[發明專利]復合壓電振動板及具有復合壓電振動板的壓電喇叭

無效

• 申請號: 201210150849.8
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103428621A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 鄭世裕;賴景正
• 申請（專利權）人: 德世股份有限公司
• 主分類號: H04R17/00
• 分類號: H04R17/00
• 代理公司: 北京天平專利商標代理有限公司 11239
• 代理人: 孫剛

技術領域

本發明關于壓電振動發音技術。更詳而言之，本發明提出一種使用含有纖維、輕質發泡材料以及感壓膠材料的高分子膜，粘結高分子膜與壓電致動器所形成的復合壓電振動板。本發明并提出使用此復合壓電振動板結構與軟性支撐制成的壓電喇叭，其具有低音域特性強化與寬音域的特性。

背景技術

壓電薄片具有機械能與電能轉換的特性，將其與金屬薄片貼合形成的結構體，在電壓驅動下可產生彎曲振動而發出聲音。由于具有特定的結構形狀，因此會產生機械共振現象，使發出的聲音存在一極大值，導致聲音的頻率特性不佳，造成失真的現象。一般而言，為避免共振現象的產生，會使用能夠吸收共振能量的制振片來抑制共振現象，進而得到相對平坦的聲音頻率特性。藉由調整制振結構與壓電振動結構間的組合，可以制作出不同頻率特性的壓電發聲元件。如何搭配以獲得最大的聲音輸出(或機電轉換效率)與平坦的聲音頻率響應，為良好壓電發聲元件設計制作的重點。

壓電振動結構利用壓電材料的機械能與電能轉換特性，使壓電薄片在交流電壓驅動下產生形變，利用壓電薄片的形變來驅動與其緊密連結為一體的金屬薄片，即可產生聲音的輸出。壓電的形變通過高剛性的金屬薄片傳送，驅動空氣產生聲音，因此壓電振動片的結構愈硬(或剛性愈高)，其機電轉換效率愈高。為避免因結構體共振產生頻率響應不佳的缺點，可以使用機械品質因數較低的結構或材料，一般為具有制振效果的低剛性材料與結構，此項特性與壓電振動片相反。因此以不同的結構或材料來搭配，以兼具高壓電振動與制振效果，為壓電發音元件既有專利的方向。

發泡材料具有制振的效果，可應用于壓電振動板中以獲得穩定的音壓，如日本專利JP4082400、JP3175744、JP?2128599、JP?4157900、JP?4140999等案即使用發泡板包覆壓電振動板，而日本專利JP?63016799則使用發泡板作為壓電振動板的固定緩沖，雖然可獲得較穩定的音壓，但音壓值會受發泡材料制振作用的影響而降低。使用粘滯性流體，提供壓電振動板工作時的制振，如日本專利JP3293898，仍存在音壓值大幅降低問題。使用低剛性的有機材料為常用的制振結構成份，為避免剛性不足導致壓電薄片工作時形變量的損失，以致機電轉換效率降低的問題，常使用剛性高的金屬薄片中間夾層有機材料的方式來制作壓電振動片，如日本專利JP9135496、JP3143198、JP2214300與JP2006287968及美國專利US5805726等案即屬此類技術。

固定壓電振動片于支撐結構或框架上，亦可使用剛性較低的材料或結構來降低壓電振動片的共振現象，如日本專利JP2005064831、JP11331976、JP9271096、JP60165200等案，使用具制振效果的高分子膜或發泡材來連結壓電振動片與支撐架，使整個結構體有比較好的音頻響應。使用具有感壓膠材料的雙面膠帶作為支撐固定，如日本專利JP6343199、KR20070109980與JP?60242799及美國專利US6205226等案，將雙面膠帶直接粘結壓電振動板于框架上，制作簡單外，更可利用感壓膠材料的特性，調整框架對壓電振動板產生的拉應力，減少音頻失真問題。利用與壓電薄片不同形狀的金屬薄片為壓電振動片結構，可在不降低機電轉換效率情況下得到較寬的音頻響應，再搭配緩沖型的制振支撐結構，可以得到更佳的音頻響應，如US6865785、JP2001285994、JP2001016692、EP0999723、US6453050、US6064746、US?5825902等專利。

前案技術均是將壓電振動片與制振結構在材質與形狀進行不同的設計，再通過粘結方式將兩種結構連結成單一的壓電發聲元件。但此種多重粘結設計使得結構體的制作復雜化，因此不利于量產。

壓電振動片受限于高剛性，使其低頻響應變差，為改善低頻響應常需減少壓電振動片厚度或加大面積，如此會導致壓電振動片的機械強度降低，使壓電振動片在加工過程中受到折損。以金屬薄片中間夾入有機制振層，由于使用兩層金屬薄片且采用粘結金屬薄片與制振片方式，使整體壓電振動片的厚度無法降低，對低頻特性的改善相當有限。是以如何制造出結構夠薄且機械強度夠高的壓電振動片，實為兼顧低音域特性改善的寬頻域壓電發聲元件設計的重要基礎。

發明內容

有鑒于上述習知技術的不足，本發明的主要目的在提供一種復合壓電振動板，其利用低剛性與低比重的高分子膜來改變振動板的機械性能，以調整振動板的頻率特性，得到寬頻化與低音域改善的效果。

本發明的另一目的在提供一種具有復合壓電振動板的壓電喇叭，其將具有低音域特性強化與寬音域的特性。