专利名称：热致发声装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热致发声装置，尤其涉及一种具热反射元件的热致发声装置。
背景技术：
发声装置包括一产生声波的发声元件，该发声装置在接收到一外部信号后驱动所 述发声元件发出声波。现有的发声元件，如电动式、静电式及压电式，大都采用振膜振动发 出声音，而振膜的振动则需要一驱动装置，因此现有的发声装置结构较为复杂。范守善等人于2008年10月29日公开了一种热致发声装置，该热致发声装置采 用一热致发声兀件° 请参见文献"Flexible, Stretchable, TransparentCarbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，Fan et al.，Nano Letters，Vol.8 (12)，4539-4545(2008)。该 热致发声元件利用热声原理，采用具有极大比表面积及极小单位面积热容的碳纳米管结构 所制成。该碳纳米管结构通过至少二电极接收到一外部信号后，与周围介质迅速发生热交 换，从而改变周围介质的密度而发出声波，且该声波的强度与发声频率均在人耳所能感知 的范围。然而，该热致发声元件在与周围介质分子发生热交换的过程中，所产生的热辐射 会向各个方向发射。因此在包括该热致发声元件的热致发声装置中，靠近所述热致发声元 件的其它元件可能会受到所述热辐射的影响而温度升得过高。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种使热发声元件的热辐射定向发射的热致发声装置。一种热致发声装置，其包括一热致发声元件、至少一第一电极及至少一第二电极， 该第一电极及第二电极与所述热致发声元件电连接。所述热致发声装置还进一步包括一热 反射元件间隔设置在所述热致发声元件的一侧。该热反射元件对红外光的反射率大于百分 之三十。—种热致发声装置，其包括多个第一电极及多个第二电极平行且交替设置。一热 致发声膜铺设并电连接于所述多个第一电极及多个第二电极形成一环形结构。所述热致 发声装置还包括一热反射元件，所述热反射元件设置在所述热致发声膜所围成的环形空间 内。所述热反射元件具有一热反射表面向外朝向所述热致发声膜，该热反射元件的热反射 表面的对红外光的反射率大于百分之三十。一种热致发声装置，其包括一热致发声薄膜、一第一电极及一第二电极，该第一电 极及第二电极与所述热致发声元件电连接。所述热致发声装置还进一步包括一具有热反射 表面的元件，该元件的热反射表面设置在所述热致发声薄膜的一侧。该热反射表面的朝向 该热致发声薄膜且其对红外光的反射率大于百分之三十。与现有技术相比较，所述热致发声装置在所述热致发声元件的一侧设有一热反射 元件。通过该热反射元件使所述热致发声元件向该侧发射的热辐射反射，使该热发声元件 的热辐射定向发射，能够使设置在该热反射元件背离该热致发声元件的一侧的元件所遭受
4的热辐射减少。
图1是本发明第一实施例发声装置的结构示意图。图2是本发明第一实施例作为发声元件的碳纳米管膜的扫描电镜照片。图3是本发明第二实施例发声装置的结构示意图。图4是本发明第三实施例发声装置的结构示意图。图5是本发明第四实施例发声装置的俯视图。图6是图5沿VI-VI方向的剖视图。图7是本发明第五实施例发声装置的立体示意图。图8是图7沿VIII-VIII方向的剖视图。
具体实施例方式以下将结合附图详细说明本发明实施例的发声装置。请参阅图1，本发明第一实施例提供一热致发声装置100，其包括一第一电极110， 一第二电极120，电连接于所述第一电极110及第二电极120的一热致发声元件130及一热 反射元件140。所述热致发声元件130通过第一电极110及第二电极120固定于所述热反 射元件140且与所述热反射元件140相隔一定距离。所述第一电极110及第二电极120与 热反射元件140之间绝缘连接。所述第一电极110及第二电极120的具体结构与形式不限，其分别设置在所述热 致发声元件130相对的两端用以固定所述热致发声元件130。该第一电极110及第二电极 120用于将接收到的外部信号传递给所述热致发声元件130并驱动所述热致发声元件130 发热，从而改变所述热致发声元件130周围介质的密度而发出声波。所述第一电极110及 第二电极120可通过绝缘胶(未示出)黏附在热反射元件140上实现绝缘连接。所述发声 装置100还可进一步包括多个第一电极110及多个第二电极120，此时，所述第一电极110 及第二电极120交替绝缘固定在所述热反射元件140，且多个第一电极110相互电连接，多 个第二电极120相互电连接。所述热致发声元件130包括至少一铺设在所述第一电极110及第二电极120上的 碳纳米管膜，该碳纳米管膜中包括多个大致平行的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。优 选地，所述碳纳米管膜包括多个大致平行的碳纳米管沿其轴向从该第一电极110向该第二 电极120方向延伸。请参阅图2，所述碳纳米管膜通过采用一拉伸工具自一碳纳米管阵列直 接拉取而获得，且所述碳纳米管膜中的多数碳纳米管通过范德华力首尾相连。所述碳纳米 管膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13 日公开的第CN101239712A号大陆公开专利申请。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所 有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。该热致发声元件130可以包括层叠设 置的多层碳纳米管膜，当该热致发声元件130包括的碳纳米管膜的层数较少时，该热致发 声元件130具有较好的透光度，其透光度可以达到67% 95%。当所述碳纳米管膜接收到外部信号后，该碳纳米管膜将该外部信号转换为对应热 能，并迅速与周围介质产生热交换，使周围介质密度改变。当所述外部信号为周期变化的交流电信号或经过调制后的音频电信号时，所述碳纳米管膜产生的热能也会同步发生变换， 使所述碳纳米管膜周围介质的密度产生同步变化，从而发出声波。当然，所述热致发声元件130并不局限于碳纳米管膜，其还可以为其他可以利用 热声原理发声的热致发声元件。该热致发声元件130具有较大的比表面积及较小的热容， 一般地，所述热致发声元件130的单位面积热容小于2X10-4焦耳每平方厘米开尔文。优 选地，所述热致发声元件130为由多个碳纳米管形成的碳纳米管结构，且该碳纳米管结构 的单位面积热容小于1. 7X10-6焦耳每平方厘米开尔文。所述碳纳米管结构除了上述碳纳 米管膜，还可以包括碳纳米管线状结构。所述碳纳米管线状结构包括至少一碳纳米管线，所述碳纳米管线包括多个沿该碳 纳米管线轴向方向延伸或旋转的碳纳米管。所述碳纳米管线状结构可以为由多个碳纳米管 线并排组成的束状结构，也可以为相互扭转组成的绞线结构。另外，所述碳纳米管结构可由 所述碳纳米管线状结构平行设置、相互缠绕或相互编织组成。优选地，所述碳纳米管线通过 对一有序碳纳米管膜进行机械力扭转或有机溶剂处理而获得。所述通过有机溶剂处理而获 得的非扭转的碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线长度方向排列并首尾相连的碳纳米管。所 述通过有机溶剂处理获得的碳纳米管线及其制备方法请参见范守善等人于2005年12月16 日申请的，于2007年6月20日公开的第CN1982209A号大陆公开专利申请。为节省篇幅， 仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。所述热反射元件140表面无孔洞，其热反射辐射角度小于180度，优选地，所述热 反射元件140与该热致发声元件130间隔且平行设置。优选地，所述热反射元件140与该 热致发声元件130之间的距离大于100微米，以免引起声音干扰。在本实施例中，所述热反 射元件140为平行于所述热致发声元件130的热反射板，且该热致发声元件130在所述热 反射板的投影落在该热反射板范围内，从而增加该热反射板的有效热反射面积。制备所述 热反射板的材料包括白色金属、金属化合物、合金或复合材料。如铬、钛、锌、铝、金、银、铝锌 合金或包括含氧化铝的涂料。所述热致发声元件130还可以为表面涂有热反射材料的一基 板或具有一热反射面的基板。所述热反射板的材料的热反射率大于百分之三十，如锌的热 辐射反射率为百分之三十八，而铝锌合金则可达到百分之七十五。所述热致发声装置100 还可以包括间隔设置在所述第一电极110及第二电极120之间的多个支撑体，该支撑体一 端固定在所述热反射元件140上，另一端用以支撑所述热致发声元件130。通过在所述热致发声元件130的一侧设置一热反射元件140，使所述热致发声元 件130在向该侧发射的热辐射反射，能够使所述热致发声装置100被热反射元件140遮挡 的部分吸收的热辐射减少，从而使所述热致发声元件130的热辐射定向发射，扩展其应用 范围。另外，该热反射元件140还可以实现声反射效果，能够进一步增强所述热致发声装置 100的发声效果。请参阅图3，本发明第二实施例提供一热致发声装置200，其包括一第一电极210， 一第二电极220，电连接于所述第一电极210及第二电极220的一热致发声元件230，一热 反射元件240及一支撑元件250。所述热致发声元件230通过第一电极210及第二电极220 固定在所述支撑元件250且与所述支撑元件250相隔一定距离。所述热反射元件240设置 在该热致发声元件230与支撑元件250之间且与所述热致发声元件230相隔一定距离。本发明实施例中的热致发声装置200与第一实施例中的热致发声装置100的结构
6与工作原理基本相同，其主要区别在于，所述热致发声装置200还包括一支撑元件250，用 于固定所述热致发声元件230、第一电极210及第二电极220。所述支撑元件250为一平板 基板，其具有面向所述热致发声元件230的一承载面251，该承载面251与所述热致发声元 件230平行且相距一定距离，当然，所述支撑元件250还可以为其他任何具有确定形状的曲 面结构或立体结构。所述热反射元件240设置在承载面251与热致发声元件230之间且与 该热致发声元件230间隔设置，在本实施方式中，所述热反射元件240为形成在所述承载面 251上的一热反射膜，且该热反射膜的面积小于所述热致发声元件230的面积，从而避免该 热反射膜与所述第一电极210及第二电极220接触引起短路。通过在所述热致发声元件230的一侧设置一热反射元件240，使所述热致发声元 件230向该侧发射的热辐射反射，能够使所述热致发声装置200被热反射元件240遮挡的 部分吸收的热辐射减少，从而降低设置在该侧的元件的工作温度，从而延长所述热致发声 装置200的工作寿命。可以理解，可以将不耐高温的元件设置在该侧。在本实施例中，通过 该热反射元件240能够减少所述支撑元件250所吸收的热辐射，从而降低所述支撑元件250 的工作温度，延长该支撑元件250的工作寿命。可以理解，所述热反射元件240可以通过支 撑元件250与其他装置固定或组装，且不影响其他装置工作。另外，该热反射元件240还具 有良好的声反射效果，能够进一步增强所述热致发声装置200的发声效果。请参阅图4，本发明第三实施例提供一热致发声装置300，其包括一第一电极310， 一第二电极320，电连接于所述第一电极310及第二电极320的一热致发声元件330，一热 反射元件340及一支撑元件350。所述热致发声元件330固定在所述支撑元件350，所述热 反射元件340设置在所述热致发声元件330与支撑元件350之间且与所述热致发声元件 330相隔一定距离。 本发明实施例中的热致发声装置300与第二实施例中的热致发声装置200的结构 与工作原理基本相同，其主要区别在于，所述支撑元件350为一 V型结构，所述热致发声元 件330为可自支撑结构，该热致发声元件330通过黏胶等方式固定在所述V型结构的两个 端部，所述第一电极310及第二电极320设置在所述热致发声元件330背向所述V型结构 的一侧。所述热反射元件340为一热反射膜，该热反射膜设置在所述V型结构面向该热致 发声元件330的表面。且该热反射膜的面积小于所述热致发声元件330的面积，从而避免 该热反射膜与所述第一电极310及第二电极320接触引起短路。请参阅图5及图6，本发明第四实施例提供一热致发声装置400，其包括一第一电 极410，一第二电极420，电连接于所述第一电极410及第二电极420的一热致发声元件 430，一热反射元件440及一支撑元件450。所述热致发声元件430通过所述第一电极410 及第二电极420固定在所述支撑元件450上，所述热反射元件440设置在该支撑元件450 上且与所述热致发声元件430间隔设置。本发明实施例中的热致发声装置400与第二实施例中的发声装置200的结构与工 作原理基本相同，其主要区别在于，所述支撑元件450为具有一开口的腔体。所述热致发声 元件430通过所述第一电极410及第二电极420固定在所述腔体靠近所述开口的端部。而 所述热反射元件440设置在所述腔体的内表面，且正对着所述开口。所述热致发声元件430 的面积等于所述开口的面积且大于所述热反射元件440的面积，以更大程度地降低该腔体 吸收的热辐射。所述热反射元件440也可以为一收容于支撑元件450的反射板，该反射板
7平行于所述开口或热致发声元件430，从而将向反射板发射的热量反射到腔体外，降低腔体 的工作温度。所述热致发声元件430在工作时，向该腔体内发射的部分热辐射通过所述热反射 元件430往开口方向反射，从而使这部分热辐射散发到该支撑元件450之外，降低了所述支 撑元件450的工作温度，尤其是降低了该支撑元件450在热反射元件440与热致发声元件 430相背的一侧的工作温度。请参阅图7及图8，本发明第五实施例提供一种发声装置500，其包括第一电极 510，第二电极520，电连接于所述第一电极510及第二电极520的一热致发声元件530，一 支撑元件550及一热反射元件540。所述热反射元件540通过第一电极510及第二电极520 固定在所述支撑元件550上。所述热反射元件540设置在该热致发声元件530的内侧。本发明实施例中的热致发声装置500与第二实施例中的发声装置200的结构与工 作原理基本相同，其主要区别在于，所述热致发声元件530通过该两个第一电极510及两个 第二电极520形成一环形结构。应当指出的是，所述环形并不仅局限于圆形，椭圆形，方形， 长方形，或其它多边形等形状的环形，甚至，其他类似环形，如C形，U形等也应视为本发明 权利要求所保护的范围之内。具体地，该第一电极510及第二电极520为空间平行且交替 设置的条形电极，多个第一电极510之间串联，多根第二电极520之间串联。所述热致发声 元件530为一碳纳米管膜，该碳纳米管膜环绕该第一电极510及第二电极520设置，该热反 射元件540设置于该碳纳米管膜环绕所围成的的空间内，所述支撑元件550设置在所述环 形空间内并与所述第一电极510及第二电极520通过多根固定臂551固定。优选地，所述 支撑元件550的外表面与所述碳纳米管膜平行，该固定臂551由绝缘材料所制成。所述热 反射元件540设置在所述支撑元件550的外表面并与所述碳纳米管膜相隔一定距离，在本 实施例中，所述热反射元件540为形成在所述支撑元件550外表面的金属层。可以理解，在本实施例中，碳纳米管膜通过该第一电极510及第二电极520支撑。 该碳纳米管膜也可以通过与该第一电极510及第二电极520形状相似且间隔设置在所述第 一电极510及第二电极520之间的多个支撑体支撑，该支撑体与支撑元件550固定连接。所述第一电极510及第二电极520的连接方式可实现相邻电极之间的碳纳米管膜 的并联，并联后的碳纳米管膜具有较小的电阻，可降低工作电压。另外，当所述热致发声元 件530的面积较大时，多个电极也可进一步起到支撑所述热致发声元件530的作用。且，所 述环形热致发声元件530具有较大的辐射面积，发声强度得到增强，可实现环绕发声效果。 所述支撑元件550内部还可以设置容易受热损坏的相关元件，使该元件受到保护。所述热致发声装置在热致发声元件的一侧设有一热反射元件。通过该热反射元件 使所述热致发声元件向该侧发射的热辐射反射，使该热发声元件的热辐射定向发射，能够 使设置在该热反射元件背离该热致发声元件的一侧的元件所吸收的热辐射减少，降低该元 件的工作温度，从而扩展了该热致发声装置的应用范围，延长了所述热致发声装置的工作 寿命o另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
一种热致发声装置，其包括一热致发声元件、至少一第一电极及至少一第二电极，该第一电极及第二电极与所述热致发声元件电连接，其特征在于，所述热致发声装置还进一步包括一热反射元件间隔设置在所述热致发声元件的一侧，该热反射元件对红外光的反射率大于百分之三十。
2.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件的单位面积热 容小于2X ΙΟ"4焦耳每平方厘米开尔文。
3.如权利要求2所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件为一碳纳米管 结构，该碳纳米管结构至少包括一碳纳米管膜、一碳纳米管线状结构及一碳纳米管膜与一 碳纳米管线状结构形成的组合结构。
4.如权利要求3所述的热致发声装置，其特征在于，所述碳纳米管膜包含多个大致平 行的碳纳米管，相邻的碳纳米管由范德华力结合。
5.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件与热反射元件 彼此相对的两个表面为相互平行的平面、折面或曲面。
6.如权利要求5所述的热致发声装置，其特征在于，所述热反射元件的与热致发声元 件相对的表面为热反射面，且该热致发声元件在所述热反射面上的投影小于或等于该热反 射面的面积。
7.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述热反射元件设置在一支撑元 件上，所述热发声元件通过第一电极及第二电极固定在所述支撑元件上。
8.如权利要求7所述的热致发声装置，其特征在于，所述支撑元件为一基板，该基板位 于所述热反射元件背对该热发声元件的一侧，且该热致发声元件在所述基板上的投影落在 该基板范围内。
9.如权利要求7所述的热致发声装置，其特征在于，所述支撑元件为具有一开口的腔 体，所述热致发声元件设置在该腔体靠近所述开口的端部，且该热致发声元件的面积小于 所述开口的面积，所述热反射元件的面积大于该热致发声元件的面积。
10.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件与热反射元件 彼此相对的两个表面分别为一平面及一折面或曲面，且所述热反射元件在热致发声元件上 的投影面积小于所述平面的面积。
11.如权利要求4所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声元件与热反射元件 彼此相对的两个表面为两个环面，且所述热反射元件设置在该热致发声元件的内侧。
12.如权利要求1所述的热致发声装置，其特征在于，所述热反射元件的材料包括白色 金属、金属化合物、合金或复合材料。
13.如权利要求12所述的热致发声装置，其特征在于，所述金属包括铬、钛、锌、铝、金 或银，所述合金包括铝锌合金，所述复合材料包括含氧化铝的涂料。
14.一种热致发声装置，其包括多个第一电极及多个第二电极平行且交替设置，一热致 发声膜铺设并电连接于所述多个第一电极及多个第二电极形成一环形结构，其特征在于， 所述热致发声装置还包括一热反射元件，所述热反射元件设置在所述热致发声膜所围成的 环形空间内，所述热反射元件具有一热反射表面向外朝向所述热致发声膜，该热反射元件 的热反射表面的对红外光的反射率大于百分之三十。
15.如权利要求14所述的热致发声装置，其特征在于，所述热反射元件通过其热反射表面在其内形成一隔热空间，用于容置不耐热元件。
16.一种热致发声装置，其包括一热致发声薄膜、一第一电极及一第二电极，该第一电 极及第二电极与所述热致发声元件电连接，其特征在于，所述热致发声装置还进一步包括 一具有热反射表面的元件，该元件的热反射表面设置在所述热致发声薄膜的一侧，该热反 射表面的朝向该热致发声薄膜且其对红外光的反射率大于百分之三十。
17.如权利要求16所述的热致发声装置，其特征在于，所述热致发声薄膜与热反射表 面至少部分为彼此相对的相互平行的平面、折面或曲面。
18.如权利要求16所述的热致发声装置，其特征在于，该元件的热反射表面的面积大 于所述热致发声薄膜的面积。
19.如权利要求16所述的热致发声装置，其特征在于，该元件的热反射表面的热反射 辐射角度小于180度。
20.如权利要求16所述的热致发声装置，其特征在于，该元件的热反射表面不含有孔洞。
全文摘要
本发明涉及一种热致发声装置，其包括一热致发声元件，所述热致发声元件铺设并电连接于至少一第一电极及至少一第二电极。一热反射元件间隔设置在所述热致发声元件的一侧，该热反射元件的热发射率对红外光的反射率大于百分之三十。本发明提供的热致发声装置，在所述热致发声元件的一侧设有一热反射元件，使该热致发声元件的热辐射定向发射，能够使设置在该热反射元件背离该热致发声元件的一侧的元件遭受的热辐射减少。
文档编号H04R23/00GK101854577SQ20091010649
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者冯辰, 刘亮, 姜开利, 潜力, 范守善 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司