熱致發(fā)聲裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，包括：一硅基底；多個發(fā)聲單元，所述多個發(fā)聲單元設(shè)置在所述硅基底的表面，每一發(fā)聲單元包括一熱致發(fā)聲元件、一第一電極和一第二電極，所述熱致發(fā)聲元件串聯(lián)在所述第一電極和第二電極之間；多個開關(guān)元件；一驅(qū)動集成電路，所述驅(qū)動集成電路包括多個驅(qū)動電極，每一驅(qū)動電極通過一開關(guān)元件向所述發(fā)聲單元輸入驅(qū)動電壓；一掃描集成電路，所述掃描集成電路包括多個掃描電極；以及一公共電極，所述公共電極與所述多個發(fā)聲單元的第二電極電連接。
【專利說明】熱致發(fā)聲裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱致發(fā)聲裝置，尤其涉及一種基于碳納米管的熱致發(fā)聲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求，滿足消費者的需要，世界各國著名揚聲器公司都致力于提高現(xiàn)有揚聲器的性能，追求更加完美的音質(zhì)，以及更薄更輕便的新型揚聲器。
[0003]2008年10月29日，范守善等人公開了一種應(yīng)用熱聲效應(yīng)的熱致發(fā)聲裝置，請參見文獻“Flexible, Stretchable, Transparent Carbon Nanotube Thin FilmLoudspeakers”，ShouShan Fan, et al., Nano Letters, Vol.8 (12)，4539-4545 (2008)。該熱致發(fā)聲元件采用碳納米管膜作為一熱致發(fā)聲元件，由于碳納米管膜具有極大的比表面積及極小的單位面積熱容(小于2X10—4焦耳每平方厘米開爾文)，該熱致發(fā)聲元件可發(fā)出人耳能夠聽到強度的聲音，且具有較寬的發(fā)聲頻率范圍(IOOHf IOOkHz)。
[0004]然而，所述作為熱致發(fā)聲元件的碳納米管膜的厚度為納米級，容易破損且不易加工、難以實現(xiàn)小型化，因此難以集成；另外，所述熱致發(fā)聲裝置的發(fā)聲單元只有一個，當傳聲器與熱致發(fā)聲裝置相對時，傳聲器拾到的聲音很容易反饋到單個的揚聲器上形成持續(xù)的正反饋，嚴重時造成聲音的自激嘯叫，如何解決上述問題是使熱致發(fā)聲元件實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，確有必要提供一種易加工、能夠?qū)崿F(xiàn)小型化并可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的熱致發(fā)
聲裝置。
[0006]—種熱致發(fā)聲裝置，包括:一娃基底，具有一表面；多個發(fā)聲單兀，所述多個發(fā)聲單元設(shè)置在所述硅基底的該表面，每一發(fā)聲單元包括一熱致發(fā)聲元件、一第一電極和一第二電極，所述熱致發(fā)聲元件串聯(lián)在所述第一電極和第二電極之間；多個開關(guān)元件，所述多個開關(guān)兀件與所述多個發(fā)聲單兀對應(yīng)設(shè)置，每一開關(guān)兀件與一發(fā)聲單兀中的第一電極電連接；一驅(qū)動集成電路，所述驅(qū)動集成電路包括多個驅(qū)動電極，每個開關(guān)元件串聯(lián)在所述驅(qū)動電極與第一電極之間，每一驅(qū)動電極通過一開關(guān)兀件向所述發(fā)聲單兀輸入驅(qū)動電壓；一掃描集成電路，所述掃描集成電路包括多個掃描電極，掃描電極與開關(guān)元件電連接，每一掃描電極通過開關(guān)元件控制驅(qū)動電極向所述發(fā)聲單元輸入驅(qū)動電壓；以及一公共電極，所述公共電極與所述多個發(fā)聲單元的第二電極電連接。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述熱致發(fā)聲裝置采用硅基底，一方面，硅基底表面多個凹部及凸部支撐碳納米管膜，保護碳納米管膜能實現(xiàn)較好發(fā)聲效果的同時不易破損，另一方面，基于成熟的娃半導體制造工藝，所述熱致發(fā)聲裝置易加工，可在同一娃基底表面制備多個小尺寸的發(fā)聲單元，并可集成形成面陣列，有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另外，當熱致發(fā)聲裝置與傳聲器彼此正對且距離很近時，傳聲器只會從幾個小的發(fā)聲單元上拾取到聲能，由于能量非常弱小故很難形成自激，因此所以平面揚聲器系統(tǒng)在擴聲應(yīng)用中又良好的發(fā)展前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明第一實施例提供的熱致發(fā)聲裝置的等效電路圖。
[0010]圖3為本發(fā)明第一實施例提供的發(fā)聲單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖4為圖3所述的發(fā)聲單元沿IV-1V方向的剖面圖。
[0012]圖5為本發(fā)明第一實施例提供的第一電極與第二電極的照片。
[0013]圖6是本發(fā)明熱致發(fā)聲裝置中碳納米管膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖7為本發(fā)明第一實施例提供的發(fā)聲單元中經(jīng)有機溶劑處理后的碳納米管線的光學顯微鏡照片。
[0015]圖8為本發(fā)明熱致發(fā)聲裝置中非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0016]圖9為本發(fā)明熱致發(fā)聲裝置中扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0017]主要元件符號說明
【權(quán)利要求】
1.一種熱致發(fā)聲裝置，包括: 一娃基底，具有一表面； 多個發(fā)聲單元，所述多個發(fā)聲單元設(shè)置在所述硅基底的該表面，每一發(fā)聲單元包括一熱致發(fā)聲元件、一第一電極和一第二電極，所述熱致發(fā)聲元件串聯(lián)在所述第一電極和第二電極之間； 多個開關(guān)元件，所述多個開關(guān)元件與所述多個發(fā)聲單元一一對應(yīng)設(shè)置，每一開關(guān)元件與一發(fā)聲單元中的第一電極電連接； 一驅(qū)動集成電路，所述驅(qū)動集成電路包括 多個驅(qū)動電極，每個開關(guān)元件串聯(lián)在所述驅(qū)動電極與第一電極之間，每一驅(qū)動電極通過一開關(guān)元件向所述發(fā)聲單元輸入驅(qū)動電壓； 一掃描集成電路，所述掃描集成電路包括多個掃描電極，掃描電極與開關(guān)元件電連接，每一掃描電極通過開關(guān)元件控制驅(qū)動電極向所述發(fā)聲單元輸入驅(qū)動電壓；以及 一公共電極，所述公共電極與所述多個發(fā)聲單元的第二電極電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲單元進一步包括多個第一電極以及多個第二電極與交替間隔設(shè)置，所述多個第一電極與所述開關(guān)元件電連接，所述多個第二電極與所述公共電極電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一電極和第二電極為梳狀電極，所述第一電極和第二電極相互交錯的插入設(shè)置。
4.如權(quán)利要求2所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述每一開關(guān)元件為一三極管，包括一源極、一漏極及一柵極，所述源極與所述驅(qū)動電極電連接，所述柵極與所述掃描電極電連接，所述漏極與所述多個第一電極電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述開關(guān)元件為一晶體三極管或一場效應(yīng)管。
6.如權(quán)利要求4所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述開關(guān)元件為一薄膜晶體管。
7.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述基底的該表面進一步包括多個凹部，所述熱致發(fā)聲元件設(shè)置在所述基底的所述表面，所述熱致發(fā)聲元件與凹部對應(yīng)位置處懸空設(shè)置。
8.如權(quán)利要求7所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述多個凹部為多個平行且沿同一方向延伸的條形凹槽，所述凹槽的深度為100微米至200微米。
9.如權(quán)利要求8所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述熱致發(fā)聲元件為一層狀碳納米管結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述層狀碳納米管結(jié)構(gòu)由多個碳納米管組成，該多個碳納米管沿同一方向延伸，且所述多個碳納米管的延伸方向與所述多個條形凹槽的延伸方向形成一夾角，該夾角大于O度小于等于90度。
11.如權(quán)利要求10所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，在延伸方向上相鄰的碳納米管通過范德華力首尾相連，所述層狀碳納米管結(jié)構(gòu)中的多個碳納米管平行于所述第一基底的表面。
12.如權(quán)利要求9所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述層狀碳納米管結(jié)構(gòu)包括多個平行且間隔設(shè)置的碳納米管線，所述多個碳納米管線的延伸方向與所述多個條形凹槽的延伸方向形成一夾角，該夾角大于O度小于等于90度。
13.如權(quán)利要求12所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，相鄰碳納米管線之間的間隔為.0.1微米至200微米。
14.如權(quán)利要求8所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述第一電極及第二電極設(shè)置于所述相鄰凹槽之間的基底表面。
15.如權(quán)利要求1所述的熱致發(fā)聲裝置，其特征在于，所述基底的材料為單晶硅，所述熱致發(fā)聲元件通過一設(shè)置于基底表面的絕緣層與所述基底絕緣。
【文檔編號】H04R23/00GK103905964SQ201210587688
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】魏洋, 范守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司