KR20120072310A - 음향 액츄에이터 및 음향 액츄에이터 시스템 - Google Patents

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공차식
백윤종
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Abstract

본 발명은 압전부재를 이용한 음향 액츄에이터에 관한 것으로서, 하나 이상의 압전부재(piezoelectric member)를 포함하는 압전유닛(piezoelectric unit) 및 상기 압전유닛에 고정 접착되어 상기 압전유닛에 전류가 인가됨에 따라 웨이브 운동(wave movement)하는 하나 이상의 멤브레인 부재를 포함하는 멤브레인 유닛(membrane unit)을 포함하는 액츄에이터 소자(actuator element); 상기 액츄에이터 소자에 부착되어 상기 액츄에이터 소자를 지지하는 지지부재(supporting member); 상기 액츄에이터 소자에 연결되는 에지부재(edge member); 를 포함하는 음향 액츄에이터를 제공하여, 액츄에이터 소자에 지지부재와 에지부재를 연결함으로써 저주파 음향특성을 개선하고, 복수의 압전유닛을 비대칭으로 연결함으로써 주파수 대역폭에서의 평활도를 개선하며, 액츄에이터 소자를 병렬로 배열함으로써 음의 크기를 개선할 수 있는 효과가 있다. 또한, 패널이나 챔버가 없어도 작동가능하므로 독립적으로 사용가능하며, 액츄에이터 소자가 슬림한 평면 구조를 가지므로 설치구조의 높이를 줄일 수 있어 일반 오디오 시스템, 자동차용 스피커, TV 스피커, 크기가 작은 휴대기기에 쉽게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

음향 액츄에이터 및 음향 액츄에이터 시스템{ACOUSTIC ACTUATOR AND ACOUSTIC ACTUATOR SYSTEM}
본 발명은 압전유닛에 멤브레인 유닛을 접합한 액츄에이터 소자를 이용한 음향 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액츄에이터 소자에 지지부재와 에지부재를 연결하여 폭넓은 주파수 대역의 음을 발생시키도록 액츄에이터 소자가 웨이브 운동하도록 하는 음향 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 소리(Sound)란 탄성체를 매질로 전파되는 파동을 가리키며 음(音) 또는 음파(音波)라고도 하며, 매질을 통하여 전달되는 유체의 진동 현상이다. 사람뿐만 아니라 동물들도 청각기관을 가지고 있으므로 동물들도 소리를 감지할 수 있으나 각각의 종에 따라 사람이 듣는 소리와 주파수 영역이 다르다. 일반적으로 사람들이 들을 수 있는 주파수 영역인 가청주파수는 20Hz ~ 20,000Hz로 알려져 있다.
통상의 스피커는 진동판이 앞뒤로 전/후진을 거듭함으로써 소리를 발생시킨다. 저음을 발생시키는 우퍼를 살펴보면 우퍼의 진동판이 앞으로 전진하는 순간에는 진동판 바로 앞쪽에는 공기가 압축되고, 진동판이 처음의 상태로 위치하게 되면 진동판의 바로 앞의 압력은 처음의 압력으로 되돌아오고, 진동판이 후진하면 바로 앞의 공기는 순간적으로 팽창하여 진동판 앞의 공기압이 낮아지게 된다. 즉, 진동판이 전진하면 진동판 앞쪽은 "+" 음압이 발생하게 되고, 진동판이 후진하면 진동판 앞쪽은 "-" 음압이 발생하게 되고, 이에 의하여 파동이 발생하게 되며 주파수의 범위가 대략 20Hz ~ 20,000Hz 정도일 때 소리로서 인간의 귀로 감지될 수 있는 것이다.
일반적으로 음향 엑츄에이터(acoustic actuator)라 함은 스피커나 리시버 등을 말하는데 압전 스피커는 기존의 VCM(Voice Coil Motor)스피커에 비해 얇고 가벼우며 전력소모가 적은 장점이 있어 휴대용 단말기, PDA와 같은 휴대 전자기기에의 응용이 늘고 있다. 압전 스피커는 압전 소자의 역압전 현상을 이용한 것으로 피에조 스피커, 피에조 부저(buzzer) 라고도 불린다.
그러나, 종래의 압전 스피커는 원형의 황동, 스테인레스 스틸, 니켈합금 등의 금속진동판 상면에 압전 소자를 덧붙여 제작하였다.
종래 더 큰 소리를 발생시키기 위해 헬름홀쯔 공진(Helmholtz's Resonance) 원리를 이용하여 더 큰 음압을 내도록 하는 기술이 있었으나, 이에 의하면 100Hz 정도의 낮은 공진주파수를 갖도록 설계한 경우 스피커 전체의 외경이 매우 커져서 현실적으로 제작하기가 곤란하였다.
즉, 원형의 압전소자 테두리 부근을 고정시키고 가운데에 구멍을 형성하여 공진시키는 방식을 이용하였으나 이는 일정한 주파수만을 증폭시킨 것으로써 부저로는 사용할 수가 있으나 저주파 특성이 좋지 않아서 주파수의 대역폭이 넓은 스피커로서는 사용이 곤란하여 부저용으로만 사용되어 왔다.
또한, 주파수 대역폭에서의 평활도(flatness)가 낮아 특정 주파수를 갖는 소리는 재생이 가능하나 다른 주파수를 갖는 소리는 제대로 재생되지 않는 경우도 있었다. 즉, 다양한 주파수를 갖는 소리를 모두 재생할 수가 없었다.
뿐만 아니라, 종래에는 단일의 진동판을 사용하여 음압이 높지 않아서, 오디오용 스피커로 사용하기에는 소리가 너무 작았다.
그리고, 압전소자를 진동체로 하고 지지부재를 이용하여 발생된 진동을 패널(Panel)에 전달하는 방식에 의해 저주파 특성을 개선하려는 시도가 있었으나, 이러한 방식은 별도의 패널을 설계해야 하고 패널이 다른 부품 등에 결합되므로 그 진동이 방해되거나 그 진동이 다른 부품의 전기적 혹은 기계적 특성을 저하시키는 문제가 있었다.
즉, 스피커처럼 단독으로 사용하는 것은 가능하나 어느 제품의 부품으로 사용된다면 패널이 독립된 소자가 아니라 그 제품의 일부가 되므로 제품 전체 설계상에 어려움이 있어 독립된 스피커가 필요한 실정이었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액츄에이터 소자에 지지부재 및 에지부재를 연결함으로써 저주파 음향특성을 개선하고, 복수의 압전유닛을 비대칭으로 배열함으로써 주파수 대역폭에서의 평활도를 개선함과 동시에 음의 크기를 개선하여 다양한 대역의 주파수를 갖는 소리를 발생시킬 수 있는 독립적으로 사용될 수 있는 음향 액츄에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 하나 이상의 압전부재(piezoelectric member)를 포함하는 압전유닛(piezoelectric unit) 및 상기 압전유닛에 고정 접착되어 상기 압전유닛에 전류가 인가됨에 따라 웨이브 운동(wave movement)하는 하나 이상의 멤브레인 부재를 포함하는 멤브레인 유닛(membrane unit)을 포함하는 액츄에이터 소자(actuator element); 상기 액츄에이터 소자에 부착되어 상기 액츄에이터 소자를 지지하는 지지부재(supporting member); 상기 액츄에이터 소자에 연결되는 에지부재(edge member); 를 포함하는 음향 액츄에이터를 제공한다.
본 발명에 따른 실시예의 액츄에이터 소자는 상기 지지부재의 일측 또는 양측에 형성되고 상기 지지부재는 상기 멤브레인 유닛에 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 지지부재는 상기 액츄에이터 소자의 상,하면 중 일면 이상에 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 멤브레인 유닛은 상기 멤브레인 부재에 접착되어 상기 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 압전유닛은 복수의 압전부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 멤브레인 유닛은 복수의 압전부재와 같은 수의 멤브레인 부재를 포함하고, 각각의 압전부재가 각각의 멤브레인 부재에 접착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예의 멤브레인 유닛은 복수의 멤브레인 부재의 끝을 서로 연결하여 상기 복수의 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 압전부재는 각각 내측 끝단으로부터 외측 끝단까지의 길이가 폭의
Figure pat00001
배 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 압전유닛은 멤브레인 유닛의 상,하면에 접착될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 액츄에이터 소자의 표면진동을 허용하도록 상기 액츄에이터 소자와 지지부재의 사이에 개재되는 탄력부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 지지부재는 액츄에이터 소자와 접촉하는 부분이 점 또는 선형일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 제1음향 액츄에이터; 및 상기 제1음향 액츄에이터와 함께 구동되며, 제2음향 액츄에이터;를 포함하는 음향 액츄에이터 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 실시예는 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 동일한 크기(size)로서, 상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터의 압전유닛들은 각각 그 지지부재들을 기준으로 비대칭일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 상이한 크기로서, 상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터의 압전유닛들은 각각 그 지지부재들을 기준으로 대칭일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예는 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 상이한 크기로서, 상기 제1음향 액츄에이터의 압전유닛은 그 지지부재를 기준으로 대칭이고, 상기 제2음향 액츄에이터의 압전유닛은 그 지지부재를 기준으로 비대칭일 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 액츄에이터 소자에 지지부재와 에지부재를 연결함으로써 저주파 음향특성을 개선하고, 복수의 압전유닛을 비대칭으로 연결함으로써 주파수 대역폭에서의 평활도를 개선하며, 액츄에이터 소자를 병렬로 배열함으로써 음의 크기를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 패널이나 챔버가 없어도 작동이 가능하므로 독립적으로 사용가능하며, 액츄에이터 소자가 슬림한 평면 구조를 가지므로 설치구조의 높이를 줄일 수 있어 일반 오디오 시스템, 자동차용 스피커, TV 스피커, 크기가 작은 휴대기기 등에 쉽게 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 압전부재의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 소자의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유니모프식 액츄에이터 소자의 단면도 및 유니모프식 액츄에이터 소자에 전기를 인가함에 따른 변화를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이모프식 액츄에이터 소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이모프식 액츄에이터 소자에 전기를 인가함에 따른 변화를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 피동부재가 포함된 액츄에이터 소자의 단면도이다.
도 7의 a는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 외팔보를 나타낸 것이고, 도 7의 b는 양팔보를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 외팔보식 음향 액츄에이터의 분해사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 양팔보식 음향 액츄에이터의 분해사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 압전부재가 병렬로 배치된 음향 액츄에이터의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 피동부재가 접착된 음향 액츄에이터의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 볼트와 너트에 의해 결합되는 액츄에이터 소자의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 "점"으로 지지하는 지지부재가 액츄에이터 소자에 결합되는 것을 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 제1,2음향 액츄에이터의 배열방식을 나타낸 개략도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 멤브레인 부착식의 액츄에이터 소자의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 면부착식의 액츄에이터 소자의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 이러한 실시예는 일례일 뿐이므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 음향 액츄에이터는 하나 이상의 압전부재(100, piezoelectric member)를 갖는 압전유닛(190, piezoelectric unit), 상기 압전유닛(190)과 달리 극히 작은 전류팽창률을 갖고 상기 압전유닛(190)에 접착되는 멤브레인 유닛(290, membrane unit)을 포함하는 액츄에이터 소자(175, actuator element)와,
상기 액츄에이터 소자(175)의 압전부재(100) 또는 멤브레인 부재(200)에 부착되어 상기 액츄에이터 소자(175)를 지지하는 지지부재(300, supporting member)와, 상기 액츄에이터 소자(175)에 연결되어 상기 액츄에이터 소자(175)의 진동을 흡수하는 에지부재(400, edge member)와,
상기 액츄에이터 소자(175)와 지지부재(300)의 사이에 개재되어 액츄에이터 소자(175)의 표면진동을 허용하는 탄력부재(360)를 포함하고, 상기 액츄에이터 소자(175)는 프레임(500)에 설치되어 작동된다.
이하에서는 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 액츄에이터 소자(175)가 지지부재(300)의 일측 또는 양측에 형성되고, 상기 지지부재(300)는 상기 멤브레인 유닛(290)에 부착되는 경우의 액츄에이터 소자(175)를 멤브레인 부착식 액츄에이터 소자(175)라 칭하고, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(300)를 상기 액츄에이터 소자(175)의 상,하면 중 일면 이상에 부착되는 경우의 액츄에이터 소자(175)를 면부착식 액츄에이터 소자(175)라 칭하기로 한다.
상기에서 도 15의 a 내지 도 15의 b, 도 16의 c에 도시된 바와 같이, 지지부재(300)의 일측에만 액츄에이터 소자(175)가 형성된 경우를 외팔보식이라고 하고, 도 15의 c 내지 도 15의 d, 도 16의 a 내지 도 16의 b, 도 16의 d에 도시된 바와 같이, 상기 지지부재(300)의 양측에 각각 액츄에이터 소자(175)가 형성된 경우를 양팔보식이라고 칭하기로 한다.
또한, 도 15 내지 도 16은 각각 멤브레인 부착식 액츄에이터 소자의 단면도와 면부착식 액츄에이터 소자의 단면도인데, 볼트와 너트(351,352)는 지지부재(300)의 일예이다.
도 15의 a와 도 15의 b는 외팔보로서 각각 압전유닛(190)이 지지부재(300)와 밀착되어 있는 경우와, 압전유닛(190)이 지지부재(300)와 소정의 간격만큼 이격 설치되는 경우를 도시한 것이며, 도 15의 c와 도 15의 d는 양팔보로서 각각 압전유닛(190)이 지지부재(300)와 소정의 간격만큼 이격 설치되는 경우와 압전유닛(190)이 지지부재(300)와 밀착형성되어 하나의 지지부재(300)에 의해 두 개의 압전유닛(190)을 지지하는 것을 도시한 것이다.
도 16의 a와 도 16의 b는 양팔보로서 각각 지지부재(300)가 멤브레인 유닛(290)의 하면에 부착되는 경우와 압전유닛(190)의 상면에 부착되는 경우를 도시한 것이고, 도 16의 c와 도 16의 d는 각각 외팔보와 양팔보로서 액츄에이터 소자(175)의 상,하면에 지지부재(300)가 부착되어 고정되는 것을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 압전유닛(190)이 상기 지지부재(300)를 기준으로 좌우 대칭 또는 비대칭으로 형성될 수 있고(도 14 참조), 상기 지지부재(300)는 점 또는 선형으로 형성될 수 있다.(도 8, 도 13참조)
또한, 상기 압전유닛(190)은 복수의 압전부재(100)로 형성될 수 있고, 압전유닛(190)이 복수의 압전부재(100)로 형성되어 있는 경우에는 상기 멤브레인 유닛(290)은 단일의 멤브레인 부재(200)를 상기 복수의 압전부재(100)에 접착시키거나, 상기 복수의 압전부재(100)와 같은 수의 멤브레인 부재(200)를 각각의 압전부재(100)에 접착시킬 수 있다.
또한, 상기 멤브레인 유닛(290)은 상기 멤브레인 부재(200)에 접착되어 상기 멤브레인 부재(200)의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재(250)를 더 포함할 수 있는데, 상기 멤브레인 부재(200)가 복수인 경우 상기 피동부재(250)는 상기 복수의 멤브레인 부재(200)의 끝을 서로 연결하여 상기 복수의 멤브레인 부재(200)의 웨이브 운동에 의하여 운동하도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 실시예의 압전유닛(190)은 단일의 압전부재(100)로 구성되거나 복수의 압전부재(100)로 구성될 수도 있고, 상기 압전유닛(190)이 복수의 압전부재(100)로 구성되는 경우에는 멤브레인 부재(200)는 단일의 부재로 형성되거나 상기 복수의 압전부재(100)와 같은 수로 구성될 수 있으나, 피동부재(250)는 항상 단일의 부재로 구성된다.
또한, 상기 압전유닛(190)은 상기 멤브레인 유닛(290)의 하면에 접착될 수도 있고(도 3, 도 16의 a 참조), 상면에 접착될 수도 있으며(도 16의 b 참조), 상,하면에 각각 접착될 수도 있다.(도 4, 도 16의 c, 도 16의 d 참조) 뿐만 아니라, 상기와 같이, 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)을 복수 개로 할 수도 있는데 이는 복수의 멤브레인 부재(200)를 병렬로 연결함으로써 보다 큰 음압을 갖는 소리를 발생시키기 위함이다.
본 발명에서는 상기와 같이 압전부재(100)가 평행하게 나란히 배열되는 것을 병렬 방식이라 하고, 압전부재(100)가 지지부재(300)를 기준으로 좌우로 배치되는 것을 직렬 방식이라고 칭하기로 한다. 즉, 도 8 내지 도 11에 도시된 음향 액츄에이터는 직렬 방식임과 동시에 병렬로 배치된 것을 나타낸다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 압전부재(100)의 내측 끝단에서부터 외측 끝단까지의 길이가 압전부재(100) 폭의
Figure pat00002
배 이상인 것이 바람직하다. 상기에서 압전부재(100)의 내측 끝단은 지지부재(300)와의 접점 또는 상기 지지부재(300)로부터 최근접단을 의미하고, 외측 끝단은 압전부재(100)의 타단을 의미한다. 만약, 길이가 폭의
Figure pat00003
배 보다 작다면 압전체(110)는 길이 방향 뿐만 아니라 폭 방향으로도 수축 또는 팽창을 하게 되어 소리를 발생시킬 수 있는 진동이 원활하지 않기 때문이다.
상기의 내용은 본 발명에 따른 실시예인 멤브레인 부착식 또는 면부착식의 액츄에이터 소자 모두에 적용되는 사항이다.
이 때, 양팔보식의 경우에는 도 7의 b에 도시된 바와 같이, 지지부재(300)를 기준으로 하여 양측의 압전부재(100) 또는 멤브레인 부재(200)의 길이나 두께를 각각 달리할 수 있다.
상기 지지부재(300)를 접착하는 방법에 대하여 살펴보면, 저주파의 음향만이 필요한 경우에는 표면진동이 많이 필요하지 않으므로 표면진동을 억제하기 하기 위하여 지지부재(300)를 나사 또는 하드록과 같은 강도가 높은 접착제를 사용하여 단단하게 결합하는 하드(hard)타입과, 고주파의 음향이 많이 필요한 경우에는 표면진동이 많이 필요하므로 지지부재(300)와 압전부재(100) 사이에 고무, 코팅포, 발포폴리우레탄, 에라스토머, 실리콘 등의 탄력부재(360)를 삽입하는 소프트(soft)타입이 있다.
본 발명에 따른 실시예에서는 소프트 타입으로서 도 7, 도 12, 도 15 등에 도시된 바와 같이, 압전유닛(190) 및 멤브레인 유닛(290)이 볼트(351)와 너트(352)를 지지부재(300)로 하여 지지될 수가 있는데, 볼트(351) 및 너트(352)가 결합되는 부위에는 탄력부재(360)가 개재되어 있어 멤브레인 유닛(290) 및 압전유닛(190)의 표면진동을 허용할 수 있도록 한다.
이 때, 탄력부재(360)는 고무, 코팅포, 발포폴리우레탄, 에라스토머, 실리콘등의 재질로 이루어지고, 상기 탄력부재(360)는 지지부재(300)가 나사결합에 의하지 않는 경우에도 연질의 접착제를 이용하여 결합되도록 하여 액츄에이터 소자(175)가 표면진동을 할 수 있도록 한다.
상기 압전부재(100)는 저주파의 전기적 음성신호가 입력되는 경우에는 그 길이 방향으로 수축하거나 팽창을 하고 멤브레인 부재(200)와의 전류팽창률 차이로 인해 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)가 웨이브 운동을 하며, 압전부재(100)에 고주파의 전기적 음성신호가 입력되는 경우에는 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)가 표면진동을 한다. 본 발명에서 상기 전류팽창률은 어떤 물질에 전기를 인가하였을 때 길이 방향으로 수축 또는 팽창하는 정도를 의미한다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 압전부재(100) 및 멤브레인 부재(200)의 웨이브 운동이 발생하는 원리에 대하여 설명하되, 이하에서의 전극 연결은 본 발명이 속하는 기술분야인 압전소자를 이용한 음향 액츄에이터에서 통상적으로 사용하는 방법에 의한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터 소자의 사시도 및 단면도이고, 도 3의 a는 제1,2전극에 전기를 인가하지 않은 상태의 액츄에이터 소자(175)의 단면도이고, 도 3의 b는 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)의 전류팽창률이 동일한 경우의 액츄에이터 소자(175)의 단면도이고, 도 3의 c,d는 제1,2전극(101,102)에 전기를 인가하여 멤브레인 부재(200)가 웨이브 운동을 하는 액츄에이터 소자(175)의 단면도이다.
또한, 도 4와 도 6에서 압전유닛(190)이 멤브레인 유닛(290)의 하면에만 접착된 경우라면 제3,4전극(151,152)에 전기를 인가함으로써 액츄에이터 소자(175)가 웨이브 운동을 하도록 할 수 있다.
도 3의 b는 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)의 전류팽창률이 동일한 경우로 압전부재(100)가 팽창하더라도 동일한 비율로 멤브레인 부재(200)도 팽창하게 되므로 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)는 웨이브 운동을 하지 않지만, 도 3의 c,d에서는 압전부재(100)는 팽창하거나 수축하지만 멤브레인 부재(200)는 팽창하거나 수축하는 비율이 매우 낮아 압전부재(100)에 접착된 멤브레인 부재(200)가 웨이브 운동을 하게 된다. 이는 바이메탈의 원리와 유사하다.
상기 멤브레인 부재(200)와 압전부재(100)는 접착제(201)에 의해 접착되고, 상기 접착제(201)는 통상적으로 압전부저(Piezoelectric Buzzer)에 사용하는 접착제를 사용한다.
이 때, 공진주파수는 하기 비례식(1)에서 알 수 있듯이, 멤브레인 유닛(290) 의 두께(t)가 얇을수록, 멤브레인 유닛(290)의 길이(L)가 길수록 공진주파수(
Figure pat00004
)가 낮아진다. 하기 식(1)에서,
Figure pat00005
는 공진주파수, k는 비례상수, t는 멤브레인 유닛(290)의 두께, L은 지지부재(300)로부터 멤브레인 유닛(290) 끝단까지의 길이, E는 영률(Young's Modulus),
Figure pat00006
는 멤브레인 유닛(290)의 밀도,
Figure pat00007
는 포아송비(Poisson's Ratio)를 의미한다.
Figure pat00008
-------------------(1)
압전부재(100)에 낮은 주파수의 전기적 음성신호가 입력되는 경우에는 압전부재(100)가 수축 또는 팽창을 하게 되고, 상기 압전부재(100)의 수축 또는 팽창 운동에 의해 상기 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)가 웨이브 운동을 하게 된다.
이 때, 상기 압전부재(100)가 지지부재(300)를 기준으로 비대칭으로 형성되어 있으면 지지부재(300)를 기준으로 좌우측에 있는 압전유닛(190)의 공진주파수 및 진폭은 상이하다. 이는 하기 비례식(2)에서 알 수 있다. 하기 비례식(2)에서 δmax 는 멤브레인 유닛(290) 끝단의 최대 진폭, P는 압전부재(100)의 휨강도, E는 영률(Young's Modulus), w는 멤브레인 부재(200)의 폭, L은 멤브레인 유닛(290)의 길이, t는 멤브레인 유닛(290)의 두께를 의미한다.
Figure pat00009
------------------(2)
본 발명에 따른 일실시예에서는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 멤브레인 부재(200)의 하면 뿐만 아니라 상면에도 압전부재(100)를 접착할 수 있는데 이와 같이 멤브레인 부재(200)의 상,하면 모두에 압전부재(100)를 부착하는 경우를 바이모프(Bimorph)식이라 하고, 멤브레인 부재(200)의 상,하면 중 일면에만 압전부재(100)가 형성되어 있는 경우를 유니모프(Unimorph)식이라 한다. 상기 바이모프식인 경우에는 압전부재(100)와 보조 압전부재(150)가 멤브레인 부재(200)의 양면에 부착된다.
상기의 바이모프식으로 구성하는 경우에는 두 개의 압전부재(100)에 의해 웨이브 운동이 조절되므로 멤브레인 부재(200) 및 피동부재(250)의 양끝의 진폭이 훨씬 크게 되고 진폭이 음압으로 환산되어서 유니모프식의 경우보다 소리가 훨씬 크게 된다.
상기의 바이모프식의 경우에는 상면에 접착된 압전부재(100)의 수축 또는 팽창과 하면에 접착된 압전부재(100)의 수축 또는 팽창이 서로 반대가 되도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예의 작동원리에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 4는 전기를 인가하지 않은 상태의 바이모프식 액츄에이터 소자(175)를 나타낸 것이고, 도 5의 a,b,c는 전기를 인가한 상태의 바이모프식 액츄에이터 소자(175)의 단면도를 나타낸 것이다. 이 때, 도 5의 a에 도시된 바와 같이, 멤브레인 부재(200)의 상면에 접착된 압전부재(100)가 팽창을 하면, 멤브레인 부재(200)의 하면에 접착된 압전부재(100)는 수축하도록 함으로써 상,하면에 접착된 압전부재(100) 및 멤브레인 부재(200)가 일체로 휘도록 전극이 연결된다.
도 5의 b는 멤브레인 부재(200)의 하면에 접착된 압전부재(100)는 팽창하고, 멤브레인 부재(200)의 상면에 접착된 압전부재(100)는 수축하는 경우를 나타낸 것으로 상기 멤브레인 부재(200) 및 압전부재(100)의 양끝이 위로 휘도록 전극이 연결되어 있다. 또한, 도 5의 c는 압전부재(100)에 교류 전기를 인가함으로써 교번하여 멤브레인 부재(200) 및 압전부재(100)가 웨이브 운동을 할 수 있음을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 멤브레인 부재(200)에 접착되어 멤브레인 부재(200)의 진동을 전달하는 피동부재(250)를 더 포함할 수 있는데, 멤브레인 부재(200)가 황동판, 니켈합금판, 백청동, 인청동, 스테인레스강과 같이 도전성 물질이나 다소 무거운 경우에 효율적이다.
즉, 멤브레인 부재(200)가 무거워 멤브레인 부재(200)의 진동이 활발하지 못하는 경우를 대비하여 도전성은 아니지만 가벼워서 진동이 잘 전달되는 소재를 사용하여 멤브레인 부재(200)에 피동부재(250)를 접착하는 것이다.
상기와 같이 멤브레인 부재(200) 및 피동부재(250)에 의해 진동하는 면적을 확장시키고 길이를 연장하는 효과가 생겨 진폭을 더욱 향상시킴으로써 저주파의 음향특성 즉, 공진주파수를 더욱 낮추고 음량을 증가시킬 수 있다.
상기 압전부재(100)는 압전체(110)와 외부의 구동회로로부터 인가되는 전기적 음성신호를 수신하기 위한 전극(101,102,201,202)을 포함하고 있는데, 전극은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등이 사용될 수 있는데, 본 발명에서는 압전체(110)의 상하면에 은분을 녹여 표면에 도포하여 형성하였다.
상기 전극은 외부로부터 전기적 음성신호가 인가됨으로써 기계적 진동을 발생시키는데, 멤브레인 부재(200)는 반드시 도전성 물질일 필요는 없으나, 도 2의 b에 도시된 바와 같이 접착제(201)와 멤브레인 부재(200)가 모두 도전성이라면 멤브레인 부재(200)를 전극으로 사용할 수 있다.
상기와 같이 멤브레인 부재(200)를 전극으로 사용하게 되면 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)의 좁은 틈에 전선을 연결하는 수고를 덜 수 있게 된다. 이와 같이 멤브레인 부재(200)를 전극으로 사용하기 위해서는 압전체(110)와 멤브레인 부재(200)를 접착시키는 접착제(201) 역시 도전성 물질이어야 한다.
또한, 본 발명에 따른 압전부재(100)는 타원형, 다각형 등의 형상에 제한을 받지 않고 형성될 수 있고, 특히 장방형으로 형성되는 경우에는 장변의 길이가 단변의 길이보다
Figure pat00010
배 이상이어야 효율적이다. 이는 전극에 전기적 음성신호가 인가될 때 압전부재(100)는 모든 방향으로 수축 또는 팽창을 하게 되는데, 장변의 길이가 단변의 길이보다
Figure pat00011
배 보다 작으면 전극에 전기적 음성신호가 인가될 때 단변의 수축 또는 팽창도 무시할 수 없게 되어 이를 고려해야 하기 때문이다.
즉, 본 발명에 따른 실시예에서는 장변으로의 수축 또는 팽창만이 웨이브 운동에 기여를 하므로 단변으로의 수축 또는 팽창은 무시되도록 본 발명에서는 장변의 길이가 단변의 길이보다
Figure pat00012
배 이상 크도록 해야 웨이브 운동이 효율적으로 일어난다.
이는 장방형인 경우를 예로 들어 설명하였지만 장방형이 아니더라도 유사한 형상을 갖는 경우라면 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 압전체(110)가 타원형인 경우라면 장축의 길이가 단축의 길이보다
Figure pat00013
배 이상인 경우를 포함한다. 이 때, 도 16의 d에 도시된 바와 같이, 상기 압전유닛(190)이 볼트와 너트(351,352)에 의해 분리되는 경우라면 상기에서 장축은 지지부재(300)인 볼트와 너트(351,352)로부터 외측을 향한 압전부재(100) 끝단까지의 길이를 의미하고, 단축은 지지부재(300)와 접촉하는 부분의 압전부재(100)의 폭을 의미한다.
또한, 액츄에이터 소자(175) 또는 압전유닛(190)이 지지부재(300)를 기준으로 하여 좌우 비대칭으로 형성하게 되면 상기 지지부재(300)의 좌,우측의 액츄에이터 소자(175)가 서로 다른 공진주파수를 갖게 되어 다양한 주파수를 갖는 음향을 발생시킬 수 있게 되므로 주파수 대역폭에서의 평활도(flatness)를 개선할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 실시예에서의 압전체(110)는 PZT, PVDF 등의 통상의 압전 물질로 이루어지고, 에지부재(400)는 경도(hardness)가 낮고 물질의 영률(Young's modulus)이 낮아 불필요한 진동을 잘 흡수하고 탄성이 높은 고무, 코팅포, 발포폴리우레탄, 에라스토머, 실리콘 등의 탄성 물질로 이루어진다.
또한, 멤브레인 부재(200)는 탄성 및 전기 도전성이 높은 소재로서 압전 부재(100)의 웨이브 운동에 의해 진동할 수 있는 모든 부재가 사용될 수 있으나, 멤브레인 부재(200)를 전극으로 사용하고자 하는 경우에는 황동판, 니켈합금판, 스테인레스강판 중 하나 이상으로 이루어진다.
본 발명에 따른 실시예에서의 피동부재(250)는 알루미늄, 베릴륨, 마그네슘, 티타늄, 펄프, 폴리머 재료 중에서 하나 이상의 재질로 이루어지는데, 이들은 전도성이 요구되지 않으므로 비중이 낮고 탄성이 좋은 재질을 사용한다.
또한, 액츄에이터 소자(175)와 지지부재(300) 사이에는 고무, 발포폴리우레탄, 에라스토머, 실리콘 등의 탄력부재(360)가 개재되고, 멤브레인 부재(200)와 피동부재(250)의 연결은 진동에 강한 접착제(251)라면 제한 없이 사용될 수 있다.
도 7의 a는 본 발명의 실시예에 따른 지지부재(300)인 볼트와 너트(351,352)에 일측으로만 액츄에이터 소자(175)가 접착된 외팔보(Cantilever)를 나타낸 것이고, 도 7의 b는 지지부재(300)인 볼트와 너트(351,352)의 양측에 액츄에이터 소자(175)가 결합된 양팔보를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 실시예인 외팔보 또는 양팔보의 경우에도 상기 식(1)과 식(2)가 그대로 적용된다. 즉, 공진주파수는 멤브레인 유닛(290)의 길이 및 두께와 관계된다.
상기에서 설명한 바와 같이 멤브레인 부재(200)의 길이가 길수록 공진주파수가 낮아지므로 공진주파수를 낮추기 위해서는 멤브레인 부재(200)의 끝단에 피동부재(250)가 연결되도록 한다.
도 7의 b에 도시된 양팔보에 대하여 살펴보면, 양팔보의 양측에는 각각의 길이 및 두께가 상이한 압전부재(100) 및 멤브레인 부재(200)가 형성될 수 있다. 따라서, 지지부재(300)의 양측은 서로 다른 공진주파수를 갖게 된다. 이는 주파수 대역폭의 평활도를 개선하기 위함이다.
모든 물질은 공진주파수를 가지고 있으며, 상기 공진주파수와 동일한 진동수를 갖는 신호가 입력되면 공진을 하게 되는데, 외팔보의 경우 제1차 공진주파수, 제2차 공진주파수, 제3차 공진주파수가 있다. 즉, 하나의 물질이라고 해서 하나의 공진주파수만을 갖는 것은 아니고, 2 이상의 다른 공진주파수를 갖는다.
예를 들면, 멤브레인 부재(200)가 50Hz에서 1차 공진을 일으키고, 이후에 313Hz에서도 2차적인 공진을 일으킬 수 있다. 이를 2차 공진주파수라 하는데, 2차 공진주파수에 의한 공진은 그 세기가 1차 공진보다 약하다.
즉, 하나의 멤브레인 부재(200)만으로도 소리를 발생시킬 수는 있으나, 주파수 대역폭에서의 평활도를 개선하기 위해서는 복수의 액츄에이터 소자(175)가 구비되어 있어야 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 음향 액츄에이터의 작동과정에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 멤브레인 부재(200) 또는 피동부재(250)의 진동에 대하여 살펴본다. 압전체(110)의 상하면에 도포된 전극에 각각 +,- 전기를 인가하면 압전체(110)가 수축 또는 팽창을 하게 된다. 압전체(110)는 모든 방향으로 수축 또는 팽창을 하지만 압전부재(100)의 내측 끝단으로부터 외측 끝단까지의 길이를 폭보다
Figure pat00014
배 이상 크게 한 경우라면 즉, 장변의 길이를 단변의 길이보다
Figure pat00015
배 이상 크게 한 경우라면 단변측으로의 수축 또는 팽창을 무시할 수 있다는 점은 앞서 설명한 바와 같다.
만약, 도 3의 c에 도시된 바와 같이, 압전부재(100)가 팽창을 하게 되면 압전부재(100)에 접착된 멤브레인 부재(200)도 팽창을 하게 되지만, 압전체(110)의 전류팽창률이 멤브레인 부재(200)의 전류팽창률보다는 훨씬 커 멤브레인 부재(200)의 팽창이 거의 무시되어 바이메탈(Bimetal)과 유사한 원리로 상기 멤브레인 부재(200)의 양 끝단이 상하로 휘는 운동을 하게 된다.
이 때, 도 3의 d에 도시된 바와 같이, 전극에 인가하는 전기 신호를 반대로 인가해주면 반대의 현상이 발생된다. 따라서, 전극에 교류 전기를 인가해주면 반복적으로 교번하면서 압전부재(100)와 멤브레인 부재(200)가 웨이브 운동을 하게 된다.
상기 멤브레인 부재(200)의 끝단에 피동부재(250)가 접착된 경우라면 멤브레인 유닛(290)의 면적이 커져 음압 또는 음량이 커지는데, 상기 멤브레인 부재(200)가 피동부재(250)와 함께 진동을 하여, 멤브레인 부재(200) 및 피동부재(250)의 웨이브 운동에 의해 공기를 매질로 하는 파동이 발생되어 소리가 발생된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 압전유닛(190)이 단일의 압전부재(100)일 수도 있지만 복수의 압전부재(100)로 구성될 수 있는데, 상기와 같이 복수의 압전부재(100)로 제작한다면 장치를 더욱 소형화할 수 있다. 즉, 모든 변의 길이가 10cm인 압전부재(100)를 10등분한다면 장변은 10cm이고, 단변은 1cm인 10개의 압전부재(100)를 제조할 수 있고, 이는 길이가 폭의
Figure pat00016
배 이상이므로 본 발명의 실시예에 맞는 압전부재(100)가 된다.
본 발명에 따른 일실시예에서는 지지부재(300)를 기준으로 좌우 비대칭인 액츄에이터 소자(175)을 병렬로 배치하는데, 병렬로 배치하는 이유는 음압(Sound Pressure Level)이 그 만큼 커지게 되기 때문이다. 즉, 압전부재(100) 및 멤브레인 부재(200)가 하나뿐인 경우라면 하나의 멤브레인 부재(200) 또는 피동부재(250)에 의해서만 음압이 형성되나, 복수의 멤브레인 부재(200) 또는 피동부재(250)에 의한 경우에는 상기의 멤브레인 부재(200) 또는 피동부재(250)의 진동이 합산되어 음압이 커질 뿐만 아니라 음의 평활도를 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 도전성의 멤브레인 부재(200)의 끝단에 비중이 낮고 탄성이 좋은 재질로 된 피동부재(250)를 연결하였다. 상기 피동부재(250)를 연결하는 이유는 상술한 바와 같이, 도전성의 멤브레인 부재(200)가 황동판, 니켈합금판, 스테인레스강판 등으로 되어 있어 비중이 높아 진동을 저하시키기 때문에 이를 보완하기 위하여 도전성 물질은 아니지만 상기 멤브레인 부재(200)의 진동을 전달하는 피동부재(250)를 형성할 수 있도록 한 것이다.
이 때, 멤브레인 부재(200)와 피동부재(250)를 접합하는 접착제(251)는 진동에 접착력이 강한 것이면 무엇이든 사용가능하고 반드시 도전성 물질일 필요는 없다.
상기에서는 본 발명에 따른 음향 액츄에이터가 단독으로 음향을 발생시키는 것을 위주로 설명하였으나, 2개 이상의 음향 액츄에이터가 동시에 사용되어 넓은 음역대의 소리를 발생시킬 수 있는데, 이는 도 14에 도시되어 있다.
도 14는 본 발명에 따른 실시예로서 제1음향 액츄에이터(610,710,810,910)와 제2음향 액츄에이터(620,720,820,920)의 배열방식을 나타낸 개략도인데, 도 14의 a는 서로 동일한 크기(size)로서, 압전유닛(190)이 지지부재(300)를 기준으로 좌우 비대칭인 제1,2음향 액츄에이터(610,620)로 이루어지는 음향 액츄에이터 시스템(600)이고,
도 14의 b는 서로 상이한 크기로서, 압전유닛(190)이 지지부재(300)를 기준으로 좌우 대칭이면서 그 길이가 다른 제1,2음향 액츄에이터(710,720)로 이루어진 음향 액츄에이터 시스템(700)을 나타낸 것이다.
도 14의 c는 제1,2음향 액츄에이터(810,820)가 서로 상이한 크기로서, 제1음향 액츄에이터(810)의 압전유닛(190)은 지지부재(300)를 기준으로 대칭인 반면, 제2음향 액츄에이터(820)의 압전유닛(190)은 지지부재(300)를 기준으로 비대칭인 음향 액츄에이터 시스템(800)을 나타낸 것이고,
도 14의 d는 제1,2음향 액츄에이터(910,920)가 서로 상이한 크기로서, 제1음향 액츄에이터(910)가 외팔보식 음향 액츄에이터이고, 제2음향 액츄에이터(920)는 양팔보식 음향 액츄에이터인 것을 예시한 것이다.
상기 제1,2음향 액츄에이터(610,620,710,720,810,820,910,920)는 각각 압전유닛 드라이버(750)에 의해 연결되어 함께 구동되면서 음향을 발생시킨다.
상기의 제1,2음향 액츄에이터의 조합은 단순한 예시에 불과한 것이어서 사용자가 원하는 소리를 발생시키기 위해서 자유롭게 여러 가지 방식으로 조합할 수 있음은 당연하다.
도 14의 a 및 도 14의 b에 도시된 바에 의하면, 상기 음향 액츄에이터(610,620,710,720)는 대칭 또는 비대칭으로 배열하면, 동일한 음압을 갖는 음향 액츄에이터 시스템(600,700)을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 도 14의 a에서는 제1,2음향 액츄에이터(610,620)의 액츄에이터 소자(175)의 길이가 l1, l2로서 서로 다르지만, 길이가 l1, l2인 액츄에이터 소자(175)의 개수가 제1,2음향 액츄에이터(610,620)에서 각각 2개이고, 도 14의 b에서는 제1,2음향 액츄에이터(710,720)의 액츄에이터 소자(175)가 지지부재(300)을 기준으로 대칭이지만, 액츄에이터 소자(175)의 길이가 각각 l1, l2인 것이 제1,2음향 액츄에이터(710,720)에서 각각 2개가 되어 제1음향 액츄에이터 시스템(600)과 제2음향 액츄에이터 시스템(700)에서 동일한 음향을 구현할 수 있게 된다.
이 때, 동일한 길이를 갖는 액츄에이터 소자(175)는 동일한 크기의 압전유닛(190), 동일한 크기의 멤브레인 유닛(290), 동일한 크기의 피동부재9250)를 갖는다.
이 밖에도 도 14의 c와 도 14의 d에 도시된 바와 같이, 서로 다른 음향 액츄에이터를 함께 설치한다면 다양한 주파수대역을 갖는 음향 액츄에이터 시스템을 구현할 수 있다.
즉, 도 14의 c에서와 같이, 제1음향 액츄에이터(810)와 제2음향 액츄에이터(820)가 서로 크기가 다르고, 상기 제1음향 액츄에이터(810)의 압전유닛(190)은 그 지지부재(300)를 기준으로 대칭이고, 상기 제2음향 액츄에이터(820)의 압전유닛(190)은 그 지지부재(300)를 기준으로 비대칭인 음향 액츄에이터 시스템(800)을 구현하여 다양한 주파수를 갖는 소리를 균일하게(uniformly) 발생시킬 수 있다. 이는 도 14의 d에서와 같이, 제1음향 액츄에이터(910)를 외팔보식으로 하고, 제2음향 액츄에이터(920)를 양팔보식으로 하는 경우에도 마찬가지이다.
또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 별도의 챔버나 패널(panel)과 같은 보조부재가 없더라도 독립적으로 작동될 수 있어 제작이 용이하다.
따라서, 본 발명의 음향 액츄에이터는 전체 가청 음역에 대해 높은 음압을 유지하게 될 뿐만 아니라, 지지부재(300)에 접착되는 압전부재(100) 또는 보조 압전부재(150)가 슬림한 평면 구조를 가지기 때문에 그 설치구조의 높이를 종래 방식에 비해 줄일 수 있게 되어 더욱 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 음향 액츄에이터는 외형의 제한이 적고 수분이 많은 다습한 환경에서도 사용이 가능하므로 외기에 노출되는 야외 또는 선박의 외부 등에 설치하여 사용할 수 있다.
그리고, 기존 스피커 대비 높은 음압을 얻는 것은 물론 저음 영역을 개선시킴으로써 가청 음역에 대해 높은 음압을 가지며 저음 음질이 개선되는 압전 스피커용 음향 액츄에이터를 제공하는 것이 가능하게 되고, 압전유닛(190) 및 멤브레인 유닛(290)을 연결함으로써 주파수대역폭에서의 평활도(flatness)를 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 압전형 스피커의 적용은 휴대 단말 기기에만 국한하지 않고, TV, LCD 모니터 등의 전자부품, 미술관 및 박물관 등의 전시장, 공원 등의 전시물, 비행기 및 버스 등의 장거리 이동좌석 내부, 옥외, 배, 상점 및 시장 등의 홍보용 전광판 등의 다양한 응용 분야를 포함한다. 또한 외장형 휴대용 스피커의 응용에 있어서도 스피커 어레이를 통한 지향성 서비스가 가능하므로 가볍고 휴대하기 편하므로 압전형 스피커를 적용할 수 있다.
100: 압전부재 101: 제1전극
102: 제2전극 110: 압전체
150: 보조 압전부재 151: 제3전극
152: 제4전극 160: 전기 공급원
175: 액츄에이터 소자 190: 압전유닛
200: 멤브레인 부재 201,251: 접착제
250: 피동부재 290: 멤브레인 유닛
300: 지지부재 351: 볼트
352: 너트 360: 탄력부재
400: 에지부재 500: 프레임
600: 음향 액츄에이터 시스템 610: 제1음향 액츄에이터
620: 제2음향 액츄에이터 700: 음향 액츄에이터 시스템
710: 제1음향 액츄에이터 720: 제2음향 액츄에이터
750: 압전유닛 드라이버 800: 음향 액츄에이터 시스템
810: 제1음향 액츄에이터 820: 제2음향 액츄에이터
900: 음향 액츄에이터 시스템 910: 제1음향 액츄에이터
920: 제2음향 액츄에이터

Claims (21)

  1. 하나 이상의 압전부재(piezoelectric member)를 포함하는 압전유닛(piezoelectric unit) 및 상기 압전유닛에 고정 접착되어 상기 압전유닛에 전류가 인가됨에 따라 웨이브 운동(wave movement)하는 하나 이상의 멤브레인 부재를 포함하는 멤브레인 유닛(membrane unit)을 포함하는 액츄에이터 소자(actuator element);
    상기 액츄에이터 소자에 부착되어 상기 액츄에이터 소자를 지지하는 지지부재(supporting member);
    상기 액츄에이터 소자에 연결되는 에지부재(edge member);
    를 포함하는 음향 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터 소자는 상기 지지부재의 일측 또는 양측에 형성되고, 상기 지지부재는 상기 멤브레인 유닛에 부착되는 음향 액츄에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 액츄에이터 소자의 상,하면 중 일면 이상에 부착되는 음향 액츄에이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 멤브레인 부재에 접착되어 상기 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 압전유닛은 복수의 압전부재를 포함하는 음향 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 복수의 압전부재와 같은 수의 멤브레인 부재를 포함하고, 각각의 압전부재가 각각의 멤브레인 부재에 접착된 음향 액츄에이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 멤브레인 부재에 접착되어 상기 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 복수의 멤브레인 부재의 끝을 서로 연결하여 상기 복수의 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 멤브레인 부재에 접착되어 상기 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 압전유닛은 복수의 압전부재를 포함하는 음향 액츄에이터.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 복수의 압전부재와 같은 수의 멤브레인 부재를 포함하고, 각각의 압전부재가 각각의 멤브레인 부재에 접착된 음향 액츄에이터.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 멤브레인 부재에 접착되어 상기 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 멤브레인 유닛은,
    상기 복수의 멤브레인 부재의 끝을 서로 연결하여 상기 복수의 멤브레인 부재의 웨이브 운동에 의하여 운동하는 피동부재;를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 압전부재는 각각 내측 끝단으로부터 외측 끝단까지의 길이가 폭의
    Figure pat00017
    배 이상인 음향 액츄에이터.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 압전유닛은 멤브레인 유닛의 상,하면에 접착된 음향 액츄에이터.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 소자의 표면진동을 허용하도록 상기 액츄에이터 소자와 지지부재의 사이에 개재되는 탄력부재를 더 포함하는 음향 액츄에이터.
  17. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 액츄에이터 소자와 접촉하는 부분이 점 또는 선형인 음향 액츄에이터.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 의한 제1음향 액츄에이터; 및
    상기 제1음향 액츄에이터와 함께 구동되며, 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 의한 제2음향 액츄에이터;를 포함하는 음향 액츄에이터 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 동일한 크기(size)로서, 상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터의 압전유닛들은 각각 그 지지부재들을 기준으로 비대칭인 음향 액츄에이터 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 상이한 크기로서, 상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터의 압전유닛들은 각각 그 지지부재들을 기준으로 대칭인 음향 액츄에이터 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제1음향 액츄에이터와 제2음향 액츄에이터가 서로 상이한 크기로서, 상기 제1음향 액츄에이터의 압전유닛은 그 지지부재를 기준으로 대칭이고, 상기 제2음향 액츄에이터의 압전유닛은 그 지지부재를 기준으로 비대칭인 음향 액츄에이터 시스템.
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