JP2003319490A - Diaphragm and manufacturing method thereof, and speaker - Google Patents

Diaphragm and manufacturing method thereof, and speaker

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JP2003319490A JP2002118599A JP2002118599A JP2003319490A JP 2003319490 A JP2003319490 A JP 2003319490A JP 2002118599 A JP2002118599 A JP 2002118599A JP 2002118599 A JP2002118599 A JP 2002118599A JP 2003319490 A JP2003319490 A JP 2003319490A
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Katsuaki Ikema
克明 池間
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diaphragm capable of realizing a high rigidity and ultra- lightweight by utilizing superior physical characteristics of a carbon material to the maximum extent, and a speaker capable of reproducing a sound of a wide frequency band or mid/high range and exhibiting high sound quality by using this diaphragm.
SOLUTION: The diaphragm is made of a composite material of a cylindrical graphene structure and a conductive polymer which is molded into a sheet. A manufacturing method comprises an impregnating step of impregnating a monomer and/or initial polymer of a resin exhibiting fluidity into the sheet having the cylindrical graphene structure to obtain a molding, and a curing step of applying curing processing to the molding to obtain a sheet-like composite material of the cylindrical graphene structure and the resin.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ナノサイズの炭素材を含有する振動板及びその製造方法、並びにスピーカに関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] [Technical Field of the Invention The present invention provides a diaphragm and a manufacturing method thereof comprising the carbon material of the nano-sized, and to a speaker. 【0002】 【従来の技術】一般的なスピーカ用振動板は、通常コーン形状を呈するので、口径を大きくすると奥行きも大きくなる。 [0002] General speaker diaphragm, because exhibit normal cone shape, the depth also increases by increasing the diameter. このため、大音量及び高音質が要求される音響機器や映像音響機器は、必然的に間口及び奥行きの大きな大型なものとなる。 Therefore, audio equipment and audiovisual equipment loud and high quality is required, becomes big large inevitably frontage and depth. 【0003】しかしながら、平面型ディスプレイ等の省スペース型の機器の普及に伴って、これらの機器に搭載されるスピーカに対しても省スペース化の市場要求が高まりつつあり、平板状且つ薄型のスピーカが各種提案されている。 However, with the spread of the equipment space-saving, such as flat display, there is also a growing market demand for space saving with respect to the speaker to be mounted on these devices, flat and thin speaker There have been various proposals. 【0004】また、近年、音響機器のディジタル化が進行し、スピーカ等に用いられる音響振動板に対する要求性能は高まる一方である。 [0004] In recent years, digitization proceeds acoustic equipment, required performance for the acoustic diaphragm used for the speaker or the like which is one growing. すなわち、広い周波数帯域での再生が可能であり、明瞭且つ高品質な音質を発現するためには、振動板が以下の(1)〜(6)の条件の物性を有することが要求される。 That is, a wide play in a frequency band are possible, in order to express a clear and high-quality sound quality, the diaphragm is required to have physical properties of the following conditions (1) to (6). (1)ヤング率(E)が大きいこと。 (1) Young's modulus (E) is large. (2)密度(ρ)が小さいこと。 (2) a density ([rho) is small. (3)音速(音波の伝搬速度V)が大きいこと。 (3) the speed of sound (the propagation velocity V of the sound wave) is large. (4)振動の内部損失(tanδ)が適当であること。 (4) internal loss of vibration (tan [delta) to be suitable. (5)強度が大きいこと。 (5) that the intensity is greater. (6)外気条件(熱、湿度)の変化に対して安定であり、変形や変質がないこと。 (6) is stable to changes in ambient conditions (heat, humidity), there is no deformation or deterioration. 【0005】ここで、V=(E/ρ) 1/2の関係がある。 [0005] In this case, V = (E / ρ) 1/2 of the relationship. 【0006】従来の振動板としては、紙、プラスチック、アルミニウム、マグネシウム、チタニウム、ベリリウム、ボロン等が用いられ、さらにこれらを基材としたガラス繊維や炭素繊維との複合体や、金属合金とされたもの等が使用されている。 [0006] As a conventional diaphragm paper, plastic, aluminum, magnesium, titanium, beryllium, boron or the like is used, further the complex and of these glass fibers or carbon fibers as a base material, is a metal alloy ones, and the like are used. 【0007】しかしながら、紙及びプラスチックは、ヤング率(E)と密度(ρ)との比(E/ρ)が小さく、 However, paper and plastic, Young's modulus (E) and density ([rho) ratio of (E / ρ) is small,
また剛性も低いために、高周波帯域での周波数特性が著しく劣り、明瞭な音質が得られにくい。 In order stiffness is low, poor significantly frequency characteristics in a high frequency band, a clear sound quality is difficult to obtain. また、紙及びプラスチックは、温度や湿度等の外気条件の影響を受け易いといった欠点を有する。 Moreover, paper and plastics have the disadvantage susceptible to ambient conditions such as temperature and humidity. 【0008】また、アルミニウム、マグネシウム、チタニウム等の金属板を用いる場合は、音速に優れるものの振動の内部損失(tanδ)が小さいために高周波数帯域において共振現象を生じ、振動板として満足する特性を得られない。 Further, aluminum, magnesium, when using a metal plate such as titanium, caused a resonance phenomenon in the high frequency band for internal loss of vibration are excellent in sound velocity (tan [delta) is small, the characteristics satisfying the diaphragm not be obtained. 【0009】また、ベリリウム、ボロン等は、先に述べた材料に比べて優れた特性を有し、音響機器用振動板として優れた音質を発現することが可能であるが、極めて高価な材料であり、しかも加工性に難点を有する。 Further, beryllium, boron or the like has excellent characteristics as compared with the materials described above, it is possible to exhibit an excellent sound quality as the diaphragm for acoustic equipment, an extremely expensive material There is, moreover having difficulties in workability. 【0010】 【発明が解決しようとする課題】上記のような材料からなる振動板のもつ諸問題を克服し、低音域から高音域に至る広い周波数帯域が再生可能であり、高品質の音質を発現可能な振動板材料として、炭素材料の開発が積極的に行われている。 [0010] To overcome the problems with vibration plate made of a material as described above that [0005] a wide frequency band ranging from low range to high range is reproducible, high quality sound quality as expressible diaphragm materials, the development of the carbon material has been actively. 【0011】これは、炭素材料(グラフェン構造体)が有する優れた特性、すなわち黒鉛の理論弾性率1060 [0011] It has excellent characteristics with a carbon material (graphene structure), i.e. graphite theoretical modulus 1060
GPa、密度2.25g/cm に注目したものであり、多くの製造方法が、例えば特許第3025542号公報、特公平7−108035号公報、特公平7−20 GPa, and which was focused on the density 2.25 g / cm 3, a number of manufacturing methods, for example, Patent No. 3,025,542 and JP-Kokoku 7-108035 and JP Kokoku 7-20
312号公報、特許第2998305号公報、特許第2 312, JP Patent No. 2998305 discloses, No. 2
584114号公報、特開平5−168088号公報、 584114, JP-A No. 5-168088, JP-
特開平5−103392号公報等に開示されている。 It disclosed in JP-A 5-103392 Patent Publication. 【0012】しかしながら、黒鉛粉末/黒鉛多孔体等と樹脂との複合材を得る工程において、黒鉛結晶体と樹脂との均一分散が困難であること、やや賦形性に弱点を有し黒鉛結晶体の配合量に制約を受けること、樹脂の温度依存性から成形体(振動板)物性値が変動すること等の課題を有するため、炭素材料(グラフェン構造体)の優れた物理的特性を十二分に振動板に反映させるには至っていない。 [0012] However, in the step of obtaining a composite of graphite powder / graphite porous material such as a resin, it uniform dispersion of the graphite crystals and the resin is difficult, graphite crystal has weak points slightly shapability It is subject to constraints on the amount of formulation, since it has a problem such that the molded body from the temperature dependence of the resin (diaphragm) physical property value varies Twelve excellent physical properties of the carbon material (graphene structure) It has yet to make minute to be reflected in the vibration plate. 【0013】そこで本発明はこのような従来の問題点を解決するために提案されたものであり、炭素材料の有する優れた物理特性を最大限活かした高い剛性及び超軽量を実現し得る振動板及びその製造方法を提供することを目的とする。 [0013] The present invention has been proposed in order to solve such conventional problems, the diaphragm which can achieve high rigidity and ultra lightweight utilizing most of excellent physical properties possessed by the carbon material Another object of the invention is to provide a manufacturing method thereof. また、本発明はこの振動板を用いることにより、広い周波数帯域又は中高音域が再生可能であり、 Further, the present invention is the use of the vibration plate, a wide frequency band or mid-high range can be reproduced,
高品質の音質を発現可能なスピーカを提供することを目的とする。 And to provide an expressible speaker quality sound quality. 【0014】 【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明に係る振動板は、円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなることを特徴とする。 [0014] [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, the vibration plate according to the present invention, the composite of a cylindrical graphene structure and the resin, to become is molded into a sheet shape the features. 【0015】高い理論曲げ弾性率及び低密度を有する材料である、円筒状グラフェン構造体と、樹脂とを組み合わせて複合化することにより、円筒状グラフェン構造体が有する物理特性、すなわち高弾性率、高剛性及び低密度等の利点を最大限活かした振動板を得ることができる。 The high theoretical bending a material having a modulus of elasticity and low density, a cylindrical graphene structure, by compounding a combination of a resin, the physical properties of the cylindrical graphene structure has, i.e. high modulus, the advantage of high rigidity and low density etc. can be obtained diaphragm utilizing maximally. 【0016】また、本発明に係る振動板の製造方法は、 [0016] A method of manufacturing a diaphragm according to the present invention,
円筒状グラフェン構造体を有するシートに流動性を示す樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を含浸させて成形体を得る含浸工程と、上記成形体に硬化処理を施して、 Impregnation step to obtain a molded product of a monomer and / or prepolymer of the resin shows fluidity into a sheet having a cylindrical graphene structure impregnated is subjected to a curing treatment to the shaped body,
シート形状を呈する上記円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材を得る硬化工程とを有することを特徴とする。 And having a curing step of obtaining a composite material with the cylindrical graphene structure and a resin exhibiting a sheet form. 【0017】円筒状グラフェン構造体のシートに、流動性を示す樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を含浸させて硬化処理を施すことにより、円筒状グラフェン構造体の物理特性を最大限引き出すような複合材からなる振動板を容易に得ることができる。 [0017] sheet of the cylindrical graphene structure, by subjecting to a curing treatment by impregnating a monomer and / or prepolymer of the resin shows fluidity, such as maximize the physical properties of the cylindrical graphene structure it can be easily obtained vibration plate made of composite material. 【0018】また、本発明に係るスピーカは、円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなる振動板と、上記振動板を駆動する加振装置とを有することを特徴とする。 Further, the loudspeaker according to the present invention, the composite of a cylindrical graphene structure and the resin, a diaphragm formed by molding into a sheet shape, having a vibrating driving the vibrating plate device and features. 【0019】以上のようなスピーカは、高剛性及び超軽量な振動板に加振装置を付与することにより、音響歪みの小さい、明瞭且つ高品質の音質を発現可能である。 The above-described speaker, by imparting vibrating device with high stiffness and ultra lightweight diaphragm, small acoustic distortion can be expressed clarity and high quality sound quality. また、このスピーカは、低音域から高音域までの広い周波数帯域を再生可能である。 Further, the speaker is capable of reproducing a wide frequency band from bass to treble. 【0020】また、本発明に係るスピーカは、円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなる振動板と、上記振動板に信号電流を印加し当該振動板を圧電駆動するための一対の電極とを有することを特徴とする。 Further, the loudspeaker according to the present invention, the composite of a cylindrical graphene structure and the resin, the piezoelectric vibration plate formed is molded into a sheet shape, the vibrating plate by applying a signal current to the diaphragm and having a pair of electrodes for driving. 【0021】以上のようなスピーカは、高剛性及び超軽量な振動板を一対の電極で圧電駆動することにより、音響歪みの小さい、明瞭且つ高品質の音質を発現可能である。 The above-described speaker, by a piezoelectric drive high rigidity and ultra lightweight diaphragm with a pair of electrodes, small acoustic distortion can be expressed clarity and high quality sound quality. また、この圧電駆動されるスピーカは、主に中高音域の周波数帯域を再生可能である。 The speaker is the piezoelectric drive is mainly capable of reproducing the frequency band of the mid-high range. 【0022】 【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した振動板及びその製造方法、並びにスピーカについて、図面を参照しながら詳細に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the vibration plate and a manufacturing method thereof embodying the present invention, as well as the speaker, will be described in detail with reference to the drawings. 【0023】本発明の振動板は、円筒状グラフェン構造体と、樹脂との複合材がシート状に成形されてなるものである。 The diaphragm of the present invention is a cylindrical graphene structure, composite of a resin is formed by molding into a sheet. 【0024】ここでいう円筒状グラフェン構造体とは、 [0024] The cylindrical graphene structure as referred to herein,
ナノサイズの直径で高いアスペクト比を有するカーボンナノチューブ(以下、CNTと称する。)、カーボンナノファイバー(以下、CNFと称する。)等のことを指す。 Carbon nanotubes having a high aspect ratio in diameter of the nano-sized (hereinafter, referred to as CNT.), Carbon nanofiber (hereinafter, referred to as CNF.) Refers to such. このような構造としては、グラフェン構造体の単一壁構造、このグラフェン構造体の単一壁構造が入れ子状に積層してなる多層壁構造、コイル状等のいずれであってもかまわない。 Such structure, a single wall structure of the graphene structure, multi-layer wall structure that a single wall structure of the graphene structure formed by stacking nested, may be any one of a coil-like shape. また、円筒状グラフェン構造体は、プレートレット構造、ヘリングボーン構造等であってもかまわない。 Further, the cylindrical graphene structure may platelet structure, even herringbone structure or the like. また、本明細書では、円筒状グラフェン構造体のうち直径15nm以上のものをCNFとし、直径1 Further, in the present specification, the CNF of not less than the diameter 15nm of the cylindrical graphene structure, diameter 1
5nm未満のものをCNTと定義する。 Those less than 5nm is defined as CNT. 【0025】CNTやCNFと複合化させる樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂が挙げられ、ノボラック樹脂、 Examples of the CNT and CNF with resin to be complexed, for example, a thermosetting resin can be mentioned a novolak resin,
レゾール樹脂、レゾルシン樹脂等のフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂、エポキシ樹脂、マレイン酸系不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート系不飽和ポリエステル等の不飽和ポリエステル樹脂、フラン樹脂、フルフリルアルコール樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂等を使用できる。 Resol resins, phenol resins such as resorcin resin, urea resin, amino resins such as melamine resins, epoxy resins, maleic acid-based unsaturated polyester, diallyl phthalate unsaturated polyester resins unsaturated polyester, furan resin, furfuryl alcohol resin , xylene resin, a toluene resin, or the like can be used. 【0026】さらに、円筒状グラフェン構造体と複合化させる樹脂としては、熱可塑性樹脂も使用可能である。 Furthermore, as the resin to be compounded with the cylindrical graphene structure, the thermoplastic resin may be used.
具体的な熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ナイロン(ポリアミド)、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート(全芳香族ポリエステル)、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリルアミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、液晶ポリマー等が挙げられる。 Specific thermoplastic resin, polystyrene, nylon (polyamide), polycarbonate, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate polyester, polyether ether ketone, polyetherimide, polyarylate (wholly aromatic polyester), polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyacrylamide, polybenzimidazole, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, liquid crystal polymers, and the like. また、具体的な液晶ポリマーとしては、上野製薬社製の商品名UENO LCP、住友化学社製の商品名スミカスーパーLCP及びエコノール、大日本インキ化学社製の商品名オクタ、デュポン社製の商品名ゼナイト、東レ社製の商品名シベラス、Dartco社製の商品名ザイダー、Celanese社製の商品名ベクトラ、三菱エンジニアリングプラスチックス社製の商品名ノバキュレート、ユニチカ社製の商品名ロッドラン、三菱レイヨン社製の商品名タフペットLCP等が挙げられる。 In addition, as a specific liquid crystal polymer, Ueno Fine Chemicals Industry Co., Ltd. under the trade name UENO LCP, Sumitomo Chemical Co., Ltd. under the trade name Sumika Super LCP and Ekonol, Dainippon Ink and Chemical Co., Ltd. under the trade name octa, manufactured by DuPont under the trade name Zenite, manufactured by Toray Industries, Inc. under the trade name Shiberasu, Dartco manufactured by the trade name Xydar, Celanese Corporation under the trade name Vectra, Mitsubishi engineering plastics Corporation under the trade name Nobakyureto, manufactured by Unitika Ltd. under the trade name LODRUN, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. and the like product name Tafupetto LCP, etc. of. 【0027】また、樹脂としては、圧電効果を発現可能な樹脂、すなわち強誘電性高分子も使用可能である。 Further, as the resin, expressible resins piezoelectric effect, i.e. a ferroelectric polymer can be used. 具体的には、PVDF(フッ化ビニリデンのホモポリマー)、P(VDF−TrFE)(フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体)、P(VDF−TeF Specifically, PVDF (homopolymers of vinylidene fluoride), P (VDF-TrFE) (copolymers of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride), P (VDF-TeF
E)(フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンとの共重合体)、P(VDCN−VAc)(シアノビニリデンと酢酸ビニルとの交互共重合体)等が挙げられる。 E) (a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene), P (VDCN-VAc) (alternating copolymer of cyano vinylidene and vinyl acetate) and the like. また、三菱エンジニアリングプラスチックス社製の商品名ノバデュランに代表されるようなPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂、旭化成社製の商品名PXL X223 In addition, Mitsubishi Engineering Plastics Corporation under the trade name PBT (polybutylene terephthalate), such as represented in NOVADURAN resin, manufactured by Asahi Kasei Corporation under the trade name PXL X223
1に代表されるようなPPE(変性ポリフェニレンエーテル)樹脂、呉羽化学工業社製の商品名KFピエゾフィルムに代表されるようなフッ素樹脂等も使用可能である。 As represented by 1 PPE (modified polyphenylene ether) resin, a fluorine resin such as a commodity name KF piezo film manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd. and the like can also be used. 【0028】本発明の振動板は、コーン形状、ホーン形状等の任意の形状をとりうるが、振動板の構造体としてCNTやCNFによって高い強度が付与されることから、シート形状、特に薄いシート形状とすることで本発明の効果をより強く得られる。 The diaphragm of the present invention, cone-shaped, since it may take any shape such as a horn shape, high strength is imparted by the CNT and CNF as a structure of the vibration plate, sheet form, particularly thin sheet stronger obtained the effect of the present invention by a shape. また、その厚みも任意であるが、弾性率のさらなる向上を図るといった観点から、特に厚み60μm以下の極薄シート形状として用いられて好適である。 Although its thickness is arbitrary, from the viewpoint of achieving further improvement in elastic modulus is particularly preferred used as the following ultrathin sheet-shaped thickness 60 [mu] m. ただし、振動板として充分な機械的強度を確保するためには、厚みを10μm以上、好ましくは30μm以上とする。 However, in order to ensure a sufficient mechanical strength as a diaphragm, the thickness of 10μm or more, preferably more than 30 [mu] m. 【0029】また、シート形状を呈する本発明の振動板においては、円筒状グラフェン構造体が振動板の面方向に対して高度に且つ均一に配向されていることが好ましい。 Further, in the diaphragm of the present invention exhibiting a sheet form, it is preferable that the cylindrical graphene structure is highly and uniformly oriented with respect to the surface direction of the diaphragm. 【0030】先に述べた円筒状グラフェン構造体の一種である単一壁構造のCNTは、960GPaという極めて高い理論曲げ弾性率と、高結晶度を有するグラフェン構造体であるにも拘わらず1.3〜1.4g/cm という低い密度と、高いアスペクト比とを実現するナノサイズの繊維状を呈する材料である。 The CNT of the single-walled structure is a kind of destination-mentioned cylindrical graphene structure, a very high theoretical flexural modulus of 960GPa, despite the graphene structure having a high crystallinity 1. and density as low as 3~1.4g / cm 3, a material which exhibits nano-sized fibrous realizing a high aspect ratio. 勿論、このような優れた特性は、単一壁構造のCNFや多層壁構造のCNT Of course, such excellent properties, CNT of CNF or multi-walled structure of a single wall structure
及びCNFにおいても維持されている。 It is maintained even and CNF. このような優れた特性を有する円筒状グラフェン構造体と樹脂とを後述するような製法によって複合化してなるシート形状の振動板は、円筒状グラフェン構造体の有する優れた特性と、樹脂の結着材としての機能とを兼ね備えたものであり、外気条件の変化に対して安定であること、外力による変形や変質がないこと、高い弾性率、高い剛性及び低い密度を有することといった炭素材料の利点が最大限活かされている。 Such excellent vibration plate sheet shape formed by composing by process as described later and a cylindrical graphene structure and a resin having properties, excellent properties and a binder resin having a cylindrical graphene structure are those having both a function as a timber, it is stable to changes in ambient conditions, no deformation or deterioration due to external force, high elastic modulus, the advantages of the carbon material such that it has a high stiffness and low density There has been harnessed maximum. すなわち、円筒状グラフェン構造体と樹脂とを複合化してシート形状とすることにより、それぞれの有する優れた特性が十二分に発揮された振動板を得ることができる。 That is, by the sheet form a cylindrical graphene structure and resin complexed, can be superior properties to each of the chromatic obtain vibration plate which is more than enough exhibited. 【0031】次に、円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合体からなる振動板の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a diaphragm made of a composite of a cylindrical graphene structure and a resin. 【0032】先ず、図1に示すような、CNT1等の円筒状グラフェン構造体のシート2を用意する。 [0032] First, as shown in FIG. 1, to prepare a sheet 2 of the cylindrical graphene structure CNT1 like. このシート2としては、円筒状グラフェン構造体を例えば紙漉等の手法によって賦形してなる不織布であることが好ましい。 As the sheet 2, it is preferred by the method of the cylindrical graphene structure example papermaking such a nonwoven fabric formed by shaping. 紙漉によって賦形されたシート2は、円筒状グラフェン構造体がシート2の面内方向に高度に均一に配向される。 Sheet 2 which has been shaped by papermaking is cylindrical graphene structure is highly uniformly oriented in the plane direction of the sheet 2. 【0033】次に、流動性を示す先に述べた樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を上記シート2に含浸させ、 Next, the monomer of the resin mentioned above that shows fluidity and / or the initial polymer impregnated into the sheet 2,
成形体を得る。 Obtain a molded product. 【0034】そして、この成形体に硬化処理を施して硬化反応を進行させ、完全硬化体とすることにより本発明の振動板を得ることができる。 [0034] Then, to proceed a curing reaction is subjected to hardening treatment the molded body, it is possible to obtain a diaphragm of the present invention by a fully cured product. このとき、用いた樹脂のモノマー及び/又は初期重合物に応じて最適な硬化処理方法を選択する。 At this time, to select an optimum hardening method according to the monomer and / or prepolymer of the resin used. 例えば、熱硬化性樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を用いた場合には、熱硬化処理を施すことが好ましく、より具体的には加熱と圧縮とを同時に行うホットプレス法等を採用できる。 For example, in the case of using the monomer and / or prepolymer of the thermosetting resin is preferably subjected to a thermal curing treatment, and more specifically can be adopted a hot pressing method or the like for the compression and heating simultaneously. また、硬化処理としては熱硬化処理に限定されず、光硬化処理法や、各種の添加剤を添加する方法等を採用することもできる。 Also, the curing process is not limited to thermal curing treatment, and photo-curing treatment, it is also possible to employ a method in which the addition of various additives. 【0035】上述のような工程を経ることで、円筒状グラフェン構造体間に樹脂を均一に分散させた状態とし、 [0035] By performing the above-described process, the state of being uniformly dispersed resin between the cylindrical graphene structure,
また、炭素材料であるグラフェン構造体の配合量に制約されることなく、極薄シート形状の賦形が容易となる。 Also, without being restricted by the amount of the graphene structure is a carbon material, thereby facilitating the shaping of the ultra-thin sheet shape.
また、円筒状グラフェン構造体のシート中に、流動性を示す樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を含浸させ、 Further, in the sheet of the cylindrical graphene structure, impregnated with monomer and / or prepolymer of the resin shows fluidity,
硬化させるといった工程を経ることにより、剛性が向上する。 Through the steps such curing, the rigidity is improved. したがって、外気条件の変化に対して安定であり、外力による変形や変質がなく、高い弾性率、高い剛性及び低い密度を有する極薄シート形状の振動板を容易に作製できる。 Thus, stable to changes in ambient conditions, no deformation or deterioration due to external force, high elastic modulus, the diaphragm of ultrathin sheet form can be easily produced with high stiffness and low density. 【0036】また、上述したような流動性の樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を用いる方法の他にも、円筒状グラフェン構造体と樹脂とを複合化可能な様々な方法によって、本発明の振動板を得ることができる。 Further, in addition to the method using the monomers of the fluidity of the resin as described above and / or prepolymer thereof, by a variety of methods that can complex the cylindrical graphene structure and a resin, the present invention it is possible to obtain a vibration plate. 例えば、構造体である円筒状グラフェン構造体のシートに、 For example, a sheet of cylindrical graphene structure is a structure,
樹脂からなる微粒子を含ませることによって、円筒状グラフェン構造体と樹脂とを複合化してなる振動板を作製してもよい。 By including fine particles comprising a resin and a cylindrical graphene structure and the resin may be produced diaphragm formed by composite. 【0037】ところで、上述した振動板は、図2に示すように、振動板11を駆動するための加振装置12を取り付けることにより、平面型のスピーカ13を構成することができる。 [0037] Incidentally, the above-mentioned diaphragm, as shown in FIG. 2, by attaching a vibrating device 12 for driving the diaphragm 11, it is possible to configure the speaker 13 of the flat. 【0038】例えばいわゆるダイナミック型(動電型) [0038] For example a so-called dynamic (electrodynamic)
スピーカである場合、加振装置は、振動板に一体的に取り付けられたボイスコイルボビンに巻回されたボイスコイルと、磁気回路部とを基本的な構成要素とする。 If a speaker, vibration device, a basic component and a voice coil wound around the voice coil bobbin which is integrally attached to, and a magnetic circuit unit to the diaphragm. 磁気回路部としては、外磁型と内磁型とに大別され、例えば外磁型の磁気回路部は、センターポールを有するヨークと、センターポールを囲んでヨーク上に配設されるマグネットと、マグネット上に配設されセンターポールとの間に磁気キャップを構成するトッププレートとから構成される。 The magnetic circuit is divided into an inner and an outer magnet type magnetic type, for example, the magnetic circuit of the external magnet type comprises a yoke having a center pole, a magnet disposed on the yoke surrounding the center pole , composed of a top plate constituting the magnetic cap between the disposed on the magnet center pole. また、内磁型の磁気回路部は、壺型のヨークと、このヨークの中央部に配設されたマグネットと、このマグネット上に配設されたポールと、このポールと対向するようにヨーク上に配設されポールとの間で磁気ギャップを構成するトッププレートとから構成される。 The magnetic circuit of the internal magnet type has a pot yoke, this a magnet arranged in the central portion of the yoke, a pole arranged on the magnet, the yoke so that the pole facing composed of the top plate and constituting a magnetic gap between the arranged to pole. 【0039】上記のような加振装置を有する例えばダイナミック型のスピーカは、ボイスコイルに音響の再生入力信号が供給されること、及びボイスコイルに流れる駆動電流と磁気回路部から放射される磁束との作用によって発生する力によって振動板が振動し、音響の反射を行う。 The dynamic speaker having for example vibration device as described above, the sound reproducing input signal is supplied to the voice coil, and a magnetic flux emitted from the driving current and the magnetic circuit that flows through the voice coil diaphragm is vibrated by the force generated by the action, it performs a reflection of the acoustic. このようなスピーカでは、円筒状グラフェン構造体を有する複合体からなる振動板を用いることにより高い剛性及び超軽量を達成した振動板を用いているので、音響歪みの小さい、明瞭且つ高品質の音質を発現可能であるのと同時に、低音域から高音域に亘る広い周波数帯域の音を再生することが可能な高性能フルレンジスピーカを実現できる。 In such a speaker, because of the use of diaphragm which achieves high rigidity and ultralight by using a vibration plate composed of a composite body having a cylindrical graphene structure, small acoustic distortion, clear and high-quality sound quality at the same time can be expressed as to the a, it is possible to realize a high-performance full-range speaker capable of reproducing sound in a wide frequency band ranging from low range to high range. 【0040】また、加振装置としては上述したダイナミック型のものに限らず、圧電型(圧電型)、コンデンサ型(静電型)、マグネチック型(電磁型)等を本発明の振動板と組み合わせることが可能である。 Further, not limited to the dynamic described above as vibrator, piezoelectric (piezo type), capacitive (electrostatic), a diaphragm of the present invention a magnetic type (magnetic type) or the like it is possible to combine. さらに、本発明の振動板に導電回路を組み込むとともに、この振動板と対向するように磁気回路を配置してスピーカを構成することも可能である。 Furthermore, the incorporation of the conductive circuit to the diaphragm of the present invention, it is also possible to configure the speaker by arranging the magnetic circuit so as to face the diaphragm. 【0041】また、図3に示すように、本発明のスピーカ14としては平面型のものに限らず、コーン形状の振動板15と、加振装置16とを備える構成であってもかまわない。 Further, as shown in FIG. 3, as the speaker 14 of the present invention is not limited to the planar, the diaphragm 15 of the cone-shaped, but may be configured to include a vibrating device 16. 勿論、ホーン形状、ドーム形状等、任意の形状の振動板を用いることが可能である。 Of course, a horn shape, a dome shape or the like, it is possible to use a diaphragm having an arbitrary shape. 【0042】さらに、樹脂として圧電効果を発現可能な強誘電性高分子を用いた振動板は、振動板に直接信号電流を流すと圧電効果によって高音域の振動を発現することを利用して、中高音用スピーカ、いわゆるスーパーツィータを構成することができる。 [0042] Further, the vibration plate using a ferroelectric polymer capable of expressing a piezoelectric effect as a resin, by utilizing the fact that expressing the vibration of the high frequency range by the piezoelectric effect when passing a direct signal current to the vibration plate, it can be configured medium-high range speaker, a so-called super tweeter. 圧電効果を利用した中高音用スピーカの一例について、図4を用いて説明する。 An example of a tweeter in utilizing the piezoelectric effect, is described with reference to FIG. 【0043】図4(a)に示すように、中高音用スピーカ17は、本発明の振動板18と、この振動板18に信号電流を印加するための一対の電極19,20とから構成される。 [0043] Figure 4 (a), the mid-high range speaker 17, the vibration plate 18 of the present invention, is a pair of electrodes 19 and 20 Metropolitan for applying a signal current to the vibrating plate 18 that. このスピーカ17では、一対の電極19,2 In the speaker 17, a pair of electrodes 19, 2
0間に電流を印加すると、図4(b)に示すように信号に応じて振動板18が圧電効果により撓んで変形する。 Upon application of a current between 0, the vibration plate 18 is deformed bends due to the piezoelectric effect in response to the signal, as shown in Figure 4 (b).
すなわち、一対の電極19,20間に連続的に音響の再生入力信号を供給することで振動板18そのものを振動させることによって、スピーカ17は中高音域の音を再生する。 That is, by vibrating the vibrating plate 18 itself by supplying continuously acoustic reproduction input signal between the pair of electrodes 19 and 20, the speaker 17 reproduces the sound of mid-high range. 【0044】勿論、圧電駆動により振動板そのものを振動させる方式のスピーカは、先に述べた加振装置を付与する方式のスピーカと同様に、円筒状グラフェン構造体を有する複合体からなる振動板を用いるので音響歪みの小さい明瞭且つ高品質の音質を発現可能である。 [0044] Of course, speaker system for vibrating the vibrating plate itself by the piezoelectric drive, like the speaker system to impart vibration apparatus described above, the vibration plate composed of a composite body having a cylindrical graphene structure capable of expressing a small clear and high-quality sound of acoustic distortion because used. 【0045】圧電駆動により振動板そのものを振動させる方式では、振動板が、振動時に振動板としての形状を維持できる程度の高い自立性を有することが好ましい。 [0045] In the method of vibrating the vibrating plate itself by the piezoelectric drive, the vibration plate preferably has a high autonomy of enough to maintain the shape of the diaphragm during vibration.
逆に、振動時にその形状を維持できないほど柔らかい振動板では、高品質な音響の再生が困難となる。 Conversely, the higher the soft diaphragm can not maintain its shape during vibration, high-quality sound reproduction becomes difficult. 【0046】このような圧電駆動により振動される振動板は、円筒状グラフェン構造体の不織布に、上述したような圧電効果を発現可能な強誘電性高分子のモノマー及び/又は初期重合物を含浸させ、硬化させる際又は硬化後に、電場配向を行うことによって所望の圧電効果付与することにより作製される。 The diaphragm is vibrated by the piezoelectric drive, a non-woven fabric of the cylindrical graphene structure, impregnated with monomer and / or prepolymer thereof ferroelectric polymer capable of expressing the piezoelectric effect as described above It is allowed, during or after curing cured, is prepared by a desired piezoelectric effect imparted by performing electric field orientation. ここでいう電場配向とは、 The electric field orientation referred to here,
強誘電性高分子に高電圧を印加して静電場を生じることにより分子の極性(分極)を揃えることである。 By applying a high voltage to the ferroelectric polymer is to align the polarity (polarization) of the molecule by producing an electrostatic field. 【0047】具体的には、圧電効果を発現する振動板は、例えば図5に示すように圧電効果を発現可能な強誘電性高分子のモノマー及び/又は初期重合物を円筒状グラフェン構造体のシートに含浸させてなる成形体21に対して一対の電極22,23を取り付け、電場配向を行うことによって得ることができる。 [0047] Specifically, the diaphragm expressing piezoelectric effect, for example, the ferroelectric polymer capable of expressing a piezoelectric effect, as shown in FIG. 5 of the monomer and / or prepolymer thereof a cylindrical graphene structure attaching a pair of electrodes 22 and 23 on the molding member 21 formed by impregnating a sheet, it can be obtained by carrying out the electric field orientation. 【0048】例えば焼結したセラミックを例に挙げて、 [0048] For example a sintered ceramic as an example,
上述の電場配向と圧電効果との関係について説明する。 The relationship between the above-mentioned electric field orientation and the piezoelectric effect is explained.
焼結したセラミックは、分子の極性の向きがランダムな多結晶体である。 Sintered ceramic, the polarity of the direction of the molecule is a random polycrystal. このため、セラミックからなる膜の両側に電極を付けただけでは単なるセラミックコンデンサが構成されるだけであり、圧電効果は生じない。 Thus, by merely attaching electrodes on either side of the membrane made of ceramic is only just ceramic capacitor is constructed, the piezoelectric effect does not occur. しかし、両電極間に高電圧を印加して分極の向きを揃える、 However, align the polarization direction by applying a high voltage between the electrodes,
すなわち電場配向を施すことで水晶等の単結晶と同様に圧電効果を持たせることができる。 That can have a single crystal as well as the piezoelectric effect of quartz or the like by applying an electric field orientation. 本発明で用いる強誘電性高分子は、高電圧を印加されることにより、焼結したセラミックと同じ原理で分子の極性の向きが揃うので、圧電性を有する振動板となることができるのである。 Ferroelectric polymer used in the present invention, by being applied a high voltage, the polarity of the orientation of the molecules are aligned on the same principle as the sintered ceramics, it is possible to be a vibrating plate having a piezoelectric property . 【0049】なお、本発明は上述の記載に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 [0049] The present invention is not limited to the above description, it can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention. 【0050】 【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、従来の材料が有する様々な弊害を伴うことなく炭素材料の有する物理特性である高剛性及び超軽量を達成し、スピーカ用振動板として好適な振動板を提供することができる。 [0050] As is clear from the foregoing description, according to the present invention, a high rigidity and ultra light is a physical property possessed by the carbon material without various harmful effects conventional materials have achieved, it is possible to provide a suitable diaphragm as the diaphragm for a speaker. 【0051】また、本発明によれば、円筒状グラフェン構造体のシートに、流動性を示す樹脂のモノマー及び/ Further, according to the present invention, a sheet of cylindrical graphene structure, a monomer of the resin shows fluidity and /
又は初期重合物を含浸させて硬化処理を施すことにより、円筒状グラフェン構造体の物理特性を最大限引き出すような複合材からなる振動板が得られる。 Or by performing the curing treatment the initial polymer is impregnated, a diaphragm made of a composite material, such as maximize the physical properties of the cylindrical graphene structure is obtained. したがって、本発明の振動板の製造方法によれば、スピーカとして用いられたときに高品質の音質を発現可能な振動板を比較的容易に製造可能である。 Therefore, according to the manufacturing method of the diaphragm of the present invention, it can be relatively easily manufactured capable of expressing the diaphragm quality sound quality when used as a speaker. 【0052】また、本発明によれば、高剛性及び超軽量な振動板に加振装置を付与することによって、ナノサイズの炭素材料の優れた特性が十二分に反映された、低音域から高音域までの広い周波数帯域を再生可能とするこれまでにない高性能なフルレンジスピーカを提供することができる。 Further, according to the present invention, by applying a vibrating device to the high rigidity and ultra lightweight diaphragm, excellent properties of the carbon material of the nano-size is more than enough reflected from bass it is possible to provide a high-performance full-range speaker unprecedented that allows reproducing a wide frequency band up to treble. 【0053】また、本発明によれば、高剛性及び超軽量な振動板に圧電駆動するための一対の電極を付与することによって、ナノサイズの炭素材料の優れた特性が十二分に反映された、主に中高音域の周波数帯域を再生可能とするこれまでにない高性能な中高音用スピーカを提供することができる。 Further, according to the present invention, by providing a pair of electrodes for a piezoelectric driven high rigidity and ultra lightweight diaphragm, excellent properties of the carbon material of the nano-size is more than enough reflected and it can primarily provide this high performance tweeter in a unprecedented that allows reproducing the frequency band of the mid-high range.

【図面の簡単な説明】 【図1】CNT等の円筒状グラフェン構造体のシートの平面図及びその一部を拡大して示す図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an enlarged plan view and a part of the sheet of the cylindrical graphene structure of the CNT and the like. 【図2】本発明を適用した、加振装置を有する平面型のスピーカを示す断面図である。 [Figure 2] to the present invention, is a cross-sectional view showing a flat type speaker having a vibrating device. 【図3】本発明を適用した、加振装置を有するコーン型のスピーカを示す断面図である。 [Figure 3] to the present invention, is a cross-sectional view illustrating a cone-type speaker having a vibrating device. 【図4】本発明を適用した、圧電駆動用の電極を有するスピーカの断面図であり、(a)は信号電流を印加しない状態を示す断面図であり、(b)は、信号電流を印加した状態を示す断面図である。 Was applied [4] The present invention is a cross-sectional view of the speaker having the electrode for the piezoelectric drive, (a) is a sectional view showing a state applying no signal current, (b) is applied a signal current it is a sectional view showing a state. 【図5】圧電駆動用の振動板の作製方法を説明するための模式図である。 5 is a schematic diagram for illustrating a manufacturing method of the diaphragm of the piezoelectric drive. 【符号の説明】 11 振動板、12 加振装置、13 スピーカ [EXPLANATION OF SYMBOLS] 11 diaphragm, 12 vibrator, 13 a speaker

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなることを特徴とする振動板。 Diaphragm composite of the Patent Claims 1. A cylindrical graphene structure and a resin, characterized by being obtained is molded into a sheet shape. 【請求項2】 上記円筒状グラフェン構造体は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1記載の振動板。 Wherein the cylindrical graphene structure, diaphragm of claim 1, wherein the carbon nanotubes. 【請求項3】 上記円筒状グラフェン構造体は、カーボンナノファイバーであることを特徴とする請求項1記載の振動板。 Wherein said cylindrical graphene structure, diaphragm of claim 1, wherein it is a carbon nanofiber. 【請求項4】 上記樹脂は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1記載の振動板。 Wherein said resin is a diaphragm according to claim 1, characterized in that a thermosetting resin. 【請求項5】 上記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、 Wherein said thermosetting resin, phenol resin,
    アミノ樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、 Amino resins, epoxy resins, unsaturated polyester resins,
    フラン樹脂、フルフリルアルコール樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂のうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項4記載の振動板。 Furan resins, furfuryl alcohol resins, xylene resins, diaphragm of claim 4, wherein the at least one of toluene resin. 【請求項6】 上記樹脂は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1記載の振動板。 Wherein said resin is a diaphragm according to claim 1, wherein the thermoplastic resin. 【請求項7】 上記熱可塑性樹脂は、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリルアミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、 7. A thermoplastic resin are polystyrene, polyamides, polycarbonates, polyesters, polyether ether ketone, polyether imide, polyarylate, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyacrylamide, polybenzimidazole, polyvinyl chloride , polyacrylonitrile,
    ポリメチルメタクリレート、液晶ポリマーのうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項6記載の振動板。 Polymethyl methacrylate, diaphragm of claim 6, wherein the at least one of the liquid crystal polymer. 【請求項8】 上記樹脂は、圧電効果を発現可能な強誘電性高分子であることを特徴とする請求項1記載の振動板。 8. The resin, diaphragm of claim 1, wherein it is a ferroelectric polymer capable of expressing a piezoelectric effect. 【請求項9】 上記強誘電性高分子は、フッ化ビニリデンのホモポリマー、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンとの共重合体、シアノビニリデンと酢酸ビニルとの交互共重合体、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、フッ素樹脂のうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項8記載の振動板。 9. The ferroelectric polymers, homopolymers of vinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, cyano vinylidene an alternating copolymer with vinyl acetate, polybutylene terephthalate, modified polyphenylene ether, diaphragm of claim 8, wherein the at least one kind of fluorine resin. 【請求項10】 膜厚10μm以上60μm以下であることを特徴とする請求項1記載の振動板。 10. A diaphragm according to claim 1, wherein a has a thickness of 10μm or more 60μm or less. 【請求項11】 円筒状グラフェン構造体を有するシートに流動性を示す樹脂のモノマー及び/又は初期重合物を含浸させて成形体を得る含浸工程と、上記成形体に硬化処理を施して、シート形状を呈する上記円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材を得る硬化工程とを有することを特徴とする振動板の製造方法。 11. subjected impregnation step to impregnate the cylindrical monomer and / or prepolymer of the resin shows fluidity into a sheet having a graphene structure obtain a molded body, a curing treatment to the molded body, a sheet manufacturing method of the diaphragm and having a curing step of obtaining a composite material with the cylindrical graphene structure and a resin exhibiting a shape. 【請求項12】 上記樹脂は熱硬化性樹脂であり、上記硬化工程において熱硬化処理を施すことを特徴とする請求項11記載の振動板の製造方法。 12. The resin is a thermosetting resin, the manufacturing method of the diaphragm of claim 11, wherein applying a heat curing treatment in the curing step. 【請求項13】 上記硬化工程において電場配向を行うことを特徴とする請求項11記載の振動板の製造方法。 13. The method of the diaphragm according to claim 11, characterized in that an electric field oriented in the curing process. 【請求項14】 上記硬化工程後に電場配向を行うことを特徴とする請求項11記載の振動板の製造方法。 14. The method of manufacturing a diaphragm of claim 11, wherein the performing electric field orientation after the curing step. 【請求項15】 上記円筒状グラフェン構造体を紙漉して上記シートを成形することを特徴とする請求項11記載の振動板の製造方法。 15. The method of the diaphragm according to claim 11 by straining the paper the cylindrical graphene structure characterized by molding the sheet. 【請求項16】 円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなる振動板と、上記振動板を駆動する加振装置とを有することを特徴とするスピーカ。 16. The composite material of a cylindrical graphene structure and the resin, to a diaphragm formed by molding into a sheet shape, characterized in that it has a vibrating driving the diaphragm device speaker. 【請求項17】 上記加振装置は、ダイナミック型、圧電型、コンデンサ型、マグネチック型から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項16記載のスピーカ。 17. The vibration device, dynamic, piezoelectric speaker according to claim 16, wherein the capacitor type, is at least one selected from the magnetic type. 【請求項18】 円筒状グラフェン構造体と樹脂との複合材が、シート形状に成形されてなる振動板と、上記振動板に信号電流を印加し当該振動板を圧電駆動するための一対の電極とを有することを特徴とするスピーカ。 18. cylindrical graphene structure and composites with resin, a diaphragm formed by molding into a sheet shape, a pair of electrodes for the piezoelectric driving the vibrating plate by applying a signal current to the diaphragm speaker and having and. 【請求項19】 上記樹脂は、圧電効果を発現可能な強誘電性高分子であることを特徴とする請求項18記載のスピーカ。 19. The resin, a speaker according to claim 18, characterized in that it is a ferroelectric polymer capable of expressing a piezoelectric effect. 【請求項20】 上記強誘電性高分子は、フッ化ビニリデンのホモポリマー、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンと四フッ化エチレンとの共重合体、シアノビニリデンと酢酸ビニルとの交互共重合体、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、フッ素樹脂のうち少なくとも一種であることを特徴とする請求項19記載のスピーカ。 20. The ferroelectric polymer, a homopolymer of vinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and ethylene trifluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene, cyano vinylidene an alternating copolymer with vinyl acetate, polybutylene terephthalate, modified polyphenylene ether, a speaker according to claim 19, wherein the at least one kind of fluorine resin.
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