KR102167410B1 - 하이브리드 액추에이터 및 이를 구비하는 멀티 미디어 장치 - Google Patents

하이브리드 액추에이터 및 이를 구비하는 멀티 미디어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전 소자와 액추에이터를 일체화한 하이브리드 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 외관을 형성하는 하우징, 코일을 구비하는 고정자, 고정자와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 영구자석을 구비하는 진동자, 진동자를 하우징에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재 및 하우징의 일 면에 부착되는 압전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.

Description

하이브리드 액추에이터 및 이를 구비하는 멀티 미디어 장치{HYBRID ACTUATOR AND MULTIMEDIA APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 압전 소자와 액추에이터를 일체화한 하이브리드 액추에이터와 이를 구비하는 멀티 미디어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
평면 패널 스피커는 예컨대 휴대 전화기나 휴대 정보 단말기(PDA), 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 기기에서 사용되며, 일반적으로 액정 표시 소자 등의 표시 소자의 표시면을 덮어 기기의 표면에 배치되는 투명한 패널(평면)을 진동판으로 사용하는 구조로 되어 있다.
도 1은 평면 패널 스피커의 종래 구성의 일 예로서 일본 특허 출원 공개 2004-104327호 공보에 기재되어 있는 구성을 도시한 것으로, 액추에이터(10)가 장착된 패널(21)에는, 휴대 전화기의 케이스(22)에 그 가장자리 부분이 고정 지지되어 휴대 전화기의 표면에 배치된다. 이때, 패널(21)의 가장자리 부분과 케이스(22) 사이에는 가스켓(23)이 전체 둘레에 걸쳐 끼워지고, 이 가스켓(23)을 통하여 패널(21)이 케이스(22)에 지지된다. 도 1에서, 24는 인쇄 회로 기판을 나타내고, 25는 액추에이터(10)를 인쇄 회로 기판(24)에 연결하기 위한 리드 선을 나타낸다. 도시하지는 않았으나, 인쇄 회로 기판(24) 상에는 표시 소자로서 예컨대 액정 표시 소자가 실장된다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 평면 패널 스피커에서는 액추에이터(10)에 음성 신호를 입력하면 압전 진동판(11, 12)이 진동하고, 그 진동이 홀더(13)를 통과하여 파 형태로 패널(21)에 전달되어 패널(21) 전체에서 소리를 방사하도록 되어 있다. 패널(21)과 케이스(22) 사이에 끼워진 가스켓(23)에 의해 케이스(22)로 전달되는 진동이 감소되고 패널(21)의 진동량을 증가시킬 수 있다.
그러나 압전 진동판은 중고역 대역의 음압은 충분한 반면 저역대의 음압 발생은 부족하다는 한계가 있다. 또한 압전소자는 음향을 발생시킬만한 진동력은 충분히 발생시킬 수 있으나, 진동 기능으로 사용할만큼의 강한 진동력은 제공할 수 없다는 단점이 있다.
일본 특허 출원 공개 2004-104327호
본 발명은 중고역 대역의 음향은 압전소자를 통해 발생시키고, 저음역 대역의 음향과 진동 신호는 리니어 액추에이터를 통해 발생시키는 하이브리드 액추에이터 및 이를 구비하는 멀티미디어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 외관을 형성하는 하우징, 코일을 구비하는 고정자, 고정자와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 영구자석을 구비하는 진동자, 진동자를 하우징에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재 및 하우징의 일 면에 부착되는 압전 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 다른 일 예로, 진동자는 중저역의 음향을 재생하고, 압전 소자는 중고역의 음향을 재생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 다른 일 예로, 진동자는 50~300Hz의 주파수로 진동하여 체감 진동신호를 발생하고 50~5000Hz로 진동하여 저주파 음향신호를 발생하며, 압전 소자는 300~20000Hz의 주파수로 진동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 탄성 부재는 하우징의 일면과 진동자 사이에 설치되고, 압전 소자는 하우징에서 탄성 부재가 설치되지 않은 면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 압전 소자는 하우징의 내면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
도한 본 발명의 다른 일 예로, 압전 소자는 하우징의 외면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 외부로부터 하이브리도 액추에이터로 신호를 전달하는 단자가 구비되며, 단자는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 상기에 기재된 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치에 있어서, 멀티 미디어 장치는 디스플레이 패널과 프레임을 구비하고, 하이브리드 액추에이터는 디스플레이 패널 또는 프레임에 결합되어 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 음향을 발생시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하이브리드 액추에이터는 압전 소자가 설치된 면이 디스플레이 패널 또는 프레임에 맞닿는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치를 제공한다.
또한 본 발명의 다른 일 예로, 하이브리드 액추에이터는 압전 소자가 설치되지 않은 면이 디스플레이 패널 또는 프레임에 맞닿는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치를 제공한다.
본 발명이 제공하는 하이브리드 액추에이터 및 이를 구비하는 멀티 미디어 장치는, 리니어 액추에이터와 압전 소자를 일체화하여 저역대의 음향과 체감 진동을 리니어 액추에이터가 담당하고, 중고역의 음향을 압전 소자가 담당함으로써 종래 압전 소자를 사용한 패널 스피커의 단점을 보완할 수 있다.
또한 본 발명이 제공하는 하이브리드 액추에이터는 진동 모듈과 압전 소자를 별도로 구비하지 않으므로 설치 공간 확보가 유리하다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 압전 소자를 구비하는 평면 패널 스피커의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 분해도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 단면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 설치 방식의 일 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 설치 방식의 다른 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 사시도,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 사시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도,
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도,
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도.
이하, 도면을 참조하여 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 분해도, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터는, 하면을 이루는 하부 하우징(110)과 측면과 상면을 이루는 상부 하우징(120)이 결합된 하우징 내에 부품들이 설치된다. 하부 하우징(110)의 하면에는 고정자를 형성하는 폴피스(210), 폴피스(210)의 외주에는 권선된 코일(220) 및 탑 플레이트(230)가 결합된다.
고정자(210, 220, 230)와 동일 축 상에 상호 전자기력에 의해 상하로 진동하는 진동자가 배치된다. 진동자는 고정자(210, 220, 230)와 에어갭을 가지며 배치되는 링 형상의 영구자석(240), 영구자석(240)의 외주에 결합되는 요크(250), 영구 자석(240)의 하면에 부착되는 탑 플레이트(260) 및 진동자의 진동력을 더하기 위해 요크(250)의 외측에 결합되는 웨이트(270)를 포함한다. 한편, 진동자를 탄성 지지하는 탄성부재(280)가 진동자와 하부 하우징(110) 사이에 개재될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 하우징(110, 120), 진동자, 고정자가 모두 원형으로 되어 있어 탄성부재(280) 역시 원형으로 외주는 하부 하우징(110)에 중앙은 진동자에 고정되는 형상이다. 그러나, 하우징, 진동자, 고정자를 사각형으로 형성할 수도 있으며, 이 때 탄성부재는 2개 이상이 구비될 수 있고, 탄성부재의 형상도 달라질 수 있다.
한편 압전 소자(300)는 탄성부재(280)의 설치면을 피해 상부 하우징(120)의 상면에 부착된다. 본 발명의 제1 실시예에서는 압전 소자(300)가 상부 하우징(120)의 내측면에 부착되었으나, 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예와 같이 상부 하우징(120)의 외측면에 부착될 수도 있다.
진동자는 50~5000Hz의 주파수로 진동하여 하이브리드 액추에이터가 설치된 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜(도 9 내지 11 참조) 저음역대의 음향을 발생시킬 수 있다. 또한, 압전 소자는 300~20000Hz의 주파수로 진동하여 하이브리드 액추에이터가 설치된 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 중고음역대의 음향 발생을 발생시킬 수 있다. 진동자는 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 저음역대의 음향을 발생시키면서, 50~300Hz의 주파수로 진동하여 사용자가 체감할 수 있는 체감 진동을 발생시키는 역할을 겸할 수도 있다.
한편, 코일(220)과 압전 소자(300)와 전기 신호를 전달할 수 있는 PCB(410)가 하부 하우징(110)의 내측에 더 구비될 수 있다. PCB(410)는 하우징(110, 120)의 외부로 연장되는 단자(420)와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 제1 실시예에서는 코일이 고정자 역할을 하고, 영구자석이 진동자 역할을 하는 구조로 되어 있으나, 코일이 진동자 역할을 하고, 영구자석이 고정자 역할을 하는 구조가 적용되어도 무방하다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 설치 방식의 일 예를 도시한 도면이다. 하이브리드 액추에이터는 멀티 미디어 장치의 일부(A)에 부착될 때, 압전 소자(300)가 부착된 면, 즉 상부 하우징(120)의 상면이 멀티 미디어 장치의 일부(A)에 맞닿도록 설치될 수 있다. 반대로, 도 6에 도시된 바와 같이, 압전 소자(300)가 부착되지 않은 면, 즉 하부 하우징(110)의 하면이 멀티 미디어 장치의 일부(A)와 맞닿도록 설치될 수도 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 설치 방식이 도시되어 있으나, 압전 소자(300)가 상부 하우징(120)의 내면에 부착되는 제1 실시예의 경우도 마찬가지로, 상부 하우징(120)의 상면 또는 하부 하우징(110)의 하면이 멀티 미디어 장치의 일부(A)와 맞닿도록 설치될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 사시도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터는 단자(420)가 2개, 즉 한 쌍이 구비된다. 따라서, 이때 코일(220)에 입력되는 신호와 압전 소자(300)에 입력되는 신호는 동일하다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 사시도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터는 단자(420)가 4개, 즉 2 쌍이 구비되며, 코일(220)로 입력되는 신호와 압전 소자(300)로 입력되는 신호가 별개로 전송된다.
하이브리드 액추에이터는 필요에 따라, 3개 또는 3쌍 이상의 단자를 구비할 수도 있다. 즉, 하이브리드 액추에이터는 2개 이상의 단자를 구비하며, 단자의 갯수는 필요에 따라 조정될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도, 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도, 도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치의 개략도이다. 이때, 멀티 미디어 장치는 사용자가 휴대 가능한 소형의 모바일 기기일 수도 있고, 집 내부에 설치되는 TV와 같은 대형 디스플레이 장치일 수도 있다.
하이브리드 액추에이터를 구비한 멀티 미디어 장치 외관을 형성하는 케이스(10), 사용자에게 시각적 효과를 제공하는 디스플레이 패널(30), 디스플레이 패널(30)을 보호하는 강화유리(20) 등을 포함하며, 경우에 따라 내부 브라켓(40)을 더 포함하고 전장품들을 내부 브라켓(40)에 설치할 수도 있다.
디스플레이 패널(30)과 강화유리(20)를 제외한 케이스(10)와 내부 브라켓(40)을 프레임으로 통칭할 수 있으며, 케이스(10)는 경우에 따라 측면 케이스와 후방 케이스로 구분될 수도 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 액추에이터(100)는 프레임(10, 40) 또는 패널(30)에 설치될 수 있으며, 설치된 면뿐만 아니라 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 음향 또는 체감 진동을 발생시킨다.
앞서 설명한 바와 같이, 진동자와 고정자를 포함하는 리니어 액추에이터의 구성에 해당하는 부분은 50~300Hz로 멀티 미디어 장치를 진동시켜 체감진동을 발생시키고 50~5000Hz로 진동시켜 저역대의 음향을 발생시키고, 압전소자는 300Hz~20000Hz로 멀티 미디어 장치를 진동시켜 중저역대의 음향을 발생시킨다. 리니어 액추에이터와 압전 소자를 일체화하여 저역대의 음향과 체감 진동을 리니어 액추에이터가 담당하고, 중고역의 음향을 압전 소자가 담당함으로써 종래 압전 소자를 사용한 패널 스피커의 단점을 보완할 수 있다.

Claims (10)

  1. 외관을 형성하는 하우징;
    하우징 내에 설치되며 상호 전자기력에 의해 진동하는 고정자 및 진동자, 진동자를 하우징의 일 면에 대해 탄성 지지하는 탄성 부재로 이루어지며, 진동자의 진동에 의해 하우징에 대해 진동을 발생시키는 리니어 액추에이터; 및
    하우징의 일 면과 마주보는, 탄성 부재가 설치되지 않은, 하우징의 타 면에 부착되고 하우징에 대해 진동을 발생시키는 압전 소자;를 포함하는 하이브리드 액추에이터로서,
    하이브리드 액추에이터가 멀티 미디어 장치의 프레임이나 패널에 설치되어 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 음향을 발생시킬 수 있고,
    진동자는 멀티 미디어 장치를 50~5000Hz로 진동시켜서 중저역의 음향을 재생하고, 압전 소자는 멀티 미디어 장치를 300~20000Hz로 진동시켜서 중고역의 음향을 재생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    압전 소자는 하우징의 타 면의 내면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    압전 소자는 하우징의 타 면의 외면에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    외부로부터 하이브리드 액추에이터로 신호를 전달하는 단자가 구비되며, 단자는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터.
  6. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치에 있어서,
    멀티 미디어 장치는 디스플레이 패널과 프레임을 구비하고,
    하이브리드 액추에이터는 디스플레이 패널 또는 프레임에 결합되어 하이브리드 액추에이터의 진동은 디스플레이 패널 또는 프레임을 통해 멀티 미디어 장치 전체를 진동시켜 음향을 발생시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티미디어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    하이브리드 액추에이터는 압전 소자가 설치된 면이 디스플레이 패널 또는 프레임에 맞닿는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    하이브리드 액추에이터는 압전 소자가 설치되지 않은 면이 디스플레이 패널 또는 프레임에 맞닿는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에이터를 구비하는 멀티 미디어 장치.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    진동자는 50~300Hz의 주파수로 진동하여 체감 진동신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 액추에어터를 구비하는 멀티미디어 장치.
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