薄膜型揚聲器陣列的製作方法
2023-10-29 03:39:02 2
專利名稱：薄膜型揚聲器陣列的製作方法
技術領域：
薄膜型揚聲器陣列
技術領域：
本實用新型涉及揚聲器領域，尤其涉及一種薄膜型揚聲器陣列。背景技術：
在劇院、會場、教室、博物館、體育館等場所，對擴音有一定要求。通常一兩隻揚聲器達不到擴音的效果，且聲音無指向性，大量能量被浪費在其它方向(例如天花板)而非傳播到聽眾方向。若使用揚聲器陣列，則可利用幹涉原理來控制聲音的指向性，而獲得大功率、遠投射的效果。例如線性揚聲器陣列，由一列單元揚聲器組成，具有水平覆蓋均勻、垂直指向性強、輻射區內聲能衰減較小等優點。對於在相同的地方以相同的音量擴聲時，線性揚聲器陣列系統體積更小、更輕便、更加容易吊裝。線性揚聲器陣列還可結合使用地點的具體形狀，將其恰當的吊掛、瞄準和彎曲，能夠對大多數的觀眾提供傑出的音質表現。除了線性揚聲器陣列，還有球面形揚聲器陣列等，或根據實際需求設計相應的陣列。此外，通過精確調整陣列中各揚聲器的相位，可將聲音偏向，並經過牆面的反射，揚聲器陣列能產生多聲道環繞立體聲的音效，在家庭影院等方面具有非常實用的意義。傳統的揚聲器陣列使用的揚聲器單元，主要是動圖式揚聲器。動圖式揚聲器含有可活動的線圈，當有音頻電流通過時，在磁場的作用下，線圈做與音頻信號相對應的運動， 線圈帶動紙盤，發出聲音。此外，還有動鐵式揚聲器，振動部分是一個懸浮在電磁鐵前方的鐵片，信號經過電磁鐵時使電磁鐵磁場變化，使鐵片振動，鐵片通過一個結構精密的連接棒傳導到一個微型振膜的中心點，從而使振膜產生振動並發聲。由於包含多個零部件，動圖式和動鐵式揚聲器結構複雜，體積較大，使用不便。
實用新型內容基於此，有必要提供一種結構簡單、體積較小的薄膜型揚聲器陣列。一種薄膜型揚聲器陣列，包括壓電駐極體薄膜及線路板組件，所述壓電駐極體薄膜為多孔聚合物薄膜，所述壓電駐極體薄膜兩側分別對應設有電極陣列；所述線路板組件上設有揚聲器電路、以及與所述揚聲器電路電連接的線路板輸入端和線路板輸出端，所述線路板輸出端與所述壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。在優選的實施方式中，揚聲器電路包括數模轉換器及與所述數模轉換器電連接的解碼器。在優選的實施方式中，還包括固定在線路板組件上的連接器，連接器包括連接器輸入端及連接器輸出端，線路板輸出端包括第一線路板輸出端及第二線路板輸出端，第一線路板輸出端依次通過連接器輸入端、連接器輸出端與壓電駐極體薄膜一側的電極陣列電連接，第二線路板輸出端與壓電駐極體薄膜另一側的電極陣列對應設置，第二線路板輸出端通過導電膠或錫膏與該側的電極陣列電連接。在優選的實施方式中，線路板組件固定在壓電駐極體薄膜一側，線路板輸出端包括第一線路板輸出端及第二線路板輸出端，第一線路板輸出端及第二線路板輸出端分別與
3壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。在優選的實施方式中，還包括固定在壓電駐極體薄膜一側的連接器，連接器設有連接器輸入端、第一連接器輸出端及第二連接器輸出端，連接器輸入端與線路板輸出端電連接，第一連接器輸出端及第二連接器輸出端分別與壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。在優選的實施方式中，連接器輸入端與線路板輸出端通過有線或無線信號電連接。在優選的實施方式中，線路板輸入端設有有線或無線信號接收裝置。在優選的實施方式中，壓電駐極體薄膜表面設有防水膜或防輻射膜。基於多孔聚合物薄膜的壓電駐極體具有壓電響應大、質量輕(克級)、厚度薄(微米級)、材料柔軟易於彎折、適應各種環境(耐腐蝕、防水)、無毒無害環保、成本低廉(聚合物膜產量非常大)等優點。對薄膜型揚聲器陣列來說，利用反壓電效應，壓電駐極體薄膜本身就能完成電聲轉換，無需振動零件，大大減小了器件的體積；儲存在薄膜內部孔洞界面上的電荷穩定、不易丟失，使得壓電駐極體的電聲轉換性能穩定；零件數目減少，製造工藝簡單，可靠性增強，成本下降。該薄膜型揚聲器陣列具有頻率響應寬而平、諧波失真低、截止頻率高等優點。
[0014]圖1為實施例1壓電駐極體薄膜俯視圖；[0015]圖2為圖1中壓電駐極體薄膜的剖視圖；[0016]圖3為實施例1的線路板組件及連接器的俯視圖；[0017]圖4為圖3中線路板組件及連接器的剖視圖；[0018]圖5為壓電駐極體薄膜與線路板組件、連接器的組合示意圖[0019]圖6為實施例2的壓電駐極體薄膜與線路板組件的俯視圖；[0020]圖7為圖6中壓電駐極體薄膜與線路板組件的剖視圖；[0021]圖8為實施例3的壓電駐極體薄膜與線路板組件的俯視圖；[0022]圖9為圖8中壓電駐極體薄膜與線路板組件的剖視圖。
具體實施方式下面主要結合附圖及具體實施例對薄膜型揚聲器陣列作進一步詳細的說明。實施例1請結合圖1-圖4，本實施例的薄膜型揚聲器陣列包括壓電駐極體薄膜110、線路板組件120及連接器130。壓電駐極體薄膜110為厚度在幾十到幾百微米之間的多孔聚合物薄膜。如圖1和圖2所示，本實施例的壓電駐極體薄膜110為方形，兩側均對應設有3X3的塊狀電極形成電極陣列112。兩側對應的每對塊狀電極及它們之間的壓電駐極體薄膜共同形成一個揚聲器單元。本實施例包括9個揚聲器單元。壓電駐極體薄膜110在邊緣處設有電連接一側各塊狀電極的電極連接端114。多孔聚合物薄膜通過高壓極化在孔洞上下表面分別沉積正負電荷，形成電偶極子，然後通過在薄膜雙面分別蒸鍍電極，形成壓電膜。當給壓電膜施加一交變電壓，由於反壓電效應，壓電膜發生振動，產生聲波，從而實現電聲轉換。如圖3和圖4所示，線路板組件120上設有揚聲器電路(圖中未示)、線路板輸入端122、第一線路板輸出端IM和第二線路板輸出端126。揚聲器電路中設有數模轉換器及與所述數模轉換器電連接的解碼器。本實施例的第二線路板輸出端126與塊狀電極、電極陣列112的形狀、位置對應，形成輸出端陣列。連接器130固定在線路板組件120的邊緣位置，包括連接器輸入端132和連接器輸出端134。如圖5所示，本實施例的第二線路板輸出端1 形成的輸出端陣列通過與壓電駐極體薄膜110 —側的電極陣列112對應粘合連接，而將壓電駐極體薄膜110固定在線路板組件120上。相應的第一線路板輸出端IM依次通過連接器輸入端132、連接器輸出端134、 電極連接端114與壓電駐極體薄膜110另一側的電極陣列112電連接。輸出端陣列1 與電極陣列112之間通過導電膠或錫膏固定連接。本實施例的線路板輸入端122設有無線或有線信號接收裝置，以用於接收信號輸入。從外界輸入包含全部聲音信息的一組數位訊號，經過線路板輸入端122傳遞到揚聲器電路；經過揚聲器電路中的數位訊號處理(DSP)晶片處理之後，得到與每個揚聲器單元相對應的多組數位訊號；再經過解碼器和數模轉換器對該多組數位訊號進行解碼和數模轉換，得到包含不同信息的多組模擬信號；多組模擬信號經過第一線路板輸出端1 和第二線路板輸出端126分別傳遞到相應的揚聲器單元上；在模擬電信號的作用下，壓電駐極體薄膜110產生聲音信號。由於每個揚聲器單元產生與其收到的模擬電信號相對應的聲信號，則整個薄膜陣列產生達到預先需求的聲音效果。電極陣列112的厚度為納米量級，壓電駐極體薄膜110、線路板組件120、連接器 130的厚度為微米量級，從而整個薄膜型揚聲器陣列厚度可以達到超薄。實施例2如圖6和圖7所示，本實施例的薄膜型揚聲器陣列包括壓電駐極體薄膜210及線路板組件220。壓電駐極體薄膜210為厚度在幾十到幾百微米之間的多孔聚合物薄膜。本實施例的壓電駐極體薄膜210為方形，兩側均對應設有3X3的塊狀電極形成電極陣列212。兩側對應的每對塊狀電極及它們之間的壓電駐極體薄膜共同形成一個揚聲器單元。本實施例包括9個揚聲器單元。壓電駐極體薄膜210在邊緣處設有電連接兩側各電極的第一電極連接端214和第二電極連接端216。本實施例的線路板組件220固定在壓電駐極體薄膜210的空白區域。線路板組件 220上設有揚聲器電路(圖中未示)、線路板輸入端222、第一線路板輸出端2M及第二線路板輸出端226。第一線路板輸出端2M與第一電極連接端214電連接，第二線路板輸出端 226與橫穿壓電駐極體薄膜的第二電極連接端216電連接。採用線路板組件220固定在壓電駐極體薄膜210上，結構簡單，整個薄膜型揚聲器陣列的厚度較實施例1更薄、體積更小。實施例3[0041]如圖8和圖9所示，本實施例的薄膜型揚聲器陣列包括壓電駐極體薄膜310、線路板組件320及連接器330。壓電駐極體薄膜310為厚度在幾十到幾百微米之間的多孔聚合物薄膜。本實施例的壓電駐極體薄膜310為方形，兩側均對應設有3X3的塊狀電極形成電極陣列312。兩側對應的每對塊狀電極及它們之間的壓電駐極體薄膜共同形成一個揚聲器單元。本實施例包括9個揚聲器單元。壓電駐極體薄膜310在邊緣處設有電連接兩側各電極的第一電極連接端314和第二電極連接端316。線路板組件320上設有揚聲器電路(圖中未示)、線路板輸入端322和線路板輸出端 324。連接器330固定在壓電駐極體薄膜310的空白區域。連接器330設有連接器輸入端332、第一連接器輸出端3；34及第二連接器輸出端336。連接器輸入端332與線路板輸出端3M通過有線方式電連接。第一連接器輸出端 334與第一電極連接端314電連接，第二連接器輸出端336與橫穿壓電駐極體薄膜的第二電極連接端316電連接，從而實現壓電駐極體薄膜310的電極陣列312與線路板輸入端322 的電連接。電極陣列312的厚度為納米量級，壓電駐極體薄膜310、線路板組件320、連接器 330的厚度為微米量級，從而整個薄膜型揚聲器陣列就是兩張通過導線相連的薄膜。此實施例方案較靈活，線路板組件320可放置在實際需求的地方。在其他優選的實施例中，連接器輸入端332與線路板輸出端3 還可以通過無線方式電連接，從而線路板組件320可以靈活放置在需要的位置。基於多孔聚合物薄膜的壓電駐極體具有壓電響應大、質量輕(克級)、厚度薄(微米級)、材料柔軟易於彎折、適應各種環境(耐腐蝕、防水)、無毒無害環保、成本低廉(聚合物膜產量非常大)等優點。對薄膜型揚聲器陣列來說，利用反壓電效應，壓電駐極體薄膜本身就能完成電聲轉換，無需振動零件，大大減小了器件的體積；儲存在薄膜內部孔洞界面上的電荷穩定、不易丟失，使得壓電駐極體的電聲轉換性能穩定；零件數目減少，製造工藝簡單，可靠性增強，成本下降。該薄膜型揚聲器陣列具有頻率響應寬而平、諧波失真低、截止頻率高等優點。在其他優選的實施例中，薄膜型揚聲器陣列可以包括MXN個正四邊形、多邊形、 圓形、橢圓形及其它特定形狀的揚聲器單元，只要所有揚聲器單元的形狀和尺寸相同且排列規則即可。壓電駐極體薄膜可以由兩層或兩層以上的多孔聚合物薄膜疊合而成，並電連接以增大壓電響應即靈敏度，各層壓電駐極體薄膜上所蒸鍍電極的形狀、尺寸、排列相同且互相對應。此外，還可以在壓電駐極體薄膜的表面覆蓋一層防水膜，從而該薄膜型揚聲器陣列可應用於水下或非常潮溼的環境；或者覆蓋其它例如防輻射膜等。防水膜或防輻射膜的色彩可與環境一致，則此薄膜型揚聲器陣列可非常隱蔽地敷設。使用多孔聚合物薄膜製作的薄膜型揚聲器陣列結合了揚聲器陣列高指向性的優勢和聚合物壓電駐極體輕、薄、軟、結構簡單、可靠性強、成本低廉等優勢，極大地拓展了揚聲器陣列的應用，使之成為劇院、會場、教室、博物館、體育館等環境下替代傳統揚聲器陣列的選擇之一，且在超薄移動通訊等微電子技術領域具有較好的應用前景。[0052]由於揚聲器電路包含數模轉換器及與所述數模轉換器電連接的解碼器，可製成數字揚聲器陣列，方便進行一體化設計，提供完整的音頻解決方案。上述所有器件製作方法簡單，通過改變蒸鍍電極的形狀、尺寸、排列即可改變揚聲器單元的形狀、尺寸、排列以符合實際需求。整個器件可以拆下並轉移安放到其它地方，適合移動使用，拆下來後根據其柔軟的特點可以捲曲或者摺疊，方便攜帶。材料符合環保要求，來源廣泛且成本低。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，包括壓電駐極體薄膜及線路板組件，所述壓電駐極體薄膜為多孔聚合物薄膜，所述壓電駐極體薄膜兩側分別對應設有電極陣列；所述線路板組件上設有揚聲器電路、以及與所述揚聲器電路電連接的線路板輸入端和線路板輸出端，所述線路板輸出端與所述壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。
2.如權利要求1所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，所述揚聲器電路包括數模轉換器及與所述數模轉換器電連接的解碼器。
3.如權利要求1所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，還包括固定在所述線路板組件上的連接器，所述連接器包括連接器輸入端及連接器輸出端，所述線路板輸出端包括第一線路板輸出端及第二線路板輸出端，所述第一線路板輸出端依次通過所述連接器輸入端、連接器輸出端與所述壓電駐極體薄膜一側的電極陣列電連接，所述第二線路板輸出端與所述壓電駐極體薄膜另一側的電極陣列對應設置，所述第二線路板輸出端通過導電膠或錫膏與該側的電極陣列電連接。
4.如權利要求1所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，所述線路板組件固定在所述壓電駐極體薄膜一側，所述線路板輸出端包括第一線路板輸出端及第二線路板輸出端，所述第一線路板輸出端及第二線路板輸出端分別與所述壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。
5.如權利要求1所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，還包括固定在所述壓電駐極體薄膜一側的連接器，所述連接器設有連接器輸入端、第一連接器輸出端及第二連接器輸出端，所述連接器輸入端與所述線路板輸出端電連接，所述第一連接器輸出端及第二連接器輸出端分別與所述壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。
6.如權利要求5所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，所述連接器輸入端與所述線路板輸出端通過有線或無線信號電連接。
7.如權利要求1-6任一項所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，所述線路板輸入端設有有線或無線信號接收裝置。
8.如權利要求1所述的薄膜型揚聲器陣列，其特徵在於，所述壓電駐極體薄膜表面設有防水膜或防輻射膜。
專利摘要本實用新型涉及一種薄膜型揚聲器陣列，包括壓電駐極體薄膜及線路板組件，所述壓電駐極體薄膜為多孔聚合物薄膜，所述壓電駐極體薄膜兩側分別對應設有電極陣列；所述線路板組件上設有揚聲器電路、以及與所述揚聲器電路電連接的線路板輸入端和線路板輸出端，所述線路板輸出端與所述壓電駐極體薄膜兩側的電極陣列電連接。使用多孔聚合物薄膜製作的薄膜型揚聲器陣列結合了揚聲器陣列高指向性的優勢和聚合物壓電駐極體輕、薄、軟、結構簡單、可靠性強、成本低廉等優勢，極大地拓展了揚聲器陣列的應用，使之成為劇院、會場、教室、博物館、體育館等環境下替代傳統揚聲器陣列的選擇之一。
文檔編號H04R19/02GK202026458SQ20112014242
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者方鵬, 朱彪 申請人:深圳市豪恩聲學股份有限公司