KR20080048643A - Embossed film speaker and method of producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 종래의 압전 복합체 스피커의 단면도1A and 1B are cross-sectional views of a conventional piezoelectric composite speaker.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 복합체 스피커의 단면도와 평면도.2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of a piezoelectric composite speaker according to a first embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 복합체 스피커의 단면도 3A and 3B are cross-sectional views of a piezoelectric composite speaker according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 복합체 스피커의 굴곡부의 상세도.Figure 4 is a detailed view of the bent portion of the piezoelectric composite speaker according to an embodiment of the present invention.
도 5와 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 복합체 스피커의 단면도.5 and 6 are cross-sectional views of a piezoelectric composite speaker according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 베이스 필름 2: 하부전극1: base film 2: lower electrode
3: 압전 복합체 4: 상부전극3: piezoelectric composite 4: upper electrode
5: 굴곡부 11: 굴곡의 높이5: bend 11: height of bend
12: 굴곡의 너비 13: 굴곡의 간격12: width of bend 13: gap of bend
본 발명은 0-3형 압전 복합체를 이용하며 굴곡부를 가지는 필름 스피커의 제조 방법에 관한 것으로서, 베이스 필름을 1차 성형하여 굴곡부를 형성하고, 전도성을 부여하기 위하여 ITO, Cu, Al, 전도성 고분자 등의 전도체를 이용하여 하부전극을 형성하고, 0-3형 복합체(압전 분말 + 고분자 매트릭스)를 원료로 하여 인쇄, 스프레이 또는 스핀코팅 등의 방법으로 전기 신호에 따라 진동하는 압전 복합체 층을 형성하고, 상부에 Ag, Carbon, Cu, Al 등의 상부전극을 인쇄, 스프레이, 스핀코팅 또는 증착 방법으로 형성하고, 분극을 하여 박형의 스피커로 이용하는 것을 특징으로 하는 필름형 스피커 제조 방법과, 1차 성형없이 압전 복합체 필름형 스피커를 형성한 후 2차 성형하여 굴곡부를 형성하는 것을 특징으로 하는 필름형 스피커 제조 방법 및 상기 방법들에 의해 제조되는 필름형 스피커에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a film speaker having a bent portion using a 0-3 type piezoelectric composite, wherein the base film is primarily molded to form a bent portion, and in order to impart conductivity, ITO, Cu, Al, conductive polymer, etc. A lower electrode is formed by using a conductor of 0, and a piezoelectric composite layer vibrating according to an electrical signal is formed using a 0-3 type composite (piezoelectric powder + polymer matrix) as a raw material by printing, spraying, or spin coating. A method of manufacturing a film speaker, characterized in that the upper electrode of Ag, Carbon, Cu, Al, etc. is formed on the top by printing, spraying, spin coating or vapor deposition, and polarized to be used as a thin speaker, and without primary molding After the piezoelectric composite film-type speaker is formed by the secondary molding to form a bent portion by the film-type speaker, characterized in that It relates to a crude film-type speaker.
종래 기술의 이동 보이스 코일 진동판 방식에 따른 라우드 스피커는 음을 충실하게 재생할 수 있지만 구조가 복잡하고, 캐비닛(스피커) 공간의 소형화가 불가능하며, 전기 전력을 음향 전력으로 전환하는 비능률적인 방법을 취한다. The loudspeaker according to the conventional moving voice coil diaphragm method can faithfully reproduce the sound, but the structure is complicated, the cabinet (speaker) space can not be miniaturized, and takes an inefficient method of converting electrical power into acoustic power. .
한편, 이를 보완하기 위하여 고분자 물질인 압전 폴리머인 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene difluoride, 이하 'PVDF'라 함)를 이용하여 필름스피커로 활용하는 기술이 개발되었다. 그러나, PVDF를 이용한 필름스피커의 경우에는 PVDF 필름의 가격이 높고, 스피커로 사용하기 위해서는 d33 값이 낮아 고전압(대략 100V 이상)을 인가하여야 하며, 고전압을 인가하기 위하여 별도의 고전압(대략 100V 이상) 승압 앰프가 필요하고 필름의 임피던스가 크기 때문에 임피던스 매칭을 위하여 트랜스포머를 사용해야 하고, 크기가 작아짐에 따라 저음영역에서 음향 특성이 급격히 떨어진다는 단점이 있다. Meanwhile, in order to compensate for this, a technology of using a film speaker using a polyvinylidene difluoride (PVDF), which is a piezoelectric polymer, is developed. However, in case of the film speaker using PVDF, the price of PVDF film is high, and d33 value is low to use as a speaker, and high voltage (approximately 100V or more) must be applied, and a separate high voltage (approximately 100V or more) is required to apply high voltage. Since a boost amplifier is required and the impedance of the film is large, a transformer must be used for impedance matching, and as the size becomes smaller, the acoustic characteristics in the low range are sharply degraded.
또한, 기존의 마그넷 스피커도 두께의 한계가 3mm 정도이며, 2mm 이하이면 자기장이 급격히 약해져서 사용이 불가능하였다. 또한 기존의 압전 고분자 필름스피커는 크기가 작아지면 급격히 저음영역의 특성이 저하되고 음압이 약해져서 사용이 불가능하였다.In addition, the existing magnet speaker has a thickness limit of about 3 mm, and if it is 2 mm or less, the magnetic field is rapidly weakened and thus cannot be used. In addition, the conventional piezoelectric polymer film speaker was not able to be used because the size of the piezoelectric polymer speaker rapidly lowered the characteristics of the bass region and the sound pressure became weak.
이와 같은 기존 스피커의 문제점을 해결하기 위해, 본 출원의 발명자는 한국 특허 출원번호 제10-2005-0121622호의 "O-3형 압전 복합체를 이용한 필름 스피커 및 그 제조방법"을 제안한 바 있으며, 관련 도면을 도 1a로 도시하였다.In order to solve the problems of the existing speaker, the inventor of the present application has proposed the "film speaker using the O-3 type piezoelectric composite and its manufacturing method" of the Korean Patent Application No. 10-2005-0121622, and related drawings Is shown in FIG. 1A.
상기 특허 출원된 발명은 0-3형 압전복합체를 이용한 필름스피커 제조 방법에 관한 기술로서, 베이스 필름(1)에 전도성을 부여하기 위하여 ITO, Cu, Al, 전도성 고분자 등의 전도체를 이용하여 하부 전극(2)을 형성하고, O-3형 복합체(압전 분말(31) + 고분자 매트릭스(32))를 인쇄방식 또는 닥터블레이드(Doctor Blade)법으로 형성하여 전기 신호에 따라 진동하는 압전 복합체 층(3)을 형성하고, 상부에 Ag, Carbon, Cu, Al 등의 상부전극(4)을 인쇄 또는 증착 방법으로 형성하고, 분극을 하여 박형의 스피커로 이용하는 것을 특징으로 하는 필름형 스피커에 관한 것이다.The patent application of the present invention relates to a method for manufacturing a film speaker using a 0-3 type piezoelectric composite, and in order to impart conductivity to the
또한, 본 출원의 발명자는 한국 특허 출원번호 제10-2006-0014393호의 "0-3 형 압전 복합체를 이용한 적층 압전 복합체 필름 스피커 및 그 제조 방법"에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 0-3형 압전 복합체 스피커를 돔형으로 성형함으로써 출력 진폭을 확대함으로써 도 1a의 스피커보다 더욱 큰 음량을 얻을 수 있는 방법을 제시하였다.In addition, the inventor of the present application in the "Laminated piezoelectric composite film speaker using a 0-3 type piezoelectric composite and its manufacturing method" of Korean Patent Application No. 10-2006-0014393, as shown in Figure 1b, 0-3 By forming a piezoelectric composite speaker in a dome shape, a method of obtaining a louder volume than the speaker of FIG.
본 발명에서는, 상기한 본 0-3형 압전 복합체 스피커의 장점을 그대로 활용하면서도 음압을 획기적으로 증가시킬 수 있는 0-3형 압전 복합체 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, it is an object of the present invention to provide a 0-3 type piezoelectric composite speaker that can significantly increase the sound pressure while still utilizing the advantages of the present 0-3 piezoelectric composite speaker.
또한 본 발명은 굴곡이 있는 베이스필름을 이용하거나 형성된 압전 복합체 필름스피커를 성형공정을 통하여 굴곡이 있도록 제조함으로써, 음향 특성이 현저하게 개선된 압전 복합체 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a piezoelectric composite speaker with a remarkable improvement in acoustic characteristics by manufacturing a piezoelectric composite film speaker formed using a curved base film or a curved through a molding process.
또한, 본 발명은 음향 특성에 따라 굴곡부의 곡률, 굴곡의 형상, 굴곡부 간의 간격, 굴곡의 깊이를 조절함으로써 음향 특성을 용이하게 조절할 수 있는 개선된 압전 복합체 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an improved piezoelectric composite speaker that can easily adjust the acoustic characteristics by adjusting the curvature of the bend, the shape of the bend, the distance between the bends, the depth of the bend according to the acoustic characteristics.
또한, 본 발명은 쉽게 휠 수 있기 때문에 휘는 정도에 따라 소리의 고·저음 및 확산성을 조절할 수 있으며, 굴곡부를 형성하여 음압을 집중시켜 보다 큰 음량을 가지도록 할 수 있고, 필름스피커의 전후면으로 음을 방사할 수 있는 압전 복합체 스피커를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can be easily bent to adjust the high, low and diffuseness of the sound according to the degree of bending, and to form a bent portion to concentrate the sound pressure to have a higher volume, the front and rear surfaces of the film speaker An object of the present invention is to provide a piezoelectric composite speaker capable of emitting sound.
또한, 본 발명은 압전세라믹-고분자 복합체를 이용함으로써 제작이 용이하 고, 저가격이며, 초박형이면서 유연성이 있는 압전특성이 우수하며, 인쇄(실크스크린 인쇄 포함, 이하 동일), 스프레이 또는 스핀코팅법을 이용하여 양산성이 탁월하며, 인쇄, 스프레이, 스핀코팅 또는 증착 등의 방법으로 전극을 형성하여 대량의 생산 및 제조가 용이하며, 압전 복합체의 압전특성과 두께의 조절, 전극의 조절, 베이스필름의 선정 등을 통해 특성의 조절 및 크기의 조절이 용이하며, 원하는 사양의 다양한 디자인을 가진 박형, 경량의 제품을 손쉽게 양산할 수 있으며, 필름형 스피커의 베이스필름 면에 패턴의 인쇄 등으로 다양한 문양 및 광고물 등을 손쉽게 인쇄할 수 있으며, 디자인이 다양한 베이스 필름을 그대로 이용할 수 있으며, 기존의 PVDF 압전 필름보다 낮은 전압에서 구동이 가능하기 때문에 과도한 승압으로 인한 손실을 막을 수 있으며, 임피던스 또한 낮아 매칭하기 용이하며, 전력의 소모도 줄일 수 있으며, 압전 분말:PVDF 매질의 비율을 조절함으로써 손쉽게 특성의 제어가 가능하며, 음향 특성을 향상시키기 위해 다층구조로 제작가능하며, 중, 고음의 음역대가 기존의 스피커보다 우수하고 음의 확산성이 넓으므로 특정위치에 관계없이 음을 청취할 수 있는 필름형 스피커 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is easy to manufacture by using a piezoceramic-polymer composite, low cost, ultra-thin, flexible, excellent piezoelectric properties, printing (including silk screen printing, the same below), spray or spin coating method It is easy to produce and manufacture in large quantity by forming electrode by printing, spraying, spin coating or deposition method, and control piezoelectric properties and thickness of piezoelectric composite, electrode control, base film It is easy to control characteristics and size by selection, etc., and to mass-produce thin and light weight products with various designs with desired specifications, and various patterns and patterns by printing patterns on the base film of film-type speakers. Easily print advertisements, use various base films as they are, and compare with conventional PVDF piezoelectric films. Operation at low voltages prevents loss due to excessive boost, low impedance for easy matching, reduced power consumption, and easy control of properties by adjusting the ratio of piezoelectric powder to PVDF medium It can be manufactured in a multi-layered structure to improve the sound characteristics, and the film-type speaker that can listen to sound regardless of a specific position because the middle and high sound range is superior to the existing speaker and the sound spread is wide. It is for providing a manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 필름 스피커는, 복수의 굴곡부를 가지는 고분자 필름으로 형성된 베이스필름; 상기 베이스필름상에 상기 굴곡부와 겹치는 형태로 형성된 하부전극층; 상기 하부전극층 상에 상기 굴곡부와 겹치는 형태로 형성되며, 압전분말과 고분자 매트릭스의 혼합물로 구성된 압전복합체 층; 상기 압전복합체 상에 상기 굴곡부와 겹치는 형태로 형성된 상부전극층; 및 상기 하부전극층과 상기 상부전극층에 각각 연결된 전기 신호 인가 단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the film speaker according to the present invention, the base film formed of a polymer film having a plurality of bends; A lower electrode layer formed on the base film in a form overlapping with the bent portion; A piezoelectric composite layer formed on the lower electrode layer and overlapping the bent portion, the piezoelectric composite layer comprising a mixture of a piezoelectric powder and a polymer matrix; An upper electrode layer formed on the piezoelectric composite so as to overlap the curved portion; And an electrical signal applying terminal connected to the lower electrode layer and the upper electrode layer, respectively.
상기한 본 발명의 필름 스피커는 굴곡부를 가지도록 성형된 베이스 필름을 이용하거나, 평면상으로 제조된 압전복합체 필름 스피커를 성형하여 굴곡부를 가지도록 하여 음압을 집중시키고 굴곡형상의 압전체의 고변위를 이용하여 음압을 증폭시키는 특징이 있다.The film speaker of the present invention uses a base film molded to have a bent portion, or a piezoelectric composite film speaker manufactured in a planar shape to have a bent portion to concentrate sound pressure and to use a high displacement of the curved piezoelectric body. It is characterized by amplifying sound pressure.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 복합체 스피커의 단면도와 평면도이다.2A and 2B are a cross-sectional view and a plan view of a piezoelectric composite speaker according to a first embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 굴곡부를 가진 압전 복합체 스피커는, 굴곡부(5)가 형성된 베이스필름(10)에 하부전극(20)을 형성하고, 압전 복합체(30)를 상기 하부전극(20)이 형성된 베이스필름(10)에 형성하고, 그 위에 상부전극(40)을 형성한 구조이다. 상부전극(40)과 하부전극(20)에는 외부 신호를 인가하는 단자(미도시)가 구비되어, 스피커의 동작시 외부 전기 신호의 인가에 의해 압전 현상에 따른 진동이 발생하여 음을 출력하게 된다.In the piezoelectric composite speaker having a bent portion according to the present invention, the
베이스필름(10)으로는 15~100㎛의 PEN(Polyethylene Naphthalate), PET(Polyethylene terephtalate), PS(Polystylene), PP(Polypropylene) 등과 같이, 음향 특성이 우수하고, 성형성이 용이한 재질을 사용한다. 고분자 필름인 베이스 필름(10)의 특성상, 베이스필름(10)에는 패턴인쇄 등의 방법으로 다양한 색상을 갖는 도안 및 문양 등의 장식을 구비할 수 있다.As the
본 발명의 특징에 따라, 베이스필름(10)에는 도 2a와 같은 굴곡부(5)가 형성된다. 굴곡부(5)를 형성하기 위해서는 금형을 이용한 사출성형 방법을 사용할 수 있으며, 그 외에도 고분자 필름에 굴곡을 성형할 수 있는 다양한 공지의 성형 방법이 이용될 수 있다. 금형을 이용하여 성형할 경우, 성형 시의 온도는 베이스필름(10)의 재질에 따라 설정될 수 있다.According to the feature of the invention, the
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 원하는 크기의 스피커 유효면적에 대응하는 크기의 베이스 필름(10)에 다수의 굴곡부(5)를 형성할 때, 굴곡부(5)의 높이(11), 너비(12), 간격(13), 두께(14)는 출력을 원하는 주파수 대역 및 음향 특성을 고려하여 설계하여 제작할 수 있으며, 이때 굴곡부(5)의 높이(11), 너비(12), 간격(13) 등의 변수 값은 스피커의 유효면적, 음압 특성, 지향성 등의 특징을 고려하여 조절될 수 있으며, 이때 각 굴곡부(5)에 기인하는 음향 특성이 상쇄되지 않고 서로 보강되도록 구현되어야 함에 주의해야 한다. 동작 환경에 적합한 굴곡부(5)의 설계 값들은 실험적으로 도출되거나, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 설계될 수 있다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 분석의 경우 음의 중첩, 간섭, 공명 등 파동의 특성에 대한 고려가 이루어져야 한다.On the other hand, as shown in Figure 4, when forming a plurality of the
다시 도 2a로 돌아가서, 베이스필름(10) 상에는 Ag 페이스트(paste), Carbon 페이스트, 전도성 고분자를 인쇄 또는 스프레이 하거나, Cu, Al, Ag, ITO 등의 전도성 물질을 증착하여 형성되는 하부전극(20)이 놓인다. 하부전극(20)의 형태는 도 2a에 도시된 바와 같이 베이스필름(10)에 전면에 걸쳐 형성된다. Ag 페이스트, Carbon 페이스트로 인쇄를 하여 하부전극(20)을 형성할 경우 저항이 낮으므로, 하부전극(20)이 최대한 얇은 두께로 형성되도록 하여 음압 특성이 전극의 무게에 따라 변하지 않게 하는 것이 중요하다. 2A, the
또한, 하부 전극(20)층이 갖춰야 할 조건으로는 상부에 놓이게 될 압전복합체(30) 막보다 열적으로 안정하며, 낮은 면저항을 나타내고, 기계적으로 영스모듈러스(Young's modulus)가 작아야 한다.In addition, the condition that the
다음, 하부전극(20) 상에는 0-3형 압전복합체를 이용하여 압전복합체(30)층이 인쇄, 스프레이 또는 스핀코팅의 방법으로 형성된다. 본 발명의 압전복합체(30)는 압전분말(31)과 PVDF 매질(32)의 혼합물로 구성된다.Next, the
상기 압전 복합체(30)의 경우, 유전상수가 크고 주파수에 대한 유전 손실(loss tangent)이 안정적으로 작은 수치를 나타내며 누설전류가 최소화되어야 한다. 이를 위해서는 압전 복합체(30)의 두께를 줄이거나 면적을 늘리고, 유전율이 큰 압전 분말(31)을 사용해야 한다.In the case of the
이를 만족하는 압전분말(31)은 PZT(Pb(TiZr)O3)계 또는 BNT, SBT 등 무연(Lead-free)계 등 높은 압전 상수를 가진 압전체 분말이면 모두 사용할 수 있다.The
또한, PVDF 매질(32)에 압전분말(31)에 고르게 분포되어 있어야 하며, 압전분말(31)의 크기는 대략 2㎛ 이하이며, 통상적인 볼밀 방법으로 소결된 분말을 분쇄하여 체거름을 하여 사용한다. 더 미세한 입도를 얻기 위해서는 고에너지 볼밀, 다이노밀 등을 사용할 수 있다.In addition, the
한편, PVDF 매질(32)은 PVDF에 HFP, CTFE 또는 PTFE 등의 첨가물을 넣은 고분자 혼합물(Copolymer)로서, PVDF 대신 VDF(Vinylidenefluoride)나 TrFE(Trifluoroethylene) 등을 이용하고 상기한 첨가물을 넣어서 제조할 수도 있다. PVDF 매질(32)과 압전분말(31)을 이용하여 인쇄 또는 스프레이를 하기 위해서 용제, 분산제, 소포제 등을 혼합하여 고른 분산을 위하여 삼본롤밀 또는 바스켓밀 등의 분산장비로 고르게 분산을 시킨다. 이때의 용제 및 기타 첨가제의 양은 인쇄 및 스프레이법으로 고르게 후막을 형성할 수 있도록 조절하여야 하며, 상기 실시예에서는 스크린 인쇄시 스크린의 메쉬와 인쇄 두께 등을 고려하여 상온에서 대략 6,000cps 정도의 점도를 가지는 압전복합체 슬러리를 제조하여 이용한다.Meanwhile, the
한편 종래의 PVDF 압전 필름 스피커의 경우, PVDF 필름에 대해 공지의 표면 개질 방법인 코로나, 플라즈마 또는 이온빔 처리를 하지 않을 경우 전극과의 접착력 문제로 인하여 장시간 사용이 불가능하였으나, 본 발명의 베이스 필름(10)은 기본적으로 고분자 수지와 접착력이 있는 PET 등을 사용하므로 접착력이 개선되며, 나아가 공지의 표면 개질 방법인 코로나, 플라즈마 처리만으로도 충분한 접착력을 확보할 수 있다.On the other hand, in the case of the conventional PVDF piezoelectric film speaker, it is impossible to use the PVDF film for a long time due to a problem of adhesion to the electrode when corona, plasma, or ion beam treatment, which is a known surface modification method, is used. ) Is basically a polymer resin and the adhesive having a PET, the adhesive strength is improved, furthermore, sufficient adhesion can be secured only by corona, plasma treatment, which is a known surface modification method.
베이스 필름(10) 및 하부전극(20), 상부전극(40)과의 접착력을 더욱 우수하게 하기 위하여 아크릴수지, 폴리에스테르계 수지 등을 첨가할 수 있으며, 그 첨가량은 필름의 재질 등에 따라 조절될 수 있다. 첨가 수지의 양이 많을수록 PVDF 매질(32)의 양이 상대적으로 줄어들어 PVDF 매질(32)의 압전성이 저하될 수 있음에 주의해야 하며, 상기 실시예에서는 6wt%를 넘지 않도록 조절하였다.In order to further improve the adhesion between the
음향 특성에 맞추어 설계된 소정 형상의 압전 복합체(30)를 상기의 하부전극(20)이 형성된 베이스필름(10) 전면에 인쇄, 스프레이 또는 스핀코팅법으로 형성한다.A piezoelectric composite 30 having a predetermined shape designed according to acoustic characteristics is formed on the entire surface of the
인쇄, 스프레이 또는 스핀코팅법으로 형성하기 위하여 압전 복합체(30) 제조시 압전 분말과 고분자 매트릭스 혼합물 슬러리의 점도를 조정하고, 압전 특성이 우수하도록 매질(32)과 압전분말(31)의 비율을 맞추어야 하는데, 그 비율은 6:4 ~2:8의 범위인 것이 바람직하다.To form the piezoelectric composite 30 in order to form by printing, spraying or spin coating, the viscosity of the slurry of the piezoelectric powder and the polymer matrix mixture should be adjusted, and the ratio of the medium 32 and the
압전복합체(30)의 상부에는 상부전극(40)이 인쇄, 증착 또는 스프레이법으로 형성된다. 상부전극(40)의 구조, 재료 등에 하부전극(20)과 대체로 동일하다. 다만, 상부전극(40)의 경우, 실크스크린에 패턴을 형성하여 분극하는 경우 등에 발생할 수 있는 하부전극과의 쇼트(short) 현상이 없도록 설계 및 형성되는 것이 중요하다. 한편, 필요시 압전복합체 스피커의 보호 및 방습을 위하여 상부전극(40) 위에 보호층(미도시)을 추가로 형성할 수 있다.The
다음으로, 상부전극(4)과 하부전극(2)에 외부 음원 신호를 인가하는 단자(도시되지 않음)가 구비된다.Next, terminals (not shown) for applying an external sound source signal to the
압전 복합체 스피커 상부전극(40)과 하부전극(20)의 양단에 전압차가 발생하면 압전 복합체(30)에 변위가 발생하게 되며, 입력 음원의 주파수에 따라 기계적 진동을 발생하며 이로 인하여 공기를 밀어내어 음을 발생하게 된다.When a voltage difference occurs between the piezoelectric composite speaker
이어서, 압전 복합체 스피커 제조를 위한 후처리 공정으로서 압전복합체(30) 에 약 4KV/mm(종래의 PVDF 필름의 경우는 1MV/cm 정도)의 전계를 가하여 분극을 하여 압전성을 부여하는데, 분극 방법은 직접 전계 인가 방식 또는 코로나 분극 방법 등을 선택할 수 있으며, 대략 80~120℃의 온도에서 분극을 하여 d33 값이 20~100pC/N 정도의 특성을 가지는 것이 바람직하다.Subsequently, as a post-treatment process for producing a piezoelectric composite speaker, the
이상과 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 복합체 스피커는 굴곡이 형성된 베이스필름(10)을 이용하여 하부전극(20), 압전복합체(30) 및 상부전극(20)을 적층함에 의해 제조된다.As described above, the piezoelectric composite speaker according to the first exemplary embodiment of the present invention is manufactured by stacking the
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 복합체 스피커는 베이스필름(10)에 하부전극(20), 압전복합체(30), 상부전극(20)을 모두 적층한 후에, 전체 구조물에 굴곡을 형성하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the piezoelectric composite speaker according to the second embodiment of the present invention after forming the
즉, 도 2a에 구조물을 만들기 위해, 상기 제 1 실시예의 경우, 베이스필름(10)에 굴곡을 성형한 후, 하부전극(20), 압전복합체(30) 및 상부전극(40)을 차례로 적층하였지만, 동일 구조물을 만들기 위한, 제 2 실시예는 베이스필름(10), 하부전극(20), 압전복합체(30), 상부전극(20)을 모두 적층한 후에, 전체 구조물에 굴곡을 형성한다. 이때 굴곡 성형을 위해서는 금형을 이용한 사출성형 방법 등이 이용될 수 있다.That is, in order to make the structure in FIG. 2A, in the first embodiment, after bending the
제 2 실시예의 경우에도 베이스필름(10), 하부전극(20), 압전복합체(30) 및 상부전극(40)의 재료와 인쇄, 증착, 스프레이 및 스핀코팅 등의 형성 방법은 원칙 적으로 제 1 실시예에서와 동일하지만, 다만, 제 2 실시예에 따라 도 2a와 같이 압전 복합체 스피커 구조물을 형성할 경우 굴곡 성형 시에 상부전극(40)과 하부전극(20)의 단락 또는 압전복합체(30)의 균열이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 굴곡부(5)에만 하부전극(20), 압전복합체(30) 및 상부전극(40)을 형성할 수 있다. 물론, 제 2 실시예의 경우에도 굴곡이 완만하게 형성되는 경우에는 도 2a와 같이 각 층을 필름 스피커 전면에 걸쳐 형성할 수 있다.Also in the second embodiment, the material of the
도 3a에서는, 베이스필름(10)의 굴곡부(5)의 간격(13), 높이(11), 너비(12)에 따라서 성형 시 굴곡부(5)가 형성되는 면적을 고려하여 굴곡부(5) 상에만 하부전극(20), 압전복합체(30) 및 상부전극(40)이 형성되어 있다. 도 3a는 도 3b의 평면도의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.In FIG. 3A, only the
굴곡부(5)에만 전극이 형성될 때 상호 이격된 각각의 하부전극(20)은 서로 연결이 되어야 하며, 이는 상부전극(40)의 경우에도 마찬가지이다. 도 3b에는 상호 연결된 상부전극(40)이 도시되어 있으며, 하부전극(20)은 평면도의 특성상 미도시되어 있다.When the electrode is formed only in the
한편, 도 3a와 같이, 하부전극(20)과 상부전극(40)은 전기적으로 절연이 되도록 중간에 절연층(50)을 형성해야 하며, 이때 각각 이격된 압전복합체(30) 사이를 절연층(50)이 메우도록 패턴되어야 한다. 다만, 도 3b에서는 편의상 절연층(50)이 형성되지 않은 상태로 도시되어 있다.On the other hand, as shown in Figure 3a, the
한편, 압전복합체(30)로 절연체의 일종이므로, 별도의 절연체를 이용하지 않고, 압전복합체(30)층이 굴곡부(5)를 포함한 필름 스피커 전면에 형성되어 절연 층(50)의 역할을 겸할 수도 있다.On the other hand, since the
한편, 도 5와 도 6에는 당업자에 의해 응용가능한 형태의 굴곡의 일 예가 도시되어 있다. 이와 같이 굴곡의 형태가 달라짐에 의해 상기한 본 발명의 제조 방법 단계에서의 구체적 공정 변수들이 이에 맞추어 변화되어야 하지만, 이러한 변화는 당업자에 의해 용이하게 구현될 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 즉, 본 발명의 핵심은 평면 구조가 아닌 3차원적인 입체 형태의 필름 스피커를 제안하는 것이다. 또한, 본 발명의 스피커는 하나의 베이스필름을 기준으로 다수의 하부전극, 압전복합체, 상부전극층이 일방향 또는 양방향으로 적층됨으로써 음압 특성이 개선될 수 있는 적층형 스피커를 제안하는 것이다.On the other hand, Figure 5 and Figure 6 shows an example of the bend of the form applicable by those skilled in the art. As such, the specific process parameters in the manufacturing method step of the present invention described above should be changed accordingly by the shape of the bending, but such a change can be easily implemented by those skilled in the art, and thus does not depart from the scope of the present invention. . That is, the core of the present invention is to propose a three-dimensional three-dimensional film speaker rather than a flat structure. In addition, the speaker of the present invention is to propose a stacked speaker in which the sound pressure characteristics can be improved by stacking a plurality of lower electrodes, piezoelectric composites, and upper electrode layers based on one base film in one direction or in both directions.
이상에서, 본 발명의 실시예를 통해 본 고안을 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 기재된 실시예에 한정되지는 않으며, 첨부된 특허청구범위에 의거하는 권리범위 내에서 당업자에 의해 다양한 수정이나 변경이 가능함은 자명하다.In the above, the present invention has been described through the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, various modifications or changes by those skilled in the art within the scope of the claims based on the appended claims This possibility is self-evident.
본 발명의 필름스피커는 기존의 압전 복합체 스피커의 평면적인 구조에서 벗어나 입체적으로 굴곡부를 형성하여 음향 특성을 향상시킬 수 있다.The film speaker of the present invention can improve the acoustic properties by forming a bent in three dimensions from the planar structure of the conventional piezoelectric composite speaker.
본 발명의 압전복합체는 입체적으로 형성되었을 때(특히 굴곡부), 진동 변위량이 극대화되어 압전특성이 월등히 높아지므로, 이를 이용할 경우, 동일한 전압으로 구동할 때, 평면의 형태에 비하여 진폭이 증가하므로, 음압을 획기적으로 높일 수 있다.When the piezoelectric composite of the present invention is three-dimensionally formed (particularly, the bent portion), the vibration displacement amount is maximized, so that the piezoelectric properties are significantly increased. Can dramatically increase.
본 발명에 따르면, 굴곡이 있는 베이스필름을 이용하거나 형성된 압전 복합체 필름스피커를 성형공정을 통하여 굴곡이 있도록 제조함으로써, 음향 특성이 현저하게 개선된 압전 복합체 스피커가 제공된다.According to the present invention, there is provided a piezoelectric composite speaker in which acoustic characteristics are remarkably improved by manufacturing a piezoelectric composite film speaker formed using a curved base film or forming a curved speaker through a molding process.
또한, 본 발명에 따르면, 음향 특성에 따라 굴곡부의 곡률, 굴곡의 형상, 굴곡부 간의 간격, 굴곡의 깊이를 조절함으로써 음향 특성을 용이하게 조절할 수 있는 개선된 압전 복합체 스피커가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided an improved piezoelectric composite speaker that can easily adjust the acoustic characteristics by adjusting the curvature of the bend, the shape of the bend, the distance between the bends, and the depth of the bend according to the acoustic characteristics.
또한, 본 발명에 따르면, 쉽게 휠 수 있기 때문에 휘는 정도에 따라 소리의 고·저음 및 확산성을 조절할 수 있으며, 굴곡부를 형성할 경우 음압을 집중시켜 보다 큰 음량을 가지도록 할 수 있고, 필름스피커의 전후면으로 음을 방사할 수 있는 압전 복합체 스피커가 제공된다.In addition, according to the present invention, since it can be easily bent, it is possible to adjust the high, low and diffuseness of the sound according to the degree of bending, when forming the bent portion can concentrate the sound pressure to have a larger volume, the film speaker There is provided a piezoelectric composite speaker capable of emitting sound to the front and back sides of.
또한, 본 발명에 따르면, 압전세라믹-고분자 복합체를 이용함으로써 제작이 용이하고, 저가격이며, 초박형이면서 유연성이 있는 압전특성이 우수하며, 인쇄(실크스크린 인쇄 포함, 이하 동일), 스프레이 또는 스핀코팅법을 이용하여 양산성이 탁월하며, 인쇄, 스프레이, 스핀코팅 또는 증착 등의 방법으로 전극을 형성하여 대량의 생산 및 제조가 용이하며, 압전 복합체의 압전특성과 두께의 조절, 전극의 조절, 베이스필름의 선정 등을 통해 특성의 조절 및 크기의 조절이 용이하며, 원하는 사양의 다양한 디자인을 가진 박형, 경량의 제품을 손쉽게 양산할 수 있으며, 필름형 스피커의 베이스필름 면에 패턴의 인쇄 등으로 다양한 문양 및 광고물 등을 손쉽게 인쇄할 수 있으며, 디자인이 다양한 베이스 필름을 그대로 이용할 수 있으며, 기존의 PVDF 압전 필름보다 낮은 전압에서 구동이 가능하기 때문에 과도한 승압으 로 인한 손실을 막을 수 있으며, 임피던스 또한 낮아 매칭하기 용이하며, 전력의 소모도 줄일 수 있으며, 압전 분말:PVDF 매질의 비율을 조절함으로써 손쉽게 특성의 제어가 가능하며, 음향 특성을 향상시키기 위해 다층구조로 제작가능하며, 중, 고음의 음역대가 기존의 스피커보다 우수하고 음의 확산성이 넓으므로 특정위치에 관계없이 음을 청취할 수 있는 압전 복합체 필름형 스피커 및 그 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, piezoelectric ceramic-polymer composite is easy to manufacture, low cost, ultra-thin and flexible, excellent piezoelectric properties, printing (including silk screen printing, the same below), spray or spin coating method It is excellent in mass production by using and forms electrodes by printing, spraying, spin coating or evaporation method, so it is easy to mass production and manufacturing, control piezoelectric properties and thickness of piezoelectric composite, control electrode, base film It is easy to adjust the characteristics and size by selecting, and can mass-produce thin and light weight products with various designs of desired specifications, and various patterns by printing patterns on the base film of film-type speakers. And advertisements can be printed easily, and the base film with various designs can be used as it is. It can be operated at a voltage lower than the voltage, preventing loss due to excessive voltage boost, low impedance, easy matching, low power consumption, and easy adjustment of the piezoelectric powder: PVDF medium. It is possible to control, and it can be manufactured in a multi-layer structure to improve the sound characteristics.The piezoelectric composite that can listen to sound regardless of the specific position because the mid- and high-range sound band is superior to the existing speaker and the sound spread is wide. A film speaker and a method of manufacturing the same are provided.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120410 Year of fee payment: 5 |
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FPAY | Annual fee payment |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |