热致发声装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种热致发声装置，包括：一硅基底；多个发声单元，所述多个发声单元设置在所述硅基底的表面，每一发声单元包括一热致发声元件、一第一电极和一第二电极，所述热致发声元件串联在所述第一电极和第二电极之间；多个开关元件；一驱动集成电路，所述驱动集成电路包括多个驱动电极，每一驱动电极通过一开关元件向所述发声单元输入驱动电压；一扫描集成电路，所述扫描集成电路包括多个扫描电极；以及一公共电极，所述公共电极与所述多个发声单元的第二电极电连接。
【专利说明】热致发声装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热致发声装置，尤其涉及一种基于碳纳米管的热致发声装置。
【背景技术】
[0002]近年来，随着数字音频技术的发展，为了适应技术发展的要求，满足消费者的需要，世界各国著名扬声器公司都致力于提高现有扬声器的性能，追求更加完美的音质，以及更薄更轻便的新型扬声器。
[0003]2008年10月29日，范守善等人公开了一种应用热声效应的热致发声装置，请参见文献“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin FilmLoudspeakers”，ShouShan Fan, et al., Nano Letters, Vol.8 (12)，4539-4545 (2008)。该热致发声元件采用碳纳米管膜作为一热致发声元件，由于碳纳米管膜具有极大的比表面积及极小的单位面积热容(小于2X10—4焦耳每平方厘米开尔文)，该热致发声元件可发出人耳能够听到强度的声音，且具有较宽的发声频率范围(IOOHf IOOkHz)。
[0004]然而，所述作为热致发声元件的碳纳米管膜的厚度为纳米级，容易破损且不易加工、难以实现小型化，因此难以集成；另外，所述热致发声装置的发声单元只有一个，当传声器与热致发声装置相对时，传声器拾到的声音很容易反馈到单个的扬声器上形成持续的正反馈，严重时造成声音的自激嘯叫，如何解决上述问题是使热致发声元件实现产业化的关键。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种易加工、能够实现小型化并可实现产业化的热致发
声装置。
[0006]—种热致发声装置，包括:一娃基底，具有一表面；多个发声单兀，所述多个发声单元设置在所述硅基底的该表面，每一发声单元包括一热致发声元件、一第一电极和一第二电极，所述热致发声元件串联在所述第一电极和第二电极之间；多个开关元件，所述多个开关兀件与所述多个发声单兀对应设置，每一开关兀件与一发声单兀中的第一电极电连接；一驱动集成电路，所述驱动集成电路包括多个驱动电极，每个开关元件串联在所述驱动电极与第一电极之间，每一驱动电极通过一开关兀件向所述发声单兀输入驱动电压；一扫描集成电路，所述扫描集成电路包括多个扫描电极，扫描电极与开关元件电连接，每一扫描电极通过开关元件控制驱动电极向所述发声单元输入驱动电压；以及一公共电极，所述公共电极与所述多个发声单元的第二电极电连接。
[0007] 与现有技术相比较，所述热致发声装置采用硅基底，一方面，硅基底表面多个凹部及凸部支撑碳纳米管膜，保护碳纳米管膜能实现较好发声效果的同时不易破损，另一方面，基于成熟的娃半导体制造工艺，所述热致发声装置易加工，可在同一娃基底表面制备多个小尺寸的发声单元，并可集成形成面阵列，有利于实现产业化。另外，当热致发声装置与传声器彼此正对且距离很近时，传声器只会从几个小的发声单元上拾取到声能，由于能量非常弱小故很难形成自激，因此所以平面扬声器系统在扩声应用中又良好的发展前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明第一实施例提供的热致发声装置的结构示意图。
[0009]图2为本发明第一实施例提供的热致发声装置的等效电路图。
[0010]图3为本发明第一实施例提供的发声单元的结构示意图。
[0011]图4为图3所述的发声单元沿IV-1V方向的剖面图。
[0012]图5为本发明第一实施例提供的第一电极与第二电极的照片。
[0013]图6是本发明热致发声装置中碳纳米管膜的结构示意图。
[0014]图7为本发明第一实施例提供的发声单元中经有机溶剂处理后的碳纳米管线的光学显微镜照片。
[0015]图8为本发明热致发声装置中非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0016]图9为本发明热致发声装置中扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0017]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种热致发声装置，包括: 一娃基底，具有一表面； 多个发声单元，所述多个发声单元设置在所述硅基底的该表面，每一发声单元包括一热致发声元件、一第一电极和一第二电极，所述热致发声元件串联在所述第一电极和第二电极之间； 多个开关元件，所述多个开关元件与所述多个发声单元一一对应设置，每一开关元件与一发声单元中的第一电极电连接； 一驱动集成电路，所述驱动集成电路包括 多个驱动电极，每个开关元件串联在所述驱动电极与第一电极之间，每一驱动电极通过一开关元件向所述发声单元输入驱动电压； 一扫描集成电路，所述扫描集成电路包括多个扫描电极，扫描电极与开关元件电连接，每一扫描电极通过开关元件控制驱动电极向所述发声单元输入驱动电压；以及 一公共电极，所述公共电极与所述多个发声单元的第二电极电连接。
2.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述发声单元进一步包括多个第一电极以及多个第二电极与交替间隔设置，所述多个第一电极与所述开关元件电连接，所述多个第二电极与所述公共电极电连接。
3.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极为梳状电极，所述第一电极和第二电极相互交错的插入设置。
4.如权利要求2所述的热致发声装置，其特征在于，所述每一开关元件为一三极管，包括一源极、一漏极及一栅极，所述源极与所述驱动电极电连接，所述栅极与所述扫描电极电连接，所述漏极与所述多个第一电极电连接。
5.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述开关元件为一晶体三极管或一场效应管。
6.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述开关元件为一薄膜晶体管。
7.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底的该表面进一步包括多个凹部，所述热致发声元件设置在所述基底的所述表面，所述热致发声元件与凹部对应位置处悬空设置。
8.如权利要求7所述的热致发声装置，其特征在于，所述多个凹部为多个平行且沿同一方向延伸的条形凹槽，所述凹槽的深度为100微米至200微米。
9.如权利要求8所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件为一层状碳纳米管结构。
10.如权利要求9所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，该多个碳纳米管沿同一方向延伸，且所述多个碳纳米管的延伸方向与所述多个条形凹槽的延伸方向形成一夹角，该夹角大于O度小于等于90度。
11.如权利要求10所述的热致发声装置，其特征在于，在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连，所述层状碳纳米管结构中的多个碳纳米管平行于所述第一基底的表面。
12.如权利要求9所述的热致发声装置，其特征在于，所述层状碳纳米管结构包括多个平行且间隔设置的碳纳米管线，所述多个碳纳米管线的延伸方向与所述多个条形凹槽的延伸方向形成一夹角，该夹角大于O度小于等于90度。
13.如权利要求12所述的热致发声装置，其特征在于，相邻碳纳米管线之间的间隔为.0.1微米至200微米。
14.如权利要求8所述的热致发声装置，其特征在于，所述第一电极及第二电极设置于所述相邻凹槽之间的基底表面。
15.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述基底的材料为单晶硅，所述热致发声元件通过一设置于基底表面的绝缘层与所述基底绝缘。
【文档编号】H04R23/00GK103905964SQ201210587688
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月29日 优先权日:2012年12月29日
【发明者】魏洋, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司