JP2009514481A - 音響振動板及びこれを備えるスピーカー - Google Patents

Abstract

電気的信号を機械的信号に変換して、音響を発生させる音響振動板がここに開示される。この音響振動板は、主材料として、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを含む。好ましくは、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、音響振動板の内部に介在または分散される。音響振動板は、弾性率、内部損失、及び強度において優れた物性を有しているため、広い周波数帯域だけではなく、特定周波数帯域でも優れた音質と高い出力を実現することができる。

Description

本発明は、音響振動板及びこれを備えるスピーカーに関するもので、より詳細には炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）または炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）を主材料として含む音響振動板及びこれを備えるスピーカーに関するものである。

スピーカーは、電気的エネルギーを機械的な音エネルギーに変換させる電気部品として電話機、移動通信携帯電話、コンピューター、ＴＶ、カセットデッキ、音響機械、自動車等に広く使われている。

スピーカーシステムは、一般的に振動板、ダンバー、永久磁石、フレーム、エンクロージャー等の部品からなり、この中で音質に最も大きな影響を与える要素として振動板を挙げることができる。

振動板は、その前後の空気に圧力を加え縦波を発生させ、これが音波になり我らの耳に聞こえるようになる。振動板の振動方式により音質が大きく変わる。スピーカーに求められる性能は、入力された電気信号を忠実に再生することである。低音から高音までのより広い周波数範囲にまで広く、かつ一定音圧の再生音が得られることが好ましい。

スピーカーの周波数特性曲線からみると、最低共振周波数（Ｆａ：低音再生周波数の限界）から高域共振周波数（Ｆｂ：高音再生周波数の実質的な限界）の範囲が広いながらも、音圧が高く凹凸の少ない平らな形態を有することが求められる。

このようなスピーカー特性を実現するためには、振動板には３つの特性が要求される。
先ず、弾性率が大きいことが求められる。高域共振周波数は音速に比例し、音速は弾性率の平方根に比例するため、最低共振周波数が一定であれば、弾性率が大きいほど再生周波数帯域を拡大させることができる。

次に、内部損失が大きいことが求められる。周波数特性グラフの凹凸は、振動系において発生する多くの共振が鋭いものによるため、内部損失が大きいと共振のピーク値を平坦にすることができる。即ち、内部損失率が大きい音響振動板を用いたスピーカーは、音響振動板が必要音域のみを振動した後、それ以上の振動をしないため、不必要な雑音や残響が減り、高域のピーク値を低くすることができ、原音そのままを効果的に出力するようになる。

そして、振動板は軽いもの、即ち、質量（または、密度）が小さいことが求められる。一定エネルギーの入力信号からより大きい音圧を得るためには、振動板を含んだ振動系が軽いほどよい。また、縦波伝達速度または音波伝達速度を早くするためには、振動板の材質として軽くヤング率が大きい物質を用いることが好ましい。

このように、弾性率と内部損失が大きくて軽量の素材を振動板の材質として用いることが理想的であるが、このような要求条件は相反関係にある。このため、３つの条件を全て適切に調和させた音響振動板の材料を探すことが音質に優れたスピーカーを製作する基礎となる。

このような物性に関する条件を適切に満たすために、従来から炭素繊維、アラミド繊維のような高い弾性率を有する物質を含む振動板材料と、ポリプロピレンのように内部損失が大きい振動板材料が開発されてきた。

しかし、弾性率と内部損失率は相反する性質を有しているため、弾性率が高いと相対的に内部損失率が低いので、低音再生に限界があり、内部損失率が高いと弾性率が低くなる傾向がある。

即ち、従来の音響振動板の製造原料として主に使われていた材料は、上記の物性をある程度満たすものであるが、より優れた音質を出力するスピーカーが求められるにつれ、従来よりも高い弾性率と大きい内部損失を有し、かつ、軽い音響振動板が求められている。
従って、このような物性の相互均衡を維持させることが音響振動板製造の重要な課題となっている。

このような点を考慮し、音響振動板素材としてパルプ、シルク、ポリアミド、ポリプロピレン、ＰＥ、ＰＥＩ、セラミック等の系列が主に使われ、最近では、チタニウム素材も多く使われている。特に、高音部の音質を優れるようにするためにチタニウム素材にダイアモンド形状のカーボンをコーティングして用いたりもする。

一般的に、チタニウム系振動板を用いる場合、音のバランスを保たせる高音部において、高音帯域での音圧が低下する反面、ダイアモンドコーティングされたチタニウム振動板は音圧を大きく上昇させる。

例えば、チタニウム製品は、１９ｋＨｚ以上の高音帯域では、音圧が急激に低下する反面、ダイアモンドコーティングされた製品は、チタニウムに比べ寿命が２〜３倍になる特性と排他的な物理的特性により、ビデオカセットレコーダー（ＶＣＲｓ）、ヘッドフォン、ステレオ等の家電製品における使用が伸びている傾向をみせている。

しかし、チタニウム素材にダイアモンド状カーボンがコーティングされた振動板の場合、その製造工程が難しい上、値段が高く音質の実現化に優れているにも関わらず、値段に及ぼす原価比率が相対的に高いため、使用が制限されてきた。

また、スピーカーの音質向上のために、振動板の厚さを薄くすると、その強度が低下するために、１０μｍ以上の厚さを有する振動板に対しては強度向上のために、サファイアやダイアモンド形状のカーボンをコーティングして使用するようになる。しかし、振動板の厚さが１０μｍ以下である場合に、サファイアやダイアモンド状のカーボンをコーティングすると、振動板が硬化されるので、所望の音質を実現することができないという問題点が発生する。

一方、従来のマイクロスピーカーは、出力を上げるに従って振動板の動きが大きくなりながら振動板の歪みによる分割振動が大きくなるという問題点がある。これを防ぐために多くの方法が用いられ、例えば、振動板に波形状を取り入れて振動板を補強し、振動版が壊れないように防止し、あるいは振動板素材の剛性を増加させるために、材質の厚さを厚くする方法も用いられている。

しかし、このような場合には、振動板の歪みや折れは防ぐことができるが、０.５ワット（ｗ）以上の高出力では、かえって低音部の振幅を増加させ、タッチ不良と振動（動き）が円滑でなく、最低共振周波数が上がるようになる。これにより、低音域再生が不良になるという問題点がある。

また、振動板の小型化のため、振動板の厚さを薄くすると弾性は増加するが、代わりに強度が低下する。このような問題点を解決するために、振動板にサファイアやダイアモンドのコーティングをして強度を増加させているが、振動板の厚さが薄い場合（例えば、１０μｍ以下である場合）には、かえって振動板の硬化が起こるという問題点がある。

従って、マイクロスピーカーに超小型で使用することができるように、弾性と強度を向上させた音響振動板が求められている。
さらに、このようなマイクロスピーカーのみではなく、従来の小型・大型のスピーカーと圧電スピーカー（平板型スピーカー）においても、弾性、強度、内部損失の全てが向上した音響振動板が求められる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためのもので、弾性率と内部損失、強度、質量面において優れた物性を有して、優れた音質を実現することができる炭素ナノチューブを含む音響振動板、及びこれを備えるスピーカーを提供することを目的とする。

また、炭素ナノチューブの分散度が向上され、優れた音質を実現することができる音響振動板及びこれを備えるスピーカーを提供する。
そして、マイクロ、小型、大型等の一般的なスピーカーは無論、圧電スピーカーにも広く用いることができる炭素ナノチューブを含む音響振動板を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するための一構成として、本発明は、電気的信号を機械的信号に変換し音響を発生させる音響振動板であって、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料として含むことを特徴とする音響振動板を提供する。

好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、上記音響振動板の内部に介在、または分散することができる。
本発明の更なる好ましい実施形態において、音響振動板は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの結合を導くために、接着剤を含むことができる。

この時、上記接着剤は、フッ化ビリニデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリアクリレートエマルジョン、カルボキシメチルセルロース、ポリウレタン、酢酸ビニール、エチレン酢酸ビニールまたはこれらの混合物とすることができる。

本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、樹脂系高分子物質を含むことができる。
この時、上記高分子物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの混合物からなる。

また、本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、パルプまたはこのパルプに繊維を混合したパルプ系材料を含んでいる。

また、本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーにアルミニウム、チタニウム、ベリリウムから選択された金属を含むことができる。

また、本発明の他の好ましい実施形態では、音響振動板は、セラミックから構成することもできる。
本発明の他の好ましい実施形態において、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、単一壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、炭素ナノファイバ−（ＧＮＦ）またはこれらの混合物からなることができる。

また、好ましくは、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、一直線型、螺旋型、分岐型またはこれらの混合形態を有するか、または、異なる形状を有する炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの混合物からなることができる。

本発明の他の好ましい実施形態において、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、Ｈ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ等の成分と遷移金属或いは遷移金属化合物、アルカリ金属から選択された少なくとも１つ以上の物質を含むことができる。

本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを分散するために、界面活性剤、ステアリン酸または脂肪酸を含むことができる。

本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、該振動板の重量に基づき、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが３０〜９９重量％からなることができる。
また、本発明の他の好ましい実施形態において、音響振動板は、該振動板の重量に基づき、上記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが５０〜９９重量％からなることができる。

他の側面として本発明は、上述の音響振動板を含むスピーカーを提供する。
本発明の好ましい実施形態では、上記スピーカーは、マイクロスピーカー、中型または大型スピーカー、圧電スピーカーとすることができる。

本発明の上記及び他の目的、特徴、及び他の利点は、添付する図面とともに以下の詳細な記載から、より明瞭に理解できるであろう。

炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、１つの炭素原子に隣り合う３つの炭素原子が結合されていて、このような炭素原子間の結合により六角環形からなり、これらが蜂の巣形態に反復された平面が丸まり筒型チューブを成す物質である。

このような炭素ナノチューブは、直径が数１０Å〜数１０ｎｍで、その長さは直径の数１０倍から数1000倍を超える。炭素ナノチューブの合成に関して多くの研究がされているのは、このような形状学的な特性と化学的結合による優れた熱的、機械的、電気的特性のためである。

本発明において用いられる炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、グラファイトが丸まっているチューブ形態で、炭素の間の強い共有結合により高い機械的強度を有し、高いヤング率と高いアスペク比により非常に優れた機械的特性を表す物質である。さらに、炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、炭素から構成されているため、その物質の物性に比べ質量が非常に低い物質である。そのため、他の振動板材料による振動板の機械的特性の向上を期待することより遥かに優れた長所を有しているといえる。

即ち、炭素ナノチューブ（または炭素ナノファイバー）は、軽くて弾性に優れているため高周波数で振動が可能で、炭素ナノチューブのサイズが小さいか、半径対長さの比が大きくても機械的強度が優れていて、形態を維持するため、所望の高周波でも振動が可能であるという利点がある。

特に、炭素ナノチューブに音響振動板の材料として用いられている各種材料を添加するか、接着剤として用いる場合には、音響振動板に求められる弾性率、内部損失、密度等の物性を大きく改善することができる。

本発明は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料として用い、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの間に結合を導くことができる接着剤を用いて製造された音響振動板に関するものである。この時、用いることができる接着剤は、大部分、高分子化合物を適用することができ、ＰＶＤＦ、ポリアクリレートエマルジョン、カルボキシメチルセルロース、ポリウレタン、酢酸ビニール、エチレン酢酸ビニール等のように、一般的に接着剤として用いることができる全ての高分子樹脂系化合物を例に挙げることができる。

しかし、本発明により、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料として用いて音響振動板を製造する時、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの間に結合を誘導することができる接着剤であれば、全て使用可能であり、上記の化合物に限定されない。

また、本発明は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料とし、既存の振動板材料と物理的な混合物の形態、或いは物理的な混合後に化学反応を誘導し、化合物の形態で２つの材料が有する長所を向上させ、シナジー効果を極大化し、既存の材料より重さが軽く、弾性率が増加し、内部損失率が増加し、ヤング率が著しく向上した振動板に関するものである。

炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーと共に混合物、或いは化合物の形態で用いることができる振動板の材料としては各種パルプ及びこれらに各種繊維を混合したパルプ系材料と、炭素繊維等の強化繊維系材料と、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂系材料と、アルミニウム、チタニウム、ベリリウム等の金属系材料と、各種セラミック材料と、その他振動板材料等が全て含まれることができ、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーはこのような材料と共に用いられる。

また、本発明において、炭素ナノチューブ（ＣＮＴｓ）または炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）の種類も特に限定されず、全種類の単一壁炭素ナノチューブ（ＳＷＮＴ）、全種類の多重壁炭素ナノチューブ（ＭＷＮＴｓ）、全種類の炭素ナノファイバー（ＧＮＦｓ）及びこれらの混合物または化合物等を用いることができる。炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、螺旋型、一直線型、分岐型等の音響振動板の特定の物性を向上させる形態であれば、特に限定されない。

また、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを音響振動板に用いる場合、特定の物性を向上させるか、親和度等を向上させるために、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーに、Ｈ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌを含ませるか、遷移金属または遷移金属化合物、アルカリ金属の内、少なくとも１つ以上の物質を含ませるか、または、これらと反応させることもできる。

このように、本発明で用いることができる炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、アーク放電法（arc discharge）、レーザー蒸着法（laser vaporization）、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、熱化学気相蒸着法（Thermal Chemical Vapor Depostion）、気相合成法（Vapor phase growth）等の既存の公知の方法で製造することができる。

一方、音響振動板内に炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの添加剤による均一な分散は、炭素ナノチューブが有する特有の物性を示すのに効果的である。
例えば、界面活性剤を含ませることにより、炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーが、より均一に音響振動板に分布させることができる。この時用いる界面活性剤は、陽イオン系、陰イオン系、非イオン系等の炭素ナノチューブや炭素ナノファイバーを音響振動板に均一に分布させ、結合力を高めて物性を良くするものであれば、如何なるものでも特に限定はされない。従って、界面活性剤のみではなく、ステアリン酸または脂肪酸等を含ませることもできる。

本発明の音響振動板は、該振動版の重量に基づいて、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、３０〜９９重量％、好ましくは５０〜９９重量％の量で使用される。
（実施例）

音響振動板に炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料として含むようにして製造する方法は、炭素ナノチューブの間の結合を積極的に誘導するために、樹脂を少量混ぜて単純に接着剤の用途と使用する方法と、振動板の材料として使用されている既存の高分子物質や金属等の材料を、接着剤の用途と炭素ナノチューブと混合剤に使用してシナジー効果を得る方法がある。これに基づいて既存の振動板材料と炭素ナノチューブを利用した多様な振動板を製造する方法について、具体的な実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明の内容はこれに限定されない。
（実施例１）

ＰＶＤＦを炭素ナノチューブの接着剤として用いて、炭素ナノチューブ振動板を製造した。用いられた炭素ナノチューブはＳＷＮＴ（単一壁炭素ナノチューブ）で平均直径１ｎｍ、長さ１μｍを使用した。炭素ナノチューブとＰＶＤＦの比率は重量比で９０：１０にした。

先ず、三角フラスコに溶液としてアセトン３０ｍｌを入れ、ここに０．２２ｇのＰＶＤＦを入れて溶かした。接着剤が溶解されている溶液に、２ｇの炭素ナノチューブを入れ、超音波配合機により均一に混合した。均一な混合のために約３０分間攪拌した。攪拌後、直径２０ｍｍに厚さ約１ｍｍの型に入れた。これを８０℃のオーブンに入れ、約一日中維持し、溶媒として用いられたアセトンを蒸発させ、炭素ナノチューブを安定化させた。温度を常温に低めて製造された物質を型から外しＰＶＤＦにより接着された炭素ナノチューブ振動板を製造した。
（実施例２）

ポリエチレンを炭素ナノチューブの接着剤として用いると共に振動板の主材料として使用し、シナジー効果を得る材料を用いた。用いられた炭素ナノチューブはＳＷＮＴ（単一壁炭素ナノチューブ）で、平均直径１ｎｍ、長さ１μｍを使用した。炭素ナノチューブの量は完成した振動板の材料に基づいて３３-９５％の量を用い、この時用いられたポリエチレンの量は５-６７％にした。

先ず、三角フラスコにアセトン３０ｍｌを入れ、ここに０．２５、１、２、３ｇの炭素ナノチューブを入れ、超音波配合機により均一に混合した。ここに夫々０．５、０．５、０．１５、０．１ｇのポリエチレンを少しずつゆっくり入れながら非常に早い速度で攪拌した。均一な混合のために約３０分間攪拌した。攪拌後、直径２０ｍｍに厚さ約１ｍｍの型に入れた。これを８０℃のオーブンに入れ約一日中維持し溶媒として用いられたアセトンを蒸発させ炭素ナノチューブとポリエチレンを安定化させた。温度を常温に低めて製造された物質を型から外し炭素ナノチューブ−ポリエチレン振動板を製造した。
（実施例３）

炭素ナノチューブの分散度を高めるために、界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させた。界面活性剤を用いたことを除いては、実施例２と全ての条件が同一である。

界面活性剤は、ポリオキシメチレン８ラウリル[ＣＨ_３-（ＣＨ_２）_１１（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_７ＯＣＨ_２ＣＨ_３）、以下、Ｃ１２ＥＯ８と標記]を用いた。用いられた界面活性剤の量は使用した炭素ナノチューブの量に基づき５-６０重量％にした。

先ず、三角フラスコにアセトン３０ｍｌを入れ、０.３ｇ Ｃ１２ＥＯ８を均一に溶かした。ここに０.５、１、２、３ｇの炭素ナノチューブを入れ超音波配合機により均一に混合した。以後の過程は実施例１と同一で、このようにして界面活性剤が炭素ナノチューブと高分子の分散剤として用いられた振動板を製造した。
電子顕微鏡で観察した結果、界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させた方が遥かに均一に分布された。
（実施例４）

内部損失率に優れたポリプロピレン（ＰＰ）を炭素ナノチューブと共に振動板を製造するのに用いた。ここで、ＰＰは、炭素ナノチューブ間に接着剤の役割と共に炭素ナノチューブと共に振動板の主材料として用いられ、２つの材料が有する上昇効果を誘導する。炭素ナノチューブの分散度を高めるために、界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させた。ここで用いた界面活性剤は、ジオクチルスルホスクシネートソジウム塩を使用した。炭素ナノチューブの量は、完成した振動板の材料に基づいて３３-９５％にし、この時用いられたポリプロピレン（ＰＰ）の量は、５-６７％にした。製造方法は、実施例３と同じ方法で炭素ナノチューブとＰＰを混合し、結合力を高めるために、型に入れ１００℃で１２時間の間熱処理し製造した。

炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、炭素間の強い共有結合により高い機械的強度を有し、高いヤング率を有して、質量が非常に小さい物質であるという点で振動板に用いられる場合、優れた音質を実現することができるようになる。このように音響振動板の材料として用いられている各種物質、特に樹脂系の高分子物質等に炭素ナノチューブを混合、或いは化合して振動板を製造すると、２つの材料が有する長所を極大化してシナジー効果を得ることができ、特に音響振動板に求められる弾性率、内部損失、密度等の物性を大きく改善することができる。

従って、既存の材料と炭素ナノチューブを混合、或いは化合して振動板を製造するとき、炭素ナノチューブの種類、量、分散させる方法、分散剤（例、界面活性剤）の種類等を適当に調節すると、炭素ナノチューブを用いて最適の振動板を製造することができるようになる。

図面を参照して、本発明による音響振動板が適用できるスピーカーについて説明する。
一般的に音響再生機（スピーカー）は大きく、ホーンスピーカーと、コンポーネントシステムのようなハイファイオーディオシステムに用いられ、一定の周波数帯域をカバーするウーファー、ミッドレンジ及びツイータ等からなるシステムスピーカーと、１つのユニットで全周波数帯域をカバーする一般スピーカーと、超小型キャムコーダー、ウォークマン、ＰＤＡ、ノート型コンピューター、移動通信端末機、ヘットフォン、携帯電話、電話機、無線機等に用いられるように超軽量、超スリム型構造を有するマイクロスピーカーと、移動通信端末機に用いられるレシーバーと、その一部が耳の中に挿入される構造を有するイヤフォンと、特定帯域の周波数のみを受信するブザー等に分けることができる。

本発明による音響振動板は、このようなスピーカーの全て用いることができ、スピーカーに求められる性能により適正な物性値を有するように製造される。
マイクロスピーカーと圧電スピーカーを例に挙げて説明する。

図１には、本発明による音響振動板を備えるマイクロスピーカーが図示されている。
図１に図示されたように、マイクロスピーカー１０は、ヨーク１２内部にマグネット１４及びマグネットプレート１５を内臓し、このマグネット１４とマグネットプレート１５の外部には、ボイスコイル１３が巻回される。上記ボイスコイル１３の陽極及び陰極からなる両極端が振動板１６に接続された状態で駆動信号が発生すると振動して音響を発生させることができるように構成されている。

このようなマイクロスピーカー１０は、駆動信号がボイスコイル１３に印加されるとき、マグネット１４を通じマグネットプレート１５に通じる磁気回路で発生される非交番（直流）磁束と上下流動が可能なボイスコイル１３で発生される交番（交流）回転磁束が、フレミング右手の法則により相互反応し、発生される吸入及び反発力により、振動板１６とボイスコイル１３が、上下に振動し駆動信号に対応した音響を発生させるようになる。

従来のマイクロスピーカー１０は、高出力による振動板１６の歪みを防ぐために振動板１６に波（corrugation）形状を取り入れ、振動板１６を補強して折れを防いだり、材質の厚さを厚くする方法を用いている。しかし、このような場合には、振動板の歪みや折れを防ぐことができるが、０．５ワット以上の高出力では、かえって低音部の振幅を増加させ、タッチ不良が発生し、振動（動き）が円滑でないために、最低共振周波数が上がるようになる。これにより、低音域再生が不良になるという問題点がある。

反対に、振動板１６の厚さを薄くすると、弾性が増加する代わりに強度が低下する。このような問題点を解決するために、振動板にサファイアやダイアモンドコーティングをして強度を増加させているが、振動板の厚さが薄い場合（例えば、１０μｍ以下である場合）には、かえって振動板の硬化が起こるという問題点がある。

しかし、本発明による振動板１６は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを含むため、厚さを薄くしても振動板の強度が低下しないので、弾性と強度が全て向上されるという利点がある。

また、図２は、圧電スピーカー（平板型スピーカー）を図示している。
図２に図示されたように、圧電スピーカー２０に用いられる振動板２１は薄い板形状からなり、耐久性があって軽いことが要求される。

本発明による振動板２１は、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの物性により、従来に比べ軽くて弾性が高く機械的強度が優れているため、本発明による振動板を備える圧電スピーカー２０は音響再生が優れているという利点がある。

さらに、本発明による音響振動板は、マイクロスピーカー１０や圧電スピーカー２０のみではなく、スピーカー形状や構造に関係なく従来の小型・中型・大型のスピーカーに対しても広く使うことができる。

以上のように本発明によれば、弾性率と内部損失、強度、質量面において優れた物性を有しているため、広い周波数帯域だけではなく、特定周波数帯域でも優れた音質と高い出力を実現することができるという効果がある。

また、炭素ナノチューブの分散度が向上され、優れた音質を実現できる音響振動板を得ることができる。
しかし、本発明によると、マイクロ、小型、中型、大型の一般的なスピーカーのみではなく、圧電スピーカー（平板型スピーカー）に広く適用することができる音響振動板を得ることができる。

本発明は、特定の実施例に関して図示し説明したが、当業界において通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載の請求項に開示された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることは自明である。

本発明による音響振動板を備えるマイクロスピーカーの断面図である。 本発明による音響振動板を備える圧電スピーカーの断面図である。

Claims (19)

1. 電気的信号を機械的信号に変換し音響を発生させる音響振動板であって、炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを主材料として含むことを特徴とする音響振動板。
2. 前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、前記音響振動板の内部に介在または分散されていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
3. 前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを結合するための接着剤を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
4. 前記接着剤は、フッ化ビリニデン樹脂（ＰＶＤＦ）、ポリアクリレートエマルジョン、カルボキシメチルセルロース、ポリウレタン、酢酸ビニール、エチレン酢酸ビニールまたはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項３に記載の音響振動板。
5. 前記音響振動板は、高分子物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
6. 前記高分子物質は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエテールイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項５に記載の音響振動板。
7. 前記音響振動板は、パルプまたはその混合物に、繊維を加えたものからなることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
8. 前記音響振動板は、アルミニウム、チタニウム、ベリリウムから選択された金属からなることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
9. 前記音響振動板は、セラミック材料を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
10. 前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、単一壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、ＧＮＦ（グラファイト・ナノファイバー）またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
11. 前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、一直線型、螺旋型、分岐型またはこれらの混合形態から選択された形式であるか、または、異なる形状を有する前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
12. 前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーは、Ｈ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ等の成分と遷移金属或いは遷移金属化合物、アルカリ金属の内、少なくとも１つ以上を含んでいることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の音響振動板。
13. 前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーを分散するために界面活性剤、ステアリン酸または脂肪酸を含むことを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
14. 前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、３０〜９９重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
15. 前記音響振動板は、前記炭素ナノチューブまたは炭素ナノファイバーが、５０〜９９重量％含まれていることを特徴とする請求項１に記載の音響振動板。
16. 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含むスピーカー。
17. 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含むマイクロスピーカー。
18. 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含む中大型スピーカー。
19. 請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の音響振動板を含む圧電スピーカー。

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