KR102410162B1 - Flexible piezoelectric speaker and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플렉서블 압전스피커와 관련된다. 본 발명은 실시예로, 압전특성을 가지고 일방향으로 길게 연장되도록 이루어지는 압전물질 및 탄성을 갖는 소재로 이루어지고 상기 압전물질과 이웃하여 나란하게 연장되며 상기 압전물질과 결합하는 복합재료를 포함하고, 상기 압전물질과 상기 복합재료가 번갈아 가며 결합되어 이루어지는 플렉서블 압전스피커를 제시한다.The present invention relates to a flexible piezoelectric speaker. In an embodiment, the present invention includes a piezoelectric material made of a piezoelectric material and a material having elasticity to extend long in one direction with piezoelectric properties, extending adjacent to the piezoelectric material and extending in parallel with the piezoelectric material, and comprising a composite material coupled to the piezoelectric material, A flexible piezoelectric speaker is provided in which a piezoelectric material and the composite material are alternately combined.
Description
본 발명은 압전스피커에 관한 것으로서 상세하게는 휘어짐이 가능한 플렉서블 압전스피커 및 이의 제조방법과 관련된다.The present invention relates to a piezoelectric speaker, and more particularly, to a flexible piezoelectric speaker capable of being bent and a method for manufacturing the same.
일반적으로 압전소자는 진동이 가해졌을 때 전압이 발생하고, 전압이 가해졌을 때 기계적인 변형이 일어나는 소자로서 기계적인 진동에너지를 전기에너지로, 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 상호 변환이 가능하며 변환효율이 매우 높은 소자로 알려져 있다.In general, a piezoelectric element generates voltage when vibration is applied, and mechanical deformation occurs when voltage is applied. Mechanical vibration energy can be converted into electrical energy and electrical energy into mechanical vibration energy can be converted and converted. It is known as a device with very high efficiency.
이에 따라 압전소자는, 진동을 전기적인 에너지로 변환할 수 있는 원리를 이용하여 가속도센서 등으로 이용되거나 전기적인 에너지를 가청영역의 소리로 상호 변환할 수 있는 원리를 이용하여 레코드 디스크의 픽 업, 마이크로 폰, 스피커, 버저 등의 소자로 이용된다.Accordingly, the piezoelectric element can be used as an accelerometer using the principle of converting vibration into electrical energy, or by using the principle of converting electrical energy into sound in the audible region, pick-up, It is used as a device such as a microphone, speaker, and buzzer.
최근에는, 전자 기기의 슬림화 및 박형화와 휴대성에 대한 수요자의 요구가 증가하고 있다. 이에 따라, 스마트폰이나 박형 디스플레이 장치, 휴대용 컴퓨터, 자동차의 오디오 등에 적용하는 스피커 또한 그 크기나 두께가 소형화될 것이 요구되고 있다.In recent years, demand from consumers for slimming, thinning, and portability of electronic devices is increasing. Accordingly, the size or thickness of a speaker applied to a smart phone, a thin display device, a portable computer, and an audio device of a car is also required to be miniaturized.
이를 만족시키기 위해서, 기존의 보이스 코일 모터형 스피커에 비해 얇고 가벼우며 소비전력이 적고 응답속도가 상대적으로 우수한 압전스피커를 채용하는 경향이 커지고 있다.In order to satisfy this, there is a growing tendency to adopt a piezoelectric speaker that is thinner and lighter than a conventional voice coil motor type speaker, consumes less power, and has a relatively good response speed.
한편 플렉서블 TV나 자동차와 같은 경우 압전스피커를 장착하기 위한 위치나 공간이 굴곡진 형태를 가질 수 있다. 이에 따라 이러한 굴곡진 위치나 공간에도 적용이 가능하면서 우수한 음압특성을 가지는 압전스피커가 요구된다.On the other hand, in the case of a flexible TV or automobile, a location or space for mounting a piezoelectric speaker may have a curved shape. Accordingly, there is a need for a piezoelectric speaker that can be applied to such a curved position or space and has excellent sound pressure characteristics.
본 발명은 압전특성을 가지는 압전물질과 탄성을 갖는 복합재료를 교대로 배치하여 휘어짐이 가능하도록 하며 우수한 음압특성을 갖는 플렉서블 압전스피커를 제시한다. 또한 이러한 플렉서블 압전스피커를 제조하는 방법을 제시한다.The present invention provides a flexible piezoelectric speaker having a piezoelectric material having a piezoelectric characteristic and a composite material having elasticity by alternately disposing it to enable bending and having an excellent sound pressure characteristic. Also, a method for manufacturing such a flexible piezoelectric speaker is presented.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. In addition, the detailed object of the present invention will be clearly grasped and understood by experts or researchers in the technical field through the detailed contents described below.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 압전특성을 가지고 일방향으로 길게 연장되도록 이루어지는 압전물질 및 탄성을 갖는 소재로 이루어지고 상기 압전물질과 이웃하여 나란하게 연장되며 상기 압전물질과 결합하는 복합재료를 포함하고, 상기 압전물질과 상기 복합재료가 번갈아 가며 결합되어 이루어지는 플렉서블 압전스피커를 제시한다.In order to solve the above problems, the present invention is made of a piezoelectric material and a material having elasticity that are made to extend in one direction long in one direction with piezoelectric properties, extend in parallel with the piezoelectric material, and combine with the piezoelectric material Provided is a flexible piezoelectric speaker comprising a material, wherein the piezoelectric material and the composite material are alternately combined.
여기에서 상기 압전물질과 상기 복합재료는 50~300㎛ 두께로 얇게 가공된 것일 수 있다.Here, the piezoelectric material and the composite material may be thinly processed to a thickness of 50 to 300 μm.
또한 상기 압전물질의 폭은 5~10mm이고, 상기 복합재료의 폭은 0.1~0.5mm일 수 있다.In addition, the width of the piezoelectric material may be 5 to 10 mm, and the width of the composite material may be 0.1 to 0.5 mm.
한편 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 일방으로 길게 연장된 형상의 압전물질과 탄성을 가지는 복합재료을 접합하면서 교대로 배치하는 제1단계, 상기 제1단계에서 얻어진 압전물질과 복합재료의 혼합체의 상면과 하면에 전극을 형성하는 제2단계 및 상기 제2단계에서 얻어진 전극이 형성된 복합체의 전극 위에 보호필름을 접합하는 제3단계를 포함하는 압전스피커 제조방법을 제시한다.On the other hand, in order to solve the above problem, the present invention is an embodiment, in the first step of alternately arranging a piezoelectric material having a shape extending in one direction and a composite material having elasticity while bonding, the piezoelectric material and the composite material obtained in the first step A method for manufacturing a piezoelectric speaker comprising a second step of forming electrodes on the upper and lower surfaces of a mixture of
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커는, 우수한 음압특성을 갖는 동시에 휘어짐이 가능하여 굴곡진 위치나 공간에도 적용이 가능하고 특히 근래에 다변화하는 플렉서블 전자기기나 웨어러블 전자기기에 적용이 가능하다.The flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention has excellent sound pressure characteristics and can be bent at the same time, so it can be applied to a curved position or space, and in particular, it can be applied to flexible electronic devices or wearable electronic devices that have been diversified in recent years.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다. Other effects of the present invention will be clearly understood and understood by an expert or researcher in the art through the specific details described below, or during the course of carrying out the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커를 나타내는 측면도.
도 2는 도 1의 플렉서블 압전스피커에서 상부의 보호필름을 제거한 상태를 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 압전스피커의 주파수에 대한 음압 변화를 나타내는 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복합재료를 적용한 플렉서블 압전스피커의 휨 정도를 측정하는 과정을 나타내는 도면.1 is a side view showing a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a plan view showing a state in which the upper protective film is removed from the flexible piezoelectric speaker of FIG. 1;
3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are graphs showing the change in sound pressure with respect to the frequency of the piezoelectric speaker according to the embodiment of the present invention.
6 is a view showing a process of measuring the degree of bending of a flexible piezoelectric speaker to which a composite material according to an embodiment of the present invention is applied.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in relation to the accompanying drawings, whereby those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. will be able Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.Hereinafter, a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same and similar reference numerals are assigned to the same and similar components in different embodiments, and the description is replaced with the first description.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커는, 압전특성을 가지고 일방향으로 길게 연장되는 형태로 이루어지는 압전물질과 탄성을 갖는 소재로 이루어지고 상술한 압전물질과 이웃하여 나란하게 연장되면서 압전물질의 측면과 결합하는 복합재료를 포함한다. 또한 이러한 압전물질과 복합재료가 번갈아 가며 결합되는 형태로 이루어진다.The flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention is made of a piezoelectric material having a piezoelectric characteristic and extending in one direction long in one direction, and a material having elasticity, and extending next to the above-mentioned piezoelectric material in parallel with the side surface of the piezoelectric material and Composite materials are included. In addition, the piezoelectric material and the composite material are alternately combined.
이와 같이 압전물질과 복합재료가 번갈아 가며 나란히 배열되어 굽힘이 가능한 특성을 갖는다. 또한 기존 압전스피커에 대비하여 음압특성에는 차이가 없거나 그 이상이어서 우수한 음압특성을 가진다.In this way, the piezoelectric material and the composite material are alternately arranged side by side to have the property of being bendable. In addition, compared to the existing piezoelectric speaker, there is no difference in sound pressure characteristics or more, so it has excellent sound pressure characteristics.
이하 본 발명의 실시예에 따른 압전스피커의 각 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, each configuration of the piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커를 나타내는 측면도이고, 도 2는 이러한 플렉서블 압전스피커에서 상부의 보호필름을 제거한 상태를 나타내는 평면도이다.1 is a side view showing a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a state in which the upper protective film is removed from the flexible piezoelectric speaker.
일반적으로 압전소자는 복수의 압전물질이 서로 위아래로 겹쳐 있고 겹쳐진 압전물질의 윗면, 아랫면, 그리고 사이면에 전극 패턴들이 배치되는 형태를 가진다. 하지만, 본 발명의 플렉서블 압전스피커는 압전소자가 단층으로 이루어지고 긴 막대 형상의 압전물질과 복합재료가 번갈아 가며 배치되는 형태를 가진다.In general, a piezoelectric element has a shape in which a plurality of piezoelectric materials are stacked on top of each other, and electrode patterns are disposed on top, bottom, and interlayers of the overlapping piezoelectric materials. However, the flexible piezoelectric speaker of the present invention has a form in which a piezoelectric element is made of a single layer and a long rod-shaped piezoelectric material and a composite material are alternately arranged.
압전물질은 압전 현상을 일으킬 수 있는 물질로서 일반적으로 PZT계 압전물질을 사용할 수 있고, PZT계 압전물질로서는 제조가 용이하고 가격이 경제적인 PZT계 압전세라믹을 사용할 수 있다.The piezoelectric material is a material capable of causing a piezoelectric phenomenon, and in general, a PZT-based piezoelectric material may be used. As the PZT-based piezoelectric material, a PZT-based piezoelectric ceramic that is easy to manufacture and has an economical price may be used.
압전물질은 폭을 5~10mm로 하고 길이는 제작하고자 하는 압전스피커의 일측 방향의 길이와 같도록 하여 구성할 수 있다. 압전물질의 두께는 50~300㎛로 얇게 하고 100~200㎛인 것이 바람직하다.The piezoelectric material may have a width of 5 to 10 mm and a length equal to the length in one direction of the piezoelectric speaker to be manufactured. The thickness of the piezoelectric material is preferably 50 to 300 μm, and 100 to 200 μm.
복합재료는 압전스피커가 잘 휘어질 수 있는 성질을 갖도록 하는 기능을 한다. 이를 위해 탄성을 가지는 실리콘, 에폭시, 우레탄 등의 탄성을 가지는 고분자화합물이 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.The composite material functions to make the piezoelectric speaker flexible enough. For this purpose, elastic polymer compounds such as silicone, epoxy, urethane, etc. having elasticity may be used alone or in combination.
복합재료는 폭을 0.1~0.5mm로 하고 길이는 압전물질과 동일하게 하여 압전물질과 이웃하여 접합된다. 또한 복합재료의 두께는 압전물질과 동일하게 50~300㎛로 얇게 하고 100~200㎛인 것이 바람직하다.The composite material has a width of 0.1 to 0.5 mm and the length is the same as that of the piezoelectric material, and is adjacent to the piezoelectric material. In addition, the thickness of the composite material is preferably made as thin as 50 to 300 μm and 100 to 200 μm in the same manner as the piezoelectric material.
이와 같이 압전스피커의 휘어짐을 구현하기 위해 압전물질과 복합재료를 일측 방향으로 나란히 배열하고, 압전물질과 복합재료를 50~300㎛ 수준으로 얇게 가공함으로써 압전스피커가 더 쉽게 휘어질 수 있도록 유지하면서 얇은 재료에 의한 전기용량(Capacitance)의 상승으로 음압 상승의 효과를 볼 수 있다.In order to realize the bending of the piezoelectric speaker as described above, the piezoelectric material and the composite material are arranged side by side in one direction, and the piezoelectric material and the composite material are processed as thin as 50~300㎛ level, so that the piezoelectric speaker can be bent more easily while maintaining a thin film. The effect of increasing the sound pressure can be seen by the increase of the capacitance by the material.
전극은 압전물질과 복합재료로 이루어진 압전소자에 전기를 공급하는 통로의 역할을 하는 것으로서, 스크린프린팅이나 스퍼터링을 이용하여 형성할 수 있다. 스퍼터링을 이용하는 경우 Au, Ag, Pt, ITO 타겟 등을 사용하여 형성할 수 있고, 스크린프린팅을 이용하는 경우 Ag, AgC(Ag와 C 혼합), Au, C, Pt 페이스트 등을 사용하여 형성할 수 있다. 전극은 압전물질과 복합재료로 이루어진 압전소자의 양면에 형성된다. 전극의 두께는 휘어짐을 용이하게 하기 위해 3~7㎛로 하는 것이 바람직하다.The electrode serves as a passage for supplying electricity to a piezoelectric element made of a piezoelectric material and a composite material, and may be formed using screen printing or sputtering. When sputtering is used, it can be formed using Au, Ag, Pt, ITO target, etc., and when screen printing is used, Ag, AgC (Ag and C mixture), Au, C, Pt paste, etc. can be used to form. . Electrodes are formed on both sides of a piezoelectric element made of a piezoelectric material and a composite material. The thickness of the electrode is preferably 3 to 7 µm in order to facilitate bending.
한편 필름은 전극과 압전소자를 보호하기 위하여 전극 바깥쪽에 부착되고 보호필름으로서의 역할을 한다. 여기에서 필름으로는 PI, PET, PVC, PP, PA 등의 합성 수지 필름을 사용할 수 있다.On the other hand, the film is attached to the outside of the electrode to protect the electrode and the piezoelectric element and serves as a protective film. Here, as the film, a synthetic resin film such as PI, PET, PVC, PP, or PA may be used.
이하의 설명은 본 발명의 실시예에 따른 압전스피커의 제조방법에 대한 것이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커의 제조방법을 나타내는 순서도이다.The following description relates to a method of manufacturing a piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커의 제조방법은, 압전물질과 복합재료을 교대로 배치하는 제1단계(S1), 전극을 형성하는 제2단계(S2) 및 보호필름을 접합하는 제3단계(S3)를 포함한다.A method of manufacturing a flexible piezoelectric speaker according to an embodiment of the present invention includes a first step (S1) of alternately disposing a piezoelectric material and a composite material, a second step (S2) of forming an electrode, and a third step of bonding a protective film (S3) is included.
제1단계에서는, 일방으로 길게 연장된 형상의 압전물질과 탄성을 가지는 복합재료을 접합하면서 교대로 배치한다. 압전물질과 복합재료는 접착제에 의해 접합될 수 있다.In the first step, a piezoelectric material having a shape extending in one direction and a composite material having elasticity are alternately disposed while bonding. The piezoelectric material and the composite material can be joined by an adhesive.
여기에서 압전물질은 일반적으로 알려진 것을 사용할 수 있다. 대표적으로 PbO, ZrO2 및 TiO2 조성으로 구성된 PZT계 압전세라믹을 사용할 수 있다. 한편 복합재료로서는 실리콘, 에폭시, 우레탄 등을 사용할 수 있다.Here, a generally known piezoelectric material may be used. Typically, a PZT-based piezoelectric ceramic having a composition of PbO, ZrO 2 and TiO 2 may be used. On the other hand, as a composite material, silicone, epoxy, urethane, etc. can be used.
압전물질과 복합재료의 두께는 50~300㎛로 하여 준비하고, 압전물질의 폭은 5~10mm로, 복합재료의 폭은 0.1~0.5mm로 하여 준비한다.The thickness of the piezoelectric material and the composite material is 50~300㎛, the width of the piezoelectric material is 5~10mm, and the width of the composite material is 0.1~0.5mm.
제2단계에서는, 제1단계에서 얻어진 압전물질과 복합재료의 혼합체의 상면과 하면에 전극을 형성한다.In the second step, electrodes are formed on the upper and lower surfaces of the mixture of the piezoelectric material and the composite material obtained in the first step.
도면을 참조하면 전극은 사각형의 형상을 가지면 압전소자를 이루는 압전물질과 복합재료의 전체적인 영역에 걸쳐 형성된다. 전극은 스크린프린팅이나 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다.Referring to the drawings, if the electrode has a rectangular shape, it is formed over the entire area of the piezoelectric material and the composite material constituting the piezoelectric element. The electrode can be formed by screen printing or sputtering.
스크린프린팅법을 이용하여 전극을 형성하는 경우 제2단계는 전극 페이스트를 준비하는 단계, 압전소자의 상부 표면에 페이스트를 도포하는 단계, 압전소자를 건조하는 단계, 압전소자의 하부 표면에 페이스트를 도포하는 단계를 포함할 수 있다.When forming an electrode using the screen printing method, the second step is preparing an electrode paste, applying the paste to the upper surface of the piezoelectric element, drying the piezoelectric element, and applying the paste to the lower surface of the piezoelectric element may include the step of
전극 페이스트를 준비하는 단계에서는 Ag, AgC, Au, C, Pt 페이스트 중 어느 하나를 준비한다.In the step of preparing the electrode paste, any one of Ag, AgC, Au, C, and Pt pastes is prepared.
압전소자의 상부 표면에 페이스트를 도포하는 단계에서는, 압전물질과 복합재료의 복합체로 이루어진 압전소자의 상부 표면에 준비된 페이스트를 도포한다. 도포는 스크린프린팅법을 이용하여 수행한다. 이 과정을 통해 압전세라믹의 상부 표면에 3~7㎛ 두께의 전극을 형성할 수 있다.In the step of applying the paste to the upper surface of the piezoelectric element, the prepared paste is applied to the upper surface of the piezoelectric element made of a composite of a piezoelectric material and a composite material. Application is performed using a screen printing method. Through this process, an electrode with a thickness of 3 to 7 μm can be formed on the upper surface of the piezoelectric ceramic.
압전소자를 건조하는 단계에서는 위의 단계에 따라 상부 표면에 페이스트가 도포된 압전소자를 건조한다. 이와 같이 압전소자를 건조함으로써 페이스트가 유동하지 않도록 고정하고 하부 표면에 전극을 형성할 수 있다. 건조는 상부 표면에 열풍을 부는 방법으로 수행할 수 있으며 상부표면에 100-200℃의 열풍을 30분 내외의 시간 동안 불어 전극을 건조할 수 있다.In the step of drying the piezoelectric element, the piezoelectric element having the paste applied on the upper surface is dried according to the above steps. By drying the piezoelectric element in this way, it is possible to fix the paste so that it does not flow and form an electrode on the lower surface. Drying can be performed by blowing hot air on the upper surface, and the electrode can be dried by blowing hot air of 100-200°C on the upper surface for about 30 minutes.
압전소자의 하부 표면에 페이스트를 도포하는 단계에서는 위와 같이 건조된 압전소자의 하부 표면에 준비된 페이스트를 도포한다. 하부 표면의 도포는 상부 표면과 마찬가지로 스크린프린팅법을 이용하여 수행할 수 있고 하부 표면에도 3-7㎛ 두께의 전극을 제작할 수 있다.In the step of applying the paste to the lower surface of the piezoelectric element, the paste prepared as above is applied to the lower surface of the dried piezoelectric element. The application of the lower surface can be performed using a screen printing method like the upper surface, and electrodes with a thickness of 3-7 μm can be manufactured on the lower surface as well.
제3단계에서는, 제2단계에서 얻어진 전극이 형성된 압전소자의 전극 위에 보호필름을 접합한다. PI, PET, PVC, PP, PA 등의 합성 수지 필름을 전극 위에 접착함으로써 압전스피커의 내구성을 향상시킬 수 있다.In the third step, the protective film is bonded on the electrode of the piezoelectric element on which the electrode obtained in the second step is formed. The durability of the piezoelectric speaker can be improved by bonding a synthetic resin film such as PI, PET, PVC, PP, or PA on the electrode.
다음으로 본 발명의 압전세라믹의 전극 형성 방법의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Next, an embodiment of the method for forming an electrode of a piezoelectric ceramic of the present invention will be described in detail. The following examples are merely illustrative of one aspect of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[실시예 1] [Example 1]
압전물질을 120mm x 120mm의 크기로 하고 두께를 150㎛로 하여 준비하였다. 압전물질의 양 면에 Ag 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PET로 보호 필름을 덮어 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric material was prepared with a size of 120 mm x 120 mm and a thickness of 150 μm. Ag paste was applied to both sides of the piezoelectric material in a thickness of 5 μm to form an electrode to manufacture a piezoelectric device, and a protective film was covered with PET on both sides of the electrode to complete a piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
[실시예 2] [Example 2]
압전물질을 120mm x 120mm의 크기로 하고 두께를 180㎛로 하여 준비하였다.압전물질의 양 면에 Ag 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PET로 보호 필름을 덮어 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric material was prepared with a size of 120mm x 120mm and a thickness of 180㎛. Ag paste was applied to both sides of the piezoelectric material in a thickness of 5㎛ to form an electrode to manufacture a piezoelectric element, and PET was applied to the electrodes on both sides. A protective film was covered to complete the piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
[실시예 3] [Example 3]
압전물질을 120mm x 120mm의 크기로 하고 두께를 200㎛로 하여 준비하였다. 압전물질의 양 면에 Ag 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PET 보호필름을 덮어 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric material was prepared with a size of 120 mm x 120 mm and a thickness of 200 μm. A piezoelectric device was manufactured by applying Ag paste to both sides of the piezoelectric material in a thickness of 5 μm to form an electrode, and a PET protective film was covered on both sides of the electrode to complete a piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
[실시예 4] [Example 4]
압전물질의 폭을 7.5mm로 하고 복합재료의 폭을 0.3mm로 하여 교대로 배열하여 120mm x 120mm의 크기를 가지고 두께가 150㎛인 압전복합체를 준비하였다. 압전복합체의 양 면에 AgC 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PI 필름을 보호필름으로 부착하여 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric composite having a size of 120 mm x 120 mm and a thickness of 150 μm was prepared by alternately arranging the width of the piezoelectric material to 7.5 mm and the width of the composite material to 0.3 mm. A piezoelectric element was manufactured by applying AgC paste to both sides of the piezoelectric composite at a thickness of 5 μm to form an electrode, and a PI film was attached to the electrode on both sides as a protective film to complete a piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
[실시예 5] [Example 5]
압전물질을 120mm x 120mm의 크기로 하고 두께를 150㎛로 하여 준비하였다. 압전물질의 양 면에 AgC 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PI로 보호필름을 덮어 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric material was prepared with a size of 120 mm x 120 mm and a thickness of 150 μm. A piezoelectric device was manufactured by applying AgC paste to both sides of the piezoelectric material in a thickness of 5 μm to form an electrode, and a protective film was covered with PI on both sides of the electrode to complete a piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
[실시예 6] [Example 6]
압전물질을 120mm x 120mm의 크기로 하고 두께를 150㎛로 하여 준비하였다. 압전물질의 양 면에 Ag 페이스트를 5㎛로 도포하여 전극을 형성하여 압전소자를 제조하고, 양 면의 전극에 PI로 보호필름을 덮어 압전스피커를 완성하였다. 이후 300V로 분극하고 음압을 측정하였다.A piezoelectric material was prepared with a size of 120 mm x 120 mm and a thickness of 150 μm. Ag paste was applied to both sides of the piezoelectric material in a thickness of 5 μm to form an electrode to manufacture a piezoelectric element, and a protective film was covered with PI on both sides of the electrode to complete a piezoelectric speaker. Then, it was polarized to 300V and the sound pressure was measured.
실시예들의 신뢰성 평가는 최초의 음압을 측정하고 50℃의 온도 80%의 습도에서 110시간 경과한 후의 음압을 측정한 후 이 둘을 비교하였다.In the reliability evaluation of the examples, the first sound pressure was measured and the sound pressure was measured after 110 hours at a temperature of 50° C. and a humidity of 80%, and then the two were compared.
이러한 내용을 표 1에 정리하였다. 또한 도 4에는 실시예 1 내지 실시예 3의 압전스피커의 주파수에 대한 음압 변화를 나타내는 그래프를 도시하였고, 도 5에는 실시예 4 내지 실시예 6의 압전스피커의 주파수에 대한 음압 변화를 나타내는 그래프를 도시하였다.These contents are summarized in Table 1. In addition, FIG. 4 shows a graph showing the change in sound pressure with respect to the frequency of the piezoelectric speakers of Examples 1 to 3, and FIG. 5 is a graph showing the change in sound pressure with respect to the frequency of the piezoelectric speakers of Examples 4 to 6 shown.
(150~8kHz)Sound pressure evaluation
(150~8kHz)
전체적으로 볼 때 150~158kHz 사이의 평균 음압이 74~80dB 정도로서 박막 형태로 압전물질을 사용하여도 양호한 음압특성을 가짐을 확인하였다.Overall, the average sound pressure between 150 and 158 kHz is about 74 to 80 dB, confirming that it has good sound pressure characteristics even when a piezoelectric material is used in the form of a thin film.
한편 실시예 1 내지 실시예 3를 통해 압전물질의 두께별 음압특성 및 신뢰성 확인 결과 두께가 얇을수록 약간의 음압 상승 효과가 있었으며 3가지 두께에서 110시간 경과 후 평균 음압이 0.5dB 수준으로 감소하여 신뢰성에는 문제가 없음을 확인하였다.On the other hand, as a result of confirming the sound pressure characteristics and reliability of the piezoelectric materials by thickness through Examples 1 to 3, there was a slight sound pressure increase effect as the thickness became thinner. confirmed that there is no problem.
또한 복합재료를 함께 적용한 결과가 순수 100% 압전물질만 적용한 결과 대비 음압 결과가 유사하여 유의차가 없는 수준임을 알 수 있었다. 더 나아가 다른 조건을 동일하게 한 상태에서 복합재료를 사용한 실시예 4와 압전물질만을 사용한 실시예 5를 비교해 보면 오히려 복합재료를 사용한 실시예 4가 약간 더 좋은 음압특성을 가짐을 확인하였다.In addition, it was found that the result of applying the composite material together had similar sound pressure results compared to the result of applying only 100% pure piezoelectric material, so there was no significant difference. Furthermore, comparing Example 4 using the composite material with Example 5 using only the piezoelectric material under the same other conditions, it was confirmed that Example 4 using the composite material had slightly better sound pressure characteristics.
또한 보호필름의 관점에서 실시예들을 비교해 볼 때 실시예 4 내지 실시예 6에 채용한 PI 필름이 PET 필름보다 다소 높은 음압특성을 보였다.In addition, when comparing the examples from the viewpoint of the protective film, the PI film employed in Examples 4 to 6 showed slightly higher sound pressure characteristics than the PET film.
추가로 실시예의 압전스피커와 시판 중인 압전스피커에 대하여 굽힘 테스트를 수행하여 휘어짐 정도를 평가하였다. 굽힘 테스트는 갭 게이지를 이용하여 제품이 휘어 뜨는 정도를 측정하였다(도 6 참조)In addition, a bending test was performed on the piezoelectric speaker of Example and the commercially available piezoelectric speaker to evaluate the degree of bending. In the bending test, the degree of bending of the product was measured using a gap gauge (see FIG. 6).
평가예 1은 실시예 4의 복합재료가 적용된 압전스피커를 기초로 한 것으로서 PI 보호필름을 부착하지 않은 상태에서 굽힘 테스트를 수행한 것이고, 평가예 2는 실시예 6의 압전물질만이 적용된 압전스피커를 기초로 한 것으로서 PI 보호필름을 부착하지 않은 상태에서 굽힘 테스트를 수행한 것이다. 한편 평가예 3은 상용 압전 소자로서 무라타 제작소의 7BB-27-4C 압전 진동판을 대상으로 하여 굽힘 테스트를 수행하였다.Evaluation Example 1 is based on the piezoelectric speaker to which the composite material of Example 4 is applied, and a bending test was performed without a PI protective film attached, and Evaluation Example 2 is a piezoelectric speaker to which only the piezoelectric material of Example 6 is applied. Based on the PI, the bending test was performed without the PI protective film attached. Meanwhile, in Evaluation Example 3, as a commercial piezoelectric element, a bending test was performed on a 7BB-27-4C piezoelectric diaphragm manufactured by Murata Co., Ltd. as a target.
그 결과 평가예 1의 복합재료를 적용한 플렉서블 압전스피커는 최대 69.0mm까지 휘어짐을 확인하였다. 이때 두께별 Gap 게이지는 8개 투입되었다. 또한 평가예 2의 압전물질만을 적용한 박막형 스피커는 최대 59.5mm까지 휘어짐을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the flexible piezoelectric speaker to which the composite material of Evaluation Example 1 was applied was bent up to 69.0 mm. At this time, 8 gap gauges for each thickness were input. In addition, it was confirmed that the thin-film speaker to which only the piezoelectric material of Evaluation Example 2 was applied was bent up to 59.5 mm.
반면 평가예 3의 상용 압전스피커의 경우 휘어짐 테스트 결과 10mm이상에서 더 이상 휘어지지 않음을 확인하였다.On the other hand, in the case of the commercial piezoelectric speaker of Evaluation Example 3, as a result of the bending test, it was confirmed that it was no longer bent at 10 mm or more.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플렉서블 압전스피커는 얇은 두께에도 우수한 음압특성 및 신뢰성을 가진다. 나아가 압전물질에 탄성이 있는 복합재료를 상호 배치로 적용하여 충분한 유연성을 가진다. 따라서 플렉서블 TV, 자동차 등에 적용 가능함과 동시에 우수한 음압특성을 확보할 수 있다.As described above, the flexible piezoelectric speaker according to the embodiment of the present invention has excellent sound pressure characteristics and reliability even with a thin thickness. Furthermore, it has sufficient flexibility by applying an elastic composite material to the piezoelectric material in mutual arrangement. Therefore, it can be applied to flexible TVs and automobiles, and at the same time, it is possible to secure excellent sound pressure characteristics.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the art will have the spirit of the present invention described in the claims to be described later. And it will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the technical scope.
Claims (4)
상기 압전복합체의 양 면에 형성되는 전극
을 포함하여 이루어지고,
상기 복합재료는 실리콘, 에폭시, 우레탄의 고분자화합물이 혼합되어 이루어지고,
상기 압전물질과 상기 복합재료는 접착제를 개재하여 결합되며,
갭 게이지를 이용한 휘어짐 테스트 결과가 69mm 이상이고,
150~158kHz 사이의 주파수에 대한 평균 음압이 74~80dB인
플렉서블 압전 스피커.A piezoelectric material made of a piezoelectric material and a material having elasticity to extend in one direction with piezoelectric characteristics, and a composite material extending in parallel with the piezoelectric material and coupled to the piezoelectric material, wherein the piezoelectric material and the composite material are a piezoelectric composite formed by alternately bonding, and
Electrodes formed on both sides of the piezoelectric composite
is made, including
The composite material is made by mixing a high molecular compound of silicone, epoxy, and urethane,
The piezoelectric material and the composite material are bonded through an adhesive,
The bending test result using the gap gauge is 69mm or more,
For frequencies between 150 and 158 kHz, the average sound pressure is 74 to 80 dB.
Flexible piezoelectric speaker.
상기 압전물질과 상기 복합재료는 50~300㎛ 두께로 얇게 가공된 것을 특징으로 하는 플렉서블 압전스피커.The method of claim 1,
The piezoelectric material and the composite material are a flexible piezoelectric speaker, characterized in that the thin processing to a thickness of 50 ~ 300㎛.
상기 압전물질의 폭은 5~10mm이고, 상기 복합재료의 폭은 0.1~0.5mm인 것을 특징으로 하는 플렉서블 압전스피커.3. The method of claim 2,
The width of the piezoelectric material is 5 to 10 mm, the flexible piezoelectric speaker, characterized in that the width of the composite material is 0.1 to 0.5 mm.
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