KR102497790B1 - 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동판과; 상기 진동판의 일면에 부착되며, 서로 독립적으로 구성되는 적어도 3개의 압전 진동자 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 박형 스피커로서 강점이 있는 압전 스피커의 음향 특성을 향상시키도록 할 수 있다. 특히, 저주파 음역에서 음압 특성이 부족한 단점을 보완하고, SPL(Sound Pressure Level, 음압 레벨)의 평활도를 개선하여, 음압을 충분히 발생되도록 함과 동시에 안정적인 저음의 재생을 가능하게 함으로써, 대형 TV의 판넬 스피커, 모바일 기기 등에 필요한 압전 스피커를 제공할 수 있다.

Description

압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈{Vibration Module for Piezoelectric Speaker and Panle Speaker}

본 발명은 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동판과; 상기 진동판의 일면에 부착되며, 서로 독립적으로 구성되는 적어도 3개의 압전 진동자를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈을 제공한다.

압전 스피커는 압전 진동자(예를 들어 양단 전극이 형성된 압전 세라믹)와 소리를 내는 진동판(청동, 인동, 스테인레스스틸, 알루미늄 등 금속물질, 플라스틱 등)이 결합되어 있는 형태(스피커 유닛)를 이룬다(도 2 참조). 소리의 발생 원리는 압전 진동자에 전기신호(예를 들어, 음성의 전기적 신호)가 가해지면 압전 진동자의 여러 진동모드에 해당하는 변형이 발생되며, 이러한 변형이 압전 진동자가 결합된 진동판에 실시간으로 전달되어 진동을 일으킴으로써 음을 발생하게 된다.

이러한 압전 스피커는 박형이며, 경량성이고, 소모전력이 적어, 다이나믹 방식의 스피커 대비 장점이 있어, 최근 각광을 받고 있는 슬림형 TV(OLED, QLED TV 등)에 적용되는 판넬 스피커, 또는 다종의 단말기기(예를 들어 모바일 디스플레이)에 장착되는 스피커로 관심을 받고 있다.

그러나, 종래의 압전 스피커는 저음영역에서 음압이 낮아 음질이 좋지 않은 단점이 있다. 성능이 좋은 스피커는 전 음대역에서 높은 출력을 만들어낸다. 즉, 전 음대역 주파수에서 음압이 높으며 평탄한 형태의 넓은 음역을 가지고 있는 것이다.

다이나믹 스피커는 저음부터 고음까지 전영역에 특성이 좋으나 두껍고, 무겁고, 소비전력이 큰 단점이 있다. 압전스피커는 얇고 가볍고, 저소비전력의 특성이 있으나 다이나믹 스피커와 비교하여 저음부(1000Hz 이하)의 음질이 좋지 않은 문제점이 있다.

압전 스피커의 저음부 음압이 낮은 단점을 보완하기 위한 방법으로 대한민국 공개특허 제2012-0064984호의 경우(도 1의 좌도 참조), 압전 진동자를 진동판과 기울임 구조 또는 비대칭 구조로 접합 구성하여 저음대역을 강화시키는 구조를 개시하였는데, 이러한 구조에서는 기울임의 각도가 특정 각도인 경우, 저음대역을 강화시켜 저음의 음질이 개선되는 효과는 있으나, 다른 음역대에서 음질이 왜곡되는 현상이 발생하는 단점이 있으며, 생산시 제품별 특정각도를 정확히 유지하여야 하는 제조 공정상의 난점으로 인하여, 제품마다 편차를 유발하는 단점이 있다. 또한, 저음부의 특성개선이 700~800Hz 정도에서 음압 개선이 있는 것이며 500Hz 부근까지 낮은 저음에서의 개선효과는 기대하기 어렵다.

아울러, 대한민국 공개특허 제2015-0019948호의 경우(도 1의 우도 참조), 압전 진동자와 진동판사이에 진폭 조절관을 삽입하여 특정 주파수(강한 음압을 나타내는 주파수, peak가 상승되어 있는 주파수)에서 불규칙한 강한 음압을 생성하고, 이로써 그 외의 주파수에서의 음질 저하를 완충하며, 결과적으로 음대역 평활도를 개선하는 효과를 기대할 수 있도록 의도한 것이다. 그러나, 이 경우, 전체적인 음압레벨(SPL: sound pressure level)이 감소하며, 또 다른 특정 주파수(약한 음압을 나타내는 주파수, peak가 하락되어 있는 주파수)에서의 음질저하(deep level) 현상이 나타나 평활도 개선의 효과가 없는 단점이 있다.

위와 같은 선행기술들에도 불구하고, 기존의 압전 스피커는 대부분 800Hz 이하의 저음부에서 음이 취약하고 고음부에서 음의 평활도가 부족한 단점이 있다. 보통 진동판에 부착되는 압전 진동자의 크기는 박형으로(예를 들어, 두께 200~300㎛) 30~50㎜ 정도의 직경을 갖는 원판 또는 30~50㎜ 정도의 가로, 세로길이를 갖는 사각형의 형태를 갖고 있다. 이렇게 구성된 보통의 압전 스피커는 저음부에서 처음 나타나는 기본진동으로 길이진동, 면적진동을 포함하며, 고주파로 올라가면서 이들 기본 진동의 고조파 공진모드가 형성된다. 공진모드(소리에 해당하는 전기신호의 주파수가 진동자의 고유진동주파수와 일치할 때의 진동형태)에서는 임피던스(공진저항)가 급격히 작아져 출력이 커지는 바, 보통 공진저항이 500Ω 이하이면 음의 크기가 충분하며, 공진주파수 부근에서는 충분한 음압을 발생하기 때문에 압전 스피커는 가능한 한 저음부에서 공진모드가 많이 형성되도록 압전 진동자와 진동판의 크기와 형태에 관심이 있게 된다. 예로서, 두께 300㎛의 직사각형(50×70㎜)의 진동판(동판)에 두께 300㎛의 직사각형 (30×30㎜)의 압전 진동자를 부착한 경우, 시뮬레이션을 통하여 도 3과 같은 임피던스-주파수 특성곡선을 나타내었다. 이런 형태는 1kHz 이상에서는 임피던스가 낮으므로 충분한 음압을 가질 수 있어 큰 문제가 없으나, 1kHz 이하에서는 1kΩ 이상으로 높은 임피던스를 가지며, 350Hz, 650Hz 부근에서 기본 길이진동, 면적진동 공진점이 있으나, 비록 공진모드라도 1kΩ 이상의 높은 임피던스 값을 갖고 있어 충분한 음을 내기가 어렵다. 저음부(1kHz 이하)에서 음압이 충분하려면 스피커 유닛의 공진모드가 이 주파수 대역에서 보다 많이 형성되고 그 공진저항도 충분히 작아야 한다. 그러면 그 공진주파수 주위에서 충분한 음압이 형성되면서 전체적으로 스피커가 전 음대역에서 소리를 잘 낼 수 있게 된다.

이러한 특징은 이미 알려진 것으로, 진동판과 세라믹 크기가 충분히 크면 저음부에서 다양한 공진모드 특성을 가질 수 있다는 이론은 주지의 사실이다.

즉, 주파수 상수(Nr)는 변의 길이(L)에 공진주파수(fr)를 곱한 값으로 일정하다는 식(1)에서 알 수 있듯이,

fr x L = Nr(일정) (1)

크기(L) 또는 면적이 커지면 공진주파수는 작아지고 이는 압전공진자 또는 진동판의 크기가 커지면 기본공진모드(낮은 주파수에서 고음으로 주파수를 올릴 때 나타나는 여러 공진모드 중에서 맨 처음 일어나는 공진이 기본 공진모드)가 점점 낮은 주파수에서 공진이 일어남으로써 저음부 음압특성이 향상된다는 것을 의미한다.

도 4에 시뮬레이션 결과로 볼 수 있듯이 두께 300㎛의 직사각형(150×170㎜)의 진동판(동판)에 두께 300㎛의 직사각형 (110×130㎜)의 압전 진동자를 접합한 경우 저음부에서도 충분한 음을 낼 수 있는 주파수-임피던스 특성을 보이고 있다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 길이진동, 면적진동의 기본 모드와 그 고조파 공진 모드가 500Hz 이하에서도 여러 번 발생하며, 공진 저항도 충분히 작아(500Ω 이하) 저음부에서도 충분한 음압이 형성될 수 있는 가능성이 있다. 그러나, 이 경우에도 고조파 공진모드가 500~800Hz 대역에서는 존재하지 않아 deep level이 형성되어 음대역 평활도가 좋지 않은 단점이 있다.

또한, 이와 같이 평활도가 좋지 않은 단점에도 불구하고 진동자를 제작하려고 한다면, 압전세라믹 제조 공정상, 압전 진동자를 300㎛ 이하의 박형으로 얇게 하면서 넓은 면적(한변이 150㎜ 이상 크기)을 갖는 압전 진동자를 제조하기가 매우 어렵고 고가의 제조비용이 드는 문제점도 있다.

한편, 제조가 가능한 두께(300㎛ 이하)의 압전 진동자 30×30㎜ 크기에 진동판만 150×170㎜으로 넓게 하였을 경우 도 5와 같이 낮은 주파수 대역(1kHz이하)에서 여러 공진모드가 형성되는 것을 알 수 있으나, 대부분 공진저항이 수 kΩ이상으로 커서 충분한 음압을 낼 수 없다는 단점이 존재한다.

그러므로, 1kHz이하의 낮은 주파수 대역(저주파 음역)에서 충분한 음압을 갖는 압전 진동자와 진동판의 조합 관계를 도출하는 것은 의미가 매우 크다. 특히, 초슬림형 TV용 스피커에 대한 수요에 부응하는 고품질의 압전 스피커의 개발이 시급히 요구된다.

대한민국 공개특허 제2012-0064984호 대한민국 공개특허 제2015-0019948호

본 발명은 박형 스피커로서 강점이 있는 압전 스피커의 음향 특성을 향상시키도록 하는 것을 목적으로 한다.

특히, 저주파 음역에서 음압 특성이 부족한 단점을 보완하고, SPL(Sound Pressure Level, 음압 레벨)의 평활도를 개선하여, 음압을 충분히 발생되도록 함과 동시에 안정적인 저음의 재생을 가능하게 함으로써, 대형 TV의 판넬 스피커, 모바일 기기 등에 필요한 압전 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 진동판과; 상기 진동판의 일면에 부착되며, 서로 독립적으로 구성되는 적어도 3개의 압전 진동자 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 스피커 및 판넬 스피커용 진동모듈을 제공한다.

상기 3개의 압전 진동자 중 적어도 2개의 압전 진동자는 서로 다른 면적을 갖는 것이 바람직하다.

상기 3개의 압전 진동자 중 적어도 2개의 압전 진동자는 서로 다른 형상을 갖는 것이 바람직하다.

서로 다른 형상을 갖는 적어도 2개의 압전 진동자는 서로 동일한 면적을 갖는 것이 바람직하다.

상기 3개의 압전 진동자가 진동판의 일면에 결합되는 경우, 진동판의 대향면에는 적어도 하나의 압전 진동자가 더 결합되는 것이 바람직하다.

상기 진동판의 대향면에 결합된 적어도 하나의 압전 진동자는 상기 진동판의 일면에 결합된 압전 진동자들 사이의 영역에 대향되는 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 적어도 3개의 압전 진동자가 진동할 때, 그 주변에 가상의 압전 진동자가 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 박형 스피커로서 강점이 있는 압전 스피커의 음향 특성을 향상시키도록 할 수 있다. 즉 특성이 좋은 압전 스피커를 제작하는데 있어 하나의 진동판에, 얇고 넓은 면적을 갖는 하나의 압전세라믹을 구성하였을 때 보다, 제작이 쉽고 값싼 얇고 작은 면적을 갖는 압전세라믹을 복 수개로 조합하여 스피커 유닛을 제작함으로써, 저주파 음역에서 음압 특성이 뛰어나고, SPL(Sound Pressure Level, 음압 레벨)의 평활도를 개선하여, 음압을 충분히 발생되도록 함과 동시에 안정적인 저음의 재생을 가능하게 함으로써, 대형 TV의 판넬 스피커, 모바일 기기 등에 필요한 압전 스피커를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 압전 스피커를 나타내는 도면,
도 2는 압전 스피커의 기본 구성을 나타내는 도면,
도 3은 일정 크기를 갖는 압전 진동자가 진동판에 결합된 압전 스피커의 음파 특성으로서, 주파수에 따른 임피던스 변화, 공진여부를 나타내는 그래프,
도 4는 도 3보다 압전 진동자와 진동판이 더 큰 크기를 갖는 압전 스피커의 주파수에 따른 임피던스 변화, 공진여부를 나타내는 그래프,
도 5는 도 4와 동일한 크기를 갖는 진동판에 더 작은 크기를 갖는 압전 진동자를 결합하여 제작된 압전 스피커의 주파수에 따른 임피던스 변화, 공진여부를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의하여 진동판의 일면에 6개의 서로 크기가 다른 압전 진동자를 결합하여 제작된 압전 스피커의 음파 특성으로서, 주파수에 따른 임피던스 변화, 공진여부를 나타내는 그래프,
도 7은 도 6의 압전 스피커에서 진동판의 배면에 압전 진동자를 더 결합하여 제작된 압전 스피커의 음파 특성으로서, 주파수에 따른 임피던스 변화, 공진여부를 나타내는 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 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.

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 있는 것을 의미한다.

종래의 압전 스피커는 하나의 진동판에 한 개의 진동자를 형성하여 기본 진동 모드와 기본 진동의 고조파 공진모드를 발생시키기 때문에 세라믹 진동판을 얇으면서 충분히 크게 만드는데 한계가 있어, 이를 적용하지 않고, 작은 크기의 진동자가 진동판에 접합된 압전스피커로 제작할 수 밖에 없는 한계가 있는 바, 이는 식(1)에서 언급하였듯이 기본진동모드 공진주파수가 고음부에 위치하게 되어 저음부가 취약하고, 고주파 주파수간에 deep level이 형성되어 SPL 평활도가 취약한 단점이 있었다. 이에, 본 발명은 기존 압전 스피커의 최대 단점인 저주파 대역 음압을 보강하고 해당 음대역의 평활도를 향상시키도록 한 것이다. 이를 구현하기 위하여, 압전 스피커 유닛에서 기존 압전스피커보다 면적이 큰 진동판에, 접합되는 압전 진동자가 차지하는 면적을 크게 하였으며, 면적이 큰 단일의 압전 진동자가 아닌 면적이 작은 3개 이상의 압전 진동자를 도입하였다. 면적이 큰 단일의 압전 진동자는 박형으로서 이를 평탄하면서도 결함이 없이 제조하는 것은 매우 어려운 작업이며, 현대의 기술로 어렵지 않게 제작할 수 있는 크기의 압전 진동자를 진동판에 복수개 접합함으로써, 면적이 큰 단일의 압전 진동자를 접합하여 제작한 스피커보다 더 우수한 특성을 갖도록 하였다.

기존 압전 스피커의 최대 단점이 저주파(1kHz 이하) 대역에서 음압 특성이 떨어지는 것이다. 보통의 압전 세라믹 진동자를 진동판에 부착하여 스피커 유닛(진동자와 진동판이 접합된 형태)으로 제작한 후, 이의 음대역에서의 주파수 진동특성을 보면 도 3에서와 같이 진동판 50×70mm, 압전 진동자 30×30㎜ 의 크기를 갖는 스피커의 주파수-임피던스 특성을 보면 저음부 약 350Hz, 650Hz 부근에서 각각 길이 기본 진동, 면적 기본 진동이 형성되나, 길이 기본 진동은 1.25kΩ 이상으로 저항이 커서 음압이 미미하며, 면적 기본 진동(650Hz)은 500Ω 이하로 음압이 형성될 수 있는 특성을 갖고 있다. 이는 결과적으로 저음부 대역에서 1kHz이하의 음압특성이 특정 주파수에서 불과 한번만의 공진이 일어나는 매우 빈약한 음압특성을 보이는 구조이다. 따라서 도 3의 구조를 갖는 스피커는 저음부(1kHz 이하) 음압 특성이 현저히 떨어진다.

한편, 압전 진동자를 두께가 얇은 박형(보통 두께 300㎛ 이하)으로 제작하려면, 위해 압출성형, 테입캐스팅 방법으로 성형하여 원하는 크기로 절단하여 소결하는 공정을 거치며, 이와 같이 제조된 소결체의 양면에 전극을 부착하고 폴링이라는 공정을 통해 압전특성을 부여한다. 이러한 압전체를 진동판(금속, 플라스틱 등의 소재로 이루어짐)에 접착제로 접착하여 스피커 유닛을 제작한다. 이렇게 제작된 스피커 유닛은 음향 전기신호에 반응하여 음을 발생하게 되는데 저음부(1kHz 이하)에서 충분한 음향특성을 갖기 위해서는 전기신호에 의해서 저주파수에서 빈번한 공진모드를 갖고 그 공진저항이 충분히 작아야 한다(보통 500Ω 이하). 이를 위해서는 진동판의 크기가 최소 100×100mm 이상의 크기를 갖고, 이에 대응되는 압전 진동자의 크기는 적어도 80×80mm 이상의 크기를 갖게 되면 저음부 특성이 좋을 것으로 예상되며, 크기가 클수록 저음부 음압 특성은 더욱 좋아지는 것은 주지의 사실이다. 그러나, 현대의 세라믹 공정상 이렇게 얇고 넓은 압전 세라믹 진동자를 소결하여 제작하는 것은 매우 어려운 일이며, 제작을 하더라도, 많은 시행착오를 거쳐야 하여 고가의 제작비용이 형성되게 된다. 한편, 진동판, 압전 진동자의 크기가 커질수록 저음부 특성은 더욱 좋아지는데, 이렇게 크기가 큰 압전 세라믹 진동자가 제작된다고 하더라도 스피커 유닛의 SPL 특성은 기본 공진모드의 고조파 진동모드가 발생되는 주파수간 간격이 넓게 형성되는 문제점이 있다. 도 4에서 진동판 150×170mm, 진동자 110×130mm의 크기를 갖는 스피커 공진특성 시뮬레이션 결과를 보면 도 3에서와는 달리 저주파에서 빈번한 공진이 형성되는 것을 알 수 있지만 약 500Hz~800Hz 사이에서 공진모드가 형성되지 않음을 알 수 이는데, 이러한 주파수간 간격이 큰 경우 피크 딥(peak deep) 현상이 발생하며, 결국 SPL 평활도는 좋지 않게 된다.

또한 도 5에서는, 도 4와 같이 진동판(150×170mm) 은 같은 크기로 그대로 놓고 진동자만 20×30mm 크기로 작게 하였을 경우 식(1)에서 나타내었듯이, 큰 진동판에 의해 저주파에서 공진모드가 빈번히 나타나지만 그 공진저항이 1kΩ 이상으로 매우 커서 원하는 음압을 얻지 못 함을 알 수 있다.

이러한 단점(저음부의 특정구간에서 공진모드가 없는 피크 딥 현상)을 보완하고 장점(1kHz 이하에서 비교적 공진모드가 빈번히 생성)을 그대로 유지하기 위해 하나의 큰 진동판에 상대적으로 크기가 작아 제작이 용이한 압전 세라믹 진동자를 접합하면 여러 개의 진동자에 의하여 진동판에 가상의 새로운 크기의 압전 진동자가 다수 형성되는 것으로 예상되며, 이들 가상의 압전 진동자에 따른 새로운 기본 공진과 고조파가 다수 발생하여 저주파에서도 빈번한 주파수 공진모드가 형성되면서 피크 딥 현상이 줄어드는 장점이 있다.

즉, 단일의 압전 세라믹 진동자를 여러 개로 스플릿하여 제공하는 것은 압전 세라믹 진동자의 단순한 크기 조절 및 수량 조절 이상의 새로운 의미가 있는 것이다.

이는 도 4에서 한 개의 큰 진동자로 만들어진 스피커의 공진특성에서 주파수 520Hz ~ 820Hz 구간에서는 공진모드가 형성되지 않는 것을 알 수 있는 반면, 도 7에서는 도 4의 구조에서 보인 한 개 크기의 큰 진동자(104)가 차지하는 면적과 동일한 면적을 이루는 작은 크기의 진동자(104)를 7개, 진동판 반대면에 진동자(107) 1개가 결합된 스피커의 임피던스-주파수 특성 그래프는 같은 주파수 구간(520Hz ~ 820Hz)에서 4~5번 진동모드가 형성됨을 알 수 있는 바, 한 개의 큰 진동자로 만들어진 스피커에 비하여 평활도 개선의 효과가 확연히 드러남을 알 수 있다.

이는 크기가 큰 한 개의 압전세라믹이 진동판에 결합되어 있을 때 구현할 수 있는 저주파에서 공진모드 형성에 따른 강한 음압의 형성이라는 장점을 그대로 갖고 있으면서 다수의 압전 진동자 조합에 의한 가상의 다양한 크기의 압전 진동자에 의하여, 소정의 주파수 대역에서 보다 다양한 공진모드가 형성되어 피크딥이 형성되는 것을 억제함으로써, SPL 평활도가 좋아지는 장점도 있다.

일 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6에서와 같이 크기 150×170mm의 진동판에 압전 진동자1(40×40㎜) 2개, 압전 진동자2(30×40㎜) 2개, 압전 진동자3(50×40㎜) 2개, 압전 진동자4(10×10㎜)를 도시된 바와 같이 배치하여 압전 스피커를 제작하였을 경우의 주파수-임피던스 특성을 보면, 도 4에서와 같이 한 개의 상대적으로 면적이 큰 압전 진동자(130×150mm)만 있을 때보다 저주파에서 보다 많은 공진모드가 형성되는 것을 알수 있다. 또한, 도 4에서와 같이 한 개의 상대적으로 면적이 큰 압전 진동자(130×150mm)만 있을 때, 500~800Hz의 주파수 영역에서 고조파 모드가 발견되지 않았으나, 본 발명의 일 실시예인 도 6과 같이 압전 스피커를 제작한 경우, 500~800Hz의 주파수 영역에서 고조파 모드가 다수 형성된 것을 알 수 있어, 이는 음압 특성의 향상에 매우 유리한 구조임을 알 수 있다.

또한, 도 7과 같이, 크기 150×170mm의 진동판의 일면에 압전 진동자1(40×40㎜) 2개, 압전 진동자2(30×40㎜) 2개, 압전 진동자3(50×40㎜) 2개, 압전 진동자4(10×10㎜) 1개를, 진동판의 대향면에 새로운 압전 진동자(50×70mm)를 추가로 결합하여 압전 스피커를 제작할 경우, 500~800Hz의 주파수 영역에서 더욱 촘촘한 고조파 공진모드가 형성되고, 공진저항이 작은 진동모드가 형성되는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 진동판의 크기를 더 넓게 하고 진동자의 개수를 더 많이 배열하여 결합하면 그 효과는 더욱 커져서 저음부에서 더욱 풍부한 소리를 낼 수 있으며 평활도도 향상된다는 점을 뒷받침한다.

이 때, 상기 진동판의 대향면에 결합된 적어도 하나의 압전 진동자는 상기 진동판의 일면에 결합된 압전 진동자들 사이의 영역에 대향되는 영역에 형성되는 것이 촘촘한 고조파 공진모드의 형성에 더욱 도움이 될 것이다.

도 4, 도 6, 도 7을 각각 비교하여 표로 정리하면 다음과 같다. 조사 대상 주파수 범위는 390~840Hz의 범위로 하였으며, 상한과 하한을 10 미만의 범위로 초과하거나 미만인 경우는 이를 포함하였다.

	고조파 공진모드 갯수	임피던스(공진저항) 범위(Ω)
도 4	4	121~620
도 6	6	140~835
도 7	8	100~800

*도 4 : 150×170mm의 진동판의 일면에 압전 진동자(110×130mm) 1개*도 6 : 150×170mm의 진동판의 일면에 압전 진동자1(40×40㎜) 2개, 압전 진동자2(30×40㎜) 2개, 압전 진동자3(50×40㎜) 2개, 압전 진동자4(10×10㎜) 1개

*도 7 : 도 6과 같은 진동판, 진동자 배치에 진동판 배면에 압전 진동자(107)(50×70mm)를 추가

위 표로부터 알 수 있는 바와 같이, 모두 공진저항은 충분히 적으나, 390~840Hz의 주파수 범위에서 도 4의 경우 고조파 공진모드의 갯수가 4번으로, 도 6, 도 7의 경우보다 갯수가 적었고, 따라서, 도 6, 7의 경우 저음부에서 음질이 균질하고 우수할 수 있다.

또한, 도 4의 경우 임피던스의 상한값이 도 6, 7보다 다소 컸으나, 이와 같은 정도의 임피던스는 음질의 차이를 고려하였을 때, 큰 차이는 아니며, 하한의 경우 도 7이 가장 낮음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 도 6, 도 7은 도 4에 비하여 보다 우수한 음압특성을 도출할 수 있음을 알 수 있다. 아울러, 도 6, 7에 의한 경우가 도 4에 비하여 제조비용도 저렴하며 쉽게 구현이 가능하다.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 압전 스피커 101 : 인클로저
102 : 진동판 103 : 접착제
104, 107 : 압전 진동자

Claims (4)

1. 적어도 100cm² 크기의 단일의 진동판과;
   상기 단일의 진동판의 일면에 부착되며, 서로 독립적으로 구성되는 적어도 3개의 압전 진동자;를 포함하고,
   상기 압전 진동자에 전기적 신호를 입력하여 진동을 일으키도록 하며,
   상기 압전 진동자 사이에는 진동판 이외의 다른 구조는 개재되지 않고,
   상기 진동판의 면적을 100%로 할 때 상기 압전 진동자의 합산 면적이 40% 이상인 것으로서,
   상기 단일의 진동판과 복수의 압전 진동자가 단일의 스피커를 구성하며,
   상기 압전 진동자는 압전 박막과 그 압전 박막의 양면에 형성된 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전 스피커용 진동모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 3개의 압전 진동자가 진동판의 일면에 결합되는 경우, 진동판의 대향면에는 적어도 하나의 압전 진동자가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 압전 스피커용 진동모듈.
3. 제2항에 있어서,
   상기 진동판의 대향면에 결합된 적어도 하나의 압전 진동자는 상기 진동판의 일면에 결합된 압전 진동자들 사이의 영역에 대향되는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 스피커용 진동모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 3개의 압전 진동자가 진동할 때, 그 주변에 가상의 압전 진동자가 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 스피커용 진동모듈.

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