상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 입력되는 전압에 따라 기계적으로 진동하는 압전소자 필름; 상기 압전소자 필름의 양측 표면에 형성되는 고분자 전도체막; 상기 각 고분자 전도체막의 테두리를 따라 연장되어 형성되는 전극; 및 상기 각 전극으로부터 상기 각 고분자 전도체막의 외측으로 연장되어 형성되는 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다면 전극 필름형 스피커가 제공된다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 다면 전극 필름형 스피커; 상기 다면 전극 필름형 스피커의 음압을 증폭하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머에 연결되는 앰프; 및 상기 앰프를 제어하기 위한 볼륨조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다면 전극 필름형 스피커를 이용한 음향장치가 제공된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 다면 전극 필름형 스피커 및 이를 이용한 음향장치에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 스피커를 이용한 음향장치의 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 필름 스피커를 이용한 음향장치는 다면 전극 필름형 스피커(200), 프레임(202) 및 음향장치 본체(204)를 포함할 수 있다.
프레임(202)은 본 발명에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)의 외곽 테두리 따라 형성되어 다면 전극 필름형 스피커(200)를 지지하고, 다면 전극 필름형 스피커(200)를 음향장치 본체(204)에 연결시키게 된다.
음향장치 본체(204)는 프레임(202)과 연결되어 프레임(202)을 지지하고, 외부로부터 전원과 음향출력을 위한 전기신호를 입력받아 다면 전극 필름형 스피커(200)를 제어하여 입력되는 전기신호에 상응하는 음향을 출력하게 된다.
음향장치 본체(204)에는 볼륨조절장치(206), 연결단자(210), 트랜스포머(미 도시) 및 앰프(미도시)가 포함될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 음향장치 본체(204)의 측면에는 이어폰 연결단자(208)가 구비될 수 있다.
전원부는 외부 전원공급원에 연결되어 다면 전극 필름형 스피커(200)를 이용한 음향장치에 전원을 공급하게 되고, 연결단자(210)에는 전원입력부(미도시) 및 음원입력부(미도시)가 구비되어 음원 데이터에 상응되는 전기신호를 출력하는 외부 음원공급장치와 전원을 공급하는 외부 전원공급장치가 연결된다.
볼륨조절장치(206)는 사용자의 조작에 따라 사용자가 원하는 음량을 출력하도록 음향장치를 제어하게 되며, 앰프는 볼륨조절장치의 제어에 따라 출력비를 조절하게 된다.
트랜스포머는 다면 전극 필름형 스피커(200)의 음압을 증폭하게 된다.
다면 전극 필름형 스피커(200)를 제외한 음향장치의 구성요소는 공지기술을 채택하고 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 공급되는 전압에 따라 기계적으로 진동하여 음향을 출력하게 된다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커의 전면도, 측면도, 저면도 및 분해 사시도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)의 구성 및 기능을 상세히 설명한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 압전소자 필름(300), 고분자 전도체막(302), 전극(304), 단자(306) 및 보강 테이프(308)를 포함할 수 있다.
압전소자 필름(300)은 입력되는 전압에 따라 기계적으로 진동하여 전압에 상응하는 음향을 출력하게 된다.
압전소자 필름(300)은 압전소자의 역압전 현상을 이용한 것으로서, 역압전 현상이란 압전성을 가지는 결정판에 고주파 전압을 걸면 판이 주기적으로 신축하며, 특히 전압의 주파수를 판의 고유진동수에 맞추면 공진하여 판이 강하게 진동하게 되어 음이 발생되는 현상을 말한다.
본 발명에서는 압전소자 필름(300)으로서 이불소화비닐(Poly Vinylidene Fluoride, PVDF) 필름을 이용하고 있으나, 이 이외에도 다양한 압전소자 필름이 사용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
압전소자 필름(300)은 이미 공지된 기술을 이용하고 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
고분자 전도체막(302)은 압전소자 필름(300)의 양측 표면에 형성되어 압전소자 필름(300)에 전압을 공급하게 된다.
고분자 전도체막(302)은 전도성 고분자로 구성되어 있으며, 이러한 특성으로 인하여 외부로부터 인가되는 전압을 압전소자 필름(300) 전체에 고르게 공급할 수 있게 된다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 고분자 전도체막(302)은 압전소자 필름의 양측 표면에 전도성 고분자가 도포되어 형성된다.
즉, 2개의 고분자 전도체막(302)이 형성되며, 일측의 고분자 전도체막(302)은 전원의 양극에 연결되고 타측의 고분자 전도체막(302)은 전원의 음극에 연결되어 압전소자 필름(300)에 양측에 전위차를 형성하여 전압을 공급하게 된다.
보다 바람직하게 본 발명에 따른 고분자 전도체막(302)은 압전소자 필름(300)의 테두리로부터 내측으로 소정 거리 이격되어 형성될 수 있다.
즉, 압전소자 필름(300)의 테두리로부터 내측으로 소정 거리를 이격하여 전도성 고분자를 도포하여, 고분자 전도체막(302)이 형성되지 않은 압전소자 필름(300)이 고분자 전도체막(302)이 형성된 압전소자 필름(300)의 사면 테두리를 둘러싸고 있는 형태로 고분자 전도체막(302)을 형성하게 되는 것이다.
이러한 방식으로 고분자 전도체막(302)이 형성되면, 고분자 전도체막(302)이 형성된 압전소자 필름(300)은 형성되는 전압에 의하여 진동하게 되지만, 고분자 전도체막(302)이 형성되지 않은 압전소자 필름(300)은 전압을 공급받지 아니하므로 진동을 하지 않게 된다.
따라서 고분자 전도체막(302)이 형성되지 않은 압전소자 필름(300)이 진동하는 고분자 전도체막(302)이 형성된 압전소자 필름(300)의 테두리 역활을 하게 되며, 이에 따라서 음이 압전소자 필름(300)의 테두리 부분에서 깨지는 현상이 방지될 수 있는 것이다.
전극(304)은 각 고분자 전도체막(302)의 테두리를 따라 연장되어 형성되어 고분자 전도체막(302)에 전원을 공급하게 된다.
보다 바람직하게 본 발명에 따른 전극(304)은 실버페이스트(Silver-Paste) 또는 전도성 혼합잉크를 고분자 전도체막(302)의 테두리를 따라 프린팅하여 형성된다.
통상적으로 필름형 스피커의 전극은 동선 테이프 이용하여 구성되었으나, 상술한 바와 같이 동선 테이프가 전도성 고분자막에 완전히 밀착되지 하기 때문에 동선 테이프 전극과 전도성 고분자막의 접점부분에 단락이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 동보다 전도율이 뛰어난 은이 포함된 실버페이스트 또는 전도성 혼합잉크를 나노기술을 이용하여 고분자 전도체막(302)에 프린팅함으로써 전극(304)을 고분자 전도체막(302)에 완전히 밀착시켜 형성하게 된다.
본 발명에서 전극으로 사용되는 실버페이스트는 유기바인더(솔벤트 및 첨가제 등) 40%와 실버파우더 60%를 혼합하여 조성되며, 상세한 제원은 아래와 같다.
표 1은 실버파우더의 제원표이며, 표 2는 실버파우더를 이용하여 조성된 실버 페이스트의 제원표이다.
구분 |
적요 |
실버 파우더 형성 |
판상형(Flake Type) |
비표면적(m2/g) |
0.7 ~ 1.3 |
탭 밀도(g/cc) |
2.9 ~ 3.9 |
구분 |
적요 |
점도 |
10,000±500CPS(Brook Filed 4Spindle*30rpm*25°c) |
고형분 |
60 ~ 70% |
부착력 |
100/100 |
표면저항 |
0.3이하(Ω/cm2)(인쇄두께 : 5 ~ 10μm) |
비중 |
3 ~ 7 |
표 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극을 형성하는 실버 페이스트는 고분자 전도체막(302)에 완전히 밀착될 수 있으며, 또한, 표면저항이 작아 노이즈를 적게 발생하게 된다.
표 3은 본 발명에서 전극을 형성하게 되는 전도성 혼합잉크의 제원표로서, 전도성 혼합잉크 또한 은성분의 실버페이스트를 이용하여 조성된다.
구분 |
적요 |
외관 |
짙은 갈색(육안검사) |
점도 |
800~900cps(25°c, 50rpm) |
요변지수 |
5.5 ~ 6.5((25°c, 5 rpm/50rpm) |
부착력 |
100/100(1mm 간격의 cross-cut 한후 OPP 점착테이프를 붙인뒤 떼어내어 남은 숫자를 표기 |
체적저항 |
0.4*10-4Ω/cm 이하(폭 0.7mm 길이 2m에서 측정) |
표 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극을 형성하는 전도성 혼합잉크는 고분자 전도체막(302)에 완전히 밀착될 수 있으며, 또한, 표면저항이 작아 노이즈를 적게 발생하게 된다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전극(304)은 각 고분자 전도체막(302)의 사면 테두리를 따라 연장되어 형성될 수 있다.
종래기술에 따른 필름형 스피커는 고분자 전도체막의 일측면에만 전극을 형성하였기 때문에 필름형 스피커의 출력비가 좋지 않다는 문제점이 있었으며, 저주파 대역의 음을 출력하기 힘들다는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고분자 전도체막(302)의 사면 테두리를 따라 전극(304)을 형성하거나 또는 좌우측면의 테두리를 따라 서로 대칭되도록 전극을 형성하여, 고분자 전도체막(302) 전체에 안정적으로 전압을 공급할 수 있게 된다.
단자(306)는 전극(304)으로부터 고분자 전도체막(302)의 외측으로 연장되어 형성되며, 외부 전원공급원에 연결되어 전극(304)을 통하여 고분자 전도체막(302)에 전압을 공급하게 된다.
본 발명에 따른 단자(306)는 전극(304)의 대략 중앙부 또는 전극(304)의 모서리부분에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 단자(306)의 일측면에 형성되어 단자(306)를 지지하고, 단자(306)의 일측면을 절연하는 보강 테이프(308)를 더 포함할 수 있다.
단자(306)는 고분자 전도체막(302)의 외측으로 연장되어 형성되므로, 단자(306)의 양면이 모두 전도성을 띠고 있기 때문에 이로 인한 합선이나 누전 등을 방지하기 위하여 단자의 일측면을 절연시킬 수 있는 보강 테이프(308)를 부착하게 된다.
또한, 보강 테이프(308)는 단자(306)의 형태가 변형되지 않도록 단자를 지지하게 된다.
도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)의 분해 사시도이다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 압전소자 필름(300)의 양측 표면에 전도성 고분자가 도포되어 형성되는 고분자 전도체막(302)이 결합되고, 각 고분자 전도체막(302)의 테두리를 따라 실버 페이스트 또는 전도성 혼합잉크를 프린트하여 전극(304)이 형성되며, 전극(304)에는 고분자 전도체막(302)의 외측으로 연장되어 형성되는 단자(306)가 연결된다.
또한, 단자(306)의 일측면에는 단자(306)를 지지하고 단자(306)의 일측면을 절연시키기 위한 보강 테이프(308)가 부착되게 된다.
보강 테이프(308)는 단자(306)의 일측면으로부터 타측 고분자 전도체막(302)위에 형성된 전극(304)까지 부착될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커의 전면도 및 분해 사시도이다.
도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 각 전극(304)으로부터 고분자 전도체막(302)의 외측으로 연장되어 형성되는 단자(306)를 서로 대칭되도록 각 전극(304)의 모서리 부분에 형성할 수 있다.
그 외의 다른 구성요소의 기능과 작용은 상술한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커의 전면도 및 분해 사시도이다.
도 5a와 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커(200)는 압전소자 필름(300)과 고분자 전도체막(302)이 직사각형 형태로 형성되며, 각 고분자 전도체막(302)의 테두리를 따라 연장되어 형성되는 전극(304)은 각 고분자 전도체막(302)의 길이가 짧은 측의 좌측테두리 또는 우측테두리를 따라 각 전극(304)이 서로 대칭되는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 전극에서 고분자 전도체막(302)의 외부로 연장되어 형성되는 단자(306)는, 각 전극의 모서리 부분에 각 단자(306)가 서로 대칭되는 방향으로 형성된다.
그 외의 다른 구성요소의 기능과 작용은 상술한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따른 다면 전극 필름형 스피커의 전면도 및 분해 사시도이다.
도 6a와 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 압전소자 필름(300)과 고분자 전도체막(302)이 직사각형 형태로 형성되며, 각 전극(304)은 각 고분자 전도체막(302)의 사면 테두리를 따라 형성된다.
또한, 전극에서 고분자 전도체막(302)의 외부로 연장되어 형성되는 단자(306)는, 각 전극의 모서리 부분에 각 단자(306)가 서로 대칭되는 방향으로 형성된다.
그 외의 다른 구성요소의 기능과 작용은 상술한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.