KR20110024211A - 진동부재 및 이를 이용한 압전 스피커 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동부재를 경량화 하여 저주파 대역의 음향을 구현할 수 있는 진동부재 및 이를 이용한 압전 스피커에 관한 것으로서, 특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 스피커는 압전 소자와; 상기 압전 소자의 일측면에 부착되는 진동부재와; 상기 진동부재의 가장자리를 지지하는 케이스를 포함하고, 상기 진동부재는 중심영역에 상기 압전 소자가 부착되는 부착부가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부가 형성되며, 상기 부착부와 테두리부를 연결하는 연결부가 형성되고, 상기 부착부, 테두부 및 연결부를 제외한 부분에 관통공이 형성되는 금속 진동판과; 상기 금속 진동판의 크기와 대응하는 크기로 구비되어 상기 금속 진동판의 일면에 부착되는 수지 진동판을 포함한다.
압전 소자, 진동부재, 진동판, 압전 스피커

Description

진동부재 및 이를 이용한 압전 스피커{A vibrator and Piezoelectric speaker}
본 발명은 진동부재 및 이를 이용한 압전 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동부재를 경량화 하여 저주파 대역의 음향을 구현할 수 있는 진동부재 및 이를 이용한 압전 스피커에 관한 것이다.
일반적으로 압전 소자는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 서로 간에 변화시킬 수 있는 특성을 지닌 소자를 말하며, 압전 스피커는 이러한 압전 소자의 기계적 움직임을 진동판에 의해 음향적으로 변환시켜서 원하는 주파수 대역의 음향을 발생시키는 음향 부품의 대표적인 제품이다.
일반적인 압전 스피커는 압전 소자와 압전 소자보다 크게 형성되어 상기 압전 소자의 일면에 부착되어 압전 소자에서 발생되는 진동을 증폭시키는 진동판을 포함한다.
압전 스피커에 적용되는 진동판은 음파의 전달율과 영률(늘어나는 탄성률)이 좋은 금속 재질이 사용되는데 이에 따라 압전 스피커는 압전 소자의 진동을 음파로 변환시키는 효율이 좋은 장점이 있다.
하지만, 금속은 그 고유의 특성때문에 두께가 두껍고 무게가 무거운 단점이 있다. 이에 따라 수십 미크론의 얇은 합성수지 시트로 이루어지는 다이나믹 스피커에 적용되는 진동판에 비하여 압전 스피커에 적용되는 진동판이 상대적으로 두껍고 무겁게 형성될 수 밖에 없다.
진동판은 얇고 가벼울수록 저주파 대역의 음향을 발생시킬 수 있는데, 전술된 이유로 인하여 압전 스피커는 다이나믹 스피커에 비하여 저주파수 대역의 음향을 발생시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 금속 진동판의 소정 부분에 관통공을 형성하여 무게를 경량화 시킨 진동 부재 및 이를 사용하여 저주파수 대역의 음향을 발생시키는 압전 스피커를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동 부재는 압전 소자에 발생되는 진동을 증폭시키는 진동부재에 있어서, 중심영역에 상기 압전 소자가 부착되는 부착부가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부가 형성되며, 상기 부착부와 테두리부를 연결하는 연결부가 형성되고, 상기 부착부, 테두부 및 연결부를 제외한 부분에 관통공이 형성되는 금속 진동판과; 상기 관통공을 포함하는 금속 진동판의 형상과 대응하는 형상으로 구비되어 상기 금속 진동판의 일면에 부착되는 수지 진동판을 포함한다.
상기 수지 진동판에는 상기 관통공의 형상과 대응되는 형상의 돌출단이 형성되어 상기 돌출단이 상기 관통공으로 인입되는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 진동판에는 상기 관통부와 대면되는 부위에 적어도 하나 이상의 돌출체가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압전 스피커는 압전 소자와; 상기 압전 소자의 일측면에 부착되는 진동부재와; 상기 진동부재의 가장자리를 지지하는 케이 스를 포함하고, 상기 진동부재는 중심영역에 상기 압전 소자가 부착되는 부착부가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부가 형성되며, 상기 부착부와 테두리부를 연결하는 연결부가 형성되고, 상기 부착부, 테두부 및 연결부를 제외한 부분에 관통공이 형성되는 금속 진동판과; 상기 금속 진동판의 크기와 대응하는 크기로 구비되어 상기 금속 진동판의 일면에 부착되는 수지 진동판을 포함한다.
상기 압전 소자의 양면에는 각각 제 1 전극 및 제 2 전극이 형성되고, 상기 제 1 전극에는 금속 리드가 연결되며, 상기 제 2 전극은 상기 금속 진동판에 연결되고, 상기 금속 리드는 상기 금속 진동판과 절연되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 진동판에는 일체로 단자 연장부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 케이스에는 제 1 단자 및 제 2 단자가 형성되어, 상기 제 1 단자는 상기 금속 리드와 연결되며, 상기 제 2 단자는 상기 단자 연장부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 진동판에는 상기 관통공의 형상과 대응되는 형상의 돌출단이 형성되어 상기 돌출단이 상기 관통공으로 인입되는 것을 특징으로 한다.
상기 수지 진동판에는 상기 관통부와 대면되는 부위에 적어도 하나 이상의 돌출체가 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 금속 진동판의 소정 부분에 관통공을 형성하고, 이를 대체하는 수지 진동판을 부착하여 무게를 경량화 시킴에 따라 저주파수 대역의 음향을 발생시킬 수 있다.
그리고, 수지 진동판에 금속 진동판의 관통공에 인입되는 돌출단을 형성하여 진동부재에서 발생되는 음압의 평탄도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 수지 진동판에 다수의 입체적인 돌출체를 형성하여 진동부재의 진동 조건을 조절할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커는 압전 소자(1100)와; 상기 압전 소자(1100)의 일측면에 부착되는 진동부재(1500)와; 상기 진동부재(1500)의 가장자리를 지지하는 케이스(1400)를 포함한다.
압전 소자(1100)는 압전 세라믹 박판(1110)과, 상기 압전 세라믹 박판(1110)의 일면에 부착되는 제 1 전극(1120)과, 상기 압전 세라믹 박판(1110)의 타면에 부착되는 제 2 전극(1130)을 포함한다.
상기 압전 세라믹 박판(1110)은 두께 방향으로 분극(poling)시켜서 압전 특성을 갖는 수단으로서, 본 실시예에서는 대략 직사각형인 박판으로 형성된다. 상기 압전 세라믹 박판(1110)의 형상은 압전 스피커에 적용될 수 있는 압전 특성이 형성된다면 제시된 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제 1 전극(1120)에는 금속 리드(1121)가 접촉되고, 제 2 전극(1130)은 후술되는 상기 진동부재(1500) 중 금속 진동판(1200)에 접촉된다. 그래서 상기 금속 리드(1121)가 상기 제 1 전극(1120)을 연장하는 역할을 하고, 금속 진동판(1200)이 상기 제 2 전극(1130)을 연장하는 역할을 한다. 이때 상기 금속 리드(1121)는 상기 금속 진동판(1200)과 절연되도록 배치되는 것이 바람직하다 예를 들어 상기 금속 리드(1121)와 금속 진동판(1200) 사이에 절연시트(1140)를 삽입하여 상기 금속 리드(1121)와 금속 진동판(1200) 사이를 절연시킬 수 있다.
진동부재(1500)는 상기 압전 소자(1100)에 인가되는 전기적 신호에 의해 발생되는 기계적 신호를 음향적으로 변환시키는 수단으로서, 상기 압전 소자(1100)에 부착되어 압전 소자(1100)의 진동이 직접 전달되는 금속 진동판(1200)과, 상기 금속 진동판(1200)에 부착되어 금속 진동판(1200)과 일체로 진동되는 수지 진동판(1300)을 포함한다.
상기 금속 진동판(1200)은 수십 미크론의 두께를 갖는 대략 직사각형의 금속 시트로 제작되어 중심영역에 상기 압전 소자(1100)가 부착되는 부착부(1210)가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부(1220)가 형성되며, 상기 부착부(1210)와 테두리부(1220)를 연결하는 연결부(1230)가 형성되고, 상기 부착부(1210), 테두리부(1220) 및 연결부(1230)를 제외한 부분에 관통공(1240)이 형성된다. 이때 상기 관통공(1240)은 상기 금속 진동판(1200)의 형상을 유지하면서 상기 부착부(1210), 테두리부(1220) 및 연결부(1230)를 제외한 최대영역에 형성되어 금속 진동판(1200)의 무게를 최대한 경량화 시키는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 금속 진동판(1200)에는 상기 테두리부(1220)의 측부로 돌출되어 연장되는 단자 연장부(1250)가 형성된다. 그래서 상기 단자 연장부(1250)가 상기 압전 소자(1100)에 부착되는 제 2 전극(1130)과 통전됨에 따라 제 2 전극(1130)을 연장하는 역할을 한다.
상기 수지 진동판(1300)은 상기 금속 진동판(1200)에 형성되는 관통공(1240)에 의해 금속 진동판(1200)의 진동이 저하되는 것을 보상하기 위하여 상기 금속 진동판(1200)에 부착되는 수단으로서, 무게가 금속 재료에 비하여 가벼운 폴리머 재료를 사용하여 제조된다. 이때 상기 수지 진동판(1300)의 형상은 상기 금속 진동판(1200)의 관통공(1240)을 커버할 수 있다면 어떠한 형상으로 제작되어도 무방하다. 본 실시예에서는 제작을 손쉽게 하기 위하여 상기 금속 진동판(1200)의 전체 형상과 대응하는 형상으로 수지 진동판(1300)을 구비하였다.
케이스(1400)는 상기 진동부재(1500)의 가장자리를 지지하는 수단으로서, 상기 금속 진동판(1200)의 테두리부(1220)와 대응되는 형상 또는 상기 금속 진동 판(1200)의 테두리부다 조금 크게 형성하여 상기 금속 진동판(1200)을 케이스(1400)의 일면에 부착된다. 이때 상기 금속 진동판(1200)은 실리콘계 수지 및 에폭시계 수지를 사용하여 진동부재(1500)의 진동이 케이스(1400) 및 주변으로 전달되지 않도록 함에 따라 금속 진동판(1200)의 진동효율이 저하되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 케이스(1400)에는 상기 금속 리드(1121)가 연결되는 제 1 단자(1410)와 상기 금속 진동판(1200)의 단자 연장부(1250)가 연결되는 제 1 단자(1420)가 구비된다. 그래서 제 1 단자(1410) 및 제 1 단자(1420)를 통하여 전기가 인가되면 압전 소자(1100)가 진동되는 것이다.
한편 진동부재(1500)를 구성하는 수지 진동판(1300)의 표면을 다양하게 변경하여 금속 진동판(1200)에 형성된 관통공(1240)에 의한 진동의 저하를 보상하거나 진동부재(1500)에 의한 진동을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커는 제 1 실시예와 마찬가지로 압전 소자(2100)와; 상기 압전 소자(2100)의 일측면에 부착되는 진동부재(2500)와; 상기 진동부재(2500)의 가장자리를 지지하는 케이스(2400)를 포함한다. 그리고, 상기 진동부재(2500)는 금속 진동판(2200)과 수지 진동판(2300)을 포함한다.
상기 압전 소자(2100), 케이스(2400) 및 진동부재(2500)의 금속 진동 판(2200)와 같이 제 1 실시예에서 설명된 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
제 2 실시예에서는 진동부재(2500)에서 발생될 수 있는 진동 감소 및 음압의 평탄도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 수지 진동판(2300)의 형상을 변형하여 이루어진다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제 2 실시예에 따른 진동부재(2500)는 금속 진동판(2200)과 수지 진동판(2300)으로 이루어진다.
상기 금속 진동판은 제 1 실시예와 마찬가지로 부착부(2210), ,테두리부(2220), 연결부(2230) 및 관통공(2240)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 수지 진동판(2300)은 제 1 실시예와 마찬가지로 제작을 손쉽게 하기 위하여 상기 금속 진동판(2200)의 전체 형상과 대응하는 형상으로 구비한다. 다만, 상기 수지 진동판(2300)의 일측면에는 상기 관통공(2240)의 형상과 대응되는 형상의 돌출단(2310)이 형성되어 상기 수지 진동판(2300)과 금속 진동판(2200)의 부착시 상기 돌출단(2310)이 상기 관통공(2240)으로 인입된다. 그래서, 압전 소자(2100)의 진동에 의해 금속 진동판(2200)이 진동되는 경우에 관통공(2240)의 형성으로 인하여 진동이 감소되는 현상이나, 관통공(2240)의 형성 위치로 인하여 음압의 평탄도가 저하되는 것을 보상할 수 있다.
이때 상기 돌출단(2310)의 높이는 음압이 평탄도를 최상으로 보상할 수 있도록 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 본 실시예에서는 돌출단(2310)의 높이가 금속 진동판(2200)의 두께보다 높게 형성하여 돌출단(2310)의 상단이 금속 진동 판(2200)의 상면보다 높게 돌출되도록 형성하였지만 이에 한정되지 않고, 돌출단(2310)의 높이를 금속 진동판(2200)의 높이와 같게 하거나 보다 낮게 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커는 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 압전 소자(3100)와; 상기 압전 소자(3100)의 일측면에 부착되는 진동부재(3500)와; 상기 진동부재(3500)의 가장자리를 지지하는 케이스(3400)를 포함한다. 그리고, 상기 진동부재(3500)는 금속 진동판(3200)과 수지 진동판(3300)을 포함한다.
상기 압전 소자(3100), 케이스(3400) 및 진동부재(3500)의 금속 진동판(3200)와 같이 제 1 및 제 2 실시예에서 설명된 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
다만, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 실시예와는 달리 압전 소자(3100), 진동부재(3500) 및 케이스(3400)를 원형으로 형성하였다. 물론 압전 소자(3100), 진동부재(3500) 및 케이스(3400)의 형상은 원형으로 제한되는 것이 아니라 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
그리고, 제 3 실시예에서는 진동부재(3500)의 진동 조건을 조절하기 위하여 제 2 실시예와 마찬가지로 수지 진동판(3300)의 형상을 변형하여 이루어진다.
제 3 실시예에 따른 진동부재(3500)는 금속 진동판(3200)과 수지 진동판(3300)으로 이루어진다.
상기 금속 진동판(3200)은 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 마찬가지로 부착부(3210), ,테두리부(3220), 연결부(3230) 및 관통공(3240)을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 수지 진동판(3300)은 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 제작을 손쉽게 하기 위하여 상기 금속 진동판(3200)의 전체 형상과 대응하는 형상으로 구비한다. 다만, 상기 수지 진동판(3300)의 일측면에는 상기 관통공(3240)와 대면되는 부위에 적어도 하나 이상의 돌출체(3310)가 돌출되어 형성된다. 이때 상기 돌출체(3310)의 형상과 두께를 다양하게 조절함에 따라 전동축의 조정 및 편진동 방지, 발생되는 음파 주파수의 조정 등과 같은 진동 조건을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 다수의 돌출체(3310)를 방사형으로 배치하여 수지 진동판(3300)의 강도를 보강하면서 수지 진동판(3300)에서 발생되는 음파의 평탄도가 균일하게 유지되도록 하였다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이며,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 보여주는 분해 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1100,2100,3100: 압전소자 1200,2200,3200: 금속 진동판
1300,2300,3300: 수지 진동판 1400,2400,3400: 케이스
1500,2500,3500: 진동부재

Claims (9)

  1. 압전 소자에 발생되는 진동을 증폭시키는 진동부재에 있어서,
    중심영역에 상기 압전 소자가 부착되는 부착부가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부가 형성되며, 상기 부착부와 테두리부를 연결하는 연결부가 형성되고, 상기 부착부, 테두부 및 연결부를 제외한 부분에 관통공이 형성되는 금속 진동판과;
    상기 관통공을 포함하는 금속 진동판의 형상과 대응하는 형상으로 구비되어 상기 금속 진동판의 일면에 부착되는 수지 진동판을 포함하는 진동부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 진동판에는 상기 관통공의 형상과 대응되는 형상의 돌출단이 형성되어 상기 돌출단이 상기 관통공으로 인입되는 진동부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수지 진동판에는 상기 관통부와 대면되는 부위에 적어도 하나 이상의 돌출체가 돌출되어 형성되는 진동부재.
  4. 압전 소자와;
    상기 압전 소자의 일측면에 부착되는 진동부재와;
    상기 진동부재의 가장자리를 지지하는 케이스를 포함하고,
    상기 진동부재는
    중심영역에 상기 압전 소자가 부착되는 부착부가 형성되고, 가장자리 영역을 따라 테두리부가 형성되며, 상기 부착부와 테두리부를 연결하는 연결부가 형성되고, 상기 부착부, 테두부 및 연결부를 제외한 부분에 관통공이 형성되는 금속 진동판과;
    상기 금속 진동판의 크기와 대응하는 크기로 구비되어 상기 금속 진동판의 일면에 부착되는 수지 진동판을 포함하는 압전 스피커.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 압전 소자의 양면에는 각각 제 1 전극 및 제 2 전극이 형성되고,
    상기 제 1 전극에는 금속 리드가 연결되며,
    상기 제 2 전극은 상기 금속 진동판에 연결되고,
    상기 금속 리드는 상기 금속 진동판과 절연되도록 배치되는 압전 스피커.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 금속 진동판에는 일체로 단자 연장부가 형성되는 압전 스피커.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 케이스에는 제 1 단자 및 제 2 단자가 형성되어,
    상기 제 1 단자는 상기 금속 리드와 연결되며,
    상기 제 2 단자는 상기 단자 연장부와 연결되는 압전 스피커.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 수지 진동판에는 상기 관통공의 형상과 대응되는 형상의 돌출단이 형성되어 상기 돌출단이 상기 관통공으로 인입되는 압전 스피커.
  9. 청구항 3에 있어서,
    상기 수지 진동판에는 상기 관통부와 대면되는 부위에 적어도 하나 이상의 돌출체가 돌출되어 형성되는 압전 스피커.
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