TWI382398B - 熱致發聲裝置 - Google Patents

Description

熱致發聲裝置

本發明涉及一種熱致發聲裝置，尤其涉及一種具有熱致發聲膜之熱致發聲裝置。

傳統之發聲裝置如電動式、電磁式、靜電式、壓電式、電離子式及氣動式等，大都採用一振膜作為發聲元件。為使該振膜能夠振動發聲，該發聲模組不僅需設置一供該振膜振動之空間，還需設置一結構複雜之振動驅動器驅動該振膜振動。因此，該發聲裝置之封裝結構比較複雜，需考慮之因素較多。

范守善等人於2008年10月29日公開了一種新之發聲元件，該發聲元件為一熱致發聲膜。請參見文獻“Flexible,Stretchable,Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，Fan et al.,Nano Letters,Vol.8(12),4539-4545(2008)。該熱致發聲膜利用熱致聲原理，採用具有極大比表面積及極小單位面積熱容之奈米碳管膜所製成。該奈米碳管膜通過至少二電極接收到一外部訊號後，改變周圍介質之密度而發出聲波，且該聲波之強度與發聲頻率均於人耳所能感知之範圍。

然而，目前尚沒有對該熱致發聲膜進行整體封裝固定之熱致發聲裝置，不便於安裝與運輸。且，由於該熱致發聲膜之發聲原理與傳統之振動膜具有很大區別，如不需要振動器驅動，不需要振動空間等。因此利用傳統之封 裝固定結構或技術給該熱致發聲膜進行固定封裝時會出現一定之困難。

有鑒於此，有必要提供一種熱致發聲裝置，該熱致發聲裝置中之熱致發聲膜被整體封裝固定。

一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲模組及一固定框。該固定框將該熱致發聲模組固定其間。該熱致發聲模組包括一熱致發聲膜及與該熱致發聲模電連接之至少一第一電極及至少一第二電極。

一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲模組及一固定框。該固定框將該熱致發聲模組固定其間。該熱致發聲模組包括一絕緣外框，該絕緣外框具有至少二相對設置之第一邊框及第二邊框。至少一第一電極及至少一第二電極間隔設置於該第一及第二邊框之間。一熱致發聲膜鋪設並電連接於該第一及第二電極上。

一種熱致發聲裝置，該熱致發聲裝置包括一熱致發聲模組及一絕緣固定框，該固定框將該熱致發聲模組環繞固定其間。該熱致發聲模組包括一奈米碳管膜及與該奈米碳管膜電連接之一第一電極及一第二電極。該固定框包括一內側邊面向該奈米碳管膜與內側邊相背之一外側邊。該第一電極與第二電極各包括一電接觸端暴露於該固定框之外側邊。

一種熱致發聲裝置，該熱致發聲裝置包括一熱致發聲模組及一絕緣固定框，該固定框將該熱致發聲模組環繞固 定其間。該熱致發聲模組包括一奈米碳管膜及與該奈米碳管膜電連接之一第一電極及一第二電極。該固定框包括一內側邊面向該奈米碳管膜與內側邊相鄰且大致垂直之一側邊。該第一電極與第二電極各包括一電接觸端暴露於該固定框之與內側邊相鄰且大致垂直之側邊。

與先前技術相比較，該熱致發聲裝置中之熱致發聲膜由該固定框封裝並固定，如此形成一具熱致發聲膜之完整之產品結構，便於安裝與運輸。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例之熱致發聲裝置。

請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一熱致發聲裝置100，其包括一固定框10，一熱致發聲模組20，二保護裝置30。該保護裝置30位於該熱致發聲模組20之兩側，該固定框10將熱致發聲模組20及保護裝置30固定其間。

該固定框10為一方形框體，其包括一第一固定框11及一第二固定框12，該第一固定框11及第二固定框12分別位於該熱致發聲模組20之兩側。

請參閱圖3及圖4，該第一及第二固定框11、12分別為一方形框體，該每一第一及第二固定框11、12由首尾相接之四平板形邊框圍成。該第一及第二固定框11、12之每一邊框遠離該熱致發聲模組20之邊緣向內延伸出一凸緣111、121以與該保護裝置30相抵靠。

該第一固定框11之所有邊框之內側邊緣朝向熱致發聲模 組20凸伸出一凸環112。該固定框11具有一邊框113，位於該邊框113上之凸環112中央位置處開設一缺口，以容置一接收外部訊號之連接器，在本實施例中該連接器為二金屬觸片114。該二金屬觸片114通過二導線與該熱致發聲模組20電連接。一支撐板115自該邊框113與凸緣111臨接位置處延伸設置以支撐該熱致發聲模組20，該支撐板115之頂面較凸緣111低。該邊框113之表面與該缺口對應之位置處開設有二凹槽1131，以與該二金屬觸片114配合。該支撐板115與邊框113上之凸環112圍設成一走線槽以容置該導線。

該第二固定框12中朝向熱致發聲模組20之一邊框122之內側壁向內延伸出一支撐板123。該支撐板123呈“T”形設置，其頂部與支撐板115頂部齊平共同支撐熱致發聲模組20，該支撐板123兩邊之空間形成走線槽以容置該導線。該第二固定框12之所有邊框與凸緣121臨接位置處還延伸出一支撐板124以與該凸環112相配合。

該第一及第二固定框11、12扣合時，通過螺絲穿過第一及第二固定框11、12四角落之螺紋孔進行螺鎖，當然該二固定框11、12之配合不限於螺絲鎖合，還可通過其他之扣合方式，例如鉚接，黏結，卡扣，嵌接連接等方式。

請參閱圖5，該第一及第二固定框11、12配合後一起共同形成一用於容置該熱致發聲模組20與保護裝置30之容置空間13。

請參閱圖6該熱致發聲模組20包括多根第一電極21，多根第二電極22，一熱致發聲膜23，一絕緣框24，一第一導電片25及一第二導電片26。多根第一及第二電極21、22固定於絕緣框24上。該第一導電片25用於使該多根第一電極21電連接，該第二導電片26用於使該多根第二電極22電連接，且該第一及第二導電片25、26固定於該絕緣框24上。

該第一電極21及第二電極22為分佈於同一平面之多根棒狀或條狀電極，其用於支撐固定該熱致發聲膜23並與熱致發聲膜23電連接。該第一電極21及第二電極22相互平行且每一第一電極21與每一第二電極22相鄰設置。該第一電極21及第二電極22由導電材料形成，具體地，該導電材料包括不銹鋼，鎢，鎳等金屬或合金。

該熱致發聲膜23為該熱致發聲裝置100之發聲元件，當該熱致發聲膜23通過該第一電極21及第二電極22接收到一外部訊號時，該熱致發聲膜23改變其周圍介質之密度而發出聲波。

該熱致發聲膜23包括一層奈米碳管膜，該奈米碳管膜中之奈米碳管沿同一方向擇優取向排列。優選地，該奈米碳管沿該第一電極21或第二電極22之徑向方向擇優取向排列。當然，該熱致發聲膜23還可包括多層奈米碳管膜，且相鄰之奈米碳管膜中之奈米碳管之排列方向形成一夾角β，0° β 90°，相鄰兩層奈米碳管膜之間通過凡得瓦爾力緊密結合。當該熱致發聲膜23包括單層奈米碳管膜時，其具有較好之透光度，其透光度為67%~95%。當 熱致發聲膜23包括多層奈米碳管膜時，其具有較好之機械強度與韌性。該熱致發聲膜23並不限於該奈米碳管膜，其還可為其他可利用熱聲原理發聲之薄膜。

該絕緣框24用於固定該第一電極21及第二電極22。該絕緣框24包括兩個平行且相對設置之第一板體241及另外兩個平行設置且連接二第一板體21末端之第二板體242。該第一及第二板體241、242可一體成型，也可分開設置。該第一電極21及第二電極22之設置於該兩個第一板體241之間。每一第二板體242兩側設置有彈性扣片243，用以與該保護裝置30配合。可以理解地，該彈性扣片243亦可設置於二第一板體241上，以實現絕緣框24與保護裝置30之結合。

該第一導電片25及第二導電片26分別固定於該兩個第一板體241之外側壁上，該第一導電片25分別與該第一電極21絕緣連接及與第二電極22電連接。該第二導電片26分別與該第一電極22電連接及與第二電極22絕緣連接。在本實施例中，該第一導電片25及第二導電片26通過螺接方式固定於該第一框體241上，當然，該第一導電片25及第二導電片26與第一框體241之固定方式並不限於螺接。該第一及第二導電片25，26還可通過鉚接、黏接、卡扣等方式與第一框體241固定。

具體地，該每一第一電極21之一端與該第一導電片25通過一絕緣墊片絕緣連接，另一端則通過焊接與該第二導電片26電連接。該每一第二電極22之一端通過焊接與該第一導墊片電連接，另一端則通過一絕緣墊片絕緣連接 。由此，該第一電極21與第二導電片26電連接，該第二電極22與該第一導電片25電連接。

該二保護裝置30位於熱致發聲模組20之兩側，且每一保護裝置30均與該熱致發聲膜23相隔設置。該每一保護裝置30為網格狀結構，具有複數網孔，其可通過對金屬板刻蝕或通過金屬線編織而成。該保護裝置30之邊緣設有複數與該彈性扣片243相配合之缺口31。該保護裝置30通過該彈性扣片243及缺口31與該熱致發聲模組20固定且定位。於該熱致發聲模組20兩側分別設置一保護裝置30，避免該熱致發聲膜23與外部環境直接接觸，從而減少外界對熱致發聲膜23之幹擾。而保護裝置30之網孔結構則用於方便該熱致發聲膜23所發出之聲波之傳播。

組裝該熱致發聲裝置100時，將該支撐框30中之缺口31與該彈性扣片243對應，使該兩個保護裝置30卡扣固定於該熱致發聲模組20之兩側，該保護裝置30遮蓋住該熱致發聲膜23，使該熱致發聲膜23之兩側受到保護，且該保護裝置30具有複數網孔，方便該熱致發聲裝置100之發聲；將該該保護裝置30及熱致發聲模組20裝入第一固定框11，且承放於該第一固定框11與凸緣111所形成之臺階上，並使該第一導電片25與該邊框111對應；請參閱圖7，將該二金屬觸片114分別固定於該二凹槽1131內，並用二導線使該二金屬觸片114與熱致發聲模組20電連接，當然，也可直接該二金屬觸片114通過焊接等方式直接與該熱致發聲模組20電連接；最後，將該第二固定框12與第一固定框11配合，使該保護裝置30及熱致發聲模組20容置於 由該第一及第二固定框11、12配合後一起共同形成之容置空間13內，而該導線則容置於由該支撐板115與邊框113上之凸環113圍設成之走線槽內。

該熱致發聲裝置100工作時，通過該二金屬觸片114接受外部訊號，該二金屬觸片114與該第一電極21及第二電極22電連接，將該外部訊號傳輸給該熱致發聲膜23，驅動該熱致發聲膜23發聲。

可以理解地，該二金屬觸片114分別為該第一及第二電極21、22之電接觸端，暴露於該固定框10之側邊或外側邊，用以接收外部訊號。該側邊包括第一固定框11及第二固定框12中之任意邊框之外側壁。該外側邊與面向該奈米碳管膜之內側邊相背，包括凸緣111、121之外側壁。在本實施例中，該電接觸端暴露於該邊框111中之之凹槽1131。當然，該暴露係指該電接觸端可與外部訊號源直接接觸，並不局限於自該固定框10露出。

綜上所述，該熱致發聲裝置100需要之元件數量比較少，結構比較簡單，組裝過程比較簡便。且該熱致發聲膜23懸空設置，便於聲音傳播及散熱。當然，該熱致發聲裝置100之組裝並不限於該過程，可根據實際情況而適當變動。

請參閱圖8至圖10，本發明第二實施例提供一發聲裝置200，其包括一固定框210及一熱致發聲模組220，該固定框210將熱致發聲模組220固定其間。該固定框210為一方形框體，其包括一第一固定框211及一第二固定框 212，該第一固定框211及第二固定框212分別位於該熱致發聲模組220之兩側。該熱致發聲模組220包括複數第一電極221、複數第二電極222及一熱致發聲膜223。該熱致發聲膜223鋪設並電連接於該第一電極221及第二電極222。

在本實施例中，該發聲裝置200之結構及功能與第一實施例中之發聲裝置100之結構及功能基本相同，請參閱圖9，其主要區別在於，該第一固定框211及第二固定框212具有相同之結構且關於熱致發聲模組220對稱設置。該每一第一及第二固定框211，212由首尾相連之四邊框圍成。

該第一及第二固定框211、212之每一邊框之遠離熱致發聲模組220之邊緣向內延伸出一凸緣2111、2121以與該熱致發聲模組220相抵靠。朝向該熱致發聲模組220之一邊框2112、2122之頂面分別具有二凹槽2113，用於方便該熱致發聲模組220接收外部訊號。

該熱致發聲膜223鋪設並電連接於該第一電極221及第二電極222。該第一電極221及第二電極222之一端或兩端由該第一固定框211及第二固定框212固定。且該第一及第二電極221、222分別具有與該第一及第二電極221、222電連接之一突起分別伸入該二凹槽2113，該突起即為該第一電極221及第二電極222之電接觸端。該第一及第二電極221、222之電連接端也可自該二凹槽2113伸出固定框210。熱致發聲模組220還包括二連接導體224，其中一個連接導體224與多根第一電極221電連接，另外一 根連接導體224與多根第二電極222電連接。該連接導體224可與該第一及第二電極221、222一體成型，也可分開設置。該二連接導體224放置於該凸緣2111、2121上。

該發聲裝置200也可於每一凹槽2113上設置一金屬片，用於接收該外部訊號，該二金屬片與第一電極221及第二電極222分別電連接作為該第一及第二電極221、222之電接觸端。該發聲裝置200還可只包括一第一電極221及一第二電極222，且該第一及第二電極221、222之一端分別伸入該二凹槽2113或自該二凹槽2113伸出固定框210。

組裝該發聲裝置200時，將該熱致發聲模組220裝入第一固定框211，並使該基板121承載於該承接部112，且使其中一第一電極221及一第二電極222分別伸入該二凹槽2113；裝上該第二固定框212，使第一及第二固定框211、212相互配合將該熱致發聲模組220夾持其間。

該發聲裝置200工作時，伸入該二凹槽2113之第一電極221及第二電極222與一外部訊號源之正負極分別連接，接收到一外部訊號後驅動鋪設於該第一及第二電極221、222上之熱致發聲膜223改變周圍介質之密度而發出聲波。

本實施例所提供之發聲裝置200相對於第一實施例所提供之發聲裝置100，其包括之元件數量進一步減少，封裝結構也更為簡單。

該熱致發聲裝置中之熱致發聲膜由該固定框封裝並固定，如此形成一具熱致發聲膜之完整之產品結構，便於安裝與運輸。

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。舉凡習知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，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100、200‧‧‧熱致發聲裝置

10、210‧‧‧固定框

11、211‧‧‧第一固定框

111、121、113、122、2112、2122‧‧‧邊框

112‧‧‧凸環

1131、2113‧‧‧凹槽

114‧‧‧金屬觸片

115‧‧‧支撐板

12、212‧‧‧第二固定框

123、124‧‧‧支撐板

13‧‧‧容置空間

20、220‧‧‧熱致發聲模組

21、221‧‧‧第一電極

22、222‧‧‧第二電極

2111、2121‧‧‧凸緣

224‧‧‧接導體

23、223‧‧‧熱致發聲膜

24‧‧‧絕緣框

241‧‧‧第一板體

242‧‧‧第二板體

243‧‧‧彈性扣片

25‧‧‧第一導電片

26‧‧‧第二導電片

30‧‧‧保護裝置

31‧‧‧缺口

圖1係本發明第一實施例所提供之熱致發聲裝置之組裝示意圖。

圖2係圖1之立體分解圖。

圖3係圖1中熱致發聲裝置之第一固定框之示意圖。

圖4係圖1中熱致發聲裝置之第二固定框之示意圖。

圖5係圖1中熱致發聲裝置之固定框之示意圖。

圖6係圖1中熱致發聲裝置之熱致發聲模組之立體分解圖。

圖7係圖1中之發聲裝置去掉第二固定框後之示意圖。

圖8係本發明第二實施例所提供之熱致發聲裝置組裝示意圖。

圖9係圖1之立體分解圖。

圖10係圖8中之發聲裝置去掉第二固定框後之示意圖。

100‧‧‧熱致發聲裝置

10‧‧‧固定框

11‧‧‧第一因定框

12‧‧‧第二固定框

20‧‧‧熱致發聲模組

21‧‧‧第一電極

22‧‧‧第二電極

23‧‧‧熱致發聲膜

24‧‧‧絕緣框

25‧‧‧第一導電片

26‧‧‧第二導電片

30‧‧‧保護裝置

31‧‧‧缺口

Claims (20)

1. 一種熱致發聲裝置，其改進在於，該熱致發聲裝置包括一熱致發聲模組、兩個保護裝置及一固定框，該固定框將該熱致發聲模組固定其間，該熱致發聲模組包括一熱致發聲膜及與該熱致發聲膜電連接之至少一第一電極及至少一第二電極，該兩個保護裝置分別設置在該熱致發聲模組兩側，並與該熱致發聲膜相間隔，該兩個保護裝置具有複數網孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲膜包括至少一層奈米碳管膜。
3. 如申請專利範圍第2項所述之熱致發聲裝置，其中，該奈米碳管膜包括複數個大致平行之奈米碳管沿其軸向從該至少一第一電極延伸至該至少一第二電極。
4. 如申請專利範圍第3項所述之熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲膜由多層奈米碳管膜重疊設置而形成，相鄰兩奈米碳管膜通過凡得瓦爾力連接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之熱致發聲裝置，其中，該固定框包括分別位於該熱致發聲模組兩側之一第一固定框及一第二固定框，該第一固定框與第二固定框配合共同夾置該熱致發聲模組之周緣。
6. 如申請專利範圍第5項所述之熱致發聲裝置，其中，該第一及第二固定框由首尾相接之四個邊框圍成。
7. 如申請專利範圍第6項所述之熱致發聲裝置，其中，該第一及第二固定框之每一邊框遠離熱致發聲模組之邊緣向內延伸出一與該熱致發聲模組相抵靠之凸緣。
8. 如申請專利範圍第7項所述之熱致發聲裝置，其中，該第一固定框之所有邊框朝向熱致發聲模組凸伸出一凸環，該凸環用以與第二固定框之每一邊框邊緣卡合。
9. 如申請專利範圍第7項所述之熱致發聲裝置，其中，該至少一第一及第二電極放置於該凸緣上。
10. 如申請專利範圍第9項所述之熱致發聲裝置，其中，朝向熱致發聲模組之一邊框之頂面設置有二凹槽，其中一第一電極及一第二電極分別伸入該二凹槽中。
11. 如申請專利範圍第7或8項所述之熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲模組還包括一與該凸緣相貼合之絕緣外框，該絕緣外框至少包括相對設置之二第一板體，該至少一第一電極及至少一第二電極設置於該二第一板體之間，一熱致發聲膜鋪設並電連接於該至少一第一電極及至少一第二電極上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之熱致發聲裝置，其中，該第二固定框朝向熱致發聲模組之一邊框之內側壁向內延伸出一支撐板，以支撐該熱致發聲模組。
13. 如申請專利範圍第12項所述之熱致發聲裝置，其中，該第一固定框之一邊框與凸緣鄰接位置處延伸設置一支撐板，該第一及第二固定框之二支撐板對齊共同支撐該熱致發聲模組。
14. 如申請專利範圍第13項所述之熱致發聲裝置，其中，位於第一固定框中之一邊框上之凸環上開設一缺口，以容置一接收外部訊號之連接器。
15. 如申請專利範圍第14項所述之熱致發聲裝置，其中，該連接器為二金屬觸片，該二金屬觸片與該熱致發聲模組電連 接。
16. 如申請專利範圍第15項所述之熱致發聲裝置，其中，該邊框之內側壁與該缺口對應之位置處開設有二凹槽，以與該二金屬觸片配合。
17. 一種熱致發聲裝置，其改進在於，該熱致發聲裝置包括一熱致發聲模組、兩個保護裝置及一固定框，該固定框將該熱致發聲模組固定其間，該熱致發聲模組包括一絕緣外框，該絕緣外框至少包括相對設置之二第一板體，該至少一第一電極及至少一第二電極設置於該二第一板體之間，一熱致發聲膜鋪設並電連接於該至少一第一電極及至少一第二電極上，該兩個保護裝置分別設置在該熱致發聲模組兩側，並與該熱致發聲膜相間隔，該兩個保護裝置具有複數網孔。
18. 如申請專利範圍第17項所述之熱致發聲裝置，其中，該固定框包括一第一及第二固定框，第一及第二固定框配合後形成一容置空間以收容該熱致發聲模組。
19. 一種熱致發聲裝置，其改進在於，該熱致發聲裝置包括一熱致發聲模組、兩個保護裝置及一絕緣固定框，該固定框將該熱致發聲模組環繞固定其間，該熱致發聲模組包括一奈米碳管膜及與該奈米碳管膜電連接之一第一電極及一第二電極，該固定框包括一內側邊面向該奈米碳管膜與與內側邊相背之一外側邊，該第一電極與第二電極各包括一電接觸端暴露於該固定框之外側邊，該兩個保護裝置分別設置在該熱致發聲模組兩側，並與該熱致發聲膜相間隔，該兩個保護裝置具有複數網孔。
20. 一種熱致發聲裝置，其改進在於，該熱致發聲裝置包括一 熱致發聲模組、兩個保護裝置及一絕緣固定框，該固定框將該熱致發聲模組環繞固定其間，該熱致發聲模組包括一奈米碳管膜及與該奈米碳管膜電連接之一第一電極及一第二電極，該固定框包括一內側邊面向該奈米碳管膜與與內側邊相鄰且大致垂直之一側邊，該第一電極與第二電極各包括一電接觸端暴露於該固定框之與內側邊相鄰且大致垂直之側邊，該兩個保護裝置分別設置在該熱致發聲模組兩側，並與該熱致發聲膜相間隔，該兩個保護裝置具有複數網孔。