折叠的静电扬声器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种折叠的静电扬声器。示例性扬声器包括：第一薄膜；第一电极；第二薄膜，第一薄膜的至少一部分连接到第二薄膜的至少一部分；第二电极；以及第一开口，被限定在第一和第二薄膜的至少一部分之间以接收和释放空气。第一薄膜的至少一部分和第二薄膜的至少一部分基本上垂直于第一开口的至少一部分移动。第一薄膜的至少一部分朝着第二薄膜的至少一部分或远离第二薄膜的至少一部分移动。
【专利说明】折叠的静电扬声器
【背景技术】
[0001]扬声器可以基于动态原理、压电原理或者静电原理进行设计。需要基于这些原理中的任何一个原理来产生高质量的扬声器。
【发明内容】
[0002]本发明的实施例涉及一种折叠的静电扬声器。不例性扬声器包括:第一薄膜；第一电极，其中，第一电极基本上平行于第一薄膜的至少一部分；第二薄膜，第一薄膜的至少一部分连接到第二薄膜的至少一部分；第二电极，其中，第二电极基本上平行于第二薄膜；第一开口，被限定在第一薄膜的至少一部分与第二薄膜的至少一部分之间以接收和释放空气；其中，将第一极化电压施加在第一薄膜与第一电极之间；其中，将第二极化电压施加在第二薄膜与第二电极之间；其中，第一薄膜的至少一部分和第二薄膜的至少一部分基本上垂直于第一开口的至少一部分移动；并且其中，第一薄膜的至少一部分朝着第二薄膜的至少一部分或远离第二薄膜的至少一部分移动。
[0003]在一些实施例中，第一薄膜的至少一部分和第二薄膜的至少一部分中的至少一个是可在第一开口的至少一部分附近旋转的。
[0004]在一些实施例中，第一极化电压产生了在第一薄膜的至少一部分与第一电极之间的吸引力或排斥力。
[0005]在一些实施例中，第一极化电压包括静态极化电压，并且其中，吸引力或排斥力包括静态的吸引力或排斥力。
[0006]在一些实施例中，在第一薄膜的至少一部分朝着第二薄膜的至少一部分或远离第二薄膜的至少一部分移动时，扬声器产生声学声音。
[0007]在一些实施例中，声学声音基于动态音频信号。
[0008]在一些实施例中，在空气从第一开口的至少一部分释放时，第一薄膜的至少一部分朝着第二薄膜的至少一部分移动，并且其中，在空气被接收入第一开口的至少一部分中时，第一薄膜的至少一部分远离第二薄膜的至少一部分移动。
[0009]在一些实施例中，扬声器包括耳机。
[0010]在一些实施例中，扬声器包括喇叭。
[0011]在一些实施例中，在第一薄膜的至少一部分与第一电极之间的距离小于或等于预先确定的距离。
[0012]在一些实施例中，第一极化电压等于、小于或大于第二极化电压，并且其中，第一极化电压小于或等于预先确定的电压。
[0013]在一些实施例中，通过使用外部电压源来施加第一极化电压。
[0014]在一些实施例中，通过使用驻极体来施加第一极化电压。
[0015]在一些实施例中，与第一薄膜的一部分或第二薄膜的至少一部分中的至少一个相关联的面积大于与第一开口的至少一部分相关联的面积。
[0016]在一些实施例中，将扬声器封装到电气封装中。[0017]在一些实施例中，扬声器的深度小于或等于与频率相关联的波长，所述频率与从扬声器产生的声音相关联。
[0018]在一些实施例中，频率包括最大频率。
[0019]在一些实施例中,扬声器不包括磁体。
[0020]在一些实施例中，扬声器包括磁强计或罗盘仪中的至少一个。
[0021]在一些实施例中，提供了一种用于提供折叠的静电扬声器的方法。所述方法包括:提供第一薄膜；提供第一电极，其中，第一电极基本上平行于第一薄膜的至少一部分；提供第二薄膜，将第一薄膜的至少一部分连接到第二薄膜的至少一部分；提供第二电极，其中，第二电极基本上平行于第二薄膜的至少一部分；将第一极化电压施加在第一薄膜与第一电极之间；将第二极化电压施加在第二薄膜与第二电极之间；其中，在第一薄膜的至少一部分与第二薄膜的至少一部分之间限定了第一开口 ；其中，第一薄膜的至少一部分和第二薄膜的至少一部分基本上垂直于第一开口移动；并且其中，第一薄膜的至少一部分朝着第二薄膜的至少一部分或远离第二薄膜移动。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]已如此概括地描述了本发明的实施例，现在将参考附图，其中:
图1是根据本发明的实施例的示例性折叠的静电扬声器元件；以及
图2是根据本发明的实施例的与构建折叠的静电扬声器元件相关联的示例性生产流程。
【具体实施方式】
[0023]现在可以在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，其中，示出了本发明的实施例的一些，但不是全部。实际上，本发明可以许多不同的形式体现，并且应当不被理解为受限于本文中叙述的实施例；相反，提供这些实施例，使得该公开内容可以满足适用的法律要求。相同的数字通篇指代相同的元件。
[0024]本发明涉及折叠的静电扬声器。扬声器可以是耳机(例如，需要放在耳朵附近的微扬声器)或通用扬声器(例如，不需要放在耳朵附近的喇叭)。在一些实施例中，扬声器可以是移动装置(例如，便携式音乐播放器、计算装置、诸如移动电话的移动计算装置等等)的一部分。如本文中使用的，扬声器也可以被称作元件或扬声器元件。
[0025]存在用于设计耳机的若干原理。第一原理是动态原理。基于该原理的耳机包括在磁间隙中的线圈，其中，线圈机械地连接到薄膜。如本文中使用的，薄膜是用来产生或传输声音的薄层。使流过线圈的电流变化产生了摇动薄膜的机械力，由此发出声音。第二原理基于压电材料。此处，在压电元件两端施加的电压改变了压电元件的形状，由此发出声音。
[0026]用于设计耳机的另一个原理是静电原理。例如，可以在两个电极之间的放置薄膜。将极化电压和音频信号电压施加到该构造，使得在薄膜与两个电极中的一个电极之间形成了吸引力，并且同时地，在该薄膜与另一个电极之间形成了排斥力。在另一个示例中，将电极堆叠在彼此之后。通过在彼此之后堆叠电极，与电极相关联的薄膜沿着与薄膜之间的开口相同的轴平行地移动。这使得能够增加扬声器效率，并且也使得在每一个电极与薄膜之间的距离更大，由此允许更大的偏移水平。如本文中使用的，偏移指的是由薄膜从其静止位置行进的距离(例如，线性距离)。
[0027]在本发明的实施例中，在导电薄膜与基本上平行于该导电薄膜设置的至少一个电极之间施加电压。所施加的电压产生在导电薄膜与至少一个电极之间的吸引力和排斥力，引起通过薄膜的移动所产生的声音。在将静电原理用在设计扬声器中的情况下，存在若干优点。扬声器具有低的移动质量(例如，小于或等于预先确定的阈值质量)。此外，扬声器不包括磁体，由此允许在扬声器中安装磁强计或罗盘仪。这些优点在基于任何动态原理的扬声器中是不可能的。
[0028]在基于静电原理设计扬声器的情况下存在一些挑战。例如，在薄膜与电极之间的短的距离产生了在薄膜与电极之间的大的力(例如，吸引力或排斥力)但小的最大偏移。如本文中使用的，偏移指的是由薄膜从其静止位置行进的距离(例如，线性距离)。此外，在薄膜与电极之间的大的距离产生了低的力但高的偏移。此外，当在薄膜与电极之间的大的距离处要求大的力时，要求高的极化电压。所以，为了达到所要求的声压水平，需要大的面积(例如，与薄膜或电极中的至少一个相关联的表面积)和/或高的偏移。本发明克服了与基于静电原理设计扬声器相关联的挑战。
[0029]在一些实施例中，提供了静电扬声器兀件。图1中图不了不例性静电扬声器兀件100。该兀件包括第一薄膜110、第一电极120、第一开口 130、第二薄膜140、第二电极150和第二开口 160。图1中也图示了 X轴170、y轴180和z轴190。开口(例如，第一开口 130)可以包括这样的空气开口，使得空气被接收入元件100或者从元件100释放。在本发明的实施例中，在薄膜(例如，第一薄膜110)与基本上平行于该薄膜的至少一个电极(例如，第一电极120)之间施加电压。所施加的电压产生在薄膜与至少一个电极之间的吸引力和排斥力，引起了通过薄膜的移动所产生的声音。
[0030]如本文中使用的，第一薄膜110可以指的是第一薄膜110的至少一部分(例如，边缘、角、表面、表面上的点等等)，第二薄膜140可以指的是第二薄膜140的至少一部分(例如，边缘、角、表面、表面上的点等等)，并且第一开口 130可以指的是由第一薄膜110和第二薄膜140限定的第一开口 130的一部分。第一薄膜110的至少一部分连接到第二薄膜140的至少一部分。所以，第一薄膜110和第二薄膜140可以在至少点、边缘或表面处进行连接。
[0031]元件110是可折叠的。这意味着第一薄膜110和第二薄膜120可以在开口 130附近(例如，环绕)以基本上垂直的方式进行移动或旋转。所以，第一薄膜I1和第二薄膜120能够在开口 130附近进行高达360度的旋转。所以，可以将第一薄膜110折叠到第二薄膜120上。通过将薄膜(和电极)折叠到彼此上，在将元件封装到小的电气封装(例如，深度小于或等于预先确定的深度的封装)中时可以最大化与元件相关联的放射表面(例如，与一个或多个薄膜相关联的表面)。举例来说，第一薄膜110和第二薄膜120围绕z轴在开口 130附近基本上垂直地进行旋转。通过将薄膜折叠到彼此上，发明使得能够增加总薄膜表面积，由此改善了由该元件产生的声音的质量。
[0032]如图1指示的，元件包括多个薄膜。多个薄膜成对地朝着彼此移动(例如，在在多个薄膜之间的开口附近进行旋转)以将空气挤压出开口，并且成对地远离彼此移动以将空气挤压入开口。虽然未在图1中图示为这样，但是放射面积(例如，第一薄膜110或第二薄膜120的表面积、第一薄膜110和第二薄膜120两者的组合的表面积等等)大于开口 130的面积。在薄膜(例如，第一薄膜110)与电极(例如，第一电极120)之间的距离是小的(例如，小于或等于预先确定的距离)，由此允许在低的极化电压(例如，小于或等于预先确定的极化电压)下的高的吸引力和排斥力(例如，大于等于预先确定的阈值力)。在一些实施例中，通过使用外部电压源来将极化电压施加至电极。在其它的实施例中，通过使用驻极体来将极化电压引入电极。驻极体是具有准永久电荷的电介质材料。施加至第一电极120的极化电压小于、等于或者大于施加至第二电极150的极化电压。相同或不同的电压源或驻极体将极化电压施加至第一电极120和第二电极150。施加至薄膜的极化电压包括产生静态力(例如，在薄膜与电极之间的吸引力和/或排斥力)的静态极化电压。该静态极化电压与施加至薄膜的导致由本文中描述的元件生成声学声音的音频信号电压(例如，动态音频信号电压)分开。
[0033]在一些实施例中，静电扬声器元件的深度小于或等于将通过使用该元件来产生的最高音频频率的一个波长。所以，对于中频段音频(例如，0.3到5kHz)，该深度大约是几分米(例如，Idm),并且对于20kHz音频，该深度大约是几毫米。20kHz音频与约17mm (空气，常温)的波长相关联。所以，扬声器的深度大约为10mm，并且在20kHz处仍具有高效率(例如，大于等于预先确定的效率的效率)。
[0034]现在参考图2，图2呈现了与折叠的静电耳机相关联的生产流程200。可以以不同于图2中呈现的顺序的顺序来执行图2中呈现的各种过程块。在块210处，生产流程包括:提供第一薄膜，以及提供第一电极，其中，第一电极基本上平行于第一薄膜，以及提供用于接收和释放空气的第一开口。在块220处，生产流程包括提供第二薄膜，以及提供第二电极，其中，第二电极基本上平行于第二薄膜。在块230处，生产流程包括将第一极化电压施加在第一薄膜与第一电极之间，以及将第二极化电压施加在第二薄膜与第二电极之间。
[0035]在一些实施例中，可以提供用于选定静电扬声器兀件的各种组件或用于帮助构建静电扬声器元件的计算机程序产品。计算机程序产品包括非瞬态计算机可读媒介，其包括配置为选定静电扬声器元件的各种组件或帮助构建静电扬声器元件的代码。如本文中使用的，元件或扬声器元件可以指的是扬声器、构造、设备或系统。
[0036]虽然上面刚刚已经描述了本发明的许多实施例，但是本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应当被理解为受限于本文中叙述的实施例；相反，提供了这些实施例，使得该公开内容将满足适用的法律要求。也将理解的是，在可能的情况下，本文中描述的和/或预期的本发明的实施例中的任何一个实施例的优点、特征、功能、装置和/或操作方面中的任何一个可以被包含在本文中描述的和/或预期的本发明的其它实施例中的任何一个实施例中，和/或反之亦然。此外，在可能的情况下，在本文中以单数形式表达的任何项目意味着也包括复数形式，和/或反之亦然，除非另有明确地说明。如本文中使用的，“至少一个”将意味着“一个或多个”，并且这些短语意在可交换。此外，术语“一”和/或“一个”将意味着“至少一个”或“一个或多个”，即便也在本文中使用短语“一个或多个”或“至少一个”。相同的数字通篇指代相同的元件。
[0037]如将由本领域普通技术人员考虑到该公开内容时理解的，本发明可以包括和/或体现为设备(包括例如系统、机器、装置、计算机程序产品等等)、方法(包括例如商业方法、计算机实现的程序等等)或者前述的任何组合。因此，本发明的实施例可以采取完全的商业方法实施例、完全的软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码、数据库中存储的程序等等)、完全的硬件实施例或者组合商业方法、软件和硬件方面的实施例(其在本文中一般可以被称作“系统”)的形式。此外，本发明的实施例可以采取包括计算机可读存储媒介的计算机程序产品的形式，所述计算机可读存储媒介在其中存储有一个或多个计算机可执行程序代码部分。如本文中使用的，可以包括一个或多个处理器的处理器可以“被配置为”以多种方式来执行特定功能，所述方式包括例如通过经由执行一个或多个体现在计算机可读媒介中的计算机可执行程序代码部分来使一个或多个通用电路执行该功能，和/或通过使一个或多个专用电路执行该功能。
[0038]将理解的是，可以利用任何合适的计算机可读媒介。计算机可读媒介可以包括但不限于非瞬态计算机可读媒介，诸如:有形的电、磁、光、电磁、红外和/或半导体系统、装置和/或其它设备。例如，在一些实施例中，非瞬态计算机可读媒介包括有形的媒介，诸如:便携式计算机软盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPR0M或闪存存储器)、光盘只读存储器(CD-ROM)和/或一些其它的有形的光和/或磁存储装置。然而，在本发明的其它实施例中，计算机可读媒介可以是瞬态的，诸如例如传播信号，其包括体现在其中的计算机可执行程序代码。
[0039]用于执行本发明的操作的一个或多个计算机可执行程序代码部分可以包括面向对象的、脚本的和/或非脚本的编程语言，诸如例如Java、Perl、Smalltalk、C++、SAS、SQL、Python、Objective C、JavaScript等等。在一些实施例中，用于执行本发明的实施例的操作的一个或多个计算机可执行程序代码部分以常规的过程编程语言(诸如“C”编程语言和/或类似的编程语言)进行书写。计算机程序代码可以替换地或附加地以一个或多个多范式编程语言(诸如例如F#)进行编写。
[0040]本文中参考设备和/或方法的流程图图解和/或框图描述了本发明的一些实施例。将理解的是，包含在流程图图解和/或框图中的每一个块，和/或包含在流程图图解和/或框图中的块的组合可以由一个或多个计算机可执行程序代码部分来实现。可以将这些一个或多个计算机可执行程序代码部分提供给通用计算机、专用计算机和/或一些其它可编程数据处理设备的处理器，以便产生特别的机器，使得经由计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器执行的一个或多个计算机可执行程序代码部分创建了用于实现由一个或多个流程图和/或一个或多个框图块表示的步骤和/或功能的机制。
[0041]可以将一个或多个计算机可执行程序代码部分存储在瞬态和/或非瞬态计算机可读媒介(例如，存储器等等)中，其可以命令、指令和/或使计算机和/或其它可编程数据处理设备以特别的方式运行，使得存储在计算机可读媒介中的计算机可执行程序代码部分产生包括指令机制的制造物品，所述指令机制实现了在一个或多个流程图和/或一个或多个框图块中指定的步骤和/或功能。
[0042]也可以将一个或多个计算机可执行程序代码部分加载到计算机和/或其它可编程数据处理设备上，以便使一系列操作步骤在计算机和/或其它可编程设备上执行。在一些实施例中，这产生了计算机实现的处理，使得在计算机和/或其它可编程设备上执行的一个或多个计算机可执行程序代码部分提供了用来实现在一个或多个流程图中指定的步骤和/或在一个或多个框图块中指定的功能的操作步骤。可替换地，计算机实现的步骤可以与操作员和/或人类实现的步骤相组合，和/或用操作员和/或人类实现的步骤来取代，以便执行本发明的实施例。
[0043]尽管已经描述并在附图中示出了特定的示例性实施例，但是，将理解的是，这样的实施例对于宽泛的发明仅是说明性的且不是限制性的，并且该发明不被限制于示出并描述的特定的构造和布置，因为除了上面段落中叙述的那些以外，各种其它的改变、组合、省略、修改和替换都是可能的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以配置刚刚描述的实施例的各种改编、修改和组合。所以，将理解的是，在所附权利要求的范围内，可以除了如本文中具体描述的以外实践本发明。
【权利要求】
1.一种折叠的静电扬声器，包括: 第一薄膜； 第一电极，其中所述第一电极基本上平行于所述第一薄膜的至少一部分； 第二薄膜，所述第一薄膜的至少一部分连接到所述第二薄膜的至少一部分； 第二电极，其中，所述第二电极基本上平行于所述第二薄膜； 第一开口，被限定在所述第一薄膜的至少一部分与所述第二薄膜的至少一部分之间以接收和释放空气； 其中，将第一极化电压施加在所述第一薄膜与所述第一电极之间； 其中，将第二极化电压施加在所述第二薄膜与所述第二电极之间； 其中，所述第一薄膜的至少一部分和所述第二薄膜的至少一部分基本上垂直于所述第一开口的至少一部分移动；以及 其中，所述第一薄膜的至少一部分朝着所述第二薄膜的至少 一部分或远离所述第二薄膜的至少一部分移动。
2.权利要求1所述的扬声器，其中，所述第一薄膜的至少一部分和所述第二薄膜的至少一部分中的至少一个可在所述第一开口的至少一部分附近旋转。
3.权利要求1所述的扬声器，其中，所述第一极化电压产生了在所述第一薄膜的至少一部分与所述第一电极之间的吸引力或排斥力。
4.权利要求3所述的扬声器，其中，所述第一极化电压包括静态极化电压，并且其中，所述吸引力或排斥力包括静态的吸引力或排斥力。
5.权利要求1所述的扬声器，其中，在所述第一薄膜的至少一部分朝着所述第二薄膜的至少一部分或远离所述第二薄膜的至少一部分移动时，所述扬声器产生声学声音。
6.权利要求5所述的扬声器,其中,所述声学声音基于动态音频信号。
7.权利要求1所述的扬声器，其中，在空气从所述第一开口的至少一部分释放时，所述第一薄膜的至少一部分朝着所述第二薄膜的至少一部分移动，并且其中，在空气被接收入所述第一开口的至少一部分中时，所述第一薄膜的至少一部分远离所述第二薄膜的至少一部分移动。
8.权利要求1所述的扬声器，其中，所述扬声器包括耳机。
9.权利要求1所述的扬声器，其中，所述扬声器包括喇叭。
10.权利要求1所述的扬声器，其中，在所述第一薄膜的至少一部分与所述第一电极之间的距离小于或等于预先确定的距离。
11.权利要求1所述的扬声器，其中，所述第一极化电压等于、小于或大于所述第二极化电压，并且其中，所述第一极化电压小于或等于预先确定的电压。
12.权利要求1所述的扬声器，其中，通过使用外部电压源来施加所述第一极化电压。
13.权利要求1所述的扬声器，其中，通过使用驻极体来施加所述第一极化电压。
14.权利要求1所述的扬声器，其中，与所述第一薄膜的一部分或所述第二薄膜的至少一部分中的至少一个相关联的面积大于与所述第一开口的至少一部分相关联的面积。
15.权利要求1所述的扬声器，其中，将所述扬声器封装到电气封装中。
16.权利要求1所述的扬声器，其中，所述扬声器的深度小于或等于与频率相关联的波长，所述频率与从所述扬声器产生的声音相关联。
17.权利要求16所述的扬声器，其中，所述频率包括最大频率。
18.权利要求1所述的扬声器，其中，所述扬声器不包括磁体。
19.权利要求1所述的扬声器，其中，所述扬声器包括磁强计或罗盘仪中的至少一个。
20.—种用于提供折叠的静电扬声器的方法,所述方法包括: 提供第一薄膜； 提供第一电极，其中，所述第一电极基本上平行于所述第一薄膜的至少一部分； 提供第二薄膜； 将所述第一薄膜的至少一部分连接到所述第二薄膜的至少一部分； 提供第二电极，其中，所述第二电极基本上平行于所述第二薄膜的至少一部分； 将第一极化电压施加在所述第一薄膜与所述第一电极之间； 将第二极化电压施加在所述第二薄膜与所述第二电极之间； 其中，在所述第一薄膜的至少一部分与所述第二薄膜的至少一部分之间限定第一开 Π ； 其中，所述第一薄膜的至少一部分和所述第二薄膜的至少一部分基本上垂直于所述第一开口移动；以及 其中，所述第一薄膜的至少一部分朝着所述第二薄膜的至少一部分或远离所述第二薄膜移动。
【文档编号】H04R19/01GK104038876SQ201410076067
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2013年3月4日
【发明者】M.奈斯特伦 申请人:索尼株式会社