[发明专利]平板型扬声器

说明书

本申请是2000年1月17日提交的美国申请系列号No.60/177,033的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及扬声器，更具体一些，涉及具有平面矩形构形的扁平扬声器。

背景技术

多数扬声器被构造成具有装在一电磁驱动器组件上的锥形膜片。但是，传统的做法要求笨重的扬声器外壳，以便提高扬声器的效率，或提高由这种扬声器发出的声音的质量和带宽。许多其它的扬声器设计提出减小扬声器的尺寸，特别是厚度。尽管采用这种手段可以允许减小已知扬声器的厚度，但是它们通常不能像传统的锥形扬声器那样产生出同样的声音质量或输出声级。

近年来，逐渐需要生产出廉价的且厚度薄的小型扬声器，它们特别适应苛刻的环境条件，并且能在扬声器的整个使用寿命期间在宽的带宽范围内产生高的输出声级。这种应用包括汽车工业、计算机工业及类似产业。在扬声器的发展中，原有的手段通常不能满足这一需要。

因此，已经认识到需要制造更小型的平面型或平板型扬声器，以用在受限制的区域中，这种扬声器还能够在扬声器的整个使用寿命期间在宽的带宽范围内以高的输出声级发出声音。

用于传统扬声器的最普通的扬声器驱动器组件采用了一个音圈和固定在锥形膜片上的永磁铁，其中，经过音圈的变动的电流使膜片振动。当膜片振动时，产生作为声音而被感受到的空气波。具有传统的锥形扬声器的传统音圈驱动单元的效率非常低，只将不到百分之五左右的作用电能转变为声能。试图提高这些单元的效率的努力不合乎理想地要求笨重的扬声器外壳及类似结构。

大扬声器有很多缺点。例如，这些扬声器中所固有的巨大机械惯性减小了它们能振动的频率范围，而这又减小了它们能发出的声音的带宽。另一缺点为，这些扬声器不能用于要求安装在非常受限制的紧凑区中的应用场合。例如安装在汽车门板上等的这种应用通常要求比较扁平的小型扬声器结构。

用于音圈组件的另一种扬声器驱动器为压电式变换器。该压电式变换器利用了在受到电压作用时能进行机械振动的晶体材料。虽然压电式扬声器能够用在较紧凑的扬声器结构中，但是，通常所产生的晶体振动不能产生达到实用水平的声音输出和可复制的声音的宽带宽。因此，压电变换器式扬声器本身通常不能实现在许多空间受限制的应用场合中所需的高的声音输出水平和声音复制质量。

另一种可选择的扬声器驱动组件为静电驱动器，它利用一张薄片或薄膜作为与平板或平筛网耦合的声辐射器。薄膜与板通常作为电容器一起工作。使一音频信号与横跨电容器作用的高直流极化电压混合。当高的直流极化电压按照音频信号变化时，跨越电容器的静电荷也发生变化。当电荷变化时，则板与板之间的作用力也发生变化，该力又使薄膜振动。不过，静电驱动器要求有昂贵的直流电压源和变压器以进行工作，而该变压器又增加了扬声器的制造成本和尺寸。因此，静电式扬声器天生是昂贵而笨重的，并且通常不仅不能适用于一般的应用，而且更不能被应用于空间受限制的场合。

一种相对比较紧凑的平板型扬声器方案采用一个实心板作为声共振器，它通过被直接连接至传统的音圈上或压电驱动器上而被驱动。不过，实心板共振器难于产生宽的声带宽，除非它的振动特性与复杂的弯曲性能一致。为了将刚性板的构形做成能作相应地响应，必须精确地制造和装配板件，达到准确的公差。这不仅十分费时，而且成本很高，这种做法在扬声器设计中是很不合理的。因此，在空间受限制的应用中不能接受采用刚性板式平板型扬声器。

另一种现有技术中的平板型扬声器设计利用了一种在一框架中预先受到张力作用的单独的薄片或薄膜膜片。该单独的薄片起着声音共振器的作用。虽然薄膜片消除了刚性板膜片的成本高的缺陷，但是它也有其缺点。例如，难于在装配时获得恰当的预应力。此外，该预应力在扬声器的整个使用寿命期间必须保持基本恒定，以便能经久地产生优质的声音性能。要保持这一预应力是困难的，因为薄膜膜片的老化和热效应有随着时间的推移大大减小预应力的量的趋势。薄膜膜片式扬声器的另一缺点为，它很容易受到物理损坏如刺穿，该刺穿能大大降低扬声器的声音质量。因此，薄膜膜片式平板型扬声器虽然可用在空间受限制的应用场合，但是它不能令人满意地在扬声器的整个使用寿命期间一致地和可重复地产生高质量的声音输出。