KR101575800B1 - 압전 소자 및 이를 구비하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 압전판과, 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉된 적어도 하나의 제 2 압전판을 포함하여 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 공진 주파수를 갖고, 제 1 및 제 2 압전판에 인가되는 신호에 따라 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 동작하는 압전 소자를 제시한다.

Description

압전 소자 및 이를 구비하는 전자기기{Piezoelectric device and electronic device having the same}
본 발명은 압전 소자에 관한 것으로, 특히 압전 음향 소자와 압전 진동 소자로 이용될 수 있는 압전 소자 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
과거의 휴대폰 단말기는 음성, 메시지 송수신 등의 무선통화기능 자체가 주된 목적이었지만, 근래에는 스마트폰(smart phone)이 발달하면서 무선통화 기능은 단순한 기능의 일부에 지나지 않고, 인터넷, 어플리케이션, TV, 네비게이션, SNS 등의 다양한 기능을 수행하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
따라서, 스마트폰의 다양한 기능을 편리하게 사용하기 위하여 스마트폰의 디스플레이부가 확대되고, 크기가 커지며, 인터넷 속도, 음성, 동작, 눈동자 인식 등의 빠르게 발전하는 기술력으로 사용자가 좀더 편리하게 스마트폰 단말기를 사용할 수 있도록 하며, 시장에서는 기업간의 치열한 경쟁으로 다양한 기능을 추가한 스마트폰 단말기가 빠르게 출시되고 있다.
그러나, 스마트폰의 다양한 기능을 구현하기 위하여 디스플레이가 커지게 되고, 그에 따라 스마트폰 단말기의 크기가 증가함에 따라 산책, 운동 등의 간편한 옷차림을 착용하는 경우에 휴대하기가 불편하고, 도난 및 분실의 문제가 발생하게 된다. 또한, 스마트폰 단말기를 가방 등에 넣어 소지하는 경우에는 수신, 발신 통화를 하거나 메시지 기능을 사용하기 위해 스마트폰 단말기를 꺼내서 사용하는 불편함이 있고, 가방에 소지하는 스마트폰 단말기의 진동이나 벨소리를 듣지 못하여 수신 전화 및 메시지를 받지 못하는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 신체에 장착 가능하도록 하는 기술, 즉 웨어러블(wearable) 기술이 개발되고 있다. 이러한 종래기술의 예로는 한국공개특허 제10-2009-0046306호 "밴드형 휴대 단말기"와 한국공개특허 제10-2012-0083804호 "팔찌 형태로 변형 가능한 휴대 단말기"가 제시되어 있다. 또한, 한국공개특허 제10-2013-0054309호 "신체장착형 보조 모바일기기 어셈블리"가 제시되어 있다. 이러한 종래 기술은 웨어러블 기기, 즉 보조 모바일 기기를 손목시계, 목걸이 등 형태로 휴대하게 된다.
본 발명은 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 이용될 수 있는 압전 소자를 제공한다.
본 발명은 인가되는 신호에 따라 압전 음향 소자와 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 동작될 수 있어 전자기기에 장착되어 음향 및 진동을 모두 발생시킬 수 있는 압전 소자를 제공한다.
본 발명은 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 이용될 수 있는 압전 소자를 장착하여 압전 소자가 차지하는 면적을 줄일 수 있는 전자기기를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 압전 소자는 제 1 압전판; 및 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉된 적어도 하나의 제 2 압전판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 공진 주파수를 갖는다.
상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 형상을 갖는다.
상기 제 1 압전판은 중앙 영역이 빈 틀 형상으로 마련된다.
상기 제 2 압전판은 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉되어 상기 제 1 압전판의 내측 영역에 마련된다.
상기 제 2 압전판은 소정 영역에 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부가 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역에 접촉된다.
상기 제 1 압전판의 소정 영역에 마련된 더미판을 더 포함하고, 상기 제 2 압전판이 상기 더미판과 연결된다.
상기 제 1 및 제 2 압전판의 적어도 일 영역에 마련된 로드를 더 포함한다.
상기 제 1 압전판과 상기 제 2 압전판 사이에 마련된 진동판을 더 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 전자기기는 제 1 압전판과, 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉된 적어도 하나의 제 2 압전판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 압전 소자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 압전판에 인가되는 신호에 따라 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 동작한다.
상기 전자기기는 이동 단말 본체와 이격되어 이동 단말의 보조 기능을 수행하며 신체 장착 가능하다.
상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 형상을 갖는다.
상기 제 1 압전판은 소정의 틀 형상으로 마련되고, 상기 제 2 압전판은 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역으로부터 상기 제 1 압전판 내측 영역에 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 압전판의 적어도 일 영역에 마련된 로드를 더 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 압전판 사이에 마련된 진동판을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 압전 소자는 서로 다른 공진 주파수를 갖는 적어도 둘 이상의 압전판을 포함한다. 이러한 본 발명의 실시 예들에 따른 압전 소자는 보조 모바일 기기 등의 전자기기 내에 마련되어 전자기기로부터 공급되는 신호에 따라 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 동작된다. 따라서, 본 발명에 따른 압전 소자를 보조 모바일 기기 등에 적용함으로써 음향 소자와 진동 소자를 각각 적용하는 종래에 비해 보조 모바일 기기에서 차지하는 면적을 줄일 수 있고, 그에 따라 보조 모바일 기기의 크기 및 무게를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명의 압전 소자는 접점의 구조, 형상 등을 변형하거나, 로드, 진동판 등을 적용하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 소자의 사시도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 압전 소자의 사시도.
도 5 내지 도 8는 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 압전 소자의 평면도.
도 9 및 도 10은 일반적인 압전 소자와 본 발명에 따른 압전 소자의 음압 특성을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 압전 소자의 진동 특성을 나타낸 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 소자의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 소자는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 적어도 일 영역과 접촉되어 마련된 제 2 압전판(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 압전판(110, 120)은 서로 다른 형상으로 마련될 수 있으며, 공진 주파수가 다를 수 있다.
제 1 압전판(110)은 소정의 폭을 갖고 내부가 빈 대략 직사각형의 틀(frame) 형상으로 마련된다. 물론, 제 1 압전판(110)은 직사각형의 틀 형상 뿐만 아니라 정사각형, 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 마련될 수도 있다. 이러한 제 1 압전판(110)은 기판과, 기판이 적어도 일면에 형성된 적어도 하나의 압전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 압전판(110)은 기판의 양면에 압전층이 형성된 바이모프 타입으로 형성될 수도 있고, 기판의 일면에 압전층이 형성된 유니모프 타입으로 형성될 수도 있다. 압전층은 적어도 일층이 적층 형성될 수 있는데, 바람직하게는 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 또한, 압전층의 상부 및 하부에는 각각 전극이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 압전층과 복수의 전극이 교대로 적층되어 제 1 압전판(110)이 구현될 수 있다. 여기서, 압전층은 예를 들어 PZT(Pb, Zr, Ti), NKN(Na, K, Nb), BNT(Bi, Na, Ti) 계열의 압전 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 압전층은 서로 다른 방향 또는 동일 방향으로 분극되어 적층 형성될 수 있다. 즉, 기판의 일면 상에 복수의 압전층이 형성되는 경우 각 압전층은 서로 반대 방향 또는 동일 방향의 분극이 교대로 형성될 수 있다. 한편, 기판은 압전층이 적층된 구조를 유지하면서 진동이 발생할 수 있는 특성을 갖는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 금속, 플라스틱 등을 이용할 수 있다. 그런데, 제 1 압전판(110)은 압전층과 이물질인 기판을 이용하지 않을 수 있다. 즉, 제 1 압전판(110)은 중심부에 분극되지 않은 압전층이 마련되고, 그 상부 및 하부에 서로 다른 방향으로 분극된 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 한편, 제 1 압전판(110)의 적어도 일 영역에는 구동 신호가 인가되는 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 전극 패턴은 제 1 압전판(110)의 상부면 또는 하부면의 가장자리에 마련될 수 있다. 전극 패턴은 서로 이격되어 적어도 둘 이상 형성될 수 있고, 연결 단자(미도시)와 연결되어 이를 통해 전자기기, 예를 들어 보조 모바일 기기에 연결될 수 있다. 이러한 제 1 압전판(110)은 전자기기를 통해 인가되는 신호, 즉 교류 전원에 따라 압전 음향 소자 또는 압전 진동 소자로 구동될 수도 있다.
제 2 압전판(120)은 제 1 압전판(110)과 다른 형상으로 제작되어 제 1 압전판(110)의 적어도 일 영역과 접촉된다. 예를 들어, 제 2 압전판(120)은 소정의 폭 및 길이를 갖는 바 형상으로 마련되며, 제 1 압전판(110)의 일 영역과 접촉되어 틀 형상의 제 1 압전판(110) 내의 공간에 마련될 수 있다. 즉, 제 1 압전판(110)이 서로 대향되는 두 장변 및 두 단변을 갖는 대략 직사각형의 틀 형상으로 마련되고, 제 2 압전판(120)이 제 1 압전판(110)의 적어도 일 영역에 접촉되어 제 1 압전판(110)의 내측으로 마련될 수 있다. 여기서, 제 2 압전판(120)의 두께는 제 1 압전판(110)과 같을 수도 있고, 다를 수도 있다. 또한, 제 2 압전판(120)은 제 1 압전판(110)과 동일 공정으로 형성된 후 소정 영역이 제거되어 제작될 수도 있고, 서로 다른 공정으로 형성된 후 접착되어 제작될 수도 있다. 즉, 대략 직사각형의 판에서 제 1 압전판(110)과 제 2 압전판(120) 사이의 영역이 제거되어 압전 소자가 구현될 수 있고, 그에 따라 제 1 및 제 2 압전판(110, 120)의 두께가 같을 수 있다. 또한, 틀 형상의 제 1 압전판(110)을 형성한 후 제 1 압전판(110) 상의 적어도 일 영역에 바 형상으로 형성된 제 2 압전판(120)을 접착시켜 제 1 압전판(110) 내에 제 2 압전판(120)이 마련된 압전 소자를 제작할 수도 있다. 한편, 제 1 압전판(110)과 제 2 압전판(120) 사이 공간의 면적과 제 2 압전판(120)의 면적은 5:1 내지 1:5의 비율을 가질 수 있다. 제 1 압전판(110)과 제 2 압전판(120) 사이 공간의 면적과 제 2 압전판(120)의 면적의 비율을 조절함으로써 압전 소자의 공진 주파수를 조절할 수 있다. 이러한 제 2 압전판(120)은 기판과, 기판의 적어도 일면에 형성된 압전층을 포함할 수 있다. 즉, 제 2 압전판(120)은 제 1 압전판(110)과 동일한 적층 구조로 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 2 압전판(120)은 기판의 양면에 압전층이 형성된 바이모프 타입으로 형성될 수도 있고, 기판의 일면에 압전층이 형성된 유니모프 타입으로 형성될 수도 있다. 압전층은 적어도 일층이 적층 형성될 수 있는데, 바람직하게는 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 또한, 압전층의 상부 및 하부에는 각각 전극이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 압전층과 복수의 전극이 적층되어 제 2 압전판(120)을 구현할 수 있다. 또한, 압전층은 서로 다른 방향 또는 동일 방향으로 분극되어 적층 형성될 수 있다. 즉, 기판의 일면 상에 복수의 압전층이 형성되는 경우 각 압전층은 서로 반대 방향 또는 동일 방향의 분극이 교대로 형성될 수 있다. 한편, 기판은 압전층이 적층된 구조를 유지하면서 진동이 발생할 수 있는 특성을 갖는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 금속, 플라스틱 등을 이용할 수 있다. 그런데, 제 2 압전판(120)은 압전층과 이물질인 기판을 이용하지 않을 수 있다. 즉, 제 2 압전판(120)은 중심부에 분극되지 않은 압전층이 마련되고, 그 상부 및 하부에 서로 다른 방향으로 분극된 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 한편, 제 2 압전판(120)의 소정 영역, 예를 들어 제 1 압전판(110)과 중첩되는 영역의 상부면에는 구동 신호가 인가되는 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 전극 패턴은 서로 이격되어 적어도 둘 이상 형성될 수 있고, 연결 단자(미도시)와 연결되어 이를 통해 전자기기, 예를 들어 보조 모바일 기기에 연결될 수 있다. 이러한 제 2 압전판(120)은 전자기기를 통해 인가되는 신호, 즉 교류 전원에 따라 압전 음향 소자 또는 압전 진동 소자로 구동될 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 소자는 대략 틀 형상의 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 적어도 일 영역과 접촉되어 제 1 압전판(110) 내의 공간에 마련된 제 2 압전판(120)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 압전 소자는 적어도 둘 이상의 압전판(110, 120)이 적어도 하나의 접점을 갖도록 마련될 수 있다. 이때, 적어도 둘 이상의 압전판(110, 120)은 서로 다른 형상을 갖고, 서로 다른 공진 주파수를 가질 수 있다. 이러한 압전 소자는 전자기기, 예를 들어 스마트폰에 마련되거나, 스마트폰과 이격되어 스마트폰의 보조 기능을 수행하는 보조 모바일 기기, 즉 신체 장착 가능한 웨어러블 기기 내에 마련될 수 있고, 전자기기로부터 공급되는 신호에 따라 압전 스피커 및 압전 액추에이터의 적어도 어느 하나로 동작할 수 있다. 즉, 압전 음향 소자 또는 압전 진동 소자로 동작할 수 있고, 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자로 동시에 동작할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예는 서로 다른 형상 및 공진 주파수를 갖는 제 1 및 제 2 압전판(100, 300)이 진동판(200)을 사이에 두고 마련되고 보조 모바일 기기 등의 전자기기에 적용되어 음향 및 진동을 발생시키는 복합 소자이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른 압전 소자의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 두 영역과 접촉되어 제 1 압전판(110) 내의 공간에 마련된 제 2 압전판(120)을 포함한다. 즉, 제 2 압전판(120)은 제 1 압전판(110) 사이의 공간에 마련되고 제 2 압전판(120)의 장변 중앙부로부터 두 영역의 돌출부(122)가 형성되어 제 1 압전판(110)의 장변과 접촉된다. 도 1의 일 실시 예와 비교하여, 도 1의 일 실시 예는 제 2 압전판(120)의 일 단변이 제 1 압전판(110)과 접촉되었지만, 도 2의 다른 실시 예는 제 2 압전판(120)의 장변 두 영역이 제 1 압전판(110)과 접촉된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 영역과 접촉되어 제 1 압전판(110) 내의 공간에 마련된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)을 포함할 수 있다. 즉, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)은 제 1 압전판(110)의 장변 중앙부에서 서로 이격되어 마련되고, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 소정 영역, 예를 들어 제 1 압전판(110)의 장변 중앙부에 대응하는 영역으로두터 두 영역의 돌출부(122a, 122b)가 형성되어 제 1 압전판(110)과 접촉된다. 도 3의 또다른 실시 예는 도 2의 다른 실시 예와 비교하여 제 1 압전판(110)과 접촉되는 영역의 중앙부가 절개되어 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)이 형성된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 압전 소자는 대략 원형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 영역과 접촉되어 제 1 압전판(110) 내의 공간에 마련된 제 1 압전판(120)을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 압전 소자는 원형으로 마련될 수 있다. 또한, 제 2 압전판(120)은 원형으로 마련되고, 제 2 압전판(120)의 일 영역이 연장되어 제 1 압전판(110)의 소정 영역에 접촉될 수 있다. 물론, 제 1 압전판(110)과 제 2 압전판(120)이 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 압전판(110)이 원형으로 마련되고 제 2 압전판(120)이 사각형으로 마련될 수도 있다.
한편, 본 발명의 압전 소자는 형상을 다양하게 변경할 수 있고, 그에 따라 다양한 주파수 특성을 얻을 수 있다. 이러한 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 압전 소자를 도 5에 도시하였다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 단변과 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110)의 공간 내에 마련된 제 1 압전판(120)을 포함한다. 또한, 제 1 압전판(110)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성되고, 제 2 압전판(120)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(121, 122)이 형성된다. 제 1 압전판(110)의 전극 패턴(111, 112)에는 서로 다른 극성의 교류 전원이 인가될 수 있고, 제 2 압전판(120)의 전극 패턴(121, 122)에도 서로 다른 극성의 교류 전원이 인가될 수 있다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 장변의 소정 영역 사이에 마련된 더미판(115)과, 더미판(115) 상에 접촉되며 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2 압전판(120)를 포함한다. 더미판(115)은 예를 들어 서로 대향되는 두 장변의 중앙부 사이에 소정의 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 더미판(115)은 제 1 압전판(110)과 동일한 적층 구조로 형성되어 인가되는 전압에 따라 진동할 수 있다. 그러나, 더미판(115)은 분극되지 않아 진동하지 않을 수도 있다. 여기서, 더미판(115)은 제 1 압전판(110)의 폭으로 형성될 수 있고, 그보다 넓은 폭 또는 좁은 폭으로 형성될 수도 있다. 그리고, 제 2 압전판(120)은 중앙부가 더미판(115) 상에 접촉될 수 있다. 즉, 제 2 압전판(120)는 중앙부가 더미판(115) 상에 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110) 내의 영역에 마련될 수 있다. 또한, 제 1 압전판(110)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성되고, 제 2 압전판(120)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(121, 122)이 형성되어 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다.
도 5(c)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 장변의 소정 영역, 예를 들어 중앙부 사이에 마련된 더미판(115)과, 더미판(115)으로부터 서로 반대 방향으로 마련된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)을 포함할 수 있다. 즉, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)은 더미판(115)의 두 측면 또는 상면에 이격되어 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 각각 형성될 수 있다. 그리고, 제 2 압전판(120a)의 상면에는 적어도 두개의 전극 패턴(121a, 122a)이 형성되고, 제 3 압전판(120b)의 상면에도 적어도 두개의 전극 패턴(121b, 122b)이 형성된다. 각각의 전극 패턴에는 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다. 또한, 제 1 압전판(110)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성되어 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다.
도 5(d)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 단변으로부터 제 1 압전판(110)의 장변 방향을 따라 연장 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)을 포함할 수 있다. 즉, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)이 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 단변의 상면 또는 측면으로부터 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 형성되며, 제 1 압전판(110) 내의 중앙 영역에서 소정 간격 이격되어 마련된다. 여기서, 제 2a 압전판(120a)의 상면에는 적어도 두개의 전극 패턴(121a, 122a)이 형성되고, 제 2b 압전판(120b)의 상면에도 적어도 두개의 전극 패턴(121b, 122b)이 형성된다. 각각의 전극 패턴에는 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다. 또한, 제 1 압전판(110)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성되어 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다.
또한, 본 발명의 압전 소자는 적어도 일 영역에 로드(load)를 마련하여 진동력을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 주파수 특성이 다양하게 변경될 수 있다. 로드는 그 무게 및 위치, 형태를 다양하게 변형할 수 있고, 그에 따라 다양하게 진동력을 구현할 수 있다. 이러한 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 압전 소자를 도 6에 도시하였다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 단변의 소정 영역과 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2 압전판(120)을 포함할 수 있고, 제 1 압전판(110)과 접촉되지 않는 제 1 압전판(120)의 일 단부에 로드(150)가 마련될 수 있다.
도 6(b)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대향되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115) 상에 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2 압전판(120)과, 제 2 압전판(120)의 서로 대향되는 두 단부에 각각 마련된 로드(150a, 150b)를 포함한다. 즉, 로드(150a)는 제 2 압전판(120)의 교류 전원이 인가되는 전극 패턴(121, 122) 상에 마련될 수 있다.
도 6(c)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대항되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115)의 두 측면과 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 더미판(115)과 접촉되지 않는 서로 대향되는 두 단부에 형성된 로드(150a, 150b)를 포함한다. 그리고, 제 2a 압전판(120a)의 상면에는 적어도 두개의 전극 패턴(121a, 122a)이 형성되고, 제 2b 압전판(120b)의 상면에도 적어도 두개의 전극 패턴(121b, 122b)이 형성된다. 즉, 로드(150a, 150b)는 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 교류 전원이 인가되는 전극 패턴(321a, 322a, 321b, 322b) 상에 마련될 수 있다. 또한, 제 1 압전판(110)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성된다, 각각의 전극 패턴에는 서로 다른 극성의 교류 전원이 각각 인가될 수 있다.
도 6(d)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 단변으로부터 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 형성되며 제 1 압전판(110) 내의 중앙 영역에서 소정 간격 이격되어 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 단부에 형성된 로드(150a, 150b)을 포함한다. 그리고, 제 2a 압전판(120a)의 상면에는 적어도 두개의 전극 패턴(121a, 122a)이 형성되고, 제 2b 압전판(120b)의 상면에도 적어도 두개의 전극 패턴(121b, 122b)이 형성된다. 즉, 로드(150a, 150b)은 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 교류 전원이 인가되지 않은 영역 마련될 수 있다. 또한, 제 1 압전판(310)의 상면에 적어도 두개의 전극 패턴(111, 112)이 형성된다, 각각의 전극 패턴에는 서로 다른 극성의 교류 전원이 인가될 수 있다.
또한, 로드는 제 2 압전판(120) 뿐만 아니라 제 1 압전판(110)의 소정 영역에도 형성될 수 있는데, 제 1 및 제 2 압전판(110, 120)에 로드가 형성된 압전 소자를 도 7에 도시하였다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 단변의 소정 영역에 마련되어 제 1 압전판(110) 내의 공간에 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2 압전판(120)을 포함할 수 있고, 제 2 압전판(120)의 제 1 압전판(110)과 접촉되지 않는 일 단부에 로드(150)가 마련되고, 제 1 압전판(110)의 모서리 영역에 복수의 로드(151, 152, 153, 154)가 마련될 수 있다.
도 7(b)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대향되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115) 상에 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110) 내의 영역에 형성된 제 2 압전판(120)과, 제 2 압전판(120)의 두 단부에 마련된 로드(150a, 150b)와, 제 1 압전판(110)의 모서리 영역에 마련된 복수의 로드(151, 152, 153, 154)를 포함할 수 있다.
도 7(c)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대항되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115)의 두 측면과 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110) 내의 영역에 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 단부에 마련된 로드(150a, 150b)와, 제 1 압전판(110)의 모서리 영역에 마련된 복수의 로드(151, 152, 153, 154)를 포함할 수 있다.
도 7(d)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 단변으로부터 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 형성되며 제 1 압전판(110) 내의 중앙 영역에서 소정 간격 이격되어 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 단부에 마련된 로드(150a, 150b)와, 제 1 압전판(110)의 모서리 영역에 마련된 복수의 로드(151, 152, 153, 154)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 압전 소자는 적어도 일 영역에 진동판를 마련하여 진동력을 증가시킬 수 있고, 그에 따라 주파수 특성이 다양하게 변경될 수 있다. 진동판은 폴리머, 금속, 실리콘 등의 재질을 이용할 수 있으며, 진동판의 크기를 다양화할 수 있고, 그에 따라 다양하게 진동력을 구현할 수 있다. 이러한 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 압전 소자를 도 8에 도시하였다.
도 8(a)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 일 단변의 소정 영역에 마련되어 제 1 압전판(110) 내에 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 마련된 제 2 압전판(120)을 포함할 수 있고, 제 2 압전판(120)의 제 1 압전판(110)과 접촉되지 않는 일 단부와 제 1 압전판(110)의 단변 사이에 마련된 진동판(160)을 포함할 수 있다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대향되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115) 상에 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110) 내의 영역에 형성된 제 2 압전판(120)과, 제 2 압전판(120)의 두 단부와 제 1 압전판(110) 사이에 마련된 진동판(160a, 160b)를 포함할 수 있다. 즉, 진동판(160a, 160b)은 제 2 압전판(120)의 각 단부와 제 1 압전판(110) 사이를 연결하도록 마련될 수 있다.
도 8(c)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖고 서로 대항되는 일 장변 및 타 장변 사이에 더미판(115)이 형성된 제 1 압전판(110)과, 더미판(115)의 두 측면과 접촉되어 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 제 1 압전판(110) 내의 영역에 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 단부와 제 1 압전판(110) 사이에 마련된 각각 진동판(160a, 160b)을 포함한다.
도 8(d)에 도시된 바와 같이, 압전 소자는 대략 직사각형의 틀 형상을 갖는 제 1 압전판(110)과, 제 1 압전판(110)의 서로 대향되는 두 단변으로부터 제 1 압전판(110)의 장변 방향으로 형성되며 제 1 압전판(110) 내의 중앙 영역에서 소정 간격 이격되어 형성된 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)과, 제 2a 및 제 2b 압전판(120a, 120b)의 단부 사이에 마련된 진동판(160)을 포함할 수 있다. 즉, 진동판(160)은 제 2a 및 제 2b 압전판(120, 120b)의 제 1 압전판(110)과 접촉되지 않는 각각의 단부 사이에 이들을 연결하도록 마련될 수 있다.
도 9는 종래의 압전 소자의 음압 특성을 나타낸 그래프이고, 도 10은 본 발명의 압전 소자의 음압 특성을 나타낸 그래프이다. 즉, 종래의 압전 소자는 본 발명의 제 1 압전판의 내부가 채워진 형태로서 소정의 두께를 갖는 대략 직사각형의 판 형상을 갖고, 본 발명의 압전 소자는 제 1 및 제 2 압전판이 결합된 형태를 갖는다. 종래의 압전 소자는 도 9에 도시된 바와 같이 공진 주파수가 1.12㎑이고 약 82dB의 음압 특성을 나타낸다. 그러나, 제 1 및 제 2 압전판이 결합된 본 발명에 따른 압전 소자는 도 10에 도시된 바와 같이 공진 주파수가 150㎐이고 약 60dB의 음압 특성을 나타낸다. 또한, 본 발명의 압전 소자는 210㎐ 및 500㎐에서도 공진 주파수가 발생된다. 따라서, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 적어도 둘 이상의 압전판을 결합함으로써 적어도 둘 이상의 공진 주파수가 발생될 수 있으며, 종래보다 낮은 수백㎐의 공진 주파수를 얻을 수 있다. 따라서, 보조 모바일 기기 등의 전자기기에 음향 소자로 이용될 수 있다. 또한, 도 11은 본 발명의 압전 소자의 진동 특성을 도시한 그래프로서, 228㎐의 공진 주파수에서 약 2.2G의 출력을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 압전 소자는 보조 모바일 기기 등의 전자기기에서 진동 소자로 이용될 수 있다. 결국, 본 발명의 압전 소자는 보조 모바일 기기 등의 전자기기에서 음향 소자 및 진동 소자로 선택적으로 이용될 수 있다.
본 발명은 상기에서 서술된 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 상기의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.
110 : 제 1 압전판 120 : 제 2 압전판
150 : 로드 160 : 진동판

Claims (14)

  1. 제 1 압전판; 및
    상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉된 적어도 하나의 제 2 압전판을 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 공진 주파수를 갖고,
    상기 제 1 압전판은 중앙 영역이 빈 틀 형상으로 마련되며, 상기 제 2 압전판은 상기 제 1 압전판의 내측 영역에서 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉되어 마련된 압전 소자.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 2 압전판은 소정 영역에 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부가 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역에 접촉된 압전 소자.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 압전판의 소정 영역에 마련된 더미판을 더 포함하고, 상기 제 2 압전판이 상기 더미판과 연결된 압전 소자.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전판의 적어도 일 영역에 마련된 로드를 더 포함하는 압전 소자.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 압전판과 상기 제 2 압전판은 타 영역에서 이격되고, 이격된 영역의 적어도 일부에 상기 제 1 및 제 2 압전판과 접촉되도록 마련된 진동판을 더 포함하는 압전 소자.
  9. 제 1 압전판과, 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉된 적어도 하나의 제 2 압전판을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 압전판은 서로 다른 공진 주파수를 갖는 압전 소자를 포함하고,
    상기 제 1 압전판은 중앙 영역이 빈 틀 형상으로 마련되며, 상기 제 2 압전판은 상기 제 1 압전판의 내측 영역에서 상기 제 1 압전판의 적어도 일 영역과 접촉되어 마련되고,
    상기 제 1 및 제 2 압전판에 인가되는 신호에 따라 압전 음향 소자 및 압전 진동 소자의 적어도 어느 하나로 동작하는 전자기기.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전자기기는 이동 단말 본체와 이격되어 이동 단말의 보조 기능을 수행하며 신체 장착 가능한 전자기기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전판의 적어도 일 영역에 마련된 로드를 더 포함하는 전자기기.
  14. 청구항 10 또는 청구항 13에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전판 사이에 마련된 진동판을 더 포함하는 전자기기.
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