KR101500559B1 - 압전 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 패턴으로 전극을 형성하여 진동에 의한 전극의 단락 발생이 극소화되도록 하면서 소형화가 달성되도록 하는 압전 스피커에 관한 것으로, 본 압접 스피커는 음향 진동판과; 상기 음향 진동판을 둘러싸는 형태로 부착되는 프레임과; 상기 음향 진동판의 상면에 회로 패턴으로 형성되고, 전기 신호를 인가하는 한 쌍의 패턴 전극과; 상기 패턴 전극의 상면에 적어도 2개 이상으로 평평하게 부착되고, 통전 가능한 재질로 형성되는 접속단자와; 상기 접속단자의 상면에 부착되고, 상기 패턴 전극을 통해 인가되는 전기 신호를 진동으로 변환하여 음향을 출력하는 압전층을; 포함한다.

Description

압전 스피커{Piezoelectric Speaker}

본 발명은 압전 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회로 패턴으로 전극을 형성하여 진동에 의한 전극의 단락 발생이 극소화되도록 하면서 소형화가 달성되도록 하는 압전 스피커에 관한 것이다.

최근에 휴대폰, 스마트폰 및 노트북 등의 휴대 단말기를 비롯하여 LCD TV, LED TV 등을 포함하는 TV 제품의 슬림화가 가속됨에 따라, 기존의 자석 코일을 이용한 다이나믹 스피커의 대안으로 압전 스피커가 주목을 받고 있다.

일반적으로 압전 스피커는 기존의 다이나믹 스피커에 비하여 얇고 가벼우며 전력소모가 적은 장점을 가지고 있어 미래 선도형 스피커 기술로 부각되고 있다.

그러나 압전 스피커는 상기 장점에도 불구하고 종래의 다이나믹 스피커에 비해 출력음압이 낮고 저주파 재생이 어렵다는 단점이 있어 상용화에 어려움을 겪고 있다.

종래의 압전형 스피커에는 압전 진동자를 이용하거나, 금속 진동판 상부에 압전 디스크를 덧붙여 제작하는 방식의 압전 스피커, PVDF(Polyvinylidene Fluoride)와 같은 필름형 압전 스피커, 실리콘 MEMS(Mechanical Electronic Micromachined System) 공정을 이용하여 제작하는 방식의 초소형 압전 스피커 등이 있다.

종래의 압전 스피커로서, 압전 필름 소재를 이용한 필름형 압전 스피커는 PVDF와 같은 압전 필름 소재를 이용하여 상하부에 전극을 형성하고 전압을 인가하여 음을 발생시키는 원리를 이용한다. 필름형 압전 스피커는 압전 필름의 양측면에 고분자 전도체막을 형성하고, 그 테두리를 따라 연장된 형태로 전극을 형성한 후 전극에 전압을 인가하기 위한 단자를 형성하는 구조로 제작된다.

그런데, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

종래의 필름형 압전 스피커는 구리선의 납땜을 통해 압전 필름에 전원을 연결함으로써, 장기간의 사용 중에 진동에 의해 구리선 자체 혹은 납땜 부위가 손상되면서 쉽게 단락되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 필름형 압전 스피커는 저주파 재생을 위해서는 진동판이 충분히 얇거나 커야 하므로 높은 출력음압과 저주파 재생을 위해서는 소형화가 쉽지 않은 단점이 있었다.

공개특허 제2012-0064984호 "압전 스피커"(2012. 06. 20)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은, 회로 패턴으로 전극을 형성하여 진동에 의한 전극의 단락 발생이 극소화되도록 하면서 소형화가 달성되도록 하는 압전 스피커를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 전극이 대칭되게 구비되어 압전층과의 접속 및 접착이 균일하면서 안정적으로 이루어지도록 하는 압전 스피커를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 진폭조절판을 구비하여 음향 진동판의 진폭이 적절히 조절되면서 음압이 상승되도록 하는 압전 스피커를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 "압전 스피커"는, 음향 진동판과; 상기 음향 진동판을 둘러싸는 형태로 부착되는 프레임과; 상기 음향 진동판의 상면에 회로 패턴으로 형성되고, 전기 신호를 인가하는 한 쌍의 패턴 전극과; 상기 패턴 전극의 상면에 적어도 2개 이상으로 평평하게 부착되고, 통전 가능한 재질로 형성되는 접속단자와; 상기 접속단자의 상면에 부착되고, 상기 패턴 전극을 통해 인가되는 전기 신호를 진동으로 변환하여 음향을 출력하는 압전층을; 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "압전 스피커"의 상기 패턴 전극은, 상기 압전층에 대해 평면 상에서 상호 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "압전 스피커"의 상기 패턴 전극은, 상기 프레임에 좌우 한 쌍씩 설치되는 전원연결부와, 상기 전원연결부에 일단이 연결되고 타단이 상기 프레임의 내측으로 상기 음향 진동판의 상면에 90도로 절곡된 상태로 상호 대칭되게 형성되는 절곡패턴부와, 상기 절곡패턴부의 끝단에서 90도로 절곡되어 상기 음향 진동판의 상면에 한 쌍의 직선 형태로 형성되고 상기 접속단자가 그 상면에 부착되는 직선패턴부를, 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "압전 스피커"의 상기 음향 진동판은, 그 하면에 판형으로 돌출되게 형성되는 돌출부를, 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "압전 스피커"는, 상기 압전층의 하면으로 상기 패턴 전극과 접속단자를 둘러싸는 형태로 상기 음향 진동판의 상면에 부착되는 합성수지 재질의 진폭조절판을; 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 회로 패턴으로 전극을 형성하여 진동에 의한 전극의 단락 발생이 극소화되어 수명이 현저히 연장되고, 상대적으로 얇은 회로 패턴을 통해 소형화가 달성되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 전극이 대칭되게 구비되어 압전층과의 접속 및 접착이 균일하면서 안정적으로 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 진폭조절판을 구비하여 음향 진동판의 진폭이 적절히 조절되면서 음압이 상승되는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 압전 스피커의 개략적인 종단면도,
도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도,
도 3은 도 2의 요부 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 스피커의 개략적인 종단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 압전 스피커의 개략적인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선의 단면도이며, 도 3은 도 2의 요부 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 스피커는 음향 진동판(10)과, 상기 음향 진동판(10)을 둘러싸는 프레임(20)과, 상기 음향 진동판(10)의 상면에 형성되는 패턴 전극(30)과, 상기 패턴 전극(30)의 상면에 형성되는 접속단자(40)와, 상기 접속단자(40)의 상면에 부착되는 압전층(50)을 포함한다.

상기 음향 진동판(10)은 상기 프레임(20)의 내측에 장착되는 것으로, 상기 압전층(50)의 진동에 따라 진동되면서 음향을 출력하는 역할을 하고, 고무, 실리콘 및 우레탄 등과 같은 재질로 제작된다.

상기 프레임(20)은 상기 음향 진동판(10)을 둘러싸는 형태로 부착되는 것으로, 상기 음향 진동판(10)을 맞물어서 견고히 고정시키는 역할을 하는 것이다. 이와 같은 상기 프레임(20)은 상기 음향 진동판(10)이 진동할 때 내부 손실에 의한 반진동을 최소화하기 위해 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리아세탈(POM) 및 폴리카보네이트(PC) 등을 포함하는 플라스틱이나 알루미늄, 또는 스테인리스 스틸을 포함하는 금속이나 합금을 제작될 수 있다.

상기 패턴 전극(30)은 상기 음향 진동판(10)의 상면에 회로 패턴으로 한 쌍으로 형성되는 것으로, 상기 압전층(50)에 전기 신호를 인가하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 위해 상기 패턴 전극(30)은 구리, 은, 납, 팔라듐 등과 같이 전기 전도성이 있는 금속의 입자를 전사 프린팅하여 얇게 회로 패턴을 형성하는 것이다.

이와 같이 상기 패턴 전극(30)은 도 3에 도시된 바와 같이 얇으면서 폭이 두꺼운 회로를 형성함으로써, 본 압전 스피커의 전체 상하 두께를 보다 얇게 할 수 있어 소형화에 기여하고 동시에 상기 음향 진동판(10)과 압전층(50)의 진동에도 잘 파단되지 않아 전기 단락이 방지되면서 본 압전 스피커 자체의 장수명을 보장한다.

또한, 상기 패턴 전극(30)은 상기 압전층(50)에 대해 평면 상에서 상호 대칭되게 구비되는 것이 바람직하다. 이는 상기 압전층(50)에 +극과 -극을 단락되지 않게 연결하면서 상기 패턴 전극(30)의 상면으로 상기 압전층(50)을 평면 상에서 균형있게 부착할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 역할을 하는 상기 패턴 전극(30)은 상기 프레임(20)에 좌우 한 쌍씩 설치되는 전원연결부(31)와, 상기 전원연결부(31)에 일단이 연결되고 타단이 상기 프레임(20)의 내측으로 상기 음향 진동판(10)의 상면에 90도로 절곡된 상태로 상호 대칭되게 형성되는 절곡패턴부(32)와, 상기 절곡패턴부(32)의 끝단에서 90도로 절곡되어 상기 음향 진동판(10)의 상면에 한 쌍의 직선 형태로 형성되고 상기 접속단자(40)가 그 상면에 부착되는 직선패턴부(33)를 포함한다.

상기 전원연결부(31)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 프레임(20)에 접속되는 외부 전원과 상기 절곡패턴부(32)를 전기적으로 연결하는 역할을 하고, 상기 절곡패턴부(32)는 상기 전원연결부(31)와 직선패턴부(33)의 사이를 전기적으로 연결하는 역할을 하며, 상기 직선패턴부(33)는 상기 접속단자(40)가 도시된 바와 같이 4개로 대칭되게 부착될 수 있도록 하는 것이다.

상기 접속단자(40)는 상기 패턴 전극(30)의 상면에 적어도 2개 이상으로 평평하게 부착되고 통전 가능한 재질로 형성되는 것으로, 상기 패턴 전극(30)과 상기 압전층(50)을 통전 가능하게 상호 부착시키는 역할을 한다.

이와 같은 역할을 하는 상기 접속단자(40)는 솔더링(납땜)에 의해 형성되거나 통전 가능한 금속 재질의 접착제로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 통전이 가능한 다양한 접속 및 접착 수단이 사용될 수 있다.

특히, 상기 접속단자(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 직선패턴부(33)의 상면에 4개로 구비되어 상기 패턴 전극(30)에 대한 상기 압전층(50)의 접속과 접착이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 압전층(50)은 상기 접속단자(40)의 상면에 부착되는 것으로, 상기 패턴 전극(30)을 통해 인가되는 전기 신호를 진동으로 변환하여 음향을 출력하는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 하는 상기 압전층(50)은 후막 형태의 압전 세라믹에 대해 연마 공정을 수행하여 얇은 단층 박막으로 형성되거나, 적층 구조의 박막을 증착 또는 코팅하여 형성된다.

또한, 상기 압전층(50)은 PZT와 같은 다결정 세라믹뿐 아니라, PMN-PT, PZN-PT, PIN-PT, PYN-PT 등의 단결정 압전 소재, PVDF, PVDF-TrFE 등의 유연 압전 폴리머 소재, BNT, BZT-BCT 등의 무연 압전 신소재 등을 포함할 수 있다. 아울러, 상기 압전층(50)은 평면 상에서 볼 때 도 3에 도시된 바와 같이 사각형뿐만 아니라, 원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 스피커의 개략적인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 스피커의 상기 음향 진동판(10)은 그 하면에 판형으로 돌출되게 형성되는 돌출부(11)를 더 포함한다. 상기 돌출부(11)는 상기 음향 진동판(10)의 하면에 일체이면서 동일한 재질로 형성됨으로써, 제작이 손쉽고 상기 음향 진동판(10)의 진폭을 조절하여 음압을 향상시키면서 음의 왜곡을 저감시키는 역할을 한다.

본 압전 스피커는 상기 압전층(50)의 하면으로 상기 패턴 전극(30)과 접속단자(40)를 둘러싸는 형태로 상기 음향 진동판(10)의 상면에 부착되는 합성수지 재질의 진폭조절판(60)을 더 포함한다. 상기 진폭조절판(60)은 상기 음향 진동판(10)의 진폭을 조절하여 음압을 향상시키면서 음의 왜곡을 저감시키는 역할을 한다. 이와 같은 상기 진폭조절판(60)은 실리콘이나 플라스틱 등과 같은 연성이나 강성을 가지는 합성수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 진폭조절판(60)은 필름 형태로 형성될 수도 있고, 액상의 합성수지 재질의 접착제를 도포하고 이를 경화시킴으로써 형성될 수도 있다. 이렇게 구성되는 상기 진폭조절판(60)은 상기 음향 진동판(10)의 상면으로 상기 패턴 전극(30)과 접속단자(40)를 고정시키는 역할도 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다할 것이다.

10 : 음향 진동판
11 : 돌출부
20 : 프레임
30 : 패턴 전극
31 : 전원연결부 32 : 절곡패턴부
33 : 직선패턴부
40 : 접속단자
50 : 압전층
60 : 진폭조절판

Claims (5)

1. 음향 진동판과;
   상기 음향 진동판을 둘러싸는 형태로 부착되는 프레임과;
   상기 음향 진동판의 상면에 회로 패턴으로 형성되고, 전기 신호를 인가하는 한 쌍의 패턴 전극과;
   상기 패턴 전극의 상면에 적어도 2개 이상으로 평평하게 부착되고, 통전 가능한 재질로 형성되는 접속단자와;
   상기 접속단자의 상면에 부착되고, 상기 패턴 전극을 통해 인가되는 전기 신호를 진동으로 변환하여 음향을 출력하는 압전층을; 포함하고,
   상기 패턴 전극은,
   상기 압전층에 대해 평면 상에서 상호 대칭되게 구비되는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 패턴 전극은,
   상기 프레임에 좌우 한 쌍씩 설치되는 전원연결부와,
   상기 전원연결부에 일단이 연결되고 타단이 상기 프레임의 내측으로 상기 음향 진동판의 상면에 90도로 절곡된 상태로 상호 대칭되게 형성되는 절곡패턴부와,
   상기 절곡패턴부의 끝단에서 90도로 절곡되어 상기 음향 진동판의 상면에 한 쌍의 직선 형태로 형성되고 상기 접속단자가 그 상면에 부착되는 직선패턴부를,
   포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 음향 진동판은,
   그 하면에 판형으로 돌출되게 형성되는 돌출부를,
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 압전 스피커는,
   상기 압전층의 하면으로 상기 패턴 전극과 접속단자를 둘러싸는 형태로 상기 음향 진동판의 상면에 부착되는 합성수지 재질의 진폭조절판을;
   더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.
   

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