WO2021210699A1 - 진동 및 음향 발생 장치를 포함하는 휴대 단말 - Google Patents

진동 및 음향 발생 장치를 포함하는 휴대 단말 Download PDF

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vibration
unit
display panel
coil
vibrating unit
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PCT/KR2020/005031
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최준근
손연호
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주식회사 엠플러스
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/02—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets

Definitions

  • the present invention relates to a mobile terminal including a vibration and sound generating device.
  • mobile terminals such as smartphones and tablet PCs provide feedback on user's touch input as well as vibration for notification of incoming calls or messages, or various types of vibrations (so-called so-called vibrations for event generation and interaction between user applications and users).
  • vibrations for event generation and interaction between user applications and users.
  • haptic function.
  • a vibration generating device such as a linear resonant actuator (LRA) or a piezoelectric actuator is required for a mobile terminal.
  • the upper end of the mobile terminal must have an upper bezel of a certain area so that the receiver can be mounted thereunder, and a receiver hole must be formed here.
  • the latest smartphones are aiming for so-called bezel-less, which can use most or all of the front area as a screen by minimizing the bezel.
  • the existing receiver requires the upper bezel of a certain area as above, which is an obstacle to the implementation of bezel-less, and there is a limit in obtaining waterproof and dustproof performance above a certain level due to the receiver hole.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to realize a device that generates vibration and sound in a mobile terminal as a single device, thereby reducing the size of the mobile terminal and helping to minimize the bezel, advantageous for waterproof and dustproof, and to reduce the number of parts
  • An object of the present invention is to provide a portable terminal including a vibration and sound generating device that allows
  • a mobile terminal includes a vibration and sound generating device
  • the vibration and sound generating device includes: a first vibrating unit including a diaphragm and a coil coupled to a lower portion of the diaphragm; a second vibrating unit including a magnet disposed below the coil; an elastic member elastically supporting the second vibrating unit; a display panel disposed under the second vibrating unit; and a vibration transmitting unit transmitting the vibration of the first vibrating unit to the display panel, wherein, according to an electric signal applied to the coil, the second vibrating unit vibrates to generate a vibration output, or the first vibrating unit vibrates and the vibration is transmitted to the display panel through the vibration transmitting unit to generate a sound output by the vibration of the display panel.
  • the vibration and sound generating device may provide a receiver function and a vibration function of the portable terminal.
  • the portable terminal may not have a receiver hole.
  • the vibration transmitting part may be formed to extend from an edge of the diaphragm to the display panel.
  • the vibration transmitting unit may include a first transmitting unit extending from an edge of the diaphragm to the display panel and a second transmitting unit extending from a lower edge of the first transmitting unit to be in close contact with the display panel.
  • the diaphragm and the vibration transmitting unit may provide an internal space in which the coil, the magnet, and the elastic member are disposed.
  • the first vibrating unit may further include a first yoke for concentrating the magnetic flux formed by the coil.
  • the second vibrating unit may further include a weight for amplifying the vibration of the second vibrating unit.
  • the second vibrating unit may further include a second yoke for concentrating the magnetic flux formed by the magnet.
  • the mobile terminal may further include a frame disposed between the vibration transmitting unit and the display panel, and the vibration of the first vibrating unit may be transmitted to the display panel through the vibration transmitting unit and the frame.
  • a device for generating vibration and sound in a mobile terminal as a single device, it helps to reduce the size of the mobile terminal and minimize the bezel, is advantageous for waterproof and dustproof, and can reduce the number of parts. has the effect of making it
  • FIG. 1 is a perspective view of an apparatus for generating vibration and sound according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a vibration and sound generating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of an apparatus for generating vibration and sound according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an apparatus for generating vibration and sound according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows an example of a state in which the vibration and sound generating apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a mobile terminal such as a smart phone.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an apparatus for generating vibration and sound according to another embodiment of the present invention.
  • the upper, lower, upper, lower, upper surface, lower surface, etc. are expressed based on the arrangement in the corresponding drawing, and the expression may be reversed depending on the arrangement, of course.
  • the upper part may be expressed as the lower part
  • the lower part may be expressed as the upper part, and the like.
  • FIG. 1 to 3 are views of a vibration and sound generating device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a perspective view, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view.
  • the vibration and sound generating apparatus may include a first vibrating unit 10 , a second vibrating unit 20 , an elastic member 30 , a display panel 40 , and a vibration transmitting unit 50 . have.
  • the first vibration unit 10 may include a vibration plate 11 , a coil 12 , and a first yoke 13 .
  • the diaphragm 11 may have a protrusion 11a protruding downwardly at the center thereof so that the coil 12 and/or the first yoke 13 can be coupled thereto.
  • the protrusion 11a may be formed using a press or a deep drawing method. However, if the coil 12 and/or the first yoke 13 has a structure to which it can be coupled, the protrusion 11a may be formed in a different shape, and other coupling structures or coupling means (eg, adhesives) may be used instead of the protrusion 11a. etc.) may be used.
  • the diaphragm 11 is disposed in an unconstrained state such as its edge is connected to the vibration transmission unit 50 to be described later and is not mounted on or in close contact with other elements. Accordingly, the diaphragm 11 may vibrate in response to the displacement of the coil 12 .
  • the coil 12 is to which an electrical signal for the generation of vibration or sound (in some cases, sound and vibration at the same time) is applied, and is coupled to the lower portion of the diaphragm 11, for example, a protrusion of the diaphragm 11 ( 11a).
  • the first yoke 13 is disposed on the lower side of the coil 12 to concentrate the magnetic flux formed by the coil 12 , for example, coupled to the protrusion 11a of the diaphragm 11 or the lower portion of the coil 12 . can be attached to
  • the second vibrating unit 20 may include a magnet 21 , a second yoke 23 , and a weight 22 .
  • the magnet 21 may be disposed along the circumference of the coil 11 at the lower side of the coil 11 .
  • the inner diameter of the magnet 21 is formed larger than the outer diameter of the coil 11, so that the magnet 21 is disposed along the circumference of the coil 11.
  • the inner diameter of the coil is formed larger than the outer diameter of the magnet. It may be implemented such that the coil is disposed along the perimeter of the magnet.
  • the magnet 21 may be composed of two or more magnets.
  • the second yoke 23 may be disposed on the periphery (eg, along the perimeter) of the magnet 21 to concentrate the magnetic flux formed by the magnet 21 .
  • the first yoke 13 and the second yoke 23 may form a magnetic closed circuit according to the magnetic flux formed by the coil 11 and the magnet 21 .
  • the weight 22 is coupled to the magnet 21 or the second yoke 23 along the periphery of the magnet 21 or the second yoke 23 to form a second vibrating part 20 according to the displacement of the magnet 21 . vibration can be amplified.
  • the elastic member 30 may have an outer side coupled to the diaphragm 11 and an inner side coupled to the second vibrating unit 20 to elastically support the second vibrating unit 20 .
  • the elastic member 30 may have a structure that protrudes downward as it goes from the outside to the inside. Accordingly, the outer edge is coupled to the outer side of the lower surface of the diaphragm 11 and the inner center is the second vibrating part 20 . ), for example, may be coupled with the magnet 21 or the second yoke 23 .
  • the elastic member 30 may support the vertical vibration of the second vibrating unit 20 and may amplify the vertical vibration in some cases.
  • the operation according to the above-described structure will be described as follows.
  • the coil 12 forms a changing or alternating magnetic field according to the corresponding electric signal, and the magnetic field formed by the coil 12 and the magnetic field formed by the magnet 21 .
  • An attractive force and a repulsive force are generated between the coil 12 and the magnet 21 by the interaction of .
  • the vertical displacement of the magnet 21 is increased according to the attractive force and repulsive force between the coil 12 and the magnet 21 .
  • the coil 12 is also not constrained to the diaphragm 11 coupled thereto, vertical displacement occurs in the coil 12 as well. Accordingly, the vertical displacement of the magnet 21 induces vertical vibration of the second vibrating unit 20 , and the vertical displacement of the coil 12 causes vertical vibration of the first vibrating unit 10 .
  • the resonant frequencies of the first vibrating unit 10 and the second vibrating unit 20 depend on the mass, structure, material, and the like, respectively.
  • the resonance frequency of the first vibrating unit 10 depends on the mass of the diaphragm 11 and the coil 12 , and the shape, thickness, material, elastic modulus, etc. of the diaphragm 11 , and the second vibrating unit 20 .
  • the resonance frequency of is dependent on the mass of the magnet 21 , the weight 22 , and the like, the elastic modulus of the elastic member 30 , and the like.
  • the resonant frequencies of the first vibrating unit 10 and the second vibrating unit 20 are determined differently, and a desired resonant frequency can be obtained according to the design of each mass, structure, material, and the like.
  • the second vibrating unit 20 can obtain a relatively low resonant frequency by the weight 22 and the elastic member 30 , and the first vibrating unit 10 is mounted on the relatively thin and light diaphragm 11 .
  • a relatively high resonant frequency can be obtained.
  • the resonant frequency for the vibration output of the mobile terminal is appropriate between 100 Hz and 300 Hz
  • the resonant frequency of the second vibrating unit 20 is designed to match this and can be used as a means for the vibration output.
  • the audible frequency ranges from a minimum of 20 Hz to a maximum of 20 kHz
  • the resonant frequency of the first vibrating unit 10 is designed to be relatively high (for example, 1 kHz or more) and can be used as a means for sound output such as a receiver of a portable terminal. .
  • the device is made small enough for miniaturization and slimming of the portable terminal while designing the second vibrating unit 20 to match the appropriate vibration output and resonant frequency, there may be a problem that sufficient sound output cannot be obtained with only the diaphragm 11 . have. Therefore, in the embodiment of the present invention, an additional method for obtaining a sufficient sound output from the vibration of the diaphragm 11 is proposed, and the key of the method is to use a display panel basically provided in a portable terminal as a sound output means.
  • the display panel 40 of the portable terminal may be disposed below the second vibrating unit 20 .
  • the vibration and sound output device may be installed on the inner surface of the display panel 40 inside the portable terminal.
  • a vibration transmitting unit 50 that transmits the vibration of the first vibrating unit 10 to the display panel 40 may be provided.
  • the second vibrating unit 20 vibrates to generate a vibration output, and the coil 12 receives an acoustic signal.
  • the first vibration unit vibrates according to the electrical signal, and the vibration is transmitted to the display panel 40 through the vibration transmitting unit 50 to generate sound output by the display panel 40 .
  • the vibration output by the second vibrating unit 20 and The sound output by the display panel 40 may be simultaneously generated.
  • the vibration transmitting unit 50 includes a first transmitting unit 51 formed to extend from an edge of the diaphragm 11 to the display panel 40 , and a display extending inwardly from a lower edge of the first transmitting unit 51 . It may include a second transfer unit 52 formed to be in close contact with the panel 40 .
  • the edge of the diaphragm 11 and the upper edge of the first transfer unit 51 may be coupled through, for example, welding.
  • the vibration of the diaphragm 11 is transmitted to the display panel 40 through the first transmission unit 51 , or is transmitted to the second transmission unit 52 through the first transmission unit 51 , followed by the second It may be transmitted to the display panel 40 through the transmission unit 52 .
  • the first transmission unit 51 and the second transmission unit 52 may be formed of a relatively thin metal or the like elastic material and structure.
  • the second transfer unit 52 may be attached to the display panel 40 through an adhesive, or a coupling hole 52b may be formed and attached to the display panel 40 through coupling means (not shown) such as screws or rivets. have.
  • a seating portion 52a on which the electrical signal input terminal may be seated may be formed in the second transmission unit 52 on the outside of the first transmission unit 51 .
  • the diaphragm 11 , the first transmission unit 51 , and the second transmission unit 52 may provide an internal space in which the coil 12 , the magnet 21 , the elastic member 30 , and the like are disposed.
  • the diaphragm 11 , the first transfer unit 51 , and the second transfer unit 52 may serve as a case. That is, the diaphragm 11 may serve as an upper case, the first transfer unit 51 may serve as a side case, and the second transfer unit 52 may serve as a lower case.
  • the first transfer unit 51 and the second transfer unit 52 may be separately manufactured and coupled to each other, or may be integrally formed. In the former case, the lower edge of the first transfer unit 51 and the edge of the second transfer unit 52 may be coupled through, for example, welding.
  • the buffer member 60 may be installed on the upper portion of the second transfer unit 52 .
  • the cushioning member 60 may absorb the shock that the second vibrating unit 20 may apply to the second transmitting unit 52 according to the vertical vibration of the second vibrating unit 20 and suppress noise caused therefrom.
  • the elastic member 30 may elastically support the second vibrating unit 20 by having an outer side coupled with the second transmission unit 52 and an inner side with the second vibrating unit 20 .
  • the elastic member 30 may have a structure that protrudes upward as it goes from the outside to the inside, so that the outer edge is coupled to the outer side of the upper surface of the second transmission unit 52 and the inner center is the second truth. It may be coupled with the eastern part 20 , for example the magnet 21 or the second yoke 23 .
  • FIG. 5 shows an example of a state in which the vibration and sound generating apparatus according to an embodiment of the present invention is mounted on a mobile terminal such as a smart phone.
  • the vibration and sound generating apparatus 100 may be installed inside the display panel S in the receiver area of the portable terminal M to utilize the display panel S as a means for sound output.
  • a microphone may be provided on the opposite side of the receiver area.
  • the mobile terminal M does not need an upper bezel, so that most or all of the front area can be used as a screen.
  • the receiver hole is removed, the waterproof and dustproof performance can be dramatically improved, and since both vibration and receiver functions can be provided with one element, the number of parts can be reduced and the size such as the thickness of the portable terminal can be reduced.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an apparatus for generating vibration and sound according to another embodiment of the present invention.
  • the vibration and sound output device may be installed on the inner surface of the display panel 40 , but as shown in FIG. 6 , the frame 70 of the mobile terminal on which the display panel 40 is mounted. ) is disposed between the vibration transmitting unit 50 and the display panel 40 , and a vibration and sound output device may be installed on the inner surface of the frame 70 .
  • the vibration is transmitted to the display panel 40 through the vibration transmitting unit 50 and the frame 70 to be transmitted to the display panel 40 .
  • a sound output may be generated by the Since the material of the frame 70 is generally synthetic resin or metal, which is stronger than the display panel 40, it is preferable that the vibration and sound output device is installed on the inner surface of the frame 70 as in the present embodiment. It may be advantageous in terms of durability than being installed on the surface.
  • the vibration and sound generating device generally has a circular or cylindrical shape, but is not limited thereto and may be formed in various shapes such as a square or a rectangular cylindrical shape. Therefore, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense.
  • the scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 휴대 단말은 진동 및 음향 발생 장치를 포함하고, 상기 진동 및 음향 발생 장치는, 진동판 및 상기 진동판의 하부에 결합되는 코일을 포함하는 제1 진동부; 상기 코일의 하측에 배치되는 자석을 포함하는 제2 진동부; 상기 제2 진동부를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재; 상기 제2 진동부의 하측에 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 제1 진동부의 진동을 상기 디스플레이 패널로 전달하는 진동 전달부를 포함하고, 상기 코일에 인가되는 전기 신호에 따라, 상기 제2 진동부가 진동하여 진동 출력을 발생시키거나, 상기 제1 진동부가 진동하고 그 진동이 상기 진동 전달부를 통해 상기 디스플레이 패널로 전달되어 상기 디스플레이 패널의 진동에 의해 음향 출력을 발생시킨다.

Description

진동 및 음향 발생 장치를 포함하는 휴대 단말
본 발명은 진동 및 음향 발생 장치를 포함하는 휴대 단말에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 태블릿 PC 등의 휴대 단말은 통화 착신 또는 메시지 수신 알림을 위한 진동 뿐만 아니라 사용자의 터치 입력에 대한 피드백을 제공하거나 이벤트 발생, 사용자 어플리케이션과 사용자 간의 상호작용을 위한 다양한 형태의 진동(이른바, 햅틱) 기능을 제공한다.
휴대 단말에는 이러한 진동 기능을 제공하기 위하여 선형 공진 액츄에이터(linear resonant actuator, LRA) 혹은 압전 액츄에이터와 같은 진동 발생 장치가 요구된다.
한편, 음성통화 기능을 제공하는 휴대 단말은 음성통화용 리시버가 필요하므로, 휴대 단말의 상단부에는 리시버가 그 아래 장착될 수 있도록 일정 영역의 상단 베젤이 있어야 하고, 여기에는 리시버 홀이 형성되어야 한다.
최신 스마트폰은 베젤을 최소화하여 전면의 대부분 혹은 모든 영역을 화면으로 사용할 수 있는 이른바 베젤리스(bezel-less)를 지향하고 있다. 그러나 기존의 리시버는 위와 같이 일정 영역의 상단 베젤을 요구하므로 베젤리스의 구현에 걸림돌이 되고 있으며, 게다가 리시버 홀로 인해 일정 수준 이상의 방수·방진 성능을 얻기에 한계가 있다.
또한, 진동 발생 장치와 음성통화용 리시버를 모두 설치하기 위해서는 그만큼의 공간이 필요하므로 휴대 단말의 사이즈나 두께가 커지게 되고 해당 부품 수가 늘어날 수밖에 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휴대 단말에서 진동과 음향을 발생시키는 장치를 단일 장치로 구현함으로써, 휴대 단말의 사이즈를 감소시키고 베젤을 최소화하는데 도움을 주며, 방수·방진에 유리하고 부품 수를 줄일 수 있도록 하는 진동 및 음향 발생 장치를 포함하는 휴대 단말을 제공하는 데 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 휴대 단말은 진동 및 음향 발생 장치를 포함하고, 상기 진동 및 음향 발생 장치는, 진동판 및 상기 진동판의 하부에 결합되는 코일을 포함하는 제1 진동부; 상기 코일의 하측에 배치되는 자석을 포함하는 제2 진동부; 상기 제2 진동부를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재; 상기 제2 진동부의 하측에 배치되는 디스플레이 패널; 및 상기 제1 진동부의 진동을 상기 디스플레이 패널로 전달하는 진동 전달부를 포함하고, 상기 코일에 인가되는 전기 신호에 따라, 상기 제2 진동부가 진동하여 진동 출력을 발생시키거나, 상기 제1 진동부가 진동하고 그 진동이 상기 진동 전달부를 통해 상기 디스플레이 패널로 전달되어 상기 디스플레이 패널의 진동에 의해 음향 출력을 발생시킨다.
상기 진동 및 음향 발생 장치는 상기 휴대 단말의 리시버 기능과 진동 기능을 제공할 수 있다.
상기 휴대 단말에는 리시버 홀이 구비되지 않을 수 있다.
상기 진동 전달부는 상기 진동판의 가장자리로부터 상기 디스플레이 패널로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 진동 전달부는 상기 진동판의 가장자리로부터 상기 디스플레이 패널로 연장되도록 형성되는 제1 전달부 및 상기 제1 전달부의 하부 가장자리로부터 연장되어 상기 디스플레이 패널에 밀착되도록 형성되는 제2 전달부를 포함할 수 있다.
상기 진동판 및 상기 진동 전달부는 상기 코일, 상기 자석, 및 상기 탄성부재가 배치되는 내부 공간을 제공할 수 있다.
상기 제1 진동부는 상기 코일에 의해 형성되는 자속을 집중시키는 제1 요크를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 진동부는 상기 제2 진동부의 진동을 증폭시키는 중량체를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 진동부는 상기 자석에 의해 형성되는 자속을 집중시키는 제2 요크를 더 포함할 수 있다.
상기 휴대 단말은 상기 진동 전달부와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하고, 상기 제1 진동부의 진동이 상기 진동 전달부 및 상기 프레임을 통해 상기 디스플레이 패널로 전달될 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 휴대 단말에서 진동과 음향을 발생시키는 장치를 단일 장치로 구현함으로써, 휴대 단말의 사이즈를 감소시키고 베젤을 최소화하는데 도움을 주며, 방수·방진에 유리하고 부품 수를 줄일 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치가 스마트폰과 같은 휴대 단말에 장착된 모습의 예를 보여준다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에서 상부, 하부, 상측, 하측, 상면, 하면 등은 해당 도면에서의 배치를 기준으로 표현한 것으로, 배치에 따라 그 표현은 반대로 될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 배치에 따라서 상부는 하부로, 하부는 상부로 표현되는 등 반대로 표현될 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 도면들로서, 도 1은 사시도를, 도 2는 도 1의 A-A'의 단면도를, 도 3은 분해사시도를 나타낸다.
본 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치는, 제1 진동부(10), 제2 진동부(20), 탄성 부재(30), 디스플레이 패널(40), 진동 전달부(50)를 포함할 수 있다.
제1 진동부(10)는 진동판(11), 코일(12), 및 제1 요크(13)를 포함할 수 있다.
진동판(11)에는 코일(12) 및/또는 제1 요크(13)가 결합될 수 있도록 그 중심부에 하부로 돌출되는 돌출부(11a)가 형성될 수 있다. 돌출부(11a)는 프레스 또는 딥 드로잉 공법 등을 사용하여 형성될 수 있다. 다만 코일(12) 및/또는 제1 요크(13)가 결합될 수 있는 구조이면 돌출부(11a)는 다른 형태로 형성될 수 있고, 돌출부(11a) 대신에 다른 결합 구조 또는 결합 수단(가령, 접착제 등)이 활용될 수도 있다.
진동판(11)은 그 가장자리가 후술할 진동 전달부(50)와 연결될 뿐 다른 요소에 장착되거나 밀착되지 않는 등 구속되지 않은 상태로 배치된다. 따라서 진동판(11)은 코일(12)의 변위에 대응하여 진동할 수 있다.
코일(12)은 진동 또는 음향(경우에 따라서는 음향과 진동을 동시에)의 발생을 위한 전기 신호가 인가되는 것으로, 진동판(11)의 하부에 결합되며, 예를 들어 진동판(11)의 돌출부(11a)에 결합될 수 있다.
제1 요크(13)는 코일(12)의 하측에 배치되어 코일(12)에 의해 형성되는 자속을 집중시키며, 예를 들어 진동판(11)의 돌출부(11a)에 결합되거나 코일(12)의 하부에 부착될 수 있다.
제2 진동부(20)는 자석(21), 제2 요크(23), 및 중량체(22)를 포함할 수 있다.
자석(21)은 코일(11)의 하측에 코일(11)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 자석(21)의 내경이 코일(11)의 외경보다 크게 형성되어 자석(21)이 코일(11)의 둘레를 따라 배치되나, 이와 반대로 코일의 내경이 자석의 외경보다 크게 형성되어 코일이 자석의 둘레를 따라 배치되도록 구현될 수도 있다. 실시예에 따라서는, 자석(21)은 둘 이상의 자석으로 구성될 수도 있다.
제2 요크(23)는 자석(21)의 주변에(예컨대 그 둘레를 따라) 배치되어 자석(21)에 의해 형성되는 자속을 집중시킬 수 있다. 상기 제1 요크(13)와 제2 요크(23)는 코일(11)과 자석(21)에 의해 형성되는 자속에 따른 자기 폐회로를 형성할 수 있다.
중량체(22)는 자석(21) 또는 제2 요크(23)의 둘레를 따라 자석(21) 또는 제2 요크(23)와 결합되어 자석(21)의 변위에 따른 제2 진동부(20)의 진동을 증폭시킬 수 있다.
탄성 부재(30)는 외측이 진동판(11)과 결합되고 내측이 제2 진동부(20)와 결합되어 제2 진동부(20)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 예를 들어 탄성 부재(30)는 외측에서 내측으로 들어갈수록 하측 방향으로 돌출된 구조를 가질 수 있으며, 그에 따라 외측 가장자리는 진동판(11)의 하면 바깥쪽에 결합되고 내측 중심부는 제2 진동부(20), 예컨대 자석(21) 또는 제2 요크(23)와 결합될 수 있다. 탄성 부재(30)는 제2 진동부(20)의 상하 진동을 지지하고 경우에 따라서는 상하 진동을 증폭시킬 수 있다.
우선 상기된 구조에 따른 동작을 설명하면 다음과 같다. 코일(12)에 변화 혹은 교번하는 전기 신호가 인가되면 코일(12)은 해당 전기 신호에 따라 변화 혹은 교번하는 자계를 형성하고, 코일(12)이 형성하는 자계와 자석(21)이 형성하는 자계의 상호 작용에 의해 코일(12)과 자석(21) 간에는 인력과 척력이 발생하게 된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 자석(21)은 탄성 부재(30)에 지지되어 있을 뿐 구속되어 있지 않으므로 코일(12)과 자석(21) 간의 인력과 척력에 따라 자석(21)의 상하 변위가 발생하고, 코일(12) 역시 그에 결합된 진동판(11)은 구속되어 있지 않으므로 코일(12)에도 상하 변위가 발생한다. 따라서 자석(21)의 상하 변위는 제2 진동부(20)의 상하 진동을 유발하고, 코일(12)의 상하 변위는 제1 진동부(10)의 상하 진동을 유발한다.
제1 진동부(10)와 제2 진동부(20)의 공진 주파수는 각각의 질량, 구조, 재질 등에 의존한다. 예컨대, 제1 진동부(10)의 공진 주파수는 진동판(11), 코일(12) 등의 질량, 진동판(11)의 형상, 두께, 재질, 탄성계수 등에 의존하고, 제2 진동부(20)의 공진 주파수는 자석(21), 중량체(22) 등의 질량, 탄성 부재(30)의 탄성계수 등에 의존한다. 따라서 제1 진동부(10)와 제2 진동부(20)는 공진 주파수가 다르게 결정되며, 각각의 질량, 구조, 재질 등의 설계에 따라 원하는 공진 주파수를 얻을 수 있다. 전형적으로, 제2 진동부(20)는 중량체(22)와 탄성 부재(30)에 의해 상대적으로 낮은 공진 주파수를 얻을 수 있고, 제1 진동부(10)는 비교적 얇고 가벼운 진동판(11)에 의해 상대적으로 높은 공진 주파수를 얻을 수 있다.
일반적으로 휴대 단말의 진동 출력을 위한 공진 주파수는 100Hz에서 300Hz 사이가 적절하므로, 제2 진동부(20)의 공진 주파수는 여기에 맞도록 설계되어 진동 출력을 위한 수단으로 활용될 수 있다. 한편, 가청 주파수는 최저 20Hz에서 최고 20kHz에까지 미치므로, 제1 진동부(10)의 공진 주파수는 비교적 높게 설계되어(예컨대 1kHz 이상) 휴대 단말의 리시버 등과 같은 음향 출력을 위한 수단으로 활용될 수 있다.
그러나 제2 진동부(20)를 적절한 진동 출력과 공진 주파수에 맞게 설계하면서 휴대 단말의 소형화, 슬림화를 위해 소자를 충분히 작게 구현할 경우, 진동판(11)만으로는 충분한 음향 출력을 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 진동판(11)의 진동으로부터 충분한 음향 출력을 얻기 위한 추가적인 방안을 제시하며, 그 방안의 핵심은 휴대 단말에 기본적으로 구비되는 디스플레이 패널을 음향 출력 수단으로 활용하는 것이다.
도 2를 참조하면, 제2 진동부(20)의 하측에는 휴대 단말의 디스플레이 패널(40)이 배치될 수 있다. 다시 말하면, 휴대 단말 내부의 디스플레이 패널(40) 안쪽 면에 진동 및 음향 출력 장치가 설치될 수 있다. 그리고 제1 진동부(10)의 진동을 디스플레이 패널(40)로 전달하는 진동 전달부(50)가 구비될 수 있다.
그러면 제1 진동부(10)에 의해 음향 출력에 해당하는 진동이 발생할 경우 그 진동이 진동 전달부(50)를 통해 디스플레이 패널(40)로 전달되어 디스플레이 패널(40)에 의해 음향 출력이 발생될 수 있다. 따라서 제1 진동부(10)에 의해 발생되는 음향 출력이 미약하더라도 디스플레이 패널(40)에 의해 충분한 음향 출력이 얻어지므로 리시버 기능을 충분히 달성할 수 있고, 음향 출력을 외부로 송출하기 위한 홀은 필요 없게 된다.
따라서, 코일(12)에 제2 진동부(20)의 공진 주파수에 상응하는 전기 신호가 인가될 경우 제2 진동부(20)가 진동하여 진동 출력이 발생되고, 코일(12)에 음향 신호에 해당하는 전기 신호가 인가될 경우 해당 전기 신호에 따라 제1 진동부가 진동하고 그 진동이 진동 전달부(50)를 통해 디스플레이 패널(40)로 전달되어 디스플레이 패널(40)에 의해 음향 출력이 발생할 수 있다. 필요에 따라서, 제2 진동부(20)의 공진 주파수에 상응하는 전기 신호와 음향 신호에 해당하는 전기 신호를 함께 코일(12)에 인가할 경우, 제2 진동부(20)에 의한 진동 출력과 디스플레이 패널(40)에 의한 음향 출력을 동시에 발생시킬 수도 있다.
진동 전달부(50)는 진동판(11)의 가장자리로부터 상기 디스플레이 패널(40)로 연장되도록 형성되는 제1 전달부(51)와, 제1 전달부(51)의 하부 가장자리로부터 내측으로 연장되어 디스플레이 패널(40)에 밀착되도록 형성되는 제2 전달부(52)를 포함할 수 있다. 진동판(11)의 가장자리와 제1 전달부(51)의 상부 가장자리는 예컨대 용접을 통해 결합될 수 있다. 이 경우 진동판(11)의 진동은, 제1 전달부(51)를 통해 디스플레이 패널(40)로 전달되거나, 제1 전달부(51)를 통해 제2 전달부(52)로 전달되고 이어서 제2 전달부(52)를 통해 디스플레이 패널(40)로 전달될 수 있다. 진동의 원활한 전달을 위해, 제1 전달부(51)와 제2 전달부(52)는 비교적 얇은 금속 등 탄성력 있는 재질 및 구조로 형성될 수 있다.
제2 전달부(52)는 접착제를 통해 디스플레이 패널(40)에 부착되거나, 결합홀(52b)이 형성되어 나사나 리벳과 같은 결합 수단(미도시)을 통해 디스플레이 패널(40)에 부착될 수 있다. 또한 제2 전달부(52)에는 제1 전달부(51)의 외측으로 전기 신호 입력 단자가 안착될 수 있는 안착부(52a)가 형성될 수 있다.
한편, 진동판(11), 제1 전달부(51), 제2 전달부(52)는 코일(12), 자석(21), 탄성부재(30) 등이 배치되는 내부 공간을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 진동판(11), 제1 전달부(51), 제2 전달부(52)는 케이스 역할을 할 수 있다. 즉, 진동판(11)은 상부 케이스 역할을, 제1 전달부(51)는 측부 케이스 역할을, 제2 전달부(52)는 하부 케이스 역할을 할 수 있다. 제1 전달부(51)와 제2 전달부(52)는 별도로 제작되어 서로 결합될 수도 있고, 일체형으로 형성될 수도 있다. 전자의 경우, 제1 전달부(51)의 하부 가장자리와 제2 전달부(52)의 가장자리는 예컨대 용접을 통해 결합될 수 있다.
또한, 제2 전달부(52)의 상부에는 완충 부재(60)가 설치될 수 있다. 완충 부재(60)는 제2 진동부(20)의 상하 진동에 따라 제2 진동부(20)가 제2 전달부(52)에 가할 수 있는 충격을 흡수하고 그로 인한 소음을 억제할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 단면도를 나타낸다. 전술한 실시예와의 주된 차이점은 탄성 부재(30)에 있다. 본 실시예에서, 탄성 부재(30)는 외측이 제2 전달부(52)와 결합되고 내측이 제2 진동부(20)와 결합되어 제2 진동부(20)를 탄성적으로 지지할 수 있다. 예를 들어 탄성 부재(30)는 외측에서 내측으로 들어갈수록 상측 방향으로 돌출된 구조를 가질 수 있으며, 그에 따라 외측 가장자리는 제2 전달부(52)의 상면 바깥쪽에 결합되고 내측 중심부는 제2 진동부(20), 예컨대 자석(21) 또는 제2 요크(23)와 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치가 스마트폰과 같은 휴대 단말에 장착된 모습의 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 진동 및 음향 발생 장치(100)는 휴대 단말(M)의 리시버 영역에서 디스플레이 패널(S)의 안쪽에 설치되어 디스플레이 패널(S)을 음향 출력을 위한 수단으로 활용할 수 있다. 리시버 영역의 반대편에는 마이크가 구비될 수 있다.
따라서 도시된 바와 같이 휴대 단말(M)은 상단 베젤이 필요 없게 되어 전면의 대부분 혹은 모든 영역을 화면으로 사용할 수 있다. 또한, 리시버 홀이 제거되므로 방수·방진 성능을 획기적으로 개선할 수 있으며, 하나의 소자로 진동과 리시버 기능을 모두 제공할 수 있어 부품 수가 줄어들고 휴대 단말의 두께 등 사이즈가 감소될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치의 단면도이다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 진동 및 음향 출력 장치가 디스플레이 패널(40) 안쪽 면에 설치될 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널(40)이 안착되는 휴대 단말의 프레임(70)이 진동 전달부(50)와 디스플레이 패널(40) 사이에 배치되어, 진동 및 음향 출력 장치가 프레임(70) 안쪽 면에 설치될 수도 있다. 이 경우 제1 진동부(10)에 의해 음향 출력에 해당하는 진동이 발생할 경우 그 진동이 진동 전달부(50) 및 프레임(70)을 통해 디스플레이 패널(40)로 전달되어 디스플레이 패널(40)에 의해 음향 출력이 발생될 수 있다. 프레임(70)의 재질은 통상 합성수지 또는 금속으로서 디스플레이 패널(40)보다 내구성이 강하므로, 본 실시예와 같이 진동 및 음향 출력 장치가 프레임(70) 안쪽 면에 설치되는 것이 디스플레이 패널(40) 안쪽 면에 설치되는 것보다 내구성 측면에서 유리할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이를테면, 본 발명의 실시예에 따른 진동 및 음향 발생 장치는 대체로 구성요소들이 원형 또는 원통 형상으로 이루어져 있으나, 이에 한정되지 않고 사각형 또는 사각형통 형상 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 휴대 단말에 있어서,
    상기 휴대 단말은 진동 및 음향 발생 장치를 포함하고,
    상기 진동 및 음향 발생 장치는,
    진동판 및 상기 진동판의 하부에 결합되는 코일을 포함하는 제1 진동부;
    상기 코일의 하측에 배치되는 자석을 포함하는 제2 진동부;
    상기 제2 진동부를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재;
    상기 제2 진동부의 하측에 배치되는 디스플레이 패널; 및
    상기 제1 진동부의 진동을 상기 디스플레이 패널로 전달하는 진동 전달부를 포함하고,
    상기 코일에 인가되는 전기 신호에 따라, 상기 제2 진동부가 진동하여 진동 출력을 발생시키거나, 상기 제1 진동부가 진동하고 그 진동이 상기 진동 전달부를 통해 상기 디스플레이 패널로 전달되어 상기 디스플레이 패널의 진동에 의해 음향 출력을 발생시키는 휴대 단말.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 및 음향 발생 장치는 상기 휴대 단말의 리시버 기능과 진동 기능을 제공하는 휴대 단말.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 휴대 단말에는 리시버 홀이 구비되지 않는 휴대 단말.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동 전달부는 상기 진동판의 가장자리로부터 상기 디스플레이 패널로 연장되도록 형성되는 휴대 단말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동 전달부는 상기 진동판의 가장자리로부터 상기 디스플레이 패널로 연장되도록 형성되는 제1 전달부 및 상기 제1 전달부의 하부 가장자리로부터 연장되어 상기 디스플레이 패널에 밀착되도록 형성되는 제2 전달부를 포함하는 휴대 단말.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 진동판 및 상기 진동 전달부는 상기 코일, 상기 자석, 및 상기 탄성부재가 배치되는 내부 공간을 제공하는 휴대 단말.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 진동부는 상기 코일에 의해 형성되는 자속을 집중시키는 제1 요크를 더 포함하는 휴대 단말.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 진동부는 상기 제2 진동부의 진동을 증폭시키는 중량체를 더 포함하는 휴대 단말.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 진동부는 상기 자석에 의해 형성되는 자속을 집중시키는 제2 요크를 더 포함하는 휴대 단말.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진동 전달부와 상기 디스플레이 패널 사이에 배치되는 프레임을 더 포함하고,
    상기 제1 진동부의 진동이 상기 진동 전달부 및 상기 프레임을 통해 상기 디스플레이 패널로 전달되는 휴대 단말.
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