KR20050114163A - 압전성 단결정을 이용한 압전형 패널 스피커 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전형 패널 스피커에 관한 것이다. 본 발명에 따른 압전형 스피커는, 압전성 물질과 그 양면에 전극이 부착된 구조로 이루어져 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하기 위한 압전체와, 상기 압전체의 일면에 부착되어 압전체로부터의 진동을 외부로 전달하기 위한 진동 패널을 포함하며, 상기 압전성 물질은 압전성을 갖는 강유전성의 새로운 단결정 물질인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 구조가 간단하고, 광대역의 주파수 범위와 고감도를 실현할 수 있으며, 소비전력 대비 에너지효율을 크게 향상시킬 수 있어 소비 전력의 감소, 제품의 소형화 및 노이즈에 의한 신호 왜곡의 감소를 실현할 수 있고, 또한, 진동 패널을 투명한 재료로 사용함으로써 디스플레이와 스피커 일체형 구조를 실현할 수 있다.
Description
본 발명은 압전 특성이 우수한 새로운 소재의 단결정 물질을 이용한 압전형 패널 스피커에 관한 것이다.
일반적으로, 패널 스피커는 굴곡파(bending wave)를 발생시키는 진동 여진기와 이러한 진동 여진기로부터 발생된 굴곡파를 외부에 음향으로 전달하는 진동 패널을 포함하는 구조를 갖는다. 지금까지, 진동 여진기로는 전자석을 구비한 음성 코일(voice coil)을 이용하는 방법과 압전체를 이용한 구조가 알려져 있다. 그러나 지금까지 알려진 패널 스피커는 종래의 스피커에 비해 성능이 크게 열악하기 때문에 현재 널리 사용되고 있지 못하는 실정이다.
특히, 상기 압전형 패널 스피커의 성능은 그 부품에 사용되는 소재에 의존하는데, 압전성 물질의 물성 중 전기적 에너지가 인가될 때 재료가 변형되는 척도인 압전변형계수가 특히 중요하다. 종래 압전형 패널 스피커의 압전 소재로 널리 이용되고 있는 PZT 압전성 물질에 있어서, 길이방향 모드(longitudinal mode)의 압전변형계수(d31), 두께모드(Thickness)의 압전변형계수(d33), 전단모드(shear mode)의 압전변형계수(d15)가 각각 -38pm/V, 275pm/V, 480pm/V로 작아, 생성되는 굴곡파의 크기가 미약하여 충분히 큰 음량을 발생시킬 수 없는 문제가 있다.
또한 압전형 패널 스피커가 동작할 때 인가된 전기적 에너지가 얼마나 효율적으로 기계적 에너지로 변환되는지의 척도인 전기기계결합계수가 PZT의 경우 상기 세 가지 모드에서 각각 k31=0.33, k33=0.67, k15=0.68의 낮은 값을 갖기 때문에 에너지 효율성 측면에서도 좋지 못하다.
본 발명은 음량 및 소비전력 대비 에너지 효율이 크게 향상된, 압전체로서 강유전체이며 압전 특성이 우수한 새로운 소재의 단결정 물질을 이용한 간단한 구조의 압전형 패널 스피커를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 투명한 재질(폴리카보네이트 또는 아크릴)을 진동 패널을 사용하여 LCD 등의 디스플레이에 직접 장착되거나 디스플레이와 일체화된 스피커를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지는 다음과 같다.
(1) 압전성 물질과 그 양면에 전극이 부착된 구조로 이루어져 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하기 위한 압전체와, 상기 압전체의 일면에 부착되어 압전체로부터의 진동을 외부로 전달하기 위한 진동 패널을 포함하고,
상기 압전성 물질은, PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질) 및 PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 - 납 티타네이트계 물질)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로서, 아래의 화학식 1과 화학식 2 중 어느 하나의 조성을 만족하는 압전성을 갖는 강유전성의 단결정 물질인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
[화학식 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T]
[P]는 산화납(PbO, PbO2, Pb3O4)이고,
[M]은 산화 마그네슘 (MgO) 또는 산화 아연(ZnO)이고,
[N]은 나이오비움 옥사이드(Nb2O5)이고,
[T]은 산화 티탄(TiO2)이고,
[L]은 리튬 탄탈레이트(LiTaO3), 리튬나이오베이트(LiNbO3), 리튬(Li), 리튬 산화물(Li2O) 또는 리튬 카보네이트(Li2CO3)이거나, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 팔라디움(Pd), 로디움(Rh), 인디움(In), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 스트론티움(Sr), 스칸디움(Sc), 루쎄니움(Ru), 구리(Cu), 이트리움(Y) 및 이터비움(Yb)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 금속 또는 그의 산화물이고,
x는 0.55 보다 크거나 같고 0.65보다 작거나 같고,
y는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,
z는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,
p는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같고,
s는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같다.
[화학식 2]
[1-x]Pb(Zn1/3,Nb2/3)-[x]PbTiO3,
[1-y]Pb(Mg1/3,Nb2/3)-[y]PbTiO3
[1-z]PbZrO3-[z]PbTiO3,
[1-l]Pb(Yb1/2,Nb1/2)O3-lPbTiO3
[1-m]Pb(In1/2,Nb1/2)O3-mPbTiO3
x는 0이거나 0.01보다 크거나 0.2보다 작고,
y는 0.1보다 크거나 0.4보다 작고,
Z는 0.4보다 크고 0.6보다 작고,
l은 0.2보다 크고 0.8보다 작고,
m은 0.2보다 크고 0.8보다 작다.
(2) 상기 압전체는 압전성 물질이 벌크 형태로 제작되어 그 양면에 전극이 부착된 상태로 상기 진동 패널에 접착되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
(3) 상기 압전체는 압전성 물질이 박막 형태로 제작되어 그 양면에 전극이 부착된 상태로 상기 진동 패널에 접착되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
(4) 상기 단결정 물질은 물리적 증착 공정 또는 유기 금속 화학적 증착 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 전극 위에 형성된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 따른 압전형 패널 스피커.
(5) 상기 압전체는 에폭시를 사용하여 진동 패널에 접착된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
(6) 상기 진동 패널은 진동판과 진동판의 일면에 부착되어 상기 압전체에 접착되는 전달막으로 구성된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
(7) 상기 전달막과 이에 부착된 압전체의 전극은 하나의 금속막 또는 전도성 산화막으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 압전형 패널 스피커.
(8) 상기 진동판은 아크릴 또는 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 압전형 패널 스피커.
(9) 상기 전달막은 투명한 SiO2, 고경도의 투명한 합성수지 또는 ITO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 압전형 패널 스피커.
(10) 상기 진동 패널은 외부로부터의 기계적 마모를 방지하기 위한 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 압전형 패널 스피커.
(11) 상기 보호막은 투명한 SiO2 또는 고경도의 투명한 합성수지인 것을 특징으로 하는 상기 (10) 기재의 압전형 패널 스피커.
(12) 상기 압전체와 진동 패널은 스피커가 사용되는 기기에 맞춰 다양한 형상과 수를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
(13) 상기 압전체의 압전성 단결정 물질은 단층으로 이루어지거나 또는 복층으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 압전형 패널 스피커.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 구조도와 A-A선 단면도이다.
본 발명의 제 1 특징에 따르면, 본 발명의 압전형 패널 스피커는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하기 위한 압전체(10)와, 압전체(10)의 일면에 접착되어 압전체로부터 유입되는 진동을 음향으로 하여 외부에 전달하기 위한 진동 패널(20)을 포함하여 구성됨으로써 전체적으로 단순화된 구조를 갖는다. 압전체(10)의 양단에는 전기적 신호가 입력되는 단자(30)가 연결된다. 압전체(10)는 두 개의 전극(14a, 14b) 사이에 압전성 물질(12)이 삽입된 구조이다. 전극(14a, 14b)에 부착된 압전성 물질(12)은 접착제(40)에 의해 진동 패널(20)에 접착된다. 상기 접착제(40)는 신호가 감쇠하는 현상을 최소한으로 하기 위해서 에폭시와 같이 경화 후 높은 경도값을 갖는 것이 바람직하다.
상기 압전성 물질(12)은 벌크 또는 막 형태의 구조일 수 있고, 단층 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 압전성 단결정 물질을 막 형태로 구성할 경우, 벌크 형태의 압전성 단결정 물질을 박막 형태로 연마한 후 전극에 부착하거나 전극에 부착된 후 박막 형태로 연마 가공될 수 있다. 박막 형태로 압전성 단결정 물질을 구성할 경우 압전체(10)의 전체적인 두께가 감소될 수 있어 유리하다.
선택적으로, 상기 압전성 물질(12)은 물리적 증착 공정 또는 유기 금속 화학적 증착 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 전극(14b) 위에 직접 증착될 수 있다.
계속하여 도 1을 참조할 때, 진동 패널(20)은 진동판(22)과 진동판(22)의 일면에 부착되어 압전체(10)에 접착되는 전달막(24)과, 진동판(22)의 다른 면에 부착되어 외부의 기계적 마모로부터 진동판(22)을 보호하는 보호막(26)을 포함하고 있다. 다만, 이하에서 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 압전형 스피커에서의 진동 패널은 도 1의 실시예에 개시된 구성에도 불구하고 상기 전달막과 보호막을 포함하지 않을 수 있다.
상기 진동판(22)의 소재는 통상의 합성수지일 수 있으나, 폴리카보네이트 또는 아크릴 등과 같은 투명한 소재로 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 스피커는 LCD 등의 디스플레이 장치에 직접 장착되어 사용될 수 있다.
상기 전달막(24)의 소재는 SiO2 또는 고경도 합성수지 등과 같이 높은 경도값을 갖는 소재로 이루어짐으로써 진동판(22)이 굴곡파에 대해 빠른 전달속도를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 또한 보호막은 손상을 방지하기 위해 SiO2 또는 고경도 합성수지 등의 경도가 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하지만, 특별히 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 상기 진동 패널(20)을 구성하는 진동판(22), 전달막(24) 및 보호막(26) 소재로서 투명한 소재를 채택함으로써 LCD 등의 디스플레이 장치 위에 직접 장착되어 사용될 수 있는 장점이 있다.
한편, 보호막(26)은 진동판의 소재가 경도가 약해 쉽게 손상되는 경우에 사용하며 진동판(22)이 손상될 수 있는 환경이 아니면 사용하지 않음으로써 스피커의 구조를 보다 단순화 시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커에서는 상기 압전체(10) 및 진동 패널(2)의 형상과 수는 스피커가 사용되는 기기에 맞추어 변화될 수 있다. 도 2는 본 발명에 따른 압전체(2)의 형상이 변화된 실시예를 도시한 도면으로서, 압전체의 형상이 사용되는 기기의 특징에 따라 다각형 또는 모서리가 둥근 다각형 등으로 변화되어 있다. 도 3은 본 발명에 따른 진동 패널(20)의 형상이 변화된 실시예를 도시한 도면이고, 도 4와 도 5는 압전체(10)의 수가 변화된 실시예를 도시한 도면이다. 이 경우, 복수의 압전체(10)들은 전선(50)에 의해 서로 연결된다.
도 2 내지 도 5에 도시된 압전체(10)와 진동 패널(20)의 형상과 수는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 아니하며, 사용되는 기기에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 압전형 스피커의 단순화된 스피커 구조의 실시예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따르면, 상기 도 1에서의 상기 압전체(10)의 전극(14b)과 진동 패널(20)의 전달막(24)은 하나의 금속막 또는 전도성 산화막(27)으로 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 금속막 또는 전도성 산화막(27)은 진동판(22)을 보호하는 동시에 압전성 물질(12)에 대한 전극 역할도 하게 되며, 전도성 접착제(40)로 압전성 물질과 금속막 또는 전도성 산화막을 직접 접착시킴으로써, 압전형 패널 스피커의 구조를 더욱 단순화시킬 수 있다. 사용하는 전도성 산화막(27)은 투명한 ITO 등을 사용하여 디스플레이 위에 직접 장착할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도 7에 따르면, 도 1의 전달막(24)을 사용하지 않고 진동 패널(20)의 진동판(22)을 압전체(10)에 바로 부착함으로써 스피커의 구조와 제조 공정을 더욱 단순화시킬 수 있다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 상기 압전체(10)가 우수한 압전 특성을 갖는 새로운 단결정 물질(12)을 이용하여 압전성을 갖는 강유전성 구조물의 형태로 형성되어, 이러한 단결정 물질(12)의 형상 및 분극 방향과 외부 전계 방향에 따라 진동이 일어나는 것이다.
본 발명에서 사용되는 강유전성 단결정 물질로는 PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트-납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트-납 티타네이트계 물질), PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트-납 티타네이트계 물질), PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 -납 티타네이트계 물질)이 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 강유전성 단결정 물질은 아래의 화학식 1과 화학식 2 중 어느 하나의 조성을 만족하는 것이 바람직하다.
[화학식 1]
s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T]
[P]는 산화납(PbO, PbO2, Pb3O4)이고,
[M]은 산화 마그네슘 (MgO) 또는 산화 아연(ZnO)이고,
[N]은 나이오비움 옥사이드(Nb2O5)이고,
[T]은 산화 티탄(TiO2)이고,
[L]은 리튬 탄탈레이트(LiTaO3), 리튬나이오베이트(LiNbO3), 리튬(Li), 리튬 산화물(Li2O) 또는 리튬 카보네이트(Li2CO3)이거나, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 팔라디움(Pd), 로디움(Rh), 인디움(In), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 스트론티움(Sr), 스칸디움(Sc), 루쎄니움(Ru), 구리(Cu), 이트리움(Y) 및 이터비움(Yb)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 금속 또는 그의 산화물이고,
x는 0.55 보다 크거나 같고 0.65보다 작거나 같고,
y는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,
z는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,
p는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같고,
s는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같다.
[화학식 2]
[1-x]Pb(Zn1/3,Nb2/3)-[x]PbTiO3,
[1-y]Pb(Mg1/3,Nb2/3)-[y]PbTiO3
[1-z]PbZrO3-[z]PbTiO3,
[1-l]Pb(Yb1/2,Nb1/2)O3-lPbTiO3
[1-m]Pb(In1/2,Nb1/2)O3-mPbTiO3
x는 0이거나 0.01보다 크거나 0.2보다 작고,
y는 0.1보다 크거나 0.4보다 작고,
Z는 0.4보다 크고 0.6보다 작고,
l은 0.2보다 크고 0.8보다 작고,
m은 0.2보다 크고 0.8보다 작다.
이러한 조성의 단결정 물질은 본 발명의 출원인이 선행하여 출원한 대한민국 특허출원 제2003-47458호에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있다. 특허출원 제2003-47458호에 개시된 내용은 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성한다.
상기 화학식 1과 화학식 2의 조성을 갖는 단결정재료는 종래의 PZT 세라믹이나 다결정 박막보다 압전변형계수가 크기 때문에 동일한 인가전압에 대해 그 변형의 정도가 더 크다. 이는 압전형 패널 스피커에 적용될 경우, 전기적 신호를 음향 신호로 변환시 높은 음압을 발생시킬 수 있어 바람직하다. 또한 압전전압계수가 크기 때문에 음향 신호와 같은 외부 응력이 가해질 때 높은 출력 전압을 발생시킬 수 있고, 전기기계결합계수가 높기 때문에 소비전력 대비 에너지 변환 효율이 높아질 수 있어 유리하다. 또한 단결정이기 때문에 원자 및 분자들이 주어진 공간에서 규칙적으로 가장 밀집하여 배열할 수 있어 미세 가공이 가능하다.
본 발명에 따른 단결정 물질 중 PMN-PT 단결정과 종래의 PZT 세라믹 및 PVDF와의 압전 특성을 아래의 표 1에서 비교하였다.
| 물 성 | PVDF | PZT-5A | PZT-5H | PMN-PT 단결정 |
| 밀도 (kg/m3) | 1780 | 7750 | 7500 | 8000 |
| 유전상수 | 12 | 1600 | 3400 | >5000 |
| 유전손실 (%) | - | 2 | 2 | <0.5 |
| 전기기계결합계수(k33)(%) | 11 | 70.5 | 75 | 93 |
| 압전변형계수(d33)(pC/N) | 30 | 374 | 593 | >2200 |
| 압전전압계수(g33)(×10-3 Vm/N) | 2 | 24.8 | 19.7 | 44 |
표 1은 실측값을 표시한 것이며, IEEE standard에 따라 공진법(resonant measurement)을 이용한 측정하였다. 또한, 전압에 따른 변형값을 직접적으로 측정하기 위해 광간섭계(interferometric measurement), LVDT를 이용하여 직접적으로 d33을 측정하는 방법들도 이용하였다. 여기서, d33은 두께 모드(Thickness)의 압전변형계수, k33은 두께모드에서의 전기기계결합계수, g33는 두께모드에서 압전전압계수를 나타낸다.
이하에서는, 상기 물성들이 압전형 패널 스피커의 성능에 미치는 영향에 대하여 설명한다.
일반적으로 압전 특성을 갖는 재료에 전계를 인가할 때 발생하는 변형량은 아래의 식 (1)로 표시될 수 있다.
ΔL=S×Lo=dij×E×Lo------------- 식 (1)
여기서,
S = 변형률
Lo = 변형전 길이 [m]
ΔL = 변형량 [m]
E = 전계 강도 [V/m]
dij = 압전변형계수 [pV/m]
을 각각 나타낸다.
상기 식 (1)로부터 압전 재료의 변위는 압전변형계수(dij)에 비례함을 알 수 있다.
상기 표 1을 참조할 때, PMN-PT 단결정의 압전변형계수(d33)가 PVDF의 약 70배 이상, PZT 세라믹의 약 4배 이상의 큰 값을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 PMN-PT 단결정을 이용한 압전형 패널 스피커는 종래의 PVDF 또는 PZT 세라믹을 이용한 동일 규격의 압전형 패널 스피커와 비교할 때 동일한 입력 전압에 대하여 4~70배 이상의 음압 증가를 얻을 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 종래의 압전형 패널 스피커보다 1/70~1/4배 이하의 낮은 전압으로 동일 크기의 음압을 얻을 수 있으므로, 소형화, 저전력화가 요구되는 모바일 기기에 유리하게 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커에 사용된 PMN-PT 단결정은, 표 1에서 알 수 있듯이 높은 전기기계결합계수를 갖기 때문에 종래의 PVDF 폴리머 및 PZT 세라믹보다 소비전력대비 에너지 효율이 향상되어 압전형 패널 스피커의 저전력화, 소형화를 가능케 하고, 노이즈에 의한 신호 왜곡을 감소시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적 실시예에 관한 것이다. 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명을 목적으로 할 뿐이고, 당업자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 다양한 변경과 수정을 가할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해되어야 한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 구조가 간단하여 제조 공정이 단순화될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 압전체를 강유전체이며 압전 특성이 우수한 압전성 단결정을 벌크 형태 또는 막 구조물 형태로 구성함으로써, 광대역의 주파수 범위와 고감도를 실현할 수 있으며, 소비전력 대비 에너지효율을 크게 향상시킬 수 있어 소비 전력의 감소, 제품의 소형화 및 노이즈에 의한 신호 왜곡의 감소를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커는 진동 패널을 투명한 재료로 사용함으로써 디스플레이와 스피커 일체형 구조를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 구조도와 A-A선 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 압전체 형상이 변화된 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 진동 패널의 형상이 변화된 실시예를 도시한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 압전체 수가 변화된 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 압전형 패널 스피커의 또 다른 실시예를 도시한 도면.
** 도면의 주요부분에 대한 설명 **
10: 압전체 12: 압전성 물질
14a, 14b: 전극 20: 진동 패널
22: 진동판 24: 전달막
26: 보호막 27: 금속막 또는 전도성 산화막
30: 단자 40: 접착제
50: 전선
Claims (13)
- 압전성 물질과 그 양면에 전극이 부착된 구조로 이루어져 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환하기 위한 압전체와, 상기 압전체의 일면에 부착되어 압전체로부터의 진동을 외부로 전달하기 위한 진동 패널을 포함하고,상기 압전성 물질은, PMN-PT(납 마그네슘 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZN-PT(납 아연 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질), PZT(납 지르코늄 티타네이트계 물질), PYN-PT(납 이터비움 나이오베이트 - 납 티타네이트계 물질) 및 PIN-PT(납 인듐 니아오베이트 - 납 티타네이트계 물질)로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나로서, 아래의 화학식 1과 화학식 2 중 어느 하나의 조성을 만족하는 압전성을 갖는 강유전성의 단결정 물질인 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.[화학식 1]s[L]-x[P]y[M]z[N]p[T][P]는 산화납(PbO, PbO2, Pb3O4)이고,[M]은 산화 마그네슘 (MgO) 또는 산화 아연(ZnO)이고,[N]은 나이오비움 옥사이드(Nb2O5)이고,[T]은 산화 티탄(TiO2)이고,[L]은 리튬 탄탈레이트(LiTaO3), 리튬나이오베이트(LiNbO3), 리튬(Li), 리튬 산화물(Li2O) 또는 리튬 카보네이트(Li2CO3)이거나, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 팔라디움(Pd), 로디움(Rh), 인디움(In), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 스트론티움(Sr), 스칸디움(Sc), 루쎄니움(Ru), 구리(Cu), 이트리움(Y) 및 이터비움(Yb)으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나의 금속 또는 그의 산화물이고,x는 0.55 보다 크거나 같고 0.65보다 작거나 같고,y는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,z는 0.09보다 크거나 같고 0.20보다 작거나 같고,p는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같고,s는 0.01보다 크거나 같고 0.1보다 작거나 같다.[화학식 2][1-x]Pb(Zn1/3,Nb2/3)-[x]PbTiO3,[1-y]Pb(Mg1/3,Nb2/3)-[y]PbTiO3[1-z]PbZrO3-[z]PbTiO3,[1-l]Pb(Yb1/2,Nb1/2)O3-lPbTiO3[1-m]Pb(In1/2,Nb1/2)O3-mPbTiO3x는 0이거나 0.01보다 크거나 0.2보다 작고,y는 0.1보다 크거나 0.4보다 작고,Z는 0.4보다 크고 0.6보다 작고,l은 0.2보다 크고 0.8보다 작고,m은 0.2보다 크고 0.8보다 작다.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전체는 압전성 물질이 벌크 형태로 제작되어 그 양면에 전극이 부착된 상태로 상기 진동 패널에 접착되는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전체는 압전성 물질이 박막 형태로 제작되어 그 양면에 전극이 부착된 상태로 상기 진동 패널에 접착되는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단결정 물질은 물리적 증착 공정 또는 유기 금속 화학적 증착 공정 중 어느 하나의 공정에 의해 전극 위에 형성된 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전체는 에폭시를 사용하여 진동 패널에 접착된 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항에 있어서,상기 진동 패널은 진동판과 진동판의 일면에 부착되어 상기 압전체에 접착되는 전달막으로 구성된 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 6 항에 있어서,상기 전달막과 이에 부착된 압전체의 전극은 하나의 금속막 또는 전도성 산화막으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 6 항에 있어서,상기 진동판은 아크릴 또는 폴리카보네이트인 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 6 항에 있어서,상기 전달막은 투명한 SiO2, 고경도의 투명한 합성수지 또는 ITO 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 6 항에 있어서,상기 진동 패널은 외부로부터의 기계적 마모를 방지하기 위한 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 10 항에 있어서,상기 보호막은 투명한 SiO2 또는 고경도의 투명한 합성수지인 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전체와 진동 패널은 스피커가 사용되는 기기에 맞춰 다양한 형상과 수를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전체의 압전성 단결정 물질은 단층으로 이루어지거나 또는 복층으로 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 압전형 패널 스피커.
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