KR102002805B1 - 휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛을 포함하는 하우징 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 압전 스피커 유닛은, 휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛으로서, 플레이트; 상기 플레이트의 중앙 부위에 부착되는 압전체; 및 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 지지하며 안쪽에 상기 플레이트가 변형될 수 있는 공간을 제공하는 테두리형의 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재에는, 일측은 상기 공간과 연통되고 타측은 상기 지지부재의 바깥쪽과 연통되어 상기 플레이트의 진동에 의해 상기 공간 내에 발생하는 음향이 상기 지지부재의 바깥쪽으로 방출되도록 하는 적어도 하나의 개구가 형성된다.

Description

휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛을 포함하는 하우징 조립체{Housing assembly comprising piezoelectric speaker unit to be installed on mobile terminal}

본 발명은 압전 스피커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛을 포함하는 하우징 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 스피커란 전기 신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사하는 음향장치로서, 음악재생용이나 음성용으로는 비교적 성능이 좋은 다이나믹 스피커가 널리 사용된다. 다이나믹 스피커는 영구자석의 자기장 내에 있는 코일에 음성신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용한다. 이러한 다이나믹 스피커는 코일 및 영구자석을 실장하기 위한 공간, 특히 두께 방향으로 충분한 공간을 필요로 한다.

그런데 최근에 스마트폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 휴대단말이 소형화, 박형화되어감에 따라, 이러한 휴대단말에 장착될 수 있도록 공간을 덜 차지하는 스피커가 요구되고 있다. 이에, 상기 다이나믹 스피커의 대안으로 보다 얇은 두께로 구현이 가능한 압전 스피커가 대두되고 있다.

압전 스피커는, 얇은 플레이트에 부착된 압전체에 전기적 신호를 인가하면 이에 연동하여 압전체가 신장 및 수축함에 따라 플레이트가 상하로 굴곡 운동을 함으로써 소리가 발생되는 원리를 이용한다. 이러한 압전 스피커는 코일 및 영구자석이 필요하지 않으므로 보다 작고 얇은 스피커의 구현이 가능하다.

그러나 압전 스피커는 상대적으로 저역대의 성능이 떨어지고 고역대에서 과도한 음압 특성을 띠어 전체적으로 고른 음역대의 음질 특성을 갖지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서 압전 스피커는 일정 수준 이상의 음질이 요구되는 휴대단말에는 아직까지는 널리 채용되지 못하고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛으로서 보다 개선된 음질 특성을 가지는 압전 스피커 유닛을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압전 스피커 유닛은, 휴대단말에 장착되기 위한 압전 스피커 유닛으로서, 플레이트; 상기 플레이트의 중앙 부위에 부착되는 압전체; 및 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 지지하며 안쪽에 상기 플레이트가 변형될 수 있는 공간을 제공하는 테두리형의 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재에는, 일측은 상기 공간과 연통되고 타측은 상기 지지부재의 바깥쪽과 연통되어 상기 플레이트의 진동에 의해 상기 공간 내에 발생하는 음향이 상기 지지부재의 바깥쪽으로 방출되도록 하는 적어도 하나의 개구가 형성된다.

상기 개구는 상기 휴대단말의 하우징의 측면에 형성된 적어도 하나의 스피커 홀과 연통되도록 형성될 수 있다.

상기 스피커 홀은 복수 개 형성되고, 상기 개구는 복수 개의 상기 스피커 홀과 연통되도록 일체로 형성될 수 있다.

상기 스피커 홀은 복수 개 형성되고, 상기 개구는 복수 개의 상기 스피커 홀과 각각 연통되도록 복수 개 형성될 수 있다.

상기 개구는 상기 지지부재의 상측 또는 하측으로 개방된 홈 형상일 수 있다.

상기 개구는 상기 지지부재의 측면을 관통하는 홀 형상일 수 있다.

상기 압전 스피커 유닛은 상기 지지부재와 상기 플레이트 사이에 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 형성되는 테두리형의 접착제층을 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 압전 스피커 유닛이 장착된 휴대 단말의 하우징에 있어서, 상기 하우징은 내측의 바닥면 및 적어도 하나의 스피커 홀이 형성된 측면을 가지며, 상기 압전 스피커 유닛은, 플레이트; 상기 플레이트의 중앙 부위에 부착되는 압전체; 및 상기 바닥면에 부착되고 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 지지하며 안쪽에 상기 플레이트가 변형될 수 있는 공간을 제공하는 테두리형의 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재에는, 일측은 상기 공간과 연통되고 타측은 상기 휴대단말의 하우징의 측면에 형성된 적어도 하나의 스피커 홀과 연통되도록 형성되어 상기 플레이트의 진동에 의해 상기 공간 내에 발생하는 음향이 상기 스피커 홀을 통해 방출되도록 하는 적어도 하나의 개구가 형성된다.

상기 지지부재의 상기 개구가 형성된 측면은 상기 하우징의 상기 스피커 홀이 형성된 내측면과 맞닿을 수 있다.

상기된 본 발명에 의하면, 압전체가 부착된 플레이트의 가장자리를 따라 지지하며 그 안쪽에 플레이트가 변형될 수 있는 공간을 제공하는 지지부재에, 일측은 상기 공간과 연통되고 타측은 상기 지지부재의 바깥쪽과 연통되는 적어도 하나의 개구를 형성함으로써, 플레이트의 진동에 의해 공간 내에 발생하는 음향이 개구를 통해 지지부재의 바깥쪽으로 방출되도록 한다. 이렇게 방출되는 음향은 플레이트의 위쪽으로 발생하는 음향에 비하여 저역대는 보강되고 고역대는 억제된 음향으로서 보다 고른 음역대의 음질 특성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 압전 스피커 유닛이 휴대단말에 장착된 모습을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예로부터 변형된 다른 실시예에 따라 지지부재에 형성된 개구의 형태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예로부터 변형된 다른 실시예에 따라 지지부재에 형성된 개구의 형태를 나타낸다.
도 8은 전형적인 압전 스피커 유닛에서 플레이트의 위쪽으로 음향이 발생하는 모습(a)과, 본 발명의 실시예들에 따라 지지부재에 형성된 개구를 통해 지지부재의 측면으로 음향이 방출되는 모습(b)을 비교한 도면이다.
도 9는 도 8의 (a)와 (b)의 경우에 수집되는 음향의 주파수 특성을 비교한 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 압전 스피커 유닛(100)이 장착된 휴대단말의 하우징 조립체를 나타낸다.

휴대단말은 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, PMP(portable multimedia player) 등 스피커가 장착될 수 있는 일체의 휴대 가능한 단말을 포함한다.

휴대단말의 하우징(10)은 압전 스피커 유닛(100), 회로기판(미도시) 등 각종 부품이 실장되는 내부공간과 내측의 바닥면(10a)을 가지며, 하우징(10)의 측면(10b)에는 하나 이상의 스피커 홀(10c)이 관통 형성된다. 하우징(10)의 상부는 커버, 디스플레이 패널, 또는 글라스 패널 등에 의해 덮혀질 수 있다.

압전 스피커 유닛(100)은 한 측면이 하우징(10)의 내측면들 중 스피커 홀(10c)이 형성된 내측면과 맞닿도록 실장된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 하우징(10)을 덮는 커버, 디스플레이 패널, 또는 글라스 패널 등에 의해 압전 스피커 유닛(100)의 위쪽으로 발생하는 음향이 하우징(10)의 바깥으로 방출되는 것은 억제하고, 그 대신 음향이 압전 스피커 유닛(100)의 측면으로부터 방출되어 결국 하우징(10)의 스피커 홀(10c)을 통해 방출되도록 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 도면들로서, 도 2는 분해 사시도를, 도 3은 단면도를 나타낸다.

본 실시예에 따른 압전 스피커 유닛은, 플레이트(110), 플레이트(110)의 일면의 중앙 부위에 부착되는 압전체(120), 하우징(10)의 바닥면(10a)에 부착되어 플레이트(110)를 지지하는 지지부재(130), 플레이트(110)와 지지부재(130) 사이의 접착제층(140)을 포함한다.

플레이트(110)는 전형적으로 사각 형태로서 금속재 또는 폴리머재로 이루어질 수 있으며, 금속재인 경우 예컨대 스테인레스 등으로, 폴리머재인 경우 예컨대 PEN, TPU, PET 등으로 이루어질 수 있다. 폴리머재 플레이트(110)의 경우, 플레이트(110)의 상부와 하부에 각각 가장자리를 따라 테두리형의 프레임이 부착될 수도 있다.

압전체(120)는 수정, 전기석(tourmaline), 로셸염(Rochelle salt), 타이타늄산바륨(barium titanate), 인산이수소암모늄(Monoammonium Phosphate), 타타르산에틸렌다이아민 등의 압전성이 뛰어난 재료를 이용하여 제작될 수 있다. 압전체(120)는 플레이트(110)에 접착제(미도시)에 의해 부착될 수 있다.

지지부재(130)는 플레이트(110)의 일면의 가장자리를 따라 지지하며 그 안쪽에 플레이트(110)가 변형될 수 있는 공간(S)을 제공하도록 플레이트(110)의 일면의 가장자리를 따라 사각 테두리형으로 형성된다. 압전체(120)에 전기적 신호가 인가되면, 이에 연동하여 압전체(120)가 신장하고 수축함에 따라 플레이트(110)가 상하로 진동함으로써 음향이 발생하게 된다.

접착제층(140)은 지지부재(130)와 플레이트(110)를 접착하는 역할을 하는 것으로, 지지부재(130)와 마찬가지로 플레이트(110)의 일면의 가장자리를 따라 사각 테두리형으로 형성된다.

플레이트(110)가 상하로 굴곡 운동을 함에 따라 플레이트(110)의 위 및 아래로 음향이 발생하게 된다. 전형적인 스피커 구조라면 플레이트(110)의 위로 발생하는 음향이 방출되도록 하우징(10)을 덮는 커버(미도시)의 플레이트(110) 위쪽 부분에 스피커 홀을 형성하거나, 하우징(10)의 측면(10b)의 플레이트(110) 위쪽에 대응하는 부분에 스피커 홀을 형성하는 것을 생각할 수 있다.

그러나 본 발명의 실시예에 의하면, 하우징(10)을 덮는 커버, 디스플레이 패널, 또는 글라스 패널 등에 의해 플레이트(110)의 위쪽으로 발생하는 음향이 하우징(10)의 바깥으로 방출되는 것은 억제하고, 플레이트(110) 아래의 공간(S) 내에 발생하는 음향이 지지부재(130)의 바깥쪽으로 방출되도록 지지부재(130)의 네 측면 중 하우징(10)의 내측면과 맞닿는 측면에 적어도 하나의 개구(130c)를 형성한다. 여기서 개구(130c)는 하우징(10)의 측면(10b)에 형성된 스피커 홀(10c)과 연통되도록 형성됨으로써 플레이트(110) 아래의 공간(S) 내에 발생하는 음향이 개구(130c)와 스피커 홀(10c)을 통해 하우징(10)의 바깥으로 방출된다.

본 발명의 제1 실시예에서 개구(130c)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 스피커 홀(10c)과 각각 연통되도록 복수 개 형성되며, 지지부재(130)의 상측으로 개방된 홈 형상일 수 있다. 이와 달리 개구(130c)는 지지부재(130)의 하측으로 개방된 홈 형상일 수도 있다.

지지부재(130)의 윗면은 스피커 홀(10c)의 윗면과 동일 면상이거나 그보다 위쪽에 형성되고, 플레이트(110)의 일 측면은 스피커 홀(10c)이 형성된 하우징(10)의 내측면과 맞닿도록 배치됨으로써 플레이트(110)의 위쪽 공간과 스피커 홀(10c)은 공간적으로 격리될 수 있다. 그러면 플레이트(110)의 위쪽으로 발생하는 음향이 스피커 홀(10c)을 통해 하우징(10)의 바깥으로 방출되는 것이 억제된다.

플레이트(110)의 위쪽으로 발생하는 음향은 일반적인 압전 스피커와 같이 상대적으로 저역대의 성능이 떨어지고 고역대에서 과도한 음압 특성을 띠어 전체적으로 고른 음역대의 음질 특성을 갖지 못한다.

그러나 플레이트(110)의 아래쪽으로 발생하는 음향은 하우징(10)의 바닥면(10a), 지지부재(130), 그리고 플레이트(110)에 의해 둘러싸인 챔버형 공간(S)에 구속되어 공진 현상 등으로 인해 저역대는 보강되고 고역대는 억제되는 등 음질에 변형이 발생한다. 따라서 지지부재(130)의 개구(130c)와 하우징(10)의 스피커 홀(10c)을 통해 이와 같이 변형된 음질의 음향이 방출된다. 즉, 저역대의 성능이 떨어지고 고역대에서 과도한 음압 특성을 가지는 압전 스피커의 고질적인 문제가 개선된 음향이 방출되는 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압전 스피커 유닛의 도면들로서, 도 4는 분해 사시도를, 도 5는 단면도를 나타낸다. 제2 실시예는 제1 실시예와 대부분 동일하므로, 이하에서는 제1 실시예와의 차이점을 위주로만 설명하기로 한다.

제1 실시예에서 지지부재(130)에 형성된 개구(130c)는 지지부재(130)의 상측으로 개방된 홈 형상이나, 도시된 바와 같이 제2 실시예에서 지지부재(131)의 개구(130c)는 지지부재(131)의 측면을 관통하는 홀 형상일 수도 있다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예로부터 변형된 다른 실시예에 따라 지지부재에 형성된 개구(132c)의 형태를 나타낸다.

제1 실시예에서 지지부재(130)에 형성된 개구(130c)는 복수 개의 스피커 홀(10c)과 각각 연통되도록 복수 개의 홈 형상으로 형성되나, 도시된 바와 같이 개구(132c)는 복수 개의 스피커 홀(10c)과 한꺼번에 연통되도록 일체로 형성된 홈 형상일 수도 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예로부터 변형된 다른 실시예에 따라 지지부재에 형성된 개구(133c)의 형태를 나타낸다.

제2 실시예에서 지지부재(130)에 형성된 개구(130c)는 복수 개의 스피커 홀(10c)과 각각 연통되도록 지지부재(131)의 측면을 관통하는 복수 개의 홀 형상으로 형성되나, 도시된 바와 같이 개구(133c)는 복수 개의 스피커 홀(10c)과 한꺼번에 연통되도록 지지부재의 측면을 관통하는 일체로 형성된 홀 형상일 수도 있다.

도 8은 지지부재에 상기된 개구가 형성되지 않은 전형적인 압전 스피커 유닛에서 플레이트의 위쪽으로 음향이 발생하는 모습(a)과, 본 발명의 실시예들에 따라 지지부재에 형성된 개구를 통해 지지부재의 측면으로 음향이 방출되는 모습(b)을 비교하여 보여준다.

도 9는 도 8의 (a)와 (b)의 경우에 수집되는 음향의 주파수 특성을 비교한 그래프이다. 도 9를 참조하면, x축은 주파수를 의미하며, 일례로 20k는 2 메가 헤르쯔(MHz)를 의미한다. y축은 음압의 크기를 나타내며, 단위는 dBSPL을 사용한다.

도 9에서 (b)의 경우는 (a)의 경우보다 저역대는 보강되고 고역대는 억제된 주파수 특성을 보임을 알 수 있다. 즉, 지지부재에 형성된 개구를 통해 지지부재의 측면으로 방출되는 음향은, 플레이트의 위쪽으로 발생하는 음향에 비해 저역대는 보강되고 고역대는 억제되어 보다 고른 음역대의 음질 특성을 가지는 것이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 휴대 단말의 하우징 조립체로서,
   상부가 개방된 하우징;
   상기 하우징에 실장되는 압전 스피커 유닛; 및
   상기 하우징의 상부를 덮는 커버를 포함하고,
   상기 하우징은 내측의 바닥면 및 적어도 하나의 스피커 홀이 형성된 측면을 가지며,
   상기 압전 스피커 유닛은,
   플레이트;
   상기 플레이트의 중앙 부위에 부착되는 압전체; 및
   상기 바닥면에 부착되고 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 지지하며 안쪽에 상기 플레이트가 변형될 수 있는 공간을 제공하는 테두리형의 지지부재를 포함하고,
   상기 지지부재에는, 일측은 상기 공간과 연통되고 타측은 상기 휴대단말의 하우징의 측면에 형성된 적어도 하나의 스피커 홀과 연통되도록 형성되어 상기 플레이트의 진동에 의해 상기 공간 내에 발생하는 음향이 상기 스피커 홀을 통해 방출되도록 하는 적어도 하나의 개구가 형성되고,
   상기 지지부재의 상기 개구가 형성된 측면은 상기 하우징의 상기 스피커 홀이 형성된 내측면과 맞닿고,
   상기 커버에는 스피커 홀이 형성되어 있지 않은 하우징 조립체.
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3. 제1항에 있어서,
   상기 스피커 홀은 복수 개 형성되고,
   상기 개구는 복수 개의 상기 스피커 홀과 연통되도록 일체로 형성되는 하우징 조립체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 스피커 홀은 복수 개 형성되고,
   상기 개구는 복수 개의 상기 스피커 홀과 각각 연통되도록 복수 개 형성되는 하우징 조립체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 개구는 상기 지지부재의 상측 또는 하측으로 개방된 홈 형상인 하우징 조립체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 개구는 상기 지지부재의 측면을 관통하는 홀 형상인 하우징 조립체.
7. 제1항에 있어서,
   상기 압전 스피커 유닛은 상기 지지부재와 상기 플레이트 사이에 상기 플레이트의 일면의 가장자리를 따라 형성되는 테두리형의 접착제층을 더 포함하는 하우징 조립체.
   
8. 삭제
9. 삭제

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