KR102633102B1

KR102633102B1 - 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치

Info

Publication number: KR102633102B1
Application number: KR1020210145461A
Authority: KR
Inventors: 예재헌
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2024-02-01
Also published as: KR20220056823A; CN114501247A; JP2022071360A; US20220132236A1; KR20240016400A

Abstract

본 명세서의 실시예에 따른 음향 장치는 복수의 진동 소자, 및 복수의 진동 소자가 동일한 주면에 연결된 진동 부재를 포함하고, 복수의 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달하는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함할 수 있다.

Description

음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{SOUND APPARATUS AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}

본 명세서는 2020년 10월 28일자로 출원된 일본 특허출원번호 2020-180266의 이익을 주장하며, 상기 일본 특허출원은 본 명세서에 참조로 병합된다.

본 명세서는 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 표시 패널과 액츄에이터를 갖는 표시 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 표시 장치는 액츄에이터를 제어해 표시 패널을 진동시키는 기능을 갖는다.

[특허문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0077582호

특허문헌 1에 기재되어 있는 구조는 음향 장치에도 적용 가능하다. 그러나, 특허문헌 1의 구조에 의한 음향 장치에서는 음질이 충분하지 않을 수 있다.

본 명세서는 상술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 음질이 개선된 음향 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 명세서의 예에 따른 해결하고자 하는 과제들은 위에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재 내용으로부터 본 명세서의 기술 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자, 복수의 진동 소자가 동일한 제1 면에 연결되어 있는 진동 부재를 포함하고, 복수의 진동 소자는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달하는 음향 장치를 제공한다.

본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 상기 화상 표시면과 마주하는 주면을 갖는 표시 패널, 및 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며, 표시 패널은 진동 부재이며, 진동 장치는 음향 장치를 포함할 수 있다. 음향 장치는 복수의 진동 소자, 및 복수의 진동 소자가 동일한 주면에 연결된 진동 부재를 포함하고, 복수의 진동소자는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달할 수 있다.

위에서 언급된 과제의 해결 수단 이외의 본 명세서의 다양한 실시예에 따른 구체적인 사항들은 아래의 기재 내용 및 도면들에 포함되어 있다.

본 명세서에 의하면, 음질이 향상된 음향 장치를 제공할 수 있다.

위에서 언급된 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과의 내용은 청구범위의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구범위의 권리 범위는 발명의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

도 1은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가되었을 때의 변형을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가되었을 때의 변형을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자에 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치에 의한 효과를 설명하는 모식도이다.
도 10은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치에 의한 효과를 설명하는 그래프이다.
도 11은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 12는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자의 배치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가되었을 때의 변형을 나타내는 모식도이다.
도 15는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가되었을 때의 변형을 나타내는 모식도이다.
도 16은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자에 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다.
도 17은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압전 소자의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 18은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압전 소자에 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다.
도 19는 본 명세서의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.

본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 “포함한다”, “갖는다”, “이루어진다” 등이 사용되는 경우 “만”이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 오차 범위에 대한 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들면, “상에”, “상부에”, “하부에”, “옆에” 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, 예를 들면, “바로” 또는 “직접”이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, “후에”, 에 “이어서”, “다음에”, “전에” 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, “바로” 또는 “직접”이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결” “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 간접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있는 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 “개재”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

“적어도 하나”는 연관된 구성요소의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들면, “제1, 제2, 및 제3 구성요소의 적어도 하나”의 의미는 제1, 제2, 또는 제3 구성요소뿐만 아니라, 제1, 제2, 및 제3 구성요소의 두 개 이상의 모든 구성요소의 조합을 포함한다고 할 수 있다.

본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시예를 통해 본 명세서의 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 각 도면을 통해 공통되는 기능을 갖는 구성요소에는 동일한 부호를 부여해 중복되는 설명을 생략하거나 간략화할 수 있다. 도면에 도시된 구성요소들의 스케일은 설명의 편의를 위해 실제와 다른 스케일을 가지므로, 도면에 도시된 스케일에 한정되지 않는다.

[제1 실시예]

도 1은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치의 개략적인 구성도이다. 본 명세서의 실시예의 음향 장치(1)는 단독으로 스피커로 적용되거나 다른 장치에 내장될 수도 있다. 예를 들면, 음향 장치(1)는 광고용 간판, 포스터, 및 안내판 등의 샤이니지에 내장될 수도 있다. 이 경우, 샤이니지로부터 안내 등의 음성이 발생할 수 있다. 또한, 음향 장치(1)는 표시 장치, 컴퓨터, 및 텔레비전 수상기 등에 내장될 수도 있다. 그러나, 본 명세서의 실시예의 음향 장치(1)의 용도가 특별히 한정되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 음향 장치(1)는 복수의 압전 소자(10a, 10b, 10c), 진동 부재(20), 및 제어부(40)를 포함할 수 있다. 음향 장치(1)는 입력된 음성 신호 (또는 진동 구동 신호)등에 기초하여 음향을 발생하는 장치일 수 있다.

압전 소자(10a, 10b, 10c)는 입력된 음성 신호를 기반으로 하는 전압이 인가되면, 역압전 효과에 의해 변위하는 소자일 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)는, 예를 들어 바이모프(Bimorph) 또는 유니모프(Unimorph) 등의 전압에 따라 굴곡 변위하는 소자일 수 있다. 입력되는 음성신호는 통상적인 교류 전압이기 때문에 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 입력된 음성 신호에 따라 진동하는 진동소자로 기능할 수 있다.

진동 부재(20)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)에 입력된 공통의 음성 신호에 따른 음향을 발생하도록 진동하는 부재일 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 각각은 탄성 부재를 통해 기계적으로 진동 부재(20)에 연결(또는 접속)될 수 있다. 진동 부재(20)의 재료는 특정 재료에 한정되지 않는다. 그러나, 진동 부재(20)의 재료는 압전 소자(10a, 10b, 10c)에서 전달되는 진동의 전달에 적합한 재료 특성을 갖는 글라스, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 금속, 및 목재 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

호스트 시스템(2)은 음성 신호를 공급함으로써 음향 장치(1)를 제어하는 장치 또는 복수의 장치를 포함하는 시스템일 수 있다. 그러나, 호스트 시스템(2) 음향 장치(1)의 용도에 따라 화상 신호(예를 들면, RGB 데이터)와 타이밍 신호(예를 들면, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호 등) 등의 다른 신호를 더 공급할 수도 있다. 호스트 시스템(2)는 예를 들어, 음원 재생 장치, 구내방송장치, 라디오 방송 재생 시스템, 텔레비전 시스템, 셋톱 박스, 네비게이션 시스템, 광 디스크 플레이어, 컴퓨터, 홈시어터 시스템, 비디오 전화 시스템 등일 수 있다. 또한, 음향 장치(1)와 호스트 시스템(2)는 일체의 장치일 수 있고, 별도의 장치일 수도 있다.

제어부(40)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)에 공통의 음성 신호에 따른 전압을 공급할 수 있다. 제어부(40)는 복수의 반도체 집적 회로로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어부(40)는 프리 앰프 및/또는 파워 앰프 등의 증폭 회로를 포함할 수 있다.

도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 3 및 도 4는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 나타내는 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 설명한다. 도 2에서 진동 부재(20)의 사각형 테두리는 진동 부재(20)의 외형을 모식적으로 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 진동 부재(20)는 평판 형상이며, 주면에 수직인 방향(또는 상부 방향)에서 볼 때(또는 주면에 수직인 방향에서 평면으로 볼 때), 직사각 형상을 가질 수 있으며, 이에 한정되지 않고, 비사각 형상을 가질 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 진동 부재(20)는 제1 면(20a) 및 제2 면(20b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 진동 부재(20)의 제1 면(20a)은 면음원에 해당하는 면으로, 주면(a main surface), 전면(a front surface), 또는 상면(an upper surface)일 수 있다. 진동 부재(20)의 제2 면(20b)은 제1 면(20a)과 마주하거나 반대되는 면으로, 보조면, 후면, 배면, 또는 하면일 수 있다. 예를 들면, 도 2는 제2 면(20b) 측에서 진동 부재(20)를 볼 때의 투시 평면도이다. 도 2의 표시된 xyz좌표에서, x축은 제1 면(20a)의 수평 방향(또는 제1 방향)이고, z축은 제1 면(20a)의 수직 방향(또는 제2 방향)이며, y축은 제1 면(20a)의 깊이 방향(또는 제3 방향)일 수 있다. 또한, 제2 면(20b)에서 제1 면(20a)으로 향하는 방향을 y축의 정방향이라 정의할 수 있다. 도 3은 도 2의 선 A-A'의 단면도이며, 도 4는 도 2의 선 B-B'의 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진동 부재(20)의 제2 면(20b)의 외주(또는 바깥둘레)(an outer periphery)는 평면에서 바라볼 때, 직사각 형상의 프레임 형상을 이루고 있는 프레임(22)의 제1 면(또는 일면)과 연결될 수 있다. 진동 부재(20)가 연결되는 프레임(22)의 제1 면과 반대되는 제2 면(또는 타면)은 백 커버(24)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 프레임(22)의 진동 부재(20)가 연결되어 있는 측과 반대의 면에는 백 커버(24)가 연결될 수 있다. 진동 부재(20)와 백 커버(24)는 공극(또는 갭 공간)을 사이에 두고 대향할 수 있다. 이에 의해, 진동 부재(20), 프레임(22), 및 백 커버(24)는 음향 장치(1)의 케이스 또는 본체 케이스를 구현할 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 케이스의 내부에 배치되거나 수납될 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 프레임(22)은 미들 프레임, 연결 부재, 중간 부재, 측벽 부재, 지지 부재, 또는 제1 지지 부재일 수 있다. 그리고, 백 커버(24)는 백 프레임, 백 플레이트, 후면 커버, 후면 프레임, 후면 플레이트, 후면 구조물, 후면 부재, 커버 부재, 지지 부재, 또는 제2 지지 부재일 수 있다.

백 커버(24)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 진동에 의해 발생되는 음향이 케이스의 후면 방향에서 외부로 누출되지 않도록 케이스의 내부 공간을 차폐하거나 밀봉할 수 있다. 또한, 백 커버(24)는 외부로부터의 물체가 압전 소자(10a, 10b, 10c)와 접촉하지 않도록 보호하는 기능을 할 수 있다. 예를 들면, 진동 부재(20)와 백커버(24) 및 프레임(22) 사이는 압착 수지 재료, 접착제, 또는 접착 테이프 등에 의해 연결될 수 있다. 예를 들면, 프레임(22)은 금속 또는 수지 등의 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 백 커버(24)는 금속, 수지, 글라스, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 또는 목재 등의 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 프레임(22)과 백 커버(24)의 재료는 특정 재료에 한정되는 것은 아니다.

진동 부재(20)는 음향 출력의 기능 이외에 샤이니지(signage)의 기능을 겸할 수 있다. 이 경우, 샤이니지의 문장(또는 문자), 그림, 기호 등의 컨텐츠(contents)는 진동 부재(20)의 제1 면(20a) 측에서 시인 가능하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 진동 부재(20)의 제1 면(20a)은 컨텐츠의 배치면으로서의 기능을 가질 수 있다. 컨텐츠는 진동 부재(20)의 제1 면(20a)에 직접적으로 부착될 수 있으며, 컨텐츠가 인쇄 등에 의해 부착된 종이 등의 매체가 진동 부재(20)의 제1 면(20a)에 부착될 수도 있다. 또한, 컨텐츠는 진동 부재(20)의 제1 면(20a) 이외의 장소(또는 부분)에 부착될 수도 있다. 예를 들면, 백 커버(24)의 외측면(또는 진동 부재(20)와 마주하는 면의 반대면)에 배치될 수도 있으며, 이에 의해, 백 커버(24)의 외측면은 컨텐츠의 배치면으로서의 기능을 가질 수 있다. 그리고, 컨텐츠는 진동 부재(20)의 제1 면(20a)과 백 커버(24)의 외측면 모두에 부착될 수도 있으며, 이에 의해, 진동 부재(20)의 제1 면(20a)과 백 커버(24)의 외측면은 모두 컨텐츠의 배치면일 수 있으며, 양쪽(또는 양방향)에서 시인 가능한 샤이니지가 구현될 수 있다.

압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각은 평판 형상을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 평면 상에서 바라볼 때, 장변 방향(도면의 x축 방향)(또는 제1 방향) 및 단변 방향(도면의 z 방향)(또는 제2 방향)을 갖는 직사각 형상을 포함할 수 있다. 이에 의해, 장변 방향(x)을 따라 단면(선 A-A')에서 볼 때, 전압 인가 시의 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 굴곡하도록 변형이 발생할 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향은 진동 부재(20)의 단부와 수직하도록 배치될 수 있다.

압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각은 2개의 탄성 부재(30)를 매개로 진동 부재(20)의 제2 면(20b)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각은 탄성 부재(30)를 통해 진동 부재(20)의 동일한 주면에 연결될 수 있다. 예를 들면, 탄성 부재(30)는 연결 부재 또는 결합 부재 등일 수 있다.

탄성 부재(30)는 탄성을 갖는 재료에 의해 구성된 부재를 포함할 수 있다. 탄성 부재(30)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)와 진동 부재(20)보다 작은 탄성 계수를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 예를 들면, 탄성 부재(30)는 고무 등의 재료로 구성될 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향의 양단부(또는 양 끝단 또는 양 가장자리 부분)와 진동 부재(20)의 일부는 탄성 부재(30)에 의해 연결될 수 있다. 예를 들면, 탄성 부재(30)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 원활한 진동을 위해, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향의 양 끝단(또는 외측면)으로부터 일정한 거리로 이격될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향을 기준으로, 탄성 부재(30)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 중심부와 양 끝단 사이에서 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 양 끝단에 가깝게 배치될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 진동이 진동 부재(20)에 전달되고, 진동 부재(20)는 입력된 음성 신호에 기초하여 음향을 발생할 수 있다. 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향의 양단은 굴곡 진동의 배(antinode, 腹)가 되는 부분일 수 있다. 예를 들면, 굴곡 진동의 배가 되는 부분은 진동의 진폭이 최대인 부분일 수 있다. 이에 의하여, 탄성 부재(30)는 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 장변 방향의 양단 주변에(또는 가깝게 또는 인접하게) 연결되며, 이에 의해, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 진동이 효율적으로 진동 부재(20)에 전달될 수 있다.

도 5는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(또는 제1 압전 소자)(10a)의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다. 도 5는 도 3과 다른 방향이지만 도 3과 동일하게 도 2의 선 A-A'의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 5는 압전 소자(10a)의 주변만을 확대하여 나타내고 있지만, 다른 압전 소자(10b, 10c)도 동일한 구조를 가질 수 있다. 그리고, 도 5는 압전 소자(10a)에 대한 음성 신호의 입력 방법을 설명하기 위하여, 압전 소자(10a)에 포함된 각 전극의 연결 관계를 회로도에 의해 모식적으로 나타낸다.

도 5에 도시된 압전 소자(10a)는 2층의 압전층이 적층된 바이모프(Bimorph) 구조를 포함할 수 있다. 압전 소자(10a)는 전극(101, 103, 105) 및 압전층(102, 104)을 포함할 수 있다. 진동 부재(20)에 가장 가까운 측에 배치된 전극(101)은 탄성 부재(30)에 연결될 수 있다. 전극(101) 및 전극(103)은 압전층(102)을 두께 방향으로 마주보도록 배치될 수 있다. 압전층(102, 104)의 내부에 도시된 화살표는 압전층(102, 104)의 분극 방향을 나타낸다. 예를 들면, 압전층(또는 제1 압전층)(102) 및 압전층(또는 제2 압전층(104)의 분극 방향은 동일할 수 있다. 또한, 전극(101, 103, 105)에는 솔더링 등에 의해 각 전극에 전압을 인가하기 위한 배선이 연결될 수 있지만, 도 5에서는 배선에 대한 도시가 생략되어 있다.

압전 소자(10a)에 인가되는 전압은 음성 신호에 기초한 것이므로, 생성해야 하는 음성(또는 음향)의 주파수에 대응하는 교류 전압일 수 있다. 도 5에서는 상기의 교류 전압을 교류 전원의 회로 기호인 “V”로 나타낸다. 교류 전원(V)에서, 일측 단자(또는 제1 단자)는 전극(101, 105)에 연결되고, 타측 단자(또는 제2 단자)는 전극(103)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 전극(101)과 전극(105)에는 동위상의 전압이 인가되고, 전극(101)과 전극(103)에는 역위상의 전압이 인가되며, 전극(103)과 전극(105)에도 역위상의 전압이 인가될 수 있다. 이에 따라, 압전층(102)과 압전층(104)에는 역방향의 전압이 인가될 수 있다.

압전층(102, 104)의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 변위량을 크게 하기 위하여, PZT(lead zirconate titanate)계 등의 압전성이 양호한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 도 5의 구성에 도시하지 않았지만, 압전 소자(10a)의 외주(또는 바깥둘레)는 다른 부재와의 전기적 쇼트를 방지하기 위해, 수지 등의 절연체에 의해 덮일 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(10a)에 전압이 인가될 때의 변형을 나타내는 모식도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 압전층(102, 104)의 분극 방향은 동일한 방향일 수 있으며, 압전층(102, 104)의 인가 전압은 역방향일 수 있다. 이에 따라, 압전층(102)과 압전층(104)의 신축 방향은 반대이거나 거꾸로일 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 압전층(102)이 횡방향(또는 가로 방향)으로 수축되도록 변형되는 타이밍에서, 압전층(104)은 횡방향으로 신장되는 방향으로 변형될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10a)의 단부는 진동 부재(20)에 가까운 방향으로 굴곡될 수 있다. 이때, 진동 부재(20)는 압전 소자(10a)로부터 이격되거나 멀어지는 방향으로 향하는 응력을 받아 변형될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 압전층(102)이 횡방향으로 신장되도록 변형되는 타이밍에서, 압전층(104)은 횡방향으로 수축되는 방향으로 변형될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10a)의 단부는 진동 부재(20)로부터 이격되거나 멀어지는 방향으로 굴곡될 수 있다. 이때, 진동 부재(20)는 압전 소자(10a) 측으로 향하는 응력을 받아 변형될 수 있다.

음성 신호에 기초한 교류 전압이 압전 소자(10a)에 인가되면, 음성(또는 음향)의 주파수에서 도 6의 변형 상태와 도 7의 변형 상태가 교대로 반복될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10a)의 진동이 진동 부재(20)에 전달되고, 진동 부재(20)가 진동될 수 있다. 따라서, 진동 부재(20)에서는 음성 신호에 기초한 음성(또는 음향)이 발생됨으로써 진동 부재(20)는 스피커의 구동 유닛(또는 구동부)을 구현할 수 있다. 또한, 실제 음성(또는 음향)에는 가청대역의 다양한 주파수 소리가 중첩되므로, 실제 진동의 실시예(또는 모양)는 도면에 도시한 것보다 복잡할 수 있다.

본 명세서의 실시예에서, 복수의 압전 소자(10a, 10b, 10c) 중 일부는 다른 일부와 다른 위상으로 진동되도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10b)(또는 제2 압전 소자)는 압전 소자(10a)(또는 제1 압전 소자) 및 압전 소자(10c)(또는 제3 압전 소자)와 역위상으로 진동되도록 음성 신호가 입력되는 구성에 대해서는 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각에 대한 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다. 제어부(40)는 음성 신호에 기초한 교류 전압을 신호원(V)의 단자(t1)(또는 제1 단자) 및 단자(t2)(또는 제2 단자)로부터 출력할 수 있다. 단자(t1)와 단자(t2)의 출력 전위는 서로 역위상일 수 있다. 단자(t1)는 압전 소자(10a)의 전극(101, 105)(또는 제1 전극), 압전 소자(10b)의 전극(103)(또는 제2 전극), 및 압전 소자(10c)의 전극(101, 105)에 연결될 수 있다. 단자(t2)는 압전 소자(10a)의 전극(103)(또는 제2 전극), 압전 소자(10b)의 전극(101, 105)(또는 제1 전극), 및 압전 소자(10c)의 전극(103)에 연결될 수 있다.

이러한 연결 관계에 의해, 압전 소자(10a)의 전극 간에 인가되는 전압과 압전 소자(10b)의 전극 간에 인가되는 전압의 위상은 서로 역위상이 될 수 있다. 또한, 압전 소자(10a)의 전극 간에 인가되는 전압과 압전 소자(10c)의 전극 간에 인가되는 전압의 위상은 서로 동일한 위상이 될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10c)가 도 6과 같은 상태로 변위될 때, 압전 소자(10b)는 도 7과 같은 상태로 변위될 수 있으며, 압전 소자(10a, 10c)가 도 7과 같은 상태로 변위될 때, 압전 소자(10b)는 도 6과 같은 상태로 변위될 수 있다. 이와 같이, 압전 소자(10a, 10c)와 압전 소자(10b)는 서로 역위상의 진동을 진동 부재(20)에 전달할 수 있다.

이와 같이 압전 소자(10a, 10c)와 압전 소자(10b)를 서로 역위상으로 진동시키는 것에 대한 효과는 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)에 의한 효과를 설명하는 모식도이다. 진동판을 진동시킴으로써 소리(또는 음향)을 발생하는 스피커에서는 진동판의 고유 진동수와 주파수에 따른 진동판의 진동 상태가 음압 레벨의 주파수 특성에 큰 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 고차의 고유 진동 모드 (또는 higher-mode vibration 또는 higher-mode natural vibration) 등에 기인하여 진동판이 미세하게 물결치는 진동 모양의 분할 진동이 발생하면, 음압 레벨의 저하, 주파수 특성에 있어서 피크(peak) 및 딥(dip) 발생 등의 음질 열화가 발생할 수 있다.

본 명세서의 실시예와 같은 직사각형의 평판 형상을 갖는 진동 부재(30)에서는 종방향과 횡방향의 공진이 2차원적으로 결합한 고유 진동 모드가 발생하기 때문에, 상세하게 2차원 또는 3차원 모델에 의한 검토를 실시할 필요가 있다. 그러나, 모델의 단순화를 위해, 이하에서는 2차원 모델을 기준으로 설명한다. 도 9는 진동 부재(20)의 장변 방향(또는 x 방향 또는 제1 방향)의 1차원만을 고려한 모델에서 진동 모양이 1차(n=1)에서부터 5차(n=5)까지의 5가지 고유 진동 모드에 대해 나타낸다. 이들 고유 진동 모드 각각의 고유 주파수는 고차일수록 높을 수 있다. 또한, 이들 고유 진동 모드는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 진동 부재(20)의 단부가 프레임(22)에 의해 지지되는 경계 조건을 전제로 한 것이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 고유 진동 모드의 차수에 따라 진동의 마디(node)와 배(antinode)의 위치가 변화됨과 동시에 변위의 위상의 위치 의존성도 변화될 수 있다. 예를 들면, 1차의 고유 진동 모드에서는 진동 부재(20)의 전체에 걸쳐 위상의 부호가 동일한 반면에, 2차의 고유 진동 모드에서는 진동 부재(20)의 중심을 경계로 위상의 부호가 반대일 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 3차의 고유 진동 모드에서는, 진동 부재(20)의 양단 부근에서는 위상의 부호가 동일하고, 진동 부재(20)의 중심 부근에서는 양단 부근과 위상의 부호가 반대일 수 있다. 이러한 위상 관계는 도 8에서 설명한 바와 같이, 압전 소자(10a, 10c)와 압전 소자(10b)의 진동이 역위상이라는 위상 관계와 일치할 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각의 위치가 3차의 고유 진동 모드의 배(antinode)의 위치와 대응될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예에 따른 각 압전 소자의 위상 관계는 다른 고유 진동 모드와 비교하여, 3차의 고유 진동 모드를 강하게 여기(?起)시키는데 용이할 수 있다. 한편, 2차 및 4차 이상의 고유 진동 모드는 위상 관계가 압전 소자(10a, 10b, 10c)와 일치하지 않으므로, 여기시키기 어려울 수 있다.

본 명세서의 실시예에서와 같이, 복수의 압전 소자의 일부가 역위상으로 진동됨으로써 비교적 낮은 차수의 고유 진동 모드가 여기되기 쉽게 하면서 보다 고차의 고유 진동 모드가 여기되기 어렵게 제어될 수 있다. 이에 의해, 고차의 고유 진동 모드 등에 기인하여 진동판이 미세하게 물결치는 분할 진동이 발생되기 어려워질 수 있다. 따라서, 본 명세서의 실시예에 따르면, 진동판의 분할 진동에 기인하는 음질 열화가 감소되거나 최소화될 수 있다.

도 10은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)에 의한 효과를 설명하기 위한 그래프이다. 도 10은 본 명세서의 실시예의 구성과 2개의 비교예(제1 비교예 및 제2 비교예)의 음압 레벨의 주파수 특성을 나타낸다. 도 10의 종축(또는 세로축)은 소정의 전압을 음향 장치(1)에 인가할 때, 음향 장치(1)에서 발생되는 진폭을 임의의 단위(a.u.)로 나타낸 것이다. 도 10의 횡축(또는 가로축)은 압전 소자에 인가되는 전압의 주파수를 나타낸 것이다. 예를 들면, 주파수의 단위는 헤르츠(Hz)이다. 또한, 도 10은 양대수 그래프(log-log graph)이다.

제1 비교예는 압전 소자(10b)에 전압을 인가하지 않음으로써 압전 소자(10a, 10c)만을 동일한 위상으로 진동시키고 압전 소자(10b)를 진동하지 않도록 한 예이다. 제2 비교예는 압전 소자(10a, 10b, 10c)를 모두 동일한 위상으로 진동하도록 3개의 압전 소자에 동일한 위상의 전압을 인가한 예이다.

먼저, 도 10에서, 본 명세서의 제1 실시예의 특성과 제1 비교예의 특성을 비교하면, 본 명세서의 제1 실시예의 특성이 100Hz에서 500Hz 부근과 600Hz에서 1500Hz 부근의 저음역에서 중음역에 걸친 대역에서 현저하게 음압이 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 역위상으로 진동하는 압전 소자(10b)를 추가함으로써 음압을 향상시키는 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다.

또한, 본 명세서의 제1 실시예의 특성과 제2 비교예의 특성을 비교하면, 동일한 저음역에서 중음역에 걸친 대역에서 본 명세서의 제1 실시예의 특성이 보다 더 높은 음압을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, 압전 소자(10b)의 위상은 압전 소자(10a, 10c)와 동일한 위상이 아니라 역위상인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 이상과 같이, 도 10의 그래프에 따르면, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)는 압전 소자(10a, 10c)와 역위상으로 진동하는 압전 소자(10b)를 포함함으로써 저음역에서 중음역에 걸친 대역에서 음압을 향상시키는 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 명세서의 제1 실시예에 따르면, 가청대역에서의 음압 주파수 특성이 평탄해지고 음질이 향상된 음향 장치(1)가 제공될 수 있다.

또한, 제2 비교예의 저음역에서 중음역까지의 음압은 제1 비교예보다 낮은 것을 알 수 있다. 즉, 압전 소자(10a, 10c)에 대해 동위상으로 진동하는 압전 소자(10b)를 추가하면, 동작하는 압전 소자의 개수가 증가했음에도 불구하고 음압이 저하된다. 이와 같이, 제1 비교예와 제2 비교 예의 그래프를 대비함으로써 위상 관계를 고려하지 않고, 단순히 동일한 위상의 압전 소자(10b)를 배치하고 압전 소자의 개수를 증가시키는 방법으로는 음질이 향상되지 않는 경우 또는 음질이 열화되는 경우가 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 본 명세서의 제1 실시예와 제2 비교예의 그래프를 대비함으로써 압전 소자(10b)와 압전 소자(10a, 10c)의 위상 관계를 적절하게 설정하여 고유 진동 모드를 제어하는 것이 음압의 향상에 기여하는 중요한 요소임을 이해할 수 있다. 본 명세서의 실시예에서는, 이러한 연구 결과를 바탕으로 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 위상 관계를 설정함으로써 음향 장치(1)의 음질 향상이 구현될 수 있다.

[제2 실시예]

본 명세서의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 변형예를 설명한다. 본 명세서의 제1 실시예와 공통되는 요소에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략히 한다.

도 11은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 나타내는 평면도이다. 도 12는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 나타내는 단면도이다. 도 11 및 도 12을 참조하여 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 배치를 설명한다. 도 12는 도 11의 선 A-A'의 단면도이다. 도 11의 선 B-B'의 단면도는 도 4와 동일하므로 도시 및 설명을 생략한다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 압전 소자(10a)와 압전 소자(10c) 각각은 본 명세서의 제1 실시예와 동일한 구조로 압전 소자의 장변 방향의 양단부(또는 제1 연결부)에서 탄성 부재(30)를 통해 진동 부재(20)에 연결될 수 있다. 이와 달리, 압전 소자(10b)는 압전 소자(10b)의 중심 부근(또는 제2 연결부)에서 탄성 부재(30)을 통해 진동 부재(20)에 연결될 수 있으며, 이러한 압전 소자(10b)의 연결 구조가 본 명세서의 제2 실시예와 제1 실시예 간의 차이점일 수 있다. 압전 소자(10b)의 중심 부근은 굴곡 진동의 배(antinode, 腹)가 되는 부분일 수 있다. 이에 의해, 탄성 부재(30)가 압전 소자(10b)의 중심 부근에 연결됨에 따라 압전 소자(10b)의 진동이 효율적으로 진동 부재(20)에 전달될 수 있다.

도 13은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자(10b)의 구조를 보다 상세하게 나타내는 단면도이다. 도 13은 도 12와 다른 방향이지만 도 12와 동일하게 도 11의 선 A-A'의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 13은 압전 소자(10b)의 부근만을 확대하여 나타낸다. 또한, 다른 압전 소자(10a, 10c)는 본 명세서의 제1 실시예의 도 5와 동일한 구조를 갖는다. 그리고, 도 13은 압전 소자(10b)에 대한 음성 신호의 입력 방법을 설명하기 위하여, 압전 소자(10b)에 포함된 각 전극의 연결 관계를 회로도에 의해 모식적으로 나타낸다. 도 13에서, 압전 소자(10b)와 진동 부재(20)를 연결하는 탄성 부재(30)의 배치 이외의 구조와 전압의 인가 방향 등은 도 5에 도시한 바와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

도 14 및 도 15는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자(10b)에 전압이 인가될 때의 변형을 나타내는 모식도이다. 도 13에 도시된 바와 같이 압전층(102, 104)의 분극 방향은 동일한 방향일 수 있으며, 압전층(102, 104)의 인가 전압은 역방향일 수 있다. 이에 따라, 압전층(102)과 압전층(104)의 신축 방향은 반대이거나 거꾸로일 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이, 압전층(102)이 횡방향(또는 가로 방향)으로 수축되도록 변형되는 타이밍에서, 압전층(104)은 횡방향으로 신장되는 방향으로 변형될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10b)의 단부는 진동 부재(20)에 가까운 방향으로 굴곡될 수 있다. 이때, 진동 부재(20)는 압전 소자(10a) 쪽으로 향하는 응력을 받아 변형될 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 압전층(102)이 횡방향으로 신장되도록 변형되는 타이밍에서, 압전층(104)은 횡방향으로 수축되는 방향으로 변형될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(10b)의 단부는 진동 부재(20)로부터 이격되거나 멀어지는 방향으로 굴곡될 수 있다. 이때, 진동 부재(20)는 압전 소자(10b)로부터 이격되거나 멀어지는 방향으로 향하는 응력을 받아 변형될 수 있다.

도 14의 압전 소자(10b)의 중심 부근에 탄성 부재(30)가 배치된 구조와 도 6의 압전 소자(10a)의 양단에 탄성 부재(30)가 배치된 구조를 비교하면 다음과 같다. 이때, 도 6과 도 14에서, 압전 소자(10a, 10b)의 변위는 단부가 진동 부재(20)에 가까운 방향으로 굴곡된다는 점에서 동일하다. 한편, 진동 부재(20)에 주목하면, 도 6의 진동 부재(20)는 압전 소자(10a)으로부터 이격되는 방향으로 향하는 응력을 받아 변형되었고, 이와 달리, 도 14의 진동 부재(20)는 압전 소자(10b) 쪽으로 향하는 응력을 받아 변형되었다. 즉, 도 6의 압전 소자(10a)와 도 14의 압전 소자(10b)의 변위는 동일한 위상을 갖는 반면에, 도 6의 진동 부재(20)와 도 14의 진동 부재(20)의 변위는 역위상을 가질 수 있다.

또한, 도 7과 도 15를 비교하면, 상술한 바와 같이 위상의 관계를 이루고 있다. 예를 들면, 도 7의 압전 소자(10a)와 도 15의 압전 소자(10b)의 변위는 동일한 위상을 갖는 반면에, 도 7의 진동 부재(20)와 도 15의 진동 부재(20)의 변위는 역위상을 가질 수 있다.

도 16은 본 명세서의 제2 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각에 대한 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다. 제어부(40)는 음성 신호에 기초한 교류 전압을 신호원(V)의 단자(t1)(또는 제1 단자) 및 단자(t2)(또는 제2 단자)로부터 출력할 수 있다. 단자(t1)는 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각의 전극(101, 105)에 연결될 수 있다. 단자(t2)는 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각의 전극(103)에 연결될 수 있다.

이러한 연결 관계에 의해, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 전극 간에 인가되는 전압의 위상은 모두 동일한 위상이 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 압전 소자(10a, 10c)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력과 압전 소자(10b)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력은 서로 역위상의 진동을 진동 부재(20)에 전달할 수 있다.

이와 같이, 본 명세서의 제2 실시예서는 음향 장치(1)의 구성이 제1 실시예와 상이하고, 인가되는 전압의 위상도 상이하지만, 압전 소자(10a, 10b, 10c)가 진동 부재(20)에 제공하는 진동의 위상 관계는 본 명세서의 제1 실시예와 동일할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제2 실시예에서도 본 명세서의 제1 실시예와 동일한 효과가 얻어질 수 있다.

[제3 실시예]

본 명세서의 제3 실시예에서는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 변형예를 설명한다. 본 명세서의 제1 실시예와 공통되는 요소에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략히 한다.

도 17은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압전 소자(10b)의 구조를 보다 상세하게 나타내는 단면도이다. 도 17은 도 6와 동일하게 도 2의 선 A-A'의 단면도를 나타낸다. 또한, 도 17은 압전 소자(10b)의 부근만을 확대하여 나타낸다. 또한, 다른 압전 소자(10a, 10c)는 본 명세서의 제1 실시예의 도 5와 동일한 구조를 갖는다. 그리고, 도 17은 압전 소자(10b)에 대한 음성 신호의 입력 방법을 설명하기 위하여, 압전 소자(10b)에 포함된 각 전극의 연결 관계를 회로도에 의해 모식적으로 나타낸다. 압전층(102, 104)의 내부에 도시된 화살표는 압전층(102, 104)의 분극 방향을 나타낸다. 본 명세서의 제1 실시예에서, 도 5에 도시된 압전 소자(10a, 10c)의 분극 방향이 상향(y축의 부 방향)인 반면에, 도 17에 도시된 압전 소자(10b)의 분극 방향은 하향(y축의 정 방향)일 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10b)는 압전 소자(10a, 10c)에 대해 분극 방향이 역방향일 수 있다. 또한, 도 17에서 압전 소자(10b)의 분극 방향 이외의 구조와 전압의 인가 방향 등은 도 5에 도시한 바와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

도 18은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각에 대한 음성 신호의 입력 방법을 보다 상세하게 나타내는 모식도이다. 제어부(40)은 음성 신호에 기초한 교류 전압을 신호원(V)의 단자(t1)(또는 제1 단자) 및 단자(t2)(또는 제2 단자)로부터 출력할 수 있다. 단자(t1)는 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각의 전극(101, 105)에 연결될 수 있다. 단자(t2)는 압전 소자(10a, 10b, 10c) 각각의 전극(103)에 연결될 수 있다.

이러한 연결 관계에 의해, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 전극 간에 인가되는 전압의 위상은 모두 동일한 위상이 될 수 있다. 압전 소자에 발생하는 변위의 방향은 전압의 인가 방향과 분극 방향에 따라 결정될 수 있다. 2개의 동일한 구조의 압전 소자에서는 전압의 인가 방향이 동일하고, 또한, 압전체의 분극 방향이 반대일 때, 전압에 의해 발생하는 힘의 방향이 반대로(또는 역방향) 되기 때문에, 압전 소자에 발생하는 변위의 방향도 역방향이 될 수 있다. 따라서, 도 18의 구성에서, 압전 소자(10a, 10c)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력과 압전 소자(10b)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력은 역위상이 될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10c)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력과 압전 소자(10b)가 진동 부재(20)에 제공하는 응력은 서로 역위상의 진동을 진동 부재(20)에 전달할 수 있다.

이와 같이, 본 명세서의 제3 실시예서는 음향 장치(1)의 구성이 제1 실시예와 상이하고, 인가되는 전압의 위상도 상이하지만, 압전 소자(10a, 10b, 10c)가 진동 부재(20)에 제공하는 진동의 위상 관계는 본 명세서의 제1 실시예와 동일할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제3 실시예에서도 본 명세서의 제1 실시예와 동일한 효과가 얻어질 수 있다.

[제4 실시예]

본 명세서의 제4 실시예에서는 본 명세서의 제1 내지 제3 실시예에 따른 음향 장치(1)가 표시 장치의 표시 패널 기능을 겸하고 있는 경우의 구체적인 실시예를 설명한다. 본 명세서의 제1 내지 제3 실시예와 공통되는 요소에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략히 한다.

도 19는 본 명세서의 제4 실시예에 따른 표시 장치(3)의 개략적인 구성도이다. 본 명세서의 제4 실시예에 따른 표시장치(3)의 용도는, 예를 들면, 전자 포스터, 디지털 게시판, 전자 광고판, 컴퓨터용 스크린, 텔레비전 수상기 스마트폰, 또는 게임기 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 호스트 시스템(2), 압전 소자(10a, 10b, 10c), 제어부(40)의 구조는 본 명세서의 제1 내지 제3 실시예 중 하나와 동일하므로, 이들에 대한 설명은 생략한다.

도 19에 도시된 바와 같이, 표시 장치(3)는, 압전 소자(10a, 10b, 10c), 제어부(40), 패널 제어부(60), 데이터 구동 회로(70), 게이트 구동 회로(80), 및 표시 패널(90)을 포함할 수 있다. 표시 장치(3)는, 입력된 RGB 데이터 등을 기반으로 표시 패널(90)에 화상을 표시하고, 입력된 음성 신호(또는 진동 구동 신호) 등을 기반으로 음성 또는 진동을 발생하는 장치이다. 이러한 표시 장치(30)는 음향 장치를 구현할 수 있다. 예를 들면, 표시 장치(3)에서, 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 탄성 부재를 통해 표시 패널(90)에 연결된 진동 장치를 구현할 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)와 탄성 부재는 진동 부재인 표시 패널(90)을 진동시키는 진동 장치로 구성할 수 있다.

패널 제어부(60)는 호스트 시스템(2)으로부터 입력된 화상 데이터 및 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동 회로(70) 및 게이트 구동 회로(80)를 제어할 수 있다. 데이터 구동 회로(70)은 복수의 화소(P)의 열마다 배치된 구동선(71)을 통해 복수의 화소(P)에 데이터 전압 등을 제공할 수 있다. 게이트 구동 회로(80)는 복수의 화소(P)의 행마다 배치된 구동선(81)을 통해 복수의 화소(P)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 또한, 구동선(71) 및 구동선(81) 각각은 복수의 배선으로 구성될 수 있다.

표시 패널(90)은 복수의 행 및 복수의 열을 이루도록 배치된 복수의 화소(P)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 표시 장치(3)는 화소(P)의 발광 소자로서 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode; OLED)가 배치된 표시 패널(90)을 이용한 OLED 디스플레이일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 표시 장치(3)는 액정 재료, 편광판 등을 구비한 액정 패널을 표시 패널(90)로서 이용한 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)일 수도 있다. 이들 구조에 따르면, 표시 패널(90)을 얇게 할 수 있기 때문에 표시 장치(3)의 박형화에 적합할 수 있다. 표시 장치(3)가 컬러 화상을 표시할 수 있는 경우, 화소(P)는 컬러 화상을 구현하는 복수의 색상(예를 들어, RGB) 중 하나를 표시하는 부화소일 수 있다.

제어부(40), 패널 제어부(60), 데이터 구동 회로(70), 및 게이트 구동 회로(80) 각각은 하나 또는 복수의 반도체 집적 회로로 구성될 수 있다. 또한 제어부(40), 패널 제어부(60), 데이터 구동 회로(70), 및 게이트 구동 회로(80) 중 일부 또는 전부는 하나의 반도체 집적 회로로서 일체로 구성될 수 있다.

본 명세서의 실시예에 따른 표시 장치(3)는 호스트 시스템(2)으로부터 화상 신호(예를 들어, RGB 데이터), 음성 신호(또는 진동 구동 신호), 및 타이밍 신호(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호 등)가 공급됨으로써 화상을 표시하고, 이와 동시에 음향(또는 진동)을 발생할 수 있다. 표시 패널(90)은 화상의 표시를 위해 화상 표시면과 화상 표시면과 대향하는 배면(또는 후면)을 포함할 수 있다. 표시 패널(90)의 배면에는 탄성 부재(30)를 통해 압전 소자(10a, 10b, 10c)가 연결될 수 있다. 이에 의해, 표시 패널(90)은 화상 표시의 기능과 제1 내지 제3 실시예의 진동 부재(20)의 기능을 포함할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제4 실시예에서는 표시 패널(90)에 표시되는 화상에서 음향이 방출되는 음향 효과를 갖는 표시 장치(3)를 제공할 수 있다.

[기타 실시예]

상술한 실시예는 본 발명을 적용할 수 있는 몇 가지 실시예를 예시한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 따라 한정적으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 수정 및 변형하여 다양한 형태로 실시 가능하다. 예를 들어, 어느 하나의 실시예 중 일부 구성을 다른 실시예에 추가한 실시예 또는 다른 실시예의 일부 구성 및 치환한 실시예도 본 발명을 적용할 수 있는 실시예라고 이해되어야 한다. 이하, 상술한 실시예에 적용될 수 있는 변형예는 다음과 같다.

상술한 실시예에서, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 구조예로서 2층의 압전층(102, 104)이 적층되어 있는 바이모프(Bimorph) 구조를 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 1층의 압전층과 압전층을 사이에 두고 배치된 2층의 전극을 포함하는 유니모프(Unimorph) 구조를 포함할 수 있다. 이 경우, 바이모프 구조에 비해 압전 소자의 구조가 단순화되는 장점이 있다. 또한, 압전 소자(10a, 10b, 10c)는 3층 이상의 복수층의 압전층과 각 압전층을 사이에 두고 배치된 4층 이상의 전극을 포함하는 멀티모프(Multimorph) 구조를 포함할 수도 있다. 이 경우, 유니모프 구조 및 바이모프 구조에 비에 동일한 인가 전압에 대한 변위가 증가되어 음압이 향상될 수 있다.

또한, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 구조는 유니모프, 바이모프, 또는 멀티모프를 복수개 적층한 구조일 수도 있다. 이 구조에서는 복수개의 소자에서 발생하는 변위가 중첩되기 때문에 음압이 향상될 수 있다.

상술한 실시예에서, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 평면 형상은 굴곡 변위를 용이하게 한다는 관점에서 종횡의 비율이 다른 직사각형인 예를 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 평면 형상은 원형 또는 정다각형 등의 대칭성을 갖는 형상일 수도 있다. 이 경우, 진동의 분포가 2차원적으로 균일해지기 쉬워져 진동 부재(20)에서의 공진이 발생되기 어렵게 하는 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 평면 형상은 변의 길이가 균일하지 않은 다각형일 수 있으며, 곡선을 포함한 도형일 수도 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 평면 형상은 타원형 또는 비사각형을 포함할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는, 3개의 압전 소자(10a, 10b, 10c)가 설치되어 있는 예를 도시하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달하는 것이 가능하다면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)의 개수는 적절히 변경 가능할 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b)의 2개만이 설치될 수도 있고, 4개 이상의 압전 소자가 설치될 수도 있다. 압전 소자가 4개 이상일 경우에는 대응하는 차수의 고유 진동 모드를 효과적으로 여기시키기 위하여, 압전 소자(10a)와 동일한 구성을 갖는 압전 소자와 압전 소자(10b)와 동일한 구성을 갖는 압전 소자가 교대로 배치될 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는, 압전 소자(10a, 10c)와 압전 소자(10b) 사이의 변위는 역위상이지만 위상차가 엄밀하게 역위상(즉, 위상차가 180°)인 것이 필수가 아니다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10c)와 압전 소자(10b)의 위상차는 180°에서 다소 어긋나거나 임의의 각도로 쉬프트될 수 있으며, 이 경우에도 음질 향상의 효과가 얻어질 수 있다.

또한, 상술한 실시예에서는, 진동 부재(20)을 진동시키는 진동 소자의 예로서 압전 소자(10a, 10b, 10c)를 예시하였지만, 음성 진동 또는 햅틱 진동에 따른 진동을 진동 부재(20)에 전달가능한 것이라면 진동 소자의 구동 방식은 압전형에 한정되지 않는다. 예를 들면, 압전 소자(10a, 10b, 10c)를 대신하여 다이나믹형 또는 정전형 등 다른 방식의 진동 소자를 적용할 수도 있다. 예를 들면, 압전 소자는 다른 방식의 진동 소자와 비교하여 박형화가 가능하기 때문에 샤이니지 또는 표시 장치 또는 장치 등의 박형화가 요구되는 용도에 있어서 보다 적합할 수 있다.

본 명세서에 따른 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 음향 장치는 복수의 진동 소자, 및 복수의 진동 소자가 동일한 주면에 연결된 진동 부재를 포함하고, 복수의 진동소자는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자는 서로 역위상의 진동을 진동 부재에 전달할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 다른 위상으로 입력될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 역위상으로 입력될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자 각각은 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 진동 구동 신호를 출력하는 신호원은 서로 역위상의 신호를 출력하는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며, 제1 단자는 제1 진동 소자의 제1 전극 및 제2 진동 소자의 제2 전극과 연결되고, 제2 단자는 제1 진동 소자의 제2 전극 및 제2 진동 소자의 제1 전극과 연결될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 상에서 제1 진동 소자와 진동 부재가 연결된 제1 연결부의 위치와 제2 진동 소자 상에서 제2 진동 소자와 진동 부재가 연결된 제2 연결부의 위치는 서로 다를 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자는 직사각형의 평판이고, 제1 연결부는 평판의 중심을 포함하며, 제2 연결부는 평판의 중심으로부터 평판의 장변 방향으로 이격된 위치를 포함할 수 있다. 본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자 각각은 압전 소자일 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자 각각은 압전 소자이고, 제1 진동 소자가 갖는 압전체의 분극 방향은 제2 진동 소자가 갖는 압전체의 분극 방향과 다를 수 있다. 본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 동일한 위상으로 입력될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자는 제3 진동 소자를 더 포함하며, 제1 진동 소자 및 제3 진동 소자는 서로 동일한 위상의 진동을 진동 부재에 전달할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제2 진동 소자는 진동 부재의 주면에 대해 평면에서 볼 때, 제1 진동 소자와 제3 진동 소자 사이에 배치될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 직사각형의 평판형이며, 제1 진동 소자와 제2 진동 소자 및 제3 진동소자는 진동 부재의 장변 방향으로 나란하게 배치될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 진동 소자 각각과 진동 부재 사이에 배치된 연결 부재를 더 포함할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 연결 부재는 복수의 진동 소자 각각의 양단부 또는 중앙부와 진동 부재 사이에 연결될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 표시 장치의 표시 패널이며, 진동 부재는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 화상 표시면과 마주하는 주면을 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자의 진동은 표시 패널의 주면에 전달될 수 있다. 본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 표시 패널은 유기 발광 다이오드를 포함하거나 액정 패널을 포함할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 글라스, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 및 목재 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 샤이니지이며, 진동 부재는 샤이니지의 컨텐츠가 시인 가능하게 배치된 컨텐츠 배치면 및 컨텐츠 배치면과 마주하는 주면을 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자의 진동은 샤이니지의 주면에 전달될 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따른 표시 장치는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 상기 화상 표시면과 마주하는 주면을 갖는 표시 패널, 및 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며, 표시 패널은 진동 부재이며, 진동 장치는 음향 장치를 포함하고, 음향 장치는 복수의 진동 소자, 및 복수의 진동 소자가 동일한 주면에 연결된 진동 부재를 포함하고, 복수의 진동소자는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함하며, 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 진동 부재에 전달할 수 있다.

본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 표시 패널은 유기 발광 다이오드를 포함하거나 액정 패널을 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 본 명세서는 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 명세서의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 음향 장치 10a, 10b, 10c: 압전 소자
20: 진동 부재 30: 탄성 부재
40: 제어부

Claims

복수의 진동 소자; 및
상기 복수의 진동 소자가 동일한 주면에 연결된 진동 부재를 포함하고,
상기 복수의 진동 소자는 제1 진동 소자 및 제2 진동 소자를 포함하며,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자는 서로 다른 위상의 진동을 상기 진동 부재에 전달하고,
상기 복수의 진동 소자 각각은,
제1 전극, 제2 전극, 및 제3 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 제1 압전층; 및
상기 제2 전극과 상기 제3 전극 사이의 제2 압전층을 포함하고,
상기 제1 압전층과 상기 제2 압전층은 동일한 분극 방향을 가지면서 서로 다른 방향으로 변위되는, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자는 서로 역위상의 진동을 상기 진동 부재에 전달하는, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 다른 위상으로 입력되는, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 역위상으로 입력되는, 음향 장치.
제4 항에 있어서,
상기 진동 구동 신호를 출력하는 신호원은 서로 역위상의 신호를 출력하는 제1 단자 및 제2 단자를 포함하며,
상기 제1 단자는 상기 제1 진동 소자의 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극과, 상기 제2 진동 소자의 상기 제2 전극에 연결되고,
상기 제2 단자는 상기 제1 진동 소자의 상기 제2 전극과, 상기 제2 진동 소자의 상기 제1 전극 및 상기 제3 전극에 연결된, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 진동 소자 상에서 상기 제1 진동 소자와 상기 진동 부재가 연결된 제1 연결부의 위치와 상기 제2 진동 소자 상에서 상기 제2 진동 소자와 상기 진동 부재가 연결된 제2 연결부의 위치는 서로 다른, 음향 장치.
제6 항에 있어서,
상기 복수의 진동 소자는 직사각형의 평판이고,
상기 제1 연결부는 상기 평판의 중심을 포함하며,
상기 제2 연결부는 상기 평판의 상기 중심으로부터 상기 평판의 장변 방향으로 이격된 위치를 포함하는, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 진동 소자 각각은 압전 소자인, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 진동 소자 각각은 압전 소자이고,
상기 제1 진동 소자가 갖는 압전체의 분극 방향은 상기 제2 진동 소자가 갖는 압전체의 분극 방향과 다른, 음향 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자에는 진동 구동 신호가 서로 동일한 위상으로 입력되는, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 진동 소자는 제3 진동 소자를 더 포함하며,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제3 진동 소자는 서로 동일한 위상의 진동을 상기 진동 부재에 전달하는, 음향 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제2 진동 소자는 상기 제1 진동 소자와 상기 제3 진동 소자 사이에 배치된, 음향 장치.
제12 항에 있어서,
상기 진동 부재는 직사각형의 평판형이며,
상기 제1 진동 소자와 상기 제2 진동 소자 및 상기 제3 진동 소자는 상기 진동 부재의 장변 방향으로 나란하게 배치된, 음향 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 진동 소자 각각과 상기 진동 부재 사이에 배치된 연결 부재를 더 포함하는, 음향 장치.
제14 항에 있어서,
상기 연결 부재는 상기 복수의 진동 소자 각각의 양단부 또는 중앙부와 상기 진동 부재 사이에 연결된, 음향 장치.
제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 부재는 표시 장치의 표시 패널이며,
상기 진동 부재는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 상기 화상 표시면과 마주하는 상기 주면을 포함하며,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자의 진동은 상기 표시 패널의 상기 주면에 전달되는, 음향 장치.
제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 부재는 글라스, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 금속, 및 목재 중 하나 이상을 포함하는, 음향 장치.
제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 부재는 샤이니지이며,
상기 진동 부재는 상기 샤이니지의 컨텐츠가 시인 가능하게 배치된 컨텐츠 배치면 및 상기 컨텐츠 배치면과 마주하는 상기 주면을 포함하며,
상기 제1 진동 소자 및 상기 제2 진동 소자의 진동은 상기 샤이니지의 상기 주면에 전달되는, 음향 장치.
화상이 표시되는 화상 표시면 및 상기 화상 표시면과 마주하는 주면을 갖는 표시 패널; 및
상기 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며,
상기 표시 패널은 진동 부재이며,
상기 진동 장치는 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항의 음향 장치를 포함하는, 표시 장치.
제19 항에 있어서,
상기 표시 패널은 유기 발광 다이오드를 포함하거나 액정 패널을 포함하는, 표시 장치.