JP5057342B2 - 音発生板ガラス - Google Patents

Description

本発明は、音発生器として使用される板ガラスユニットに関する。

市場で入手可能なほとんどの自動視覚装置（テレビセット、コンピュータ、携帯電話）は、一つの表示スクリーン及び少なくとも一つの音発生器を含む。表示スクリーンは通常、単一又は積層ガラスパネルによって慣習的に形成される保護板ガラスで被覆される。多くの場合、音発生器は、スクリーンから分離された一つ以上のラウドスピーカを含む。ラウドスピーカとスクリーンの分離された配置は嵩高い配置をもたらす。

嵩高さを減らすために、スクリーン自体を共振器として使用し、その上に一つ以上の励磁器を装着し、集成体全体で音発生器を形成することが提案されている。

しかしながら、これまでかかる自動視覚スクリーンの実現は、全ての必要な品質を有する板ガラスの製造と関連した多数の困難性に遭遇した。従って、Ｇｌａｓ Ｐｌａｔｚ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．の「Ｍａｇｉｃ Ｓｏｕｎｄ（登録商標）」技術では、板ガラスはたった０．３ｍｍの厚さを有するガラスパネルである。かかる小さい厚さを有するガラスパネルの使用は、ガラスの音響特性によって決定される。機械的抵抗、特に衝撃抵抗に関して、それは大きい寸法のスクリーン（コンピュータ又はテレビスクリーン）の製造のために適切でない。

ＮＸＴ ｐｌｃの「ＳｏｕｎｄＶｕ」技術では、好適な音響特性を有するポリマー材料、特にポリカーボネートから音発生板ガラスを製造することが提案されている。しかしながら、使用時に、かかる板ガラスユニットは、極めて劣った光学品質、及びスクラッチに対する劣った機械的抵抗を有する。

本発明は、既知の板ガラスユニットの問題及び欠点を克服することを目的とする。

特に、本発明は、良好な音響特性、優れた光学品質、及び良好な機械的特性、特に良好な衝撃抵抗及び良好なスクラッチ抵抗を併せ持つ音発生板ガラスを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも一つのガラスシートと、面の一方をガラスシートに取り付けられかつ面の他方を硬質材料のシートに取り付けられた吸収性材料のフィルムとを含む音発生板ガラスに関する。

本発明による板ガラスでは、ガラスシート、それに取り付けられた材料のフィルム、及び硬質材料のシートは少なくとも半透明である。それらは光に対して透明であることが好ましい。それらは白色光又は白色光のスペクトルの一部だけに透明であることができる。用途のほとんどにおいて、白色光に対して透明性であることが好ましい。

以下の記載において、用語「光」は一般に、白色光のスペクトルの全て又は一部を意味するために使用される。

共振器として作用する、本発明による板ガラスは、ガラスシート又は硬質材料のシートに固定された少なくとも一つの励磁器を含む。

励磁器は例えば圧電タイプの励磁器であることができる。それは板ガラスを振動させるのに十分な出力を持たなければならない。原則として、励磁器は板ガラス上のいかなる場所にも配置されることができる。しかしながら、励磁器（単数又は複数）を板ガラスの縁上に配置することが有利である。周囲のまわりに分布された幾つかの励磁器の使用が有利である。周囲のこれらの励磁器の正確な配置は板ガラスの共振方式に依存して選択される。

上述の条件にかかわらず、励磁器（単数又は複数）の選択は本発明の規定にとって重要ではない。余分の平坦な励磁器が使用されることが好ましい。本発明に好適に従う余分の平坦な励磁器の例は、「ＮＸＴ ＳｏｕｎｄＶｕ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」の名称の下でＮＸＴ ｐｌｃによって製造されるもの、及び上述の「Ｍａｇｉｃ Ｓｏｕｎｄ（登録商標）」の名称の下でＧｌａｓ Ｐｌａｔｚ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧによって製造されるものである。

本発明によれば、パネルは、積層され、音響的に吸収性の材料から作られた少なくとも一つのフィルムを含む。

板ガラスは共振器を構成する。それは可聴音を発生する励磁器の作用の下で振動する。

結果として、板ガラスの厚さ、特にガラスシートの厚さは重要なパラメータである。それは、板ガラスが励磁器の作用の下で振動して十分な強さの音を放出するように決定されなければならない。

ガラスシートの厚さはそのコインシデンス周波数（ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に依存する。実際には、目的は、ガラスシートの厚さを減らすことによってこれを音波の高音周波数の方へ移動することである。ガラスシートの厚さは、そのコインシデンス周波数が６以上（好ましくは１０）ｋＨｚに移動されるように選択されるべきである。コインシデンス周波数が人の耳に通常可聴の最大周波数（約２０ｋＨｚ）より高くなるまでガラスシートの厚さを減らすことが好ましい。それゆえ、２ｍｍ未満の厚さ（好ましくは１．５ｍｍ）が推奨される。機械的抵抗の考慮のため、ガラスシートの厚さは０．５ｍｍ（好ましくは０．８ｍｍ）より大きいことが好ましい。１〜１．５ｍｍの厚さが特に推奨される。

ガラスシートは少なくとも半透明でなければならない。それは光に対して透明であることが好ましい。

パネルのフィルムの目的は、パネルの音響品質を確保することである。このため、それは吸収性材料から作られなければならない。

実際には、集成体の機械的品質を確保する積層板ガラスによって形成された共振器が、共振器のその役割を適切に果しうることが必要である。

有利には、積層配置の硬質材料の第二シートは第一シートと同様又は同一の第二ガラスシートである。それはまた、完全な板ガラスの必要な光学的特性を有する合成材料のシートであることができる。

積層板ガラスは、スクラッチ抵抗を最良に保証するために外側に面するように配置されたガラスシートを有するスクリーンに設置される。

実際には、安全板ガラスユニットにおける伝統的な中間層シートによって接合された二つのガラスシートから構成される積層配置に関して、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）から作られたタイプの通常の中間層シートは必要な特性を与えない。それは硬すぎる。

フィルムの吸収特性は一般に、その音響吸収又は損失率によって規定され、それは熱に変換される振動エネルギーの量を示し、理論的最大吸収率は１００％である。

本発明による板ガラスでは、フィルムは、板ガラスの音響吸収率が２００Ｈｚ及び２０℃で８０％（好ましくは７５％）未満であるように選択されることが有利である。吸収率は２００Ｈｚ及び２０℃で５％（好ましくは８％）より大きいことが推奨される。１０〜５０％の吸収率が好ましい。

必要な音響特性を有するフィルムはまた、吸収特性が依存する、その粘弾性によって規定されることができる。剪断弾性率は、考慮される製品の粘弾性を表現するパラメータである。

これらの粘弾特性はまた、温度に依存する。便宜のため、本発明によって考慮される製品の剪断弾性率は２０℃の温度で規定される。

２０℃の温度での周波数２００Ｈｚに対する剪断弾性率は１０^６Ｐａ未満であることが有利である。

本発明によれば、板ガラスが２００〜４４００Ｈｚの全周波数範囲にわたって１２％以上、特に２０％以上の平均吸収率を与えることが好ましい。さらに、この平均吸収率は使用の実際の温度に対して達成されなければならない。実際には、例えばテレビスクリーンでは、通常の温度は２０℃〜４０℃で変化する。最大平均吸収率はこの全温度範囲にわたって確保されなければならない。

所定の吸収性フィルムに対して２００〜４４００Ｈｚの全ての周波数で決定される板ガラスの「平均」吸収率は、使用温度範囲では制限された範囲で変化するにすぎない。２０℃〜４０℃の温度範囲にわたる平均吸収率の変動は３５％を越えてはいけない。好ましくは２５％未満でなければならない。

フィルムは半透明でなければならない。それは光に対してはっきりと透明であることが好ましい。

フィルムのために使用可能な材料の例はエチレン−酢酸ビニルコポリマー及びポリウレタンを含む。二つの硬質シート、特に二つのガラスシートを含む全ての積層配置では、ポリビニルブチラールから作られたフィルムを使用することが有利であり、そこでは可塑性は適切なタイプの可塑剤を適切な量で加えることによって増加される。安全板ガラスユニットでは中間層の可塑性は積層配置全体に対して有意な機械的抵抗を維持するために制限されるが、この条件は音響用途ではあまり重要ではなく、製品はずっと高い可塑性を持つことができる。

本発明に従って使用されることができるフィルムは特に特許文献ＥＰ ５１７１１４，ＷＯ ０１／１９７４７に記載されている。

例えば二つの標準ＰＶＢ層を含む複合フィルムを使用してそれらをガラスシートに接着することもでき、これらの二つの層は本発明の音響吸収特性に従う材料の層を挟んでいる。この層はそれ自体、「過剰に可塑化された」ＰＶＢから作られることができる。このタイプの製品は例えばＳ−ＬＥＣの名称の下でＳｅｋｉｓｕｉから入手可能なものを含む。このタイプの層状製品はＥＰ ４５７１９０，ＥＰ ５６６８９０又はＥＰ ７１０５４５の如き特許文献の対象である。

本発明による板ガラスは、画像表示目的のためのスクリーン又は集成体で最も頻繁に使用される。このスクリーン形成集成体は、それが積層板ガラスユニットを形成するために使用されるものの如き集成体に加えられる限り、本発明による板ガラスの第二硬質シートを形成することができる。

集成体は、吸収性フィルムの熱可塑性を利用することによって達成されることができる。適切な樹脂を使用して積層配置を形成することもでき、その架橋は硬質シート間（板ガラスのガラスシートと第二硬質シートもしくはスクリーンを形成するパネルの間）で直接形成される。このタイプの製品は、例えば遮音板ガラスユニットに使用されるものの如きエポキシ樹脂である。

持つべきである上述の特性にかかわらず、硬質シートの材料の選択は本発明の規定にとって重要でない。

硬質パネルのために使用可能な材料の例は特にポリアクリレート又はポリカーボネートの如き合成又は鉱物ガラスを含む。

板ガラスの寸法及びその構成要素（フィルム、ガラスシート、第二硬質シート）は本発明の規定にとって重要ではない。それらは本発明による音発生板ガラスが意図される用途に依存するだろう。

一般に、板ガラスは十分な機械的抵抗を持つために１ｍｍより大きい全厚さを有することが有利である。重量、嵩高さ及びコストの理由のため過剰な厚さを避けることが望ましい。８ｍｍ未満の厚さが推奨され、２．５〜５ｍｍの厚さが好ましい。

本発明による板ガラスは、板ガラスの最終的な目的に適合しうるいかなる形状を有することもできる。それは、一般に平坦であるが、一つ又は複数の軸のまわりで湾曲される形状を持つこともできる。

本発明による板ガラスは、これまで不適合であると考えられた一連の特性を併せ持つ。一方、ガラスシートはそれに好ましい光学的及び機械的特性、特にスクラッチ抵抗を与え、音響的に吸収性の材料から作られたフィルムとのその組み合わせはそれに良好な音響特性を与える。他方、スクリーンのパネル又は第二シートと組み合わせてフィルム及びガラスシートから形成された板ガラスは、好ましい機械的抵抗を確保する。

本発明による音発生板ガラスは、テレビ、携帯コンピュータ、携帯電話、ホームシネマ装置、又は物理的及び／もしくは化学的分析装置のためのスクリーンの如き画像表示装置の製造において様々な用途を持つ。それはまた、保護と音発生「伝達（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ」板ガラス（音楽又は音声データ用）の両方の用途を持ち、特にビジネス又は博物館、バス待合所、天井、ミラー又は装飾ガラス、広告パネル又はパーティション、画像フレーム、ラウドスピーカ（これらに限定されない）のための板ガラスユニットのための用途を持つ。

それゆえ、本発明はまた、上で規定された本発明による音発生板ガラスを含むことを特徴とする画像表示スクリーンに関する。本発明によれば、表現「表示スクリーン」は画像を持つことができるいかなるスクリーンも示す。用語「画像」は、広義の定義を有し、物体のグラフィック表現だけでなく、アルファベット文字及び記号にも関係する。

例えば、本発明によるスクリーンは、画像が描かれるか及び／または塗られたシート又はパネルを含むことができる。

本発明による別の例では、スクリーンは好適なプロジェクターから投映された画像を受けることを意図される均一な色（例えば白）のシートもしくはパネル、又はこの画像を発生する要素の支持体を含む。

本発明は特に、物理的又は化学的分析装置、テレビ、コンピュータ及び携帯電話から選択される画像発生装置に設置するために意図される上記タイプの表示スクリーンに関する。

本発明のこの用途では、スクリーンは、コンピュータ及びテレビのための製造技術で良く知られているように液晶集成体を持つパネル又は陰極管を備え付けるために蛍光フィルムで被覆されたパネルを含む。

本発明による音発生板ガラスはまた、建築産業に適用されることができ、そこではそれは窓のための板ガラス、特に店、ホテル又はレストラン（これらに限定されない）のための表示窓として役立つことができる。

それゆえ、本発明はまた、建築物の透明板ガラスとしての本発明による板ガラスの使用に関する。

本発明の特別な特徴及び詳細は添付図面の以下の記載から明らかになるだろう。
図１は、本発明による板ガラスの特定の実際例の概略的分解透視図である。
図２は、本発明の第二の実際例の図１と同様の図である。
図３は、三つの材料に対する温度の関数としての平均吸収率（％）を示すグラフである。
図４ａ及び４ｂは、共振器を形成する板ガラスに対して励磁器を位置づけるための二つの配置を示す。
図５は、吸収率を測定するために使用される装置の図である。

本発明による板ガラスは、全体的な参照符号１を与えられる。板ガラス１は、陰影を付けられて示される携帯コンピュータのスクリーン２に適用され、それを完全にカバーする。スクリーン２は、例えばコンピュータ及びコンピュータモニターの製造技術で良く知られているように液晶スクリーンである。スクリーンの正面を形成するパネルは例えばガラス又は半透明プラスチック材料から作られる。

図１の例では、板ガラス１はガラスシート４とガラスシート５の間に挟まれた平坦なフィルム３を含む。ガラスシート５は平坦であり、スクリーン２と本質的に同じ寸法を持つ。それはスクリーン２に対して直接適用されることができる。変形例として、ガラスパネル５は中間層フレーム（図示せず）によってスクリーン２からわずかに離れて保持されることができる。ガラスパネル５はシート４と同じ厚さを有するか又はこれより実質的に大きい厚さを持つことができ、その主要な役割は、特にシート４が極めて薄いときに必要な機械的特性を集成体に与えることである。

ガラスシート４は平坦であり、パネル５と同じ寸法を有する。それはフレーム６によって包囲され、そこには圧電励磁器（図示せず）が挿入されている。これらの圧電励磁器は、ガラスシート４、及び一般に板ガラス集成体（ガラスシート４、吸収性フィルム３、第二硬質シート５）を可聴スペクトル（約２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）の音波を放出できる方法で振動させるために知られている。ガラスシート４は例えば約１．１ｍｍの厚さを有する。

励磁器はシート４の面の一つと接触している。それらは、フレーム６とシート４の間（この場合においてそれらは二つのシート４及び５及び吸収性シート３の集成体の積層後に適所に固定される）、又はシート３と接触している面上のいずれかに配置される。この場合において、挿入は、問題の励磁器（単数又は複数）がこの集成体と適合できる厚さを持つ限り、積層前に実施されることができる。また、好ましくは積層を実施する前に、これらの励磁器のためのシート３に受座を与えることもできる。

あるいは、励磁器は硬質シート５に固定されることができる。

フィルム３はガラスシート４とガラスシート５の間に挟まれる。それは約０．３の音響損失率を有する音響的に吸収性のポリマー材料から作られる。さらに、それは白色光に対して透明でなければならない。

フィルム３は、例えばエチレン−酢酸ビニルコポリマーから作られることができ、０．４〜０．８ｍｍの厚さを有することができる。

図１に示された板ガラスの変形では、フィルム３はポリウレタンから作られ、その厚さは約０．７〜０．８ｍｍである。

図１に示された板ガラスの別の変形では、硬質パネル５はポリカーボネートから作られ、その厚さは約１ｍｍである。

図１に示された板ガラスでは、ガラスシート４は板ガラスに高いスクラッチ抵抗性及び良好な光学的特性を与える。ガラスシート４（薄い厚さのもの）、吸収性フィルム３及び硬質ガラスシート５の組み合わせは、板ガラスに良好な音響的特性を与え、板ガラス１の機械的抵抗を確保する。

図２の変形例は板ガラスの構成要素を有し、そこではガラスシート４は、音響的に吸収性の材料のフィルムに取り付けられ、スクリーン２を形成するパネルに直接固定される。この実際例では、特にガラスシート４とスクリーン２の間のその場で架橋された樹脂からのフィルム３の形成は、温度の増加を必要とする集成操作なしで達成されることができる点で有利である。なぜならば、これは一般に、問題のスクリーンの電子構成要素では可能でないからである。

異なる吸収性フィルム（Ａ，Ｂ，Ｃ）が２０℃〜４０℃の温度でそれらの特性について試験された。これらのフィルムは二つのガラスシート（各々は１．１ｍｍの厚さを有する）から形成された積層集成体に含まれる。フィルムＡ及びＣは０．７６ｍｍの厚さを有する。フィルムＢは０．５０ｍｍの厚さを有する。

吸収率の測定のために使用される技術は標準規格ＩＳＯ／ＰＡＳ １６９４０に関して記載されたものである。特定の条件は以下に示される。

使用された装置は図５に概略的に示される。温度制御室８（温度制御器１８）中に挿入された分析試料９は支持体１０によってその中心を支持される。それは接着剤１２によってこれに固定される。励磁は振動器１９によって支持体１０を介して試料９に伝達される。

回路はノイズ発生器１７、出力増幅器１６及びインピーダンスヘッド１１を含む。分析は、ＦＦＴ分析器１４と関連したインピーダンス測定増幅器１３及び計算システム１５によって実施される。

試験された試料は２３０×１２ｍｍの積層された試験片からなり、その全厚さは吸収性フィルムの種類に依存する。試料は、「ホワイトノイズ」方式（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ ｔｙｐｅ １４０５ノイズ発生器）で操作する振動励磁（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ ｔｙｐｅ ４８１０振動器）に供される。励磁の影響下、試料の機械的インピーダンスが測定され（Ｂｒｕｅｌ＆Ｋｊａｅｒ ｔｙｐｅ ８００１インピーダンスヘッド）、異なる共振周波数が決定される（ＯＮＯ ＳＯＫＫＩ ｔｙｐｅ ＣＦ−９１０周波数分析器）。

吸収率ηは以下の式によって決定される。
η＝Δｆ_ｎ／ｆ_ｎ
式中、ｆ_ｎは考慮される共振周波数であり、Δｆ_ｎは−３ｄＢでの共振曲線の幅である。

測定は、２００〜４５０Ｈｚの周波数の全範囲に対して行われる。得られた値は平均化される。

測定は、テレビタイプのスクリーンの通常の操作条件で一般的な操作の方式を表わす温度でなされる。三つの測定がそれぞれ２０℃、３０℃及び４０℃でなされる。

試験された吸収性フィルムはそれぞれ、建築分野のために意図される積層板ガラスユニットの用途に伝統的に使用されるポリビニルブチラールフィルム、及び遮音板ガラスユニットに使用されることが知られている二つのフィルムである。

Ａで示される伝統的なＰＶＢから作られた積層試験片は、音響品質を示さない。それは相対的に硬い。Ｂで示される試験された板ガラス試料のフィルムは、ＰＶＢの可塑性より実質的に高い可塑性を有するフィルムによって分離された減少した厚さの二つのＰＶＢフィルムから形成された複合体である。Ｃで示されるフィルムは、可塑成分の添加の結果として高度に可塑化されたＰＶＢから形成される。

測定結果は、Ａ，Ｂ及びＣでマークされた以下の表において温度及び周波数の関数として記録される。最後の表は異なる温度での平均吸収率値を示す。結果はまた、図３に示され、それは温度の関数として吸収率を示す。

この図では、伝統的なＰＶＢから作られた試料に対する吸収率は考慮される温度で相対的に低いことがわかる。それはより高い温度で顕著であるにすぎない。二つの他の製品は、かなり高い吸収率を与え、その吸収率は前の製品とは対照的に、温度が有意に上昇するときに低下する。２０℃〜４０℃の範囲では、これらの二つの製品は本発明の一般的な条件に合致する。

フィルムＢ及びＣを含む製品の吸収率は、全ての条件において明らかに１２％より高く、ほとんどの通常の温度条件に対して２０％より高い。さらに、これらの板ガラスユニットＢ及びＣの各々について、温度の関数としての吸収率は３５％より大きく変化することはなく、２５％以下のままである。

図４ａ及び４ｂは、構造の二つの可能なタイプを示す。これらの二つの図はガラスシート４に対する励磁器７の位置付けで異なる。図は各場合において一つの励磁器を示すにすぎない。実際、本発明による板ガラスユニットは各々、幾つかの励磁器を持つことができる。これは、シートの共振がそれに対する励磁器の位置付けに依存するので、特に有用である。

示されるように、励磁器６、又はそれらの一つはシート４（図４ａ）の面上に配置されることができる。同じようにして、シート４の縁上に一つ以上の励磁器を配置することができる。この後者の配置は、音響的見地から幾つかの利点を有し、さらにこれらの励磁器の存在を隠すいかなる要素からもガラスシートを完全に脱着することを可能にする。

図４ａ及び４ｂはガラスシート４に固定された励磁器を示し、これらはまた、関連する硬質シート５に固定されることができる。選択は、少なくとも板ガラスに対するこれらの励磁器の位置付けの容易性に部分的に依存するが、板ガラスを共振する特別な特徴も考慮する。

本発明による板ガラスの特定の実際例の概略的分解透視図である。 本発明の第二の実際例の図１と同様の図である。 三つの材料に対する温度の関数としての平均吸収率（％）を示すグラフである。 共振器を形成する板ガラスに対して励磁器を位置づけるための二つの配置を示す。 吸収率を測定するために使用される装置の図である。

Claims (5)

1. 第一ガラスシート（４）、吸収性材料のフィルム（３）及び第二ガラスシート（５）を含む音発生板ガラスであって、この集成体が積層され、板ガラスに固定された一つ以上の励磁器を含み、フィルム（３）がエチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリウレタン及びポリビニルブチラールから選択される材料から作られた少なくとも一つの層を含むものにおいて、板ガラスが、２００Ｈｚ及び２０℃で１０〜５０％の吸収率を有すること、第一ガラスシート（４）の厚さが１〜１．５ｍｍの範囲であり、フィルム（３）の厚さが０．３〜１ｍｍの範囲であり、第二ガラスシート（５）の厚さが１〜１．５ｍｍの範囲であること、板ガラスの厚さが２．５〜５ｍｍの範囲であること、及びフィルム（３）が０．３の音響損失率を有することを特徴とする、音発生板ガラス。
2. フィルム（３）が複数の層を含む複合体であり、その層の少なくとも一つは必要な吸音特性を有することを特徴とする、請求項１に記載の音発生板ガラス。
3. 第一ガラスシート（４）の厚さが、前記ガラスシートが１０ｋＨｚより高いコインシデンス周波数を有するように調整されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の音発生板ガラス。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の音発生板ガラスで被覆された画像表示スクリーン。
5. 物理的及び／又は化学的分析器、テレビ、コンピュータ、及び携帯電話から選択される画像生成器に設置するための請求項４に記載の画像表示スクリーン。

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