KR20200022164A - 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커 - Google Patents

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Abstract

센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커는 제1압전소자, 제1압전소자의 양측에 각각 구비되는 제1전극 및 제2전극을 포함하며 가청 주파수 대역에서 구동되는 압전부; 및 제2압전소자, 제2압전소자의 양측에 각각 구비되는 제3전극 및 제4전극을 포함하며 초음파 대역에서 구동되는 센싱부;를 포함한다. 여기서, 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커는 베젤리스(bezel-less) 전자장치에 장착된다.

Description

센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커{Piezoelectric actuator speaker with sensing function}
본 발명은 압전 액추에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전 액추에이터에 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커에 관한 것이다.
최근 스마트 폰 등과 같은 전자장치는 전면의 디스플레이 영역을 극대화하기 위한 베젤리스(bezel-less)로 구성된다. 이때, 전자장치의 풀 디스플레이화(full display)에 따라 리시버로서 압전 스피커 및 리니어 액추에이터에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 보다 향상된 음질의 구성을 위한 하이브리드화도 활발하게 연구되고 있다.
이와 같은, 베젤리스 전자장치에서, 전면에 리시버를 위한 홀이 생략됨에 따라 전면에 배치되어 하는 조도 센서 또는 근접센서의 위치나 구현 방식에 새로운 방안이 요구되고 있는 실정이다.
KR 2017-0142571 A (2017.12.28 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 압전 액추에이터에 의한 스피커 기능과 센싱 기능을 동시에 수행할 수 있는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 압전부 및 센싱부를 포함하는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커를 제공한다. 상기 압전부는 제1압전소자, 상기 제1압전소자의 양측에 각각 구비되는 제1전극 및 제2전극을 포함한다. 이때, 상기 압전부는 가청 주파수 대역에서 구동된다. 상기 센싱부는 제2압전소자, 상기 제2압전소자의 양측에 각각 구비되는 제3전극 및 제4전극을 포함한다. 이때, 상기 센싱부는 초음파 대역에서 구동된다. 여기서, 상기 압전 액추에이터 스피커는 베젤리스(bezel-less) 전자장치에 장착된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 센싱부는 근접 센서일 수 있다.
또한, 상기 센싱부는 제스처 센서일 수 있다.
또한, 상기 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커는 상기 압전부 및 상기 센싱부가 일정거리 이격되게 적층되는 베이스부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전부는 제1전극의 상측에 배치되는 보조 진동체를 더 포함할 수 있다.
또한, 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커는 상기 압전부와 상기 센싱부 사이에 배치되는 이격부를 더 포함하고, 상기 압전부, 상기 센싱부 및 상기 이격부는 서로 적층 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1압전소자 및 상기 제2압전소자는 동일 재료 또는 이종 재료로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 제1압전소자를 포함하는 압전부의 일측에 제2압전소자를 포함하는 센싱부를 일체로 형성함으로써, 베젤리스 전자장치에 실장되는 공간을 감소시킬 수 있는 동시에 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 압전부와 센싱부의 전극을 분할 패턴으로 구성함으로써, 센서 기능 및 액추에이터 기능을 최적화할 수 있으며, 분할 패턴의 적절한 진동을 통하여 진동을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명은 압전부와 센서부의 압전소자를 이종재료로 구성함으로써 압전부 및 센서부 각각의 성능을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명은 압전부와 센서부 사이의 간격을 적절하게 유지함으로써, 액추에이터의 성능 및 수신 감도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커를 적용하기 위한 베젤리스 전자장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커가 베젤리스 전자장치에 설치된 상태를 도시한 사시도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커의 일례를 도시한 단면도로서, 도 3a는 압전부와 센싱부가 분리된 경우이고, 도 3b는 압전부와 센싱부가 일체로 형성된 경우,
도 4는 도 3의 사시도, 그리고,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커의 다른 예를 도시한 단면도로서, 도 5a는 센싱부가 베이스인 경우이고, 도 5b는 압전부가 베이스인 경우이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베젤리스 전자장치(10)에 적용된다.
이때, 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베젤리스 전자장치(10)의 백프레임(11) 또는 디스플레이 패널의 후면에 장착될 수 있다. 여기서, 백프레임(11) 또는 디스플레이 패널은 압전 액추에이터 스피커(100)의 진동판 기능을 가질 수 있다.
여기서, 압전 액추에이터 스피커(100)는 적절한 저음을 발생시키기 위하여 진동체에 최적화된 사이즈를 가지며 내부에 적정한 패턴을 구현함으로써 특정화할 수 있다. 이때, 피진동체와의 적절한 진동력을 전달하기 위하여 접착층(Adhesive)으로 부착 가능하며 적정한 탄성력과 부착력을 가져 음의 픽딥(Pick Dip)을 완화하고 평탄화 하는 것이 가능하다.
본 발명은 압전 액추에이터를 활용하여 센서 기능을 일체형화하기 위한 것이다. 이를 위해, 압전 액추에이터 스피커(100)는 음파 및 초음파의 발진 영역과 수신 영역을 동시 혹은 구분하여 센싱 가능한 구조부를 함유하거나 적정한 진동이 이루어질 수 있도록 기구적인 적절한 간격이나 공간을 확보하는 구조를 포함할 수 있다.
또한, 압전 액추에이터 스피커(100)는 압전 액추에이터의 단일 혹은 분할 패턴을 최적화하여 수음부와 발음부를 구분하여 근접 센서로 활용할 수 있다. 또한, 압전 액추에이터 스피커(100)는 진동 패턴을 최적화하여 공진화하여 수음 특성의 성능을 높인 초고주파를 활용한 압전 초음파 센서로서 기능할 수 있다.
또한, 압전 액추에이터 스피커(100)는 센싱 성능의 향상을 위해 적정한 간극을 하이브리드화하여 일체화한 것이다.
도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커(100)는 압전부(110) 및 센싱부(120)를 포함한다.
여기서, 압전 액추에이터 스피커(100)는 압전부(110)와 센싱부(120)를 수평으로 최적화하여 분할함으로써, 근접 거리에서의 감지 성능을 향상시키는 동시에 압전 액추에이터로서의 기능도 향상시킬 수 있다.
압전부(110)는 스피커로서 기능하기 위한 것으로 가청 주파수 대역에서 구동될 수 있다. 이러한 압전부(110)는 제1압전소자(111), 제1전극(112) 및 제2전극(114)을 포함할 수 있다.
제1압전소자(111)는 제1전극(112) 및 제2전극(114)에 인가되는 전기 신호에 따라 진동하여 음향을 출력하는 기능을 갖는다. 즉, 제1압전소자(111)는 오디오 기능을 갖는 전자기기로부터 출력되는 음향 제어 신호에 따라 진동하여 음향을 출력할 수 있다.
제1전극(112)은 제1압전소자(111)의 상측에 배치되며, 제2전극(114)은 제1압전소자(111)의 하측에 배치될 수 있다. 여기서, 제1전극(112) 및 제2전극(114)이 제1압전소자(111)에 형성되는 위치는 도 3a 및 도 3b를 기준으로 설명한 것일 뿐 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 제1전극(112) 및 제2전극(114)은 단일 패턴으로 이루어진 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 분할 패턴으로 이루어질 수도 있다.
이와 같은 압전부(110)는 센서의 발음부로서 기능할 수 있다. 즉, 압전부(110)는 가청 주파수 대역보다 높은 초음파 대역에서 구동될 수도 있다. 이때, 압전부(110)에 인가되는 전기 신호는 초음파 발진 신호일 수 있다.
이 경우, 압전부(110)는 스피커로서의 음향 출력과 센서의 발음부로서의 초음파 출력을 시간분할하여 출력할 수 있다. 다른 예로서, 압전부(110)는 구조적으로 독립적인 신호를 출력하도록 설계될 수도 있다.
센싱부(120)는 센서로서 기능하기 위한 것으로 초음파 대역에서 구동될 수 있다. 그러나 센싱부(120)는 이에 한정되지 않고 가청 주파수 대역보다 높은 주파수 대역에서 구동될 수도 있다.
여기서, 센싱부(120)는 센서의 수음부로서 기능할 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 발음부로서의 압전부(110) 또는 별도의 발음부로부터 출력된 신호에 대상물에 반사되는 신호를 수신할 수 있다. 이러한 센싱부(120)는 제2압전소자(121), 제3전극(122) 및 제4전극(124)을 포함할 수 있다.
제2압전소자(121)는 대상물에 의해 반사된 진동을 감지하여 전기 신호를 출력하는 기능을 갖는다. 이에 의해, 제2압전소자(121)는 발음부에서 신호를 출력한 시점과 대상물로부터 반사된 신호를 감지하는 시점의 차이를 통하여 대상체와의 거리를 감지할 수 있다.
이때, 제2압전소자(121)는 제1압전소자(111)와 이종 재료로 형성될 수도 있다. 여기서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 압전부(110)와 센싱부(120)는 분리되게 형성될 수 있다. 또한, 제1압전소자(111)는 발음부로서 기능하고, 제2압전소자(121)는 수음부로서 기능하기 위해 최적화된 성능을 갖도록 그 재료가 선택될 수 있다.
다른 예로서, 제2압전소자(121)는 제1압전소자(111)와 동일 재료로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1압전소자(111)와 제2압전소자(121)는 일체로 형성될 수 있다. 즉, 제1압전소자(111)와 제2압전소자(121)가 분리되어 형성되지 않고, 도 3b에 도시된 바와 같이, 일체로 형성될 수 있다. 즉, 압전 액츄에이터 스피커(100a)는 공통의 압전소자(101)를 기반으로 압전부(110)와 센싱부(120)가 일체로 형성되며, 전극패턴(112,114,122,124) 및 인가되는 신호에 따라 구분될 수 있다.
제3전극(122)은 제2압전소자(121)의 상측에 배치되며, 제4전극(124)은 제2압전소자(121)의 하측에 배치될 수 있다. 여기서, 제3전극(122) 및 제4전극(124)이 제2압전소자(121)에 형성되는 위치는 도 3a를 기준으로 설명한 것일 뿐 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 제3전극(122) 및 제4전극(124)은 단일 패턴으로 이루어진 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 분할 패턴으로 이루어질 수도 있다.
이와 같은 센싱부(120)는 근접 센서일 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 발음부 또는 압전부(110)로부터 발생된 초음파 신호에 대하여 대상체로부터 반사된 신호를 감지하여 대상체가 일정거리 내에 근접하는지의 여부를 감지할 수 있다.
또한, 센싱부(120)는 제스처 센서일 수 있다. 즉, 센싱부(120)는 대상체로부터 반사된 신호를 감지하여 대상체의 움직임을 감지할 수 있다.
한편, 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커(100)는 베이스부(102)를 더 포함할 수 있다.
베이스부(102)는 베젤리스 전자장치(10)의 백프레임(11) 또는 디스플레이 패널의 후면에 장착되며, 압전부(110)와 센싱부(120)를 이격시키기 위한 것이다. 즉, 압전부(110) 및 센싱부(220)는 베이스부(102) 상에 적층되되, 일정거리 이격되게 적층될 수 있다. 이에 의해, 압전부(110)와 센싱부(120)가 서로 독립적으로 구동될 수 있다.
또한, 압전부(110)는 제1전극(112)의 상측에 배치되는 보조 진동체(130)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 보조 진동체(130)는 가청 주파수 대역의 음원을 출력하기 위한 것으로, 박막 필름 또는 플렉시블 필름일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커(200)는 압전부와 센싱부가 수직 적층될 수 있다. 즉, 압전 액추에이터 스피커(200)는 수직형으로 이중의 압전소자를 포함한다. 이때, 진동을 발생시키는 발음부와 진동을 감지하는 수음부에 따라 압전소자의 압전 성능을 상이하게 함으로써 센싱 성능을 최적화할 수 있다.
이에 의해, 발음 성능을 향상시키고, 특히 수음 성능의 극대화를 통해 근접 센서 또는 제스처 센서로서의 기능을 최적화할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터 스피커(200,200a)는 센싱부(220), 이격부(230), 및 압전부(210)가 순차적으로 적층 구성될 수 있다. 여기서, 적층 순서는 압전부(210)와 센싱부(220) 사이에 이격부(230)가 배치되기만 하면 반대로 구성될 수도 있다.
즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 센싱부(220)가 베이스로서 하측에 배치되고 그 상층에 압전부(210)가 적층될 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 압전부(210)가 베이스로서 하측에 배치되고 그 상측에 센싱부(220)가 적층될 수 있다.
압전부(210)는 제1압전소자(211), 제1전극(212) 및 제2전극(214)을 포함한다. 여기서, 압전부(210)는 도 3a의 압전부(110)와 구성이 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 즉, 제1압전소자(211), 제1전극(212) 및 제2전극(214)은 도 3a의 제1압전소자(111), 제1전극(112) 및 제2전극(114)에 각각 대응한다.
센싱부(220)는 제2압전소자(221), 제3전극(222), 및 제4전극(224)을 포함한다. 여기서, 센싱부(220)는 도 3a의 센싱부(120)와 구성이 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 즉, 제2압전소자(221), 제3전극(222), 제4전극(224)은 도 3a의 제2압전소자(121), 제3전극(122) 및 제4전극(124)에 각각 대응한다.
이격부(230)는 압전부(210)와 센싱부(220) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 이격부(230)는 압전부(210)와 센싱부(220)가 독립적으로 구동되도록 한다. 즉, 이격부(230)는 압전부(210)의 출력하는 진동과 센싱부(220)에서 감지하는 진동이 서로 간섭하지 않도록 기능을 가질 수 있다. 일례로, 이격부(230)는 진동 흡수체일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100,200 : 압전 액추에이터 스피커
110,210 : 압전부 111,211 : 제1압전소자
112,212 : 제1전극 114,214 : 제2전극
120,220 : 센싱부 121,221 : 제2압전소자
122,222 : 제3전극 124,224 : 제4전극
130 : 보조 진동체 230 : 이격부

Claims (7)

  1. 제1압전소자, 상기 제1압전소자의 양측에 각각 구비되는 제1전극 및 제2전극을 포함하며 가청 주파수 대역에서 구동되는 압전부; 및
    제2압전소자, 상기 제2압전소자의 양측에 각각 구비되는 제3전극 및 제4전극을 포함하며 초음파 대역에서 구동되는 센싱부;를 포함하며,
    베젤리스(bezel-less) 전자장치에 장착되는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 근접 센서 기능을 갖는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱부는 제스처 센서 기능을 갖는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압전부 및 상기 센싱부가 일정거리 이격되게 적층되는 베이스부를 더 포함하는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전부는 제1전극의 상측에 배치되는 보조 진동체를 더 포함하는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압전부와 상기 센싱부 사이에 배치되는 이격부를 더 포함하고,
    상기 압전부, 상기 센싱부 및 상기 이격부는 서로 적층 형성되는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1압전소자 및 상기 제2압전소자는 동일 재료 또는 이종 재료로 형성되는 센싱 기능을 갖는 압전 액추에이터 스피커.
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