KR102469584B1 - 분산 모드 스피커용 강화 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

액추에이터는 평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라들을 포함하는 프레임을 포함한다. 액추에이터는 자석 및 보이스 코일을 포함하는 자기 회로 조립체를 더 포함하며, 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 액추에이터가 작동하는 중에 자석과 보이스 코일이 서로에 대해 움직일 수 있다. 액추에이터는 또한 프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함한다. 각각의 서스펜션 부재는 축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트를 포함한다. 각각의 서스펜션 부재는 또한 패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 제1 암을 포함한다. 액추에이터가 작동하는 중에, 서스펜션 부재의 제1 암이 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하도록 구부러진다.

Description

분산 모드 스피커용 강화 액추에이터{REINFORCED ACTUATORS FOR DISTRIBUTED MODE LOUDSPEAKERS}
본 출원은 2018년 11월 30일자 미국 특허 가출원 번호 제62/774,104호의 우선권을 주장한다. 선행 출원의 개시 내용은 본 출원의 개시 내용의 일부로 간주되고 참조에 의해 본 출원의 개시 내용에 통합된다.
본 명세서는 분산 모드 액추에이터(DMA: distributed mode actuator)들, 전자기(EM: electromagnetic) 액추에이터들, 및 DMA들과 EM 액추에이터들을 특징으로 하는 분산 모드 스피커들에 관한 것이다.
통상의 스피커들은 다이어프램에서의 피스톤과 같은 움직임에 의해 사운드를 생성한다. 이와 대조적으로, 분산 모드 스피커(DML: distributed mode loudspeaker)들과 같은 패널 오디오 스피커들은 전기-음향 액추에이터를 통해 패널에 균일하게 분산된 진동 모드들을 유도하는 것에 의해 작동한다. 전형적으로 액추에이터들은 압전 또는 전자기 액추에이터들이다.
전형적인 액추에이터의 작동 중에, 액추에이터의 컴포넌트들이 구부러져서 이 컴포넌트들이 기계적 응력을 받게 된다. 이러한 응력은 액추에이터의 성능 및 수명을 감소시킨다. 고정된 폭을 갖는 유연성 컴포넌트들을 특징으로 하는 통상의 DMA들과 EM 액추에이터들 및 직각으로 구부러지는 유연성 컴포넌트들을 구비하는 통상의 EM 액추에이터들은 기계적 응력으로 인한 성능 감소에 민감하다.
통상의 분산 모드 액추에이터(DMA)들 및 전자기(EM) 액추에이터들에 대한 개선이 개시된다. 예를 들어 이러한 DMA들 및 EM 액추에이터들의 구현예들은 통상의 기기들과 비교하여 치수가 증가된 부분들을 구비하는 유연한 컴포넌트들을 특징으로 한다. 치수가 증가된 부분들은 고응력 구역들에 전략적으로 위치된다. 컴포넌트들은 또한 치수가 증가하더라도 액추에이터가 차지하는 부피는 그다지 증가하지 않는 형상으로 형성된다.
DMA 또는 EM 액추에이터를 음향 패널과 같은 기계적 부하에 부착하는 것에 의해, 액추에이터들이 패널에 진동 모드들을 유도하여 사운드를 생성하는데 사용될 수 있다.
일반적으로, 제1 태양에서, 본 발명은 평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임을 포함하는 액추에이터를 특징으로 한다. 액추에이터는 또한 자석 및 보이스 코일을 포함하는 자기 회로 조립체를 포함하며, 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 액추에이터가 작동하는 중에 자석과 보이스 코일이 서로에 대해 움직일 수 있다. 액추에이터는 프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 더 포함한다. 각각의 서스펜션 부재는 축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트를 포함한다. 각각의 서스펜션 부재는 패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 제1 암을 더 포함한다. 액추에이터가 작동하는 중에, 서스펜션 부재의 제1 암이 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하도록 구부러진다.
액추에이터의 실시예들은 아래의 특징들 중 하나 이상 및/또는 다른 태양들의 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 액추에이터가 작동하는 중에 서스펜션 부재가 구부러질 때 서스펜션 부재의 하나 이상의 위치들에 응력이 집중하는 것을 감소시키도록 제1 평면에서 제1 암의 두께가 변할 수 있다. 즉, 제1 평면에서 제1 암의 두께가 균일하지 않다.
일부 실시예들에서, 제1 암이 제1 평면에서 제1 방향으로 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 연장하는 제1 직선 세그먼트 및 제1 암에 연결되는 제2 직선 세그먼트를 포함하고, 제2 직선 세그먼트는 제1 평면에서 제1 방향과 직교하게 연장한다. 제1 암은 제1 직선 세그먼트와 제2 직선 세그먼트를 연결하는 제1 곡선 세그먼트를 포함할 수 있다. 제2 직선 세그먼트의 제1 평면에서의 두께는 제2 직선 세그먼트의 길이를 따라 테이퍼진다. 제1 암이 제2 곡선 세그먼트에 의해 제2 직선 세그먼트에 연결되는 제3 직선 세그먼트를 포함할 수 있고, 제3 직선 세그먼트는 제1 평면에서 제2 직선 세그먼트에 직교하게 연장하고, 제3 직선 세그먼트는 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된다.
일부 실시예들에서, 제2 곡선 세그먼트의 외부 가장자리를 따르는 제1 곡률 반경이 제2 곡선 세그먼트의 내부 가장자리를 따르는 제2 곡률 반경보다 작다.
일부 실시예들에서, 각각의 서스펜션 부재가 패널의 평면과 평행한 제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 제2 암을 포함한다. 제1 및 제2 암들은 상응하는 곡선 세그먼트에 의해 수직 세그먼트의 반대쪽 단부들에 각각 연결되고, 상응하는 곡선 세그먼트들은 제1 및 제2 평면들 바깥으로 각각 연장한다. 수직 세그먼트와 2개의 곡선 세그먼트들이 전체로서 C자형 세그먼트를 형성한다. 곡선 세그먼트들은 프레임의 상응하는 필라가 없을 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 및 제2 암들이 서스펜션 부재의 수직 세그먼트에 의해 연결될 수 있다. 제1 및 제2 암들의 단부들이 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트의 반대쪽 사이드들에 각각 부착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트가 프레임의 평면에 실질적으로 다각형인 형상을 가지고, 상응하는 서스펜션 부재는 다각형의 각각의 사이드에 부착된다. 즉, 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트는 평면 형상이 다각형이다. 다각형은 사각형일 수 있다.
일부 실시예들에서, 보이스 코일이 프레임에 부착되고, 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트는 자석을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 제1 태양의 액추에이터를 포함하는 패널 오디오 스피커를 특징으로 한다. 패널 오디오 스피커의 패널은 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 평면에서 연장하는 전자 디스플레이 패널을 포함하는 모바일 기기를 특징으로 한다. 모바일 기기는 또한 전자 디스플레이 패널에 부착되는 섀시로, 섀시의 백 패널과 전자 디스플레이 패널 사이에 공간을 획정하는 섀시를 포함할 수 있다. 모바일 기기는 공간에 수납되는 전자 제어 모듈을 더 포함할 수 있고, 전자 제어 모듈은 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 모바일 기기는 공간에 수납되고 전자 디스플레이 패널의 표면에 부착되는 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터는 평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임을 포함할 수 있다. 액추에이터는 또한 자석 및 보이스 코일을 포함하는 자기 회로 조립체를 포함할 수 있고, 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 액추에이터가 작동하는 중에 자석과 보이스 코일이 서로에 대해 움직일 수 있다. 액추에이터는 프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 더 포함할 수 있다. 각각의 서스펜션 부재는 축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트를 포함할 수 있다. 각각의 서스펜션 부재는 또한 패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 제1 암을 포함할 수 있다. 액추에이터가 작동하는 중에, 서스펜션 부재의 제1 암이 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하도록 구부러진다.
다른 태양에서, 본 발명은 평면에서 연장하는 전자 디스플레이 패널을 포함하는 웨어러블 기기를 특징으로 한다. 웨어러블 기기는 또한 또한 전자 디스플레이 패널에 부착되는 섀시로, 섀시의 백 패널과 전자 디스플레이 패널 사이에 공간을 획정하는 섀시를 포함할 수 있다. 웨어러블 기기는 공간에 수납되는 전자 제어 모듈을 더 포함할 수 있고, 전자 제어 모듈은 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 웨어러블 기기는 공간에 수납되고 전자 디스플레이 패널의 표면에 부착되는 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터는 평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임을 포함할 수 있다. 액추에이터는 또한 자석 및 보이스 코일을 포함하는 자기 회로 조립체를 포함할 수 있고, 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 액추에이터가 작동하는 중에 자석과 보이스 코일이 서로에 대해 움직일 수 있다. 액추에이터는 프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 더 포함할 수 있다. 각각의 서스펜션 부재는 축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트를 포함할 수 있다. 각각의 서스펜션 부재는 또한 패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 제1 암을 포함할 수 있다. 액추에이터가 작동하는 중에, 서스펜션 부재의 제1 암이 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하도록 구부러진다.
다른 장점들 중에서도, 실시예들은 통상의 액추에이터들과 비교하여 구부러짐에 의해 야기되는 기계적 응력에 의한 파손 가능성이 감소된 액추에이터들을 포함한다.
다른 장점들은 엑추에이터가 통상의 액추에이터들과 실질적으로 동일한 공간을 차지한다는 점이다. 이는 액추에이터가 보다 큰 전자 기기에 통합되고 미리 정해진 부피 내에 끼워 넣어질 필요가 있는 경우에 특히 유익할 수 있다.
도 1은 모바일 기기의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 모바일 기기를 개략적으로 도시하는 횡단면도이다.
도 3a는 제1 평면에 굴곡부를 구비하는 DMA를 도시하는 횡단면도이다.
도 3b는 도 3a의 DMA를 도시하는 평면도이다.
도 4a는 도 3a의 제1 평면과 다른 제2 평면에 부분적으로 포개진 굴곡부를 구비하는 DMA를 도시하는 횡단면도이다.
도 4b는 도 4a의 DMA를 도시하는 평면도이다.
도 5a는 EM 액추에이터의 사분의 일을 잘라서 도시하는 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 EM 액추에이터를 도시하는 사시도이다.
도 5c는 도 5a 및 도 5b에 도시된 EM 액추에이터의 굴곡부를 따로 도시한 사시도이다.
도 6은 EM 액추에이터의 예시적인 굴곡부를 도시하는 사시도이다.
도 7a는 굴곡부의 제1 암을 도시하는 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 굴곡부를 도시하는 사시도이다.
도 8은 모바일 기기의 전자 제어 모듈의 실시예를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
여러 도면들에서 유사한 부호들은 유사한 요소들을 지칭한다.
본 개시는 분산 모드 스피커(DML)들과 같은 패널 오디오 스피커들의 액추에이터들을 특히 다루고 있다. 이러한 스피커들은 이동 전화, 태블릿 또는 웨어러블 기기(예컨대 스마트워치, 또는 스마트 글래스와 같은 헤드마운트 기기)와 같은 모바일 기기에 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 모바일 기기(100)는 기기 섀시(102) 및 패널 오디오 스피커를 통합하고 있는 평판 디스플레이(예컨대 OLED 또는 LCD 디스플레이 패널)를 포함하는 터치 패널 디스플레이(104)를 포함한다. 모바일 기기(100)는 이미지들을 디스플레이하고 터치 패널(104)을 통해 터치 입력을 수신하는 것을 포함하는 다양한 방법들로 사용자와 접속한다. 전형적으로, 모바일 기기는 깊이가 대략 10mm 이하, 폭이 60mm 내지 80mm(예컨대 68mm 내지 72mm)이고 높이는 100mm 내지 160mm(예컨대 138mm 내지 142mm)이다.
모바일 기기는 또한 오디오 출력을 생성한다. 오디오 출력은 평판 디스플레이를 진동시키는 것에 의해 사운드를 생성하는 패널 오디오 스피커를 이용하여 발생된다. 디스플레이 패널은 DMA 또는 EM 액추에이터와 같은 액추에이터에 결합된다. 액추에이터는 터치 패널 디스플레이(104)와 같은 패널에 힘을 주어 패널이 진동하게 하도록 배열된 움직일 수 있는 컴포넌트이다. 진동하는 패널은 예컨대 20Hz 내지 20kHz 범위의 사람이 들을 수 있는 음파들을 발생시킨다.
사운드 출력을 생성하는 것 외에도, 모바일 기기(100)는 액추에이터를 이용하여 햅틱 출력도 또한 생성한다. 예를 들어 햅틱 출력은 180Hz 내지 300Hz 범위의 진동들에 상응할 수 있다.
도 1은 또한 도 2에 도시된 횡단면 방향에 상응하는 파선을 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 모바일 기기(100)의 횡단면은 기기 섀시(102) 및 터치 패널 디스플레이(104)를 도시하고 있다. 도 2는 참조의 편의를 위해 X축선, Y축선 및 Z축선을 갖는 데카르트 좌표계를 또한 포함하고 있다. 기기 섀시(102)는 Z방향을 따라 측정되는 깊이 및 X방향을 따라 측정되는 폭을 갖는다. 기기 섀시(102)는 백 패널을 또한 구비하는데, 백 패널은 기본적으로 XY평면에서 연장하는 기기 섀시(102)의 부분에 의해 형성된다. 모바일 기기(100)는 액추에이터(210)를 포함하고, 액추에이터는 섀시(102)의 디스플레이(104) 뒤에 수납되고 디스플레이(103)의 후면에 부착된다. 일반적으로, 액추에이터(210)는 섀시에 수납된, 전기기계 모듈(220) 및 배터리(230)를 포함하는 다른 컴포넌트들에 의해 제한되는 부피 내에 끼워 넣어지도록 그 크기가 정해진다.
일반적으로, 액추에이터(210)는 액추에이터를 플레이트(106)를 통해 디스플레이 패널(104)에 연결하는 프레임을 포함한다. 프레임은 액추에이터가 굴곡부 및 전기기계 모듈을 공통으로 포함하는 다른 컴포넌트들을 지지하게 하는 받침(scaffold)의 역할을 한다. 프레임은 구부러짐의 결과로 인해 실질적으로 변형되는 것을 방지하기에 충분히 단단할 수 있다.
굴곡부는 XY평면에서 연장하고 진동할 때 Z방향으로 변위되는 전형적으로 세장형인 부재이다. 굴곡부는 적어도 하나의 단부에서 프레임에 부착되는 것이 일반적이다. 반대쪽 단부는 프레임에 붙어 있지 않아 굴곡부가 진동할 때 Z방향으로 움직일 수 있다.
전기기계 모듈은 전형적으로 전기 신호들을 기계적 변위로 변환하는 트랜스듀서이다. 전기기계 모듈이 작동될 때 모듈이 굴곡부를 진동시킬 수 있도록, 보통은 전기기계의 적어도 일부분이 굴곡부에 단단하게 결합된다.
일반적으로, 액추에이터(210)는 모바일 기기(100)에 수납된, 전자 제어 모듈(220) 및 배터리(230)를 포함하는 다른 컴포넌트들에 의해 제한되는 부피 내에 끼워 넣어지도록 그 크기가 정해진다. 액추에이터(210)는 전자석 액추에이터 또는 압전 액추에이터와 같은 여러 가지 다양한 액추에이터 유형들 중 하나일 수 있다.
이제 구체적인 실시예들로 넘어 가면, 일부 구현예들에서, 액추에이터는 분산 모드 액추에이터(DMA)이다. 예를 들어 도 3a 및 도 3b는 전기기계 모듈 및 굴곡부를 포함하는 DMA(300)를 도시하는 각기 다른 도면들이다. 도 3a는 DMA(300)의 횡단면도이고 도 3b는 DMA(300)의 평면도이다. DMA(300)의 작동 중에, 전기기계 모듈은 굴곡부의 자유 단부를 Z방향으로 변위시킨다.
도 3a를 특별히 참조하면, DMA(300)에서, 전기기계 모듈과 굴곡부가 서로 일체화되어 베인(vane)(312)과 압전 스택들(314a, 314b)을 포함하는 캔틸레버 빔(310)이 되어 있다. 베인(312)은 그 일 단부가 프레임(320)에 부착된 세장형 부재이고, 일 단부는 베인을 플레이트(106)에 부착시키는 스텁(stub)이다. 베인(312)은 프레임(320)으로부터 연장하여, Z방향으로 자유롭게 움직이는 미부착 단부에서 끝난다. 베인(312)의 프레임(320)에 부착된 부분은 Y방향으로 측정되는 폭을 가지며, 이 폭은 굴곡부의 미부착된 부분의 폭보다 크다. 빔(310)이 슬롯(322)에서 프레임(322)에 부착되고, 이 슬롯에는 베인(312)에 삽입된다. 도 3a 및 도 3b의 예들에서, 압전 스택들(314a, 314b)은 베인(312)의 위와 아래에 각각 배치된다. 각각의 스택(314a, 314b)은 하나 이상의 압전층을 포함할 수 있다.
도 3a가 DMA(300)의 횡단면을 도시하는 반면, 도 3b는 DMA의 평면을 도시한다. 도 3a는 베인(312)의 평면을 도시하는데, 베인은 프레임(320)과 압전 스택(314a)에 의해 부분적으로 가려져 있다. 베인(312)과 압전 스택들(314a, 314b)은 전부 XY평면과 평행하게 연장한다. DMA(300)가 정지해 있을 때, 빔(310), 즉 베인(312)과 압전 스택들(314a, 314b)은 XY평면과 평행하게 유지된다. DMA(300)가 작동하는 중에는, 압전 스택들(314a, 314b)이 활성화되어 빔(310)을 Z축선에 대해 진동시킨다. 빔(310)의 진동에 의해 빔은 ±Z방향으로 움직이게 된다.
X방향으로 측정되는 베인(312)의 길이는 LF로 지시되고, 또한 종단간 범위(end-to-end extension)라고도 한다. 도 3b는 또한 굴곡부의 날개부들과 관련하여 아래에서 보다 상세하게 논의할 길이(LW)를 도시하고 있다. 베인(312)의 자유 단부는 폭(WF2)을 갖는다. 베인(312)의 폭은 길이(LF - LW)에 대해서는 WF2로 유지된다.
프레임(320)에 의해 고정된 베인(312)의 단부는 제1 폭(WF1)을 갖는데, 제1 폭은 WS로 지시되는 프레임(320)의 폭보다 크다. 고정 단부를 향하면서, 베인(312)의 폭이 증가하여 슬롯(322)으로부터 옆으로 연장하는 2개의 날개부들을 형성한다. 이 구현예에서는 날개부들이 X방향으로 이어지고 베인(312)을 대칭인 상부 및 하부로 분할하는 중앙축선(350)에 대해 대칭인데, 다른 구현예들에서는 날개부들이 반드시 대칭일 필요는 없다. 상측 날개부(즉 중앙축선(350) 위에 있는 날개부)를 참조하면, 날개부의 가장자리들은 X축선과 평행한 베인(312)의 상부 가장자리와 인접해 있다. WW로 지시된 상측 날개부의 폭은 베인(312)의 상부 가장자리로부터 날개부의 중앙축선(350)에서 가장 먼 지점까지로 측정된다. 각각의 날개부의 폭(WW), 굴곡부의 자유 단부의 폭(WF2) 및 굴곡부의 고정 단부의 폭(WF1)은 방정식 WF1 = WF2 + 2WW의 관계를 갖는다.
각각의 날개부는 또한 LW로 지시된 길이를 갖는다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 구현예에서는 LW가 WW보다 크지만, 다른 구현예들에서는 LW가 WW와 동일하거나 혹은 더 작을 수 있다. 예를 들어 LW 및 WW는 대략 2mm 내지 10mm, 예컨대 4mm 내지 8mm, 가령 약 5mm 정도일 수 있다.
슬롯(322)의 폭은 날개부들의 폭보다 크도록 그 비율이 정해진다. 예를 들어 WS는 WW의 2배 이상, WW의 3배 이상, 또는 WW의 4배 이상일 수 있다. Z방향으로 측정되는 슬롯(322)의 높이는 베인(312)의 높이와 대략 동일할 수 있는데, 대략 0.1mm 내지 1mm, 예컨대 0.2mm 내지 0.8mm, 가령 0.3mm 내지 0.5mm일 수 있다.
일반적으로, 프레임(320)과 압전 스택들(314a, 314b) 사이의 갭은 LW 또는 WW보다 작다. 예를 들어 갭은 LW 또는 WW의 절반 이하, LW 또는 WW의 삼분의 일 이하, 또는 LW 또는 WW의 오분의 일 이하일 수 있다.
도 3b의 예에서, 슬롯(322)의 폭(WS)은 베인(312)의 자유 단부의 폭(WF2)보다 작다. 그러나 일부 구현예들에서는 WS가 WF2보다 크다.
베인(312)의 날개부들은 DMA(300)의 작동으로부터 초래되는 기계적 응력을 분산시키도록 프레임(320)의 양 사이드에서 연장한다. 날개부들의 치수들은 응력을 가장 효과적으로 분산시킬 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들어 LF는 대략 150μm 이상, 175μm 이상, 또는 200μm 이상, 가령 약 1000μm 이하, 500μm 이하일 수 있다. 다른 예에서, WW는 대략 4μm 이상, 6μm 이상, 또는 8μm 이상, 가령 약 50μm 이하, 20μm 이하일 수 있다.
날개부들의 형상은 응력 분산을 개선(예컨대 최적화)시킬 수 있도록 선택된다. 예를 들어 위에서 볼 때, 도 3b에서와 같이, 각각의 날개부의 형상은 직사각형, 반원형 또는 반타원형일 수 있다.
도 3a 및 도 3b가 DMA가 정지해 있을 때 굴곡부의 평면에 있는 2개의 날개부들을 갖는 굴곡부를 구비하는 DMA의 구현예를 도시하고 있지만, 다른 구현예들은 DMA가 정지해 있을 때 굴곡부의 평면에 있지 않는 날개부들을 포함한다. 도 4a 및 도 4b는 XY평면 바깥에 포개진 날개부들을 포함하는 DMA(400)를 도시하는 횡단면도 및 평면도이다.
DMA(400)는 프레임(320)에 연결된 빔(400)을 포함한다. 도 3a 및 도 3b의 빔(310)과 마찬가지로, 빔(410)은 전기기계 모듈 및 굴곡부를 포함하고, 전기기계 모듈과 굴곡부는 서로 일체화되어 베인(412)과 압전 스택들(414a, 414b)을 포함하는 캔틸레버 빔(410)이 되어 있다. 베인(312)과 유사하게, 베인(412)은 기본적으로 XY평면에서 연장하는 부분을 포함한다. 그러나, 기본적으로 XY평면에서 연장하는 부분 외에, 베인(412)은 XY평면 바깥에 포개지는 2개의 날개부들을 또한 포함하며, 날개부들은 그 연장부가 XZ평면과 평행한 평면을 형성하도록 연장한다.
도 4a 및 도 4b의 예에서, 베인(412)은 도 4a에 도시된 바와 같이 높이(HF)를 갖는 압출 평면으로 형성되는 하나 이상의 재료를 포함한다. 그러면 평면의 부분들은 베인(412)의 날개부들을 형성하는 형상으로 형성된다. 베인(412)의 날개부들이 XY평면 바깥에 포개지기 때문에, Y방향으로 측정되는 날개부들의 폭은 굴곡부의 높이(HF)와 동일하다. 이에 따라 상측 날개부의 폭은 (HF)로 표시된다. 다른 구현예들에서, 베인(412)의 높이는 HF보다 클 수 있고, 이에 따라 굴곡부의 스텁을 둘러싸는 부분의 폭은 HF보다 크다.
베인(312)의 날개부들과 마찬가지로, 베인(412)의 날개부들도 DMA(400)의 작동 중에 베인에 가해지는 응력의 분산에 기여한다. 베인(312)과 베인(412)의 차이점 한 가지는 베인(412)이 베인(312) 보다 작은 부피를 차지하면서 DMA(400)에 대한 응력을 분산시킬 수 있다는 것이다. 제한된 공간을 차지하는 다수의 컴포넌트들을 포함하는 시스템들에서, 다수의 컴포넌트들의 부피를 감소시키는 것이 유리하다. 예를 들어 모바일 기기에 수납되는 전기 컴포넌트들은 전부 모바일 기기의 섀시의 제한된 공간 내에 끼워 넣어져야만 한다. 따라서 베인(312)과 비교하여 베인(412)이 차지하는 부피가 작을수록 유리하지만, 2개의 베인들의 기능적인 성능은 대략 동일하다.
압전 스택들(314a, 314b)의 하나 이상의 압전층들은 임의의 적당한 유형의 압전 재료일 수 있다. 예를 들어, 재료는 세라믹 또는 결정질 압전 재료일 수 있다. 세라믹 압전 재료들의 예들은 예를 들어 바륨 타이타네이트(barium titanate), 리드 지르코늄 타이타네이트(lead zirconium titanate), 비스무트 페라이트(bismuth ferrite) 및 소디움 니오베이트(sodium niobate)를 포함한다. 결정질 압전 재료들의 예들은 토파즈(topaz), 리드 타이타네이트(lead titanate), 바륨 네오디뮴 타이타네이트(barium neodymium titanate), 포타슘 소디움 니오베이트(potassium sodium niobate)(KNN), 리튬 니오베이트(lithium niobate) 및 리튬 탄탈라이트(lithium tantalite)를 포함한다.
베인들(314, 414)은 압전 스택들(314a, 314b)에 의해 발생되는 힘에 반응하여 구부러질 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 베인들(314, 414)을 형성하는 재료는 또한 구부러짐의 결과로 인해 실질적으로 변형되는 것을 방지하기에 충분히 단단해야 한다. 예를 들어 베인들(314, 414)은 단일 금속 또는 합금(예컨대, 철-니켈, 구체적으로 NiFe42), 경질 플라스틱 또는 다른 적당한 유형의 재료일 수 있다. 베인(312)을 형성하는 재료는 열팽창계수 차이가 낮아야 한다.
일부 구현예들에서는 액추에이터(210)가 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 분산 모드 액추에이터이지만, 다른 구현예들에서는 액추에이터가 전자기(EM) 액추에이터이다. DMA와 마찬가지로, EM 액추에이터는 액추에이터의 움직임의 결과로 인해 발생하는 기계적 에너지를 액추에이터가 부착된 패널에 전달한다.
일반적으로, EM 액추에이터는 자기 회로 조립체를 포함하는데, 자기 회로 조립체는 다시 자석과 보이스 코일을 포함한다. EM 액추에이터는 또한 자기 회로 조립체를 프레임에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재들을 포함한다. 프레임은 서스펜션 부재의 수직 세그먼트를 따라 서스펜션 부재에 각각 부착되는 하나 이상의 필러를 포함한다. 수직 세그먼트 외에, 각각의 서스펜션 부재는 또한 각각의 필라로부터 직교하게 연장하고 자기 회로 조립체의 일 단부에 부착되는 암을 포함한다.
EM 액추에이터(500)의 실시예가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, EM 액추에이터(500)가 사분의 일을 자른 도면으로 그리고 별개의 사시도로 각각 도시되어 있다. 도 5a는 EM 액추에이터(500)가 정지해 있는 것을 도시하는 반면, 도 5b는 액추에이터가 작동 중인 것을 도시한다.
EM 액추에이터(500)는 프레임(520)을 포함하는데, 이 프레임은 액추에이터를 패널(106)에 연결한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, EM 액추에이터(500)가 외부 자석 조립체(542), 내부 자석 조립체(544) 및 보이스 코일(546)을 더 포함하는데, 이들은 전체로서 자기 회로 조립체(540)를 형성한다. 파선으로 표시된 외부 자석 조립체(542)는 "A"로 표시된 고리 자석 및 자석(A) 위에 위치된 구조 요소를 포함한다. 점선으로 표시된 내부 자석 조립체(544)는 "B"로 표시된 내부 자석 및 자석(B) 위에 위치된 구조 요소를 포함한다. 자석들(A, B) 둘 다 하부 플레이트(550)에 부착된다.
도 5a의 예에서 EM 액추에이터(500)가 다수의 자석들(A, B)를 포함하지만, 다른 구현예들에서는 액추에이터들이 단 하나의 자석만을, 예컨대 자석(A) 또는 자석(B)만을 포함할 수 있다. 굴곡부들(530a, 530b, 530c, 530d)은 외부 자석 조립체(542)를 프레임(520)에 현수한다. 굴곡부들(530a 내지 530d) 각각은 외부 자석 조립체(542)의 구조 요소의 서로 다른 부분에 연결된다. 도 5a 및 도 5b가 굴곡부들(530a 내지 530d)이 EM 액추에이터(500)에 일체화되는 법을 도시하고 있지만, 도 5c는 굴곡부들을 따로 도시한 사시도이다.
외부 자석 조립체(542)와 내부 자석 조립체(544) 사이에 공기 갭(546)이 있다. 보이스 코일(548)이 프레임(520)에 부착되고 공기 갭(546)에 위치된다. EM 액추에이터(500)의 작동 중에, 보이스 코일(548)이 활성화되어 공기 갭(546)에 자기장을 유도한다. 자석 조립체(542)가 유도된 자기장에 위치하고 Z축선과 평행한 영구적인 축선 방향 자기장을 가지기 때문에, 자석 조립체는 자신의 자기장과 보이스 코일의 자기장의 상호 작용으로 인한 힘을 받는다. 굴곡부들(530a 내지 530d)은 구부러져 전기기계 모듈(540)이 자석 조립체(542)에 의해 가해지는 힘에 반응하여 Z방향으로 움직이게 한다. 도 5b는 굴곡부들(530a 내지 530d)이 EM 액추에이터(500)의 작동 중에 구부러지는 방법을 도시한다.
프레임(520)은 주로 XY 평면에서 연장하는 패널 및 주로 Z방향으로 연장하는 4개의 필라들을 포함한다. 4개의 필라들 각각은 X방향으로 측정되는 폭을 갖는데, 그 폭은 필라를 굴곡부들(530a 내지 530d) 중 하나에 부착될 수 있게 하도록 그 크기가 정해진다. 이 구현예에서 EM 액추에이터(500)가 굴곡부들(530a 내지 530d) 중 하나에 각각 연결되는 4개의 필라들을 포함하지만, 다른 구현예들에서는 액추에이터가 4개를 초과하는 수의 굴곡부들을 포함하며 굴곡부들은 각각 동일한 수의 필라들에 연결되고, 또 다른 구현예들에서는 액추에이터가 4개 미만의 굴곡부들을 포함하며 굴곡부들은 각각 동일한 수의 필라들에 연결된다.
굴곡부들(530a 내지 530d)은 Z방향으로 연장하는 수직 세그먼트들을 포함하고, 수직 세그먼트들은 굴곡부들을 프레임(520)의 필라들에 부착시킨다. 도 5b는 굴곡부들(530a 내지 530d) 각각이 각각의 필라에 연결된 모습을 도시한다. 굴곡부들의 수직 부분들 각각은 이들이 부착되는 필라의 높이로 연장한다. 예를 들어 굴곡부들의 수직 부분들은 각각의 필라의 높이의 적어도 10%(적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%) 연장할 수 있다. 다른 예로, 제2 부분들이 Z방향으로 0.5mm 이상(0.8mm 이상, 1mm 이상, 1.25mm 이상, 1.5mm 이상, 2mm 이상, 2.5mm 이상, 3mm 이상) 연장할 수 있다. 굴곡부들은 필라들에 접착, 접합 또는 다른 물리적 결합을 이용하여 부착될 수 있다.
이제 굴곡부들의 구조로 넘어 가면, 도 6은 단일 굴곡부(600)를 도시하는 사시도이다. 도 6이 굴곡부(600)를 도시하고 있지만, 굴곡부에 대한 논의는 굴곡부들(530a 내지 530d)에도 또한 적용된다.
굴곡부(600)는 2개의 암들(601, 602)을 포함하고, 암들은 둘 다 XY평면에 평행하게 연장한다. 제1 암(601)은 점선에 의해 그 경계가 획정되고 Y방향으로 연장하는 제1 직선 세그먼트(611A)를 포함한다. 제1 암(601)의 제2 직선 세그먼트(612A)는 X방향으로 연장한다. 제1 암(601)은 제1 직선 세그먼트(611A)와 제2 직선 세그먼트(612A)를 연결하는 제1 곡선 세그먼트(621A)를 더 포함한다. 제1 암(601)의 제3 직선 세그먼트(613A)는 Y방향으로 연장한다. 제2 직선 세그먼트(612A)는 제2 곡선 세그먼트(622A)에 의해 제3 직선 세그먼트(613A)에 연결된다.
제2 암(602)은 제1 암(601)과 평행하고 그리고 제1 암과 동일하다. 제2 암(602)은 제1 곡선 세그먼트(621B)에 의해 제2 직선 세그먼트(612B)에 연결된 제1 직선 세그먼트(611B)를 포함한다. 또한, 제2 암(602)은 제2 곡선 세그먼트(622B)에 의해 제2 직선 세그먼트(612B)에 연결된 제3 직선 세그먼트(613B)를 포함한다. 자석 조립체가 도시되어 있지 않지만, 제3 직선 세그먼트들(613A, 613B)은 자석 조립체의 반대쪽 사이드들에 각각 연결된다. 즉, 각각의 굴곡부(630a 내지 630d)의 제1 암들의 제3 직선 세그먼트는 자석(A) 위에 위치된 구조 요소에 연결되고, 각각의 굴곡부(630a 내지 630d)의 제2 암들의 제3 직선 세그먼트는 하부 플레이트(550)에 연결된다. 자석(A) 위에 위치된 구조 요소는 실질적으로 다각형 형상, 예컨대 사각형 형상을 갖는다.
굴곡부(600)는 수직 세그먼트(630)를 포함한다. 수직 세그먼트(630)는 제1 및 제2 암들(601, 602)과 직교하게 연장한다. 제1 암 커넥터(631)가 제1 암(601)을 수직 세그먼트(630)에 부착시키고, 제2 암 커넥터(632)는 제2 암(602)을 수직 세그먼트(630)에 부착시킨다. 양 커넥터들(631, 632)은 커넥터들이 수직 세그먼트(630)와 함께 전체적으로 C자 형상 세그먼트를 형성하도록 만곡되어 있다.
도 5b와 관련하여 위에서 설명한 바와 같이, 굴곡부들(530a 내지 530d)은 전기기계 모듈(540)이 Z방향으로 움직일 수 있게 하도록 구부러진다. 일반적으로, 액추에이터 시스템의 작동 중에 구부러지는 굴곡부의 부분들은 구부러지지 않는 부분들보다 더 높은 기계적 응력을 받을 것이다. 따라서 굴곡부는 응력의 결과로 구부러지는 부분들에서 파단 또는 소성 변형이 일어날 수 있다.
따라서 이 지점들에서의 파손을 감소시키기 위하여 더 높은 응력을 받는 위치들에서 굴곡부의 폭이 증가될 수 있다. 예를 들어 굴곡부들(530a 내지 530d)은 고정폭을 갖지 않는다(즉, 굴곡부들(530a 내지 530d)이 균일하지 않은 폭을 가짐). 대신에, 파손 가능성을 낮추기 위해, 굴곡부들(530a 내지 530d)은 구부러지는 부분들에서 최대폭을 갖는다. 도 7a 및 도 7b는 굴곡부(700)를 확대하여 도시하는데, 구부러지는 부분들에서 굴곡부의 폭이 증가된 것을 나타내고 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 각각의 굴곡부(530a 내지 530d)는 서로 동일하다. 따라서 굴곡부(700)를 참조하는 아래의 논의는 굴곡부들(530a 내지 530d)들에도 또한 적용된다.
도 7a는 굴곡부(700)의 제1 암을 도시하는 평면도이다. 점선은 굴곡부(700)의 세그먼트들, 즉 제3 세그먼트(713), 제2 곡선 세그먼트(722), 제2 직선 세그먼트(713), 제1 곡선 세그먼트(721), 제1 직선 세그먼트(711A) 및 제1 암 커넥터(731)의 경계들을 나타낸다.
굴곡부(700)의 제3 직선 세그먼트의 자유 단부는 제3 직선 세그먼트(713)의 하부 또는 외부 가장자리로부터 제3 직선 세그먼트의 상부 또는 내부 가장자리까지 측정되는, Wmin1로 지시되는 제1 폭을 갖는다. 도 7a 또는 도 7b에 도시되지는 않았지만, 굴곡부(700)의 각각의 제3 직선 세그먼트는 자석 조립체에 부착된다. 제3 직선 세그먼트(713)에 위치된 원은 굴곡부(700)와 자석 조립체 간의 예시적인 연결 위치를 나타낸다. 예를 들어 원은 접합, 스크루, 접착 또는 기타 유형의 연결을 위한 위치일 수 있다. Wmin1은 약 0.5mm 내지 약 0.7mm, 예컨대 0.55mm, 0.6mm, 0.65mm일 수 있다.
굴곡부(700)의 제3 직선 세그먼트들이 자석 조립체에 부착되지만, 제2 곡선 세그먼트(722)는 자석 조립체와의 연결부로부터 멀어지게 연장한다. EM 액추에이터의 작동 중에 자석 조립체가 Z축선을 따라 움직일 때, 제2 곡선 세그먼트(722) 또한 Z축선을 따라 움직인다. 자석 조립체의 움직임을 수용하기 위해, 제2 곡선 세그먼트(722)는 또한 Z축선을 따라 구부러진다. Z축선을 따라 구부러짐에 따라 제2 곡선 세그먼트(722)는 기계적 응력을 받게 된다.
제3 직선 세그먼트(713)의 자유 단부로부터 반시계 방향으로 가면서, 제1 부분의 폭이 최대폭(Wmax1)에 도달할 때까지 증가하는데, 최대폭은 약 1.4mm 내지 약 1.6mm, 예컨대 1.45mm, 1.5mm, 1.55mm일 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, Wmax1의 위치는 EM 액추에이터의 작동 중에 굴곡부(700)가 받는 평균적인 응력과 비교하여 더 높은 응력을 받는 제2 곡선 세그먼트의 부분에 상응한다. 제2 곡선 세그먼트(722)의 폭이 증가함으로써 EM 액추에이터의 작동 중에 굴곡부가 덜 파손되도록 굴곡부가 보강된다. 구체적으로, 액추에이터의 작동 중에, 제3 직선 세그먼트(713)와의 경계에 가장 가까운 부분이 제2 직선 세그먼트(712)와 가장 가까운 부분의 변위와 상이한 양만큼 변위되는 결과로 제2 곡선 세그먼트722)가 비틀린다. 응력은 비틀림 위치에 집중되어 굴곡부의 피로를 야기한다. Wmax1을 최대화하는 것에 의해, 제2 곡선 세그먼트(722)의 구조 강도가 최대화되고 그 결과 세그먼트의 비틀림 운동이 최소화된다.
제2 곡선 세그먼트(722)는 외부 가장자리를 따르는 제1 곡률 반경이 제2 곡선 세그먼트의 내부 가장자리를 따르는 제2 곡률 반경보다 작다. 제2 곡선 세그먼트(722)가 둥글게 구부러지고 그리고 그 폭이 증가되는 것은 둘 다 굴곡부 상의 응력을 평균 응력보다 높은 영역으로부터 평균 응력보다 낮은 영역으로 재분산시키는 것에 의해 굴곡부(700)가 받는 응력을 감소시키는 역할을 한다.
제2 곡선 세그먼트(722)가 둥글게 구부러진 것과 유사하게, 제1 곡선 세그먼트(721)의 곡률도 또한 굴곡부(700)가 받는 응력을 감소시키는 역할을 한다. 제1 곡선 세그먼트(721)의 폭은 Wmin2로 지시되는 폭이다. Wmin2는 약 0.4mm 내지 약 0.6mm, 예컨대 0.45mm, 0.5mm, 0.55mm일 수 있다. Wmax1로부터 Wmin2까지 반시계 방향으로 가면서, 굴곡부의 폭은 점점 감소한다. Wmin2로부터 제1 암 커넥터(731)의 가장자리까지 반시계방향으로 계속 가면서, 굴곡부의 폭은 제1 직선 세그먼트(711A)와 제1 암 커넥터(731) 사이의 경계에서 측정되는 Wmax2까지 점점 증가한다. Wmax2는 약 0.7mm 내지 약 0.9mm, 예컨대 0.75mm, 0.8mm, 0.85mm일 수 있다.
도 7b를 참조하면, 굴곡부(700)의 사시도는 제1 암 커넥터(731)에 의해 수직 세그먼트(730)에 연결된 제1 직선 세그먼트(711A)를 포함한다. 사시도는 또한 제2 암 커넥터(732)에 의해 수직 세그먼트(730)에 연결된 제3 부분 제1 직선 세그먼트(711B)를 포함한다. 제1 암 커넥터(731) 및 제2 암 커넥터(732)는 이들 각각의 곡률 전체에 걸쳐 이들 요소들이 받는 응력을 분산시키도록 만곡되어 있다.
액추에이터의 작동 중에, 제1 직선 세그먼트들(711A, 711B)에 가장 가까운 제1 및 제2 암 커넥터들(731, 732)의 단부들이, 제2 및 제1 암 커넥터들이 구부러지는 것으로 인해, 수직 세그먼트(730)에 가장 가까운 단부들과 비교하여 Z방향으로 더 크게 변위된다. 이들의 위치 덕분에, 제1 및 제2 암 커넥터들(731, 732)이 굴곡부(700)가 받는 평균 응력보다 큰 응력을 받는다. 제1 및 제2 암 커넥터들(731, 732)이 응력으로 인해 파손될 가능성을 낮추기 위해, 커넥터들의 폭이 제1 또는 제2 암 커넥터와 수직 세그먼트(730) 사이의 경계에서 측정되는 폭(Wmin3)으로부터 폭(Wmax2)까지 증가한다. Wmin3은 약 0.4mm 내지 약 0.6mm, 예컨대 0.45mm, 0.5mm, 0.55mm일 수 있다.
일반적으로, 개시된 액추에이터들은 전자 제어 모듈, 예컨대 위 도 2의 전자 제어 모듈(220)에 의해 제어된다. 일반적으로, 전자 제어 모듈들은 이동 전화의 하나 이상의 센서들 및/또는 신호 수신기들로부터의 입력을 받아들이고 액추에이터(210)가 적당한 햅틱 반응을 제공하게 하는 신호 파형들을 생성하여 전달하는 하나 이상의 전자 모듈들로 이루어진다. 도 8을 참조하면, 이동 전화(100)와 같은 모바일 기기의 예시적인 전자 제어 모듈(800)은 프로세서(810), 메모리(820), 디스플레이 드라이버(830), 신호 발생기(840), 입/출력(I/O) 모듈(850) 및 네트워크/통신 모듈(860)을 포함한다. 이 컴포넌트들은 (예컨대 신호 버스(802)를 통해) 서로 그리고 액추에이터(210)와 전기적으로 통신한다.
프로세서(810)는 데이터 또는 명령들을 처리하거나, 수신하거나 혹은 전송할 수 있는 임의의 전자 기기로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(810)는 마이크로프로세서, 중앙연산처리장치(CPU), 주문형 집적회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 이러한 기기들의 조합일 수 있다.
메모리(820)는 다양한 명령들, 컴퓨터 프로그램들 또는 기타 데이터를 저장한다. 명령들 또는 컴퓨터 프로그램들은 모바일 기기와 관련하여 설명한 작동들 또는 기능들 중 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 명령들은 디스플레이 드라이버(830), 신호 발생기(840), I/O 모듈(850)의 하나 이상의 컴포넌트, 네트워크/통신 모듈(860)을 통해 접근 가능한 하나 이상의 통신 채널, 하나 이상의 센서(예컨대, 생체 센서들, 온도 센서들, 가속도계들, 광학 센서들, 기압 센서들, 수분 센서들 등) 및/또는 액추에이터(210)를 통해 기기의 디스플레이의 작동을 제어하거나 혹은 조정하도록 구성될 수 있다.
신호 발생기(840)는 액추에이터들에 적합한 가변 진폭, 주파수 및/또는 펄스 프로파일의 AC 파형들을 생성하고 그리고 액추에이터를 통해 음향 및/또는 햅틱 반응을 생성하도록 구성될 수 있다. 별도의 컴포넌트로 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서는 신호 발생기(840)가 프로세서(810)의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 신호 발생기(840)는 예컨대 내부 또는 별개의 컴포넌트로서의 앰프를 포함할 수 있다.
메모리(820)는 모바일 기기에 의해 사용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(820)는 예를 들어 오디오 및 비디오 파일들, 문서 및 응용 프로그램, 기기 설정 및 사용자 선호도, 여러 가지 모듈들을 위한 타이밍 및 제어 신호들 또는 데이터, 데이터 구조 또는 데이터베이스 등과 같은 전기 데이터 또는 컨텐츠를 저장할 수 있다. 메모리(820)는 액추에이터(210)를 위한 신호들을 발생시키도록 신호 발생기(840)에 의해 사용될 수 있는 여러 가지 유형들의 파형들을 재현하기 위한 명령들을 또한 저장할 수 있다. 메모리(820)는
예를 들어 임의 접근 메모리(random access memory), 읽기 전용 메모리(read-only memory), 플래시 메모리, 삭제 가능 메모리(removable memory)와 같은 임의의 유형의 메모리 또는 다른 유형의 저장 요소들, 또는 이러한 기기들의 조합일 수 있다.
위에서 간략하게 언급한 바와 같이, 전자 제어 모듈(800)은 도 8에 I/O 모듈(850)로 표시된 다양한 입력 및 출력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. I/O 모듈(850)의 컴포넌트들이 도 8에서는 단일 물품으로 표시되어 있지만, 모바일 기기는 사용자의 입력을 받아들이기 위한 버튼들, 마이크들, 스위치들 및 다이얼들을 포함하는 다수의 각기 다른 입력 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, I/O 모듈(850)의 컴포넌트들은 하나 이상의 터치 센서 및/또는 힘 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 모바일 기기의 디스플레이가 사용자가 모바일 기기에 입력을 제공할 수 있게 하는 하나 이상의 터치 센서 및/또는 힘 센서를 포함할 수 있다.
I/O 모듈(850)의 컴포넌트들 각각은 신호들 또는 데이터를 발생시키기 위한 특별한 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 컴포넌트들은 디스플레이에 표시된 프롬프트 또는 사용자 인터페이스 객체에 상응하는 애플리케이션 관련 입력(application-specific input)에 대한 피드백을 생성하거나 혹은 제공할 수 있다.
위에서 알 수 있듯이, 네트워크/통신 모듈(860)은 하나 이상의 통신 채널을 포함한다. 이러한 통신 채널들은 프로세서(810)와 외부 기기 또는 다른 전자 기기 간의 통신을 제공하는 하나 이상의 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 통신 채널들은 프로세서(810)에서 실행되는 명령들에 의해 해석될 수 있는 데이터 및/또는 신호들을 전송하고 그리고 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 경우들에서, 외부 기기는 다른 기기들과 데이터를 교환하도록 구성된 외부 통신 네트워크의 일부이다. 일반적으로 무선 인터페이스는, 이에 한정되지는 않지만, 무선 주파수(radio frequency), 광학, 음향 및/또는 자기 신호들을 포함할 수 있고, 무선 인터페이스 또는 프로토콜을 통해 작동하도록 구성될 수 있다. 예시적인 무선 인터페이스들은 무선 주파수 셀룰러 인터페이스, 광섬유 인터페이스, 음향 인터페이스, 블루투스 인터페이스, NFC(Near Field Communication) 인터페이스, 적외선 인터페이스, USB 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스 또는 임의의 통상의 통신 인터페이스를 포함한다.
일부 구현예들에서, 네트워크/통신 모듈(860)의 통신 채널들 중 하나 이상은 모바일 기기와 다른 이동 전화, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 다른 기기 사이의 무선 통신 채널을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 출력, 오디오 출력, 햅틱 출력 또는 시각적 디스플레이 요소들이 출력을 위해 다른 기기로 직접 전송될 수 있다. 예를 들어, 청각적 경보 또는 시각적 경고가 전자 기기(100)로부터 이동 전화로 해당 기기에의 출력을 위해 전송될 수 있거나 혹은 이동 전화로부터 전자 기기로 전송될 수 있다. 유사하게, 네트워크/통신 모듈(860)은 다른 기기에서 제공되는 입력을 수신하여 모바일 기기를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 청각적 경보, 시각적 통지 또는 햅틱 경보(또는 그에 따른 명령들)가 제시를 위해 외부 기기로부터 모바일 기기로 전송될 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 액추에이터 기술은 예컨대 음향 및/또는 햅틱 피드백을 제공하도록 설계된 패널 오디오 시스템들에서 사용될 수 있다. 패널은 에를 들어 OLED 또는 LCD 기술에 기반한 디스플레이 시스템일 수 있다. 패널은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 또는 웨어러블 기기들(예컨대, 스마트워치, 또는 스마트 글래스와 같은 헤드마운트 기기)의 일부일 수 있다.
다른 실시예들은 아래의 특허청구범위에 기재되어 있다.

Claims (20)

  1. 액추에이터로,
    평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임;
    보이스 코일 및 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 보이스 코일에 대해 움직일 수 있는 자석을 포함하는 자기 회로 조립체; 및
    프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함하고,
    각각의 서스펜션 부재가,
    축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트;
    패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제1 암; 및
    제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제2 암을 포함하며,
    제2 평면은 제1 평면과 평행하며 축선 방향으로 제1 평면으로부터 오프셋되고, 제1 암과 제2 암은 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하기에 충분히 가요성이 있는 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 평면에서의 제1 암의 두께가 제1 암의 길이를 따라 변하는 액추에이터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 암이 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지게 제1 방향으로 연장하는 제1 직선 세그먼트 및 제1 암에 연결된 제2 직선 세그먼트를 포함하고, 제2 직선 세그먼트는 제1 평면에서 제1 방향과 직교하게 연장하는 액추에이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제2 직선 세그먼트의 제1 평면에서의 두께가 제2 직선 세그먼트의 길이를 따라 테이퍼진 액추에이터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    제1 암이 제1 직선 세그먼트와 제2 직선 세그먼트를 연결하는 제1 곡선 세그먼트를 포함하는 액추에이터.
  6. 청구항 3에 있어서,
    제1 암이 제2 곡선 세그먼트에 의해 제2 직선 세그먼트에 연결되는 제3 직선 세그먼트를 포함하고, 제3 직선 세그먼트는 제1 평면에서 제2 직선 세그먼트에 직교하게 연장하고, 제3 세그먼트는 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착되는 액추에이터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제2 곡선 세그먼트의 외부 가장자리를 따르는 따라 제1 곡률 반경이 제2 곡선 세그먼트의 내부 가장자리를 따르는 제2 곡률 반경보다 작은 액추에이터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제1 및 제2 암들이 서스펜션 부재의 수직 세그먼트에 의해 연결되는 액추에이터.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 및 제2 암들이 상응하는 곡선 세그먼트에 의해 수직 세그먼트의 반대쪽 단부들에 각각 연결되고, 상응하는 곡선 세그먼트들은 제1 및 제2 평면 바깥으로 각각 연장하는 액추에이터.
  10. 청구항 9에 있어서,
    수직 세그먼트와 2개의 곡선 세그먼트들이 전체로서 C자형 세그먼트를 형성하는 액추에이터.
  11. 청구항 9에 있어서,
    곡선 세그먼트들이 프레임의 상응하는 필라가 없는 액추에이터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    제1 및 제2 암들의 단부들이 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트의 반대쪽 사이드들에 각각 부착되는 액추에이터.
  13. 청구항 1에 있어서,
    자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트가 프레임의 평면에서 실질적으로 다각형인 형상을 가지고, 상응하는 서스펜션 부재는 다각형의 각각의 사이드에 부착되는 액추에이터.
  14. 청구항 13에 있어서,
    다각형이 사각형인 액추에이터.
  15. 청구항 1에 있어서,
    보이스 코일이 프레임에 부착되고, 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트는 자석을 포함하는 액추에이터.
  16. 청구항 1에 따른 액추에이터를 포함하는 패널 오디오 스피커.
  17. 모바일 기기로,
    평면에서 연장하는 전자 디스플레이 패널;
    전자 디스플레이 패널에 부착되는 섀시로, 섀시의 백 패널과 전자 디스플레이 패널 사이에 공간을 획정하는 섀시;
    공간에 수납되는 전자 제어 모듈로, 프로세서를 포함하는 전자 제어 모듈; 및
    공간에 수납되고 전자 디스플레이 패널의 표면에 부착되는 액추에이터를 포함하고,
    액추에이터는,
    평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임;
    보이스 코일 및 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 보이스 코일에 대해 움직일 수 있는 자석을 포함하는 자기 회로 조립체; 및
    프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함하고,
    각각의 서스펜션 부재가,
    축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트;
    패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제1 암; 및
    제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제2 암을 포함하며,
    제2 평면은 제1 평면과 평행하며 축선 방향으로 제1 평면으로부터 오프셋되고, 제1 암과 제2 암은 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하기에 충분히 가요성이 있는 모바일 기기.
  18. 웨어러블 기기로,
    평면에서 연장하는 전자 디스플레이 패널;
    전자 디스플레이 패널에 부착되는 섀시로, 섀시의 백 패널과 전자 디스플레이 패널 사이에 공간을 획정하는 섀시;
    공간에 수납되는 전자 제어 모듈로, 프로세서를 포함하는 전자 제어 모듈; 및
    공간에 수납되고 전자 디스플레이 패널의 표면에 부착되는 액추에이터를 포함하고,
    액추에이터는,
    평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임;
    보이스 코일 및 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 보이스 코일에 대해 움직일 수 있는 자석을 포함하는 자기 회로 조립체; 및
    프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함하고,
    각각의 서스펜션 부재가,
    축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트;
    패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제1 암; 및
    제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제2 암을 포함하며,
    제2 평면은 제1 평면과 평행하며 축선 방향으로 제1 평면으로부터 오프셋되고, 제1 암과 제2 암은 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하기에 충분히 가요성이 있는 웨어러블 기기.
  19. 액추에이터로,
    평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임;
    보이스 코일 및 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 보이스 코일에 대해 움직일 수 있는 자석을 포함하는 자기 회로 조립체; 및
    프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함하고,
    각각의 서스펜션 부재가,
    축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트;
    패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제1 암; 및
    제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제2 암을 포함하며,
    제1 및 제2 암들이 (i) 서스펜션 부재의 수직 세그먼트에 의해 연결되고, 그리고 (ii) 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하기에 충분히 가요성이 있는 액추에이터.
  20. 액추에이터로,
    평면에서 연장하는 패널 및 평면으로부터 직교하게 연장하는 하나 이상의 필라를 포함하는 프레임;
    보이스 코일 및 패널의 평면과 직교하는 축선을 따라 보이스 코일에 대해 움직일 수 있는 자석을 포함하는 자기 회로 조립체; 및
    프레임을 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착시키는 하나 이상의 서스펜션 부재를 포함하고,
    각각의 서스펜션 부재가,
    축선 방향으로 연장하여 서스펜션 부재를 필라들 중 상응하는 하나의 필라에 부착시키는 수직 세그먼트;
    패널의 평면과 평행한 제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제1 암; 및
    제2 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지는 방향으로 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착된 단부까지 연장하는 가요성 제2 암을 포함하며,
    제2 평면은 제1 평면과 평행하며 축선 방향으로 제1 평면으로부터 오프셋되고, 제1 암과 제2 암은 자석의 보이스 코일에 대한 축선 방향 변위를 수용하기에 충분히 가요성이 있고,
    제1 암이,
    제1 평면에서 상응하는 필라로부터 멀어지게 제1 방향으로 연장하는 제1 직선 세그먼트;
    제1 암에 연결된 제2 직선 세그먼트로, 제1 평면에서 제1 방향과 직교하게 연장하는 제2 직선 세그먼트; 및
    제2 곡선 세그먼트에 의해 제2 직선 세그먼트에 연결되는 제3 직선 세그먼트로, 제1 평면에서 제2 직선 세그먼트와 직교하게 연장하고 자기 회로 조립체의 제1 컴포넌트에 부착되는 제3 직선 세그먼트를 포함하는 액추에이터.
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