KR20160025759A - 음향변환장치 - Google Patents

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KR20160025759A
KR20160025759A KR1020140113012A KR20140113012A KR20160025759A KR 20160025759 A KR20160025759 A KR 20160025759A KR 1020140113012 A KR1020140113012 A KR 1020140113012A KR 20140113012 A KR20140113012 A KR 20140113012A KR 20160025759 A KR20160025759 A KR 20160025759A
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이재창
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김병헌
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삼성전기주식회사
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    • H04R2499/11—Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Abstract

본 발명의 음향변환장치는 음파가 입력되는 다수의 구멍이 형성되는 기판 부재; 제1영역과 상기 제1영역의 가장자리에 형성되는 제2영역을 포함하고, 상기 기판 부재와 간격을 두고 평행하게 배치되는 진동 부재; 및 상기 제1영역의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 지지 부재;를 포함한다.

Description

음향변환장치{Acoustic Transducer}
본 발명은 음향감도를 향상시킬 수 있는 음향변환장치에 관한 것이다.
음향변환장치는 휴대용 단말기 등에 장착되며, 음압 또는 음향신호를 전기신호로 변환한다. 일 예로, 음향변환장치는 음압에 의해 진동하도록 구성된 박판을 포함한다.
그런데 이러한 구조의 음향변환장치는 박판이 중심부는 음압에 의해 진동하나 박판의 둘레 부분은 실질적으로 거의 진동하지 않으므로, 높은 음향감도를 얻기 어렵다.
참고로, 본 발명과 관련된 선행기술로는 특허문헌 1이 있다.
JP 2009-017578 A
본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위한 것으로서, 음향감도를 향상시킬 수 있는 음향변환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향변환장치는 가장자리 부분이 음압에 의해 진동하도록 구성된 진동 부재를 포함한다.
본 발명은 진동 부재의 크기를 증가시키지 않으면서도 음향감도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음향변환장치의 평면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 음향변환장치의 A-A 단면도이고,
도 3은 도 2에 도시된 B 부분의 확대도이고,
도 4는 도 2에 도시된 C 부분의 확대도이고,
도 5는 도 2에 도시된 음향변환장치의 D-D 단면도이고,
도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 음향변환장치의 작동 상태를 나타낸 A-A 단면도이고,
도 8은 다른 형태에 따른 진동 부재의 평면도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음향변환장치의 평면도이고,
도 10은 도 9에 도시된 음향변환장치의 D-D 단면도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향변환장치의 평면도이고,
도 12는 도 11에 도시된 음향변환장치의 D-D 단면도이고,
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향변환장치의 A-A 단면도이고,
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 음향변환장치의 A-A 단면도이다.
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 1을 참조하여 일 실시 예에 따른 음향변환장치를 설명한다.
음향변환장치(100)는 기판 부재(110), 진동 부재(120), 지지 부재(130)를 포함한다. 아울러, 음향변환장치(100)는 복수의 전극(142, 144)을 포함한다.
기판 부재(110)는 대체로 사각형태로 제작된다. 예를 들어, 기판 부재(110)의 평면 형상은 정사각형일 수 있다. 그러나 기판 부재(110)의 평면 형상이 정사각형으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 부재(110)의 평면 형상은 원, 다각, 직사각 등의 형태로 변형될 수 있다.
기판 부재(110)에는 복수의 전극(142, 144)이 형성된다. 예를 들어, 기판 부재(110)에는 2개의 제1전극(142)과 1개의 제2전극(144)이 형성될 수 있다. 제1전극(142)은 기판 부재(110)의 2개의 모서리로부터 중앙을 향해 연장되며, 기판 부재(110)의 중심부에서 대체로 원 형태로 넓게 형성된다. 제2전극(144)은 기판 부재(110)의 다른 모서리로부터 지지 부재(130)를 향해 연장되며, 지지 부재(130)를 따라 진동 부재(120)의 전 영역으로 넓게 형성된다.
진동 부재(120)는 기판 부재(110)와 거리를 두고 배치된다. 예를 들어, 진동 부재(120)는 지지 부재(130)에 의해 기판 부재(110)와 실질적으로 접촉하지 않는 거리로 유지된다. 진동 부재(120)는 대체로 원 형태로 형성된다. 그러나 진동 부재(120)의 평면 형상이 원으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 진동 부재(120)는 원 외에 따른 형태로 제작될 수 있다.
진동 부재(120)는 제1영역(122)과 제2영역(124)으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 진동 부재(120)의 중심부는 제1영역(122)이고, 진동 부재(120)의 가장자리는 제2영역(124)일 수 있다. 제1영역(122)과 제2영역(124)은 지지 부재(130)에 의해 구분될 수 있다. 예를 들어, 복수의 지지 부재(130)에 의해 둘러싸이는 내 측 부분은 제1영역(122)으로 정의되고, 복수의 지지 부재(130)의 외측 부분은 제2영역(124)으로 정의될 수 있다. 제1영역(122)과 제2영역(124)은 진동 부재(120)의 변형 여부에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 음파에 의해 실질적으로 변형이 거의 일어나지 않는 부분은 제1영역(122)으로 정의되고, 음파에 의해 변형이 일어나는 부분은 제2영역(124)으로 정의될 수 있다. 제2영역(124)은 제1영역(122)보다 큰 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 음파에 의해 실질적인 변형이 이루어지는 제2영역(124)의 크기는 제1영역(122)보다 클 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따른 음향변환장치(100)는 동일 크기의 진동 부재(120)를 통해서는 높은 음향감도를 얻을 수 있다.
진동 부재(120)에는 복수의 홈(128)이 형성된다. 홈(128)은 진동 부재(120)와 지지 부재(130)의 연결 부분에 형성된다. 예를 들어, 홈(128)은 지지 부재(130)의 둘레를 따라 원호 형태로 형성된다. 이와 같이 형성된 홈(128)은 진동 부재(120)의 제2영역(124)이 음파에 의해 원활하게 진동되도록 하는데 유리할 수 있다. 그러나 전술된 형태의 홈(128)이 진동 부재(120)에 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 홈(128)은 진동 부재(120)의 형상에 따라 생략되거나 변형될 수 있다.
지지 부재(130)는 기판 부재(110)와 진동 부재(120)를 연결하도록 형성된다. 예를 들어, 지지 부재(130)는 기판 부재(110)의 일면으로부터 진동 부재(120)의 일면을 향해 길게 연장될 수 있다. 지지 부재(130)는 제1영역(122)을 중심으로 원형으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 8개의 지지 부재(130)는 제1영역(122)의 가장자리를 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.
이와 같이 구성된 음향변환장치(100)는 대체로 진동 부재(120)를 중심으로 집약된 형태를 가지므로 소형 무선 단말기 등에 장착이 용이하다.
도 2를 참조하여 음향변환장치의 A-A 단면구조를 설명한다.
음향변환장치(100)는 기판 부재(110)와 진동 부재(120)가 거리를 두고 배치된 구조를 갖는다. 예를 들어, 기판 부재(110)와 진동 부재(120)는 지지 부재(130)에 의해 상호 접촉하지 않도록 평행하게 배치될 수 있다.
기판 부재(110)에는 다수의 구멍이 형성된다. 예를 들어, 기판 부재(110)에는 제1구멍(112)과 제2구멍(114O)이 형성될 수 있다. 제1구멍(112)은 기판 부재(110)의 중심부에 형성된다. 예를 들어, 제1구멍(112)은 진동 부재(120)의 제1영역(122)과 마주하는 부분에 형성될 수 있다. 제2구멍(114)은 기판 부재(110)의 가장자리 부분에 형성된다. 예를 들어, 제2구멍(114)은 진동 부재(120)의 제2영역(124)과 마주하는 부분에 형성될 수 있다. 제2구멍(114)은 제1구멍(112)보다 작게 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 다수의 제2구멍(114)을 합한 면적은 제1구멍(112) 1개의 면적보다 작을 수 있다. 그러나 제1구멍(112)과 제2구멍(114) 간의 크기가 전술된 관계를 반드시 만족해야 하는 것은 아니다.
진동 부재(120)는 돌출부(126)를 포함한다. 예를 들어, 진동 부재(120)의 제1영역(112)은 기판 부재(110)를 향해 연장 형성되는 돌출부(126)일 수 있다. 이와 같이 형성된 돌출부(126)는 제1구멍(112)을 통해 입력되는 음파를 제2영역(124) 방향으로 확산시킬 수 있다. 또한, 돌출부(126)는 제2영역(124)의 복원력을 증가시키는 구실을 할 수 있다.
이와 같이 배치된 기판 부재(110)와 진동 부재(120) 사이에는 정전용량이 형성된다. 예를 들어, 기판 부재(110)의 일 면(도 2 기준으로 상면)과 진동 부재(120)의 제2영역(124) 사이에는 제1정전용량(Q1)이 형성된다.
음향변환장치(100)는 절연 부재(150)를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 절연 부재(150)는 진동 부재(120)의 양끝에 형성된다. 그러나 절연 부재(150)의 형성 위치가 진동 부재(120)의 양끝으로 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 절연 부재(150)는 기판 부재(110)에 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 절연 부재(150)는 기판 부재(110)와 진동 부재(120)의 접촉을 차단한다. 따라서, 본 실시 예에 따르면 기판 부재(110)와 진동 부재(120)의 전기적 접촉으로 인한 문제점을 해소할 수 있다.
받침 부재(160)는 기판 부재(110)의 일 측에 형성된다. 예를 들어, 받침 부재(160)는 기판 부재(110)를 소정의 높이로 유지시키도록 형성된다. 그러나 기판 부재(110)의 일 측에 받침 부재(160)가 반드시 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 받침 부재(160)는 음향변환장치(100)가 장착되는 단말장치에 형성될 수 있다.
음향 입력실(170)은 기판 부재(110)의 아래쪽에 형성된다. 예를 들어, 음향 입력실(170)은 기판 부재(110)와 받침 부재(170)에 의해 형성되는 공간일 수 있다. 음향 입력실(170)은 외부로부터 입력되는 음향을 일시적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 음향 입력실(170)은 음향의 감지에 필요한 백 볼륨 또는 프론트 볼륨을 형성할 수 있다.
도 3을 참조하여 음향변환장치의 B 부분을 설명한다.
기판 부재(110)에는 전극이 형성된다. 예를 들어, 기판 부재(110)에는 하나 이상의 전극이 형성된다. 일 예로, 기판 부재(110)에서 진동 부재(120)의 제2영역(124)과 마주하는 부분에는 제1전극(142)이 형성되고, 지지 부재(130)가 형성되는 부분에는 제2전극(144)이 형성된다. 제1전극(142)과 제2전극(144)은 서로 다른 극성을 가질 수 있다.
지지 부재(130)에는 전극(144)이 형성된다. 예를 들어, 지지 부재(130)의 둘레에는 제2전극(144)이 형성된다.
도 4를 참조하여 음향변환장치의 C 부분을 설명한다.
진동 부재(120)에는 전극이 형성된다. 예를 들어, 진동 부재(120)의 하면에는 제2전극(144)이 형성될 수 있다. 제2전극(144)은 지지 부재(130)를 따라 길게 연장될 수 있다. 예를 들어, 제2전극(144)은 진동 부재(120)의 하면 전체에 걸쳐 넓게 형성된 후, 지지 부재(130)를 따라 하방으로 연장 형성될 수 있다. 제2전극(144)은 전술한 바와 같이 제1전극(142)과 다른 극성을 가질 수 있다.
도 5를 참조하여 음향변환장치의 D-D 단면구조를 설명한다.
음향변환장치(100)는 복수의 전극(142, 144)을 포함한다. 예를 들어, 기판 부재(110)의 일면에는 도 5에 도시된 바와 같이 제1전극(142)과 제2전극(144)이 형성된다. 제1전극(142)은 진동 부재(120)의 제2영역(124)과 대체로 동일한 형태로 형성된다. 예를 들어, 제1전극(142)은 기판 부재(110)에서 진동 부재(120)의 제2영역(124)과 실질적으로 마주보는 부분에 형성될 수 있다. 제2전극(144)은 제1전극(142)을 2개의 영역으로 양분하도록 형성된다. 예를 들어, 제2전극(144)은 기판 부재(110)의 일 측 모서리로부터 마주하는 모서리를 향해 길게 연장된다. 제2전극(144)은 지지 부재(130)가 배치되는 영역을 포함하도록 형성된다. 예를 들어, 제2전극(144)의 일 부분은 지지 부재(130)의 배치형태와 대체로 유사한 원 형태일 수 있다.
제1전극(142)과 제2전극(144)은 상호 접촉하지 않도록 형성된다. 예를 들어, 제1전극(142)과 제2전극(144) 사이에는 절연물질이 형성될 수 있다. 다른 예로, 제1전극(142)과 제2전극(144) 사이는 기판 부재(110)의 에칭과정에서 형성되는 홈에 의해 구획될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 음향변환장치의 작동상태를 설명한다.
음향변환장치(100)는 음파에 의해 큰 변형을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 음향변환장치(100)는 상대적으로 대면적을 갖는 제2영역(124)이 음파에 의해 상하방향(도 6 및 도 7 기준 방향임)으로 변형될 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이 기판 부재(110)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 입력되면, 진동 부재(120)의 제2영역(124)은 상방(도 6 기준 방향임)으로 휘어질 수 있다. 이 경우, 기판 부재(110)와 제2영역(124) 사이에는 제1정전용량(Q1)보다 작은 제2정전용량(Q2)이 형성될 수 있다.
다른 예로, 도 7에 도시된 바와 같이 진동 부재(120)의 탄성 복원력에 의해 진동 부재(120)의 제2영역(124)은 하방(도 7 기준 방향임)으로 휘어질 수 있다. 이 경우, 기판 부재(110)와 제2영역(124) 사이에는 제1정전용량(Q1)보다 큰 제3정전용량(Q3)이 형성될 수 있다.
음향변환장치(100)는 제1정전용량(Q1)과 제2정전용량(Q2) 및 제3정전용량(Q3)의 편차를 전기신호로 변환하여 음파를 감지할 수 있다. 한편, 본 음향변환장치(100)는 전술한 바와 같이 진동 부재(120)의 대면적을 차지하는 제2영역(124)이 변형됨에 따라 정전용량의 변화를 야기하므로, 동일 크기의 갖는 다른 음향변환장치보다 향상된 음파감도를 얻을 수 있다.
돌출부(126)는 제2영역(124)의 탄성 복원력을 향상시키도록 구성된다. 예를 들어, 돌출부(126)는 도 6 및 도 7과 같이 변형되면서 음파에 의한 변형에너지를 축적하고, 축적된 에너지를 진동 부재(120)의 복원 에너지로 전환할 수 있다.
도 8을 참조하여 진동 부재의 다른 형태를 설명한다.
진동 부재(120)는 도 8에 도시된 바와 같이 변형될 수 있다. 예를 들어, 진동 부재(120)에는 진동 부재(120)의 가장자리로부터 제1영역(122)을 향해 연장되는 복수의 홈(128)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(128)은 진동 부재(120)의 변형 폭을 증가시켜 음파감도를 향상시킬 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여 다른 실시 예에 따른 음향변환장치를 설명한다.
본 실시 예에 따른 음향변환장치(100)는 진동 부재(120)의 평면 형상에 있어서 구별된다. 예를 들어, 진동 부재(120)는 도 9에 도시된 바와 같이 정사각형으로 제작될 수 있다. 진동 부재(120)에는 복수의 홈(128)이 형성될 수 있다. 일 예로, 복수의 홈(128)은 진동 부재(120)의 각 변으로부터 제1영역(122)을 향해 길게 형성될 수 있다. 다른 예로, 복수의 홈(128)은 진동 부재(120)의 각 모서리로부터 제1영역(122)을 향해 길게 형성될 수 있다.
기판 부재(110)에는 대체로 진동 부재(120)와 동일 또는 유사한 형태의 제1전극(142)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1전극(142)은 진동 부재(120)와 마찬가지로 사각 형태로 형성될 수 있다. 그러나 제1전극(142)의 형태가 전술된 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1전극(142)은 진동 부재(120)보다 크게 형성될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여 또 다른 실시 예에 따른 음향변환장치를 설명한다.
본 실시 예에 따른 음향변환장치(100)는 진동 부재(120)의 평면 형상에 있어서 구별된다. 예를 들어, 진동 부재(120)는 도 11에 도시된 바와 같이 십자형으로 제작될 수 있다.
기판 부재(110)에는 대체로 진동 부재(120)와 동일 또는 유사한 형태의 제1전극(142)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1전극(142)은 진동 부재(120)와 마찬가지로 십자형태로 형성될 수 있다. 그러나 제1전극(142)의 형태가 전술된 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1전극(142)은 진동 부재(120)보다 큰 사각 형태로 형성될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하여 또 다른 실시 예에 따른 음향변환장치를 설명한다.
도 13에 도시된 음향변환장치(100)는 기판 부재(110)의 형태에 있어서 구별될 수 있다. 예를 들어, 기판 부재(110)에는 다수의 제2구멍(114)이 형성될 수 있다. 이러한 구조는 대부분의 음파가 진동 부재(120)의 제2영역(124)로 이동되도록 하는데 유리할 수 있다.
도 14에 도시된 음향변환장치(100)는 기판 부재(110)와 진동 부재(120)의 형태에 있어서 구별될 수 있다. 예를 들어, 기판 부재(110)에서는 제1구멍의 구성이 생략되고, 진동 부재(120)에서는 돌출부의 구성이 생략될 수 있다. 이러한 구조는 진동 부재(120)에서 제1영역(122)의 크기를 축소시키는데 유리할 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. 예를 들어, 전술된 실시형태에 기재된 다양한 특징사항은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한 다른 실시형태에 결합하여 적용될 수 있다.
100 음향변환장치
110 기판 부재
112 제1구멍
114 제2구멍
120 진동 부재
122 제1영역
124 제2영역
126 돌출부
128 홈
130 지지 부재
142 제1전극
144 제2전극
150 절연 부재
160 받침 부재
170 음향 입력실

Claims (10)

  1. 음파가 입력되는 다수의 구멍이 형성되는 기판 부재;
    제1영역과 상기 제1영역의 가장자리에 형성되는 제2영역을 포함하고, 상기 기판 부재와 간격을 두고 평행하게 배치되는 진동 부재; 및
    상기 제1영역의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 지지 부재;
    를 포함하는 음향변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 부재 또는 상기 진동 부재에는 상기 기판 부재와 상기 진동 부재 간의 전기적 접촉을 방지하도록 구성된 절연 부재가 형성되는 음향변환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 부재에 형성되는 제1전극, 및
    상기 진동 부재 및 상기 지지 부재에 형성되는 제2전극을 포함하는 음향변환장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1영역과 상기 기판 부재 간의 거리는 상기 제2영역과 상기 기판 부재 간의 거리보다 작게 형성되도록 구성되는 음향변환장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동 부재에는 상기 제1영역을 중심으로 방사 방향으로 연장되는 복수의 홈이 형성되는 음향변환장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진동 부재는 다각형태 또는 십자형태로 형성되는 음향변환장치.
  7. 일 측으로부터 입력되는 음파가 타 측으로 전달되도록 형성되는 제1구멍과 상기 제1구멍을 중심으로 간격을 두고 배치되는 다수의 제2구멍이 형성되는 기판 부재;
    상기 기판 부재와 간격을 두고 평행하게 배치되는 진동 부재; 및
    상기 제1구멍의 가장자리를 따라 배치되는 복수의 지지 부재;
    를 포함하는 음향변환장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 부재 또는 상기 진동 부재에는 상기 기판 부재와 상기 진동 부재 간의 전기적 접촉을 방지하도록 구성된 절연 부재가 형성되는 음향변환장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 진동 부재는 상기 제1구멍을 향해 돌출되는 돌출부를 포함하는 음향변환장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1구멍을 통해 입력되는 음파가 상기 진동 부재의 가장자리 쪽으로 분산될 수 있도록 상기 돌출부의 지름은 상기 제1구멍의 지름보다 크게 형성되는 음향변환장치.

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