改进的静电式换能器制造技术

一种静电式换能器(100)，包括具有通孔(112)阵列的导电背板构件(102)；设置在背板构件(102)上的间隔构件(104)，所述间隔构件(104)具有通过其的孔(114)阵列，各孔(114)的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍；以及设置在间隔构件(104)上的柔性导电膜(106)。所述换能器(100)布置成在使用中施加电势，所述电势产生背板构件(102)和膜(106)之间的静电吸引力，从而使膜(106)横跨间隔构件(104)中的所述孔的部分朝着所述背板构件(102)移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种静电式换能器，特别是但不仅限于适于重现音频信号的扬声器。
技术介绍
传统的静电式扬声器包括设置在两个多孔导电背板之间以形成电容器的导电膜。直流偏压作用于该膜，而交流信号电压作用于两个背板。可能需要数百甚至数千伏的电压。信号导致了施加于带电荷的膜上的静电力，该带电荷的膜移动从而驱动在其任一侧的空气。在US 7095864中，公开了一种包括多层板的静电式扬声器。电绝缘层夹在两个导电外层之间。绝缘层在其一侧上具有圆形凹陷。当直流偏压加到两个导电层上时，其中一层的部分被吸引到绝缘层上从而形成了跨越凹陷的小鼓皮。当施加交流信号时，鼓皮共振，并且部分导电层振动从而产生了要求的声音。在WO 2007/077438中公开了包括多层板的又一种类型的静电式扬声器。电绝缘层夹在两个导电外层之间。在这种布局中，其中一个导电外层是多孔的，例如可以是设有尺寸通常是0.11mm的孔隙的编织丝网。在US 2009/0304212中公开了一种包括导电背板的静电式扬声器，该导电背板设有通气孔阵列以及间隔件阵列。在该背板上放置有包括介电体和导电膜的膜。背板和膜之间的间隔大约是0.1mm，施加于导电背板和导电膜的低电压会推动膜从而生成音频。该类型静电扬声器的一个问题是使膜获得足够的位移。WO 2012/156753公开了一种静电式换能器，包括具有通孔的导电第一层，在第一层上的柔性绝缘第二层，和设置在第二层上的柔性导电第三层。在第一和第二层之间或者在第二和第三层之间设置间隔。第一和第二层之间的间隔允许第二和第三层运动的更大自由度，允许第二和第三层更大的位移。发现第二和第三层之间的间隔也能改进声学性能。然而，仍需要进一步改进这种类型静电式换能器的声学性能。
技术实现思路
从第一方面看时，本专利技术提供的静电式换能器包括：具有通孔阵列的导电背板构件；设置在所述背板构件上的间隔构件，所述间隔构件具有通过其的孔阵列，各孔的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍；以及设置在所述间隔构件上的柔性导电膜；其中，所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力，从而使所述膜横跨所述间隔构件中的孔的部分朝着所述背板构件移动。因此，本领域的技术人员将看出，设置在间隔构件中的孔配合膜以提供产生鼓皮效应的区域的阵列。当孔全程具有类似的尺寸时，发现可以实现最佳性能。最大和最小横向尺寸的比率可以小于1.5，例如小于1.2。此外，在静电势下降(因此静电力减小)时，膜中在其部分朝向背板构件移动时产生的张力提供回复力。因此，本专利技术通过有效地将“回复弹簧”引入到换能器，对以前类似的传感器进行了改进，显著地提高了其声学性能。例如这种布置可以增加可用频率范围，并且提高由换能器产生的声音的整体品质。在一些实施例中已经观察到，这种布置在200Hz和5kHz之间的声压级中表现出6dB的增加。所述膜可以被布置成，其最初不与所述间隔构件接触，即施加零电势时。在这种情况下，通过吸引膜到背板构件的电势的应用，可以使膜与间隔构件接触。膜横跨间隔构件中孔的部分因此能够以上述方式响应电势移动。此外，膜可以保持与间隔构件的接触，例如通过机械预张力、通过结合或者通过电势。例如，可以应用直流偏向电势以维持膜与间隔构件的接触，同时除直流信号之外，交流驱动信号驱动所述部分横跨孔的移动。如上概述的本专利技术可以被应用到所谓的推挽式换能器，其中两个背板构件被设置在膜的任一侧，以在两个方向上移动其。然而在优选实施例中，所述换能器在使用中被布置成，应用只产生背板构件和膜之间有静电吸引力的电势。在这种布置中，只有单个背板构件是必须的。但是上文提到的回复力允许实现良好的声学性能。这种布置本身是新颖的且创造性的，因此从第二方面看时，本专利技术提供的静电式换能器包括：具有通孔阵列的导电背板构件；设置在所述背板构件上的间隔构件，所述间隔构件具有通过其的孔阵列；以及设置在所述间隔构件上的柔性导电膜；其中，所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势仅产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力，从而使所述膜横跨所述间隔构件中的孔的部分朝着所述背板构件移动。对于孔可以使用任何合适的形状，但是在优选实施例中由于上述原因，所述孔中的每一个的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍。除非另有明确说明，下文讨论的特征可以被应用到本专利技术的第一方面或者本专利技术的第二方面。间隔构件中孔的尺寸、形状、间距和图案可以影响引入到膜的张力的大小，并且影响膜产生张力的区域。因此，可以优化孔的尺寸、形状、间距和图案以生成所需的张力量，或者最大化膜中生成的张力。在一些实施例中，所述孔的形状选自圆形、六边形、正方形和椭圆形。然而，也可以是其他形状。间隔构件中的孔可以具有任何合适的尺寸，但是在一些实施例中，所述孔的最大横向尺寸在1mm和50mm之间，例如在10mm和40mm之间，例如在20mm和30mm之间，例如大约25mm。在一些实施例中，间隔构件的孔大于背板构件中的通孔。所述孔的最大横向尺寸比所述背板构件中的所述通孔的所述最大横向尺寸大2到50倍，例如大10到40倍，例如大20到30倍，例如大大约25倍。间隔构件中孔之间的间距可以具有任何合适的尺寸。但是，当声音通过膜仅在或者主要在其在间隔构件的孔上自由振动的地方生成时，优选孔之间的间距比孔的尺寸小得多。但是，间距不应该小到对通过间隔构件提供给膜的支撑有不利的影响，或者小到由于间隔构件的反作用力的压力，对膜造成损坏。因此，在优选实施例中，所述间隔构件中所述孔之间的所述间距在1和5mm之间，例如在2和4mm之间，例如大约3mm。在一些实施例中，间隔构件中的每个孔具有相同的尺寸和形状。然而这不是必需的：间隔构件中的孔可以具有不同的尺寸和不同的形状。例如，间隔构件可以具有包括一些20mm且圆形的孔和一些30mm且圆形的孔的孔的阵列。作为另一个例子，间隔构件可以具有一些六边形的孔和一些正方形的孔。孔的尺寸、间距、形状和/或图案可以横跨间隔构件的表面变化。例如，较大的孔可以朝向间隔构件的中心设置，而较小的孔可以朝向边缘设置。作为另一个例子，间隔构件可以在其一部分中具有六边形孔的六方形阵列，而在其另一部分中具有正方形孔的正方形阵列。孔可以被以任何合适的图案或排列布置。然而，正如上文所讨论的，优选在一些情况下，孔之间的间距不太大以便最大化膜能够在间隔构件的孔上振动的区域。因此，在一些实施例中，孔被以六方密堆阵列布置。在其他一些实施例中，孔被以正方形的晶格排列布置。孔可以具有合适的形状以最小化孔之间的间距，即基本上网格形状。例如，如果阵列是六方密堆阵列，孔可以为六边形(即蜂窝状排列)。如果孔以正方形的晶格排列布置，孔可以为正方形。然而，未必如此。例如，复数个孔可以是以正方形晶格排列或者以六方密堆排列布置的复数个圆形。其它晶格排列也是可以的，并且在一些实施例中，孔被随机布置。由于上述膜中的张力具有优势，需要优化换能器的结构以便优化膜中的张力。以这种方式影响换能器性能的因素是在换能器的制造阶段被引入的任何膜的张力。例如，当组装背板构件、间隔构件和膜时，它们可以被结合在一起(例如如下文中进一步讨论的，在数个构件的边缘，或者横跨构件的表面)以便引入膜的预张力。尤其需要最大化膜的振动幅度，因为这可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静电式换能器，包括：具有通孔阵列的导电背板构件；设置在所述背板构件上的间隔构件，所述间隔构件具有通过其的孔阵列，各孔的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍；以及设置在所述间隔构件上的柔性导电膜；其中，所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力，从而使所述膜横跨所述间隔构件中的孔的部分朝着所述背板构件移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 GB 1402362.61.一种静电式换能器，包括：具有通孔阵列的导电背板构件；设置在所述背板构件上的间隔构件，所述间隔构件具有通过其的孔阵列，各孔的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍；以及设置在所述间隔构件上的柔性导电膜；其中，所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力，从而使所述膜横跨所述间隔构件中的孔的部分朝着所述背板构件移动。2.一种静电式换能器，包括：具有通孔阵列的导电背板构件；设置在所述背板构件上的间隔构件，所述间隔构件具有通过其的孔阵列；以及设置在所述间隔构件上的柔性导电膜；其中，所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势仅产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力，从而使所述膜横跨所述间隔构件中的孔的部分朝着所述背板构件移动。3.如权利要求2所述的静电式换能器，其中各所述孔的最大横向尺寸小于最小横向尺寸的两倍。4.如权利要求1或3所述的静电式换能器，其中所述最大和最小横向尺寸的比率小于1.5，优选小于1.2。5.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述膜布置成施加零电势时不与所述间隔构件接触。6.如权利要求1到4所述的静电式换能器，其中保持所述膜与所述间隔构件接触。7.如权利要求6所述的静电式换能器，其中通过机械预张力、通过结合和/或通过电势保持所述膜与所述间隔构件接触。8.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述换能器布置成在使用中施加电势，所述电势仅产生所述背板构件和所述膜之间的静电吸引力。9.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述孔的形状选自圆形、六边形、正方形和椭圆形。10.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述孔的最大横向尺寸在1mm和50mm之间，优选在10mm和40mm之间，更加优选在20mm和30mm之间。11.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述孔的最大横向尺寸比所述背板构件中的所述通孔的所述最大横向尺寸大2到50倍，优选大10到40倍，更加优选大20到30倍。12.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述间隔构件中所述孔之间的所述间距在1和5mm之间，优选在2和4mm之间，更加优选大约3mm。13.如前述任一权利要求所述的静电式换能器，其中所述间隔构件中的每个孔具有相同的尺寸和形状。14.如权利要求1到12中任一所述的静电式换能器，其中所述孔阵列中的一些孔具有与...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓肯·比尔森，布莱恩·阿特金斯，凯文·沃尔什，
申请(专利权)人：沃威音响技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB