KR20070121169A - 스피커 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스피커 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 전자기력에 의하여 입력된 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 제1진동판과, 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 제2진동판과, 상기 제1진동판 및 상기 제2진동판을 수용하며 상기 제1진동판에서 발생하는 음향 에너지를 상기 제2진동판에 전달하는 연결부를 포함하는 스피커를 제공한다.

스피커, 변환

Description

스피커 및 그 제어방법{Speaker and method for controlling the same}

도 1은 종래의 스피커를 개략적으로 도시한 단면도

도 2는 도 1의 스피커가 티브이에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 정면도

도 3은 종래의 스피커의 설치 구조의 일예를 개략적으로 도시한 단면도

도 4는 종래의 스피커의 설치 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도

도 5는 본 발명에 따른 스피커의 실시예를 개략적으로 도시한 단면도

도 6은 본 발명에 따른 스피커의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 티브이 3 : 스피커

20 : 제1진동판 30, 82 : 에지(edge)

42 : 보빈(bobbin) 44 : 보이스코일(voice coil)

52 : 상부 플레이트 54 : 하부 플레이트

56 : 영구자석 60 : 댐퍼

72 : 연결부 80 : 제2진동판

본 발명은 스피커 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 슬림한 디자인을 만족하면서도 음질의 열화를 방지할 수 있는 스피커 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스피커 및 그 제어방법은 한정되지는 않으나 특히 티브이(TV)와 같은 디스플레이 장치에 사용되는 것이 적합하다.

일반적으로 스피커는 전기적인 신호를 진동판의 진동으로 변환하여 공기에 소밀파를 발생시킴으로써, 음파를 발생시키는 음향기기를 말한다. 이러한 스피커는 진동판이 놓이는 위치, 진동판의 형상, 전기신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법 등에 따라 여러가지 종류로 분류할 수 있다. 이중에서 특히 티브이와 같은 디스플레이장치에 쓰이는 스피커는 진동판이 공기중에 직접 놓이는 복사형 스피커로서, 영구자석에 의해 형성된 자기장 내에 위치하는 코일에 음성신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용하는 것이 일반적이다.

도 1을 참조하여, 종래 스피커의 일반적인 구조를 설명하면 다음과 같다.

스피커(3)는 크게 전기 신호를 운동에너지로 변환하는 에너지 변환부(40, 50)와, 상기 에너지 변환부(40, 50)에서 발생하는 운동 에너지를 음향 에너지로 변환하는 진동판(20)을 포함하여 구성된다.

에너지 변환부는 고정부(50)와, 재생하려는 음향에 대응하는 전자기력에 의하여 상기 고정부(50)에 대하여 상대 운동하는 운동부(40)로 구성된다, 그리고, 상기 운동부(40)에는 진동판(20)이 연결되어, 상기 진동판(20)의 진동에 의하여 음향을 재생하게 된다.

상세히 설명하면, 베이스 프레임(70)의 소정 위치에 고정부(50)가 지지된다. 상기 고정부(50)는 영구자석(56)을 포함하여 구성되며, 상기 영구자석(56)의 상부와 하부에는 각각 상부 플레이트(52)와 하부 플레이트(54)가 구비되어 상기 영구자석(56)에서 발생하는 자속이 집중되도록 하는 것이 일반적이다. 운동부(40)는 일반적으로 보이스 코일 어셈블리라고 칭해지며, 보빈(42)과, 상기 보빈(42)에 감기는 보이스코일(44)을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 보빈(42)에는 진동판(20)이 연결되게 된다.

한편, 베이스 프레임(70)과 보빈(42)의 사이에는 댐퍼(60)가 연결되어, 상기 보빈(42)을 탄력 지지하게 된다. 또한, 진동판(20)의 일측은 보빈(42)에 연결되며 타측은 베이스 프레임(70)에 연결되는데, 상기 보빈(42)과 상기 베이스 프레임(70)의 연결 부위에는 탄성지지부(30)(이하 "에지(edge)"라 함)가 구비되는 것이 일반적이다.

상술한 스피커의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

보이스코일(44)에 전류를 인가하면 영구자석(56)이 형성하는 자기장 내에서 코일에 유도력이 발생하여 보이스코일(44)이 전후방향으로 운동하며, 상기 보이스코일(44)에 연결된 보빈(42)도 같이 전후방향으로 운동하게 된다. 이에 따라, 상기 보빈(42)에 연결된 진동판(20)도 전후방향으로 피스톤 운동 즉 진동하게 된다. 즉, 진동판(20)이 보이스코일(44) 및 보빈(42)과 연동하여 전후방향으로 진동함으로써 인접한 공기를 진동시켜 음파를 발생시켜, 상기 보이스코일(44)에 전기적 신호의 형태로 인가된 음향을 실질적으로 재생시키게 된다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 스피커가 티브이와 같은 디스플레이 장치에 설치되는 경우에는 소형화 및 슬림화가 필요하다. 왜냐하면, 티브이(1)에 스피커(3)를 설치할 수 있는 공간에 제약이 있기 때문이다. 근래에는 디스플레이 장치 전체의 디자인이 소비자의 선호도의 큰 비중을 차지하고 있기 때문에, 티브이 화면부(12) 이외의 스피커(3) 등과 같은 가시적인 부분을 슬림화 및 소형화하여 디자인의 자유도를 높이는 경향이다. 따라서, 스피커의 소형화 및 슬림화가 더욱 필요한 실정이다.

그런데, 스피커를 소형화 및 슬림화하면 스피커의 음향 재생 능력이 한계가 있다는 문제가 있다. 왜냐하면, 일반적인 스피커의 경우에 전자기력이 보빈을 통해 진동판에 전달되므로, 보빈의 피스톤 운동방향 즉 에너지 변환부에 수직 방향으로 소리의 방사가 이루어지므로 슬림하면서도 원하는 음질 수준을 얻기가 어려운 한계점이 있기 때문이다. 특히, 근래 대형 화면화되는 디스플레이 장치의 경우 큰 화면부에 어울리지 않는 스피커 음질의 열화는 큰 문제가 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 소형화된 스피커와는 별도로 서브우퍼를 장착하여 열화된 재생 대역을 보충하고 있다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 티브이의 내측에 스피커(3)를 장착하고, 스피커(3)의 전면 및 티브이의 프런트 커버(10)에 소정 형상의 구조물(5a, 5b)을 장착하여 소리를 확산시키거나 방사 방향을 바꾸어 주려는 시도가 있다. 도 2는 전면이 개방된 혼과 같은 형상의 구조물(5a)을 티브이의 프런트 커버(10)와 스피커(3)의 사이에 설치하여 소리의 확산을 시도하는 경우이다. 도 3은 소정 각도 경사진 형상의 구조물(5b)을 티브이의 프런트 커버(10)와 스피커(3)의 사이에 설치하여 소리의 방사 방향을 바꾸는 경우이다.

그러나, 이러한 경우 구조물(5a, 5b) 내의 고유 진동수에 의한 공진으로 인하여 고역 주파수의 음질의 열화가 발생한다. 예를 들어, 도 3에 도시한 스피커의 경우에, 실험에 의하면 2.5kHz 이상의 고역 주파수 대역에서 음질이 열화되었다. 따라서, 트위터(Tweeter)(3a)(도 2 참조)와 같은 고역용 스피커를 별도로 장착하여 열화된 고역을 보상하였다.

상술한 종래의 스피커의 문제점을 정리하면 다음과 같다.

첫째, 종래의 스피커에서는 운동부 즉 보빈의 수직 방향으로 소리의 방사가 이루어 지므로, 슬림하면서도 원하는 수준의 음질을 얻기가 곤란하였다.

둘째, 소리의 확산 또는 방사 방향의 변경을 위한 구조물을 사용하는 경우, 고역 주파수의 음질 열화가 발생하여 별도의 고역용 스피커를 사용하여야 한다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소형화를 만족하면서도 음질의 열화를 방지할 수 있는 스피커를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자기력에 의하여 입력된 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 제1진동판과; 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 제2진동판과; 상기 제1진동판 및 상기 제2진동판을 수용하며, 상기 제1진동판에서 발생하는 음향 에너지를 상기 제2진동판에 전달하는 연결부를 포함하는 스피커를 제공한다.

상기 제2진동판은 상기 제1진동판에 대하여 소정 각도 경사지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 연결부는 상기 제1진동판에 대하여 소정 각도 경사지는 것이 바람직하다. 상기 연결부에는 소정의 매질이 구비되는 것이 바람직하며, 상기 매질은 액체 및 공기 중의 최소한 한 개인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 전자기력에 의하여, 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 변환 단계와; 상기 음향 에너지를 전달하는 전달 단계와; 전달된 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 방사 단계를 포함하는 스피커의 제어 방법을 제공한다. 상기 전달 단계에서, 음향 에너지의 진행 각도를 변경하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명에 의하면, 스피커를 소형화시키면서도 음질의 열화를 방지하는 것이 가능하다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

중복된 설명을 피하기 위하여, 종래 기술과 동일한 부분은 동일 명칭 및 동일 부호를 사용하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 스피커의 바람직한 실시예를 설명한다.

종래 기술과 유사하게, 본 발명에 따른 스피커도 에너지 변환부(40, 50) 및 진동판(20)(이하 편의상 "제1진동판"이라 함)을 포함하여 구성된다. 즉, 영구자 석(56), 상부 플레이트(52) 및 하부 플레이트(54)를 포함하여 구성되는 고정부(50)를 가진다. 또한, 보빈(42) 및 보이스코일(44)을 포함하는 운동부(40)를 가진다. 더 나아가, 보빈(42)을 지지하는 댐퍼(60) 및 제1진동판(20)을 지지하는 에지(30)(이하 편의상 "제1에지"라 함)를 가진다.

다만, 본 발명에서는 종래와 달리, 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 제2진동판(80)을 가진다. 그리고, 제1진동판(20)에서 발생하는 음향에너지 즉 진동을 제2진동판(80)에 손실없이 전달할 수 있도록 하는 연결부(72)를 가진다.

상세히 설명하면 다음과 같다.

스피커의 전면에는 연결부(72)가 구비되며, 상기 연결부(72)에는 제1진동판(20) 및 제2진동판(80)이 수용된다. 즉, 연결부(72)의 입구측에는 제1진동판(20)이 구비되며, 출구측에는 제2진동판(80)이 구비된다. 물론, 제2진동판(80)은 제2에지(30)에 의하여 연결부(72)에 탄성 지지되는 것이 바람직하다.

한편, 연결부(72)는 제1진동판(20)에서 발생한 음향 에너지를 손실없이 제2진동판(80)으로 전달하기 위하여 밀폐되는 것이 바람직하다. 그리고, 연결부(72)에는 소정의 매질이 구비되는 것이 바람직하다. 매질은 액체, 수용성 액체, 공기 등을 별개로 또는 조합하여 사용하는 것이 가능하며, 음향 에너지의 손실을 줄일 수 있는 매질을 적절히 선정하여 사용하는 것이 가능하다. 그리고, 연결부(72)와 매질은 밀도 차이를 크게 하여, 방사 임피던스를 높여 음향 에너지의 누설을 막는 것이 바람직하다.

한편, 연결부(72)는 베이스 프레임(70)과 별도로 구성될 수도 있으며, 베이 스 프레임(70)과 일체로 형성되는 것도 물론 가능하다. 그리고, 베이스 프레임(70)에 연결되는 별도의 구조물(미도시)을 사용하고, 상기 구조물의 내부에 별도로 제1진동판(20)과 제2진동판(80)을 수용하는 연결부(72)를 사용하는 것도 물론 가능하다.

한편, 도 5에서는 제2진동판(80)이 제1진동판(20)에 대하여 소정 각도 경사지는 것과 연결부(72)는 제1진동판(20)의 진동 방향에 대하여 소정 각도 경사진 것을 도시 및 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2진동판(80)이 제1진동판(20)에 대하여 경사지지 않거나, 연결부(72)가 제1진동판(20)의 진동 방향에 대하여 대략 평행한 경우에도 본 발명의 원리를 적용하는 것이 가능하다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1진동판(20)을 경사지게 설치하는 것도 가능하다.

도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 스피커의 작동을 설명하면 다음과 같다.

보이스코일(44)에 전기 신호가 인가되면, 영구자석(56)과 상호 작용에 의하여 보이스코일(44)이 전후 운동 즉 피스톤 운동한다. 이에 따라, 보이스코일(44)에 연결된 보빈(42)도 피스톤 운동하며, 상기 보빈(42)에 연결된 제1진동판(20)도 피스톤 운동하여 진동한다.

제1진동판(20)의 진동에 의한 음향 에너지는 연결부(72)를 통하여 제2진동판(80)에 전달된다. 이때, 연결부(72)에 충진된 매질에 의하여 음향 에너지가 손실없이 제2진동판(80)으로 전달될 수 있으며, 상기 연결부(72)의 형상 등에 의하여 제1진동판(20)에서 발생한 음향에너지의 진행 각도가 변하게 된다. 연결부(72)를 통하여 전달된 음향 에너지에 의하여 제2진동판(80)이 진동하여, 최종적으로 음향 에너지는 제2진동판(80)에 수직한 방향으로 외부로 방사되어, 음향이 재생되게 된다.

즉, 본 발명에 따르면, 전자기력에 의하여 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 변환 단계와, 상기 음향 에너지를 전달하여 전달 단계와, 전달된 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 방사 단계를 포함하여 음향이 재생되게 된다. 그리고, 최종적으로 제1진동판(20)과 관계없이 제2진동판(80)의 수직 방향으로 소리의 방사가 이루어진다.

한편, 상술한 실시예에서는 제1진동판(20) 및 제2진동판(80)이 평판형인 것을 도시 및 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 도 1에 도시된 콘형 진동판을 사용하는 것도 물론 가능하다. 즉, 진동판의 형상에 제한이 없다.

또한, 상술한 실시예에서와 같이, 티브이와 같은 디스플레이 장치에 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며 다른 장치에 사용하는 것도 물론 가능하다.

상술한 본 발명에 따른 스피커의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 따르면, 보이스코일과 연결된 제1진동판의 형상과는 별개로 실제 소리가 방사되는 제2진동판의 형상을 제작자의 의도대로 바꿀 수 있으므로 슬림하면서도 재생 대역 확보에 필요한 진동 면적을 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 음질의 열화를 방지하면서도 스피커를 슬림화 및 소형화시킬 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따르면, 전기 신호의 인가에 의하여 보이스코일 및 제1진동판에 전달되는 힘이 수직이 아닌 여러 각도로 전달되어 소리가 방사되는 각도를 원하는 방향으로 설계가 가능하다는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 전자기력에 의하여 입력된 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 제1진동판과;

   음향 에너지를 최종적으로 방사하는 제2진동판과;

   상기 제1진동판 및 상기 제2진동판을 수용하며, 상기 제1진동판에서 발생하는 음향 에너지를 상기 제2진동판에 전달하는 연결부를 포함하는 스피커.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2진동판은 상기 제1진동판에 대하여 소정 각도 경사지는 것을 특징으로 하는 스피커.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결부는 상기 제1진동판에 대하여 소정 각도 경사지는 것을 특징으로 하는 스피커.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결부에는 소정의 매질이 구비되는 것을 특징으로 하는 스피커.
5. 제4항에 있어서, 상기 매질은 액체 및 공기 중의 최소한 한 개인 것을 특징으로 하는 스피커.
6. 전자기력에 의하여, 전기 신호를 음향 에너지로 변환하는 변환 단계와;

   상기 음향 에너지를 전달하는 전달 단계와;

   전달된 음향 에너지를 최종적으로 방사하는 방사 단계를 포함하는 스피커의 제어 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 전달 단계에서, 음향 에너지의 진행 각도를 변경하는 것을 특징으로 하는 스피커의 제어 방법.

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