专利名称：薄膜式扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜式扬声器，更具体地，涉及一种使用石灰纳
米管(CNT)的薄膜式扬声器。
背景技术：
扬声器是将电信号转换成人耳能够听到的空气振动的设备。近 些年，随着各种电子装置(诸如移动电子装置)的变小和变薄，研 发了薄膜式扬声器。薄膜式扬声器通过用电信号产生机械振动的逆 压电效应而再现声音。
通常地，薄膜式扬声器包括压电薄膜，所述压电薄膜在^C施 以交流(AC )电压时会机械地振动；多个导电聚合物膜，形成在压 电薄膜的两侧上；以及多个电极，所述电极将由外部电源供应的交 流(AC)电压传输至导电聚合物膜。当与声音信号相对应的交流电 压-故施加至电极时，在导电聚合物膜之间产生电压差以振动压电薄 膜，乂人而再现声音。
如上所述，在根据传统技术的薄膜式扬声器中，导电聚合物膜 形成于压电薄膜的两侧上。由于形成导电聚合物膜的导电聚合物具 有高导电性，并且其为柔性的且重量轻，所以导电聚合物被用在各 种^亍业中。然而，这种导电聚合物具有有限的导电性，不易于涂敷在压电 薄膜上，且不能均匀施加在压电薄膜上。因此，导电聚合物膜的厚 度变得不均匀，这使得声压不均匀并降低了声音的品质。另外，由 于导电聚合物具有较差的耐化学性和较差的防潮性，所以其在^f氐于
400 Hz的^氐音区i或中具有4交差的声压特性。
此外，导电聚合物膜可由氧化铟锡(ITO)制成，而不是由导 电聚合物制成。然而，如果在薄膜式扬声器中使用ITO薄膜，那么
rro层可能由于薄膜式扬声器的机械振动而轻易地损坏。
发明内容
本发明提供了 一种薄膜式扬声器，通过对使用碳纳米管的压电
薄膜施加电压，该薄膜式扬声器能够改善声压特性，甚至在低于400 Hz的低音区域内也能获得良好的音质，并保证长久的 (semipermanent) <吏用寿命和4交高的光传导'f生。
根据本发明，可获得下列效果。
首先，由于碳纳米管薄膜能够容易地涂敷在压电薄膜上，并且 能够以纳米为单位调节其厚度以使得碳纳米管薄膜能够形成为预定 的厚度，从而电压可均匀地施加在压电薄膜的整个表面上。因此， 可使声压均匀并保证音质。
第二，由于碳纳米管薄膜与导电聚合物相比具有良好的耐化学 性和防潮性，所以碳纳米管薄膜具有长久的使用寿命。
第三，由于碳纳米管薄膜具有良好的光传导性，所以其能够应 用于需要高光传导性的电子装置中。
5第四，由于碳纳米管薄膜与n'()薄膜相比具有良好的弯曲特性，
因此当碳纳米管薄膜被巻绕或弯曲时不会发生破裂，所以碳纳米管 薄膜可应用于柔性电子装置中。
第五，即使在低于400 Hz的低音区域内，碳纳米管薄膜也可获 得比聚合物膜更好的音质。
第六，在相同的电压下，碳纳米管薄膜可获得比导电聚合物膜 更高的声压。
第七，与导电聚合物膜相比，为获得相同的声压，碳纳米管薄 膜需要更低的驱动电压，从而，其与聚合物膜相比具有低能耗。
一皮包含进来以l是供对本发明的进一步理解且被结合于本i兌明书 并作为本il明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与{兌明书
共同用来解释本发明的原理。
图1是根据本发明的实施例的薄膜式扬声器的透视图2是图1所示的薄膜式扬声器的分解透视图3是沿着图1的线A-A，截取的横截面视图；以及
及根据对比实例的聚合物膜中，声压特性相对于电阻值和频率的图 表。
具体实施例方式
根据本发明的一个方面，提供了一种薄膜式扬声器，其包括 压电薄膜，该压电薄膜通过接收与来自声音信号供应单元的声音信 号相对应的电压而^t展动；多个碳纳米管薄膜，形成于压电薄膜的两 侧上；以及多个电极，这些电极连接至多个碳纳米管薄膜、接收与 来自声音信号供应单元的声音信号相对应的电压、并将该电压施力口 至所述多个碳纳米管薄膜。
本发明的其它特征将在下面的描述中进行阐述，并且通过说明 书而部分地显而易见，或者可通过本发明的实践而获知。
将可理解的是，前述总体描述和下列详细描述都是示意性和解 释性的，并旨在提供对所要求保护的本发明的进一 步解释。
在下文中，将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了 本发明的示意性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现， 并且不应^皮解释为局限于这里所提出的实施例。相反地，提供这些 实施例是为了使本公开更充分，并将本发明的范围全面地传达给本 领域的技术人员。为了清楚起见，附图中的层和区域的尺寸及相对 尺寸可i欠大。图中相似的参考标号表示相似的元件。
图1是根据本发明实施例的薄膜式扬声器的透视图。图2是图 1所示的薄膜式扬声器的分解透视图。图3是沿着图1的线A-A，截 耳又的4黄截面^L图。
参考图1、图2和图3，薄膜式扬声器l()()包括压电薄膜110， 多个石友纳米管(CNT)薄月莫120，以及多个电才及13()。当电信号(即，与声音信号相对应的电压)施加至压电薄膜110 时，该压电薄月莫由于逆压电效应而才几械地冲展动以再i见声音。逆压电
效应表示这样一种现象当将高频电压施加至具有压电性的晶体才反 (crystalline plate )时，该晶体板由于该逆压电效应而周期性地膨月长 和收缩，并且，尤其当高频电压的频率被调(tune)至晶体斧反的固 有频率时，晶体板共振并强烈振动。压电薄膜110可由聚偏二氟乙 烯制成，但是也可由除聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)以夕卜 的多种材料制成。
碳纳米管薄膜120分别形成于压电薄膜no的两侧上。换句话
说， 一个碳纳米管薄膜120以预定厚度形成在压电薄膜110的一侧 上，另一个碳纳米管薄膜120以预定厚度形成在压电薄膜110的另 一侧上。
碳纳米管薄膜120可形成于压电薄膜U()两个表面的中心部上， 而不形成于压电薄膜110两个表面的边缘部上。换句话说，碳纳米 管薄膜120分别形成于压电薄膜ll()两个表面的中心部上，其与压 电薄膜110的边缘隔开预定距离。这是为了防止电压被施加至压电 薄膜110的其上未形成有碳纳米管薄膜的边缘部，从而当电压纟皮施 加至压电薄膜110的其上形成有碳纳米管薄膜的中心部以使压电薄 膜110振动时，压电薄膜110的边缘部不振动。因此，由于压电薄 膜110的边缘部不振动，所以，可防止声音在压电薄膜110的边缘 部处受损。
碳纳米管薄膜120是由碳纳米管制成的薄膜，每个碳纳米管薄 月莫120均可通过喷雾法、解压过滤(decompression filter )法、S走》余 法、电泳沉积法、铸造法、喷墨印刷法以及胶印法中的任何一种方 法而形成。换句话i兌，可使用上述方法中的任{可一种方法用其中石友 纳米管与溶剂混合的碳纳米管溶液来制成碳纳米管薄膜120。通过混合0.01wto/o至3Owto/o的》友纳米管，70wto/o至99.99wto/o的 溶剂以及0.01wt。/。至20wt。/。的分散剂来制备碳纳米管溶液。碳纳米 管可以是单壁、双壁、多壁、以及绳状碳纳米管(rope carbon nanotube)中的任意一种。这里，碳纳米管可以是粉末的形式，并 用溶剂稀释。
溶剂可以是水、曱醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、二曱苯、 1 —曱基_2』比咯烷酮(pyrrolidon )、氯仿、乙酸乙酯、2-曱氧基乙醇、 乙二醇、聚乙二醇以及二曱基亚砜中的任意一种。溶剂可以是上述 溶剂中的一种或多种混合后的混合物。
分散剂用来在溶剂中将制备成粉末状的碳纳米管分散开。在本 实施例中，分散剂可以是十二烷基硫酸钠(SDS)分散剂、曲拉通 (triton) X分散剂、以及十二烷基硫酸锂(LDS)分散剂中的任意 一种。然而，分散剂不局限于上述分散剂中的一种，而是可以是任 何其它分散剂。另外，上述分散剂中的两种或多种混合后的混合物 可用作分f武剂。
如上所述，可以通过各种方法用碳纳米管〉容液涂lt-友纳米管薄 膜120。通过调节碳纳米管溶液的涂层厚度和密度，能够改变碳纳 米管薄膜120的电阻值。例如，碳纳米管薄膜120具有从50Q/口( Q/ 平方单位)到20kn/口的电阻值。为了在低于400Hz的低频区域中 获得良好的输出特性，碳纳米管薄膜120具有从2000/口 的电阻值，如后面参考图4将描述的。
由于碳纳米管薄膜120可容易地涂敷在压电薄膜上，并且，碳 纳米管薄膜120的厚度能够以纳米为单位进行调节，所以能够以预 定厚度形成碳纳米管薄膜120。因此，电压可通过碳纳米管薄膜120 均匀地施加至压电薄膜ll()。所以，可使声压均匀并保证音质。
9另外，由于构成碳纳米管薄膜120的碳纳米管与导电聚合物相 比具有良好的耐化学性和防潮性，所以碳纳米管薄膜120具有长久 的^f吏用寿命。另外，由于碳纳米管薄膜120与ITO薄膜相比具有良 好的弯曲特性，所以，当碳纳米管薄膜120被巻绕或弯曲时，不会 发生破裂，因此碳纳米管薄膜120能够应用在柔性电子装置中。此 外，由于碳纳米管薄膜120与导电聚合物膜相比具有高导电性，所 以，在相同的电压下，碳纳米管薄膜120能够获得比导电聚合物膜 更高的声压。另外，与导电聚合物膜相比，由于碳纳米管薄膜120 对于产生相同声压而言具有更低的驱动电压，所以，石灰纳米管薄膜 120具有低能耗。
电极130接收与来自声音信号供应单元(未示出)的声音信号 相对应的电压(例如，交流电压)，并将该交流电压施加至碳纳米管 薄膜120。因此，如果与声音信号相对应的交流电压被施加至电极 130,那么在碳纳米管薄膜120之间产生压差，并且从碳纳米管薄膜 120 4妄收交流电压的压电薄膜110 "t展动并因而再现声音。
电极130以如下方式分别连接至碳纳米管薄膜120，所述方式 即，电极130可沿着碳纳米管薄膜120的边缘而形成。可通过沿着 碳纳米管薄膜120的边缘印刷金属膏(例如，银膏)或导电油墨的 方法来形成电极130。 一般用铜带作为薄膜式扬声器的电极，但是， 由于铜带并未紧密地粘附至导电聚合物膜，所以这种铜带与导电聚 合物"莫之间的触点处的4妄触电阻增加了 。
在电极130是以上述方式形成的情况下，由于电极130紧密地 粘附至碳纳米管薄膜120,所以电极130与碳纳米管薄膜120之间 的触点处的4妄触电阻能够降到最小。极130伸出。接线端131突出到碳纳米 管薄膜120的外部并电连接至声音信号供应单元，从而电压能够被 施力o至电才及130。 4姿线端131可设置在电极130的中心部或边角部。
增强带140分别附接至接线端131的一侧。具有绝缘特性的增 强带140以4皮此面只于的方式i殳置在4妻线端131之间。此外，增强带 140的尺寸比接线端131的尺寸宽。因此，增强带140使接线端131 彼此绝缘，从而防止接线端131之间的短路。此外，增强带140支 撑^^妾线端131,以〗吏^接线端131的形状不会变形。
通过图4所示的图表，将理解这样一个事实与导电聚合物膜 相比，包括在根据本发明的本实施例的薄膜式扬声器100中的碳纳 米管薄膜120具有良好的声压特性。
图4是示出了在200 Hz至1 kllz的频带内，在根据本发明的碳 纳米管薄膜与根据对比实施例的聚合物膜中，声压特性相对于电阻 值及频率的图表。图5是示出了在1 kHz至18 kHz的频带内，在根 据本发明的碳纳米管薄膜与根据对比实施例的聚合物膜中，声压特 性相对于电阻值及频率的图表。图4和图5示出了当碳纳米管薄膜 的电阻4直为500Q/口、kQ/「]、 51〈(2/[]、OkQ/口、 20kQ/ 口和25kQ/口，以及聚合物膜的电阻值为500(2/口和100(Kl/口时相 对于频率的声压。
如图4和图5所示，在整个频率区域内，电阻值为500Q/口和 lkQ/口的碳纳米管薄膜具有比电阻值为500Q/口和kd/口的聚合物 膜高20 dB或更多的平直波形的声压。这意。未着碳纳米管薄膜能够 输出比聚合物膜更均匀的音质。此外，碳纳米管薄膜能够具有 口的较低电阻值，并且，即时在其具有50d/口的电阻值时也能输出 均匀的音质。同样，在整个频率区域内，电阻值为5kO/口、 lOkfV 口和20kn/口的碳纳米管薄膜也具有均匀波形的声压，与当碳纳米管薄膜具有500^/口和lkQ/口的电阻值时一样。因此，当碳纳米管 薄膜具有从50n/口至20kn/口的任意电阻值时，碳纳米管薄膜都会 具有足以应用于扬声器中的良好声音输出特性。优选地，当碳纳米 管薄膜具有从50f2/口至2kQ/口的任意电阻值时，碳纳米管薄膜将具 有足以应用于扬声器中的良好声音输出特性。如图4和图5所示， 如果碳纳米管薄膜的电阻值超过20kQ/口 (例如，25k〖2/口 )，其声 音输出特性急剧变差。
此外，即使在低于400Hz的频带内，碳纳米管薄膜也能输出一 定程度的声音，而在低于400Hz的频带内，聚合物膜输出比石灰纳米 管薄膜低20dB的声音。这意味着，在低于400 Hz的低音区域内， 碳纳米管薄膜具有比聚合物膜更良好的声压特性。换句话说，聚合 物膜在低于400 Hz的低音区域内不能保证音质，而碳纳米管薄膜能 够在^氐于400 Hz的4氐音区域内保证良好的音质。
此外，在碳纳米管薄膜中，在整个频带内，当其电阻值增加时 声压减小，并且当电阻值减小时声压增大。换句话说，通过调节碳 纳米管薄膜的电阻值，能够获得适合于薄膜式扬声器的输出特性。 例如，假设，当从扬声器输出的声压是大约72 dB时，用户将感觉 到音质足够好。如果用户希望在800 Ilz至1000 Hz的频带内听到声 压为大约72dB的声音，那么他或她只需要将碳纳米管薄膜的电阻 值调整在50n/口至200Q/口的范围内即可。
如上所述，根据本发明，可获得下列效果。
首先，由于碳纳米管薄膜能够容易地涂敷在压电薄膜上，并且 能够以纳米为单位调节其厚度以使碳纳米管薄膜能够形成为预定的 厚度，因而电压可均勻地施加在压电薄膜的整个表面上。因此，可 使声压均匀并保证音质。第二 ，由于碳纳米管薄膜与导电聚合物相比具有良好的耐化学 '性和防潮性，所以碳纳米管薄膜具有长久的使用寿命。
第三，由于碳纳米管薄膜具有良好的光传导性，所以其能够应 用于需要高光传导性的电子装置中。
第四，由于碳纳米管薄膜与rro薄膜相比具有良好的弯曲特性， 因此当碳纳米管薄膜被巻绕或弯曲时不会发生破裂，所以，碳纳米 管薄膜可应用于柔性电子装置中。
第五，即使在低于400Hz的低音区域内，碳纳米管薄膜也可获
得比聚合物膜更良好的音质。
第六，在相同的电压下，碳纳米管薄膜可获得比导电聚合物膜 更高的声压。
第七，与导电聚合物膜相比，为获得相同的声压，需要更低的 驱动电压，从而，与聚合物膜相比，碳纳米管薄膜具有较低的能量 消耗。
对于本领域的4支术人员来"i兌显而易见的是，在不背离本发明的 精神或范围的前提下，在本发明中能够进行各种修改和变型。因此， 本发明旨在覆盖落在所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的 修改和变型。
工业适用'l"生
本发明能够应用于各种声学器件。
权利要求
1.一种薄膜式扬声器，包括压电薄膜，通过接收与来自声音信号供应单元的声音信号相对应的电压而振动；多个碳纳米管薄膜，形成于所述压电薄膜的两侧上；以及多个电极，连接至所述多个碳纳米管薄膜，所述多个电极接收与来自所述声音信号供应单元的声音信号相对应的电压，并将所述电压施加至所述多个碳纳米管薄膜。
2. 根据权利要求1所述的薄膜式扬声器，其中，所述多个碳纳米 管薄膜形成于所述压电薄膜的两侧的中心部上而不形成于所 述压电薄膜的两个表面的边缘部上，并且，所述多个电才及分别 沿着所述多个石友纳米管薄膜的两侧的边纟彖部而形成。
3. 根据权利要求1所述的薄膜式扬声器，其中，所述压电薄膜由 聚偏二氟乙烯制成。
4. 根据权利要求1所述的薄膜式扬声器，其中，所述多个碳纳米 管薄膜具有从50n/口至20kO/口的电阻值。
5. 根据权利要求4所述的薄膜式扬声器，其中，所述多个碳纳米 管薄月莫具有乂人50^/口至2kn/口的电阻值。
6. 根据权利要求5所述的薄膜式扬声器，其中，所述多个碳纳米 管薄力莫具有乂人50Q/口至200Q/n的电阻值。
7. 根据权利要求1所述的薄膜式扬声器，其中，所述碳纳米管薄 膜通过喷雾法、解压过滤法、旋涂法、电泳沉积法、铸造法、 喷墨印刷法、以及胶印法中的 一种而形成。
8. 根据权利要求7所述的薄膜式扬声器，其中，所述多个碳纳米 管薄膜由碳纳米管溶液制成，在所述碳纳米管溶液中，混合有 0.01wt。/。至30wt。/。的碳纳米管、70wt。/。至99.99wto/。的溶剂以及 0.01wt。/。至20wt。/。的分散剂。
9. 根据权利要求8所述的薄膜式扬声器，其中，每个碳纳米管薄 膜均由单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、以及绳 状碳纳米管中的 一种制成。
10. 根据权利要求8所述的薄膜式扬声器，其中，所述溶剂是水、 曱醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、甲苯、二曱苯、l-甲基-2-p比咯 烷酮、氯仿、乙酸乙酯、2-甲氧基乙醇、乙二醇、聚乙二醇、 以及二曱基亚石风中的至少 一种。
11. 根据权利要求8所述的薄膜式扬声器，其中，所述分散剂是十 二烷基石危酸钠(SDS )分散剂、曲拉通X分散剂以及十二》充基 硫酸锂(LDS )分f夂剂中的至少 一种。
全文摘要
本发明提供了一种薄膜式扬声器。该薄膜式扬声器包括通过接收与来自声音信号供应单元的声音信号相对应的电压而振动的压电薄膜；形成于压电薄膜的两侧上的多个碳纳米管薄膜；以及连接至多个碳纳米管薄膜的多个电极，这些电极接收与来自声音信号供应单元的声音信号相对应的电压，并将该电压施加至多个碳纳米管薄膜。
文档编号H04R17/00GK101617544SQ200880003653
公开日2009年12月30日 申请日期2008年1月24日 优先权日2007年3月15日
发明者吴尚根, 宋京花, 朴仁锡, 朴峻纪, 李东洙, 林相奎, 郑多正 申请人:拓普纳诺斯株式会社;菲尔斯株式会社