熱致發(fā)聲裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，其包括：一基板，具有一表面；一熱致發(fā)聲元件，位于所述基板的一側(cè)，并面對所述基板表面；以及一第一電極和一第二電極間隔設(shè)置并與所述熱致發(fā)聲元件電連接；其中，所述基板表面形成有一開口朝向所述熱致發(fā)聲元件的凹部，所述熱致發(fā)聲元件具有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域，所述第一區(qū)域及第二區(qū)域位于所述第一電極和第二電極之間，所述第一區(qū)域的熱致發(fā)聲元件覆蓋所述凹部開口并懸空設(shè)置，所述第二區(qū)域的熱致發(fā)聲元件與所述基板表面接觸，所述凹部包括盲槽結(jié)構(gòu)及盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種。該熱致發(fā)聲裝置具有較好的耐用性及發(fā)聲效果。
【專利說明】熱致發(fā)聲裝置
[0001]本案為2009年I月15日申請的申請?zhí)枮?00910000260.8，名稱為“熱致發(fā)聲裝
置”的中國發(fā)明專利申請之分案。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]2008年10月29日，范守善等人公開了一種應(yīng)用熱聲效應(yīng)的熱致發(fā)聲裝置，請參見文獻(xiàn)“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin FilmLoudspeakers”，ShouShan Fan, et al., Nano Letters, Vol.8 (12)，4539-4545 (2008)。該熱致發(fā)聲元件采用碳納米管膜作為一熱致發(fā)聲元件，由于碳納米管膜具有極大的比表面積及極小的單位面積熱容(小于2X10—4焦耳每平方厘米開爾文)，該熱致發(fā)聲元件可發(fā)出人耳能夠聽到強(qiáng)度的聲音，且具有較寬的發(fā)聲頻率范圍(IOOHflOOkHz)。該熱致發(fā)聲裝置中，碳納米管膜可懸空設(shè)置或貼合于一玻璃板表面。但是，當(dāng)將該碳納米管膜懸空設(shè)置時(shí)，該碳納米管膜較易被破壞。而當(dāng)碳納米管膜完全貼合于玻璃板表面時(shí)，該碳納米管膜發(fā)出的熱量大多被玻璃板傳導(dǎo)走，無法用來加熱周圍空氣，從而無法改變周圍空氣的密度發(fā)出聲音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，確有必要提供一種熱致發(fā)聲裝置，該熱致發(fā)聲裝置中的熱致發(fā)聲元件不易被破壞，且具有較好的發(fā)聲效果。
[0005]—種熱致發(fā)聲裝置，其包括:一基板，具有一表面；一熱致發(fā)聲兀件，位于所述基板的一側(cè)，并面對所述基板表面；以及一第一電極和一第二電極間隔設(shè)置并與所述熱致發(fā)聲元件電連接；其中，所述基板表面形成有一開口朝向所述熱致發(fā)聲元件的凹部，所述熱致發(fā)聲元件具有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域，所述第一區(qū)域及第二區(qū)域位于所述第一電極和第二電極之間，所述第一區(qū)域的熱致發(fā)聲元件覆蓋所述凹部開口并懸空設(shè)置，所述第二區(qū)域的熱致發(fā)聲元件與所述基板表面接觸，所述凹部包括盲槽結(jié)構(gòu)及盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
[0006]—種熱致發(fā)聲裝置，其包括:一基板，具有一表面；一熱致發(fā)聲兀件，位于所述基板的一側(cè)，并面對所述基板表面；一致熱裝置用于使熱致發(fā)聲元件熱致發(fā)聲；其中，所述基板表面形成有多個(gè)開口朝向所述熱致發(fā)聲元件的凹部，所述熱致發(fā)聲元件與所述基板表面接觸，且至少覆蓋一個(gè)所述凹部的部分開口以使部分熱致發(fā)聲元件相對所述基板表面懸空，所述凹部包括盲槽結(jié)構(gòu)及盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述熱致發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):該熱致發(fā)聲元件設(shè)置于基板表面的第二區(qū)域與基板接觸，第一區(qū)域覆蓋于基板的凹部的開口并懸空設(shè)置，一方面，該基板能支撐并固定該熱致發(fā)聲元件，另一方面，該基板的凹部使從熱致發(fā)聲元件中發(fā)出的熱量盡量少的通過基板傳導(dǎo)走，并且，該基板的凹部增加了熱致發(fā)聲元件與周圍氣體或液體介質(zhì)接觸的面積，從而使該基板不影響該熱致發(fā)聲元件熱致發(fā)聲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0009]圖2是圖1所示的熱致發(fā)聲裝置沿11-11’線的剖視示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明熱致發(fā)聲裝置中的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0011]圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0012]圖5是圖4所示的熱致發(fā)聲裝置沿V-V’線的剖視示意圖。
[0013]圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的剖視示意圖。
[0014]圖7是本發(fā)明第四實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的剖視示意圖。
[0015]圖8是本發(fā)明第五實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0016]圖9是本發(fā)明第五實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的主視示意圖。
[0017]圖10是本發(fā)明第五實(shí)施例具有半圓形盲槽結(jié)構(gòu)的熱致發(fā)聲裝置的主視示意圖。
[0018]圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例具有三角形盲槽結(jié)構(gòu)的熱致發(fā)聲裝置的主視示意圖。
[0019]圖12是本發(fā)明第五實(shí)施例具有鋸齒形盲槽結(jié)構(gòu)的熱致發(fā)聲裝置的主視示意圖。
[0020]圖13是本發(fā)明第六實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0021]圖14是圖13所示的熱致發(fā)聲裝置沿XIV-XIV’線的剖視示意圖。
[0022]圖15是本發(fā)明第七實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0023]圖16是本發(fā)明第八實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置的頂視示意圖。
[0024]圖17是本發(fā)明第九實(shí)施例熱致發(fā)聲裝置的主視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置。
[0026]請參閱圖1及圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置200，其包括一基板202、一熱致發(fā)聲兀件204、一第一電極206以及一第二電極216。該第一電極206及第二電極216間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件204電連接。該基板202 —表面230具有至少一凹部208，該熱致發(fā)聲元件204位于該基板202具有凹部208的一側(cè)，并面對所述基板202的表面230。所述凹部208在所述表面230具有一開口，并且，所述熱致發(fā)聲元件204具有一第一區(qū)域210及一第二區(qū)域220，所述第一區(qū)域210及第二區(qū)域220位于所述第一電極206和第二電極216之間。該第一區(qū)域210的熱致發(fā)聲元件204覆蓋所述凹部208的開口并懸空設(shè)置。該第二區(qū)域220的熱致發(fā)聲元件204與該基板202的表面230接觸，并通過該基板202支撐。該第一區(qū)域210及第二區(qū)域220可分別為連續(xù)或不連續(xù)的區(qū)域。
[0027]該基板202的形狀、尺寸及厚度均不限，該基板202的表面230可為平面或曲面。該基板202的材料不限，可以為具有一定強(qiáng)度的硬性材料或柔性材料。優(yōu)選地，該基板202的材料的電阻應(yīng)大于該熱致發(fā)聲元件204的電阻，且具有較好的絕熱性能，從而防止該熱致發(fā)聲元件204產(chǎn)生的熱量過多的被該基板202吸收。具體地，該基板202的材料可以為玻璃、陶瓷、石英、金剛石、塑料、樹脂或木質(zhì)材料。本實(shí)施例中，該基板202為一正方形透明玻璃基板202，該基板202的表面230為一平面，該基板202的邊長為17厘米，厚度為20毫米。[0028]根據(jù)該基板202的材料的不同，所述凹部208可通過機(jī)械法或化學(xué)法，如切削、打磨、化學(xué)刻蝕、腐蝕等方法，形成在該基板202表面。另外，該具有凹部208的基板202可通過一具有預(yù)定形狀的模具一次成型得到。
[0029]該凹部208可以為通槽結(jié)構(gòu)、通孔結(jié)構(gòu)、盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種，當(dāng)該基板202具有多個(gè)凹部208時(shí)，該多個(gè)凹部208均勻分布、以一定規(guī)律分布或隨機(jī)分布，所述第一區(qū)域210分別覆蓋所述多個(gè)凹部208在基板202的表面230的開口。
[0030]本實(shí)施例中，該基板202的凹部208為一通槽結(jié)構(gòu)。該通槽的深度為所述基板202的厚度。當(dāng)該通槽平行于所述基板202表面230的一個(gè)邊時(shí)，該通槽的長度小于該邊長。該通槽在該基板202表面上的形狀可為長方形、工形、多邊形、扁圓形或其他不規(guī)則形狀。當(dāng)該基板202表面230具有多個(gè)通槽時(shí),該多個(gè)通槽可均勻分布、以一定規(guī)律分布或隨機(jī)分布于該基板202表面230。當(dāng)該多個(gè)通槽相互平行且均勻分布于基板202表面時(shí)，每相鄰兩個(gè)通槽的槽間距dl大于100微米。本實(shí)施例中，該基板202表面230具有多個(gè)平行等間距分布的長方形通槽，槽寬為I毫米，每兩個(gè)相鄰的通槽之間的間距dl為I毫米。
[0031]所述熱致發(fā)聲元件204具有較小的單位面積熱容。本發(fā)明實(shí)施例中，該熱致發(fā)聲元件204的單位面積熱容小于2X 10_4焦耳每平方厘米開爾文。具體地，該熱致發(fā)聲元件204為一具有較大比表面積及較小厚度的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，從而使該熱致發(fā)聲元件204可以將輸入的電能轉(zhuǎn)換為熱能，并與周圍介質(zhì)充分快速的進(jìn)行熱交換。優(yōu)選地，該熱致發(fā)聲元件204應(yīng)為自支撐結(jié)構(gòu)，所謂“自支撐結(jié)構(gòu)”即該熱致發(fā)聲元件204無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。因此，該自支撐的熱致發(fā)聲元件204可部分懸空設(shè)置。該自支撐結(jié)構(gòu)的熱致發(fā)聲元件204可充分的與周圍介質(zhì)接觸并進(jìn)行熱交換。該熱致發(fā)聲元件204可為一膜狀結(jié)構(gòu)或線狀結(jié)構(gòu)，如一熱致發(fā)聲膜。
[0032]本實(shí)施例中，該熱致發(fā)聲元件204包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。具體地,所述碳納米管結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)，厚度優(yōu)選為0.5納米毫米。當(dāng)該碳納米管結(jié)構(gòu)厚度比較小時(shí)，例如小于等于10微米，該碳納米管結(jié)構(gòu)有很好的透明度。所述碳納米管結(jié)構(gòu)為自支撐結(jié)構(gòu)。該自支撐的碳納米管結(jié)構(gòu)中多個(gè)碳納米管間通過范德華力相互吸引，從而使碳納米管結(jié)構(gòu)具有特定的形狀。故該碳納米管結(jié)構(gòu)部分通過基板202支撐，并使碳納米管結(jié)構(gòu)其它部分懸空設(shè)置。
[0033]所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管膜。所述碳納米管膜從碳納米管陣列中直接拉取獲得。該碳納米管膜的厚度為0.5納米?100微米，單位面積熱容小于I X IO-6焦耳每平方厘米開爾文。所述碳納米管包括單壁碳納米管、雙壁碳納米管和多壁碳納米管中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0.5納米?50納米，雙壁碳納米管的直徑為I納米?50納米，多壁碳納米管的直徑為1.5納米?50納米。該碳納米管膜長度不限，寬度取決于碳納米管陣列的寬度。請參閱圖3，所述碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管膜包括多個(gè)碳納米管首尾相連并沿同一方向擇優(yōu)取向排列，該多個(gè)碳納米管大致平行且大致平行于所述基板202的表面230。當(dāng)所述碳納米管膜的寬度較小時(shí)，該碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管膜共面的鋪設(shè)于基板202的表面230。另外，該碳納米管結(jié)構(gòu)可包括多層相互重疊的碳納米管膜，相鄰兩層碳納米管膜中的碳納米管之間具有一交叉角度α，α大于等于O度且小于等于90度。
[0034]本實(shí)施例中，所述熱致發(fā)聲元件204為單層的碳納米管膜，該碳納米管膜設(shè)置于該基板202的表面230，并包括覆蓋該凹部208的第一區(qū)域210以及與該基板202的表面230接觸的第二區(qū)域220。所述碳納米管膜的厚度為50納米，光透過率為67%~95%。[0035]所述碳納米管膜具有較強(qiáng)的粘性，故該碳納米管膜可直接黏附于所述基板202的表面230。進(jìn)一步地，當(dāng)將所述碳納米管膜黏附于基板202表面230后，可使用有機(jī)溶劑處理粘附在基板202上的碳納米管膜。具體地，可通過試管將有機(jī)溶劑滴落在碳納米管膜表面浸潤整個(gè)碳納米管膜。該有機(jī)溶劑為揮發(fā)性有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實(shí)施例中采用乙醇。在揮發(fā)性有機(jī)溶劑揮發(fā)時(shí)產(chǎn)生的表面張力的作用下，微觀上，該碳納米管膜中的部分相鄰的碳納米管會(huì)收縮成束。碳納米管膜與基體的接觸面積增大，從而可以更緊密地貼附在基板202的表面230。另外，由于部分相鄰的碳納米管收縮成束，碳納米管膜的機(jī)械強(qiáng)度及韌性得到增強(qiáng)，且整個(gè)碳納米管膜的表面積減小，粘性降低。宏觀上，該碳納米管膜為一均勻的膜結(jié)構(gòu)。
[0036]可以理解，為使該碳納米管膜更好的固定于該基板202的表面230，可在該基板202的表面230設(shè)置一粘結(jié)層或粘結(jié)點(diǎn)，從而使該碳納米管膜通過該粘結(jié)層或粘結(jié)點(diǎn)固定于該基板202的表面230?，F(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】的人可以想到，為實(shí)現(xiàn)特定的功能，如上述固定功能，該熱致發(fā)聲元件204可不直接與該基板202的表面230接觸，而是設(shè)置于一中間元件表面,該中間元件設(shè)置于該基板202的表面230與該熱致發(fā)聲元件204之間。
[0037]所述第一電極206及第二電極216分別與所述熱致發(fā)聲元件204電連接，以使該熱致發(fā)聲元件204接入一音頻電信號。具體地，所述第一電極206以及第二電極216可間隔設(shè)置于該熱致發(fā)聲元件204背離所述基板202的一側(cè)。該第一電極206以及第二電極216由導(dǎo)電材料形成，其形狀及結(jié)構(gòu)不限。具體地，該第一電極206以及第二電極216可選擇為細(xì)長的條狀、棒狀、或其它形狀。該第一電極206以及第二電極216的材料可選擇為金屬、導(dǎo)電聚合物、導(dǎo)電膠、金屬性碳納米管或銦錫氧化物(ITO)等。
[0038]本實(shí)施例中，該兩個(gè)電極206靠近所述熱致發(fā)聲元件204相對的兩邊，且與所述通槽平行設(shè)置。該第一電極206及第二電極216由金屬絲構(gòu)成，該金屬絲可直接壓緊該熱致發(fā)聲元件204并固定于基板202上。
[0039]由于碳納米管沿軸向具有優(yōu)異導(dǎo)電性，當(dāng)碳納米管結(jié)構(gòu)中的碳納米管為沿一定方向有序排列時(shí)，優(yōu)選地，所述第一電極206及第二電極216的設(shè)置應(yīng)確保所述碳納米管結(jié)構(gòu)中碳納米管沿第一電極206至第二電極216的方向延伸。優(yōu)選地，所述第一電極206及第二電極216之間應(yīng)具有一基本相等的間距，從而使第一電極206及第二電極216之間區(qū)域的碳納米管結(jié)構(gòu)能夠具有一基本相等的電阻值，并且，所述第一電極206及第二電極216的長度大于等于碳納米管結(jié)構(gòu)的寬度，從而可以使整個(gè)碳納米管結(jié)構(gòu)均得到利用。本實(shí)施例中，所述碳納米管沿基本垂直該第一電極206及第二電極216長度方向排列，所述第一電極206及第二電極216相互平行設(shè)置。所述音頻電信號通過該第一電極206及第二電極216輸入該碳納米管結(jié)構(gòu)。
[0040]可以理解，由于該熱致發(fā)聲元件204的發(fā)聲原理為“電-熱-聲”的轉(zhuǎn)換,故該熱致發(fā)聲元件204在發(fā)聲的同時(shí)會(huì)發(fā)出一定熱量。本實(shí)施例中，該通槽結(jié)構(gòu)有利于增進(jìn)該熱致發(fā)聲元件204的散熱效果。進(jìn)一步地，所述熱致發(fā)聲裝置200可包括一散熱裝置(圖未示)設(shè)置于該基體202遠(yuǎn)離該熱致發(fā)聲元件204的表面。
[0041]上述熱致發(fā)聲裝置200在使用時(shí)，可通過該第一電極206及第二電極216接入一音頻電信號源。該碳納米管結(jié)構(gòu)具有較小的單位面積熱容和較大的散熱表面，在輸入信號后，碳納米管結(jié)構(gòu)可迅速升降溫，產(chǎn)生周期性的溫度變化，并和周圍介質(zhì)快速進(jìn)行熱交換，使周圍介質(zhì)的密度周期性地發(fā)生改變，進(jìn)而發(fā)出聲音。故所述熱致發(fā)聲元件204的發(fā)聲原理為“電-熱-聲”的轉(zhuǎn)換。由上述熱致發(fā)聲元件204組成的熱致發(fā)聲裝置200可在氣體或液體介質(zhì)中發(fā)聲，具有廣泛的應(yīng)用范圍。由于該碳納米管結(jié)構(gòu)具有一定的透光度，當(dāng)基底202為透明材料時(shí)，熱致發(fā)聲裝置200可為一透明熱致發(fā)聲裝置。進(jìn)一步地，由于該熱致發(fā)聲元件204的第一區(qū)域210懸空設(shè)置，該區(qū)域210的熱致發(fā)聲元件204兩面均與周圍介質(zhì)接觸，增加了碳納米管結(jié)構(gòu)與周圍氣體或液體介質(zhì)接觸的面積，并且，由于該熱致發(fā)聲元件204的第二區(qū)域220與該基板202的表面230接觸，并通過該基板202支撐，故該熱致發(fā)聲元件204不易被破壞。
[0042]請參閱圖4及圖5，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置300，其包括一基板302、一熱致發(fā)聲元件304、一第一電極306及一第二電極316。該基板302 —表面330具有多個(gè)開口朝向熱致發(fā)聲元件304的凹部308，該熱致發(fā)聲元件304設(shè)置于該基板302具有凹部308的表面330，并覆蓋該多個(gè)凹部308的開口。該第一電極306及第二電極316間隔設(shè)置于熱致發(fā)聲元件204的表面。
[0043]該第二實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置300與第一實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置200結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置300的凹部308為一通孔結(jié)構(gòu)。該通孔的深度為所述基板302的厚度，該通孔在所述基板302的表面330上的形狀可以為矩形、圓形、三角形或其他不規(guī)則形狀。當(dāng)該基板302的表面330具有多個(gè)通孔時(shí)，該多個(gè)通孔可均勻分布、以一定規(guī)律分布或隨機(jī)分布于該基板302表面。當(dāng)該多個(gè)通孔均勻分布于基板302的表面330時(shí),相鄰兩個(gè)通孔之間的間距d2大于100微米。本實(shí)施例中，該基板302的表面330具有多個(gè)呈陣列分布的圓形通孔，通孔的半徑為0.5毫米，相鄰的通孔之間的間距d2為I毫米。該通孔結(jié)構(gòu)易于成型，當(dāng)控制該通孔的直徑較小時(shí)，可在該基板302的表面330形成盡量多的通孔，使該熱致發(fā)聲元件304與周圍氣體或液體介質(zhì)具有更多的接觸面積。
[0044]請參閱圖6，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置400，其包括一基板402、一熱致發(fā)聲兀件404、一第一電極406及一第二電極416。該基板402的一表面430具有多個(gè)開口朝向所述熱致發(fā)聲元件404的凹部408，該熱致發(fā)聲元件404設(shè)置于該基板402具有凹部408的表面430，并覆蓋該多個(gè)凹部408的開口。具體地，該熱致發(fā)聲元件404具有一第一區(qū)域410及一第二區(qū)域420。該第一區(qū)域410的熱致發(fā)聲元件404覆蓋所述凹部408的開口并懸空設(shè)置。該第二區(qū)域420的熱致發(fā)聲元件404與該基板402接觸，并通過該基板402支撐。
[0045]該第三實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置400與第一實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置200結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該第一電極406及第二電極416間隔于該熱致發(fā)聲元件404與該基板402之間。具體地，該第一電極406及第二電極416直接設(shè)置于基板402的表面430，該熱致發(fā)聲兀件404覆蓋該第一電極406及第二電極416。
[0046]該第一電極406及第二電極416可與第一實(shí)施例的第一電極206及第二電極216相同，為一固定于基板402上的金屬絲。另外，由于該第一電極406及第二電極416直接形成于基板402表面430,故該第一電極406及第二電極416也可為一通過絲網(wǎng)印刷方式或沉積刻蝕方式形成的金屬層，此時(shí)，該第一電極406及第二電極416形成于所述基板402與該熱致發(fā)聲元件404的第二區(qū)域420相接觸的表面430。本實(shí)施例中，該第一電極406及第二電極416為通過絲網(wǎng)印刷方式形成的導(dǎo)電銀漿層。由于本實(shí)施例中該第一電極406及第二電極416先于熱致發(fā)聲兀件404設(shè)置于基板402的表面430,因此該第一電極406及第二電極416具有更簡易的形成方式，利于工業(yè)化應(yīng)用。
[0047]請參閱圖7，本發(fā)明第四實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置500，其包括一基板502、一熱致發(fā)聲兀件504、多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516。該基板502 —表面530具有多個(gè)開口朝向熱致發(fā)聲元件504的凹部508，該熱致發(fā)聲元件504設(shè)置于該基板502具有凹部508的表面530，并覆蓋該多個(gè)凹部508的開口。該多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516間隔于該熱致發(fā)聲元件504與該基板502之間。
[0048]該第四實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置500與第三實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置400結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置500包括多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516,該多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516間隔設(shè)置于該熱致發(fā)聲兀件504與該基板502之間。該多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516的高度不限,優(yōu)選地,該多個(gè)第一電極506及多個(gè)第二電極516的高度為I微米-200微米。
[0049]進(jìn)一步地,該多個(gè)第一電極506與該多個(gè)第二電極516按abab方式間隔設(shè)置。該多個(gè)第一電極506電連接,該多個(gè)第二電極506電連接,從而使相鄰的第一電極506與第二電極506之間的熱致發(fā)聲兀件504輸入一音頻電信號。
[0050]此種連接方式使相鄰的第一電極506與第二電極506之間的熱致發(fā)聲兀件504相互并聯(lián)，從而使驅(qū)動(dòng)該熱致發(fā)聲元件504發(fā)聲所需的電壓降低。
[0051]請參閱圖8及圖9，本發(fā)明第五實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置600，其包括一基板602、一熱致發(fā)聲兀件604、一第一電極606及一第二電極616。該基板602 —表面630具有多個(gè)開口朝向熱致發(fā)聲元件604的凹部608，該熱致發(fā)聲元件604設(shè)置于該基板602具有凹部608的表面630,并覆蓋該多個(gè)凹部608的開口。該第一電極606及第二電極616間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件604電連接。
[0052]該第五實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置600與第一實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置200結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置600的凹部608為一盲槽結(jié)構(gòu)。該盲槽的深度小于所述基板602的厚度，該盲槽的長度不限。該盲槽在該基板602的表面630上的形狀可為長方形、弓形、多邊形、扁圓形或其他不規(guī)則形狀。請參閱圖10，該熱致發(fā)聲裝置600具有一凹部608a，該凹部608a垂直于其長度方向的截面可為半圓形。請參閱圖11，該熱致發(fā)聲裝置600具有一凹部608b，該凹部608b垂直于其長度方向的截面可為三角形。另外，該凹部還可為梯形或其他不規(guī)則形狀。當(dāng)該基板602的表面630具有多個(gè)盲槽時(shí)，該多個(gè)盲槽可均勻分布、以一定規(guī)律分布或隨機(jī)分布于該基板602的表面630。請參閱圖12，該熱致發(fā)聲裝置600具有多個(gè)一凹部608c，該多個(gè)凹部608c為盲槽，且多個(gè)盲槽相互平行且均勻分布于基板602的表面630時(shí)，相鄰兩個(gè)盲槽的槽間距d3可接近于0，即所述基板602與該熱致發(fā)聲元件604接觸的區(qū)域?yàn)槎鄠€(gè)線?？梢岳斫?，在其他實(shí)施例中，通過改變該凹部608的形狀，該熱致發(fā)聲元件604與該基板602接觸的區(qū)域?yàn)槎鄠€(gè)點(diǎn)，即該熱致發(fā)聲元件604與該基板602之間可為點(diǎn)接觸、線接觸或面接觸。
[0053]本實(shí)施例中，該基板602的表面630具有多個(gè)平行等間距分布的長方形盲槽，槽寬為I毫米，每兩個(gè)相鄰的通槽之間的間距d3為I毫米。[0054]本實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置600中所述凹部608為盲槽結(jié)構(gòu)。該盲槽結(jié)構(gòu)比通槽結(jié)構(gòu)更有利于反射所述熱致發(fā)聲元件604發(fā)出的聲波，從而增強(qiáng)所述熱致發(fā)聲裝置600在熱致發(fā)聲元件604 —側(cè)的發(fā)聲強(qiáng)度。當(dāng)該相鄰的盲槽之間的距離d3接近于O時(shí)，該基板602既能支撐該熱致發(fā)聲元件604，又能使該熱致發(fā)聲元件604具有與周圍介質(zhì)接觸的最大表面積。
[0055]可以理解，當(dāng)該盲槽的深度達(dá)到某一值時(shí)，通過該盲槽反射的聲波會(huì)與原聲波產(chǎn)生疊加，從而引起相消干涉，影響熱致發(fā)聲元件604的發(fā)聲效果。為避免這一現(xiàn)象，優(yōu)選的，該盲槽的深度小于10毫米。另外，當(dāng)該盲槽的深度過小，通過基板602懸空設(shè)置的熱致發(fā)聲元件604與基板602距離過近，不利于該熱致發(fā)聲元件604的散熱。因此優(yōu)選的，該盲槽的深度大于10微米。
[0056]請參閱圖13及圖14，本發(fā)明第六實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置700，其包括一基板702、一熱致發(fā)聲兀件704、一第一電極706及一第二電極716。該基板702 —表面730具有多個(gè)開口朝向熱致發(fā)聲元件704的凹部708，該熱致發(fā)聲元件704設(shè)置于該基板702具有凹部708的表面730，并覆蓋該多個(gè)凹部708的開口。該第一電極706及第二電極716間隔設(shè)置并與該熱致發(fā)聲元件704電連接。
[0057]該第六實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置700與第五實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置600結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置700的凹部708為一盲孔結(jié)構(gòu)。該盲孔的深度小于所述基板702的厚度，該盲孔在所述基板702的表面730上的形狀可以為矩形、圓形、三角形或其他不規(guī)則形狀。當(dāng)該基板702的表面730具有多個(gè)盲孔時(shí)，該多個(gè)盲孔可均勻分布、以一定規(guī)律分布或隨機(jī)分布于該基板702表面。當(dāng)該多個(gè)盲孔均勻分布于基板702的表面730時(shí)，相鄰兩個(gè)盲孔之間的間距d4可接近于O。本實(shí)施例中，該基板702的表面730具有多個(gè)呈陣列分布的圓形盲孔，盲孔的半徑為0.5毫米，相鄰的盲孔之間的間距d4為I毫米，盲孔的深度為該盲孔的半徑。
[0058]該盲孔結(jié)構(gòu)易于成型，當(dāng)控制該盲孔的直徑較小時(shí)，可在該基板702的表面730形成盡量多的盲孔，使該熱致發(fā)聲元件704與周圍介質(zhì)具有更多的接觸面積。當(dāng)該相鄰的盲孔之間的距離d4接近于O時(shí)，該基板702既能支撐該熱致發(fā)聲元件704，又能使該熱致發(fā)聲兀件704具有與周圍介質(zhì)接觸的最大表面積。
[0059]可以理解，上述熱致發(fā)聲裝置中，所述凹部不一定局限于槽結(jié)構(gòu)或孔結(jié)構(gòu)，所述凹部開口的形狀可兼顧其他實(shí)際需要設(shè)計(jì)成各種圖形，如幾何圖形、文字或字母等。請參閱圖15，本發(fā)明第七實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置800，其包括一基板802、一熱致發(fā)聲元件804、一第一電極806及一第二電極816。該基板802 —表面830形成有一開口朝向所述熱致發(fā)聲元件804的至少一凹部808，該凹部808在該基板802表面830的開口為一連續(xù)螺旋形結(jié)構(gòu)。
[0060]請參閱圖16，本發(fā)明第八實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置900，其包括一基板902、一熱致發(fā)聲兀件904、一第一電極906及一第二電極916。該基板902 —表面930形成有一開口朝向所述熱致發(fā)聲元件904的至少一凹部908，該凹部908在該基板902表面930的開口為一連續(xù)蜿蜒曲折結(jié)構(gòu)。
[0061]上述熱致發(fā)聲裝置在使用時(shí)，所述熱致發(fā)聲元件在音頻電信號的作用下與周圍介質(zhì)進(jìn)行快速的熱交換，按照音頻電信號的頻率迅速升降溫并加熱周圍的介質(zhì)，周圍介質(zhì)由于熱致發(fā)聲元件的加熱，其密度按照音頻電信號的頻率改變而改變，使周圍介質(zhì)迅速膨脹和收縮，從而發(fā)出聲音。
[0062]請參閱圖17，本發(fā)明第九實(shí)施例提供一種熱致發(fā)聲裝置1000，其包括一基板1002、一熱致發(fā)聲元件1004以及一致熱裝置1040。該熱致發(fā)聲元件1004位于所述基板1002的一側(cè)，并面對所述基板1002的一表面1030。該基板1002表面1030具有至少一開口朝向熱致發(fā)聲元件1004的凹部1008，所述凹部1008在所述基板1002的表面1030具有一開口，并且，所述熱致發(fā)聲元件1002具有一第一區(qū)域1010及一第二區(qū)域1020。該第一區(qū)域1010的熱致發(fā)聲元件1004覆蓋所述凹部1008的開口并懸空設(shè)置。該第二區(qū)域1020的熱致發(fā)聲元件1004與該基板1002的表面1030接觸，并通過該基板1002支撐。
[0063]該第九實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置1000與第一實(shí)施例的發(fā)聲裝置200的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，該熱致發(fā)聲裝置1000包括一致熱裝置1040，用于使所述熱致發(fā)聲元件1004熱致發(fā)聲。
[0064]本實(shí)施例中，該熱致發(fā)聲元件1004與該致熱裝置1040間隔設(shè)置。該致熱裝置1040為一激光器，或其它電磁波信號發(fā)聲裝置。從該致熱裝置1040發(fā)出的電磁波信號1050傳遞至該熱致發(fā)聲元件1004。
[0065]可以理解，該激光器可正對該熱致發(fā)聲元件1004設(shè)置。當(dāng)該基板1002為可使激光透過的透明基板時(shí)，該激光器可對應(yīng)于該基板1002遠(yuǎn)離該熱致發(fā)聲元件1004的表面設(shè)置，從而使從激光器發(fā)出的激光穿過基板1002傳遞至該熱致發(fā)聲元件1004。另外，當(dāng)該基板1002包括至少一通孔，即使該基板1002為不透明材料制成，該激光器也可以對應(yīng)于該基板1002遠(yuǎn)離該熱致發(fā)聲元件1004的表面設(shè)置。另外，當(dāng)該致熱裝置1040發(fā)出的是一電磁波信號時(shí)，該電磁波信號可透過一絕緣基板1002傳遞至該熱致發(fā)聲元件1004，此時(shí)，該致熱裝置1040也可以對應(yīng)于該基板1002遠(yuǎn)離該熱致發(fā)聲元件1004的表面設(shè)置。
[0066]進(jìn)一步地，該熱致發(fā)聲裝置1000可包括一調(diào)制裝置1060，用于接收從所述致熱裝置1040發(fā)出的電磁波信號1050，將該電磁波信號1050進(jìn)行強(qiáng)度和頻率的調(diào)制，并將調(diào)制后的電磁波信號1050傳遞至該熱致發(fā)聲元件1004。本實(shí)施例中，該電磁波信號1050為一脈沖激光信號，該調(diào)制裝置1050為一電光晶體。
[0067]本實(shí)施例的熱致發(fā)聲裝置1000中，當(dāng)熱致發(fā)聲元件1004受到如激光等電磁波的照射時(shí)，該熱致發(fā)聲元件1004因吸收電磁波的能量而受激發(fā)，并通過非輻射使吸收的光能全部或部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊?。該熱致發(fā)聲元件1004溫度根據(jù)電磁波信號1050頻率及強(qiáng)度的變化而變化，并和周圍的空氣或其他氣體或液體介質(zhì)進(jìn)行迅速的熱交換，從而使其周圍介質(zhì)的溫度也產(chǎn)生等頻率的變化，造成周圍介質(zhì)迅速的膨脹和收縮，從而發(fā)出聲音。進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，所述熱致發(fā)聲元件1004為一碳納米管結(jié)構(gòu)，碳納米管對電磁波的吸收接近絕對黑體，該碳納米管結(jié)構(gòu)所發(fā)出的聲音的頻率范圍較寬(1Hz 100kHz)、發(fā)聲效果較好?？梢岳斫猓?dāng)電磁波信號的頻率增高時(shí)，該熱致發(fā)聲元件1004可以發(fā)出超聲波。
[0068]可以理解，由于該熱致發(fā)聲裝置的工作原理為將一定形式的能量以極快的速度轉(zhuǎn)換為熱量，并和周圍氣體或液體介質(zhì)進(jìn)行快速的熱交換，從而使該介質(zhì)膨脹及收縮，從而發(fā)出聲音，因此在上述第一實(shí)施例至第八實(shí)施例中，所述第一電極及第二電極也可看作一致熱裝置，其通過為該熱致發(fā)聲元件施加一功率放大的音頻電信號，從而使該熱致發(fā)聲元件發(fā)熱，進(jìn)而加熱周圍介質(zhì)發(fā)出聲音。因此，本【技術(shù)領(lǐng)域】的人可以知道，所述能量形式不局限于電能或光能，該致熱裝置也不局限于上述實(shí)施例中的電極或電磁波信號發(fā)生器，任何可以使該熱致發(fā)聲元件發(fā)熱，并按照音頻變化加熱周圍介質(zhì)的裝置均可看作一致熱裝置，并在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
[0069]本實(shí)施例中，當(dāng)該熱致發(fā)聲元件為一層A4紙大小的碳納米管膜時(shí)，該致熱裝置為電極，在輸入電壓為50伏條件下，將一麥克風(fēng)設(shè)置于正對該碳納米管膜，并間隔5厘米處，測得該碳納米管膜的發(fā)聲強(qiáng)度可達(dá)105分貝聲壓級(dBSPL)，發(fā)聲頻率范圍為100赫茲至10萬赫茲(即lOOHflOOkHz)。當(dāng)上述凹部為盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)時(shí)，為避免相消干涉，該凹部的深度優(yōu)選為10微米?10毫米。
[0070]本發(fā)明實(shí)施例提供的熱致發(fā)聲裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)。其一，該熱致發(fā)聲元件設(shè)置于基板表面且覆蓋于基板的凹部開口的第一區(qū)域懸空設(shè)置，一方面，該基板能支撐并固定該熱致發(fā)聲元件，另一方面，該基板的凹部使從熱致發(fā)聲元件中發(fā)出的熱量盡量少的通過基板傳導(dǎo)走，并且，該基板的凹部增加了熱致發(fā)聲元件與周圍介質(zhì)接觸的面積，從而使該基板不影響該熱致發(fā)聲元件發(fā)聲。其二，該基板的凹部可以為各種通槽結(jié)構(gòu)、通孔結(jié)構(gòu)、盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)該基板的凹部為通槽結(jié)構(gòu)或通孔結(jié)構(gòu)時(shí)，該通槽結(jié)構(gòu)或通孔結(jié)構(gòu)有利于該熱致發(fā)聲裝置的散熱，使該熱致發(fā)聲裝置工作時(shí)溫度不致過高。當(dāng)該基板的凹部為盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)時(shí)，該盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)有利于聲音的反射，使該熱致發(fā)聲元件發(fā)出的聲音均向熱致發(fā)聲元件遠(yuǎn)離基板的方向傳播。
[0071]另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括: 一基板，具有一表面； 一熱致發(fā)聲元件，位于所述基板的一側(cè)，并面對所述基板表面；以及 一第一電極和一第二電極間隔設(shè)置并與所述熱致發(fā)聲兀件電連接； 其特征在于，所述基板表面形成有一開口朝向所述熱致發(fā)聲元件的凹部，所述熱致發(fā)聲元件具有一第一區(qū)域及一第二區(qū)域，所述第一區(qū)域及第二區(qū)域位于所述第一電極和第二電極之間，所述第一區(qū)域的熱致發(fā)聲元件覆蓋所述凹部開口并懸空設(shè)置，所述第二區(qū)域的熱致發(fā)聲元件與所述基板表面接觸，所述凹部包括盲槽結(jié)構(gòu)及盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述凹部開口的形狀為幾何圖形、文字或字母形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述凹部包括多個(gè)相互平行排列于所述基板的表面的盲槽結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述凹部包括多個(gè)呈陣列分布于所述基板的表面的盲孔結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述盲槽結(jié)構(gòu)或盲孔結(jié)構(gòu)的深度為10微米?10毫米。
6.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述基板的材料為玻璃、陶瓷、石英、金剛石、塑料、樹脂或木質(zhì)材料。
7.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)大致平行的碳納米管，且該碳納米管與所述基底的表面大致平行。
9.一種熱致發(fā)聲裝置，其包括: 一基板，具有一表面； 一熱致發(fā)聲元件，位于所述基板的一側(cè)，并面對所述基板表面； 一致熱裝置用于使熱致發(fā)聲元件熱致發(fā)聲； 其特征在于，所述基板表面形成有多個(gè)開口朝向所述熱致發(fā)聲元件的凹部，所述熱致發(fā)聲元件與所述基板表面接觸，且至少覆蓋一個(gè)所述凹部的部分開口以使部分熱致發(fā)聲元件相對所述基板表面懸空，所述凹部包括盲槽結(jié)構(gòu)及盲孔結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
10.如權(quán)利要求9所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件包括一碳納米管結(jié)構(gòu)，所述碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個(gè)大致平行的碳納米管，且該碳納米管與所述基底的表面大致平行。
【文檔編號】H04R23/00GK103475984SQ201310379290
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2009年1月15日
【發(fā)明者】劉亮, 潛力, 馮辰 申請人:北京富納特創(chuàng)新科技有限公司