KR101514543B1 - 마이크로폰 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 마이크로폰은 박막 부재; 상기 박막 부재로부터 진동방향과 비 평행방향으로 연장되는 다리 부재; 상기 다리 부재의 제1지점을 지지하는 제1지지대; 및 상기 다리 부재의 제2지점과 연결되어 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;를 포함한다. 여기서, 상기 제1지점은 상기 제2지점보다 상기 박막 부재와 인접한 지점이다.
Description
본 발명은 압전 소자를 이용한 마이크로폰에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음파 감도를 조정할 수 있는 마이크로폰에 관한 것이다.
마이크로폰은 음파를 전기신호 변환하는 장치이다. 이러한 마이크로폰은 음파를 감지하는 박막 부재 및 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 변환 수단을 포함한다.
마이크로폰은 음파 감지 유형에 따라 정전방식과 압전방식으로 구별할 수 있다. 전자는 박막 부재의 진동에 따른 정전용량의 변화를 통해 음파를 전기신호로 변환하는 방식이고, 후자는 박막 부재의 진동에 의해 발생하는 압전 소자의 전기신호로 음파를 감지하는 방식이다.
여기서, 압전방식의 마이크로폰은 박막 부재의 일면에 압전 소자를 형성하는 구조이므로, 상대적으로 제조 및 구조가 간단하여 소형화에 유리하다. 다만, 압전 소자가 전술한 바와 같이 박막 부재의 일면에 형성되어 박막 부재의 진동 또는 휨 변형을 방해하므로 음파의 감도를 떨어뜨리는 단점이 있다.
따라서, 압전방식의 구조를 가지면서도 음파의 감지감도를 향상시킬 수 있는 마이크로폰의 개발이 요청된다. 참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1 및 2가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음파의 감지감도를 조정 및 향상시킬 수 있는 압전방식의 마이크로폰을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰은 박막 부재; 상기 박막 부재로부터 진동방향과 비 평행방향으로 연장되는 다리 부재; 상기 다리 부재의 제1지점을 지지하는 제1지지대; 및 상기 다리 부재의 제2지점과 연결되어 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;를 포함하고, 상기 제1지점은 상기 제2지점보다 상기 박막 부재와 인접한 지점일 수 있다.
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본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 다리 부재는 복수이고, 상기 박막 부재의 중심을 기준으로 회전 대칭으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는, 상기 다리 부재의 일 단으로부터 고정몸체를 향해 연장되는 제1압전 부재; 및 상기 다리 부재의 타 단으로부터 고정몸체를 향해 연장되는 제2압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 제1압전 부재와 상기 다리 부재의 연결지점으로부터 제1지점까지의 거리는, 상기 제2압전 부재와 상기 다리 부재의 연결지점으로부터 제2지점까지의 거리와 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는 상기 다리 부재를 중심으로 양단이 고정몸체에 연결되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는 상기 다리 부재를 중심으로 양단이 상기 제1지지대에 연결되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는 곡선 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 제1지지대는 곡선 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는, 상기 다리 부재의 제2지점과 연결되는 제1압전 부재; 및 상기 다리 부재의 제3지점과 연결되는 제2압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 제1지점으로부터 상기 제2지점까지의 거리는 상기 다리 부재와 상기 박막 부재의 연결지점으로부터 상기 제1지점까지의 거리와 다를 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰은 박막 부재; 상기 박막 부재로부터 진동방향과 비 평행방향으로 연장되는 다리 부재; 상기 복수의 다리 부재의 제1지점을 각각 지지하는 제1지지대; 상기 제1지지대와 고정몸체를 연결하는 제2지지대; 및 상기 다리 부재의 제2지점 및 상기 제2지지대와 연결되고, 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 박막 부재는 원 형상이고, 상기 제1지지대는 고리 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는 상기 박막 부재의 바깥쪽을 둘러싸는 고리 형상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는, 상기 다리 부재의 제2지점과 상기 제2지지대를 연결하는 제1압전 부재; 및 상기 다리 부재의 제3지점과 상기 제2지지대를 연결하는 제2압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 제1압전 부재 및 상기 제2압전 부재는 곡선 형태이고, 상기 제1압전 부재는 상기 제2압전 부재보다 큰 곡률 반경을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 제1지점으로부터 상기 제2지점까지의 거리와 상기 다리 부재와 상기 박막 부재의 연결지점으로부터 상기 제1지점까지의 거리는 같거나 또는 다를 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰은 2개 이상의 다리 부재에 의해 고정몸체와 연결되는 박막 부재; 및 상기 고정몸체 및 상기 다리 부재와 연결되고, 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 박막 부재는 원 또는 타원 형태이고, 상기 압전 부재는 상기 박막 부재의 둘레를 따라 길게 연장되는 곡선 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재의 양단은 서로 다른 상기 다리 부재와 연결되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 압전 부재는, 상기 다리 부재의 제1지점과 연결되는 제1압전 부재; 및 상기 다리 부재의 제2지점과 연결되는 제2압전 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰에서 상기 고정몸체로부터 연장되어 상기 압전 부재와 연결되는 제1지지대를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 음파의 감지감도를 임의로 조정할 수 있으므로, 높은 감지감도를 요구하는 정밀 분야에서부터 낮은 감지감도를 요구하는 일반 분야에 걸쳐 폭 넓게 사용될 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 박막 부재의 진동을 압전 소자의 전기적 신호로 그대로 변환사킬 수 있으므로, 음파의 감지감도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고,
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 확대도이고,
도 3은 도 1에 도시된 B-B 단면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 마이크로폰의 동작 원리를 설명하는 B-B 단면도이고,
도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고,
도 12는 도 11에 도시된 마이크로폰의 일 부분을 나타낸 사시도이고,
도 13 및 도 14는 도 11에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 15는 본 발명의 또 따른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고,
도 16은 도 15에 도시된 C-C 단면도이고,
도 17 및 도 18은 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 19는 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 확대도이고,
도 3은 도 1에 도시된 B-B 단면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 마이크로폰의 동작 원리를 설명하는 B-B 단면도이고,
도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고,
도 12는 도 11에 도시된 마이크로폰의 일 부분을 나타낸 사시도이고,
도 13 및 도 14는 도 11에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 15는 본 발명의 또 따른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고,
도 16은 도 15에 도시된 C-C 단면도이고,
도 17 및 도 18은 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이고,
도 19는 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A 부분의 확대도이고, 도 3은 도 1에 도시된 B-B 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 마이크로폰의 동작 원리를 설명하는 B-B 단면도이고, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10은 도 1에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고, 도 12는 도 11에 도시된 마이크로폰의 일 부분을 나타낸 사시도이고, 도 13 및 도 14는 도 11에 도시된 마이크로폰의 다른 형태를 나타낸 평면도이고, 도 15는 본 발명의 또 따른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성도이고, 도 16은 도 15에 도시된 C-C 단면도이고, 도 17 및 도 18은 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이고, 도 19는 도 15에 도시된 마이크로폰의 또 다른 형태를 나타낸 평면도이다.
도 1, 도 2, 도 3 및 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰을 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 박막 부재(110), 다리 부재(120), 제1지지대(130), 압전 부재(140)를 포함할 수 있다. 아울러, 마이크로폰(100)은 마이크로폰(100)의 외형을 구성하는 고정몸체(160)를 포함할 수 있다.
위와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 휴대용 단말기 또는 기타 전자기기에 장착되어 음파를 전기신호로 변환할 수 있다.
이하에서는 마이크로폰(100)의 세부 구성요소를 설명한다.
박막 부재(110)는 음파에 의해 진동할 수 있는 부재일 수 있다. 예를 들어, 박막 부재(110)는 필름 형태일 수 있다. 박막 부재(110)는 고정몸체(160)의 일 표면에 증착되는 이산화 규소(SiO2), 실리콘 질화막 등에 의해 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 박막 부재(110)는 실리콘 기판에 이산화 규소, 실리콘 질화막을 증착한 후 실리콘 기판을 식각하여 형성할 수 있다.
박막 부재(110)는 원형일 수 있다. 그러나 박막 부재(110)의 형상이 원형으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 정사각형, 정다각형 등으로 변형될 수 있다.
박막 부재(110)는 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 박막 부재(110)는 이산화 규소 또는 실리콘 질화막으로 이루어지는 제1층과 상기 제1층에 형성되는 유전체로 이루어지는 제2층을 포함할 수 있다. 여기서, 제2층은 압전 부재(140)의 하부 전극층으로 이용될 수 있다.
다리 부재(120)는 박막 부재(110)에 형성되며, 박막 부재(110)의 평면 방향으로 길게 연장될 수 있다. 부연 설명하면, 복수의 다리 부재(120)는 박막 부재(110)의 무게 중심점을 기준으로 회전 대칭 형태로 연장될 수 있다.
다리 부재(120)는 박막 부재(110)와 일체로 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 다리 부재(120)는 박막 부재(110)와 마찬가지로 산화 규소(SiO2), 실리콘 질화막 등에 의해 형성될 수 있다.
제1지지대(130)는 고정몸체(160)에 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 제1지지대(130)는 고정몸체(160)의 음파 유입구(162)를 형성하는 과정에서 함께 형성될 수 있다. 즉, 제1지지대(130)는 고정몸체(160)의 일 부분일 수 있다.
제1지지대(130)는 다리 부재(120)를 지지할 수 있다. 부연 설명하면, 제1지지대(130)는 다리 부재(120)와 제1지지대(130)의 연결지점(P1, 도 3 참조; 이하 제1지점이라고 함)을 기준으로 자유롭게 회전할 수 있다. 따라서, 박막 부재(110)는 음파 유입구(162)를 통해 음파가 유입되면 도 4의 점선과 같이 상하 방향(도 4 기준으로 Z 축 방향)으로 진동할 수 있다.
제1지지대(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 한 쌍의 돌기(132)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 돌기(132)는 도 2에 도시된 바와 같이 다리 부재(120)의 양 측면과 접촉하여 다리 부재(120)의 원활한 움직임을 가능케 할 수 있다.
압전 부재(140)는 다리 부재(120)와 고정 몸체(160)를 연결할 수 있다. 부연 설명하면, 압전 부재(140)는 고정 몸체(160)로부터 다리 부재(120)로 연장 형성될 수 있다.
압전 부재(140)는 박막 부재(110)의 진동을 전기신호로 변환할 수 있다. 부연 설명하면, 압전 부재(140)에서 고정 몸체(160)에 형성된 부분은 단단히 고정되어 움직이지 않으나, 다리 부재(120)로 연장되는 부분은 다리 부재(120)의 움직임에 따라 Z축 방향(도 4 참조)으로 휘어질 수 있다. 이러한 압전 부재(140)의 휘어짐은 압전효과를 야기하여 소정 크기의 전류를 생성할 수 있다. 즉, 박막 부재(110)의 진동에 의해 다리 부재(120)가 상하로 움직이면, 압전 부재(140)는 다리 부재(120)가 움직일 때마다 소정 크기의 전류를 생성할 수 있다. 여기서, 전류의 크기는 다리 부재(120)의 진폭에 비례하므로, 압전 부재(140)는 박막 부재(110)의 진동 주파수에 따라 각기 다른 크기의 전류신호를 제어부에 송출할 수 있다.
압전 부재(140)의 배치위치는 임의로 설정될 수 있다. 부연 설명하면, 다리 부재(120)의 진폭은 제1지점(P1)으로부터 바깥쪽(도 3 기준으로 고정몸체(160) 방향)으로 갈수록 커지므로, 압전 부재(140)와 다리 부재(120)의 연결지점(P2; 이하 제2지점이라고 함)의 위치를 조정하여 압전 부재(140)에 의한 음파 감도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1지점(P1)으로부터 제2지점(P2)까지의 거리(L2)를 박막 부재(110)와 다리 부재(120)의 연결지점(P0; 이하 비교지점이라고 함)으로부터 제1지점(P1)까지의 거리(L1)보다 작게 하면 음파 감도를 낮출 수 있다. 이와 반대로, 상기 거리(L2)를 상기 거리(L1)보다 길게 하면 음파 감도를 높일 수 있다.
압전 부재(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 전극(142), 압전 소자(144), 상부 전극(146)을 포함할 수 있다. 하부 전극(142)은 고정몸체(160)에 형성될 수 있다. 부연 설명하면, 하부 전극(142)은 에폭시와 같은 접착제를 매개로 고정몸체(160)의 일면 전체에 형성될 수 있다. 하부 전극(142)은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 하부 전극은 티타늄(Ti)과 백금(Pt)으로 이루어진 두 개의 금속 박막층으로 구성될 수 있다. 압전 소자(144)는 압전 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 압전 소자(144)는 세라믹으로 이루어질 수 있으며, 더욱 상세하게는, 압전 소자(144)는 PZT(Lead Zirconate Titanate)로 제작될 수 있다. 이 같이 이루어진 압전 소자(144)는 다리 부재(120)의 진폭에 따라 수축 또는 이완되며 소정의 전기신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 전기신호는 다리 부재(120)의 진폭 및 압전 소자(144)의 크기 및 길이에 따라 달라질 수 있다. 상부 전극(146)은 압전 소자(144)의 상면에 형성될 수 있다. 상부 전극(146)은 Pt, Au, Ag, Ni, Ti 및 Cu 등의 물질 중 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, 하부 전극(142)과 상부 전극(146)은 외부 회로와 연결되어 압전 소자(144)로부터 발생하는 전기신호를 마이크로폰(100)이 탑재된 전자기기로 송출시킬 수 있다.
고정몸체(160)는 마이크로폰(100)의 외형을 형성할 수 있으며, 한 장 이상의 기판으로 이루어질 수 있다. 부연 설명하면, 고정몸체(160)는 반도체 공정을 통해 단결정의 실리콘 기판 또는 SOI(Silicon on insulator) 기판에 어레이 형태로 형성될 수 있다. 이와 같은 방식으로 제작되는 고정몸체(160)는 절단 공정에 의해 사각 또는 다각 또는 원형의 단면을 가질 수 있다.
고정몸체(160)에는 음파가 유입되는 음파 유입구(162)가 형성될 수 있다. 음파 유입구(162)는 실리콘 기판의 식각 공정을 통해 형성될 수 있다. 참고로, 식각 공정은 건식 및 습식 식각을 모두 포함할 수 있다. 한편, 첨부된 도면에서는 음파 유입구(162)의 단면 형상이 사각으로 도시되어 있으나, 음파 유입구(162)의 단면 형상이 사각으로 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 원형 또는 기타 형상으로 변경될 수 있다.
위와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 압전 부재(140)가 박막 부재(110)의 진동을 방해하지 않으면서도 박막 부재(110)의 진동을 효과적으로 감지할 수 있는 구조이므로, 음파의 감지감도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 마이크로폰(100)은 압전 부재(140)와 다리 부재(120)의 연결지점(즉, 제2지점(P2))을 조정하여 음파의 감지감도를 조정할 수 있으므로, 다양한 분야에 적용이 가능하다.
다음에서는 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로폰의 다른 형태를 설명한다.
마이크로폰(100)의 다른 형태는 도 5에 도시된 바와 같이 압전 부재(140)의 배치 형태를 변경할 수 있다. 부연 설명하면, 압전 부재(140)는 다리 부재(120)와 평행한 방향으로 연장 형성될 수 있다. 여기서, 압전 부재(140)의 일 단은 고정몸체(160)에 고정되고, 타 단은 다리 부재(120)와 연결될 수 있다.
이와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 압전 부재(140)의 길이를 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
마이크로폰(100)의 또 다른 형태는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 서로 다른 형태의 압전 부재(140; 1402, 1404)를 가질 수 있다. 부연 설명하면, 제1압전 부재(1402)와 제2압전 부재(1404)는 서로 다른 크기를 가지며, 서로 다른 지점(P3, P4)에서 다리 부재(120)와 연결될 수 있다. 부연 설명하면, 제1압전 부재(1402)는 제3지점(P3)에서 다리 부재(120)와 연결되고, 제2압전 부재(1404)는 제4지점(P4)에서 다리 부재(120)와 연결될 수 있다. 여기서, 제1지점(P1)으로부터 제3지점(P3)까지의 거리(L3)는 제1지점(P1)으로부터 제4지점(P4)까지의 거리(L4)보다 클 수 있다.
이와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 2개의 압전 부재(1402, 1404)가 서로 다른 감도로 음파를 감지하므로, 다양한 음역의 음파를 동시에 감지할 수 있는 장점이 있다.
마이크로폰의 또 다른 형태는 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 압전 부재(140; 1402, 1404)를 병렬로 배치할 수 있으며, 이를 통해 음파의 감지감도를 더욱 향상시킬 수 있다.
마이크로폰의 또 다른 형태는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 압전 부재(140)의 배치 형태에 있어서 구별될 수 있다. 부연 설명하면, 본 형태에서는 압전 부재(140)가 제1지지대(130)와 연결될 수 있다. 이를 위해, 압전 부재(140)는 도 9에 도시된 바와 같이 곡선 형태로 변형될 수 있다. 또는, 제1지지대(130)는 도 10에 도시된 바와 같이 곡선 형태로 변형될 수 있다.
다음에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰을 설명한다. 참고로, 이하의 설명에서 전술된 실시 예와 동일한 구성요소는 전술된 실시 예와 동일한 도면부호를 사용하고, 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰을 설명한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 박막 부재(110), 다리 부재(120), 제1지지대(130), 압전 부재(140), 제2지지대(150)를 포함할 수 있으며, 압전 부재(140)의 배치 구조에 있어서 전술된 실시 예와 구별될 수 있다.
박막 부재(110)는 원형의 단면을 가지며, 복수의 다리 부재(120)를 구비할 수 있다. 다리 부재(120)는 박막 부재(110)의 무게 중심을 기준으로 방사방향으로 연장되며, 제1지지대(130)와 연결될 수 있다. 여기서, 다리 부재(120)와 제1지지대(130)의 연결구조는 전술된 실시 예와 동일 또는 유사하다. 따라서, 다리 부재(120)의 일 단(박막 부재(110)와 연결된 부분)이 일 방향으로 진동하면, 다리 부재(120)의 타 단(압전 부재(140)와 연결된 부분)이 이와 반대 방향 방향으로 진동하는 시소운동을 할 수 있다.
압전 부재(140)는 고리 형태일 수 있다. 부연 설명하면, 압전 부재(140)는 박막 부재(110)의 둘레를 감싸는 폐 곡선 형상일 수 있다. 그러나 압전 부재(140)의 형상이 고리 형상으로 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부분이 개방된 곡선 형상일 수 있다.
압전 부재(140)는 제1지점(P1)으로부터 제2지점(P2)까지의 거리(L2)가 비교지점(P0)으로부터 제1지점(P1)까지의 거리(L1)보다 크도록 배치될 수 있다. 이러한 배치구조는 박막 부재(110)의 미세한 진동을 압전 부재(140)에 전달하는데 유리할 수 있다.
제2지지대(150)는 고정몸체(160)로부터 박막 부재(110)의 중심을 향해 방사형으로 연장될 수 있다. 여기서, 제2지지대(150)는 다리 부재(120)와 동수로 형성될 수 있으며, 다리 부재(120)와 중복되지 않도록 배치될 수 있다. 이와 같이 형성된 제2지지대(150)는 제1지지대(130)와 연결되어 제1지지대(130)를 고정몸체(160)에 고정할 수 있다. 아울러, 제2지지대(150)는 압전 부재(140)의 일 부분을 고정할 수 있다.
이와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 고리 형상의 압전 부재(140)가 다수의 다리 부재(120)와 연결되어 박막 부재(110)의 진동을 감지하므로, 음파의 감지감도를 향상시킬 수 있다.
다음에서는 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 다른 형태를 설명한다.
본 발명의 다른 실시 예에 다른 마이크로폰의 다른 형태는 도 11에 도시된 바와 같이 다리 부재(120)와 제2지지대(150)의 수를 감소시킬 수 있다. 부연 설명하면, 본 형태에서 다리 부재(120)와 제2지지대(150)는 각각 2개일 수 있다. 이러한 형태는 압전 부재(140)의 고정지점(Pf)으로부터 압전 부재(140)의 가동지점(Pm)까지의 각도(θ)가 커지므로, 압전 부재(140)의 신장 및 신축률을 증가시킬 수 있고 이를 통해 음파의 감지감도를 향상시킬 수 있다.
마이크로폰의 또 다른 형태는 도 14에 도시된 바와 같이 복수의 압전 부재(140; 1402, 1404)를 포함할 수 있으며, 각각의 압전 부재(140; 1402, 1404)는 서로 다른 주파수 대역의 음파를 감지할 수 있다.
이를 위해 제1압전 부재(1402)는 제4지점(P4)에서 다리 부재(120)와 연결되고, 제2압전 부재(1404)는 제3지점(P3)에서 다리 부재(120)와 연결될 수 있다. 여기서, 제1압전 부재(1402)는 제2압전 부재(1404)에 비해 상대적으로 큰 변위 폭을 가지므로, 높은 주파수 대역의 음파를 감지할 수 있다. 이와 달리, 제2압전 부재(1404)는 제1압전 부재(1402)에 비해 상대적으로 낮은 변위 폭을 가지므로, 낮은 주파수 대역의 음파를 감지할 수 있다.
도 15 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰을 설명한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 다리 부재(120)의 연결 구조에 있어서 전술된 실시 예들과 구별될 수 있다. 즉, 본 실시 예에서 다리 부재(120)는 별도의 지지대를 경유하지 않고 고정몸체(160)에 직접 연결될 수 있다. 그리고 압전 부재(140)는 고정몸체(160)로부터 다리 부재(120)를 향해 연장되어 다리 부재(120)의 제2지점(P1)에 연결될 수 있다.
이와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 박막 부재(110)의 진동에 따른 다리 부재(120)의 진폭이 도 16에 도시된 바와 같이 비교지점(P0)으로부터 제1지점(P1)으로 갈수록 작아진다. 따라서, 압전 부재(140)와 다리 부재(120)가 연결되는 제2지점(P2)의 위치를 조정함에 따라 음파의 감지감도를 높이거나 낮출 수 있다. 예를 들어, 제2지점(P2)으로부터 비교지점(P0)까지의 거리(L2)가 짧게 하면, 박막 부재(110)의 진동이 압전 부재(140)에 잘 전달되므로 음파의 감지감도를 높일 수 있다. 이와 달리, 상기 거리(L2)를 길게 하면, 박막 부재(110)의 진동이 압전 부재(140)에 잘 전달되지 않으므로 음파의 감지감도가 떨어질 수 있다. 다만, 상기 거리(L2)를 너무 짧게 하면 압전 부재(140)가 박막 부재(110)의 진동을 방해할 수 있으므로, 비교지점(P0)으로부터 소정의 거리를 두는 것이 바람직하다.
한편, 마이크로폰(100)의 또 다른 형태에서, 압전 부재(140)는 타원의 궤적을 갖는 고리 형태일 수 있다(도 17 참조). 또한, 마이크로폰(100)의 또 다른 형태에서, 압전 부재(140)는 원의 궤적을 갖는 고리 형태이고, 음향 유입구(162)는 사각 단면 형상일 수 있다(도 18 참조).
이와 같이 구성된 마이크로폰(100)은 마이크로폰(100)의 구조를 간소화시킬 수 있으므로, 마이크로폰(100)의 제조공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
다음에서는 도 19를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 다른 형태를 설명한다.
마이크로폰(100)의 다른 형태는 돌출 부재(170)를 포함할 수 있으며, 도 11에 도시된 형태와 유사할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서 압전 부재(140)는 돌출 부재(170)에 고정될 수 있으며, 고리 형태를 가질 수 있다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 마이크로폰
110 박막 부재
120 다리 부재
130 제1지지대
132 (제1지지대의) 돌기
140 압전 부재
1402 제1압전 부재
1404 제2압전 부재
142 하부 전극
144 압전 소자
146 상부 전극
150 제2지지대
160 고정몸체
162 음파 유입구
170 돌출 부재
P0 박막 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 비교지점
P1 다리 부재와 제2지지대의 연결지점 또는 제1지점
P2 압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제2지점
P3 제1압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제3지점
P4 제2압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제4지점
Pf 압전 부재의 고정지점
Pm 압전 부재의 가동지점
θ 고정지점(Pf)으로부터 가동지점(Pm)까지의 각도
L1 비교지점으로부터 제1지점까지의 거리
L2 제1지점(또는 비교지점)으로부터 제2지점까지의 거리
L3 제1지점으로부터 제3지점까지의 거리
L4 제1지점으로부터 제4지점까지의 거리
110 박막 부재
120 다리 부재
130 제1지지대
132 (제1지지대의) 돌기
140 압전 부재
1402 제1압전 부재
1404 제2압전 부재
142 하부 전극
144 압전 소자
146 상부 전극
150 제2지지대
160 고정몸체
162 음파 유입구
170 돌출 부재
P0 박막 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 비교지점
P1 다리 부재와 제2지지대의 연결지점 또는 제1지점
P2 압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제2지점
P3 제1압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제3지점
P4 제2압전 부재와 다리 부재의 연결지점 또는 제4지점
Pf 압전 부재의 고정지점
Pm 압전 부재의 가동지점
θ 고정지점(Pf)으로부터 가동지점(Pm)까지의 각도
L1 비교지점으로부터 제1지점까지의 거리
L2 제1지점(또는 비교지점)으로부터 제2지점까지의 거리
L3 제1지점으로부터 제3지점까지의 거리
L4 제1지점으로부터 제4지점까지의 거리
Claims (22)
- 박막 부재;
상기 박막 부재로부터 진동방향과 비 평행방향으로 연장되는 다리 부재;
상기 다리 부재의 제1지점을 지지하는 제1지지대; 및
상기 다리 부재의 제2지점과 연결되어 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;
를 포함하고,
상기 제1지점은 상기 제2지점보다 상기 박막 부재와 인접한 지점인 마이크로폰. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 다리 부재는 복수이고, 상기 박막 부재의 중심을 기준으로 회전 대칭으로 배치되는 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 압전 부재는,
상기 다리 부재의 일 단으로부터 고정몸체를 향해 연장되는 제1압전 부재; 및
상기 다리 부재의 타 단으로부터 고정몸체를 향해 연장되는 제2압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제4항에 있어서,
상기 제1압전 부재와 상기 다리 부재의 연결지점으로부터 제1지점까지의 거리는, 상기 제2압전 부재와 상기 다리 부재의 연결지점으로부터 제2지점까지의 거리와 다른 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 압전 부재는 상기 다리 부재를 중심으로 양단이 고정몸체에 연결되도록 배치되는 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 압전 부재는 상기 다리 부재를 중심으로 양단이 상기 제1지지대에 연결되도록 배치되는 마이크로폰. - 제7항에 있어서,
상기 압전 부재는 곡선 형태인 마이크로폰. - 제7항에 있어서,
상기 제1지지대는 곡선 형태인 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 압전 부재는,
상기 다리 부재의 제2지점과 연결되는 제1압전 부재; 및
상기 다리 부재의 제3지점과 연결되는 제2압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제1항에 있어서,
상기 제1지점으로부터 상기 제2지점까지의 거리는 상기 다리 부재와 상기 박막 부재의 연결지점으로부터 상기 제1지점까지의 거리와 다른 마이크로폰. - 박막 부재;
상기 박막 부재로부터 진동방향과 비 평행방향으로 연장되는 다리 부재;
상기 복수의 다리 부재의 제1지점을 각각 지지하는 제1지지대;
상기 제1지지대와 고정몸체를 연결하는 제2지지대; 및
상기 다리 부재의 제2지점 및 상기 제2지지대와 연결되고, 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제12항에 있어서,
상기 박막 부재는 원 형상이고,
상기 제1지지대는 고리 형상인 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 압전 부재는 상기 박막 부재의 바깥쪽을 둘러싸는 고리 형상인 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 압전 부재는,
상기 다리 부재의 제2지점과 상기 제2지지대를 연결하는 제1압전 부재; 및
상기 다리 부재의 제3지점과 상기 제2지지대를 연결하는 제2압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제15항에 있어서,
상기 제1압전 부재 및 상기 제2압전 부재는 곡선 형태이고,
상기 제1압전 부재는 상기 제2압전 부재보다 큰 곡률 반경을 갖는 마이크로폰. - 제13항에 있어서,
상기 제1지점으로부터 상기 제2지점까지의 거리와 상기 다리 부재와 상기 박막 부재의 연결지점으로부터 상기 제1지점까지의 거리는 같거나 또는 다른 마이크로폰. - 2개 이상의 다리 부재에 의해 고정몸체와 연결되는 박막 부재; 및
상기 고정몸체 및 상기 다리 부재와 연결되고, 상기 박막 부재의 진동을 전기신호로 변환하는 압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제18항에 있어서,
상기 박막 부재는 원 또는 타원 형태이고,
상기 압전 부재는 상기 박막 부재의 둘레를 따라 길게 연장되는 곡선 형태인 마이크로폰. - 제18항에 있어서,
상기 압전 부재의 양단은 서로 다른 상기 다리 부재와 각각 연결되도록 배치되는 마이크로폰. - 제18항에 있어서,
상기 압전 부재는,
상기 다리 부재의 제1지점과 연결되는 제1압전 부재; 및
상기 다리 부재의 제2지점과 연결되는 제2압전 부재;
를 포함하는 마이크로폰. - 제18항에 있어서,
상기 고정몸체로부터 연장되어 상기 압전 부재와 연결되는 돌출 부재를 더 포함하는 마이크로폰.
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