TWI503002B - 耳機 - Google Patents

Description

耳機

本發明涉及一種耳機，尤其涉及一種基於熱致發聲的耳機。

發聲裝置一般由信號輸入裝置和發聲元件組成，通過信號輸入裝置輸入信號到該發聲元件，進而發出聲音。耳機為發聲裝置中的一種，其為基於熱聲效應的一種發聲裝置，該耳機通過向一導體中通入交流電來實現發聲。該導體具有較小的熱容(Heat capacity)，較薄的厚度，且可將其內部產生的熱量迅速傳導給周圍氣體介質的特點。當交流電通過導體時，隨交流電電流強度的變化，導體迅速升降溫，而和周圍氣體介質迅速發生熱交換，促使周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。

2008年10月29日，范守善等人公開了一種熱致發聲裝置，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。

然而，如何將奈米碳管膜用於耳機，既確保奈米碳管膜不易損壞，又使奈米碳管膜的發聲效果良好係使上述耳機能夠實現產業化 及實際應用的關鍵。

有鑒於此，提供一種既確保奈米碳管膜不易損壞，又使奈米碳管膜的發聲效果良好的耳機實為必要。

一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間；以及一熱致發聲揚聲器設置於所述殼體收容空間內，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括：一基底，該基底具有相對的一第一表面以及一第二表面，所述基底的第一表面形成有複數個相互平行且間隔設置的凹槽，所述凹槽的深度為100微米至200微米，所述凹槽的寬度大於等於0.2毫米且小於1毫米；一熱致發聲元件設置於所述基底的第一表面並與所述基底絕緣設置，所述熱致發聲元件為一奈米碳管層狀結構，該奈米碳管層狀結構在所述凹槽處懸空設置；以及至少一第一電極和至少一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接。

一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間；以及一熱致發聲揚聲器設置於所述殼體收容空間內，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括：一基底，該基底的一表面設置有複數個間隔設置的凹部；一熱致發聲元件，設置於所述基底的該表面並與所述基底絕緣設置，所述熱致發聲元件為一奈米碳管層狀結構，該奈米碳管層狀結構通過所述凹部槽部份懸空設置；以及至少一第一電極和至少一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接，相鄰的第一電極和第二電極之間的基底表面具有至少一凹部。

與先前技術相比較，本發明所述耳機具有以下優點：首先，所述基底的設置複數個凹部以及相鄰凹部形成的凸部，能夠有效的保 護奈米碳管層狀結構，且不影響發聲效果；其次，所述基底的凹部的深度為100微米~200微米，以確保所述熱致發聲元件的第一區域與所述凹部的底面之間形成一定的間距，防止間距過低時工作時產生的熱量直接被基底吸收而無法完全實現與周圍介質熱交換造成音量降低，以及避免間距過高時發出的聲波出現相互干涉而抵消的情形。

10，20，30，40‧‧‧耳機

100，200，300，400‧‧‧熱致發聲揚聲器

101‧‧‧基底

102‧‧‧熱致發聲元件

103‧‧‧絕緣層

104‧‧‧第一電極

105‧‧‧第二電極

106‧‧‧第一表面

107‧‧‧第二表面

108‧‧‧凹部

109‧‧‧凸部

1020‧‧‧第一區域

1021‧‧‧第二區域

110‧‧‧殼體

112‧‧‧前半外殼單元

114‧‧‧後半外殼單元

116‧‧‧通孔

118‧‧‧保護罩

120‧‧‧凸起結構

130‧‧‧引線

201‧‧‧積體電路晶片

202‧‧‧散熱元件

2020‧‧‧基座

2021‧‧‧散熱鰭片

圖1係本發明第一實施例提供的耳機的分解圖。

圖2係圖1項所述的耳機沿I-I方向的剖面圖。

圖3係本發明第一實施例提供的耳機中的熱致發聲揚聲器的立體圖。

圖4係本發明第一實施例提供的耳機中的熱致發聲揚聲器的剖面圖。

圖5係本發明耳機中奈米碳管膜的結構示意圖。

圖6係本發明耳機中非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖7係本發明耳機中扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖8係本發明第二實施例提供的耳機中的熱致發聲揚聲器的剖面圖。

圖9為本發明第二實施例提供的熱致發聲裝置中聲壓級-頻率的曲線圖。

圖10係本發明第二實施例提供的耳機的發聲效果測試圖。

圖11係本發明第三實施例提供的耳機中的熱致發聲揚聲器的剖面圖。

圖12係本發明第四實施例提供的耳機中的熱致發聲揚聲器的剖面圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的耳機及其製備方法。

請一併參閱圖1、圖2、圖3及圖4，本發明第一實施例提供一種耳機10，其包括一殼體110及一熱致發聲揚聲器100。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，該熱致發聲揚聲器100設置於該殼體110的收容空間內。

所述殼體110的具體結構不限，也可一體成型或採用其他方式，只需具有一收容空間即可。本實施例中，所述殼體110包括一前半外殼單元112、一後半外殼單元114以及一形成於前半外殼單元112的至少一通孔116。所述前半外殼單元112和後半外殼單元114通過一卡扣結構(圖未示)相互對接並緊密結合而構成所述殼體110。所述熱致發聲揚聲器100的固定位置不限，只需固定設置在殼體110內且與通孔116相對設置即可。所述“與通孔116相對設置”係指所述熱致發聲揚聲器100中的熱致發聲元件與通孔116正對。本實施例中，所述熱致發聲揚聲器100固定於所述殼體110的後半外殼單元114，並與所述殼體110的前半外殼單元112間隔設置。所述熱致發聲揚聲器100正對所述前半外殼單元112上的通孔116，並與所述通孔116間隔並相對設置，從而所述熱致發聲揚聲器100發出的聲音可以通過通孔116傳出耳機10外部。

所述殼體110的材料為品質較輕並具有一定強度的材料，如：塑膠或樹脂等。所述殼體110的大小以及形狀根據實際情況而定。所述殼體110可與人耳大小相當或者覆蓋人耳。可以理解，所述殼體110也可採用其他符合人體工程學的結構設計。

所述殼體110還可進一步包括一保護罩118設置於所述殼體110的前半外殼單元112與所述熱致發聲揚聲器100之間。所述保護罩118與所述熱致發聲揚聲器100間隔設置。該保護罩118通過一固定元件(圖未示)與所述殼體110的前半外殼單元112連接。所述保護罩118包括複數個開口(圖未標)，所述保護罩118的材料不限，可為塑膠或金屬等。所述保護罩118主要起到保護熱致發聲揚聲器100及防塵的作用。可以理解，所述保護罩118為一可選擇的結構，在實際應用中，也可不設置保護罩118。

進一步地，所述耳機10可包括至少一引線130穿過殼體110內部與所述熱致發聲揚聲器100電連接，並將音頻電信號傳導至該熱致發聲揚聲器100。

所述熱致發聲揚聲器100包括一基底101、一熱致發聲元件102、一絕緣層103、一第一電極104以及一第二電極105。該第一電極104及第二電極105間隔設置並與該熱致發聲元件102電連接。該基底101包括相對的一第一表面106以及一第二表面107。所述第一表面106具有複數個凹部108，兩個相鄰的所述凹部108之間形成一凸部109。所述絕緣層103設置於所述基底101的第一表面106，該熱致發聲元件102設置於所述第一表面106並通過絕緣層103與所述基底101絕緣設置。所述熱致發聲元件102具有一第一區域1020及一第二區域1021，所述熱致發聲元件102的第一區域1020 對應於所述凹部108位置懸空設置。所述熱致發聲元件102的第二區域1021設置於所述凸部109的頂面，並通過絕緣層103與所述凸部109絕緣設置。

該基底101為一片狀結構，形狀不限，可為圓形、方形或矩形等，也可為其他形狀。該基底101的第一表面106可為平面或曲面。所述基底101的面積為25平方毫米~100平方毫米，如36平方毫米、64平方毫米或80平方毫米等。所述基底101的厚度為0.2毫米~0.8毫米。可以理解，所述基底101並不限於上述平面片狀結構，只要確保所述基底101具有一表面承載所述熱致發聲元件102即可，也可選擇為塊狀結構、弧面結構等。所述基底101的材料可為單晶矽或多晶矽。所述矽基底具有良好的導熱性能，從而可將所述熱致發聲元件102在工作中產生的熱量及時的傳導到外界，延長熱致發聲元件102的使用壽命。本實施例中，該基底101為一邊長為8毫米的正方形平面片狀結構，厚度為0.6毫米，材料為單晶矽。

所述複數個凹部108設置於所述基底101將承載所述熱致發聲元件102的表面，即第一表面106。該複數個凹部108均勻分佈、以一定規律分佈或隨機分佈於所述第一表面106。優選地，該複數個凹部108相互間隔設置。該複數個凹部108可為通槽結構、通孔結構、盲槽結構或盲孔結構中的一種或數種，在所述凹部108從所述基底101的第一表面106向基底101內部延伸的方向上，所述每一凹部108具有一底面以及與該底面相鄰的側面。相鄰的凹部108之間為所述凸部109，相鄰的凹部108之間的基底101的表面為所述凸部109的頂面。所述熱致發聲元件102的第一區域1020對應於 所述凹部108位置懸空設置，即，所述熱致發聲元件102的第一區域1020不與所述凹部108的側面或底面接觸。

所述凹部108的深度可根據實際需要及所述基底101的厚度進行選擇，優選地，所述凹部108的深度為100微米~200微米，使基底101在起到保護熱致發聲元件102的同時，又能確保所述熱致發聲元件102的第一區域1020與所述凹部108的底面之間形成一定的間距，從而保證所述熱致發聲元件102在各發聲頻率均有良好的發聲效果，具體的，防止該形成的間距過低時熱致發聲元件102工作產生的熱量直接被基底101吸收而無法完全實現與周圍介質熱交換造成音量降低，以及避免該形成的間距過高時發出的聲波出現相互干涉而抵消的情形。當所述凹部108為凹槽時，所述凹部108在所述第一表面106延伸的長度可小於所述基底101的邊長。該凹部108在其延伸方向上的橫截面的形狀可為V形、長方形、工形、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108橫截面的最大跨度)為0.2毫米~1毫米。當所述凹槽橫截面的形狀為倒梯形時，所述凹槽跨寬隨凹槽的深度增加而減小。所述倒梯形凹槽底角α的大小與所述基底101的材料有關，具體的，所述α的大小與所述基底101中單晶矽的晶面角相等。優選地，所述複數個凹部108為複數個相互平行且均勻間隔分佈的凹槽設置於基底101的第一表面106，每相鄰兩個凹槽的槽間距d1為20微米~200微米，從而保證後續第一電極104以及第二電極105通過絲網印刷的方法製備，在充分利用所述基底101的第一表面106的同時，保證蝕刻的精確，從而提高發聲的品質。本實施例中，該基底101第一表面106具有複數個平行等間距分佈的倒梯形凹槽，所述倒梯形凹槽在第一表面106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，所述倒梯形凹槽底角α的大小為54.7度。

所述絕緣層103可為一單層結構或者一複數層結構。當所述絕緣層103為一單層結構時，所述絕緣層103可僅設置於所述凸部109的頂面，也可貼附於所述基底101的整個第一表面106。所述“貼附”係指由於所述基底101的第一表面106具有複數個凹部108以及複數個凸部109，因此所述絕緣層103直接覆蓋所述凹部108及所述凸部109，對應凸部109位置處的絕緣層103貼附在所述凸部109的頂面；對應凹部108位置處的絕緣層103貼附在所述凹部108的底面及側面，即所述絕緣層103的起伏趨勢與所述凹部108及凸部109的起伏趨勢相同。無論哪種情況，所述絕緣層103使所述熱致發聲元件102與所述基底101絕緣。本實施例中，所述絕緣層103為一連續的單層結構，所述絕緣層103覆蓋所述整個第一表面106。

所述絕緣層103的材料可為二氧化矽、氮化矽或其組合，也可為其他絕緣材料，只要能夠確保所述絕緣層103能夠使熱致發聲元件102與所述基底101絕緣即可。所述絕緣層103的整體厚度可為10奈米~2微米，具體可選擇為50奈米、90奈米或1微米等，本實施例中，所述絕緣層的厚度為1.2微米。

所述熱致發聲元件102設置於所述基底101的第一表面106，具體的，所述熱致發聲元件102設置於所述絕緣層103的表面。即所述熱致發聲元件102的第一區域1020懸空設置於所述凹部108上，所述熱致發聲元件102的第二區域1021設置於所述凹部108頂面的絕緣層103表面。可以理解，為使該奈米碳管膜更好的固定於該基 底101的第一表面106，可在所述凸部109的頂面設置一黏結層或黏結點，從而使熱致發聲元件102通過該黏結層或黏結點固定於該基底101的第一表面106。

所述熱致發聲元件102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102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102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102可以將輸入的電能轉換為熱能，即所述熱致發聲元件102可根據輸入的信號迅速升降溫，而和周圍氣體介質迅速發生熱交換，加熱熱致發聲元件102外部周圍氣體介質，促使周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102應為自支撐，所謂“自支撐”即該熱致發聲元件102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102可部份懸空設置。該自支撐的熱致發聲元件102可充分的與周圍介質接觸並進行熱交換。所述熱致發聲元件102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102可為一奈米碳管結構。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基底101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5，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。所述擇優取向係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係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基底101的第一表面106。該奈米碳管結構可包括複數個奈米碳管膜共面的鋪設於基底101的第一表面106。另外，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凸部109位置處絕緣層103的表面。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108在所述第一表面106的延伸方向形成一定夾角，該夾角大於0度小於等於90度，優選的，所述奈米碳管的延伸方向垂直於所述凹部108在所述第一表面106的延伸方向。進一步地，當將所述奈米碳管膜黏附於凸部109的頂面後，可使用有機溶劑處理黏附在基底101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，本實施例中採用乙醇。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。奈米碳管膜與基底101的接觸面積增大，從而可以更緊密地貼附在凸部109的頂面。另外，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部108的延伸方向交叉形成一定夾角，該夾角大於0度小於等於90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部108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6，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奈米碳管膜通過有機溶劑處理得到。具體地，將有機溶劑浸潤所述奈米碳管膜的整個表面，在揮發性有機溶劑揮發時產生的表面張力的作用下，奈米碳管膜中的相互平行的複數個奈米碳管通過凡得瓦力緊密結合，從而使奈米碳管膜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。

所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將上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7，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，以及於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。

本實施例中，所述熱致發聲元件102為一非扭轉的奈米碳管線，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。每個熱致發聲器單元中，所述熱致發聲元件102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104及第二電極105分別與所述熱致發聲元件102電 連接，以使該熱致發聲元件102接入一音頻電信號。具體地，所述第一電極104以及第二電極105可間隔設置於基底101的第一表面106與所述熱致發聲元件102之間，也可設置於該熱致發聲元件102遠離基底101的表面，即，所述熱致發聲元件102設置於基底101的第一表面106與所述第一電極104或第二電極105之間。該第一電極104以及第二電極105由導電材料形成，其形狀及結構不限。具體地，該第一電極104以及第二電極105可選擇為細長的條狀、棒狀、或其他形狀。該第一電極104以及第二電極105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104以及第二電極105分別設置於靠近所述熱致發聲元件102相對兩邊緣的凸部109上的絕緣層103表面，且與所述凹部108的延伸方向平行設置。所述熱致發聲元件102的第一區域1020及第二區域1021位於所述第一電極104以及第二電極105之間。該第一電極104及第二電極105由金屬絲構成。可以理解，所述第一電極104及第二電極105也可設置於所述熱致發聲元件102遠離基底101的表面，並直接壓緊該熱致發聲元件102將其固定於基底101表面。

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104及第二電極105的設置應確保所述奈米碳管結構中奈米碳管沿第一電極104至第二電極105的方向延伸。優選地，所述第一電極104及第二電極105之間應具有一基本相等的間距，從而使第一電極104及第二電極105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104及第二電極105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，所述奈米碳管結構中奈米碳管沿基本垂直該第一電極104及第二電極105長度方向排列，所述第一電極104及第二電極105相互平行設置。所述音頻電信號通過該第一電極104及第二電極105輸入該奈米碳管結構。

所述熱致發聲揚聲器100可通過黏著劑、卡槽、釘紮結構等方式固定設置於殼體110的收容空間內。本實施例中，所述熱致發聲揚聲器100通過黏著劑固定於殼體110的後半外殼單元114，所述殼體110進一步包括一形成於所述後半外殼單元114的收容空間內的凸起結構120，該凸起結構120與該殼體110的後半外殼單元114一體成型形成。所述凸起結構120形狀不限。此時，該熱致發聲揚聲器100部份與該凸起結構120相接觸，其餘部份懸空設置於後半外殼單元114的收容空間內。此種設置方式可以使該熱致發聲揚聲器100與空氣或周圍介質更好地進行熱交換。該熱致發聲揚聲器100與空氣或周圍介質接觸面積更大，熱交換速度更快，因此具有更好的發聲效率。

該凸起結構120的材料為絕緣材料或導電性較差的材料，具體可為一硬性材料，如金剛石、玻璃、陶瓷或石英。另外，所述凸起結構120還可為具有一定強度的柔性材料，如塑膠、樹脂或紙質材料。優選地，該凸起結構120的材料應具有較好的絕熱性能，從而確保該熱致發聲元件102產生的熱量不會過度的被該凸起結構120吸收而影響發聲效率。

可以理解，由於該熱致發聲元件102的發聲原理為“電-熱-聲” 的轉換，故該熱致發聲元件102在發聲的同時會發出一定熱量。上述耳機10在使用時，所述引線130與所述第一電極104及第二電極105電連接，通過所述引線130向所述熱致發聲揚聲器100接入一音頻電信號源以及一驅動信號源。該熱致發聲元件102具有較小的單位面積熱容和較大的散熱表面，在輸入信號後，熱致發聲元件102可迅速升降溫，產生週期性的溫度變化，並和周圍介質快速進行熱交換，使周圍介質的密度週期性地發生改變，進而發出聲音。進一步地，所述耳機10可包括一散熱裝置(圖未示)設置於該基底101遠離該熱致發聲元件102的表面。

所述耳機10具有以下有益效果：首先，所述基底的設置複數個凹部，能夠有效的保護奈米碳管層狀結構，且不影響發聲效果；其次，所述基底101的凹部108的深度為100微米~200微米，以確保所述熱致發聲元件102的第一區域1020與所述凹部108的底面之間形成一定的間距，防止間距過低時工作時產生的熱量直接被基底101吸收而無法完全實現與周圍介質熱交換造成音量降低，以及避免間距過高時發出的聲波出現相互干涉而抵消的情形。

請參閱圖8，本發明第二實施例提供一種耳機20，其包括一殼體110及一熱致發聲揚聲器200。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，該熱致發聲揚聲器200設置於殼體110的收容空間內。

該第二實施例的耳機20與第一實施例的耳機10結構基本相同，其區別在於，該耳機20的熱致發聲揚聲器200包括複數個第一電極104及複數個第二電極105，所述複數個第一電極104及複數個第二電極105交替間隔設置於所述相鄰凹部108之間的基底表面，複數個第一電極104相互電連接，複數個第二電極105相互電連接。 具體的，所述複數個第一電極104通過一第一連接部(圖未示)電連接形成一第一梳狀電極；所述複數個第二電極105通過一第二連接部(圖未示)電連接形成一第二梳狀電極，所述第一梳狀電極和第二梳狀電極相互交錯的插入設置。所述第一連接部及第二連接部可分別設置於所述基底101第一表面106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102的熱致發聲。

如圖9及圖10所示，所述耳機20在凹部108選擇不同深度時的發聲效果圖。由圖可知，所述凹部108的深度優選為100微米~200微米，從而使得所述耳機20在人耳可聽到的發生頻率頻段內，使所述耳機20具有優良的熱波波長，在小尺寸的情況下依然具有良好的發聲效果。進一步，使基底101在起到保護熱致發聲元件102的同時，又能確保所述熱致發聲元件102與所述基底101之間形成一定的間距，並保證所述熱致發聲元件102在發聲頻段均具有良好的回應，具體的，防止間距過低時工作時產生的熱量直接被基底101吸收而無法完全實現與周圍介質熱交換造成音量降低，以及避免間距過高時發出的聲波出現相互干涉而抵消的情形。

此種連接方式使相鄰的每一組第一電極104與第二電極105之間形成一熱致發聲單元，所述熱致發聲元件102形成複數個相互並聯的熱致發聲單元，從而使驅動該熱致發聲元件102發聲所需的電壓降低。

請參閱圖11，本發明第三實施例提供一種耳機30，其包括一殼體110及一熱致發聲揚聲器300。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，該熱致發聲揚聲器300設置於殼體110的收容空間內。

本發明第三實施例提供的耳機30與第一實施例中所述耳機10結構基本相同，其不同在於，所述基底101的第二表面107進一步集成有一積體電路晶片201。

所述基底101的第二表面107具有一凹槽(圖未標)，所述積體電路晶片201嵌入所述凹槽中。由於所述基底101的材料為矽，因此所述積體電路晶片201可直接形成於所述基底101中，即所述積體電路晶片201中的電路、微電子元件等直接集成於基底101的第二表面107，所述基底101作為電子線路及微電子元件的載體，所述積體電路晶片201與所述基底101為一體結構。進一步的，所述積體電路晶片201進一步包括一第三電極(圖未標)及一第四電極(圖未標)分別與所述第一電極104及第二電極105電連接，向所述熱致發聲元件102提供信號輸入。所述第三電極及所述第四電極可位於所述基底101的內部且與基底101電絕緣，並穿過所述基底101的厚度方向，與所述第一電極104及第二電極105電連接。本實施例中，所述第三電極以及第四電極表面包覆有絕緣層以實現與基底101的電絕緣。可以理解，當所述基底101的面積足夠大時，所述積體電路晶片201也可設置於所述基底101的第一表面106，從而省略在基底101中設置連接線的步驟。具體的，所述積體電路晶片201可設置於所述第一表面106的一側，且不影響所述熱致發聲元件102的正常工作。所述積體電路晶片201主要包括一音頻處理模組以及電流處理模組。在工作過程中，所述積體電路晶片201將輸入的音頻信號及電流信號處理後，驅動所述熱致發聲元件102。所述音頻處理模組對音頻電信號具有功率放大作用，用於將輸入的音頻電信號放大後輸入至該熱致發聲元件102。所述電流處理模組用於對從電源介面輸入的直流電流進行偏置，從而 解決音頻電信號的倍頻問題，為所述熱致發聲元件102提供穩定的輸入電流，以驅動所述熱致發聲元件102正常工作。

由於所述耳機30的基底材料為矽基底，因此，所述積體電路晶片可直接集成於所述基底中，從而能夠最大限度的減少單獨設置積體電路晶片而佔用的空間，減小耳機30的體積，利於小型化。並且，所述採用矽材料的基底101具有良好的散熱性，從而能夠將積體電路晶片以及熱致發聲元件102產生的熱量及時傳導到外界，減少因熱量的聚集造成的失真。

請參閱圖12，本發明第四實施例提供一種耳機40，其包括一殼體110及一熱致發聲揚聲器400。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，該熱致發聲揚聲器400設置於殼體110的收容空間內。

本發明第四實施例提供的耳機40與第一實施例中所述耳機10結構基本相同，其不同在於，所述耳機40中所述熱致發聲揚聲器400進一步包括一散熱元件202，所述散熱元件202設置於所述基底101的第二表面107。

所述散熱元件202通過黏結劑或者熱介面材料黏貼固定於所述基底101的第二表面107。所述散熱元件202包括一基座2020和設置於基座2020表面的複數個散熱鰭片2021。所述散熱鰭片2021通過黏結、卡槽等方式固定於基座2020的表面。所述基座2020為一平面結構。所述基座2020的材料不限，只要保證所述基座2020具有良好的導熱性能均可，具體的，所述基座2020的材料可為單晶矽、多晶矽或金屬等。所述散熱鰭片2021為金屬片，所述金屬片的材料為金、銀、銅、鐵、鋁中的任意一種或其合金。本實施例中，所述散熱鰭片2021為厚度為0.5~1毫米的銅片。所述複數個散 熱鰭片2021可以通過黏著劑、螺栓或者焊接的方式固定於所述基座2020的表面。本實施例中，所述散熱鰭片2021通過黏著劑固定於所述基座2020的表面。所述散熱鰭片2021可以將所述熱致發聲元件102在工作時產生出來的熱量傳遞到外界環境中，從而降低所述耳機的工作時的溫度，提高了該耳機的使用壽命以及工作效率。

另外，本領域技術人員可以理解的是，本實施例提供的耳機還可進一步包括若幹散熱孔(圖未示)，所述散熱孔設置於所述殼體的後半外殼單元，所述散熱孔的大小及形狀不限，可根據具體需要設置。所述散熱孔可將所述熱致發聲元件所產生的熱量散發到外界，從而降低所述耳機的工作時的溫度，提高了該耳機的使用壽命以及工作效率。需要說明的是，所述耳機的散熱孔為一可選擇結構，本領域技術人員可根據實際需要設置。

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‧‧‧耳機

100‧‧‧熱致發聲揚聲器

110‧‧‧殼體

112‧‧‧前半外殼單元

114‧‧‧後半外殼單元

116‧‧‧通孔

118‧‧‧保護罩

120‧‧‧凸起結構

130‧‧‧引線

Claims (18)

1. 一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間；以及一熱致發聲揚聲器設置於所述殼體收容空間內，所述熱致發聲揚聲器進一步包括：一基底，該基底具有相對的一第一表面以及一第二表面；一熱致發聲元件，設置於所述基底的第一表面並與所述基底絕緣設置；以及至少一第一電極和至少一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接；其中，所述基底為一矽基底，所述基底的第一表面形成有複數個相互平行且間隔設置的凹槽，所述凹槽的深度為100微米至200微米，所述熱致發聲元件為一奈米碳管層狀結構，該奈米碳管層狀結構在所述凹槽處懸空設置。
2. 如請求項1所述的耳機，其中，所述殼體包括至少一個通孔，所述熱致發聲揚聲器與該通孔相對設置。
3. 如請求項1所述的耳機，其中，所述熱致發聲揚聲器通過黏著劑、卡槽或釘紮結構固定於所述殼體內部。
4. 如請求項1所述的耳機，其中，所述耳機進一步包括一引線，所述引線通過殼體內部與所述熱致發聲揚聲器電連接。
5. 如請求項1所述的耳機，其中，所述凹槽的寬度大於等於0.2毫米且小於1毫米。
6. 如請求項1所述的耳機，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括一絕緣層 僅設置於相鄰兩個所述凹槽之間的基底表面。
7. 如請求項1所述的耳機，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括一連續的絕緣層設置於所述熱致發聲元件與所述基底表面之間，對應凸部位置處的部份貼附於所述相鄰兩個凹槽之間的基底表面，對應凹部位置處的部份貼附於所述凹部的底面及側面。
8. 如請求項1所述的耳機，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。
9. 如請求項8所述的耳機，其中，所述層狀奈米碳管結構包括一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜由複數個沿同一方向擇優取向延伸的奈米碳管組成，該複數個奈米碳管平行於所述基底的第一表面。
10. 如請求項8所述的耳機，其中，所述層狀奈米碳管結構在所述凹槽位置包括複數個相互平行且間隔設置的奈米碳管線，所述奈米碳管線包括複數個奈米碳管沿該奈米碳管線的長度方向平行排列或沿該奈米碳管線的長度方向呈螺旋狀排列。
11. 如請求項8所述的耳機，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。
12. 如請求項10所述的耳機，其中，相鄰的所述奈米碳管線之間的間隔為0.1微米至200微米。
13. 如請求項1所述的耳機，其中，所述至少一第一電極與所述至少一第二電極平行於所述凹槽設置，且相鄰的第一電極與第二電極之間具有至少一凹槽。
14. 如請求項1所述的耳機，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基底表面，所述複數個第一電極形成一第一梳狀電極，複數個第二電極形成一第二梳狀電極，所述第一梳狀電極和第二梳狀電極相互交錯的插入設置。
15. 如請求項1所述的耳機，其中，所述基底的第二表面進一步包括一積體電路晶片，所述積體電路晶片分別與所述第一電極及第二電極電連接，向所述熱致發聲元件輸入信號。
16. 如請求項15所述的耳機，其中，所述積體電路晶片通過微電子工藝集成設置在該矽基底上。
17. 如請求項1所述的耳機，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括一散熱元件，所述散熱元件設置於所述基底的第二表面。
18. 一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間；以及一熱致發聲揚聲器設置於所述殼體收容空間內，其中，所述熱致發聲揚聲器進一步包括：一基底，該基底的一表面設置有複數個間隔設置的凹部，所述凹部的深度為100微米至200微米；一熱致發聲元件，設置於所述基底的該表面並與所述基底絕緣設置，所述熱致發聲元件為一奈米碳管層狀結構，該奈米碳管層狀結構通過所述凹部部份懸空設置；以及至少一第一電極和至少一第二電極間隔設置並與所述熱致發聲元件電連接，相鄰的第一電極和第二電極之間的基底表面具有至少一所述凹部。