TWI382771B

TWI382771B - 熱致發聲裝置

Info

Publication number: TWI382771B
Application number: TW98101573A
Authority: TW
Inventors: Li Qian; yu-quan Wang
Original assignee: Beijing Funate Innovation Tech
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2013-01-11
Also published as: TW201029479A

Description

熱致發聲裝置

本發明涉及一種發聲裝置，尤其涉及一種熱致發聲裝置。

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發聲元件，進而使發聲元件發出聲音。先前技術中的發聲裝置中採用的發聲元件的發聲原理為“電-力-聲”之轉換，即通過產生機械振動推動周圍的空氣，使空氣介質產生波動從而發出聲音。這種發聲元件結構較為複雜。為解決先前的發聲元件結構複雜、體積較大的問題，人們不斷研發新型的發聲元件。

早在二十世紀初，即有人提出了一種基於熱致發聲原理的熱致發聲元件的構想，請參見文獻“The thermophone as a precision source of sound”,H. D. Arnold,I. B. Crandall,Phys. Rev. 10,22-38(1917)，其利用一極薄的鉑片作為熱致發聲元件，將一交流音頻電信號輸入該熱致發聲元件中。由於該鉑片具有較小的單位面積熱容，該鉑片可將其內部產生的熱量迅速傳導給周圍介質。故，在音頻電信號的作用下，該鉑片可迅速升降溫，並和周圍介質迅速發生熱交換，周圍介質的密度亦隨之發生變化，進而通過介質分子運動發出聲波，即該熱致發聲元件的發聲原理為“電-熱-聲”的轉換。然而，受材料的限制，該熱致發聲元件發出的聲音非常微弱，很難被人耳直接聽到，且發聲頻率範圍較窄，距實際應用較遠。

2008年10月29日范守善等人公開了另一種熱致發聲元件，請參見文獻“Flexible,Stretchable,Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，Fan et al.,Nano Letters,Vol.8(12),4539-4545(2008)。該熱致發聲元件為一奈米碳管膜，由於該奈米碳管膜具有極大的比表面積及極小的單位面積熱容，該熱致發聲元件可發出人耳能够聽到的强度的聲音，且具有較寬的發聲頻率範圍，有望代替先前的電動式熱致發聲元件實際應用。

范守善等人將兩個電極設置於奈米碳管膜的表面，發現電極之間的奈米碳管膜輸入一經功率放大器放大的音頻電信號後可以發聲。

然，若考慮到實際應用，該熱致發聲裝置應工作於安全電壓下。然而，該文獻僅揭露了實驗室條件下可實現熱致發聲元件的發聲，並未涉及安全電壓問題。如何保證熱致發聲元件在安全電壓下能够正常發聲工作仍係實現熱致發聲裝置的商品化要解決的一個問題。

有鑒於此，提供一種在工作電壓下正常工作，且該工作電壓滿足安全電壓標準，適於實際應用的熱致發聲裝置實為必要。

一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲元件，多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置於該熱致發聲元件表面且分別與該熱致發聲元件電連接，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：

其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，R₁ 表示該熱致發聲元件在第一電極至第二電極方向上的電阻。

一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲元件，多個相互電連接的第一電極，及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置於該熱致發聲元件表面且分別與該熱致發聲元件電連接，該熱致發聲元件包括至少一層奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括多個沿第一電極至第二電極方向延伸的奈米碳管，其中，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特且滿足以下條件：

其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，m表示該熱致發聲元件中所述奈米碳管膜的層數，R表示每層奈米碳管膜在第一電極至第二電極方向上的電阻。

一種熱致發聲裝置，包括一個奈米碳管膜結構，且該奈米碳管膜結構包括多個大致平行的奈米碳管，該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置且與該奈米碳管膜結構電連接，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，所述奈米碳管大致垂直連接於所述第一電極及第二電極之間，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：

其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，R₁ 表示該奈米碳管膜結構在第一電極至第二電極方向上的電阻。

一種熱致發聲裝置，包括一個由多層奈米碳管膜層叠而成的奈米碳管膜結構；該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置且分別與該熱致發聲元件電連接，每層所述奈米碳管膜包括多個大致平行的沿第一電極至第二電極方向延伸的奈米碳管，其中，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：

相較於先前技術，本發明所提供的熱致發聲裝置通過將電極按照一定規律設置和連接，從而可以控制熱致發聲裝置的電阻，使該熱致發聲裝置在安全電壓下正常工作，有利於熱致發聲裝置的商品化。

以下將結合附圖詳細說明本發明熱致發聲裝置的具體實施例。

請參閱圖1及圖2，本發明實施例提供一種熱致發聲裝置100。該熱致發聲裝置100包括一熱致發聲元件110，多個第一電極104及多個第二電極108相互交替且間隔設置並與該熱致發聲元件110電連接。其中，在本實施例中，相鄰的第一電極104之間的間距相等，相鄰的第二電極108之間的間距相等。每個第一電極104與其相鄰的兩個第二電極108之間的距離相等。同樣，每個第二電極108與其相鄰的兩個第一電極之間的距離相等。該第一電極104及第二電極108將整個熱致發聲元件110導通。為使該熱致發聲裝置100工作於安全電壓之下，並可以正常發聲，所述熱致發聲裝置100應滿足以下關係式：

其中，R₁ 表示該熱致發聲元件110的在第一電極104至第二電極108方向上的電阻，n表示該第一電極104及第二電極108的總數量。滿足上述範圍的熱致發聲元件110可以正常工作在輸入功率大於20瓦，工作電壓小於50伏的條件下。

所述熱致發聲元件110通過熱致發聲原理工作，具體為一電阻性元件，具有較小的單位面積熱容(如，小於2×10^-4 焦耳每平方厘米克爾文)，且具有較大比表面積及較小厚度，從而使該熱致發聲元件110可以將輸入的電能轉換為熱能，並與周圍介質充分快速的進行熱交換。

所述熱致發聲元件110可包括一奈米碳管結構。在本實施例中，該結構為一奈米碳管膜結構，其可以係單層奈米碳管膜112，也可以係由多層奈米碳管膜112層叠而成。但應當指出的係，本發明的熱致發聲元件並不僅局限於例如奈米碳管膜的奈米碳管結構，其他使用本發明構思的，可基於熱致發聲原理的發聲元件，皆在本發明權利要求所涵蓋的範圍之內。

每層奈米碳管膜112包括多個大致相互平行的奈米碳管。該奈米碳管的延伸方向大致平行於該奈米碳管膜112的表面。該第一電極104及第二電極108為一維的細長形。上述奈米碳管連接於該第一電極104及第二電極108之間。該奈米碳管膜112具有較為均勻的厚度及較為均勻的電阻。當熱致發聲元件110中奈米碳管膜112的層數以m表示時，所述熱致發聲裝置100滿足以下關係式：

其中，R表示單層奈米碳管膜112在第一電極104至第二電極108方向上的電阻，n表示所述第一電極104與第二電極108的總數量。在其他實施例中，當該奈米碳管結構係由多層奈米碳管膜112層叠而成時，該奈米碳管結構可以包括至少一層起支撑所用的奈米碳管膜夾在其他相鄰的奈米碳管膜112之間。該起支撑所用的奈米碳管膜可以由多個大致平行的奈米碳管構成。若其延伸方向與連接於第一電極104及第二電極108之間的上述奈米碳管垂直，則起支撑所用的奈米碳管膜因未電性連接於第一電極104及第二電極108之間，故不計在上述奈米碳管膜112的層數，即m之內。但此實施例也在本發明權利要求的保護範圍之內。例如：如果當該奈米碳管結構係由四層奈米碳管膜層叠而成，第一層與第三層內的奈米碳管相互平行並連接於第一與第二電極之間；第二層與第四層內的奈米碳管相互平行，並與第一層與第三層內的奈米碳管相垂直，則該奈米碳管結構的奈米碳管膜112的層數m應等於2。

該奈米碳管結構具有兩個相對的表面。該多個第一電極104與多個第二電極108相互平行且相互等間距的間隔的設置於所述奈米碳管結構的所述表面，並分別與所述奈米碳管結構電連接。可以理解，所述第一電極104與第二電極108可設置於該奈米碳管結構的相同表面或不同表面。本實施例中，該第一電極104及第二電極108的長度足够使該第一電極104及第二電極108跨越整個奈米碳管結構表面，並且，該第一電極104與第二電極108中最外側的兩個電極位於該奈米碳管結構的兩端，從而保證該第一電極104與第二電極108將整個奈米碳管結構導通。該第一電極104及第二電極108可為條狀或杆狀。該第一電極104及第二電極108的材料為具有較高電導率的金屬、導電膠、導電漿料、導電聚合物或銦錫氧化物(ITO)等。本實施例優選為含銀顆粒的導電漿料。該第一電極104及第二電極108用於接收一外部輸入的功率放大的音頻電信號，並傳導至整個奈米碳管結構。

請參閱圖3及圖4，該多個第一電極104與該多個第二電極108相互交替的設置於該奈米碳管結構表面。所謂交替設置即除最外側的兩個電極外，所述兩個第一電極104之間設置一個第二電極108，並且所述兩個第二電極108之間設置一個第一電極104。所述多個第一電極104之間電連接從而具有相等的電位，所述多個第二電極108之間電連接從而具有相等的電位。相鄰的第一電極104與第二電極108之間通過所述奈米碳管結構電連接，所述奈米碳管結構通過該第一電極104及第二電極108接收一功率放大的音頻電信號。本實施例中，該多個第一電極104之間通過一垂直於該第一電極104的第一導電部114電連接，該多個第二電極108之間通過一垂直於該第二電極108的第二導電部118電連接，該第一導電部114與該第二導電部118相對設置。該第一導電部114及第二導電部118可以為導線或導電片。當該第一導電部114及第二導電部118為導電片時，該導電片可以具有多個定位部，如定位孔。該多個第一電極104及多個第二電極108可分別通過該定位部定位在該導電片上，從而使該第一電極104及第二電極108在該奈米碳管結構表面更易於精確的定位，且更易於保證該多個第一電極104與多個第二電極108之間的距離相等，使該熱致發聲裝置100具有更好的發聲效果。

所述第一電極104及第二電極108分別與一功率放大器(圖未示)電連接，該功率放大器的兩個電極分別與該第一電極104及第二電極108相連，並通過該第一電極104及第二電極108向所述熱致發聲元件110輸入一功率放大的音頻電信號。具體地，該功率放大器向任意相鄰的第一電極104與第二電極108之間附加一交變的電壓。本實施例中，該第一導電部114與第二導電部118分別與所述功率放大器電連接。

下面對上述關係式(1)及關係式(2)的推導過程進行論證。請參閱圖1及圖2，由於該熱致發聲元件110為一阻性元件，且為一膜狀結構，故可設該熱致發聲元件110的長度為l，寬度為d，厚度為h。由於該熱致發聲元件110具有較為均勻的厚度，故h為一常量。當將一第一電極104及一第二電極108設置於該熱致發聲元件110兩端，並使整個熱致發聲元件110導通時，該第一電極104至第二電極108方向上該熱致發聲元件110的電阻R1滿足的關係式為：

其中，k為該熱致發聲元件110的電阻率，S為電流導通方向即第一電極104至第二電極108方向上該熱致發聲元件110的截面積。由於k的值取決於材料的特性，且該熱致發聲元件110具有均勻的電導率，故k為一常量。

當忽略第一電極104及第二電極108的電阻及電極與熱致發聲元件110的接觸電阻時，該熱致發聲裝置100的電阻等於該熱致發聲元件110的電阻，即：R₂ =R₁ ，其中R₂ 表示該熱致發聲裝置100的電阻。

當該熱致發聲元件110為一正方形奈米碳管膜時，l=d，則R₁ 為一常量並等於該奈米碳管膜的方塊電阻R₁ =Rs=k/h，其中，Rs表示該奈米碳管膜的方塊電阻。

本發明的該奈米碳管膜可以從奈米碳管陣列中拉出獲得。該奈米碳管膜由通過凡德瓦爾力首尾相連且擇優取向排列的奈米碳管組成，奈米碳管的延伸方向與奈米碳管膜的表面大致平行。經實驗測得可知，本實施例中，該奈米碳管膜的方塊電阻Rs的範圍為800歐≦Rs≦1000歐。可以理解，由於該奈米碳管膜中，奈米碳管沿同一方向擇優取向排列，故，該第一電極104及第二電極108應設置於該奈米碳管膜沿奈米碳管排列方向上的兩端，即該奈米碳管膜中的奈米碳管沿第一電極104至第二電極108方向延伸，從而使該熱致發聲元件110導通。

請參閱圖3，當該熱致發聲裝置100包括多個第一電極104、多個第二電極108，及一熱致發聲元件110時，設該多個第一電極104及多個第二電極108的總數為n，該熱致發聲元件110被該第一電極104及第二電極108分為相等的n-1段，每段熱致發聲元件110的長度l₀ =l/(n-1)，在電流導通方向，即該第一電極104至第二電極108方向，每段熱致發聲元件110的截面積S₀ =S=dh，則該第一電極104至第二電極108方向每段熱致發聲元件110的電阻R0滿足的關係式為：

該多個第一電極104之間通過第一導電部114電連接，該多個第二電極108之間通過第二導電部118電連接。故該n-1段熱致發聲元件110相互並聯。故，該熱致發聲裝置100的電阻R₂ 滿足的關係式為：

將式(3)代入式(5)，故又有：

該熱致發聲裝置100的輸入功率P與工作電壓U及熱致發聲裝置100的電阻R₂ 滿足等式：

經實驗可知，當該熱致發聲裝置100的輸入功率大於等於20瓦(P20W)時，該熱致發聲裝置100能够正常工作，並發出人耳能够聽到强度的聲音，故有：

另外，該發聲裝置100應工作於安全電壓下，即工作電壓應滿足：U≦50V　(9)將式(7)代入式(8)及式(9)可知該熱致發聲裝置100中，該熱致發聲元件110的電阻R1和電極總數量n應滿足關係式：

另外，由於該熱致發聲裝置100在使用時，需與外部的功率放大器相連，考慮到該功率放大器具有一內阻，當熱致發聲裝置100的電阻R₂ 過小時，該功率放大器的功耗較大，故R2應大於1歐，即：

式(1)即為該熱致發聲裝置100應用時電極數量應滿足的關係式，通過簡單的測定R₁ ，即可確定n的範圍。另外，將式(6)代入式(7)，即可得到具體電極數量n的計算公式：

根據式(11)，在設定額定功率P及工作電壓U的條件下，電極的數量n僅由熱致發聲元件R1的內阻決定，故根據式(11)即可通過簡單的改變電極的數量n調整熱致發聲裝置100的電阻，滿足所需的工作條件P及U。

請參閱圖4，當該熱致發聲元件110包括m層大小相等的奈米碳管膜重叠設置時，有R₁ =R/m，其中R為每層奈米碳管膜在第一電極104至第二電極108方向上的電阻，則根據式(6)及(1)即有：

如前所述，式(12)及式(2)中的m僅為奈米碳管沿第一電極104至第二電極108延伸的奈米碳管膜的數量。

當該奈米碳管膜為正方形時，R=Rs，則式(12)及式(2)中的R為該奈米碳管膜的方塊電阻。經試驗測得，從奈米碳管陣列中拉取獲得的奈米碳管膜的方塊電阻Rs約為800歐~1000歐。當該奈米碳管膜的方塊電阻為1000歐時，通過式(2)可知m和n應滿足8≦m(n-1)² ≦1000，當奈米碳管膜的層數m為1時，8≦(n-1)² ≦1000，即4≦n≦32。當奈米碳管膜的層數m為2時，3≦n≦23。

該熱致發聲裝置100的輸入功率與該熱致發聲元件110的面積有關，當該熱致發聲元件110為至少一層奈米碳管膜時，驅動該熱致發聲裝置100發聲的功率密度約為1瓦/平方厘米。優選的，該熱致發聲裝置100的輸入功率P應小於500瓦，即20W≦P≦500W。根據式(11)，當工作電壓分別為42伏、36伏、24伏或12伏，且m=1時，該電極數目n應滿足表1的範圍：

當m=2時，有，電極數目n應滿足表2的範圍：

優選地，該熱致發聲元件110為單層奈米碳管膜，該熱致發聲裝置100的電阻為4歐~12歐，該熱致發聲裝置100的工作電壓為12伏、24伏或36伏。本實施例中，該熱致發聲元件110為一正方形的奈米碳管膜，該熱致發聲裝置100的輸入功率優選為100W，工作電壓為36V，則該電極的數量為10個。

本實施例提供的熱致發聲裝置100的聲壓級大於50分貝每瓦聲壓級，發聲頻率範圍為1赫茲至10萬赫茲(即1Hz~100kHz)。所述熱致發聲裝置在500赫茲~4萬赫茲頻率範圍內的失真度可小於3%。通過將所述第一電極104及第二電極108交替設置，並分別連接的方法，可以使每兩個相鄰的第一電極104及第二電極108之間的熱致發聲元件並聯，從而通過簡單的調整所述電極的總數量n及奈米碳管膜的層數m滿足關係：

使該熱致發聲裝置在功率一定的情况下(20瓦~500瓦)，工作電壓滿足安全電壓規範的規定，有利於熱致發聲裝置100的商品化。

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．．．熱致發聲裝置

104．．．第一電極

108．．．第二電極

110．．．熱致發聲元件

114．．．第一導電部

118．．．第二導電部

圖1係一種熱致發聲裝置的俯視示意圖。

圖2係圖1中的熱致發聲裝置的正視圖。

圖3係本發明實施例熱致發聲裝置的立體示意圖。

圖4係本發明實施例包括多層奈米碳管膜的熱致發聲裝置的立體示意圖。

104．．．第一電極

108．．．第二電極

114．．．第一導電部

118．．．第二導電部

Claims

一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲元件；其改良在於，該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置於該熱致發聲元件表面且分別與該熱致發聲元件電連接，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，R₁ 表示該熱致發聲元件在第一電極至第二電極方向上的電阻。
如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲裝置包括一個奈米碳管膜或多個層叠的奈米碳管膜。
如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述多個第一電極通過一第一導電部電連接，所述多個第二電極通過一第二導電部電連接。
如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲裝置的功率範圍為20瓦~500瓦。
一種熱致發聲裝置，其包括一熱致發聲元件，該熱致發聲元件包括至少一層奈米碳管膜；其改良在於，該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置於該熱致發聲元件表面且分別與該熱致發聲元件電連接，該奈米碳管膜包括多個沿第一電極至第二電極方向延伸的奈米碳管，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特且滿足以下條件：其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，m表示該熱致發聲元件中所述奈米碳管膜的層數，R表示每層奈米碳管膜在第一電極至第二電極方向上的電阻。
如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，該至少一層奈米碳管膜包括多個層叠設置且大小相等、形狀相同的奈米碳管膜。
如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，該熱致發聲裝置的功率範圍為20瓦~500瓦。
如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管膜的方塊電阻為800歐~1000歐。
如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，所述至少一層奈米碳管膜為單層正方形的奈米碳管膜，且所述奈米碳管膜的方塊電阻約為1000歐，所述第一電極和第二電極總數量n滿足4≦n≦32。
如申請專利範圍第9項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為42伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足5≦n≦17。
如申請專利範圍第9項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為36伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足5≦n≦20。
如申請專利範圍第9項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為24伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足7≦n≦30。
如申請專利範圍第5項所述的熱致發聲裝置，其中，所述至少一層奈米碳管膜包括兩層重叠設置的正方形的奈米碳管膜，且所述奈米碳管膜的方塊電阻約為1000歐，所述第一電極和第二電極總數量n滿足3≦n≦32。
如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為42伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足4≦n≦12。
如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為36伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足4≦n≦14。
如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置的工作電壓為24伏，所述第一電極和第二電極的總數量n滿足6≦n≦21。
一種熱致發聲裝置，包括一個奈米碳管膜結構，且該奈米碳管膜結構包括多個大致平行的奈米碳管，其改良在於，該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置且與該奈米碳管膜結構電連接，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，所述奈米碳管大致垂直連接於所述第一電極及第二電極之間，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，R₁ 表示該奈米碳管膜結構在第一電極至第二電極方向上的電阻。
如申請專利範圍第17項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管的延伸方向與奈米碳管膜結構的表面大致平行。
一種熱致發聲裝置，包括一個由多層奈米碳管膜層叠而成的奈米碳管膜結構；其改良在於，該熱致發聲裝置進一步包括：多個相互電連接的第一電極；及多個相互電連接的第二電極，該多個第一電極及多個第二電極間隔設置且分別與該熱致發聲元件電連接，每層所述奈米碳管膜包括多個大致平行的沿第一電極至第二電極方向延伸的奈米碳管，該多個第一電極與多個第二電極相互平行且交替設置，相鄰的第一電極與第二電極之間的間距相等，該熱致發聲裝置的工作電壓小於50伏特，且滿足以下條件：其中，n表示該第一電極和第二電極的總數量，m表示該熱致發聲元件中所述奈米碳管膜的層數，R表示每層奈米碳管膜在第一電極至第二電極方向上的電阻。
如申請專利範圍第19項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管的延伸方向與奈米碳管膜結構的表面大致平行。