CN111183656A - 玻璃板结构体和振动板 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃板结构体,其具有:第一玻璃板、与第一玻璃板相对配置的第二板、以及通过将液体密封在第一玻璃板和第二板之间而形成的液体层,并且所述玻璃板结构体具有在俯视图中各自独立的多个振动区域。玻璃板结构体为包含设置在玻璃板结构体的单面或两面的至少一个振子的振动板。能够实现在各振动区域中独立的振动,能够实现立体声重现或多维声音重现,并且能够实现与影像匹配的局部重现。另外,由于是包含振子的振动板,因此在声音重现方面是优异的。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃板结构体和振动板。
背景技术
通常,使用鼓纸(コーン紙)、树脂作为扬声器或麦克风用的振动板。这些材料的损耗系数大,不易发生由共振引起的振动,因此认为在可听范围内的声音的再现性能良好。
然而,由于这些材料中的声速值均较低,因此在高频下激励时,材料的振动难以跟随声波频率,容易发生分开振动。因此,特别是在高频范围内难以输出所期望的声压。
近年来,特别是在高分辨率(高分辨率)声源等中要求重现的频带为20kHz以上的高频范围,虽然认为是人耳难以听见的频带,但是由于更贴近情绪、例如能够强烈地感受到临场感等,因此期望能够忠实地再现该频带的声波振动。
因此,考虑使用金属、陶瓷、玻璃等在材料中传播的声速快的材料来代替鼓纸、树脂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平5-227590号公报
非专利文献
非专利文献1:Olivier Mal等人,“A Novel Glass Laminated Structure forFlat Panel Loudspeakers(用于平板扬声器的新型玻璃层叠结构)”AES Convention 124,7343.
发明内容
发明所要解决的问题
作为扬声器用的振动板,已知使用了一块玻璃的振动板(专利文献1)、在两块玻璃板之间具有丁缩醛类树脂层的夹层玻璃(非专利文献1)。
在使如上所述的平面形状的扬声器振动的情况下,将振子胶粘在板上并施加振动,但是难以进行双声道的立体声重现、具有更多声道的多维声音重现。另外,即使尝试通过将两个以上的振子配置在单个板上而进行立体声重现或多维声音重现,有时在单个板内不同的振动模式也会相互干扰。
因此,本发明的目的在于提供一种能够进行优异的立体声重现、多维声音重现等的玻璃板结构体和振动板。
用于解决问题的手段
本发明的玻璃板结构体为具有:第一玻璃板、与所述第一玻璃板相对配置的第二板、以及通过将液体密封在所述第一玻璃板和所述第二板之间而形成的液体层的玻璃板结构体,并且所述玻璃板结构体具有在俯视图中各自独立的多个振动区域。
本发明的振动板包含上述玻璃板结构体和设置在所述玻璃板结构体的单面或两面的至少一个振子。
发明效果
根据本发明的玻璃板结构体,能够实现在各振动区域中独立的振动,能够实现立体声重现或多维声音重现,并且能够实现与影像匹配的局部重现。另外,由于是包含振子的振动板,因此在声音重现方面是优异的。
附图说明
图1为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的一例的剖视图,(a)表示第一实施方式,(b)表示第二实施方式。
图2为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的振动区域的俯视图,(a)表示实施例1,(b)表示实施例2,(c)表示实施例3,(d)表示实施例4。
图3为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的振动区域的俯视图,(a)表示实施例5,(b)表示实施例6,(c)表示实施例7,(d)表示实施例8。
图4为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的振动区域的俯视图,(a)表示实施例9,(b)表示实施例10,(c)表示实施例11,(d)表示实施例12。
图5为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的振动区域的俯视图,(a)表示实施例13,(b)表示实施例14。
图6为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的振动区域的实施例15的俯视图。
图7为表示本发明所涉及的玻璃板结构体的声音的良好性的试验结果的表。
具体实施方式
以下,基于具体实施方式,对本发明的详细情况和其它特征进行说明。需要说明的是,在以下的图中,通过对相同或对应的构件或部件赋予相同或对应的标记而省略重复的说明。另外,图中,除非另有说明,其目的并不在于表示构件或部件间的相对比例。因此,具体的尺寸可以参照以下的非限定性的实施方式适当选择。
另外,本说明书中,表示数值范围的“~”以包含在其前后记载的数值作为下限值和上限值的含义使用。
(玻璃板结构体的概述)
本发明的玻璃板结构体为具有:第一玻璃板、与所述第一玻璃板相对配置的第二板、以及通过将液体密封在所述第一玻璃板和所述第二板之间而形成的液体层的玻璃板结构体,并且所述玻璃板结构体具有在俯视图中各自独立的、即能够各自独立地振动的多个振动区域。
通过具有能够振动的多个振动区域,能够进行声音的立体声重现或多维声音重现。另外,通过细分振动区域,能够实现玻璃板结构体的局部的声音的选择,并且能够实现同时联合画面和声音的重现。例如,可以根据影像中的位置局部地表现来自影像中的特定的人或物的声音等。特别是在多个振动区域的面积彼此相等的情况下,适合于立体声重现。
液体层被密封材料包围,密封材料用于将第一玻璃板和第二板相互固定。通过该结构,玻璃板结构体的品质提高,而不会发生保持在密封材料内侧的液体层泄漏。
另外,优选第一玻璃板和第二板的端面与密封材料的端面构成单一面。由此,由于两者的端面一致,因此能够提供具有优选的外观的玻璃板结构体。
可以第一玻璃板和第二板中的至少一块板的周围的至少一部分端面具有锥形面并且密封材料的端面具有与板的锥形面连续的曲面。通过该结构,能够除去在第一玻璃板或第二板的端部处的尖锐的角,从而实现安全性,并且由于密封材料与板的接触面积增大,因此能够提高密封性能。
振动区域中的液体层的液体可以被间隔部密封,所述间隔部形成在该振动区域的边缘部并且划定该振动区域与其它振动区域的边界。而且,间隔部可以是与密封材料相同的材料,也可以是胶粘强度比密封材料低的材料。
通过设置间隔部,能够无间隙地隔开液体层并且明确地隔开振动区域,能够提高每个振动区域的振动的独立性,并且胶粘面积也增加,第一玻璃板与第二板的胶粘强度提高。
另外,间隔部也可以不使相邻的液体层的液体完全分离而是在保持一定程度的分离状态的同时使各个振动区域内的液体层处于固定位置。即,至少两个相邻的振动区域中的液体层的液体在划定该两个振动区域的边界的间隔部以能够流动的状态彼此接触。
为了提高玻璃板结构体的透射率,使液体层和密封材料的折射率匹配也是有用的。即,保持在第一玻璃板和第二板之间的液体层的折射率与密封材料(包含间隔部)的折射率越接近,则越能够防止两者的分界面处的反射和干涉,因此是优选的,并且不妨碍玻璃板的可视性。而且,液体层与密封材料(包含间隔部)的折射率差优选为0.015以下,更优选为0.01以下。
密封的液体层(液剂)和密封材料(包含间隔部)是不同的物质,两者的折射率存在差异,当将其设置在作为玻璃板结构体的一例的显示器的可视区域(的整个面)时,通过从背面透射的光,能够看到两者的边界,损害可视性。
因此,本发明的玻璃板结构体中,通过将两者的折射率之差限制为规定值以下,能够使两者的分界面的视觉观察变得困难。另外,即使设置在玻璃板结构体的可视区域(的整个面),也不会妨碍可视性。而且,不再需要设置用于遮蔽边界的边缘,容易实现无边缘的玻璃板结构体,不仅能够提高声学特性,还能够提高设计性、提高设计自由度、削减成本。
另外,玻璃板结构体的线性透射率高时,能够用作透光性构件。因此,玻璃板结构体的根据日本工业标准(JIS R3106-1998)求出的可见光透射率优选为60%以上,更优选为65%以上,进一步优选为70%以上。需要说明的是,作为透光性构件,例如可以列举:透明扬声器、透明麦克风、建筑物、车辆用的开口构件等用途。
本发明所涉及的玻璃板结构体优选25℃下的损耗系数为1×10-2以上并且至少一块玻璃板的板厚方向的纵波声速值为4.0×103m/s以上。需要说明的是,损耗系数大意味着振动衰减能力大。
损耗系数使用通过半峰宽法计算出的值。当将材料的共振频率设为f、将从作为振幅h的峰值下降-3dB的点(即,最大振幅-3[dB]处的点)的频率宽度设为W时,将由{W/f}表示的值定义为损耗系数。
为了抑制共振,增大损耗系数即可,即,意味着频率宽度W相对于振幅h相对地变大、峰变宽。
损耗系数为材料等固有的值,例如在单独的玻璃板的情况下,根据其组成、相对密度等而不同。需要说明的是,损耗系数可以通过共振法等动态弹性模量试验法来测定。
纵波声速值是指纵波在物体中传播的速度。纵波声速值可以通过日本工业标准(JIS-R1602-1995)中记载的超声波脉冲法来测定。
(液体层)
本发明所涉及的玻璃板结构体中,通过在至少两块(至少一对)板之间设置包含液体的层(液体层),能够实现高损耗系数。其中,通过将液体层的粘度、表面张力调节至适合的范围内,能够进一步提高损耗系数。认为这是因为:与经由粘合层设置一对板的情况不同,一对板未固定,继续保持各自的作为板的振动特性。需要说明的是,为了简化说明,将第一玻璃板和第二板各自称为“板”。
优选液体层的25℃下的粘度系数为1×10-4Pa·s~1×103Pa·s并且25℃下的表面张力为15mN/m~80mN/m。粘度过低时,难以传递振动,粘度过高时,位于液体层的两侧的一对板彼此固定从而表现出作为一块板的振动行为,因此难以使由共振引起的振动衰减。另外,表面张力过低时,板间的粘附力降低,难以传递振动。表面张力过高时,位于液体层的两侧的一对板彼此易于固定,表现出作为一块板的振动行为,因此难以使由共振引起的振动衰减。
液体层的25℃下的粘度系数更优选为1×10-3Pa·s以上,进一步优选为1×10- 2Pa·s以上。另外,更优选为1×102Pa·s以下,进一步优选为1×10Pa·s以下。
液体层的25℃下的表面张力更优选为17mN/m以上,进一步优选为30mN/m以上。
液体层的粘度系数可以利用旋转粘度计等进行测定。液体层的表面张力可以通过圆环法等进行测定。
液体层的蒸气压过高时,有可能液体层蒸发而不再起到作为玻璃板结构体的功能。因此,液体层的25℃、1个大气压下的蒸气压优选为1×104Pa以下,更优选为5×103Pa以下,进一步优选为1×103Pa以下。
从能够保持玻璃结构体的高刚性和传递振动的观点考虑,液体层的厚度越薄越优选。具体而言,在两块板的合计厚度为1mm以下的情况下,液体层的厚度优选为两块板的合计厚度的1/10以下,更优选为两块板的合计厚度的1/20以下,进一步优选为两块板的合计厚度的1/30以下,更进一步优选为两块板的合计厚度的1/50以下,尤其优选为两块板的合计厚度的1/70以下,特别优选为两块板的合计厚度的1/100以下。
另外,在两块板的合计厚度大于1mm的情况下,液体层的厚度优选为100μm以下,更优选为50μm以下,进一步优选为30μm以下,更进一步优选为20μm以下,尤其优选为15μm以下,特别优选为10μm以下。
从生产率和耐久性的观点考虑,液体层的厚度的下限优选为0.01μm以上。
优选液体层是化学稳定的并且液体层与位于液体层的两侧的两块板不反应。化学稳定例如是指由于光照射而发生的变性(劣化)少,并且至少在-20℃~70℃的温度范围内不发生凝固、气化、分解、变色、与板的化学反应等。
作为液体层的成分,具体而言,可以列举:水、油、有机溶剂、液态聚合物、离子液体和它们的混合物等。
更具体而言,可以列举:丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、普通硅油(二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氢硅油)、改性硅油、丙烯酸类聚合物、液态聚丁二烯、甘油糊剂、含氟溶剂、含氟树脂、丙酮、乙醇、二甲苯、甲苯、水、矿物油、以及它们的混合物等。其中,优选包含选自由二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基含氢硅油和改性硅油构成的组中的至少一种,更优选以丙二醇或硅油作为主要成分。
另外,液体空间层可以根据振动区域是不同的成分。每个振动区域可以从上述成分中选择不同的成分。
除了上述以外,也可以使用使粉体分散而得到的浆料作为液体层。从提高损耗系数等观点考虑,液体层优选为均匀的流体,在对玻璃板结构体赋予着色、荧光等外观设计性、功能性的情况下,该浆料是有效的。
液体层中的粉体的含量优选为0体积%~10体积%、更优选为0体积%~5体积%。
从防止沉降的观点考虑,粉体的粒径优选为10nm~10μm、更优选为0.5μm以下。
另外,从赋予外观设计性和功能性的观点考虑,液体层中可以包含荧光材料。可以是使荧光材料以粉体形式分散而得到的浆料状的液体层,也可以是使荧光材料以液体形式进行混合而得到的均匀的液体层。由此,可以对玻璃板结构体赋予光的吸收和发光等光学功能。
(密封材料和间隔部)
密封材料可以与一块板的端面、液体层的端面和另一块板的主面密合。在一块板的端面和液体层的端面与另一块板的主面垂直的情况下,密封材料具有在剖视图中以L形延伸的轮廓。利用这样的结构,玻璃板结构体的强度提高。
另外,优选密封材料具有锥形面。由此,能够得到与对板的端面进行加工后相同的效果。
密封材料设置在第一玻璃板和第二板的各自的端面上,并且为了在被密封材料包围的区域内形成多个振动区域而适当设置间隔部。
密封材料和间隔部优选包含选自由聚乙酸乙烯酯类、聚氯乙烯类、聚乙烯醇类、乙烯共聚物类、聚丙烯酸酯类、氰基丙烯酸酯类、饱和聚酯类、聚酰胺类、线性聚酰亚胺类、三聚氰胺树脂、脲醛树脂、酚树脂、环氧类、聚氨酯类、不饱和聚酯类、反应性丙烯酸类、橡胶类、聚硅氧烷类、改性聚硅氧烷类构成的组中的至少一种。密封材料和间隔部可以是相同材料,也可以是不同材料。间隔部可以从胶粘强度比密封材料低的材料中选择。
(第一玻璃板和第二板)
在本发明所涉及的玻璃板结构体中,以从两侧夹着液体层的方式设置至少两块(至少一对)板。而且,两块板中的至少一块板为玻璃板。在这样的结构中,在任意一块板共振的情况下,由于液体层的存在,其它板不共振、或者能够使其它板的共振的振动衰减,因此,与单独玻璃板的情况相比,玻璃板结构体能够提高损耗系数。
在构成一对板的两块板中,优选两块板与另一块板的共振频率的峰顶值不同,更优选共振频率的范围不重叠。但是,即使在一块板与另一块板的共振频率的范围重叠的情况下、或者峰顶值相同,由于液体层的存在,即使一块板发生共振,另一块板的振动也不同步,由此在一定程度上抵消共振,因此,与单独玻璃板的情况相比,能够得到高损耗系数。
即,当将一块板的共振频率(峰顶)设为Qa、共振振幅的半峰宽设为wa、将另一块板的共振频率(峰顶)设为Qb、共振振幅的半峰宽设为wb时,优选满足下式(1)的关系。
(wa+wb)/4<|Qa-Qb|……(1)
式(1)中的左边的值越大,则两块板的共振频率的差异(|Qa-Qb|)越大,能够得到越高的损耗系数,因此是优选的。
因此,更优选满足下式(2),更优选满足下式(3)。
(wa+wb)/2<|Qa-Qb|……(2)
(wa+wb)/1<|Qa-Qb|……(3)
需要说明的是,板的共振频率(峰顶)和共振振幅的半峰宽可以通过与玻璃板结构体的损耗系数同样的方法进行测定。
一块板与另一块板的质量差越小越优选,更优选无质量差。在存在板的质量差的情况下,可以利用较重的板抑制较轻的板的共振,但是难以利用较轻的板抑制较重的板的共振。即,质量比不平衡时,由于惯性力的差异,理论上不再相互抵消由共振引起的振动。
由一块板/另一块板表示的两块板的质量比优选为0.1~10(1/10~10/1),更优选为0.5~2(5/10~10/5),进一步优选为1.0(10/10、质量差为0)。
一块板和另一块板的厚度均越薄,则板彼此越容易经由液体层密合,并且能够利用较少的能量使板振动。因此,在扬声器等的振动板用途的情况下,板的厚度越薄越优选。具体而言,两块板的板厚各自优选为15mm以下,更优选为10mm以下,进一步优选为5mm以下,更进一步优选为3mm以下,特别优选为1.5mm以下,特别更优选为0.8mm以下。另一方面,过薄时,板的表面缺陷的影响容易变得显著,容易产生裂纹、或者难以进行强化处理,因此优选为0.01mm以上、更优选为0.05mm以上。
另外,在抑制了由共振现象引起的异常声音的产生的建筑物和车辆用开口构件用途中,一块板和另一块板的板厚各自优选为0.5mm~15mm,更优选为0.8mm~10mm,进一步优选为1.0mm~8mm。
一块板和另一块板中的至少任意一块板中,损耗系数较大的板的作为玻璃板结构体的振动衰减也变大,作为振动板用途是优选的。具体而言,板的25℃下的损耗系数优选为1×10-4以上,更优选为3×10-4以上,进一步优选为5×10-4以上。上限没有特别限制,从生产率、制造成本的观点考虑,优选为5×10-3以下。另外,更优选一块板和另一块板两者都具有上述损耗系数。
需要说明的是,板的损耗系数可以通过与玻璃板结构体的损耗系数同样的方法进行测定。
一块板和另一块板中的至少任意一块板中,板厚方向的纵波声速值较高的板的高频范围的声音的再现性提高,因此作为振动板用途是优选的。具体而言,板的纵波声速值优选为4.0×103m/s以上,更优选为5.0×103m/s以上,进一步优选为6.0×103m/s以上。上限没有特别限制,从板的生产率、原料成本的观点考虑,优选为7.0×103m/s以下。另外,更优选一块板和另一块板两者都满足上述声速值。
需要说明的是,板的声速值可以通过与玻璃板结构体的纵波声速值同样的方法进行测定。
在本发明所涉及的玻璃板结构体中,第一玻璃板由玻璃板构成。第二板的材料是任意的,可以采用由除玻璃以外的树脂制成的树脂板(也称为有机玻璃板)等各种板。从外观设计性、加工性的观点考虑,优选使用树脂板或其复合材料,树脂板特别更优选使用丙烯酸类树脂、聚酰亚胺树脂、聚碳酸酯树脂、PET树脂、FRP材料。
在至少一块板为玻璃板的情况下,其组成没有特别限制,例如优选在下述范围内。
SiO2:40质量%~80质量%、Al2O3:0质量%~35质量%、B2O3:0质量%~15质量%、MgO:0质量%~20质量%、CaO:0质量%~20质量%、SrO:0质量%~20质量%、BaO:0质量%~20质量%、Li2O:0质量%~20质量%、Na2O:0质量%~25质量%、K2O:0质量%~20质量%、TiO2:0质量%~10质量%、并且ZrO2:0质量%~10质量%。其中,上述组成占玻璃整体的95质量%以上。
玻璃板的组成更优选在下述范围内。
SiO2:55质量%~75质量%、Al2O3:0质量%~25质量%、B2O3:0质量%~12质量%、MgO:0质量%~20质量%、CaO:0质量%~20质量%、SrO:0质量%~20质量%、BaO:0质量%~20质量%、Li2O:0质量%~20质量%、Na2O:0质量%~25质量%、K2O:0质量%~15质量%、TiO2:0质量%~5质量%、并且ZrO2:0质量%~5质量%。其中,上述组成占玻璃整体的95质量%以上。
玻璃板的比弹性模量越大,则越能够提高玻璃板的刚性,所述比弹性模量为杨氏模量除以密度而得到的值。具体而言,玻璃板的比弹性模量优选为2.5×107m2/s2以上,更优选为2.8×107m2/s2以上,进一步更优选为3.0×107m2/s2以上。上限没有特别限制,从玻璃制造时的成形性的观点考虑,优选为4.0×107m2/s2以下。杨氏模量可以通过日本工业标准(JIS-R1602-1995)中记载的超声波脉冲法进行测定。
玻璃板的比重均越小,则能够以越少的能量使玻璃板振动。具体而言,玻璃板的比重优选为2.8以下,更优选为2.6以下,进一步更优选为2.5以下。下限没有特别限制,优选为2.2以上。
(玻璃板结构体)
也可以对构成玻璃板结构体的板中的至少一块板和液体层中的至少任意一者进行着色。这在想要使玻璃板结构体具有外观设计性的情况下、或者在想要使玻璃板结构体具有IR截止、UV截止、隐私玻璃等功能性的情况下是有用的。
构成玻璃板结构体的板中,玻璃板为至少一块即可,也可以使用两块以上的玻璃板。在这种情况下,可以使用全部为不同组成的玻璃板,也可以使用全部为相同组成的玻璃板,还可以组合使用相同组成的玻璃板和不同组成的玻璃板。其中,从振动衰减性的观点考虑,优选采用使用包含不同组成的2种以上的玻璃板的方式。
关于玻璃板的质量、厚度也一样,可以全部不同,也可以全部相同,还可以一部分不同。其中,从振动衰减性的观点考虑,优选采用构成的玻璃板的质量全部相同的方式。
也可以使用物理强化玻璃板或化学强化玻璃板作为构成玻璃板结构体的玻璃板中的至少一块玻璃板。这对于防止玻璃板结构体的破裂是有用的。在想要提高玻璃板结构体的强度的情况下,优选将位于玻璃板结构体的最外表面的玻璃板设定为物理强化玻璃板或化学强化玻璃板,更优选构成的玻璃板全部为物理强化玻璃板或化学强化玻璃板。
另外,从提高纵波声速值、强度的观点考虑,使用晶化玻璃、分相玻璃作为玻璃板也是有用的。特别是在想要提高玻璃板结构体的强度的情况下,优选将位于玻璃板结构体的最外表面的玻璃板设定为晶化玻璃或分相玻璃。
可以在不损害本发明的效果的范围内在玻璃板结构体的至少一个最外表面上形成涂层或膜。涂层的施工、膜的粘贴例如对于防止划痕等是适合的。
涂层或膜的厚度优选为表层的玻璃板的板厚的1/5以下。涂层或膜可以使用现有公知的涂层或膜。作为涂层,例如可以列举:拒水涂层、亲水涂层、滑水涂层、拒油涂层、减反射涂层、隔热涂层、高反射涂层等。另外,作为膜,例如可以列举:防玻璃飞散膜、彩色膜、UV截止膜、IR截止膜、隔热膜、电磁波屏蔽膜、投影仪用屏幕膜等。
玻璃板结构体的形状可以根据用途适当设计,可以为平板状,也可以为曲面形状。另外,在前视图中,可以为四边形、三角形、圆形、多边形等。
为了提高低频带的输出声压水平,也可以制成在玻璃板结构体上附加了箱体(エンクロージャー)或挡板的结构。箱体或挡板的材质没有特别限制,优选使用本发明的玻璃板结构体。
可以在不损害本发明的效果的范围内在玻璃板结构体的至少一个最外表面上设置框架(框)。在想要提高玻璃板结构体的刚性的情况下、或者在想要保持曲面形状的情况下等,框架是有用的。作为框架的材质,可以使用现有公知的材质,例如可以使用:Al2O3、SiC、Si3N4、AlN、莫来石、氧化锆、氧化钇、YAG等陶瓷和单晶材料、钢、铝、钛、镁、碳化钨等金属和合金材料、FRP等复合材料、丙烯酸类树脂、聚碳酸酯等树脂材料、玻璃材料、木材等。
所使用的框架的重量优选为玻璃板的重量的20%以下,更优选为玻璃板的重量的10%以下。
在玻璃板结构体与框架之间也可以具有密封构件。此外,也可以利用不妨碍玻璃板结构体的振动的密封构件密封玻璃板结构体的外周端部的至少一部分。作为密封构件,可以使用伸缩性高的橡胶、树脂、凝胶等。
关于密封构件用的树脂,可以使用丙烯酸类、氰基丙烯酸酯类、环氧类、聚硅氧烷类、氨基甲酸酯类、酚类等。作为固化方法,可以列举:单组分型(一液型)、双组分混合型(二液混合型)、加热固化、紫外线固化、可见光固化等。
也可以使用热塑性树脂(热熔胶)。作为例子,可以列举:乙烯-乙酸乙烯酯类、聚烯烃类、聚酰胺类、合成橡胶类、丙烯酸类、聚氨酯类。
关于橡胶,例如可以使用:天然橡胶、合成天然橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸类橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶(Hypalon)、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶、环氧氯丙烷橡胶、聚硫橡胶(Thiokol)、氢化丁腈橡胶。
密封构件的厚度t过薄时,无法确保足够的强度,过厚时,成为振动的障碍。因此,密封构件的厚度优选为10μm以上且玻璃板结构体的合计厚度的5倍以下,更优选为50μm以上且比玻璃板结构体的合计厚度薄。
为了防止玻璃板结构体的板与液体层的界面处的剥离等,可以在不损害本发明的效果的范围内在相对的板的表面的至少一部分上涂布上述密封构件。在这种情况下,为了不成为振动的障碍,密封构件涂布部分的面积优选为液体层的面积的20%以下,更优选为液体层的面积的10%以下,特别优选为液体层的面积的5%以下。
另外,为了提高密封性能,也可以将板的边缘部分加工成适当的形状。例如通过对至少一块板的端部进行C倒角(板的截面形状为梯形)或R倒角(板的截面形状为近似圆弧状)加工,能够增大密封构件与板的接触面积,能够提高密封构件与板的胶粘强度。
(振动板)
本发明的振动板优选包含玻璃板结构体和设置在第一玻璃板或第二板上的振子。
作为振动板,例如,通过在玻璃板结构体的单面或两面设置1个以上的振动元件或振动检测元件(振子),可以使其作为扬声器、麦克风、耳机、移动设备等的壳体振动体或壳体扬声器起作用。为了提高输出声压水平,优选将2个以上的振动元件设置在玻璃板结构体的两面。
通常,优选相对于振动板的振子的位置为玻璃板结构体的中央部,但是由于本材料具有高声速和高衰减性能,因此也可以将振子设置在玻璃板结构体的端部。通过使用本发明所涉及的振动板,能够容易地重现以往难以再现的高频范围的声音。另外,玻璃板结构体的大小、形状、色调等的自由度高,可以赋予外观设计性,因此能够得到设计性也优异的振动板。另外,通过利用设置于玻璃板结构体表面或附近的声音采集用麦克风或振动检测器对声音或振动进行采样,并使玻璃板结构体产生与其相同相位或相反相位的振动,由此能够放大采样得到的声音或振动或者能够抵消采样得到的声音或振动。
此时,在上述的采样点处的声音或振动的特性在直到传播至玻璃板结构体为止的期间基于某种声音传递函数而变化的情况下、以及在玻璃板结构体中存在声音转换传递函数的情况下,通过使用控制滤波器来校正控制信号的振幅和相位,能够高精度地放大或消除振动。在构成如上所述的控制滤波器时,例如可以使用最小二乘法(LMS)算法。
作为更具体的结构,例如可以制成如下结构:将多层玻璃的全部或至少一块玻璃板制成本发明的玻璃板结构体,并且对控制对象的声波振动传入的一侧的板的振动水平或在玻璃间存在的空间的声压水平进行采样,利用控制滤波器对其适当地进行信号校正,然后输出至设置于声波振动传出的一侧的玻璃板结构体上的振动元件。
作为本振动板的用途,例如可以用于:作为电子设备用构件的、全频扬声器、15Hz~200Hz频带的低音重现用扬声器、10kHz~100kHz频带的高音重现扬声器、振动板的面积为0.2m2以上的大型扬声器、振动板的面积为3cm2以下的小型扬声器、平面型扬声器、圆筒形扬声器、透明扬声器、作为扬声器起作用的移动设备用保护玻璃、TV显示器用保护玻璃、影像信号与声音信号从同一面产生的显示器、可穿戴显示器用扬声器、电光显示器、照明器具等。另外,可以用作头戴式耳机、耳机或话筒用的振动板、振动传感器。
作为车辆等运输机械的内部用振动构件,可以用作车载和机载扬声器。例如可以制成:作为扬声器起作用的侧镜、遮阳板、仪表板、仪表盘、顶板、门、其它内部面板。也可以使它们作为麦克风和主动噪音控制用振动板起作用。
作为其它用途,可以用作:超声波发生装置用振动板、超声波马达用滑块、低频发生装置、使声波振动在液体中传播的振子、以及使用了这些的水槽和容器、振动元件、振动检测元件、振动衰减装置用的致动器用材料。
(玻璃板结构体的实施方式)
图1为表示本发明的玻璃板结构体10的一例的剖视图,(a)表示第一实施方式,(b)表示第二实施方式。
玻璃板结构体10具有:第一玻璃板20、与第一玻璃板20相对配置的第二板30、通过将液体密封在第一玻璃板20和第二板30之间而形成的液体层40、防止液体层40的液体泄漏并且将第一玻璃板20和第二板30接合的密封材料50、隔开液体层40的间隔部60、以及由间隔部60隔开并且在俯视图中能够各自独立地振动的多个振动区域70。
通过划分为多个振动区域70,能够在各振动区域70中独立地振动,能够实现立体声重现或多维声音重现,并且能够实现与影像匹配的局部重现。例如,能够根据影像中的位置局部地表现来自影像中的特定的人或物的声音等。
另外,优选多个振动区域70的面积彼此相等。如果面积相等,则能够使立体声等的左右、上下的声源均匀,能够重现优质的声音。另外,多个振动区域70可以具有不同的面积。能够重现特定的声源、与影像匹配的独特的声音。
第一玻璃板20具有两个相反的主面(将第二板30侧作为主面21)和端部22的端面,第二板30也同样具有两个相反的主面(将第一玻璃板侧作为主面31)和端部32的端面。液体层40、密封材料50和间隔部60配置在第一玻璃板20和第二板30之间,密封材料50以包围液体层40的方式配置在各端部22、32的端面侧。即,密封材料50设置在作为从端部22、32的端面朝向主面21、31的中心部的部分的第一玻璃板20、第二板30的周缘。另外,“主面”是指用于视觉观察的光射出的面。
间隔部60配置在由密封材料50划定的空间内,并且处于与第一玻璃板20的主面21和第二板30的主面31两者接合的状态(第一实施方式)、或者处于与一个主面(21或31)接合并与另一个主面(31或21)稍微分离的状态(第二实施方式)。需要说明的是,也可以分段地(部分地)配置在第一玻璃板20与第二板30之间的空间中。另外,可以独立地形成各实施方式,也可以将各实施方式组合而形成。
在第一实施方式中,振动区域70中的液体层40被间隔部60密封,所述间隔部60形成在该振动区域70的边缘部并且划定该振动区域70与其它振动区域70的边界。
通过间隔部60完全无间隙地隔开液体层40,能够明确地隔开振动区域70,能够提高每个振动区域70的振动的独立性。另外,由于胶粘部分的面积也增加,因此第一玻璃板20和第二板30的胶粘强度提高。
对密封材料50和间隔部60、形成液体层40的液剂(液体)的涂布方法进行说明。
(密封材料、间隔部、涂布)
例如使用点胶机(ディスペンサー)在纵向100mm、横向100mm、厚度0.5mm的第二板30的主面31上以与端面间隔1mm且宽度0.5mm的方式划线形成密封材料50。另外,为了形成多个振动区域70,在第二板30的主面31上以与密封材料5同样的方式划线形成间隔部60。间隔部60可以是与密封材料50相同的材料,也可以是胶粘强度比密封材料50低的材料。
(液剂涂布)
使用点胶机在第二板30的中央部分(被密封材料50包围的部分)使用液剂(油剂)例如以线宽0.5mm、线间距4mm并且以与密封材料50的涂布线保持2mm间距的方式划线。关于液剂的排出量,按照使得贴合后的液体层40的层厚达到3μm的质量进行涂布。例如,在密封材料50的线内部的区域为纵向100mm、横向100mm的部位以3μm的厚度涂布密度为1g/cm3的液剂的情况下,以涂布量合计达到0.03g的方式控制排出质量即可。此时,关于形成密封材料50和液体层40的液剂的划线,可以先涂布其中的任意一方。
准备100mm×100mm×0.5mm尺寸的第二板30。使用点胶机(武藏工程制造;SHOTMASTER400DS-s)在该第二板30上设置距离端部和间隔部60的端部宽度5mm的间隙并均匀地涂布作为液剂的25℃下的运动粘度为3000(mm2/s)的二甲基硅油和甲基苯基硅油。然后,在第二板30的端部以线宽约0.5mm的方式涂布密封材料(固化树脂)50,将第二板30和第一玻璃板20贴合,然后使密封材料50和间隔部60固化。
(贴合工序)
经过上述工序,涂布密封材料50、间隔部60和液剂,并在减压下将涂布后的第二板30与相同种类且相同尺寸的未涂布的第一玻璃板20贴合。在减压贴合时,压力优选为1500Pa以下,更优选为300Pa以下,进一步优选为100Pa以下,特别优选为10Pa以下。贴合后,按照所使用的密封材料50的固化方式,利用UV照射、加热等使密封材料50固化。
在贴合时,涂布在内侧的液剂扩展,与密封材料50接触而从内侧施加力,密封材料50主要向外侧扩展。虽然密封材料50向外扩展,但是表面张力作用在第一玻璃板20和第二板30各自的端部22、32上,在液剂不会从第一玻璃板20、第二板30漏出的情况下形成液体层40,并且形成多个振动区域70。
需要说明的是,虽然对将密封材料50、间隔部60和液体层40的液剂涂布在第二板30的主面31上的情况进行了说明,但是也可以涂布在第一玻璃板20的主面21上。
基于图2~图6,对在俯视图中能够独立地振动的振动区域70的实施例进行说明。间隔部60的形状可以适当使用第一实施方式、第二实施方式。
图2为将振动区域70均匀地划分的例子。实施例1(图2(a))是在俯视图中分为左右2部分,实施例2(图2(b))是分为上下左右4部分,实施例3(图2(c))是分为上下左右6部分,实施例4(图2(d))是分为上下左右8部分。可以与声源、影像匹配地将振动区域70划分为多个区域。另外,也可以将振子80设置在第一玻璃板20或第二板30上,以下的实施例也一样。
图3是以多维声音重现为目的的左右或上下的划分。实施例5(图3(a))是分为左右二部分,实施例6(图3(b))是分为左右三部分,实施例7(图3(c))是分为上下二部分,实施例8(图3(d))是分为上下三部分。划分后的振动区域70的面积可以相同也可以不同。适合于需要多个通道的振动板等。
图4是示出局部划分的一例。实施例9(图4(a))在中央区域具有近似方形的一个振动区域71,在其周边还具有以间隔部60作为边界的其它振动区域72。实施例10(图4(b))也一样,但是振动区域71位于端部22、32附近。实施例11(图4(c))的振动区域71为近似圆形。实施例12(图4(d))是具有多个中央振动区域71的例子。局部形成的振动区域70的形状、数量没有限制,可以根据所要求的声源等进行选择。
另外,虽然对在振动区域71的周围形成了其它振动区域72的情况进行了说明,但是振动区域70可以是点状的,振动区域71的周围可以是固体材料或空白区域(非振动区域)。而且,可以是在周围形成振动区域72、中央部为固体材料或空白区域(非振动区域)。
图5示出特殊形状的例子。实施例13(图5(a))的振动区域71在俯视图中为十字形状。实施例14(图5(b))的多个振动区域71串联排列。这些特殊形状适合于特定区域中的声音的重现、与影像的组合。
图6为振动区域70和非振动区域75的组合使用。实施例15(图6)具有多个振动区域70,并且局部具有配置有固体材料等的非振动区域75。另外,通过采用隔开振动区域70的第一实施方式的间隔部61和第二实施方式的间隔部62,分为:相邻的振动区域70的液体层40的液体被隔开的情况、和相邻的振动区域70的液体层40的液体以能够流动的状态接触的情况。
在实施例15中,作为一例,示出了独立的振动区域70a和液体能够流动的振动区域70b。在振动区域70b之间,液体层40的液体没有完全混合,在各自保持一定程度的分离状态的同时处于固定位置。不仅实施例15,在上述各实施例中,都可以按照声音重现的目的选择间隔部60的实施方式。另外,也能够通过改变液体层40的液体成分来保持振动区域70b之间的液体的分离。
基于图7的表,对比较例和试验例的试验结果进行说明。
如表中所示,制作了规定尺寸(例如55英寸、厚度1.1mm)的玻璃板结构体10。比较例是玻璃单板(55英寸、厚度1.1mm),试验例1是以使得振动区域的面积相等的方式由间隔部60划分为2部分的玻璃板结构体(在55英寸、厚度1.1mm的两块玻璃板之间具有液体层),试验例2是以使得振动区域的面积相等的方式由间隔部60划分为8部分的玻璃板结构体(与试验例1相同的结构)。“LR模式重现”是指从两个振子产生相互不同的振动的重现方法。在试验例1中,在2个振动区域的中心各自配置1个振子,进行LR模式重现。在比较例中,在与试验例1相同的位置配置振子,进行LR模式重现。在试验例2中,在8个振动区域中的左侧的4个振动区域中的任意一个振动区域的中心配置1个振子,在右侧的4个振动区域中的任意一个振动区域的中心配置1个振子,进行LR模式重现。发出扫音(スイープ音)和音乐并确认各自的良好性。将能够进行优异的重现的评价为“◎”,将能够进行良好的重现的评价为“○”,将难以进行良好的重现的评价为“×”。
需要说明的是,本发明不限于上述实施方式,能够适当进行变形、改良等。此外,上述实施方式中的各构成要素的材质、形状、尺寸、数值、形态、数量、配置部位等是任意的,只要能够实现本发明即可,没有限定。
本申请基于2017年10月4日提出的日本专利申请(日本特愿2017-194639),其内容作为参考并入本申请中。
产业实用性
本发明的玻璃板结构体具有多个振动区域,因此适合于要求立体声重现、局部重现等的领域。另外,也可以适合用于扬声器、麦克风、耳机、移动设备等中使用的振动板。
附图标记
10 玻璃板结构体
20 第一玻璃板
30 第二板
40 液体层
50 密封材料
60 间隔部
70 振动区域
80 振子
Claims (8)
1.一种玻璃板结构体,其具有:
第一玻璃板、
第二板,所述第二板与所述第一玻璃板相对配置、以及
液体层,所述液体层通过将液体密封在所述第一玻璃板和所述第二板之间而形成,其中,
所述玻璃板结构体具有在俯视图中各自独立的多个振动区域。
2.如权利要求1所述的玻璃板结构体,其中,所述多个振动区域的面积彼此相等。
3.如权利要求1或2所述的玻璃板结构体,其中,所述振动区域中的所述液体层的液体被间隔部密封,所述间隔部形成在该振动区域的边缘部并且划定该振动区域与其它所述振动区域的边界。
4.如权利要求1或2所述的玻璃板结构体,其中,至少两个相邻的所述振动区域中的所述液体层的液体在划定该两个振动区域的边界的间隔部以能够流动的状态彼此接触。
5.如权利要求3或4所述的玻璃板结构体,其中,
所述第一玻璃板和所述第二板通过密封材料相互固定,并且
所述间隔部由与所述密封材料相同的材料构成。
6.如权利要求3或4所述的玻璃板结构体,其中,
所述第一玻璃板和所述第二板通过密封材料相互固定,并且
所述间隔部由胶粘强度比所述密封材料低的材料构成。
7.如权利要求1~6中任一项所述的玻璃板结构体,其中,至少两个所述振动区域中的所述液体层的液体具有相互不同的成分。
8.一种振动板,其包含权利要求1~7中任一项所述的玻璃板结构体和设置在所述玻璃板结构体的单面或两面的至少一个振子。
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