KR20170139320A - 고막 보호 진동판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이어폰용 진동판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 착용시 귓속 기압 차를 제거하여 고막을 보호하고 진동판의 물리적 특성을 개선하여 음향 특성이 우수한 고막 보호 진동판에 관한 것이다.

Description

고막 보호 진동판{Diaphragm for protecting of eardrum}

본 발명은 이어폰용 진동판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 착용시 귓속 기압 차를 제거하여 고막을 보호하고 진동판의 물리적 특성을 개선하여 음향 특성이 우수한 고막 보호 진동판에 관한 것이다.

휴대용 라디오, 스마트폰, MP3플레이어, 노트북 컴퓨터 등의 전자 제품들이 점차 작고 가벼워 짐에 따라서 휴대가 편리하게 되었다. 휴대 가능한 이들 전자 제품을 사용하여 주변 사람들에게 피해를 주지 않고 오디오 정보를 청취하기 위해서는 마이크로 스피커가 장착된 이어폰이나 헤드폰의 사용이 필수적이며, 그 중에서도 크기가 작고 휴대가 용이한 이어폰의 사용이 점차 증가하고 있다.

이러한 이어폰은 통상 하우징의 외면에 탄성 재질의 이어 피스가 장착되고, 하우징의 내부에서 이어 피스가 장착된 쪽을 향하여 진동판이 배치되는 스피커 유닛이 내장되어 있다. 그리고 사용시, 전술한 이어 피스가 사용자의 외이도(外耳道)에 밀착된 상태로 소리가 전달되는 구조로 되어 있다.

그러나 이러한 구조의 이어폰은 외이도에 밀착하여 장기간 사용할 경우 진동판의 진동에 의해서 귓속과 외부의 기압 차가 발생하여 사용자의 고막에도 손상을 미칠 수 있다. 이에 따라 하우징의 이어 피스와 근접한 부분에 귓속과 외부를 연통시킬 수 있는 관통구멍을 형성하여 하우징의 내부 공간과 이어 피스가 밀착된 외이도의 내부 공간과의 압력 차를 제거하여 사용자에게 유발될 수 있는 통증을 저감하는 기술이 개시되어 있다.

예를 들어, 특허 등록번호 제10-0633050호 "이어폰"에 개시되어 있는 종래의 커널형 이어폰(300)은, 도 10에서 보는 바와 같이, 스피커 유닛과, 상기 스피커 유닛을 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 선단에 착탈 가능하게 결합하는 이어 피스(320)를 포함하여 이루어진다. 그리고 이어 피스(320)와 결합되는 하우징(310) 측면에 통기홀(312)이 형성된다. 이 통기홀(312)은 이어폰이 착용된 경우 사용자의 귀 내,외부 기압 차를 극복하기 위해 구비되는 것으로, 이와 같이 통기홀(312)이 구비됨으로써 귀 내부와 외부로 공기의 출입이 가능하게 되어 기압차를 없애주며, 이를 통해 사용자가 이어폰을 사용함에 있어 고막 손상의 위험을 방지한다.

그러나 이러한 구조의 이어폰은 관통구멍이 형성되는 하우징의 구조 때문에 중저음 대역의 손실을 유발하여 전체적인 음향의 주파수 대역에 걸쳐 대폭적인 변화를 유발함으로써 음색이 흐트러지는 등의 문제가 발생하게 되었다. 즉, 음의 파장이 길고 진폭이 큰 저음이 하우징에 형성된 관통구멍을 통하여 외부로 유출되는 경향이 있다. 따라서 사용자가 청취할 때, 재생되는 음의 저음 부분은 작고 고음 부분은 크게 들리게 되며, 저음 부분을 크게 듣기 위해 볼륨을 높이면 고음 부분이 함께 커져서 고막의 자극이 커지고, 장시간 이와 같은 상태가 계속되면 난청이 발생할 우려가 있다.

또한, 종래의 이어폰은 이어 피스나 이어폰의 하우징에 통기홀을 설치하기 때문에 이어폰을 착용할 때 이어 피스나 하우징에 형성된 통기홀이 막히는 문제가 있었다.

대한민국 특허등록 제10-1045613호 대한민국 등록특허 제10-1423570호

본 발명은 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 이어폰 착용시 귓속과 외부와의 기압 차를 없애 음향의 변화를 최소화하고 사용자의 고막 손상의 위험을 방지할 수 있는 고막 보호 진동판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 이어폰을 착용할 때 이어 피스나 하우징에 형성된 통기홀이 막히는 문제를 해결할 수 있는 고막 보호 진동판을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 중저음 대역의 손실에 의해서 재생되는 음의 저음 부분은 작고 고음 부분은 크게 들리고 음색이 흐트러지는 문제를 해결할 수 있는 고막 보호 진동판을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 고막 보호 진동판은,

요크, 마그넷 및 상부플레이트로 이루어진 자기회로 내에 위치하는 코일의 상단면에 결합하고 가장자리가 프레임의 개방된 상단에 고정되며 상기 코일에 인가되는 전기신호에 따라 상하로 진동하여 소리를 발생시키는 진동판에 있어서,

상기 진동판은, 진동판이 진동할 때 공기가 통과하도록 상기 진동판을 관통하는 하나 이상의 통기홀을 형성하여 귓속과 외부의 기압 차를 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 통기홀은 진동판의 가운데에 형성된다.

상기 통기홀은 진동판의 가운데를 중심으로 여러 개가 형성된다.

상기 통기홀은 진동판의 가운데에서 방사방향으로 여러 개가 배열되어 형성된다.

상기 통기홀은 진동판에 전면적으로 균등하게 형성된다.

상기 통기홀은 진동판에 소정의 패턴을 형성하도록 배치되어 형성된다.

상기 진동판에 형성된 통기홀의 면적이 진동판 면적의 3% 이내이다. 더욱 바람직하게 상기 통기홀의 면적은 진동판 면적의 0.01~0.3%이다.

상기 진동판에 형성된 통기홀에 공기통과량 제어 부재를 부착하여 상기 통기홀을 통과하는 공기의 량을 제어한다.

상기 공기통과량 제어 부재는 수많은 기공을 갖는 네트 구조의 다공성 부재로 이루어진다.

상기 공기통과량 제어부재의 개방 면적은 진동판 면적의 3% 이내이다. 더욱 바람직하게 상기 공기통과량 제어부재의 개방 면적은 진동판 면적의 0.01~0.3%이다.

본 발명에 따른 고막 보호 진동판의 다른 실시 예는, 요크, 마그넷 및 상부플레이트로 이루어진 자기회로 내에 위치하는 코일의 상단면에 결합하고 가장자리가 프레임의 개방된 상단에 고정되며 상기 코일에 인가되는 전기신호에 따라 상하로 진동하여 소리를 발생시키는 진동판에 있어서,

상기 진동판은 가운에의 센터 진동판과 가장자리의 에지 진동판으로 이루어지되, 상기 진동판이 진동할 때 공기가 통과하도록 다수의 기공을 갖는 공기통과량 제어 부재로 이루어져서 귓속과 외부의 기압 차를 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기통과량 제어 부재의 개방 면적은 진동판 면적의 3%이다. 더욱 바람직하게 상기 공기통과량 제어 부재의 면적은 진동판 면적의 0.01~0.3%이다.

상기 공기통과량 제어부재의 하면에는 상기 공기통과량 제어부재의 강성을 보강하기 위한 탄성 부재가 더 부착된다.

상기 탄성 부재는, 외주부와 내주부 사이에 다수의 탄성편이 형성되고, 상기 내주부의 내부에는 센터 진동판의 하면을 지지하기 위한 지지부가 더 구비되되, 상기 지지부는 상기 내주부의 내부에 형성된 지지링과 상기 내주부와 지지링 사이에 형성된 다수의 탄셩편으로 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 이어폰 착용시 귓속과 외부와의 기압 차를 없애주어 음향의 변화를 최소화하고 사용자의 고막 손상의 위험을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 진동판에 직접 통기홀을 형성하여 귓속의 공기를 외부로 원활하게 배출할 수 있어 귓속과 외부 사이에 기압 차가 발생하지 않게 되며 하우징의 내부의 진동판에 통기홀이 형성되므로 이어폰 착용과정에서 통기홀이 막히지 않게되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 두께가 얇은 진동판에 통기홀을 형성하기 때문에 저음과 고음이 균등하게 배출되기 때문에 풍부하고 부드러운 저음 발생이 가능하며 저음과 고음의 음 재생이 균형을 이룰 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 진동판에 형성된 통기홀이 진동판의 물리적 특성을 변화시켜서 음질을 개선하고 통기홀에 의한 개방 면적을 조절하여 귀의 압력을 해소할 뿐만 아니라 진동에서의 저역 특성과 공진 특성을 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판의 일 실시 예와 이를 적용한 이어폰의 일 예를 보여주는 단면도,
도 2는 통상의 이어폰의 착용상태를 보여주는 설명도,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 고막 보호 진동판의 실시 예를 보여주는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판에 적용되는 탄성 부재의 일 예를 보여주는 평면도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 고막 보호 진동판의 작용을 보여주는 그래프,
도 10은 종래 기술에 따른 이어폰의 일 예를 보여주는 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 '고막 보호 진동판'의 바람직한 실시 예에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판의 일 실시 예와 이를 적용한 이어폰의 일 예를 보여주는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이어폰(1)은, 하우징(10)과, 이 하우징(10) 내에 설치되는 스피커 유닛(20)을 포함한다. 그리고 상기 하우징(10)은 전방 케이스(11)와 후방 케이스(16)로 구성된다.

상기 전방 케이스(11)에는 스피커 유닛(20)에서 발생하는 소리가 사용자의 고막 쪽으로 방사될 수 있도록 출력구멍(12)이 형성된다. 그리고 출력구멍(12)을 형성하기 위해 전방으로 돌출된 출력튜브(13)가 전방 케이스(11)의 전면에 일체로 형성된다. 또한, 상기 출력튜브(13)의 외주에는 사용자의 귓구멍에 밀착하여 끼워지도록 고무 등의 탄성체로 만들어지는 이어 피스(ear piece)(14)가 부착된다.

이어, 후방 케이스(16)에는 스피커 유닛(20)에 전기신호를 전달하기 위한 케이블(17)이 부싱(18)을 통해 연결된다. 그리고 상기 스피커 유닛(20)은, 전방 케이스(11)와 후방 케이스(16) 사이에 설치된다.

이어서, 상기 스피커 유닛(20)은, 상단과 하단이 개방된 프레임(21)과, 상기 프레임(21)의 고정된 요크(22)와, 상기 요크의 내부공간에 설치되는 마그넷(23)과, 상기 마그넷(23)의 상부에 배치되는 진동판(30)과, 상기 마그넷(23)과 협력하여 진동함에 따라 상기 진동판(30)을 진동시키도록 상기 마그넷(23)과 요크(22) 사이에 배치되는 보이스코일(25)을 포함한다. 그리고 상기 마그넷(23)의 상면에는 플레이트(26)가 부착되고, 상기 요크(22)의 하단에는 인쇄회로기판(27)이 배치되어 형성된다. 그러나 이러한 스피커 유닛(20)은 본 발명의 진동판을 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐이고 반드시 이러한 구조의 스피커 유닛으로 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

더욱 구체적으로, 진동판(30)은 보이스코일(25)과 함께 상하로 진동하여 전후의 공기에 압력을 가압하여 소밀파를 발생시켜 음파의 형태로 우리의 귀에 소리가 들리게 해준다. 통상 진동판(30)은 원형이나 타원형으로 이루어진다. 그러나 트랙형이나 사각형, 장방형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명의 진동판은 예시된 것으로 한정되지는 않는다.

또한, 상기 진동판(30)은 하나의 부재로 이루어지기도 하나 음향 특성을 개선하기 위해서 두 개의 부재로 구성하기도 한다. 즉, 진동판(30)은 2개의 부재로 이루어질 수 있는데, 가운데가 위치하는 센터 진동판(또는 센터 돔)(31)과, 상기 센터 진동판(31)을 둘러싸고 있는 에지 진동판(또는 에지)(32)으로 이루어진다. 그리고 상기 센터 진동판(31)과 에진 진동판(32)의 가운데에 볼록하게 돌출된 돔부가 형성될 수 있다. 그러나 본 발명의 센터 진동판(31)은 돔부가 없는 평판형일 수 있다.

상기 에지 진동판(32)의 가장자리는 평평하게 형성되어, 스피커 유닛(20)의 프레임(21)에 고정된다. 그리고 센터 진동판(31)과 에지 진동판(32)을 상호 결합하는 부분은 접합부(34)라 하는데, 이 접합부(34)의 하면에는 보이스코일(25)의 상단부가 결합 된다.

본 발명에 따른 진동판(30) 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진동판(30)의 가운데에 일정한 크기로 통기홀(35)이 형성되어 있다. 상기 통기홀(35)은 진동판(30)의 내·외부를 관통시켜 귓속의 공기가 외부로 배출될 수 있게 한다. 그리고 상기 통기홀(35)에 부착된 공기통과량 제어부재(40)는 상기 통기홀(35)를 통과하는 공기 량을 제거하여 음질을 좋게 한다.

이와 같이 상기 진동판(30)에 직접 통기홀(35)을 형성함으로써 귓속의 공기가 외부로 배출되어 귓속과 외부와의 기압 차를 없애주기 때문에 사용자의 고막 손상을 보호할 수 있다. 예를 들어, 커널형 이어폰과 같이 귓속에 끼우는 이어폰은 장시간 외이도에 밀착하여 사용할 경우, 진동판의 진동에 의해서 귀속과 외부의 기압 차가 발생한다.

즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 이어폰의 이어 피스가 사용자의 귀에 밀착되어 있으므로 이어 피스를 매개로 하여 귀 내부와 외부의 기압 차로 인하여 진공 터짐 현상 등이 발생하여 사용자의 고막에 심각한 손상을 입히거나 얇은 진동판의 형상이 변형되어 음의 재생 성능이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.

이에 대해, 본 발명의 진동판(30)은 도 1에서 보는 바와 같이, 보이스코일(25)과 함께 전후로 진동하여 소밀파를 생성할 때, 귓속 공기의 일부가 진동판(30)의 통기홀(35)을 통해서 스피커 유닛(20)의 내부로 유입된다. 그리고 스피커 유닛(20)의 내부로 유입된 공기는 요크(22)나 프레임(21)에 형성된 공기통로(22a)를 통해서 스피커 유닛(20)의 외부로 배출된 후, 후방 케이스(16)에 형성된 공기통로(16a)를 통해서 외부로 배출되게 된다. 이와 같이 귓속의 공기가 진동판(30)의 통기홀(35)을 통해서 후방으로 배출되므로 귓속과 외부의 기압 차가 발생하지 않게 된다.

상기 진동판(30)에 형성되는 통기홀(35)의 면적이 진동판 전체 면적의 3% 이내로 한다. 상기 진동판(30)의 음질은 진동판에 형성되는 통기홀(35)의 개방 면적 즉, 진동판이 진동할 때 통기홀(35)을 통과하는 통기홀(35)의 면적과 밀접한 관계가 있다. 예를 들어, 통기홀(35)이 너무 적으면 귓속과 외부의 기압 차를 줄이기 어려울 뿐만 아니라 진동판의 물리적 성질에 거의 변화가 없기 때문에 음향 개선 효과를 얻을 수 없다. 반면에 통기홀(35)이 너무 넓으면 귓속과 외부의 기압 차를 줄이는 데는 효과적이지만 진동판의 물리적 특성이 떨어져서 오히려 음향 특성이 저하되는 문제가 있다. 바람직하게 상기 통기홀(35)의 개방면적은 진동판 전체 면적의 0.01%~0.3%이다.

이하에서는 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 다양한 실시 예에 대해서 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제1 실시 예를 보여주는 것으로, 상기 진동판(30)의 가운데에 하나의 통기홀(35)이 형성되어 있다. 바람직하게 상기 통기홀(35)은 진동판 면적의 3% 이내로 한다. 이와 같이, 하나의 통기홀(35)을 형성하는 경우 작업이 용이한 장점이 있다.

이어, 도 3은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제2 실시 예를 보여주는 것으로, 상기 진동판(30)의 가운데에 형성된 통기홀(35)에 공기통과량 제어부재(40)가 부착되어 있다. 상기 공기통과량 제어부재(40)는 다수의 기공(40a)이 형성된 다공성 부재로 이루어진다. 예를 들어, 폴리에스터(polyester) 실로 짠 음향용 네트 부재일 수 있다. 상기 공기통과량 제어부재(40)는 하나 또는 다수의 통기홀(35)을 커버할 수 있는 크기 및 형태로 이루어진다. 또한, 상기 공기통과량 제어부재(40)는 진동판의 상면 또는 하면에 부착되어 상기 통기홀(35)을 통과하는 공기 량을 제어할 수 있다. 이와 같이, 통기홀(35)에 공기통과량 제어부재(40)를 부착함으로써 미세한 크기로 통기홀을 형성하는 복잡한 공정을 생략할 수 있고 상기 통기홀(35)을 통과하는 공기 량을 조절할 수 있다. 바람직하게 상기 공기통과량 제어부재(40)의 전체 기공 면적은 진동판 면적의 3% 이내로 한다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제3 실시 예를 보여주는 것으로서, 상기 진동판(30)에 다수의 통기홀(35a)이 형성된다. 상기 다수의 통기홀(35a)의 진동판의 중심에 집중되게 형성되거나 진동판의 전면에 골고루 형성되거나 또는 진동판의 중심에서 방사방향으로 펼쳐지도록 형성될 수도 있다. 바람직하게 상기 다수의 통기홀(35)의 전체 개방 면적은 진동판 면적의 3% 이내로 한다. 이와 같이, 진동판(30)에 다수의 통기홀을 형성하는 것은 진동판의 변형을 막는데 유리하고, 동일한 면적을 갖는 하나의 통기홀을 형성하는 것보다 미세한 통기홀을 여러 개 형성하는 것이 공기의 흐름을 분산시켜서 음질을 개선하는데 유리하다.

또한, 상기 진동판(30)에 형성된 다수의 통기홀(35a)에 공기통과량 제어부재(40)가 부착될 수 있다. 즉, 상기 공기통과량 제어부재(40)는 네트 구조로 이루어지고 다수의 기공(40a)이 형성된다. 상기 공기통과량 제어부재(40)는 하나 또는 다수의 통기홀(35)을 커버할 수 있는 크기와 형태로 이루어진다. 바람직하게 상기 공기통과량 제어부재(40)의 전체 기공의 면적은 진동판 면적의 3% 이내로 한다.

이어, 도 5는 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제4 실시 예를 보여주는 것으로, 상기 센터 진동판(31)에 전면적으로 미세 통기홀(35a)을 형성한다. 또한, 상기 센터 진동판(31)의 상면이나 하면에 전면적으로 공기통과량 제어부재(40)가 부착될 수 있다. 상기 공기통과량 제어부재(40)는 네트 형상으로 이루어지고 다수의 기공(40a)이 형성된다. 바람직하게 상기 공기통과량 제어부재(40)의 전체 기공의 면적은 진동판 면적의 3% 이내로 한다.

이어서, 도 6은 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제5 실시 예를 보여주는 것으로서, 상기 센터 진동판(31)을 공기통과량 제어부재(40)로 구성한다. 예를 들어, 폴리에스터(polyester) 실로 짠 음향용 네트 부재를 센터 진동판(31)으로 사용하는 것이다. 이때, 상기 네트 부재로 이루어진 공기통과량 제어부재(40)의 개방 면적은 진동판 면적의 3% 이내로 한다.

또한, 본 발명에 따른 고막 보호 진동판(30)의 제6 실시 예로서, 상기 네트 부재로 이루어진 공기통과량 제어부재(40)의 하면 또는 상면에 탄성 부재(50)를 더 설치한다. 즉, 상기 공기통과량 제어부재(40)는 네트 구조로 이루어지기 때문에 일반적으로 구조적으로 취약한 문제가 있다. 상기 탄성 부재(50)는 공기통과량 제어부재(40)의 강도를 보강하기 위한 것으로서, 일정한 탄성률을 갖 판 형태로 이루어진다.

바람직하게, 상기 탄성 부재(50)는 일종의 판 스프링으로서 금속 판이나 플라스틱 판으로 이루어질 수 있으며 공기가 관통할 수 있도록 다수의 개구부(57)가 형성된다. 도 8은 상기 탄성 부재(50)의 일 예를 보여주는 것으로서, 상기 진동판(30)이 진동할 때 함께 진동할 수 있도록 외주부(51)와 내주부(52) 사이에 다수의 탄셩편(53)이 형성되어 있다. 이때, 상기 외주부(51)는 프레임(21)에 고정되는 부분이고 내주부(52)는 보이스코일(25)이 고정되는 부분이다.

그리고 상기 내주부(52)의 안쪽에는 센터 진동판(31) 즉 공기통과량 제어부재(40)를 지지하는 지지부가 구성되는데, 상기 지지부는 지지링(54)과 상기 내주부(52)와 지지링(54) 사이에 형성된 다수의 탄셩편(55)으로 이루어진다. 이때, 상기 지지부에는 일정한 크기로 개구부(57)이 형성된다. 상기 지지부의 형상은 다양하게 변형될 수 있으면 본 발명의 지지부는 도시된 예로 한정되지 않는다.

이와 같이, 본 발명의 진동판(30)은 공기가 통과한 개방 면적을 일정한 범위로 한정하는 것은 음향 특성과 밀접한 관계를 갖는다. 예를 들어, 진동홀(35)의 개방 면적은 진동판 면적의 약 3% 이내에서 해야 진동의 문제가 없도록 할 수 있으며, 그 이상이 되면 진동이 불안정해지고 음의 감쇠가 커서 효율이 떨어지게 된다. 이러한 점은 후술하는 실시예를 통해서 확인할 수 있다.

한편, 상기 진동판(30)에 형성된 통기홀(35)은 진동판의 물리적 특성에 변화를 주어서 음향 특성을 개선한다. 즉, 진동판(30)은 입력되는 외부신호에 따라 상하로 진동하여 소리를 발생시키는데, 입력되는 외부의 전기신호를 충실히 재생하여 저음 역대부터 고음 역대까지의 넓은 주파수에까지 크고 일정 음압을 얻을 수 있는 성능이 요구된다. 예를 들어, 좋은 음향 특성을 얻기 위해서는 대표적으로 3가지 특성이 요구된다.

첫째, 탄성률이 클 것, 즉 딱딱할 것이 요구된다. 고역 공진주파수는 음속에 비례하고 음속은 탄성률의 제곱근에 비례하므로 최저 공진주파수가 일정하면, 탄성률이 큰 만큼 재생주파수 대역을 확대시킬 수 있다.

둘째, 내부손실이 클 것이 요구된다. 주파수 특성그래프의 요철은 진동계에서 발생하는 많은 공진이 날카로운 것에 기인하므로, 내부손실이 크면 공진의 피크를 평탄하게 할 수 있다. 즉, 내부 손실률이 큰 진동판을 사용한 스피커는 진동판이 필요 음역만을 진동한 후 더 이상의 진동을 하지 않으므로 불필요한 잡음이나 잔향이 줄어들게 되고 고역의 피크(peak)를 낮출 수 있어 원음 그대로를 출력하게 된다.

셋째, 진동판은 가벼울 것, 즉 질량(또는 밀도)이 작을 것이 요구된다. 일정 에너지의 입력 신호로부터보다 큰 음압을 얻으려면 진동판을 포함한 진동계가 가벼울수록 좋다. 또한, 종파 전달속도 또는 음파 전달속도를 빠르게 하기 위해서는 진동판의 재질로서 가벼우며 영률(Young's modulus)이 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

이에 따라 지금까지 이러한 요구 조건을 모두 만족시킬 수 있는 다양한 종류의 진동판 재질이 제시되었지만 진동판의 소재만으로는 3가지 조건을 모두 만족시키는데 한계가 있었다. 왜냐하면 3가지 요구 조건들의 하나 또는 두 개는 서로 양립하기 어려운 성질이 있다. 즉, 진동판의 재질이 탄성률과 내부손실이 크고 경량의 소재를 사용하는 것이 이상적이지만, 진동판의 탄성률을 높이면 내부손실률이 감소하고 밀도는 감소하며, 내부손실률을 증가시키면 탄성은 감소하고 밀도는 증가하는 경향이 있다.

그러나 본 발명에 따라 상기 진동판(30)에 통기홀(35)을 형성하면, 진동판의 물리적 특성이 개선되어 진동판의 요구 특성을 쉽게 만족시킬 수 있게 한다. 예를 들어, 진동판(30)에 일정한 크기와 형태로 통기홀(35)을 하나 또는 다수 개로 형성함으로써 진동판 자체의 물리적 특성이 변할 뿐만 아니라 진동시 공기의 일부가 후방으로 배출되기 때문에 진동판의 내부손실률이 증가하게 된다. 따라서 비교적 탄성률이 좋은 재질의 진동판을 사용하여도 통기홀(35)의 형태에 따라서 적절히 내부손실을 증가시킬 수 있으므로 좋은 음질을 재생할 수 있게 된다.

특히, 진동판의 음질은 진동판에 형성되는 개방 면적 즉, 진동판이 진동할 때 공기가 통과할 수 있는 통기홀의 면적과 밀접한 관계가 있다. 즉, 개방 면적이 너무 적으면 귓속과 외부의 기압 차를 줄이기 어려울 뿐만 아니라 진동판의 물리적 성질에 거의 변화가 없기 때문에 음향 개선 효과를 얻을 수 없다. 반면에 개방 면적이 너무 넓은 경우에는 귓속과 외부의 기압 차를 줄이는 데는 효과적이지만 진동판의 물리적 특성이 떨어져서 오히려 음향 특성이 저하되는 문제가 있다. 그런데 본 발명은 진동판(30)에 형성된 관통홀(35)에 네트 구조의 공기통과량 제어부재(40)를 설치하여 관통홀(35)을 통과하는 공기 량을 제어하여 음질을 좋게 할 수 있다.

58㎟의 면적을 갖고 두께가 10㎛인 PET 소재의 스피커 유닛의 진동판에 지름 0.6mm의 통기홀을 형성하였다. 그리고 이 통기홀에 폴리에스터(polyester) 실로 이루어진 음향용 공기통과량 제어부재를 부착하되, 개방 면적이 서로 다른 공기통과량 제어부재를 부착한 후 음향 특성을 평가하였다. 그 결과는 도 8의 그래프와 같다.

100㎟의 면적을 갖고 두께가 10㎛인 PET 소재의 진동판에 0.6mm의 통기홀을 형성하였다. 공기통과량 제어부재를 부착하여 진동판 면적의 1.5%, 3%에 해당하는 공기 통로를 형성하여 측정하였다. 그 결과는 도 9의 그래프로 표현하였다.

위 실시 예에서 보는 바와 같이, 상기 공기통과량 제어부재(40)의 개방 면적이 커질수록 저음 역대의 음압과 저음 역대의 음압이 떨어져 평탄화가 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 진동판은 저음 및 고음이 골고루 배출되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 공기통과량 제어부재(40)의 개방 면적이 0.5㎟인 경우에 저음 역대에서 음의 감쇠가 크게 나타난다. 또한, 상기 공기통과량 제어부재(40)의 개방 면적이 진동판 면적의 0.01%이하에서는 음압의 감쇠가 나타나지 않았고 진동판 면적 대비 3% 까지는 약 5dB의 감쇠가 있으며 그 이상에서는 5dB 이상의 감쇠가 발생하므로 효율이 매우 나빠지게 되었다. 따라서 공기통과량 제어부재(40)의 개방 면적은 약 3% 이내로 해야 진동의 문제가 없도록 할 수 있으며, 그 이상이 되면 진동이 불안하고 음의 감쇠가 커서 효율이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이, 본 발명에 따른 고막 보호 진동판은 진동판에 형성된 통기홀을 통해서 귓속의 공기를 외부로 원활하게 배출할 수 있어 귓속과 외부 사이에 기압 차가 발생하지 않게 된다. 특히, 진동판 자체에 기압 차를 해소하기 위한 통기홀이 구비되므로 이어폰 하우징이나 이어 피스에 별도로 통기홀을 형성할 필요가 없게 된다. 또한, 본 발명은 하우징의 내부의 진동판에 통기홀이 형성되므로 이어폰 착용과정에서 통기홀이 막히는 문제가 없게 된다.

또한 본 발명은 두께가 얇은 진동판에 통기홀을 형성하기 때문에 저음과 고음이 균등하게 배출되기 때문에 저음부분이 특별히 떨어지는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명은 진동판에 형성되는 통기홀이 진동판의 물리적 특성을 변화시켜서 음질을 개선하는 효과가 있으며 개방 면적을 조절하여 귀의 압력을 해소할 뿐만 아니라 진동에서의 저역 특성과 공진 특성을 제어할 수 있는 효과가 있어 고막은 안전하고 특성 평탄화로 음질을 더욱 좋게 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 이어폰을, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1: 이어폰 10: 하우징
11: 전방 케이스 12: 출력구멍
20: 유닛 16: 후방 케이스
20 스피커 유닛( 21: 프레임
22: 요크 23: 마그넷
25: 보이스코일 30: 진동판
31) 센터 진동판 32: 에지 진동판
35: 통기홀 40: 공기통과량 제어부재
50: 탄성 부재 51: 외주부
52: 내주부 53,55: 탄셩편
54: 지지링 57: 개구부

Claims (18)

1. 요크, 마그넷 및 상부플레이트로 이루어진 자기회로 내에 위치하는 코일의 상단면에 결합하고 가장자리가 프레임의 개방된 상단에 고정되며 상기 코일에 인가되는 전기신호에 따라 상하로 진동하여 소리를 발생시키는 진동판에 있어서,
   상기 진동판은, 진동판이 진동할 때 공기가 통과하도록 상기 진동판을 관통하는 하나 이상의 통기홀을 형성하여 귓속과 외부의 기압 차를 제거하는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 통기홀은 진동판의 가운데에 형성되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 통기홀은 진동판의 가운데를 중심으로 여러 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 통기홀은 진동판의 가운데에서 방사방향으로 여러 개가 배열되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 통기홀은 진동판에 전면적으로 균등하게 형성되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 통기홀은 진동판에 소정의 패턴을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
7. 제1 항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 진동판에 형성된 통기홀의 면적이 진동판 면적의 3% 이내인 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 진동판에 형성된 통기홀의 면적이 진동판 면적의 0.01%~3%인 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
9. 제1 항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 진동판에 형성된 통기홀에 공기통과량 제어부재를 부착하여 상기 통기홀을 통과하는 공기의 량을 제어하는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
   
10. 제9 항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재는 수많은 기공을 갖는 네트 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
11. 제10 항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재의 개방 면적은 진동판 면적의 3%이내인 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재의 개방 면적은 진동판 면적의 0.01~3%인 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
13. 요크, 마그넷 및 상부플레이트로 이루어진 자기회로 내에 위치하는 코일의 상단면에 결합하고 가장자리가 프레임의 개방된 상단에 고정되며 상기 코일에 인가되는 전기신호에 따라 상하로 진동하여 소리를 발생시키는 진동판에 있어서,
    상기 진동판은 가운에의 센터 진동판과 가장자리의 에지 진동판으로 이루어지되, 상기 진동판이 진동할 때 공기가 통과하도록 다수의 기공을 갖는 공기통과량 제어부재로 이루어져서 귓속과 외부의 기압 차를 제거하는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재는 다수의 기공을 갖는 네트 구조의 다공성 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
15. 제 15항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재의 개방 면적은 진동판 면적의 3%이내인 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
16. 제 15항에 있어서,
    상기 공기통과량 제어부재의 하면 또는 상면에는 상기 공기통과량 제어부재의 강성을 보강하기 위한 탄성 부재가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
17. 제 16항에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 외주부와 내주부 사이에 다수의 탄셩편이 형성되고, 상기 내주부의 내부에는 센터 진동판의 하면을 지지하기 위한 지지부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 내주부의 내부에 형성된 지지링과 상기 내주부와 지지링 사이에 형성된 다수의 탄셩편으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고막 보호 진동판.

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