KR101708327B1

KR101708327B1 - 외팔보 압전 스피커

Info

Publication number: KR101708327B1
Application number: KR1020150144863A
Authority: KR
Inventors: 안재우; 서동현
Original assignee: 부전전자 주식회사
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2017-02-20

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용해 진동판을 진동시켜서 음향을 재생하는 압전 스피커에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동판에 고정된 압전소자의 하나의 변을 상기 진동판이 고정되는 프레임에 고정하여 상기 압전소자의 일단에 고정부를 형성함으로써 상기 압전소자가 진동할 때 상기 고정부를 중심으로 상하로 진동하는 외팔보 구동을 하도록 하여 종래의 압전 스피커에 비해 구동력이 커지고 이상 진동을 고역대로 이동시켜서 보다 나은 음향 성능을 구현할 수 있는 외팔보 압전 스피커를 제공하는 것이다.

Description

외팔보 압전 스피커{CANTILEVER-TYPE PIEZOELECTRIC SPEAKER}

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

그러나 압전 스피커는 종래의 다이나믹 스피커에 비해 출력 음압이 낮고 저주파 재생이 어렵다는 단점이 있어 상용화에 어려움을 겪고 있다.

도 6은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 개략적인 종단면도이다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 압전 스피커는 진동판(10)과, 상기 진동판(10)을 둘러싸는 프레임(20)과, 상기 진동판(10)의 상면에 형성되는 패턴 전극(30)과, 상기 패턴 전극(30)의 상면에 형성되는 회로패턴(40)와, 상기 회로패턴(40)의 상면에 부착되는 압전소자(50)를 포함한다.

상기 진동판(10)은 상기 프레임(20)의 내측에 장착되는 것으로, 상기 압전소자(50)의 진동에 따라 진동되면서 음향을 출력하는 역할을 하고, 고무, 실리콘 및 우레탄 등과 같은 재질로 제작된다. 상기 프레임(20)은 상기 진동판(10)을 둘러싸는 형태로 부착되는 것으로, 상기 진동판(10)을 맞물어서 견고히 고정하는 역할을 하는 것이다. 상기 패턴 전극(30)은 상기 진동판(10)의 상면에 회로 패턴으로 한 쌍으로 형성되는 것으로, 상기 압전소자(50)에 전기 신호를 인가하는 역할을 한다. 그리고 상기 압전소자(50)는 PZT와 같은 다결정 세라믹뿐 아니라, PMN-PT, PZN-PT, PIN-[0038] 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 압전소자(50)는 평면상에서 볼 때 사각형뿐만 아니라, 원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.

도 7에는 종래 기술에 따른 압전 스피커의 평면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 압전 스피커(100)는, 상기 진동판(120)의 상면에 고정되는 압전소자(130)와 프레임(140) 사이에 일정한 간격으로 유격(135)이 형성되다. 즉, 상기 압전소자(130)는 어느 한 변도 프레임(140)에 고정되어 있지 않다.

그리고 상기 진동판(10)의 상면에 형성되는 한 쌍의 회로 패턴으로 이루어진 패턴 전극(170)은 상기 유격(135)을 가로질러 상기 압전소자(50)에 전기 신호를 인가하는 구조로 이루어져 있다.

따라서 상기 패턴 전극(175)을 통해서 상기 압전소자(130)에 소정의 전기 신호를 인가하면, 상기 압전소자(130)가 상하로 진동하고, 상기 압전소자(50)가 고정되어 있는 진동판(120)도 상하로 진동하여 소정의 음향을 재생하게 된다. 이때, 상기 압전소자(130)는 상기 프레임(140)에 고정되어 있지 않은 상태이고, 상기 진동판(120)은 상기 프레임(140)에 고정된 상태이므로, 상기 압전소자(130)와 진동판(120)은 도 8에서 보는 바와 같이, 가운데 부분이 큰 폭으로 진동하고 가장자리 쪽은 매우 작은 폭으로 진동하는 진동 패턴을 갖게 된다.

이러한 종래 압전 스피커(100)의 진동 패턴은 압전소자(130)와 진동판(120)의 진폭을 제한한다. 따라서 압전 스피커(100)의 출력 음압이 낮고 저주파의 재생이 원활하지 않은 문제가 있다. 또한, 종래의 압전 스피커(100)는 구리선이나 회로 패턴으로 이루어진 패턴 전극(170)이 유격(135)을 가로질러서 진동판(120)의 상면에 형성되어 있으므로 장기간의 사용 중에 상기 진동판(120)의 진동에 의해서 구리선이나 회로 패턴의 전부 혹은 일부가 손상되면서 쉽게 단락되는 문제점이 있었다.

(0001) 대한민국등록특허 10-1500559호 압전 스피커 (등록일: 2015.03.03)

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 음압 출력을 향상시키고 저주파의 재생이 원활한 외팔보 압전 스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 압전소자의 일 변을 프레임에 고정하고, 이 고정부를 중심으로 압전소자가 외팔보 구동을 하도록 함으로써 음압 출력을 향상시키고 저주파의 재생이 원활한 외팔보 압전 스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은. 압전소자의 일 변을 프레임에 고정하고 이 프레임에 고정된 고정부에 회로패턴을 형성함으로써 장기간 사용하여도 회로패턴이 손상되지 않는 외팔보 압전 스피커를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 슬림화가 가능한 외팔보 압전 스피커를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커는,

사각 판 형상의 진동판과; 상기 진동판의 가장자리를 고정하는 틀 형상의 프레임과; 상기 진동판의 상면에 부착되는 사각 판 형상의 압전소자;를 포함하되, 상기 압전소자의 하나의 변은 상기 프레임에 고정되어 고정부를 형성하고, 상기 압전소자의 나머지 세 개의 변은 상기 프레임 사이에 일정한 거리의 유격이 형성되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 압전소자는 상기 고정부를 중심으로 상하로 회동한다.

상기 압전소자의 고정부에 접속하는 연성회로기판을 더 포함한다.

상기 연성회로기판의 일단은 상기 압전소자의 고정부에 고정되고 타 단은 상기 프레임에 고정된다.

상기 연성회로기판에는 외부의 전기신호를 상기 압전소자에 인가하기 위한 회로패턴이 구비되고, 상기 고정부에는 상기 회로패턴과 대응하는 접속단자가 구비된다.

상기 프레임은, 사각 틀 형상의 하부프레임과; 하나의 변이 개방된 사각 틀 형상의 상부프레임;으로 이루어진다.

상기 압전소자의 고정부는 상기 상부프레임의 개방된 변에 위치한다.

상기 압전소자와 상기 프레임 사이에 형성된 유격에는 상기 진동판의 돔부가 위치한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 압전 스피커는, 압전소자의 하나의 변을 프레임에 고정하고 상기 고정부를 중심으로 상기 압전소자가 외팔보 구동을 하도록 함으로써 음압 출력을 향상시키고 저주파의 재생이 원활하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은. 압전소자의 하나의 변을 프레임에 고정하고 이 프레임에 고정된 고정부에 회로패턴을 형성함으로써 장기간 사용하여도 회로패턴이 손상되지 않아서 수명이 현저히 연장되고, 상대적으로 얇은 회로 패턴을 통해 소형화가 달성되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 압전 스피커는, 압전소자의 외팔보 구동에 의해서 음압 출력이 커지기 때문에 압전 스피커의 슬림화에 유리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커를 보여주는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 외팔보 압전 스피커의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 외팔보 압전 스피커의 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커의 외팔보 형태의 구동을 보여주는 설명도.
도 5는 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커의 부분 확대 단면도,
도 6은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 단면도,
도 7은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 평면도,
도 8은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 구동을 보여주는 설명도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커를 보여주는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 외팔보 압전 스피커의 단면도, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 외팔보 압전 스피커의 분해 사시도이다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 외팔보 압전 스피커(1)(이하 '압전 스피커'라 한다)는, 사각 판 형상의 진동판(20)과, 상기 진동판(20)의 가장자리를 고정하는 사각 틀 형상의 프레임(10)과, 상기 진동판(20)의 상면에 고정되는 사각 판 형상의 압전소자(30)를 포함한다.

특히, 상기 진동판(20)에 고정되는 압전소자(30)는 어느 하나의 변이 상기 프레임(10)에 고정된다. 이와 같이, 상기 프레임(10)에 고정되는 압전소자(30)의 단부를 고정부(50)라고 한다.

바람직하게, 상기 압전소자(30)는 상기 진동판(20)보다 작은 크기의 사각 판 형상으로 이루어지고, 상기 압전소자(30)의 하나의 변은 상기 프레임(10)에 고정되는 고정부(50)가 형성하며, 나머지 세 개의 변은 상기 프레임(10)과의 사이에는 일정 거리의 유격(35)을 형성되도록 상기 진동판(20)의 일 측면에 고정된다. 이때, 상기 고정부(50)는 접착제 등의 접착수단을 이용하여 프레임(10)에 고정된다.

따라서 상기 압전소자(30)에 외부의 전기신호가 인가되어 상하 방향으로 진동하려는 힘이 생길 때, 상기 압전소자(30)는 상기 프레임(10)에 고정되어 있는 고정부(50)를 중심으로 상하로 진동을 하게 된다. 즉, 본 발명의 압전 스피커(1)는, 상기 압전소자(30)의 고정부(50)를 중심으로 '외팔보 진동'을 하는 것을 특징으로 한다.

더욱 구체적으로, 상기 프레임(10)은 상기 진동판(20)을 고정한다. 바람직하게 상기 프레임(10)은 상기 진동판(20)의 하면에 결합하여 진동판(20)의 내 개의 면을 고정하는 하부프레임(10b)과, 상기 진동판(20)의 상면에 결합하여 상기 진동판(20)의 세 개의 변을 고정하는 상부프레임(10a)으로 이루어진다. 즉, 상기 하부프레임(10b)은 진동판(20)의 네 개의 변을 모두 고정할 수 있도록 사각 틀 형상으로 이루어지지만, 상기 상부프레임(10a)은 상기 진동판(20)의 세 개의 변만을 고정할 수 있도록 일 측면이 개방된 사각 틀 형상, 즉, “ㄷ”자 형상으로 이루어진다. 따라서 상기 압전소자(30)의 고정부(50)는 상기 상부프레임(10a)의 개방된 하나의 변에 위치하게 된다.

바람직하게 상기 진동판(10)은 하부프레임(10b)과 상부프레임(10a) 사이에 고정된다. 그리고, 상기 진동판(10)은 상기 압전소자(30)의 진동에 따라서 진동하여 음향을 생성할 수 있도록 고무, 실리콘 및 우레탄 등과 같은 소재로 이루어진다.

따라서 상기 압전소자(30)에 외부의 전기 신호가 인가되면, 상기 압전소자(30)의 하나의 변은 프레임(10)에 고정되어 있고, 나머지 세 개의 변은 프레임(10)에 고정되어 있지 않은 상태이므로 상기 압전소자(30)는 상기 고정부(50)를 중심으로 상하로 진동하게 된다.

본 발명에 따른 압전 스피커(1)의 외팔보 구동은, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 압전소자(50)의 고정부(50)를 중심으로 상하로 진동하는 구조이므로 압전소자(50)의 타 측면에서의 진폭이 커지게 된다. 이에 따라 본 발명의 압전 스피커(1)는 종래 압전 스피커의 진동 패턴에 비해서 음압 출력이 커지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 압전 스피커(1)는, 상기 압전소자(30)가 상기 고정부(50)를 중심으로 회동하므로 이상 진동이 고역대로 이동하여 음향 성능이 향상되는 효과가 있다. 즉, 본 발명에 따른 압전 스피커(1)는 종래의 압전 스피커에 비해서 음압이 고역대 쪽으로 이동하기 때문에 고역대 쪽에서 주로 발생하는 이상 진동이 고역대로 이동하는 효과가 있다.

이어, 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 압전소자(30)의 고정부(50)에는 연성회로기판(60)이 설치된다. 즉, 상기 연성회로기판(60)의 일 측은 상기 하부프레임(10b)의 상면에 부착되고, 타 측은 상기 압전소자(30)의 고정부(50) 하면에 고정된다. 즉, 상기 연성회로기판(60)은 압전소자(30)의 고정부(50)에 고정하여 일 측으로 일정한 길이 돌출되는 형태로 설치된다.

그리고 상기 연성회로기판(60)의 상면에는 압전소자(30)에 외부의 전기신호를 인가하기 위한 회로패턴(70)이 형성된다. 상기 회로패턴(70)은 상기 연성회로기판(60)의 상면에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 고정부(50) 하면에는 상기 회로패턴(70)과 대응하는 접속단자가 형성된다. 상기 접속단자는 상기 회로패턴(70)을 통해서 공급되는 전기신호를 상기 압전소자(30)에 인가하는 역할을 한다.

또한, 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 진동판(20)의 세 개의 변에는 상부 또는 하부로 돌출되는 돔부(25)가 형성된다. 상기 돔부(25)는 상기 프레임(10)과 압전소자(30)의 사이의 유격(35)에 위치하도록 형성되어 상기 진동판(20)의 상하 진동을 원활하게 한다.

따라서 상기 연상회로기판(60)의 회로패턴(70)를 통해 외부의 전기 신호가 상기 압전소자(30)에 인가되면, 상기 압전소자(30)는 고정부(50)를 중심으로 상하로 진동하고, 상기 압전소자(30)와 프레임(10) 사이에 형성된 돔부(25)는 상기 압전소자(30)가 원활하게 상하로 진동할 수 있게 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 압전 스피커(1)는 압전 소자(30)의 일 측에 형성된 고정부(50)가 프레임(10)에 고정되므로 상기 압전소자(30)가 상하로 진동할 때는 상기 고정부(50)를 중심으로 진동하는 외팔보 형태의 구동을 하며, 이러한 외팔보 형태의 구동은 진동판(20)의 진폭을 확대시켜서 구동력이 커지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 압전 스피커(1)는 상기 회로패턴(70)이 구비된 연성회로기판(60)이 상기 압전소자(30)의 고정부(30)와 하부프레임(10b)의 상면에 고정되어 있기 때문에 상기 압전소자(30)가 진동하더라도 상기 회로패턴(70)이 구비된 연성회로기판(60)은 상하로 진동하지 않는 구조이므로 장시간 사용하여도 회로패턴이 단락될 염려가 없게 된다.

아울러, 종래의 압전 스피커는 제품의 사이즈를 줄일 때 압전소자의 구동력이 함께 줄어들기 때문에 슬럼화에 한계가 있었지만 본 발명에 따른 압전 스피커(1)는 외팔보 구동에 의해서 구동력의 확보가 가능하므로 제품 사이즈의 축소하는 슬럼화에도 유리한 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능하다는 것은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

1: 외팔보 압전 스피커 10: 프레임
20: 진동판 25: 돔부
30: 압전소자 35: 유격
50: 고정부 60: 연성회로기판
70: 회로패턴

Claims

압전 스피커에 있어서,
사각 판 형상의 진동판과;
상기 진동판의 가장자리를 고정하는 사각 틀 형상의 프레임과;
상기 진동판의 상면에 부착되는 사각 판 형상의 압전소자;를 포함하되,
상기 압전소자의 하나의 변은 상기 프레임에 고정되고;
상기 압전소자의 나머지 세 개의 변은 상기 프레임과 사이에 일정한 거리의 유격을 형성하며;
상기 압전소자와 상기 프레임 사이에 형성된 유격에는 상기 진동판의 돔부가 위치하는 것을 특징으로 하는 외팔보 압전 스피커.
제1 항에 있어서,
상기 프레임에 고정되는 압전소자의 하나의 변에는 고정부가 형성되고, 상기 압전소자는 상기 고정부를 중심으로 상하로 진동하는 것을 특징으로 하는 외팔보 압전 스피커.
삭제
제2 항에 있어서,
상기 압전소자의 고정부에 접속하는 연성회로기판을 더 포함하고, 상기 연성회로기판의 일단은 상기 압전소자의 고정부에 고정되고 타 단은 상기 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 외팔보 압전 스피커.
삭제
제4 항에 있어서,
상기 연성회로기판에는 외부의 전기신호를 상기 압전소자에 인가하기 위한 회로패턴이 구비되고, 상기 고정부에는 상기 회로패턴과 대응하는 접속단자가 구비되는 것을 특징으로 하는 외팔보 압전 스피커.
사각 판 형상의 진동판과, 상기 진동판의 가장자리를 고정하는 사각 틀 형상의 프레임과. 상기 진동판의 상면에 부착되는 사각 판 형상의 압전소자;를 포함하되, 상기 압전소자의 하나의 변은 상기 프레임에 고정되고. 상기 압전소자의 나머지 세 개의 변은 상기 프레임과 사이에 일정한 거리의 유격을 형성되는 압전 스피커에 있어서,
상기 프레임은,
사각 틀 형상의 하부프레임과;
하나의 변이 개방된 사각 틀 형상의 상부프레임;으로 이루어지고,
상기 하부 프레임에 고정되는 압전소자의 하나의 변에는 고정부가 형성되고, 상기 고정부는 상기 상부프레임의 개방된 변에 위치하는 것을 특징으로 하는 외팔보 압전 스피커.
삭제