KR20230145032A - 음향출력장치 - Google Patents

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KR20230145032A
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piezoelectric
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구앙유안 주
레이 장
신 키
킹이 왕
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썬전 샥 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 개시의 실시예는 제1 진동소자, 제2 진동소자, 및 압전소자를 포함하는 음향출력장치를 제공한다. 상기 제1 진동소자는 상기 압전소자의 제1 위치에 물리적으로 연결되고, 상기 제2 진동소자는 적어도 탄성소자를 통해 상기 압전소자의 제2 위치에 연결된다. 상기 압전소자는 전기신호에 응답하여 상기 제1 진동소자 및 상기 제2 진동소자를 구동하여 진동시키며, 상기 진동은 사람 귀의 가청범위 내에서 2개의 공진피크들을 생성한다.

Description

음향출력장치
[1] 본 개시는 상기 음향학 기술분야에 관한 것으로서, 구체적으로는, 음향출력장치에 관한 것이다.
[2] 압전음향출력장치는 압전재료의 역압전효과를 이용하여 진동을 생성하고 음파를 외부로 방출한다. 전통적인 전기스피커와 비교하여, 상기 압전음향출력장치는 높은 전기-기계 변환효율, 낮은 에너지소모, 작은 크기, 및 높은 집적도, 등 장점을 가진다. 최근의 장치의 소형화 및 집적화의 동향하에서, 상기 압전음향출력장치는 극히 넓은 전망과 미래를 가지고 있다. 그러나, 상기 압전음향출력장치는 사람 귀의 가청범위 내(예를 들면, 20Hz~20kHz)에서 낮은 저주파수응답 및 대량의 진동모드들과 같은 문제를 가지고 있어, 결국 가청범위 내에서 상대적으로 평탄한 주파수응답곡선을 형성할 수 없게 되며, 나쁜 음질을 초래한다.
[3] 따라서, 상기 압전음향출력장치의 저주파수응답을 개선하는 동시에 가청범위 내에서 상대적으로 평탄한 주파수응답곡선을 형성하여, 따라서 상기 음향출력장치의 음질을 개선하는 음향출력장치를 제공하는 것이 바람직하다.
[4] 본 개시의 하나의 실시예는 음향출력장치를 제공할 수 있다. 상기 음향출력장치는 제1 진동소자; 제2 진동소자; 및 압전소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 진동소자는 상기 압전소자의 제1 위치에 물리적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 진동소자는 적어도 탄성소자를 통해 상기 압전소자의 제2 위치에 연결될 수 있으며, 상기 압전소자는 전기신호에 응답하여 상기 제1 진동소자 및 상기 제2 진동소자를 구동하여 진동시키며, 상기 진동은 사람 귀의 가청범위 내에서 2개의 공진피크들을 생성한다.
[5] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자와 상기 탄성소자의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 저주파수를 가지는 제1 공진피크를 생성하고, 상기 압전소자와 상기 제1 진동소자의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 고주파수를 가지는 제2 공진피크를 생성한다.
[6] 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진피크의 주파수는 50Hz~2000Hz의 범위 내에 있고, 상기 제2 공진피크의 주파수는 1kHz~10kHz의 범위 내에 있다.
[7] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자 및 상기 탄성소자는 상기 연결소자를 통해 상기 압전소자의 제2 위치에 연결된다.
[8] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자는 보형구조를 포함하고, 상기 제1 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 위치한다.
[9] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 단부에 위치한다.
[10] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자는 보형구조를 포함하고, 상기 제1 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 위치한다.
[11] 일부 실시예들에서는, 상기 진동은 상기 제2 진동소자를 통해 골전도 방식으로 사용자에게 전달.
[12] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치는 제2 압전소자를 더 포함하고, 상기 제2 압전소자는 상기 제2 진동소자의 진동을 수신하고, 상기 제2 압전소자는 공진하여 상기 2개의 공진피크들 중의 임의의 하나의 주파수보다 높은 주파수의 제3 공진피크를 생성한다.
[13] 일부 실시예들에서는, 상기 제3 공진피크의 주파수는 10kHz~40kHz의 범위 내에 있다.
[14] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치를 더 포함한다. 상기 제4 진동소자는 적어도 제3 탄성소자를 통해 상기 제2 압전소자의 제3 위치에 연결되고, 상기 제3 탄성소자와 상기 제4 진동소자는 공진하여 상기 제3 공진피크의 주파수보다 낮은 주파수의 제5 공진피크를 생성하며, 상기 제2 공진피크에 대응되는 주파수와 상기 제5 공진피크 사이의 차이의 절대치 대 상기 제2 공진피크에 대응되는 주파수의 비율값은 0~4의 범위 내에 있다.
[15] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자와 상기 제2 압전소자의 양자는 보형구조를 포함하고, 상기 제2 압전소자의 상기 보형구조의 길이는 상기 압전소자의 상기 보형구조의 길이보다 짧다.
[16] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자의 상기 보형구조의 길이 대 상기 압전소자의 상기 보형구조의 길이의 비율값은 0.1~1의 범위 내에 있다.
[17] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자와 상기 제2 압전소자의 여기신호들 사이의 위상차의 절대치 는45°-135°의 범위 내에 있다.
[18] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치는 제3 압전소자를 더 포함하고, 상기 제3 압전소자는 진동하여 상기 진동을 상기 제2 압전소자로 전달하고, 상기 제3 압전소자는 공진하여 상기 제3 공진피크의 주파수보다 낮은 주파수의 제4 공진피크를 생성한다.
[19] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치는 제3 진동소자를 더 포함하고, 상기 제3 진동소자는 적어도 제2 탄성소자를 통해 상기 제3 압전소자에 연결되고, 상기 제3 압전소자의 진동은 상기 제3 진동소자를 통해 상기 제2 압전소자로 전달된다.
[20] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자는 보형구조를 포함하고, 상기 제1 진동소자는 2개의 진동서브소자들을 포함하고, 상기 2개의 진동서브소자들은 각각 상기 압전소자의 길이연장방향의 양단부에 연결된다.
[21] 일부 실시예들에서는, 상기 2개의 진동서브소자들은 동일한 질량을 가지며, 상기 2개의 제1 상기 2개의 진동서브소자들이 압전소자에 연결되는 위치들은 상기 압전소자의 중심에 관하여 대칭된다.
[22] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자의 길이는 3mm~30mm의 범위 내에 있다.
[23] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자는 2개의 압전시트들 및 기판을 포함하고, 상기 2개의 압전시트들은 각각 상기 기판의 양측에 부착되고, 상기 기판은 상기 2개의 압전시트들의 길이연장방향에서의 연장 및 수축에 응답하여 진동한다.
[24] 본 개시의 일부 추가특징들은 아래의 서술에서 설명한다. 아래의 명세서와 상응한 도면들에 대한 연구, 또는 실시예들의 절차 및 제품들에 대한 이해를 통해, 본 개시의 추가적인 특징들의 일부분은 본 분야의 통상의 기술자들에게 명확하게 될 것이다. 본 개시의 특징들은 아래의 상세한 예들에서 설명한 방법들, 수단들 및 조합들의 다양한 양태들을 실시하거나 사용하여 구현되고 획득할 수 있다.
[25] 본 개시는 예시적인 실시예에 관하여 더 설명한다. 이러한 예시적인 실시예들은 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 이러한 실시예들은 비한정적인 예시적인 실시예들로써, 여기서 유사한 참조부호는 여러 도면에서 유사한 구조를 나타낸다.
[26] 도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조블록도이다.
[27] 도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[28] 도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 압전외팔보 모형이다.
[29] 도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치의 탄성질량블록단 및 질량블록단의 출력을 나타내는 주파수응답곡선도이다.
[30] 도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 압전외팔보들의 자유단부들에 의해 출력되는 주파수응답곡선들과 상기 상응한 압전 외팔보와 같은 보 길이를 가지는 단일 보구조를 포함하는 각 음향출력장치들의 주파수응답들을 나타내는 비교도이다.
[31] 도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 상이한 질량들을 구비하는 제1 진동소자들을 포함하는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[32] 도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[33] 도 8은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[34] 도 9는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 탄성질량블록단들로부터 진동신호가 출력될 때의 각각 단일 보구조, 2중 보구조, 및 4중 보구조를 가지는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[35] 도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[36] 도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[37] 도 12는 상이한 여기신호의 위상차들에 대응되는 음향출력장치의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[38] 도 13은 상이한 여기신호의 위상차들에 대응되는 음향출력장치의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[39] 도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[40] 도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 상이한 구조들을 구비하는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[41] 도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[42] 도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다.
[43] 도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 탄성질량블록단들로부터 진동신호가 출력될 때의 각각 단일 보구조, 2중 보구조, 및 4중 보구조를 가지는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다.
[44] 본 개시의 실시예들에 관련되는 기술방안들을 더 명확하게 설명하기 위해, 아래에서는 실시예들의 설명에 참조되는 도면들을 간단히 소개한다. 물론, 아래에서 설명하는 도면들은 단지 본 개시의 일부 예들 또는 실시예들이다. 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서 창조적 노동을 하지 않고 본 개시를 기타 유사한 상황에서 이러한 도면들에 근거하여 응용할 수 있다. 이해해야 할 것은 이러한 예시적인 실시예들은 단지 본 분야의 통상의 기술자들이 본 개시를 이해하고 구현할 수 있게 하려는 목적에 의해 제공되는 것으로서, 임의의 방식으로 본 개시의 범위를 한정하지 않는다는 것이다. 상하문에서 명확히 얻을 수 있거나 설명된 경우 외에, 도면에 기재된 동일한 참고부호는 동일한 구조나 동작을 표시한다.
[45] 여기에서 사용하는 용어 "시스템", "엔진", "유닛", "모듈", 및/또는 "블록"은 오름차순으로 상이한 수준의 이한 성분들, 소자들, 부재들, 부분들, 조립체를 구분하는 한가지 방법이다. 그러나, 이 용어들은 동일한 목적을 달성하는 경우, 다른 표현에 의해 대체될 수 있다.
[46] 여기에서 사용하는 용어는 단지 특정된 예들 및 실시예들을 설명하기 위한 목적에 의한 것으로서 한정되는 것을 의도하지 않는다. 여기에서 사용한, 단수 형태 "하나", "일" 및 "상기"는 문맥에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한, 복수의 형태도 포함함을 의도로 할 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 용어 "포함", "포괄"은 명시된 절차들 및 소자들을 포함함을 의미하며, 이러한 절차들 및 소자들은 배타적인 나열을 형성하지 않는다. 방법 또는 장치는 기타 절차 또는 요소를 포함할 수 있다. 상기 용어 "에 따라"는 "적어도 부분적으로 에 따라"의 의미이다. 상기 용어 "하나의 실시예는"는 "적어도 하나의 실시예"의 의미이고, "다른 하나의 예"는 "적어도 하나의 기타 실시예"를 의미한다.
[47] 본 개시의 설명에서, 이해해야 할 것은 용어 "제1," "제2," "제3," "제4," 등은 단지 설명을 위한 것으로서, 상대적 중요성을 가리키거나 암시하거나 또는 표시하거나 기술특징을 암시하는 것으로 이해하지 말아야 한다. 따라서, "제1," "제2," "제3" 및 "제4"로 정의한 특징은 적어도 하나의 이러한 특징을 포함함을 명시 또는 암시할 수 있다. 본 개시의 설명에서, 별도로 특별히 정의하지 않는 한, "복수의"는 적어도 2개, 예를 들면, 2개, 3개, 등을 의미한다.
[48] 본 개시에서, 명확하게 지정하거나 한정하지 않은 한, 용어, 예를 들면, "연결" 및 "고정"은 넓은 범위 내로 해석되어야 한다. 예를 들면, 명확히 정의하지 않은 한, 용어 "연결"은 고정연결, 또는 분해가능연결, 또는 일체화를 가리킬 수 있으며, 상기 "연결"은 기계연결 또는 전기연결일 수 있으며, "연결"은 직접연결, 또는 매개물을 통한 간접연결, 또는 두 소자들 사이의 내부 연결 또는 두 소자들 사이의 인터랙션 연결일 수 있다. 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 본 개시에서 상기 용어들의 특정된 의미들은 특정된 상황들에 따라 이해할 수 있다.
[49] 본 개시의 실시예들에서 제공하는 상기 음향출력장치는 역압전 효과를 이용하여 압전소자를 통해 진동을 생성하여 소리를 출력할 수 있다. 일반적으로, 상기 압전소자는 d33 및 d31라고 명명한 2가지 작동모드들을 적용할 수 있다. d33 작동모드에서, 상기 압전소자의 진동방향( "변위출력방향"이라고도 부른다)은 상기 압전소자의 전기방향("극화방향"이라고도 부른다)과 같다. 상기 압전소자의 공진주파수는 상대적으로 높고, 출력진폭은 상대적으로 작으며, 저주파수응답은 좋지 않다. d31 작동모드에서, 상기 압전소자의 진동방향은 상기 압전소자의 전기방향에 수직이 된다. d31 작동모드에서, 상기 압전소자의 길이를 증가함으로써 충분히 낮은 주파수 피크가 제공되고, 상기 출력진폭도 선명히 증가될 수 있지만, 이런 경우, 상기 압전소자는 가청범위(예를 들면, 20Hz~20kHz)에서 많은 진동모드들을 가질 수 있으며, 이는 주파수응답곡선에서 더 많은 피크들과 골짜기들을 나타내며, 따라서 상기 음향출력장치(또는 압전 스피커)의 음질은 여전히 나쁘다.
[50] 상기 압전 스피커의 나쁜 저주파수응답 및 가청범위에서의 많은 모드들의 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 실시예들에 의해 제공되는 상기 음향출력장치는 제1 진동소자, 제2 진동소자, 및 압전소자를 포함할 수 있다. 상기 제1 진동소자는 상기 압전소자의 제1 위치에 물리적으로 연결되고, 상기 제2 진동소자는 탄성소자를 통해 적어도 상기 압전소자의 제2 위치에 연결된다. 상기 압전소자는 전기신호에 응답하여 상기 제1 진동소자와 상기 제2 진동소자를 구동하여 진동시킨다. 상기 진동은 사람 귀의 가청범위 내에서 2개의 공진피크들(예를 들면, 제1 공진피크 및 제2 공진피크)을 생성할 수 있다.
[51] 본 개시의 일부 실시예들에 의하면, 상기 제2 진동소자와 상기 탄성소자의 공진을 이용하여 상기 2개의 공진피크들 중 비교적 낮은 주파수(예를 들면, 50Hz~2000Hz)의 제1 공진피크를 생성하고, 상기 압전소자의 저주파수응답을 개선할 수 있다. 그리고, 상기 압전소자와 상기 제1 진동소자 사이의 공진이 상기 2개의 공진피크들 중 비교적 높은 주파수(예를 들면, 1kHz~10kHz)를 가지는 제2 공진피크를 생성할 수 있기 때문에, 상기 소리신호가 상기 제2 진동소자(예를 들면, 상기 제2 진동소자가 사용자의 얼굴에 핏팅되어 골전도 소리를 상기 사용자에게 전달하거나, 또는 상기 제2 진동소자가 공기를 진동시켜 사용자의 귀를 향해 방출되는 기전도 소리를 생성한다)에 의해 상기 진동을 통해 출력되는 경우, 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이의 주파수응답곡선은 더 평탄할 수 있으며, 따라서 상기 음향출력장치의 음질을 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 소리신호가 상기 제1 진동소자(예를 들면, 상기 제1 진동소자가 상기 사용자의 얼굴에 핏팅되어 골전도 소리를 상기 사용자에게 전달하거나, 또는 상기 제1 진동소자가 공기를 밀어서 사용자의 귀를 향해 방출되는 기전도 소리를 생성한다)에 의해 상기 진동을 통해 출력되는 경우, 중고주파수대역(예를 들면, 500Hz~10kHz)에서 상기 음향출력장치의 민감도를 개산할 수 있고, 따라서 특정된 장면에서의 상기 음향출력장치의 응용을 쉽게 한다.
[52] 본 개시의 실시예들에서 제공하는 상기 음향출력장치는 아래에서 첨부도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
[53] 도 1은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조블록도이다. 일부 실시예들에서는, 음향출력장치(100)는 골전도 음향출력장치, 기전도 음향출력장치일 수 있으며, 또는 골전도와 기전도를 결합한 음향출력장치일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 스피커, 이어폰, 안경, 보청기, 증강현실(AR)장치, 가상현실(VR)장치, 등, 또는 오디오 재생기능을 구비하는 기타 장치들(예를 들면, 휴대폰, 컴퓨터, 등.)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 개방식 음향출력장치일 수 있다. 도 1에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(100)는 제1 진동소자(110), 제2 진동소자(120), 압전소자(130), 및 탄성소자(140)를 포함할 수 있다.
[54] 상기 제1 진동소자(110)와 상기 제2 진동소자(120)의 양자는 일정한 질량을 가지는 질량블록일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 제2 진동소자(120)는 진동판, 진동막, 등을 포함할 수 있으며, 따라서 상기 음향출력장치(100)는 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 제2 진동소자(120)를 통해 진동을 출력한다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량블록의 재료는 금속(예를 들면, 구리, 철, 마그네??, 알루미늄, 텅스텐, 등.), 합금(알루미늄 합금, 티탄 합금, 텅스텐 합금, 등.), 고분자 재료(예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 실리콘 고무, 등.) 및 다른 재료들을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110)의 재료와 상기 제2 진동소자(120)의 재료는 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110)의 질량과 상기 제2 진동소자(120)의 질량은 같거나 다를 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110) 또는 상기 제2 진동소자(120)의 질량은 10g보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110) 또는 상기 제2 진동소자(120)의 질량은 8g보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110) 또는 상기 제2 진동소자(120)의 질량은 6g보다 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110) 또는 상기 제2 진동소자(120)의 질량은 5g보다 작을 수 있다.
[55] 상기 제1 진동소자(110)는 상기 압전소자(130)의 제1 위치에 물리적으로 연결될 수 있고(예를 들면, 점착, 클램핑, 나사연결, 용접, 등.), 상기 제2 진동소자(120)는 적어도 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 위치는 상기 제2 위치와 같거나 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(130)이 보형구조를 가지는 경우, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치의 양자는 상기 압전소자(130)의 보형구조의 길이연장방향의 단부에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도2에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 각각 상기 압전소자(130)의 보형구조의 길이연장방향의 양단부에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 위치는 상기 압전소자(130)의 중간에 위치할 수 있고, 상기 제2 위치는 상기 압전소자(130)의 보형구조의 길이연장방향의 임의의 단부에 위치할 수 있다. 본 개시에서, 상기 압전소자(130)의 보형구조의 길이연장방향은 상기 연장방향에서의 상기 보형구조의 특징 크기가 임의의 기타 방향에서의 상기 보형구조의 특징 크기의 1배 이상인 방향이다. 일부 실시예들에서는, 상기 보형구조는 선형 보형구조, 곡선형 보형구조, 등을 포함할 수 있다. 본 개시에서, 상기 선형 보구조는 설명을 위한 예로써 이용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니다. 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)는 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 직접 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 커넥터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)는 상기 커넥터를 통해 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 연결될 수 있다. 예를 들면, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)는 커넥터(190)를 통해 상기 압전소자(130)의 단부(예를 들면, 상기 제2 위치)에 연결될 수 있다.
[56] 상기 제1 진동소자(110)와 상기 제2 진동소자(120)는 각각 상기 압전소자(130)의 진동에 응답하여 진동할 수 있다. 구체적으로, 상기 압전소자(130)는 직접 상기 진동을 상기 제1 진동소자(110)에 전달할 수 있으며, 상기 압전소자(130)의 진동은 상기 탄성소자(140)를 통해 제2 진동소자(120)에 전달될 수 있다. 본 개시의 실시예에서는, 상기 압전소자(130)에 직접 연결되는 상기 제1 진동소자(110)는 질량블록단으로 불리울 수 있고, 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)에 연결되는 상기 제2 진동소자(120)는 탄성질량블록단으로 불리울 수 있다.
[57] 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)의 재료는 진동을 전달할 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성소자(140)의 재료는 실리콘, 발포고무, 플라스틱, 고무, 금속, 등, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)는 우수한 탄성(예를 들면, 쉽게 탄성변형되는)을 가지는 소자일 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성소자(140)는 스프링(예를 들면, 공기 스프링, 기계적 스프링, 전자기 스프링, 등.), 진동판, 탄성시트, 기판, 등,또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 도2에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)에 연결될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 진동소자(120)는 4개의 탄성소자들(140)을 통해 상기 압전소자(130)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 탄성소자(140)의 형상은 고리형, 막대모양 구조, 등일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)는 상기 압전소자(130)의 중심을 관통하는 축에 대칭적으로 분포될 수 있다.
[58] 상기 압전소자(130)는 역압전효과를 이용하여 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환시킬 수 있는 전기에너지변환장치일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 압전 세라믹, 압전 석영, 압전 결정, 압전 폴리머, 및 압전효과를 가지는 다른 재료들로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 시트, 고리모양, 프리즘, 정육면체, 기둥체, 구체, 등, 또는 이들의 임의의 조합의 형상, 또는 기타 불규칙적인 형상들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 보형구조(도2, 도 7, 도 16, 등에 표시하는 바와 같이)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(130)는 2개의 압전시트들 및 기판을 포함할 수 있으며, 상기 2개의 압전시트들은 각각 상기 기판의 양측에 부착된다. 상기 기판은 상기 보형구조의 길이연장방향을 따라 상기 2개의 압전시트들의 확장 및 수축에 응답하여 진동(예를 들면, 상기 기판의 표면에 수직이 되는 방향에서 진동한다)할 수 있다. 상기 보형구조에 관한 더 많은 설명은 도2 및 관련 설명에서 찾을 수 있다.
[59] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)가 상기 보형구조를 포함할 때, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 각각 상기 압전소자(130)(도2에 표시하는 바와 같이)의 양단부에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)가 상기 보형구조를 포함할 때, 상기 제1 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 위치할 수 있다. 상기 제2 위치는 상기 보형구조(도7에 표시하는 바와 같이)의 길이연장방향의 단부에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)가 상기 보형구조를 포함할 때, 상기 제1 진동소자(110)는 2개의 진동서브소자들을 포함할 수 있으며, 상기 2개의 진동서브소자들은 각각 상기 압전소자(130)(도 17에 표시하는 바와 같이)의 길이연장방향의 상기 2개의 단부들(예를 들면, 상기 제1 위치)에 연결될 수 있다. 상기 제2 위치는 상기 압전소자(130)의 길이연장방향의 중간에 위치할 수 있다.
[60] 상기 압전소자(130)는 구동전압(또는 여기신호)의 작용하에서 변형될 수 있으며, 따라서 상기 진동을 생성한다. 상기 진동은 상기 제1 진동소자(110)와 상기 제2 진동소자(120)을 구동하여 진동시키고, 따라서 사람 귀의 가청범위에서(예를 들면, 20Hz~20kHz)에서 2개의 공진피크들을 생성한다. 구체적으로, 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 저주파수(예를 들면, 20Hz~2000Hz)를 가지는 상기 제1 공진피크(예를 들면, 도4에서 점선 원형 X로 표시하는 공진피크들)를 생성할 수 있으며, 상기 압전소자(130)와 상기 제1 진동소자(110)의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 고주파수(예를 들면, 1kHz~10kHz)를 가지는 상기 제2 공진피크(예를 들면, 원형 Y 도4에서 점선 원형Y로 표시하는 공진피크들)를 생성할 수 있다. 상기 제2 공진피크에 대응되는 주파수("상기 제2 공진주파수"라고도 부른다)는 상기 제1 공진피크에 대응되는 주파수("상기 제1 공진주파수"라고도 부른다)보다 높을 수 있다.
[61] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자(120)의 질량 및/또는 상기 탄성소자(140)의 탄성계수를 조절함으로써 상기 제1 공진피크에 대응되는 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위는 20Hz~2000Hz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위는 50Hz~1500Hz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위는 100Hz~1000Hz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위는 150Hz~500Hz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진주파수의 주파수 범위는 150Hz~200Hz일 수 있다.
[62] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)의 성능 파라미터들을 조절함으로써 상기 제2 공진피크에 대응되는 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)의 성능 파라미터들은 기하학적 파라미터들, 재료 파라미터들, 등을 포함할 수 있다. 예시적인 기하학적 파라미터들은 두께, 길이, 등을 포함할 수 있다. 예시적인 재료 파라미터들은 탄성계수, 밀도, 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수는 상기 압전소자(130)의 고유주파수일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 1kHz~10kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 1kHz~9kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 1kHz~8kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 1kHz~7kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 1kHz~6kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 2kHz~5kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수의 주파수 범위는 3kHz~4kHz일 수 있다.
[63] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100) 중의 하나 이상의 부재들에 댐핑을 부가하여 상기 음향출력장치(100)의 출력의 주파수응답곡선을 평탄하게 할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성소자(140)는 비교적 큰 댐핑효과를 가지는 재료(예를 들면, 실리콘, 고무, 발포고무, 등.)로 제조될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 댐핑재료는 상기 압전소자(130)에 코팅될 수 있다. 또 다른 하나의 예로써, 상기 댐핑재료 또는 전자기 댐핑은 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 제2 진동소자(120)에 코팅될 수 있다.
[64] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)(또는 상기 음향출력장치(100))의 진동은 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 제2 진동소자(120)를 통해 골전도에 의해 사용자에게 전달될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 진동소자(120)는 사용자의 머리 피부에 직접 접촉할 수 있으며, 상기 압전소자(130)의 진동은 상기 제2 진동소자(120)를 통해 상기 사용자의 얼굴의 골격 및/또는 근육에 전달되며, 나중에 사용자의 귀에 전달된다. 다른 하나의 예로써, 상기 제2 진동소자(120)는 사람신체에 직접 접촉하지 않을 수 있으며, 상기 압전소자(130)의 진동은 상기 제2 진동소자(120)를 통해 상기 음향출력장치의 쉘로 전달되고, 이어서 상기 쉘을 통해 상기 사용자의 얼굴 골격들 및/또는 근육들에 전달될 수 있으며, 나중에 사용자의 귀에 전달된다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)의 진동은 진일보 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 제2 진동소자(120)를 통해 기전도에 의해 상기 사용자에게 전달될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 진동소자(120)는 그 주위의 공기를 직접 구동하여 진동시키고, 따라서 공기를 통해 사용자의 귀로 전달된다. 다른 하나의 예로써, 상기 제2 진동소자(120)는 또한 진동막에 연결되어, 상기 제2 진동소자(120)의 진동을 진동막에 전달하고, 이어서, 상기 진동막이 공기를 구동하여 진동시킬 수 있으며, 따라서 상기 진동은 공기를 통해 사용자의 귀에 전달될 수 있다.
[65] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 제2 압전소자(150)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)( "제1 압전소자(130)"라고도 부른다) 및 상기 제2 압전소자(150)의 양자는 상기 보형구조를 포함할 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)의 보형구조의 길이(예를 들면, 상기 보형구조의 길이연장방향에서의 크기, "제2 길이"라고도 부른다)는 상기 제1 압전소자(130)의 보형구조의 길이("제1 길이"라고도 부른다)보다 짧을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)는 상기 제2 진동소자(120)에 직접 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 압전소자(150)는 상기 제2 진동소자(120)에 직접 부착될 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)는 상기 제2 진동소자(120)의 진동을 수신할 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)의 공진은 상기 제1 공진피크 및 상기 제2 공진피크보다 높은 주파를 가지는 제3 공진피크를 생성할 수 있다 . 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)의 성능 파라미터들(예를 들면, 기하학적 파라미터, 재료 파라미터, 등.)을 조절함으로써 상기 제3 공진피크에 대응되는 제3 공진주파수의 주파수 범위가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 공진주파수의 주파수 범위는 10kHz~40kHz일 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)에 관한 더 많은 설명은, 도 10를 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
[66] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 제3 압전소자(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 압전소자(160)는 상기 전기신호에 응답하여 진동을 생성하며, 상기 진동을 상기 제2 압전소자(150)에 전달할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 압전소자(160)의 진동은 제3 진동소자를 통해 제2 압전소자(150)에 전달될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 진동소자는 적어도 제2 탄성소자를 통해 상기 제3 압전소자(160)에 연결될 수 있다. 상기 제3 압전소자(160)의 공진은 상기 제3 공진피크의 공진보다 낮은 주파수를 가지는 제4 공진피크를 생성할 수 있다. 상기 제3 압전소자(160)에 관한 더 많은 설명은, 도 14를 참고 바라며, 여기에서 중복하지 않는다.
[67] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 쉘 구조(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 쉘 구조(170)는 상기 음향출력장치(100)의 기타 부재들(예를 들면, 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 상기 압전소자(130), 상기 탄성소자(140), 등.)을 탑재하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 쉘 구조(170)는 공심내부를 가지는 밀폐 또는 반밀폐구조일 수 있으며, 상기 음향출력장치(100)의 기타 부재들은 상기 쉘 구조 내 또는 위에 위치한다. 일부 실시예들에서는, 쉘 구조의 형상은 규칙적 또는 불규칙적 3차원 구조, 예를 들면, 장방체, 원기둥체, 원뿔대, 등일 수 있다. 상기 사용자가 상기 음향출력장치(100)를 착용할 때, 상기 쉘 구조는 사용자의 귀 부근에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 쉘 구조는 사용자의 귓바퀴의 둘레측(예를 들면, 앞측 또는 뒷측)에 위치할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 쉘 구조는 사용자의 귓구멍을 막지 않고 사용자의 귀에 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 골전도 이어폰일 수 있으며, 상기 쉘 구조의 적어도 하나의 측면은 사용자의 피부와 접촉할 수 있다. 상기 골전도 이어폰 중의 음향구동부재(예를 들면, 상기 압전소자(130), 상기 제1 진동소자(110), 상기 탄성소자(140), 및 상기 제2 진동소자(120)의 조합)는 오디오 신호를 기계적 진동으로 변환시키고, 상기 기계적 진동은 상기 쉘 구조 및 사용자의 골격을 통해 상기 사용자의 사람신체의 청각신경에 전달된다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 기전도 이어폰일 수 있으며, 상기 쉘 구조의 적어도 일측은 사용자의 피부와 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다. 상기 쉘 구조의 측벽은 적어도 하나의 소리안내홀을 포함하고, 상기 기전도 이어폰 중의 음향구동부재는 상기 오디오 신호를 기전도 소리로 변환시키고, 상기 기전도 소리는 상기 소리안내홀을 통해 사용자의 귀를 향해 방출될 수 있다.
[68] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 고정구조(180)를 포함할 수 있다. 상기 고정구조(180)는 상기 음향출력장치(100)를 사용자의 귀 부근에 고정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 고정구조(180)는 상기 음향출력장치(100)(예를 들면, 점착, 클램핑, 나사결합, 등.)의 상기 쉘 구조(170)에 물리적으로 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)의 상기 쉘 구조(170)는 상기 고정구조(180)의 일부분일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 고정구조(180)는 귀걸이, 배면걸이, 탄성밴드, 안경다리, 등을 포함할 수 있으며., 따라서 상기 음향출력장치(100)는 사용자의 귀의 부근에 더 잘 고정되어 장치가 사용시 탈락되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 고정구조(180)는 귀 구역 주위에 착용되도록 구성되는 귀걸이일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 귀걸이는 연속되는 후크일 수 있으며, 탄성적으로 늘어나서 사용자의 귀에 착용될 수 있으며, 동시에, 상기 귀걸이는 또한 상기 사용자의 귓바퀴에 압력을 가할 수 있으며, 따라서 상기 음향출력장치(100)는 사용자의 귀 또는 머리의 특정된 위치에 든든히 고정될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 귀걸이는 불연속적인 밴드일 수 있다. 예를 들면, 상기 귀걸이는 단단한 부분 및 유연한 부분을 포함할 수 있다. 상기 단단한 부분은 강성 재료(예를 들면, 플라스틱 또는 금속)로 제조될 수 있고, 상기 단단한 부분은 물리적 연결(예를 들면, 클램핑, 나사산 연결, 등.)을 통해 상기 음향출력장치(100)의 상기 쉘 구조(170)에 고정될 수 있다. 상기 유연한 부분은 탄성부재(예를 들면, 옷, 복합재료, 네오프렌, 등.)로 제조될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 고정구조(180)는 목/어깨 구역 주위에 착용되도록 구성된 목띠일 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 고정구조(180)는 안경의 일부분으로서 사용자의 귀에 걸칠 수 있는 안경다리일 수 있다.
[69] 유의해야 할 것은 도 1에 관한 설명은 단지 설명의 목적에 의해 제공되는 것으로서, 본 개시의 범위를 한정하려는 것이 아니라는 것이다. 본 분야의 통상의 기술자로서, 본 개시의 교시하에 여러가지 변형과 수정을 할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100)는 하나 이상의 부재들(예를 들면, 신호 송수신기,인터랙션 모듈, 배터리, 등.)들을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(100) 중의 하나 이상의 부재들은 유사한 기능들을 실행할 수 있는 기타 소자들에 의해 대체될 수 있다. 예를 들면, 상기 음향출력장치(100)는 상기 고정구조(180)를 포함하지 않을 수 있으며, 상기 쉘 구조(170) 또는 그 부분은 사람 귀(예를 들면, 원형, 타원형, 다각형(규칙적인 또는 불규칙적인), U형, V형, 반원형)에 적당한 형상을 가질 수 있으며, 따라서 상기 쉘 구조는 사용자의 귀 부근에 걸릴 수 있다. 이러한 변형들과 수정들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않는다.
[70] 도 2는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도 3은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 압전외팔보 모형이다. 도2에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(200)는 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 상기 압전소자(130), 및 상기 탄성소자(140)를 포함할 수 있다. 상기 압전소자(130)는 보형구조를 포함할 수 있다. 상기 제1 진동소자(110)는 상기 압전소자(130)의 일단부(예를 들면, 제1 위치)에 연결되고, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 기타 단부(예를 들면, 제2 위치)에 연결된다. 상기 압전소자(130)는 상기 제1 진동소자(110)와 상기 제2 진동소자(120)를 구동하여 진동시킬 수 있다. 상기 진동은 사람 귀의 가청범위 내에서 2개의 공진피크들을 생성한다(도4에 표시하는 바와 같이). 알아둬야 할 것은 상기 압전소자(130)가 진동할 때, 상기 길이연장방향에서의 상기 보형구조의 단부들은 상대적으로 긴 진동진폭을 가지고, 이는 상대적으로 높은 민감도를 가진다는 것이다. 따라서, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 단부들에 설치되어 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답의 민감도를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(200)는 고정구조(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 그 고정구조는 상기 음향출력장치(200)를 사용자의 귀 부근에 고정하도록 구성될 수 있으며, 따라서 상기 압전소자(130) 및 상기 제1 진동소자(110)(및/또는 상기 제2 진동소자(120))는 외팔보모양 구조를 형성한다. 본 개시에서, 보형구조를 구비하는 압전소자의 길이연장방향의 일단부가 하나의 진동소자에 연결되고, 기타 단부가 탄성소자를 통해 기타 진동소자에 연결되는 구조는 간단하게 단일 보구조라고 부를 수 있다.
[71] 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 2개의 압전시트들(예를 들면, 압전시트(132) 및 압전시트(134)) 및 기판(136)을 포함할 수 있다. 상기 기판(136)은 진동에 응답하여 변형하는 부재들 및 소자를 탑재하기 위한 캐리어로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 기판(136)의 재료는 금속(예를 들면, 동박, 강, 등.), 페놀수지, 가교 폴리스티렌, 등 중의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 기판(136)의 형상은 압전소자(130)의 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(130)는 보형구조를 포함하며, 상기 기판(136)은 상응하게 띠 형상으로 배치될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 압전소자(130)가 압전필름이면, 상기 기판(136)은 상응하게 판형상 또는 시트형상으로 배치될 수 있다.
[72] 상기 압전시트(132) 및 상기 압전시트(134)는 상기 압전효과 및/또는 역압전효과를 제공하는 부재들일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전시트들은 상기 기판(136)의 하나 이상의 표면들을 커버하고, 구동전압의 작용하에서 변형되어 상기 기판(136)를 구동하여 변형시킬 수 있으며, 따라서 상기 압전소자(130)는 상기 진동을 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(130)의 두께방향(도면에서 화살표시 BB'로 표시)을 따라, 상기 압전시트(132) 및 상기 압전시트(134)은 각각 상기 기판(136)의 양측에 부착되며, 상기 기판(136)은 상기 압전소자(130)의 길이연장방향(도면에서 화살표시 AA'로 표시)에서 상기 압전시트(132) 및 상기 압전시트(134)의 확장과 수축에 따라 진동을 생성할 수 있다. 구체적으로, 전기가 상기 압전소자(130)의 두께방향 BB'을 따라 제공되는 경우, 상기 기판(136)의 일측의 상기 압전시트는 그의 길이연장방향을 따라 수축할 수 있으며, 상기 기판(136)의 다른 측의 상기 압전시트는 그의 길이연장방향을 따라 연장될 수 있으며, 따라서 상기 기판(136)를 구동하여 상기 기판(136)의 표면에 수직이 되는 방향(예를 들면, 두께방향 BB')을 따라 구불이고 진동시킨다.
[73] 일부 실시예들에서는, 상기 압전시트들(132 및/또는 134)의 재료는 압전 세라믹, 압전 석영, 압전 결정, 압전 폴리머, 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 압전 결정은 결정, 스팔라이트, 방붕석, 토르말린, 아연산염, GaAs, 티탄산바륨 및 그 유도체 구조 결정, KH2PO4, NaKC4H4O6.4H2O(Roch salt), 등을 포함할 수 있다. 예시적인 압전 세라믹 재료는 티탄산바륨(BT), 티탄산 지르코늄산 납(PZT), 니오븀산 바륨 리튬 납(PBLN), 변성 티탄산납(PT), 질화 알루미늄(AIN), 산화 아연(ZnO), 등, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 압전고분자 재료로는 폴리불화비닐리덴(PVDF), 등을 포함할 수 있다.
[74] 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)에 의해 형성되는 탄성질량블록 단부의 공진은 저주파수의 상기 제1 공진피크를 생성할 수 있으며, 상기 압전소자(130)와 상기 제1 진동소자(110) 사이의 공진은 고주파수의 상기 제2 공진피크를 생성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 공진피크에 대응되는 상기 제1 공진주파수 의 범위는 50Hz~2000Hz일 수 있고, 상기 제2 공진피크에 대응되는 상기 제2 공진주파수 f 1 의 범위는 1kHz~10kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동신호가 상기 탄성질량블록단의 질량소자(즉, 상기 제2 진동소자(120))로부터 출력되는 경우, 평탄한 주파수응답곡선(도4에서 곡선L41에 의해 표시되는 바와 같이)이 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선의 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이에 형성된다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진피크에 대응되는 상기 제1 공진주파수의 규모는 상기 제2 진동소자(120)의 질량 및 상기 탄성소자(140)의 탄성계수의 영향을 받는다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 공진피크의 상기 제1 공진주파수는 공식(1)에 따라 결정될 수 있다.
,(1)
여기서, 는 상기 제1 공진주파수이고, 는 상기 탄성소자(140)의 탄성계수이고, 는 상기 제2 진동소자(120)의 질량이다.
[75] 도 3을 참조하면, 상기 제2 공진피크의 상기 제2 공진주파수 f 1 은 대체로 상기 보형구조를 구비하는 상기 압전소자(130)의 길이와 같은 길이를 가지는 압전 외팔보의 자유단부(138)의 주파수응답의 1차 공진피크에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 공진피크의 상기 제2 공진주파수는 공식(2)에 따라 결정될 수 있다.
,(2)
여기서 는 상기 압전소자(130)의 폭이고, 는 상기 기판(136)의 재료의 탄성계수이고, 는 상기 기판(136)의 면적의 관성 모먼트이고, 는 상기 압전시트(132 또는 134)의 재료의 탄성계수이고, 는 상기 압전시트(132 또는 134)의 면적의 관성 모먼트이고, 는 상기 압전시트(132 또는 134)의 단위 길이의 밀도, 는 상기 압전소자(130)의 길이이다. 알아둬야 할 것은 본 개시에서, 상기 압전 외팔보는 구조는 상기 압전소자(130)가 상기 탄성소자(140) 및 상기 제2 진동소자(120)에 연결되지 않은 경우의 도 2에 표시하는 단일 보구조의 구조이다.
[76] 상기 기판(136)의 면적의 관성 모멘트는 아래의 공식을 만족시킨다.
,(3)
여기서, 는 상기 기판(136)의 두께이다.
[77] 상기 압전시트(132 또는 134)의 면적의 관성 모멘트 는 아래의 공식을 만족시킨다.
,(4)
여기서, 는 상기 압전시트(132 또는 134)의 두께이다.
[78] 상기 압전소자(130)의 단위 길이 밀도 는 아래의 공식을 만족시킨다.
,(5)
여기서, 는 상기 기판(136)의 밀도이고, 는 상기 압전시트(132 또는 134)의 재료 밀도이다.
[79] 따라서, 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)의 성능 파라미터들(예를 들면, 재료 파라미터(탄성계수,밀도를 포함하는), 기하학적 파라미터(두께, 길이를 포함하는), 등.)을 설계함으로써 상기 음향출력장치(200)의 상기 제2 공진주파수 f 1 가 조절될 수 있다.
[80] 구체적으로, 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)의 길이를 조절함으로써, 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선에서 평탄한 곡선범위가 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도 5에 표시하는 바와 같이, 가청범위(20Hz~20kHz)에서 음질을 확보하고 고차 모드들(또는 진동모드들)의 발생을 최소화하기 위해, 상기 압전소자(130)의 보형구조는 가능한 한 짧을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 저주파수 범위(예를 들면, 100Hz~1000Hz)에서 상기 음향출력장치(200)의 민감도를 확보하기 위해, 상기 압전소자(130)의 상기 보형구조의 길이는 너무 짧지 말아야 한다. 일부 실시예들에서는, 저주파수 범위(예를 들면, 100Hz~1000Hz)에서 상기 음향출력장치(200)의 민감도를 개선하고 100Hz~500Hz의 범위에서 평탄한 주파수응답곡선을 가지기 위해, 상기 압전소자(130)의 길이는 20mm~30mm 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 저주파수 범위(예를 들면, 100Hz~800Hz)에서 상기 음향출력장치(200)의 민감도를 감소시키지 않고, 200Hz~2000Hz에서 평탄한 주파수응답곡선을 가지게 하기 위해, 상기 압전소자(130)의 길이는 10mm~20mm사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(200)가 200Hz~5kHz에서 평탄한 주파수응답곡선을 가지게 하기 위해, 상기 압전소자(130)의 길이는 3 mm~10 m사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 질량블록단(예를 들면, 상기 제1 압전소자(110))의 질량을 조절함으로써 공진피크(예를 들면, 상기 제1 공진피크 및/또는 상기 제2 공진피크)의 미세한 조정이 진일보 수행될 수 있다(도 6에 표시하는 바와 같이).
[81] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(200)의 특정된 구조파라미터들은 상기 음향출력장치(200)의 출력요구에 따라 설계될 수 있다. 예를 들면, 실제 요구들(예를 들면, 50Hz)에 근거하여, 상기 제1 공진주파수 및 상기 제2 공진주파수 f 1 의 범위들은 먼저 결정될 수 있다. 두번째로, 상기 탄성질량블록단의 상기 제2 진동소자(120)의 질량(예를 들면, 진동판)가 결정될 수 있다. 그리고, 상기 음향출력장치(200)의 크기 요구(주로 공간크기에 근거하여)에 근거하여, 상기 압전소자(130)의 폭이 결정될 수 있다. 최종적으로, 상기 기판(136) 및 상기 압전시트들의 두께는 상기 압전시트의 제조공정기술에 따라 결정될 수 있다.
[82] 상기 파라미터들을 결정한 후, 상기 탄성소자(140)의 탄성계수를 계산할 수 있다.
.(6)
[83] 그 후, 상기 압전소자(130)의 길이는 상기 압전소자(130)의 재료 파라미터(예를 들면, 탄성계수, 밀도, 등.) 및 기하학적 파라미터(예를 들면, 두께, 길이, 등.)에 따라 결정될 수 있다.
[84] 최종적으로, 상기 음향출력장치(200)의 전체 기하학적 파라미터들을 결정할 수 있다.
[85] 도 4는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치의 탄성질량블록단 및 질량블록단의 출력을 나타내는 주파수응답곡선도이다. 도 4에 표시하는 바와 같이, 곡선L41은 진동신호가 상기 탄성질량블록단으로부터 출력되는 경우의 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선이다. 곡선L42는 상기 진동신호가 상기 질량블록단으로부터 출력되는 경우의 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선이다. 점선 원형 X에서 상기 제1 공진피크는 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)의 공진에 의해 생성될 수 있다. 점선 원형 Y에서 상기 제2 공진피크는 상기 압전소자(130)와 상기 제1 진동소자(110)의 공진에 의해 생성될 수 있다. 도 4에서 곡선들 L41 및 L42 은 각각 20Hz~2kHz의 범위에서 2개의 공진피크들을 가짐을 알 수 있다. 상기 진동신호가 상기 질량블록단(곡선L42에 대응되는)으로부터 출력되는 경우, 상기 음향출력장치(200)는 중고주파수 대역(예를 들면, 600Hz~5kHz)에서 높은 민감도를 가진다. 그러나, 상기 제1 공진피크 및 상기 제2 공진피크 사이에는 공진 골짜기가 있으며, 이는 중저주파수대역(예를 들면, 200Hz~1000Hz)에서 상기 음향출력장치(200)의 음질에 영향을 준다. 따라서, 상기 음향출력장치(200)의 응용장면이 중고주파수 대역에서 높은 민감도를 요구하는 경우, 상기 진동신호는 상기 질량블록단을 통해 상기 진동신호를 출력하는 편이 나을 수 있다. 상기 진동신호가 탄성질량블록단(곡선L41에 대응되는)으로부터 출력되는 경우, 상기 음향출력장치(200)는 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이에 상대적으로 평탄한 주파수응답곡선를 가지며, 따라서 상기 음향출력장치(200)는 가청범위에서 더 좋은 음질을 가질 수 있다.
[86] 도 5는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 압전외팔보들의 자유단부들에 의해 출력되는 주파수응답곡선들과 상기 상응한 압전 외팔보와 같은 보 길이를 가지는 단일 보구조를 포함하는 각 음향출력장치들의 주파수응답들을 나타내는 비교도이다. 도 5에 표시하는 바와 같이, 곡선들L51, L52, 및 L53는 각각 25 mm, 15 mm, 및 5 mm의 길이의 압전 외팔보의 주파수응답곡선이다. 곡선들L51', L52', 및 L53'는 각각 25 mm, 15 mm, 및 5 mm의 보 길이들을 가지는 단일 보구조들을 구비하는 음향출력장치들의 주파수응답곡선이다. 도 5에서의 곡선들L51, L52, 및 L53로부터, 상기 압전 외팔보가 짧을 수록(예를 들면, 5 mm), 가청범위에서(20Hz~20kHz) 고차 모드들이 적음을 알 수 있다. 곡선들L51 및 L51', L52 및 L52', L53 및 L53'의 비교로부터 상기 압전 외팔보의 길이가 단일 보구조의 보의 길이와 같은 경우, 상기 압전 외팔보의 자유단부의 1차 공진주파수는 상기 상응한 보 길이의 단일 보구조를 포함하는 상기 음향출력장치의 상기 제2 공진주파수에 접근함을 알 수 있다. 따라서, 상기 음향출력장치가 가청범위에서에서 될수록 적은 고차 모드들(또는 진동모드들)을 가지도록 하기 위해, 단일 보구조에서 상기 압전소자(130)의 상기 보형구조는 될수록 짧아야 한다. 그리고, 상기 곡선들L51', L52', 및 L53'로부터 다양한 보 길이들(예를 들면, 단일 보구조에서 상기 압전소자(130)의 길이)하에서, 상기 단일 보구조의 상기 제1 공진주파수(예를 들면, 상기 구조에서 상기 탄성소자(140)와 상기 제2 진동소자(120) 사이의 공진에 의해 생성되는 공진피크의 주파수)(점선 원형 M에서 상기 공진피크에 대응되는 주파수)는 상기 보가 짧아짐에 따라 및 질량이 감소됨에 따라 약간 증가되고, 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이에 평탄한 곡선을 형성함을 알 수 있다.
[87] 도 6은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 상이한 질량들을 구비하는 제1 진동소자들을 포함하는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도6에 표시하는 바와 같이, 상기 압전소자들(130)이 동일한 길이를 가지는 경우, 상기 음향출력장치(200)의 공진피크는 상기 질량블록단(상기 제1 진동소자(110))의 질량이 증가함에 따라 저주파수로 이용한다. 따라서, 일부 실시예들에서는, 질량블록단(상기 제1 진동소자(110))의 질량은 증가되거나 또는 감소되어 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선을 전체로 좌우로 이동시키며, 따라서 상기 제1 공진피크(점선 원형O에서의 공진피크) 및 상기 제2 공진피크(점선 원형P에서의 공진피크)의 위치들의 미세조정을 구현한다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110)의 질량은 실제 요구되는 평탄한 주파수응답범위에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 음향출력장치의 평탄한 주파수응답범위를 저주파수로 이동시킬 것을 요구하면, 큰 질량을 가지는 상기 제1 진동소자(110)를 제공할 수 있다. 반대로, 상기 음향출력장치의 평탄한 주파수응답범위를 고주파수로 이동시킬 것을 요구하면, 작은 질량을 가지는 상기 제1 진동소자(110)를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110)의 질량은 0~10g의 범위 내일 수 있다. 예를 들면, 200Hz~900Hz에서 상기 음향출력장치의 주파수응답곡선을 평탄화시킬 것을 요구하는 경우, 상기 제1 진동소자(110)의 질량은 0g~0.5g의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 하나의 예로써, 160Hz~800Hz에서 상기 음향출력장치의 주파수응답곡선을 평탄화시킬 것을 요구하는 경우, 상기 제1 진동소자(110)의 질량은 0.5g~1g의 범위 내에 있을 수 있다. 다른 하나의 예로써, 150Hz~700Hz에서 상기 음향출력장치의 주파수응답곡선을 평탄화시킬 것을 요구하는 경우, 상기 제1 진동소자(110)의 질량은 1g~2g의 범위 내에 있을 수 있다.
[88] 도 2 내지 도 6에서 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선의 평탄한 구역은 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이에 위치함을 알 수 있으며, 따라서, 상기 음향출력장치(200)의 주파수응답곡선을 넓은 주파수 범위 내에서 평탄화하기 위해, 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이의 거리를 증가시킬 수 있으며, 즉, 상기 제1 공진주파수를 감소 및/또는 상기 제2 공진주파수를 증가시킬 수 있다. 상기 공식(2)로부터 짧은 길이의 상기 압전소자(130)를 선택하는 경우, 상기 제2 공진주파수가 증가됨을 알 수 있으며. 그러나, 지나치게 짧은 길이의 상기 압전소자(130)는 주파수응답곡선의 전체적 진폭을 감소시킬 수 있으며, 따라서 상기 음향출력장치(200)의 민감도를 감소시킨다. 이 문제를 해결하기 위해, 일부 실시예들에서는, 도2에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(200)는 복수의 구조들("단일 보구조들"이라고도 부른다)을 적용할 수 있으며(예를 들면, 2개의 구조들은 도7 또는 도 17에 표시하는 바와 같이 대칭적으로 배치된다), 이는 상기 음향출력장치(200)의 전체적 출력음질에 영향을 주지 않고 민감도를 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 대칭구조는 불필요한 흔들림과 보상을 진일보 감소시키고, 상기 음향출력장치(200)의 출력음질에 대한 악영향을 피한다. 상기 대칭구조는 복수의 상기 압전소자들(130)은 상기 질량블록단(상기 제1 진동소자(110))에 상대적으로 중심대칭이고, 상기 복수의 압전소자들(130)은 탄성질량블록단(상기 탄성소자(140) 및 상기 제2 진동소자(120))에 상대적으로 중심대칭인 구조를 포함할 수 있다. 상기 중심대칭구조에 관한 더 많은 설명은, 도 7, 도 8, 도 16, 도 17, 및 그 관련 설명들을 참고 바란다.
[89] 도 7은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 일부 실시예들에서는, 도7에 표시하는 바와 같이, 음향출력장치(700)는 상기 압전소자(130), 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 및 상기 탄성소자(140)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 보형구조를 포함할 수 있으며, 상기 제1 진동소자(110)는 상기 압전소자(130)의 제1 위치에 연결된다. 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 연결될 수 있다. 알아둬야 할 것은 상기 보형구조의 상기 압전소자(130)가 진동할 때, 보형구조의 일단부의 진동의 진폭은 상대적으로 크고, 따라서 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치는 상기 보형구조의 단부에 위치하며, 상응한 진동소자단부의 출력은 비교적 높은 민감도와 비교적 좋은 음질을 가진다.
[90] 일부 실시예들에서는, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 위치(예를 들면, 상기 제1 진동소자(110)는 상기 압전소자(130)의 하나의 표면의 중간에 부착될 수 있다)할 수 있으며, 상기 제2 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 양단부에 위치(예를 들면, 상기 탄성소자(140)는 상기 압전소자(130)의 기타 표면의 양단부에 부착될 수 있다)할 수 있으며, 따라서 상기 압전소자(130)의 제1 위치를 관통하며 상기 보형구조의 길이연장방향에 수직이 되는 평면을 대칭면으로 하는 대칭구조를 달성한다. 이런 경우, 상기 압전소자(130)는 2개의 압전서브소자들을 포함하는 것으로 간주될 수 있으며, 상기 제1 진동소자(110)와 상기 제2 진동소자(120)는 각각 2개의 진동서브소자들을 포함하는 것으로 간주될 수 있다. 도7에 표시하는 바와 같이, 점선 네모꼴 C 또는 C'의 구조는 도2에 표시하는 단일 보구조와 같으며, 즉, 압전소자의 일단부는 상기 진동소자에 연결되고, 기타 단부는 상기 탄성소자를 통해 기타 진동소자에 연결된다. 따라서, 도7에 표시하는 바와 같이, 2개의 단일 보구조들을 포함하는 상기 음향출력장치(700)의 구조는 "이중 보구조"로 불리울 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 2개의 압전서브소자들을 포함할 수 있다. 각 압전서브소자의 하나의 단부는 하나의 진동서브소자에 연결될 수 있다. 각 압전서브소자의 다른 단부는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 제2 진동소자(120)에 연결될 수 있다. 이런 경우, 각 압전서브소자는 단일 보구조에 속할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 2개의 단일 보구조들 중의 압전소자들은 일직선상에 있을 수 있다. 상기 2개의 단일 보구조들은 대칭되게 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(700)는 4중 보구조들을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 상기 음향출력장치(700)는 4개의 단일 보구조들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 음향출력장치(700)는 상기 압전소자(130)와 함께 "+" 형상으로 배치될 수 있는 기타 압전소자를 더 포함할 수 있다. 상기 기타 압전소자는 탄성소자들을 통해 상기 제2 진동소자에 연결될 수 있다. 알아 두어야 할 것은, 본 개시에서, 상기 음향출력장치의 구조는 상기 복수의 단일 보구조와 동등할 수 있기만 하면 다중보구조는 상응한 수량의 압전소자들(130)을 포함할 필요가 없다는 것이다. 예를 들면, 도 7에 표시하는 다중 보구조는 하나의 압전소자(130)만을 포함할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 "+" 형의 4중 보구조는 서로 교차배치되는 2개의 압전소자들(130)만을 포함할 수 있다.
[91] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(700)는 커넥터(190)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 진동소자(120)와 상기 탄성소자(140)는 상기 커넥터(190)를 통해 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 연결될 수 있다. 상기 커넥터(190)는 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 위치하고, 탄성소자(140)의 일단부는 상기 커넥터(190)에 연결되며, 상기 탄성소자(140)의 다른 단부는 상기 제2 진동소자(120)에 연결된다. 상기 압전소자(130)의 제2 위치에서의 진동을 상기 탄성소자(140) 및 상기 제2 진동소자(120)로 전달할 수 있게 하는 상기 커넥터(190)의 배치는, 상기 탄성소자(140)의 구조가 더 유연하게 한다. 예를 들면, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 탄성소자(140)는 복수의 탄성막대들을 포함할 수 있다. 상기 탄성막대들은 상기 커넥터(190)를 통해 상기 압전소자(130)에 연결될 수 있다. 이런 경우, 상기 제2 진동소자(120)의 진동방향에서, 상기 탄성막대는 세로탄성을 가질 수 있고, 상기 제2 진동소자(120)의 진동방향에 수직이 되는 방향에서, 상기 탄성막대는 횡탄성을 가질 수 있다. 다른 하나의 예로써, 도 8에 표시하는 바와 같이, 상기 탄성소자(140)는 스프링일 수 있다. 상기 제2 진동소자(120)는 진동판일 수 있다. 상기 진동판의 길이는 상기 보형구조의 길이 이상일 수 있다.
[92] 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 탄성막대는 상기 제2 진동소자(120)의 중심을 관통하는 축에 관하여 축대칭되게 분포될 수 있다. 예를 들면, 도7에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(700)는 4개의 탄성막대를 포함할 수 있고, 상기 4개의 탄성막대는 상기 제2 진동소자(120)의 양측에 "X" 형상으로 분포된다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 보형구조의 중간 위치에 대응될 수 있으며, 따라서 상기 제2 진동소자(120)는 비진동 방향에서 쉽게 흔들리지 않으며, 따라서 상기 음향출력장치(700)의 탄성질량블록단에 의해 출력되는 주파수응답곡선의 평탄도를 개선한다.
[93] 도 8은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도8에 표시하는 바와 같이, 음향출력장치(800)는 상기 음향출력장치(700)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 음향출력장치(800)는 상기 압전소자(130), 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 및 상기 탄성소자(140)를 포함할 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 압전소자(130)는 보형구조를 포함할 수 있고, 상기 제1 진동소자(110)는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 연결된다. 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자들(140)을 통해 상기 보형구조의 길이연장방향의 양단부에 연결될 수 있다.
[94] 일부 실시예들에서는, 도8에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 진동소자(120)의 길이는 상기 압전소자(130)(또는 상기 보형구조)의 길이 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 압전소자(130)와 동일한 형상을 가지는 진동판일 수 있다. 상기 진동판과 상기 압전소자(130)는 대응되게 배치될 수 있다. 상기 탄성소자들(140)은 작은 탄성계수를 가지는 기타 재료로 제조된 스프링들 또는 막대들일 수 있다. 상기 탄성소자(140)는 상기 제2 진동소자(120)와 상기 압전소자(130) 사이에 수직으로 설치될 수 있다.
[95] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자(120)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자(130)는 통해 복수의 탄성소자들(140)을 통해 동일한 제2 진동소자(120)에 연결될 수 있다(도8에 표시하는 바와 같이). 다른 하나의 예로써, 각 상기 압전소자(130)의 제2 위치는 하나의 제2 진동소자(120)에 대응될 수 있고, 상기 압전소자(130)는 하나 이상의 탄성소자들(140)을 통해 상응한 제2 진동소자(120)에 연결될 수 있다.
[96] 도 9는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 탄성질량블록단들로부터 진동신호가 출력될 때의 각각 단일 보구조, 2중 보구조, 및 4중 보구조를 가지는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도9에 표시하는 바와 같이, 곡선L91은 상기 진동신호가 상기 탄성질량블록단으로부터 출력될 때 단일 보구조를 구비하는 음향출력장치(예를 들면, 상기 음향출력장치(200))의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L92은 상기 진동신호가 질량블록단으로부터 출력될 때 2중 보구조를 가지는 음향출력장치(예를 들면, 상기 음향출력장치(700))의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L93은 상기 진동신호가 질량블록단으로부터 출력될 때 4중 보구조를 구비하는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 도 9 로부터 2중 보구조를 구비하는 상기 음향출력장치의 출력 민감도(곡선L92에 대응되는)는 단일 보구조를 구비하는 상기 음향출력장치(곡선L91에 대응되는)보다 높음을 알 수 있다. 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이의 평탄한 곡선 세그먼트의 민감도는 약 6 dB 증가된다. 단일 보구조를 구비하는 상기 음향출력장치와 비교하여(곡선L91에 대응되는), 4중 보구조를 구비하는 상기 음향출력장치의 상기 제1 및 제2 공진피크들 사이의 평탄한 곡선 세그먼트의 민감도(곡선L93에 대응되는)는 약 12dB 증가된다.
[97] 곡선들L91, L92, 및 L93에서 상기 음향출력장치 중의 단일 보구조의 증가와 더불어, 상기 제1 공진피크의 주파수가 고주파수로 점차 이동함을 알 수 있다. 이는 복수의 단일 보구조들의 대칭분포는 복수의 탄성소자들(140)이 병렬연결되도록 하며, 따라서 전체적 탄성계수가 증가되고, 따라서 상기 제1 공진피크의 주파수가 증가되기 때문이다.
[98] 도 4에서의 곡선L41에서 상기 진동이 상기 음향출력장치(200)의 탄성질량블록단으로부터 출력되는 경우, 상기 제1 공진피크와 상기 제2 공진피크 사이의 곡선은 평탄하며, 주파수가 상기 제2 공진피크의 주파수보다 큰 고주파수 모들들의 수량은 증가되고, 상기 주파수에 대응되는 진폭은 상기 제2 공진피크의 주파수 하강보다 큼을 알 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 일부 실시예들에서는, 추가적인 제2 압전소자(150)는 상기 음향출력장치의 상기 제2 공진피크의 주파수보다 큰 주파수에 대응되는 진폭을 제공하는데 이용될 수 있다.
[99] 도 10은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도 10에 표시하는 바와 같이, 음향출력장치(1000)는 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 상기 제1 압전소자(130), 상기 탄성소자(140), 및 상기 커넥터(190)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1000)는 제2 압전소자(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 압전소자(130)와 상기 제2 압전소자(150)의 양자는 보형구조를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제1 진동소자(110)는 상기 제1 압전소자(130)의 길이연장방향의 중간부분에 연결될 수 있다. 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 단부에 연결될 수 있다.
[100] 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자의 상기 보형구조(150)의 길이("제2 길이"라고도 부른다)는 상기 제1 압전소자(130)의 상기 보형구조의 길("제1 길이"라고도 부른다)보다 짧을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 길이 대 상기 제1 길이의 비율값은 0.1~1의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 길이 대 상기 제1 길이의 비율값은 0.2~0.8의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 길이 대 상기 제1 길이의 비율값은 0.3~0.7의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 길이 대 상기 제1 길이의 비율값은 0.4~0.6의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 길이 대 상기 제1 길이의 비율값은 0.5일 수 있다. 도 5에서 상기 압전소자의 길이가 짧으면, 상기 압전소자의 출력의 주파수응답이 고주파수로 이동함을 알 수 있다. 따라서, 비교적 긴 보형구조를 구비하는 상기 압전소자는 저주파수압전소자로 불리울 수 있고, 비교적 ?裏? 보형구조를 구비하는 상기 압전소자는 고주파수압전소자로 불리울 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도7에서의 상기 음향출력장치(700)의 또는 도8에서의 상기 음향출력장치(800)의 전체 구조는 유닛을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1000)는 저주파수유닛(1010)을 포함할 수 있으며, 상기 저주파수유닛(1010)은 상기 저주파수압전소자 및 제2 압전소자(150)을 포함한다.
[101] 상기 제2 압전소자(150)는 상기 제2 진동소자(120)에 연결될 수 있고, 따라서 상기 제2 진동소자(120)는 상기 제2 진동소자(150)의 진동을 수신할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 압전소자(150)는 상기 제2 진동소자(120)에 부착될 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)의 공진은 저주파수유닛(1010)의 상기 제2 공진주파수보다 높은 주파수를 가지는 제3 공진피크를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 공진피크에 대응되는 상기 제3 공진주파수의 범위는 10kHz~40kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 공진피크에 대응되는 상기 제3 공진주파수의 범위는 15kHz~35kHz일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 공진피크에 대응되는 상기 제3 공진주파수의 범위는 20kHz~30kHz일 수 있다.
[102] 일부 실시예들에서는, 도 10에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(1000)는 탄성소자(들)(142) 및 진동소자(125)를 더 포함할 수 있다. 상기 진동소자(125)는 상기 탄성소자(들)(142)을 통해 상기 제2 압전소자(150)에 연결될 수 있다. 상기 제2 진동소자(120), 상기 진동소자(125), 상기 제2 압전소자(150), 및 상기 탄성소자(들)(142)은 상기 음향출력장치(1000)의 고주파수유닛(1020)을 구성할 수 있다. 다시 말하면, 상기 음향출력장치(1000)는 상기 저주파수유닛(1010) 및 상기 고주파수유닛(1020)을 포함할 수 있다. 상기 고주파수유닛(1020)과 상기 저주파수유닛(1010)은 상기 제2 진동소자(120)을 통해 연결될 수 있다. 이는 상기 저주파수유닛(1010)의 탄성질량블록단 및 상기 고주파수유닛(1020)의 질량블록단이 하나의 진동소자(즉, 상기 제2 진동소자(120))를 공유하고, 따라서 상기 고주파수유닛(1020)과 상기 저주파수유닛(1010) 사이의 연결을 구현함을 의미한다. 이런 경우, 상기 음향출력장치(1000)의 진동은 상기 제1 진동소자(110) 및/또는 상기 진동소자(125)를 통해 출력될 수 있다. 상기 고주파수유닛(1020)에서 상기 제2 압전소자(150)의 제2 길이는 상기 저주파수유닛(1010)에서 상기 제1 압전소자(130)의 제1 길이보다 짧다. 상기 제2 압전소자(150)와 상기 제2 진동소자(120)의 공진은 상기 음향출력장치(1000)에 상술한 제3 공진피크를 제공할 수 있다. 그리고, 상기 고주파수유닛(1020)의 상기 탄성소자(들)(142)와 상기 진동소자(125)의 공진은 상기 음향출력장치(1000)에 제5 공진피크를 더 제공할 수 있다. 상기 고주파수유닛(1020)의 상기 첫번째 하나의 공진피크(예를 들면, 상기 제5 공진피크)와 상기 두번째 하나의 공진피크(예를 들면, 상기 제3 공진피크) 사이의 주파수응답곡선은 상대적으로 평탄하다. 일부 실시예들에서는, 상기 제5 공진피크에 대응되는 제5 공진주파수는 상기 제2 공진피크에 대응되는 상기 제2 공진주파수보다 크거나 또는 작을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 고주파수유닛(1020) 및/또는 상기 저주파수유닛(1010)의 성능 파라미터(예를 들면. 상기 압전소자의 재료 파라미터 또는 기하학적 파라미터, 상기 질량블록단 또는 상기 탄성질량블록단의 질량)를 조절함으로써, 상기 제5 공진주파수는 상기 제2 공진주파수에 가까워질 수 있으며, 따라서 상기 고주파수유닛(1020)의 출력주파수응답과 상기 저주파수유닛(1010)의 출력주파수응답이 서로 간섭되는 주파수 범위는 감소될 수 있고, 상기 음향출력장치(1000)의 음질이 개선될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 저주파수유닛(1010)의 상기 두번째 하나의 공진피크(예를 들면, 상기 제2 공진피크)와 상기 고주파수유닛(1020)의 상기 첫번째 하나의 공진피크(예를 들면, 상기 제5 공진피크) 사이의 관계는 아래의 공식을 만족시킬 수 있다.
,(7)
여기서, 는 상기 저주파수유닛(1010)의 상기 두번째 하나의 공진피크의 주파수(예를 들면, 상기 제2 공진주파수)이고, 는 상기 고주파수유닛(1020)의 상기 첫번째 하나의 공진피크의 주파수(예를 들면, 상기 제5 공진주파수)이다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수가 8kHz~10kHz 사이에 있는 경우, 상기 제5 공진주파수는 5kHz~40kHz 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수가 5kHz~8kHz 사이에 있는 경우, 상기 제5 공진주파수는 4kHz~25kHz사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수가 2kHz~5kHz 사이에 있는 경우, 상기 제5 공진주파수는 100Hz~10kHz 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 공진주파수가 1kHz~3kHz 사이에 있는 경우, 상기 제5 공진주파수는 100Hz~5kHz 사이에 있을 수 있다.
[103] 유의해야 할 것은 상기 음향출력장치(1000)의 상기 저주파수유닛(1010)의 상기 제1 압전소자들(130)의 수량 및 고주파수유닛(1020)의 상기 제2 압전소자들(150)의 수량은 하나 이상일 수 있으며, 상기 제1 압전소자들(130)의 수량과 상기 제2 압전소자들(150)의 수량은 같거나 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 음향출력장치(1000)는 단지 하나만의 압전소자(130) 및 하나만의 제2 압전소자(150)을 포함할 수 있고, 이 때, 상기 진동소자(125)는 상기 탄성소자(들)(142)를 통해 상기 제2 압전소자(150)의 양단부에 연결될 수 있으며, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(들)(140)를 통해 상기 제1 압전소자(130)의 양단부에 연결될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 음향출력장치(1000)는 2개의 제1 압전소자들(130) 및 하나의 제2 압전소자(150)를 포함할 수도 있으며, 이 때, 상기 진동소자(125)는 상기 탄성소자(들)(142)를 통해 상기 제2 압전소자(150)의 양단부에 연결될 수 있으며, 상기 제2 진동소자(120)는 각각 상기 탄성소자(들)(140)를 통해 각 제1 압전소자(130)의 하나의 단부에 연결될 수 있다. 각 제1 압전소자(130)의 다른 단부는 상기 제1 진동소자(110)에 연결될 수 있다.
[104] 도 11은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도 12 는 상이한 여기신호의 위상차들에 대응되는 음향출력장치의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도 13은 상이한 여기신호의 위상차들에 대응되는 음향출력장치의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도 11에 표시하는 바와 같이, 곡선L111은 진동신호가 탄성질량블록단으로부터 출력될 때의 단일 보구조를 구비하는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L112은 상기 진동신호가 탄성질량블록단으로부터 출력될 때의 이중 보구조를 구비하는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L113은 상기 진동신호가 탄성질량블록단으로부터 출력될 때의 이중 유닛구조(예를 들면,고주파수유닛 및 저주파수유닛)를 구비하는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 상기 이중 유닛구조를 구비하는 상기 음향출력장치는 도 10에 표시하는 상기 음향출력장치(1000)의 구조를 가질 수 있으며, 상기 고주파수유닛(1020)의 여기신호(예를 들면, 여기전압)와 상기 저주파수유닛(1010)의 여기신호 사이의 위상차는 0°이다. 도 11에서 상기 음향출력장치(1000)는 그 중의 상기 제2 진동소자(120)에 의해 생성되는 상기 제1 공진피크의 뒤에서 공진 골짜기를 생성함을 알 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 고주파수유닛(1020)의 상기 제2 압전소자(150) 및 상기 저주파수유닛(1010)의 상기 제1 압전소자(130)의 여기신호들의 위상들을 조절함으로써 상기 공진 골짜기가 채워질 수 있다. 도 12에 표시하는 바와 같이, 고주파수유닛들 및 저주파수유닛들이 여기신호들 사이의 위상차가 증가될 때(곡선들L121-124에 대응되는), 공진 골짜기의 진폭은 점차적으로 커진다. 일부 실시예들에서는, 상기 고주파수유닛과 상기 저주파수유닛의 여기신호들 사이의 위상차(예를 들면, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차)의 절대치의 범위는 45°~180°이다. 유의해야 할 것은, 도 13에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 제1 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치가 135°보다 큰 경우, 상기 제1 공진피크 전의 저주파수 범위의 진폭이 감소된다. 따라서, 상기 음향출력장치(1000)의 저주파수 범위의 진폭의 값을 확보하기 위해, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는 45°~135°일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는 45°~125°일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는 50°~110°일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는 60°~100°일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는70°~90°일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 압전소자(150)와 상기 압전소자(130) 사이의 위상차의 절대치의 범위는 80°일 수 있다.
[105] 도 14는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도 14에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(1000)의 구조에 따라 상기 음향출력장치의 저주파수응답을 더 개선하기 위해, 음향출력장치(1400)는 제3 압전소자(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 압전소자(160)는 구동전압에 응답하여 진동하고, 상기 진동을 상기 제2 압전소자(150)에 전달할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 각 상기 제1 압전소자(130), 상기 제2 압전소자(150), 및 상기 제3 압전소자(160)는 보형구조를 포함할 수 있다. 상기 제3 압전소자(160)("제3 길이"라고도 부른다)의 상기 보형구조의 길이는 상기 제2 압전소자150의 상기 보형구조의 길이(예를 들면, 제2 길이)보다 길 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제3 압전소자(160)의 제3 길이는 상기 상기 제2 압전소자(150)의 제2 길이와 상기 제1 압전소자(130)의 제1 길이 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 상기 제3 압전소자(160)의 제3 길이는 상기 제1 압전소자(130)의 제1 길이와 같을 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 상기 제3 압전소자(160)의 제3 길이는 상기 상기 제2 압전소자(150)의 제2 길이보다 작고, 상기 제3 압전소자(160)는 공진하여 상기 제3 공진피크보다 낮은 주파수를 가지는 제4 공진피크를 생성할 수 있다.
[106] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1400)는 제3 진동소자(127)를 더 포함할 수 있다. 상기 제3 진동소자(127)는 상기 제2 압전소자(150)에 연결될 수 있고, 적어도 상기 제2 탄성소자(들)(145)를 통해 상기 제3 압전소자(160)에 연결될 수 있다. 상응하게, 상기 제3 압전소자(160)의 진동은 상기 제3 진동소자(127)를 통해 제2 압전소자(150)에 전달될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1400)는 진동소자(129)를 더 포함할 수 있다. 상기 진동소자(129)는 상기 제3 압전소자(160)의 길이연장방향의 중간에 위치할 수 있다. 상기 제3 진동소자(127), 상기 진동소자(129), 상기 제3 압전소자(160), 및 상기 제2 탄성소자(145)는 상기 저주파수유닛(1010)("제1 저주파수유닛"이라고도 부른다)의 구조와 유사한 제2 저주파수유닛(1015)을 형성할 수 있다. 다시 말하면, 상기 음향출력장치(1400)는 상기 저주파수유닛(1010), 제2 저주파수유닛(1015), 및 상기 고주파수유닛(1020)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 저주파수유닛(1010) 및 상기 제2 저주파수유닛(1015)은 병렬연결될 수 있으며, 따라서 상기 음향출력장치(1400)(도 15에 표시하는 바와 같이)의 상기 저주파수응답을 개선한다. 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1400)는 상기 저주파수유닛(1010), 상기 제2 저주파수유닛(1015), 및 상기 고주파수유닛(1020)을 포함하며, 이는 또한 상기 음향출력장치(1400)가 3개의 유닛구조를 포함한다고 간주할 수 있다.
[107] 구체적으로, 도 14에 표시하는 바와 같이, 상기 제1 압전소자(130)와 상기 제3 압전소자(160)는 병렬되게 설치될 수 있다. 상기 저주파수유닛(1010)의 탄성질량블록단(예를 들면, 상기 제2 진동소자(120))는 상기 제2 저주파수유닛(1015) 의 탄성질량블록단(예를 들면, 상기 제3 진동소자(127))에 연결될 수 있다. 상기 제2 압전소자(150)은 상기 연결된 제2 진동소자(120) 및/또는 상기 제3 진동소자(127)에 직접 연결될 수 있다. 상기 연결된 제2 진동소자(120)와 상기 제3 진동소자(127)는 모두 상기 고주파수유닛(1020)의 질량블록단의 작용을 할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 저주파수유닛(1010)의 질량블록단(예를 들면, 상기 제1 진동소자(110))과 상기 제2 저주파수유닛(1015)의 질량블록단(예를 들면, 상기 진동소자(129))은 연결될 수 있거나(도 1 표시하는 바와 같이), 또는 분리될 수 있으며, 상기 분리구조는 상기 저주파수유닛(1010)의 질량블록단과 상기 제2 저주파수유닛(1015)의 질량블록단을 각각 독립적으로 진동시킬 수 있으며, 상기 연결된 구조는 상기 저주파수유닛(1010)의 질량블록단과 상기 제2 저주파수유닛(1015)의 질량블록단의 진동에 의해 출력되는 주파수응답들이 일치하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 저주파수유닛(1010)의 질량블록단은 상기 제2 저주파수유닛(1015)의 질량블록단에 연결될 수 있다.
[108] 일부 실시예들에서는, 상기 저주파수유닛(1010), 상기 저주파수유닛(1015) 및 상기 고주파수유닛(1020)의 구조는 같거나 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 저주파수유닛(1010) 및 상기 저주파수유닛(1015)의 양자는 상기 음향출력장치(800)와 같은 구조를 가질 수 있고, 상기 고주파수유닛(1020) 상기 음향출력장치(700)와 같은 구조를 가질 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 저주파수유닛(1010), 상기 저주파수유닛(1015) 및 상기 고주파수유닛(1020)은 전부 상기 음향출력장치(800)와 같은 구조를 가질 수 있다.
[109] 일부 실시예들에서는, 상기 음향출력장치(1400)는 상기 제3 진동소자(127)를 포함하지 않을 수 있다. 상기 저주파수유닛(1015)의 상기 제3 압전소자(160)의 진동은 상기 제2 탄성소자(들)(145)을 통해 제2 진동소자(120)에 전달되며, 그 후 상기 제2 진동소자(120)에 의해 상기 제2 압전소자(150)로 전달될 수 있다. 다시 말하면, 도 14에 표시하는 바와 같이, 상기 제2 진동소자(120) 및 상기 제3 진동소자(127)는 일체로 간주할 수 있으며, 상기 저주파수유닛(1010)의 상기 압전소자(130)의 진동과 상기 저주파수유닛(1015)의 상기 제3 압전소자(160)의 진동의 양자는 동일한 제2 진동소자로 전달되며, 따라서 진동소자들의 수량을 감소시키고 자원을 절약할 수 있다.
[110] 도 15는 본 개시의 일부 실시예들에 따른 상이한 구조들을 구비하는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도 15에 표시하는 바와 같이, 곡선L151은 진동신호가 탄성질량블록단으로부터 출력될 때 이중 유닛구조(예를 들면, 고주파수유닛 및 저주파수유닛)을 구비하는 음향출력장치(예를 들면, 상기 음향출력장치(1000))의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L152은 진동신호가 질량블록단으로부터 출력될 때 상기 저주파수유닛(1010), 상기 제2 저주파수유닛(1015), 및 상기 고주파수유닛(1020)을 포함하는 음향출력장치(1400)의 주파수응답곡선을 표시한다. 도 15에서 상기 음향출력장치(1400)의 상기 저주파수응답(상기 곡선L152에서 20Hz~500Hz에 대응되는)이 이중 유닛구조를 가지는 상기 음향출력장치(1000)의 저파수응답보다 높음을 알 수 있다.
[111] 도 16은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도 16에 표시하는 바와 같이, 상기 음향출력장치(1600)는 상기 제1 진동소자(110), 상기 제2 진동소자(120), 상기 압전소자(130), 및 상기 탄성소자(140)를 포함할 수 있다. 상기 압전소자(130)는 보형구조를 포함할 수 있고, 상기 제1 진동소자(110)는 진동서브소자들(112 및 114)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 진동서브소자들(112 및 114)는 각각 상기 압전소자(130)의 길이연장방향의 2개의 단부들("제1 위치"라고도 부른다)에 연결될 수 있다. 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 제2 위치에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 진동소자(120)는 상기 커넥터(190) 및 상기 탄성소자(140)를 통해 상기 압전소자(130)의 길이연장방향의 중간(예를 들면, 상기 제2 위치)에 설치될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 압전소자(130)는 2개의 압전서브소자들을 포함할 수 있다. 각 압전서브소자의 일단부는 각각 하나의 진동서브소자(112 또는 114)에 연결될 수 있다. 각 압전서브소자의 다른 단부는 상기 커넥터(190)를 통해 연결될 수 있다. 이런 경우, 상기 음향출력장치(1600)의 구조는 도2에 표시하는 바와 같이 2개의 단일 보구조들을 포함하는 것으로 간주될 수 있다.
[112] 일부 실시예들에서는, 상기 진동서브소자들(112 및 114)의 질량들은 같을 수 있고, 상기 진동서브소자들(112 및 114)이 압전소자(130)에 연결되는 상기 2개의 제1 위치들은 상기 압전소자(130)의 중심에 관해 대칭되며, 따라서 상기 진동서브소자들(112 및 114)은 압전소자(130)의 중심에 관해 대칭된다. 상기 대칭구조는 상호 균형되어 상기 진동서브소자(112)의 불필요한 흔들림을 감소시키고, 상기 음향출력장치(1600)의 주파수응답곡선의 평탄도를 개선한다.
[113] 일부 실시예들에서는, 압전소자들(130)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 상응하게, 상기 압전소자(130)에 직접 연결되는 상기 제1 진동소자들(110)의 수량은 하나 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 압전소자들(130)의 수량은 2개일 수 있다. 상기 2개의 압전소자들(130)은 커넥터(들)을 통해 "+" 형상으로 교차연결될 수 있다. 또한, 각 압전소자(130)의 단부들에는 상기 제1 진동소자(110)가 배치될 수 있다. 상기 제2 진동소자(120)는 상기 탄성소자(140)를 통해 "+" 형상의 교차점에 연결될 수 있다. 다른 하나의 예로써, 상기 압전소자들(130)의 수량은 4개일 수 있으며, 각 상기 4개의 압전소자들(130)의 일단부는 상기 커넥터(190)를 통해 연결될 수 있으며, 따라서 상기 4개의 압전소자들(130)은 상기 커넥터(190) 주위에서 "+" 형상으로 배치되며, 각 압전소자(130)는 하나의 제1 진동소자(110)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 복수의 압전소자들(130)은 하나의 제1 진동소자(110)에 대응될 수도 있다. 예를 들면, 상기 4개의 압전소자들(130)은 상기 커넥터(190)을 중심으로 상기 커넥터(190) 주위에서 "+" 형상으로 배치되며, 각 압전소자(130)는 고리형 제1 진동소자(110)에 연결될 수 있다.
[114] 일부 실시예들에서는, 도 16에 표시하는 바와 같이, 상기 탄성소자(140)는 복수의 탄성막대를 포함할 수 있다. 상기 탄성막대는 상기 커넥터(190)를 통해 상기 압전소자(130)에 연결될 수 있다. 이런 경우, 상기 탄성막대는 상기 제2 진동소자(120)의 진동방향에서 제1 탄성계수를 가질 수 있으며, 상기 제2 진동소자(120)의 진동방향에 수직이 되는 방향에서 제2 탄성계수를 더 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 제2 진동소자(120)를 상기 압전소자(130)의 평면에 수직이 되는 방향에서 쉽게 진동시키고 상기 압전소자(130)의 장축에 평행되는 방향에서 쉽게 흔들리지 않게 하기 위해, 상기 제2 탄성계수는 상기 제1 탄성계수보다 훨씬 클 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 탄성계수 대 상기 제1 탄성계수의 비율값은 1Х103 이상일 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 탄성계수 대 상기 제1 탄성계수의 비율값은 1Х103, 1Х104, 1Х105, 1Х106, 1Х1010 등 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 탄성소자(140)는 진동전달시트일 수 있다.
[115] 도 17은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 예시적인 음향출력장치를 나타내는 구조개략도이다. 도 17에 표시하는 바와 같이, 음향출력장치(1700)는 상기 음향출력장치(1600)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서는, 도 17에 표시하는 바와 같이, 상기 탄성소자(140)는 작은 탄성계수를 가지는 기타 재료들로 제조된 스프링 또는 막대를 더 포함할 수 잇다. 상기 탄성소자(140)는 상기 제2 진동소자(120)와 상기 압전소자(130) 사이에 수직이 되게 설치될 수 있다.
[116] 도 18은 본 개시의 일부 실시예들에 따른 탄성질량블록단들로부터 진동신호가 출력될 때의 각각 단일 보구조, 2중 보구조, 및 4중 보구조를 가지는 음향출력장치들의 주파수응답곡선들을 나타낸다. 도 18에 표시하는 바와 같이, 곡선L181은 상기 진동신호가 상기 탄성질량블록단으로부터 출력될 때 단일 보구조(예를 들면, 상기 음향출력장치(200))를 가지는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L182는 상기 진동신호가 상기 탄성질량블록단으로부터 출력될 때의 이중 보구조를 가지고 상기 탄성질량블록단이 길이연장방향의 중간에 위치하는 음향출력장치(예를 들면, 상기 음향출력장치(1600))의 주파수응답곡선을 표시한다. 곡선L183은 상기 진동신호가 상기 탄성질량블록단으로부터 출력될 때의 4개의 보구조를 구비하고 상기 탄성질량블록단이 상기 압전소자의 길이연장방향의 중간에 위치하는 음향출력장치의 주파수응답곡선을 표시한다. 도 18에서 상기 단일 보구조(곡선L181에 대응되는)와 비교하여, 다중 보구조를 사용하는 상기 음향출력장치의 상기 제1 공진피크(곡선L182 또는 L183에 대응되는)는 저주파수로 이동하고, 따라서 다중 보구조의 사용은 상기 음향출력장치의 저주파수응답 성능을 현저히 개선할 수 있음을 알 수 있다.
[117] 이상에서 기본 개념을 설명하였다. 물론, 본 분야의 통상의 기술자들에 있어서, 상기상세한 개시는 단지 하나의 예 본 개시에 대한 한정을 형성하지 않는다. 여기에서 명백하게 해석하지 않았지만, 본 분야의 통상의 기술자들은 본 개시에 대해 다양한 변화들, 개량들 및 수정들을 진행할 수 있다. 이러한 변화, 개량, 및 수정은 본 개시의 교시를 받으며, 여전히 본 개시의 실시예들의 요지와 범위에 속한다.
[118] 한편으로는, 본 개시는 특정된 단어들을 이용하여 본 개시의 실시예들을 설명한다. 예를 들면, "하나의 실시예," "일 실시예," 및/또는 "일부 실시예들"은 본 개시의 적어도 하나의 실시예에 관련되는 특정된 특징, 구조, 또는 특성이다. 따라서, 여기에서 강조하고 주의를 주는 것은 본 개시의 상이한 부분에서 2회 이상 언급된 "일 실시예," 또는 "하나의 실시예," 또는 "대안실시예"는 동일한 실시예로 간주할 필요가 없다는 것이다. 그리고, 본 개시의 하나 이상의 실시예들의 특정된 특징들, 구조들, 또는 특성들은 적당히 조합될 수 있다.
[119] 그리고, 본 분야의 통상의 기술자들은 본 개시의 여러 양태들은 일련의 특허가능한 종류 또는 상황들을 통해 설명하고 묘사될 수 있음을 이해할 수 있으며, 임의의 새롭고 유용한 처리들, 기계들, 제품들, 또는 재료들의 조합, 또는 임의의 새롭로 유용한 개선들을 포함한다. 그리고, 본 분야의 통상의 기술자들은 본 개시의 여러 양태들은 일련의 특허가능한 종류 또는 상황들을 통해 설명하고 묘사될 수 있음을 이해할 수 있으며, 임의의 새롭고 유용한 처리들, 기계들, 제품들, 또는 재료들의 조합, 또는 임의의 새롭로 유용한 개선들을 포함한다. 상기 하드웨어 또는 소프트웨어는 "블록", "모듈", "엔진", "유닛", "부재" 또는 "시스템"이라고 부를 수 있다. 추가적으로, 본 개시의 각 방면은 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 매체에 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 제품으로써 구현될 수 있다.
[120] 컴퓨터 스토리지 매체는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 전파데이터 신호를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 기저대 또는 캐리어파의 일부분일 수 있다. 상기 전파신호는 전자기식, 광학식, 등 또는 적당한 조합을 포함하는 다양한 형식을 가질 수 있다. 상기 컴퓨터 스토리지 매체는 상기 컴퓨터 판독가능 스토리지 매체를 제외한 임의의 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있으며, 이는 명령실행시스템, 장치들, 또는 장치과 결합하여 사용하는 프로그램을 통신, 전파 또는 전송할 수 있다. 컴퓨터 스토리지 매체에 있는 프로그램 코드는 무선, 전기선, 광섬유 케이블, RF, 등, 또는 임의의 상술한 매체를 포함하는 임의의 적당한 매체를 통해 전송될 수 있다.
[121] 그리고, 청구범위에서 명시적으로 주장하지 않는 한, 본 개시에서 설명하는 요소들 및 서열들을 처리하는 순서, 숫자들 및 문자들의 사용, 또는 기타 명칭들의 사용은 본 개시에서의 처리들 및 방법들의 순서를 한정하는 데 이용하지 않는다. 상술한 개시는 현재 유용하다고 인정되는 본 발명의 일부 실시예들의 다양한 예의 방식으로 논의되었지만, 이해해야 할 것은 이러한 상세내용은 단지 설명의 목적으로써 첨부된 청구범위들이 개시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 청구범위들은 본 개시의 실시예들의 요지와 범위 내에 떨어지는 모든 수정들 및 등가조합들에 대한 커버를 의도로 한다는 것이다. 예를 들면, 상술한 상기 시스템 부재들은 하드웨어 장치들에 의해 구현될 수 있지만, 이들은 소프트웨어 방안만에 의해, 예를 들면, 상술한 시스템을 기존의 서버 또는 이동장치에 장착하여 구현할 수도 있다.
[122] 마찬가지로, 유의해야 할 것은 본 개시에서 공개한 설명을 간단화하고, 따라서 본 개시의 하나 이상의 실시예들을 이해하는데 도움을 주기 위해, 본 개시의 실시예들의 상술한 설명에서는, 어떤 경우 하나의 실시예, 도면 또는 그에 대한 기재에 복수의 특징들이 조합될 수 있다. 그러나 이러한 개시 방법은 본 개시의 대상이 청구범위에 인용된 것보다 더 많은 특징들을 요구함을 의미하지 않는다. 실제로는, 실시예 특징들은 하나의 상술한 실시예의 모든 특징들보다 적다.
[123] 일부 실시예들에서는, 본 출원의 어떤 실시예에서 기술 및 주장하는데 이용되는 양 및 속성의 개수를 표시하는 여러가지 숫자은 일부 예들에서는 용어 "약", "유사", 또는 "기본상" 등으로 수식하여 이해하여야 한다. 별도의 설명이 없는 경우, "약", "대체로", 또는 "기본상"은 주장하는 숫자가 ±20%의 변화가 용허됨을 의미할 수 있다. 상응하게, 일부 실시예들에서는, 본 개시에서 및 청구범위에서 사용하는 수치 파라미터들은 근사치들이며, 이 근사치들은 개별 실시예들에서 요구하는 특징들에 따라 변할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 상기 수치 파라미터들은 지정된 유효 숫자를 고려하며 일반적인 숫자 보유방법을 이용해야 한다. 본 개시의 일부 실시예들에서 범위의 넓이를 확정하는 데 사용하는 숫자 범위 및 파라미터들은 근사치들이지만, 특정된 실시예들에서, 이러한 수치들의 설정은 가능한 범위 내에서 될 수록 정확하다.
[124] 최종적으로, 이해해야 할 것은 본 개시에서 설명하는 실시예들은 단지 본 개시의 실시예들의 원리들을 설명하는 데만 이용된다는 것이다. 기타 수정들도 본 개시의 범위 내에 있을 수 있다. 따라서,예로써 및 비한정적으로, 본 개시의 실시예들의 대안적 구성들은 본 개시의 교시들과 일치하다고 인정될 수 있다. 상응하게, 본 개시의 실시예들은 본 개시에서 명시적으로 소개하고 기재한 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (19)

  1. 음향출력장치로서,
    제1 진동소자;
    제2 진동소자; 및
    압전소자로서, 상기 제1 진동소자가 상기 압전소자의 제1 위치에 물리적으로 연결되고, 상기 제2 진동소자는 적어도 탄성소자를 통해 상기 압전소자의 제2 위치에 연결되며, 상기 압전소자는 전기신호에 응답하여 상기 제1 진동소자 및 상기 제2 진동소자를 구동하여 진동시키며, 상기 진동은 사람 귀의 가청범위 내에서 2개의 공진피크들을 생성하는 상기 압전소자를 포함하는
    음향출력장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 진동소자와 상기 탄성소자의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 저주파수를 가지는 제1 공진피크를 생성하고, 상기 압전소자와 상기 제1 진동소자의 공진은 상기 2개의 공진피크들 중의 고주파수를 가지는 제2 공진피크를 생성하는
    음향출력장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 공진피크의 주파수는 50Hz~2000Hz의 범위 내에 있고, 상기 제2 공진피크의 주파수는 1kHz~10kHz의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  4. 제1항에 있어서,
    연결소자를 더 포함하며, 상기 제2 진동소자 및 상기 탄성소자는 상기 연결소자를 통해 상기 압전소자의 제2 위치에 연결되는
    음향출력장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 보형구조를 포함하고, 상기 제1 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 중간에 위치하는
    음향출력장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 위치는 상기 보형구조의 길이연장방향의 단부에 위치하는
    음향출력장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 진동은 상기 제2 진동소자를 통해 골전도 방식으로 사용자에게 전달되는
    음향출력장치.
  8. 제2항에 있어서,
    제2 압전소자를 더 포함하고, 상기 제2 압전소자는 상기 제2 진동소자의 진동을 수신하고, 상기 제2 압전소자는 공진하여 상기 2개의 공진피크들 중의 임의의 하나의 주파수보다 높은 주파수의 제3 공진피크를 생성하는
    음향출력장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 공진피크의 주파수는 10kHz~40kHz의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  10. 제8항에 있어서,
    제4 진동소자를 더 포함하고, 상기 제4 진동소자는 적어도 제3 탄성소자를 통해 상기 제2 압전소자의 제3 위치에 연결되고, 상기 제3 탄성소자와 상기 제4 진동소자는 공진하여 상기 제3 공진피크의 주파수보다 낮은 주파수의 제5 공진피크를 생성하며,
    상기 제2 공진피크에 대응되는 주파수와 상기 제5 공진피크 사이의 차이의 절대치 대 상기 제2 공진피크에 대응되는 주파수의 비율값은 0~4의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 압전소자와 상기 제2 압전소자의 양자는 보형구조를 포함하고, 상기 제2 압전소자의 상기 보형구조의 길이는 상기 압전소자의 상기 보형구조의 길이보다 짧은
    음향출력장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 압전소자의 상기 보형구조의 길이 대 상기 압전소자의 상기 보형구조의 길이의 비율값은 0.1~1의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전소자와 상기 제2 압전소자의 여기신호들 사이의 위상차의 절대치는 45°-135°의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 압전소자를 더 포함하고, 상기 제3 압전소자는 진동하여 상기 진동을 상기 제2 압전소자로 전달하고, 상기 제3 압전소자는 공진하여 상기 제3 공진피크의 주파수보다 낮은 주파수의 제4 공진피크를 생성하는
    음향출력장치.
  15. 제14항에 있어서,
    제3 진동소자를 더 포함하고, 상기 제3 진동소자는 적어도 제2 탄성소자를 통해 상기 제3 압전소자에 연결되고, 상기 제3 압전소자의 진동은 상기 제3 진동소자를 통해 상기 제2 압전소자로 전달되는
    음향출력장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 보형구조를 포함하고, 상기 제1 진동소자는 2개의 진동서브소자들을 포함하고,
    상기 2개의 진동서브소자들은 각각 상기 압전소자의 길이연장방향의 양단부에 연결되는
    음향출력장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2개의 진동서브소자들은 동일한 질량을 가지며, 상기 2개의 진동서브소자들이 상기 압전소자에 연결되는 2개의 제1 위치들은 상기 압전소자의 중심에 관하여 대칭되는
    음향출력장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전소자의 길이는 3mm~30mm의 범위 내에 있는
    음향출력장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전소자는 2개의 압전시트들 및 기판을 포함하고, 상기 2개의 압전시트들은 각각 상기 기판의 양측에 부착되고, 상기 기판은 상기 2개의 압전시트들의 길이연장방향에서의 연장 및 수축에 응답하여 진동하는
    음향출력장치.
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