KR102349453B1 - 스피커 장치 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스피커 장치는, 상하 방향으로 진동 가능하며 전방으로 소리를 방출하는 멤브레인을 포함하는 스피커 유닛과, 상기 멤브레인의 전방에 배치되어 멤브레인의 전체 높이 중 일부 높이에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것을 차단하는 차단 유닛을 포함하며, 상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 차단된 높이는, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만일 수 있다.

Description

스피커 장치 및 이를 포함하는 전자 장치{Speaker apparatus and electronic apparatus including the same}
스피커 장치 및 이를 포함하는 전자 장치가 개시된다.
최근 평판 디스플레이 패널 기술의 발전과 함께 디지털 TV와 같은 전자 장치들이 슬림화되고 있다. 전자 장치에는 소리를 출력하는 스피커 장치가 내장되어 있는데, 이러한 스피커 장치 역시 슬림한 구조의 전자 장치에 적합한 형태가 요구되고 있다.
예를 들어, 전자 장치는 사용자, 예를 들어 시청자 또는 청음자가 위치하는 전면으로 노출된 작은 틈(slit)을 가지며, 스피커 장치는 이러한 틈을 통해 소리를 출력 또는 방사한다.
스피커 장치는 소정 크기 이상의 음압을 가지기 위하여 일정 크기 이상의 스피커 유닛을 가진다. 스피커 유닛의 크기는 전자 장치에 마련된 틈의 크기보다 클 수 있다. 이와 같이, 스피커 유닛의 크기가 틈의 크기보다 커질 경우, 스피커 유닛의 일부가 전면에서 보이지 않게 가려지게 된다.
이와 같이, 스피커 유닛의 일부가 가려진 채, 틈을 통해 소리가 출력되면서, 음질 열화의 문제가 부각되고 있다.
소정 크기 이상의 음압을 가지는 고주파 영역의 소리를 출력하면서도 넓은 수평 지향성을 제공할 수 있는 스피커 장치 및 이를 포함한 전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 관한 스피커 장치는,
자기장을 제공하는 마그넷과, 상기 자기장 내에 배치되며 제1 방향으로 진동 가능하며 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 일 방향인 전방으로 소리를 방출하는 멤브레인을 포함하는 스피커 유닛; 및
상기 멤브레인의 전방에 배치되며, 상기 멤브레인의 상기 제1 방향으로의 전체 높이 중 일부 높이에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것을 차단하고, 상기 멤브레인의 상기 전체 높이 중 나머지 높이에 해당하는 영역이 전방으로 노출되도록 구성된, 차단 유닛;를 포함하며,
상기 제1 방향은 바닥과 수직인 상하 방향이며,
상기 멤브레인의 상기 제1, 제2 방향과 수직인 제3 방향으로의 폭은 상기 멤브레인의 상기 제1 방향으로의 높이보다 크고,
상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 차단된 높이는, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만일 수 있다.
상기 멤브레인은 상기 제1 방향을 따라 구불구불한 형상을 가지며, 서로 대향하는 대향 영역이 상기 제1 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동하여 진동될 수 있다.
상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역은, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨보다 6 dB 낮은 음압 레벨 이상을 만족하는 주파수 영역일 수 있다.
상기 최대 주파수는 20 kHz이며, 이에 해당하는 파장의 절반은 8.5 mm일 수 있다.
상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출된 높이는 5 mm 이하일 수 있다.
상기 멤브레인의 상기 전체 높이는 13.5 mm 미만일 수 있다.
내부에 상기 스피커 유닛을 수용하는 인클로저;를 더 포함하며, 상기 인클로저의 상기 제1 방향으로의 전체 높이는 16.5 mm 미만일 수 있다.
상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로 폭은 42 mm 미만일 수 있다.
상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 양 단부 중 적어도 일 단부에는 흡음 부재가 배치될 수 있다.
상기 멤브레인은 상기 제1 방향으로 서로 대향하는 대향 영역들과, 상기 대향 영역들 사이에 배치되어 이들을 연결하는 연결 영역을 포함하며, 상기 연결 영역은 전방에 배치된 마루 영역과 후방에 배치된 골 영역을 포함하며, 상기 흡음 부재는 상기 대향 영역들과 상기 골 영역에 의해 정의되는 소정의 공간에 배치될 수 있다.
상기 차단 유닛은, 상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출시키고, 상기 멤브레인의 상기 전체 폭 중 나머지 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것을 차단하도록 구성될 수 있다.
상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출된 폭은 25 mm 이하일 수 있다.
상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 폭은 상기 멤브레인의 사용 가능한 소리의 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만일 수 있다.
상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 영역에는 흡음 부재가 배치될 수 있다.
상기 차단 유닛은 상기 멤브레인의 전방에 배치된 전방 그릴과, 상기 전방 그릴의 전방에 배치된 디스플레이부를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이부 및 상기 전방 그릴 중 적어도 하나에 의해, 상기 멤브레인의 상기 제1 방향으로의 전체 높이 중 일부 높이에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것이 차단될 수 있다.
상기 디스플레이부 및 상기 전방 그릴 중 적어도 하나에 의해, 상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것이 차단될 수 있다.
다른 실시예에 관한 스피커 장치는,
자기장을 제공하는 마그넷과, 상기 자기장 내에 배치되며 상하 방향으로 진동 가능하며 전후 방향 중 전방으로 소리를 방출하며, 좌우 방향으로의 폭이 상하 방향으로의 높이보다 큰 멤브레인을 포함하는 스피커 유닛; 및
상기 멤브레인의 좌우 방향으로 양 단부 중 적어도 일 단부에 배치되며, 상기 멤브레인에서 방출된 소리 중 일부를 흡수하는 흡음 부재;를 포함할 수 있다.
상기 멤브레인의 전방에 배치되며, 상기 멤브레인의 좌우 방향으로 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역은 전방으로 노출시키고, 상기 멤브레인의 상기 전체 폭 중 나머지 폭에 해당하는 영역은 전방으로 노출되는 것을 차단하도록 구성된 차단 유닛;를 더 포함하며, 상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 폭은, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상술한 스피커 장치를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
일 실시예들에 관한 스피커 장치 및 이를 포함하는 전자 장치는, 소정 크기 이상의 음압을 가지는 고주파 영역의 소리를 출력하면서도 넓은 수평 지향성을 가질 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 전자 장치의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 전자 장치의 일 예를 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 3a는 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 확대 도시한 단면도이며, 도 3b는 실시예에 따른 전자 장치의 일부를 확대 도시한 정면도이다.
도 4a 및 도 4b는 디스플레이부를 제외한 스피커 장치의 조립 사시도 및 분리 사시도이다.
도 5, 도 6a 및 도 6b는 AMT 방식에 따른 멤브레인의 작동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7a는 실시예에 따라 스피커 유닛이 차단 유닛에 의해 일부가 전방으로 노출이 차단된 상태에서 직접음 간의 경로차를 설명하기 위한 도면이며, 도 7b는 도 7a의 일부를 개념적으로 도시한 것이다.
도 8은 실시예에 따른 스피커 장치에서 전방 그릴의 다른 예를 나타낸 정면도이다.
도 9a는 다른 실시예에 따른 스피커 장치의 일부를 도시한 것이며, 도 9b는 도 9a의 스피커 장치의 정면도이다.
도 10은 도 9a의 스피커 장치가 전자 장치에 배치된 예를 도시한 것이다.
도 11a 내지 도 11c는 도 9b의 스피커 장치의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12a는 또 다른 실시예에 따른 스피커 장치의 일부를 도시한 것이며, 도 12b는 도 12a의 스피커 장치의 정면도이다.
도 13는 도 12a의 스피커 장치가 전자 장치에 배치된 예를 도시한 것이다.
도 14 및 도 15은 도 12b의 스피커 장치의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 및 도 17은 차단 유닛에 의해 멤브레인의 노출이 차단되는 높이가 달라질 때, 그에 따른 음압 변화를 보여주기 위한 도면이다.
도 18a 내지 도 18c는 실시예 1 내지 3에 따른 스피커 장치의 정면도를 나타낸 것이다.
도 19는 도 18a 내지 도 18c에 따른 실시예 1 내지 3의 스피커 장치에서 방출된 소리의 주파수 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이며,
도 20a 내지 도 20c는 실시예 1 내지 3에 따른 스피커 장치의 수평 지향 특성을 나타낸 실험자료이다.
도 21a 내지 도 21c는 실시예 4 내지 6에 따른 스피커 장치의 정면도를 나타낸다.
도 22a 내지 도 22c는 도 21a 내지 도 21c의 실시예 4 내지 6에 따른 스피커 장치의 수평 지향 특성을 나타낸 실험자료이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들의 구성과 작용을 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
또한, “제1, 제2” 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 실시예에 따른 전자 장치(1)의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 장치(1)는 전자 장치(1)의 외부로 소리를 출력하는 적어도 하나의 스피커 장치(3)를 포함한다. 스피커 장치(3)는 가청 주파수 범위의 소리를 외부로 방출할 수 있다. 예로써, 가청 주파수는 20 Hz ~ 20,000 Hz일 수 있다.
일 예로써, 스피커 장치(3)는 3개의 스피커 유닛을 포함하는 3 웨이(3 way) 방식으로 음향을 출력할 수 있다. 3개의 스피커 유닛은 저주파 영역, 중주파 영역, 고주파 영역을 나누어 소리를 재생할 수 있다.
예를 들어, 제1 스피커 유닛(10a)은 20 Hz ~ 300 Hz에 해당하는 저주파 영역의 소리를 담당하고, 제2 스피커 유닛(10b)은 300 Hz ~ 2 kHz에 해당하는 중주파 영역의 소리를 담당하고, 2 kHz ~ 20 kHz에 해당하는 제3 스피커 유닛(10)은 고주파 영역의 소리를 담당할 수 있다.
제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10) 각각에서 방출된 소리의 주파수 영역은 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10) 각각에서 의도적으로 사용하는 소리의 주파수 영역, 예를 들어 유효 주파수 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10) 각각에서 방출된 소리의 주파수 영역은, 스피커 장치(3)에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨보다 6 dB 낮은 음압 레벨 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역을 의미할 수 있다. 일 예로서, 제3 스피커 유닛(10)에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨이 70 dB일 때, 제3 스피커 유닛(10)에서 방출된 소리의 주파수 영역은 64 dB 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역일 수 있다. 그에 따라, 제3 스피커 유닛(10)에서 실제로 1 kHz ~ 40 kHz의 소리를 출력 가능하더라도, 64 dB 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역이 2 kHz ~ 20 kHz일 경우, 제3 스피커 유닛(10)에서 방출된 소리의 주파수 영역은 2 kHz ~ 20 kHz일 수 있다.
실시예에서는 스피커 장치(3)의 음향 출력이 3 웨이 방식인 예를 중심으로 설명하였으나, 스피커 장치(3)의 음향 출력을 위한 구성은 이에 한정되지 아니하며, 다양할 수 있다. 예를 들어, 스피커 장치(3)는 1 웨이(1-way) 방식, 2 웨이(2-way) 방식, 또는 4 웨이(4-way) 방식으로 소리를 재생할 수도 있다.
도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른 전자 장치(1)의 일 예를 도시한 정면도 및 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 II-II선을 따라 절단한 단면도이며, 도 2b에서 스피커 장치(3)를 제외한 나머지 구성의 도시는 생략 또는 간략히 표시하였다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 실시예에 따른 전자 장치(1)는 적어도 하나의 스피커 장치(3) 및 스피커 장치(3)에서 방출된 소리를 전자 장치(1)의 외부로 방사하는 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)를 포함할 수 있다.
스피커 장치(3)는 스테레오 방식으로 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 스피커 장치(3)가 전자 장치(1)의 좌측 및 우측에 배치되어 소리를 재생할 수 있다. 다만, 스피커 장치(3)의 음향 출력은 이에 한정되지 아니하며, 모노 방식일 수도 있다.
한 쌍의 스피커 장치(3) 각각은 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)을 포함할 수 있다. 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10) 각각은 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 각각의 후방에 배치될 수 있다. 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)를 통해, 저주파 영역, 중주파 영역 및 고주파 영역의 소리를 전자 장치(1)의 외부로 방사할 수 있다.
제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 중 적어도 하나는 전자 장치(1)의 전면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 고주파 영역의 소리를 출력하는 제3 음향 출구(2)는 전자 장치(1)의 전면에 배치될 수 있다. 여기서, 전자 장치(1)의 전면은 전자 장치(1)에서 사용자에 대향하는 표면으로 정의될 수 있다.
제3 음향 출구(2)는 전자 장치(1)의 전면 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 음향 출구(2)는 전자 장치(1)의 디스플레이부(21)의 좌측 하부 및 우측 하부에 배치될 수 있다. 다만, 제3 음향 출구(2)의 배치 및 개수는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 제3 음향 출구(2)는 디스플레이부(21)의 상부에 배치되거나, 디스플레이부(21)의 상부 및 하부에 배치될 수도 있다.
제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)의 크기는 전자 장치(1)의 슬림화를 고려하여 작게 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)는 좌우 방향(x 방향)으로 폭보다 상하 방향(z 방향)의 높이를 작게 설계할 수 있다. 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 각각의 높이는 5 mm 이하이며, 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 각각의 폭은 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 각각의 높이보다 클 수 있다.
제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2) 각각의 폭은 음향 출구(2)를 통해 출력되는 소리의 주파수 영역 및 음압 크기에 따라 달리 설계될 수 있다. 예를 들어, 제1 음향 출구(2a)의 폭이 상대적으로 크고, 제3 음향 출구(2)의 폭이 상대적으로 작을 수 있다.
제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)의 크기는 요구되는 음압 크기에 따라 달라질 수 있으며, 요구되는 음압의 크기는 주파수 영역 및 전자 장치(1)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1)가 텔레비전이고, 제3 스피커 유닛(10)이 2 kHz ~ 20 kHz의 고주파 영역을 담당할 경우, 요구되는 음압의 크기는 70 dB 이상의 음압 레벨일 수 있다.
이와 같이, 요구되는 음압의 크기가 정해져 있을 경우, 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)의 크기는 소정의 크기 이상일 수 있다. 그에 따라, 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)은 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)의 크기보다 클 수 있다.
제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)의 크기가 제1, 제2, 제3 음향 출구(2a, 2b, 2)의 크기보다 크기 때문에, 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)는 일부가 전자 장치(1)의 전방(+y 방향)으로 노출되지 못하고 가려지게 된다. 즉, 스피커 장치(3)의 제1, 제2, 제3 스피커 유닛(10a, 10b, 10)의 일부는 전자 장치(1)의 전방(+y 방향)으로의 노출이 차단된다.
제1, 제2 스피커 유닛(10a, 10b)에서 출력되는 소리의 주파수는 제3 스피커 유닛(10)에서 출력되는 소리의 주파수보다 낮기 때문에, 작은 크기의 제1, 제2 음향 출구(2a, 2b)를 통해 방출되더라도, 소리의 왜곡이 크지 않다. 반면, 제3 스피커 유닛(10)은 제1, 제2 스피커 유닛(10a, 10b)에 비해 상대적으로 파장이 짧은 고주파 영역의 소리를 방출하기 때문에, 작은 크기의 제3 음향 출구(2)를 통해 소리가 방사되는 과정에서, 소리의 왜곡이 커질 수 있으며, 그에 따라 주파수 응답 및 임펄스 응답 특성이 열화될 수 있다.
실시예에 따른 스피커 장치(3)는, 이러한 고주파 영역에서의 소리가 작은 음향 출구를 통해 방사되더라도, 소리의 왜곡을 최소화할 수 있는 구조를 제공할 수 있다. 이에 대해서는, 도 3a 이하의 도면들을 중심으로 설명하기로 한다.
한편, 상술한 실시예에서는, 전자 장치(1)의 예로써 디스플레이부(21)를 포함하는 텔레비전을 예시하였다. 그러나, 실시예의 전자 장치(1)는 이에 한정되지 아니하며, 스피커 장치(3)를 포함하는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1)는 PC(Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 휴대폰(mobile phone), 태블릿 PC, 내비게이션(navigation) 단말기, 스마트폰(smart phone), PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 및 디지털방송 수신기를 포함할 수 있다.
도 3a는 실시예에 따른 전자 장치(1)의 일부를 확대 도시한 단면도이며, 도 3b는 실시예에 따른 전자 장치(1)의 일부를 확대 도시한 정면도이다. 도 4a 및 도 4b는 디스플레이부(21)를 제외한 스피커 장치(3)의 조립 사시도 및 분리 사시도이다.
도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 스피커 장치(3)는 제3 스피커 유닛(10)(이하, '스피커 유닛(10)'이라 한다)과 차단 유닛(20)을 포함할 수 있다. 차단 유닛(20)은 스피커 유닛(10)의 전방(+y 방향)에 배치되며 스피커 유닛(10)의 일부가 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단한다. 스피커 장치(3)는 스피커 유닛(10)을 내부에 수용하는 인클로저(30)를 더 포함한다.
인클로저(30)는 멤브레인(11)을 지지하는 상부 블록(32)과 마그넷(12)을 수용하는 하부 블록(33)과 마그넷(12)의 후방에 배치된 후방 영역(31)을 포함한다.
스피커 유닛(10)은 자기장(B; 도 5 참조)을 제공하는 마그넷(12)과, 상기 자기장(B) 내에 배치된 멤브레인(11)을 포함한다. 멤브레인(11)과 마그넷(12)은 인클로저(30)의 내부에 배치된다.
인클로저(30)는 멤브레인(11)의 제1 방향 및 제2 방향으로 단부를 지지할 수 있다. 예를 들어, 인클로저(30)의 상부 블록(32)의 전방(+y 방향)에 배치된 홈(321)에 멤브레인(11)의 제2 방향으로 양 단부가 지지되고, 상부 블록(32)의 후방에 멤브레인(11)의 제1 방향으로 양 단부가 지지될 수 있다.
마그넷(12)은 멤브레인(11)에 자기장(B)을 제공한다. 마그넷(12)은 영구 자석일 수 있다. 다만, 마그넷(12)의 종류는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 마그넷(12)은 전자석일 수도 있다.
마그넷(12)은 멤브레인(11)의 후방에 배치될 수 있다. 다만, 마그넷(12)의 배치는 멤브레인(11)에 자기장(B)을 제공하는 범위 내에서 자유롭게 변형될 수 있다. 예를 들어, 복수의 마그넷(12)이 멤브레인(11)의 좌측 및 우측에 배치될 수 있다. 마그넷(12)에 의해 제공되는 자기장(B)은 멤브레인(11)을 관통하는 방향을 가질 수 있다.
마그넷(12)은 인클로저(30)의 내부에 배치된다. 인클로저(30)의 전방(+y 방향)에는 전방 그릴(22)이 배치될 수 있다. 인클로저(30)의 후방 영역(31)과 전방 그릴(22)은 강자성체를 재질로 할 수 있다. 강자성체의 예로써, 냉각 압연 강판이 사용될 수 있다. 강자성체로 이루어진 인클로저(30)의 후방 영역(31)과 전방 그릴(22)에 의해, 마그넷(12)에 의해 제공된 자기장(B)이 멤브레인(11)에 집중될 수 있다.
멤브레인(11)에는 전류가 흐를 수 있는 전도성 부재(110)가 배치될 수 있다. 전도성 부재(110)는 자기장(B)의 방향과 수직인 방향으로 배치될 수 있다. 전도성 부재(110)에 전류가 흐를 때, 전도성 부재(110)는 전류의 방향 및 자기장(B)의 방향에 의해 소정의 방향으로 힘이 작용하여 멤브레인(11)이 진동할 수 있다. 도 4b에서는 멤브레인(11)에 전도성 부재(110)가 1 열로 배치된 예를 도시하였으나, 전도성 부재(110)의 배치는 이에 한정되지 아니하며, 2열 이상이 배치될 수도 있다.
스피커 유닛(10)은 에어 모션 트랜스포머(air motion transformer, AMT) 방식에 의해 소리를 생성할 수 있다. 멤브레인(11)은 진동 방향과 소리의 출력(또는 방출) 방향이 다를 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)은 제1 방향으로 진동 가능하며, 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 일 방향으로 소리를 출력할 수 있다.
도 5, 도 6a 및 도 6b는 AMT 방식에 따른 멤브레인(11)의 작동을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 멤브레인(11)은 제1 방향을 따라 구불구불한 형상을 가진다. 멤브레인(11)은 제1 방향으로 서로 대향하는 대향 영역(111a, 111b)과 이들을 연결하는 연결 영역을 포함한다.
마그넷(12; 도 3a 참조)에 의해 제공된 자기장(B)은 제2 방향으로 멤브레인(11)을 관통한다. 마그넷(12)에 의해 제공된 자기장(B)의 방향은 일정하게 유지된다. 인접한 대향 영역(111a, 111b) 각각에 배치된 전도성 부재(110)에는 서로 반대 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 그에 따라, 인접한 대향 영역(111a, 111b)은 제1 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동된다. 예를 들어, 인접한 대향 영역(111a, 111b)은 제1 방향을 따라 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동된다.
연결 영역은 상기 대향 영역(111a, 111b)의 전방(+y 방향)에 배치된 마루 영역(113)과 상기 대향 영역(111a, 111b)의 후방에 배치된 골 영역(112)을 포함한다. 서로 마주보는 대향 영역(111a, 111b)과 이들을 연결하는 골 영역(112)에 의해 전방이 개방된 소정의 공간(S)이 정의된다.
소정의 공간(S)은 전방이 개방된 상태이기 때문에, 멤브레인(11)의 대향 영역(111)이 제1 방향으로 주기적으로 진동함에 따라, 전방(+y 방향)으로 공기를 주기적으로 밀어†„ 수 있다.
도 6a를 참조하면, 상부에 배치된 대향 영역(111a)에는 지면으로 들어가는 방향으로 전류가 흐르고, 하부에 배치된 대향 영역(111b)에는 지면으로부터 나오는 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 그에 따라, 상하 방향(z 방향)로 배치된 인접한 대향 영역(111a, 111b)은 서로 멀어지는 방향으로 이동하고, 소정의 공간(S)으로 공기(Air)가 유입된다.
도 6b를 참조하면, 상부에 배치된 대향 영역(111a)에는 지면으로부터 나오는 방향으로 전류가 흐르고, 하부에 배치된 대향 영역(111b)에는 지면으로 들어가는 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 그에 따라, 상하 방향(z 방향)로 배치된 대향 영역(111a, 111b)은 서로 가까워지는 방향으로 이동하고, 소정의 공간(S)으로부터 공기(Air)가 유출된다.
전도성 부재(110)에 흐르는 전류의 방향이 바뀜에 따라, 멤브레인(11)에 의해 정의된 소정의 공간(S)으로 공기(Air)가 유입되거나 그로부터 공기(Air)가 배출되는 과정이 반복된다. 그에 따라, 멤브레인(11)의 제1 방향으로 진동에 의해, 제2 방향 중 일 방향인 전방(+y 방향)으로 소리가 출력 또는 방사된다.
다시 도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 제1 방향은 바닥(F; 도 2a 참조)과 수직인 상하 방향(z 방향)일 수 있다. 멤브레인(11)은 상하 방향(z 방향)으로 구불 구불한 형상을 가지며, 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 소정의 폭을 가질 수 있다. 제3 방향은 좌우 방향(x 방향)일 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)의 제3 방향으로의 폭(W)은 42 mm 미만일 수 있다.
상기와 같이, 상하 방향(z 방향)으로 구불구불한 형상을 가지는 멤브레인(11)은 상하 방향(z 방향)으로의 높이(h)(이하, '높이(h)'라 한다)와, 좌우 방향(x 방향)으로의 폭(W)(이하, '폭(W)'이라 한다)과, 전후 방향으로의 길이(l)를 가진다. 여기서, 멤브레인(11)의 높이(h) 및 폭(W)은 멤브레인(11)이 인클로저(30)에 지지되기 위한 영역을 제외한 높이(h) 및 폭(W)으로 정의한다.
멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 크기, 예를 들어 음압은 멤브레인(11)의 높이(h), 폭(W) 및 길이와 관련될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 음압 크기는 멤브레인(11)의 높이(h)와 폭(W)에 관련될 수 있다. 멤브레인(11)의 높이(h) 및 폭(W)은 멤브레인(11)의 내부에서 대향 영역(111)과 골 영역(112)에 의해 정의되는 소정의 공간(S)의 높이와 폭에 관련될 수 있다.
멤브레인(11)의 높이(h)는 멤브레인(11)의 폭(W)보다 작을 수 있다. 다시 말해서, 멤브레인(11)의 폭(W)은 멤브레인(11)의 높이(h)보다 클 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)의 높이(h)가 13.5 mm 미만일 때, 멤브레인(11)의 폭(W)은 13.5 mm보다 크고 42 mm 미만일 수 있다. 멤브레인(11)의 폭(W)은 멤브레인(11)의 높이(h)보다 2배 이상 클 수 있다.
상기와 같이, 멤브레인(11)의 높이(h)가 멤브레인(11)의 폭(W)에 비해 작은 구조에 의해, 멤브레인(11)이 낮은 높이를 가지면서도, 소정 크기의 이상의 음압을 가지는 소리를 재생할 수 있다.
멤브레인(11)의 높이(h)는, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수(fmax)에 해당하는 파장(λmin)(이하, '최소 파장(λmin)'이라 한다)의 절반(λmin/2)과 음향 출구(2)의 높이(hx)의 합보다 작을 수 있다.
멤브레인(11)에서 방출된 소리의 주파수 영역은 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨보다 6 dB 낮은 음압 레벨 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역일 수 있다. 일 예로서, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨이 70 dB일 때, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 주파수 영역은 64 dB 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역일 수 있다. 그에 따라, 멤브레인(11)에서 실제로 1 kHz ~ 40 kHz의 소리를 출력 가능하더라도, 64 dB 이상을 만족하는 소리의 주파수 영역은 2 kHz ~ 20 kHz일 수 있다. 이 경우, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 주파수 영역은 2 kHz ~ 20 kHz이며, 이 때 최대 주파수(fmax)는 20 kHz이며, 최소 파장(λmin)은 17 mm 이며, 최소 파장(λmin)의 절반은 8.5 mm 일 수 있다. 음향 출구(2)의 높이(hx)는 5 mm 이하일 수 있다. 이 경우, 멤브레인(11)의 높이(h)는 최소 파장(λmin)의 절반과 음향 출구(2)의 높이(hx)의 합인 13.5 mm 미만일 수 있다. 인클로저(30)의 높이(H)는 16.5 mm 미만일 수 있다.
한편, 상기에서 최소 파장(λmin)은 소리의 전파 속도가 340m/s일 때를 기준으로 산출된 값이다. 소리의 전파 속도는 기압 및 온도에 따라 달라지기 때문에, 최소 파장(λmin)은 기압 및 온도에 따라 다소 달라질 수 있다. 예를 들어, 기압이 1 atm이고 온도 0℃ ~ 20℃ 범위일 때, 최소 파장(λmin)은 16.6 mm ~ 17.2 mm이며, 최소 파장(λmin)의 절반은 8.3 mm~ 8.6 mm 일 수 있다.
차단 유닛(20)은 멤브레인(11)의 전방(+y 방향)에 배치될 수 있다. 차단 유닛(20)에 의해 전자 장치(1)의 전면에 제3 음향 출구(2)(이하, '음향 출구(2)'라 한다)가 형성될 수 있다. 차단 유닛(20)은 멤브레인(11)의 일부가 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단하고, 다른 일부를 전방(+y 방향)으로 노출시키도록 구성될 수 있다.
일 예로써, 차단 유닛(20)은 멤브레인(11)의 전체 높이(h) 중 일부 높이(hb)에 해당하는 영역이 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단하고, 멤브레인(11)의 전체 높이(h) 중 나머지 높이에 해당하는 영역을 전방(+y 방향)으로 노출시킬 수 있다.
차단 유닛(20)에 의해 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)는, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반 미만일 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반이 8.5 mm일 때, 차단 유닛(20)에 의해 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)는 0 mm 보다 크고 8.5 mm 미만일 수 있다.
차단 유닛(20)은 멤브레인(11)의 전방(+y 방향)에 배치된 전방 그릴(22)과, 전방 그릴(22)의 전방(+y 방향)에 배치된 디스플레이부(21)를 포함할 수 있다. 차단 유닛(20)은 전자 장치(1)의 케이스(23)를 더 포함할 수 있다.
전방 그릴(22)은 스피커 유닛(10)이 수용된 인클로저(30)의 전방(+y 방향)에 배치될 수 있다. 전방 그릴(22)과 멤브레인(11) 사이의 간격은 0.1 mm ~ 0.5 mm일 수 있다.
전방 그릴(22)은 마그넷(12)과 자기 회로를 구성할 수 있는 강자성체일 수 있다. 전방 그릴(22)에는 멤브레인(11)에서 방출된 음이 통과할 수 있는 복수 개의 방사구(2210)가 형성될 수 있다. 복수 개의 방사구(2210)는 좌우 방향(x 방향)으로 이격 배치되며, 방사구(2210) 각각은 상하 방향(z 방향)으로 연장될 수 있다. 다만, 방사구(2210)의 배치 및 형상을 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 복수 개의 방사구(2210)가 상하 방향(z 방향)으로 이격 배치되며, 방사구(2210) 각각은 좌우 방향(x 방향)을 연장될 수 있다. 방사구(2210)의 높이는 멤브레인(11)의 높이(h)와 동일하거나 그보다 클 수 있다.
전방 그릴(22)의 전방(+y 방향)에 배치된 디스플레이부(21)는 방사구(2210)의 일부가 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이부(21)는 방사구(2210)의 상부 영역이 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단할 수 있다. 일 예로써, 디스플레이부(21)는 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장의 절반 미만의 높이만큼 방사구(2210)의 상부 영역이 전방(+y 방향)으로 노출되는 것을 차단할 수 있다. 디스플레이부(21)에 의해, 멤브레인(11)의 전방(+y 방향)으로 출력되는 소리 중 일부가 전자 장치(1)의 전방(+y 방향)으로 직접 방사되지 못하고 차단될 수 있다.
전방 그릴(22)의 방사구(2210)에서 디스플레이부(21)에 의해 차단되지 않은 하부 영역은 전방(+y 방향)으로 노출된다. 그에 따라, 멤브레인(11)에서 출력된 소리는 전방 그릴(22)의 방사구(2210) 및 음향 도관(4)을 거쳐, 음향 출구(2)를 통해 전방(+y 방향)으로 방사된다. 음향 도관(4) 및 음향 출구(2)는 디스플레이부(21)와 케이스(23)에 의해 정의될 수 있다.
도 7a는 실시예에 따라 스피커 유닛(10)이 차단 유닛(20)에 의해 일부가 전방(+y 방향)으로 노출이 차단된 상태에서 직접음 간의 경로차를 설명하기 위한 도면이며, 도 7b는 도 7a의 일부를 개념적으로 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 멤브레인(11)의 상부 영역에서 재생된 소리의 대부분은 전방 그릴(22)의 방사구(2210)를 통과하더라도 디스플레이부(21)에 의해 반사된다. 다만, 멤브레인(11)의 상부 영역에서 재생된 소리의 일부분(A1)은 반사되지 않고 전방 그릴(22)의 방사구(2210)의 하부 영역으로 방사된다.
멤브레인(11)의 상부 영역에서 전방 그릴(22)의 하부 영역으로 방사된 직접음(A1)은 멤브레인(11)의 하부 영역에서 방사된 직접음(A2)과 만날 수 있다. 멤브레인(11)의 상부 영역에서 전방 그릴(22)의 하부 영역으로 방사된 직접음(A1)과 멤브레인(11)의 하부 영역에서 방사된 직접음(A2) 사이에 경로차(d)가 발생한다. 즉, 멤브레인(11)의 상하 방향(z 방향)으로 다른 영역에서 방사된 직접음들(A1, A2) 간에 경로차(d)가 발생한다.
이러한 직접음들(A1, A2) 간의 경로차(d)는 디스플레이부(21)에 의해 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)보다 작다. 디스플레이부(21)에 의해 차단된 멤브레인(11)의 차단 높이(hb)는 최소 파장(λmin)의 절반 미만이다. 그리하여, 멤브레인(11)의 서로 다른 영역에서 방사된 직접음(A1, A2) 간의 경로차(d)는 최소 파장(λmin)의 절반보다 작게 된다. 따라서, 동일한 진폭과 진동수를 가진 두 소리가 서로 다른 영역에서 발생하여 같은 영역을 통과하더라도, 상쇄 간섭이 발생하는 것을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 그리하여, 멤브레인(11)의 일부 높이에 해당하는 영역이 전방(+y 방향)으로 노출되지 않고 차단되더라도, 간섭에 의해 고주파 영역의 음향 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예서는 차단 유닛(20)이 전방 그릴(22) 및 디스플레이부(21)를 포함하며, 전방 그릴(22)은 상하 방향(z 방향)으로 연장된 방사구(2210)가 복수 개 형성된 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 차단 유닛(20)의 구성 및 전방 그릴(22)의 구성은 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 도 8과 같이 전방 그릴(22)은 하부에 좌우 방향(x 방향)으로 연장된 방사구(2210a)를 포함할 수 있다. 전방 그릴(22)에 의해 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)가 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반 미만일 수 있다. 전방 그릴(22)이 강자성체를 포함할 경우, 전방 그릴(22)의 차단 영역(224)은 방사구(2210)가 없기 때문에 차단 영역(224)과 마그넷(12) 사이에 보다 강력한 자기장이 형성되며, 그에 따라 멤브레인(11)의 상부 영역에서의 음압 크기를 향상시킬 수 있다. 상부 영역에서의 음압 크기는 멤브레인(11)의 전체 음압 크기의 향상으로 이어질 수 있다.
도 9a는 다른 실시예에 따른 스피커 장치(3a)의 일부를 도시한 것이며, 도 9b는 도 9a의 스피커 장치(3a)의 정면도이다. 도 10은 도 9a의 스피커 장치(3a)가 전자 장치(1)에 배치된 예를 도시한 것이다. 도 11a 내지 도 11c는 도 9b의 스피커 장치(3a)의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 실시예에 따른 스피커 장치(3a)는 스피커 유닛(10), 전방 그릴(22) 및 흡음 부재(130)를 포함할 수 있다. 앞서 살펴본 실시예의 스피커 장치(3)와 동일한 구성에 대해서는 중복 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명한다.
스피커 유닛(10)의 멤브레인(11)은, 출력 가능한 음압의 크기를 고려하여, 멤브레인(11)의 폭(W)이 증가될 수 있다. 멤브레인(11)의 폭(W)은 25 mm 이상이고, 42 mm 미만일 수 있다.
다만, 멤브레인(11)의 폭(W)이 증가할수록 스피커 장치(3a)의 수평 지향 특성이 열화될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)의 폭(W)이 증가할수록 스피커 장치(3a)의 수평 지향각이 작아질 수 있다.
멤브레인(11)의 양 단부 중 적어도 일 단부에는 흡음 부재(130)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(11)의 양 단부 각각에 흡음 부재(130)가 배치될 수 있다.
흡음 부재(130)의 적어도 일부는 멤브레인(11)에 의해 정의된 소정의 공간(S)에 배치될 수 있다. 흡음 부재(130)는 소정의 공간(S)의 좌우 방향(x 방향)으로 양 단부에 배치될 수 있다.
흡음 부재(130)는 멤브레인(11)의 진동 과정에서 발생하여 상기 소정의 공간(S)을 따라 좌우 방향(x 방향)으로 이동한 음을 흡수할 수 있다. 그리하여, 좌우 방향(x 방향)으로 단부에서 음이 반사되거나 좌우 방향(x 방향)의 정상파의 발생을 방지할 수 있다. 그에 따라, 멤브레인(11)의 폭(W)의 2배에 해당하는 파장을 가진 주파수 대역에서 왜곡이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 흡음 부재(130)는 멤브레인(11)의 양 단부에서 발생한 소리 중 일부를 흡수할 수 있다. 그리하여, 흡음 부재(130)가 배치된 양 단부에서 발생한 소리의 음압이 흡음 부재(130)가 배치되지 않은 멤브레인(11)의 중앙부에서 발생한 소리의 음압보다 작아질 수 있다.
상기와 같이, 흡음 부재(130)는 멤브레인(11)의 단부에서 나타날 수 있는 소리의 반사를 방지하는 한편, 멤브레인(11)의 단부에서 발생한 소리의 음압을 상대적으로 작게 함으로써, 스피커 장치(3a)의 수평 지향 특성의 열화를 방지할 수 있다.
흡음 부재(130)는 멤브레인(11)을 지지하는 인클로저(30)와 별개의 부재일 있다. 다만, 흡음 부재(130)의 제조는 이에 한정되지 아니하며, 다양할 수 있으며, 예를 들어, 흡음 부재(130)는 인클로저(30)와 하나의 몸체일 수 있다.
도 10을 참조하면, 스피커 장치(3a)는 전방 그릴(22)의 전방(+y 방향)에 배치된 디스플레이부(21)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(21)는 스피커 장치(3a)에서 차단 유닛(20)으로 기능할 수 있다. 디스플레이부(21)에 의해 상기 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)는, 최소 파장(λmin)의 절반 미만일 수 있다. 디스플레이부(21)를 포함한 차단 유닛(20)에 대한 설명은 도 7b 이하에서 설명한 실시예와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
한편, 상술한 실시예에서는 멤브레인(11)의 양 단부에 배치된 흡음 부재(130)가 동일한 길이를 가지는 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 흡음 부재(130)의 개수, 배치 및 길이는 다양하게 변형될 수 있다. 일 예로써, 도 11a와 같이, 흡음 부재(130a)가 양 단부가 아닌 일 단부에 배치될 수 있다. 다른 예로써, 도 11b와 같이 멤브레인(11)의 양 단부에 배치된 흡음 부재(130b)의 길이가 짧아지거나, 도 11c와 같이 멤브레인(11)의 양 단부에 배치된 흡음 부재(130, 130b)의 길이가 서로 다를 수도 있다.
도 12a는 또 다른 실시예에 따른 스피커 장치(3b)의 일부를 도시한 것이며, 도 12b는 도 12a의 스피커 장치(3b)의 정면도이다. 도 13는 도 12a의 스피커 장치(3b)가 전자 장치(1)에 배치된 예를 도시한 것이다. 도 14 및 도 15은 도 12b의 스피커 장치(3b)의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 실시예에 따른 스피커 장치(3b)는 스피커 유닛(10), 전방 그릴(22) 및 흡음 부재(130)를 포함할 수 있다. 상술한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 중복 설명은 생략하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
전방 그릴(22)은 멤브레인(11)의 일부를 전방(+y 방향)으로 노출시키는 차단 유닛(20) 또는 차단 유닛(20)의 일 구성일 수 있다. 전방 그릴(22)은 멤브레인(11)에서 발생된 음을 전방(+y 방향)으로 통과시키는 방사구(2210)가 형성된 개방 영역(221)과 멤브레인(11)에서 발생된 음이 전방(+y 방향)으로 통과하는 것을 차단하는 차단 영역(222)을 포함한다.
개방 영역(221)에는 복수 개의 방사구(2210)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 개방 영역(221)에는 상하 방향(z 방향)으로 연장된 복수 개의 방사구(2210)가 좌우 방향(x 방향)으로 이격 배열될 수 있다. 다만, 방사구(2210)의 형태는 이에 한정되지 아니하며, 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 도시하지 않았으나, 좌우 방향(x 방향)으로 연장된 복수 개의 방사구(2210)가 상하 방향(z 방향)으로 이격 배열될 수도 있다.
개방 영역(221)의 폭(W1)은 요구되는 수평 지향각의 크기에 따라 설계될 수 있다. 개방 영역(221)의 폭(W1)은 멤브레인(11)의 폭(W)보다 작을 수 있다. 멤브레인(11)의 폭(W)이 25 mm보다 클 때, 개방 영역(221)의 폭(W1)은 25 mm 이하일 수 있다. 개방 영역(221)에 의해 멤브레인(11)이 전방으로 노출된 폭은 25 mm 이하일 수 있다.
차단 영역(222)은 개방 영역(221)의 양 측부 중 적어도 일 측부에 배치된다. 예를 들어, 차단 영역(222)은 개방 영역(221)의 양 측부에 배치될 수 있다.
멤브레인(11)은 전방 그릴(22)의 차단 영역(222)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단될 수 있다. 멤브레인(11)의 전체 폭 중 일부 폭(Wb)이 차단 영역(222)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단될 수 있다.
예를 들어, 멤브레인(11)에서 차단 영역(222)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단되는 차단 폭(Wb)은 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반 미만일 수 있다. 예를 들어, 최소 파장(λmin)의 절반이 8.5 mm 일 때, 멤브레인(11)에서 차단 영역(222)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단되는 차단 폭(Wb)은 0 mm보다 크고 8.5 mm 미만일 수 있다. 멤브레인(11)의 양 단부에서 차단 영역(222)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단되는 차단 폭(Wb)은 각각 8.5 mm 미만일 수 있다. 멤브레인(11)의 폭은 42 mm 미만일 수 있다.
차단 영역(222)에 의한 멤브레인(11)이 전방(+y 방향)으로 노출이 차단되는 차단 폭(Wb)을 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반 미만으로 설정함으로써, 멤브레인(11)의 일부 폭(Wb)에 해당하는 영역이 전방(+y 방향)으로 노출되지 않고 차단되더라도, 주파수 응답 특성의 왜곡을 감소시킬 수 있다.
전방 그릴(22)의 차단 영역(222)은 강자성체로 이루어질 수 있다. 차단 영역(222)에는 방사구(2210)가 형성되지 않기 때문에, 이러한 차단 영역(222)과 마그넷(12) 사이에 제공된 자기장의 자속 밀도는 방사구(2210)가 형성된 개방 영역(221)과 마그넷(12) 사이에 제공된 자속 밀도보다 크게 나타날 수 있다. 그에 따라, 멤브레인(11)의 전체적인 음압 크기를 증가시킬 수 있다.
멤브레인(11)에는 흡음 부재(130)가 배치될 수 있다. 흡음 부재(130)는 전방 그릴(22)의 차단 영역(222)의 후방에 배치될 수 있다. 흡음 부재(130)는 멤브레인(11)에 의해 정의된 소정의 공간(S)에 배치될 수 있다. 흡음 부재(130)는 소정의 공간(S)의 좌우 방향(x 방향)으로 양 단부에 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 스피커 장치(3b)는 전방 그릴(22)의 전방(+y 방향)에 배치된 디스플레이부(21)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(21)는 전방 그릴(22)과 함께 스피커 장치(3b)에서 차단 유닛(20)으로 기능할 수 있다. 디스플레이부(21)에 의해 상기 멤브레인(11)이 차단된 차단 높이(hb)는, 멤브레인(11)에서 방출된 소리의 최소 파장(λmin)의 절반 미만일 수 있다. 디스플레이부(21)를 포함한 차단 유닛(20)에 대한 설명은 도 7b 이하에서 설명한 실시예와 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
한편, 상술한 실시예에서는 전방 그릴(22)의 개방 영역(221)이 전방 그릴(22)의 중앙부에 형성되고, 차단 영역(222)의 후방에 흡음 부재(130)가 배치된 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 전방 그릴(22)의 개방 영역(221)의 배치 및 흡음 부재(130)의 포함 여부는 선택적으로 변경될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 도 14와 같이, 개방 영역(221)은 전방 그릴(22)의 일 단부에 가깝게 형성되거나, 도 15와 같이 차단 영역(222)의 후방에 흡음 부재(130)가 배치되지 않을 수도 있다.
도 16 및 도 17은 차단 유닛(20)에 의해 멤브레인(11)의 노출이 차단되는 차단 높이(hb)가 달라질 때, 그에 따른 음압 변화를 보여주기 위한 도면이다.
도 16에서는 멤브레인(11)의 일부가 차단 유닛(20)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출이 차단된 상태를 나타내는 시뮬레이션 모형을 나타낸다. 여기서 멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 주파수 영역의 최대 주파수는 20 kHz, 최소 파장은 17 mm로 설정하였다.
도 17에서는 도 16의 A 지점에서의 직접음에 의한 주파수 특성을 나타낸다. 도 17은 실시예에 따른 차단 높이(hb)가 4 mm일 때의 음압 변화를 나타낸 것이며, 비교예 1, 2, 3, 4에 따른 차단 높이(hb)가 12 mm, 20 mm, 28mm, 36 mm일 때의 음압 변화를 나타낸 것이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 실시예에 따른 차단 높이(hb)는 4 mm로, 차단 높이(hb)는 멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 최소 파장 17mm의 절반인 8.5 mm 미만이다. 이 때의 음압 특성을 살펴보면, 10 kHz ~ 20 kHz 구간에서 음압 감쇄가 1 dB 이하로 나타난 것을 알 수 있다.
비교예들에 따른 차단 높이(hb)는 12 mm, 20 mm, 28 mm, 36 mm로써, 차단 높이(hb)는 멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 최소 파장 17mm의 절반인 8.5 mm를 초과한다. 이 때, 음압 특성을 살펴보면, 주파수가 높아질수록 음압 레벨이 급격히 작아지는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 10 kHz ~ 20 kHz 구간에서, 음압 감쇄가 3 dB 이상으로 나타난 것을 알 수 있다.
이를 통해, 멤브레인(11)의 차단 높이(hb)를 멤브레인(11)에서 방출되는 소리의 주파수 영역의 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만일 때, 고주파 영역에서의 음압 감쇄가 나타나는 것을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 18a 내지 도 18c는 실시예 1 내지 3에 따른 스피커 장치(3)의 정면도를 나타낸 것이다. 도 19는 도 18a 내지 도 18c에 따른 실시예 1 내지 3의 스피커 장치(3)에서 방출된 소리의 주파수 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이며, 도 20a 내지 도 20c는 실시예 1 내지 3에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향 특성을 나타낸 실험자료이다. 도 19에서 실시예 1에 따른 주파수 특성은 a로, 실시예 2에 따른 주파수 특성은 b로, 실시예 3에 따른 주파수 특성은 c로 나타내었다.
도 18a를 참조하면, 실시예 1은 상하 방향(z 방향)으로 구불구불한 멤브레인(11)의 전방(+y 방향)에 전방 그릴(22)을 배치하고, 전방 그릴(22)에는 멤브레인(11)의 좌우 방향(x 방향)으로 배열된 방사구(2210)를 형성하였다. 도 18b를 참조하면, 실시예 1과 대부분 동일하나, 멤브레인(11)의 좌우 방향(x 방향)으로 양 단부에 4 mm의 폭을 가지는 흡음 부재(130b)를 배치하였다. 도 18c를 참조하면, 실시예 2와 대부분 동일하나, 멤브레인(11)의 양 단부에 배치된 흡음 부재(130a)의 폭을 8 mm로 증가시켰다.
도 19의 a, b, c를 참조하면, 실시예 1, 2, 3에 따른 스피커 장치(3)에서 출력된 소리에서는 고주파 영역에서 갑자기 음압이 감소하는 현상이 나타나지 않았다. 즉, 실시예 1, 2, 3에 따른 스피커 장치(3)는 고주파 영역에서도 양호한 음압 특성을 나타냈다.
도 20a 내지 도 20c를 참조하면, 실시예 1에 따른 스피커 장치(3)에 비해, 멤브레인(11)의 양 단부에 흡음 부재(130b)를 배치한 실시예 2에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 넓게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 흡음 부재(130b)의 폭이 상대적으로 작은 실시예 2에 따른 스피커 장치(3)에 비해, 흡음 부재(130a)의 폭이 상대적으로 긴 실시예 3에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 더 넓게 나타나는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 상하 방향(z 방향)으로 구불구불한 멤브레인(11)에 흡음 부재(130a, 130b)를 배치함에 따라, 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 넓게 나타남을 알 수 있다.
도 21a 내지 도 21c는 실시예 4 내지 6에 따른 스피커 장치(3)의 정면도를 나타낸다. 도 22a 내지 도 22c는 도 21a 내지 도 21c의 실시예 4 내지 6에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향 특성을 나타낸 실험자료이다.
도 21a를 참조하면, 실시예 4는 상하 방향(z 방향)으로 구불구불한 멤브레인(11)의 전방(+y 방향)에 전방 그릴(22)을 배치하고, 전방 그릴(22)에는 멤브레인(11)의 좌우 방향(x 방향)으로 배열된 방사구(2210)를 형성하였다. 도 21b를 참조하면, 실시예 5는 실시예 4와 대부분 동일하나, 전방 그릴(22)에서 방사구(2210)가 형성된 개방 영역(221)의 폭을 멤브레인(11)의 폭보다 짧게 형성하였으며, 멤브레인(11)의 좌우 방향(x 방향)으로 양 단부는 각각 전방 그릴(22)의 차단 영역(222)에 의해 폭 8 mm 만큼 전방(+y 방향)으로 노출이 차단되었다. 도 21c를 참조하면, 실시예 6은 실시예 5와 대부분 동일하나, 차단 영역(222)에 의해 차단된 멤브레인(11)의 양 단부에 폭 8 mm인 흡음 부재(130)를 배치하였다.
도 22a 내지 도 22c를 참조하면, 실시예 4에 따른 스피커 장치(3)에 비해, 전방 그릴(22)의 개방 영역(221)의 폭이 멤브레인(11)의 폭보다 짧게 형성된 실시예 5에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 넓게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 흡음 부재(130)를 배치하지 않은 실시예 5에 따른 스피커 장치(3)에 비해, 흡음 부재(130)를 배치한 실시예 6에 따른 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 더 넓게 나타나는 것을 알 수 있다.
상기와 같이, 상하 방향(z 방향)으로 구부구불한 멤브레인(11)의 좌우 양단부를 전방 그릴(22)에 의해 전방(+y 방향)으로 노출을 차단하고, 멤브레인(11)에서 노출이 차단된 부분에 흡음 부재(130)를 배치함으로써, 스피커 장치(3)의 수평 지향각이 넓게 나타났다.
상술한 실시예에서는 고주파 영역의 소리를 출력하는 스피커 유닛(10)을 포함하는 스피커 장치(3, 3a, 3b)를 중심으로 설명하였다. 그러나, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 스피커 유닛(10)의 크기보다 작은 틈을 통해 소리가 출력될 수 있는 구조라면 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 스피커 장치(3, 3a, 3b)는 전역대 음파를 출력 가능한 풀 레인지 스피커 유닛을 포함할 수도 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1 : 전자 장치 2a, 2b, 2 : 제1, 제2, 제3 음향 출구
3 : 스피커 장치 4 : 음향 도관
10a, 10b, 10 : 스피커 유닛 11 : 멤브레인
110 : 전도성 부재 111a, 111b : 대향 영역
112 : 골 영역 113 : 마루 영역
130 : 흡음 부재 12 : 마그넷
20 : 차단 유닛 21 : 디스플레이부
22 : 전방 그릴 221 : 개방 영역
2210 : 방사구 222 : 차단 영역
23 : 케이스 30 : 인클로저
31 : 후방 영역

Claims (20)

  1. 자기장을 제공하는 마그넷과, 상기 자기장 내에 배치되며 제1 방향으로 진동 가능하며 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향 중 일 방향인 전방으로 소리를 방출하는 멤브레인을 포함하는 스피커 유닛;
    상기 멤브레인의 전방에 배치되며, 상기 멤브레인에서 상기 제1 방향으로 제1 높이를 가지는 제1 영역을 차단하고, 상기 멤브레인에서 상기 제1 방향으로 제2 높이를 가지는 제2 영역을 노출시키는 차단 유닛;를 포함하며,
    상기 제1 높이와 상기 제2 높이의 합은 상기 멤브레인의 전체 높이에 대응하며,
    상기 제1 방향은 바닥과 수직인 상하 방향이며,
    상기 멤브레인의 상기 제1, 제2 방향과 수직인 제3 방향으로의 폭은 상기 멤브레인의 상기 제1 방향으로의 높이보다 크고,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 차단된 상기 제1 높이는, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만인, 스피커 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 제1 방향을 따라 구불구불한 형상을 가지며, 서로 대향하는 대향 영역이 상기 제1 방향을 따라 서로 반대 방향으로 이동하여 진동되는, 스피커 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역은,
    상기 멤브레인에서 방출된 소리의 평균 음압 레벨보다 6 dB 낮은 음압 레벨 이상을 만족하는 주파수 영역인, 스피커 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최대 주파수는 20 kHz이며, 이에 해당하는 파장의 절반은 8.5 mm인, 스피커 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출된 높이는 5 mm 이하인, 스피커 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인의 상기 전체 높이는 13.5 mm 미만인, 스피커 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    내부에 상기 스피커 유닛을 수용하는 인클로저;를 더 포함하며,
    상기 인클로저의 상기 제1 방향으로의 전체 높이는 16.5 mm 미만인, 스피커 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로 폭은 42 mm 미만인, 스피커 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 양 단부 중 적어도 일 단부에는 흡음 부재가 배치된, 스피커 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 제1 방향으로 서로 대향하는 대향 영역들과, 상기 대향 영역들 사이에 배치되어 이들을 연결하는 연결 영역을 포함하며,
    상기 연결 영역은 전방에 배치된 마루 영역과 후방에 배치된 골 영역을 포함하며,
    상기 흡음 부재는 상기 대향 영역들과 상기 골 영역에 의해 정의되는 소정의 공간에 배치된, 스피커 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 차단 유닛은,
    상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출시키고, 상기 멤브레인의 상기 전체 폭 중 나머지 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것을 차단하도록 구성된, 스피커 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출된 폭은 25 mm 이하인, 스피커 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 폭은 상기 멤브레인의 사용 가능한 소리의 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만인, 스피커 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 영역에는 흡음 부재가 배치된, 스피커 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 차단 유닛은,
    상기 멤브레인의 전방에 배치된 전방 그릴과, 상기 전방 그릴의 전방에 배치된 디스플레이부를 포함하는, 스피커 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이부 및 상기 전방 그릴 중 적어도 하나에 의해, 상기 멤브레인의 상기 제1 방향으로의 전체 높이 중 일부 높이에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것이 차단되는, 스피커 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이부 및 상기 전방 그릴 중 적어도 하나에 의해, 상기 멤브레인의 상기 제3 방향으로의 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역이 전방으로 노출되는 것이 차단되는, 스피커 장치.
  18. 자기장을 제공하는 마그넷과, 상기 자기장 내에 배치되며 상하 방향으로 진동 가능하며 전후 방향 중 전방으로 소리를 방출하며 좌우 방향으로의 폭이 상하 방향으로의 높이보다 큰 멤브레인을 포함하는 스피커 유닛; 및
    상기 멤브레인의 좌우 방향으로 양 단부 중 적어도 일 단부에 배치되며, 상기 멤브레인에서 방출된 소리 중 일부를 흡수하는 흡음 부재;를 포함하며,
    상기 흡음 부재는 상기 멤브레인의 양 단부 사이의 중앙부에 배치되지 않는, 스피커 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 멤브레인의 전방에 배치되며, 상기 멤브레인의 좌우 방향으로 전체 폭 중 일부 폭에 해당하는 영역은 전방으로 노출시키고, 상기 멤브레인의 상기 전체 폭 중 나머지 폭에 해당하는 영역은 전방으로 노출되는 것을 차단하도록 구성된 차단 유닛;를 더 포함하며,
    상기 차단 유닛에 의해 상기 멤브레인이 전방으로 노출이 차단된 폭은, 상기 멤브레인에서 방출된 소리의 주파수 영역에서 최대 주파수에 해당하는 파장의 절반 미만인, 스피커 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 스피커 장치를 포함하는, 전자 장치.
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