TWI478592B

TWI478592B - 耳機

Info

Publication number: TWI478592B
Application number: TW101144947A
Authority: TW
Inventors: Yang Wei; Shou-Shan Fan
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2015-03-21
Also published as: CN103841480A; US9491535B2; TW201422004A; US20140140528A1; CN103841480B

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，所述作為熱致發聲元件的奈米碳管膜的厚度為奈米級，容易破損且不易加工，並且傳統的電磁式耳機，由於聲場靠輸入的音頻信號調節，難以實現較好的身歷聲的效果。

有鑒於此，提供一種易加工且實現良好的立體聲效果的耳機實為必要。

一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間，所述耳機進一步包括複數個熱致發聲器單元設置於所述殼體的收容空間內，所述熱致發聲器單元進一步包括：一基底，該基底具有相對的一第一表面和一第二表面；複數個相互平行且間隔設置的凹部設置於所述基底的第一表面；至少一第一電極與至少一第二電極間隔設置，相鄰的第一電極與第二電極之間具有至少一凹部；一熱致發聲元件設置於基底所述第一表面且與所述至少一第一電極與至少一第二電極電連接，所述熱致發聲元件在所述複數個凹部位置懸空設置。

與先前技術相比較，本發明所述耳機具有以下優點：第一，所述耳機包括複數個熱致發聲器單元，通過對不同的熱致發聲器單元輸入不同的音源，或者將複數個熱致發聲器單元呈前後式、交錯式等三維排列，進而實現立體發聲效果；第二，每一熱致發聲器單元中所述基底的第一表面設置複數個凹部以及相鄰凹部之間形成的凸部，可有效支撐奈米碳管膜，保護奈米碳管膜能實現較好發聲效果的同時不易破損。

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及圖3，本發明第一實施例提供一種耳機10，其包括一殼體110及複數個熱致發聲器單元100。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，該複數個熱致發聲器單元100設置於殼體110的收容空間內。

所述殼體110的的具體結構不限，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的出聲部115。所述出聲部115包括至少一通孔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。所述複數個熱致發聲器單元100的固定位置不限，只需固定於殼體110內且熱致發聲器單元100與出聲部115相對即可。本實施例中，所述複數個熱致發聲器單元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。所述複數個熱致發聲器單元100組成一發聲器集合體。該發聲器集合體覆蓋所述前半外殼單元112上的出聲部115，並與所述出聲部115間隔並相對設置，從而該發聲器集合體中所述複數個熱致發聲器單元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，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設置於所述殼體的前半外殼單元112與所述發聲器集合體之間。所述保護罩118與所述發聲器集合體間隔設置。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主要起到保護所述複數個熱致發聲器單元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可包括多根引線120，其對應每一熱致發聲器單元100設置至少兩根引線。所述引線120穿過所述殼體110內部與所述熱致發聲器單元100電連接，並將音頻電信號傳導至該熱致發聲器單元100。

可以理解，該耳機10可進一步包括一海綿罩體（圖未示），覆蓋所述殼體110，起到緩衝耳部壓力的作用。另外，該耳機10可包括一麥克風（圖未示）通過一引線（圖未示）與所述殼體110相連接。另外，該耳機10可包括一無線信號接收單元（圖未示）設置於殼體110內部，並與所述熱致發聲器單元100電連接，從而使所述耳機10接收無線音頻信號。

所述複數個熱致發聲器單元100中的每一熱致發聲器單元100包括一基底101、複數個凹部104，一熱致發聲元件105，一第一電極106和一第二電極107。該基底101包括相對的一第一表面102以及一第二表面103。所述複數個凹部104相互間隔設置於所述基底101的第一表面102。所述熱致發聲元件105覆蓋基底101所述第一表面102，所述熱致發聲元件105在複數個凹部104的位置懸空設置。所述第一電極106和第二電極107間隔設置，任意相鄰的第一電極106與第二電極107之間具有至少一凹部104。所述第一電極106和第二電極107與所述熱致發聲元件105電連接。

所述複數個熱致發聲器單元100設置於所述基底101的第一表面102，所述複數個熱致發聲器單元100的具體排列方式不限，只要確保相鄰的熱致發聲器單元100的熱致發聲元件105相互絕緣，以使得所述複數個熱致發聲器單元100相互獨立發聲。本實施例中，所述耳機10中的熱致發聲器單元100的數目為4個，該熱致發聲器單元100以2*2的行列式設置於所述基底101的第一表面102。可以理解的是，可以對該複數個熱致發聲器單元100輸入不同的音源信號、調整每一熱致發聲器單元100的發聲次序或者其他方法以實現更好的立體發聲效果。

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102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，為了使得所述耳機10實現立體聲的效果，所述基底101可選擇為弧面結構等其他結構。所述基底101的材料可為玻璃、陶瓷、石英、金剛石、塑膠、樹脂或木質材料。優選地，所述基底101的材料為單晶矽或多晶矽，此時，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105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105的使用壽命。本實施例中，該基底101為一邊長為3.2厘米的正方形平面片狀結構，厚度為0.6毫米，材料為單晶矽。

所述基底101的第一表面102具有複數個分割線1010，所述第一表面102通過所述分割線1010定義複數個單元格子。在每一單元格子內形成複數個凹部104。所述每一單元格子內形成的凹部104的數目不限，可根據需要設定。本實施例中，在所述基底101的第一表面102被預分割形成4個單元格子，每一單元格子內形成6個凹部。所述複數個分割線1010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。本實施例中，所述複數個分割線1010為盲槽結構。當所述分割線1010為通槽結構時，要保證所述複數個分割線1010中相鄰兩個切割線不相交，以保證所述基底101呈一整體。所述複數個分割線1010的具體位置可根據基底的面積、待得到的單元格子的數目及面積進行選擇。本實施例中，所述複數個分割線1010平行排列或相互垂直設置於所述基底101的表面。所述複數個凹部104均勻分佈、以一定規律分佈或隨機分佈於所述第一表面102。優選地，該複數個凹部104相互間隔設置。所述凹部104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104從基底101的第一表面102向基底101內部延伸的方向上，所述每一凹部104具有一底面以及與該底面相鄰的側面。相鄰兩個凹部104之間為一凸部109，相鄰凹部104之間的基底101的表面為所述凸部109的頂面。

所述熱致發聲單元100中所述凹部104在所述第一表面102具有一開口(圖未示)，所述開口的形狀為不限，可為矩形、圓形等。本實施例中，所述凹部104的所述開口形狀為矩形。所述凹部104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104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105的同時，又能確保所述熱致發聲元件105與所述凹部104的底面之間形成一定的間距，從而保證所述熱致發聲元件105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105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幹涉而抵消的情形。當所述凹部104為凹槽時，所述凹部104在所述第一表面102延伸的長度可小於所述基底101的單元格子的邊長。該凹部104在所述基底101的厚度的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（即所述凹部橫截面的最大跨度）為大於等於0.2毫米小於1毫米。當所述凹槽橫截面的形狀為倒梯形時，所述凹槽的跨寬大於所述凹槽的深度增加而減小。所述倒梯形凹槽底角α的角度大小與所述基底101的材料有關，具體的，所述底角α的角度大小與所述基底101中單晶矽的晶面角相等。優選地，所述凹部104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102，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106以及第二電極107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102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的第一表面102的每一單元格子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102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。

所述熱致發聲元件105設置於所述基底101的第一表面102，對應一單元格子設置一熱致發聲元件105。每一單元格子中的所述熱致發聲元件105具有一第一區域1050及一第二區域1051。所述熱致發聲元件105的第一區域1050對應於所述基底101的凹部104位置，並懸空設置，即所述熱致發聲元件105的第一區域1050與所述凹部104的底面間隔設置。所述熱致發聲元件105的第二區域1051位於所述凸部109的頂面，並與所述基底101凸部109絕緣設置。故，當所述基底101由絕緣材料構成時，所述熱致發聲元件105的第二區域1051可以與所述凸部109的頂面直接接觸。當所述基底101由單晶矽或多晶矽構成時，所述熱致發聲器單元100進一步包括一絕緣層108，所述熱致發聲元件105的第二區域1051通過所述絕緣層108與單晶矽或多晶矽基底101絕緣設置，具體的，所述熱致發聲元件105的第二區域1051設置於所述凸部109頂面的絕緣層108表面。可以理解，為使該熱致發聲元件105更好的固定於該基底101的第一表面102，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105通過該黏結層或黏結點固定於該基底101的第一表面102。

所述熱致發聲元件105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。本實施例中，該熱致發聲元件105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105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105可以將輸入的電能轉換為熱能，即所述熱致發聲元件105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105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105應為自支撐結構，所謂“自支撐結構”即該熱致發聲元件105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105可部份懸空設置。該自支撐結構的熱致發聲元件105可充分的與周圍介質接觸並進行熱交換。該熱致發聲元件105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。

該熱致發聲元件105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，並使奈米碳管結構對應於所述凹部104的部份懸空設置。

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膜。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。該奈米碳管膜長度不限，寬度取決於奈米碳管陣列的寬度。請參閱圖4，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是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102。所述奈米碳管的延伸方向與所述基底101的第一表面102的凹部104形成一交叉角度α，α大於等於0度且小於等於90度。本實施例中，所述奈米碳管的延伸方向與所述基底101的第一表面102的凹槽的延伸方向相互垂直。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102。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108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104的延伸方向形成一定夾角，該夾角大於0度且小於等於90度，優選的，所述奈米碳管的延伸方向垂直於所述凹部104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，先利用鐳射將奈米碳管膜沿著所述分割線1010進行切割以保證相鄰單元格子中的奈米碳管膜相互絕緣，然後再使用有機溶劑處理每一單元格子中黏附於基底101的奈米碳管膜。具體地，通過鐳射沿著所述分割線進行切割所述奈米碳管膜後，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。奈米碳管膜與基體的接觸面積增大，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平行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104的延伸方向交叉形成一定夾角，該夾角大於0度且小於等於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104在所述基底101的第一表面102的延伸方向相互垂直。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5，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6，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。

請參閱圖7，每一單元格子內的所述奈米碳管膜可進一步經過處理形成複數個奈米碳管線。具體的，首先利用鐳射燒蝕每一單元格子中的所述奈米碳管膜，所述鐳射移動的方向平行於所述奈米碳管膜中奈米碳管延伸的方向，以使所述奈米碳管膜形成複數個奈米碳管帶；其次，用有機溶劑處理每一單元格子中的所述奈米碳管帶，使所述奈米碳管帶收縮形成複數個奈米碳管線。相對於有機溶劑處理之前的奈米碳管膜，該複數個奈米碳管線具有更高的機械強度，降低因外力作用而導致奈米碳管線受損的幾率；並且，所述奈米碳管線牢固的貼附在所述基底101表面，並且懸空部份始終保持繃緊的狀態，從而能夠保證在工作過程中，奈米碳管線不發生變形，防止因為變形而導致的發聲失真等問題。

本實施例中，所述熱致發聲元件105為複數個的奈米碳管線，該奈米碳管線為一單層奈米碳管膜通過處理後得到。每個熱致發聲器單元100中，所述熱致發聲元件105在所述凹部位置包括複數個平行且間隔設置的奈米碳管線。

所述絕緣層108可為一單層結構或者一複數層結構。當所述絕緣層108為一單層結構時，所述絕緣層108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102。所述“貼附”係指由於所述基底101的第一表面102具有複數個凹部104以及複數個凸部109，因此所述絕緣層108直接覆蓋所述凹部104及所述凸部109，對應凸部109位置處的絕緣層108貼附在所述凸部109的頂面；對應凹部104位置處的絕緣層108貼附在所述凹部104的底面及側面，即所述絕緣層108的起伏趨勢與所述凹部104及凸部109的起伏趨勢相同。無論哪種情況，所述絕緣層108使所述熱致發聲元件105與所述基底101絕緣。本實施例中，所述絕緣層108為一連續的單層結構，所述絕緣層108覆蓋所述整個第一表面102。

所述絕緣層108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，只要能夠保證所述絕緣層108能夠使熱致發聲元件105與所述基底101絕緣即可。所述絕緣層108的整體厚度可為10奈米～2微米，如50奈米、90奈米、1微米等。

所述第一電極106以及第二電極107可間隔設置於所述基底101的第一表面102與所述熱致發聲元件105之間，或者設置於所述熱致發聲元件105遠離所述基底101的表面。所述第一電極106和第二電極107的數量不限，但需保證每一單元格子內設置至少一第一電極106和至少一第二電極107。每一熱致發聲器單元100的所述熱致發聲元件105與所述至少一第一電極106及至少一第二電極107分別與電連接，以使該每一熱致發聲器單元100的熱致發聲元件105接入一音頻電信號。具體地，該第一電極106以及第二電極107可選擇為細長的條狀、棒狀、或其他形狀。該第一電極106以及第二電極107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106以及第二電極107靠近所述每一熱致發聲器單元100的熱致發聲元件105相對兩邊緣的凸部109的絕緣層108表面，且與所述凹部104在所述基底101的第一表面102延伸方向平行設置。每一熱致發聲器單元100的所述熱致發聲元件105的第一區域1050及第二區域1051位於所述第一電極106以及第二電極107之間。該第一電極106及第二電極107由金屬絲構成。另外，可以理解，所述第一電極106及第二電極107也可設置於所述熱致發聲元件105遠離基底101的表面，並直接壓緊該熱致發聲元件105將其固定於基底101上。

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106及第二電極107的設置應確保所述奈米碳管結構中奈米碳管沿第一電極106至第二電極107的方向延伸。優選地，每一熱致發聲器單元100的所述第一電極106及第二電極107之間應具有一基本相等的間距，從而使每一熱致發聲器單元100的第一電極106及第二電極107之間區域的奈米碳管結構能夠具有一基本相等的電阻值，並且，奈米碳管結構應覆蓋所述基底101的第一表面102內的每一單元格子，從而可以使每一單元格子的表面均被奈米碳管結構覆蓋，當奈米碳管結構沿分割線1010進行分割後，每一熱致發聲器單元100均可看作一獨立的熱致發聲器。本實施例中，所述奈米碳管線中奈米碳管的延伸方向沿基本垂直該第一電極106及第二電極107的長度方向排列，所述第一電極106及第二電極107相互平行設置。

所述複數個熱致發聲器單元100可通過黏著劑、卡槽、釘紮結構等方式固定設置於所述殼體110的後半外殼單元114。本實施例中，所述熱致發聲器單元100通過一卡槽202固定於殼體110的後半外殼單元114形成的收容空間內，該卡槽202與該殼體110一體成型形成。所述卡槽202形狀不限，優選地，該卡槽202為形成於所述殼體110的後半外殼單元114收容空間內的凸起結構。此時，該熱致發聲器單元100部份與該卡槽202相接觸，其餘部份懸空設置於殼體110的後半外殼單元114形成的收容空間內。此種設置方式可以使該熱致發聲器單元100與空氣或周圍介質更好地進行熱交換。該熱致發聲器單元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。

該卡槽202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，所述卡槽202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，該卡槽202的材料應具有較好的絕熱性能，從而防止該熱致發聲元件105產生的熱量過度的被該卡槽202吸收，無法達到加熱周圍介質進而發聲的目的。

可以理解，由於該熱致發聲元件105的發聲原理為“電-熱-聲”的轉換，故該熱致發聲元件105在發聲的同時會發出一定熱量。上述耳機10在使用時，每一熱致發聲器單元100中所述引線120與所述第一電極106及第二電極107電連接，通過所述引線120向所述熱致發聲揚聲器單元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105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105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的第二表面103。

所述耳機10具有以下有益效果：第一，所述耳機包括複數個熱致發聲器單元，通過對不同的熱致發聲器單元輸入不同的音源，或者調整各熱致發聲器單元的發聲次序，進而實現立體發聲效果；第二，每一熱致發聲器單元中所述基底的第一表面設置複數個凹部以及相鄰凹部之間形成的凸部，可有效支撐奈米碳管膜，保護奈米碳管膜能實現較好發聲效果的同時不易破損。

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(圖未示)及複數個熱致發聲器單元200。所述殼體為一包括收容空間的中空結構，該複數個熱致發聲器單元200設置於殼體的收容空間內。

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的熱致發聲器單元200包括複數個第一電極106及複數個第二電極107，所述複數個第一電極106及複數個第二電極107交替間隔設置在所述凸部109上，複數個第一電極106相互電連接，複數個第二電極107相互電連接。具體的，所述複數個第一電極106通過一第一連接部(圖未示)電連接；所述複數個第二電極107通過一第二連接部(圖未示)電連接。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102每一單元格子的相對的兩邊緣，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奈米碳管結構的熱致發聲。

此種連接方式使相鄰的每一組第一電極106與第二電極107之間形成一發聲單元，所述奈米碳管結構形成複數個相互並聯的發聲單元，從而使驅動該奈米碳管結構發聲所需的電壓降低。

請參閱圖9，本發明第三實施例提供一種耳機30，其包括一殼體(圖未示)及複數個熱致發聲器單元300。所述殼體為具有一收容空間的中空結構，該複數個熱致發聲器單元300設置於殼體的收容空間內。

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，所述熱致發聲器單元300進一步包括一積體電路晶片204，所述積體電路晶片204設置於所述基底101的第二表面103。

所述基底101的第二表面103具有一凹槽(圖未標)，所述積體電路晶片204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204可直接形成於所述基底101中，即所述積體電路晶片204中的電路、微電子元件等直接集成於基底101的第二表面103，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204與所述基底101為一體結構。進一步的，所述積體電路晶片204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106及第二電極107電連接，向所述熱致發聲元件105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106及第二電極107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204也可設置於所述基底101的第一表面102，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204可設置於所述第一表面102的一側，且不影響所述熱致發聲元件105的正常工作。所述積體電路晶片204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204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105。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105。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105提供穩定的輸入電流，以驅動所述熱致發聲元件105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204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，減小熱致發聲器單元300的體積。並且，所述矽基底具有良好的散熱性，從而能夠將積體電路晶片以及熱致發聲元件105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10，本發明第四實施例提供一種耳機40，其包括一殼體(圖未示)及複數個熱致發聲器單元400。所述殼體為具有一收容空間的中空結構，該複數個熱致發聲器單元400設置於殼體的收容空間內。

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，所述基底101的第二表面103進一步設置一散熱元件206。

所述散熱元件206通過黏著劑或者熱介面材料黏貼固定於所述基底101的第二表面103。所述散熱元件206包括一基座207和設置於基座207表面的複數個散熱鰭片208。所述散熱鰭片208通過黏結、卡槽等方式固定於基座207的表面。所述基座207為一平面結構。所述基座207的材料不限，只要保證所述基座207具有良好的導熱性能均可，具體的，所述基座207的材料可為單晶矽、多晶矽或金屬等。所述散熱鰭片208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208為厚度為0.5~1毫米的銅片。所述複數個散熱鰭片208可以通過黏著劑、螺栓或者焊接的方式固定於所述基座207的表面。本實施例中，所述散熱鰭片208通過黏著劑固定於所述基座207的表面。所述散熱鰭片208可以將所述熱致發聲元件105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。

請參閱圖11，本發明第五實施例提供一種耳機50，其包括一殼體(圖未示)及複數個熱致發聲器單元500。所述殼體為具有一收容空間的中空結構，該複數個熱致發聲器單元500設置於殼體的收容空間內。

本發明第五實施例提供的耳機50與第一實施例中所述耳機10結構基本相同，其不同在於，所述複數個熱致發聲器單元100分別設置在複數個平面上，所述複數個熱致發聲器單元100分別以不同的角度面對所述出聲部115設置。所述複數個熱致發聲器單元100不共用基底，該複數個熱致發聲器單元100相互獨立設置於所述殼體的收容空間內，具體的，該複數個熱致發聲器單元100以前後式或交錯式等其他方式排列設置於所述殼體的收容空間內。該複數個熱致發聲器單元100通過所述卡槽202固定於所述殼體的收容空間內的不同位置。本實施例中，所述卡槽202具有一與所述出聲部115相對的底面(圖未標)以及與該底面相鄰的兩個側面(圖未標)，該底面與兩個側面分別設置至少一熱致發聲器單元100，該底面與兩個側面上的熱致發聲器單元100分別以不同的角度面對所述出聲部115設置。可以理解的是，所述卡槽202可具有複數個面，該複數個面的每一個面上設置至少一熱致發聲器單元100，該複數個熱致發聲器單元100以不同的角度面對所述出聲部115設置。所述複數個熱致發聲器單元100獨立發聲，通過調整該複數個熱致發聲器單元100所在平面與出聲部115所形成的角度，可以實現更好的立體發聲效果。

可以理解，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。所述散熱孔可使得殼體的收容空間與外界連通，從而將所述熱致發聲元件所產生的熱量散發到外界。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。

10，20，30，40．．．耳機

100，200，300，400．．．熱致發聲器單元

101．．．基底

102．．．第一表面

103．．．第二表面

104．．．凹部

105．．．熱致發聲元件

106．．．第一電極

107．．．第二電極

108．．．絕緣層

109．．．凸部

1010．．．分割線

1050．．．第一區域

1051．．．第二區域

110．．．殼體

112．．．前半外殼單元

114．．．後半外殼單元

115．．．出聲部

116．．．通孔

118．．．保護罩

120．．．引線

202．．．卡槽

204．．．積體電路晶片

206．．．散熱元件

207．．．基座

208．．．散熱鰭片

圖1為本發明第一實施例提供的耳機的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的耳機的複數個熱致發聲器單元的立體圖。

圖3為圖2所述耳機的熱致發聲器單元的剖面圖。

圖4為本發明耳機中奈米碳管膜的結構示意圖。

圖5為本發明耳機中非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖6為本發明耳機中扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

圖7為本發明第一實施例的耳機中熱致發聲元件局部放大後的掃描電鏡照片。

圖8為本發明第二實施例提供的耳機的熱致發聲器單元的剖面圖。

圖9為本發明第三實施例提供的耳機的熱致發聲器單元的剖面圖。

圖10為本發明第四實施例提供的耳機的熱致發聲器單元的剖面圖。

圖11為本發明第五實施例提供的耳機的結構示意圖。

10．．．耳機

100．．．熱致發聲器單元