照本發明另一實施例的一種微機電致動器的上視圖；第4圖繪示第2或3圖之微機電致動器運作時的部份側視圖；第5圖繪示第3圖之微機電致動器運作時的部份側視圖；第6圖繪示依照本發明又一實施例的一種微機電致動器的上視圖；第7圖繪示依照本發明又一實施例的一種微機電致動器的上視圖；以及 第8圖繪示依照本發明一實施例的一種具有微機電致動器的揚聲器的運作示意圖。
為了使本發明的敘述更加詳盡與完備，可參照所附的附圖及以下所述各種實施例，附圖中相同的號碼代表相同或相似的元件。另一方面，眾所周知的元件與步驟並未描述在實施例中，以避免對本發明造成不必要的限制。
在實施方式與申請專利範圍中，除非內文中對於冠詞有所特別限定，否則「一」與「該」可泛指單一個或大於1個。
請參照第1圖，其繪示依照本發明包含兩個封閉懸臂環實施例的一種微機電致動器的上視圖。微機電致動器100a為一平板形元件之致動器，其包含一力耦合件101、封閉懸臂環102、封閉懸臂環104等。封閉懸臂環102環繞於力耦合件101周圍且以複數個橋接件103連接彼此。封閉懸臂環104環繞於封閉懸臂環102周圍且以複數個橋接件105連接彼此。封閉懸臂環104亦可以橋接件107為外橋接件連接至其外支撐件。所謂微機電致動器(microelectromechanical actuator)係指以半導體製程整合微電子與微機械結構而製造的致動器，當半導體製程進一步微縮時，使致動器的運作功耗能進一步降低。
在本實施例中，封閉懸臂環102與封閉懸臂環104可以是圓形封閉懸臂環，但不以此為限。例如，封閉懸 臂環可以是橢圓形或多邊形的封閉懸臂環。
在本實施例中，該些個橋接件103與該些個橋接件105的位置彼此錯開，致使力耦合件101能產生更穩定且軸向形變距離更大的振動，然而該些個橋接件103與該些個橋接件107的位置也可以因其他設計需求彼此對齊。
在本實施例中，封閉懸臂環102與封閉懸臂環104皆具有均勻等寬的懸臂，但不以此為限。
封閉懸臂環102具有不連續的複數個壓電材料區102a。該些個壓電材料區102a經施加電壓後朝向平板形元件的法線方向(例如，垂直圖面的方向)彎折。在本實施例中，每一個壓電材料區102a以橋接件105的位置為中心在封閉懸臂環102上朝向二側等距延伸，但不以此為限。
封閉懸臂環104具有不連續的複數個壓電材料區104a，且該些個壓電材料區(102a,104a)的位置彼此錯開。該些個壓電材料區104a經施加電壓後亦朝向平板形元件的法線方向(例如，垂直圖面的方向)彎折。當該些個壓電材料區(102a,104a)同時加電壓時，皆朝向平板形元件的相同法線方向彎折，使致動器沿法線方向的形變量加大。在本實施例中，每一個壓電材料區104a以橋接件107的位置為中心在封閉懸臂環104上朝向二側等距延伸，但不以此為限。
微機電致動器100a的外支撐件更包含一電極結構108經橋接件(例如103、105、107等)電連接至微機電系統內的各壓電材料區以供應運作所需的用電。
請參照第2圖，其繪示依照本發明另一實施例的一種微機電致動器的上視圖。微機電致動器100b亦為一平板形元件之致動器，其與微機電致動器100a的主要差異在於封閉懸臂環104上的壓電材料區設計。
請同時參照第2、4圖，其中第4圖繪示第2圖之微機電致動器運作時的部份側視圖。封閉懸臂環104具有不連續的複數個壓電材料區104b，緊鄰每一橋接件105的壓電材料區(102a,104b)經施加電壓後朝向相反方向彎折。例如，壓電材料區102a的兩端以橋接件105為中心朝向方向120a彎折成一弧形，而壓電材料區104b的兩端以橋接件105為中心朝向方向120b彎折成一弧形，方向120a、120b為致動器平板形元件之法線方向120上的兩相反方向(請同時參照第8圖)。在本實施例中，每一個壓電材料區104b以橋接件105的位置為中心在封閉懸臂環104上朝向二側等距延伸，但不以此為限。
請參照第3圖，其繪示依照本發明另一實施例的一種微機電致動器的上視圖。微機電致動器100c亦為一平板形元件之致動器，其與微機電致動器100b的主要差異在於封閉懸臂環102、104上的壓電材料區設計。
請同時參照第3~5圖，第4、5圖繪示第3圖之微機電致動器運作時的部份側視圖。微機電致動器100c相較於微機電致動器100b，在封閉懸臂環102增加了不連續的複數個壓電材料區102b，且在封閉懸臂環104增加了不連續的複數個壓電材料區104a。在本實施例中，在封閉懸臂環 102上之該些壓電材料區102a與該些壓電材料區102b彼此是電性連接的；而封閉懸臂環104之該些壓電材料區104a與該些壓電材料區104b彼此是電性連接的，但不以此為限。
在本實施例中，緊鄰每一橋接件105的壓電材料區(102a,104b)朝向相反方向彎折，例如壓電材料區102a的兩端以橋接件105為中心朝方向120a彎折成一弧形，而壓電材料區104b的兩端以橋接件105為中心朝向方向120b彎折成一弧形。緊鄰每一橋接件103的壓電材料區102b與緊鄰每一橋接件105的壓電材料區102a經施加電壓後朝向相反方向彎折，例如壓電材料區102b的兩端以橋接件103為中心朝向方向120b彎折成一弧形，而壓電材料區102a的兩端以橋接件105為中心朝向方向120a彎折成一弧形。緊鄰每一橋接件103的壓電材料區102b與緊鄰每一橋接件107的壓電材料區104a經施加電壓後朝向相反方向彎折，例如壓電材料區102b的兩端以橋接件103為中心朝向方向120b彎折成一弧形，而壓電材料區104a的兩端以橋接件107為中心朝向方向120a彎折成一弧形。上述的方向120a、120b為致動器平板形元件之法線方向120上的兩相反方向(請同時參照第8圖)。微機電致動器100c的壓電材料區的設計相較於微機電致動器100b，能於法線方向120上的產生更大的軸向形變量。在本實施例中，每一個壓電材料區102b以橋接件103的位置為中心在封閉懸臂環102上朝向二側等距延伸，但不以此為限。
在上述實施例中壓電材料區相反方向彎折，可 藉由材料不同或電性偏壓極性的不同來達成。例如，上述壓電材料區102a與壓電材料區104b是由不同材料構成，當施加相同極性的偏壓時，能致使壓電材料區102a與壓電材料區104b朝向相反方向彎折。例如，上述壓電材料區102a與壓電材料區104b是由相同材料構成，當施加相反極性的偏壓時，亦能致使壓電材料區102a與壓電材料區104b朝向相反方向彎折。上述壓電材料區102a與壓電材料區104b可以彼此電性連接的，但不以此為限。
請參照第6圖，其繪示依照本發明又一實施例的一種微機電致動器的上視圖。微機電致動器100d亦為一平板形元件之致動器，其相較於前述微機電致動器的主要差異在於封閉懸臂環的數量。
微機電致動器100d包含一力耦合件101、封閉懸臂環102、封閉懸臂環104以及封閉懸臂環106等。封閉懸臂環102環繞於力耦合件101周圍且以複數個橋接件103連接彼此。封閉懸臂環104環繞於封閉懸臂環102周圍且以複數個橋接件105連接彼此。封閉懸臂環106環繞於封閉懸臂環104周圍且以複數個橋接件107連接彼此。封閉懸臂環106再以橋接件109為外橋接件連接至其外支撐件。
在上述的實施例中，該些個橋接件103與該些個橋接件105的位置彼此錯開，而該些個橋接件103與該些個橋接件107的位置彼此對齊，但不以此為限。該些個橋接件105與該些個橋接件107的位置彼此錯開，而該些個橋接件105與該些個橋接件109的位置彼此對齊，但不以此為限。
在上述的實施例中，該些個橋接件103彼此等間距配置，該些個橋接件105彼此等間距配置，該些個橋接件107彼此等間距配置，該些個橋接件109彼此等間距配置，但不以此為限。
請參照第7圖，其繪示依照本發明又一實施例的一種微機電致動器的上視圖。微機電致動器100e亦為一平板形元件之致動器，其相較於前述微機電致動器的主要差異在於橋接件的數量。
微機電致動器100e包含一力耦合件101、封閉懸臂環102以及封閉懸臂環104等。封閉懸臂環102環繞於力耦合件101周圍且以4個橋接件103連接彼此。封閉懸臂環104環繞於封閉懸臂環102周圍且以4個橋接件105連接彼此。相較於前述微機電致動器，微機電致動器100e於相鄰的封閉懸臂環之間設計更多的橋接件。更多的橋接件雖無法產生更大的軸向形變量，但卻有利於致動器運作時整體架構的穩定性。
在上述的實施例中，多個封閉懸臂環由內而外層層封閉環繞於力耦合件外，且該些懸臂環與力耦合件彼此為同心的結構(例如力耦合件的圓心亦為該些懸臂環之幾何形狀的中心)，但不以此為限。
請參照第8圖，其繪示依照本發明一實施例的一種具有微機電致動器的揚聲器的運作示意圖。揚聲器200包含一振動膜150以及一微機電致動元件(例如上述的微機電致動器100a、100b、100c、100d或100e)。微機電致動 元件之力耦合件101可直接連接至振動膜150或以中介結構140連接至振動膜150。如先前實施例所述，藉由封閉懸臂環102、104上配置的壓電材料區，經施加電壓產生沿平板元件之法線方向120的彎折，進而推動振動膜150產生軸向振動。
綜上所述，本發明之揚聲器藉其微機電致動器之壓電材料區的配置方式且其懸臂環由內而外層層封閉環繞於力耦合件外，而能產生更穩定且軸向形變距離更大的振動，藉以使揚聲器之振動膜能輸出高品質的聲音。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，於不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。
100a‧‧‧微機電致動器
101‧‧‧力耦合件
102‧‧‧封閉懸臂環
102a‧‧‧壓電材料區
103‧‧‧橋接件
104‧‧‧封閉懸臂環
104a‧‧‧壓電材料區
105‧‧‧橋接件
107‧‧‧橋接件
108‧‧‧電極結構

Claims (15)

  1. 一種微機電致動器，包含：一平板形元件包含一力耦合件與一第一封閉懸臂環，該第一封閉懸臂環環繞於該力耦合件周圍且以複數個第一橋接件連接彼此，其中該第一封閉懸臂環具有不連續的複數個第一壓電材料區，其中該些個第一壓電材料區經施加電壓後朝向該平板形元件的法線方向彎折。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電致動器，其中該第一封閉懸臂環為一圓形封閉懸臂環。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微機電致動器，其中該平板形元件更包含複數個外橋接件連接至一外支撐件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之微機電致動器，其中該外支撐件包含一電極結構經該些外橋接件電連接至該些個第一壓電材料區。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電致動器，其中該第一封閉懸臂環更具有不連續的複數個第二壓電材料區，其中該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電致動器，其中該第一封閉懸臂環以複數個第二橋接件連接至一第二封閉懸臂環。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之微機電致動器，其中該第二封閉懸臂環具有不連續的複數個第二壓電材料區，該些個第一、二壓電材料區的位置彼此錯開。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之微機電致動器，其中該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接且材料不同。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之微機電致動器，其中該些個第一壓電材料區與該些個第二壓電材料區彼此電性連接且施加不同極性方向之電壓。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之微機電致動器，其中該第二封閉懸臂環具有不連續的複數個第二壓電材料區，緊鄰每一該第二橋接件的該第一、二壓電材料區經施加電壓後朝向相反方向彎折。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之微機電致動器，其中緊鄰每一該第二橋接件的該第一、二壓電材料區經施加電壓後朝向該平板形元件法線之二相反方向彎折。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之微機電致動器，其中緊鄰每一該第一橋接件的該第一壓電材料區與緊鄰每一該第二橋接件的該第一壓電材料區經施加電壓後朝向相反方向彎折。
  13. 如申請專利範圍第6項所述之微機電致動器，其中該些個第一橋接件與該些個第二橋接件彼此錯位配置。
  14. 如申請專利範圍第6項所述之微機電致動器，其中該些個第一橋接件彼此等間距配置，或該些個第二橋接件彼此等間距配置。
  15. 一種揚聲器，包含：一振動膜；以及一微機電致動元件包含一力耦合件與至少一第一封閉懸臂環，該第一封閉懸臂環環繞於該力耦合件周圍且以複數個第一橋接件連接彼此，且該力耦合件連接至該振動膜，其中該微機電致動元件經施加電壓使該力耦合件致動該振動膜產生軸向振動。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI742576B (zh) * 2020-03-19 2021-10-11 國立清華大學 壓電揚聲器及其驅動方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10848875B2 (en) * 2018-11-30 2020-11-24 Google Llc Reinforced actuators for distributed mode loudspeakers
EP3953721A2 (en) * 2019-04-11 2022-02-16 Clean Energy Labs, LLC Membrane-based nano-electromechanical systems device and methods to make and use same
IT202000010261A1 (it) 2020-05-07 2021-11-07 St Microelectronics Srl Attuatore piezoelettrico dotato di una struttura deformabile avente migliorate proprieta' meccaniche e relativo procedimento di fabbricazione
IT202000010264A1 (it) 2020-05-07 2021-11-07 St Microelectronics Srl Attuatore piezoelettrico avente un sensore di deformazione e relativo procedimento di fabbricazione

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103283261A (zh) * 2010-12-23 2013-09-04 Ar斯贝塞株式会社 音响致动装置及音响致动装置***
WO2015173334A1 (de) * 2014-05-14 2015-11-19 USound GmbH Mems-lautsprecher mit aktuatorstruktur und davon beabstandeter membran
EP3196952A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-26 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Mems piezoelectric transducer formed at a pcb support structure
TWI595738B (zh) * 2014-09-05 2017-08-11 弗勞恩霍夫爾協會 微機電系統及其相關系統、用途、微機電系統揚聲器和調節單元
US20180234783A1 (en) * 2015-08-27 2018-08-16 USound GmbH Mems sound transducer with closed control system

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049775A (en) * 1988-09-30 1991-09-17 Boston University Integrated micromechanical piezoelectric motor
US5633552A (en) * 1993-06-04 1997-05-27 The Regents Of The University Of California Cantilever pressure transducer
US5956292A (en) * 1995-04-13 1999-09-21 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Monolithic micromachined piezoelectric acoustic transducer and transducer array and method of making same
US6857501B1 (en) * 1999-09-21 2005-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method of forming parylene-diaphragm piezoelectric acoustic transducers
US7253488B2 (en) * 2002-04-23 2007-08-07 Sharp Laboratories Of America, Inc. Piezo-TFT cantilever MEMS
US7104134B2 (en) * 2004-03-05 2006-09-12 Agilent Technologies, Inc. Piezoelectric cantilever pressure sensor
WO2007083497A1 (ja) * 2005-12-27 2007-07-26 Nec Corporation 圧電アクチュエータおよび電子機器
GB2471474B (en) * 2009-06-30 2014-11-19 New Transducers Ltd Actuator
KR101561663B1 (ko) * 2009-08-31 2015-10-21 삼성전자주식회사 피스톤 다이어프램을 가진 압전형 마이크로 스피커 및 그 제조 방법
KR102096086B1 (ko) * 2011-03-31 2020-04-02 베스퍼 테크놀로지스 인코포레이티드 간극 제어 구조를 구비한 음향 변환기 및 음향 변환기를 제조하는 방법
US8811636B2 (en) * 2011-11-29 2014-08-19 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Microspeaker with piezoelectric, metal and dielectric membrane
US10167189B2 (en) * 2014-09-30 2019-01-01 Analog Devices, Inc. Stress isolation platform for MEMS devices
EP3201122B1 (en) * 2014-10-02 2022-12-28 InvenSense, Inc. Micromachined ultrasonic transducers with a slotted membrane structure
JP6540796B2 (ja) * 2015-03-31 2019-07-10 株式会社村田製作所 圧電素子およびこれを備える超音波センサ
US9516421B1 (en) * 2015-12-18 2016-12-06 Knowles Electronics, Llc Acoustic sensing apparatus and method of manufacturing the same
CN107820184B (zh) * 2017-11-28 2023-11-28 歌尔股份有限公司 一种压电发声装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103283261A (zh) * 2010-12-23 2013-09-04 Ar斯贝塞株式会社 音响致动装置及音响致动装置***
WO2015173334A1 (de) * 2014-05-14 2015-11-19 USound GmbH Mems-lautsprecher mit aktuatorstruktur und davon beabstandeter membran
TWI595738B (zh) * 2014-09-05 2017-08-11 弗勞恩霍夫爾協會 微機電系統及其相關系統、用途、微機電系統揚聲器和調節單元
US20180234783A1 (en) * 2015-08-27 2018-08-16 USound GmbH Mems sound transducer with closed control system
EP3196952A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-26 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Mems piezoelectric transducer formed at a pcb support structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI742576B (zh) * 2020-03-19 2021-10-11 國立清華大學 壓電揚聲器及其驅動方法

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