KR20120027915A - Piezoelcetric device and piezoelectric speaker usiong the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압전 소자 및 이를 이용한 압전 스피커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경방향 진동 특성을 향상시키고, 음향적인 에너지를 평탄하게 출력하는 압전 소자 및 이를 이용한 압전 스피커에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric element and a piezoelectric speaker using the same, and more particularly, to a piezoelectric element and a piezoelectric speaker using the same to improve radial vibration characteristics and to flatten acoustic energy.
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.In general, a piezoelectric element refers to a device having a characteristic of changing electrical energy and mechanical energy from each other, and a piezoelectric speaker converts mechanical movement of the piezoelectric element into an acoustic wave by a diaphragm to generate sound of a desired frequency band. It is a representative product of acoustic components.
이때 압전 소자는 압전 세라믹에 가해지는 힘에 의해 전압이 발생하고, 그 힘의 세기에 따라 발생되는 전압의 양이 달라진다.At this time, the piezoelectric element generates a voltage by the force applied to the piezoelectric ceramic, and the amount of the generated voltage varies depending on the strength of the piezoelectric element.
일반적인 압전 스피커는 압전 소자와 압전 소자보다 크게 형성되어 상기 압전 소자의 일면에 접합되어 압전 소자에서 발생되는 진동을 증폭시키는 진동판을 포함한다. 이러한 압전 스피커의 음향적인 특성은 주파수별 음압으로 판단되고, 진동판의 재질 및 물성에 따라 주파수별 음압은 다양하게 변화할 수 있다.The general piezoelectric speaker includes a piezoelectric element and a diaphragm formed larger than the piezoelectric element and bonded to one surface of the piezoelectric element to amplify the vibration generated in the piezoelectric element. The acoustic characteristics of the piezoelectric speaker may be determined as sound pressure for each frequency, and the sound pressure for each frequency may vary according to the material and physical properties of the diaphragm.
일반적으로 특성이 좋은 압전 스피커는 높은 출력이 구현되고, 주파수별 음압이 높으며 평탄한 형태를 가지면서 넓은 음역을 가지는 것을 의미한다.In general, a piezoelectric speaker having good characteristics means high output, high frequency sound pressure, and a flat shape and a wide sound range.
압전 스피커에 적용되는 진동판은 금속 재료, 폴리머 재료 및 펄프 등이 사용된다.As the diaphragm applied to the piezoelectric speaker, metal materials, polymer materials, pulp, and the like are used.
금속계 진동판의 경우, 금속은 탄성이 우수하고 전달속도가 빨라서 압전 소자의 진동을 음파로 변환시키는 출력을 증가시키는 장점이 있으나, 좁은 음역대역만이 구현되고, 주파수별 음압저하 현상이 발생하며, 두께가 두껍고 무게가 무거운 단점이 있다.In the case of the metal diaphragm, the metal has the advantage of increasing the output of converting the vibration of the piezoelectric element into sound waves due to its excellent elasticity and fast transfer speed, but only a narrow band is realized, and the sound pressure drop phenomenon occurs for each frequency and the thickness The disadvantage is thick and heavy weight.
반면에, 폴리머계 진동판 또는 펄프계 진동판의 경우, 탄성이 부족하여 상대적으로 금속계 진동판에 비해 음압이 낮고 출력이 감소되는 단점이 있지만, 최저공진주파수나 주파수대역에서의 음압저하 현상은 금속계 진동판에 비해 우수한 장점이 있다.On the other hand, polymer-based diaphragm or pulp-based diaphragm has a disadvantage in that the sound pressure is lower and the output is reduced compared to the metal-based diaphragm due to the lack of elasticity. There is an excellent advantage.
따라서, 폴리머계 진동판 또는 펄프계 진동판을 사용할 경우 압전 소자의 진동을 음파로 변환시키는 출력이 저하되는 단점을 극복하여야 하는 문제점이 있었다.
Therefore, when using a polymer diaphragm or a pulp diaphragm, there is a problem in that the output of converting the vibration of the piezoelectric element into sound waves has to be overcome.
본 발명의 실시 형태는 압전 스피커의 진동판 중 폴리머계 진동판 또는 펄프계 진동판을 사용하였을 때 음향 에너지의 출력이 저하되는 현상을 극복할 수 있는 적층형 압전 소자 및 이를 이용한 압전 스피커를 제공한다.
Embodiments of the present invention provide a stacked piezoelectric element and a piezoelectric speaker using the same that can overcome the phenomenon that the output of acoustic energy is reduced when using a polymer-based or pulp-based diaphragm of the diaphragm of the piezoelectric speaker.
본 발명의 일실시예에 따른 압전 소자는 전극에 신호 전압을 인가하면 진동하는 압전 소자로서, 두께 방향으로 분극되어 적층되는 적어도 3층 이상의 압전 세라믹판을 포함하고, 상기 각각의 압전 세라믹판은 분극 방향이 서로 역 방향이 되도록 적층된 것을 특징으로 한다.A piezoelectric element according to an embodiment of the present invention is a piezoelectric element that vibrates when a signal voltage is applied to an electrode, and includes at least three or more layers of piezoelectric ceramic plates that are polarized and stacked in the thickness direction, and each piezoelectric ceramic plate is polarized. It is characterized in that the laminated direction so that the directions are opposite to each other.
상기 압전 세라믹판은 제 1 내지 제 3 압전 세라믹판이 상에서 하방향으로 순차적으로 적층되고, 상기 제 1 압전 세라믹판의 상면에는 제 1 외부전극이 형성되고, 상기 제 3 압전 세라믹판의 하면에는 제 2 외부전극이 형성되며, 상기 제 1 압전 세라믹판과 제 2 압전 세라믹판 사이에는 상기 제 2 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 2 내부전극이 형성되고, 상기 제 2 압전 세라믹판과 제 3 세라믹판 사이에는 상기 제 1 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 1 내부전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.The piezoelectric ceramic plate is sequentially laminated in a downward direction on the first to third piezoelectric ceramic plates, a first external electrode is formed on an upper surface of the first piezoelectric ceramic plate, and a second on the lower surface of the third piezoelectric ceramic plate. An external electrode is formed, and a second internal electrode electrically connected to the second external electrode is formed between the first piezoelectric ceramic plate and the second piezoelectric ceramic plate, and between the second piezoelectric ceramic plate and the third ceramic plate. The first internal electrode electrically connected to the first external electrode is formed.
상기 제 3 압전 세라믹판의 하면에는 분극되지 않은 진동유발 세라믹판이 상기 제 2 외부전극에 의해 전기적으로 연결되면서 적층되고, 상기 진동유발 세라믹판의 하면에는 상기 제 2 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 3 외부전극이 형성되는 것을 특징으로 한다.A third polarization-inducing ceramic plate which is not polarized is laminated on the lower surface of the third piezoelectric ceramic plate while being electrically connected by the second external electrode, and a third being electrically connected to the second external electrode on the lower surface of the vibration-inducing ceramic plate. An external electrode is formed.
상기 제 1 외부전극과 제 1 내부전극은 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판을 관통하는 제 1 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 및 제 3 외부전극과 제 2 내부전극은 상기 제 2 및 제 3 압전 세라믹판과 진동유발 세라믹판을 관통하는 제 2 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.The first external electrode and the first internal electrode are electrically connected to each other by a first via plug passing through the first and second piezoelectric ceramic plates, and the second and third external electrodes and the second internal electrode are connected to each other. And a second via plug penetrating the second and third piezoelectric ceramic plates and the vibration-inducing ceramic plate.
상기 제 3 압전 세라믹판의 두께는 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.The third piezoelectric ceramic plate may have a thickness greater than that of the first and second piezoelectric ceramic plates.
상기 제 1 외부전극과 제 1 내부전극은 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판을 관통하는 제 1 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제 2과 제 2 내부전극은 상기 제 2 및 제 3 압전 세라믹판과 진동유발 세라믹판을 관통하는 제 2 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.The first external electrode and the first internal electrode are electrically connected by a first via plug passing through the first and second piezoelectric ceramic plates, and the second and second internal electrodes are connected to the second and third piezoelectric elements. And a second via plug penetrating the ceramic plate and the vibration-inducing ceramic plate.
본 발명의 일실시예에 따른 압전 스피커는 진동판과; 상기 진동판의 양면에 접합되는 제 1 및 제 2 압전 소자를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 크기가 서로 상이한 것을 특징으로 한다.Piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention and the diaphragm; And first and second piezoelectric elements bonded to both surfaces of the diaphragm, wherein the first and second piezoelectric elements are different in size from each other.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 각각 두께 방향으로 분극되어 적층되는 적어도 3층 이상의 압전 세라믹판을 포함하고, 상기 각각의 압전 세라믹판은 분극 방향이 서로 역 방향이 되도록 적층된 것을 특징으로 한다.The first and second piezoelectric elements each include at least three or more layers of piezoelectric ceramic plates that are polarized and stacked in the thickness direction, and each of the piezoelectric ceramic plates is laminated so that the polarization directions are reverse to each other.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 각각 제 1 내지 제 3 압전 세라믹판이 상에서 하방향으로 순차적으로 적층되고, 각각 선택적으로 상기 제 3 압전 세라믹판에 분극되지 않은 진동유발 세라믹판이 접합되거나, 상기 제 3 압전 세라믹판의 두께가 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판의 두께보다 두껍게 형성되는 것을 특징으로 한다.Each of the first and second piezoelectric elements may be sequentially laminated in a downward direction on the first to third piezoelectric ceramic plates, and each of the first and second piezoelectric ceramic plates may be selectively bonded to the third piezoelectric ceramic plate, or may be bonded to the third piezoelectric ceramic plate. The thickness of the piezoelectric ceramic plate is formed thicker than the thickness of the first and second piezoelectric ceramic plate.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 상기 진동유발 세라믹판 또는 제 1 및 제 2 압전 세라믹판보다 두껍게 형성된 제 3 압전 세라믹판이 상기 진동판에 접합되는 것을 특징으로 한다.The first and second piezoelectric elements are characterized in that the third piezoelectric ceramic plate formed thicker than the vibration-inducing ceramic plate or the first and second piezoelectric ceramic plates is bonded to the vibration plate.
상기 진동판은 폴리머 재료 또는 펄프인 것을 특징으로 한다.
The diaphragm is characterized in that it is a polymeric material or pulp.
본 발명에 따르면 압전소자의 출력을 향상시켜 폴리머계 진동판 또는 펄프계 진동판에서 나타나는 음향 에너지의 출력저하 현상을 개선할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to improve the output of the piezoelectric element to improve the output degradation of the acoustic energy appearing in the polymer diaphragm or the pulp diaphragm.
또한, 적층된 압전 세라믹판에 접합된 진동판에 변위가 발생하여 종래의 압전 스피커보다 상대적으로 큰 음향 에너지를 획득할 수 있는 효과가 있다.In addition, displacement is generated in the diaphragm bonded to the laminated piezoelectric ceramic plate, so that a relatively large acoustic energy may be obtained than the conventional piezoelectric speaker.
그리고, 서로 다른 공진 주파수를 갖는 압전 소자를 진동판의 양면에 접합하여 상호 간의 공진과 공진 사이에 발생되는 음압이 저해되는 부분을 보완하여 균일한 음향 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.
In addition, piezoelectric elements having different resonance frequencies may be bonded to both surfaces of the diaphragm to compensate for portions in which sound pressure generated between resonance and resonance are inhibited, thereby obtaining uniform acoustic characteristics.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 소자를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 소자를 보여주는 개략적인 단면도이며,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다양한 실시예의 압전 스피커를 보여주는 개략적인 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 스피커의 주파수 대역별 공진 주파수를 보여주는 그래프이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric element according to a first embodiment of the present invention,
2 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention;
3 to 5 are schematic cross-sectional views showing piezoelectric speakers of various embodiments according to the present invention;
6 is a graph showing resonance frequencies for each frequency band of a piezoelectric speaker according to an exemplary embodiment of the present invention.
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.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 소자를 보여주는 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric element according to a first embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 소자(100)는 두께 방향으로 분극되어 적층되는 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)과, 상기 제 3 압전 세라믹판(130)에 접합되는 분극되지 않은 진동유발 세라믹판(140)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the
상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)은 두께 방향으로 분극(poling)시켜서 압전 특성을 갖는 수단으로서, 본 실시예에서는 대략 원형 또는 사각형 형상의 박판으로 형성된다. 상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 형상은 압전 스피커에 적용될 수 있는 압전 특성이 형성된다면 제시된 실시예에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.The first piezoelectric ceramic plate to the third piezoelectric ceramic plate (110, 120, 130) is a means having a piezoelectric property by polarizing in the thickness direction, in this embodiment is formed of a thin plate of approximately circular or rectangular shape. The shape of the first piezoelectric ceramic plate to the third piezoelectric ceramic plate (110, 120, 130) is not limited to the present embodiment can be variously changed if the piezoelectric properties that can be applied to the piezoelectric speaker is formed.
상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)은 분극 방향이 서로 역 방향이 되도록 적층된다.The first piezoelectric ceramic plate to the third piezoelectric ceramic plate (110, 120, 130) is laminated so that the polarization direction is reverse to each other.
상기 제 1 압전 세라믹판(110)은 상면에 제 1a 전극(111)이 형성되고, 하면에 제 1b 전극(113)이 형성되며, 상기 제 1b 전극(113)에서 제 1a 전극(111) 방향으로 분극되는 것이 바람직하다. 이때 상기 제 1a 전극(111)을 제 1 외부전극이라 정의한다.In the first piezoelectric
상기 제 2 압전 세라믹판(120)은 상면에 제 2b 전극(123)이 형성되어 상기 제 1 압전 세라믹판(110)의 제 1b 전극(113)에 접합되고, 하면에 제 2a 전극(121)이 형성되며, 상기 제 2b 전극(123)에서 제 2a 전극(121) 방향으로 분극되는 것이 바람직하다. 이때 상기 제 1b 전극(113)과 제 2b 전극(123)을 일체로 형성할 수 있고, 이를 제 2 내부전극이라 정의한다.The second piezoelectric
상기 제 3 압전 세라믹판(130)은 상면에 제 3a 전극(131)이 형성되어 상기 제 2 압전 세라믹판(120)의 제 2a 전극(121)에 접합되고, 하면에 제 3b 전극(133)이 형성되며, 상기 제 3b 전극(133)에서 제 3a 전극(131) 방향으로 분극되는 것이 바람직하다. 이때 상기 제 2a 전극(121)과 제 3a 전극(131)을 일체로 형성할 수 있고, 이를 제 1 내부전극이라 정의하고, 상기 제 3b 전극(133)을 제 2 외부전극이라 정의한다.In the third piezoelectric
이때 상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 제 1a, 제 2a 및 제 3a 전극(111,121,131)은 전기적으로 서로 연결되고, 상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 상기 제 1b, 제 2b 및 제 3b 전극(113,123,133)은 전기적으로 서로 연결된다. 이때 상기 제 1a 전극 내지 제 3a 전극(111,121,131)과 상기 제 1b 전극 내지 제 3b 전극(113,123,133)은 서로 절연된다.In this case, the first, second and
그래서, 상기 제 1 압전 세라믹판(110)의 상면에는 제 1 외부전극이 형성되고, 상기 제 3 압전 세라믹판(130)의 하면에는 제 2 외부전극이 형성되며, 상기 제 1 압전 세라믹판(110)과 제 2 압전 세라믹판(120) 사이에는 상기 제 2 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 2 내부전극이 형성되고, 상기 제 2 압전 세라믹판(120)과 제 3 세라믹판(130) 사이에는 상기 제 1 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 1 내부전극이 형성된다.Thus, a first external electrode is formed on an upper surface of the first piezoelectric
부연하자면, 상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 제 1a 전극 내지 제 3a 전극(111,121,131)은 전기적으로 서로 연결되기 위하여, 상기 제 1 압전 세라믹판(110)에 형성되는 제 1a 전극(111)과 상기 제 2 압전 세라믹판(120)에 형성되는 제 2a 전극(121)은 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판(110,120)을 관통하는 제 1 비아플러그(160)에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 압전 세라믹판(120)에 형성되는 제 2a 전극(121)과 상기 제 3 압전 세라믹판(130)에 형성되는 제 3a 전극(131)은 서로 접합되어 전기적으로 연결된다.In other words, the first to
상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 상기 제 1b 전극 내지 제 3b 전극(113,123,133)은 전기적으로 서로 연결되기 위하여, 상기 제 1 압전 세라믹판(110)에 형성되는 제 1b 전극(113)과 상기 제 2 압전 세라믹판(120)에 형성되는 제 2b 전극(123)은 서로 접합되어 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 압전 세라믹판(120)에 형성되는 제 2b 전극(123)과 상기 제 3 압전 세라믹판(130)에 형성되는 제 3b 전극(133)은 상기 제 2 및 제 3 압전 세라믹판(120,130)을 관통하는 제 2 비아플러그(170)에 의해 전기적으로 연결된다.The first b electrodes to the third
상기 진동유발 세라믹판(140)은 두께 방향으로 분극시키지 않아서 압전 특성을 갖지 않는 세라믹으로서, 상기 제 3 압전 세라믹판(130)에서 진동이 일어나는 것을 유발 및 증폭시키거나 직접 진동판의 역할을 한다.The vibration-inducing
상기 진동유발 세라믹판(140)의 양면에는 상기 제 3b 전극(133)과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제 4b 전극(143)이 형성된다. 이때 상기 진동유발 세라믹판(140)의 상면에 형성되는 제 4b 전극(143)과 상기 제 3b 전극(133)은 일체로 형성되어 제 2 외부전극 될 수 있다. 또한, 상기 진동유발 세라믹판(140)의 하면에 형성되는 제 4b 전극(143)은 제 3 외부전극이라 정의한다.A pair of fourth
이때 상기 진동유발 세라믹판(140)의 하면에 형성되는 제 4b 전극(143)은 상기 제 2 비아플러그(170)를 연장하여 제 2 외부전극과 전기적으로 연결된다. At this time, the
부연하자면, 상기 한 쌍의 제 4b 전극(143)은 상기 제 3 음전극(133)과 전기적으로 연결되기 위하여 제 2 비아플러그(170)를 진동유발 세라믹판(140)까지 연장하여 상기 제 2 압전 세라믹판(120)에 형성되는 제 2b 전극(123)과 상기 제 3 압전 세라믹판(130)에 형성되는 제 3b 전극(133) 및 상기 진동유발 세라믹판(140)의 양면에 형성되는 한 쌍의 제 4b 전극(143)이 제 2 비아플러그(170)에 의해 전기적으로 연결되도록 한다.In other words, the pair of
물론 상기 제 1a 전극 내지 제 3a 전극(111,121,131)과 제 1b 전극 내지 제 4b 전극(113,123,133,143)을 전기적으로 서로 연결되기 위하여 각각 비아플러그 방식의 연결방식을 채택하였지만 이에 한정되지 않고, 상기 제 1a 전극 내지 제 3a 전극(111,121,131)과 제 1b 전극 내지 제 4b 전극(113,123,133,143)을 전기적으로 서로 연결시키기 위한 다양한 방식의 연결방식이 채택되어 사용될 수 있다.Of course, the via plug connection method is adopted to electrically connect the first to
상기와 같이 구성되는 압전 소자는 제 1 외부전극과 제 3 외부전극이 전원공급수단(10)의 (+)극 및 (-)극에 각각 연결되어 전원을 공급받는다.
In the piezoelectric element configured as described above, the first external electrode and the third external electrode are connected to the (+) pole and the (-) pole of the power supply means 10 to receive power.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 소자를 보여주는 개략적인 단면도이다. 2 is a schematic cross-sectional view showing a piezoelectric element according to a second embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 소자(200)는 두께 방향으로 분극되어 적층되는 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(210,220,230)을 포함하고, 상기 제 3 압전 세라믹판(230)의 두께는 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판(210,220)의 두께보다 두껍게 형성된다.As illustrated in FIG. 2, the
상기 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(210,220,230)의 구성 및 형상은 전술된 제 1 실시예에 제시된 제 1 압전 세라믹판 내지 제 3 압전 세라믹판(110,120,130)의 구성과 대응한다. 다만, 본 실시예에서는 상기 제 3 압전 세라믹판(230)의 두께는 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판(210,220)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.The configuration and shape of the first piezoelectric ceramic plate to the third piezoelectric
이렇게 제 3 압전 세라믹판(230)의 두께를 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판(210,220)의 두께보다 두껍게 형성함에 따라 제 3 압전 세라믹판(230)의 분극 상태가 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판(210,220)의 분극 상태보다 부족한 상태를 유지하도록 하여 분극 차이에 의한 분극 진동을 유발한다.As the thickness of the third piezoelectric
설명되지 않은 도면 부호 260, 270은 비아플러그이다.
상기와 같이 구성되는 압전 소자를 이용한 압전 스피커의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.The configuration of a piezoelectric speaker using the piezoelectric element configured as described above will be described with reference to the drawings.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다양한 실시예의 압전 스피커를 보여주는 개략적인 단면도이다.3 to 5 are schematic cross-sectional views showing piezoelectric speakers of various embodiments according to the present invention.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 압전 스피커는 진동판(300)과; 상기 진동판(300)의 양면에 접합되는 제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)의 크기가 서로 상이하게 형성된다.3 to 5, the piezoelectric speaker according to the embodiment of the present invention includes a
진동판(300)은 상기 제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)에 인가되는 전기적 신호에 의해 발생되는 기계적 신호를 음향적으로 변환시키는 수단으로서, 금속계 진동판, 폴리머계 진동판 및 펄프계 진동판 등의 다양한 진동판이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 최저 공진주파수나 주파수대역에서의 음압저하 현상이 금속계 진동판에 비해 우수한 장점을 갖는 폴리머계 진동판 및 펄프계 진동판을 사용하는 것이 바람직하다.The
상기 제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)는 전술된 제 1 및 제 2 실시예에 의해 제조되는 압전 소자(100,200)를 이용한다. 다만, 제 1 압전 소자(100a,200b,100)와 제 2 압전 소자(100b,200b,200)의 크기를 서로 상이하게 형성함에 따라 제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)에서 발생되는 공진 주파수의 차이를 이용하여 공진과 공진 사이에 발생되는 음압이 저하되는 부분을 보충하여 균일한 음압을 구현할 수 있도록 한다.The first and second
제 1 및 제 2 압전 소자(100a 및 100b, 200a 및 200b, 100 및 200)의 크기는 서로 다르게 구현만 된다면 어떠한 크기로 형성되어도 무방하고, 압전 스피커가 적용되는 제품에 적용되는 공진 주파수를 갖도록 각각의 압전 소자의 크기가 다양하게 변경되는 것이 바람직하다.The sizes of the first and second
도 3을 참조하면 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커(1000)는 진동판(300)의 양면에 제 1 실시예에 의해 제조되는 압전 소자(100)를 각각 접합한 것이다.Referring to FIG. 3, the
상기 제 1 및 제 2 압전 소자(100a,100b)의 구성은 전술된 제 1 실시예에 따른 압전 소자의 설명과 중복되는 설명이기 때문에 생략하기로 한다.The configurations of the first and second
다만, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자(100a,100b)는 각각 진동유발 세라믹판(140a,140b)을 상기 진동판(300)에 접합시키는 것이 바람직하다. 그래서 진동유발 세라믹판(140a,140b)의 진동이 상기 진동판(300)에 직접 전달되어 진동판(300)의 진동 효율이 향상되도록 한다.However, it is preferable that the first and second
그리고, 상기 진동판(300)에 접합되는 제 1 및 제 2 압전 소자(140a,140b)의 크기를 서로 다르게 하여 각각의 제 1 및 제 2 압전 소자(140a,140b)에서 발생되는 공진 주파수가 서로 상이하도록 한다.In addition, the sizes of the first and second
도 4를 참조하면 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커(2000)는 진동판(300)의 양면에 제 2 실시예에 의해 제조되는 압전 소자(200)를 각각 접합한 것이다.Referring to FIG. 4, the
상기 제 1 및 제 2 압전 소자(200a,200b)의 구성은 전술된 제 2 실시예에 따른 압전 소자의 설명과 중복되는 설명이기 때문에 생략하기로 한다.The configurations of the first and second
다만, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자(200a,200b)는 각각 제 3 압전 세라믹판(230a,230b)을 상기 진동판(300)에 접합시키는 것이 바람직하다. 그래서 제 3 압전 세라믹판(230a,230b)의 진동이 상기 진동판(300)에 직접 전달되어 진동판(300)의 진동 효율이 향상되도록 한다.However, it is preferable that the first and second
도 5를 참조하면 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커(3000)는 진동판(300)의 일면에 제 1 실시예에 의해 제조되는 압전 소자(100)를 접합하고, 진동판(300)의 타면에 제 2 실시예에 의해 제조되는 압전 소자(200)를 접합한 것이다.Referring to FIG. 5, the
상기 제 1 및 제 2 압전 소자의 구성은 전술된 제 1 및 제 2 실시예에 따른 압전 소자의 설명과 중복되는 설명이기 때문에 생략하기로 한다.The configuration of the first and second piezoelectric elements is omitted because it is a description overlapping with the description of the piezoelectric elements according to the first and second embodiments described above.
다만, 상기 제 1 압전 소자(100)는 진동유발 세라믹판(140)을 상기 진동판(300)에 접합시키고, 제 2 압전 소자(200)는 제 3 압전 세라믹판(230)을 상기 진동판(300)에 접합시키는 것이 바람직하다. 그래서 제 3 압전 세라믹판(230)의 진동이 상기 진동판(300)에 직접 전달되어 진동판(300)의 진동 효율이 향상되도록 한다.
However, the first
다음으로, 본 발명에 따른 압전 스피커의 주파수 대역별 공진 주파수를 알아보는 실험을 실시하였다.Next, an experiment was carried out to find the resonant frequencies for each frequency band of the piezoelectric speaker according to the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 스피커의 주파수 대역별 공진 주파수를 보여주는 그래프로서, 도 6은 제 1 실시예에 따른 압전 소자의 크기를 다르게 하여 진동판의 양면에 접합한 압전 스피커(1000)를 실험에 사용하였다.6 is a graph showing resonant frequencies for each frequency band of a piezoelectric speaker according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 6 is a
도 6에서 알 수 있듯이 제 1 압전 소자(100a)에서 구현되는 공진 주파수과 제 2 압전 소자(100b)에서 구현되는 공진 주파수는 서로 일치하지 않는다. 이에 따라 제 1 압전 소자(100a)와 제 2 압전 소자(100b)가 양면에 접합된 압전 스피커는 제 1 및 제 2 압전 소자(100a,100b)에서 각각 구현되는 공진 사이에 발생되는 음압이 저해되는 것을 상호 보충하여 평탄한 음향적인 에너지를 발현할 수 있는 것이다.
As can be seen in FIG. 6, the resonance frequency implemented in the first
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.
Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art can be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit of the invention described in the claims below. I can understand.
100,200: 압전 소자
110, 120, 130, 210, 220, 230: 제 1 내지 제 3 압전 세라믹판
140: 진동유발 세라믹판
111, 121, 131, 211, 221, 231: (+)전극
113, 123, 133, 143, 213, 223, 233: (-)전극
160, 170, 260, 270 : 비아플러그
1000,2000,3000: 압전 스피커100,200: piezoelectric element
110, 120, 130, 210, 220, 230: first to third piezoelectric ceramic plates
140: vibration induced ceramic plate
111, 121, 131, 211, 221, 231: (+) electrode
113, 123, 133, 143, 213, 223, 233: (-) electrode
160, 170, 260, 270: Via Plug
1000,2000,3000: piezoelectric speaker
Claims (11)
두께 방향으로 분극되어 적층되는 적어도 3층 이상의 압전 세라믹판을 포함하고,
상기 각각의 압전 세라믹판은 분극 방향이 서로 역 방향이 되도록 적층된 압전 소자.
A piezoelectric element vibrates when a signal voltage is applied to an electrode.
At least three or more layers of piezoelectric ceramic plates are polarized and laminated in the thickness direction,
Each of the piezoelectric ceramic plates is a piezoelectric element laminated so that the polarization direction is reverse to each other.
상기 압전 세라믹판은 제 1 내지 제 3 압전 세라믹판이 상에서 하방향으로 순차적으로 적층되고,
상기 제 1 압전 세라믹판의 상면에는 제 1 외부전극이 형성되고, 상기 제 3 압전 세라믹판의 하면에는 제 2 외부전극이 형성되며, 상기 제 1 압전 세라믹판과 제 2 압전 세라믹판 사이에는 상기 제 2 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 2 내부전극이 형성되고, 상기 제 2 압전 세라믹판과 제 3 세라믹판 사이에는 상기 제 1 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 1 내부전극이 형성되는 압전 소자.
The method according to claim 1,
The piezoelectric ceramic plates are sequentially laminated in a downward direction on the first to third piezoelectric ceramic plates,
A first external electrode is formed on an upper surface of the first piezoelectric ceramic plate, a second external electrode is formed on a lower surface of the third piezoelectric ceramic plate, and the first piezoelectric ceramic plate is formed between the first piezoelectric ceramic plate and the second piezoelectric ceramic plate. 2. A piezoelectric element having a second internal electrode electrically connected to an external electrode, wherein a first internal electrode electrically connected to the first external electrode is formed between the second piezoelectric ceramic plate and the third ceramic plate.
상기 제 3 압전 세라믹판의 하면에는 분극되지 않은 진동유발 세라믹판이 상기 제 2 외부전극에 의해 전기적으로 연결되면서 적층되고,
상기 진동유발 세라믹판의 하면에는 상기 제 2 외부전극과 전기적으로 연결되는 제 3 외부전극이 형성되는 압전 소자.
The method according to claim 2,
On the lower surface of the third piezoelectric ceramic plate, an unpolarized vibration-inducing ceramic plate is laminated while being electrically connected by the second external electrode,
And a third external electrode electrically connected to the second external electrode on a bottom surface of the vibration-inducing ceramic plate.
상기 제 1 외부전극과 제 1 내부전극은 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판을 관통하는 제 1 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되고,
상기 제 2 및 제 3 외부전극과 제 2 내부전극은 상기 제 2 및 제 3 압전 세라믹판과 진동유발 세라믹판을 관통하는 제 2 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되는 압전 소자.
The method according to claim 3,
The first external electrode and the first internal electrode are electrically connected by first via plugs penetrating the first and second piezoelectric ceramic plates.
And the second and third external electrodes and the second internal electrode are electrically connected by a second via plug passing through the second and third piezoelectric ceramic plates and the vibration-inducing ceramic plate.
상기 제 3 압전 세라믹판의 두께는 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판의 두께보다 두껍게 형성되는 압전 소자.
The method according to claim 2,
The piezoelectric element of claim 3, wherein the thickness of the third piezoelectric ceramic plate is greater than that of the first and second piezoelectric ceramic plates.
상기 제 1 외부전극과 제 1 내부전극은 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판을 관통하는 제 1 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되고,
상기 제 2과 제 2 내부전극은 상기 제 2 및 제 3 압전 세라믹판과 진동유발 세라믹판을 관통하는 제 2 비아플러그에 의해 전기적으로 연결되는 압전 소자.
The method according to claim 5,
The first external electrode and the first internal electrode are electrically connected by first via plugs penetrating the first and second piezoelectric ceramic plates.
And the second and second internal electrodes are electrically connected to each other by a second via plug passing through the second and third piezoelectric ceramic plates and the vibration-inducing ceramic plate.
상기 진동판의 양면에 접합되는 제 1 및 제 2 압전 소자를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 크기가 서로 상이한 압전 스피커.
A diaphragm;
First and second piezoelectric elements bonded to both surfaces of the diaphragm,
The first and second piezoelectric elements are piezoelectric speakers different in size from each other.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자는 각각 두께 방향으로 분극되어 적층되는 적어도 3층 이상의 압전 세라믹판을 포함하고, 상기 각각의 압전 세라믹판은 분극 방향이 서로 역 방향이 되도록 적층된 압전 스피커.
The method according to claim 7,
The first and second piezoelectric elements each include at least three or more layers of piezoelectric ceramic plates that are polarized and stacked in a thickness direction, and each of the piezoelectric ceramic plates is laminated so that the polarization directions are reverse to each other.
각각 제 1 내지 제 3 압전 세라믹판이 상에서 하방향으로 순차적으로 적층되고,
각각 선택적으로 상기 제 3 압전 세라믹판에 분극되지 않은 진동유발 세라믹판이 접합되거나, 상기 제 3 압전 세라믹판의 두께가 상기 제 1 및 제 2 압전 세라믹판의 두께보다 두껍게 형성되는 압전 스피커.
The method of claim 8, wherein the first and second piezoelectric elements
The first to third piezoelectric ceramic plates are sequentially laminated in the downward direction, respectively,
Wherein each of the vibration-inducing ceramic plates that are not polarized is selectively bonded to the third piezoelectric ceramic plate, or the thickness of the third piezoelectric ceramic plate is thicker than the thickness of the first and second piezoelectric ceramic plates.
상기 진동유발 세라믹판 또는 제 1 및 제 2 압전 세라믹판보다 두껍게 형성된 제 3 압전 세라믹판이 상기 진동판에 접합되는 압전 스피커.
The method of claim 9, wherein the first and second piezoelectric elements
And a third piezoelectric ceramic plate formed thicker than the vibration-inducing ceramic plate or the first and second piezoelectric ceramic plates is bonded to the vibration plate.
상기 진동판은 폴리머 재료 또는 펄프인 압전 스피커.
The method according to any one of claims 7 to 10,
And the diaphragm is a polymer material or pulp.
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