KR20210002696A - 자성 분산 모드 액추에이터 및 이를 구비하는 분산 모드 라우드스피커 - Google Patents

자성 분산 모드 액추에이터 및 이를 구비하는 분산 모드 라우드스피커 Download PDF

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Abstract

분산 모드 액추에이터(DMA)는 평면에서 연장하는 평판과, 상기 평면에 평행하게 연장하는 단단하고 세장형인 부재를 포함한다. 부재는 일 지점에서 평판의 일 면에 기계적으로 커플링된다. 부재의 일 단부는 평면에 수직인 방향으로 자유롭게 진동한다. DMA는 자석과 전기-전도성 코일도 포함한다. 자석이나 코일 중 하나가 부재에 기계적으로 커플링된다. 코일에 에너지가 전달되었을 때, 자석의 자기장과 코일로부터의 자기장의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위시키기에 충분한 힘을 인가한다. DAM는 또한, 코일에 전기적으로 커플링되는 전기 제어 모듈로, 부재를 진동시켜 평판으로부터 오디오 응답을 생성하기 위해 코일에 에너지를 전달하도록 프로그램되는 전기 제어 모듈을 추가적으로 포함한다.

Description

자성 분산 모드 액추에이터 및 이를 구비하는 분산 모드 라우드스피커
본 출원은 2018년 10월 24일에 출원된 미국 특허출원 제62/750,187호와 2019년 2월 28일에 출원된 미국 특허출원 제16/289,553호의 우선권을 주장한다. 선출원된 개시들은 본 출원의 개시의 일부로 고려되며 참조로서 통합된다.
본 명세서는 자성 분산 모드 액추에이터(자성 DMA) 및 자성 DMA를 특별히 포함하는 분산 모드 라우드스피커(DML)에 관한 것이다.
많은 종래의 라우드스피커들이 진동판에서 피스톤과 같은 모션을 유도함으로써 사운드를 생성한다. 반면에, 예컨대 분산 모드 라우드스피커(DML)와 같은 패널 오디오 라우드스피커는 전자-음향식 액추에이터를 통해 패널에 균일하게 분산되는 진동 모드를 유도함으로써 작동한다. 통상적으로, 액추에이터들은 전자석 액추에이터나 압전 액추에이터이다.
본 명세서는 자기 회로를 포함하는 분산 모드 액추에이터(자성 DMA)를 개시한다. 예를 들어, 이러한 자성 DMA의 실시예들은 관성 빔에 커플링되는 코일과 영구 자석을 특별히 포함하는 자기 회로를 포함할 수 있다. 자성 회로의 코일에 에너지를 전달함(energize)으로써 관성 빔에 진동 모드가 여기된다(excited). 자성 DMA를 예컨대 음향 패널과 같은 기계 하중에 부착함으로써, 종래의 압전 기반 자성 DMA와 유사한 방식으로, 패널을 구동시키기 위해 자성 DMA가 사용될 수 있다.
일반적으로, 제1 양태에서, 본 발명은 평면에서 연장하는 평판을 포함하는 분산 모드 라우드스피커를 특징으로 한다. 분산 모드 라우드스피커는 평면에 평행한 방향을 따라 연장하는 단단하고 세장형인 부재도 포함하는데, 상기 부재는 지점을 넘어 평면에 수직인 방향으로 자유롭게 진동하는 부재의 일 단부까지 연장한다. 분산 모드 라우드스피커는 자석과 전기-전도성 코일을 추가적으로 포함하며, 자석과 전기-전도성 코일 중 하나가 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 전압이 전달되었을 때, 자석의 자기장과 전기-전도성으로부터의 자기장 사이의 상호 작용이 평면에 수직인 방향으로 부재를 변위시키기에 충분한 힘을 인가하도록 서로에 대해 배치된다. 분산 모드 라우드스피커는, 전기-전도성 코일에 전기적으로 커플링되어 평판으로부터 오디오 응답을 생성하기에 충분한 진동수와 진폭으로 부재를 진동시키기 위해 코일에 에너지를 전달하도록 프로그램되는 전자 제어 모듈도 포함한다.
분산 모드 라우드스피커의 구현예들은 이하의 특징들 중 하나 이상 및/또는 다른 양태의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 평판은 평판 디스플레이를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 부재는 자유 단부에 반대쪽에 있는 부재의 제2 단부에서 기계적으로 커플링된다. 다른 구현예에서, 부재는, 평판의 표면으로부터 부재를 변위시키는 단단한 요소에 의해 평판에 기계적으로 커플링된다. 부재는 비-자성 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기-전도성 코일은 부재에 부착되고, 자석은 분산 모드 라우드스피커의 하우징에 부착된다.
일부 구현예에서, 부재의 길이는 약 1cm 내지 약 10cm이고, 두께는 약 5mm 이하이다. 부재는 비-자성 재료를 포함할 수 있다. 부재의 크기와 강성은, 분산 모드 라우드스피커의 공진 주파수가 약 200Hz 내지 약 500Hz 범위에 있도록 선택될 수 있다.
일부 구현예에서 자석은 영구 자석이고, 다른 구현예에서 자석은 전자석이다.
다른 구현예에서, 분산 모드 라우드스피커는 하나 이상의 추가적인 전기-전도성 코일 및 대응하는 자석을 추가적으로 포함한다. 각각의 추가적인 전기-전도성 코일과 자석에 있어서, 자석과 전기-전도성 코일 중 하나는 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 에너지가 전달되었을 때에 자석의 자기장과 전기-전도성 코일로부터의 자기장의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위시키기에 충분한 힘을 인가하도록 서로에 대해 배치된다.
일부 구현예에서, 각각의 전기-전도성 코일과 자석의 쌍은 부재에 대해 다양한 위치에 위치되며, 이러한 위치는 부재의 진동 모드에 기초하여 선택된다.
또 다른 양태에서, 모바일 디바이스가 하우징 및 하우징 내에 장착되는 디스플레이 패널 이외에 분산 모드 액추에이터를 포함할 수 있다. 모바일 디바이스는 모바일 폰이나 태블릿 컴퓨터일 수 있다.
또 다른 양태에서, 웨어러블 디바이스가 하우징 및 하우징 내에 장착되는 디스플레이 패널 이외에 분산 모드 액추에이터를 포함할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 스마트워치나 헤드-장착형 디스플레이일 수 있다.
다른 이점들 중에서도, 실시예들은 자성 DMA가 일부 종래의 자성 DMA에서 존재했던 예컨대 납과 같은 특정 독성 화학물이 없는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 종래의 자성 DMA에는 통상적으로 압전 재료가 사용되는데, 이러한 재료의 다수가 납 원소를 포함한다. 반면에, 예시적인 자성 DMA는 납을 포함하지 않으면서도, 종래의 압전 자성 DMA와 유사한 성능을 달성할 수 있다.
일부 구현예에서, 동일한 전류가 인가되었을 때에, 종래의 압전 자성 DMA에 비해 전자기 DMA 시스템에 의해 더 강한 자기장이 생성되기 때문에, 전자기 DMA 시스템이 종래의 압전 자성 DMA보다 더 강한 출력을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 대상은 공진 패널의 모달(modal) 응답을 보상할 수 있는 모달 힘 및 속도 출력을 생성할 수 있어, 결과적으로 일정한 힘을 제공하는 종래의 액추에이터를 이용한 공진 패널을 구동할 때 얻을 수 있는 것보다 진동수 대비(versus) 더 부드러운 오디오 응답을 만들 수 있다.
또한, 전자석 액추에이터 시스템은 용량성 하중을 나타내는 종래의 압전 자성 DMA에 비해 더 작은 정전용량을 나타내도록 설계될 수 있다. 그에 비해, 자성 DMA는 유도성 부하를 나타내며, 그 결과, 낮은 진동수로 구동했을 때의 압전 DMA에 비해, 동일한 낮은 진동수에서 디바이스로 더 효율적으로 전력을 전달할 수 있다.
자성 DMA의 공진 부분은 PZT 자성 DMA에 사용된 재료보다 훨씬 덜 취성인 재료, 예를 들어 금속으로 구성되어, 더욱 견고한 디바이스를 만들 수 있다.
자성 DMA는 하나 이상의 영구 자석 또는 전자석과 영구자석의 조합을 포함할 수 있지만, 전자석과 영구 자석의 조합을 특별히 포함하는 구현예들은 압전 재료를 포함하는 DMA나 전자석 없이 영구 자석만을 포함하는 DMA의 퀴리온도보다 높은 온도에서 작동할 수 있다.
도 1은 모바일 디바이스의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 모바일 디바이스의 개략적인 단면도이다.
도 3은 부재를 구동시키는 관성 트랜스듀서를 포함하는 자성 DMA를 나타내는 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 부재를 구동시키는 비-관성 트랜스듀서를 포함하는 자성 DMA를 나타내는 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 스프링에 부착되는 트랜스듀서를 포함하는 자성 DMA를 나타내는 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 6은 전자석과, 부재에 부착된 코일을 포함하는 자성 DMA를 나타내는 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 7a는 부재의 서로 다른 위치에 부착되는 다수의 자성 DMA를 나타내는 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이고, 이때 서로 다른 위치는 부재의 동일한 면에 위치한다.
도 7b는 일 단부가 폐쇄되어 있는 부재의 기준 모드를 여기시키는 작동 설계를 나타내는 도 7a에 도시된 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 7c는 양 단부가 폐쇄되어 있는 부재의 기준 모드를 여기시키는 작동 설계를 나타내는 도 7a 내지 도 7b에 도시된 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 7d는 부재의 제1 고차 모드를 여기시키는 작동 설계를 나타내는 도 7a 내지 도 7c에 도시된 모바일 디바이스의 일 실시예의 단면도이다.
도 8은 모바일 디바이스용 전자 제어 모듈의 일 실시예의 개략도이다.
다양한 도면에서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
본 개시는, 예컨대 분산 모드 라우드스피커(DML: distributed mode loudspeaker)와 같은 패널 오디오 라우드스피커를 위한 액추에이터를 특징으로 한다. 이러한 라우드스피커는 예컨대 모바일 폰과 같은 모바일 디바이스 내에 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 모바일 디바이스(100)는 디바이스 섀시(102)와, 패널 오디오 라우드스피커를 통합하는 평판 디스플레이(예를 들어, OLED 또는 LCD 디스플레이 패널)를 포함하는 터치 패널 디스플레이(104) 또는 단순하게 패널(104)을 포함한다. 모바일 디바이스(100)는 이미지를 디스플레이하고 패널(104)을 통해 터치 입력을 수신하는 것을 포함한 다양한 방식으로 사용자와 인터페이스한다. 통상적으로, 모바일 디바이스의 깊이는 약 10mm 이하, 너비는 60mm 내지 80mm(예를 들어, 68mm 내지 72mm), 그리고 높이는 100mm 내지 160mm(예를 들어, 138mm 내지 144mm)이다.
모바일 디바이스(100)는 또한 오디오 출력을 생성한다. 오디오 출력은 평판 디스플레이를 진동시켜서 사운드를 생성하는 패널 오디오 라우드스피커를 사용하여 생성된다. 디스플레이 패널은 예컨대 분산 모두 액추에이터와 같은 액추에이터나 자성 DMA에 커플링된다. 액추에이터는 예컨대 패널(104)과 같은 패널에 힘을 제공하여 패널을 진동시키도록 배열되는 이동 가능한 부품이다. 진동 패널은 예를 들어 20Hz 내지 20kHz 범위에 포함되는 가청 음파를 생성한다.
모바일 디바이스(100)는 사운드 출력을 생성하는 것 이외에도, 액추에이터를 사용하여 햅틱 출력도 생성할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 출력은 180Hz 내지 300Hz 범위에 포함되는 진동에 대응할 수 있다.
도 1은 도 2에 도시되어 있는 단면 방향에 대응하는 점선도 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, 모바일 디바이스(100)의 단면(200)은 디바이스 섀시(102)와 패널(104)을 보여주고 있다. 도 2는 기준으로서, x, y 및 z 축을 갖는 데카르트 좌표계를 포함한다. 디바이스 섀시(102)는 z-방향을 따라 측정되는 깊이와 x-방향을 따라 측정되는 너비를 갖는다. 디바이스 섀시(102)는 백 패널도 구비하는데, 백 패널은 주로 xy-평면에서 연장하는 디바이스 섀시(102)의 일부분에 의해 형성된다. 모바일 디바이스(100)는, 섀시(102) 내에서 디스플레이(104)의 뒤에 하우징되어 디스플레이(104)의 뒷면에 부착되는 전자석 액추에이터(210)를 포함한다.
일부 구현예에서, 패널(104)은 섀시의 하나 이상의 지점에 핀고정(pinned)된다. 이는, 이들 지점에서는 패널의 섀시로부터의 병진 운동이 방지된다는 것을 의미한다. 하지만, 패널(104)이 핀고정되었을 때, 하나 이상의 지점에 대해 회전하는 것은 가능하다.
특정 구현예에서, 패널(104)은 섀시의 하나 이상의 지점에 클램핑된다. 즉, 이들 지점에서의 패널(104)의 병진 및 회전이 방지된다.
일반적으로, 전자석 액추에이터(210)는, 전자 제어 모듈(220) 및 배터리(230)를 포함한 섀시에 하우징되는 다른 부품들에 의해 제한되는 체적 내에 꼭 맞도록(fit) 크기 설정된다. 예를 들어, 액추에이터(210)의 길이는 x-축을 따라 측정되고 1cm 내지 약 10cm 범위에 있으며, 두께는 z-축 방향으로 측정되고 5mm이하일 수 있다.
도 3을 참조하면, 자성 DMA의 일 실시예는, 부재(330)에 부착되어 결과적으로 돌출부(stub; 350)에 의해 패널(104)에 부착되는, 점선으로 표시된 관성 트랜스듀서(320)를 포함한다. 관성 트랜스듀서는 진동 매스(mass)의 관성 효과에 의해, 예를 들어 트랜스듀서가 부착되어 있는 부재에 진동을 유도하는 트랜스듀서이다.
부재(330)는, 높이와 너비가 각각 z-축과 x-축을 따라 측정되는 단단하고 세장형인 부재이다. 도 3에 도시되지는 않았지만, 부재(330)의 길이는 y-축을 따라 연장한다. 일부 구현예에서, 부재(330)는 너비가 높이나 길이보다 상당히 긴 빔(beam)이다. 다른 구현예에서, 부재(330)는 너비와 길이가 모두 높이보다 상당히 긴 플레이트이다. 예를 들어, 높이는 약 2mm 내지 약 6mm(예를 들어, 약 2.5mm 이상, 약 3.5mm 이상, 약 4mm 이상, 예를 들어, 약 5.5mm 이하, 약 5mm 이하, 약 4.5mm 이하), 너비는 약 12mm 내지 약 20mm(예를 들어, 약 13mm 이상, 약 14mm이상, 약 15mm 이상, 약 16mm 이상, 예를 들어, 약 19mm 이하, 약 18mm 이하, 약 17mm 이하), 길이는 약 6mm 내지 약 12mm(예를 들어, 약 7mm 이상, 약 8mm 이상, 약 9mm, 예를 들어, 약 11mm 이하, 약 10mm 이하)일 수 있다.
부재(330)는 돌출부(350)에 의해 한 쪽 단부가 패널(104)에 부착된다. 도 3에 도시된 예시에서, 부재(330)는 코일(322)에도 부착된다. 부재(330)를 돌출부(350)에 부착함으로써, 부재의 부분 중 돌출부에 가장 가까운 부분이 크게 이동하는 것을 방지할 수 있다. 부재(330)의 한쪽 단부는 돌출부(350)에 부착되어 있지만, 부재의 반대쪽 단부는 자유롭게 z-방향으로 상하로 진동한다.
패널(104)은 영구적으로 돌출부(350)에 연결될 수 있는데, 그러면 예를 들어 패널(104)을 돌출부(350)로부터 떼어낼 때 터치 패널 디스플레이나 돌출부, 또는 둘 모두가 손상될 가능성이 있다. 일부 구현예에서는, 예를 들어 터치 패널 디스플레이를 돌출부로부터 제거하더라도 터치 패널 디스플레이나 돌출부가 손상되지 않도록, 패널(104)이 돌출부(350)에 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 일부 구현예에서, 패널(104)의 표면을 돌출부(350)에 연결하기 위해 접착제가 사용된다. 다른 구현예에서는, 고정 장치(fastener) 종류가 사용된다.
관성 트랜스듀서(320)는 트랜스듀서를 부재(330)에 부착하는 코일(322)을 포함한다. 관성 트랜스듀서(320)는 제1 자석(326)과 제2 자석(328)이 부착되는 후방 플레이트(324)도 포함한다. 제1 자석(326)은 예를 들어 xy-평면에서 보았을 때 0자 형상인 고리 자석이고, 제2 자석(328)은 막대 자석(pole magnet)이다. 자극편(pole piece; 340)이 제2 자석(328)에 부착되는데, 이는 제1 자석(326) 및 제2 자석(328)에 의해 생성되는 자기장을 집속시켜 코일(322)에 수직으로, 즉 x-방향으로 자기장이 지나도록 하기 위해 제공된다.
관성 트랜스듀서(320)는 제1 자석(326)에 부착되는 전방 플레이트(332)도 포함한다. 전방 플레이트(332)는 xy-평면에서 보았을 때 O자 형상이다. 서스펜션 요소(334a, 334b)들에 의해 전방 플레이트(332)가 코일(322)에 부착된다. 전방 플레이트(332)의 형상과 재료 특성은 제1 자석(326)과 제2 자석(328)에 의해 생성되는 자기장을 x-방향으로, 즉 코일(322)에 수직으로 더 잘 향할 수 있도록 선택된다.
자성 DMA(310)의 작동 중에, 전자 제어 모듈(220)이 코일(322)에 에너지를 전달하면, 전류가 코일을 통해 자기장에 수직으로 흐른다. 자기장의 방향이 x-방향이어서 자기장이 전류의 흐름에 수직인 것이 중요하다. 자기장은 코일에 힘을 인가하여, 그 결과 코일이 z-방향으로 변위되도록 한다. 전류의 방향을 변화시키면, 관성 트랜스듀서가 진동하여 부재에 힘을 인가하고, 그 결과 부재가 z-방향으로 진동하도록 한다. 트랜스듀서(320)의 특정 진동수로의 진동으로, 부재가 희망하는 특정 진동수로 진동될 수 있다.
돌출부(350)는 진동 힘을 부재(330)로부터 패널(104)로 전달하여, 패널이 진동하도록 한다. 일반적으로, 자성 DMA(310)는 터치 패널(104)에 공진 모드를 포함한 다양한 진동 모드를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 터치 패널 디스플레이는 약 200Hz 내지 약 700Hz의 기본 공진 진동수(예를 들어, 약 500Hz)와, 약 5kHz 내지 약 20kHz의 하나 이상의 고차수 공진 진동수를 가질 수 있다.
일반적으로, 코일(322)은 임의의 전기 전도성 재료 또는 재료들(예를 들어, 구리 선)로 구성될 수 있다. 제1 자석(326) 및 제2 자석(328)은 임의의 종류의 영구 자석 재료일 수 있다.
부재(330)는 희망하는 진동 모드를 지지하기에 충분히 단단하고, 희망하는 형상으로 형성되기에 용이할 만큼 충분히 생산성이 있는 임의의 재료 또는 재료들로 구성될 수 있다. 금속, 합금, 플라스틱 및/또는 세라믹이 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 부재(330)를 형성하는 재료 또는 재료들은 자석 조립체(312) 또는 코일(322)에 의해 생성되는 자기장과 상호 작용하지 않도록 하기 위해 비-자성일 수 있다. 부재(330)는 자성 DMA(310)에 의해 제공되는 기계 임피던스에 영향을 미치도록 z-방향으로 적층되는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 강 층들 사이에 끼워지는 점탄성 접착 재료로 된 내측 감쇠 층은 부재(330)의 운동을 감쇠시키는 효과를 가질 수 있다.
도 3은 부재(330)에 매달려 있는 관성 트랜스듀서를 포함하는 자성 DMA(310)의 일 실시예를 도시하지만, 도 4는 부재(330)와 기계적 접지부(ground; 430) 모두에 부착되어 있는 비-관성 트랜스듀서(420) 또는 단순히 트랜스듀서(420)를 포함하는 자성 DMA(410)를 도시한다. 트랜스듀서(320)와 유사하게, 트랜스듀서(420)는 부재(330)에 부착되는 코일(322), 후방 플레이트(324)에 부착되는 제1 자석(326) 및 제2 자석(328), 제2 자석(328)에 부착되는 자극편(340), 그리고 제1 자석(326)에 부착되는 전방 플레이트(332)를 포함한다. 트랜스듀서(420)는 트랜스듀서(320)와는 달리, 서스펜션 요소(334a, 334b)를 포함하지 않는다. 그러나 다른 구현예에서는 자성 DMA가 트랜스듀서(420)의 부품들과 함께, 제1 자석(326)과 제2 자석(328) 사이에 형성되는 공극에 코일(322)을 위치 설정하도록 작용하는 하나 이상의 서스펜션 요소를 포함할 수 있다.
트랜스듀서(420)가 기계적 접지부(430)에 부착되기 때문에, 자성 DMA(420)의 작동 중에 코일(322)에 에너지가 전달되고 제1 자석(326)과 제2 자석(328)의 자기장이 코일에 힘을 가하면, 코일과, 부착된 부재(330) 만이 힘에 대응하여 이동한다. 부재(330)의 진동에 의해 생성되는 힘이 돌출부(350)를 통해 패널(104)로 전달되어, 패널이 진동하도록 한다.
도 4는 코일(322)이 부재(330)의 아래에 부착되어 있는 실시예를 도시하지만, 일부 구현예에서는 코일(322)이 부재(330)의 위에 부착된다. 즉, 트랜스듀서(420)와 기계적 접지부(430)가 x-축에 평행한 수평 축을 지나 반전된다(reflected). 따라서, 기계적 접지부(430)의 제1 면이 패널(104)에 부착되고, 제1 면의 반대쪽에 있는 제2 면이 후방 패널(324)에 부착된다.
일부 구현예에서는, 트랜스 듀서(420)가 기계적 접지부에 부착되는 대신, 하나 이상의 서스펜션 요소에 부착된다. 서스펜션 요소(530a, 530b)에 부착되는 트랜스듀서(420)를 포함하는 자성 DMA(510)의 일 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 각각의 서스펜션 요소(530a, 530b)는 섀시(102)에도 부착된다. 트랜스 듀서(320)가 z-방향으로 진동할 수 있도록 하는 서스펜션 요소(530a, 530b)와 유사하게, 서스펜션 요소(530a, 530b)도 트랜스듀서(420)가 z-방향으로 진동할 수 있도록 하여, 부재(330)가 희망하는 특정 진동수로 진동하도록 할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 코일(322)에 의해 형성되는 공간에 위치되는 영구 자석(즉, 제2 자석(328))을 포함하는 DMA를 도시하지만, 일부 구현예에서는 영구 자석이 전자석 조립체로 대체될 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, DMA(610)는 트랜스듀서(620)를 포함하는데, 상기 트랜스듀서(620)는 트랜스듀서(320, 420)와 마찬가지로, 제2 자석(328)을 지지하는 후방 플레이트(324)를 포함한다. 또한, 트랜스듀서(620)는 트랜스듀서(320, 420)와 마찬가지로 제2 자석(328)에 부착되는 전방 플레이트(332)를 포함한다. 트랜스듀서(320, 420)가 영구 자석인 제1 자석(326)을 포함하는 데에 반해, 액추에이터(620)는 점선으로 표시된 전자석 조립체(630)를 포함한다. 전자석 조립체(630)는 제2 코일(632)과 코어(634)를 포함한다.
제2 코일(632)은 두 코일의 크기와 위치가 다르다는 점을 제외하면 본질적으로 코일(322)과 동일하다. 제2 코일(632)은 코일(322)보다 작아서, 코일(322)에 의해 형성되는 내부 공간 내에 끼워질 수 있다. 코일(322)이 부재(330)에 부착되는 데에 반해, 제2 코일(632)은 코어(634)를 둘러싼다. 제2 코일(632)이 예를 들어, DC 전류에 의해 에너지가 전달되면, 제2 코일을 둘러싸는 자기장이 유도된다.
코어(634)는 코일(632)에 의해 형성되는 내부 공간을 관통하는 자기장의 일부분이 주로 z-방향을 향하도록 유도된 자기장을 집속시킨다. 코어(634)는 투자율이 높은 임의의 재료(예를 들어, 철)일 수 있다. 액추에이터(620)는 또한, 코어(34)에 부착되어 있는 자극편(340)을 포함하는데, 이는 제2 자석(328)과 전자석 조립체(630)에 의해 생성되는 자기장(예를 들어, 코일(632)에 의해 형성되는 내부 공간의 외측으로 연장하는 부분)을 집속시켜, 자기장이 코일(322)에 수직으로, 즉 x-방향으로 지나도록 하기 위해 제공된다.
DMA(610)의 작동 중에, 전자 제어 모듈(220)이 코일(322)에 에너지를 전달하고, 제2 코일(632)과 제2 자석(328)에 의해 생성되는 자기장이 코일(322)에 힘을 인가한다. 이러한 힘에 대응하여 코일(322)과 부착된 부재(330)가 z-방향으로 변위한다. AC 전류로 코일(322)에 에너지를 전달함으로써, 부재(330)가 z-방향으로 진동하고, 부재의 진동이 돌출부(350)를 통해 패널(104)로 전달되어, 패널을 진동시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 전자 제어 모듈(220)은 AC 신호를 이용하여 제2 코일(632)에 에너지를 전달한다. 예를 들어, 제2 코일(632)을 구동시키는 AC 신호는 코일(322)에 적용된 것과 동일한 AC 신호일 수 있다. 또 다른 예시로서, 코일(322)과 제2 코일(632)을 구동시키는 AC 신호의 위상은, 예를 들어 부재(330)에서 생성되는 힘을 최대화하기 위해 서로로부터 오프셋될 수 있다.
트랜스듀서(620)가 코어(634)와 제2 자석(328)을 기계적 접지부(430)에 부착하는 후방 플레이트(324)를 포함하는 데에 반해, 일부 구현예에서 후방 플레이트(324)는 생략되고, 코어(634) 및 제2 자석(328)이 기계적 접지부(430)에 직접적으로 부착된다.
도 3 내지 도 6은 단일 트랜스듀서를 구비하는 자성 DMA를 포함하는 모바일 디바이스의 실시예를 도시하였지만, 보다 일반적으로 다수의 트랜스듀서가 사용될 수 있다. 다수의 트랜스듀서를 구비하면, 부재가 진동하는 진동수의 범위를 증가시킬 수 있고, 용이하게 프론트 디스플레이 패널의 진동을 특정한 진동 모드로 할 수 있다. 예를 들어, 도 7a를 참조하면, 자성 DMA(710)는 2개의 트랜스듀서(720a, 720b)를 포함한다. 각각의 트랜스듀서(720a, 720b)는 트랜스듀서(420)와 관련하여 설명된 것과 동일한 부품들을 구비한다. 트랜스듀서(720a, 720b)는 기계적 접지부(730a, 730b)에 각각 부착된다.
도 7a가 부재(330)의 아래에 위치 설정되는 2개의 트랜스듀서를 구비하는 모바일 디바이스를 도시하였지만, 트랜스듀서의 다른 배치도 가능하다. 예를 들어, 2개의 트랜스듀서가 모두, 예를 들어 기계적 접지부에 부착되어 결과적으로 패널(104)에 부착되는 부재(330)의 위에 배치될 수 있다. 또 다른 예시로서, 하나의 트랜스듀서가 부재(330)의 위에 위치 설정될 수 있고, 제2 트랜스듀서가 부재의 아래에 위치 설정될 수 있다.
부재의 위에 위치 설정되는 2개의 트랜스듀서를 구비하는 액추에이터의 하나의 특정 이점은, 부재의 양면에 트랜스듀서를 구비하거나 부재의 아래에 트랜스듀서를 구비하는 액추에이터에 비해 더 적은 공간을 차지한다는 점이다.
도 7b는 도 7a에 도시되어 있는 모바일 디바이스의 단면을 도시한다. 도 7b는 트랜스듀서(720b)의 작동 중에 있는, 즉 트랜스듀서의 코일에 에너지가 전달되어 코일에 힘이 인가되어 있는 상태의 자성 DMA(710)를 도시한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 부재가 트랜스듀서(720b)의 코일에 부착되어 있기 때문에, 코일에 인가되는 힘이 부재(330)를 변위시킨다. 트랜스듀서(720b)의 작동에 의해 어떻게 부재(330)가 변위되는지를 더 잘 볼 수 있도록 하기 위해, 도 7b는 도 7a에 도시된 정지 위치로부터 상당히 변위된 것을 나타낸다. 부재(330)의 자유 단분에서의 변위는 1mm 정도임에 유의해야 한다. 따라서, 트랜스듀서(720a, 720b)들의 코일은 크게 회전되지 않고, 코일의 회전이 트랜스듀서의 작동이나 부재(330)의 진동에 실질적인 영향을 미치지는 않는다.
도 7b는 일 단부가 폐쇄되어 있는 작동에서의 기본 진동 모드에 있는 부재(330)를 도시한다. 즉, 부재의 부분 중 돌출부(350)에 가장 가까운 부분은 z-방향으로 변위되지 않고(즉, 단부가 폐쇄되도록 유지되고), 부재의 부분 중 돌출부(350)에서 가장 먼 부분은 z-방향으로 최대로 변위된다(즉, 단부가 개방되도록 유지된다).
일반적으로, 전자 제어 모듈(220)은 자성 DMA를 제어하는 구동 전류를 생성한다. 일부 구현예에서, 자성 DMA의 코일을 관통하는 구동 전류는 교류 전류이고, 부재(330)가 상기 교류 전류의 주파수와 대략적으로 일치하는 진동수로 z-방향으로 진동하도록 한다. 일부 구현예에서, 정류 교류 전류가 자성 DMA를 구동한다. 일 예시로서, 정류 전류로 자성 DMA를 구동시키면, 부재(330)가 정류 교류 전류의 피크에서 최대 변위에 도달할 수 있고, 정류 교류 전류의 최솟값에서는 정지 위치로 복귀할 수 있다.
도 7c를 참조하면, 단면은 도 7a 내지 도 7b에 도시되어 있는 모바일 디바이스로, 양 단부가 폐쇄되어 있는 부재(330)의 작동 중 기본 진동 모드를 나타낸다. 도 7c는 또한, d 0 , d 1 , d max 로 지칭되는 기본 작동 모드와 관련된 3개의 관심 지점을 도시한다. 지점 d 0 는 부재(330)의 먼 단부 방향으로 돌출부(350)에 인접하게 위치 설정된다. 지점 d 1 은 돌출부(350)로부터 가장 먼 부재(330)의 단부에 위치 설정된다. 마지막으로, 지점 d max 는 d 0 과 d 1 사이의 중간 지점에 위치 설정된다.
도 7c에 도시되어 있는 바와 같이, 기본 작동 모드는 d 0 과 d 1 에서 부재의 z-방향 변위가 0이고(즉, 폐쇄 단부), d max 에서 z-방향 변위가 최대인 것을 특징으로 한다.
도 7d를 참조하면, 단면은 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있는 모바일 디바이스로, 부재(330)의 제1 고차 진동 작동 모드를 나타낸다. 제1 고차 진동 작동 모드는 두 지점 d max1 , d max2 이 z-방향으로 최대 변위되는 것을 특징으로 한다. 부재(330)가 제1 고차 작동 모드로 진동할 때, 지점들 d max1 및 d max2 는 최대로 변위되고, d 0 , d 1 , 및 d mid (d 0 와 d 1 의 중간점)는 z-방향으로 변위하지 않는다.
일반적으로, 코일들의 위치는 부재(330)의 진동 모드에 기초하여 선택될 수 있다. 즉, 트랜스듀서들은 이들의 대안적인 배치에 비해, 부재(330)를 기본 진동 모드, 제1 고차 진동 모드, 또는 다른 진동 모드로 여기하는 데에 비교적 더 적은 양의 에너지가 필요하도록 위치 설정될 수 있다.
일반적으로, 개시된 액추에이터들은 전자 제어 모듈, 예를 들어 도 2에 도시된 전자 제어 모듈(220)에 의해 제어된다. 일반적으로, 전자 제어 모듈은 하나 이상의 센서 및/또는 모바일 전화의 신호 수신기로부터 입력을 수신하고, 입력을 처리하며, 엑추에이터(210)로 하여금 적절한 햅틱 응답을 제공하도록 신호 파형을 전달하는 하나 이상의 전자 부품들로 구성된다. 도 8을 참조하면, 예컨대 모바일 디바이스(100)와 같은 모바일 디바이스의 예시적인 전자 제어 모듈(800)은 프로세서(810), 메모리(820), 디스플레이 드라이버(830), 신호 생성기(840), 입력/출력(I/O) 모듈(850), 및 네트워크/통신 모듈(860)을 포함한다. 이러한 부품들은 서로(예를 들어, 신호 버스(802)를 통해) 그리고 액추에이터(210)와 전기적으로 통신한다.
프로세서(810)는 데이터 또는 명령어를 처리, 수신 또는 전송할 수 있는 임의의 전자 디바이스로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(810)는 마이크로프로세서, 중앙 처리 유닛(CPU), 주문형 반도체(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 이러한 디바이스들의 조합일 수 있다.
메모리(820)는 상기 메모리에 저장되는 다양한 명령어, 컴퓨터 프로그램 또는 다른 데이터를 구비한다. 명령어 또는 컴퓨터 프로그램은 모바일 디바이스에 대해 설명되는 하나 이상의 작동 또는 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 명령어는 디스플레이 드라이버(830), 신호 생성기(840), I/O 모듈(850)의 하나 이상의 부품, 네트워크/통신 모듈(860)을 통해 접근 가능한 하나 이상의 통신 채널, 하나 이상의 센서(예를 들어, 생체 센서, 온도 센서, 가속계, 광학 센서, 기압 센서, 습기 센서 등), 및/또는 액추에이터(210)를 통해 디바이스의 디스플레이 작동을 제어 또는 조절하도록 구성될 수 있다.
신호 생성기(840)는 액추에이터(210)에 적절하고 액추에이터를 통해 음향 및/또는 햅틱 응답을 생성하는 가변의 진폭, 진동수 및/또는 진동(pulse) 프로파일의 AC 파형을 생성하도록 구성된다. 신호 생성기는 별도의 부품으로서 도시되었지만, 일부 실시예에서는 프로세서(810)의 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 생성기(840)는 예를 들어, 통합형 또는 별도의 부품으로서 증폭기를 포함할 수 있다.
메모리(820)는 모바일 디바이스에 의해 사용될 수 있는 전자 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(820)는 예를 들어, 오디오 및 비디오 파일, 문서 및 어플리케이션, 디바이스 설정 및 사용자 선호, 타이밍 및 제어 신호 또는 다양한 모듈을 위한 데이터, 데이터 구조 또는 데이터 베이스 등과 같은 전기 데이터 또는 컨텐츠를 저장할 수 있다. 메모리(820)는 액추에이터(210)를 위한 신호를 생성하기 위해 신호 생성기(840)에 의해 사용될 수 있는 다양한 종류의 파형을 재생하는 명령어도 저장할 수 있다. 메모리(820)는 예컨대 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리, 이동 가능한 메모리, 또는 다른 종류의 저장 소자와 같은 임의의 종류의 메모리 또는 이러한 디바이스들의 조합일 수 있다.
위에서 간략하게 설명한 바와 같이, 전자 제어 모듈(800)은 도 8에 I/O 모듈(850)로서 도시되어 있는 다양한 입력 및 출력 부품들을 포함할 수 있다. I/O 모듈(850)의 부품들은 도 8에 단일 아이템으로서 나타나 있지만, 모바일 디바이스는 사용자 입력을 수용하는 버튼, 마이크, 스위치, 및 다이얼을 포함한 다수의 다양한 입력 부품을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, I/O 모듈(850)의 부품들은 하나 이상의 터치 센서 및/또는 힘 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모바일 디바이스의 디스플레이는 사용자로 하여금 모바일 디바이스에 입력을 제공할 수 있도록 하는 하나 이상의 터치 센서 및/또는 하나 이상의 힘 센서를 포함할 수 있다.
I/O 모듈(850)의 부품들의 각각은 신호 또는 데이터를 생성하는 특수 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우에는, 부품들이 디스플레이에 제시되는 프롬프트나 사용자 인터페이스 개체에 대응하는 어플리케이션-특수 입력에 대한 피드백을 생성 또는 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 네트워크/통신 모듈(860)은 하나 이상의 통신 채널을 포함한다. 이러한 통신 채널들은 프로세서(810)와 외부 디바이스 또는 다른 전자 디바이스 사이의 통신을 제공하는 하나 이상의 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 일반적으로, 통신 채널은 프로세서(810)에서 실행되는 명령어에 의해 해석될 수 있는 데이터 및/또는 신호를 전송 및 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 경우, 외부 디바이스는 다른 디바이스들과 데이터를 교환하도록 구성되는 외부 통신 네트워크의 일부분이다. 일반적으로, 무선 인터페이스는 무선(RF), 광학, 음향, 및/또는 자성 신호를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지는 않고, 무선 인터페이스 또는 프로토콜에 걸쳐 작동하도록 구성될 수 있다. 예시적인 무선 인터페이스는 무선 셀룰러 인터페이스, 광섬유 인터페이스, 음향 인터페이스, 블루투스 인터페이스, 근점 무선 통신 인터페이스, 적외선 인터페이스, USB 인터페이스, Wi-Fi 인터페이스, TCP/IP 인터페이스, 네트워크 통신 인터페이스, 또는 임의의 종래의 통신 인터페이스를 포함한다.
일부 구현예에서, 네트워크/통신 모듈(860)의 하나 이상의 통신 채널은 모바일 디바이스와, 예컨대 또 다른 모바일 폰, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 또 다른 디바이스 사이의 무선 통신 채널을 포함할 수 있다. 일부 경우, 출력, 음향 출력, 햅틱 출력 또는 시각 디스플레이 요소들이 출력을 위해 다른 디바이스에 직접적으로 전송될 수 있다. 예를 들어, 가청 알람 또는 시각적 경고가 모바일 디바이스(100)로부터 모바일 폰에서의 출력을 위해 그 모바일 폰으로, 또는 그 반대로 전송될 수 있다. 유사하게, 네트워크/통신 모듈(860)은 모바일 디바이스를 제어하기 위해 또 다른 디바이스에 제공되는 입력을 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가청 알람, 시각적 알림, 또는 햅틱 알람(또는 이를 위한 명령어들)이 제시를 위해 외부 디바이스로부터 모바일 디바이스로 전송될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 액추에이터 기술은 예를 들어, 음향 및/또는 햅틱 피드백을 제공하도록 설계되는 패널 오디오 시스템에 사용될 수 있다. 패널은 예를 들어, LCD 기술의 OLED에 기초한 디스플레이 시스템일 수 있다. 패널은 스파트폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 웨어러블 디바이스(예를 들어, 스마드 워치, 또는 예컨대 스마트 글래스와 같은 HMD(head-mounted display))의 일부분일 수 있다.
다른 실시예들은 이하의 청구항에 기재된다.

Claims (17)

  1. 평면에서 연장하는 평판;
    상기 평면에 평행한 방향을 따라 연장하는 단단하고 세장형인 부재로, 부재는 하나의 지점에서 평판의 한 면에 기계적으로 커플링되고, 상기 지점을 지나 평면에 수직인 방향으로 자유롭게 진동하는 부재의 단부까지 연장하는, 부재;
    자석 및 전기-전도성 코일로, 자석과 전기-전도성 코일 중 하나는 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 에너지가 전달되면(energized), 자석의 자기장과 전기-전도성 코일로부터의 자기장 사이의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위 시키기에 충분한 힘을 가하도록 서로에 대해 배치되는, 자석과 전기-전도성 코일; 및
    전기-전도성 코일에 전기적으로 커플링되는 전자 제어 모듈로, 평판으로부터 오디오 응답을 생성하기에 충분한 진동수 및 진폭으로 부재를 진동시키기 위해 코일에 에너지를 전달하도록 프로그램되는, 전자 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 모드 라우드스피커.
  2. 제1항에 있어서,
    평판이 평판 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  3. 제1항에 있어서,
    부재가, 자유 단부의 반대쪽에 있는 부재의 제2 단부에서 기계적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  4. 제1항에 있어서,
    부재가, 평판의 표면으로부터 부재를 변위시키는 단단한 요소에 의해 평판에 기계적으로 커플링되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  5. 제1항에 있어서,
    부재가 비-자성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  6. 제1항에 있어서,
    전기-전도성 코일은 부재에 부착되고, 자석은 분산 모드 라우드스피커의 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  7. 제1항에 있어서,
    자석은 부재에 부착되고, 전기-전도성 코일은 분산 모드 라우드스피커의 하우징에 부착되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  8. 제1항에 있어서,
    자석이 영구 자석인 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  9. 제1항에 있어서,
    자석이 전자석인 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  10. 제1항에 있어서,
    분산 모드 라우드스피커는 하나 이상의 추가적인 전기-전도성 코일 및 대응하는 자석을 추가적으로 포함하고, 각각의 추가적인 전기-전도성 코일과 자석에 대해, 자석이나 전기-전도성 코일이 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 에너지가 전달되었을 때에 자석의 자기장과 전기-전도성 코일로부터의 자기장 사이의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위시키기에 충분한 힘을 가하도록 서로에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  11. 제10항에 있어서,
    전기-전도성 코일과 자석의 각각의 쌍은 부재에 대해 다양한 위치에 위치되되, 이러한 위치들은 부재의 진동 모드에 기초하여 선택되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  12. 제1항에 있어서,
    부재는 길이가 약 1cm 내지 약 10cm이고 두께가 약 5mm 이하인 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  13. 제1항에 있어서,
    부재가 강성(stiffness)을 가지며, 분산 모드 라우드스피커가 약 200Hz 내지 약 500Hz 범위의 공진 주파수를 갖도록 크기 설정(sized)되는 것을 특징으로 하는, 분산 모드 라우드스피커.
  14. 하우징;
    하우징에 장착되는 디스플레이 패널;
    평면에서 연장하는 평판으로, 디스플레이 패널을 포함하는, 평판;
    평면에 평행한 방향으로 연장하는 단단하고 세장형인 부재로, 상기 부재는 한 지점에서 평판의 일 면에 기계적으로 커플링되고, 상기 지점을 지나서 평면에 수직인 방향으로 자유롭게 진동하는 부재의 일 단부까지 연장하는, 부재;
    자석과 전기-전도성 코일로, 자석과 전기-전도성 코일 중 하나가 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 에너지가 전달되었을 때에 자석의 자기장과 전기-전도성 코일로부터의 자기장 사이의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위시키기에 충분한 힘을 인가하도록 서로에 대해 배치되는, 자석과 전기-전도성 코일; 및
    전기-전도성 코일에 전기적으로 커플링되는 전자 제어 모듈로, 평판으로부터 오디오 응답을 생성하기에 충분한 진동수 및 진폭으로 부재를 진동시키기 위해 코일에 에너지를 전달하도록 프로그램되는, 전자 제어 모듈;을 포함하는 모바일 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    모바일 폰 또는 태플릿 컴퓨터인 것을 특징으로 하는, 모바일 디바이스.
  16. 하우징;
    하우징에 장착되는 디스플레이 패널;
    평면에서 연장하는 평판으로, 디스플레이 패널을 포함하는, 평판;
    평면에 평행한 방향으로 연장하는 단단하고 세장형인 부재로, 상기 부재는 한 지점에서 평판의 일 면에 기계적으로 커플링되고, 상기 지점을 지나서 평면에 수직인 방향으로 자유롭게 진동하는 부재의 일 단부까지 연장하는, 부재;
    자석과 전기-전도성 코일로, 자석과 전기-전도성 코일 중 하나가 부재에 기계적으로 커플링되고, 자석과 전기-전도성 코일은, 전기-전도성 코일에 에너지가 전달되었을 때에 자석의 자기장과 전기-전도성 코일로부터의 자기장 사이의 상호 작용이 부재를 평면에 수직인 방향으로 변위시키기에 충분한 힘을 인가하도록 서로에 대해 배치되는, 자석과 전기-전도성 코일; 및
    전기-전도성 코일에 전기적으로 커플링되는 전자 제어 모듈로, 평판으로부터 오디오 응답을 생성하기에 충분한 진동수 및 진폭으로 부재를 진동시키기 위해 코일에 에너지를 전달하도록 프로그램되는, 전자 제어 모듈;을 포함하는 웨어러블 디바이스.
  17. 제16항에 있어서,
    스마트워치 또는 헤드-장착형 디스플레이(HMD)인 것을 특징으로 하는, 웨어러블 디바이스.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024006481A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Valcom, Inc. Distributed mode loudspeaker with free motion heat sink

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10674270B2 (en) 2018-10-24 2020-06-02 Google Llc Magnetic distributed mode actuators and distributed mode loudspeakers having the same
CN110830880B (zh) * 2019-10-31 2021-07-09 瑞声科技(新加坡)有限公司 屏幕发声激励器及电子设备
CN110896517B (zh) * 2019-10-31 2021-06-15 瑞声科技(新加坡)有限公司 屏幕发声激励器及电子设备
CN111556417A (zh) * 2020-05-18 2020-08-18 东莞市爱笙电子科技有限公司 一种电视机用双向振膜式低频输出喇叭
EP4292298A1 (en) * 2021-06-25 2023-12-20 Google LLC Panel audio loudspeakers including mechanically grounded magnetic circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030059069A1 (en) * 2000-01-27 2003-03-27 New Transducers Limited Loudspeaker
KR101229898B1 (ko) * 2004-06-30 2013-02-05 하이웨이브 테크놀러지스 (유케이) 리미티드 압전 관성 트랜스듀서
KR20180092155A (ko) * 2017-02-08 2018-08-17 삼성전자주식회사 전자 장치

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK0541646T3 (da) 1990-08-04 1995-03-20 Secr Defence Brit Panelformet højttaler
KR19990044066A (ko) * 1995-09-02 1999-06-25 에이지마. 헨리 패널형 음향방사 소자를 구비한 라우드스피커
TW511391B (en) * 2000-01-24 2002-11-21 New Transducers Ltd Transducer
US6965679B1 (en) * 2000-10-17 2005-11-15 Alejandro Jose Pedro Lopez Bosio Equalizable electro-acoustic device used in commercial panels and method for converting said panels
JP2002374597A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Pioneer Electronic Corp 電気音響変換器
DE50115744D1 (de) * 2001-07-13 2011-01-27 Harman Becker Automotive Sys Plattenlautsprecher
WO2003090496A1 (en) * 2002-04-17 2003-10-30 New Transducers Limited Acoustic device
GB0400323D0 (en) * 2004-01-08 2004-02-11 New Transducers Ltd Loudspeakers
JP2005244804A (ja) 2004-02-27 2005-09-08 Tdk Corp 振動板及びスピーカ
JP4188304B2 (ja) 2004-11-26 2008-11-26 ホシデン株式会社 圧電アクチュエータ、フラットパネルスピーカ
GB0601076D0 (en) 2006-01-19 2006-03-01 New Transducers Ltd Acoustic device and method of making acoustic device
GB2471474B (en) * 2009-06-30 2014-11-19 New Transducers Ltd Actuator
US8811648B2 (en) * 2011-03-31 2014-08-19 Apple Inc. Moving magnet audio transducer
TWI538530B (zh) 2011-12-13 2016-06-11 speaker
WO2013145354A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 京セラ株式会社 携帯端末
JP6151490B2 (ja) * 2012-07-27 2017-06-21 京セラ株式会社 電子機器用取付部材および電子機器と取付部材との組合せ体
CN104507022A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 苏州恒听电子有限公司 增强低频输出的受话器
US9660596B2 (en) 2015-01-23 2017-05-23 Tectonic Audio Labs Audio transducer stabilization system and method
US9980050B2 (en) 2015-09-29 2018-05-22 Coleridge Design Associates Llc System and method for a loudspeaker with a diaphragm
US10149078B2 (en) * 2017-01-04 2018-12-04 Apple Inc. Capacitive sensing of a moving-coil structure with an inset plate
US10264348B1 (en) * 2017-12-29 2019-04-16 Nvf Tech Ltd Multi-resonant coupled system for flat panel actuation
CN108282724B (zh) * 2018-01-03 2021-01-12 瑞声科技（南京）有限公司 移动终端
US10674270B2 (en) 2018-10-24 2020-06-02 Google Llc Magnetic distributed mode actuators and distributed mode loudspeakers having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030059069A1 (en) * 2000-01-27 2003-03-27 New Transducers Limited Loudspeaker
KR101229898B1 (ko) * 2004-06-30 2013-02-05 하이웨이브 테크놀러지스 (유케이) 리미티드 압전 관성 트랜스듀서
KR20180092155A (ko) * 2017-02-08 2018-08-17 삼성전자주식회사 전자 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024006481A1 (en) * 2022-06-29 2024-01-04 Valcom, Inc. Distributed mode loudspeaker with free motion heat sink

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TWI769407B (zh) 2022-07-01
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