KR20060126957A

KR20060126957A - 라우드 스피커

Info

Publication number: KR20060126957A
Application number: KR1020067007090A
Authority: KR
Inventors: 리차드 토플리스
Original assignee: 1...리미티드
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2006-12-11
Also published as: JP2007508764A; CN1864435A; EP1673962A1; GB0324051D0; WO2005041616A1; TW200524453A; US20070058827A1

Abstract

라우드 스피커는 지지부(8)를 포함하고, 상기 지지부는 전자 장치의 하우징의 일부분 및 지지부(8) 상에 장착된 다이어프램(21)일 수 있다. 구동기(1)의 양단부들 사이에 상대적인 운동을 제공하고, 동작시에 굽도록 배열된 압전식 구동기(1)는 그 단부들(11, 12) 각각에서 다이어프램(21)에 결합되어, 동작시에 다이어프램(21)을 진동시키고, 소리를 발생시킨다. 다이어프램(21)의 가장 자리에서 다이어프램(21)의 일부분(62)에 결합되는 구동기(1)의 일단부는 지지부(8)에 대하여 고정된다.

라우드 스피커, 지지부, 다이어프램, 일단부, 타단부, 구동기, 압전식 소재, 밀봉 부재

Description

라우드 스피커 {LOUDSPEAKER}

본 발명은 모바일 전화, PDA 또는 랩톱 컴퓨터와 같이 휴대 가능할 정도로 상대적으로 작은 크기의 전자 장치에서의 사용에 특히 적합한 라우드 스피커(loudspeaker)에 관한 것이다.

휴대 가능한 전자 장치에서의 사용에 대하여 적합한 라우드 스피커의 유형의 예는 널리 소유되는 국제 특허 출원 WO03/001841에 설명되어 있다. 라우드 스피커의 이러한 유형은 여기에서는 “C-윈도우 스피커”라고 언급되고, 이형(bimorph)처럼 동작하도록 구성되고, 일부분(sector)이 제거된 실린더(따라서, 단면에는 C형 모양을 구비한다)와 같은 모양을 하는 압전식 구동기인 “C-형 구동기”에 의하여 구동되는 다이어프램을 포함한다. 구동기의 일단부는 다이어프램에 부착되어 있고, 반면에 구동기의 타단부는 전자 장치의 하우징에 부착되어 있다. C-윈도우 스피커는 모바일 전화 및 PDA와 같은 다양한 제품들의 하우징 내의 패널이 라우드 스피커처럼 구동되도록 하고, 이하의 장점을 제공한다.

스피커는 매우 낮은 프로파일이어서, 제품 내부에 많은 공간을 차지하지 않는다.

C-형 구동기는 전기적으로 축전기처럼 보이고, 전력을 거의 소모하지 않는 다.

모바일 전화와 같이 표시 장치를 사용하는 제품들에 대하여, 다이어프램은 LCD를 보호하는 데, 현재 사용되는 폴리카르보네이트(polycarbonate) 화면들일 수 있다.

그러한 라우드 스피커의 사용은 제품으로 하여금 물 및 먼지에 대하여 더욱 효과적으로 밀봉될 수 있도록 한다.

발생된 소리는 흩어지고, 이에 따라, 만약 귀와 근접하게 큰 볼륨에서 사용될 경우, 청각 손상을 막는다.

소리 품질은 동등한 크기의 스피커보다 우월하다.

스피커의 부분 및 구조는 단순하며, 전통적인 스피커 이상으로 비용 장점을 잠재적으로 산출한다.

그러나, 압전식 구동기를 사용하는 C-윈도우 스피커 및 다른 라우드 스피커들은 제조 과정에서, 이하에서와 같이 많은 문제점을 노출한다. 특히, 보이스-코일에 의하여 구동되는 통상적인 라우드 스피커들은 독립된 것이고, 단순한 아교(glueing) 또는 기계적인 고정 작업에 의하여 전자 장치(모바일 전화와 같은)의 하우징에 장착될 수 있다. 또한, 그러한 보이스-코일 라우드 스피커는 제품으로 조립되기 전에 시험될 수 있다. 반면에, C-윈도우 스피커와 같은 압전식 구동기를 사용하는 라우드 스피커는 다이어프램 가장자리 및 구동기의 고정 단부 모두가 하우징에 고정되어야 하기 때문에, 제품으로의 조립을 위한 더욱 복잡한 과정을 필요로 한다. 또한, 라우드 스피커는 케이스 워크(casework)에 고정되어야 스피커로서 동작하기 때문에, 사전에 시험될 수는 없다.

C-윈도우 스피커와 압전식 구동기를 사용하는 다른 라우드 스피커와 관련된 부차적인 문제는 예를 들어서, 만약 다이어프램이 우연히 외부 물체에 의하여 찔리는 또는 밀리는 경우와 같이, 구동기가 사용중의 과도한 응력에 취약하다는 점이다. 양단부가 다이어프램 및 케이스 워크에 각각 고정되어 있으므로, 다이어프램이 케이스 워크에 대하여 움직이게 되는 경우, 구동기에 과도한 응력을 가하여, 기계적인 파괴를 초래할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따르면,

지지부와,

지지부 상에 장착된 다이어프램과,

동작시에는 구동기의 양단부 사이의 상대적인 운동을 제공하도록 배열된 압전식 구동기를 포함하고, 구동기의 상기 각각의 단부는 다이어프램에 결합되어 있어, 구동기의 동작시에 다이어프램을 진동시키는 라우드 스피커가 제공된다.

라우드 스피커에 대한 이러한 배열은 여전히 구동기로 하여금 다이어프램을 진동시켜서 소리를 발생시키면서 조립체에 장점들을 제공한다. 상세하게는, 구동기의 각 단부가 다이어프램에 결합된 결과로, 지지부에 조립체를 장착시키는 마지막 단계와는 별도로 다이어프램 및 구동기로 구성된 조립체를 제조하는 것이 가능하다. 이에 따라, 라우드 스피커 조립체의 제조는 압전식 소재의 조작 및 프로세싱에 특별한 전문기술을 가진 제1 성분 제조자에 의하여 행해질 수도 있다. 그리고 나서, 라우드 스피커 조립체는 조립체를 지지부에 장착하는 다른 제조자에게 공급될 수 있다. 압전식 구동기를 직접 지지부에 결합하는 것이 필수적이지는 않으므로, 이는 압전식 소재의 결합에서 특별한 전문 기술이 없어도 용이하게 이루어진다. 이러한 장점들은 지지부가 전자 장치의 하우징의 일부인 곳에서 특히 느껴진다. 그러한 경우에, 전자 장치의 제조자는 전형적으로 많은 다른 유형의 성분들을 조립하고 있고, 가령, 기능적인 부속 조립체를 하우징 내로 넣음으로써, 단순한 구조를 원한다. 조립체는 압전식 구동기를 하우징에 고정할 필요 없이 장착될 수 있기 때문에, 본 발명은 하우징 내로 일체화된 라우드 스피커에 관한 요구 사항을 만족한다.

라우드 스피커 조립체는 지지부와는 별도로 제공될 수 있기 때문에, 본 발명의 제2 실시예에 따르면,

다이어프램과,

동작시에는 구동기의 양단부 사이의 상대적인 운동을 제공하도록 배열된 압전식 구동기를 포함하고, 상기의 각각의 단부는 다이어프램에 결합되어, 구동기의 동작시에 다이어프램을 진동시키는 라우드 스피커 조립체가 제공된다.[청구항 19]

바람직하게는, 다이어프램은 지지부에 대하여 고정된 구동기의 일단부에 결합된 다이어프램의 일부분과 함께 지지부에 결합된다.

이 경우에, 구동기의 일단부는 지지부에 관하여 고정되어 결합되는 다이어프램의 일부분에 의하여, 효과적으로 고정된다. 따라서, 구동기의 타단부는 구동기의 동작시에 자유롭게 움직이고, 이에 따라 다이어프램의 진동을 구동한다. 구동기의 일단부는 효과적으로 고정되고, 타단부가 효과적으로 자유로우므로, 이러한 배열에서, 압전식 구동기는 구동기 그 자체가 마치 지지부에 직접 결합된 것처럼, 다이어프램의 움직임을 제공한다.

지지부에 관하여, 다이어프램의 일부분을 고정하는 것은 가령, 지지부에 직접 결합되는 다이어프램의 일부분에 의하여, 직접 이루어질 수 있고, 또는 가령, 구동기의 일단부에 결합된 그리고 또한, 구동기와는 분리된 다이어프램의 다른 일부에 결합된 강성 브리지 요소를 더 포함하는 라우드 스피커에 의하여, 간접적으로 이루어질 수도 있으며, 한편, 다이어프램의 또 다른 일부는 지지부에 결합된다.

전형적으로, 효과적으로 고정된 구동기의 일단부는 다이어프램의 가장 자리에 결합된다. 이에 따라, 구동기의 타단부는 다이어프램의 진동을 구동하기 위하여, 가장 자리 내부의 다이어프램에 결합된다.

유리하게는, 다이어프램은 구동기의 단부들에 결합된 다이어프램의 일부분들을 분리하는 개구를 구비한다. 개구가 없는 경우에 비교할 때, 개구는 움직임에 대한 다이어프램의 저항을 감소시키는 장점을 구비한다. 이는 라우드 스피커의 성능을 개선한다.

라우드 스피커는 다이어프램과 다이어프램의 일부분의 둘레 주위에서 연장하는 지지부 사이의 밀봉 부재를 더 포함한다. 이 경우, 구동기의 일단부는 밀봉 부재의 외부에서 다이어프램의 일부분에 결합되고, 구동기의 대향 단부는 밀봉 부재와 인접한 또는 내부에서 다이어프램의 일부분에 결합된다.

유리하게는, 구동기는 양단부 사이의 길이보다 횡 방향 길이 면에서 더 길다. 그러한 상대적으로 긴 횡 방향 길이는 두 가지 장점들을 구비한다. 우선, 그것은 연결 강도를 개선하는 압전식 구동기와 다이어프램 사이의 연결의 뻣뻣함을 증가시킨다. 둘째로, 그것은 양단부 사이에 주어진 길이를 구비하는 압전식 구동기에 의해 작용될 수 있는 힘을 증가시킨다.

유리하게는, 라우드 스피커는 구동기의 상기 일단부에 인접한 다이어프램에 결합되고, 구동기의 대향 단부에 인접한 위치로 연장하여, 구동기의 대향 단부에 결합된 다이어프램의 가동부(moveable portion)의 움직임을 제한하는 적어도 하나의 정지 부재(stop member)를 더 포함한다. 상기 정지 부재는 구동기를 손상시킬 수 있는 움직임의 정도를 막는 이점을 구비한다. 정지 부재가 다이어프램 그 자체에 결합될 때, 이는 상기에 논의된 바와 같이, 압전식 구동기가 다이어프램에 결합됨으로써, 이루어지는 것과 같은 상응하는 장점을 발생시킨다.

본 발명은 곡선 가령, C-윈도우 스피커라고 언급되는 상기에 설명된 라우드 스피커의 유형에서와 같은 원의 섹터(sector)의 형태로 양단부들 사이에서 연장하는 구동기에 대한 특별한 장점과 함께 적용될 수 있다. 반면에, 본 발명은 다른 형태의, 가령, 직선형의 압전식 구동기에 동등하게 적용될 수 있다.

도1은 층을 이루고 있는 구조의 상세도를 포함하는 C-형 구동기의 사시도이다.

도2는 도1의 구동기를 이용한 라우드 스피커 조립체의 개략 측면도이다.

도3은 라우드 스피커 조립체의 사시도이다.

도4는 도3의 라우드 스피커 조립체 부분의 상세한 사시도이다.

도5는 라우드 스피커를 형성하기 위하여, 지지부 내에 장착된 라우드 스피커 조립체의 단면도이다.

도6은 라우드 스피커 내의 다이어프램의 정적 변형을 도시한다.

도7은 기본 공진 주파수에서의 라우드 스피커 내의 다이어프램의 변위를 도시한다.

도8은 제1 조화 공진 주파수에서의 라우드 스피커 내의 다이어프램의 변위를 도시한다.

도9는 또 다른 라우드 스피커의 사시도이다.

C-윈도우 스피커를 제공하기 위하여, C-형 구동기를 사용한 유형의 발명의 실시예가 우선 설명될 것이다.

도1은 C-형 구동기(1)를 도시한다. 구동기(1)는 양전극들(4, 5) 사이에 배열된 압전식 소재의 양층들(2, 3)을 포함하는 이형 벤더 구조(bimorph bender construction)를 구비한다. 압전식 소재의 층들(2, 3)은 바람직하게는 PZT와 같은 압전식 세라믹이다. 압전식 소재의 층들(2, 3)은 전극들(4, 5)을 가로지르는 전압의 인가에 의한 동작이 구동기(1)의 굽힘을 일으키도록 대향하여 세워져 있다. 구동기(1)는 양단부들(11, 12) 사이에서 곡선으로 상세하게는 이 경우, 완전한 원의 약 3/4의 원의 섹터로, 연장한다. 이에 따라, 동작시의 구동기(1)의 굽힘은 회전 성분을 포함하는 양단부들(11, 12)의 상대적인 움직임을 일으킨다.

도2는 구동기(1)가 다이어프램(21)에 결합되어 소리를 발생시키는 C-윈도우라고 언급되는 상기에 설명된 유형의 라우드 스피커(2)에서 구동기(1)의 동작을 도시하는 개략 선도이다. 구동기(1)의 일단부(11)는 지지부(8)에 결합되어 있고 따라서, 고정되어 있다. 구동기(1)의 대향 단부(12)는 다이어프램(21)에 단단하게 결합되어 있다. 동작화 될 때, 구동기(1)의 대향 단부(12)는 고정된 일단부(11)에 대하여 회전하고, 이에 따라, 화살표(23)에 의하여 개략적으로 도시된 바와 같이, 다이어프램(21)을 회전시킨다. (실제로는 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 다이어프램의 영역에 걸쳐, 다이어프램(21)의 변위에는 약간의 변동이 있다.) 이러한 방법으로, 구동기(1)는 소리를 발생시키기 위하여 다이어프램(21)을 진동시키는 데에 사용된다.

구동기(1)는 횡 방향의 길이가 양단부(11, 12) 사이의 길이보다 더 크다는 점에서 길게 뻗어있다(elongate). 이는 구동기(1)와 다이어프램(21) 사이의 결합의 강성을 증가시키고, 또한 양단부들(11, 12) 사이에 주어진 길이를 구비하는 구동기(1)에 대하여 작용되는 힘을 증가시킨다.

도3 및 도4는 다이어프램(21)에 결합되는 구동기(1)를 포함하는 라우드 스피커 조립체(40)를 도시한다. 이 라우드 스피커 조립체(40)에서는, 다이어프램(21)은 투명하고, 모바일 전화와 같은 전자 장치의 LCD 화면에 대한 보호층을 형성한다. 도3 및 도4의 다이어프램(21)의 최상부 측면이 LCD 화면(도시되지 않음)을 향하고 있고, 도3 및 도4의 다이어프램(21)의 최하부 측면이 외향으로 향하고 있는 상태의 라우드 스피커 조립체(40).

구동기(1)는 양단부(11, 12)에서 다이어프램(21)의 다른 부분들에 적절한 접착제에 의하여 결합되어 있다. 구동기(1)의 일단부(12)는 다이어프램(21)의 가장 자리에서 다이어프램(21)의 일부분(62)에 직접 결합되어 있다. 사용 중에는 이러한 일단부(12)는 효과적으로 고정된다. 상기 단부(12)는 구동기(1)의 측면 표면에 의하여 다이어프램(21)에 결합된다. 그 결과로, 구동기(1)는 고정 단부(12)로부터 처음에는 다이어프램(21)의 중앙부(66)의 외향으로, 그리고 나서, 고정 단부(12) 위의 루프 내에서 연장한다. 다이어프램(21)을 향하는 구동기(1)의 단부(12)의 단부 표면과 비교하여, 이 배향은 긴 구동기(1)의 사용을 허용하고, 동작시에 구동기(1)의 변위에 의하여 발생하는 고정 단부(12)와 다이어프램 사이의 커플링에 대한 응력을 감소시킨다.

구동기(1)의 대향 단부(11)는 스페이서(spacer)(61)를 경유하여, 다이어프램(21)의 중앙부(66)에 간접적으로 결합된다. 사용 중에는, 이 대향 단부(11)는 소리를 발생시키기 위하여, 다이어프램(21)의 진동을 구동하기에 효과적으로 자유롭고, 가동적(movable)이다. 구동기(1)의 자유 단부(11)의 단부 표면은 다이어프램(21)을 바라보고, 이에 따라, 구동기의 단부(11)의 모든 회전 운동은 다이어프램(21)에 대하여 직각 방향에 있다.

다이어프램(21)은 구동기(1)가 결합되는 부분들(62, 66) 사이에 배치되고 그들을 분리하는 슬릿과 같은 모양의 개구(63)를 구비한다. 따라서, 다이어프램(21)의 부분(62)은 본질적으로 다이어프램(21)의 코너(64, 65)에서 다이어프램(21)의 중앙부(66)에 연결된다. 이는 구동기(1)에 의하여 구동되는 운동에 대한 다이어프 램(21)의 저항을 감소시킨다. 개구(63)의 부재시, 부분들(62, 66) 사이의 다이어프램(21)의 소재는 다이어프램(21)의 운동을 구속할 것이다.

다이어프램(21)은 중앙부(66)의 둘레 주위에 연장하는 밀봉 부재(67)를 구비한다. 밀봉 부재(67)는 도3 및 도4의 다이어프램(21)의 최하부 표면 상에 있고, 도3에서 점선의 윤곽에서 도시된다. 이에 따라, 구동기(1)의 고정 단부(12)는 밀봉 부재(67) 외부에서 다이어프램(21)에 결합되고, 구동기의 자유 단부(11)는 밀봉 부재(67)에 인접한 또는 내부에서 결합된다.

도5에 도시된 바와 같이, 다이어프램 조립체(40)는 지지부(8)에 장착되어, 라우드 스피커를 형성한다. 지지부(8)는 모바일 전화와 같은 전자 장치의 하우징의 일부이다. 지지부(8)는 다이어프램(21)이 정렬되어 있는 개구(81)를 구비한다. 개구(8)는 다이어프램(21)의 중앙부(66)가 개구(81)의 둘레의 가장 자리에 겹치도록 크기가 정해진다. 개구(81)의 둘레 가장 자리 주위에서, 지지부는 지지부(8) 내부로 함몰된 시트(seat)(82)와 함께 형성된다. 밀봉 부재(67)는 선반 상에 설치되고, 적절한 접착제에 의하여 그것에 결합된다. 이러한 방법으로 밀봉 부재(67)는 다이어프램(21)과 지지부(8) 사이에 밀봉한다. 밀봉 부재(67)는 유연해서, 다이어프램(21)의 중앙부(66)는 구동기(1)에 의하여 구동될 때, 자유롭게 움직인다.

구동기(1)의 고정 단부(12)에 결합되는 다이어프램(21)의 부분(62)은 적절한 접착제에 의하여 지지부(8) 내에 형성되는 선반(83)에 직접 결합된다. 이러한 수단에 의하여, 구동기(1)의 고정 단부(12)는 효과적으로 지지부(8)에 고정된다. 이는 구동기(1)가 다이어프램(21)을 회전시키고, 진동시킬 수 있는 좋은 반작용을 제 공한다. 지지부(8) 및 다이어프램(21)에 결합된 영역이 다이어프램(21)의 코너(64, 65)에 이어져 있어, 이는 다이어프램(21)을 뻣뻣하게 하고, 그 운동을 감소시키는 효과를 구비한다. 그러나, 이 효과는 매우 작고, 구동기(1)의 크기의 선택에 의하여 상쇄될 수 있다.

라우드 스피커 조립체(40)는 지지부(8)에 라우드 스피커 조립체를 장착하는 최종 단계 이전에, 단일 기능 유닛으로서 제조될 수 있다. 이는 라우드 스피커 조립체(40)가 독립적으로 가령, 압전식 소재의 분야에서 특별한 전문 기술을 지닌 제조자에 의하여 제조될 수 있고, 어떤 형태의 성능시험을 즉시 착수할 수 있는 것과 같이, 제조 면에서 유리하다.

지지부의 내부 상에 라우드 스피커 조립체(40)를 위치시키고, 다이어프램(21)의 일부분(62)과 밀봉 부재(67)를 지지부(8)에 결합하는 것은 간단하므로, 라우드 스피커 조립체(40)의 지지부(8)에 대한 순차적인 장착은 단순한 제조 작업이다. 한 실용적인 장착 방법은 유연성 있는 실리콘의 비드(bead)를 시트(82) 주위 및 선반(83)을 따라 분배하는 것이다. 이 영역 내에서 결합선을 더욱 가늘게 함으로써, 이 영역은 지지부(8)에 훨씬 더 뻣뻣하게 결합될 것이다. 따라서, 지지부(8) 내부로의 전체의 장착 과정은 한 소재를 지지부(8) 상에 분배하는 단계 및 라우드 스피커 조립체(40)를 적절하게 압축하는 단계를 수반할 수 있다. 이는 조립 작업을 그러한 제품들의 조립체에서 현재 사용되는 작업과 매우 유사하게 만든다. 상세하게는 다이어프램(21)을 지지부(8)에 장착한 다음, 구동기(1)를 다이어프램(21)과 지지부(8) 모두에 결합시킬 필요가 없다.

밀봉 부재(67)의 특성이 설명될 것이다. 밀봉 부재(67)의 주목적은 다이어프램의 운동을 구속하지 않는 소재의 완전 가요성인 조각이 적절한 밀봉으로서 역할을 하는 것이다. 그러나, 약간의 감쇠를 제공하는 소재를 사용하는 것이 유리하다. 이는 라우드 스피커의 주파수 응답의 평탄도를 개선하기 때문이다. 밀봉 부재(67)의 소재는 높은 유연성(낮은 뻣뻣함)을 구비한 발포 탄성 중합체, 가령, 폴리우레탄 폼일 수 있다. 가령, 밀봉 부재(67)의 소재의 압축력 변형(Compression Force Deflection)은 바람직하게는 25 내지 500 kPa, 더 바람직하게는 100 내지 300 kPa (0.2 inch/min 변형률 및 25% 변형에서 측정됨)의 범위에 있다. 쇼어 A 규모의 듀로미터 경도(The Durometer Hardness on the Shore "A" scale)는 바람직하게는 8 내지 45의 범위, 더욱 바람직하게는 약 25이다.

밀봉 부재(67)에 대한 적절한 소재의 예는 바람직하게는 480 kg/m³의 밀도, 0.8 mm의 두께 및 173 kPa, 쇼어 "A" 경도 25의 전형적인 압축력 변형을 구비한 고밀도 등급인 폴리우레탄 폼, 가령, PORON 4701-40 Soft와 같이 로저스사(Rogers Corporation)에 의하여 PORON(등록상표)이라는 이름으로 공급되는 폼이다.

도4에 도시된 바와 같이, 라우드 스피커 조립체(40)는 또한 두 개의 동일한 정지 부재들(71, 75)을 구비한다. 정지 부재(71)의 일단부(73)는 구동기의 고정 단부(12)에 인접한 다이어프램(2)의 일부분(62)에 결합된다. 정지 부재(71)의 타단부(72)는 다이어프램(21)에 겹치는 구동기의 자유 단부(11)에 인접한 위치로 연장한다. 정지 부재(71)는 정지 부재(71)와 다이어프램(21) 사이의 갭이 있도록 모 양이 이루어진다. 갭은 정상 동작 과정에서 부분들의 상대적인 운동을 허용하지만, 다이어프램(21)이 우연한 외부 변형(도47에서 외부로부터 또는 상향으로)을 겪을 때, 이동을 제한하도록 설계되어 있어, 이에 따라, 구동기(1)에 대한 손상의 가능성을 줄인다. 정지 부재(71, 75)들은 다이어프램(21)에 결합될 때, 지지부(8)에 장착되기 전에, 라우드 스피커 조립체(40)의 부분으로서 제조될 수 있다. 이는 라우드 스피커를 조립하는 복잡도를 최소화하고, 정지 부재들(71, 75)을 조립하는 과정에서 공차 문제를 제거한다.

소리의 발생에 다이어프램(21)의 진동이 설명될 것이다. 도2가 이해에 유용하더라도, 실제로는 다이어프램(21)의 운동은 더 복잡하다.

처음의 이해를 위하여, 밀봉 부재(67)는 다이어프램(21)이 도2에 도시된 방법으로 움직이는 것을 정적으로 방지하는 효과를 구비한다는 점에 주목한다. 도6은 유한 요소 해석(FEA)의 결과를 도시하고, 구동기(1)는 인가된 전압에 대한 응답으로 정적으로 변형하였다. 도6은 구동기(1), 다이어프램(21) 및 최대 정적 변위(32)의 위치를 도시한다. 다이어프램(21)의 변위는 명확성을 위하여, 그 영역에 대하여 상대적으로 과장되었다.

더욱이, 실제로, 다이어프램(21)의 정적 변위는 가청 주파수에서의 다이어프램(21)의 변위와 거의 관계가 없다. 다이어프램(21)에 대하여 사용되는 소재, 그것의 뻣뻣함 및 밀도는 다이어프램(21)의 공진 주파수를 결정한다. 대부분의 응용에 대하여, 다이어프램(21)의 소재 특성들은 다이어프램이 관심 주파수에서의 제1 공진 주파수보다 높은 주파수에서 동작하도록 하는 것이다. 공진 주파수(그리고 상세하게는 기본 주파수)는 또한 지지부(8) 내부에서 다이어프램(21)의 후방의 공기의 부피에 의하여 영향을 받는다. 이는 시스템에 대한 뻣뻣함을 더하기 때문이다.

도7은 전형적인 다이어프램(21)이 1 mm 두께의 폴리 카르보네이트로부터 만들어진 44mm x 71 mm의 크기의 다이어프램의 특별한 경우에서, 기본 공진 주파수에서 모바일 전화 내의 LCD 화면을 보호하기 위하여 현재 사용되는 동일한 소재를 어떻게 이동하는지를 도시하는 FEA이다. 공기 뻣뻣함이 더해지지 않고, 이러한 공진은 약 380 헤르츠에서 일어난다. 최대 양의 변위(33)는 도6에 도시된 정적인 경우와는 다른 위치에 있다.

반면에, 도8은 도7과 동일한 조건에 대하여, 다이어프램(21)의 제1 조파의 FEA 결과를 도시한다. 이는 약 650 헤르츠에서 일어난다. 그 해석은 최대 양의 변위(51) 및 최대 음의 변위(52)를 모두 도시한다. 이는 이 주파수에서 다이어프램(21)이 강체로서 더 이상 움직이지 않고 있다는 점을 도시한다. 다이어프램(21)은 “파손되었다고” 한다. 따라서, 관심 가청 영역에서는 다이어프램(21)이 "파손되고", 강체로서 움직이지 않을 가능성이 높다.

이는 몇 가지를 암시한다.

제1 조화 공진 주파수 이상에서는, 다이어프램 후방에서 스프링으로서의 역할을 하는 공기의 부피가 훨씬 덜 중요해진다. 왜냐하면, 다이어프램은 일치된 위상으로 움직이지 않기 때문이다. 공기는 부피가 변화하도록 요구받고 있는 것이 아니라, 단순히 제품 내부에서 한 곳으로부터 또 다른 곳으로 이동하는 것에 불과 하다.

공진 상태에서, 다이어프램의 진폭이 증가하고, 이에 따라, 소리 출력을 최대화한다.

구동기는 다이어프램의 일단부 상에 작용하기만 해도 무방하다. 왜냐하면, 에너지는 구동기로부터 다이어프램을 지나 이동하기 때문이다.

주파수 응답은 피스톤처럼 동작하는 스피커만큼 평탄하지 않다. 그러나, 그 크기에 대하여, 그것은 더 낮은 주파수에서 동작하고, 유사한 크기의 통상적인 보이스 코일 스피커들에 대한 주파수 응답의 상당한 평탄도를 구비한다.

다이어프램(21)의 소재는 이러한 점을 염두하고 선택된다. 소재의 선택에 있어서, 상당한 융통성이 있는데, 하나의 바람직한 선택 사항은 1 mm 두께의 폴리 카르보네이트이다.

도9는 굽은 것보다는 직선형의 구동기(91)의 대체 형태를 구비한 라우드 스피커를 도시한다. 일반적으로, 이 라우드 스피커는 이하의 것을 제외하고는 도1에서 도시된 라우드 스피커와 동일한 배열 및 동작을 구비한다.

구동기(91)는 일단부(92)에서 브리지 요소(95)에 결합되고, 타단부(94)에서는 스페이서(93)를 경유하여 다이어프램(21)에 결합된다. 이 브리지 요소(95)는 또한 구동기(91)로부터 분리된, 상세하게는, 밀봉 부재(67) 외부에서 다이어프램(21)의 가장 자리에 배열된 다이어프램(21)의 다른 부분들(96, 97)에 결합된다. 다이어프램(21)은 음영(shading)(98)에 의하여 도시된 위치에서 지지부(8)에 결합된 다이어프램(21)의 다른 부분들(96, 97)에 의하여 그리고, 음영(99)에 의하여 도 시된 바와 같이 지지부(8)에 결합된 밀봉 부재(67)에 의하여, 지지부(8)에 장착된다. 브리지 요소(95)는 구동기(91)에 의하여 움직이지 않는다는 점에서 강성이다. 이에 따라, 브리지 요소(95)는 지지부(8)에 간접적으로 결합하고, 구동기(91)의 일단부(94) 및 그에 결합되는 다이어프램의 일부분을 고정하는 효과를 구비한다.

Claims

지지부와,

지지부 상에 장착된 다이어프램과,

동작시에는 구동기의 양단부 사이의 상대적인 운동을 제공하도록 배열된 압전식 구동기를 포함하고, 구동기의 상기 각각의 단부는 다이어프램에 결합되어 있어, 구동기의 동작시에 다이어프램을 진동시키는 라우드 스피커.
제1항에 있어서, 다이어프램은 지지부에 대하여 고정되는 구동기의 일단부에 결합된 다이어프램의 일부분과 함께 지지부에 장착되는 라우드 스피커.
제2항에 있어서, 구동기의 일단부는 다이어프램의 가장 자리에서 다이어프램의 일부분에 결합된 라우드 스피커.
제2항 또는 제3항에 있어서, 다이어프램은 구동기의 각 단부들에 결합된 다이어프램의 일부분들을 분리하는 개구를 구비하는 라우드 스피커.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다이어프램과 다이어프램의 일부분의 둘레 주위에서 연장하는 지지부 사이에 밀봉 부재를 더 포함하고, 구동기의 일단부는 밀봉 부재 외부에서 다이어프램의 일부분에 결합되고, 구동기의 대향 단 부는 밀봉 부재에 인접한 또는 내부에서 다이어프램의 일부분에 결합되는 라우드 스피커.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 양단부 사이의 길이보다 횡 방향의 길이가 더 긴 라우드 스피커.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 대향 단부에 결합된 다이어프램의 일부분의 운동을 제한하기 위하여, 구동기의 상기 일단부에 인접한 다이어프램에 결합되고, 구동기의 상기 대향 단부에 인접한 위치로 연장하는 적어도 하나의 정지 부재를 더 포함하는 라우드 스피커.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 일단부에 결합되는 다이어프램의 일부분은 지지부에 직접 결합됨으로써, 지지부에 대하여 고정되는 라우드 스피커.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 일단부에 결합되고, 또한 구동기로부터 분리된 다이어프램의 다른 일부분에 결합되는 강성 브리지 요소를 더 포함하고, 구동기의 일단부에 결합된 다이어프램의 일부분은 지지부에 결합된 다이어프램의 다른 일부분에 의하여 지지부에 대하여 고정되는 라우드 스피커.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동기는 양단부 사이에서 곡선으로 연장하는 라우드 스피커.
제10항에 있어서, 상기 곡선은 원의 섹터인 라우드 스피커.
제10항 또는 제11항에 있어서, 구동기의 대향 단부는 다이어프램을 향하는 단부 표면을 구비하는 라우드 스피커.
제12항에 있어서, 구동기의 상기 대향 단부는 스페이서에 의하여 다이어프램에 간접적으로 결합되는 라우드 스피커.
제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 일단부는 구동기의 측면 표면에 의하여 다이어프램에 직접 결합되고, 구동기는 상기 일단부 위의 루프 내의 상기 일단부로부터 연장하는 라우드 스피커.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 직선형인 라우드 스피커.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 벤더 구조를 구비하는 라우드 스피커.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 세라믹 압전식 소재를 포함하는 라우드 스피커.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 지지부는 전자 장치의 하우징의 일부분인 라우드 스피커.
다이어프램과,

동작시에는 구동기의 양단부 사이의 상대적인 운동을 제공하도록 배열된 압전식 구동기를 포함하고, 상기의 각각의 단부는 구동기의 동작시에 다이어프램을 진동시키기 위하여 다이어프램에 결합되는 라우드 스피커 조립체.
제19항에 있어서, 구동기의 일단부는 다이어프램의 가장 자리에서 다이어프램의 일부분에 결합되는 라우드 스피커.
제19항 또는 제20항에 있어서, 다이어프램은 구동기의 각 단부들에 결합된 다이어프램의 일부분들을 분리하는 개구를 구비하는 라우드 스피커.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 다이어프램과 다이어프램의 일부분의 둘레 주위에서 연장하는 지지부 사이에 밀봉 부재를 더 포함하고, 구동기의 일단부는 밀봉 부재 외부에서 다이어프램의 일부분에 결합되고, 구동기의 대향 단부는 밀봉 부재의 인접한 또는 내부에서 다이어프램의 일부분에 결합된 라우드 스피커.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 양단부 사이의 길이보다 횡 방향의 길이가 더 긴 라우드 스피커.
제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 대향 단부에 결합된 다이어프램의 일부분의 운동을 제한하기 위하여, 구동기의 상기 일단부에 인접한 다이어프램에 결합되고, 구동기의 상기 대향 단부에 인접한 위치로 연장하는 적어도 하나의 정지 부재를 더 포함하는 라우드 스피커.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 일단부에 결합되고, 또한 구동기로부터 분리된 다이어프램의 다른 일부분에 결합된 강성 브리지 요소를 더 포함하는 라우드 스피커.
제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 양단부들 사이에서 곡선으로 연장하는 라우드 스피커.
제26항에 있어서, 상기 곡선은 원의 섹터인 라우드 스피커.
제26항 또는 제27항에 있어서, 구동기의 대향 단부는 다이어프램을 향하는 단부 표면을 구비하는 라우드 스피커.
제28항에 있어서, 구동기의 상기 대향 단부는 스페이서에 의하여, 다이어프램에 간접적으로 결합된 라우드 스피커.
제19항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기의 일단부는 구동기의 측면 표면에 의하여 다이어프램에 직접 결합되고, 구동기는 상기 일단부 위의 루프 내의 상기 일단부로부터 연장하는 라우드 스피커.
제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 직선형인 라우드 스피커.
제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 벤더 구조를 구비하는 라우드 스피커.
제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 구동기는 세라믹 압전식 소재를 포함하는 라우드 스피커.