CN103987008A - 发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发声装置，其包括：一基体，一发声元件，一第一电极和一第二电极间隔设置于所述基体，该第一电极和第二电极的材料为导电浆料。该发声元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构固定于所述第一电极与所述第二电极并与其电连接。所述导电浆料渗入碳纳米管结构内。该发声装置有效提升了碳纳米管结构与电极之间的电连接性，使得该发声装置的稳定性较好。

Description

发声装置

本申请为2008年12月30日申请的200810191738.5的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种发声装置，尤其涉及一种基于碳纳米管的发声装置。

背景技术

发声装置一般由信号输入装置和发声元件组成，通过信号输入装置输入信号到该发声元件，进而发出声音。热致发声装置为发声装置中的一种，其为基于热声效应的一种发声装置，H.D.Arnold和I.B.Crandall在文献“The thermophone as a precision source of sound”, Phys. Rev. 10, p22-38 (1917)中介绍了一种简单的热致发声装置，其采用一铂片作发声元件。由于发声元件的发声频率与其单位面积热容密切相关，即单位面积热容大，则发声频率范围窄，声波强度低；单位面积热容小，则发声频率范围宽，声波强度高。因此，欲获得具有较宽的发声频率范围及较高的声波强度，则要求发声元件的单位面积热容愈小愈好。而具有较小热容的金属铂片，受材料本身的限制，其厚度最小只能达0.7微米，且采用该铂片作发声元件的发声装置，其所产生的发声频率最高仅可达4千赫兹。

另外，范守善等人公开了一种应用碳纳米管的发声装置，请参见文献“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin Film Loudspeakers”，范守善 et al., Nano Letters, Vol.8 (12), p4539-4545 (2008)。请参见图1，该发声装置100包括一基底108、一碳纳米管膜104、及两个电极106。该碳纳米管膜104设置于该基底108上，该两个电极106分别与该碳纳米管膜104电连接，通过电流提供使该探纳米管膜104热致发声。由于该发声装置100采用碳纳米管膜104作为发声元件，该碳纳米管膜104具有极大的比表面积及极小的单位面积热容及极薄的厚度，所以该发声装置100可发出人耳能够听到的声波强度，且具有较宽的发声频率范围(100Hz~100kHz)。

然而，由于所述的碳纳米管膜104是通过自身的粘性直接与所述两电极106接触，所以，该碳纳米管膜104与所述两个电极106的结合力较小，与所述两个电极106的固定不够牢固，因此可能降低了该碳纳米管膜104与该两个电极106之间的电连接效果，从而进一步影响了整个发声装置100的发声效果与稳定性。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种有效提升发声元件与电极之间电连接性的发声装置。

一种发声装置，其包括：一基体，一发声元件，一第一电极和一第二电极间隔设置于所述基体，该第一电极和第二电极的材料为导电浆料。该发声元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构固定于所述第一电极与所述第二电极并与其电连接。所述导电浆料渗入碳纳米管结构内。

与现有技术相比较，所述发声装置具有以下优点：由于所述第一电极及所述第二电极包括的导电浆料或导电粘结层渗入所述碳纳米管结构中，既可以保证该碳纳米管结构很好的固定在该第一电极及该第二电极，还增大了该发声元件与该第一电极及第二电极的接触面积，使该发声元件与该第一电极和第二电极具有良好的电连接性，使得该发声装置的稳定性较好。

附图说明

图1是现有技术中一种发声装置的剖面图。

图2是本发明第一实施例提供的发声装置的俯视图。

图3是沿图2中III-III线剖开的剖面图。

图4是本发明第二实施例提供的发声装置的俯视图。

图5是沿图4中V-V线剖开的剖面图。

图6是本发明第三实施例提供的发声装置的俯视图。

图7是沿图6中VII-VII线剖开的剖面图。

主要元件符号说明

发声装置	10，20，30
		发声元件	12，22，32
框体	18，28
		第一电极	14a，24a，34a
第二电极	14b，24b，34b
		基体	38
导电体	142，242
		导电粘结层	14，24,
第一导电组件	346
		第二导电组件	348

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

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2及图3，本发明第一实施例提供一种发声装置10，该发声装置10包括一框体18、一第一电极14a、一第二电极14b以及一发声元件12。

所述框体是用以支撑该第一电极与该第二电极，在本实施例中，该框体是呈一框架结构，该第一电极与该第二电极悬挂连结于该框架结构。所述框体18由绝缘材料制作，该绝缘材料为玻璃、陶瓷、树脂、木质材料、石英或塑料等。在本实施例中，该框体18的材料为树脂。

所述第一电极14a及第二电极14b平行间隔设置于所述框体18。该第一电极14a与第二电极14b可通过螺栓连接或粘结剂粘结等方式，将第一电极14a与第二电极14b的两端固定于所述框体18。所述发声元件12铺设于所述第一电极14a及所述第二电极14b，与该第一电极14a及第二电极14b电连接。所述第一电极14a与第二电极14b还具有支撑所述发声元件12的作用。

所述第一电极14a与所述第二电极14b的结构相同，该第一电极14a与第二电极14b包括导电体142以及设置于该导电体142的导电粘结层14。该导电体142材料为金属或合金，如不锈钢、铜、铁、钴、镍、铂或钯中的一种或多种，或者为上述金属的合金。该导电体142的形状可选择为棒状、条状、块状或其它形状中的一种。本实施例中，该导电体142的材料优选为不锈钢，形状为长条棒状。

所述导电粘结层14的材料为导电浆料或导电胶，该导电浆料或导电胶的主要成份均包括金属颗粒、粘结剂和溶剂等，所述的金属颗粒可为金颗粒、银颗粒或铝颗粒等。本实施例优选为银导电浆料，即该导电浆料中的金属颗粒为银颗粒。

该发声元件12包括一碳纳米管结构。该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或其组合。所述碳纳米管结构的厚度（线状结构时即为直径）为0.5纳米~1毫米。优选地，该碳纳米管结构的厚度为0.5微米。所述碳纳米管结构的单位面积热容可小于2×10^-4焦耳每平方厘米开尔文。优选地，所述碳纳米管结构的单位面积热容小于1.7×10^-6焦耳每平方厘米开尔文。

所述碳纳米管结构中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米~50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米~50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米~50纳米。本实施例中，所述作为发声元件12的碳纳米管结构包括一个碳纳米管膜。多个碳纳米管在该碳纳米管结构中是沿同一方向择优取向排列，碳纳米管结构中多个碳纳米管可沿垂直于所述第一电极与第二电极的方向排列。

具体地，本实施例中，可以将两个导电体142平行间隔设置于所述框体18，每一个导电体142的表面设置有导电粘结层14。为使所述发声元件12固定于该导电粘结层14中，可将液态状的导电浆料涂覆于每一个导电体142，且在涂覆的导电浆料呈液态时，将发声元件12平铺在导电浆料上。而由于该发声元件12为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构的碳纳米管之间存在空隙，因此该导电浆料将浸入到该碳纳米管结构的空隙中，从而使液态的导电浆料浸入到所述碳纳米管结构中。该导电浆料固化形成所述导电粘结层14，使所述碳纳米管结构固定于该导电粘结层14，并且该导电粘结层14渗入所述碳纳米管结构。从而使发声元件12固定于所述第一电极14a及所述第二电极14b，并达到与该第一电极14a及第二电极14b电连接的目的，进而有效提高该发声装置的稳定性。

由于包括碳纳米管结构的该发声元件12是由均匀分布的碳纳米管所组成，由于该碳纳米管本身具有较大的比表面积，故该碳纳米管结构亦具有较大的比表面积，较小的单位面积热容和较大的散热表面。在输入音频电信号后，该发声元件12可迅速升降温，产生周期性的温度变化，并和周围介质快速进行热交换，而可使周围介质的密度周期性地发生改变，进而发出声音。

所述发声元件12的工作介质不限，只需满足其电阻率大于所述发声元件12的电阻率即可。所述介质包括气态介质或液态介质。所述气态介质包括空气。所述液态介质包括非电解质溶液、水及有机溶剂等中的一种或多种。

本发明实施例提供的发声装置10的声压级大于每瓦50分贝，发声频率范围为1赫兹至10万赫兹(即1Hz-100kHz)。所述发声装置在500赫兹至4万赫兹频率范围内的失真度可小于3%。

请参阅图4及图5，本发明第二实施例提供一种发声装置20，该发声装置20包括一框体28、多个第一电极24a及多个第二电极24b以及一发声元件22。本实施例中，框体28、第一电极24a、第二电极24b以及发声元件22，与第一实施例中的框体18、第一电极14a、第二电极14b及发声元件22的结构完全相同。区别在于，本实施例中包括多个第一电极14a以及多个第二电极14b。

所述多个第一电极24a及多个第二电极24b交替间隔设置于所述框体28，且多个第一电极24a及多个第二电极24b通过所述框体28支撑。每两个相邻的第一电极24a之间设置有一个第二电极24b，每两个相邻第二电极24b之间设置有一个第一电极24a，且每两个相邻的一个第一电极24a与一个第二电极24b之间的距离相等。本实施例中，所述发声装置20包括四个第一电极24a及四个第二电极24b。

所述第一电极24a及第二电极24b的结构与第一实施例中第一电极14a及14b的结构相同，该第一电极24a与第二电极24b包括导电体242以及设置于该导电体242表面的导电粘结层24。该导电体242的材料为金属或合金，如不锈钢、铜、铁、钴、镍、铂或钯中的一种或多种，或者为上述金属的合金。该导电体242的形状可选择为棒状、条状、块状或其它形状中的一种。本实施例中，该导电体242材料优选为不锈钢，形状为长条棒状。所述导电粘结层24的材料为导电浆料或导电胶，该导电浆料或导电胶的主要成份均包括金属颗粒、粘结剂和溶剂等，所述的金属颗粒可为金颗粒、银颗粒或铝颗粒等。本实施例优选为银导电浆料，该导电浆料中的金属颗粒为银颗粒。

本实施例中，可以将八个导电体242平行间隔设置于所述框体28，每一个导电体242的表面设置有导电粘结层24。为使所述发声元件22固定于该导电粘结层24中，可将液态状的导电浆料涂覆于每一个导电体242，且在涂覆的导电浆料呈液态时，将发声元件22平铺在液态导电浆料上。而由于该发声元件22为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构的碳纳米管之间存在空隙，因此该导电浆料将浸入到该碳纳米管结构的空隙中，从而使液态的导电浆料浸入到所述碳纳米管结构中。待该导电浆料固化形成所述导电粘结层24后，可使所述碳纳米管结构固定于该导电粘结层24，并且该导电粘结层24渗入所述碳纳米管结构。从而使发声元件22固定于所述第一电极24a及所述第二电极24b，并达到与该第一电极24a及第二电极24b电连接的目的，进而有效提高该发声装置的稳定性。

所述发声元件22与第一实施例中的发声元件12相同，该发声元件为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管薄膜。

所述发声装置20可通过所述多个第一电极24a及多个第二电极24b接入外部信号发声。具体地，可先将所述多个第一电极24a用一导电组件连接后与一信号输入装置的一端电连接，再将所述多个第二电极24b用导电组件连接后与所述信号输入装置的另一端电连接。上述连接方式可实现相邻电极之间的发声元件22的并联。并联后的发声元件22具有较小的电阻，可降低该发声装置20的工作电压。

如图6及图7所示，本发明第三实施例提供一种发声装置30，该发声装置30包括一基体38、多个第一电极34a、多个第二电极34b以及一发声元件32。

所述基体38主要起承载所述多个第一电极34a、所述多个第二电极34b及所述发声元件32的作用。该基体38的形状与大小不限，材料为绝缘材料或导电性差的材料。另外，该基体38的材料应具有较好的绝热性能，从而防止该发声元件32产生的热量被该基体38吸收，无法达到加热周围介质进而发声的目的。该基体38的材料可为玻璃、树脂或陶瓷等。本实施例中，所述基体38为一正方形的玻璃板。

所述多个第一电极34a与所述多个第二电极34b交替间隔设置于所述基体38。每两个相邻的第一电极34a之间设置有一个第二电极34b，每两个相邻的第二电极34b之间设置有一个第一电极34a，且每两个相邻的一个第一电极34a与一个第二电极34b之间的距离相等。

所述第一电极34a和第二电极34b可呈层状(丝状或带状)、棒状、条状、块状或其它形状，其剖面形状为圆型、方型、梯形、三角形或不规则形状。为防止发声元件32的热量被该第一电极34a和第二电极34b过多吸收而影响发声效果，该第一电极34a和第二电极34b与发声元件32的接触面积较小为好，因此该第一电极34a和第二电极34b的形状优选为丝状或带状。所述第一电极34a和第二电极34b的材料可选择为金属、导电胶、导电浆料或铟锡氧化物（ITO）等。所述第一电极34a和第二电极34b的高度不限，优选为10微米~1厘米。本实施例中，该第一电极34a和第二电极34b的材料为导电浆料，形状为细长条形，高度为15微米。

所述发声元件32与第一实施例中的发声元件12相同，为一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜。该发声元件32设置于所述多个第一电极34a及所述多个第二电极34b。并且，该发声元件32固定于所述多个第一电极34a及所述多个第二电极34b。

可以理解，本发明第三实施例中的第一电极34a及第二电极34b的数量不限，本实施例中的发声装置30也可以仅包括一个第一电极34a及一个第二电极34b。

本实施例中，可采用丝网印刷的方法将导电浆料印刷在基体38上，形成四个第一电极34a和四个第二电极34b，该四个第一电极34a和四个第二电极34b交替间隔且平行设置。在导电浆料为液态时将发声元件32设置于该液态导电浆料。由于该发声元件32为一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构的多个碳纳米管之间具有间隙。该液态导电浆料浸入到该碳纳米管结构的间隙中，从而使所述导电浆料浸入碳纳米管结构中。然后固化该液态导电浆料，待所述液态导电浆料固化后，形成四个第一电极34a和四个第二电极34b，该发声元件32固定于所述四个第一电极34a和四个第二电极34b。所述第一电极34a和第二电极34b对发声元件32还起到支撑作用。

本实施例中，所述发声装置30进一步包括一第一导电组件346及一第二导电组件348。第一导电组件346与第二导电组件348分别与发声装置30中的第一电极32a和第二电极32b电连接。发声装置30通过该第一导电组件346和第二导电组件348与外部电路电连接，从而输入音频信号至该发声元件32。

与现有技术相比较，本发明实施例的发声装置具有以下优点：由于所述第一电极及所述第二电极包括的导电浆料或导电粘结层渗入所述碳纳米管结构中，既可以保证该碳纳米管结构很好的固定在该第一电极及该第二电极，还增大了该发声元件与该第一电极及第二电极的接触面积，使该发声元件与该第一电极和第二电极具有良好的电连接性，使得该发声装置的稳定性较好。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，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。

Claims (12)

1.一种发声装置，其包括：

一基体；

一第一电极和一第二电极间隔设置于所述基体，该第一电极和第二电极的材料为导电浆料；

一发声元件，该发声元件包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构固定于所述第一电极与所述第二电极并与其电连接；

其特征在于，所述导电浆料渗入碳纳米管结构内。

2.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述发声元件包括多个第一电极及多个第二电极，且该多个第一电极及多个第二电极交替间隔设置。

3.如权利要求2所述的发声装置，其特征在于，每两个相邻的一个第一电极及一个第二电极之间的距离相等。

4.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述第一电极及第二电极为呈丝状、带状、棒状、条状或块状。

5.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜，多个碳纳米管线或一碳纳米管膜与碳纳米管线的复合结构。

6.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极平行设置。

7.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，该导电浆料或导电胶的成份包括金属颗粒、粘结剂和溶剂。

8.如权利要求7所述的发声装置，其特征在于，所述的金属颗粒为金颗粒、银颗粒或铝颗粒。

9.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述导电浆料渗入碳纳米管结构内并从该碳纳米管结构表面渗出，使该碳纳米管结构嵌入该导电浆料形成的第一电极和一第二电极中。

10.如权利要求9所述的发声装置，其特征在于，所述第一电极和第二电极对发声元件还起到支撑作用。

11.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述碳纳米管结构仅通过所述第一电极和第二电极固定。

12.如权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述碳纳米管结构与所述基体间隔设置。