KR20050033438A

KR20050033438A - 전자기기

Info

Publication number: KR20050033438A
Application number: KR1020040078166A
Authority: KR
Inventors: 이토후미히사; 와타나베요시유키; 사시다노리카즈; 이시이시게오; 마키나오키
Original assignee: 다이요 유덴 가부시키가이샤
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2005-04-12
Also published as: CN1604690A; JP3907616B2; US20050129261A1; JP2005117201A; KR100807811B1

Abstract

전자기기, 특히 휴대전화와 같은 소형·경량·박형이 요구되는 전자기기 내에서, 하우징의 진동을 억제하면서 압전발음체(압전스피커 등)를 효율적으로 구동하고, 압음특성의 평탄화를 도모한다.

전자기기(10)의 하우징(12) 안에 있는 질량부품(14)의 배면 측에, 환상 완충재(16)를 개재하고 압전발음체(20)를 실장한다. 질량부품(14)과 겹치지 않는 부분에는 칸막이(18)가 설치되어 있다. 질량부품(14), 압전발음체(20), 칸막이(18)에 의해 주기실(29)이 밀폐·형성되고, 하우징(12)의 주기실(29)영역에 방음공(28)이 형성된다. 압전발음체(20)의 표면에서 주기실(29)로 출력된 소리는, 방음공(28)로부터 하우징(12)의 외부에 출력된다.

압전발음체(20)로부터 발생하는 진동은 질량부품(14)에 간섭되어 하우징(12)로의 진동 전파가 억제되는 동시에, 압전발음체(20) 표면(表面)및 이면(裏面) 공간이 기실(氣室)로서 활용되기 때문에 음압특성이 평탄하게 된다.

Description

전자기기{ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 버저(buzzer)나 스피커 등의 음향변환 전자부품으로서 기능하는 압전발음체(압전형 스피커 등)를 이용한 전자기기에 관한 것으로서, 휴대전화 등에 적합한 전자기기의 개량에 관한 것이다.

예들 들어서 휴대전화에 사용되는 음향변환 전자부품에는 전자유도를 이용한 다이나믹형과 압전현상을 이용한 압전형이 있다. 그 가운데 다이나믹형의 음향변환 전자부품은 도 11a에 일례를 도시한 바와 같이 PET(polyethylene terephthalate) 등의 수지에 의해 형성된 원형의 진동판(900)이 마련되고, 그 뒷면이 구동원(驅動源)인 원통형의 코일(902)에 의해 지지되고, 이 코일(902)의 안쪽에는 자석(904)이 배치되어 있다. 그리고, 자석(904)의 극쪽에 각각 요크(906, 908)가 설치되어 있어 자로(磁路)를 형성하고 있다. 코일(902)은 요크(906,908)사이의 자로를 가로지르는 형태로 배치되어 있다. 외측의 요크(908)는, 예컨대 금속제의 케이스(910)에 수납되어 있고, 상기 진동판(900)의 표면(表面)은 방음공(912)을 가진 커버(914)로 덮여있다. 커버(914)는 전술한 케이스(910)에 고정되어 있다. 코일(902)에 음성신호가 공급되면 신호에 대응하여 코일(902)이 상하로 움직이고 그 진동이 진동판(900)에 전달된다. 이로 인해 공기의 진동이 생기고 방음공(912)으로부터 소리가 출력된다.

한편, 압전형의 음향변환 전자부품은, 도 11b에 일례를 예시한 바와 같이, 진동판(920)의 적어도 한 쪽면에 압전소자(922)가 붙어 있고 진동판(920)의 주위는 환상(環狀)의 케이스(924)로 지지되는 구조이다. 도시한 예는, 진동판(920)의 위아래로 압전소자(922)가 맞붙어 있는 바이모르페믹(bimorphemic) 형의 예이다. 케이스(924)에는, 필요에 따라 커버(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

이러한 구성의 압전발음체(926)의 작용을 설명하자면, 압전소자(922)에 음성신호가 인가(印加)되면 압전소자(922)가 그 반경(半徑)방향으로 신축하고 진동판(920)이 굴곡하게 된다. 이에 의해 공기의 진동이 생겨 소리가 발생한다. 한편, 진동판(920) 표면(表面) 및 이면(裏面)에서 발생하는 공기진동의 위상이 180도 다르기 때문에, 진동판(920)의 표면 및 이면 중 어느 한쪽을 케이스(924) 및 커버로 막고 음향공간을 형성한다.

이들의 음향변환 전자부품은 전자기기 하우징 내부에 실장된다. 예를 들면, 휴대전화 하우징의 안쪽에 부착되고, 하우징에 형성된 구멍에서 소리가 나오는 구조를 취하고 있다. 도 11c에는, 도 11b에서 나타낸 압전발음체(926)가 실장된 일례를 도시하고 있으며, 압전발음체(926)는 하우징(930)의 안쪽에 설치된다. 이때, 적당한 완충재(932)를 압전발음체(926)의 케이스(924)와 하우징(930)와의 사이에 개재시킴으로써 이들을 밀착시킨다. 하우징(930)에는 방음공(934)이 설치되어 있고, 여기에서 외부로 음이 출력된다. 전자기기에 대한 압전발음체의 실장예로서, 일본 공개 특허 제2002-77346호에 개시된 바와 같이 도파(導波) 파이프를 이용하여 하우징에 설치된 수화용 방음공으로부터 떨어진 위치에 압전발음체를 배치하도록 한 휴대통신단말기가 있다.

그런데, 전술한 다이나믹형의 음향변환 전자부품은, 구조가 복잡하고 부품수가 많으며, 코일(902)이 존재하기 위해서는 어느 정도의 두께를 확보하지 않으면 안 된다. 또한, 좁은 공간에서는 공기의 점성에 영향을 받기 때문에, 일정한 하우징내의 용적이 필요하다. 그러나, 자속 내에서 코일(902)의 상하 운동으로 진동판(900)을 구동시키므로 진동판(900)의 직경을 작게 할 수 있다. 진동판 자신이 갖는 진동에너지는 작기 때문에, 케이스(910)의 진동 특성에는 영향이 없다.

이에 반하여, 압전형의 음향변환 전자부품은 구조가 간단하고 부품수도 적어 경량화가 가능하여, 진동판(920)의 진폭만 확보하면 박형화, 저배화(低背化)가 가능하다. 그러나, 압전소자(922)의 신축운동을 진동판(920)의 굴곡 운동으로 변환하고 있기 때문에 진폭은 진동판(920)의 직경에 의존한다. 따라서, 음압을 확보하려면 진동판의 직경을 크게 하지 않으면 안 된다. 또한, 압전형의 음향변환 전자부품은 공진현상에 의해 주파수특성이 요철(凹凸)로 되기 쉬어 평탄한 주파수특성이 되기 어렵다. 아울러, 휴대전화 등에 설치할 경우 압전발음체 자신이 가지는 진동 에너지가 크고 케이스(924)와의 기계 임피던스 매칭이 양호하기 때문에 실장할 때 진동이 케이스(924)로 전달되기 쉬어, 케이스(924)의 진동에 의해 압전발음체가 본래 갖는 진동과는 다른 고유진동이 발생하여 음압특성(음압의 주파수특성)이 요철이 되는 요인이 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 압전발음체(압전형 스피커 등)에 의한 전자기기 하우징의 진동을 양호하게 억제하고 음압특성의 평탄화를 도모하는 데 있다.

또한, 전자기기의 박형화·저배화에 공헌하는 데 있다.

본 발명의 또다른 해결 과제는, 다이나믹형에 대신할 수 있는 압전형의 발음체를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되는 압전발음체와, 상기 하우징 내부에 수용되고 상기 하우징의 벽면의 두께보다 두꺼운 총 두께 치수를 갖는 두꺼운 질량부품을 구비함과 동시에, 상기 질량부품에 상기 압전발음체를 고정한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 면에 따라, 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되는 압전발음체와, 상기 하우징 내부에 수용되고 인간의 가청주파수대역(300∼4000㎐) 범위 밖의 고유 공진주파수를 갖는 질량부분을 구비함과 동시에, 상기 질량부품에 상기 압전발음체를 고정한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 면에 따라, 하우징과, 상기 하우징 내부에 수용되는 압전형 스피커와, 상기 하우징 내부에 수용되고 인간의 가청주파수대역(300∼4000㎐) 범위 밖의 고유 공진주파수를 갖는 질량부품을 구비함과 동시에, 상기 압전형 스피커의 일부가 상기 질량부품과 겹치도록 상기 질량부품에 상기 압전형 스피커를 고정한 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 목적, 구성 및 효과는 첨부 도면을 참조한 이하의 자세한 설명에 의하여 명확하게 드러난다.

본 발명에는, 사용시의 환경과 조건에 적합한 수많은 실시예가 있을 수 있지만, 본 명세서에서는 그 중 일부 바람직한 실시예를 설명한다.

<실시예 1>

도 1a 내지 도 7을 참조하면서 본 발명의 실시예 1에 대해 설명한다. 도 1a에는 실시예 1의 전체 구성이 나타나 있으며, 도 1a의 #1-#1 선을 따라 화살표 방향으로 바라본 단면이 도 1b에 나타나 있다. 또한, 도 1b의 진동부분을 확대한 것이 도 1c에 나타나 있다.

이들 도면에 있어서 전자기기(10)는, 하우징(12) 속에 각종 전자부품이 수납되어 있으며, 그 가운데 질량부품(질량체)(14)이 도시되어 있다. 질량부품(14)으로는, 예를 들면 휴대전화의 액정모니터나 충전용전지가 수납된 전지박스 등 비교적 질량이 있는 부품이 좋다. 복수 부품의 집합체라도 좋다. 압전발음체(20)는 압전형 스피커 등으로서, 질량부품(14)의 배면측[질량부품(14)의 하우징(12) 안쪽]에, 환상 완충재 또는 스페이서(16)를 개재하고 실장되어 있다. 구체적으로는, 양 주면(主面)에 점착층이 설치된 두께 0.4㎜, 내경 20㎜의 환상 완충재(16)에 의해, 압전발음체(20)가 질량부품(14)에 밀착된다. 도 1b에 나타난 것처럼, 압전발음체(20)는 그 일부가 질량부품(14)과 겹친 상태, 즉 약간 어긋나게 배치되어 있으며, 질량부품(14)과 겹치지 않은 부분에는 높이 2.5㎜의 칸막이(18)가 설치되어 있다. 대체로, 상기 완충재(16)의 두께는 0.1㎜∼1.0㎜가 바람직하고, 또한 상기 칸막이(18)의 높이는 질량부품(14)의 두께로부터 하우징(12)의 벽의 두께를 뺀 값으로서 1.0㎜∼5.0㎜가 바람직하다.

압전발음체(20)에 대해서 설명하면, 도 1c에 확대하여 나타낸 것과 같이 인청동(燐靑銅), 42 알로이(Alloy) 등 금속계 재료 또는 PET 등의 수지재료에 의해 형성된 원형 진동판(22)의 양면에 압전소자들(24, 26)이 맞붙어 있다. 한편, 이 실시예에서는 인청동제의 진동판이고 직경은 23㎜, 두께는 30㎛이다.

압전소자(24)는 티탄산 질콘산연(PZT：lead zirconate titanate) 등 압전세라믹스에 의한 압전시트(24A)의 양면에, Ni, Pd, Ag 등에 의한 전극들(24B, 24C)을 형성한 구조로 되어있다. 압전소자(26)도 동일하게, PZT 등 압전세라믹스에 의한 압전시트(26A)의 양면에 전극들(26B, 26C)을 형성한 구조로 되어있다. 한편, 진동판(22)이 전극들(24C,26C)과 겸용되는 경우도 있다. 진동판(22)의 주위는, 단차를 갖는 높이 0.7㎜의 환상 케이스(27)의 중간 높이에 실리콘계 접착제 등에 의해 고정되어 있다. 케이스(27)로서는, 스테인레스 등의 금속계 재료, PET, 아크로니트릴부타디엔스틸렌(ABS, acrylonitrile-butadiene-styrene) 등의 수지재료가 사용된다. 도시한 예는 바이모르페믹형이고, 압전소자들(24, 26)의 한 쪽을 제거한 유니모르페믹(unimorphemic)형도 있다.

이러한 구성의 압전발음체(20)의 기본적인 동작은 전술한 종래 기술과 동일하다. 압전소자들(24, 26)에 음성신호가 인가되면, 압전소자들(24, 26) 중 하나는 반경 방향으로 늘어나고, 다른 하나는 반경 방향으로 줄어든다. 이 때문에, 진동판(22)이 굴곡해서 공기의 진동이 일어나고 소리가 발생한다.

한편, 도 1a 및 도 1b를 보면, 전술한 질량부품(14), 압전발음체(20), 칸막이(18)에 의해 주기실(主氣室)(29)이 밀폐 형성되고, 하우징(12)의 주기실(29) 영역 내에 방음공(28)이 형성되어 있다. 구체적으로는, 환상 완충재(16) 내경의 내부에 형성되는 공간의 용적은 126 ㎜³이고, 상기 칸막이(18)와 상기 질량부품(14)으로 둘러싸인 내부공간의 용적은 192㎜³이며, 주기실(29)의 내용적은 318㎜³이다. 전술한 것과 같이 진동판(22)의 굴곡에 의해 소리가 발생하지만, 발생한 소리는 압전발음체(20)의 표면과 이면[도 1b의 상하] 방향에 출력된다. 이들 가운데 표면쪽[압전소자(24)쪽]으로부터 주기실(29)에 출력된 소리는, 방음공(28)으로부터 하우징(12)의 외부에 출력된다. 한편, 압전발음체(20)의 이면쪽[압전소자(26)쪽]으로부터 하우징(12) 내부인 부기실(副氣室：배기실)(30)에 출력된 소리는, 그대로 하우징(12) 내에 머문다. 이는 진동판(22)의 앞뒤에서 발생하는 공기 진동의 위상이 180도 다르기 때문에, 양자가 혼합되지 않도록 하기 위해서이다. 한편, 주기실(29)이나 부기실(30) 내에 부품 등이 존재해도 무방하다.

이와 같이 본 실시예에서는, 압전발음체(20)가 전자기기(10)의 하우징(12) 내에서 질량부품(14)의 배면에 실장되어 있다. 그 때문에, 질량부품(14)보다 두께가 얇은 하우징(12)에 압전발음체(20)를 실장하는 종래의 기술과 비교하여, 압전발음체(20)로부터 발생하는 진동이 질량부품(14)에 간섭되어 하우징(12)으로 진동전파가 되는 것을 억제됨과 동시에, 압전발음체(20)의 표면쪽 및 이면쪽 공간이 기실(氣室)로 활용되기 때문에 음압특성이 평탄하게 된다. 한편, 본 발명에 있어서, 하우징(12)의 두께란 벽의 두께(tb)를 가리키고, 질량부품(14)의 두께란 질량부품(14)의 총두께(ta)를 가리킨다. 또한, 압전스피커란, 압전소자를 사용하고 넓은 주파수대역, 보다 구체적으로는, 1㎑∼3㎑ 주파수대역에 있어서 평탄한 주파수－음압특성을 가지는 자유음장(自由音場)에서 사용되는 발음체를 가리킨다.

도 2에는 음압주파수특성의 측정예가 나타나 있다. 도 2 가운데, 그래프 GA는 본 실시예의 특성이며, 그래프 GB는 전술한 종래 기술의 특성이다. 또한, 종축은 음압(㏈), 횡축은 주파수(㎐)이다. 그래프 GA, 그래프 GB의 양자를 비교해보면, 특히 1㎑에서부터 10㎑의 주파수대역에서 그래프 GA 쪽이 평탄성이 양호한 것이 명확하다. 즉, 그래프 GA는 음압이 80∼98㏈ 범위에서 변화되는 것에 반해, 그래프 GB는 음압이 80∼105㏈ 범위에서 변화하고 특성의 요철이 크다.

이 점에 있어서 구체적으로 고찰하자면, 질량부품(14) 고유의 진동 공진주파수가 가청주파대역(보통 300~4000㎐ 정도)의 범위 밖이면, 소리는 질량부품(14)의 진동에 영향을 받지 않는다. 질량부품(14)이 가지는 공진주파수 fo는, 질량부품(14)의 질량을 ma, 면적[압전발음체(20)가 겹쳐져 있는 면의 전체면적]을 S, 두께를 ta라고 하면, 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서 E는 질량부품(14)의 영율(Young率), ρ은 질량부품(14)의 밀도이고, ma=Ｓ·ta·ρ이다. 또, 「」는, 「(S/ma)^1/2」를 나타낸다. 나머지도 마찬가지이다. 따라서, 공진주파수 fo를 가청주파대역보다 크게 하고 싶을 때는, 질량부품(14)의 두께 ta를 크게 하던지, 면적 S를 작게 하면 된다.

한편, 압전발음체(20)로부터 출력되는 소리의 주파수가 낮을 경우, 질량부품(14) 진동의 진폭은 그 스티프니스(stiffness) sf에 반비례하므로, 수학식 2와 같다.

진폭 ∝ 1/sf=S/(ta³·E)

반대로, 소리의 주파수가 높을 경우 질량부품(14) 진동의 진폭은 그 질량 ma에 반비례하므로, 수학식 3과 같다.

진폭 ∝ 1/ma=1/(Ｓ·ta·ρ)

따라서, 어느 경우라도, 질량부품(14)의 두께 ta를 크게 하는 것, 달리 말하면 질량부품(14)의 질량 ma를 크게 함으로서, 이의 진폭을 억제할 수 있다. 한편, 수학식 2의 sf 는 다음의 수학식 4로 표현된다.

sf=(ta³·E)/S

이상의 점을 고려하여, 하우징(12)을 억제하기 위한 조건을 검토하면 다음과 같다.

(1) 질량부품(14)의 두께 ta는 큰 편이 좋지만, 하우징(12)의 두께 tb는, 전자기기(10)의 경량화의 관점에서 원하는 강도를 얻는 것을 전제로 할 때 작은 편이 좋다. 따라서, 질량부품(14)의 두께 ta와 하우징(12)의 두께 tb와의 관계는, ta>tb가 좋다. 예를 들어서, 휴대전화의 리튬이온전지를 질량부품(14)라 하고, 휴대전화 외피를 하우징(12)이라고 할 경우, 리튬이온전지의 두께 ta가 6㎜이고, 하우징(12) 벽의 두께 tb가 1㎜라면, 리튬이온전지에 압전발음체(20)을 실장함으로써 하우징(12)의 진동을 억제하면서 양호한 음압특성을 얻을 수 있다.

(2) 질량부품(14)의 질량 ma는 큰 편이 좋지만, 압전발음체(20)의 질량 mc는 전자기기(10)의 경량화 관점에서 작은 편이 좋다. 따라서, 질량부품(14)의 질량 ma와 압전발음체(20)의 질량 mc는 ma>mc가 좋다. 예를 들어서, 휴대전화에 탑재되는 압전발음체가 0.6g이며, 리튬이온전지가 18g이면, 리튬이온전지에 압전발음체(20)를 설치함으로써 하우징(12)의 진동을 억제하면서 양호한 음압특성을 얻을 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하면서 본 발명에 관하여 시작(試作)한 샘플에 관한 특성을 비교한다. 도 3에 도시된 샘플 A는 질량부품(14) 위에 직접 압전발음체(20)를 붙인 예로서, 압전발음체(20)와 전자기기 하우징(12)와의 사이에는 완충재(32)가 설치되어 있다. 샘플 B는, 샘플 A의 압전발음체(20)와 질량부품(14)의 사이에 완충재(16)를 설치한 예이다. 샘플 C는, 압전발음체(20)와 질량부품(14)이 일부 겹치도록 배치하는 동시에, 압전발음체(20)의 배면측이 하우징(12)에 접하도록 한 예이다. 샘플 D는 본 실시예에 해당한다. 샘플 E는, 완충재(34)를 사이에 두고 압전발음체(20)를 하우징(12)에 붙인 예이다. 전술한 종래 기술에 해당한다.

이들 샘플 A∼E의 전자기기의 크기 및 특성을 측정한 바, 도 3에 도시한 결과를 얻을 수 있었다. 우선, 두께 및 면적의 관점에서 비교하면, 샘플 A, B는 다른 샘플과 비교하면 모두 두께가 두껍다. 휴대전화 등 최근 전자기기의 박형화 요구에는 적합하지 않다. 이것에 비하여, 샘플 E는, 두께는 작아지지만 면적이 커지며, 더구나 하우징(12)의 진동억제의 효과는 얻을 수 없다. 이와 같이, 두께와 면적의 관점으로는, 샘플 C 또는 D가 바람직하다. 한편, 재생주파수대역 및 음압의 관점에서 비교하면, 샘플 B와 D는 모두 재생대역이 1∼4㎑로서 넓고, 음압도 90㏈로서 높다. 따라서, 이상의 점을 종합하면 본 실시예의 샘플 D와 같이, 압전발음체(20)는 질량부품(14)과 겹쳐 배치되어 있고, 질량부품(14)의 방향으로 소리가 출력되는 구조가 가장 소형·박형으로서 특성이 좋다는 것을 알 수 있다. 또한, 샘플 D는 질량부품이 어느 정도의 배면면적을 가지고 있기 때문에 압전발음체 진동판 직경이 필요한 압전음향변환 전자부품에 유효하다.

이들 실장방법에 의하면 압전음향변환 전자부품을 실장하는 하우징의 용적을 좁게 함으로써 공기의 점성저항을 증가시켜, 공진을 억제할 수 있고 전자기기의 박형화에 공헌할 수 있다.

다음으로, 압전발음체(20) 대신에 다이나믹형의 음향변환기(36)를 붙인 경우의 샘플 P∼T에 대해서 동일한 특성을 비교하면 도 4에 나타난 바와 같다. 도 4의 결과를 도 3과 비교하면, 재생주파수대역 및 음압은 양자가 거의 동일하지만, 도 4의 다이나믹형 쪽이 어쨌든 두께가 두꺼워진다. 이는 다이나믹형 음향변환기(36) 자신의 두께가 3.2㎜ 정도나 되기 때문이다. 샘플 S와 같이 질량부품(14)에 음향변환기(36)를 실장하더라도 하우징(12)의 두께가 두꺼워져 장점이 없다. 또한, 샘플 T의 구조에서도 압전발음체(20)처럼 하우징(12)가 진동한다는 부적합함은 없지만 면적을 차지하고 만다.

이상과 같이 압전발음체를 사용할 경우와 다이나믹형 음향변환기를 사용할 경우의 장점 및 단점을 비교해 보면, 다음 표 1과 같다.

	질량부품이 있다				질량부품이 없다
방식	음압특성	하우징진동	하우징용적	하우징면적	음압특성	하우징진동	하우징용적	하우징면적
다이나믹형	영향없음	영향없음	대	필요	영향없음	영향없음	대	필요
압전형	영향없음	영향없음	소	영향없음	요철	영향없음	소	대

상기 표 1에서 분명히 볼 수 있듯이, 압전발음체를 하우징의 질량부품에 실장함으로써 다이나믹형의 음향변환기보다 음압특성이 뛰어난 소형·박형의 전자기기를 얻을 수 있다.

다음으로, 압전발음체(20)와 질량부품(14)과의 겹치는 정도, 즉, 압전발음체(20)의 직접 또는 상기 완충재를 개재한 설치부분의 전체 접촉면적에 대한 상기 압전발음체(20)와 상기 질량부품(14)의 직접 또는 완충재를 개재한 접촉면적의 비율에 대해서 고찰한다. 도 5에 도시된 샘플A 내지 샘플D에는, 접촉면적의 비율을 변화시켰을 때의 단면·평면의 모양이 각각 나타나 있다. 샘플A는 전기압전발음체(20)와 질량부품(14)과의 접촉면적의 비율이 98%이며 대부분 겹친 상태이다. 마찬가지로, 샘플B는 접촉면적의 비율이 50%, 샘플C는 30%, 샘플D는 10%의 상태이다. 한편, 각도면 모두 완충재는 도시하고 있지 않다.

상기 각 예의 샘플에 대해서 음압주파수특성을 측정한 결과는 도 6에 나타나 있다. 도 6의 종축은 음압(㏈), 횡축은 주파수(㎐)이다. 또한, 그래프 GE∼GH는 각각 상기 접촉면적의 비율 98%, 50%, 30%, 10%에 대응한다. 이 도 6의 그래프에 나타난 것과 같이, 전기 접촉면적의 비율이 98%인 그래프 GE와 전기 접촉면적의 비율이 50%의 그래프 GF에 있어서는 양호한 평탄성을 얻을 수 있다. 상기 접촉면적의 비율이 30%인 그래프 GG는 음압특성 평탄화의 효과를 보이기는 하지만, 그래프 GE나 GF보다는 요철이 눈에 띈다. 또한, 상기 접촉면적의 비율이 10%인 그래프 GH는 도 2의 종래 기술의 그래프 GB와 비슷해 평탄화의 효과는 거의 없다. 이와 같은 측정결과로 보면, 압전발음체(20)의 직접 또는 상기 완충재를 개재한 설치부분의 전체 접촉면적에 대한 상기 압전발음체(20)와 질량부품(14)의 접촉면적의 비율은, 30% 이상이면 음압특성 평탄화 효과가 인정되고, 바람직하게는 50% 이상이면 양호한 평탄화 특성을 얻을 수 있다.

다음으로 도 7을 참조하면서, 압전발음체(20)의 면적과 부기실(30)의 용적(체적)과의 관계에 대해서 고찰한다. 압전발음체(20)의 배면용적, 즉 부기실(30)의 용적은 일정 이하가 되면 기실내의 공기가 점성저항을 띠어 진동판(22)의 진동에 영향을 주고 진동이 억제된다. 그 영향도는 진동판(22)의 크기(면적)에 따라 달라져, 면적이 클수록 기실용적의 영향을 받기 쉽다(한계용적이 크다). 도 7에는, 압전발음체(20)의 진동판(22)의 면적과 부기실(30)의 용적과의 관계가 나타나 있다. 그래프 GJ는 영향용적(음압특성이 3㏈ 이상 저하하는 용적)의 변화를 나타내고, 그래프 GK는 허용용적(음압특성의 변화가 1㏈ 이하의 용적)의 변화를 나타낸다. 이들의 그래프에 나타난 것과 같이, 진동판(22)의 면적이 커질수록 영향용적 및 허용용적이 증대한다. 따라서, 부기실(30)의 용적은 그러한 관점에서 크기를 설정하면 된다. 한편, 압전발음체(20)는, 앞면의 방음공(28)에 의해 특성조정을 할 수 있기 때문에, 부기실(30)의 용적은 허용용적 이상이라면 설령 무한대라 하더라도 음압특성은 동일하다.

<실시예 2>

도 8을 참조하면서 본 발명의 실시예 2에 대해서 설명한다. 이 실시예의 전자기기(50)는 압전발음체(20)를 질량부품(14)의 배면에 어긋나게 실장하는 점에서는 상기 실시예 1과 동일하나, 방음공이 하우징(12)의 앞뒤에 형성되어 있는 점이 다르다. 구체적으로 설명하면, 압전발음체(20)의 일측면에는 원통상의 칸막이(52)가 하우징(12)와의 사이에 설치되어져 있고, 이 칸막이(52)의 내부공간이 압전발음체(20)의 표면 쪽으로 이어지고 있다. 또한, 압전발음체의 이면(裏面)쪽, 즉 질량부품(14)의 배면측에 부기실(54)이 형성되고 있어, 이 부기실(54)과 주기실(56)이 칸막이(52)에 의해 나누어져 있다. 주기실(56)은 하우징(12)의 표리(表裏) 양면에 통하고 있고 각각 방음공(58)이 설치되어 있다.

압전발음체(20)의 표리(表裏) 양면에 각각 방음공을 설치하여 소리를 내려고 하면, 표면에서의 소리와 이면에서의 소리의 위상이 서로 반대이기 때문에, 소리를 서로 상쇄하는 효과가 생겨 음압이 내려가고 만다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 전술한 실시예와 같이 실장상 하우징(12)에 있어서의 면적과 두께의 유효활용을 할 수 있을 뿐 아니라, 하우징(12)의 표리 양면의 소리가 같은 위상이 되어 반대 위상에 의한 음압의 저하도 생기지 않는다.

<실시예 3>

도 9 및 도 10을 참조하면서 본 발명의 실시예 3에 대해 설명한다. 먼저, 도 9에 도시된 샘플A는 전술한 실시예 1이며, 압전발음체(20), 완충재(16), 칸막이(18)를 분해하여 나타낸 것이다. 도 9에 도시된 샘플B는, 칸막이(18A)를 질량부품(14)과 일체로 형성한 것이다. 도 9에 도시된 샘플C는 완충재를 칸막이(18B)와 일체로 형성한 예이다. 도 9에 도시된 샘플D는 압전발음체들(20L, 20R)을 질량부품(14)의 좌우 양단에 각각 완충재들(16L, 16R) 및 칸막이들(18L, 18R)을 개재하고 설치한 것으로, 예를 들면 스테레오 등의 2 채널 음성을 재생하도록 한 것이다. 도 9에 도시된 샘플E는 질량부품(14)의 모서리에 압전발음체(20)를 완충재(16)와 칸막이(18C)를 개재하여 설치한 것이다. 도 9에 도시된 샘플F는, 질량부품(14A)에 미리 압전발음체용의 절제부(14B)를 설치하고, 여기에 압전발음체(20) 및 완충재(16)를 수납하도록 한 것이다.

도 10에 도시된 샘플A는, ABS나 아크릴 등으로 형성된 단부(端部)에 원형돌출부를 갖는 판 테두리(60)를 이용하는 예이다. 판 테두리(60)의 상기 원형돌출부에는 개구부(62)가 설치되어 있고, 이 개구부(62)에 압전소자(24)(또는 압전소자들(24, 26))가 설치된 진동판(22)을 수납·지지한다. 그리고, 판 테두리(60)를 질량부품(14) 윗면에 양면테이프 등의 접착물로 밀착·고정하는 동시에, 주기실을 형성하기 위해 칸막이(18)를 상기 실시예와 같이 설치한다. 판 테두리(60)를 질량부품(14)에 밀착시킴으로서 실질적으로 질량부품(14)의 질량과 두께가 늘어나, 하우징의 진동억제, 압음특성(壓音特性)의 평탄화 등의 효과가 더욱 개선될 것이 기대된다. 한편, 개구부(62)의 안쪽에 단차(64)를 형성하고, 이 단차(64)로 상기 진동판(22)을 지지하도록 해도 된다. 이 예는, 전술한 압전발음체(20)의 케이스(27)를 연장하여 판상으로 한 것으로 생각할 수 있다.

도 10에 도시된 샘플B에 나타난 예는, 상기 도 10에 도시된 샘플A의 판 테두리(60)로서 글라스-에폭시(glass-epoxy) 등의 프린트 배선기판(70)을 사용한 예이다. 이 프린트 배선기판(70)의 한 쪽 면에는 저항·콘덴서·코일·반도체 등의 전자부품(72)이 설치되어 있고, 이들에 의해 승압회로나 증폭회로 등의 압전발음체 구동회로를 위시한 각종 전자회로가 형성되어 있다. 프린트 배선기판(70)의 다른 면에는 전자부품(74)이 실장되어 있다. 개구부(62)는 프린트 배선기판(70) 안쪽 단부에 형성되어 있다. 이 실시예에서는 프린트 배선기판(70)의 전자부품(74)을 설치한 단부가 질량부품(14)보다 돌출하도록, 즉 점선으로 나타낸 위치가 질량부품(14)의 단부가 되도록 프린트 배선기판(70)을 질량부품(14)에 고정한다. 이 실시예에 따르면, 전자부품들(72, 74)의 실장으로 질량부품(14)의 실질적인 질량이나 두께가 더 늘어나 효과의 개선을 더욱 기대할 수 있다.

도 10에 도시된 샘플C는, 플렉시블기판 등의 박형 프린트 배선기판(80)에 도통(導通)용 전극(82)을 설치하고, 여기에 직접 압전소자(24)를 접착시킨 예이다. 이 실시예에서는 프린트 배선기판(80)이 진동판으로서 작용한다. 이러한 프린트 배선기판(80)은, 압전소자(24)부분에 탄성체 등에 의해 형성된 스페이서(84)를 개재시켜 질량부품(14)의 윗면에 밀착고정된다. 또한, 주기실을 형성하기 위한 칸막이판(18)도 설치된다. 이 실시예에서도, 점선으로 나타낸 위치가 질량부품(14)의 단부가 되도록 프린트 배선기판(80)이 질량부품(14)에 고정된다. 이 예에 따르면, 프린트 배선기판(80)이 얇기 때문에 질량부품(14)의 두께에 있어서는 상기 실시예 정도로 개선되지는 않지만, 압전발음체의 구조가 간략화되고, 압전발음체가 하나의 전자부품으로서 플렉시블기판 위에 형성되어 실장이 간략화되는 등의 장점이 있다.

본 발명에는 수많은 실시예가 있는 바, 상기 개시한 실시예를 토대로 다양하게 개변(改變)할 수 있다. 예를 들면, 다음과 같은 것이 포함된다.

(1) 상기 실시예에 나타낸 재료나 형상·치수는 하나의 예이며, 동일한 작용을 할 수 있도록 설계변경할 수 있다. 압전발음체의 구조도 유니모르패믹, 바이모르패믹의 어느 것이라고 무방하다. 또한, 압전소자 자체가, 압전층과 전극층을 서로 교대로 적층한 적층구조의 것이라도 무방하고, 그 적층수, 내부전극의 접속 패턴, 인출구조 등도 필요에 따라 적절히 변경할 수 있다.

(2) 하우징은 전자기기내부 부품의 고정, 보호, 또는 봉지를 목적으로 하는 구조체라면 반드시 가장 바깥 측에 있지 않아도 된다. 질량부품은 하우징보다 두껍고 중량이 있는 것으로, 하우징의 연장선상에 형성되는 경우도 있다. 또한, 공진주파수는 두께에 비례하므로, 그러한 관점에서도 질량부품은 두께가 있는 것이 된다. 질량부품으로는, 예를 들면, 액정디스플레이, 전지, 부품 탑재 회로기판 등이 적합하다. 또한, 압전발음체를 붙일 때의 간격은, 표시 수단과 보호 커버와의 사이, 키보드 밑의 스트로크 공간, 전지실 벽과 전지 케이스와의 사이 등을 고려할 수 있다.

(3) 질량부품에 대한 압전발음체의 부착방법으로서는, 접착, 압착 등 적절한 방법을 이용하면 된다. 또한, 완충재나 스페이서도 필요에 따라 설치하는 것이 좋다. 또한, 주기실이나 부기실 내에 전자부품 등이 존재해도 좋다. 부기실은, 칸막이벽으로 형성된 복수의 하우징내 공간 중의 일부라도 된다.

(4) 상기 실시예를 조합해도 된다. 예를 들면, 도 9에 도시된 샘플A, 샘플B, 샘플C, 샘플E, 샘플F, 도 10에 도시된 샘플A 내지 샘플C의 실시예와, 도 9에 도시된 샘플D의 실시예를 조합시키는 형태이다.

(5) 본 발명의 좋은 응용예로서는, 휴대전화, 휴대정보단말기(PDA), 보이스레코더, PC 등 각종 전자기기가 있다.

본 발명에 의하면 전자기기, 특히, 휴대전화와 같은 소형·경량·박형이 요구되는 전자기기 내에서, 압전발음체(압전형 스피커 등)에 의한 전자기기 하우징의 진동을 억제하면서 압전발음체가 효율있게 구동할 수 있고, 음압특성의 평탄화를 도모할 수 있다.

도 1a 내지 도1c는 본 발명의 실시예 1의 구조를 나타낸 도면.

도 2는 실시예 1의 음압주파수특성을 나타낸 그래프.

도 3은 압전발음체를 사용한 복수의 샘플에 있어서 구조와 특성의 관계를 나타낸 도면.

도 4는 다이나믹형의 음향변환기를 사용한 복수의 샘플에 있어서 구조와 특성의 관계를 나타낸 도면.

도 5는 압전발음체와 질량부품의 접촉면적을 변화시킨 샘플의 단면과 평면을 나타낸 도면.

도 6은 압전발음체와 질량부품의 접촉면적을 변화시켰을 때의 음압주파수 특성을 나타낸 그래프.

도 7은 기실(氣室)용적과 압전발음체 면적의 관계를 나타낸 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예 2를 나타낸 단면도.

도 9는 본 발명의 실시예 3을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명의 실시예 3을 나타낸 도면.

도 11a 내지 도11c는 압전발음체의 구조와 종래의 전자기기에 있어서의 설치구조를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10：전자기기 12：하우징

14：질량부품 14A：질량부품

14B：절제부 16：완충재

16L, 16R ：완충재 18：칸막이

18A, 18B, 18C, 18L, 18R：칸막이 20：압전발음체

20L, 20R：압전발음체 22：진동판

24, 26：압전소자 24B, 24C：전극

26B, 26C：전극 27：케이스

28：방음공 29：주기실

30：부기실 32：완충재

34：완충재 36：음향변환기

50：전자기기 52：간막이

54：부기실 56：주기실

58：방음공 60：판테두리

62：개구부 64：단차

70, 80：프린트 배선기판 72, 74：전자부품

82：전극 84：스페이서

Claims

하우징과,

상기 하우징 내부에 수용되는 압전발음체와,

상기 하우징 내부에 수용되고 상기 하우징의 벽의 두께보다 두꺼운 총두께를 갖는 질량부품을 포함하고,

상기 질량부품에 상기 압전발음체를 고정한 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 질량부품은 고유한 공진주파수를 가지며, 상기 공진주파수는 인간의 가청주파수대역(300∼4000㎐) 범위 밖의 주파수인 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 압전발음체 설치 부분의 전체 접촉면적에 대한 상기 질량부품과 상기 압전발음체가 겹치는 부분의 접촉면적의 비율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 질량부품에 대한 상기 압전발음체의 설치를, 접착 또는 압착하여 행한 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 압전발음체의 주기실은 상기 질량부품이 설치된 하우징측에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 압전발음체의 주기실이 상기 하우징 앞뒤에 방음공을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 압전발음체의 부기실이 상기 전자기기 하우징 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제7항에 있어서, 상기 부기실은 칸막이 벽에 의해 형성된 복수의 하우징 내 공간 중 일부인 것을 특징으로 하는 전자기기.
제1항에 있어서, 상기 압전발음체는 완충재가 개재되어 상기 질량부품에 고정된 것을 특징으로 하는 전자기기.
하우징과,

상기 하우징 내부에 수용되는 압전발음체와,

상기 하우징 내부에 수용되고 인간의 가청주파수대역(300∼4000㎐) 범위 밖의 고유공진주파수를 갖는 질량부품을 포함하고,

상기 질량부품에 상기 압전발음체를 고정한 것을 특징으로 하는 전자기기.
하우징과,

상기 하우징 내부에 수용되는 압전형 스피커와,

상기 하우징 내부에 수용되고 인간의 가청주파수대역(300∼4000㎐) 범위 밖의 고유공진주파수를 갖는 질량부품을 포함하고,

상기 압전스피커의 일부가 상기 질량부품에 겹치도록 상기 질량부품에 상기 압전형 스피커를 고정한 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커의 설치 부분의 전체 접촉면적에 대한 상기 질량부품과 상기 압전발음체가 겹치는 부분의 접촉면적 비율을 30% 이상으로 한 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 질량부품에 대한 상기 압전형 스피커의 설치를 접착 또는 압착하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커의 주기실이 상기 질량부품이 설치된 하우징 측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커의 주기실이 상기 하우징의 앞뒤에 방음공을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커의 부기실이 상기 전자기기 하우징 내에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기기.
제16항에 있어서, 상기 부기실은 칸막이 벽에 의해 형성된 복수의 하우징 내 공간 중 일부인 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커를 완충재가 개재되어 상기 질량부품에 고정된 것을 특징으로 하는 전자기기.
제11항에 있어서, 상기 압전형 스피커는 1㎑∼3㎑ 주파수대역에 있어서 평탄한 주파수-음압특성을 가지며, 자유음장에서 사용되는 것을 특징으로 하는 전자기기.