KR102254539B1 - Diaphrahm and acoustic device includimg the diaphrahm - Google Patents
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Abstract
진동막을 제공한다. 발명의 일실시예에 따른 진동막은 주쇄와 측쇄를 포함하는 블록 공중합체를 포함하는 진동막으로서, 상기 주쇄에 제1 블록 그리고 상기 제1 블록과 공중합하는 제2 블록을 포함하고, 상기 측쇄에 액정 물질을 포함한다.Provides a vibrating membrane. The vibration membrane according to an embodiment of the present invention is a vibration membrane including a block copolymer including a main chain and a side chain, and includes a first block in the main chain and a second block copolymerized with the first block, and a liquid crystal in the side chain. Contains substances.
Description
본 발명은 음향소자용 진동막 및 이를 포함하는 음향소자에 관한 것이다. The present invention relates to a vibration membrane for an acoustic device and an acoustic device including the same.
일렉트릿(electret)은 반영구적인 전하를 지닌 재료로서 음향 소자의 진동막 재료로 사용될 수 있다. 고효율의 진동막을 구현하기 위해서는 일렉트릿의 우수한 분극 특성이 요구되며, 최근 기기의 소형화 요청에 따라 진동막의 경량성 또한 중요하다.An electret is a material having a semi-permanent charge and can be used as a material for a vibration membrane of an acoustic device. In order to implement a high-efficiency vibrating membrane, excellent polarization characteristics of the electret are required, and the light weight of the vibrating membrane is also important in response to recent requests for miniaturization of devices.
일렉트릿 진동막에 불소계 중합체와 환형 올레핀 공중합체를 적용한 시도가 있었다(미국 등록특서 제8503702호). 그러나 불소계 중합체는 탄성률이 비교적 작고 쉽게 변형이 일어나 스피커 진동막으로서 적합하지 않을 뿐만 아니라 습기나 열에 취약하다는 단점이 있다.There has been an attempt to apply a fluorine-based polymer and a cyclic olefin copolymer to an electret vibrating membrane (US Patent No. 8503702). However, the fluorine-based polymer has a relatively small modulus of elasticity and is easily deformed, making it unsuitable as a speaker vibration membrane and has a disadvantage in that it is vulnerable to moisture or heat.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 외부의 전기장 인가 없이도 분극 특성을 가지고, 별도의 진동막 전극 없이도 구동 가능하여 효율성 및 경량성을 확보할 수 있는 음향소자용 진동막을 제공하려는 것이다.An object to be solved by the present invention is to provide a vibration membrane for an acoustic device capable of securing efficiency and light weight by having polarization characteristics without applying an external electric field and driving without a separate diaphragm electrode.
본 발명의 일실시예에 따른 진동막은 주쇄와 측쇄를 포함하는 블록 공중합체를 포함하는 진동막으로서, 상기 주쇄에 제1 블록 그리고 상기 제1 블록과 공중합하는 제2 블록을 포함하고, 상기 측쇄에 액정 물질을 포함한다.The vibration membrane according to an embodiment of the present invention is a vibration membrane including a block copolymer including a main chain and a side chain, and includes a first block in the main chain and a second block copolymerized with the first block, and in the side chain. It contains a liquid crystal material.
상기 블록 공중합체는 일렉트릿(electret) 특성을 가질 수 있다.The block copolymer may have an electret property.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 주쇄에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 배열될 수 있다. The liquid crystal material may be arranged in a substantially vertical direction with respect to the main chain of the block copolymer.
상기 배열은 블록 공중합체의 자기조립(self-assembly)에 따라 이루어질 수 있다.The arrangement can be made according to the self-assembly of the block copolymer.
상기 자기조립은 열 처리(thermal annealing) 또는 용매 어닐링(solvent annealing)에 따라 이루어질 수 있다.The self-assembly may be performed according to thermal annealing or solvent annealing.
상기 블록 공중합체는 자기조립에 의해 나노 구조를 형성할 수 있다.The block copolymer may form a nano structure by self-assembly.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 제1 블록 및 제2 블록 중 어느 하나에 연결될 수 있다.The liquid crystal material may be connected to one of the first block and the second block of the block copolymer.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 제1 블록 및 제2 블록에 연결될 수 있다. The liquid crystal material may be connected to the first block and the second block of the block copolymer.
상기 진동막은 별도의 전극을 구비하지 않고 분극(polarity)을 형성할 수 있다.The vibration membrane may not have a separate electrode and may form polarity.
본 발명의 일실시예에 따른 음향소자는 상술한 진동막을 포함한다. An acoustic device according to an embodiment of the present invention includes the above-described vibration membrane.
상기 음향소자는 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker), 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone), 초음파 센서(Ultrasound Sensor), 또는 액츄에이터(Actuator)를 포함할 수 있다.The acoustic device may include an electrostatic loudspeaker, a condenser microphone, an ultrasonic sensor, or an actuator.
본 발명의 일실시예에 따르면, 측쇄에 액정을 가지는 블록 공중합체를 포함함에 따라 블록 공중합체의 자기조립 과정 중 액정이 자동적으로 배향하여 저 전압 하에서도 구동이 가능하다. 이에 따라 별도의 진동막 전극을 구비하지 않고도 구동 가능하여 경량의 음향소자를 구현할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, since a block copolymer having a liquid crystal in the side chain is included, the liquid crystal is automatically aligned during the self-assembly process of the block copolymer, so that it is possible to drive even under a low voltage. Accordingly, it can be driven without having a separate vibration membrane electrode, and thus a lightweight acoustic device can be implemented.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진동막에 사용되는 블록 공중합체를 나타내는 도면이고,
도 2는 도 1의 블록 공중합체가 자기조립됨에 따라 액정물질이 배열되는 형태를 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 진동막에 사용되는 블록 공중합체를 나타내는 도면이고,
도 4는 도 3의 블록 공중합체가 자기조립됨에 따라 액정물질이 배열되는 형태를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker)를 나타내는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone)를 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(Ultrasound Sensor)를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a block copolymer used in the vibration membrane according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram for explaining a form in which liquid crystal materials are arranged as the block copolymer of FIG. 1 is self-assembled,
3 is a view showing a block copolymer used in the vibration membrane according to another embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a diagram for explaining a form in which liquid crystal materials are arranged as the block copolymer of FIG. 3 is self-assembled,
5 is a view showing an electrostatic loudspeaker according to an embodiment of the present invention,
6 is a diagram showing a condenser microphone according to an embodiment of the present invention,
7 is a diagram illustrating an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
이하, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.Hereinafter, in order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thickness is enlarged and shown. Like reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when one part is "directly above" another part, it means that there is no other part in the middle.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동막에 관하여 설명한다.Hereinafter, a vibration membrane according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동막은 주쇄와 측쇄를 포함하는 블록 공중합체를 포함하는 진동막으로서, 상기 주쇄에는 제1 블록 그리고 상기 제1 블록과 공중합하는 제2 블록을 포함하고, 상기 측쇄에는 액정 물질을 포함한다.The vibration membrane according to an embodiment of the present invention is a vibration membrane including a block copolymer including a main chain and a side chain, wherein the main chain includes a first block and a second block copolymerized with the first block, and the side chain It contains a liquid crystal material.
먼저 상기 블록 공중합체에 관하여 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 진동막에 사용되는 블록 공중합체를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 블록 공중합체가 자기조립됨에 따라 액정물질이 배열되는 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 진동막에 사용되는 블록 공중합체를 나타내는 도면이고도 4는 도 3의 블록 공중합체가 자기조립됨에 따라 액정물질이 배열되는 형태를 설명하기 위한 도면이다. First, the block copolymer will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a view showing a block copolymer used in a vibration membrane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a form in which liquid crystal materials are arranged as the block copolymer of FIG. 1 is self-assembled. , FIG. 3 is a view showing a block copolymer used in a vibration membrane according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining a form in which liquid crystal materials are arranged as the block copolymer of FIG. 3 is self-assembled. to be.
도 1을 참고하면, 블록 공중합체(100)는 주쇄에 제1 블록(10) 및 제2 블록(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
블록 공중합체(100)는 제1 블록(10) 및 제2 블록(20)의 고분자가 공유결합을 통해 서로의 끝을 연결하고 있는 형태를 나타낸다. 블록 공중합체(100)는 이중 블록 공중합체(diblock copolymer)로서 서로 다른 성향을 갖는 두 고분자가 서로 연결되어 하나의 고분자를 형성한다. 서로 연결되어 있는 두 고분자(10, 20)들은 상이한 재료적 성질로 인해 쉽게 상분리되고, 최종적으로 상기 블록 공중합체가 자기 조립되어 나노 구조체를 형성할 수 있다.The
블록 공중합체(100)는 측쇄에 액정 물질(30)을 포함한다. 액정 물질(30)은 유전율 이방성을 가지는 물질로 통상의 액정 표시 장치의 액정층에 사용되는 물질을 제한없이 사용할 수 있다. The
도 2를 참고하면, 블록 공중합체(100)의 측쇄에 위치하는 액정 물질(30)은 블록 공중합체(100)의 주쇄에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 배열된다. 블록 공중합체(100)의 자기 조립 특성에 기인하여 액정 물질(30)은 별도의 전기장을 인가하지 않고서도 분극을 형성할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 진동막은 비교적 낮은 전압에서도 구동이 가능하여 우수한 효율을 가진다. Referring to FIG. 2, the
블록 공중합체(100)는 자기조립됨에 따라 나노 구조를 가질 수 있다. 상기 자기 조립은 열 처리(thermal annealing) 또는 용매 어닐링(solvent annealing)에 따라 이루어질 수 있으나, 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.As the
도 1 및 도 2에 도시한 블록 공중합체(100)는 액정물질(30)이 제1 블록(10)의 측쇄에 연결된 구조에 해당되나, 다른 일 실시예에 따르면 블록 공중합체(100)의 액정물질(30)은 제1 블록(10) 및 제2 블록(20)의 측쇄 양측에 연결될 수 있다.The
도 3 및 4를 참고하면, 블록 공중합체(200)에서 제1 블록(10)의 측쇄에 액정물질(30)이 연결되어 있고, 제2 블록(20)의 측쇄에 액정물질(31)이 연결되어 있다. 도 4는 도 3은 블록 공중합체(200)가 블록 공중합체(200)의 주쇄에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 배열된 구조를 도시한 것이다. 마찬가지로, 양쪽 블록의 측쇄에 액정을 포함하는 블록 공중합체(200)도 마찬가지로 열 처리(thermal annealing) 또는 용매 어닐링(solvent annealing)에 따라 자기 조립되어 나노 구조를 형성할 수 있다. 3 and 4, in the
도 3 및 4에서 양쪽 블록의 측쇄에 액정을 포함하는 블록 공중합체(200)를 도시한 것이며, 도 1 및 2에서 전술한 한쪽 블록의 측쇄에 액정을 포함하는 블록 공중합체(100)에서 설명한 내용과 공통된 부분은 그 기재를 생략한다. 3 and 4 shows a
전술한 블록 공중합체는 측쇄에 액정을 가짐에 따라 자기조립 특성을 가지는 일렉트릿(electret)일 수 있다. 일렉트릿(electret)이란 전계를 가했을 때 생긴 유전 분극이 전계를 없앤 다음까지 잔류하는 물질로 만든 하전체를 의미한다. The above-described block copolymer may be an electret having a self-assembly characteristic as it has a liquid crystal in a side chain. Electret refers to a charge made of a material that remains after dielectric polarization generated when an electric field is applied to remove the electric field.
전술한 블록 공중합체를 형성하기 위한 전구체의 종류는 제한되지 않는다. 본 발명의 일실시예에 따른 제1 블록은 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리페로세닐실란(Polyferrocenylsilane) 및 폴리이소프렌 포함하는 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 제2 블록은 폴리스티렌을 포함하고, 고리형 작용기가 폴리스티렌에 연결되는 구조를 가질 수 있다. 그러나 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.The type of precursor for forming the above-described block copolymer is not limited. The first block according to an embodiment of the present invention may include one selected from the group including polymethylmethacrylate, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyferrocenylsilane, and polyisoprene. The second block according to an embodiment of the present invention may include polystyrene, and may have a structure in which a cyclic functional group is connected to polystyrene. However, this is only an example and is not limited thereto.
예를 들어, 원하는 스피커의 특성에 맞는 고분자를 선택하여 블록 공중합체를 제조할 수 있고, 예컨대 트위터(tweeter)의 경우 탄성률이 큰 재료를 선택할 수 있다. 그러므로, 상기 블록 공중합체의 전구체를 적절히 선택함으로써 진동막 재료의 탄성률 조절이 비교적 용이할 수 있다. 예를 들어, 상기 블록 공중합체의 전구체로서 소수성 고분자를 포함할 수 있으며, 이 경우 별도의 추가 공정 없이도 습기 저항성을 높일 수 있다.For example, a block copolymer can be manufactured by selecting a polymer that suits the characteristics of a desired speaker. For example, in the case of a tweeter, a material having a high elastic modulus can be selected. Therefore, it can be relatively easy to adjust the modulus of elasticity of the vibration membrane material by appropriately selecting the precursor of the block copolymer. For example, a hydrophobic polymer may be included as a precursor of the block copolymer, and in this case, moisture resistance may be improved without a separate additional process.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 상술한 진동막을 포함하는 음향소자를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, an acoustic device including the above-described vibration membrane is provided.
예를 들어, 상술한 진동막(Diaphragm)을 포함하는 음향소자는 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker), 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone), 초음파 센서(Ultrasound Sensor), 또는 액츄에이터(Actuator)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the acoustic device including the above-described diaphragm may be an electrostatic loudspeaker, a condenser microphone, an ultrasonic sensor, or an actuator, but is limited thereto. It is not.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker)를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone)를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(Ultrasound Sensor)를 나타내는 도면이다. 도 5 내지 도 7에서 화살표는 음파의 방향을 나타낸다. 도 5 내지 도 7에 도시한 음향소자의 구조는 예시적인 것이며 소자 구조에 다양한 변형을 가할 수 있음은 당연하다.5 is a view showing an electrostatic loudspeaker according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view showing a condenser microphone according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is A diagram showing an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention. Arrows in FIGS. 5 to 7 indicate the direction of sound waves. The structure of the acoustic device shown in FIGS. 5 to 7 is exemplary, and it is natural that various modifications may be applied to the device structure.
예를 들어, 상기 음향소자는 예컨대 하나의 소자 내에 상술한 음향소자의 복수 개를 포함하는 올인원 소자(All-in-one device)일 수 있다.For example, the acoustic device may be, for example, an all-in-one device including a plurality of the above-described acoustic devices in one device.
본 발명에 따른 음향소자는 진동막 자체의 전극을 구비하지 않고서도 진동막의 일렉트릿의 분극 특성을 나타낼 수 있다. 따라서, 비교적 얇은 두께로 구현이 가능하여 휴대용이나 소형화 음향장치에 적용가능할 뿐만 아니라 비교적 낮은 전압하에서도 구동이 가능하여 에너지 효율성이 증가될 수 있다.The acoustic device according to the present invention can exhibit the polarization characteristics of the electret of the vibrating membrane without having the electrode of the vibrating membrane itself. Therefore, since it can be implemented with a relatively thin thickness, it can be applied to portable or miniaturized acoustic devices, and can be driven under a relatively low voltage, thereby increasing energy efficiency.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present It belongs to the scope of rights of
100, 200 블록 공중합체 10 제1 블록
20 제2 블록 30, 31 액정 물질100, 200
20
Claims (11)
상기 주쇄에 제1 블록 그리고 상기 제1 블록과 공중합하는 제2 블록을 포함하고,
상기 측쇄에 유전율 이방성을 갖는 액정 물질을 포함하는
진동막.As a vibration membrane comprising a block copolymer comprising a main chain and a side chain,
Including a first block in the main chain and a second block copolymerized with the first block,
Including a liquid crystal material having dielectric anisotropy in the side chain
Vibrating membrane.
상기 블록 공중합체는 일렉트릿(electret) 특성을 가지는 진동막.In claim 1,
The block copolymer is a vibration membrane having an electret property.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 주쇄에 대하여 실질적으로 수직 방향으로 배열되어 있는 진동막.In claim 1,
The liquid crystal material is a vibration membrane arranged in a substantially vertical direction with respect to the main chain of the block copolymer.
상기 배열은 블록 공중합체의 자기조립(self-assembly)에 따라 이루어지는 진동막.In paragraph 3,
The arrangement is a vibration membrane made by self-assembly of the block copolymer.
상기 자기조립은 열 처리(thermal annealing) 또는 용매 어닐링(solvent annealing)에 따라 이루어지는 진동막.In claim 4,
The self-assembly is a vibration membrane made by thermal annealing or solvent annealing.
상기 블록 공중합체는 자기조립에 의해 나노 구조를 형성하는 것인 진동막.In claim 4,
The block copolymer is a vibration membrane to form a nano structure by self-assembly.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 제1 블록 및 제2 블록 중 어느 하나에 연결되는 것인 진동막.In claim 1,
The liquid crystal material is connected to any one of the first block and the second block of the block copolymer.
상기 액정 물질은 상기 블록 공중합체의 제1 블록 및 제2 블록에 연결되는 것인 진동막.In claim 1,
The liquid crystal material is a vibration membrane connected to the first block and the second block of the block copolymer.
상기 진동막은 별도의 전극을 구비하지 않고 분극(polarity)을 형성하는 것인 진동막.In claim 1,
The vibrating membrane is a vibrating membrane that does not have a separate electrode and forms polarity.
상기 음향소자는 정전형 스피커(Electrostatic Loudspeaker), 콘덴서 마이크로폰(Condenser Microphone), 초음파 센서(Ultrasound Sensor), 또는 액츄에이터(Actuator)를 포함하는 음향소자.In claim 10,
The acoustic device is an acoustic device including an electrostatic loudspeaker, a condenser microphone, an ultrasonic sensor, or an actuator.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |