TWI578801B

TWI578801B - 耳機

Info

Publication number: TWI578801B
Application number: TW103120253A
Authority: TW
Inventors: 魏洋; 范守善
Original assignee: 鴻海精密工業股份有限公司
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2017-04-11
Also published as: CN105100983B; US20150319539A1; US9554215B2; TW201541971A; CN105100983A

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。

一般的，揚聲器裝置根據所播放的音域可分為低頻揚聲器、中頻揚聲器和高頻揚聲器。其中，低頻揚聲器可播放音域300Hz以下的低頻音波，中頻揚聲器可播放300Hz~2KHz的中頻音波，高頻揚聲器可播放2KHz以上的高頻音波。

而先前的耳機一般在殼體內安裝一個揚聲器，該揚聲器只能是低頻揚聲器、中頻揚聲器及高頻揚聲器中的一種。該單一頻率的耳機只能發出單一頻率的聲波，這樣完全不能實現高、低音頻互補，聲音的立體感效果較差，用戶體驗較差。

有鑒於此，提供一種具有雙揚聲器的耳機，該耳機可實現高、低音頻互補而實現良好的立體聲效果實為必要。

本發明涉及一種耳機，包括：一殼體，該殼體具有一收容空間，所述耳機進一步包括至少一第一揚聲器和至少一第二揚聲器，該第一揚聲器及第二揚聲器設置於所述殼體的收容空間內，所述第一揚聲器發出高音頻音波，所述第二揚聲器發出中低音頻音波，所述第一揚聲器進一步包括：一基底，該基底具有相對的一第一表面和一第二表面，所述基底為一矽基底，所述基底的第一表面形成有複數相互平行且間隔設置的凹槽，所述凹槽的深度為100微米至200微米；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槽；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，所述熱致發聲元件為一奈米碳管層狀結構，該奈米碳管層狀結構在所述凹槽處懸空設置。

一種耳機，包括一殼體，該殼體表面具有一出聲部，該殼體內部具有一收容空間，所述耳機進一步包括至少一第一揚聲器和至少一第二揚聲器，該第一揚聲器及第二揚聲器設置於所述殼體收容空間內，所述第一揚聲器通過熱致發聲而發出高音頻音波，所述第二揚聲器為電動式揚聲器、電磁式揚聲器、或者電容式揚聲器，所述第二揚聲器發出中低音頻音波。

與先前技術相比較，本發明所述耳機具有以下優點：第一，所述耳機包括第一揚聲器及第二揚聲器，由於第一揚聲器中採用奈米碳管層狀結構作為熱致發聲元件，該第一揚聲器在高音頻波段具有較好的發聲效果和穩定性，因而當對第一揚聲器及第二揚聲器輸入不同的音源，使得第一揚聲器發出高音頻聲波，第二揚聲器發出中低音頻聲波，進而實現高低音頻互補，所述耳機音質優良，並具有立體發聲效果；第二，第一揚聲器中所述基底的第一表面設置複數凹部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。

100，200，300，400‧‧‧耳機

10，20，30，40‧‧‧第一揚聲器

12‧‧‧第二揚聲器

14‧‧‧積體電路晶片

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

121‧‧‧支架

122‧‧‧磁場系統

1221‧‧‧導磁下板

1222‧‧‧導磁上板

1223‧‧‧磁體

1224‧‧‧導磁芯柱

123‧‧‧音圈

124‧‧‧音圈骨架

125‧‧‧振動膜

126‧‧‧定心支片

202‧‧‧卡槽

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為本發明第一實施例提供的第一揚聲器中聲壓級-頻率的曲線圖。

圖9為本發明第一實施例提供的第一揚聲器的發聲效果圖。

圖10為本發明第一實施例提供的第二揚聲器的結構示意圖。

圖11為本發明第二實施例提供的耳機的第一揚聲器的剖面圖。

圖12為本發明第三實施例提供的耳機的第一揚聲器的剖面圖。

圖13為本發明第四實施例提供的耳機的結構示意圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的耳機。

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100，其包括一殼體110、至少第一揚聲器10及至少一第二揚聲器12。所述殼體110為具有一收容空間的中空結構，所述第一揚聲器10及第二揚聲器12設置於殼體110的收容空間內。所述第一揚聲器10與第二揚聲器12用於發出不同頻段的音波。

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。

所述殼體110的材料為重量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第一揚聲器10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100可包括多根引線120，其分別對應第一揚聲器10及第二揚聲器12設置至少兩根引線。所述引線120穿過所述殼體110內部與所述第一揚聲器10及第二揚聲器12分別電連接，並將音頻電信號源及驅動信號源分別傳導至該第一揚聲器10。

可以理解，該耳機100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，該耳機100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，該耳機100可包括一無線信號接收單元(圖未示)設置於殼體110內部，並與所述第一揚聲器10及第二揚聲器12電連接，從而使所述耳機100接收無線音頻信號。

所述第一揚聲器10可用來發出高音頻音波，所述第二揚聲器12可用來發出中低音頻音波。所述第一揚聲器10及第二揚聲器12的固定位置不限，只需固定於殼體110內且第一揚聲器10及第二揚聲器12與出聲部115相對即可。可以理解，所述“相對”可為正面相對，也可為第一揚聲器10及第二揚聲器12與出聲部115之間呈一定的角度面對設置。所述角度是指第一揚聲器10的出聲面及第二揚聲器12的出聲面與出聲部115呈大於0度小於90度的夾角。本實施例中，所述第一揚聲器10及第二揚聲器12均固定於所述殼體110的後半外殼單元114，且所述第一揚聲器10與所述第二揚聲器12並排設置，並與所述殼體110的前半外殼單元112間隔，所述第一揚聲器10及第二揚聲器12的出聲面正對所述出聲部115設置。所述第一揚聲器10及第二揚聲器12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第一揚聲器10及第二揚聲器12發出的聲音可以通過通孔116傳出耳機100外部。

所述第一揚聲器10包括一基底101、複數凹部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及一第二表面103。所述複數凹部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。

所述熱致發聲元件105設置於所述基底101的第一表面102。可以理解，所述熱致發聲元件105的數目可為一個，也可為複數。當所述熱致發聲元件105的數目為複數時，所述複數熱致發聲元件105的具體排列方式不限，只要確保相鄰的熱致發聲元件105相互絕緣，以使得該複數熱致發聲元件105相互獨立發聲。本實施例中，所述熱致發聲元件105的數目為4個，該熱致發聲元件105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，可以對該複數熱致發聲元件105輸入不同的音源信號、調整每一熱致發聲元件105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，也可以為其他形狀。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100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具有複數分割線1010，所述第一表面102通過所述分割線1010定義複數單格子。在每一單格子內形成複數凹部104。所述每一單格子內形成的凹部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個單格子，每一單格子內形成6個凹部。所述複數分割線1010可以為通槽結構、通孔結構、盲槽結構或盲孔結構中的一種或複數種。本實施例中，所述複數分割線1010為盲槽結構。在這裡需要說明的是，當所述分割線1010為通槽結構時，要保證所述複數分割線1010中相鄰兩個切割線不相交，以保證所述基底101呈一整體。所述複數分割線1010的具體位置可根據基底的面積、待得到的單格子的數目及面積進行選擇。本實施例中，所述複數分割線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，該複數凹部104相互間隔設置。所述凹部104可以為通槽結構、通孔結構、盲槽結構或盲孔結構中的一種或複數種。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。

所述第一揚聲器10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的深度可根據具體需要設置。優選的，所述凹部104的深度為100微米~200微米，使得在基底101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具有良好的發聲效果。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，及避免該形成的間距過高時發出的聲波出現相互干涉而抵消的情形。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，保證刻蝕的精確，從而提高發聲的品質。本實施例中，該基底101的第一表面102的每一單格子具有複數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，對應一單格子設置一熱致發聲元件105。每一單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，所述第一揚聲器10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，也可以為其他非奈米碳管材料的熱致發聲材料等，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可為一奈米碳管層狀結構。所述奈米碳管層狀結構的厚度優選為0.5奈米~1毫米。當該奈米碳管層狀結構厚度比較小時，例如小於等於10微米，該奈米碳管層狀結構有很好的透明度。所述奈米碳管層狀結構為自支撐結構。該自支撐的奈米碳管層狀結構中複數奈米碳管間通過凡得瓦力相互吸引，從而使奈米碳管層狀結構具有特定的形狀。故該奈米碳管層狀結構部份通過基底101支撐，並使奈米碳管層狀結構對應於所述凹部104的部份懸空設置。

所述奈米碳管層狀結構包括至少一奈米碳管膜、複數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複數種。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干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為基本沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是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。該奈米碳管層狀結構可包括複數奈米碳管膜共面的鋪設於基底101的第一表面102。另，該奈米碳管層狀結構可包括複數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奈米碳管沿同一方向擇優取向延伸，該複數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，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。

所述奈米碳管層狀結構也可由複數奈米碳管線平行設置形成。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。所述奈米碳管線可以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奈米碳管片段，該複數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奈米碳管片段，該複數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號台灣公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司，及於2005年12月16日申請的，於2009年7月21日公告的第I312337號台灣公告專利“奈米碳管絲及其製作方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。

請參閱圖7，每一單格子內的所述奈米碳管膜可進一步經過處理形成複數奈米碳管線。具體的，首先利用鐳射燒蝕每一單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奈米碳管帶；其次，用有機溶劑處理每一單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。每個第一揚聲器10中，所述熱致發聲元件105在所述凹部位置包括複數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多層結構。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”是指由於所述基底101的第一表面102具有複數凹部104及複數凸部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，也可以為其他絕緣材料，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，但需保證每一單格子內設置至少一第一電極106和至少一第二電極107。每一第一揚聲器10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，以使該每一第一揚聲器10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及第二電極107靠近所述每一第一揚聲器10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。每一第一揚聲器10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，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，每一第一揚聲器10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，從而使每一第一揚聲器10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內的每一單格子，從而可以使每一單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，每一第一揚聲器10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。

所述第一揚聲器10可通過黏結劑、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，所述第一揚聲器10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，該第一揚聲器10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第一揚聲器10與空氣或周圍介質更好地進行熱交換。該第一揚聲器10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，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100在使用時，第一揚聲器10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向所述第一揚聲器10接入一音頻電信號源及一驅動信號源。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。

如圖8與圖9所示，所述第一揚聲器10在凹部104選擇不同深度時的發聲效果圖。所述凹部104的深度為100微米~200微米，從而使得所述第一揚聲器10在人耳可聽到的發生頻率頻段內，特別是在高音頻波段，採用奈米碳管層狀結構作為熱致發聲元件105具有優良的熱波波長，第一揚聲器10在小尺寸的情況下依然具有良好的發聲效果。

所述第二揚聲器12可為電動式揚聲器、電磁式揚聲器、或者電容式揚聲器等其他先前的揚聲器，只要所述第二揚聲器12可發出中低音頻音波即可。所述第二揚聲器12與所述第一揚聲器10可獨立工作而發出不同頻率段的聲音。可以理解，也可以向所述第二揚聲器12與第一揚聲器10輸入相同的音頻信號源而得到相同頻率的聲音。

本實施例中，所述第二揚聲器12為電動式的。具體結構請參閱圖10，所述第二揚聲器12包括一支架121、一磁場系統122、一音圈 123、一音圈骨架124、一振動膜125及一定心支片126。所述磁場系統122固定於所述支架121。所述音圈123設置在所述音圈骨架124靠近所述磁場系統122的一端的外表面，且收容於所述磁場系統122中。所述振動膜125的一端固定於所述支架121，另一端固定在音圈骨架124上。所述定心支片126的一端固定於所述支架121，另一端固定在音圈骨架124上。

所述支架121為一圓臺形結構，其具有一空腔(圖未標)及一底部(圖未標)。該空腔用於容設所述振動膜125及定心支片126。該底部還具有一中心孔，該中心孔用於套設所述磁場系統122。該支架121通過底部與磁場系統122相對固定。

所述磁場系統122包括一導磁下板1221、一導磁上板1222、一磁體1223及一導磁芯柱1224。所述磁體1223相對的軸向兩端分別由同心設置的導磁下板1221及導磁上板1222所夾持。該磁場系統122通過所述導磁上板1222與支架121的底部固接。

所述音圈123設置於音圈骨架124的週邊。音圈123為第二揚聲器12的驅動單元。音圈123通過一音圈引線與外部電路電連接，以使外部電路向音圈123輸入音頻電信號。音圈123為一導線纏繞於音圈骨架124的外表面數匝形成的結構。

所述音圈骨架124為中空柱形結構。該音圈骨架124的外表面與所述音圈123固接，且其遠離所述磁場系統122的一端固結在所述振動膜125的中心位置。

所述振動膜125為所述第二揚聲器12的發聲單元。所述振動膜125的底端與所述音圈骨架124可通過黏結的方式固結，其另一端的外緣與所述支架121連接，即振動膜125與支架121連接的一端可以上下運動，以達到振動發聲的效果。本實施例中，該振動膜125為一空心圓錐體結構。

所述定心支片126為一波浪形環狀結構，其由複數同心圓環組成。該定心支片126的內緣套設在所述音圈骨架124上，用於支持所述音圈骨架124，該定心支片126的外緣固定在所述支架121靠近所述中心孔的一端。

當所述音圈123接收到音頻電信號源時，該音圈123產生隨音頻電信號源的強度變化而變化的磁場，此變化的磁場與磁場系統122產生的磁場之間發生相互作用，從而迫使該音圈123產生沿其軸向的活塞運動。音圈123帶動音圈骨架124做活塞運動，由於音圈骨架124與振動膜125連接，導致振動膜125的振動，振動膜125推動周圍空氣，使第二揚聲器12發出聲音。

所述耳機100進一步包括一積體電路晶片14。所述積體電路晶片14分別與第一揚聲器10及第二揚聲器12電連接，所述積體電路晶片14所述耳機100進一步包括一積體電路晶片14。所述積體電路晶片14分別與第一揚聲器10及第二揚聲器12電連接，所述積體電路晶片14包括分頻電路及驅動電路，所述分頻電路將不同的音頻電信號源分別傳送至第一揚聲器10及第二揚聲器12，所述驅動電路將不同的驅動信號源分別傳送至第一揚聲器10及第二揚聲器12。

所述積體電路晶片14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14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14可直接形成於所述基底101中，即所述積體電路晶片14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14與所述基底101為一體結構。進一步的，所述積體電路晶片14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14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14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14主要包括一音頻處理模組及電流處理模組。在工作過程中，所述積體電路晶片14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源的倍頻問題，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100的基底材料為矽基底，因此，所述積體電路晶片14可直接集成於所述基底101中，從而能夠最大限度的減少單獨設置積體電路晶片14而佔用的空間，減小耳機100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14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。

所述耳機100具有以下有益效果：第一，所述耳機包括第一揚聲器及第二揚聲器，由於第一揚聲器中採用奈米碳管層狀結構作為熱致發聲元件，該第一揚聲器在高音頻波段具有較好的發聲效果和穩定性，因而當對第一揚聲器及第二揚聲器輸入不同的音源，使得第一揚聲器發出高音頻聲波，第二揚聲器發出中低音頻聲波，進而實現高低音頻互補，所述耳機音質優良，並具有立體發聲效果；第二，第一揚聲器中所述基底的第一表面設置複數凹部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11，本發明第二實施例提供一種耳機200，其包括一殼體(圖未示)、至少第一揚聲器20及至少一第二揚聲器12。所述殼體為一包括收容空間的中空結構，所述第一揚聲器20及第二揚聲器12設置於殼體的收容空間內。所述第一揚聲器20用來發出高音頻音波，所述第二揚聲器12用來發出中低音頻音波。

該第二實施例的耳機200與第一實施例的耳機100結構基本相同，其區別在於，該耳機200的第一揚聲器20包括複數第一電極106及複數第二電極107，所述複數第一電極106及複數第二電極107交替間隔設置在所述凸部109上，複數第一電極106相互電連接，複數第二電極107相互電連接。具體的，所述複數第一電極106通過一第一連接部(圖未示)電連接；所述複數第二電極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12，本發明第三實施例提供一種耳機300其包括一殼體(圖未示)、至少第一揚聲器30及至少一第二揚聲器12。所述殼體為一包括收容空間的中空結構，所述第一揚聲器30及第二揚聲器12設置於殼體的收容空間內。所述第一揚聲器30用來發出高音頻音波，所述第二揚聲器12用來發出中低音頻音波。

本發明第三實施例提供的耳機300與第一實施例中所述耳機100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通過黏結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。所述複數散熱鰭片208可以通過黏結劑、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通過黏結劑固定於所述基座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及工作效率。

請參閱圖13，本發明第四實施例提供一種耳機400，其包括一殼體(圖未示)、複數第一揚聲器40及一第二揚聲器12。所述殼體為一包括收容空間的中空結構，所述第一揚聲器40及第二揚聲器12設置於殼體的收容空間內。所述第一揚聲器40用來發出高音頻音波，所述第二揚聲器12用來發出中低音頻音波。

本發明第四實施例提供的耳機400與第一實施例中所述耳機100結構基本相同，其不同在於，所述複數第一揚聲器40及第二揚聲器12分別設置在不同的複數平面上，所述第一揚聲器40及第二揚聲器12分別以不同的角度面對所述出聲部115設置。所述第一揚聲器40及第二揚聲器12不共用基底，該第一揚聲器40及第二揚聲器12相互獨立設置於所述殼體的收容空間內，具體的，該第一揚聲器40及第二揚聲器12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。該第一揚聲器40及第二揚聲器12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)及與該底面相鄰的兩個側面(圖未標)，該兩個側面分別設置至少一第一揚聲器40，該底面設置第二揚聲器12，該底面的第二揚聲器12與兩個側面上的第一揚聲器40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可具有複數面，該複數面的每一個面上設置至少一第一揚聲器40或第二揚聲器12，該第一揚聲器40及第二揚聲器12以不同的角度面對所述出聲部115設置。所述第一揚聲器40或第二揚聲器12獨立發聲，通過調整該第一揚聲器40或第二揚聲器12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干散熱孔(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。在這裡需要說明的是，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‧‧‧耳機

10‧‧‧第一揚聲器