压电扬声器及应用其的电子装置的制作方法

1.本技术涉及一种压电扬声器和应用该压电扬声器的电子装置。


背景技术：

2.动圈扬声器是一种传统的扬声器，包括电磁铁、线圈、振膜等，其利用变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，变化的磁场与电磁铁产生的磁场相互作用(吸引或排斥)，使线圈产生振动。线圈与振膜连接在一起，从而带动振膜一起按照预设的频率振动，产生声音。然而，由于磁铁、线圈等结构的设置，动圈扬声器通常具有一定的厚度；当将动圈扬声器设置在电子产品中时，动圈扬声器占用相对较大的体积和空间，不利于当前电子产品的微型化和薄型化。


技术实现要素：

3.本技术实施例第一方面提供了一种压电扬声器，包括：
4.压电片；
5.振膜膜片，层叠设置在所述压电片上且固定连接所述压电片；
6.至少一个弹片，每一个弹片包括主体部和连接所述主体部相对两端的端部；
7.每一个弹片设置在所述压电片背离所述振膜膜片的一侧，所述主体部相对所述压电片拱起，所述端部与所述压电片固定连接；或者
8.每一个弹片设置在所述振膜膜片背离所述压电片的一侧，所述主体部相对所述振膜膜片拱起，所述端部与所述振膜膜片固定连接。
9.所述弹片为所述压电扬声器提供支撑与顺性，并增加所述压电扬声器的可靠性。所述弹片的主要作用包括：提高压电片的振动位移，提高声压级；改善压电扬声器的频响曲线中高频峰谷，使频响曲线更加平坦。
10.本技术实施方式中，当所述弹片设置在所述压电片背离所述振膜膜片的一侧，所述端部固定连接在所述压电片背离所述振膜膜片的表面；当所述弹片设置在所述振膜膜片背离所述压电片的一侧，所述端部固定连接在所述振膜膜片背离所述压电片的表面。
11.本技术实施方式中，当所述弹片设置在所述压电片背离所述振膜膜片的一侧，所述压电片包括背离所述振膜膜片的第一表面、连接所述振膜膜片的第二表面以及连接在所述第一表面和所述第二表面之间的侧面；所述端部弯折连接所述主体部，所述端部固定连接所述压电片的侧面。
12.拱形的弹片与压电片或振膜膜片固定粘接，对压电片或振膜膜片有约束作用，改善了中高频模态，平滑中高频峰谷。
13.本技术实施方式中，所述主体部背离所述压电片的表面设置有粘接胶。
14.所述粘接胶用以连接终端产品(例如电子装置)的部件/框架，如此弹片连接压电片/振膜膜片和终端产品(例如电子装置)的部件/框架，类似弹簧具有一定弹性，因此跌落时具有更好的跌落可靠性。拱形的弹片与终端产品(例如电子装置)的部件/框架连接，因此
发生形变时会托举压电材料整体上下振动，提升振动位移，提升低频灵敏度。
15.本技术实施方式中，所述主体部包括位于中间的平板区以及连接所述平板区相对两端的弯折区，所述弯折区连接倾斜连接在所述平板区与所述端部之间。
16.本技术实施方式中，所述平板区上设置有粘接胶。
17.所述平板区设置的粘接胶用以连接终端产品(例如电子装置)的部件/框架，如此弹片连接压电片/振膜膜片和终端产品(例如电子装置)的部件/框架，类似弹簧具有一定弹性，因此跌落时具有更好的跌落可靠性。拱形的弹片与终端产品(例如电子装置)的部件/框架连接，因此发生形变时会托举压电材料整体上下振动，提升振动位移，提升低频灵敏度。
18.本技术实施方式中，所述压电扬声器还包括框架，所述框架围绕并连接所述振膜膜片的周缘。
19.所述框架为压电扬声器的整体结构提供稳定性。
20.本技术实施方式中，所述振膜膜片为一平板结构。
21.本技术实施方式中，所述振膜膜片包括主体区域和围绕并连接所述主体区域的周边区域，所述主体区域为平板状的，所述周边区域为沿所述振膜膜片的厚度方向拱起的拱形结构。
22.拱形结构的设置也是为了提高振膜膜片的顺性，以利于振膜膜片的来回振动。
23.本技术实施方式中，所述振膜膜片与所述压电片之间设置有粘接胶。
24.振膜膜片与压电片之间设置有粘接胶，从而使所述振膜膜片与所述压电片二者固定连接。
25.本技术实施方式中，所述压电扬声器包括两个及以上的所述弹片，两个及以上的所述弹片为相互交叉设置。
26.本技术实施方式中，所述压电扬声器包括一个所述弹片，所述主体部包括至少一个纵部和与所述至少一个纵部交叉连接的至少一个横部，每一个纵部的两端分别连接一个所述端部，每一个横部的两端分别连接一个所述端部。
27.所述压电扬声器的该弹片为一体成型的结构。
28.本技术实施方式中，所述压电扬声器包括两个及以上的所述弹片，两个及以上的所述弹片为非交叉且相互间隔设置，每一个弹片的主体部上设置有粘接胶，且所述粘接胶位于所述主体部的中间位置。
29.本技术实施例第二方面提供了一种电子装置，包括壳体和设置在所述壳体内的扬声器，所述扬声器将所述壳体内部分隔成相互隔绝的两个腔体，所述扬声器为本技术实施例第一方面所述的压电扬声器。
30.所述压电扬声器的厚度较薄，占用壳体内部的空间较小，且压电扬声器性能优良，音响效果好。
31.本技术实施方式中，所述壳体开设有出音孔，所述扬声器设置的位置正对所述出音孔，且所述出音孔连通所述两个腔体中的一个。
32.本技术实施方式中，所述弹片的主体部上设置的粘接胶固定连接所述壳体。
33.本技术实施方式中，所述壳体中设置有结构件，所述弹片的主体部上设置的粘接胶固定连接所述结构件。
附图说明
34.图1是本技术第一实施例的压电扬声器的立体示意图。
35.图2是图1的压电扬声器的分解示意图。
36.图3是本技术第二实施例的压电扬声器的立体示意图。
37.图4是本技术第三实施例的压电扬声器的立体示意图。
38.图5是本技术第四实施例的压电扬声器的立体示意图。
39.图6是本技术一实施例的压电扬声器的振膜膜片的立体示意图。
40.图7是本技术另一实施例的压电扬声器的振膜膜片的剖面示意图。
41.图8是弹片的位移放大原理示意图。
42.图9是本技术的压电扬声器与常规压电扬声器的频响曲线。
43.图10是本技术第五实施例的压电扬声器的立体示意图。
44.图11是本技术一实施例的电子装置的示意图。
45.图12是本技术另一实施例的电子装置的示意图。
46.主要元件符号说明
47.压电扬声器
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100、400
48.压电片
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10
49.振膜膜片
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20
50.弹片
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30
51.主体部
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31
52.端部
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33
53.主体区域
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21
54.周边区域
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23
55.第一表面
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11
56.第二表面
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13
57.侧面
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12
58.粘接胶
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50
59.纵部
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312
60.横部
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314
61.平板区
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311
62.弯折区
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313
63.框架
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40
64.电子装置
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200、300
65.壳体
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210
66.前腔
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201
67.后腔
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203
68.出音孔
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211
69.出音孔连接件
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213
70.显示屏幕
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220
71.中框
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310
具体实施方式
72.下面结合本技术实施例中的附图对本技术实施例进行描述。
73.压电扬声器通过压电材料片的弯曲形变，带动振膜或其本体产生弯曲形变，推动空气发声。由于压电材料片本身就是驱动结构，因此无需附加驱动装置，因此压电扬声器的整体厚度可以做到非常薄。然而，压电扬声器的振动单元是弯曲变形，振动面积较小，导致低频性能不足。压电扬声器往往需要很大的横向面积，提升低频性能。
74.本技术提供一种压电扬声器，通过拱形的弹片的设置，有效提升压电扬声器的低频性能，且压电扬声器的面积较小。
75.请一并参阅图1和图2，一种压电扬声器100包括压电片10、振膜膜片20以及至少一个弹片30(图1中仅示出一个弹片30的情况)。所述振膜膜片20与所述压电片10层叠设置且所述振膜膜片20固定连接所述压电片10。所述弹片30设置在所述压电片10背离所述振膜膜片20的一侧。所述振膜膜片20和所述弹片30分别位于所述压电片10相对的两个表面。
76.每一个弹片30跨越所述压电片10设置。每一个弹片30包括主体部31和连接所述主体部31的端部33。图1所示的弹片30包括两个端部33，分别连接主体部31的相对两端。所述主体部31相对所述压电片10拱起，所述端部33与所述压电片10固定连接。所述端部33弯折连接所述主体部31。本实施例中，每一个弹片30为一体成型的结构，每一个弹片30的主体部31大致呈矩形状。本实施例中，所述至少一个弹片30局部覆盖所述压电片10背离所述振膜膜片20的第一表面11。其他实施例中，所述至少一个弹片30也可完全覆盖所述压电片10背离所述振膜膜片20的第一表面11。所述弹片30为所述压电扬声器100提供支撑与顺性。所述弹片30的主要作用包括：提高压电片10的振动位移，提高声压级；改善压电扬声器的频响曲线中高频峰谷，使频响曲线更加平坦。所述端部33与所述压电片10固定连接可依靠粘接胶，虽图未示，在端部33和压电片10之间设置粘接胶。弹片30的材料不限，例如可为金属、合金、碳纤维或高分子材料。顺性代表弹片30受力时的变形程度，变形程度越大，顺性越大。
77.所述压电片10为片状结构。压电片10为压电扬声器100的振动单元，提供驱动力，带动振膜膜片20振动发声。压电片10包括压电材料层(例如压电陶瓷材料层,图未示)以及位于压电材料层的相对表面上的电极(图未示)，当压电材料层相对表面的电极被施加不同的电压，压电材料层将发生变形振动，从而带动振膜膜片20振动。
78.可以理解的，所述压电片10可为单层压电材料的结构，也可为两层及以上的多层压电材料的堆叠结构。现有技术中，当所述压电片10为两层及以上的多层压电材料的堆叠结构时，根据压电材料极化方向和上下表面的电极构成的电压方向，所述压电片10可划分为单晶压电片或双晶压电片。不管是单晶压电片还是双晶压电片二者均可作为本技术的压电片。
79.所述振膜膜片20为薄片状。所述振膜膜片20与所述压电片10二者结合的界面上可设置粘接胶50，即所述振膜膜片20与所述压电片10之间设置有粘接胶50，从而使所述振膜膜片20与所述压电片10二者固定连接。本实施例中，如图1所示，所述振膜膜片20的面积大于所述压电片10的面积，但不以此为限。
80.一实施例中，如图6所示，所述振膜膜片20可为平板状的薄片。
81.另一实施例中，如图7所示，所述振膜膜片20包括主体区域21和围绕并连接所述主体区域21的周边区域23，其中，主体区域21为平板状的，而周边区域23为沿所述振膜膜片20
的厚度方向拱起的拱形结构。拱形结构的周边区域23的设置也是为了提高振膜膜片20的顺性，以利于振膜膜片20的来回振动。
82.所述振膜膜片20的材料可以是但不限于铝、铝合金、钢及碳纤中的一种。所述振膜膜片20的材料包括但不限于聚醚酰亚胺(poly(ethylene imine)，pei)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，pet)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，peek)、聚酰亚胺(polyimide，pi)等。
83.如图1和2所示，所述压电片10包括背离所述振膜膜片20的第一表面11、连接所述振膜膜片20的第二表面13以及连接在所述第一表面11和所述第二表面13之间的侧面12。如图1所示，一实施例中，弹片30的每一个端部33弯折连接所述主体部31，所述端部33固定连接所述压电片10的侧面12。此时，所述主体部31跨越所述压电片10，而自所述主体部31弯折延伸的端部33搭接所述压电片10的侧面12。
84.另一实施例中，如图3所示，每一个弹片30的两个端部33设置并固定连接在所述压电片10背离所述振膜膜片20的表面。此时，每一个端部33弯折连接所述主体部31，且大致为平板结构，所述主体部31和所述两个端部33配合跨越所述压电片10。
85.如图4所示，一实施例中，压电扬声器100包括两个及以上的弹片30，所述弹片30为非交叉且相互间隔设置，例如相互平行设置。或者，所述弹片30的数量为两个及以上，所述弹片30为相互交叉设置。如图5所示的压电扬声器，可视为包括呈十字交叉设置的两个弹片30。
86.可以理解的，图5所示的弹片30也可为一体成型的一个弹片，弹片30为十字型。弹片30的主体部31包括一个纵部312和与纵部312交叉连接的一个横部314，该纵部312跨越压电片10且该纵部312的两端分别连接一个端部33固定连接压电片10，该横部314跨越压电片10且该横部的两端分别连接一个端部33固定连接压电片10。
87.可以理解的，一体成型的弹片30的形状不限于十字型，还可以根据需要增加纵部和横部的数量，只要保证主体部31包括至少一个纵部312和与所述至少一个纵部312交叉连接的至少一个横部314即可。例如，弹片30为一体成型的井字型，包括两个平行设置的纵部和两个平行设置的横部。
88.如图1所示，所述压电扬声器100仅设置一个弹片30，该弹片30的主体部31上设置有粘接胶50，且粘接胶50位于主体部31背离所述压电片10的表面。所述粘接胶50用于将所述弹片30与终端产品(例如电子装置)的部件/框架固定连接。所述粘接胶50位于主体部31的中央位置。一些实施例中，可将主体部31的中央位置设置为平板结构以更好的与终端产品(例如电子装置)的部件/框架固定连接。即，如图8所示，所述主体部31包括位于中间的平板区311以及弯折连接所述平板区311相对两端的弯折区313，所述平板区311为平板状且与所述压电片10间隔相对，所述弯折区313倾斜连接在所述平板区311与所述端部33之间。
89.如图4所示，当所述压电扬声器100包括非交叉且相互间隔设置的两个及以上的弹片30时，每一个弹片30的主体部31背离所述压电片10的表面设置有粘接胶50，用于将所述弹片30与终端产品(例如电子装置)的部件/框架固定连接。所述粘接胶50位于主体部31的中央位置。
90.如图5所示，当所述压电扬声器100包括交叉设置的两个及以上的弹片30时，层叠在所述压电片10最上方的弹片30的主体部31背离所述压电片10的表面设置有粘接胶50，所
述粘接胶50用于将所述弹片30与终端产品(例如电子装置)的部件/框架固定连接。
91.拱形的弹片30固定连接压电片10和终端产品(例如电子装置)的部件/框架，在压电片10受到电压驱动产生形变时，拱形的弹片30将产生形变。
92.拱形的弹片30与终端产品(例如电子装置)的部件/框架连接，因此发生形变时会托举压电片10整体上下振动，提升振动位移，提升低频灵敏度。拱形的弹片30与压电片10的侧面12或背离振膜膜片20的表面固定粘接，对压电片10有约束作用，改善了中高频模态，平滑中高频峰谷。拱形的弹片30连接压电片10和终端产品(例如电子装置)的部件/框架，类似弹簧具有一定弹性，因此跌落时具有更好的跌落可靠性。拱形的弹片30提升压电片10的灵敏度，可在较小的压电片10的面积下达到更优的性能，减小成本。
93.以压电扬声器向上振动为例，说明所述弹片30的工作原理：如图8所示，其中图8中虚线代表振动位移后的弹片30和振膜膜片20，压电片10加电后向内收缩，带动拱形的弹片30的弯折区313向内拱起变形，整体抬升压电片10和振膜膜片20；由于压电片10与振膜膜片20粘接，且由于振膜膜片20的约束作用，使得整体产生向上的弯曲。因此，增加弹片30以后，振膜膜片20的位移明显增加。
94.如图1至图5所示，所述压电扬声器100还包括框架40，所述框架40围绕并连接所述振膜膜片20的周缘。本实施例中，所述框架40垂直连接所述振膜膜片20。本实施例中，所述框架40延伸为矩形的圈状，以匹配矩形的振膜膜片20。所述框架40既可以设置在所述振膜膜片20具有压电片10的一侧，也可以设置在所述振膜膜片20未设置压电片10的一侧。所述框架40为压电扬声器100的整体结构提供稳定性。
95.本技术的所述粘接胶50为器件各部分之间提供结合能力，不同组件可采用相同粘接胶50，可以采用不同粘接胶50，粘接胶50包括但不限于uv胶、热熔胶、双组分胶水、结构背胶、硅胶等。
96.请一并参阅图10，本技术实施例还提供另一种压电扬声器400，其与上述压电扬声器100的结构基本相似，也包括压电片10、层叠设置在压电片10上且固定连接压电片10的振膜膜片20、以及至少一个弹片30。压电扬声器400与上述压电扬声器100的区别在于弹片30设置的位置不同，压电扬声器400的弹片30设置在振膜膜片20背离压电片10的一侧；压电片10和弹片30分别位于振膜膜片20相对的两个表面。
97.弹片30跨越所述振膜膜片20设置。每一个弹片30包括主体部31和连接所述主体部31的端部33。所述主体部31相对所述振膜膜片20拱起，所述端部33与所述振膜膜片20固定连接。
98.本实施例中，弹片30的端部33设置并固定连接在振膜膜片20背离所述压电片10的表面。所述主体部31背离所述振膜膜片20的表面设置有粘接胶50。
99.弹片30的形状、数量、弹片30上的粘结胶50等均可参照压电扬声器100的进行设计和布局，在此不再赘述。
100.拱形的弹片30设置在振膜膜片20上且与振膜膜片20的表面固定粘接，同样对压电片10和振膜膜片20有约束作用，也可以改善中高频模态，平滑中高频峰谷。拱形的弹片30连接振膜膜片20和终端产品(例如电子装置)的部件/框架，类似弹簧具有一定弹性，因此跌落时具有更好的跌落可靠性。
101.本技术的压电扬声器相对于传统的压电扬声器，改善低频灵敏度与中频峰谷差。
设计同等条件下，测试本技术的压电扬声器与常规压电扬声器(跟本技术的压电扬声器的区别在于未设置弹片)的频响曲线，结果如图9所示，其中实线为本技术的压电扬声器的频响曲线，虚线为常规压电扬声器的频响曲线。设定压电扬声器的低频特性评估频点为200hz，应用了本技术的扬声器方案低频提升2.5db；低频灵敏度越高，代表扬声器低频表现力越强，听感越佳。设定压电扬声器的中频峰谷特性评估频点为3550hz，应用了本技术实施例的扬声器方案中频谷优化10db，中频谷越浅，听感越佳。
102.相较于传统的压电扬声器，本技术的压电扬声器100增加弹片30作为支撑约束结构，在跌落时提供缓冲，改善跌落可靠性。相较于传统的压电扬声器，本技术的压电扬声器拥有更好的低频性能，因此所需低频性能相同的情况下，本技术的压电扬声器的面积更小，可降低成本。
103.本技术还提供包括上述压电扬声器的电子装置。请参阅图11，电子装置200包括壳体210，所述压电扬声器100设置在所述壳体210内，所述压电扬声器将所述壳体210内部分隔成相互隔绝(相互不连通)的两个腔体。所述两个腔体命名为前腔201和后腔203。所述压电扬声器100在壳体210中摆放的方位为：所述压电扬声器100的厚度方向(压电片10与振膜膜片20的层叠方向)与所述电子装置200的厚度方向为一致的。所述电子装置200可为手机、平板、个人电脑等终端产品，但不以此为限。所述压电扬声器100的厚度较薄，占用壳体210内部的空间较小，且压电扬声器100性能优良，音响效果好。
104.所述壳体210上开设有一个出音孔211，所述压电扬声器100对应设置在出音孔211的位置，压电扬声器100产生的声音可从出音孔211中传播出去。本实施例中，所述出音孔211设置在壳体210的侧壁上。所述壳体210中设置有出音孔连接件213围绕所述出音孔211，所述压电扬声器100与所述出音孔连接件213连接。所述出音孔连接件213可为橡皮圈、泡棉圈等。
105.所述壳体210的正面设置有显示屏幕220，所述壳体210与所述显示屏幕220相对的部分为壳体210的后壳。本实施例中，前腔201与出音孔211连通，前腔201由振膜膜片20、框架40、出音孔连接件213以及壳体210的部分后壳围合而成，所述压电片10和所述弹片30位于所述前腔201中。壳体210的内部的其他区域为后腔203，后腔203至少由压电扬声器的振膜膜片20和框架40、显示屏幕220围合而成。本实施例中，压电扬声器100的弹片30与电子装置200的壳体210连接，参上所述，弹片30的主体部31背离所述压电片10的表面设置有粘接胶50，弹片30通过粘接胶50与壳体210的后壳固定连接。
106.本技术还提供包括上述压电扬声器的另一种电子装置。请参阅图12，电子装置300与图11所示的电子装置200基本相同，也包括壳体210，所述压电扬声器100也设置在所述壳体210内，所述压电扬声器100也将所述壳体210内部分隔成相互隔绝的两个腔体。所述两个腔体也命名为前腔201和后腔203。所述电子装置300与图11所示的电子装置200不同在于：压电扬声器100为反向放置在壳体210中。
107.所述壳体210上也开设有一个出音孔211，所述压电扬声器100对应设置在出音孔211的位置。本实施例中，前腔201也与出音孔211连通，前腔201同样由压电扬声器100的振膜膜片20、框架40、出音孔连接件213以及壳体210的部分后壳围合而成，但压电片10和弹片30并不位于前腔201中。壳体210的内部的其他区域为后腔203，后腔203至少由压电扬声器的振膜膜片20和框架40、显示屏幕220围合而成，所述压电片10和所述弹片30位于所述后腔
203中。所述后腔203中还设置有电子装置300的结构件，例如中框310，所述中框310设置在所述显示屏幕220与所述压电扬声器100之间，所述压电扬声器100的弹片30与结构件(中框310)固定连接。参上所述，弹片30的主体部31背离所述压电片10的表面设置有粘接胶50，弹片30通过粘接胶50与壳体210中的结构件(中框)固定连接。
108.可以理解的，虽图未示，上述压电扬声器400也可应用到电子装置中且设置在电子装置的壳体内。
109.需要说明的是，以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内；在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。