KR102652040B1 - 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에 따른 음향 장치는 압전 소자, 압전 소자에 연결된 진동 부재, 압전 소자에 연결 제1 자석, 및 제1 자석과 대향하는 제2 자석을 포함할 수 있다.

Description

음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{SOUND APPARATUS AND DISPLAY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 명세서는 2020년 11월 25일자로 출원된 일본 특허출원번호 2020-194826호의 우선권을 주장하며, 상기 일본 특허출원은 본 명세서에 참조로 병합된다.
본 명세서는 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.
음향 장치는 입력된 전기신호를 물리적인 진동으로 변환하는 진동계를 갖고 있다. 강유전성 세라믹 등으로 이루어지는 압전 스피커는 경량이고 저소비 전력인 이점을 가지므로 다양한 용도로 이용되고 있다.
한편, 압전 스피커는 저역 주파수에서의 음압이 충분하지 않은 기술적 과제를 갖고 있다. 일반적으로 압전 스피커에 이용되는 강유전성 세라믹은 높은 강성을 가져 큰 스프링 상수를 갖고 있다. 이 때문에 진동계의 최저 공진 주파수가 높아져 저주파수 대역의 음압이 불충분해지기 쉽다. 또한 압전 소자의 진동계의 내부 저항은 작으므로 진동계의 공진 첨예도가 커져 주파수 특성에 피크 및 딥이 발생하기 쉽다. 특허문헌 1에 기재된 기술은 압전 스피커의 플레이트의 재질 및 질량을 조정함으로써 원하는 주파수 특성을 실현하고자 시도하고 있다.
일본 공개특허 제2010-157886호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술은 압전 스피커를 구성하는 각 부재의 재질과 질량 등의 조정을 필요로 한다. 이 때문에 원하는 주파수 특성이 얻어질 때까지 압전 스피커의 설계 변경을 반복해야만 하여 원하는 주파수 특성을 실현하기 어려웠다.
본 명세서는 원하는 주파수 특성을 용이하게 실현 가능한 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 따른 음향 장치는 압전 소자, 압전 소자에 연결된 진동 부재, 압전 소자에 연결된 제1 자석, 및 제1 자석과 대향하는 2 자석을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 화상 표시면과 대향하는 이면을 갖는 표시 패널, 및 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며, 표시 패널은 진동 부재이며, 진동 장치는 음향 장치를 포함하며, 음향 장치는 압전 소자, 압전 소자에 연결된 진동 부재, 압전 소자에 연결된 제1 자석, 및 제1 자석과 대향하는 제2 자석을 포함할 수 있다.
위에서 언급된 과제의 해결 수단 이외의 본 명세서의 다양한 실시예에 따른 구체적인 사항들은 아래의 기재 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시예에 의하면, 자력을 이용하여 압전 소자의 진동을 제어함으로써 원하는 주파수 특성을 용이하게 실현하는 것이 가능해 진다.
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 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치의 구체적인 구성의 평면도이다.
도 3은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치의 구체적인 구성의 단면도이다.
도 4는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자의 구조를 보다 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가될 때의 변형을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자에 전압이 인가될 때의 변형을 나타낸 모식도이다.
도 7은 비교예에 의한 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치의 주파수 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 명세서의 제8 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치의 구체적인 구성의 평면도이다.
도 17은 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치의 구체적인 구성의 단면도이다.
도 18은 본 명세서의 제10 실시예에 따른 음향 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 명세서의 제11 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 구성도이다.
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", 또는 "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 "연결"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 연결될 수 있지만, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 간접적으로 연결되거나 또는 연결될 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 장치(1)의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다. 도 1을 참조하면서 음향 장치(1)에 흐르는 신호의 흐름에 대해 설명한다. 음향 장치(1)는 단독으로 스피커로서 이용될 수도 있고, 다른 장치에 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. 본 실시예의 음향 장치(1)의 용도는 특별히 한정되는 것은 아니다.
음향 장치(1)는 압전 소자(11)를 갖는다. 압전 소자(11)는 입력된 음성 신호에 기초하는 전압이 인가되면 역압전 효과에 의해 변위하는 소자이다. 압전 소자(11)는 예를 들어 바이모프(Bimorph), 유니모프(Unimorph), 멀티모프(Multimorph) 등의 전압에 따라 굴곡 변위하는 소자일 수 있다. 입력되는 음성 신호는 일반적으로는 교류 전압이므로 압전 소자(11)는 입력된 음성 신호에 따라 진동하는 진동 소자로서 기능할 수 있다.
호스트 시스템(2)은 음성 신호를 공급함으로써 음향 장치(1)를 제어하는 장치 또는 복수의 장치를 포함하는 시스템이다. 그러나, 호스트 시스템(2)은 음향 장치(1)의 용도에 따라 화상 신호(예를 들어 RGB 데이터), 타이밍 신호(수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호 등) 등의 다른 신호를 더 공급할 수도 있다. 호스트 시스템(2)은 예를 들어 음원 재생 장치, 구내 방송 장치, 라디오 방송 재생 시스템, 텔레비전 시스템, 셋탑 박스, 네비게이션 시스템, 광디스크 플레이어, 컴퓨터, 홈시어터 시스템, 비디오 전화 시스템 등일 수 있다. 아울러 음향 장치(1)와 호스트 시스템(2)은 일체의 장치일 수도 있고, 별도의 장치일 수도 있다.
호스트 시스템(2)은 입력부(201), D/A(Digital/Analog) 변환기(211), PWM(Pulse Width Modulation) 회로(212), 트랜지스터(221, 222), 코일(223), 커패시터(224)를 포함할 수 있다. 입력부(201)는 압전 소자(11)를 제어하기 위한 디지털 신호를 입력할 수 있다. D/A변환기(211)는 입력부(201)로부터 입력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. PWM 회로(212)는 D/A변환기(211)로부터 입력된 아날로그 신호를 펄스폭 변조하여 펄스 신호를 출력할 수 있다. PNP형의 트랜지스터(221) 및 NPN형의 트랜지스터(222)는 푸시풀 회로를 형성할 수 있다. 예를 들면, 트랜지스터(221, 222)의 콜렉터 단자는 서로 연결되고, 트랜지스터(221, 222)의 베이스 단자는 서로 연결되어 있다. 트랜지스터(221)의 이미터 단자로는 양의 전압(+Vdd)이 인가되고, 트랜지스터(222)의 이미터 단자로는 음의 전압(-Vdd)이 인가될 수 있다. 트랜지스터(221, 222)의 베이스 단자로는 PWM 회로(212)로부터 펄스 신호가 인가되고, 트랜지스터(221, 222)는 펄스 신호에 따라 상호 보완적으로 턴-온 또는 턴-오프로 구동된다. 예를 들어, 양의 펄스 신호가 트랜지스터(221, 222)의 베이스 단자로 인가되면, 트랜지스터(221)는 턴-온이 되고, 트랜지스터(222)는 턴-오프가 된다. 따라서, 트랜지스터(221, 222)의 콜렉터 단자의 전압은 전압 +Vdd가 될 수 있다. 한편, 음의 펄스 신호가 트랜지스터(221, 222)의 베이스 단자로 인가되면, 트랜지스터(221)는 턴-오프가 되고, 트랜지스터(222)는 턴-온이 될 수 있다. 이에 따라, 트랜지스터(221, 222)의 콜렉터 단자의 전압은 전압 -Vdd가 될 수 있다. 또한, 펄스 신호의 전위가 접지 전위가 되면 트랜지스터(221, 222)는 함께 턴-오프가 된다. 코일(223)과 커패시터(224)는 로우 패스 필터로서 기능하여 트랜지스터(221, 222)의 콜렉터 단자에서의 펄스 신호를 평활화시켜 구동 신호로서 압전 소자(11)로 출력할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성의 평면도이다. 도 3은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성의 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 도 2 및 도 3을 상호 참조하면서 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성을 설명한다.
도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 음향 장치(1)는 압전 소자(11), 진동 부재(12), 탄성 부재(13), 케이스(14), 제1 자석(15) 및 제2 자석(16)을 포함할 수 있다.
케이스(14)는 4개의 측벽 및 1개의 저벽을 구비하는 상자 모양을 이루고 있다. 케이스(14)는 예를 들어 유리, 수지, 금속, 목재, 경질 종이 등의 재료로 구성될 수 있으나, 케이스(14)의 재료는 특정 재료로 한정되지 않는다. 케이스(14)의 측벽의 내측에는 직사각형의 개구부가 형성되어 있다. 진동 부재(12)는 직사각형의 박판형을 이루고, 개구부를 덮도록 케이스(14)에 장착되어 있다. 진동 부재(12)와 케이스(14) 사이는 예를 들어 도시하지 않은 압착 수지 재료, 접착제, 접착 테이프 등에 의해 빈틈없이 연결될 수 있다. 진동 부재(12)는 유리, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 또는 목재 등과 같이 쉽게 진동되는 부재인 것이 바람직하다. 케이스(14)의 용적 및 형상을 적절히 변경함으로써 음향 장치(1)의 주파수 특성을 변경할 수 있다. 예를 들어 케이스(14)의 용적을 크게 함으로써 저역 주파수에서의 음압을 향상시키는 것이 가능해진다.
압전 소자(11)는 도 2의 평면도에서(또는 평면 상에서 바라볼 때), 예를 들어 장변 방향(도면에서 y방향) 및 단변 방향(도면에서 x방향)을 갖는 직사각형을 이루고 있다. 이에 의해, 장변 방향을 따르는 단면(3-3'선)에서 볼 때 굴곡되는 것 같은 변형이 발생할 수 있다. 압전 소자(11)는 진동 부재(12)의 중앙 위치에 배치되고, 압전 소자(11)의 진동은 진동 부재(12)의 중앙 위치로부터 주위로 전파될 수 있다. 또한, 압전 소자(11)의 형상은 한정되지 않고 원형, 타원형, 정다각형 등일 수도 있다. 또한 압전 소자(11)의 개수도 1개로 한정되지 않고 복수의 압전 소자(11)가 마련될 수도 있다.
탄성 부재(13)는 기둥 모양을 이루고, 압전 소자(11)와 진동 부재(12) 사이에 배치되어 있다. 평면도에서(또는 평면 상에서 바라볼 때), 탄성 부재(13)는 압전 소자(11)의 중앙에 배치되어 있다. 탄성 부재(13)의 개수 및 위치는 반드시 도 2과 도 3의 실시예로 한정되지 않고, 예를 들어 2개의 탄성 부재(13)가 평면도에서 압전 소자(11)의 양단부 근방에 배치될 수도 있다. 탄성 부재(13)는 탄성을 갖는 재료에 의해 구성되고, 압전 소자(11) 및 진동 부재(12)보다 작은 탄성률을 갖는 고무 등의 탄성체에 의해 구성될 수 있다. 탄성 부재(13)는 최저 공진 주파수를 낮추는 효과를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 압전 소자(11)의 고주파 진동에 비해 저주파 진동이 진동 부재(12)로 용이하게 전달됨으로써 진동 부재(12)에서의 저주파 진동의 음압이 향상될 수 있다. 압전 소자(11)와 탄성 부재(13)는 접착 부재(131)에 의해 서로 연결되고, 진동 부재(12)와 탄성 부재(13)는 접착 부재(121)에 의해 서로 연결될 수 있다. 접착 부재(121, 131)는 압착 수지 재료, 접착제, 접착 테이프 등에 의해 구성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 자석(15)과 제2 자석(16)은 박판형을 이룸과 아울러 예를 들어 페라이트 자석(a ferrite magnet), 사마리움 코발트 자석(a samarium cobalt magnet), 또는 네오듐 자석(a neodymium magnet) 등으로 구성될 수 있다. 제1 자석(15)은 압전 소자(11)의 면 중 진동 부재(12) 측의 면과 반대되는 면에 배치될 수 있다. 또한 제2 자석(16)은 제1 자석(15)과 대향하도록, 케이스(14)의 저벽의 내측면에 배치될 수 있다. 도 2의 평면도에서, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 및 탄성 부재(13)는 서로 겹치거나 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 및 탄성 부재(13)는 z방향(또는 자석의 두께 방향)에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 간에 작용하는 자력은 탄성 부재(13)를 통해 진동 부재(12)로 효율적으로 전달될 수 있다. 압전 소자(11)와 제1 자석(15)는 접착 부재(151)를 통해 서로 연결되고, 케이스(14)와 제2 자석(16) 는 접착 부재(161)를 통해 연결될 수 있다. 접착 부재(151, 161)는 접착 부재(121, 131)와 동일하게 구성될 수 있다. 또한, 제1 자석(15)과 제2 자석(16)은 동일 자극(N극과 N극, 또는 S극과 S극)이 대향하도록 배치될 수도 있고, 상이한 자극(N극과 S극)이 대향하도록 배치될 수도 있다. 또한 제1 자석(15)과 제2 자석(16)은 서로 거리(d)를 갖고 이격되어 배치될 수 있다. 거리(d)는 0보다 큰 임의의 값일 수 있다. 또한 제1 자석(15) 및 제2 자석(16) 각각의 자속 밀도는 임의의 값일 수 있다. 제1 자석(15) 및 제2 자석(16) 각각의 자속 밀도와 거리(d)의 값에 따라 진동 부재(12)에 미치는 힘이 적절히 설정될 수 있다.
도 4는 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(11)의 구조를 보다 상세히 나타낸 단면도이다. 도 4는 도 2에 도시된 3-3'선에 따른 단면도를 나타낸다. 또한, 도 4는 2층의 압전층이 적층된 바이모프의 압전 소자(11)를 예로 들어 압전 소자(11)에 포함되는 각 전극의 연결을 회로도에 의해 모식적으로 나타내고 있다.
압전 소자(11)는 전극(111, 113, 115)과 압전층(112, 114)을 포함하는 압전부(116)를 가질 수 있다. 진동 부재(12)에 가장 가까운 측에 배치된 전극(111)(또는 제1 전극)은 탄성 부재(13)에 연결될 수 있다. 전극(111)과 전극(113)(또는 제2 전극)은 압전층(112)(또는 제1 압전층)을 두께 방향으로 사이에 두고 배치될 수 있다. 전극(113)과 전극(115)(또는 제3 전극)은 압전층(114)(또는 제2 압전층)을 두께 방향으로 사이에 두고 배치될 수 있다. 압전층(112, 114)의 내부에 도시된 화살표는 압전층(112, 114)의 분극 방향을 나타내고 있다. 예를 들면, 압전층(112)과 압전층(114)의 분극 방향은 동일할 수 있다. 또한, 전극(111, 113, 115)에는 솔더링 등에 의해 각 전극으로 전압을 인가하기 위한 배선이 연결될 수 있으나, 도 4에서는 배선의 도시가 생략되어 있다.
압전 소자(11)로 인가되는 전압은 음성 신호의 주파수에 따른 교류 전압일 수 있다. 도 4는 교류 전압을 교류 전원(V)으로서 나타내고 있다. 예를 들면, 압전 소자(11)에 인가되는 전압은 음성 신호에 기초한 것이므로, 생성해야 하는 음성(또는 음향)의 주파수에 대응하는 교류 전압일 수 있다. 교류 전원(V)의 한 단자는 전극(111, 115)에 연결되어 있고, 다른 단자는 전극(113)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 전극(111)과 전극(115)에는 동위상의 전압이 인가되고, 전극(111)과 전극(113)에는 역위상의 전압이 인가되고, 전극(113)과 전극(115)에는 역위상의 전압이 인가될 수 있다. 이에 의해 압전층(112)과 압전층(114)에는 역방향의 전압이 인가될 수 있다.
압전층(112, 114)의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 변위량을 크게 하기 위하여 PZT(lead zirconate titanate)계 등의 압전성이 양호한 강유전성 세라믹 등을 포함할 수 있다. 또한, 도 4의 구성에 도시되지 않았지만, 압전 소자(11)의 외주(또는 외측 둘레)는 압전 소자(11)와 다른 부재와의 전기적 쇼트를 방지하기 위해 수지 등의 절연체에 의해 덮일 수도 있다.
도 5 및 도 6은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 압전 소자(11)로 전압이 인가될 때의 변형을 나타낸 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 압전층(112, 114)의 분극 방향은 동일 방향일 수 있으며, 압전층(112, 114)의 인가 전압은 역방향일 수 있다. 이에 의해 압전층(112)과 압전층(114)의 신축 방향은 서로 반대이거나 거꾸로일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압전층(112)이 가로 방향(y방향 또는 -y방향)으로 수축할 때, 압전층(114)은 가로 방향으로 신장될 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(11)의 단부는 하방향(z방향)으로 변형될 수 있고, 압전 소자(11)의 중앙부는 상방향(-z방향)으로 변형될 수 있다. 인가 전압이 반대 극성일 때, 도 6에 도시된 바와 같이 압전층(112)은 가로 방향으로 신장될 수 있고, 압전층(114)은 가로 방향으로 수축될 수 있다. 이에 의해 압전 소자(11)의 단부는 상방향으로 변형될 수 있고, 압전 소자(11)의 중앙부는 하방향으로 변형될 수 있다.
음성 신호에 기초하는 교류 전압이 압전 소자(11)로 인가되면, 압전 소자(11)는 도 5의 변형 상태와 도 6의 변형 상태를 교대로 반복할 수 있다. 이에 의해 압전 소자(11)의 진동이 진동 부재(12)에 전달되고, 진동 부재(12)가 진동될 수 있다. 따라서, 진동 부재(12)에서는 음성 신호에 기초한 음향이 발생될 수 있다.
본 명세서의 실시예에서, 압전 소자(11) 및 진동 부재(12)를 포함하는 진동계는 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이의 자력에 의해 가압될 수 있다. 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 진동계의 질량이 실질적으로 증가함으로써 진동계의 최저 공진 주파수가 낮아져 저역 주파수의 음압이 향상될 수 있다. 또한 진동계의 기계 저항이 증가함으로써 진동계의 공진 첨예도가 작아지고, 이에 의해 주파수 특성의 피크 및 딥이 억제될 수 있다.
거리(d) 또는 제2 자석(16)의 재질을 조정함으로써 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력을 조정할 수 있다. 특히, 거리(d)의 조정은, 진동계를 구성하는 각 부재의 재질 또는 질량의 변경을 필요로 하지 않고 진동계의 주파수 특성을 용이하게 조정할 수 있다. 이와 같이 본 명세서의 실시예에 의하면 자력을 이용하여 압전 소자(11)의 진동을 제어함으로써 원하는 주파수 특성을 용이하게 실현 가능한 음향 장치(1)를 얻을 수 있다. 특히 압전 소자(11)를 포함하는 진동계의 재질 또는 질량을 변경하지 않고, 종래보다 불충분하게 여겨지던 저역의 음압을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 명세서의 실시예에서, 케이스(14)에 마련된 제2 자석(16)은 압전 소자(11)에 마련된 제1 자석(15)과 접촉하고 있지 않다. 따라서 압전 소자(11)의 진동이 케이스(14)에 쉽게 전달되지 않아 케이스(14)의 불필요한 진동이 억제되고, 진동 부재(12)로부터 발생되는 음압이 향상될 수 있다. 예를 들면, 비교예로서 도 7에 도시된 음향 장치를 참조하면, 도 7에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16)에 대신에 탄성 부재(17)가 케이스(14)와 압전 소자(11) 사이에 배치되고, 탄성 부재(17)는 고무 등의 탄성을 갖는 재료에 의해 구성될 수 있다. 압전 소자(11)와 탄성 부재(17)는 접착 부재(171)에 의해 서로 연결되고, 케이스(14)의 저벽과 탄성 부재(17)는 접착 부재(172)에 의해 서로 연결될 수 있다. 압전 소자(11)는 탄성 부재(17)에 의해 진동 부재(12) 측으로 향하는 응력을 받음으로써, 비교예에 의한 구성에서도 탄성 부재(17)에 의해 진동계의 주파수 특성이 조정될 수 있다.
그러나, 도 7의 비교예에서 압전 소자(11)의 진동은 탄성 부재(17)를 통해 케이스(14)의 저벽에도 전달된다. 이때, 케이스(14)의 저벽은 진동 부재(12)의 진동과 역위상으로 진동한다. 케이스(14)의 저벽으로부터 발생되는 음향은 진동 부재(12)로 되돌아와 진동 부재(12)로부터 발생되는 음향을 상쇄시킨다. 이 때문에, 특히 저역 주파수의 음압이 불충분해질 수 있다. 한편, 본 명세서의 제1 실시예에 의하면, 압전 소자(11)와 케이스(14)의 저벽이 서로 접촉하고 있지 않으므로 비교예에서의 문제점을 회피할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치는 음압의 저하를 방지하면서 원하는 주파수 특성을 얻을 수 있다.
도 8은 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)의 주파수 특성을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서 가로축은 압전 소자(11)에 인가된 신호의 주파수를 나타내고, 세로축은 음향 장치(1)으로부터 발생된 음압을 나타내고 있다. 또한, 도 8은 양대수 그래프(log-log　graph)로 나타낸 것이다. 또한, 실선은 본 명세서의 제1 실시예에서의 음향 장치(1)의 주파수 특성을 나타내고, 점선은 자석이 마련되어 있지 않은 비교예의 음향 장치의 주파수 특성을 나타낸다. 또한, 비교예의 음향 장치의 진동계에는 자석이 마련되어 있지 않으나, 진동계의 질량은 본 명세서의 제1 실시예에서의 진동계의 질량과 동일할 수 있다.
도 8에서 알 수 있듯이, 본 명세서의 제1 실시예에 따르면, 저역 주파수, 특히 200Hz에서 500Hz 부근의 음압이 비교예와 비교하여 현저히 향상됨을 알 수 있다. 예를 들면, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력에 의해 진동계의 저역 주파수에서의 음압이 특히 향상됨을 확인할 수 있다. 또한, 상대적으로 본 명세서의 제1 실시예는 200Hz에서 1,500Hz 부근의 저음역으로부터 중음역에서 안정된 음압이 구현됨을 알 수 있다. 나아가, 본 명세서의 제1 실시예에서 중음역으로부터 고음역의 음압의 피크 및 딥이 감소되어 주파수 특성의 평탄성이 향상됨을 확인할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치(1)는 자력을 이용하여 압전 소자(11)의 진동을 제어함으로써 원하는 주파수 특성을 용이하게 실현할 수 있다.
［제2 실시예］
도 9를 참조하면서 본 명세서의 제2 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제2 실시예는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 하면에 배치된다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제1 실시예와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제2 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 나타낸 개략적인 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 제1 자석(15)은 압전 소자(11)의 하면으로서, 압전 소자(11)와 탄성 부재(13) 사이에 배치될 수 있다. 탄성 부재(13)와 제1 자석(15)은 접착 부재(131)에 의해 서로 연결되고, 압전 소자(11)와 제1 자석(15)은 접착 부재(151)에 의해 서로 연결될 수 있다. 제1 자석(15)과 제2 자석(16)은 거리(d)를 사이에 두고 서로 이격하여 배치될 수 있다.
본 명세서의 제2 실시예에서도 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 제1 자석(15), 제2 자석(16)의 자속 밀도, 및 거리(d)의 값에 따라, 진동 부재(12)에 미치는 힘이 적절히 설정될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제2 실시예는 본 명세서의 제1 실시예와 동일한 효과를 갖는 음향 장치(1)를 제공할 수 있다. 또한 본 명세서의 제 2 실시예에서 제1 자석(15)의 배치는 본 명세서의 제1 실시예에서의 제1 자석(15)의 배치와 다르다. 예를 들면, 본 명세서의 제2 실시예에서의 거리(d)는 본 명세서의 제1 실시예에서의 거리(d)보다 길어진다. 따라서, 원하는 주파수 특성을 얻기 위해 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력을 약하게 할 필요가 있는 경우에는 본 명세서의 제2 실시예에 따른 음향 장치에서의 구성은 효과적일 수 있다.
［제3 실시예］
도 10을 참조하면서 본 명세서의 제3 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제3 실시예는 제2 자석(16)이 케이스(14)의 외면에 배치된다 점에서 본 명세서의 제1 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제3 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 10은 본 명세서의 제3 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 제2 자석(16)은 케이스(14)의 저벽의 외면에 배치되고, 제2 자석(16)은 접착 부재(161)에 의해 케이스(14)에 연결될 수 있다. 제1 자석(15)과 제2 자석(16)은 거리(d)를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치될 수 있다.
본 명세서의 제3 실시예에서도 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 제1 자석(15), 제2 자석(16)의 자속 밀도, 및 거리(d)의 값에 따라, 진동 부재(12)에 미치는 힘이 적절히 설정될 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제 3 실시예는 본 명세서의 제1 실시예와 동일한 효과를 갖는 음향 장치(1)를 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서의 제3 실시예에서 제2 자석(16)의 배치는 본 명세서의 제1 실시예에서의 제2 자석(16)의 배치와 다르다. 예를 들면, 본 명세서의 제3 실시예에서의 거리(d)는 본 명세서의 제1 실시예에서의 거리(d)보다 길어진다. 따라서, 원하는 주파수 특성을 얻기 위해 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력을 약하게 할 필요가 있는 경우, 본 명세서의 제 3 실시예에 따른 음향 장치에서의 구성이 효과적일 수 있다.
또한, 본 명세서의 제 3실시예에서는 케이스(14)의 외면에 배치된 제2 자석(16)을 변경함으로써 음향 장치(1)의 주파수 특성을 조정할 수 있다. 다시 말해, 음향 장치(1)의 내부 부재(또는 내부 구조)를 변경하지 않고 음향 장치(1)의 주파수 특성을 조정할 수 있다. 따라서, 본 명세서의 제 3실시예에 의하면 자력을 이용하여 압전 소자(11)의 진동을 제어함으로써 주파수 특성을 보다 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.
［제4 실시예］
도 11을 참조하면서 본 명세서의 제4 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제 4 실시예는 제3 자석(18)을 더 구비한다는 점에서 본 명세서의 제1 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제 4 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 11은 본 명세서의 제4 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 음향 장치(1)는 제3 자석(18)을 더 포함할 수 있다. 제3 자석(18)은 제1 자석(15) 및 제2 자석(16)과 동일한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 제3 자석(18)은 압전 소자(11)의 면 중 제1 자석(15)이 배치되어 있는 면과 반대되는 면에 배치될 수 있다. 제1 자석(15)과 제3 자석(18)은 상이한 자극끼리 대향하도록 배치되어 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에 인력(또는 흡입력)이 작용할 수 있다. 이에 의해, 제1 자석(15)에서의 자속 밀도가 향상되어 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이의 가압력이 높을 수 있다. 제3 자석(18)은 접착 부재(131)를 통해 탄성 부재(13)에 연결될 수 있다. 또한, 도 2의 평면도에서와 같이, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 제3 자석(18), 및 탄성 부재(13)는 서로 겹치거나 중첩되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 제3 자석(18), 및 탄성 부재(13)는 z방향에서 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 및 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 탄성 부재(13)를 통해 진동 부재(12)로 효율적으로 전달될 수 있다.
본 명세서의 제4 실시예에서 제1 자석(15), 제2 자석(16), 및 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 따라서, 제1 자석(15), 제2 자석(16), 및 제3 자석(18)의 자속 밀도, 거리(d)의 값에 따라, 진동 부재(12)에 미치는 힘이 적절히 설정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 자석(15)의 자속 밀도는 제3 자석(18)에 의해 강화될 수 있다. 또한 본 명세서의 제4 실시예에서의 거리(d)는 제1 실시예와 비교하여 제3 자석(18)의 두께(z방향의 길이)만큼 짧아질 수 있다. 따라서, 원하는 주파수 특성을 얻기 위해 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력을 강화할 필요가 있는 경우 본 명세서의 제4 실시예에서의 구성은 효과적일 수 있다. 나아가, 압전 소자(11)는 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이의 인력(또는 흡인력)에 의해 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에 지지될 수도 있다. 이에 의해, 제1 자석(15), 제3 자석(18), 및 압전 소자(11)는 서로 착탈 가능하게 구성될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결됨으로써 압전 소자(11)의 설치 및 교환이 용이할 수 있다.
［제5 실시예］
도 12를 참조하면서 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제5 실시예에서는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 하면에 배치된다는 점에서 제4 실시예와 상이하다. 이하, 본 명세서의 제4 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 12는 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 본 명세서의 제5 실시예에서의 음향 장치(1)는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 하면, 예를 들면, 진동 부재(12) 측의 면에 배치된다는 점을 제외하고는 본 명세서의 제4 실시예와 동일하게 구성될 수 있다. 제1 자석(15)은 접착 부재(151)를 통해 압전 소자(11)의 하면에 연결되고, 압전 소자(11)는 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 배치될 수 있다. 제3 자석(18)은 접착 부재(121)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다. 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에는 탄성 부재(13)가 배치될 수 있다. 제1 자석(15)과 제3 자석(18)은 상이한 자극끼리 대향하도록 배치될 수 있다. 이에 의해, 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 인력(또는 흡인력)에 의해 제1 자석(15)과 제3 자석(18)이 탄성 부재(13)를 사이에 두고 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 본 명세서의 제5 실시예에 의하면, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결됨으로써 압전 소자(11)의 장착 및 교환이 용이할 수 있다.
본 명세서의 제 5 실시예에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력 및 제2 자석(16)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 이와 같이, 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치는 본 명세서의 제4 실시예에 따른 음향 장치와 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
［제6 실시예］
도 13을 참조하면서 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제6 실시예는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 내부에 배치된다 점에서 본 명세서의 제5 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 13은 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 압전 소자(11)는 압전부(116), 보호막(117A, 117B), 절연 기판(118), 및 접착층(119)을 포함할 수 있다. 절연 기판(118)은 종이 페놀 또는 유리 에폭시 등의 절연 재료에 의해 구성될 수 있다. 절연 기판(118)의 하면에는 압전부(116)가 형성되고, 압전부(116)는 보호막(117A)에 의해 덮일 수 있다. 보호막(또는 제 1 보호막)(117A)은 내습성이 뛰어난 절연성 무기 재료 또는 절연성 수지 재료 등에 의해 구성될 수 있다. 절연 기판(118)의 상면에는 제1 자석(15)이 배치되고, 제1 자석(15)의 주위에는 접착층(119)이 배치될 수 있다. 보호막(또는 제 2 보호막)(117B)은 제1 자석(15)과 접착층(119) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 자석(15)과 접착층(119)은 절연 기판(118)과 보호막(117B) 사이에 배치될 수 있다. 보호막(117B)은 보호막(117A)과 마찬가지로 내습성이 뛰어난 절연성 무기 재료 또는 절연성 수지 재료 등에 의해 구성될 수 있다.
보호막(117A)의 하면에는 접착 부재(131)를 통해 탄성 부재(13)가 연결될 수 있다. 탄성 부재(13)의 하면에는 제3 자석(18)이 배치되고, 제3 자석(18)은 접착 부재(121)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다. 제1 자석(15)과 제3 자석(18)은 상이한 자극끼리 대향하도록 배치되어 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에는 인력(또는 흡인력)이 작용할 수 있다. 이에 의해, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결됨으로써 압전 소자(11)의 장착 및 교환이 용이할 수 있다.
본 명세서의 제6 실시예에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력 및 제2 자석(16)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 이와 같이 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치는 본 명세서의 제5 실시예에 따른 음향 장치와 동일한 효과를 가질 수 있다.
［제7 실시예］
도 14를 참조하면서 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제7 실시예는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 상면에 배치된다 점에서 본 명세서의 제6 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 14는 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 압전 소자(11)는 압전부(116A, 116B), 보호막(117A, 117B), 및 절연 기판(118)을 포함할 수 있다. 절연 기판(118)의 하면에는 압전부(116A)가 형성되고, 절연 기판(118)의 상면에는 압전부(116B)가 형성될 수 있다. 압전부(116A, 116B)는 압전부(116)와 동일하게 구성될 수 있다. 압전부(또는 제 1 압전부)(116A)는 보호막(또는 제 1 보호막)(117A)에 의해 덮이고, 압전부(116B)(또는 제 2 압전부)는 보호막(또는 제 2 보호막)(117B)에 의해 덮일 수 다.
보호막(117A)의 하면에는 접착 부재(131)를 통해 탄성 부재(13)가 연결되고, 탄성 부재(13)의 하면에는 제3 자석(18)이 배치될 수 있다. 보호막(117B)의 상면에는 접착 부재(151)를 통해 제1 자석(15)이 연결될 수 있다. 제3 자석(18)의 하면은 접착 부재(121)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다.
본 명세서의 제7 실시예에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력 및 제2 자석(16)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 또한 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 인력(또는 흡인력)에 의해, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 이와 같이 본 명세서의 제 7 실시예에 따른 음향 장치는 본 명세서의 제6 실시예에 따른 음향 장치와 동일한 효과를 가질 수 있다.
［제8 실시예］
도 15를 참조하면서 본 명세서의 제8 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제8 실시예는 제1 자석(15)이 압전 소자(11)의 내부에 배치된다는 점에서 본 명세서의 제7 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제8 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 15는 본 명세서의 제8 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 2에 도시된 3-3'선의 단면도를 나타낸다. 본 명세서의 제8 실시예의 압전 소자(11)는 소정의 간격으로 배치된 한 쌍의 절연 기판(118A, 118B)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 절연 기판(118A, 118B) 사이에는 제1 자석(15)이 배치되고, 제1 자석(15) 주위의 접착층(119)이 배치될 수 있다. 절연 기판(118A)의 하면에는 압전부(116A)가 형성되고, 압전부(116A)는 보호막(117A)에 의해 덮일 수 있다. 절연 기판(118B)의 상면에는 압전부(116B)가 형성되고, 압전부(116B)는 보호막(117B)에 의해 덮일 수 있다.
보호막(117A)의 하면에는 접착 부재(131)를 통해 탄성 부재(13)가 연결되고, 탄성 부재(13)의 하면에는 제3 자석(18)이 배치될 수있다. 제3 자석(18)은 접착 부재(121)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다.
본 명세서의 제 8 실시예에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력 및 제2 자석(16)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 또한, 제1 자석(15)과 제3 자석(18) 사이에 작용하는 자력에 의해 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 이와 같이 본 명세서의 제8 실시예에 따른 음향 장치는 본 명세서의 제7 실시예에 따른 음향 장치와 동일한 효과를 가질 수 있다.
［제9 실시예］
도 16, 도 17을 참조하면서 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제9 실시예는 압전 소자(11)의 복수의 부위에 자석이 배치된다는 점에서 본 명세서의 제1 실시예의 구성과 다르다. 이하, 본 명세서의 제1 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 16은 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성의 평면도이다. 도 17은 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성의 단면도이다. 도 17은 도 16에서의 17-17'선에 따른 단면도를 나타내고 있다. 도 16 및 도 17을 상호 참조하면서 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구체적인 구성을 설명한다.
도 16과 도 17에 도시된 바와 같이, 압전 소자(11)의 y방향의 중앙의 상면에는 제1 자석(15)이 접착 부재(151)를 통해 연결될 수 있다. 제2 자석(16)은 제1 자석(15)에 대향하도록 접착 부재(161)을 통해 케이스(14)에 연결될 수 있다. 압전 소자(11)의 중앙의 하면에는 자석과 탄성 부재가 배치되어 있지 않고, 압전 소자(11)의 중앙은 진동 부재(12)에 비접촉할 수 있다.
압전 소자(11)의 일 단부의 상면에는 제1 자석(15a)이 접착 부재(151a)를 통해 연결될 수 있다. 한편, 제1 자석(15a)의 위쪽(또는 상방향)에는 자석이 배치되지 않는다. 대신에, 제3 자석(18a)이 탄성 부재(13a)와 접착 부재(131a)를 통해 압전 소자(11)의 일 단부의 하면에 배치될 수 있다. 또한, 제3 자석(18a)은 접착 부재(121a)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다. 제1 자석(15a)과 제3 자석(18a)는 상이한 자극이 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 자석(15a)과 제3 자석(18a) 사이에 작용하는 인력(또는 흡인력)에 의해 제1 자석(15a)과 제3 자석(18a)이 탄성 부재(13a)를 사이에 두고 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 이와 마찬가지로, 압전 소자(11)의 다른 단부에는, 제1 자석(15b), 접착 부재(151b), 접착 부재(131b), 탄성 부재(13b), 제3 자석(18b), 및 접착 부재(121b)가 배치될 수 있다. 제1 자석(15b)과 제3 자석(18b) 사이에 작용하는 인력(또는 흡인력)에 의해 제1 자석(15b)과 제3 자석(18b)이 서로 탄성 부재(13b)를 사이에 두고 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 본 명세서의 제9 실시예에서, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결됨으로써 압전 소자(11)의 장착 및 교환이 용이할 수 있다.
상술한 바와 같이, 압전 소자(11)의 중앙은 제1 자석(15)과 제2 자석(16)에 의해 아래쪽(또는 하방향)으로 가압되고, 압전 소자(11)의 양단은 제1 자석(15a, 15b), 제3 자석(18a, 18b)에 의해 아래쪽(또는 하방향)으로 가압될 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(11)의 전체 영역이 자력에 의해 가압됨으로써 주파수 특성 및 음압이 더욱 효과적으로 용이하게 제어될 수 있다.
또한, 본 명세서의 제9 실시예에서, 복수의 탄성 부재(13a, 13b)에 의해 압전 소자(11)의 진동이 진동 부재(12)에 전달되므로 압전 소자(11)의 저주파 진동이 진동 부재(12)로 더욱 쉽게 전달될 수 있다. 이에 의해, 진동 부재(12)의 저주파 진동에 따른 음압이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 본 명세서의 제9 실시예에서, 압전 소자(11)는 본 명세서의 제5 실시예에서의 압전 소자(11)와 동일하게 구성될 수 있으나, 본 명세서의 제7 실시예에서의 압전 소자(11)와 마찬가지로 복수의 보호막과 압전부를 더 포함할 수 있다.
［제10 실시예］
도 18을 참조하면서 본 명세서의 제10 실시예에 따른 음향 장치(1)를 설명한다. 본 명세서의 제10 실시예는 제1 자석(15, 15a, 15b)이 압전 소자(11)의 내부에 배치된다는 점에서 본 명세서의 제9 실시예와 다르다. 이하, 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치와 다른 구성을 중심으로 본 명세서의 제10 실시예에 따른 음향 장치에 대해 설명한다.
도 18은 본 명세서의 제10 실시예에 따른 음향 장치(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 16의 17-17'선의 단면도를 나태낸다. 본 명세서의 제10 실시예에 따른 압전 소자(11)는 압전부(116), 보호막(117A, 117B), 절연 기판(118), 및 접착층(119)을 포함할 수 있다. 절연 기판(118)의 하면에는 압전부(116)가 형성되고, 압전부(116)는 보호막(117A)에 의해 덮일 수 있다. 절연 기판(118)의 상면에는 제1 자석(15, 15a, 15b)이 배치되고, 제1 자석(15, 15a, 15b)의 주위에는 접착층(119)이 배치될 수 있다. 보호막(117B)은 제1 자석(15)과 접착층(119) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 자석(15, 15a, 15b)과 접착층(119)은 절연 기판(118)과 보호막(117B) 사이에 배치될 수 있다.
보호막(117A)의 하면에는 접착 부재(131a)를 통해 탄성 부재(13a)가 연결될 수 있고, 보호막(117A)의 하면에는 접착 부재(131b)를 통해 탄성 부재(13b)가 연결될 수 있다. 탄성 부재(13a)의 하면에는 제3 자석(18a)이 배치되고, 탄성 부재(13b)의 하면에는 제3 자석(18b)이 배치될 수 있다. 제3 자석(18a)의 하면은 접착 부재(121a)를 통해 진동 부재(12)에 연결되고, 제3 자석(18b)의 하면은 접착 부재(121b)를 통해 진동 부재(12)에 연결될 수 있다. 본 명세서의 제 10 실시예에서, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결됨으로써 압전 소자(11)의 장착 및 교환이 용이할 수 있다.
본 명세서의 제 10 실시예에서, 제1 자석(15)과 제2 자석(16) 사이에 작용하는 자력, 및 제1 자석(15a, 15b)과 제3 자석(18a, 18b) 사이에 작용하는 자력은 진동계에 부가된 질량 및 기계 저항으로서 작용할 수 있다. 또한, 제1 자석(15a)과 제3 자석(18a) 사이에 작용하는 자력 및 제1 자석(15b)과 제3 자석(18b) 사이에 작용하는 자력에 의해, 압전 소자(11)는 분리부(A)에서 진동 부재(12)에 착탈 가능하게 연결될 수 있다. 이와 같이, 본 명세서의 제10 실시예에 따른 음향 장치는 본 명세서의 제9 실시예에 따른 음향 장치와 동일한 효과를 가질 수 있다.
［제11 실시예］
본 명세서의 제11 실시예에서, 본 명세서의 제1 내지 제10 실시예에 따른 음향 장치(1)가 표시장치이고, 진동 부재(12)가 표시장치의 표시 패널의 기능을 겸하고 있는 경우의 구체적인 실시예를 설명한다. 본 명세서의 제1 내지 제10 실시예와 공통되는 요소에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략히 한다.
도 19는 본 명세서의 제11 실시예에 따른 표시장치(3)의 개략적인 구성도이다. 본 명세서의 제11 실시예에 따른 표시장치(3)의 용도는 예를 들어 전자 포스터, 디지털 게시판, 전자 광고판, 컴퓨터의 스크린, 텔레비전 수상기 스마트폰, 또는 게임기 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 호스트 시스템(2)과 압전 소자(11)의 구조는 본 명세서의 제1 내지 제10 실시예 중 어느 하나와 동일하므로 이들에 대한 설명은 생략한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 표시장치(3)는 압전 소자(11), 제어부(20), 패널 제어부(30), 데이터 구동 회로(40), 게이트 구동 회로(50) 및 표시 패널(60)을 포함할 수 있다. 표시장치(3)는 입력된 RGB 데이터 등에 기초하여 표시 패널(60)에 화상을 표시하고, 입력된 음성 신호(또는 진동 구동 신호) 등에 기초하여 음성 또는 진동을 발생하는 장치일 수 있다. 이러한 표시 장치(30)는 음향 장치를 구현할 수 있다. 예를 들면, 압전 소자(11)와 탄성 부재는 진동 부재인 표시 패널(60)을 진동시키는 진동 장치를 구현할 수 있다.
패널 제어부(30)는 호스트 시스템(2)으로부터 입력된 화상 데이터 및 타이밍 신호에 기초하여 데이터 구동 회로(40) 및 게이트 구동 회로(50)를 제어할 수 있다. 데이터 구동 회로(40)는 복수의 화소(P)의 열마다 배치된 구동선(41)을 통해 복수의 화소(P)에 데이터 전압 등을 공급할 수 있다. 게이트 구동 회로(50)는 복수의 화소(P)의 행마다 배치된 구동선(51)을 통해 복수의 화소(P)로 제어 신호를 공급할 수 있다. 또한, 구동선(41) 및 구동선(51) 각각은 복수의 배선으로 구성될 수 있다.
표시 패널(60)은 복수의 행 및 복수의 열을 이루도록 배치된 복수의 화소(P)를 포함할 수 있다. 표시장치(3)는 예를 들어 화소(P)의 발광소자로서 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode; OLED)가 배치된 표시 패널(60)을 이용한 OLED 디스플레이일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 표시장치(3)는 액정 재료, 편광판 등을 구비하는 액정 패널을 표시 패널(60)로서 이용한 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)일 수도 있다. 이 구조들에 의하면, 표시 패널(60)을 얇게 할 수 있으므로 표시장치(3)의 박형화에 적합할 수 있다. 표시장치(3)가 컬러 화상을 표시 가능한 경우, 화소(P)는 컬러 화상을 구성하는 복수의 색(예를 들어 RGB) 중 어느 하나를 표시하는 부화소일 수 있다.
제어부(20), 패널 제어부(30), 데이터 구동 회로(40) 및 게이트 구동 회로(50) 각각은 하나 또는 복수의 반도체 집적회로에 의해 구성될 수 있다. 또한, 제어부(20), 패널 제어부(30), 데이터 구동 회로(40) 및 게이트 구동 회로(50) 중 일부 또는 전부는 하나의 반도체 집적회로로서 일체로 구성될 수 있.
본 명세서의 실시예에 따른 표시장치(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, 또한 음향 또는 진동을 발생할 수 있다. 표시 패널(60)은 화상의 표시를 수행하는 화상 표시면, 및 화상 표시면과 대향하는 이면(또는 배면)을 포함할 수 있다. 표시 패널(60)의 이면에는 탄성 부재(13)를 통해 압전 소자(11)가 연결될 수 있다. 이에 의해, 표시 패널(60)은 화상 표시의 기능과 본 명세서의 제1 내지 제10 실시예에서의 진동 부재(12)의 기능을 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시예에서는 표시 패널(60)을 통해 표시된 화상으로부터 음향이 발생하는 것 같은 음향 효과를 갖는 표시장치(3)를 제공할 수 있다. 또한, 표시 패널(60)은 반드시 진동 부재(12)에 배치될 필요는 없으며, 예를 들어 도 3에 도시된 케이스(14)의 저벽의 외면에 배치될 수도 있다.
［기타 실시예］
상술한 본 명세서의 실시예는 본 발명을 적용할 수 있는 몇몇 실시예를 예시한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 의해 한정적으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명은 그 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 수정 및/또는 변형하여 다양한 형태로 실시 가능하다.
본 명세서에 따른 음향 장치 및 이를 포함하는 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 음향 장치는 압전 소자, 압전 소자에 연결된 진동 부재, 압전 소자에 연결된 제1 자석, 및 제1 자석과 대향하는 제2 자석을 포함할 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 자석은 제2 자석과 이격되어 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 자석과 제2 자석은 동일한 자극이 대향하도록 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 자석과 제2 자석은 상이한 자극이 대향하도록 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 자석은 압전 소자와 제2 자석 사이에 배치될 수 있다.본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 압전 소자는 제1 자석과 제2 자석 사이에 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제1 자석은 압전 소자의 내부에 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 음향 장치는 진동 부재에 의해 덮이는 개구부를 갖는 케이스를 더 포함하며, 케이스는 저벽과, 저벽의 가장자리의 주위에 형성되어 개구부를 마련하는 측벽을 포함하며, 압전 소자는 진동 부재에서 탄성체를 통해 케이스의 내측면에 연결될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제2 자석은 저벽에서 케이스의 내측면에 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 제2 자석은 저벽에서 케이스 외측면에 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 음향 장치는 제1 자석과 진동 부재 사이에 배치된 제3 자석을 더 포함하며, 제1 자석과 제 3 자석은 상이한 자극이 대향하도록 배치될 수 있다.
명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 압전 소자는 제1 자석과 제 3 자석 간의 인력에 의해 진동 부재에 착탈 가능하게 연결될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 음향 장치는 복수의 제1 자석, 및 복수의 제1 자석 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제3 자석을 포함할 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 복수의 제1 자석 중 하나의 제1 자석은 제2 자석에 대향하고 제3 자석에 대향하지 않으며, 복수의 제1 자석 중 하나의 제1 자석 이외의 다른 제1 자석은 제2 자석에 대향하지 않고 제3 자석과 대향할 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 하나의 제1 자석은 2개의 다른 제1 자석 사이에 배치될 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 유리, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 또는 목재 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 진동 부재는 샤이니지이거나 화상이 표시되는 표시 패널이며, 표시 패널은 유기 발광 다이오드 표시 패널이거나 액정 표시 패널을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 표시 장치는 화상이 표시되는 화상 표시면 및 화상 표시면과 대향하는 이면을 갖는 표시 패널, 및 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며, 표시 패널은 진동 부재이며, 진동 장치는 음향 장치를 포함하며, 음향 장치는 압전 소자, 압전 소자에 연결된 진동 부재, 압전 소자에 연결된 제1 자석, 및 제1 자석과 대향하는 제2 자석을 포함할 수 있다.
본 명세서의 몇몇 실시예에 따르면, 표시 패널은 유기 발광 다이오드 표시 패널이거나 액정 표시 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 11: 압전 소자
12: 진동 부재 15: 제1 자석
16: 제2 자석

Claims (19)

  1. 압전 소자;
    상기 압전 소자에 연결된 진동 부재;
    상기 압전 소자에 연결된 제1 자석;
    상기 제1 자석과 대향하는 제2 자석; 및
    상기 제1 자석과 상기 진동 부재 사이에 배치된 제3 자석을 포함하고,
    상기 제1 자석과 상기 제3 자석은 상이한 자극이 대향하도록 배치된, 음향 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자석은 상기 제2 자석과 이격되어 배치된, 음향 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자석과 상기 제2 자석은 동일한 자극이 대향하도록 배치된, 음향 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자석과 상기 제2 자석은 상이한 자극이 대향하도록 배치된, 음향 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자석은 상기 압전 소자와 상기 제2 자석 사이에 배치된, 음향 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 소자는 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 사이에 배치된, 음향 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 자석은 상기 압전 소자의 내부에 배치된, 음향 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 부재에 의해 덮이는 개구부를 갖는 케이스를 더 포함하며,
    상기 케이스는 저벽과, 상기 저벽의 가장자리의 주위에 형성되어 상기 개구부를 마련하는 측벽을 포함하며
    상기 압전 소자는 상기 진동 부재에서 탄성 부재를 통해 상기 케이스의 내측면에 연결된, 음향 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 자석은 상기 저벽에서 상기 케이스의 내측면에 배치된, 음향 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 자석은 상기 저벽에서 상기 케이스 외측면에 배치된, 음향 장치.
  11. 삭제
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 소자는 상기 제1 자석과 상기 제 3 자석 간의 인력에 의해 상기 진동 부재에 착탈 가능하게 연결된, 음향 장치.
  13. 제1 항있어서,
    복수의 상기 제1 자석; 및
    상기 복수의 제1 자석 각각과 대향하도록 배치된 복수의 상기 제3 자석을 포함하는, 음향 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 자석 중 하나의 제1 자석은 상기 제2 자석에 대향하고 상기 제3 자석에 대향하지 않으며,
    상기 복수의 제1 자석 중 상기 하나의 제1 자석 이외의 다른 제1 자석은 상기 제2 자석에 대향하지 않고 상기 제3 자석과 대향하는, 음향 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 하나의 제1 자석은 2개의 상기 다른 제1 자석 사이에 배치된, 음향 장치.
  16. 제1 항 내지 제10항, 제12항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 부재는 유리, 수지, 경질 종이, 압축 종이, 플라스틱, 천, 섬유, 가죽, 또는 목재 중 어느 하나를 포함하는, 음향 장치.
  17. 제1 항 내지 제10항, 제12항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 부재는 샤이니지 또는 화상이 표시되는 표시 패널을 포함하고,
    상기 표시 패널은 유기 발광 다이오드 표시 패널이거나 액정 표시 패널을 포함하는, 음향 장치.
  18. 화상이 표시되는 화상 표시면 및 상기 화상 표시면과 대향하는 이면을 갖는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널을 진동시키도록 구성된 진동 장치를 더 포함하며,
    상기 표시 패널은 진동 부재이며,
    상기 진동 장치는 제1 항 내지 제10항, 제12항 내지 제15 항 중 어느 한 항의 음향 장치를 포함하는, 표시 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 표시 패널은 유기 발광 다이오드 표시 패널이거나 액정 표시 패널을 포함하는, 표시 장치.
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