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    本發明提出一種駐極體揚聲裝置，包括振膜、第一開孔電極及第一間隔材。振膜具有駐極體層及電極層。第一開孔電極疊置於鄰近振膜之駐極體層的一側，第一開孔電極具有多個開孔。第一間隔材疊置於振膜及第一開孔電極之間，第一間隔材包括第一分布區域及第二分布區域。第一分布區域具有多個貫穿第一間隔材的第一開口，第一開口在振膜與第一開孔電極間具有第一開口體積。第二分布區域具有貫穿第一間隔材的第二開口，第二開口在振膜與第一開孔電極間具有一第二開口體積。第一開口體積與第二開口體積有10%以上之差異。
    公开号:TW201311014A
    申请号:TW101125127
    申请日:2012-07-12
    公开日:2013-03-01
    发明作者:Chih-Kung Lee；Yu-Chi Chen；Han-Lung Chen；Hsu-Ching Liao；Wen-Hsin Hsiao
    申请人:Univ Nat Taiwan；
    IPC主号:H04R19-00
    专利说明:
    駐極體揚聲裝置
    本發明是有關於一種駐極體揚聲器裝置，且特別是有關於一種駐極體揚聲器裝置發射音場之指向性設計。
    駐極體揚聲裝置利用駐極體振膜之靜電場，透過電極層傳導音源訊號的不同電位，帶動駐極體振膜產生音場。圖1A為一習知的駐極體揚聲裝置的爆炸圖。圖1B為圖1A之駐極體揚聲裝置的側視圖。請參考圖1A及圖1B，習知的駐極體揚聲裝置10，其第一開孔電極12接受外在訊號驅動形成電位變化，驅動駐極體振膜11振動發出聲音；為了讓駐極體振膜11與第一開孔電極12間形成一固定高度的空間，以便讓駐極體振膜11保有振動的空間，駐極體揚聲裝置會在駐極體振膜11與第一開孔電極12間設置第一間隔材13；第一間隔材13具有多個第一開口13a，這些第一開口13a能夠將第一開孔電極12與振膜11所構成的空間切割成多個腔室10a，振膜11被驅動時即可在腔室10a內振動產生聲波。因此駐極體揚聲裝置10基本上是由多個單體排列成陣列的揚聲裝置，一個腔室可視為一個單體。
    由於駐極體揚聲器天生為陣列揚聲裝置，各個單體聲波相互干涉的結果，讓駐極體揚聲裝置發射之音場具有良好的指向性，良好指向性的揚聲器固然有些特定的用途，但同時亦限制駐極體揚聲裝置的應用範圍。因此有一個需求存在於駐極體揚聲裝置發射音場的指向性設計，讓駐極體揚聲裝置不是只有高指向性的用途。
    本發明提供一種駐極體揚聲器裝置，其發射之音場具有不同的指向性。
    本發明提出一種駐極體揚聲裝置，包括振膜、第一開孔電極及第一間隔材。振膜具有駐極體層及電極層。第一開孔電極疊置於鄰近振膜之駐極體層的一側，第一開孔電極具有多個開孔。第一間隔材疊置於振膜及第一開孔電極之間，第一間隔材包括第一分布區域及第二分布區域，第一分布區域具有多個貫穿第一間隔材的第一開口，第一開口在振膜與第一開孔電極間具有第一開口體積。第二分布區域具有貫穿第一間隔材的第二開口，第二開口在振膜與第一開孔電極間具有一第二開口體積。第一開口體積與第二開口體積有10%以上之差異。第一開口體積及第二開口體積的大小可以是介於10-9~30,000立方公分之間；而第一間隔材的厚度可以是介於1μm~3cm之間。
    本發明提出一種駐極體揚聲裝置，包括振膜、第一開孔電極、第一間隔材、第二開孔電極及第二間隔材。振膜具有駐極體層及電極層。第一開孔電極與第一間隔材疊置於鄰近振膜之駐極體層的一側，第二開孔電極與第二間隔材疊置於鄰近振膜之電極層的一側。第一開孔電極與第二開孔電極具有多個開孔。第一間隔材疊置於振膜及第一開孔電極之間，第二間隔材疊置於振膜及第二開孔電極之間。第一間隔材包括第一分布區域及第二分布區域，第二間隔材包括第三分布區域及第四分布區域。第一分布區域具有多個貫穿第一間隔材的第一開口，第一開口在振膜與第一開孔電極間具有第一開口體積。第二分布區域具有貫穿第一間隔材的第二開口，第二開口在振膜與第一開孔電極間具有一第二開口體積。第三分布區域具有多個貫穿第二間隔材的第三開口，第三開口在振膜與第二開孔電極間具有第三開口體積。第四分布區域具有貫穿第二間隔材的第四開口，第四開口在振膜與第二開孔電極間具有一第四開口體積。第一、第二、第三與第四開口體積至少其中之一與其他開口體積有10%以上之差異。第一、第二、第三與第四開口體積的大小可以是介於10-9~30,000立方公分之間；而第一與第二間隔材的厚度可以是介於1μm~3cm之間。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第二分布區域分別設置在第一分布區域的相對兩側的外緣位置。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第一開口體積小於第二開口體積。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第一開口體積大於第二開口體積。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第一開口及第二開口的形狀可為圓形、正方形、三角形或多邊形之其中一者。
    在本發明之一實施例中，上述之電極層之材質包括鋁。
    在本發明之一實施例中，上述之第一間隔材及第二間隔材的材質為絕緣材料。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之駐極體材質包括氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、具有雙碳鏈複合物及部份含氟高分子聚合物(Fluorine Polymer)之材料所組成群組之其中一者。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之振膜更包括聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚乙烯對苯甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、環狀烯輕聚合物(Cyclic Olefin Copolymer，COC)及聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)其中之一或其組合。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第二分布區域分別設置在第一分布區域的相對兩側外緣位置，第四分布區域分別設置在第三分布區域的相對兩側的外緣位置。
    在本發明之一實施例中，上述駐極體揚聲裝置之第一分布區域與第三分布區域為相對應的位置，第二分布區域與第四分布區域為相對應的位置，且第一開口體積與第三開口體積相同，第二開口體積與第四開口體積相同。
    基於上述，本發明之駐極體揚聲裝置，利用疊置在駐極體振膜及開孔電極間的間隔材上，調整多個貫穿間隔材的開口大小與排列之設計，以將駐極體揚聲裝置形成不同單體圖案排列成之陣列致動器，藉由單體體積與排列之設計，以及聲波干涉原理調整駐極體揚聲裝置發射音場之指向性，使得駐極體揚聲器裝置具有低指向性適用於一般揚聲器用途，或更高的指向性用於特殊設計之用途。
    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2A及圖2B分別為本發明一實施例之平面揚聲裝置的爆炸圖及堆疊狀態下的部分剖視圖。圖3A為圖2A之第一間隔材的前視圖。請參考圖2A、2B及圖3A，本發明之平面揚聲裝置100包括振膜110、第一開孔電極120及第一間隔材130。振膜110具有駐極體層112(例如是一孔洞駐極體加上實心駐極體)及電極層114。第一開孔電極120疊置於鄰近振膜110之駐極體層112的一側，第一開孔電極120具有多個開孔122。
    第一間隔材130疊置於振膜110及第一開孔電極120之間，第一間隔材130包括第一分布區域132及第二分布區域136，第一分布區域132具有多個貫穿第一間隔材130的第一開口134，第一開口134在振膜110與第一開孔電極120間具有第一開口體積V1。第二分布區域136具有貫穿第一間隔材130的第二開口138，第二開口138在振膜110與第一開孔電極間120具有第二開口體積V2。其中，第一開口體積V1與第二開口體積V2有10%以上之差異。
    在本實施例中，疊置於振膜110及第一開孔電極120間的第一間隔材130，其具有兩種不同開口體積分布的第一開口136及第二開口138。使得駐極體揚聲裝置100形成由不同單體圖案排列成之陣列致動器，因此各個致動器發出的聲波相互干涉，能夠讓駐極體揚聲裝置100具有良好的指向性。
    在本實施例中，第二分布區域136分別設置在第一分布區域132的相對兩側132a、132b的外緣位置，且第一開口134的第一開口體積V1小於第二開口138的第二開口體積V2。詳細而言，因為在第一分布區域132中，第一開口134的第一開口體積V1小，所以第一分布區域132的振膜110振動幅度小，聲壓較小。而在第一分布區域132的相對兩側132a、132b的第二分布區域136中，第二開口138的第二開口體積V2大，所以振膜110振動幅度大，聲壓較大。當受同一訊號驅動時，第二分布區域136的聲壓較大，最後干涉的結果聲波的波束會變窄，指向性增加，具有提高指向性的效果。
    上述實施例中，第一間隔材130的材質為一絕緣材料，且厚度均一。在另外一個實施例中，平面揚聲裝置更可藉由調整間隔材的厚度以改變聲壓，進而達到設計指向性的效果。在本發明其他未繪示實施例中，第一開口也可具有第一厚度，第二開口具有第二厚度，第一厚度為第二厚度的倍數(例如是兩倍)。這樣的厚度分配也可以達到設計指向性的效果，可設計之厚度尺寸變化介於1μm~3cm之間。然而，本發明並不以此為限。
    圖3B為本發明另一實施例之第一間隔材的前視圖。在本實施例中，圖3B之第一間隔材230與圖3A同樣具有第一分布區域232及第二分布區域236，與圖3A不同之處在於，本實施例之第一分布區域232的第一開口234的第一開口體積V3，大於第二分布區域236的第二開口238的第二開口體積V4。更詳細地說，兩側區域的第二開口體積V4小，所以第二分布區域236的振膜振動幅度較小，聲壓較小。中央區域的第一開口體積V3大，第一分布區域232的振膜振動幅度較大，聲壓較大。兩側邊的聲壓小，所以干涉的結果聲波波束變寬，指向性降低，具有降低指向性的效果。
    在上述的實施例中，第一開口134、234以及第二開口138、238皆貫穿第一間隔材130、230。而開口形狀可為圓形、正方形、三角形或多邊形之其中一者，且這些開口更可排列成陣列形狀。此外，第一開口體積V1、V3及第二開口體積V2、V4的大小可以是介於10-9~30,000立方公分之間；而第一間隔材230的厚度可以是介於1μm~3cm之間。然而，本發明在此並不以此為限。
    圖4A及圖4B分別為本發明另一實施例之平面揚聲裝置的爆炸圖及堆疊狀態下的部分剖視圖。本實施例之，駐極體揚聲裝置300包括振膜310、第一開孔電極320、第一間隔材330、第二開孔電極340及第二間隔材350。振膜310具有駐極體層312及電極層314。第一開孔電極320與第一間隔材330疊置於鄰近振膜310之駐極體層312的一側，第二開孔電極340與第二間隔材350疊置於鄰近振膜310之電極層314的一側。第一開孔電極320與第二開孔電極340具有多個開孔322、342。
    第一間隔材330疊置於振膜310及第一開孔電極320之間，第二間隔材350疊置於振膜310及第二開孔電極340之間。第一間隔材330包括第一分布區域332及第二分布區域336，第二間隔材350包括第三分布區域352及第四分布區域356。第一分布區域332具有多個貫穿第一間隔材330的第一開口334，第一開口334在振膜310與第一開孔電極320間具有第一開口體積V5。第二分布區域336具有貫穿第一間隔材330的第二開口338，第二開口338在振膜310與第一開孔電極320間具有一第二開口體積V6。第三分布區域352具有多個貫穿第二間隔材350的第三開口354，第三開口354在振膜310與第二開孔電極340間具有第三開口體積V7。第四分布區域356具有貫穿第二間隔材350的第四開口358，第四開口358在振膜310與第二開孔電極320間具有一第四開口體積V8。第一開口體積V5、第二開口體積V6、第三開口體積V7與第四開口體積V8至少其中之一與其他開口體積有10%以上之差異。且第一開口體積V5、第二開口體積V6、第三開口體積V7與第四開口體積V8的大小可以是介於10-9~30,000立方公分之間；而第一間隔材330與第二間隔材350的厚度可以是介於1μm~3cm之間。
    在圖4A的實施例中，第一間隔材330的第二分布區域336分別設置在第一分布區域332的相對兩側332a、332b的外緣位置，第二間隔材350的第四分布區域356分別設置在第三分布區域352的相對兩側352a、352b的外緣位置。第一分布區域332與第三分布區域352為相對應的位置，第二分布區336域與第四分布區域356為相對應的位置。此外，第一開口體積V5與第三開口體積V7相同，第二開口體積V6與第四開口體積V8相同。
    圖4B之駐極體揚聲裝置300，兩層設置的開孔電極320、340分別疊置在振膜310的相對兩側，使用者可依需求外接線路於第一開孔電極320及第二開孔電極340，或者是將外接線路連接於振膜310及開孔電極320、340的其中之一。本發明在此不加以限制。
    本實施之駐極體揚聲器300，因為其振膜310兩側分別設置第一開孔電極320及第二開孔電極340，為一雙邊驅動的駐極體揚聲器300。雙邊驅動的優點為，當外接線路例如是與第一開孔電極320及第二開孔電極340電性連接時，正負訊號分別輸入第一開孔電極320及第二開孔電極340，就會對只帶有單一電荷的振膜310分別產生吸力跟斥力，可具有較佳的效率。
    綜上所述，本發明平面揚聲器裝置，利用在疊置於振膜及開孔電極間的間隔材上，設置多個貫穿間隔材的開口，以將駐極體揚聲裝置分割成多個排列成陣列的致動器，藉由調整間隔材開口體積的大小與區域排列位置，使得駐極體揚聲器裝置發射音場之指向性可以依需求設計。此外，更可於同一間隔材上的不同區域，分別設置多個具有不同開口體積的開口，並藉由調整不同區域的開口體積，調整聲音的波束，以增加或降低駐極體揚聲裝置的指向性。
    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。
    10、100、300‧‧‧駐極體揚聲裝置
    10a‧‧‧腔室
    11、110、310‧‧‧振膜
    112、312‧‧‧駐極體層
    114、314‧‧‧電極層
    12、120、320‧‧‧第一開孔電極
    122、322、342‧‧‧開孔
    13、130、230、330‧‧‧第一間隔材
    132、232、332‧‧‧第一分布區域
    13a、134、234、334‧‧‧第一開口
    136、236、336‧‧‧第二分布區域
    132a、132b、332a、332b、352a、352b‧‧‧兩側
    138、238、338‧‧‧第二開口
    340‧‧‧第二開孔電極
    350‧‧‧第二間隔材
    352‧‧‧第三分布區域
    354‧‧‧第三開口
    356‧‧‧第四分布區域
    358‧‧‧第四開口
    V1、V3、V5‧‧‧第一開口體積
    V2、V4、V6‧‧‧第二開口體積
    V7‧‧‧第三開口體積
    V8‧‧‧第四開口體積
    圖1A為一習知的駐極體揚聲裝置的爆炸圖。
    圖1B為圖1A之駐極體揚聲裝置的側視圖。
    圖2A及圖2B分別為本發明一實施例之平面揚聲裝置的爆炸圖及堆疊狀態下的部分剖視圖。
    圖3A為圖2A之第一間隔材的前視圖。
    圖3B為本發明另一實施例之第一間隔材的前視圖。
    圖4A及圖4B分別為本發明另一實施例之平面揚聲裝置的爆炸圖及堆疊狀態下的部分剖視圖。
    100‧‧‧駐極體揚聲裝置
    110‧‧‧振膜
    120‧‧‧第一開孔電極
    122‧‧‧開孔
    130‧‧‧第一間隔材
    132‧‧‧第一分布區域
    132a、132b‧‧‧兩側
    134‧‧‧第一開口
    136‧‧‧第二分布區域
    138‧‧‧第二開口
    V1‧‧‧第一開口體積
    V2‧‧‧第二開口體積
    权利要求:
    Claims (23)
    [1] 一種駐極體揚聲裝置，包括：一振膜，具有一駐極體層以及一電極層；一第一開孔電極，疊置於鄰近該振膜之該駐極體層的一側，該第一開孔電極具有多個開孔；以及一第一間隔材，疊置於該振膜及該第一開孔電極之間，該第一間隔材包括一第一分布區域及多個第二分布區域，該第一分布區域具有多個貫穿該第一間隔材的第一開口，該些第一開口在該振膜與該第一開孔電極間具有一第一開口體積，每一該第二分布區域具有多個貫穿該第一間隔材的第二開口，該些第二開口在該振膜與該第一開孔電極間具有一第二開口體積，其中該第一開口體積與該第二開口體積有10%以上之差異。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該些第二分布區域分別設置在該第一分布區域的相對兩側的外緣位置。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積小於該第二開口體積。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積大於該第二開口體積。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該些第一開口及該些第二開口的形狀可為圓形、正方形、三角形或多邊形之其中一者。
    [6] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該電極層之材質包括鋁。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該駐極體材質包括氟化乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、具有雙碳鏈複合物及部份含氟高分子聚合物之材料所組成群組之其中一者。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該振膜更包括聚碳酸酯、聚乙烯對苯甲酸酯、環狀烯輕聚合物及聚甲基丙烯酸甲酯其中之一或其組合。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積與該第二開口體積之大小介於10-9~30,000立方公分之間。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一間隔材的厚度介於1μm~3cm之間。
    [11] 如申請專利範圍第1項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一間隔材的材質為絕緣材料。
    [12] 一種駐極體揚聲裝置，包括：一振膜，具有一駐極體層以及一電極層；一第一開孔電極，疊置於鄰近該振膜之該駐極體層的一側，該第一開孔電極具有多個開孔；一第二開孔電極，疊置於鄰近該振膜之該電極層的一側，該第二開孔電極具有多個開孔；一第一間隔材，疊置於該振膜及該第一開孔電極之間，該第一間隔材包括一第一分布區域及多個第二分布區域，該第一分布區域具有多個貫穿該第一間隔材的第一開口，該些第一開口在該振膜與該第一開孔電極間具有一第一開口體積，每一該第二分布區域具有多個貫穿該第一間隔材的第二開口，該些第二開口在該振膜與該第一開孔電極間具有一第二開口體積，其中該第一開口體積與該第二開口體積有10%以上之差異；以及一第二間隔材，疊置於該振膜及該第二開孔電極之間，該第二間隔材包括一第三分布區域及多個第四分布區域，該第三分布區域具有多個貫穿該第二間隔材的第三開口，該些第三開口在該振膜與該第二開孔電極間具有一第三開口體積，每一該第四分布區域具有多個貫穿該第二間隔材的第四開口，該些第四開口在該振膜與該第二開孔電極間具有一第四開口體積，其中該第一開口體積、該第二開口體積、該第三開口體積與該第四開口體積至少其中之一與其他開口體積有10%以上之差異。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該些第二分布區域分別設置在該第一分布區域的相對兩側的外緣位置，該些第四分布區域分別設置在該第三分布區域的相對兩側的外緣位置。
    [14] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一分布區域與該第三分布區域為相對應的位置，每一該第二分布區域與每一該第四分布區域為相對應的位置，且該第一開口體積與該第三開口體積相同，該第二開口體積與該第四開口體積相同。
    [15] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積小於該第二開口體積。
    [16] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積大於該第二開口體積。
    [17] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該些第一開口及該些第二開口的形狀可為圓形、正方形、三角形或多邊形之其中一者。
    [18] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該電極層之材質包括鋁。
    [19] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該駐極體材質包括氟化乙烯丙烯共聚物、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、具有雙碳鏈複合物及部份含氟高分子聚合物之材料所組成群組之其中一者。
    [20] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該振膜更包括聚碳酸酯、聚乙烯對苯甲酸酯、環狀烯輕聚合物及聚甲基丙烯酸甲酯其中之一或其組合。
    [21] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一開口體積、該第二開口體積、該第三開口體積與該第四開口體積之大小介於10-9~30,000立方公分之間。
    [22] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一間隔材與該第二間隔材的厚度介於1μm~3cm之間。
    [23] 如申請專利範圍第12項所述之駐極體揚聲裝置，其中該第一間隔材及該第二間隔材的材質為絕緣材料。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
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    法律状态:
    2021-07-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    TW101125127A|TWI455603B|2011-08-18|2012-07-12|駐極體揚聲裝置|TW101125127A| TWI455603B|2011-08-18|2012-07-12|駐極體揚聲裝置|
    US13/586,866| US8699730B2|2011-08-18|2012-08-16|Electret loudspeaker device|
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