TWI468024B

TWI468024B - 產生壓力波之裝置及方法

Info

Publication number: TWI468024B
Application number: TW96117974A
Authority: TW
Inventors: Yuval Cohen; Daniel Lewin; Shay Kaplan
Original assignee: Audio Pixels Ltd
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2015-01-01
Also published as: JP5335774B2; US8374056B2; CN101884225B; WO2007135678A3; KR101343143B1; EP2025196A1; WO2007135682A3; WO2007135682B1; EP2158787A2; AU2007252849A1; MY149956A; WO2007135678B1; WO2007135681A1; KR20090082310A; TW200744944A; JP2009538222A; ES2388392T3; AU2007252849B2; EP2158787B1; ATE553603T1

Description

產生壓力波之裝置及方法

主張優先權自於2006年5月22日申請的美國臨時專利案第60/802,126號，且標題為“An apparatus for generating pressure”以及自於2007年4月2日申請的美國臨時專利案第60/907,450號，且標題為“Apparatus for generating pressure and methods of manufacture thereof”，以及自於2007年5月3日申請的美國臨時專利案第60/924,203號，且標題為“Apparatus and Methods for Generating Pressure Waves”。

本發明大致上係有關於致動器(actuator)，尤其係有關於揚聲器。

目前相信，包含微致動器之一陣列的致動器可由以下美國專利文件代表，除非有其他的可做說明：2002/0106093：其中摘要；圖1－42以及第0009、0023及0028段顯示電磁輻射、致動器以及轉換器(transducer)與靜電裝置。6,373,955：其中摘要及第4列、第34行至第5列、第55行顯示一陣列之轉換器。

JP 2001016675：其中摘要表示聲音輸出一陣列之轉換器。6,963,654：其中摘要；圖1－3、7－9及第7列、第41行至第8列、第54行顯示以一電磁力為基礎之轉換器操作。6,125,189：其中摘要；圖1－4以及第4列、第1行至第5列、第46行顯示包括靜電驅動之一電聲轉換單元(electro－acoustic transducing unit)。

WO 8400460：其中摘要顯示具有一陣列之磁鐵的一電磁聲轉換器。4,337,379：其中摘要；第3列、第28－40行以及圖4、9顯示電磁力。4,515,997：其中摘要及第4列、第16－20行顯示音量標準。6,795,561：其中第7列、第18－20行顯示一陣列之微致動器。5,517,570：其中摘要顯示映射聲現象為離散的、可定址的聲素(sound pixel)。

JP 57185790：其中摘要顯示消除對一數位類比轉換器(D/A converter)的需要。

JP 51120710：其中摘要顯示一數位揚聲器系統，其不需要任何數位類比轉換器。

JP 09266599：其中摘要顯示直接應用數位信號於一揚聲器。6,959,096：其中摘要及第4列、第50－63行顯示在一陣列中排列的一複數個轉換器。

用以製造聚合物磁鐵的方法在以下出版物中描述：Lagorce,L.K.and M.G.Allen,“Magnetic and Mechanical Properties of Micro－machined Strontium Ferrite/Polyimide Composites”，1997年12月份IEEE微機電系統期刊6(4)。

Lagorce,L.K.,Brand,O.and M.G.Allen,“Magnetic micro actuator based on polymer magnets”，1999年三月份IEEE微機電系統期刊8(1)。

Nakaya之美國專利案第4,337,379號說明包括如圖4A所示之一如線圈般的結構的一平面電氣力電聲轉換器。

Sotme等人之美國專利案第6,963,654號說明一隔板、平坦型的聲轉換器以及一平坦型的隔板。Sotma系統中包括如圖7中所示之一如線圈般的結構。

所有出版物及專利文件中揭露之技術已於說明書以及於此直接或間接地引用的出版物及專利文件中所陳述，並於此併入文中以供參考。

本發明提供根據其一較佳實施例之一陣列之微揚聲器，用於產生一聲音，其相對應以接收聲音強度，編碼為一數位輸入信號，其中各微揚聲器包括一移動元件；實質上配置所有移動元件以移動於一長振動衝程(long oscillating stroke)，其對施加一交互電磁力反應；限制或允許自該陣列選擇之元件與該對靜電力反應之振動衝程反應，該靜電力係施加於其且強過電磁力，並且一般而言為彈簧回縮力(spring retraction force)，因此振動元件之數目實質上與編碼為數位信號之聲音強度成比例。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，個別定址所選元件。或者、或另外，以群組定址所選元件。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，配置2n個元件以對輸入信號之(n＋k)個位元之值反應而移動或限制移動。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，元件包含被順從的彎曲部份所限制之一板。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，元件被配置為具有蛇形彎曲部份(serpentine flexure)之一圓板。

另外根據本發明之一較佳實施例，元件彎曲部份係由具足夠彈性之一材料所組成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，元件包含一自由浮動之移動元件。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，使用圍繞陣列之一線圈產生電磁力。

可使用層壓技術、及/或PCB製造技術、及/或晶圓結合技術及/或此等技術之合適組合供製造陣列。

亦根據本發明之一較佳實施例提供一致動器裝置，包含一電磁鐵，其產生一磁場，一電極，一可移動之磁力驅動部份運作以沿著磁場之一梯度移向或自電極移開，可移動部份包括安置於磁場內之一永久磁鐵，可移動元件之至少一部份具有一第一電位，且其中選擇地以一第二電位充電該電極，該第二電位與第一電位不同且運作以提供可移動部份之選擇的運動於與磁場反應之所欲運動方向，藉由選擇地靜電閂扣可移動部份，藉此，隨磁場反應之可移動部份被選擇性防止運動。

在其他實施例中，可構成致動電磁線圈為一傳導線，其沿著一線經過且載有電流，該線位於元件之側，為一電極層之一部份、一分隔層或於具有開口之一分離的類PCB層，其相對應於位於致動結構之下方或上方或上下方兩者之分隔層之隧道。

因此根據本發明之一較佳實施例提供一致動器裝置，用於產生一物理效果，其至少一屬性與根據一時鐘週期性取樣之一數位輸入信號之至少一特性相對應，該裝置包含至少一致動器裝置，各致動裝置包括一陣列之移動元件，其中各個別移動元件對交替的磁場反應，且在一交替的磁場存在時，被強迫沿著對在軸上運作之一電磁力反應之一個別軸交互地來回行進，至少一閂扣運作以選擇地閂扣該移動元件之至少一子集於至少一閂扣位置，藉此避免該個別移動元件對該電磁力反應，一磁場控制系統運作以接收時鐘信號，且因此以控制該電磁力應用至移動元件之陣列；以及一閂扣控制器運作以接收該數位輸入信號，且因此以控制該至少一閂扣。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，安置移動元件之陣列於一流體媒介內，且其中磁場控制系統及閂扣控制器之其中至少一個運作，以界定聲音之至少一屬性以與數位輸入信號之至少一特性相對應。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，聲音具有至少一波長，藉此界定在聲音中呈現之一最短波長，且其中各移動元件界定一截面，其垂直於其移動之軸，以及該截面界定義於其上之一最大尺寸，且其中各截面之最大尺寸為小，與最短波長相關。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，各截面之最大尺寸係小於最短波長之一數量級。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣包含一靜電閂扣。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣包含至少一電極且安置至少一空間維持器於移動元件之陣列及至少一電極之間。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一空間維持器係由一絕緣材料所形成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣包含針對各移動元件之二閂扣，運作以分別閂扣移動元件於二個閂扣位置。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，移動元件之至少一個包含一永久磁鐵。

更進一步跟舉本發明之一較佳實施例，移動元件之至少一個包含一傳導體。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，移動元件之至少一個係由一鐵磁材料形成。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，在閂扣控制運作中之至少一模態之閂扣控制器運作，以設定移動元件之數目，其對電磁力反應自由地振動，以實質地與在數位輸入信號中編碼之聲音信號強度資訊成比例。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，陣列包含一複數行之移動元件，其中接續行係互相地歪斜。

仍更進一步根據本發明之一較佳實施例，軸包含一第一半軸及一第二共線半軸，且該二閂扣位置包括一第一閂扣位置，安置於該第一半軸內，及一第二閂扣位置，安置在該第二半軸內。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，閂扣控制器運作以個別定址至少一些移動元件。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，閂扣控制器運作以集合地定址至少一群移動元件，其為移動元件陣列的子集合。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，閂扣控制器運作以集合地定址一序列群中的每一個，其特徵為，序列中的每一第nth群包含的移動元件數量為先前第(n－1)群數量的M倍，其中M為整數。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，移動元件之至少一個截面，界定一周圍且以連結於該周圍之至少一彎曲部份所限制。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一移動元件及拘束用之彎曲部分是由一單片材料所製成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一彎曲部分是蛇形。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一彎曲部分是彈性材料構成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，移動元件包含一自由浮動元件。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，電磁力是由利用包圍陣列之一繞線所產生。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，閂扣運作以選擇性地閂扣移動元件中的至少單一個，處於兩個閂扣位置中其一，以防止該單一個閂扣回應電磁力。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，亦提供一致動方法，用於產生一物理作用，其至少一屬性與根據一時鐘週期性取樣之數位輸入信號之至少一特性相對應，該方法包含提供至少移動元件之一陣列，強迫各元件沿著一分別的軸交互地來回行進，與一電磁力反應，該電磁力於是在當一交替的磁場存在時運作，選擇地閂扣至少一子集之移動元件於至少一閂扣位置，藉此避免個別移動元件對電磁力反應，接收該時鐘且因此控制電磁力對移動元件之陣列的施加，且接收數位輸入信號並且因此控制閂扣步驟。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，該閂扣包含一對靜電閂扣及至少一空間維持器，其分離該對閂扣且以一絕緣材料形成，並且其中該閂扣及至少一空間維持器係使用在電路板(PCB；printed circuit board)製程期間使用之技術與科技來製造。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，該移動元件陣列包含夾於一對電極層之間之一磁層，該等電極層以一對介電分隔層自該磁層分離。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，該等層之至少一個係使用晶圓結合技術製造。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，該等層之至少一個係使用層壓技術製造。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，該等層之至少一個係使用在有用的習知PCB製程中使用的技術及科技製造。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣具有切痕(notched)組態。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣具有環狀組態。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣具有孔洞組態。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣的一組態包涵依中央區域，其防止空氣通過，以便阻礙空氣的逃逸，以緩衝移動元件與閂扣間之接觸。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一移動元件的組態，供防止空氣洩漏經由至少一彎曲部分。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，本裝置一包含一空間維持器於移動元件之陣列及閂扣機制之間，該空間維持器界定一圓柱體，其具有一截面，且其中移動元件之至少一個包含伸長的元件，其截面夠小以迴避彎曲部份，及包含一頭元件(head element)安裝於其上，頭元件截面與圓柱體之截面相似。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一永久磁鐵是環狀。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，各移動元件具有第一及第二相對的表面，分別面對移動元件之運動軸之第一及第二端，並且安置至少一永久磁鐵於第一及第二表面之其中至少一個上。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，本方法亦包含將移動元件陣列處於運動，其包含使移動元件進入至少一閂扣位置。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一閂扣位置包含一頂閂扣位置及一底閂扣位置，安置移動元件之陣列至一閂扣位置的步驟，包括將移動元件之陣列中之每一移動元件帶入至少一閂扣位置。一般提供頂端及底端閂扣位置兩者給各移動元件，將陣列中之各移動元件帶入至少一閂扣位置的步驟通常包含將在陣列中移動元件之一第一子集帶入其閂扣位置，以及一第二子集，包含在陣列中所有剩餘的元件，將其等帶入其底端閂扣位置。第一及第二子集分別於其頂端及底端閂扣位置，由流體產生之總壓，例如在第一子集中由移動元件產生的流體總壓，與例如在第二子集中由移動元件產生的空氣流體總壓，兩者大小相等但相反方向。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，移動元件載有一預定極性的一電荷，每一移動元件定義一個別的自然共振頻率，藉此定義針對該移動元件陣列的一自然共振頻率區域，第一與第二靜電閂扣被提供，當被充電至相反於預定極性的一極性時，其運作供閂扣移動元件分別處於頂及底閂扣位置。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，將移動元件陣列處於運動包含：以與該預定極性相反之一極性，將包括在該第一子集中各移動元件之該第一靜電閂扣予以充電；以與該預定極性相反之一極性，將包括在該第二子集中各移動元件之該第二靜電閂扣予以充電；以及施加一交替的極性之電磁力序列至移動元件陣列，其中同一極性的接連的施加間之時間間隔會隨時間而變化，藉此界定該序列之一變化的頻率水準，藉此以在任何時間t增加所有移動元件之振動幅度，該等移動元件之個別自然共振頻率與在時間t之頻率水準充分相似，其中，頻率水準變化的夠慢以致能組S的移動元件於頻率水準變得與其自然共振頻率相異之前被閂扣，該組S的移動元件之自然共振頻率係與目前頻率水準相似，以便該組S的移動元件的振動幅度停止增加，且其中頻率水準之變化程度與該自然共振頻率範圍相對應。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，陣列包含多個移動元件列，接續列互為對齊。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一致動裝置包含多個致動裝置。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，磁場控制裝置亦包含磁場產生器供跨越移動元件陣列的至少一部份產生一磁場、及一磁場控制器，磁場控制器依據時脈信號而控制該產生器。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，選擇性閂扣步驟係與時脈信號同步。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，陣列具有一中心，且選擇性地閂扣步驟包含於某一時刻閂扣特定移動元件，該時刻是由該特定移動元件與陣列中心的距離所決定。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，磁場產生器包含至少一傳導体。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，傳導體包含一繞線，繞線包含至少一圈。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，磁場產生器包含至少一電源，與至少一傳導體連接。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，至少一彎折部份由三個彎曲部所組成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，三個彎曲部分別間隔120度。

選擇性地，圖1至19中裝置的電極的定址，是藉由介於所選的電極間的垂直互連之兩個圖案化層、適當的信號處理方法與餘每一接點的記憶裝置的提供而達成，此有效地經由其自己的X,Y座標容許定址每一電極。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，彎曲部於剖面上係非均勻的。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，彎曲部是由分別具有不同剖面寬度的第一及第二部份所組成。

更進一步根據本發明之一較佳實施例，彎曲部是由分別具有不同剖面厚度的第一及第二部份所組成。

本篇使用的相關術語如下：陣列：此名稱意指包含移動元件之任何一組，較佳以互相平行方向安置其軸且相互齊平以界定一表面，其可為平面的或彎曲的。

上方、下方：可理解在此使用的該等術語“上方”及“下方”及其類似物假設，以一例子方式說明，移動元件之運動方向係向上及向下的，然而這並不是必要的狀況，且另外該等移動元件可延任何所欲軸移動，例如水平軸。

致動器：此名稱意指包含一或多個轉換器(transducer)及其他用於轉換能量形式之裝置。當使用此轉換器時，此僅為一例，且係欲指所有適當的致動器，例如揚聲器，包括擴音器。

致動器元件：次名稱意指包含任何部件之“列”，其個別地或與其他列連接地，一般形成一致動器，各列通常包含一移動元件、一對閂扣或“閂扣元件”，因此各閂扣元件包含一或多個電極及絕緣的分隔材料分離該等移動元件。

線圈：根據本發明之一較佳實施例，可理解施加至移動元件之一陣列之交替的電磁力可由一交替的電流產生，該電流為產生一磁場梯度，其與移動元件之所欲運動軸共線。此電流可包含流經任何其他合適組態之適當指向的傳導線圈或傳導元件。然而可理解在本說明書中當作例子使用的術語“線圈”並無限制本發明之意圖，其係打算包括用於施加例如上述之一交替電磁力之所有裝置。當使用“線圈”以表示一傳導體時，可理解傳導體可具有任何適當組態，例如一圓圈或其他關閉的形狀或實質的部份且並不限制於具有多數轉彎之組態。

通道，亦稱作“洞”或“隧道”：此等以圓柱狀描述僅為示例，並不必要為圓柱狀。

電極：一靜電閂扣。包括底端或頂端靜電閂扣，藉由其相反充電(oppositely charged)的閂扣與其相對應之移動元件，以使各閂扣及其移動元件組成一對相反充電之電極。

彎曲部份：安裝一物體於至少一彎曲部份元件上，對該物體添加至少一移動的自由度，例如，一或多個可撓的薄或小的元件於周圍且通常自例如一單一片之材料完整形成，具有一中央部份，不一定於其上安裝另一物體，藉此添加至少一移動的自由度至該中央部份及安裝於其上之物體。

閂扣、閂扣層、閂扣機制：此術語意指包含用於選擇地固定一或多個移動元件之一固定位置之裝置。一般而言，提供“頂端”及“底端”閂扣層，其為並列的且其中任一不須在另一者之上方，並且各閂扣層包括一或許多閂扣機制，其不一定與將被閂扣之移動元件數目相對應。該名稱“閂扣對”係一對閂扣，用於一個別移動元件，例如包括一頂端閂扣及一底端閂扣，其可為並列的且其中任一不須在另一者之上方。

移動元件：係指包含任何移動元件，強迫各元件沿著與施加於其的一交替的電磁力反應之一軸交互地來回行進。移動元件亦在此稱作“微揚聲器”、“聲素”、“微致動器”、“膜”(個別地或集合地)及“活塞”。

分隔件，亦稱作“空間維持器”：包括任何元件或多數個元件機械地維持電極與移動元件之分別的位置。

本發明之技術領域係關於長衝程(long－stroke)機電微致動器之一數位轉換器陣列，其使用製造材料及技術以產生用於廣範圍應用之低成本裝置，例如揚聲器、生物醫學配方應用、醫學及工業感測系統、光學切換、用於顯示系統(display system)的光反射以及其他需要或可衍生自較長行程(longer－travel)之致動器及/或大量流體的位移，例如相關於轉換器(transducer)尺寸之空氣或流體。

本發明之一較佳實施例提供一轉換器結構、一數位控制機制及各種製造技術，以產生微致動器之具有一數字N之轉換器陣列。該陣列一般由典型的三主要層結構中構成，該三主要層結構在某些實施例中可由自具有低疲勞極限或低疲勞強度之彈性材料所製造之一薄膜層組成，該薄膜層一般係以特定極排列的磁塗層於兩端鋪設，並蝕刻以特別的如蛇形般彎曲形狀之一數字N，而致能該薄膜部份雙向線性自由移動(致動器)。限制該薄膜之每一移動部分的該雙向線性之行進於一室(致動器通道)內，其一般由將該薄膜層夾於二鏡像支撐結構之間而自然形成，該鏡像支撐結構係由介電物、矽、聚合物或其他類似絕緣基板構成，一般係以與該薄膜之N個曲折蝕刻數目相同的、N個精準的尺寸的貫穿孔製成，且一般精準地以一圖案安置，該圖案係與該薄膜之每一曲折蝕刻經由洞精準地排列。更進一步固定於支撐結構之頂層及底層兩者的外表面一般係傳導懸垂(overhanging)表面，例如傳導環或圓盤(可定址的電極)，當每一致動器達到其衝程(stroke)的末端時，其藉由施加靜電荷以吸引及抓住每一致動器。

根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一裝置係參考圖1B、2A－2C、3A－3C、4A、5、6A、7A－7B、8A－8B、9、10A、11A、12A、13、14、15A、16A－C、17－19描述。

圖1B係該裝置之小部分的一概要圖。圖2A說明在磁場下，該移動元件的運動。圖2B說明在相反磁場下，相同的移動元件的運動。圖2C說明在一磁場下，同時對一電極充電，該移動元件的運動。圖3A－3C分別係本發明之一較佳實施例之的頂端截面及概要圖。

圖4A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之裝置的分解圖。圖5係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之該裝置之一小部分的詳細說明圖。圖6A係該小部分之分解圖。圖7A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一曲折及移動元件子組件(subassembly)之圖畫說明。圖7B係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一單一元件在運動中之說明圖。圖8A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一揚聲器系統的方塊圖。圖8B係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之該揚聲器系統之流程圖。圖9A闡釋施加於該移動元件之不同力之間一較佳的關係。

圖10A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之電極的群組視圖(grouping view)。圖11A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之之一計時及控制表。圖12A說明用於一替代的(alternative)定址實施例的移動元件之磁屬性。圖13說明於一替代的定址實施例之電極的組合。圖14係於一替代的定址實施例之揚聲器系統的簡化方塊圖。圖15A係用於一替代的實施例之一計時及控制表。圖16A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之移動元件局部組件之一小部分。圖16B係使用根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一可撓(flexible)基板的移動元件局部組件之一不同實施例的一小部分。

雖然上述圖3A－3C說明在根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一蜂巢構造中之一陣列之元件，圖17則說明在一方形構造中之一陣列之元件，其係根據本發明之一較佳實施例構成及運作。圖18係使用方形元件之一實施例之小部分之分解圖。圖19說明使用一複數個(陣列)裝置之一裝置。

有效的定址一般係經由在選擇電極間之互連的特別圖案與特別的信號處理演算法所達成，該信號處理演算法一般有效地分割於單一轉換器之全體致動器成為不同尺寸的N個可定址致動器群組，由一致動器之一群組開始，接著是前一群組的雙倍數的致動器之群組，直到在轉換器中的所有N致動器都被分組。

為完成致動器衝程，轉換器一般以一電線圈圍繞，該線圈在施加電流時，產生穿過整個轉換器的電磁場。該電磁場使薄膜的移動部份經由致動器通道，典型地以線性方式移動。若交替電流的極性，可使薄膜的移動部份振動。當施加靜電荷於特定的可定址電極群組時，一般在根據應用要求之支撐結構的頂端或底端，鎖定該群組中所有致動器於衝程的末端。總和地，轉換器提供的位移，係任何特定的時段並未鎖定的N致動器之所有總和所達成(疊加(super position))。

轉換器構造之每一轉換器的致動器數目、每一致動器尺寸、每一致動器的衝程長度、及可定址致動器群組數目一般係可完全地縮放。在某些特定實施例中，致動器元件可以於一特定材料中蝕刻各種形狀、以使用成層的金屬圓盤，其已以一可撓的材料所塗佈、或以使用自由浮動的致動器元件(free floating actuator element)構成。薄膜(彎曲部份)材料可包括：矽、鈹銅(beryllium copper)、銅鎢合金(copper tungsten alloys)、銅鈦合金(copper titanium alloys)、不鏽鋼或任何其他具低疲勞極限或低疲勞強度的彈性材料。支撐結構的可定址電極可分組成任何圖案，而達到適合用於轉換器應用的定址。可附加可定址電極以產生與薄膜致動器的接觸，或以此方式而不與薄膜產生物質上的接觸。基板材料可為任何絕緣材料，例如FR4、矽、陶瓷或其他種類的塑膠。在某些實施例中，該材料可包含亞鐵鹽粒子。蝕刻於薄膜的曲折數字，或浮動致動器元件及支撐結構的相對應通道可為圓形的、方形的或任何其他形狀。以於整個轉換器周圍、於轉換器的部份的周圍或於各致動器元件周圍纏繞線圈，或以安置位於一或多個致動器元件旁的一或多個線圈，可產生電磁場。

在某些實施例中，使用一陣列之微揚聲器，以一直接數位方法產生聲音。數位聲音重建一般涉及與能量的非連續聲脈衝之總和，以產生聲波。此等脈衝可能根據來自聲電子(audio electronics)或數位媒體(digital media)的數位信號，其中各信號位元(signal bit)控制一群組的微揚聲器。在本發明之一較佳實施例中，來(incoming)數位信號的第n個位元控制陣列中之2n微揚聲器，於該陣列中最高次位元(MSB)控制微揚聲器的大約一半以及最低次位元(LSB)控制至少一單一微揚聲器。當予一特定位元的信號為高(high)時，此取樣期間(sample interval)內，分配給該位元的群組中之所有揚聲器被致能。陣列中揚聲器的數目以及脈衝頻率決定產生的聲波之解析度(resolution)。在一典型的實施例中，該脈衝頻率可為源取樣率(source－sampling rate)。經由來自人耳或其他來源之一低通濾聲器的後應用(post application)，聽者一般聽見以數位信號表現的相當於原類比波形的較平滑之聲信號。

根據在此所述之聲音重建方法，已產生之聲壓係與運作揚聲器的數目成比例。不同的頻率係以在一段時間中變化的揚聲器脈衝數目產生。不像類比揚聲器，個別微揚聲器一般運作於一非線性區域以最大化動態範圍，同時仍然能夠產生低頻率聲音。陣列之淨線性(net linearity)一般由聲波方程式之線性及個別揚聲器間之一致性所產生。在已產生的聲波中之非線性分量的總數一般與裝置中之微揚聲器數目成反比。

在一較佳實施例中，使用一數位轉換器陣列以執行真正、直接的數位聲音重建。該已產生的聲音的動態範圍與陣列中微揚聲器數目成比例。最大聲壓與各微揚聲器之衝程成比例。因此可期望產生長衝程轉換器並且能使用該轉換器多少就使用多少。許多數位轉換器陣列裝置已在數年間發展。值得一提的是在卡內基梅倫大學研發的CMOS－MEMS微揚聲器。使用CMOS製程，設計出具255個方形微揚聲器的8位元數位揚聲器晶片，各揚聲器之一邊為216 μm。薄膜由以聚合物塗佈的曲折的AlSiO2之網狀物組成，並且可藉由在CMOS金屬堆疊及矽基板間施加一變化的電位以靜電地致動。平面運動的結果係產生聲音的壓力波源。各薄膜具有約為10 μm的衝程。此種短衝程係不足的而且已產生的聲級對擴音器來說太溫和。另一個問題則是該裝置需要高於40V的驅動電壓。此種電壓需要複雜且昂貴的切換電子裝置。在此描述的裝置的較佳實施例克服此種限制的某些或全部，並且產生更大聲的聲級同時一般允許較低的切換電壓。

可以相信，在此說明的轉換器的形狀對揚聲器的聲音表現沒有顯著影響。然而一般而言，除了其他安排，轉換器形狀可以封裝成方形、長方形或六角形格狀。

本發明一般使用磁性及靜電力之組合以允許長衝程，同時避免與習知磁性或靜電致動器相關的問題。

轉換器移動元件之陣列一般用來傳導電且可被磁化，而使磁極與轉換器陣列表面垂直。適度的傳導係足夠的。圍繞整個轉換器陣列或安置在各元件旁的線圈亦產生致動力。施加交替的電流或交替的電流脈衝至線圈可產生一交替的磁場梯度，其在電流交替時，迫使所有移動元件在相同的頻率向上及向下移動。為了控制各移動元件，可使用二電極，其一在移動元件之上、一在移動元件之下。

施加於線圈的電流驅使移動元件交替地臨近頂端及底端的電極。施加一小靜電荷至該移動元件。施加一相反電荷至電極之其中之一而產生在移動元件及電極間的吸引力。當移動元件非常接近電極時，吸引力一般變得較由線圈磁場所產生之力大，並且回縮彈簧(retracting spring)及移動元件與電極閂扣。在線圈磁場及彎曲的影響下，自電極移除電荷或一些電荷，允許移動元件與所有其他移動元件一起移動。

根據某些實施例，致動器陣列可從5板或5層來製造：－頂端電極層－頂端分隔物(一同如層402顯示)－移動元件403－底端分隔物－底端電極層(一同如層404顯示)

根據某些實施例，陣列由一大線圈401所圍繞。此線圈之直徑一般較用於習知磁性致動器的傳統線圈為大得多。線圈可使用習知製造方法來製造。

在某些實施例中，移動元件係由傳導且磁性材料製造。適度的電傳導一般係足夠的。移動元件可使用許多種類的材料製成，包括但不限制橡膠、矽、或金屬及其合金。若材料無法被磁化或是期望一較強的磁鐵，一磁鐵可附加於該材料或該材料可以磁性材料所塗佈。此塗佈一般係以環氧樹脂或其他裝載磁粉的樹脂，由使用網印技術(screen printing process)或其他習知技術的應用來完成。在某些實施例中，可使用經由光學微影技術產生之樹脂膜來執行網印。在某些實施例中，環氧樹脂或樹脂在裝置受一強磁場的控制的同時固化，使在樹脂矩陣中的粉粒子朝向所欲方向。移動元件的幾何形狀可改變。在另一實施例中，部份移動元件可以磁鐵塗佈且以一磁場朝一方向固化，同時剩餘的移動元件在稍後塗佈並以相反磁場固化，使得該等元件在相同的外部磁場下，朝相反方向移動。在某些實施例中，利用自我組合(self－assembly)技術將硬磁鐵安置於移動元件的頂部，如習知技術所述。在一較佳實施例中，移動元件包含一板，其以一曲折形狀所圍繞，係由一薄箔切割出。或者，在某些實施例中，可使用一厚金屬，其僅於彎曲部份區域打薄，或藉由結合圖案化為彎曲部份之一薄層與相對厚的板。此形狀允許部份該箔移動，同時該曲折形狀當作一順從的彎曲部份。在某些實施例中，該移動部份是約在頂端及底端電極間自由移動之一圓柱體或球體。

圖1B說明根據本發明之某些實施例之裝置的一小部份之概要圖，用以提供完整轉換器陣列結構之概要圖。在所顯示的實施例中，移動元件為活塞101，其一般被磁化而使一磁極102位於各活塞之頂端及另一磁極103位於各活塞之底端。一磁場產生器(圖未示)一般影響整個轉換器陣列結構，產生跨越整個轉換器陣列的磁場，一般而言可導致活塞101上下移動，藉此迫使空氣自穴104排出。一靜電電極一般存在於各穴的頂端105及底端106兩者。該電極在各活塞接近其衝程末端時用作吸引及抓住各活塞之閂扣機制，一般避免活塞移動直到該閂扣放開，同時允許被推擠的空氣輕鬆地通過。在某些實施例中，活塞101係以一導電材料形成或以此種材料所塗佈。該等元件之至少一個、活塞及/或靜電電極一般以一介電層包覆，以避免在下拉(pull－down)時造成短路。

一同參照圖2A－2C，其中說明根據本發明一較佳實施例之元件的運動。在此實施例中，一箔(圖未示)一般圍繞整個轉換器陣列結構，產生跨越整個轉換器陣列的磁場，其使任何磁性元件根據該場交替的方向自由的移動。此導致活塞向上及向下移動。

於圖2A中，磁場201方向係向下的。該磁場產生一力，驅使整體陣列之活塞101往下。

圖2B中，磁場202方向已改變且指向上。該磁場產生一力，驅使整個陣列之活塞101往上。

圖2C中，一正電荷係施加之頂端電極205的其中之一。該正電荷一般吸引在活塞204中之電子，而負性地充電活塞206之頂端。相反的電荷205與206產生一吸引力，其當間距(gap)低於一臨界距離時，一般活動以一起下拉該二元件。磁場203方向已再一次地改變並且指向下。由於磁吸引力，活塞204一般固定於一位置，同時剩餘的活塞可自由移動，並且由於磁場203的影響而移動至頂端。在此特定實施例中，施加於電極的電荷係正電荷。或者，可施加一負電荷至該等電極，其將於靠近相鄰活塞的邊緣感應一負電荷累積。

圖3A－3C顯示一較佳實施例之頂端、截面及透視圖。

在某些實施例中，包覆於整個轉換器陣列周圍的線圈304產生跨越整個陣列結構的電磁場，以致於當施加電流時，電磁場導致活塞302向上移動301及向下移動303。

圖4A顯示根據本發明之某些實施例構成及運作之裝置的分解圖。如圖所示，一轉換器陣列機構之分解圖透露出其係由以下主要部份所組成：(a)圍繞於整個轉換器陣列401的一線圈在施加電壓於該線圈時，產生跨越整個陣列結構的一電磁場。用於該線圈之一較佳實施例在此參考圖9B－9D來做說明。

(b)在某些實施例中，一頂端層構造402可包含一分隔層及電極層。在某一實施例中，此層可包含具一陣列精確地分隔的穴之一電路板(PCB)層，每一穴一般具有附加於各穴頂端之一電極環。

(c)本實施例中之移動元件(活塞)403可由以許多非常精確的板切割或蝕刻的已磁化之傳導材料之一薄箔，一般由當作順從的彎曲部份之曲折形狀所圍繞，該彎曲部份以一特定測量之自由運動感應該箔。

(d)一底端層構造404可包含一分隔件層及電極層。在某一實施例中，此層可包含具有一陣列之精確地分隔的穴之一介電層，各穴一般具有一附加於各穴底端之一電極環。

圖5顯示根據本發明之一較佳實施例構成及運作之裝置的一小部份之細節。根據所說明之實施例之轉換器陣列的詳細立體介面圖顯示以下結構：移動元件(活塞)，其一般產生自一薄箔501，其切割或蝕刻為精確的板及曲折形狀，其在頂端502及底端503具有一磁化層，並被精準地安置以使各板形狀的中央與頂端層介電物504之各穴的中央及底端層介電物之集中地當作行進感應與空氣輸送管(air duct)之穴505精確地對齊。在頂端506及底端507兩者的各輸送管的外邊緣係一銅環(電極)閂扣機制，其當靜電荷施加時，通常吸引各移動元件以產生介於移動元件(活塞)及閂扣間的接觸，並且在各移動元件(活塞)接近每一衝程的末端時，抓住各移動元件(活塞)，藉此避免該移動元件(活塞)移動，直至藉由結束給電極的靜電荷而鬆開該閂扣。

圖6A顯示如圖5中所示之相同小部份的分解圖，並透露出在此實施例中，以精確的曲折形狀蝕刻該薄箔以產生一移動元件(活塞)，其在頂端及底端以一已磁化之層附加於各形狀之中央，集中該薄箔並將其封入在頂端602及底端603介電物之鏡像的穴中。

圖7A顯示根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一曲折形狀及移動元件局部組件。該薄箔之靜態俯視圖顯示此實施例之移動元件，該圖通常構成以蝕刻一精確的圓曲折形狀，其允許形狀703之彎曲部份限制形狀701之中央自由運動，形狀703之彎曲部份自材料蝕刻出，藉此形成散佈的穴702。一截面圖表示，該箔通常具有磁極對齊的磁鐵層，附加於錫箔移動元件層之頂端704及底端705兩者。作為此實施例之替代，一磁鐵層僅可附加至該薄箔的一邊。

圖7B係在運動中之一單一元件的說明圖，顯示某些實施例向上的自由運動，其中單一曲折形狀的已磁化之中央706免於向上延伸，同時以曲折蝕刻的彎曲部份707感應及限制。在此說明圖中未示出的是當該曲折形狀向相反方向行進時，曲折形狀之相反(向下)運動，並且藉此該彎曲部份向下延伸。

在某些實施例中，各形狀中央708的頂端及各層709的底端係附加的磁化層，其已在相同磁性中對齊。

圖8A顯示根據本發明之一較佳實施例之揚聲器系統之方塊圖。在某些實施例中，數位輸入信號(常見協定為I2S、I2C或SPDIF)801進入一邏輯處理器802，其輪流轉譯該信號以界定義移動元件之各群組(grouping)的閂扣機制。群組定址通常分為二主要群組，一用於閂扣該移動元件於頂端，一用於閂扣該移動元件於其衝程的底端。接著，各群組通常分為邏輯定址群組，一般由至少一移動元件之群組開始，然後接著的是另一群組，其使前一群組的移動元件增為雙倍，接下來是另一群組，其再一次使前元件數目增為雙倍，以此類推，直到整個陣列之所有移動元件皆已分組。第N個群組包含2N－1個移動元件。

在描述之圖8A的方塊圖之實施例中，顯示一元件群組803之頂端群組、一二元件群組804、然後是一四元件群組805，以此類推，直到定址轉換器陣列組件中移動元件的總數目，以接收來自處理器802的一控制信號。

通常複製相同的群組圖案(grouping pattern)以用於底端閂扣機制，其中一種一元件群組807之後可接著一二元件群組808，然後是一四元件群組809，以此類推，直到定址轉換器陣列組件中移動元件的總數目，以接收來自處理器802的一控制信號。

處理器802亦可控制進入線圈之一交替電流，該線圈圍繞整個轉換器陣列812，因此產生並控制跨越整個陣列的磁場。在某些實施例中，一功率放大器可使用來支援電流進入線圈。

圖8B說明一揚聲器系統之流程圖。在某些實施例中，數位輸入信號813之取樣率可能與自然的裝置取樣率不同，重取樣模組814可重取樣該信號，因此其符合該裝置之取樣率。除此之外，重取樣模組814傳遞未經修改之信號。

假設該來信號(incoming signal)813解析度係每一取樣M位元，並且該取樣值X之範圍係在－2(M－1)及2(M－1)－1之間，縮放模組(scaling module)815通常加上一偏壓值(bias level)至信號並做調整。

亦假設在某些實施例中，揚聲器陣列具有N元件群組(以號碼1..N排列)，如圖8A所示。

K係界定為K＝N－M

一般而言，如果輸入解析度高於揚聲器中群組的數目(M>N)，K則為負數且縮小(scaled down)輸入信號。如果輸入解析度低於揚聲器中群組的數目(M<N)，K則為正數且放大輸入信號。如果輸入解析度等於揚聲器中群組的數目，輸入信號僅有偏差而不會被縮放。縮放模組815之輸出Y可為：Y＝2K[X＋2M－1]。補足輸出Y以使其為最接近的整數。Y值之範圍則在0及2N－1之間。

檢查包含Y之二進位值之位元。各位元控制移動元件之不同群組。最低次位元(bit 1)控制最小群組(group 1)。下一個位元(bit 2)控制大兩倍之群組(group 2)。再下一個位元(bit 3)控制大group 2兩倍之群組。最高次位元(bit N)控制最大群組(group N)。所有包含Y的位元之狀態通常以塊816、823、…824同時被檢查。

以一相似的方法來處理位元。以下係用以檢查bit 1之運算法：塊816檢查Y之bit 1(LSB)。若其狀態為高，可與其之前的狀態817相比較。若bit 1之前的狀態為高，則沒有必要改變group 1中移動元件的位置。若bit 1之前的狀態為低，處理器將等待至磁場指向上，如元件符號818所示，然後如元件符號819所示，處理器通常鬆開底端閂扣機制B1，同時嵌合頂端閂扣機制T1，允許group 1之移動元件自裝置的底端移至頂端。

若塊816決定Y之bit 1為低，其則與前狀態820相比較。若bit 1之前為低，則沒有改變group 1中移動元件之位置的必要。若其前狀態為高，處理器將等待磁場指向下，如元件符號821所示，接著如元件符號822所示，處理器鬆開頂端閂扣機制T1，同時嵌合頂端閂扣機制B1，允許group 1中移動元件自裝置之頂端移至底端。

圖9A顯示一般在施加於移動元件的不同的主力(major force)之間的關係。施加至移動元件之不同的力通常在和諧中運作以使每一力平衡係為了達到所欲的功能。往中心之力顯示為負向力，同時驅使元件遠離中央之力(向上或向下閂扣機制)顯示為正向力。

在本實施例中，移動元件被三主力所影響：a.磁力，由磁場及硬磁鐵之交互作用產生。此力之方向則根據移動元件磁鐵之極性、磁場以及磁場梯度之方向。

b.靜電力，一般由施加一特定電荷至電極且施加一相反電荷至移動元件。此力之方向就像是用以吸引移動元件至電極(在此圖中界定為正極)。此力在以下狀況時有顯著的增加：當在移動元件與電極間的距離變得非常小時、及/或其中此間隔包含具一高介電常數之材料。

c.回縮力(retracting force)，由彎曲部份(其作用如彈簧)產生。此力之方向一直都朝向裝置之中央(在此圖中界定為負極)。此力因順從的(compliant)彎曲部份而相對的小，且本質上為線性的。

力之間的關係顯示，通常當移動元件逐漸接近其衝程之末端時，靜電力(由閂扣機制所產生)會增加，最後達到足夠的力以吸引並閂扣移動元件。當放鬆閂扣時，回縮力及磁力通常能夠將移動元件自閂扣拉開朝向中央，藉此感應該移動元件的行進。當移動元件行進至中央時，一般來說，彎曲部份之回縮力會變小且最後被克服，然後以移動元件之電磁力及動能控制。

圖10A顯示某些實施例中施加於移動元件(活塞)之群組圖案的部份圖，用於數位定址之目的，如之前圖8所述。在此實施例中，有在中央的1元件之群組1001，接著是一2元件群組1002，然後是一4元件群組1003，一8元件群組1004，然後一16元件群組1005，以此類推。

如此實施例所顯示，在範圍許可的情況下，已計畫各增加的群組増大為大約前群組一般，然而可變更此幾何組態以完成不同聲音的及/或構造的物體。舉例而言，移動“中心(epicenter)”至轉換器外部周圍能夠使在各群組及處理器802間之電線路徑佈線更加簡易(參照圖8A－8B)。

圖11A顯示一較佳時序及控制圖。該時序圖說明用於產生一特定聲波形較佳的邏輯及運算法。在此說明的範圍中，將時間線分為多數個槽(slot)，編號為I1、I2，以此類推。此簡單的例子顯示一裝置，其使用7個移動元件，分其為3個群組。第一群組包含一移動元件P1，且以頂端閂扣機制T1及底端閂扣機制B1所控制。第二群組包含二移動元件P2及P3，其被同步化且一起移動。此群組係以頂端閂扣機制T2及底端閂扣機制B2所控制。第三群組包含4移動元件P4、P5、P6及P7，其被同步化且一起移動。此群組係以頂端閂扣機制T3及底端閂扣機制B3所控制。

位於圖的頂端的“時鐘(clock)”圖說明系統時鐘。此時鐘通常在裝置外製造並且轉移至在聲信號旁的處理器802(參照圖8)。於一傳統實施例中，裝置之取樣率係44100Hz。在此情況下，各時鐘間隔之長度為22 μ sec以及時鐘每11 μ sec便改變其狀態。

在此例子中顯示的“信號”係裝置所產生的類比波形。“值(value)”表顯示在各時鐘間隔之信號的數位取樣值。“磁(magnetic)”表顯示由線圈產生之磁場的方向(磁性)。此磁性與系統時鐘同步變化。

此圖顯示使用以下顯示慣例(display convention)之各移動元件的狀態：一元件(P1…P7)，其閂扣於頂端1101且以黑色上色。一元件，其閂扣於底端1102且以白色上色，以及一元件，其係移動的1103且以影線表示。

數位取樣值支配可被閂扣至陣列頂端及至底端的元件數目。在此例子中，數位取樣值之－3、－2、－1、0、1、2、3及4係可能的。分別閂扣各值0、1、2、3、4、5、6與7元件至頂端。

在時間片(time slice)I1中，數位取樣值為0。此需要3個元件閂扣至頂端以及4個元件閂扣至底端。磁場磁性增強。嵌合頂端閂扣機制T1及T2，亦嵌合底端閂扣機制B3。同時，分開底端閂扣機制B1及B2，亦分開頂端閂扣機制T3。閂扣移動元件P1、P2及P3至頂端同時P4、P5、P6及P7閂扣至底端。

在時間片T3中，改變數位取樣值為1。此需要4個元件閂扣至頂端以及3個元件閂扣至底端。磁場磁性增強。分開底端閂扣B3、鬆開元件P4、P5、P6及P7以使其自由移動。同時，嵌合頂端閂扣機制T3。該元件在磁場的影響下向上移動，且以目前嵌合的T3閂扣。

在此，閂扣所有7個移動元件至頂端。在下一時間片I14，移動元件P1、P2及P3會閂扣至底端，以確保裝置在所欲之狀態中(在頂端的4元件及在底端的3元件)。於時間片I4，磁場的磁性改變並被感應向下。分開頂端閂扣機制T1及T2且鬆開移動元件P1、P2及P3。同時，嵌合底端閂扣機制B1及B2且閂扣正在接近的移動元件P1、P2及P3至底端位置。移動元件P4、P5、P6及P7以頂端閂扣機制T3固定於一位置，且因此抑制該等移動元件與其他移動元件向下移動。此時裝置之狀態為：閂扣P1、P2及P3至底端，並且閂扣P4、P5、P6及P7至頂端。在時間片I5至I4中，嵌合與分開該等閂扣機制以允許移動元件根據數位取樣值移動與改變其狀態。

圖12A顯示移動元件之較佳的磁屬性，用以定址一替代的實施例。移動元件箔之靜態俯視圖顯示一可能的移動元件之替代實施例。在此實施例中，已產生移動元件1201及1202之截然不同的二群組段(segment)，致能一單一轉換器陣列以處理及產生一較強的信號，或者二個別的信號(例如立體聲系統的左及右聲信號)。截面圖則顯示為了完成此實施例之二群組(由分別線1203辨別)，各獨特的群組段通常具有相反的磁性。

在一部份群組1201中，附加至薄箔之移動元件的磁鐵層已被磁化，而使北極(N)位於箔之頂側1204並且使南極(S)位於底側1205；同時在第二部份群組1202中，附加至薄箔之移動元件的磁鐵層已被磁化，而使南極(S)位於箔之頂側1206並且使北極(N)位於底側1207。

圖13顯示在替代的實施例中之電極的群組(grouping)。與圖10A類似，圖13說明用於在圖12A中所述之替代的實施例之替代定址設計。在此情況中，施加群組圖案至用於數位定址目的的移動元件係分為二主要群組段(primary group segment)、在一主要段群組中一半的轉換器陣列以及於另一主要段群組的另一半轉換器陣列，如圖12A所示。

在此實施例中，其中有二相等的群組，各群組具有相同數目的移動元件，其開始以一移動元件之二群組1301及1302，接在各群組後的是具有二元件的二群組1303及1304，其中各群組後的是各群組中的4元件之二組合1305及1306，然後接著的是各群組中8元件之二組合1307及1308，接著是各群組中16元件之二組合1309及1310，以此類推，直至轉換器陣列的所有移動元件已被分組且定址。

如本實施例中所示，在範圍許可的情況下，已計畫各增加的群組増大為大約前群組一般，然而可變更此幾何組態以完成不同聲音的及/或構造的物體，舉例而言，移動“中心(epicenter)”至轉換器陣列外部周圍的相反側之主要群組能夠使在各群組及處理器1402間之電線路徑佈線更加簡易(參照圖14)。此舉亦致能裝置以使其在兩種模態(mode)下運作：單音的(monophonic)，其中二群組皆使用以於兩倍的波幅產生一波形，以及立體聲的(stereophonic)，其中各群組產生分別的聲波，以允許立體聲信號之重建。

圖14顯示於一替代的定址實施例中的揚聲器系統之方塊圖。圖14說明如圖12及13中顯示之替代實施例的定址。數位輸入信號(I2S、I2C或SPDIF協定)1401進入一邏輯處理器1402，其輪流的轉譯該信號以界定移動元件之各二主要組合的閂扣機制。各定址群組分為二主要群組，一群組用於頂端閂扣機制、一群組用於底端閂扣機制。接著各群組更進一步分為多個邏輯定址群組，由一移動元件之群組開始，接著是使前一群組的移動元件増為雙倍的另一群組，然後是使前一群組的元件増為雙倍的另一群組，以此類推，直到整個陣列中所有移動元件皆被分組為止。

於圖14的方塊圖中說明的實施例中，移動元件之一主要段的頂端衝程係由一1元件群組1403開始，接著一2元件群組1404，然後一4元件群組1405，以此類推，直到在轉換器陣列組件中之移動元件的總數目已被定址以接收來自處理器1402的控制信號。

為下衝程(down stroke)重複相同的群組圖案，該下衝程中，一1元件群組1407後接著的是一2元件群組1408，然後是一4元件群組1409，以此類推，直至轉換器陣列組件中移動元件的總數目皆已被定址以接收來自處理器1402的控制信號。

以頂端衝程群組為移動元件的第二主要段重複此相同的群組圖案，開始以一1元件群組1413，然後一2元件群組1414，接著一4元件群組1415，以此類推，直至在轉換器陣列組件中之移動元件的總數目皆已被定址以接收來自處理器1402的控制信號。

為第二段之下衝程重複此圖案，開始以一1元件群組1417，然後一2元件群組1418，接著一4元件群組1419，以此類推，直至在轉換器陣列組件中之移動元件的總數目皆已被定址以接收來自處理器1402的控制信號。

處理器1402亦將控制流至線圈之一替代電流，該線圈通常圍繞整個轉換器陣列，包括兩個主要段1412，因此而跨越整個陣列產生且控制磁場。在某些實施例中，一功率放大器1411可使用來支援電流進入線圈。

圖15A顯示用於一替代實施例之一時序及控制圖。時序圖說明邏輯與運算法，可使用來產生在於圖12至14中之替代實施例的一特定聲波形。該顯示傳統與於圖11A中使用的類似，並且產生相同信號。

將時間線分為多數個槽，編號為I1、I2，以此類推。此簡單的例子顯示將顯示一裝置，其使用14個移動元件，分其為2主群組(L及R)，各群組分為3小群組1，2及3。

數位取樣值則表示可閂扣至陣列頂端及至底端的元件數目。在此例子中，數位取樣值之－3、－2、－1、0、1、2、3及4係可能的。分別閂扣各值0、2、4、6、8、10、12及14元件至頂端。

在時間片I3上，數位取樣值由0改變為1。此需要8個元件閂扣至頂端及6個元件閂扣至底端。磁場磁性則增強。分開頂端閂扣RT1及RT2以及底端閂扣LB3，鬆開元件RP1、RP2、RP3、RP4、RP5、RP6及RP7以使其自由移動。RP4、RP5、RP6及RP7的磁性產生一向上之力，驅使此等元件往上。RP1、RP2及RP3之磁性則相反且驅動力係往下。同時，嵌合與元件運動相反之閂扣機制，以抓住正在接近的移動元件且閂扣該等元件於一位置。

在時間片I4上，磁場磁性改變且被感應向下。分開頂端閂扣LT1及LT2以及底端閂扣RB3，鬆開元件LP1、LP2、LP3、RP4、RP5、RP6及RP7以使其自由移動。RP4、RP5、RP6及RP7之磁性產生一向上之力，驅使此等元件往上。LP1、LP2及LP3之磁性係相反的且該驅使力係向下。同時，嵌合與元件運動相反之閂扣機制且閂扣該等元件於一位置。

在時間片I5至I14上，嵌合及分開閂扣機制以允許移動元件移動且根據數位取樣率以改變其狀態。

圖15C分別說明聲音圖II至IV之三種不同的音高(pitch)(22KHz、11KHz及4.4KHz)。圖I顯示系統時鐘，其於所描述的例子中為44KHz。在此說明實施例中，使用以產生此等音高的揚聲器具有2047個移動元件。當22KHz的聲音(時鐘(clock)的一半)產生時，於各時鐘所有2047個元件改變位置(自頂端到底端，或相反)。當產生11KHz(時鐘的四分之一)的聲音時，2047個移動元件的一半在各時鐘改變位置。例如，若在一第一時鐘，所有2047個移動元件係於其頂端位置，在第二時鐘，降低1023個移動元件，在第三時鐘，降低剩餘的1024個元件，在第四時鐘，升高1023個元件，在第五時鐘，升高剩餘的1024個元件，以此類推。當產生4.4KHz(十分之一個時鐘)的聲音時，在元件之頂端位置，於各時鐘的元件數目(1340，1862，…)顯示於圖IV之頂端，反之，在元件之底端位置，於各時鐘的元件數目(707，195，…)顯示於圖IV之底端。

圖16A顯示移動元件局部組件之一小部份。

圖16A及16B提供在不同實施例中移動元件的說明圖。

於圖16A中所示之移動元件(活塞)的實施例，係構成以蝕刻以精確的圓曲折形狀之一薄箔材料1601，其致能形狀1602之中央的自由運動，其以該形狀之彎曲部分所限制。

圖16B顯示移動元件局部組件之一不同的實施例的一小部分，使用一可撓的基板。此係由具足夠彈性的材料構成之移動元件(活塞)的實施例，例如橡膠聚乙烯材料1603，其中有磁材料沉積為特定形狀及材料表面之頂端與底端的範圍(dimension)，或附加至特定範圍1604之一磁化圓盤的材料，致能自由運動，其係由材料本身所限制。

圖2C顯示移動元件局部組件之一不同實施例之一小部分，使用自由浮動的構件(free－floating component)。此係由具在各端具兩極端之磁化的材料構成之自由浮動的移動元件(活塞)的實施例。於此特定實施例中，北極位於頂端且南極位於底端。

圖3B說明於某些實施例中，根據一蜂巢設計之完整的轉換器陣列結構的俯視圖，其致能表面區域48%之填充因子。圖17說明在某些實施例中，根據一方形設計之一完整轉換器陣列結構之俯視圖，其致能表面區域38%之填充因子。

圖18顯示使用方形元件之一實施例的一小部分之分解圖。此實施例顯示一轉換器陣列結構，其利用方形元件欲增加填充因子且允許每一轉換器區域，較高的聲壓標準。

如之前的實施例，使用相同結構的元件。一線圈圍繞整個轉換器陣列(未顯示)。當施加電壓時，線圈產生跨越整個陣列結構之一電磁致動力。

一頂端層構造，通常包含具有一陣列之精準分隔的穴1802之一介電層，各該穴具一電極環，附加於各穴之頂端以產生一靜電閂扣機制1801。

此實施例中之移動元件(活塞)包含以許多非常精確的曲折形狀切割或蝕刻的磁化傳導材料之一薄箔，其以一磁化的頂端1804及底端1805感應給予該等箔一特定自由運動1803的能力。以四個彎曲部份感應及限制各移動元件。

一底端構造通常包含一介電層，其具有一陣列之精確分隔之穴1806，各穴具有一電極環，附加於各穴之底端，產生一靜電閂扣機制1807。

圖19顯示一裝置，其包括一複數個(陣列)裝置。該結構顯示在某些實施例中複數個陣列轉換器1902之使用，其係以產生能夠製造更大的聲壓標準之裝置1901，或能夠使用射束形成技術(beam－forming technique)(此不在本發明範圍內)以產生指向性聲波。

陣列可具有任何所欲的形狀，並且所描述之圓形僅用於說明。

根據本發明之一實施例構成及運作的裝置以及以上參考圖1B、2A－2C、3A－3C、4A、5、6A、7A－7B、8A－8B、9A、10A、11A、12A、13、14、15A、16A－16C、17－19所描述的現在做更上位地且更詳細的說明，例如參考圖1A。亦描述替代的實施例。

參考圖1A，其係用於產生一物理效果之致動器裝置之簡化的功能方塊圖說明，其之至少一屬性與根據一時鐘週期性取樣之數位輸入信號之至少一特性相對應。根據本發明之一較佳實施例，圖1A之裝置包含至少一致動器裝置，各致動裝置包括移動元件之一陣列10，各元件通常被強迫沿著一分別的軸交互地來回行進，對一交替的電磁力反應，該電磁力施加至移動元件10之陣列。構成且運作各移動元件以使其對電磁力反應。各移動元件可因此包含一傳導體，可由一鐵磁材料(ferro magnetic material)形成，可包含一永久磁鐵，如圖6C所示，並且可包含一帶有電流的線圈。

運作一閂扣20以選擇地閂扣移動元件10之至少一子集於至少一閂扣位置，藉此避免個別移動元件對電磁力反應。運作一電磁場控制器30以接收時鐘且因此以一磁場產生器40控制電磁力對移動元件之陣列之施加。運作一閂扣控制器50以接收數位輸入信號且因此控制閂扣。運作閂扣控制器50於閂扣控制操作之至少一模態以設定移動元件10之數目，對聲音強度實質地成比例，將聲音強度編碼為閂扣控制器，其對由磁場產生器施加之電磁力反應，而自由地振動，例如線圈40接收之數位輸入信號。較佳地，當編碼為數位輸入信號的聲音強度係在一正的局部最大值時，閂扣所有移動元件至一第一極限位置(extreme position)。當編碼為數位輸入信號的聲音強度係在一負的局部最大值時，閂扣所有移動元件至相對的一第二極限位置。

較佳地，通常在重取樣及縮放後，類似輸入信號之一物理效果，例如聲音，可由相配在一極限位置之移動元件之數目(例如如文中所述之頂端位置)與數位取樣值達成，如以下細節所述。舉例而言，若數位取樣值目前為10，在此命名為ME1、…ME10之10個移動元件可在其頂端位置。若接著數位取樣值改變為13，在此命名為ME11、ME12及ME13之三個附加的移動元件可升高至其頂端位置以反映此情況。若下一個取樣值仍為13，沒有移動元件需要動作，以反映此情況。若數位取樣值接著改變為16，在此命名為ME14、ME15及ME16的三個不同的移動元件可被升高至其頂端位置以反映此情況。

在某些實施例中，如下所述，構成且運作移動元件使其以群組集中地操作，例如一組的群組中之移動元件的數目係連續的二的次方(sequential powers of two)，例如構成31個元件以分別運作在具有1、2、4、8、16個移動元件的每一群組。在此狀況中，並使用以上例子，當取樣值為10時，包括8個及2個移動元件的二群組皆分別升高，即在群組中之所有移動元件在其頂端位置。然而當取樣值變成13時，通常直接移動三個移動元件自元件之底端位置到頂端位置係不切實際的，由於在此例子中，因二進位組合，此僅可藉由升高分別包括1及2個移動元件之二群組來完成，然而具有2個移動元件之群組已被升高。但是升高的像素的數目可另外與取樣值13相配。因為13＝8＋4＋1，可升高包括4及1個像素之二群組，以及可降低包括2個像素之群組，產生＋3之淨壓變化，一般在重取樣及縮放後，藉此以產生所欲之類似輸入信號的聲音。

更一般而言，移動的移動元件係朝向一第一極限位置，例如在一第一方向之向上產生壓(upward generate pressure)，其在此命名為正壓(positive pressure)。移動的移動元件係朝向相反的極限位置，例如在相反方向之向下產生壓，其在此命名為負壓。可獲得一特定量的正壓或負壓，藉由在相對應的方向移動適當數目的移動元件，或藉由在相對應的方向移動n個移動元件及其他在相反方向移動m數目的移動元件，因此一般在重取樣及縮放後，n－m的差距相對應於，例如等於取樣的信號值。

移動元件通常由一材料形成，該材料係適當電傳導性，例如矽、或以例如金的金屬所塗佈之矽。

若移動元件包含永久磁鐵，該等永久磁鐵通常在製造時即被磁化，因此磁極與所欲的運動軸共線(co－linear)。通常圍繞整個轉換器陣列之一線圈產生致動力。為了控制各移動元件，一般使用二閂扣元件(通常包含靜電閂扣或“電極”)，例如一於該等移動元件之上方，一於該等移動元件之下方。

根據一實施例，致動器係一揚聲器且安置移動元件10陣列於一流體媒介內。接著運作控制器30及50以界定聲音之至少一屬性以對數位輸入信號之至少一特性相對應。該聲音具有至少一波長，藉此界定在聲音裡一最短的波長，且各移動元件10通常界定一截面，其係與移動元件之軸垂直且界定其最大尺寸，各截面之最大尺寸相對於最短波長為小，例如小於最短波長的一個數量級(an order of magnitude)。圖1B係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之移動元件10陣列之等角圖。在此實施例中，各移動元件10包含一磁鐵並且除了在閂扣時或是如果閂扣的情況下，迫使各移動元件10對一交替的電磁力反應，沿著一分別的軸交互地來回行進，藉由磁場產生器40施加該電磁力至移動元件10陣列。

圖1C－1G係閂扣元件72、73、74、76及77之簡化俯視圖，根據本發明之替代實施例，其中任一元件可與其他相似的或不相似的元件結合以形成靜電閂扣20。閂扣元件之至少一個，72，可具有孔組態(perforated configuration)，如圖1C所示。圖1D中，顯示一閂扣元件73具有切痕組態(notched configuration)以允許在閂扣之尖銳部份集中靜電荷，藉此增加施加至相對應移動元件之閂扣力。於圖1E中，至少一閂扣元件74具有一組態，其包括一中央區域，其避免空氣經過以延遲空氣流出，藉此緩衝移動元件10與閂扣元件本身的接觸。至少一閂扣元件76可具有一環組態(ring configuration)，如圖1F以及圖1B中之例子所示。圖1G之閂扣元件76係另一替代實施例，其與圖1E之閂扣元件相似，除了提供至少一放射狀溝槽78以減少閂扣中所感應的電流。

圖2A顯示圖1B中之在一第一、底端極限位置之陣列，其對一施加的電磁力反應，該電磁力由線圈或在圖1A中之其他磁場產生器40向下施加。圖2B顯示圖1B之在一第二、頂端極限位置之陣列，其對一施加的電磁力反應，該電磁力由線圈或在圖1A中之其他磁場產生器40向上施加。圖2C與圖2B相似，除了個別移動磁鐵之一204不對由磁場產生器40施加的向上力反應，因為個別磁鐵藉由相對應的電荷，閂扣至其頂端極限位置且作用為一頂端閂扣，該電荷安置於個別移動元件的上方。可理解在圖1A－2C之實施例中，閂扣20包含一靜電閂扣，然而這並不是必須的。

一般而言，圖2A－2C包含用於各移動元件之一對閂扣元件205及207，在此簡單稱為“頂端”及“底端”閂扣元件，雖然一元件不一定要在另一元件之上方，閂扣元件包括一或多個電極以及一空間維持器(space maintainer)220分隔電極。在實施例中，閂扣20包含一靜電閂扣，空間維持器220可由一絕緣材料形成。

運作各對閂扣元件以於一可選擇的二閂扣位置中的一個選擇地閂扣其個別移動元件10，在此稱做第一及第二閂扣位置，或簡單地稱做“頂端”及“底端”閂扣位置，藉此避免個別移動元件對電磁力反應。若各移動元件10沿著移動之軸係有關於包含一第一半軸及一第二共線半軸，第一閂扣位置通常安置在第一半軸內，且第二閂扣位置通常安置在第二半軸內，如圖2A－2C所示。

圖3A－3C係一歪斜(skewed)移動元件之陣列10分別的、頂端截面及等角圖，每一該元件對施加於移動元件10陣列之交替的一電磁力反應，強迫各該元件沿著一分別的軸交互地來回行進，例如該電磁力係施加以包覆於陣列的一線圈40，如圖所示。圖4A係一層化致動器裝置之分解圖，該裝置包括移動元件之陣列403，各該元件對以線圈40施加於移動元件陣列403之一交替的電磁力反應，強迫各元件沿著一分別的軸交互地來回行進，以及一閂扣，以至少一層形成，運作以選擇性地閂扣移動元件403之至少一子集於至少一閂扣位置，藉此避免個別移動元件403對電磁力反應。通常電磁力係使用圍繞於陣列403之線圈401而產生，如圖示。

閂扣通常包含一對層：一頂端閂扣層402及底端閂扣層404，其在充電時，以及當移動元件在如這所述之一適當的電磁場時，分別閂扣移動元件至頂端及底端極限位置。各閂扣層402及404通常包含一電極層及分隔層，詳細如圖5－6A所示。分隔層402及404大致可由任何適當的介電材料形成。可選擇地，亞鐵鹽(ferrite)或鐵磁性(ferro－magnetic)粒子可加入介電材料以減少在磁鐵層中磁鐵間不想要的干擾。

圖5－6A中，提供彎曲部份及環狀磁鐵或傳導體或鐵磁性磁鐵兩者，然而必須理解，並不希望這成為一種限制。或者，舉例而言，提供其他成形的(shaped)磁鐵，或環狀元件可由線圈代替，且可提供沒有彎曲部份的自由浮動的移動元件，或移動元件可具有一有彈性的周圍、或可撓的部份、或與有彈性的周圍或可撓的部份有關，所有詳細資訊在此顯示及描述。

圖4B係根據本發明之一較佳實施例運作之一較佳致動方法的簡化流程圖。圖4B中，產生一物理效果，其之至少一屬性與根據一系統時鐘信號週期性取樣之一數位輸入信號之一特性相對應。如圖示，該方法通常包含(步驟450)提供至少移動元件之一陣列10，強迫各移動元件沿著一軸15交互地來回行進(圖1B)，與藉由例如磁場產生器40施加至移動元件10之陣列之一交替的電磁力反應。在步驟460中，移動元件10之至少一子集藉由一閂扣20選擇性地閂扣於至少一閂扣位置，藉此避免個別移動元件10對由磁場產生器40施加之電磁力反應。於步驟470中，接收系統時鐘信號並且因此控制對移動元件陣列之電磁力的施加。於步驟480中，接收數位輸入信號，且因此控制閂扣步驟460。一般而言，如上所述，閂扣20包含一對層，各層包含一陣列之靜電閂扣元件，且至少一空間維持器層分隔許多靜電閂扣層且由一絕緣材料構成。通常閂扣及至少一空間維持器之製造，是使用PCB的生產技術(圖4B，步驟450)。移動元件之陣列一般包含一磁層403，其夾於由一對介電分隔件層分隔自磁層之一對電極層間。一般來說，至少一該層使用晶圓結合技術、層壓技術、及/或使用在PCB製造之習知技術或此等技術之結合(圖4B，步驟455)。

圖5係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之圖4A之致動器裝置之一等角靜態圖，其中移動元件10之陣列由薄箔所形成，各移動元件由圍繞其之完整成形的彎曲部份606所限制。該等彎曲部份606通常包括具有散佈有剪切部份702之箔部份703。圖6A係圖5之致動器裝置之部份分解圖。

根據本發明之一較佳實施例，提供3個彎曲部份，係由於需要至少3個彎曲部份以界定一平面。在於此所示及描述之移動元件的事例中，由彎曲部份界定之平面一般係垂直於移動元件之所欲運動之軸的一平面，或適合地選擇以強迫移動元件沿著所欲軸行進之任何平面。

大致上來說，希望最小化彎曲部份之區域以供移動元件本身利用裝置之可用的區域，由於致動流程係由移動元件執行，因此從裝置功能的角度而言，彎曲部份區域係冗餘的。例如，若致動器為揚聲器，移動元件推動空氣，藉此產生聲音，然而界定元件之彎曲部份及間距則否。因此，一般可期望彎曲部份之全長與移動元件之周長相似(例如，相對於是移動元件兩倍周長)。因此，可期望將彎曲部份之全長當作特定的，於是，提供越多的彎曲部份，則在相同的移動下，更短的各彎曲部份移動為較高的壓力，即達到移動元件運動之相同的振幅。

因此認為較佳為提供僅僅三彎曲部份，即不需要比最少數目多的彎曲部份即能確實地固定移動元件，例如界定與移動元件運動之軸垂直之平面。

圖6B及6C分別為根據本發明之一較佳低氣漏實施例構成及運作一組件之移動元件、閂扣及分隔元件的等角及分解圖。氣漏係關於經過移動元件上方之空間到移動元件下方之空間的空氣，反之亦然。

圖6D係圖6B－6C的裝置之截面圖，分別顯示三個移動元件10在頂端、底端及中間位置610、620及630。圖6E係圖6D之圖例。一般而言，在圖6B－6E之實施例中，配置移動元件之至少一個以避免經過至少一彎曲部份之氣漏。如圖所示，安置至少一空間維持器640於移動元件10之陣列及閂扣機制20之間，該空間維持器界定一圓柱體660，其具有一截面，且其中移動元件10之至少一個包含伸長的元件670，其截面夠小到能夠避開彎曲部份，以及包含安裝於元件670上之一頭元件(head element)680，其截面與圓柱體660之相似。可以理解為了使圖簡易，僅示出彎曲部份606之一部份。

圖7A係圖5－6C之移動元件層之部份靜態俯視圖。圖7B係於圖7A中所示之沿著A－A軸之圖5－6的移動元件層的截面圖。圖7C係圖5－7B之移動元件層之透視圖，其中顯示一個別移動元件朝其頂端極限向上移動，而使其彎曲部份向上彎曲且延伸至薄箔的平面外。如圖示，在圖7A－7C中，圖1A之移動元件10之至少一個具有一截面，其界定一周圍706且以附加至該周圍的至少一彎曲部份所限制。通常至少一移動元件10及其限制的一般曲折形狀部份係自一單一片材料所形成。或者，如圖16B所示，至少一彎曲部份1605可由一彈性材料形成。可理解以該彎曲形狀為基礎之實施例為本發明之唯一可能的實施例。相較之下，如圖1B所示，各移動元件可僅僅包含一自由浮動的元件。

圖7D係根據本發明之一替代實施例構成及運作之一移動元件層之透視圖。圖7E係一個別移動元件之以彎曲部份限制之中央部份705之側視圖。於圖7D－7E之實施例中，圖1A之移動元件10包含一般環狀永久磁鐵710而非圖5－7C之實施例之圓盤狀永久磁鐵502。通常各移動元件10具有第一及第二相對的一般圓形表面711及712，分別面對移動元件之運動軸715之第一及第二端點713及714，並且安置至少一永久磁鐵710於第一及第二圓形表面711及712之其中至少一個上。若提供二永久磁鐵710，那麼二磁鐵會對齊排列，而使相同的磁極指向相同的方向，如圖7E所示。

圖8A說明用於一特別例子，藉由圖1A之閂扣控制器50控制閂扣20以及藉由圖1A之閂扣控制器30控制一般地線圈感應的電磁力之一控制圖，其中安排移動元件10於群組G1、G2…GN中，各群組可選擇地被集中地致動，其中在閂扣層之各閂扣一般與一永久磁鐵相關，且其中在閂扣層中所有永久磁鐵之磁極全被同一地安置。該閂扣通常包含一頂端閂扣及一底端閂扣，供各群組或在各群組中之各移動元件。用於群組Gk(k＝1、…N)之頂端及底端閂扣被稱分別為Tk及Bk。於圖8A中，二控制器皆由處理器802執行。

圖8B說明一較佳方法之流程圖，其中圖1A之閂扣控制器50可處理一來輸入信號801及因此以群組的狀態來控制移動元件10之閂扣20。“EM”的縮寫代表向上或向下施加之電磁力，根據移動元件之一適當的群組之關聯的箭頭符號方向。在於圖8B中說明的實施例，若在時間t，在再縮放的PCM信號之LSB為1(步驟816)，此代表群組G1之揚聲器元件可在選擇的結束位置(end－position)。若群組G1已經在選擇的結束位置(步驟817)，便不需要更進一步的行動，然而，若群組G1還未在選擇的位置，閂扣控制器50則等待電磁場向上(步驟818)，然後在組B1鬆開底端閂扣(步驟819)且在組T1嵌合頂端閂扣。加以必要之變動，此係供所有其他群組G2、…GN之實例。

於圖8B中，跟在標記Tk或Bk後之指向上或指向下之箭頭符號表示的閂扣或鬆開(分別的向上或向下的箭頭符號)移動元件之第k個群組之頂端或底端閂扣(分別的T或B)。

圖8C係一處理器之簡化功能方塊圖說明，例如圖8A之處理器802，其在以於此顯示及說明之靜電閂扣機制實質地控制致動器裝置之任何一個係有用的。於圖8C之實施例中，一單一處理器實行電磁場控制器30及閂扣控制器50兩者。電磁場控制器30通常接收系統時鐘805，其通常為一方波且產生具有相同頻率及相位的一正弦波，將此當做一致動信號提供至線圈40。DSP 810舉例而言可包含一適當地程式化的TI 6xxx數位信號處理器，其商業上可由Texas Instruments公司獲得。用於DSP 810之程式可存在於一適當的記憶體晶片820，例如一快閃記憶體。在閂扣控制運作之至少一模態中，閂扣控制器50運作以設定移動元件之數目，其對由線圈40施加之電磁力反應以自由地振動，對編碼為數位輸入信號之聲音強度以實質地成比例。

電磁場控制器30通常控制一交替的電流，其流至通常圍繞於移動元件10的整個陣列之線圈40，因此跨越整個陣列產生且控制磁場。於某些實施例中，一功率放大器811可使用以支持流至線圈40之電流。電磁場控制器30通常產生一交替的電磁力，其之交互係與系統時鐘805同步，參考圖11A、第1圖，詳細如以下說明。

閂扣控制器50運作以接收數位輸入信號801且因此以控制閂扣機制20。一般來說，各個別移動元件10一時鐘最多執行一轉換，即在一定的時鐘期間內，各移動元件可自其底端位置移動至其頂端位置，或移動自其頂端位置至其底端位置，或停留在該等二位置之其中一個。閂扣控制器50運作之一較佳模態係參考圖11A於以下說明。根據本發明之一較佳實施例，移動元件10於其適當的結束位置之保持係由閂扣控制器50所影響。

較佳地，閂扣控制器50運作於形成群組的移動元件上，其在此稱為“控制的群組”。所有在任何移動元件之群組中之移動元件係可選擇的閂扣至其頂端位置，或閂扣至其底端位置，或不被閂扣。較佳地，該“控制的群組”形成一序列G1、G2…及為一整數之在各控制的群組Gk之揚聲器元件的數目，例如2，之(k－1)的次方，藉此允許任何所欲之揚聲器數目緊接著運作(向下或向上閂扣或不閂扣)，由於任何一定的數目可表達為例如2或10或其他適合整數之次方之一總和。若選擇揚聲器元件的總數為一小於一2的整數次方(N)，例如2047，分隔揚聲器元件之總數為控制的群組之一整數數目，即N，是可能的。舉例而言，若有2047個揚聲器元件，則在序列G1、G2…中之控制的群組數目係為11。

在此實施例中，由於再縮放的PCM信號之任何個別值可表示為2的整數次方之總和，揚聲器元件之一適當的數目始終可安置在選擇的結束位置，藉由集中地將適合的控制的群組之所有部份帶到該結束位置。例如，若在時間t該再縮放的PCM信號值為100，由於100＝64＋32＋4，則群組G3、G6及G7一起包括確切的100個揚聲器元件，並且因此於時間t，此等三群組之所有部份係集中地帶至選擇的結束位置，例如“向上”或“頂端”位置，並且在同時，除了此等三群組之所有群組的所有部份係集中地帶之一取消選擇的結束位置，例如“向下”或“底端”位置。可理解各移動元件具有底端及頂端閂扣，各閂扣通常以選擇地施加適當的局部靜電力而產生，於是聯合各閂扣以閂扣其分別至“向下”及“向上”位置。於群組Gk中之揚聲器元件之底端閂扣及頂端閂扣組係分別稱做Bk及Tk閂扣。

圖8D係用於初始化圖1A－8C之裝置之一較佳方法的簡化流程圖。根據圖8D之方法，安置移動元件10之陣列至最初運動，包括將移動元件之陣列中之每一移動元件10帶入至少一閂扣位置。如此所述，一般提供頂端及底端閂扣位置兩者給各移動元件10，在此實例中，將陣列中之各移動元件帶入至少一閂扣位置的步驟通常包含將在陣列中移動元件之一第一子集帶入其閂扣位置，以及一第二子集，包含在陣列中所有剩餘的元件，將其等帶入其底端閂扣位置。第一及第二子集分別於其頂端及底端閂扣位置，由流體產生之總壓，例如在第一子集中由移動元件10換置的空氣，與振幅相等，且與流體產生之總壓，例如在第二子集中由移動元件10換置的空氣，成相反方向。

移動元件10通常帶有一電荷，其具有一預定的磁性且各移動元件界定一個別自然共振頻率，其由於製造容差(production tolerance)，傾向於與其他移動元件之個別自然共振頻率有些許的不同，藉此界定移動元件之陣列的一自然共振頻率範圍，例如42－46KHz。如此所述，通常提供第一及第二靜電閂扣元件，其運作以分別閂扣移動元件10至頂端及底端閂扣位置，及使移動元件之陣列運動之步驟包含：步驟850：充電第一子集中各移動元件之第一(頂端或底端)靜電閂扣，藉由面對該閂扣之移動元件上磁極之相反極性。第一及第二子集各可包含移動元件總數目之50%。

步驟855：充電第二子集中各移動元件之第二(頂端或底端)靜電閂扣，藉由面對該閂扣之移動元件上磁極之相反極性。

步驟860：如上所述，設計該等移動元件以具有某種自然共振頻率fr。設計工具可具有電腦協助的模擬工具，例如有限的元件分析(FEA)軟體。於步驟860中，系統時鐘之頻率fCLK，其決定安置移動元件的電磁場之時序(timing)的交替，安置至陣列中移動元件之自然共振頻率，其具有最低的自然共振頻率fmin，且通常實驗性地或以電腦協助的模擬決定。

步驟865－870：系統時鐘頻率接著可單調地增加，自一初始值fmin至由△f所分隔的接續頻率值，直到系統時鐘頻率已達到陣列中移動元件之自然共振頻率，其具有最高的自然共振頻率fmax，且通常實驗性地或以電腦協助的模擬決定。然而可理解或者該系統時鐘頻率可單調地減少，自fmax至fmin，或可非單調地變化。

可理解，當一移動元件10於其自然共振頻率fr刺激時，移動元件在每一週期增加其振幅，直至達到於下文中稱做Amax之一特定最大振幅。一般而言，供移動元件達到Amax所需要的期間△t係於設定期間被紀錄，以及，在初始化序列的期間，所選擇施加之磁力值是使Amax等於移動元件需要自其閒置狀態行進至頂端或底端閂扣之距離的兩倍大。

Q因數或品質因數係一習知的因數，其比較於一振動的物理系統振幅之衰退的時間常數與其振動週期。相等的，其比較系統振動之頻率與系統散逸(dissipate)其能量之速率。一較高的Q，表示相對於該振動頻率，能量散逸的速率較低。較佳地，決定移動元件之Q因數為計算地或實驗地。所決定的Q因數說明，在振幅降低為Amax的50%之前，fCLK需要遠離fr多遠(二可能的值，一低於fr及一高於fr)。該二可能的值之值差為△f。

如以上步驟之結果，現在施加交替的磁極之電磁力之一序列至移動元件之陣列。在相同磁極之力的連續施加間之時間間隔，在一時間內因於系統時鐘中所感應的改變而變化，藉此界定用於該序列之一改變的頻率水準。於任何時間t，造成所有移動元件之振動振幅的增加，該等移動元件的個別自然共振頻率係與時間t之頻率水準類似。頻率水準夠慢地變化(即僅於一適當的時間間隔△t後，其在所有疊代中，△t不一定相等)，在交替頻率水準變得與其自然共振頻率不同而使移動元件之組S的振動振幅停止增加前，以致能所有移動元件之組S閂扣該等移動元件，該組S的移動元件之自然共振頻率與目前的頻率水準類似。頻率水準之變化範圍與自然共振頻率範圍相對應。通常在初始化序列之最後(步驟872)，配置系統時鐘fCLK至預界定的系統頻率，一般系統時鐘fCLK為陣列中移動元件之自然共振頻率之平均或中值，即44KHz。

用於決定移動元件之自然共振頻率的範圍之一方法，係使用一振動器檢查移動元件之陣列且在不同頻率刺激該陣列。

圖8E係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一裝配的(assembled)揚聲器系統的簡化等角圖。安裝於PCB 2100的是致動器元件之陣列，包括夾在閂扣元件20之間的移動元件10(圖未示)。該陣列由線圈40所圍繞。控制線2110顯示於其上，在處理器802中由閂扣控制器50(圖未示)所產生之閂扣控制信號行進至閂扣元件20。放大器811增強在處理器802中，由磁場產生控制器30(圖未示)提供之信號至線圈40。連接器2120連接圖8E之裝置與一數位聲音來源。為了簡單易懂的圖式，未顯示習知部件例如電源供應部件。

用於產生一聲音之運作的較佳方法使用根據本發明之一實施例構成及運作之裝置，該方法現在以圖8F為基礎來描述。圖8F之方法較佳以在時間域中之聲音表現為基礎，通常為一PCM(脈碼調變；pulse－code modulation)表現。

圖8F之重取樣814：除非PCM之取樣率剛好與系統時鐘相同，則重取樣PCM以使其取樣率升高或下降至圖1A之裝置的系統時鐘頻率(圖11A之頂行)。

一般而言，可使用任何適合的取樣率。特別言之，本發明之系統產生具有至少二不同頻率之聲波，其中之一係由如輸入信號決定之所欲的頻率以及其中另一係一非自然信號(artifact)。該非自然信號的頻率係時鐘頻率，即系統之取樣率。因此，較佳地選擇人類聽覺範圍外之系統取樣率，即至少20KHz。奈奎斯取樣法則(Nyquist sampling theory)教示系統時鐘必須選擇為揚聲器被設計產生的最高頻率之至少兩倍。

縮放器815：PCM字元長度通常為8、16或24個位元。8位元PCM之表示係無符號的(unsigned)，具有振幅值在時間內自0至255變化，以及16及24位元PCM之表示係有符號的，具有振幅值在時間內分別自－32768至32767以及自－8388608至8388607變化。圖1－2C之揚聲器一般使用一無符號的PCM信號，且因此，若PCM信號係有符號的，例如若PCM字元長度係16或24位元，則加上一適當的偏差以獲得一相對應的無符號的信號。若PCM字元長度為16位元，則加上32768個振幅單位之一偏差，以獲得一新範圍為0至65535個振幅單位。若PCM字元長度係24位元，則加上8388608個振幅單位之一偏差，以獲得一新範圍為0至16777215個振幅單位。

PCM信號接著更進一步地需要再縮放以使其範圍，其為振幅單位，與圖1－2C之裝置中的揚聲器元件的數目相等。例如，若揚聲器元件之數目為2047，且PCM信號係一8位元信號，該信號乘以2048/256＝8之一因數。或是，若揚聲器元件之數目為一16位元信號，該信號乘以2048/65536＝1/32之一因數。

藉由致動揚聲器元件之一適合的數目，根據再縮放之PCM信號之現在的值，接著產生聲音以表示再縮放之PCM信號。可理解揚聲器元件具有二可能的結束狀態(end－state)，在此分別稱為“向下”及“向上”之結束狀態，且分別於圖2A及2B中概要地說明。選擇此等結束狀態之個別一個且在該結束狀態的揚聲器元件數目，在任何一時序間與再縮放之PCM信號之現在的值相配，在同樣的時間剩餘的揚聲器元件係在相對的結束狀態。例如，若有2047個揚聲器元件，所選擇的結束狀態係“向上”以及再縮放之PCM信號值在時間t為100，在時間t於“向上”及“向下”結束狀態中之揚聲器元件數目係分別為100及1947。根據本發明之一特定實施例，只要特定的揚聲器元件之總數目與再縮放之PCM信號之目前之值相對應，選擇該等元件於“向上”狀態並不重要。

接著，每次一取樣由縮放器815產生時，則執行以下廻圈(loop)M次。M係圖1A之裝置中致動器元件之數目。i係目前的廻圈之索引值。使用Vt以指定離開縮放器815之目前取樣值(為其，執行M疊代(iteration)的廻圈)。一般而言，閂扣於其頂端位置之移動元件數目係剛好與Vt之值相等，且所有剩餘之移動元件閂扣於其底端位置。因此，當i仍然小於Vt時，於圖8F中稱為“Pi”之第i個移動元件或像素閂扣於其頂端位置。此可藉由檢查(圖8F，步驟840)當之前的廻圈(t－1)中處理移動元件i時，移動元件是否係於其頂端位置或於其底端閂扣位置。若前者為事實，則不需任何動作，且該方法直接跳到増量(incrementation)步驟842。若後者為事實，則標記元件i為需被閂扣至其頂端位置的一元件(步驟839)。為閂扣所有移動元件至其底端位置，則為所有索引值超過Vt的移動元件，進行以下步驟：檢查(步驟838)哪些元件已於其底端位置；此等移動元件則不需要更進一步的處理。標記(步驟841)所有其他的元件為需閂扣至其底端位置。一旦所有M元件如上所述般標記或不標記，則執行以下步驟：驗證磁場係指向上或等待此狀況(步驟843)，及Vt或較少的像素需被升高時，放電底端閂扣且充電頂端閂扣(步驟811)。接著，等待磁場指向下(步驟845)，及(M－Vt)或較少的像素需被降低時，放電頂端閂扣且充電底端閂扣(步驟846)。此時，流程等待縮放器815產生之下一個取樣值，然後開始如上述該取樣值所述之廻圈的M個疊代。

可理解的，於步驟843之前的步驟可較佳地在半時鐘週期中執行，在該週期中磁場磁性係向下的。步驟844較佳地在磁場磁性從向下改變為向上之時執行。相同的，步驟846較佳在磁場磁性從向上改變為向下之時執行。亦可理解的，為了使裝置仍與數位化之輸入信號同步，所有步驟814－846較佳在少於一時鐘週期中執行。

圖9A係一圖，其根據本發明之一較佳實施例之施加至移動元件10並載於其上之多種力。

圖9B係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之一磁場梯度感應層之簡化圖，且包含至少一捲繞的(winding)傳導元件2600，其嵌入於一介電基板2605並且通常配置以捲繞在通道2610陣列間。一般來說，沒有通道2610會沿著圖9B之傳導層周圍，以致於在與周圍相鄰之通道內感應之梯度，實質上跟與傳導層之中央相鄰之通道內感應之梯度係相同的。

若圖9B之層係由上述之分隔件層分離，那麼圖9B之層中的通道被相對的安置且當作如上詳述之該等分隔件層中之通道的延續。通道2610之截面尺寸，例如直徑，可能與分隔件層中之通道之直徑不同。或者，圖9B之層可當作分隔件層及一磁場感應層兩者，在這樣的情況下，圖9之通道剛好就是如上文所述之分隔層通道。可理解的，為了簡單說明，分隔件層之電極形成層並未於圖9B中顯示。

圖9C及圖9D說明圖9B之傳導層的磁場梯度感應功能。於圖9C中，流經捲繞元件2600的電流係由箭頭符號2620所表示。所產生之磁場方向係由X之2630所表示，且圖9C中包圍的點(encircled dots)2640表示位置，位於此其中所產生之磁場分別指向頁面內及頁面外。

圖10A係根據本發明之一較佳實施例之圖1A之閂扣20中包括的一閂扣層之簡化頂端截面圖。圖10A之閂扣層適合用於分隔為許多群組G1、G2…移動元件之閂扣，該等群組之閂扣如所示地電性互連，以允許該等閂扣之集中致動。此實施例之一般特徵為，移動元件之任何數目可致動，自於分隔的群組中之所選擇的群組之閂扣集合地充電，在閂扣層中之各閂扣一般與一永久磁鐵相關聯，其中在閂扣層中之所有永久磁鐵的磁極同一地安置。各群組Gk可包含2之(k－1)次方個移動元件。移動元件之群組可螺旋狀地離開移動元件陣列之中央，最小的群組係與中央最接近，如圖示。

圖10B係圖10A之閂扣層之一替代實施例之簡化電子線路圖，其中各閂扣係個別的而非集合的由圖1A之閂扣控制器控制(即充電)。可理解，所示之閂扣為環狀的，然而或者其可具有任何其他適合的組態，例如在此所述的。圖10B之層包含界定接面(junction)的垂直的及水平的電線之網格。一閘極，例如於一雙載子場效電晶體(bipolar field effect transistor)通常提供於各接面。打開一個別閘極以充電相對應的閂扣，沿著相對應的垂直與水平電線提供適當的電壓。

圖11A係一時序圖，其顯示一較佳充電控制設計，其可由圖1A中之閂扣控制器使用於單向揚聲器應用，其中表示所欲聲音之一輸入信號接收，及根據本發明之一較佳實施例構成及運作之移動元件10，由其個別閂扣適當地充電以反應地控制，以獲得一聲音圖案，其中在揚聲器前方之音量較其他區域為大，在閂扣層之各閂扣與一永久磁鐵相關聯，且在閂扣層中所有永久磁鐵之磁極皆被同一地安置。圖11B係移動元件10之一實例陣列之概要圖，其關於圖11A之時序圖。

閂扣控制器50之運作之一較佳模態現參考圖11A－B描述。為清楚地說明，運作之較佳的模態僅僅由參考一揚聲器之例子描述，該揚聲器包含7個像素，標號為P1、P2…，如圖11B所示。更進一步根據用以說明閂扣控制器50之運作的較佳模態之例子，該7個像素係分別於包含1、2及4像素之三群組中致動。大致上來說，閂扣控制器50使用多種決定參數，如此詳細所述，以決定於各時間間隔如何控制各個別移動元件。根據本發明之一較佳實施例構成及運作之揚聲器通常運作以再生一聲音，其由圖II之類比信號表示，且接著被數位化並且供以本發明之一揚聲器。數位信號值於圖11A、圖III中所示。

圖IV顯示由線圈或其他磁場產生器40施加至移動元件10之電磁力之交替。圖V係由閂扣控制器50提供至可見於圖11B中之一個別移動元件P1之頂端閂扣之信號，其可單獨形成移動元件之一第一群組G1，係僅由P1組成。圖VI係由閂扣控制器50提供至P1的底端閂扣之信號。P1的狀態由於與其相關聯之閂扣的運作，於圖VII所示，其中黑色代表頂端極限位置，其中該頂端閂扣嵌合P1，白色代表底端極限位置，其中該底端閂扣嵌合P1，以及影線(hatching)代表中間位置。

圖VIII係由閂扣控制器50提供至於圖11B中可見之每一個或兩個移動元件P2及P3的(多數個)頂端閂扣之信號，一起可形成移動元件之一第二群組GII。圖IX係由閂扣控制器50提供至GII之(多數個)底端閂扣之信號。P2及P3之狀態由於與其相關聯之閂扣的運作，分別於圖X及XI顯示，其中黑色電表頂端極限位置，其中該頂端閂扣嵌合適當的移動元件，白色電表底端極限位置，其中該底端閂扣嵌合適當的移動元件，以及影線代表適當的移動元件之中間位置。

圖XII係由閂扣控制器50提供至於圖11B中可見之每一個或所有的移動元件P4至P7的(多數個)頂端閂扣之信號，一起可形成移動元件之一第三群組GIII。圖XIII係由閂扣控制器50提供至GIII之(多數個)底端閂扣之信號。P4至P7的狀態由於與其相關聯之閂扣的運作，於圖XIV至XVII分別顯示，其中黑色代表頂端極限位置，其中該頂端閂扣嵌合適當的移動元件，白色代表底端極限位置，其中底端閂扣嵌合適當的移動元件，以及影線代表適當的移動元件之中間位置。

圖XVIII概要地說明圖11B之移動元件P1至P7，於其不同的位置，為時間之一函數。

舉例而言，在時間間隔I5中，時鐘為高(圖I)，則數位化取樣值為2(圖III)，其代表5個元件需要在其頂端位置且2個元件需要在其底端位置，如圖XVIII之時間間隔中所示。由於於此實施例中閂扣致動為集合的，此可有選擇群組G1與G3來達成，G1與G3一起具有5個元件(1＋4)於其頂端位置，而於G2中之2移動元件將於其底端位置。於圖IV中，磁場於時間間隔I5中指向上。於時間間隔I4中，G1中之移動元件係於其底端位置，如圖XVIII所示，且因此需要被升高。為達到此目的，降低控制信號B1(圖VI)且升高控制信號T1(圖V)。於是，G1之移動元件假設其頂端位置如圖VII所示。於時間間隔I4中，G2中之移動元件已經在其底端位置如圖XVIII所示，且因此頂端控制信號T2仍然為低的如圖VIII所示，底端控制信號B2仍為高的如圖IX所示，且因此如圖X及XI分別所示，G2中之該二移動元件(P2及P3)，仍然在其底端極限位置。而在時間間隔I4之群組G3中，G3之移動元件已經在其頂端位置如圖XVIII所示，並且因此該頂端控制信號T3仍為高的，其可見於圖XII中，該底端控制信號B3仍為低的，其可見於圖XIII中，並且因此，如圖XIV至XVII分別所示，G3中4個移動元件(P4至P7)仍在其頂端極限位置。

較佳地，當圖II中之輸入信號係於一正局部最大值時，所有移動元件係於其頂端位置。當輸入信號係於一負局部最大值時，所有移動元件於其底端位置。

圖11C係一時序圖，顯示一較佳控制設計，其由在全向(omni－directional)揚聲器應用中之閂扣控制器50使用，其中代表所欲聲音之一輸入信號被接收，且分別控制根據本發明之一較佳實施例構成及運作之移動元件，以獲得一聲音圖案，其中位於揚聲器前方之一特定距離之音量與所有在揚聲器週遭、距揚聲器相同距離之區域的音量相似。

如圖示，選擇地閂扣步驟包含於一時間閂扣特定移動元件，此時間藉由從陣列中央到該特定移動元件的距離決定(例如，由圖11B之圓形陣列中之r表示)。一般而言，當欲閂扣一特定的移動元件之子集時，移動元件之子集通常與一所欲聲音強度的數字相對應，移動元件並非同時地但是依序地閂扣，最靠近中央的移動元件被首先閂扣，接著是通常安置於層中同中心地自該中央向外的移動元件。一般而言，同時致動在各層中之移動元件。通常，在閂扣一特定移動元件的那一瞬間與在閂扣第一、中間的移動元件或多個移動元件的那一瞬間之間的時間距離△t係等於r/c，其中c為聲音之速度。

可理解，所示圖11C之圖XI之移動元件包含可撓的周圍部份，然而此僅僅為一例子且不期望被當作一限制。

圖12A與12B分別為根據本發明之一較佳實施例之移動元件層之簡化頂端及截面圖，其中安置永久磁鐵的一半於北極向上及一半於北極向下。此實施例之一特定優勢為移動元件可在以下兩種情況時升高：在當電磁場指向上時，及當電磁場指向下，而非等待該場在舉起一移動元件前指向上、及等待該場在放低一移動元件前指向下。雖然說明之實施例顯示互相分離的二子集，但這並非必須的狀況。該二子集可為互相交錯的。

圖13係一與圖10A相似的簡化頂端圖，除了在閂扣層中永久磁鐵的一半被安置北極向上及剩下的另一半在閂扣層中之永久磁鐵被安置北極向下。然而在圖10A之實施例中，有尺寸各為1、2、4…之一群組(其可在中央周圍連續地排列，如圖10A所示，即使此並非必要的狀況)。在圖13之實施例中，有各尺寸之2群組，藉此產生尺寸為1、2、4…之群組的二序列。於所說明的實施例中，第一序列之群組稱做G1L、G2L、G3L，…第二序列之群組稱做G1R、G2R、G3R…。安排此等序列之每一個於一半圓中，例如左半圓及右半圓所示。於半圓中群組的安排不需要是照群組大小，如圖示般同中心地向外延伸，且可以是任何所欲之安排，然而，較佳地，兩個群組皆在其個別的半圓中相互對稱。可理解，藉由使用適當的線圈設計，可使用全被磁化於相同方向之永久磁鐵達成相同的效果，同時線圈產生磁場，其具有一特定極性跨越多數移動元件的一半及具有一相反極性跨越移動元件之另一半。

圖10A及13之實施例之一特點為相對應於某些移動元件之閂扣元件係電性互相連接，藉此以形成移動元件之群組，其可集合地閂扣，或集合地分別充電或放電電性互連的閂扣以鬆開之。

圖14係用於一特定例子之閂扣及線圈感應的電磁力之控制的一控制圖，其中排列該等移動元件為群組，其可個別選擇地集合地致動，類似於圖8A，除了閂扣層中一半的永久磁鐵被安置北極向上及剩下的另一半永久磁鐵被安置北極向下，如圖13所示。反之，在圖8A中，所有閂扣層中永久磁鐵之磁極全被同一地安置。如圖14所示，提供閂扣信號至所有群組G1L、G2L、G3L…及G1R、G2R、G3R。供此等群組之頂端閂扣信號係由LT1、LT2、LT3…及RT1、RT2、RT3分別表示。供此等群組之底端閂扣信號係由LB1、LB2、LB3…及LB1、LB2、LB3表示。

圖15A係一時序圖，顯示由在單向揚聲器應用中之閂扣控制器50使用的一較佳控制設計，其與圖11A之時序圖類似，除了閂扣層中永久磁鐵的一半被安置在北極向上及剩餘的另一般被安置在北極向下，如圖13所示；反之，在圖11A中，所有閂扣層中永久磁鐵之磁極皆被同一地安置。圖15B係移動元件陣列之一例子之概要圖，其關於圖15A之時序圖。

如上所述，相對於圖8A、10A及11A之實施例的圖13至15A之實施例的特別優勢，係移動元件可在一下兩種狀況升高：當電磁場指向上時，及當其指向下時，而非等待該場在舉起一移動元件前指向下、及等待該場在放低一移動元件前指向下。可理解在圖11A中沒有元件在時槽的50%中移動，其可引入聲音失真(distortion of sound)且係相對地無效。相較之下，於圖15A中，在時槽的100%中元件移動(非並不需要動作之時槽，因為數位信號無改變)，藉此避免聲音失真，且提高效率。

舉例來說，在時間間隔I5中，數位信號值從1改變為2，如圖11A及15A之圖II所示。必然地，需要升高圖11A之移動元件P1，即自其目前底端極限位置鬆開，且閂扣至其頂端極限位置，然而，由於在I5中放低控制信號B1且升高控制信號T1，則在時間間隔I6中沒有動作。相較之下於圖15A中，移動元件LP1(及RP1)需被升高，於時間間隔I5中放低控制信號LB1且升高控制信號LT1，並且後來馬上於時間間隔I6中，放低RB1控制信號且升高RT1信號，而使於圖11A中的RP1動作沒有延遲發生。

一般而言，在圖13至15A之實施例中，由於磁鐵的一半(例如左半)向上指北且剩餘的(右)一半向下指北，當朝望將元件10向上移動時，此一直都可在沒有延遲的情況下完成。若磁場指向上，陣列左半之移動元件可在右半的元件之前向上移動，然而若正好發現磁場係指向下的，陣列右半之移動元件可在左半的元件之前向上移動。

圖15C係一圖，顯示在不同的時間安置於頂端及底端位置之移動元件數目的改變，其且作為由圖1A之閂扣控制器50接收的輸入信號頻率之函數。圖16A係一移動元件層之一等角圖，該元件層係於圖1A及2A至2C中所示之移動元件層之替代，其中該層係形成自一薄箔，如此各移動元件包含一中央部份及周圍部份。

圖16B係於圖1A及2A－2C中所示之移動元件層的另一替代之等角說明圖，其中在各移動元件之周圍的彎曲部份結構包含一片可撓的材料，例如橡膠。各移動元件之中央區域包含一磁鐵，其不一定安裝在一堅硬的圓盤上。

圖16C係於圖7A－7E中說明的移動元件及圍繞的彎曲部份之一較佳實施例之等角圖，其中彎曲部份於一厚度中改變。圖16C中，為簡單明確地表示，導致磁場影響移動元件1620之部件可較佳地包含未顯示之一磁場、或者是一鐵磁鐵(ferro－magnet)、傳導材料或線圈。如所示，移動元件1620包含曲折形狀之周圍彎曲部份1630，其具有可變化的厚度之部份，連接移動元件之一中央部份1640與一薄片1650，交互連接所有或許多個移動元件。例如，可變化的厚度之部份可分別包括較厚部份1660及較薄部份1670，如示。舉例來說，若各移動元件之中央部份1640的直徑為300微米且薄片為矽，那麼在某些情況下，部份1670可為50微米厚，而部份1660可為100微米厚。更廣泛來說，厚度係當作一材料之函數來計算以提供特定應用的柔軟度及強度水平，例如使用有限元素分析(FEA；finite element analysis)工具。

圖16D係圖16C之裝置的成本效益的替代例之一等角圖，其中彎曲部份之寬度會改變。如圖16C中，為了簡單清楚地表示，導致磁場影響移動元件1720之部件可較佳包含未顯示之一磁鐵或者一鐵磁鐵、傳導材料或線圈。如示，移動元件1720包含曲折形狀的周圍彎曲部份1730，其有可變化寬度之部份，連接移動元件之一中央部份1740與一薄片1750，交互連接所有或許多個移動元件。舉例來說，可變化的部份可分別包含較寬的部份1760及較窄的部份1770，如示。舉例來說，若各移動元件之中央部份1740的直徑為300微米且薄片為矽，那麼在某些情況下，部份1770可為20微米寬，而部份1760可為60微米寬。更廣泛來說，寬度係當作一材料之函數來計算以提供特定應用的柔軟度及強度水平，例如使用FEA工具。

可理解，圖16C及16D中之實施例可適當地組合，例如以提供具有可變化厚度之彎曲部份及可變化寬度及/或變化的，例如以提供彎曲部份，其寬度及/或厚度連續地或如所示般不連續地、及如示般規則地或不規則地變化。

在以上描述中，“厚度”係移動元件之運動方向中的彎曲部份之維度，而“寬度”係與移動元件之運動方向垂直的方向中之彎曲部份之維度。

圖16C及16D之實施例中之一特定優勢係在可變化截面的彎曲部份中，例如可變化的厚度或寬度，應力(stress)並不集中在彎曲部份的根1680或1780，且反而分佈遍及彎曲部份之所有薄及/或窄部份。以及大致上來說，使彎曲部份彎曲之應力係厚度之陡函數(steep function)，通常為其三次(cubic)函數，且亦為寬度之函數，通常為其線性函數。至少對於某些材料例如矽以及至少對於某些應用，例如公共廣播揚聲器，其使用移動元件的大位移，選擇彎曲部份的尺寸，其一致地夠薄或夠窄以提供夠低的應力而避免斷裂，且同時夠堅硬以允許於一所欲範圍，例如44KHz的自然共振頻率，可理解為不切實際的。為此原因，使用可變化厚度及/或寬度之彎曲部份相信是有利的，例如圖16C－16D所示。

圖17係類似於圖3A之致動器元件陣列的一俯視截面圖，除了由於在圖3A中，個別移動元件或閂扣之一連貫行係分別地歪斜，以增加可包裝至一定區域的致動器元件的數目，圖17中之行係非歪斜的，且通常包含一長方形陣列，其中該等行係互相對齊。

圖18係一陣列之致動器元件之一替代實施例之分解圖，包括移動元件之一層1810，其夾在在一頂端閂扣層1820及一底端閂扣層1830之間。圖18之裝置之特徵在於各致動器元件之截面為方形的而非圓形的。各致動器元件亦可具有任何其他截面形狀，例入六角形或三角形。

圖19係在一支撐框架(support frame)中支撐之致動器的等角陣列，提供一主動區，其係個別致動器陣列之主動區總和。換言之，於圖19中，代替一單一致動裝置，提供的是一複數個致動裝置。該等裝置不需為相同且各可具有不同特性，例如但不限制於不同時鐘頻率、不同致動器元件尺寸及不同位移(displacement)。該裝置不一定共用部件，例如但不限制於線圈40及/或磁場控制器30及/或閂扣控制器50。

名詞“主動區”代表於各陣列中所有致動器元件之截面區域的總和。可理解的是，一般而言，可根據本發明之一較佳實施例構成及運作的揚聲器產生之聲音音量的範圍(或是，用於非揚聲器之一般致動器之増益(gain))往往被主動區限制。此外，可產生的聲音音量之解析度與所提供的致動器元件之數目成比例，其往往又被主動區所限制。通常各致動器陣列之尺寸有一實際的限制，例如，若各致動器陣列存在於一晶圓上。

若揚聲器被當作一耳機使用，僅需提供一相對小範圍的聲音音量。家用揚聲器(home speaker)通常需要一中級聲音音量範圍，而公共廣播揚聲器(public address speaker)通常具有一大的聲音音量範圍，例如其最大音量可以是120dB。隨可用實體空間量的多寡，揚聲器應用亦隨之不同。最後，用於一特定應用之聲音音量解析度由所欲之聲音品質決定，例如手機通常不需要高品質的聲音，因此空間便被限制。

根據本發明之某些實施例，可磁化在移動元件上之磁鐵層以於元件非移動方向之方向中極化該等磁鐵層，以達成沿著之電磁場梯度一最大力，電磁場梯度與所欲元件移動方向對齊。

再一次有關於特別是圖12A－15B，可理解，若使用的設計是，線圈係利用傳導體在元件的兩面上載送電流，且磁鐵皆在相同的方向中極化，那麼在電流於線圈中流動時，在各傳導體一面上之元件可於相反方向移動。

本發明之一較佳實施例之一特別特徵，係由移動元件執行之運動的衝程為相對地長，因為所施加的場為磁性的，因此衰變(decay)率與移動元件間之距離及產生磁場的電流成反比。相較之下，一靜電場衰變率與移動元件間之距離的平方及產生靜電場之電荷成反比。由移動元件達成的長衝程的結果，所達到的速度從而增加，因此可達到的聲量增加，因為移動元件之高速度運動產生的氣壓增加。

可理解，特別在此說明的實施例並不欲被限制，例如像是移動元件不需皆為相同尺寸，移動元件之群組或個別移動元件若分別致動，則不需要在同一共振或同一時鐘運作，且移動元件不需具有相同振幅的位移。

在此顯示及描述的揚聲器通常運作以產生一聲音，其強度與編碼於一輸入數位信號中之強度值相對應。任何適當的協定可使用來產生輸入數位信號，例如但不限制於PCM或PWM(SACD)協定。或者，或此外，該裝置可支持壓縮的數位協定，例如ADPCM、MP3、AAD、或AC3，在此情況下一解碼器通常轉換該壓縮的信號為一非壓縮的形式，例如PCM。

根據在此顯示及描述之任何實施例的數位擴音器設計可由特定應用電腦模型化及模擬所促進。音量計算可照慣例執行，例如使用流體動態有限元素電腦模擬(fluid dynamic finite－element computer modeling)及根據經驗的實驗。

大致而言，當提供更多揚聲器元件(移動元件)時，動態範圍(可產生最大及最輕音量間之落差)變得更廣，失真(失真越少則越像輸入信號)則變得更小，且頻率範圍變得更廣。另一方面來說，若提供較少的揚聲器元件，則裝置會更小且成本越低。

大致而言，若移動元件具有大直徑，則改善在主動及非主動區之間(填充因子)的比例值，且若在彎曲部分上有應力時，其應力較小，假設振動位移保持相同，其轉譯為裝備之較長的預期壽命。另一方面來說，若移動元件具有小直徑，則在每一單位面積提供更多元件，且由於較少的質量，線圈或其他電磁力產生器中需要較少的電流，轉譯為較低的功率需求。

一般而言，若移動元件之振動位移為大，則一定尺寸的陣列產生更多音量，然而若振動位移為小，則若在彎曲部份上有應力時，其應力較小，且功率需求較低。

一般來說，若取樣率為高，則可產生的最高頻率為高且減少可聽見的噪音。但是若取樣率為低，則若在彎曲部份上有加速度、力、應力時，加速度、力、應力較小，且功率需求較低。

現在描述特定應用揚聲器的三個例子。

例1：可期望製造一手機揚聲器，其係非常小、低成本、夠大聲到在隔壁房間便聽得到來電鈴聲，但是僅僅具有適度的聲音品質。該所欲尺寸及成本代表具有相對小面積的揚聲器，例如達到300mm2。若所欲一相對高的最大目標音量，例如90dB SPL，此代表大的位移。手機揚聲器的可接受失真標準(10%)及動態範圍(60dB)支配1000個元件之最小陣列尺寸(使用M＝10(60/20)計算)。因此，一適合的揚聲器可包含1023個移動元件，分隔為10個二進位群組，各群組佔約0.3mm2的面積。此單元尺寸因此可為約550 μm x 550 μm。

為實際的理由，合適此空間的最大移動元件可具有450 μm的直徑。供此種移動元件的合理位移可為約100 μm峰對峰(PTP；peak to peak)，其致能以達成目標音量。取樣率可為低，例如32KHz，由於手機聲音係由蜂窩頻道(cellular channel)限制為4KHz。

例2：可期望製造高逼真(high fidelity)耳機，具非常高的聲音品質(盡可能最高)以及非常低的噪音，且其又特別小到可舒適的戴上，以及最後，到儘可能的成本效率的程度。

為達到高聲音品質，可使用寬動態範圍(至少96dB)、寬頻率範圍(20Hz－20KHz)及非常低的失真(<0.1%)。元件之最少數目在此等一定的假設下可為63000。因此例如揚聲器可具有65535個元件分開為16個二進位群組。最大音量可維持在低的狀態下(80dB)，以允許約30 μm PTP的位移。能夠做到此種位移的最小移動元件直徑約為150 μm。此種元件可佔200 μm x 200 μm x 0.04mm2面積的單元，因此65535個元件適合2621mm2的面積，例如52mm x 52mm。該取樣率通常為揚聲器有意產生的最高頻率的至少兩倍，或是40KHz。最接近的標準取樣率為44.1KHz。

例3：可期望製造一公共廣播(PA)揚聲器，例如用於舞廳，其係非常大聲，具有一寬的頻率範圍延伸至非常低的頻率，且具有低失真。因此，PA揚聲器通常具有許多大移動元件。可使用600 μm的移動元件，其能夠做到150 μm PTP的位移。此等元件佔據750 μm x 750 μm或0.5625mm2之單元。由於低頻率需求，最少的262143個移動元件分隔為18個二進位可被使用。揚聲器的尺寸可約為40cm x 40cm。此揚聲器通常達到120dB SPL之最大音量標準且向下延伸至15Hz。

可理解的是，電磁場控制器30較佳地設計，以確保流經線圈交替的電流一直且在所有條件下維持著適當的磁場力，以允許移動元件10及靜電閂扣20足夠接近以致能閂扣，同時避免移動元件10移動得太快、避免衝擊的結果損傷該等元件10或閂扣20。

參考特定圖式，其中強調所示詳情係作示例用及僅用以說明本發明之較佳實施例之目的，並且表現以提供認為是本發明之原理及概念最有用且最易了解的描述。關於這一點，本發明之結構細節僅針對能夠基礎地理解本發明為原則，而無顯示不需要的細節。以圖式為例之描述使熟悉習知技術之人士了解本發明的許多型態，而可實際操作。

於分別實施例中所述之本發明特徵亦可於單一實施例之組合中提供。反言之，實施例可分別地或以任何合適的副組合(subcombination)中提供。舉例而言，移動元件可為自由浮動的，或可安裝於類似絲狀物彎曲部份，或具有以一可彎折材料所形成的周圍部份。獨立地，裝置不一定配置如上述，以減少氣漏。皆獨立地，移動元件可例如包含一傳導體、線圈、環狀或圓盤狀的永久磁鐵、或環狀或圓盤狀的鐵磁鐵及磁鐵，若提供的話，則不一定排列而使於其上之一些，例如50%，之磁極相反地安置在剩餘的磁鐵，例如50%，之磁極。皆獨立地，閂扣形狀的截面可為實體(solid)、環狀、具有或不具有一大中央部份穿孔狀、或被刻凹口或具有任何合適的組態。皆獨立的，閂扣的控制可為個別的或以群組的或任何組合。皆獨立的，可能有一或多個致動器元件之陣列，其各不一定被歪斜且各致動器元件的截面可為圓形、方形、三角形、六角形或其他任何合適的形狀。

本發明已以某程度之特定性說明，然而該等熟悉此技藝之人士將輕易地理解，可執行多種變化及修正以包含以下申請專利範圍(請求項)之範圍。

10．．．移動元件

15．．．時間間隔

20．．．閂扣

30．．．閂扣控制器

40．．．線圈

50．．．閂扣控制器

72．．．閂扣元件

73．．．閂扣元件

74．．．閂扣元件

75．．．閂扣元件

76．．．閂扣元件

77．．．閂扣元件

78．．．溝槽

101．．．活塞

102．．．磁極

103．．．磁極

104．．．穴

105．．．穴的頂端

106．．．穴的底端

201．．．磁場

202．．．磁場

203．．．磁場

204．．．活塞

205．．．閂扣元件

206．．．電荷

207．．．閂扣元件

220．．．空間維持器

301．．．向上移動

302．．．活塞

303．．．向下移動

304．．．線圈

401．．．轉換器陣列

402．．．頂端閂扣層

403．．．移動元件

404．．．底端閂扣層

501．．．薄箔

502．．．頂端

503．．．底端

504．．．頂端層介電物

505．．．穴

506．．．頂端

507．．．底端

602．．．頂端

603．．．底端

606．．．彎曲部份

610．．．頂端位置

620．．．底端位置

630．．．中間位置

640．．．空間維持器

660．．．圓柱體

670．．．伸長的元件

680．．．頭元件

701．．．彎曲部份限制形狀

702．．．剪切部份

703．．．箔部份

704．．．錫箔移動元件層之頂端

705．．．錫箔移動元件層之底端

706．．．周圍

710．．．永久磁鐵

711．．．第一相對圓形表面

712．．．第二相對圓形表面

713．．．第一端點

714．．．第二端點

801．．．數位輸入信號

802．．．處理器

803．．．一元件群組

804．．．二元件群組

805．．．系統時鐘

807．．．一元件群組

808．．．二元件群組

809．．．四元件群組

810．．．DSP

811．．．功率放大器

812．．．轉換器陣列

813．．．數位輸入信號

814．．．重取樣模組

815．．．縮放器

816．．．塊

820．．．記憶體晶片

821．．．元件符號

822．．．元件符號

823．．．塊

824．．．塊

1001．．．1元件之群組

1002．．．2元件群組

1003．．．4元件群組

1004．．．8元件群組

1005．．．16元件群組

1201．．．移動元件

1202．．．移動元件

1203．．．分別線

1204．．．箔之頂側

1205．．．箔之底側

1206．．．箔之頂側

1207．．．箔之底側

1301．．．元件群組

1302．．．元件群組

1303．．．元件群組

1304．．．元件群組

1305．．．4元件組合

1306．．．4元件組合

1307．．．8元件組合

1308．．．8元件組合

1309．．．16元件組合

1310．．．16元件組合

1401．．．數位輸入信號

1402．．．處理器

1403．．．1元件群組

1404．．．2元件群組

1405．．．4元件群組

1407．．．1元件群組

1408．．．2元件群組

1409．．．4元件群組

1411．．．功率放大器

1412．．．段

1413．．．1元件群組

1414．．．2元件群組

1415．．．4元件群組

1417．．．1元件群組

1418．．．2元件群組

1419．．．4元件群組

1601．．．薄箔材料

1602．．．形狀

1603．．．橡膠聚乙烯材料

1604．．．特定範圍

1605．．．彎曲部份

1620．．．移動元件

1630．．．周圍彎曲部份

1640．．．中央部份

1650．．．薄片

1660．．．較厚部份

1670．．．較薄部份

1680．．．根

1720．．．移動元件

1730．．．周圍彎曲部份

1740．．．中央部份

1750．．．薄片

1760．．．較寬的部份

1770．．．較窄的部份

1780．．．根

1801．．．靜電閂扣機制

1802．．．穴

1803．．．自由運動

1804．．．磁化的頂端

1805．．．磁化的底端

1806．．．穴

1807．．．靜電閂扣機制

1810．．．移動元件層

1820．．．頂端閂扣層

1830．．．底端閂扣層

1901．．．裝置

1902．．．陣列轉換器

2100．．．PCB

2110．．．控制線

2120．．．連接器

2510．．．穴

2520．．．磁鐵膏

2600．．．捲繞傳導元件

2610．．．通道

2620．．．箭頭符號

2640．．．點

本發明之較佳實施例係以以下圖式說明：圖1A係根據本發明之一較佳實施例構成及運作的致動器裝置之一簡化功能方塊圖。

圖1B係根據本發明之一較佳實施例構成及運作的圖1A中之移動元件陣列之一等角(isometric)圖，其中每一移動元件包含一磁鐵，且除了在閂扣時，強迫每一元件沿著一分別的軸交互地來回行進，並與一交替的電磁力反應，該電磁力施加於移動元件之陣列。

圖1C－1G係根據本發明之五個可替換的較佳實施例構成及運作的閂扣之簡化俯視圖，其可作為特別如圖1B中所示的該閂扣之替代。

圖2A顯示在一第一、底部末端位置的圖1B之陣列，其對向下施加之電磁力反應。

圖2B顯示在一第二、頂部末端位置的圖1B之陣列，其對向上施加之電磁力反應。

圖2C與圖2B相似，除了個別移動磁鐵之其中之一不對向上的力反應，由於藉由安置一相對應的電荷於該個別移動磁鐵上方，而使該個別磁鐵閂扣於該末端位置，且該個別磁鐵作用為一頂端閂扣。

圖3A－3C係一歪斜(skewed)移動元件之陣列分別的、等量截面圖，每一該元件對以包覆於該陣列周圍的一線圈施加於移動元件之該陣列之交替的一電磁力反應而強迫每一該元件沿著一分別的軸交互地來回行進。

圖4A係一致動器裝置之分解圖，其包括移動元件之一陣列，每一該移動元件對以一線圈施加於移動元件之該陣列之交替的一電磁力反應而強迫每一該元件沿著一分別的軸交互地來回行進，以及一閂扣，其形成如一層，運作以於至少一閂扣位置選擇性閂扣該移動元件之至少一子集，藉此避免該個別移動元件對該電磁力反應。

圖4B係根據本發明之一較佳實施例之一較佳致動方法之一簡化流程圖。

圖5係根據本發明之一較佳實施例構成及運作的圖4A之致動器裝置之等量靜電圖，其中移動元件之該陣列由薄箔形成，每一移動元件由在其周圍整體形成的彎曲部份(flexure)所限制。

圖6A係圖5中之致動器裝置的一部份之分解圖。

圖6B及6C係根據本發明之一較佳實施例構成及運作之分別為移動元件之組件(assembly)及相關的彎曲部份、閂扣及分隔(spacer)元件的概要圖及分解圖。

圖6D係圖6B－6C之裝置之截面圖，其中分別顯示於頂末端、底末端及中位置之三移動元件。

圖6E係圖6D之圖說明。

圖7A係圖5－6C之移動元件層之靜電部份俯視圖。

圖7B係沿著圖7A中A－A軸所得到的圖5－6之移動元件之截面圖。

圖7C係圖5－7B之移動元件層之透視圖，其中顯示一個別移動元件向上移動至其頂端極限位置，以使其彎曲部份向上延伸至該薄箔的平面外。

圖7D係根據本發明之替代實施例構成及運作之一移動元件之透視圖，其中圖5－7C之實施例之圓盤狀永久磁鐵係由環狀永久磁鐵所取代。

圖7E係於圖7D之實施例中之一個別移動元件之彎曲部份限制的中央部份之一側面圖。

圖8A係說明一特定例子之閂扣的控制及線圈感應電磁力之一控制圖，其中排列該等移動元件為群組，其各可選擇地集中地致動，其中於閂扣層中之各閂扣與一永久磁鐵相關聯，且其中在閂扣層中所有永久磁鐵之磁極係皆同一地安置。

圖8B係說明一較佳方法之流程圖，因此一閂扣控制器可處理一來(incoming)輸入信號且因此群組控制移動元件之閂扣。

圖8C係一處理器之簡化功能方塊圖，例如圖8A之處理器802，其在以於此所示及描述的靜電閂扣機制實質地控制任何致動器是有用的。

圖8D係說明一較佳方法之簡化六層圖，用於初始化圖1－8C之裝置。

圖8E係說明根據本發明之一較佳實施例構成且運作之一裝配的揚聲器系統之一簡化等角圖。

圖8F係說明根據本發明之一實施例構成且運作之使用裝置用於產生一聲音之運作的一較佳方法之簡化流程圖。

圖9A係根據本發明之一較佳實施例之一圖，其概述某些但一般並非所有帶入至移動元件承受之力。

圖9B係說明根據本發明之一較佳實施例構成且運作之一磁場梯度感應層之一簡化圖。

圖9C－9D說明圖9B之傳導層之磁場梯度感應功能。

圖10A係一閂扣層之簡化頂端截面圖，其適合用於閂扣移動元件，其分隔為許多群組，特徵在於可致動移動元件之任何數目，藉由集中地致動自該等分隔群組中選擇的群組，在閂扣層中之各閂扣與一永久磁鐵相關聯，其中在閂扣層中所有永久磁鐵之磁極係皆同一地安置。

圖10B席圖1－10A之閂扣層之一替代實施例之一簡化電子線路圖，其中各閂扣係個別地以圖8C之閂扣控制器50所控制。可理解所顯示之該等閂扣為環狀的，然而或者可具有任何其他如文中所述之適當組態。圖10B之層包含界定接面(junction)之垂直及水平電線之網格。一閘極，提供例如一場效電晶體於各接面。打開一個別閘極，藉此充電相對應的閂扣，沿著相對應的垂直及水平電線提供電壓。

圖11A係一時序圖，顯示在單向揚聲器應用中以閂扣控制器使用之一較佳控制設計，其中接收代表所欲聲音之一輸入信號，且相應地控制根據本發明之一較佳實施例構成且運作之移動元件，以獲得一聲音圖案，其中在揚聲器前方之音量較其他區域大，閂扣層中之各閂扣與一永久磁鐵相關聯，且在閂扣層中之所有永久磁鐵之磁極較佳係所有或實質上皆相似地或同一地安置。

圖11B係關於圖11A之時序圖的移動元件之陣列之例子的概要圖。

圖11C係一時序圖，其顯示一較佳控制設計，其由在全向(omni－directional)揚聲器應用中之閂扣控制器使用，其中接收代表一所欲聲音之一輸入信號，且相應地控制根據本發明之一較佳實施例構成及運作之移動元件，以獲得一聲音圖案，其中位於揚聲器前方之音量與所有在揚聲器週遭區域的音量相似。

圖12A及12B分別係根據一替代實施例之多個移動元件之簡化頂端及截面圖，其中安置一半的永久磁鐵於北極向上及一半北極向下。

圖13係類似於圖10A之簡化頂端圖，除了安置在閂扣層中一半的永久磁鐵於北極向上且剩餘的一半永久磁鐵於北極向下。

圖14係說明一特定例子之控制閂扣及線圈感應電磁力之一控制圖，其中以群組安排移動元件則各元件可選擇地集中致動，係與圖8A之相似，除了安置在閂扣層中之一半的永久磁鐵於北極向上且剩餘的一半的永久磁鐵於北極向下。

圖15A係一時序圖，顯示由在單向揚聲器應用中之閂扣控制器使用之一較佳控制設計，其係與圖11A之時序圖相似，除了安置在閂扣層中一半的永久磁鐵於北極向上且剩餘的一半永久磁鐵於北極向下。

圖15B係關於圖15A之時序圖的移動元件之陣列的例子之概要圖。

圖15C係一圖，顯示安置於頂端及底端極限位置之移動元件之數目在不同時間的變化且為由圖8C之閂扣控制器所接收之輸入信號的頻率函數。

圖16A說明一移動元件層，其係於圖1A及2A－2C所示之移動元件層之替代，其中該層由一薄箔形成，因此各移動元件包含一中央部份及周圍部份。

圖16B仍係於圖1A及2A－2C所示之移動元件層之替代，其中可彎折材料之一片，例如能夠致能運動之橡膠，即在磁鐵下有堅硬的圓盤。該磁鐵可為堅硬材料但可能不夠堅硬。

圖16C係於圖7A－7E或16A中所示之移動元件及周圍彎曲部份之一較佳實施例的等角圖，其中彎曲部份之厚度會變化。

圖16D係圖16C之裝置之有成本效益之替代之一等角圖，其中彎曲部份之寬度會變化。

圖17係與圖3A之陣列相似之致動器元件之一陣列的頂端截面圖，除了在圖3A中，個別移動元件或閂扣之連續行(consecutive row)係分別地彎曲，以增加致動器元件之數目，其可被裝入一個一定區域，圖17之行並沒有彎曲且通常包含一長方形陣列。

圖18係一陣列之致動器元件之一替代實施例之分解圖，其中各致動器元件之截面係方形的而非圓形。

圖19係於一支撐框架內支撐的一等量陣列之致動器，提供一主動區，其係個別致動器陣列的主動區總和。