TW201426728A - 熱致發聲裝置 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種熱致發聲裝置，包括：一第一基底，具有一表面，所述第一基底的該表面具有複數個凹部；一熱致發聲元件，設置於所述第一基底的表面，所述熱致發聲元件在所述凹部的位置懸空設置；一第一電極和一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接；以及一第二基底，所述第二基底與所述第一基底將所述熱致發聲元件夾持在中間，所述第二基底具有複數個通孔，所述複數個通孔與所述複數個凹部至少部份對應設置。

Description

熱致發聲裝置

本發明涉及一種熱致發聲裝置。

2008年10月29日，范守善等人公開了一種應用熱聲效應的熱致發聲裝置，請參見文獻“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，ShouShan Fan, et al., Nano Letters, Vol.8 (12), 4539-4545 (2008)。該熱致發聲裝置採用奈米碳管膜作為一熱致發聲元件，該奈米碳管膜通過熱致發聲原理進行發聲。

然，所述作為熱致發聲元件的奈米碳管膜的厚度為奈米級，容易破損且不易加工，因此，如何解決上述問題是使上述熱致發聲裝置能夠實現產業化及實際應用的關鍵。

有鑒於此，提供一種能較好的保護熱致發聲元件的熱致發聲裝置實為必要。

一種熱致發聲裝置，包括：一第一基底，具有一表面，所述第一基底的該表面具有複數個凹部；一熱致發聲元件，設置於所述第一基底的表面，所述熱致發聲元件在所述凹部的位置懸空設置；一第一電極和一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接；以及一第二基底，所述第二基底與所述第一基底將所述熱致發聲元件夾持在中間，所述第二基底具有複數個通孔，所述複數個通孔與所述複數個凹部至少部份對應設置。

一種熱致發聲裝置，包括：一第一基底，具有一表面，所述第一基底的表面具有複數個凹部，該表面定義複數個區域單元，所述複數個區域單元的每個區域單元包括至少一凹部；複數個熱致發聲元件相互絕緣地設置於所述第一基底的表面，且分別對應複數個區域單元設置，每個熱致發聲元件在對應所述凹部的位置懸空設置；複數個電極對分別對應複數個熱致發聲元件設置，每個電極對包括一第一電極和一第二電極間隔設置並與對應的所述熱致發聲元件電連接；以及一第二基底，所述第二基底與所述第一基底將所述熱致發聲元件夾持在中間，所述第二基底具有複數個通孔，所述複數個通孔與所述複數個凹部至少部份對應設置。

與先前技術相比較，所述熱致發聲裝置具有以下有益效果：所述第一基底和第二基底夾持所述熱致發聲元件，並且所述第二基底包括複數個通孔，從而在固定所述熱致發聲元件的同時，還能有效的保護層狀奈米碳管結構，且不影響發聲效果。

10，20，30．．．熱致發聲裝置

100．．．第一基底

101．．．第一表面

102．．．凹部

104．．．凸部

110．．．熱致發聲元件

112．．．第一區域

114．．．第二區域

120．．．第二基底

121．．．第二表面

122．．．通孔

130．．．第一電極

140．．．第二電極

圖1係本發明第一實施例提供的熱致發聲裝置的結構示意圖。

圖2係圖1所示的熱致發聲裝置的結構分解圖。

圖3係本發明熱致發聲裝置的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4係本發明熱致發聲裝置的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖5係本發明熱致發聲裝置的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖6係本發明第二實施例提供的熱致發聲裝置的結構示意圖。

圖7係圖6所示的熱致發聲裝置的結構分解圖。

圖8係本發明第三實施例提供的熱致發聲器陣列的結構示意圖。

圖9係圖8所示的熱致發聲器陣列沿Ⅸ-Ⅸ的剖視圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的熱致發聲裝置。

請一併參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種熱致發聲裝置10，其包括：一第一基底100，一熱致發聲元件110，一第二基底120，一第一電極130，及一第二電極140。所述第一基底100、熱致發聲元件110以及第二基底120層疊設置。所述第一電極130及第二電極140相互間隔設置於所述第一表面101，並與所述熱致發聲元件110電連接。所述第一基底100與所述第二基底120將所述熱致發聲元件110以及第一電極130及第二電極140夾持在中間。

所述第一基底100具有一第一表面101。所述第一基底100的第一表面101具有複數個凹部102。所述熱致發聲元件110設置於所述第一基底100的第一表面101，並在所述複數個凹部102的位置懸空設置。所述第二基底120具有一第二表面121。所述第二基底120貼合所述熱致發聲元件110遠離第一基底100的表面設置，即，所述熱致發聲元件110設置於所述第一基底100的第一表面101與第二基底120的第二表面121之間。所述第二基底120具有複數個與所述凹部102至少部份對應的通孔122。所述複數個通孔122定義一出聲部(圖未標)。

所述第一基底100及第二基底120為一平面片狀結構，形狀不限，可為圓形、方形或矩形等，也可以為其他形狀。所述第一基底100與第二基底120的面積大小相同，以保證所述熱致發聲元件110通過所述第一基底100與第二基底120夾持而被完全保護。所述第一基底100及第二基底120的面積為25平方毫米～200平方厘米，具體可選擇為如40平方毫米、100平方毫米、45平方厘米或100平方厘米等。所述第一基底100及第二基底120的厚度為0.2毫米～0.8毫米。可以理解，所述第一基底100及第二基底120並不限於上述平面片狀結構，只要確保所述第一基底100及第二基底120具有一表面承載所述熱致發聲元件110即可，也可選擇為塊狀結構、弧面結構等。該第一基底100及第二基底120的厚度範圍只要在0.1毫米~1厘米之間即可。另，第一基底100的材料及厚度可以與第二基底120的材料及厚度不相同。

所述第一基底100及第二基底120的材料可為柔性材料。具體地，該第一基底100及第二基底120的材料可以包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚碸(PES)、纖維素酯、聚氯乙烯(PVC)、苯並環丁烯(BCB)、丙烯酸樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物共混物（PC/ABS）、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二酯共混物（PC/PBT）、聚碳酸酯/聚對苯二甲酸乙二酯共混物（PC/PET）、聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯共混物（PC/PMMA）或聚醯胺（PA）等材料。由於所述第一基底100和第二基底120具有較好的柔韌性，從而所述熱致發聲裝置10也具有柔性。本實施例中，該第一基底100及第二基底120均為一邊長為10厘米的方形平面片狀結構，厚度為600微米，材料為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。可以理解，所述第一基底100及第二基底120也可為印刷電路板(PCB)，即所述熱致發聲元件110直接設置於PCB，通過輸入適當的驅動電壓和音頻訊號，所述熱致發聲元件110可進行熱致發聲，這樣可方便的將發聲功能集成於PCB。

所述複數個凹部102的開口朝向承載於所述第一基底100上的所述熱致發聲元件110，即所述凹部102為由所述第一表面101向所述第一基底100內部凹陷的結構。該複數個凹部102均勻分佈、以一定規律分佈、以陣列分佈或隨機分佈於所述第一基底100。優選地，該複數個凹部102均勻分佈且相互間隔設置。該複數個凹部102可以為通孔結構、盲孔結構、通槽結構或盲槽結構中的一種或複數種。當複數個凹部102為通孔結構時，所述熱致發聲元件110發出的聲音也可通過所述複數個凹部102傳至外界。在所述凹部102從第一基底100的第一表面101向第一基底100內部延伸的方向上，所述每一凹部102具有一底面(未標示)以及一與該底面相鄰的側面(未標示)。相鄰的凹部102之間為一第一凸部104，相鄰凹部102之間的第一基底100的表面為所述第一凸部104的頂面。所述熱致發聲元件110對應於所述凹部102的位置懸空設置，通過所述第一凸部104的頂面支撐，即，所述熱致發聲元件110不與所述凹部102的側面和底面接觸。

所述凹部102的深度可根據實際需要及所述第一基底100的厚度進行選擇，優選地，所述凹部102的深度為100微米～200微米，使第一基底100在起到保護熱致發聲元件110的同時，又能確保所述熱致發聲元件110與所述第一基底100之間形成足夠的間距，防止工作時產生的熱量直接被第一基底100吸收而無法完全實現與週圍介質熱交換造成音量降低，並保證所述熱致發聲元件110在各發聲頻率均有良好的發聲效果。當所述凹部102為凹槽時，所述凹部102在所述第一表面101延伸的長度可小於所述第一基底100的邊長。該凹部102在其延伸方向上的橫截面的形狀可為V形、長方形、梯形、多邊形、圓形或其他不規則形狀。所述凹槽的寬度（即所述凹部102橫截面的最大跨度）為大於等於0.2毫米小於1毫米，一方面能夠防止所述熱致發聲元件110在工作過程中破裂，另一方面能夠降低所述熱致發聲元件110的驅動電壓，使得所述驅動電壓小於12V，優選的小於等於5V。優選地，所述複數個凹部102為複數個相互平行且均勻間隔分佈的凹槽設置於第一基底100的第一表面101，每相鄰兩個凹槽之間的槽間距d1為20微米～200微米，從而保證後續第一電極130以及第二電極140通過絲網印刷的方法製備，且能夠充分利用所述第一基底100表面，同時保證蝕刻的精確，從而提高發聲的品質。本實施例中，該第一基底100的第一表面101具有複數個平行等間距分佈的條形凹槽，所述條形凹槽在第一表面101的寬度為0.6毫米，所述凹槽的深度為150微米，每兩個相鄰的凹槽之間的間距d1為100微米。

所述熱致發聲元件110設置於所述第一基底100的第一表面101，具體的，所述熱致發聲元件110具有一第一區域112及一第二區域114，所述熱致發聲元件110的第一區域112通過所述凹部102懸空設置，所述熱致發聲元件110的第二區域114設置於所述第一凸部104的頂面。可以理解，為使該熱致發聲元件110更好的固定於該第一基底100的第一表面101，可在所述第一凸部104的頂面設置一黏結層或黏結點，從而使熱致發聲元件110通過該黏結層或黏結點固定於所述第一凸部104的頂面。

所述熱致發聲元件110具有較小的單位面積熱容，其材料不限，如純奈米碳管結構、奈米碳管複合結構等，也可以為其他非奈米碳管材料的熱致發聲材料等等，只要能夠實現熱致發聲即可。本發明實施例中，該熱致發聲元件110由奈米碳管組成，所述熱致發聲元件110的單位面積熱容小於2×10^-4焦耳每平方厘米開爾文。具體地，該熱致發聲元件110為一具有較大比表面積及較小厚度的導電結構，從而使該熱致發聲元件110可以將輸入的電能轉換為熱能，即所述熱致發聲元件110可根據輸入的訊號迅速升降溫，而和週圍氣體介質迅速發生熱交換，加熱熱致發聲元件110外部週圍氣體介質，促使週圍氣體介質分子運動，氣體介質密度隨之發生變化，進而發出聲波。優選地，該熱致發聲元件110應為自支撐結構，所謂“自支撐結構”即該熱致發聲元件110無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。因此，該自支撐的熱致發聲元件110可部份懸空設置。該自支撐結構的熱致發聲元件110可充分的與週圍介質接觸並進行熱交換。該熱致發聲元件110可為一膜狀結構、複數個線狀結構並排形成的層狀結構或膜狀結構與線狀結構的組合。

所述熱致發聲元件110可為一層狀奈米碳管結構，所述奈米碳管結構在所述凹部102位置處懸空設置。所述奈米碳管結構整體上為一層狀結構，厚度優選為0.5奈米~1毫米。當該奈米碳管結構厚度比較小時，例如小於等於10微米，該奈米碳管結構有很好的透明度。所述奈米碳管結構為自支撐結構。該自支撐的奈米碳管結構中複數個奈米碳管間通過凡得瓦力相互吸引，從而使奈米碳管結構具有特定的形狀。故該奈米碳管結構部份通過第一基底100支撐，並使奈米碳管結構其他部份懸空設置。所述層狀奈米碳管結構包括複數個沿同一方向擇優取向延伸的奈米碳管，所述奈米碳管的延伸方向與所述凹槽的延伸方向形成一夾角，所述夾角大於零度小於等於90度。

所述層狀奈米碳管結構包括至少一奈米碳管膜、複數個並排設置的奈米碳管線或至少一奈米碳管膜與奈米碳管線的組合。所述奈米碳管膜從奈米碳管陣列中直接拉取獲得。該奈米碳管膜的厚度為0.5奈米~100微米，單位面積熱容小於1×10^-6焦耳每平方厘米開爾文。所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管和多壁奈米碳管中的一種或複數種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1奈米~50奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。請參閱圖3，每一奈米碳管膜是由若幹奈米碳管組成的自支撐結構。所述若幹奈米碳管為基本沿同一方向擇優取向排列，且所述奈米碳管的延伸方向與所述凹槽的延伸方向形成一夾角，所述夾角大於零度小於等於90度。所述擇優取向是指在奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜的表面。進一步地，所述奈米碳管膜中多數奈米碳管是通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述自支撐為奈米碳管膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。

具體地，所述奈米碳管膜中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部份接觸。所述奈米碳管膜中，該複數個奈米碳管大致平行於所述第一基底100的第一表面101。該奈米碳管結構可包括複數個奈米碳管膜共面的鋪設於第一基底100的第一表面101。另，該奈米碳管結構可包括複數層相互重疊的奈米碳管膜，相鄰兩層奈米碳管膜中的奈米碳管之間具有一交叉角度α，α大於等於0度且小於等於90度。

所述奈米碳管膜具有較強的黏性，故該奈米碳管膜可直接黏附於所述第一凸部104的頂面。所述奈米碳管膜中複數個奈米碳管沿同一方向擇優取向延伸，該複數個奈米碳管的延伸方向與所述凹部102的延伸方向形成一定夾角，優選的，所述奈米碳管的延伸方向垂直於所述凹部102的延伸方向。進一步地，當將所述奈米碳管膜黏附於第一凸部104的頂面後，可使用有機溶劑處理黏附在第一基底100上的奈米碳管膜。具體地，可通過試管將有機溶劑滴落在奈米碳管膜表面浸潤整個奈米碳管膜。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，微觀上，該奈米碳管膜中的部份相鄰的奈米碳管會收縮成束。奈米碳管膜與第一基底100的接觸面積增大，從而可以更緊密地貼附在第一凸部104的頂面。另，由於部份相鄰的奈米碳管收縮成束，奈米碳管膜的機械強度及韌性得到增強，且整個奈米碳管膜的表面積減小，黏性降低。宏觀上，該奈米碳管膜為一均勻的膜結構。

所述奈米碳管結構也可為複數個奈米碳管線相互平行且間隔設置形成的一層狀結構。所述奈米碳管線的延伸方向與所述凹槽的延伸方向交叉形成一定角度，從而使所述奈米碳管線部份位置懸空設置，優選的，所述奈米碳管線的延伸方向與所述凹槽的延伸方向垂直。相鄰兩個奈米碳管線之間的距離為0.1微米~200微米，優選地，為50微米~130微米。本實施例中，所述奈米碳管線之間的距離為120微米，所述奈米碳管線的直徑為1微米。所述奈米碳管線可以為非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線。所述非扭轉的奈米碳管線與扭轉的奈米碳管線均為自支撐結構。具體地，請參閱圖4，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個沿平行於該非扭轉的奈米碳管線長度方向延伸的奈米碳管。具體地，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。非扭轉的奈米碳管線為將上述圖3所述奈米碳管膜通過有機溶劑處理得到。具體地，先對奈米碳管膜沿著奈米碳管延伸方向進行鐳射切割，以形成複數個奈米碳管帶；再將有機溶劑浸潤所述複數個奈米碳管帶的表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管帶中的相互平行的複數個奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，從而使奈米碳管帶收縮為一非扭轉的奈米碳管線。該有機溶劑為揮發性有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿。通過有機溶劑處理的非扭轉的奈米碳管線與未經有機溶劑處理的奈米碳管膜相比，比表面積減小，黏性降低。並且經過收縮以後，所述奈米碳管線具有更高的機械強度，降低因外力作用而導致奈米碳管線受損的幾率，並且，所述奈米碳管線牢固的貼附在所述第一基底100表面，並且懸空部份始終保持繃緊的狀態，從而能夠保證在工作過程中，奈米碳管線不發生變形，防止因為變形而導致的發聲失真等問題。

所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將上述圖3所述奈米碳管膜沿奈米碳管延伸方向的兩端依照相反方向扭轉獲得。請參閱圖5，該扭轉的奈米碳管線包括複數個繞該扭轉的奈米碳管線軸向螺旋延伸的奈米碳管。具體地，該扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。進一步地，可採用一揮發性有機溶劑處理該扭轉的奈米碳管線。在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，處理後的扭轉的奈米碳管線中相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，使扭轉的奈米碳管線的比表面積減小，密度及強度增大。

所述奈米碳管線及其製備方法請參見申請人於2002年11月5日申請的，於2008年11月21日公告的第I303239號中華民國公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司，及於2005年12月16日申請的，於2009年7月21日公告的第I312337號中華民國公告專利“奈米碳管絲及其製作方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部份。

本實施例中，所述熱致發聲元件110為複數個非扭轉的奈米碳管線相互平行且間隔設置，該奈米碳管線為一單層奈米碳管膜通過有機溶劑處理後得到。所述熱致發聲元件110在所述凹槽位置包括複數個平行且間隔設置的奈米碳管線。

所述第一電極130及第二電極140分別與所述熱致發聲元件110電連接，以使該熱致發聲元件110接入一音頻電訊號。具體地，所述第一電極130以及第二電極140可直接設置於所述第一表面101，也可設置於該熱致發聲元件110遠離第一基底100的表面。在這裡需要說明的是，所述熱致發聲裝置10進一步包括一第三電極及一第四電極(圖未示)，當所述第一電極130以及第二電極140直接設置於所述第一表面101時，所述第三電極及第四電極位於所述第一基底100的內部且與第一基底100電絕緣，並穿過所述第一基底100的厚度方向，與所述第一電極130及第二電極140電連接；當所述第一電極130以及第二電極140設置於該熱致發聲元件110遠離第一基底100的表面時，所述第三電極及第四電極位於所述第二基底120的內部且與第二基底120電絕緣，並穿過所述第二基底120的厚度方向，與所述第一電極130及第二電極140電連接。

該第一電極130以及第二電極140由導電材料形成，其形狀及結構不限。具體地，該第一電極130以及第二電極140可選擇為細長的條狀、棒狀或其他形狀。該第一電極130以及第二電極140的材料可選擇為金屬、導電聚合物、導電膠、金屬性奈米碳管或銦錫氧化物（ITO）等。

本實施例中，所述第一電極130以及第二電極140分別設置於靠近所述熱致發聲元件110相對兩邊緣的第一凸部104的頂面，且與所述凹部102的延伸方向平行設置，即，所述第一電極130與所述第二電極140分別設置在層狀奈米碳管結構靠近第一基底100的表面的兩端，且所述層狀的奈米碳管結構中的複數個奈米碳管從第一電極130向第二電極140延伸。所述熱致發聲元件110的第一區域112及第二區域114位於所述第一電極130以及第二電極140之間。該第一電極130及第二電極140由金屬絲構成。另，可以理解，所述第一電極130及第二電極140也可設置於所述熱致發聲元件110遠離第一基底100的表面，並直接壓緊該熱致發聲元件110將其固定於第一基底100的第一表面101。

所述第二基底120貼附於所述熱致發聲元件110設置，並且所述複數個通孔122位於所述第二基底120與所述熱致發聲元件110接觸的表面，所述複數個通孔122與所述複數個凹部102一一對應設置。即，所述熱致發聲元件110的第一區域112在所述通孔122的位置處為懸空狀態。所述第二基底120在起到固定所述熱致發聲元件110的同時，還可以起到保護所述熱致發聲元件110不受外力損壞的作用。所述複數個通孔122貫穿所述第二基底120的厚度方向，以將所述熱致發聲元件110發出的聲音傳送至外界。所述通孔122在所述第二基底120的厚度方向的橫截面可為V形、長方形、梯形、多邊形、圓形或其他不規則形狀。本實施例中，所述通孔122的橫截面的形狀為長方形，並且所述通孔122的橫截面的形狀及面積與所述凹部102的橫截面相同。

由於奈米碳管沿軸向具有優異導電性，當奈米碳管結構中的奈米碳管為沿一定方向擇優取向排列時，優選地，所述第一電極130及第二電極140的設置應確保所述奈米碳管結構中奈米碳管沿第一電極130至第二電極140的方向延伸。優選地，所述第一電極130及第二電極140之間應具有一基本相等的間距，從而使第一電極130及第二電極140之間區域的奈米碳管結構能夠具有一基本相等的電阻值，優選地，所述第一電極130及第二電極140的長度大於等於奈米碳管結構的寬度，從而可以使整個奈米碳管結構均得到利用。本實施例中，所述熱致發聲元件110中奈米碳管沿基本垂直該第一電極130及第二電極140長度方向排列，所述第一電極130及第二電極140相互平行設置。所述音頻電訊號通過該第一電極130及第二電極140輸入該奈米碳管結構。

可以理解，由於該熱致發聲元件110的發聲原理為“電-熱-聲”的轉換，故該熱致發聲元件110在發聲的同時會發出一定熱量。上述熱致發聲裝置10在使用時，可通過該第一電極130及第二電極140接入一音頻電訊號源。該奈米碳管結構具有較小的單位面積熱容和較大的散熱表面，在輸入訊號後，奈米碳管結構可迅速升降溫，產生週期性的溫度變化，並和週圍介質快速進行熱交換，使週圍介質的密度週期性地發生改變，進而發出聲音。

所述熱致發聲裝置10具有以下有益效果：首先，所述第一基底和第二基底夾持所述熱致發聲元件，並且所述第二基底包括複數個通孔，從而在固定所述熱致發聲元件的同時，還能有效的保護層狀奈米碳管結構，且不影響發聲效果；其次，所述第一基底和第二基底採用柔性材料，因此所述熱致發聲裝置10具有柔性；最後，基於柔性材料的價格低廉和易加工的特點，所述熱致發聲裝置10也易加工，可採用成熟的加工工藝，有利於製備微結構、微型器件，而且降低了成本，有利於產業化。

請一併參閱圖6和圖7，本發明第二實施例提供一種熱致發聲裝置20，包括一第一基底100，一熱致發聲元件110，一第二基底120，複數個第一電極130，及複數個第二電極140。本發明第二實施例提供的熱致發聲裝置20與第一實施例中所述熱致發聲裝置10的結構基本相同，其不同在於，所述熱致發聲元件110包括複數個第一電極130和複數個第二電極140交替設置在所述第一凸部104上，複數個第一電極130相互電連接，複數個第二電極140相互電連接。

複數個第一電極130及複數個第二電極140間隔設置於所述凸部104的頂面。具體的，所述複數個第一電極130通過一第一連接部(圖未標)電連接；所述複數個第二電極140通過一第二連接部(圖未標)電連接。所述第一連接部及第二連接部可分別設置於所述第一基底100第一表面101的相對的兩邊緣，所述第一連接部及第二連接部僅起到電連接的作用，其設置位置不影響所述熱致發聲元件110的熱致發聲。

此種第一電極130及第二電極140的設置方式使相鄰的第一電極130與第二電極140之間的熱致發聲元件110相互並聯，從而使驅動相鄰的第一電極130與第二電極140之間的熱致發聲元件110發聲所需的電壓降低。

請一併參閱圖8及圖9，本發明第三實施例提供一種熱致發聲裝置30，其包括一第一基底100，複數個熱致發聲元件110，一第二基底120，及多對電極對(圖未標)。所述第一基底100的第一表面101具有複數個凹部102，該第一表面101定義複數個區域單元(圖未標)，所述複數個區域單元的每個區域單元包括至少一凹部102。複數個熱致發聲元件110相互絕緣地設置於所述第一基底100的第一表面101，且分別對應複數個區域單元設置，每個熱致發聲元件110在對應所述凹部102的位置懸空設置。每個電極對包括一第一電極130及一第二電極140並與對應的所述熱致發聲元件110電連接。所述第二基底120與所述第一基底100將所述複數個熱致發聲元件110夾持在中間。所述第二基底120具有複數個通孔122，所述複數個通孔122與所述複數個凹部102至少部份對應設置。

本發明第三實施例提供的熱致發聲裝置30與第二實施例中所述熱致發聲裝置20結構基本相同，其不同在於，複數個熱致發聲元件110相互絕緣地設置於所述第一基底100的第一表面101，所述第二基底120與所述第一基底100將所述複數個熱致發聲元件110夾持在中間。

所述複數個熱致發聲元件110中相鄰的熱致發聲元件110相互獨立。所謂相互獨立設置是指相鄰的熱致發聲元件110相互絕緣，因而可通過對熱致發聲元件110輸入不同的訊號而獨立控制其工作狀態。進一步，所述熱致發聲裝置30進一步依據複數個區域單元的位置剪裁獲得複數個熱致發聲裝置單元(圖未示)，每個熱致發聲裝置單元可獨立進行工作。

所述熱致發聲裝置30具有以下有益效果：所述第一基底和第二基底之間設置複數個相互獨立的熱致發聲單元，通過輸入不同的聲音訊號，可獨立控制每一熱致發聲單元的工作狀態；而且，所述熱致發聲器陣列可進一步依據複數個區域單元的位置剪裁獲得複數個熱致發聲裝置單元，而一次得到複數個熱致發聲裝置，有利於實現產業化。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋以下申請專利範圍內。

10．．．熱致發聲裝置

100．．．第一基底

101．．．第一表面

102．．．凹部

104．．．凸部

110．．．熱致發聲元件

112．．．第一區域

114．．．第二區域

120．．．第二基底

121．．．第二表面

122．．．通孔

130．．．第一電極

140．．．第二電極

Claims (18)

1. 一種熱致發聲裝置，包括：
   一第一基底，具有一表面，所述第一基底的該表面具有複數個凹部；
   一熱致發聲元件，設置於所述第一基底的表面，所述熱致發聲元件在所述凹部的位置懸空設置；
   一第一電極和一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接；以及
   一第二基底，所述第二基底與所述第一基底將所述熱致發聲元件夾持在中間，所述第二基底具有複數個通孔，所述複數個通孔與所述複數個凹部至少部份對應設置。
2. 如請求項1所述的熱致發聲裝置，其中，所述第一基底和第二基底的材料為柔性材料，或所述第一基底和第二基底為PCB。
3. 如請求項1所述的熱致發聲裝置，其中，所述複數個通孔位於所述第二基底與所述熱致發聲元件接觸的表面。
4. 如請求項1所述的熱致發聲裝置，其中，所述複數個通孔與所述複數個凹部一一對應設置。
5. 如請求項1所述的熱致發聲裝置，其中，所述複數個凹部為通孔、盲孔、通槽或盲槽。
6. 如請求項1所述的熱致發聲裝置，其中，所述複數個凹部為複數個相互平行且間隔設置的條形凹槽。
7. 如請求項4所述的熱致發聲裝置，其中，所述凹槽的深度為100微米至200微米。
8. 如請求項6所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲元件為一層狀奈米碳管結構。
9. 如請求項8所述的熱致發聲裝置，其中，所述層狀奈米碳管結構由複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管沿同一方向延伸，且所述複數個奈米碳管的延伸方向與所述複數個條形凹槽的延伸方向形成一夾角，該夾角大於0度小於等於90度。
10. 如請求項9所述的熱致發聲裝置，其中，在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。
11. 如請求項8所述的熱致發聲裝置，其中，所述層狀奈米碳管結構中的複數個奈米碳管平行於所述第一基底的表面。
12. 如請求項8所述的熱致發聲裝置，其中，所述層狀奈米碳管結構包括複數個平行且間隔設置的奈米碳管線，所述複數個奈米碳管線的延伸方向與所述複數個條形凹槽的延伸方向形成一夾角，該夾角大於0度小於等於90度。
13. 如請求項12所述的熱致發聲裝置，其中，相鄰奈米碳管線之間的間隔為0.1微米至200微米。
14. 如請求項9或12所述的熱致發聲裝置，其中，所述第一電極與所述第二電極分別設置在層狀奈米碳管結構的兩端，且所述複數個奈米碳管從第一電極向第二電極延伸。
15. 如請求項6所述的熱致發聲裝置，其中，進一步包括複數個第一電極及複數個第二電極交替設置於所述相鄰凹槽之間的第一基底表面，所述複數個第一電極電連接，複數個第二電極電連接。
16. 一種熱致發聲裝置，包括：
    一第一基底，具有一表面，所述第一基底的表面具有複數個凹部，該表面定義複數個區域單元，所述複數個區域單元的每個區域單元包括至少一凹部；
    複數個熱致發聲元件相互絕緣地設置於所述第一基底的表面，且分別對應複數個區域單元設置，每個熱致發聲元件在對應所述凹部的位置懸空設置；
    複數個電極對分別對應複數個熱致發聲元件設置，每個電極對包括一第一電極和一第二電極間隔設置並與對應的所述熱致發聲元件電連接；以及
    一第二基底，所述第二基底與所述第一基底將所述熱致發聲元件夾持在中間，所述第二基底具有複數個通孔，所述複數個通孔與所述複數個凹部至少部份對應設置。
17. 如請求項16所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步依據複數個區域單元的位置剪裁獲得複數個熱致發聲裝置單元，每個熱致發聲裝置單元獨立工作。
18. 如請求項16所述的熱致發聲裝置，其中，所述第一基底和第二基底的材料為柔性材料，或所述第一基底和第二基底為PCB。