TW202127910A - 音響振動板及其製造方法以及音響機器 - Google Patents

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Abstract

提供一種具備在振動部及邊緣部所要求之特性的音響振動板。前述音響振動板係振動部11與位於該振動部的外圍之邊緣部12各自以相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成之音響振動板，藉由奈米壓痕法所測定之振動部11的彈性模數Ed 及邊緣部12的彈性模數Ee 滿足Ed ＞Ee 的關係。例如，振動部11的彈性模數Ed 及邊緣部12的彈性模數Ee 之比Ed /Ee 可為1.05～5.0。

Description

音響振動板及其製造方法以及音響機器
相關申請案
本申請案主張於2019年11月15日及2020年5月21日在日本所申請之特願2019-206760及特願2020-88753的優先權，參照其整體而藉以引用作為本申請案的一部分。
本發明係關於一種以可形成光學異向性的熔融相之熱塑性聚合物(以下稱為熱塑性液晶聚合物)所構成之音響振動板及其製造方法、以及使用該音響振動板的音響機器。
近年來，比起以往情報量大很多的被稱為「高解析度音訊(high resolution audio)」、「Hi-Res音源」、或僅稱為「Hi-Res」之音源開始普及。所謂Hi-Res音源，係指較以往音樂用CD的抽樣頻率‧量子化位元數(44.1千赫‧16位元)還大之48千赫或96千赫‧24位元以上的音樂數據。伴隨著Hi-Res音源的普及，對於使用於揚聲器或頭戴耳機等之音響振動板的要求，提高至迄今以上。
音響振動板，一般而言係以振動部與邊緣部所構成，其各自作用不同。對於音響振動板的振動部，基於頻率特性上的理由，而要求高傳播速度((E/ρ)1/2 )與適度具有顯示振動的衰減程度之內部損失，因此要求輕(密度ρ低)、彈性模數E高、內部損失大的材料。音響振動板的邊緣部係配設在振動部的外圍，其必須支撐振動部的外圍以保持在正確的位置，同時不妨礙振動部的作動地追隨該作動以柔軟且自在地作動，並抑制分割振動，因此要求比較柔軟且內部損失大的材料。即，在振動部係要求彈性模數高的材料，另一方面在邊緣部則係要求彈性模數比較低的材料般，各自要求不同的特性。
因此，以往有提案以使其具備在振動部與邊緣部所要求之特性的方式分別進行製作並以接著劑等貼合的音響振動板。
例如，專利文獻1(國際公開第2017/130972號)中，揭示一種特徵為含有聚醯胺樹脂(A)作為主成分的電氣音響轉換器用振動板邊緣材，該聚醯胺樹脂(A)包含以對苯二甲酸為主成分之二羧酸成分(a-1)與以脂肪族二胺為主成分之二胺成分(a-2)，並記載於音圈上所安裝之高彈性體之周圍安裝該邊緣材的形態。
又，專利文獻2(日本特開平6-153292號公報)中，揭示一種將成形用樹脂含浸或塗布於不使用黏結劑的綿不織布而成之揚聲器的邊緣材料，並記載一種在揚聲器用振動板的外周部接著有該邊緣材料之揚聲器用自由邊緣圓錐體。
又，專利文獻3(日本特開2005-168050號公報)中，揭示一種包含以1片木製薄片作為素材而模壓成形為略喇叭形狀的步驟之揚聲器用振動板的製造方法。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2017/130972號 專利文獻2：日本特開平6-153292號公報 專利文獻3：日本特開2005-168050號公報
[發明欲解決之課題]
然而，如專利文獻1～3在振動部與邊緣部使用不同的材料時，必須使用接著劑進行接著，因此在接著不同種材料所需的接合部方面無法發揮作為振動板目的之性能，振動部及邊緣部全體的性能會有與設計值不同的情況。又，在接合部中，振動板會因接著劑的存在而變厚，因此在必須儘可能地作成薄壁的薄片時，難以作成期望的厚度。厚度變大，會導招致邊緣部的高剛性化或振動板的質量增加而招致音響特性的降低。
又，使用接著劑時，耐熱性差。例如，車載用的音響振動板的情況，由於長時間暴露於高溫，因此會產生接著部分的耐熱性不充分這樣的問題。
從而，本發明的目的在於提供一種儘管為振動部與邊緣部以相同材料構成之音響振動板，亦同時具備振動部及邊緣部所要求之特性的音響振動板，及其製造方法。
本發明的另一目的在於提供一種具備這樣的音響振動板之音響機器。 [用以解決課題之手段]
本發明的發明人等為了達成上述目的而仔細檢討的結果發現，首先，著眼於高彈性模數且高內部損失的材料之熱塑性液晶聚合物，將其成形而成之薄膜係彈性模數高，適合作為音響振動板的材料，再者，熱塑性液晶聚合物薄膜可藉由在特定溫度加熱而使彈性模數變化。另一方面發現，局部的彈性模數係藉由奈米壓痕法才可正確地測定，並發現藉由在特定溫度加熱相當於邊緣部的部分，儘管為相同材料亦可使邊緣部的彈性模數比振動部的彈性模數更小，而完成本發明。
即，本發明可由以下的態樣所構成。 〔態樣1〕 一種音響振動板，其係振動部與位於該振動部的外圍之邊緣部各自以相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成之音響振動板，藉由奈米壓痕法所測定之振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 滿足Ed ＞Ee 的關係。 〔態樣2〕 如態樣1所記載之音響振動板，其中振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 之比Ed /Ee 為1.05～5.0(較佳為1.1～4.0，更佳為1.2～3.0)。 〔態樣3〕 如態樣1或2所記載之音響振動板，其中振動部的彈性模數Ed 為6.0～15.0GPa(較佳為6.5～14.0GPa，更佳為7.0～13.0GPa)。 〔態樣4〕 如態樣1至3中任一態樣所記載之音響振動板，其中邊緣部的彈性模數Ee 為4.5～12.0GPa(較佳為5.0～12.0GPa，更佳為5.5～11.0GPa，進一步更佳為6.0～10.0GPa)。 〔態樣5〕 如態樣1至4中任一態樣所記載之音響振動板，其中振動部及邊緣部的內部損失tanδ皆為0.03～0.08(較佳為0.04～0.08，更佳為0.05～0.08)的範圍內。 〔態樣6〕 如態樣1至5中任一態樣所記載之音響振動板，其中音響振動板內的厚度的差異為10μm以下(較佳為5μm以下，更佳為3μm以下)。 〔態樣7〕 一種如態樣1至6中任一態樣所記載之音響振動板的製造方法，其係製造振動部與邊緣部以熱塑性液晶聚合物薄膜為原材料所形成之音響振動板的方法， 其具備將熱塑性液晶聚合物薄膜中之形成邊緣部的部分、或將熱塑性液晶聚合物薄膜藉由成形加工所賦形之熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部進行加熱處理的步驟。 〔態樣8〕 如態樣7所記載之製造方法，其中前述加熱處理的加熱溫度為(Tm-30)～(Tm+30)℃(較佳為(Tm-25)～(Tm+20)℃，更佳為(Tm-20)～(Tm+10)℃)。 〔態樣9〕 如態樣7所記載之製造方法，其中前述加熱處理為超音波處理。 〔態樣10〕 如態樣7至9中任一態樣所記載之製造方法，其中前述加熱處理步驟前之熱塑性液晶聚合物薄膜的SOR為0.80～1.30(較佳為0.85～1.25，更佳為0.90～1.20)。 〔態樣11〕 一種音響機器，其具備如態樣1至6中任一態樣所記載之音響振動板。 〔態樣12〕 如態樣11所記載之音響機器，其係揚聲器、頭戴耳機、或耳機。
此外，申請專利範圍及/或說明書及/或圖式所揭示之至少2個構成要素的任意組合亦包含於本發明中。尤其，申請專利範圍所記載之請求項的2個以上的任意組合亦包含於本發明中。 [發明之效果]
根據本發明，可得到一種儘管為振動部與邊緣部以相同材料構成之音響振動板，亦同時具備振動部及邊緣部所要求之特性的音響振動板。
[用以實施發明的形態]
以下，針對本發明的實施形態一邊參照圖式一邊進行說明。惟，本發明不限定於圖示的形態。
圖1中表示用以說明本發明一實施態樣之耳機型音響機器之外殼內部的主要部分之示意分解斜視圖。音響機器至少具備音響振動板10、磁極片13、音圈14、及磁性體15。雖然未圖示，但音響機器中除了此等主要部分以外，亦可適當配設外殼、耳罩、聲阻、保護器等。又，單獨以磁性體可形成期望的磁場時，可省略磁極片。
圖1所示之音響機器的主要部分中，音響振動版10具有F面作為邊緣側的表面、R面作為與邊緣為相反側的表面，其於R面側配設有磁極片13、音圈14、及磁性體15。
磁性體15係使磁通量產生，隔著磁極片13在音響機器的內部形成磁場。音圈14係以包圍磁性體15的狀態配置成圓筒狀，其一端接合於音響振動板10的R面側。此外，音圈14亦可以音圈筒管的形式配設。
由於音圈14與電極(未圖示)連接，因應輸入的聲音信號而來自電極的電流會流至音圈14。若電流流至音圈14，則音圈14會因應電流的大小而受到來自磁場的力。結果，音圈14會振動，該振動會傳播至音圈14所接合的音響振動板10。藉此，音響振動板10會與來自音圈14的振動連動而振動。若音響振動板10振動，則該振動會傳導至空中，因應所輸入的聲音信號而產生音壓。
圖2中表示圖1的音響振動板10之平面圖。音響振動板10係以圓頂形狀的振動部11及邊緣部12所構成之圓頂型振動板。以音圈14相接的部位為分界，在中心側形成振動部11，在周圍側形成邊緣部12。
圖2中，在邊緣部12形成有複數的溝16，而藉由設置這樣的溝16可將應變分散至圓周方向而消散，因此變得可抑制音響振動板的共振。如此般，雖藉由邊緣部的形狀可對音響振動板賦予各種特性，但其形狀未被特別限定，可具有例如滾筒邊緣、波紋邊緣、聚集邊緣、切線邊緣等的各種邊緣形狀。
圖3中表示圖2所示之音響振動板10的A-A截面圖。振動部11及邊緣部12係一體成形，各自在音壓的產生方向(或F面)上具有平緩的凸形狀。
本發明之音響振動板只要可達成本發明的效果則其形狀未被特別限定，可具有例如圓頂型、錐體(圓錐)型、帶型、平面型等的各種形狀。又，外圍或振動部的周圍之形狀除了圓形狀之外，還可具有例如橢圓形狀、多角形狀、或以2條以上的直線與曲線之組合所構成之形狀(例如於四角形的4個角分別設置曲線部的形狀等)等的各種形狀。
(熱塑性液晶聚合物) 本發明之音響振動板係由振動部與位於該振動部的外圍之邊緣部各自為相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成，其為高應力且耐熱性、耐寒性等的耐環境特性優異。本發明的較佳態樣中，音響振動板即便不使用接著劑亦可將振動部與邊緣部一體化，因此不需要接合部，又，可消除源自接著劑之接合部的特性的劣化。
本發明之音響振動板係以熱塑性液晶聚合物所構成。熱塑性液晶聚合物係以可熔融成形的液晶性聚合物(或可形成光學異向性的熔融相之聚合物)所構成，若為可熔融成形的液晶性聚合物則不特別針對其化學構成特別限定，但可列舉例如熱塑性液晶聚酯、或對於此導入醯胺鍵而成之熱塑性液晶聚酯醯胺等。
又，熱塑性液晶聚合物可為對於芳香族聚酯或芳香族聚酯醯胺進一步導入醯亞胺鍵、碳酸酯鍵、碳二亞胺鍵或三聚異氰酸酯鍵等源自異氰酸酯的鍵等而成之聚合物。
就本發明所使用之熱塑性液晶聚合物的具體例而言，可列舉由以下例示之分類為(1)至(4)的化合物及其衍生物所導出之周知的熱塑性液晶聚酯及熱塑性液晶聚酯醯胺。惟，為了形成可形成光學異向性的熔融相之聚合物，各種原料化合物的組合中有適當的範圍是顯而易見的。
(1)芳香族或脂肪族二醇(代表例係參照表1) [表1]
Figure 02_image001
(2)芳香族或脂肪族二羧酸(代表例係參照表2) [表2]
Figure 02_image003
(3)芳香族羥基羧酸(代表例係參照表3) [表3]
Figure 02_image005
(4)芳香族二胺、芳香族羥基胺或芳香族胺基羧酸(代表例係參照表4) [表4]
Figure 02_image007
作為由此等的原料化合物所得到之液晶聚合物的代表例，可列舉具有表5及6所示之結構單元的共聚物。
[表5]
Figure 02_image009
[表6]
Figure 02_image011
此等的共聚物之中，較佳為至少包含對羥基苯甲酸及/或6-羥基-2-萘甲酸作為重複單元的聚合物，尤其，較佳為(i)包含對羥基苯甲酸與6-羥基-2-萘甲酸的重複單元之共聚物、或(ii)包含選自包含對羥基苯甲酸及6-羥基-2-萘甲酸的群組之至少一種芳香族羥基羧酸、至少一種芳香族二醇及/或芳香族羥基胺、至少一種芳香族二羧酸的重複單元之共聚物。
例如，(i)的聚合物，在熱塑性液晶聚合物至少包含對羥基苯甲酸與6-羥基-2-萘甲酸的重複單元的情況下，重複單元(A)的對羥基苯甲酸與重複單元(B)的6-羥基-2-萘甲酸之莫耳比(A)/(B)在熱塑性液晶聚合物中期望為(A)/(B)=10/90～90/10左右，更佳可為(A)/(B)=15/85～85/15左右，進一步較佳可為(A)/(B)=20/80～80/20左右。
又，(ii)的聚合物的情況，選自包含對羥基苯甲酸及6-羥基-2-萘甲酸的群組之至少一種芳香族羥基羧酸(C)、選自包含4,4’-二羥基聯苯、氫醌、苯基氫醌、及4,4’-二羥基二苯基醚的群組之至少一種芳香族二醇(D)、選自包含對苯二甲酸、間苯二甲酸及2,6-萘二甲酸的群組之至少一種芳香族二羧酸(E)在熱塑性液晶聚合物中之各重複單元之莫耳比可為芳香族羥基羧酸(C)：前述芳香族二醇(D)：前述芳香族二羧酸(E)=(30～80)：(35～10)：(35～10)左右，更佳可為(C)：(D)：(E)=(35～75)：(32.5～12.5)：(32.5～12.5)左右，進一步較佳可為(C)：(D)：(E)=(40～70)：(30～15)：(30～15)左右。
又，芳香族羥基羧酸(C)之中，源自6-羥基-2-萘甲酸的重複單元之莫耳比率，可為例如85莫耳%以上，較佳可為90莫耳%以上，更佳可為95莫耳%以上。芳香族二羧酸(E)之中，源自2,6-萘二甲酸的重複單元之莫耳比率，可為例如85莫耳%以上，較佳可為90莫耳%以上，更佳可為95莫耳%以上。
又，芳香族二醇(D)可為源自選自包含氫醌、4,4’-二羥基聯苯、苯基氫醌、及4,4’-二羥基二苯基醚的群組之互為不同的二種芳香族二醇之重複單元(D1)與(D2)，此情況下，二種芳香族二醇之莫耳比可為(D1)/(D2)=23/77～77/23，更佳可為25/75～75/25，進一步較佳可為30/70～70/30。
又，源自芳香族二醇的重複結構單元與源自芳香族二羧酸的重複結構單元之莫耳比為(D)/(E)=95/100～100/95較佳。若不在此範圍，則有聚合度無法提高而機械強度降低的傾向。
此外，本發明所謂的可形成光學異向性的熔融相，可藉由例如將試料裝載在高溫載台上，在氮氣環境下升溫加熱，觀察試料的透射光來認定。
作為熱塑性液晶聚合物，較佳者為熔點(以下稱為Tm0 )為例如200～360℃的範圍者，更佳為240～350℃的範圍者，進一步較佳為Tm0 為260～330℃者。此外，熱塑性液晶聚合物的熔點，可使用示差掃描熱量計，觀察熱塑性液晶聚合物樣品的熱行為而得。即，只要將以10℃/min的速度將熱塑性液晶聚合物樣品從室溫(例如25℃)升溫而使其完全熔融後，以10℃/min的速度將熔融物冷卻至50℃為止，再度以10℃/min的速度升溫後出現的吸熱峰的位置，當作熱塑性液晶聚合物樣品的熔點記錄即可。
又，從熔融成形性的觀點來看，熱塑性液晶聚合物可具有例如在(Tm0 +20)℃之剪切速度1000/s的熔融黏度30～120Pa‧s，較佳為可具有熔融黏度50～100Pa‧s。
前述熱塑性液晶聚合物中，在不損及本發明的效果之範圍內，可添加聚對苯二甲酸乙二酯、改性聚對苯二甲酸乙二酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醯胺、聚伸苯硫醚、聚醚醚酮、氟樹脂等的熱塑性聚合物；碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、雲母、石墨、晶鬚等的強化纖維；各種添加劑等。此外，本發明之音響振動板，從抑制內部損失降低的觀點來看，可為以不包含強化纖維的熱塑性液晶聚合物成形體構成。
[音響振動板的製造方法] 本發明之音響振動板的製造方法，係製造振動部與位於該振動部的外圍之邊緣部以熱塑性液晶聚合物薄膜為原材料所形成之音響振動板的方法，其可至少具備以(Tm-30)～(Tm+30)℃將熱塑性液晶聚合物薄膜之形成邊緣部的部分、或將熱塑性液晶聚合物薄膜藉由成形加工所賦形之熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部進行加熱處理的步驟。
(熱塑性液晶聚合物薄膜) 本發明之音響振動板的製造方法可具備準備熱塑性液晶聚合物薄膜的步驟。熱塑性液晶聚合物薄膜係例如將前述熱塑性液晶聚合物的熔融混練物擠出成形而得。就擠出成形法而言可使用任意方法者，但工業上有利的是周知的T模具法、吹脹(inflation)法。尤其吹脹法中，不僅是對熱塑性液晶聚合物薄膜的機械軸方向(以下省略為MD方向)施加應力，對與此正交的方向(以下省略為TD方向)亦施加應力，由於可在MD方向、TD方向均勻地延伸，可得到抑制MD方向與TD方向之分子配向性等的熱塑性液晶聚合物薄膜。因此，從物性的均勻性的觀點來看，熱塑性液晶聚合物薄膜較佳為吹脹法所得者。
例如，T模具法之擠出成形中，可不僅是對於熱塑性液晶聚合物薄膜的MD方向，而是對於其與TD方向的兩者將從T模具擠出的熔融體薄片同時地延伸而進行製膜、或可將從T模具擠出的熔融體薄片暫時在MD方向延伸，接著在TD方向延伸而進行製膜。
又，吹脹法之擠出成形中，對於從環模具所熔融擠出之圓筒狀薄片，可以規定的拉伸比(相當於MD方向的延伸倍率)及吹比(相當於TD方向的延伸倍率)延伸而進行製膜。
這樣的擠出成形的延伸倍率，作為MD方向的延伸倍率(或拉伸比)，可為例如1.0～10左右，較佳可為1.2～7左右，進一步較佳可為1.3～7左右。又，作為TD方向的延伸倍率(或吹比)，可為例如1.5～20左右，較佳可為2～15左右，進一步較佳可為2.5～14左右。
從使振動特性均勻的觀點來看，熱塑性液晶聚合物薄膜可在面方向等向性地分子配向，具體而言，熱塑性液晶聚合物薄膜的分子配向度SOR可為0.80～1.30，較佳可為0.85～1.25左右，更佳可為0.90～1.20左右。此處，所謂分子配向度SOR(Segment Orientation Ratio)，係指針對構成分子的鏈段而言賦予分子配向的程度的指標，其為考慮了物體的厚度之值。此外，此分子配向度SOR係如以下的方式算出。
首先，在周知的微波分子配向度測定機中，以薄膜面對於微波的行進方向而言為垂直的方式，將熱塑性液晶聚合物薄膜插入至微波共振導波管中，測定透射該薄膜之微波的電場強度(微波透射強度)。 然後，基於此測定值，藉由以下式子算出m值(稱為折射率)。 m=(Zo/Δz)×[1-νmax/νo] 其中，Zo為裝置常數；Δz為物體的平均厚度；νmax為使微波的振動數變化時，賦予最大微波透射強度的振動數；νo為平均厚度0時(即沒有物體時)之賦予最大微波透射強度的振動數。 接著，將物體的旋轉角相對於微波的振動方向而言為0°時，也就是微波的振動方向與為物體的分子最常配向之方向且可賦予最小微波透射強度的方向一致時之m值設為m0 ，將旋轉角為90°時之m值設為m90 ，藉由m0 /m90 算出分子配向度SOR。
(熱塑性液晶聚合物成形體) 本發明之音響振動板的製造方法可具備將熱塑性液晶聚合物薄膜成形加工，賦形為期望的音響振動板的形狀而形成熱塑性液晶聚合物成形體之賦形步驟。此外，有將所賦形之熱塑性液晶聚合物薄膜稱為成形體或熱塑性液晶聚合物成形體的情況。
就成形加工法而言，可列舉氣壓成形法、真空成形法、模壓成形法等的各種熱成形法。例如，可藉由氣壓成形法或真空成形法，使用模具賦予期望的形狀，賦形為音響振動板所要求之形狀。氣壓成形法可為使薄膜軟化後，藉由使用空氣壓等對薄膜施加壓力，而壓在模具上進行賦形的方法。又，真空成形法可為使薄膜軟化後，藉由使模具與薄膜的間隙成為真空，而將薄膜引進模具進行賦形的方法。模壓成型法可為將薄膜夾在上下一對的模具之間，藉由在模具間將薄膜加熱使其軟化而進行賦形的方法。
就成形加工之加熱溫度而言，將熱塑性液晶聚合物薄膜的熔點設為Tm時，可為(Tm-120)～(Tm+10)℃。又，成形加工之加熱溫度較佳可為(Tm-110)～(Tm+10)℃，更佳可為(Tm-100)～(Tm+10)℃。此外，熱塑性液晶聚合物薄膜的熔點Tm表示使用示差掃描熱量計，從熱塑性液晶聚合物成形體取樣規定的大小而置入試料容器，以10℃/min的速度從室溫升溫至400℃為止之際出現的吸熱峰的位置。
例如，氣壓成形法中，就對熱塑性液晶聚合物薄膜施加的壓力而言，可藉由熱塑性液晶聚合物薄膜的厚度、加熱溫度等進行調整，但可為例如1MPa～10MPa，較佳可為1MPa～8MPa，更佳可為1MPa～4MPa。
例如，真空成形法中，就真空度而言，可藉由熱塑性液晶聚合物薄膜的厚度、加熱溫度等進行調整，但可為例如200～700mmHg，較佳可為250～600mmHg，更佳可為300～500mmHg。
本發明之音響振動板的製造方法，就其一態樣而言，係製造振動部與邊緣部以熱塑性液晶聚合物薄膜為原材料所形成之音響振動板的方法， 其具備將熱塑性液晶聚合物薄膜中之形成邊緣部的部分、或將熱塑性液晶聚合物薄膜藉由成形加工所賦形之熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部進行加熱處理的步驟。
此外，熱塑性液晶聚合物薄膜中之形成邊緣部的部分，意指在賦形步驟前的熱塑性液晶聚合物薄膜、及賦形步驟中的熱塑性液晶聚合物薄膜中，形成有邊緣部的部分。
例如，本發明之音響振動板的製造方法，可將熱塑性液晶聚合物薄膜一體成形而形成振動部及邊緣部，亦可分別製造相當於振動部的部分之熱塑性液晶聚合物薄膜或成形體、與相當於邊緣部的部分之熱塑性液晶聚合物薄膜或成形體，藉由熱壓接將此等接合。在振動部與邊緣部分別製造時，可將經過後述之加熱處理步驟的熱塑性液晶聚合物薄膜或成形體進行熱壓接而接合，亦可在將熱塑性液晶聚合物薄膜或成形體進行熱壓接而接合後進行加熱處理步驟。
熱壓接只要能以可供給至實際使用的方式將振動部與邊緣部接著即可，例如，熱壓接之際的加熱速度，若將熱塑性液晶聚合物薄膜的熔點設為Tm，則可為(Tm-30)～(Tm+40)℃的範圍，較佳可為(Tm-20)～(Tm+30)℃左右。又，熱壓接之際的壓力可為例如0.5～10MPa的範圍，較佳可為1～5MPa。
(加熱處理步驟) 加熱處理步驟中，可藉由將熱塑性液晶聚合物薄膜之形成邊緣部的部分、或熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部進行加熱處理，使邊緣部的彈性模數降低。加熱處理步驟可對於賦形步驟前的熱塑性液晶聚合物薄膜進行加熱處理，亦可對於賦形步驟中的熱塑性液晶聚合物薄膜進行加熱處理，亦可對於賦形步驟後的熱塑性液晶聚合物成形體進行加熱處理。本發明的發明人等驚訝地發現：熱塑性液晶聚合物薄膜中，可能是因為藉由進行加熱處理，而緩和熱塑性液晶聚合物的分子配向，而有高度維持內部損失但彈性模數變低這種與以往的高分子材料完全不同的性質。藉此發現：藉由將相當於熱塑性液晶聚合物薄膜或熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部之部分進行加熱處理，儘管為振動部與邊緣部以相同材料構成之音響振動板，亦可同時具備振動部的高彈性模數這樣的要求特性與邊緣部的低彈性模數這樣的要求特性。
加熱處理的方法可藉由周知的方法進行，但尤其以可局部地進行加熱的方法為較佳，可採用例如熱風加熱、蒸氣加熱、加熱器加熱等的溫度控制；雷射加熱、電子束加熱、超音波加熱等的熱能量控制等的方法。例如，從可局部地控制加熱處理的觀點來看，較佳為加熱器加熱、雷射加熱、超音波加熱。 從可容易地進行溫度控制的觀點來看，較佳為加熱器加熱，可依據音響振動板的形狀而使用各種加熱器，例如，圓形狀的音響振動板的情況下，可使用環狀的加熱加熱器。 又，超音波加熱或雷射加熱可在短時間進行加熱及冷卻，從可僅加熱接觸之部分的觀點來看為較佳。
進行溫度控制時，加熱溫度可因應期望的彈性模數而進行適當調整，可為例如(Tm-30)～(Tm+30)℃，較佳可為(Tm-25)～(Tm+20)℃，更佳可為(Tm-20)～(Tm+10)℃。
又，加熱時間可因應加熱溫度而適當設定，但從不使加熱部分以外的彈性模數變化而僅調整邊緣部的彈性模數的觀點來看，可為30秒～30分鐘，較佳可為2分鐘～25分鐘，更佳可為5分鐘～20分鐘。
加熱步驟中，可加熱相當於熱塑性液晶聚合物薄膜或熱塑性液晶聚合物成形體的振動部之部分，此情況下，比起相對於相當於振動部的部分之加熱溫度，相對於相當於邊緣部的部分之加熱溫度可較高。例如，相對於相當於振動部的部分之加熱溫度與相對於相當於邊緣部的部分之加熱溫度的溫度差可為5℃以上，較佳可為8℃以上，更佳可為10℃以上。
加熱步驟可在賦形步驟之成形加工時或振動部與邊緣部的接合步驟時進行。例如，可與成形加工或用以接合之加熱同時地進行用以控制邊緣部的彈性模數之加熱處理。此情況下，比起相對於相當於振動部的部分之加熱溫度，相對於相當於邊緣部的部分之加熱溫度可較高，其溫度差可如上述。
又，進行熱能量控制處理時，例如，超音波加熱中，如圖4所示，超音波加熱裝置係在底座17所支撐之鐵砧18上載置熱塑性液晶聚合物薄膜或熱塑性液晶聚合物成形體19，在相當於邊緣部的部分從加壓裝置20賦予荷重，同時從喇叭筒21的前端施加超音波振動。此例的超音波加熱裝置係從喇叭筒21的前段，相對於為對象部位之相當於邊緣部的部分施加垂直的縱方向Z的振動。喇叭筒21係隔著圓錐體22連接至超音波振動器23。超音波振動器23係藉由連接至電源24的超音波振盪器25控制前述超音波振動。
如圖5及圖6所示，喇叭筒21具有基端側的大直徑圓筒部21a、從該大直徑圓筒部21a的前端邊緣向下方直徑逐漸變小之圓錐台狀的圓錐台部21b、從該圓錐台部21b的前端邊緣向下方延伸之小直徑圓筒部21c。比起大直徑圓筒部21a，小直徑圓筒部21c形成小直徑。此等大直徑圓筒部21a、圓錐台部21b、及小直徑圓筒部21c係設置為同軸且一體。成為從小直徑圓筒部21c的前端對相當於前述邊緣部的部分施加振動。
熱能量控制處理方面，從調整邊緣部的彈性模數的觀點來看，可因應賦予熱能量的介質而設定適當處理條件，例如，就超音波處理中之處理條件而言，從加快熔融開始的觀點來看，振盪頻率可為例如10～150kHz，較佳可為28～120kHz的範圍。又，振幅可為例如1～100μm，較佳可為5～20μm的範圍。
超音波處理中之喇叭筒接觸時的振盪保持時間可因應頻率或峰值功率而適當設定，可為例如0.05～5秒，較佳可為0.1～1.0秒。又，推壓喇叭筒之際的壓力，可因應邊緣部的厚度等而適當設定，可為例如0.05～1.0MPa，較佳可為0.08～0.8MPa。輸出可藉由邊緣部的大小等而適當調整，較佳為例如100～1000W，較佳為180～800W的範圍。又，喇叭筒的振盪保持時間結束後，為了冷卻邊緣部，較佳為設置規定的放置冷卻時間，放置冷卻時間可為例如0.1秒以上。放置冷卻時間的上限可在邊緣部可冷卻的範圍適當設定，可為例如10秒以下，較佳可為5秒以下，更佳可為1秒以下，特佳可為0.5秒以下。
所得到之熱塑性液晶聚合物薄膜或熱塑性液晶聚合物成形體中，只要可將厚度調整得很薄，則亦可因應需要進行塗覆處理，形成塗覆層。塗覆處理只要可調整為期望的厚度則未被特別限定，可藉由塗布、噴霧、蒸鍍等而對成形體實施塗覆處理。塗覆處理可對成形體的至少一表面實施。又，塗覆處理可對振動部及/或邊緣部的表面實施。
形成塗覆層的材質較佳為包含金屬材料，就金屬材料而言，可列舉鋁、鈦、鈹、鎂、硼化鈦、杜拉鋁等。金屬材料可利用黏結劑藉由塗布或噴霧將金屬的粉體塗覆，亦可藉由蒸鍍來塗覆。
塗覆層的厚度可為例如0.5～10μm左右，較佳可為1～5μm左右，更佳可為1～3μm左右。
[音響振動板] 本發明之音響振動板係振動部與位於振動部的外圍之邊緣部各自以相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成之音響振動板，藉由奈米壓痕法所測定之振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 滿足Ed ＞Ee 的關係。
本發明之音響振動板係只要是振動部及邊緣部各自以相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成即可，可藉由1片熱塑性液晶聚合物薄膜使振動部與邊緣部一體成形，亦可為分別製造相當於振動部的部分及相當於邊緣部的部分之熱塑性液晶聚合物薄膜或成形體，藉由熱壓接將此等接合者。從厚度的變動的抑制及容易製造的觀點來看，較佳為以熱塑性液晶聚合物所構成，使振動部與位於該振動部的外圍之邊緣部一體成形的音響振動板。
所謂相同組成，係只要熱塑性液晶聚合物的共聚合組成為實質上相同即可，分子量或結晶結構可以不同，例如，使用相同的熱塑性液晶聚合物薄膜製造各部分的情況下各自的共聚合組成係實質上相同，一體成形的情況下相當於相同組成。所謂共聚合組成，係表示構成熱塑性液晶聚合物之重複單元的種類與該等的莫耳比。
所謂奈米壓痕法，係測定相對於試料表面使壓頭垂直地侵入時之推入荷重與推入深度，從此時所得到之荷重與深度的關係求得接觸剛性(stiffness：S)與接觸深度(hc )，算出彈性模數(楊氏模數)的方法。藉由奈米壓痕法所測定之各彈性模數係藉由後述的實施例中記載之方法所算出之值。
例如，本發明之音響振動板係藉由奈米壓痕法所測定之振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 之比Ed /Ee 可為1.05～5.0。又，Ed /Ee 較佳可為1.1～4.0，更佳可為1.2～3.0。
又，從抑制分割振動，擴大播放頻率頻帶的觀點來看，本發明之音響振動板係藉由奈米壓痕法所測定之振動部的彈性模數Ed 可為6.0～15.0GPa，較佳可為6.5～14.0GPa，更佳可為7.0～13.0GPa。
從不妨礙振動部的形狀保持與振動的觀點來看，本發明之音響振動板係藉由奈米壓痕法所測定之邊緣部的彈性模數Ee 可為例如4.5～12.0GPa，較佳可為5.0～12.0GPa，更佳可為5.5～11.0GPa，進一步更佳可為6.0～10.0GPa。
本發明之音響振動板可同時具備在振動部及邊緣部各自所要求之不同的特性，即在振動部為高彈性模數、在邊緣部為低彈性模數這樣不同的特性。藉由振動部為高彈性模數，例如可抑制分割振動，擴大播放頻率頻帶。又，藉由邊緣部為低彈性模數，可支撐振動部的外圍而保持在正確的位置，同時不妨礙振動部的作動而追隨該作動。
從抑制因分割振動而產生的共振峰，使頻率特性平坦化的觀點來看，本發明之音響振動板係振動部及邊緣部的內部損失tanδ可皆為0.03～0.08的範圍內，較佳可為0.04～0.08，更佳可為0.05～0.08的範圍內。此外，內部損失係可藉由動態黏彈性測定(DMA)進行測定，藉由後述的實施例中記載之方法所算出之值。
例如，本發明之音響振動板係振動部的內部損失tanδd 及邊緣部的內部損失tanδe 之比tanδd /tanδe 可為0.8～1.2，較佳可為0.9～1.1。
從使邊緣部的剛性變小的觀點來看，本發明之音響振動板係邊緣部的厚度可以比振動部的厚度更薄。例如，音響振動板中之厚度的差異可為10μm以下，較佳可為5μm以下，更佳可為3μm以下。此外，在邊緣部設置溝的情況下，作為厚度的差異的基準，設為不包含溝的部分。
如圖3所示，音響振動板10之振動部11的厚度t1可因應安裝音響振動板10之音響機器而適當設定，但例如從5～200μm左右選擇，較佳可為10～180μm左右，更佳可為15～150μm左右。一般而言，音響振動板10越大，有越要求厚的薄膜的傾向，音響振動板10越小，有越要求薄的薄膜的傾向。例如，音響振動板10之振動部11的厚度t1，在如耳機般之φ5mm～φ15mm的大小的情況下，較佳為15～25μm，在如頭戴耳機般之φ15mm～φ40mm的大小的情況下，較佳為25～50μm，在如車載用的揚聲器般之φ100mm左右的大小的情況下，較佳為75～150μm。
音響振動板10之邊緣部12的厚度t2可因應安裝音響振動板10之音響機器而適當設定，但可為例如3～200μm左右，較佳可為5～170μm左右，更佳可為10～150μm左右。
本發明之音響振動板係以熱塑性液晶聚合物所構成，但熱塑性液晶聚合物薄膜及成形體即便在玻璃轉移溫度以上的溫度，到熔點附近為止彈性模數或內部損失等的特性的變化仍小。例如，使用於車載音訊或智慧型手機等時，雖然有暴露於150℃以上的高溫環境的情況，但本發明之音響振動板即便在這樣的高溫下也沒有彈性模數及內部損失大幅變化的情況，因此亦可在要求耐熱性的用途中使用。
[音響機器] 音響機器只要具備本發明之音響振動板則未被特別限定，可列舉例如接收器為直接將音響機器接觸耳朵而接收聲音的機器(例如頭戴耳機、耳機等)、接收器為將音響機器靠近耳朵而接收聲音的機器(例如行動電話、智慧型手機等)、接收器為在遠離規定的空間之狀態接收來自音響機器的聲音的機器(例如揚聲器、音訊、無線電、電視、個人電腦、車載音訊等)。例如，本發明之音響振動板由於耐熱性等的耐環境特性優異，可使用於車載音訊、個人電腦等。又，本發明之音響機器可為全頻揚聲器。 又，本發明之音響振動板由於為振動部與邊緣部以相同材料所形成者，可使用於要求小型、薄型化之微型揚聲器。本發明之音響機器可為具備該微型揚聲器的電子機器(例如頭戴耳機、耳機、可攜式揚聲器等的攜帶型音響機器；行動電話、智慧型手機等的攜帶型電子機器；或筆記型電腦等的電子機器)。 [實施例]
以下，藉由實施例更詳細地說明本發明，但本發明不受本實施例任何限定。此外，以下實施例及比較例中，藉由下述方法測定各種物性。
[熔點] 使用示差掃描熱量計(島津製作所股份有限公司製)，從實施例所使用之熱塑性液晶聚合物薄膜取樣規定的大小而置入試料容器，將以10℃/min的速度從室溫升溫至400℃為止之際出現的吸熱峰的位置當作熱塑性液晶聚合物薄膜的熔點Tm。
[厚度] 依據JIS K 7130 A法，使用測微計(Mitutoyo Corporation製，MDC-MX)，藉由機械式掃描進行測定。
[彈性模數] 針對在後述的實施例所得到之音響振動板的振動部及邊緣部，使用奈米壓痕法，如以下的方式算出彈性模數。使用SII NanoTechnology Inc.製E-sweep作為掃描型探針顯微鏡、使用Hysitron公司製TriboScope作為奈米壓痕裝置、使用Hysitron公司製正三角錐(Berkovich型)壓頭(142.3°)作為鑽石壓頭。在溫度23℃、濕度43%的環境下，將設定荷重設為300μN、將推入深度設為約200nm左右，進行3秒推入、3秒拉出，測定由荷重、保持、除荷區域所構成之荷重位移曲線。從此時之除荷的曲線的斜率計算S(stiffness；接觸剛性)，藉由以下式子算出接觸深度(hc )。 hc = ht -ε(P/S) 此處，ht 為計測之推入深度(nm)、ε為關於壓頭形狀的常數(Berkovich壓頭為0.75)、P為最大荷重(μN)。 又，藉由以下式子從接觸深度hc 算出接觸投影面積A。 A=24.56hc 2 然後，藉由以下式子從複合彈性模數Er 算出彈性模數Es 。
Figure 02_image013
此處，Ei 為壓頭的楊氏模數、νi 為壓頭的帕松比、νs 為樣品的帕松比、β為由壓頭的形狀所決定之常數。 針對振動部及邊緣部，在10μm×10μm區域內進行10處壓痕，改變位置以n=3對相同測定進行測定，算出其平均而求得各部分的彈性模數。
[內部損失] 對長方形狀的測定用試料(4mm×10mm)使用動態黏彈性測定裝置(Rheology Co., Ltd.製，FT Rheo spectra DVE-V4)，以頻率10Hz、升溫速度3℃/min(-100℃～+300℃)、應變0.025%進行測定，求得在20℃所得到之複數彈性模數的相對於實數部(E’：儲存模數)之虛數部(E”：耗損模數)，從該比(E”/E’)進一步求得內部損失(tanδ)。
(實施例1) 藉由溫度220℃、壓力2MPa之氣壓成形將熱塑性液晶聚合物薄膜(KURARAY CO., LTD.製，「Vecstar」(註冊商標)，熔點280℃，厚度25μm，SOR1.10)賦形，得到圖2及3所示之形狀的熱塑性液晶聚合物成形體。振動部的大小為φ20mm，全體的大小為φ40mm。 藉由僅將相當於熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部的部分進行加熱器加熱，在275℃加熱處理1分鐘，得到音響振動板。表7中顯示其物性測定結果。
(實施例2) 除了將加熱處理溫度設為280℃以外，與實施例1同樣地製作音響振動板。表7中顯示其物性測定結果。
(實施例3) 藉由溫度220℃、壓力2MPa之氣壓成形將熱塑性液晶聚合物薄膜(KURARAY CO., LTD.製，「Vecstar」(註冊商標)，熔點305℃，厚度25μm，SOR1.10)賦形，得到與實施例1相同形狀的熱塑性液晶聚合物成形體。 藉由僅將相當於熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部的部分進行加熱器加熱，在300℃加熱處理1分鐘，得到音響振動版。表7中顯示其物性測定結果。
(實施例4) 作為將邊緣部進行加熱處理的方法，除了變更為超音波加熱裝置(Nippon Avionics Co., Ltd.製，「HW-D250S-28」，振盪頻率：28kHz，振幅：10μm，輸出：180W，壓力：0.1MPa，保持時間：1.0秒，放置冷卻時間0.1秒)以外，與實施例1同樣地製作音響振動板。表7中顯示其物性測定結果。此外，此例的喇叭筒形狀係如圖6所示，小直徑圓筒部21c的直徑尺寸φ1為12mm，大直徑圓筒部21a的直徑尺寸φ2為14mm。
(比較例1) 藉由溫度120℃、壓力2MPa之氣壓成形將PET薄膜(厚度25μm)賦形為與實施例1相同的形狀後，以厚度13μm的環氧接著劑將φ20mm的鋁板(厚度25μm)貼附至賦形後之成形體的振動部，得到音響振動板。接合部(振動部)的厚度為50μm+12.5μm而為62.5μm，音響振動板全體的重量為約0.16mg。表7中顯示其物性測定結果。
(比較例2) 除了使用PEEK薄膜(厚度25μm)代替PET薄膜，藉由溫度150℃、壓力2MPa之氣壓成形賦形為φ40mm的大小以外，與比較例1同樣地，以環氧接著劑將鋁板貼附至振動部，製作音響振動板。表7中顯示其物性測定結果。
[表7]
  製造條件 音響振動板
材料 種類 成形加工 加熱處理 彈性模數 內部損失 厚度 重量 (mg)
溫度 (℃) 壓力 (MPa) 部位 加熱器 加熱 超音波處理 振動部Ed (GPa) 邊緣部Ee (GPa) Ed/Ee 振動部 邊緣部 邊緣部 (μm) 厚度的差 (μm)
溫度 (℃) 頻率 (kHz) 振幅 (μm) 壓力 (MPa)
實施例1 LCP 220 2 邊緣部 275 - - - 10.3 7.3 1.4 0.060 0.060 25.0 0.0 0.09
實施例2 LCP 220 2 邊緣部 280 - - - 10.3 6.4 1.6 0.060 0.060 25.0 0.0 0.09
實施例3 LCP 220 2 邊緣部 300 - - - 10.0 6.0 1.7 0.060 0.060 25.0 0.0 0.09
實施例4 LCP 220 2 邊緣部 - 28 10 0.1 10.3 5.0 2.1 0.060 0.060 25.0 0.0 0.09
比較例1 PET 鋁板 120 2 - - - - - 60.0 5.8 10.3 0.002 0.019 25.0 37.5 0.16
比較例2 PEEK 鋁板 150 2 - - - - - 60.0 5.6 10.7 0.002 0.030 25.0 37.5 0.16
如表7所示，實施例1～4之使用熱塑性液晶聚合物成形體的音響振動板沒有接合部而可使高彈性模數的振動部與低彈性模數的邊緣部混合存在。又，儘管使邊緣部的彈性模數變小，內部損失仍沒有變化，振動部及邊緣部之任一部分亦內部損失高。再者，由於使振動部與邊緣部一體成形，在振動部與邊緣部厚度沒有差異，就全體而言可輕量化。
另一方面，比較例1及2中，藉由接著不同種材料而在振動部與邊緣部調整彈性模數，但由於鋁板及接著層的存在，在振動部變厚同時變重，因此傳播速度((E/ρ)1/2 )變低等音響特性為不充分。 [產業上利用之可能性]
本發明之音響振動板作為使用於各種音響機器之構件係為有用。
如上，一邊參照圖式一邊說明本發明適合的實施例，但若為當業者，則看見本件說明書，想必可在顯而易見的範圍內輕易地假設各種的變更及修正。因此，那樣的變更及修正係解釋為由申請專利範圍所定之發明範圍內者。
10:音響振動板 11:振動部 12:邊緣部 13:磁極片 14:音圈 15:磁性體 16:溝 17:底座 18:鐵砧 19:熱塑性液晶聚合物薄膜或熱塑性液晶聚合物成形體 20:加壓裝置 21:喇叭筒 21a:大直徑圓筒部 21b:圓錐台部 21c:小直徑圓筒部 22:圓錐體 23:超音波振動器 24:電源 25:超音波振盪器 F:音響振動板的邊緣側表面 R:與音響振動板的邊緣為相反側的表面
此發明可由參考所附上的圖式進行以下適合的實施形態之說明而更明瞭地理解。圖式未必以固定的縮尺表示，其係在為了顯示本發明原理之前提下而進行誇飾。實施形態及圖式僅用於圖示及說明，不應利用於用以決定此發明的範圍。此發明的範圍係由所附上的申請專利範圍來決定。所附上的圖式中，複數的圖式之相同的零件號碼係表示相同部分。 圖1係用以說明本發明一實施形態之耳機型音響機器的主要部分之示意分解斜視圖。 圖2係用以表示圖1之音響機器的音響振動板之示意平面圖。 圖3係用以表示圖2之音響振動板的A-A截面之示意截面圖。 圖4係大略地表示將同音響振動板進行超音波加熱的超音波加熱裝置之圖。 圖5係部分地表示同超音波加熱裝置的喇叭筒的前端形狀之圖。 圖6係同喇叭筒的底面圖。
11:振動部
12:邊緣部
14:音圈

Claims (12)

  1. 一種音響振動板，其係振動部與位於該振動部的外圍之邊緣部各自以相同組成的熱塑性液晶聚合物所構成之音響振動板，藉由奈米壓痕法所測定之振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 滿足Ed ＞Ee 的關係。
  2. 如請求項1之音響振動板，其中振動部的彈性模數Ed 及邊緣部的彈性模數Ee 之比Ed /Ee 為1.05～5.0。
  3. 如請求項1或2之音響振動板，其中振動部的彈性模數Ed 為6.0～15.0GPa。
  4. 如請求項1至3中任一項之音響振動板，其中邊緣部的彈性模數Ee 為4.5～12.0GPa。
  5. 如請求項1至4中任一項之音響振動板，其中振動部及邊緣部的內部損失tanδ皆為0.03～0.08的範圍內。
  6. 如請求項1至5中任一項之音響振動板，其中音響振動板內的厚度的差異為10μm以下。
  7. 一種如請求項1至6中任一項之音響振動板的製造方法，其係製造振動部與邊緣部以熱塑性液晶聚合物薄膜為原材料所形成之音響振動板的方法， 其具備將熱塑性液晶聚合物薄膜中之形成邊緣部的部分、或將熱塑性液晶聚合物薄膜藉由成形加工所賦形之熱塑性液晶聚合物成形體的邊緣部進行加熱處理的步驟。
  8. 如請求項7之製造方法，其中前述加熱處理的加熱溫度為(Tm-30)～(Tm+30)℃。
  9. 如請求項7之製造方法，其中前述加熱處理為超音波處理。
  10. 如請求項7至9中任一項之製造方法，其中前述加熱處理步驟前之熱塑性液晶聚合物薄膜的SOR為0.80～1.30。
  11. 一種音響機器，其具備如請求項1至6中任一項之音響振動板。
  12. 如請求項11之音響機器，其係揚聲器、頭戴耳機、或耳機。
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