動圈式(Moving Coil)揚聲器自1920 年代發展至今已有80 多年的歷史，由於其性能穩定、可靠度佳及製程成熟，目前市場上大部分的揚聲器幾乎都是以此架構進行開發與生產。動圈式揚聲器基本結構是依據佛萊明左手定則(Fleming’s Left Hand Rule)，將一音圈置入磁氣迴路之中，當交流電流通過音圈，使音圈受力並在磁隙中往復運動（圖一(a)）。透過紙盆振膜與音圈的結合，振膜將連動往復式活塞運動，並振盪空氣製造聲場輻射出去（圖一(b)）。近二十年來，隨著顯示器科技的突飛猛進，多媒體影音消費市場從原本的陰極射線管之立體結構時代，快速進入全新的超薄平面顯示技術時代。新的顯示技術包括以發光二極體(Light Emitting Diode; LED)為背光源的液晶顯示器(Liquid Crystal Display; LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器和電子紙(Epaper)技術相繼問世，厚度已經可以薄型化到公厘等級，並且朝向可撓化的趨勢發展（圖二）。
圖一、(a)佛萊明左手定則；(b)動圈式揚聲器驅動
圖二、工研院應用軟性電子基板開發出6 吋彩色可撓曲顯示器
對於未來，多媒體影音的電子產業發展，可預見即將進入一全新的超薄型、省電、可撓化及輕量化的時代。由於傳統動圈式揚聲器先天的結構限制，目前市面上約1 公分等級厚度的可攜式之平板電腦、智慧型手機和超薄電視，在應用上已經面臨發展上的極限。在此背景下，超薄平面揚聲器技術近年來開始受到各界矚目，本文將分別針對幾種著名的案例做深入的探討。
要精準預測超薄可撓平面揚聲器市場規模並非容易，因為超薄、可撓、平面型態之揚聲器是一種潛在之需求，可分為三大塊應用情境，一是取代現有音響使用之揚聲器，市場滲透之力道在於性價比（品質/ 價格）；二是以超薄平面之特性，取代現有3C 產品之市場，市場滲透之力道在於價格是否夠低；三是利用超薄可撓平面之特性，創造新的需求，如將揚聲器與紡織品結合，以便於攜帶，或將揚聲器結合設計內建於家庭或汽車上等創新應用，此時創造市場之力道在於品質與設計。但超薄可撓平面揚聲器技術原理各異，其品質也不一，無法明確估算未來的市場規模。2008 年工研院委託市調公司拓墣研究軟性揚聲器未來市場，表一為軟性揚聲器目標應用市場，依據品質及價格之差異，未來軟性揚聲器在表一應用項目中，預估市場為數億到數十億美元之規模。
聚偏氟乙烯壓電揚聲器
日本的NHK 研究所於2003 年針對未來的可攜式電視，開始發展可撓式透明揚聲器，所使用的透明壓電材料是將經過單軸向延伸的聚偏氟乙烯(PVDF)，以適當的極化處理，並雙面塗佈上透明的聚噻吩(PEDOT:PSS)做為電極，製成具透明可撓之壓電材料。最後將此透明可撓之壓電材料與200 微米的聚醚O(PES)塑膠片黏合。
奈米碳管揚聲器
中國大陸之清華大學開發出奈米碳管薄膜揚聲器，這種利用奈米碳管做成薄膜的揚聲器不僅透明，還可撓曲。其運作原理是當聲音電訊號通過奈米碳管薄膜時，奈米碳管薄膜可視為一電阻器，奈米碳管薄膜會隨著聲音電訊號快速的膨脹，因為奈米碳管薄膜的高散熱特性，瞬間又使薄膜收縮。
可撓式駐極體揚聲器
靜電式電容電聲轉換器(Electro-acoustic Transducer)最早發展於1920 年代，靜電式電容致動器的結構是兩片開孔率30% 以上的孔洞金屬板，中間分別以絕緣間隔墊片夾持導電振膜，形成一類似電容器的元件，如圖十三所示。靜電式揚聲器的運作原理，由直流電壓放大器提供500~1,500 伏特偏壓給導電振膜，交流訊號經由繞線式變壓器(Coil-type Transformer)升壓後，負載於孔洞金屬板。依據庫倫力公式，由孔洞金屬板上之交流電壓與導電振膜上之直流偏壓所形成之空間電場，產生非接觸作用推力於導電振膜，藉由振膜振動壓縮空氣……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：柯文清、蕭文欣、李世光/國立台灣大學應力所
★本文節錄自「工業材料雜誌292期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9269