WO2016137200A1 - 음향 출력 장치 - Google Patents

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WO2016137200A1
WO2016137200A1 PCT/KR2016/001753 KR2016001753W WO2016137200A1 WO 2016137200 A1 WO2016137200 A1 WO 2016137200A1 KR 2016001753 W KR2016001753 W KR 2016001753W WO 2016137200 A1 WO2016137200 A1 WO 2016137200A1
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sound output
output unit
housing
output device
sound
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PCT/KR2016/001753
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English (en)
French (fr)
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박인길
노태형
박성철
강신원
김영술
정인섭
김수찬
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주식회사 이노칩테크놀로지
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
    • H04R23/02—Transducers using more than one principle simultaneously

Definitions

  • the present invention relates to an audio output device, and more particularly, to an audio output device capable of improving output characteristics of an audible frequency band including a low band and a high band.
  • a piezoelectric device refers to a device having a property of changing electrical energy and mechanical energy from each other. That is, a piezoelectric element generates a voltage when a pressure is applied (piezoelectric effect), and when a voltage is applied, a volume or length increases or decreases due to internal pressure change (reverse piezoelectric effect).
  • the piezoelectric element is composed of a piezoelectric layer and an electrode provided thereon, so that the pressure changes according to the voltage applied to the piezoelectric layer through the electrode.
  • the piezoelectric speaker is a component that acoustically converts the mechanical movement of the piezoelectric element by a diaphragm to generate a sound of a desired frequency band.
  • the piezoelectric speaker is thinner, lighter, and has less power consumption than the existing dynamic speaker. Accordingly, the piezoelectric speaker may be used in an electronic device such as a smart phone that requires a small, thin, and light weight.
  • the piezoelectric speaker has a disadvantage in that the high pitched sound is strong and the low pitched sound cannot be heard for a long time.
  • dynamic speakers are widely used for music reproduction.
  • the dynamic speaker uses the principle that when a voice signal current flows through the voice coil in the magnet's magnetic field, mechanical force acts on the voice coil according to the strength of the current, causing movement.
  • a dynamic speaker is suitable for implementing low frequencies, but has a limitation in providing high sound quality because it is relatively weak in implementing high frequencies.
  • the present invention provides a sound output device that can have both the advantages of a piezoelectric speaker and the advantages of a dynamic speaker.
  • the present invention provides an audio output device capable of improving both low bass and high bass characteristics.
  • a sound output device including: a housing having an accommodation space therein; A first sound output unit provided in the housing; And a second sound output unit provided in the housing and spaced apart from the first sound output unit at a predetermined interval.
  • At least one discharge hole formed in a predetermined area of the housing.
  • the first sound output unit includes a dynamic speaker
  • the second sound output unit includes a piezoelectric speaker
  • a separation space is provided between the first and second sound output units, and the emission hole is formed at least partially corresponding to the separation space.
  • the housing includes a first member and at least one second member provided to surround the first member, and the discharge hole is formed in a predetermined region of the second member.
  • the first member is provided in a plate shape having a predetermined thickness to separate the first and second sound output units.
  • Stepped portions are formed in at least one region on one surface of the first member.
  • the second sound output unit is provided to be in contact with the step of the first member, and the first sound output unit is provided to be spaced apart from the other surface opposite thereto.
  • the first member is provided above the protrusion, and the first sound output unit is in contact with the bottom of the protrusion.
  • the emission hole is formed to correspond to a space between the first member and the first sound output unit.
  • the emission hole is formed with an area of 5% to 90% of the upper area of the first sound output unit.
  • the first and second sound outputs are simultaneously driven by signals of the same level.
  • the first and second acoustic outputs are driven at a voltage of 0.1V to 5.0V.
  • the second sound output unit includes a vibration element having an opening and a piezoelectric element provided on at least one surface on the opening of the vibration element.
  • Sound output from the second sound output unit is output through the first sound output unit and sound emitted through the emission hole is mixed outside the housing.
  • an audio output device includes: a housing having an accommodation space therein; A first sound output unit provided in the housing; A second sound output unit provided in the housing and spaced apart from the first sound output unit at a predetermined interval; And a separating member provided between the first and second sound output parts inside the housing to separate the first and second sound output parts.
  • a sound output device is provided by spaced apart from the dynamic speaker and the piezoelectric speaker in the housing. Therefore, the acoustic characteristics in the audible frequency band can be improved by providing a dynamic speaker having excellent low sound characteristics and a piezoelectric speaker having high high acoustic properties in one housing.
  • the separation member is provided in the housing to separate the dynamic speaker and the piezoelectric speaker so that the sound output from the dynamic speaker and the piezoelectric speaker is mixed outside the housing instead of mixing inside the housing, thereby further improving sound quality.
  • the sound output device of the present invention may be implemented as a speaker and earphone.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a sound output device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a sound output device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a sound output device according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a sound output device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a combination of the sound output apparatus according to the second and third embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a sound output device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a sound output device according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a characteristic graph of a dynamic speaker, a piezoelectric speaker, and a sound output device according to the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a sound output device according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a combined perspective view
  • FIG. 3 is a combined cross-sectional view.
  • a sound output device includes a first sound output unit 100 and a second sound provided on the first sound output unit 100.
  • the output unit 200 may include a housing 300 accommodating the first and second sound output units 100 and 200. That is, the first and second sound output units 100 and 200 may be provided at predetermined intervals in the housing 300.
  • the first sound output unit 100 includes the voice coil 140 and the diaphragm 150 to vibrate according to the current change of the voice coil 140, and use the same to vibrate the diaphragm 150 to output sound. It may include dynamic speakers.
  • the second sound output unit 200 includes a piezoelectric speaker including the piezoelectric element 210 and the vibrating element 220 to acoustically convert the mechanical movement of the piezoelectric element 210 by the vibrating element 220. can do.
  • the first sound output unit 100 may be provided in a substantially circular shape having a predetermined thickness.
  • the first sound output unit 100 is provided on the yoke 110 and the frame 115 having an accommodation space therein, the magnet 120 provided in the accommodation space in the yoke 110, and the magnet 120.
  • the diaphragm 150 to which the voice coil 140 is fixed.
  • the yoke 110 is provided in a substantially circular shape with a predetermined height
  • the frame 115 is provided above the yoke 110 and is provided in a substantially circular shape with a predetermined height.
  • the height of the frame 150 may be higher than the height of the yoke 110 and the width of the frame 115 may be larger than the width of the yoke 110.
  • the height of the frame 115 may be equal to or lower than the height of the yoke 110.
  • the upper edge of the frame 115 may be in contact with at least one region of the housing 300 to be accommodated in the housing 300.
  • the magnet 120 and the plate 130 are accommodated inside the yoke 110, the voice coil 140 is housed inside the frame 115, and the diaphragm 150 covers the frame 115. It may be provided on the upper side.
  • the yoke 110 and the frame 115 guide the magnetic field formed by the magnet 120 to the plate 130 side and maximize the magnetic force by the magnet 120 to the voice coil 140.
  • the magnet 120 is fixed to the bottom surface of the yoke 110. That is, the bottom surface of the magnet 120 is fixed in contact with the bottom surface of the inside of the yoke 110.
  • the magnet 120 may be provided in a shape corresponding to the internal shape of the yoke 110.
  • the inside of the yoke 110 is provided in a substantially cylindrical shape, and the magnet 120 is provided in a substantially cylindrical shape.
  • the height of the magnet 120 may be lower than or equal to the height of the yoke 110.
  • the diameter of the magnet 120 may be smaller than the inner diameter of the yoke 110. Therefore, the magnet 120 may be provided spaced apart from the inner wall of the yoke 110 at a predetermined interval inside the yoke 110.
  • the plate 130 is provided on the upper surface of the magnet 120.
  • the plate 130 may be provided in the same shape as the planar shape of the magnet 120. That is, the plate 130 may be provided in a circular plate shape having a predetermined thickness.
  • the plate 130 has a diameter smaller than the inner diameter of the yoke 110, it may be provided with a diameter equal to or larger than the diameter of the magnet 120. Therefore, the outer side of the plate 130 may be spaced apart from the inner side of the yoke 110 by a predetermined interval.
  • the height of the magnet 120 and the plate 130 provided thereon may be the same as the height of the yoke 110. That is, the upper portion of the plate 130 and the yoke 110 may form the same plane.
  • the plate 130 to focus the magnetic force lines generated by the magnet 120 to the voice coil 140 side.
  • the voice coil 140 may be attached to the lower surface of the diaphragm 150 and may be provided between the yoke 110 and the magnet 120 from the inside of the frame 115.
  • the voice coil 140 is provided between the yoke 110 and the yoke 110 so as to surround a portion of the plate 130 and the magnet 120, and an upper portion thereof is attached to the lower surface of the diaphragm 150.
  • the voice coil 140 vibrates by interaction due to interference with the magnetic field formed by the magnet 120 by forming a magnetic field that is continuously changed by an electrical signal input while continuously changing.
  • the diaphragm 150 has an edge fixed to the inner side of the frame 115 to cover the upper side of the frame 115.
  • at least one region of the diaphragm 150 may be provided to be convex.
  • an area corresponding to the center area of the frame 115 may be provided in the form of being the highest and being lowered outward. That is, the diaphragm 150 may be provided in a convex shape that is lowered outward from an area corresponding to the center of the magnet 120 and the plate 130.
  • the voice coil 140 may be fixed below the lowest region of the diaphragm 150.
  • the first sound output unit 100 is a magnetic field generated in the magnet 120 is moved to the lower yoke 110 through the plate 130 provided on the magnet 120, and then to the magnet 120 Construct a closed circuit.
  • the magnetic field moving to the space between the plate 130 and the lower yoke 110 is applied to the voice coil 140 so that the voice coil 140 becomes magnetic, depending on the magnetic polarity of the voice coil 140.
  • the coil 140 is pulled or pushed out.
  • the voice coil 140 repels each other to push the voice coil 140 to move the voice coil 140 to the front, and the plate ( If it is different from the magnetic polarity of the 130 and the lower yoke 110, the voice coil 140 is attracted to each other to pull back. As such, when the voice coil 140 moves, the diaphragm 150 to which the voice coil 140 is fixed moves back and forth to vibrate air to generate sound.
  • the second sound output unit 200 may include a piezoelectric element 210 and a vibrating element 220.
  • the piezoelectric element 210 may be provided, for example, in a circular plate shape having a predetermined thickness. Of course, the piezoelectric element 210 may be provided in various shapes such as square, rectangular, elliptical, polygonal as well as circular.
  • the piezoelectric element 210 may include a substrate and a piezoelectric layer formed on at least one surface thereof.
  • the piezoelectric element 210 may be formed in a bimorph type in which piezoelectric layers are formed on both surfaces of the substrate, or may be formed in a unimorph type in which a piezoelectric layer is formed on one surface of the substrate.
  • the piezoelectric layer may be formed by laminating at least one layer.
  • the piezoelectric layer may be formed by laminating a plurality of piezoelectric layers.
  • electrodes may be formed on upper and lower portions of the piezoelectric layer, respectively. That is, the piezoelectric element 210 may be implemented by alternately stacking a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrodes.
  • the piezoelectric layer may be formed using, for example, PZT (Pb, Zr, Ti), NKN (Na, K, Nb), BNT (Bi, Na, Ti), or a polymer-based piezoelectric material.
  • the piezoelectric layers may be formed by being polarized in different directions or in the same direction. That is, when a plurality of piezoelectric layers are formed on one surface of the substrate, each piezoelectric layer may be alternately formed with polarizations in opposite directions or in the same direction.
  • the substrate may use a material having a characteristic that can generate vibration while maintaining a structure in which the piezoelectric layer is laminated, for example, a metal, a plastic, or the like may be used.
  • the piezoelectric element 210 may not use a piezoelectric layer and a substrate.
  • a piezoelectric layer that is not polarized is provided at a central portion thereof, and a plurality of piezoelectric layers polarized in different directions are stacked on the upper and lower portions thereof.
  • the piezoelectric element 210 may be formed.
  • an electrode pattern (not shown) to which a driving signal is applied may be formed on an upper surface of the piezoelectric element 210.
  • At least two electrode patterns may be spaced apart from each other, and may be connected to a connection terminal (not shown) to receive a sound signal from an electronic device, for example, an auxiliary mobile device.
  • the vibrating element 220 may be provided in a substantially circular plate shape and may be provided larger than the piezoelectric element 210.
  • the vibrating element 220 may have an opening formed in a central portion thereof, and a piezoelectric element 210 may be provided on the opening.
  • the piezoelectric element 210 may be adhered to the upper surface of the vibrating element 220 by an adhesive.
  • the vibrating device 220 may use a polymer or pulp material.
  • the vibrating element 220 may use a resin film, but a material having a high Young's modulus of 1 MPa to 10 GPa, such as ethylene fluoropropylene rubber or styrene butadiene rubber, may be used.
  • the lower edge of the vibrating device 220 may contact the inner surface of the housing 300. That is, the vibrating element 220 and the piezoelectric element 210 adhered to the central portion thereof may be provided in the space inside the housing 300.
  • the second sound output unit 200 may be driven according to a predetermined signal and may output sound having high treble characteristics.
  • a coating layer (not shown) may be further formed on at least a portion of the second sound output unit 200.
  • the coating layer may be formed using a waterproofing material such as parylene. Parylene is formed on the top and side surfaces of the piezoelectric element 210 and the top and side surfaces of the vibrating element 220 exposed by the piezoelectric element 210 while the piezoelectric element 210 is bonded on the vibrating element 220. Can be. That is, parylene may be formed on the top and side surfaces of the piezoelectric element 210 and the vibrating element 220.
  • parylene may be formed on the top and side surfaces of the piezoelectric element 210 and the top, side and bottom surfaces of the piezoelectric element 210 in a state where the piezoelectric element 210 is bonded on the vibrating element 220. That is, parylene may be formed on the top, side, and bottom surfaces of the piezoelectric element 210 and the vibrating element 220. In addition, when the piezoelectric element 210 is provided on the opening formed in the center portion of the vibrating element 220, parylene is formed on the upper surface, the side surface, and the lower surface exposed by the opening of the piezoelectric element. It may be formed on the top, side and bottom of the).
  • parylene is formed on at least one surface of the piezoelectric element 210 and the vibrating element 220, thereby preventing moisture from penetrating into the second sound output unit 200 and preventing oxidation.
  • the unidirectional vibration generated by using the vibrating element 220 of a thin material such as a polymer can be improved, and the response speed by increasing the hardness of the vibrating element 220 is improved to alleviate deep acoustic characteristics and stabilize the high range. You can.
  • the resonant frequency can be adjusted according to the coating thickness of parylene, and thus the sound pressure improvement point can be adjusted.
  • parylene may be coated only on the piezoelectric element 210, and may be coated on the top, side, and bottom surfaces of the piezoelectric element 210, and may be connected to the piezoelectric element 210 to supply power to the piezoelectric element 210. It may be coated on the FPCB to. Since parylene is formed in the piezoelectric element 210, it is possible to prevent moisture penetration of the piezoelectric element and to prevent oxidation. In addition, the resonance frequency can be adjusted by adjusting the formation thickness. On the other hand, when parylene is formed on the FPCB, abnormal sounds generated in the FPCB, the solder, and the device joint may be improved.
  • the parylene may be coated with a different thickness according to the material and characteristics of the piezoelectric element 210 or the vibrating element 220, and may be formed thinner than the thickness of the piezoelectric element 210 or the vibrating element 220. For example, it may be formed to a thickness of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • parylene is first heated and vaporized in a vaporizer to make a dimer, followed by second heating to thermally decompose into a monomer state, and the parylene is cooled. Parylene may be converted into a polymer state in a monomer state and coated on at least one surface of the second sound output unit 200. Meanwhile, the waterproof layer such as parylene may be coated on at least a portion of the first sound output unit 100 and the housing 200 as well as at least a portion of the second sound output unit 200.
  • the housing 300 may be provided in a substantially cylindrical shape and have a shape in which at least a portion of the side surface is removed. That is, the housing 300 may be provided in a substantially circular cylindrical shape that is open in at least a direction, and may be provided in a shape in which at least a portion of the side surface is removed. For example, the housing 300 may be provided in a vertically penetrating type, or may be provided in a shape in which a predetermined region of the inside is blocked and the upper and lower portions thereof are opened therefrom.
  • the upper and lower housing 300 may include a first member 310 having a substantially ring shape having a predetermined thickness, and at least one second member 320 provided upward and downward from a predetermined region of the first member 310. It may include.
  • the second member 320 may be provided to surround the ring-shaped first member 310.
  • the housing 300 having the upper and lower portions open from the first member 310 may be implemented.
  • the second member 320 may be provided to be spaced apart from the first member 310 by a predetermined interval.
  • four second members 320 having a predetermined width may be provided at predetermined intervals.
  • an interval between the second members 320 may be less than or equal to the width of the second member 320.
  • the spacing between the second members 320 may have 10% to 100% of the width of the second member 320.
  • the width and the spacing of the second member 320 are the same.
  • a plurality of second members 320 having a predetermined width may be provided at the same interval as the width of the second member 320.
  • the protrusion 321 may be provided inside the second member 320. That is, the protrusion 321 may be provided to protrude inward from the inner wall of the second member 320.
  • the first member 310 may be seated on the protrusion 321.
  • the first member 310 and the second member 320 may be separately manufactured and then bonded to the first member 310 to be seated on the protrusion 321 of the second member 320.
  • the 310 and the second member 320 may be integrally manufactured.
  • the protrusion 321 may not be provided and the outer side of the first member 310 may be joined or integrally manufactured to contact the inner side of the second member 320.
  • the second sound output unit 200 that is, the vibration element 220 of the piezoelectric speaker
  • the protrusion 321 of the second member 320 may be in contact with the upper surface of the housing 300.
  • the first sound output unit 100 that is, the dynamic speaker may be in contact with the lower side. That is, the first sound output unit 100 and the second sound output unit 200 may be provided to be spaced apart from each other with the first member 310 and the protrusion 321 interposed therebetween.
  • the upper surface of the ring-shaped first member 310 is formed.
  • the vibration device 220 may be bonded to each other, and the first sound output unit 100 may be bonded to the bottom surface of the first member 310. That is, the first sound output unit 100 and the second sound output unit 200 may face each other by the thickness of the first member 310.
  • the first sound output unit 100 and the second sound output unit 200 may be spaced apart by a predetermined interval, and at least a portion of the region between the second members 320 may function as the emission hole 330.
  • the emission hole 330 may be provided to be spaced apart from the first sound output unit 100 and the first member 310 by a predetermined interval, and correspond to the space therebetween.
  • the emission hole 330 may be formed to have a size of 5% to 90% of the upper area of the first sound output unit 100. That is, at least one emission hole 330 may be formed, and the entire area of the emission hole 330 is 5% to 90% of the upper area of the first sound output unit 100, that is, the diaphragm 150. It can be formed in size.
  • the size of the emission hole 330 is preferably formed in a size of 10% to 60% of the upper area of the first sound output unit 100, more preferably in a size of 15% to 30%. Can be.
  • the sound output device may be made of a speaker, such as a car speaker, a home speaker, or an amplifier and earphone.
  • the housing 300 may be manufactured to a size that can be approximately inserted into the ear. In this case, the second sound output unit 200 may be inserted into the ear.
  • the sound from the second sound output unit 200 is first output and then the sound from the first sound output unit 100 is subsequently output so that the two sounds are mixed with each other in the ear.
  • the first sound output unit 100 may be inserted into the ear, and in this case, the two sounds are mixed with each other in the ear.
  • the present invention may be manufactured by inserting the first sound output unit 100 and the second sound output unit 200 to be spaced apart from each other inside the housing 300, the housing in which the first sound output unit 100 is inserted
  • the sound output device may be manufactured by combining a part of the 300 and another part of the housing 300 into which the second sound output unit 200 is inserted.
  • the first sound output unit 100 is inserted into the housing, and the second sound output unit is formed inside the second housing in which a part of the second member 320 is formed to surround the second thickness above the first member 310.
  • the first and second housings may be combined to manufacture a sound output device.
  • the sound output device of the present invention is capable of low voltage driving of 0.1V to 5.0V, preferably low voltage driving of 0.1V to 2.0V, more preferably 0.1V to 0.5V.
  • low voltage driving of 0.1V to 0.2V is possible, and preferably low voltage driving of 0.1V to 0.18V is possible. That is, in the piezoelectric element 210 of the second sound output unit 200, a plurality of piezoelectric layers are stacked and internal electrodes are formed between the piezoelectric layers, and the piezoelectric layers are formed to have a thickness of 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the sound output unit 200 may drive a low voltage. While the driving voltage of the general piezoelectric speaker is 5V or more, the second sound output unit 200 according to the present invention can drive a low voltage of 0.1V to 0.5V without using a separate piezoelectric speaker amplifier.
  • the sound output device of the present invention may be driven at the same time by applying the same signal to the first and second sound output unit (100, 200). That is, the signal supplied from the signal source is applied to the first sound output unit 100 as it is, passes through the high band filter to the second sound output unit 200, and the first and second sound output units 100 and 200.
  • the low frequency and high frequency signals may be applied to the sigma, respectively, but in the present invention, signals of the same level may be simultaneously applied to the first and second sound output units 100 and 200.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a sound output device according to a second exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a combined perspective view of the sound output device according to the second and third exemplary embodiments of the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the sound output device according to the third embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the sound output device according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the sound output device includes a first sound output unit 100 including a voice coil 140 and a diaphragm 150, and a first sound output device.
  • the second sound output unit 200 provided above the sound output unit 100 and including the piezoelectric element 210 and the vibration element 220, and accommodating the first and second sound output units 100 and 200. It may include a housing 300.
  • the piezoelectric element 210 may be provided under the vibrating element 220 to implement the second sound output unit 200, that is, the piezoelectric speaker.
  • a discharge hole 330 is formed in a predetermined region of the second member 320 of the housing 300. In this case, as shown in FIG.
  • the first member 310 may be provided in a ring shape, and as shown in FIGS. 6 and 7, the first member 310a may be provided in a plate shape.
  • the height difference of the plate-shaped first member 310a may be formed in a predetermined region.
  • a step may be formed along the upper edge of the first member 310a to form a height difference. That is, the first member 310a may be provided in a plate shape to have a first region having a high height at a predetermined width of the edge and a second region having a height lower than the inner side of the edge.
  • the first region may be formed, for example, in a ring shape along the edge, or may be formed at least two or more spaced apart.
  • the second region of the first member 310a may be larger than the piezoelectric element 210. That is, the piezoelectric element 210 may be smaller than the vibrating element 220 and smaller than the second region so that the piezoelectric element 210 does not contact the first region.
  • the vibrating element 220 of the second sound output unit 200 is in contact with the step of the plate-shaped first member 310a, that is, the first region, and the second region and the vibrating element of the first member 310a are in contact with each other.
  • a resonance space may be provided between the 220 and the piezoelectric element 210 may be disposed.
  • the first member 310a is provided in a plate shape, the first member 310a separates between the first and second sound output units 100 and 200.
  • the plate-shaped first member 310a may be used as a separation member between the first and second sound output units 100 and 200.
  • the sound output from the first and second sound output units 100 and 200 is separated by separating the first and second sound output units 100 and 200 by the separating member, that is, the plate-shaped first member 310a. It is output within 300 without mixing with each other.
  • at least one second member 320 having a discharge hole 330 formed in a predetermined region may be provided to surround the ring-shaped first member 310 or the plate-shaped first member 310a.
  • one second member 320 is provided and a predetermined region of the second member 320 is cut in the vertical direction.
  • a signal line for supplying a signal to the second sound output unit 200 may be provided in the cutout area.
  • the width of the cut region of the second member 320 that is, the interval between the ends of the second member 320 may be provided to be 1% to 5% of the width of the second member 320.
  • at least one emission hole 330 is formed above the second member 320.
  • Four emission holes 330 may be formed below the first members 310 and 310a at predetermined heights and spaced apart from each other by a predetermined height, and may be formed to have a height of a second region of the first sound output unit 100. have. That is, at least a portion of the second region of the first sound output unit 100 may be exposed by the emission hole 330.
  • the width of the emission hole 330 may be, for example, 20% to 80% of the width of the second member 320, preferably 50% of the width.
  • an area of the emission hole 330 may be formed to have a size of 5% to 90% of an upper area of the first sound output unit 100, that is, an area of the diaphragm 150.
  • the size of the emission hole 330 is preferably formed in a size of 10% to 60% of the upper area of the first sound output unit 100, more preferably in a size of 15% to 30%. Can be.
  • the first member 310 is provided in a circular plate shape, the first and second sound output units 100 and 200 may be separated in space, and accordingly, the first and second sound output units 100 and 200 may be separated. Sound output from each of the) can be prevented from mixing in the housing (300).
  • the first sound output unit 100 and the second sound output unit 200 may be provided in the housing 300, and both low and high sound output characteristics may be provided. Can be improved. That is, by providing the first sound output unit 100 having excellent bass characteristics, that is, the dynamic speaker and the second sound output unit 200 having excellent high-pitched characteristics, i.e., the piezoelectric speaker, in the housing 300, the acoustic characteristics in the audible frequency band are provided. Can be improved.
  • a predetermined separation space is provided between the first and second sound output units 100 and 200 in the housing 300, and the discharge hole 330 is formed in at least one region of the housing 300 to thereby provide the first space.
  • the sound output from the sound output unit 100 to the space may be emitted to the outside. That is, after the sound is output from the second sound output unit 200, the sound is output from the first sound output unit 100 through the emission hole 330, and the two sounds are mixed outside the housing 300. By mixing the two sounds outside the housing 300, the sound quality may be improved as compared with the case where the sounds are mixed in the housing 300.
  • A is a characteristic graph of the dynamic speaker
  • B is a characteristic graph of the piezoelectric speaker
  • C is a characteristic graph of the sound output device according to an embodiment of the present invention coupled to the dynamic speaker and the piezoelectric speaker.
  • the dynamic speaker A has a characteristic of up to about 7 kHz, i.e., low bass characteristics, but is about 20 kHz to 30 kHz in comparison with the piezoelectric speaker B in a range exceeding 7 kHz. Attenuation occurs. Therefore, it can be seen that the dynamic speaker is not good high-pitched characteristics.
  • the piezoelectric speaker B is very excellent in the mid-range characteristics of 8 kHz or more, but especially in the sound region of 3 kHz or less attenuation of 30 kHz or more occurs, it can be seen that the bass characteristics are not good.
  • the acoustic output device C according to an embodiment of the present invention has excellent overall acoustic characteristics at an audible frequency of up to 20 Hz. It can be seen that the characteristics are almost the same as those of the dynamic speaker A, and the acoustic characteristics above are superior to those of the piezoelectric speaker C.

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Abstract

본 발명은 내부에 수용 공간이 마련된 하우징과, 하우징의 내에 마련된 제 1 음향 출력부와, 하우징 내에 제 1 음향 출력부와 소정 간격 이격되어 마련된 제 2 음향 출력부를 포함하는 음향 출력 장치를 제시한다.

Description

음향 출력 장치
본 발명은 음향 출력 장치에 관한 것으로, 특히 저음 대역 및 고음 대역을 포함한 가청 주파수 대역의 출력 특성을 향상시킬 수 있는 음향 출력 장치에 관한 것이다.
일반적으로 압전 소자는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 서로 간에 변화시킬 수 있는 특성을 지닌 소자를 말한다. 즉, 압전 소자는 압력을 가하면 전압이 발생하고(압전 효과), 전압을 가하면 내부의 압력 변화로 인한 부피나 길이의 증감이 발생한다(역압전 효과). 압전 소자는 압전층과 그 상부에 마련되는 전극으로 구성되어 전극을 통해 압전층에 가해지는 전압에 따라 압력이 변화한다.
이러한 압전 소자를 이용하여 압전 스피커, 진동 장치 등 다양한 부품을 제작할 수 있다. 그중에 압전 스피커는 압전 소자의 기계적 움직임을 진동판에 의해 음향적으로 변환시켜 원하는 주파수 대역의 음향을 발생시키는 부품이다. 이러한 압전 스피커는 기존의 다이나믹 스피커에 비해 얇고 가벼우며 전력소모가 적은 장점이 있으며, 이에 따라 소형, 박형, 경량이 요구되는 스마트폰 등의 전자기기에 이용될 수 있다. 그런데, 압전 스피커는 고음이 강하고 저음이 약하여 음악을 오래도록 들을 수 없는 단점이 있다.
한편, 음악 재생용으로는 다이나믹 스피커가 널리 사용된다. 다이나믹 스피커는 마그넷의 자기장 내에 있는 보이스 코일에 음성 신호 전류를 흘리면 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 보이스 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 이용한다. 그러나, 이러한 다이나믹 스피커는 저역음을 구현하는 데에는 적합하지만, 고역음을 구현하기에는 상대적으로 취약하여 고음질을 제공하는데 한계가 있다.
(선행기술문헌)
한국특허공개 제2014-0083860호
한국특허등록 제10-1212705호
본 발명은 압전 스피커의 장점과 다이나믹 스피커의 장점을 모두 가질 수 있는 음향 출력 장치를 제공한다.
본 발명은 저음 특성과 고음 특성을 모두 향상시킬 수 있는 음향 출력 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 음향 출력 장치는 내부에 수용 공간이 마련된 하우징; 상기 하우징 내에 마련된 제 1 음향 출력부; 상기 하우징 내에 상기 제 1 음향 출력부와 소정 간격 이격되어 마련된 제 2 음향 출력부를 포함한다.
상기 하우징의 소정 영역에 형성된 적어도 하나의 방출 홀을 포함한다.
상기 제 1 음향 출력부는 다이나믹 스피커를 포함하고, 상기 제 2 음향 출력부는 압전 스피커를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 음향 출력부 사이에 이격 공간이 마련되고, 상기 방출 홀은 적어도 일부가 상기 이격 공간에 대응되어 형성된다.
상기 하우징은 제 1 부재와, 상기 제 1 부재를 둘러싸도록 마련된 적어도 하나의 제 2 부재를 포함하고, 상기 제 2 부재의 소정 영역에 상기 방출 홀이 형성된다.
상기 제 1 부재는 소정 두께의 판 형상으로 마련되어 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부를 분리한다.
상기 제 1 부재의 일면 상의 적어도 일 영역에 단턱이 형성된다.
상기 제 1 부재의 상기 단턱에 접촉되어 상기 제 2 음향 출력부가 마련되고, 이와 대향되는 타면과 이격되어 상기 제 1 음향 출력부가 마련된다.
상기 제 2 부재의 내측으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 더 포함한다.
상기 돌출부 상측에 상기 제 1 부재가 마련되고, 상기 돌출부 하측에 상기 제 1 음향 출력부가 접촉된다.
상기 방출 홀은 상기 제 1 부재와 상기 제 1 음향 출력부 사이의 공간에 대응되도록 형성된다.
상기 방출 홀은 상기 제 1 음향 출력부의 상부 면적의 5% 내지 90%의 면적으로 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 음향 출력부와 하우징의 적어도 하나의 적어도 일부에 형성된 코팅층을 더 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 음향 출력부는 동일 레벨의 신호에 의해 동시에 구동된다.
상기 제 1 및 제 2 음향 출력부는 0.1V 내지 5.0V의 전압으로 구동된다.
상기 제 2 음향 출력부는 개구가 형성된 진동 소자와, 상기 진동 소자의 상기 개구 상의 적어도 일면 상에 마련된 압전 소자를 포함한다.
상기 제 2 음향 출력부로부터 출력되는 음향이 상기 제 1 음향 출력부를 통해 출력되고 상기 방출 홀을 통해 방출되는 음향이 상기 하우징 외부에서 섞인다.
본 발명의 다른 양태에 따른 음향 출력 장치는 내부에 수용 공간이 마련된 하우징; 상기 하우징 내에 마련된 제 1 음향 출력부; 상기 하우징 내에 상기 제 1 음향 출력부와 소정 간격 이격되어 마련된 제 2 음향 출력부; 및 상기 하우징 내부의 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부 사이에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부를 분리하는 분리 부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 음향 출력 장치는 하우징 내에 다이나믹 스피커와 압전 스피커를 소정 간격 이격시켜 마련한다. 따라서, 저음 특성이 우수한 다이나믹 스피커와 고음 특성이 우수한 압전 스피커를 하나의 하우징 내에 마련함으로써 가청 주파수 대역에서 음향 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하우징 내에 분리 부재를 마련하여 다이나믹 스피커와 압전 스피커를 이격시켜 분리함으로써 다이나믹 스피커와 압전 스피커로부터 각각 출력되는 음향이 하우징 내부에서 섞이지 않고 하우징 밖에서 섞이도록 하여 음질을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 음향 출력 장치는 스피커 및 이어폰 등으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 사시도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 사시도.
도 6는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 단면도.
도 8은 다이나믹 스피커, 압전 스피커 및 본 발명에 따른 음향 출력 장치의 특성 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 결합 사시도이며, 도 3은 결합 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 음향 출력 장치는 제 1 음향 출력부(100)와, 제 1 음향 출력부(100) 상에 마련되는 제 2 음향 출력부(200)와, 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)를 수용하는 하우징(300)을 포함할 수 있다. 즉, 하우징(300) 내부에 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)가 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 여기서, 제 1 음향 출력부(100)는 보이스 코일(140) 및 진동판(150)을 포함하여 보이스 코일(140)의 전류 변화에 따라 진동하고 이를 이용하여 진동판(150)을 진동시켜 음향을 출력하는 다이나믹 스피커를 포함할 수 있다. 또한, 제 2 음향 출력부(200)는 압전 소자(210) 및 진동 소자(220)를 포함하여 압전 소자(210)의 기계적 움직임을 진동 소자(220)에 의해 음향적으로 변환시키는 압전 스피커를 포함할 수 있다.
1. 제 1 음향 출력부
제 1 음향 출력부(100)는 소정의 두께를 갖는 대략 원형으로 마련될 수 있다. 이러한 제 1 음향 출력부(100)는 내측에 수용 공간이 마련되는 요크(110) 및 프레임(115)과, 요크(110) 내의 수용 공간에 마련된 마그넷(120)과, 마그넷(120) 상에 마련된 플레이트(130)와, 프레임(115)의 내측으로부터 요크(110)와 마그넷(120) 사이에 마련되는 보이스 코일(140)과, 플레이트(130)의 상부에 마련되고 가장자리가 프레임(115)에 고정되며 보이스 코일(140)이 고정되는 진동판(150)을 포함할 수 있다.
요크(110)는 소정의 높이를 갖고 대략 원형으로 마련되고, 프레임(115)은 요크(110)의 상측에 마련되며 소정의 높이를 갖고 대략 원형으로 마련된다. 이때, 프레임(150)의 높이는 요크(110)의 높이보다 높고 프레임(115)의 폭은 요크(110)의 폭보다 클 수 있다. 물론, 프레임(115)의 높이는 요크(110)의 높이와 같거나 낮을 수 있다. 여기서, 프레임(115)의 상측 가장자리가 하우징(300)의 적어도 일 영역과 접촉되어 하우징(300) 내에 수용될 수 있다. 또한, 요크(110)의 내측에 마그넷(120) 및 플레이트(130)가 수용되고, 프레임(115)의 내측에 보이스 코일(140)이 수용되며, 진동판(150)은 프레임(115)을 덮도록 그 상측에 마련될 수 있다. 이러한 요크(110) 및 프레임(115)은 마그넷(120)에 의해 형성된 자기장을 플레이트(130) 측으로 유도하며 보이스 코일(140)에 마그넷(120)에 의한 자기력을 최대로 미치도록 한다.
마그넷(120)은 요크(110)의 바닥면에 고정된다. 즉, 마그넷(120)의 하면은 요크(110) 내측의 바닥면과 접촉되어 고정된다. 이러한 마그넷(120)은 요크(110)의 내부 형상에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 요크(110)의 내측이 대략 원통형으로 마련되고, 마그넷(120)은 대략 원기둥 형상으로 마련된다. 이때, 마그넷(120)의 높이는 요크(110)의 높이보다 낮거나 같을 수 있다. 또한, 마그넷(120)의 직경은 요크(110)의 내경보다 작을 수 있다. 따라서, 마그넷(120)은 요크(110)의 내측에 요크(110)의 내측벽과 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다.
플레이트(130)는 마그넷(120)의 상면에 마련된다. 플레이트(130)는 마그넷(120)의 평면 형상과 동일 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 플레이트(130)는 소정의 두께를 갖는 원형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 여기서, 플레이트(130)는 요크(110)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 마그넷(120)의 직경과 동일하거나 큰 직경으로 마련될 수 있다. 따라서, 플레이트(130)의 외측은 요크(110)의 내측면과 소정 간격 이격될 수 있다. 또한, 마그넷(120)과, 그 상부에 마련된 플레이트(130)의 높이는 요크(110)의 높이와 같을 수 있다. 즉, 플레이트(130)와 요크(110)의 상부는 동일 평면을 이룰 수 있다. 이러한 플레이트(130)는 마그넷(120)에 의해 발생하는 자기력선을 보이스 코일(140) 측으로 집속하도록 한다.
보이스 코일(140)은 진동판(150)의 하면에 부착되며, 프레임(115)의 내측으로부터 요크(110)와 마그넷(120) 사이에 마련될 수 있다. 예를 들어, 보이스 코일(140)은 플레이트(130) 및 마그넷(120)의 일부 높이를 감싸도록 이들과 요크(110)의 사이에 마련되며, 상부가 진동판(150)의 하면에 부착된다. 이러한 보이스 코일(140)은 지속적으로 변화하면서 입력되는 전기적 신호에 의해 지속적으로 변화되는 자기장을 형성함으로써 마그넷(120)에 의해 형성된 자기장과의 간섭에 의한 상호 작용에 의해 진동한다.
진동판(150)은 가장자리가 프레임(115)의 내측에 고정되어 프레임(115)의 상측을 덮도록 마련된다. 또한, 진동판(150)은 적어도 일 영역이 볼록하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 프레임(115)의 중심 영역에 대응되는 영역이 가장 높고 그로부터 외측으로 낮아지는 형태로 마련될 수 있다. 즉, 진동판(150)은 마그넷(120) 및 플레이트(130)의 중심에 대응되는 영역으로부터 그 외측으로 낮아지는 볼록한 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 진동판(150)의 가장 낮은 영역의 하측에는 보이스 코일(140)이 고정될 수 있다.
이러한 제 1 음향 출력부(100)는 마그넷(120)에서 발생된 자기장이 마그넷(120) 상에 마련된 플레이트(130)를 통해 하측의 요크(110)로 이동하고, 다시 마그넷(120)으로 이동하는 폐회로를 구성한다. 플레이트(130)와 하측의 요크(110) 사이의 공간으로 이동하는 자기장은 보이스 코일(140)에 전류가 인가되어 보이스 코일(140)이 자성을 띠게 되면 보이스 코일(140)의 자력 극성에 따라 보이스 코일(140)을 당기거나 밀어내게 된다. 즉, 보이스 코일(140)의 자력 극성이 플레이트(130)와 하측의 요크(110)의 자력 극성과 같으면 상호 반발하여 보이스 코일(140)을 밀어내어 보이스 코일(140)을 앞으로 이동시키고, 플레이트(130)와 하측의 요크(110)의 자력 극성과 다르면 서로 흡인하여 보이스 코일(140)을 뒤로 당기게 된다. 이와 같이 보이스 코일(140)이 움직이면 보이스 코일(140)이 고정되어 있는 진동판(150)이 앞뒤로 이동하면서 공기를 진동시켜 소리를 발생시키게 된다.
2. 제 2 음향 출력부
제 2 음향 출력부(200)는 압전 소자(210)와 진동 소자(220)를 포함할 수 있다. 압전 소자(210)는 소정의 두께를 갖는 예를 들어 원형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 물론, 압전 소자(210)는 원형 뿐만 아니라 정사각형, 직사각형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 마련될 수도 있다. 이러한 압전 소자(210)는 기판과, 기판이 적어도 일면에 형성된 압전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전 소자(210)는 기판의 양면에 압전층이 형성된 바이모프 타입으로 형성될 수도 있고, 기판의 일면에 압전층이 형성된 유니모프 타입으로 형성될 수도 있다. 압전층은 적어도 일층이 적층 형성될 수 있는데, 바람직하게는 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 또한, 압전층의 상부 및 하부에는 각각 전극이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 압전층과 복수의 전극이 교대로 적층되어 압전 소자(210)가 구현될 수 있다. 여기서, 압전층은 예를 들어 PZT(Pb, Zr, Ti), NKN(Na, K, Nb), BNT(Bi, Na, Ti), 폴리머 계열의 압전 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 압전층은 서로 다른 방향 또는 동일 방향으로 분극되어 적층 형성될 수 있다. 즉, 기판의 일면 상에 복수의 압전층이 형성되는 경우 각 압전층은 서로 반대 방향 또는 동일 방향의 분극이 교대로 형성될 수 있다. 한편, 기판은 압전층이 적층된 구조를 유지하면서 진동이 발생할 수 있는 특성을 갖는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 금속, 플라스틱 등을 이용할 수 있다. 그런데, 압전 소자(210)는 압전층과 기판을 이용하지 않을 수 있는데, 예를 들어 중심부에 분극되지 않은 압전층이 마련되고 그 상부 및 하부에 서로 다른 방향으로 분극된 복수의 압전층이 적층되어 압전 소자(210)가 형성될 수 있다. 한편, 압전 소자(210)의 일 면의 상부에는 구동 신호가 인가되는 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 전극 패턴은 서로 이격되어 적어도 둘 이상 형성될 수 있고, 연결 단자(미도시)와 연결되어 이를 통해 전자기기, 예를 들어 보조 모바일 기기로부터 음향 신호를 입력받을 수 있다.
진동 소자(220)는 대략 원형의 판 형상으로 마련되며, 압전 소자(210)보다 크게 마련될 수 있다. 또한, 진동 소자(220)는 중앙부에 개구가 형성되고 개구 상에 압전 소자(210)가 마련될 수 있다. 진동 소자(220)의 상면에는 압전 소자(210)가 접착제에 의해 접착될 수 있다. 이러한 진동 소자(220)는 폴리머계 또는 펄프계 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 진동 소자(220)는 수지 필름을 이용할 수 있는데, 에틸렌 플로필렌 고무계, 스티렌 부타디엔 고무계 등 영율이 1MPa∼10GPa로 손실 계수가 큰 재료를 이용할 수 있다. 또한, 진동 소자(220)는 하측 가장자리가 하우징(300)의 내면에 접촉될 수 있다. 즉, 진동 소자(220)와 그 중앙부에 접착된 압전 소자(210)가 하우징(300) 내부의 공간에 마련될 수 있다. 이러한 제 2 음향 출력부(200)는 소정의 신호에 따라 구동되며 고음 특성이 우수한 음향을 출력할 수 있다.
한편, 제 2 음향 출력부(200)는 적어도 일부에 코팅층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 코팅층은 파릴렌(parylene) 등의 방수 재료를 이용하여 형성될 수 있다. 파릴렌은 압전 소자(210)가 진동 소자(220) 상에 접합된 상태에서 압전 소자(210)의 상면 및 측면과 압전 소자(210)에 의해 노출된 진동 소자(220)의 상면 및 측면에 형성될 수 있다. 즉, 파릴렌은 압전 소자(210) 및 진동 소자(220)의 상면 및 측면에 형성될 수 있다. 또한, 파릴렌은 압전 소자(210)가 진동 소자(220) 상에 접합된 상태에서 압전 소자(210)의 상면 및 측면과 진동 소자(220)의 상면, 측면 및 하면에 형성될 수 있다. 즉, 파릴렌은 압전 소자(210) 및 진동 소자(220)의 상면, 측면 및 하면에 형성될 수 있다. 그리고, 압전 소자(210)가 진동 소자(220)의 중앙부에 형성된 개구 상에 마련되는 경우 파릴렌은 압전 소자의 상면, 측면 및 개구에 의해 노출된 하면 상에 형성되고, 이와 동시에 진동 소자(220)의 상면, 측면 및 하면에 형성될 수 있다. 이렇게 파릴렌이 압전 소자(210) 및 진동 소자(220)의 적어도 일면에 형성됨으로써 제 2 음향 출력부(200)로의 습기 침투를 방지할 수 있고 산화를 방지할 수 있다. 또한, 폴리머 등의 얇은 재질의 진동 소자(220)를 이용하여 발생되는 편진동을 개선할 수 있고, 진동 소자(220)의 경도 증가에 의한 응답 속도가 향상되어 깊은 음향 특성을 완화시키고 고음역을 안정화시킬 수 있다. 그리고, 파릴렌의 코팅 두께에 따라 공진 주파수를 조절할 수 있어 음압 개선점 조절이 가능하다. 물론, 파릴렌은 압전 소자(210)에만 코팅될 수도 있는데, 압전 소자(210)의 상면, 측면 및 하면에 코팅될 수 있고, 압전 소자(210)와 연결되어 압전 소자(210)에 전원을 공급하기 위한 FPCB에 코팅될 수도 있다. 파릴렌이 압전 소자(210)에 형성됨으로써 압전 소자의 수분 침투를 방지할 수 있고 산화를 방지할 수 있다. 또한, 형성 두께를 조절함으로써 공진 주파수를 조절할 수 있다. 한편, 파릴렌이 FPCB 상에 형성되는 경우 FPCB와 솔더, 소자 이음부에서 발생되는 이상음을 개선할 수도 있다. 이러한 파릴렌은 압전 소자(210) 또는 진동 소자(220)의 재질과 특성에 따라 두께를 다르게 하여 코팅될 수 있는데, 압전 소자(210) 또는 진동 소자(220)의 두께보다 얇게 형성될 수 있으며, 예를 들어 0.1㎛∼10㎛의 두께로 형성될 수 있다. 이렇게 파릴렌을 코팅하기 위해 예를 들어 파릴렌을 기화기(Vaporizer)에서 1차 가열하여 기화시켜 다이머(dimer) 상태로 만든 후 2차 가열하여 모노머(Monomer) 상태로 열분해시키고, 파릴렌을 냉각시키면 파릴렌은 모노머 상태에서 폴리머 상태로 변환되어 제 2 음향 출력부(200)의 적어도 일면 상에 코팅될 수 있다. 한편, 파릴렌 등의 방수층은 제 2 음향 출력부(200)의 적어도 일부 뿐만 아니라 제 1 음향 출력부(100) 및 하우징(200)의 적어도 일부에 코팅될 수도 있다.
3. 하우징
하우징(300)은 대략 원통형으로 마련되고, 측면의 적어도 일부가 제거된 형상으로 마련될 수 있다. 즉, 하우징(300)은 적어도 방향으로 개방된 대략 원형의 통 형상으로 마련되고, 측면의 적어도 일부가 제거된 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 하우징(300)은 상하 관통형으로 마련될 수도 있고, 내부의 소정 영역이 막히고 그로부터 상부 및 하부가 개방된 형상으로 마련될 수도 있다. 상하 관통형의 하우징(300)은 소정 두께의 대략 링 형상을 갖는 제 1 부재(310)와, 제 1 부재(310)의 소정 영역으로부터 상측 및 하측 방향으로 마련된 적어도 하나의 제 2 부재(320)를 포함할 수 있다. 즉, 링 형상의 제 1 부재(310)를 감싸도록 제 2 부재(320)가 마련될 수 있다. 물론, 제 1 부재(310)가 원형의 판 형상으로 마련되면 제 1 부재(310)로부터 상부 및 하부가 개방된 형태의 하우징(300)이 구현될 수 있다. 또한, 제 2 부재(320)는 제 1 부재(310)의 외부에 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 예를 들어, 소정 폭의 제 2 부재(320)가 네 개 마련되어 소정 간격으로 마련될 수 있다. 이때, 제 2 부재(320) 사이의 간격은 제 2 부재(320)의 폭보다 작거나 같을 수 있다. 예를 들어, 제 2 부재(320) 사이의 간격은 제 2 부재(320) 폭의 10% 내지 100%를 가질 수 있다. 본 실시 예에서는 제 2 부재(320)의 폭 및 간격이 동일한 경우를 도시하였다. 즉, 소정의 폭을 갖는 제 2 부재(320)가 제 2 부재(320)의 폭과 동일한 간격으로 복수 마련될 수 있다. 한편, 제 2 부재(320)의 내측에는 돌출부(321)가 마련될 수 있다. 즉, 제 2 부재(320)의 내벽으로부터 내측으로 돌출되도록 돌출부(321)가 마련될 수 있다. 또한, 돌출부(321) 상에 제 1 부재(310)가 안착될 수 있다. 이러한 제 1 부재(310) 및 제 2 부재(320)는 별개로 제작된 후 제 2 부재(320)의 돌출부(321) 상에 제 1 부재(310)가 안착되도록 접합될 수도 있고, 제 1 부재(310) 및 제 2 부재(320)가 일체로 제작될 수 있다. 물론, 돌출부(321)가 마련되지 않고 제 1 부재(310)의 외측이 제 2 부재(320)의 내측에 접촉되도록 접합되거나 일체로 제작될 수도 있다. 이러한 하우징(300)은 제 1 부재(310)의 상면에 제 2 음향 출력부(200), 즉 압전 스피커의 진동 소자(220)가 접촉될 수 있고, 제 2 부재(320)의 돌출부(321) 하측에는 제 1 음향 출력부(100), 즉 다이나믹 스피커가 접촉될 수 있다. 즉, 제 1 부재(310) 및 돌출부(321)를 사이에 두고 제 1 음향 출력부(100)와 제 2 음향 출력부(200)가 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다. 물론, 제 2 부재(320)의 내측에 돌출부(321)가 마련되지 않고 제 2 부재(320)의 내벽에 제 1 부재(310)가 접합되는 경우 링 형상의 제 1 부재(310)의 상면에 진동 소자(220)가 접합되고 제 1 부재(310)의 하면에 제 1 음향 출력부(100)가 접합될 수 있다. 즉, 제 1 음향 출력부(100)와 제 2 음향 출력부(200)가 제 1 부재(310)의 두께만큼 이격되어 대면할 수 있다. 또한, 제 1 음향 출력부(100)와 제 2 음향 출력부(200)가 소정 간격 이격되고, 제 2 부재(320) 사이 영역의 적어도 일부가 방출 홀(330)로 기능할 수 있다. 즉, 제 1 음향 출력부(100)와 제 1 부재(310) 사이가 소정 간격 이격되고, 그 사이의 공간에 대응되도록 방출 홀(330)이 마련될 수 있다. 방출 홀(330)은 제 1 음향 출력부(100)의 상부 면적의 5% 내지 90%의 크기로 형성될 수 있다. 즉, 방출 홀(330)은 적어도 하나 이상 형성될 수 있는데, 방출 홀(330)의 전체 면적이 제 1 음향 출력부(100)의 상부 면적, 즉 진동판(150) 면적의 5% 내지 90%의 크기로 형성될 수 있다. 물론, 방출 홀(330)의 크기는 제 1 음향 출력부(100)의 상부 면적 대비 10% 내지 60%의 크기로 형성하는 것이 바람직하고, 15% 내지 30%의 크기로 형성하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 방출 홀(330)을 통해서는 제 1 음향 출력부(100)로부터의 음향이 방출된다. 따라서, 제 2 음향 출력부(200)로부터의 음향은 외부로 직접 방출되고, 제 1 음향 출력부(100)로부터의 음향은 하우징(300)의 방출 홀(330)을 통해 방출되어 두 음향이 하우징(300) 외부에서 섞이게 되어 음질을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 음향 출력 장치는 차량용 스피커, 가정용 스피커 등의 스피커 또는 앰프와 이어폰으로 제작될 수 있다. 음향 출력 장치가 커널형 이어폰 등의 이어폰으로 제작되는 경우 이러한 하우징(300)은 대략 귀에 삽입될 수 있는 크기로 제작될 수 있다. 이때, 제 2 음향 출력부(200)로부터 귀에 삽입될 수 있다. 따라서, 제 2 음향 출력부(200)로부터의 음향이 먼저 출력된 후 제 1 음향 출력부(100)로부터의 음향이 이후 출력되어 귀 안에서 두 음향이 서로 섞이게 된다. 물론, 제 1 음향 출력부(100)부터 귀에 삽입될 수도 있고, 이 경우에도 귀 안에서 두 음향이 서로 섞이게 된다. 또한, 본 발명은 하우징(300) 내측에 서로 이격되도록 제 1 음향 출력부(100) 및 제 2 음향 출력부(200)를 삽입하여 제작할 수도 있고, 제 1 음향 출력부(100)가 삽입된 하우징(300)의 일부와 제 2 음향 출력부(200)가 삽입된 하우징(300)의 다른 일부를 결합하여 음향 출력 장치를 제작할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 부재(310)의 두께를 반으로 나누고 제 1 부재(310) 하측의 제 1 두께를 둘러싸고 방출 홀(330)이 형성되도록 제 2 부재(320)의 일부를 형성한 제 1 하우징 내측에 제 1 음향 출력부(100)를 삽입하고, 제 1 부재(310) 상측의 제 2 두께를 둘러싸도록 제 2 부재(320)의 일부를 형성한 제 2 하우징 내측에 제 2 음향 출력부(200)를 삽입한 후 제 1 및 제 2 하우징을 결합하여 음향 출력 장치를 제작할 수 있다. 한편, 본 발명의 음향 출력 장치는 0.1V∼5.0V의 저전압 구동이 가능하며, 바람직하게는 0.1V∼2.0V, 더욱 바람직하게는 0.1V∼0.5V의 저전압 구동이 가능하다. 특히 이어폰에 적용되는 경우 0.1V∼0.2V의 저전압 구동이 가능하며, 바람직하게는 0.1V∼0.18V의 저전압 구동이 가능하다. 즉, 제 2 음향 출력부(200)의 압전 소자(210)는 복수의 압전층이 적층되고 각 압전층 사이에 내부 전극이 형성되는데, 압전층이 5㎛∼20㎛의 두께로 형성되므로 제 2 음향 출력부(200)는 저전압 구동이 가능하다. 일반 압전 스피커의 구동 전압이 5V 이상인데 반해, 본 발명에 따른 제 2 음향 출력부(200)는 별도의 압전 스피커용 증폭기를 이용하지 않아도 0.1V∼0.5V의 저전압 구동이 가능하고, 그에 따라 다이나믹 스피커와 결합하여 저전압 구동이 가능하다. 또한, 본 발명의 음향 출력 장치는 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)에 동일 신호가 인가되어 동시에 구동될 수 있다. 즉, 신호원으로부터 공급되는 신호가 제 1 음향 출력부(100)에 그대로 인가되고 고대역 필터를 통과하여 제 2 음향 출력부(200)에 인가되어 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)에 저주파 및 고주파 대역의 신호가 각각 인가될 수 있으나, 본 발명은 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)에 동일 레벨의 신호가 동시에 인가될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 결합 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 음향 출력 장치는 보이스 코일(140) 및 진동판(150)을 포함하는 제 1 음향 출력부(100)와, 제 1 음향 출력부(100) 상측에 마련되며 압전 소자(210) 및 진동 소자(220)를 포함하는 제 2 음향 출력부(200)와, 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)를 수용하는 하우징(300)을 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 제 2 및 제 3 실시 예는 진동 소자(220) 하측에 압전 소자(210)가 마련되어 제 2 음향 출력부(200), 즉 압전 스피커가 구현될 수 있다. 또한, 하우징(300)의 제 2 부재(320)의 소정 영역에 방출 홀(330)이 형성된다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 부재(310)는 링 형상으로 마련될 수도 있고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 제 1 부재(310a)가 판 형상으로 마련될 수도 있다. 또한, 판 형상의 제 1 부재(310a)는 소정 영역에 높낮이차가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 부재(310a)의 상측 가장자리를 따라 단턱이 형성되어 높낮이차가 형성될 수 있다. 즉, 가장자리의 소정 폭으로 높이가 높은 제 1 영역과, 가장자리의 내측으로 이보다 높이가 낮은 제 2 영역을 갖도록 제 1 부재(310a)가 판 형상으로 마련될 수 있다. 여기서, 제 1 영역은 가장자리를 따라 예를 들어 링 형상으로 형성될 수도 있고, 적어도 둘 이상 이격되어 형성될 수도 있다. 또한, 제 1 부재(310a)의 제 2 영역은 압전 소자(210)보다 크게 마련될 수 있다. 즉, 압전 소자(210)가 제 1 영역 상에 접촉되지 않도록 압전 소자(210)는 진동 소자(220)보다 작고 제 2 영역보다 작게 마련될 수 있다. 이러한 판 형상의 제 1 부재(310a)의 단턱, 즉 제 1 영역 상에 제 2 음향 출력부(200)의 진동 소자(220)가 접촉되며, 제 1 부재(310a)의 제 2 영역과 진동 소자(220) 사이에 공명 공간이 마련되어 압전 소자(210)가 배치될 수 있다. 또한, 제 1 부재(310a)가 판 형상으로 마련됨에 따라 제 1 부재(310a)가 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200) 사이를 분리하게 된다. 즉, 판 형상의 제 1 부재(310a)가 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200) 사이의 분리 부재로 이용될 수 있다. 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)가 분리 부재, 즉 판 형상의 제 1 부재(310a)에 의해 분리됨으로써 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)로부터 출력되는 음향이 하우징(300) 내에서 서로 섞이지 않고 출력되게 된다. 한편, 이렇게 링 형상의 제 1 부재(310) 또는 판 형상의 제 1 부재(310a)를 둘러싸도록 소정 영역에 방출 홀(330)이 형성된 적어도 하나의 제 2 부재(320)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 2 부재(320)는 하나 마련되고 제 2 부재(320)의 소정 영역은 상하 방향으로 절개된다. 절개 영역에는 제 2 음향 출력부(200)에 신호를 공급하는 신호 라인이 마련될 수 있다. 이때, 제 2 부재(320)의 절개된 영역의 폭, 즉 제 2 부재(320)의 말단 사이의 간격이 제 2 부재(320) 폭의 1% 내지 5%로 마련될 수 있다. 또한, 제 2 부재(320)의 상측에 적어도 하나의 방출 홀(330)이 형성된다. 방출 홀(330)은 제 1 부재(310, 310a) 하측에 소정의 높이에 소정 간격 이격되어 예를 들어 네 개 형성되며, 제 1 음향 출력부(100)의 제 2 영역의 높이로 형성될 수 있다. 즉, 방출 홀(330)에 의해 제 1 음향 출력부(100)의 제 2 영역이 적어도 일부 노출될 수 있다. 또한, 방출 홀(330)의 폭은 예를 들어 제 2 부재(320) 폭의 20% 내지 80%로 형성될 수 있고, 바람직하게는 50%의 폭으로 형성될 수 있다. 그리고, 방출 홀(330)의 면적은 제 1 음향 출력부(100)의 상부 면적, 즉 진동판(150) 면적의 5% 내지 90%의 크기로 형성될 수 있다. 물론, 방출 홀(330)의 크기는 제 1 음향 출력부(100)의 상부 면적 대비 10% 내지 60%의 크기로 형성하는 것이 바람직하고, 15% 내지 30%의 크기로 형성하는 것이 더욱 바람직할 수 있다. 한편, 제 1 부재(310)가 원형의 판 형상으로 마련되면 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)를 공간 분리할 수 있고, 그에 따라 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200)로부터 각각 출력되는 음향이 하우징(300) 내에서 섞이는 것을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따른 음향 출력 장치는 제 1 음향 출력부(100)와 제 2 음향 출력부(200)가 하우징(300) 내에 마련될 수 있고, 저음 및 고음 출력 특성을 모두 향상시킬 수 있다. 즉, 저음 특성이 우수한 제 1 음향 출력부(100), 즉 다이나믹 스피커와 고음 특성이 우수한 제 2 음향 출력부(200), 즉 압전 스피커를 하우징(300) 내에 마련함으로써 가청 주파수 대역에서 음향 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 하우징(300) 내의 제 1 및 제 2 음향 출력부(100, 200) 사이에 소정의 이격 공간이 마련되도록 하고, 하우징(300)의 적어도 일 영역에 방출 홀(330)을 형성함으로써 제 1 음향 출력부(100)로부터 이격 공간으로 출력되는 음향을 외부로 방출할 수 있다. 즉, 제 2 음향 출력부(200)로부터 음향이 출력된 후 제 1 음향 출력부(100)로부터 방출 홀(330)을 통해 음향이 출력되어 하우징(300) 밖에서 두 음향이 섞이게 된다. 두 음향을 하우징(300) 밖에서 섞임으로써 하우징(300) 내에서 음향이 섞이는 경우에 비해 음질을 향상시킬 수 있다.
도 8은 다이나믹 스피커, 압전 스피커, 그리고 본 발명에 따른 음향 출력 장치의 특성 그래프이다. 여기서, A는 다이나믹 스피커의 특성 그래프이고, B는 압전 스피커의 특성 그래프이며, C는 다이나믹 스피커와 압전 스피커는 하우징 내에서 결합한 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 출력 장치의 특성 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다이나믹 스피커(A)는 약 7㎑ 음역까지의 특성, 즉 저음 특성은 매우 우수하지만 7㎑를 초과하는 음역에서는 압전 스피커(B)에 비해 20㏈∼30㏈ 정도의 감쇄 현상이 발생한다. 따라서, 다이나믹 스피커는 고음 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 또한, 압전 스피커(B)는 8㎑ 이상의 중고역 특성은 매우 우수하지만, 특히 3㎑ 이하의 음역에서는 30㏈ 이상의 감쇄 현상이 발생하여 저음 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향 출력 장치(C)는 20㎑까지의 가청 주파수에서 전체적인 음향 특성이 우수한 것을 알 수 있다.`즉, 본 발명의 음향 출력 장치는 약 1.5㎑까지의 음향 특성은 다이나믹 스피커(A)와 거의 동일하고, 그 이상의 음향 특성은 압전 스피커(C)보다 우수함을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 내부에 수용 공간이 마련된 하우징;
    상기 하우징 내에 마련된 제 1 음향 출력부; 및
    상기 하우징 내에 상기 제 1 음향 출력부와 소정 간격 이격되어 마련된 제 2 음향 출력부를 포함하는 음향 출력 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하우징의 소정 영역에 형성된 적어도 하나의 방출 홀을 포함하는 음향 출력 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 음향 출력부는 다이나믹 스피커를 포함하고, 상기 제 2 음향 출력부는 압전 스피커를 포함하는 음향 출력 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부 사이에 이격 공간이 마련되고, 상기 방출 홀은 적어도 일부가 상기 이격 공간에 대응되어 형성된 음향 출력 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 하우징은 제 1 부재와, 상기 제 1 부재를 둘러싸도록 마련된 적어도 하나의 제 2 부재를 포함하고, 상기 제 2 부재의 소정 영역에 상기 방출 홀이 형성된 음향 출력 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제 1 부재는 소정 두께의 판 형상으로 마련되어 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부를 분리하는 음향 출력 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제 1 부재의 일면 상의 적어도 일 영역에 단턱이 형성된 음향 출력 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제 1 부재의 상기 단턱에 접촉되어 상기 제 2 음향 출력부가 마련되고, 이와 대향되는 타면과 이격되어 상기 제 1 음향 출력부가 마련되는 음향 출력 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제 2 부재의 내측으로부터 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 더 포함하는 음향 출력 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 돌출부 상측에 상기 제 1 부재가 마련되고, 상기 돌출부 하측에 상기 제 1 음향 출력부가 접촉되는 음향 출력 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 방출 홀은 상기 제 1 부재와 상기 제 1 음향 출력부 사이의 공간에 대응되도록 형성되는 음향 출력 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 방출 홀은 상기 제 1 음향 출력부의 상부 면적의 5% 내지 90%의 면적으로 형성된 음향 출력 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부와 하우징의 적어도 하나의 적어도 일부에 형성된 코팅층을 더 포함하는 음향 출력 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부는 동일 레벨의 신호에 의해 동시에 구동되는 음향 출력 장치.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부는 0.1V 내지 5.0V의 전압으로 구동되는 음향 출력 장치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 제 2 음향 출력부는 개구가 형성된 진동 소자와, 상기 진동 소자의 상기 개구 상의 적어도 일면 상에 마련된 압전 소자를 포함하는 음향 출력 장치.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 음향 출력부로부터 출력되는 음향이 상기 제 1 음향 출력부를 통해 출력되고 상기 방출 홀을 통해 방출되는 음향이 상기 하우징 외부에서 섞이는 음향 출력 장치.
  18. 내부에 수용 공간이 마련된 하우징;
    상기 하우징 내에 마련된 제 1 음향 출력부;
    상기 하우징 내에 상기 제 1 음향 출력부와 소정 간격 이격되어 마련된 제 2 음향 출력부; 및
    상기 하우징 내부의 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부 사이에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 음향 출력부를 분리하는 분리 부재를 포함하는 음향 출력 장치.
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