(57)【要約】【課題】改良された静電型スピーカを提供すること。【解決手段】静電型スピーカは、貫通開口のアレイを有する導電性のバックプレーン部材と、バックプレーン部材上にわたって配置され、スペーサ部材を貫通する孔のアレイを有し、その孔がそれぞれ最小横方向寸法の２倍未満の最大横方向寸法を有するスペーサ部材と、スペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜と、を備え、膜は、同膜が孔の間でスペーサ部材と接触する位置にて同スペーサ部材の表面と結合されており、膜に予張力を導入するようにバックプレーン部材、スペーサ部材および膜がともに結合されており、スピーカは、使用時にバックプレーン部材と膜との間に静電引力を発生させる電位を印加することにより、スペーサ部材の孔にまたがる膜の部分をバックプレーン部材の方に移動させるように構成されている。【選択図】      図３
2020039179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通開口のアレイを有する導電性のバックプレーン部材と、
前記バックプレーン部材上にわたって配置されたスペーサ部材であって、前記スペーサ部材を貫通する孔のアレイを有し、前記孔がそれぞれ最小横方向寸法の２倍未満の最大横方向寸法を有する、スペーサ部材と、
前記スペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜と
を備える、静電型スピーカであって、
前記膜は、同膜が前記孔の間で前記スペーサ部材と接触する位置にて同スペーサ部材の表面と結合されており、かつ前記膜に予張力を導入するように、前記バックプレーン部材、前記スペーサ部材および前記膜がともに結合されており、かつ
前記スピーカは、使用時に、前記バックプレーン部材と前記膜との間に静電引力を発生させる電位を印加することにより、前記スペーサ部材の前記孔にまたがる前記膜の部分を前記バックプレーン部材の方に移動させるように構成されている、静電型スピーカ。
【請求項２】
前記最大横方向寸法と前記最小横方向寸法との間の比率が１．５未満、好ましくは１．２未満である、請求項１に記載の静電型スピーカ。
【請求項３】
前記膜が、機械的な予張力および電位のうちの少なくとも１つによって、前記スペーサ部材と接触して保持される、請求項１または請求項２に記載の静電型スピーカ。
【請求項４】
前記スピーカは、使用時に、前記バックプレーン部材と前記膜との間に静電引力のみを発生させる電位を印加するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項５】
前記孔が、円形、六角形、正方形、および卵形からなる群から選択される形状を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項６】
前記孔が、１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜４０ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍ〜３０ｍｍの最大横方向寸法を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項７】
前記孔が、前記バックプレーン部材の前記開口の最大横方向寸法の２倍〜５０倍、好ましくは１０倍〜４０倍、より好ましくは２０倍〜３０倍の最大横方向寸法を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項８】
前記スペーサ部材の前記孔の間の間隔が、１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍ、より好ましくは約３ｍｍである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項９】
前記スペーサ部材のすべての孔が、同じサイズおよび形状を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１０】
前記孔のアレイのいくつかの孔が、前記孔のアレイの他の孔とは異なるサイズおよび異なる形状のうちの少なくとも一つを有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１１】
前記孔のサイズ、間隔、形状およびパターンのうちの少なくとも一つが、前記スペーサ部材の表面にわたって変わる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１２】
前記孔が六方最密アレイに配置されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１３】
前記孔が正方格子状配列に配置されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１４】
前記孔が実質的にモザイク状の形状を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１５】
前記膜に予張力が与えられ、その結果、静電電位がそのダイナミックレンジの最大に達するときに、前記膜の前記部分の変位が前記スペーサ部材の厚さよりも小さいか、または前記スペーサ部材の厚さと実質的に等しい、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１６】
前記膜に予張力が与えられて、電位が印加されている時間の一部またはすべての間に、前記膜と前記バックプレーン部材との間の接触が可能になる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１７】
前記スペーサ部材の厚さが、１５μｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１８】
前記バックプレーン部材、前記スペーサ部材および前記膜がそれぞれ実質的に平坦なシートを備える、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項１９】
前記バックプレーン部材が、ポリマーシートであって、その上に金属被覆によって適用された導電性の層を有するポリマーシートを備える複合層である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２０】
バックプレーン部材が０．２ｍｍ〜５ｍｍの厚さである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２１】
前記開口が０．５ｍｍ〜２ｍｍの最大横方向寸法を有する、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２２】
前記開口間の間隔が０．５ｍｍ〜５ｍｍである、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２３】
前記スペーサ部材がポリマーから作られている、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２４】
前記スペーサ部材が、絶縁性の基材上に重ねられた導電性の層を備える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２５】
前記可撓性を有する導電性の膜が、電気絶縁性の層上に重ねられた導電性の層を備える、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２６】
前記膜が厚さ４μｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは厚さ６μｍ〜０．１ｍｍである、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【請求項２７】
各部材の厚さが前記スピーカにわたって変わる、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型トランスデューサに関し、特に音声信号の再生に適したスピーカに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電型スピーカは、キャパシタを形成する、穿孔を有する２つの導電性バックプレート間に配置された導電性の膜を備える。ＤＣバイアスが膜に印加され、ＡＣ信号電圧が２つのバックプレートに印加される。数百ボルドまたはさらに数千ボルトの電圧が必要な場合がある。信号により静電力が荷電した膜に加えられ、この静電力が移動して、膜の両側の空気を動かす。
【０００３】
特許文献１には、多層パネルを備える静電型スピーカが開示されている。電気絶縁性の層が、２つの導電性の外層の間に挟まれている。この絶縁性の層は、いずれか一方の側に円形のピットを有する。ＤＣバイアスが２つの導電性の層の間に印加されると、いずれか一方の層の一部が絶縁性の層の上まで引き上げられ、ピットを覆う小さいドラムスキン（ｄｒｕｍ  ｓｋｉｎｓ）を形成することが記載されている。ＡＣ信号が印加されると、ドラムスキンが共振し、その導電性の層の一部が振動して必要な音を発生させる。
【０００４】
特許文献２には、多層パネルを備える、さらなる種類の静電型スピーカが開示されている。電気絶縁性の層が、２つの導電性の外層の間に挟まれている。この構成では、導電性の外層の一方は、穿孔されており、例えば、開口のサイズが典型的には０．１１ｍｍである織金網であってもよい。
【０００５】
特許文献３には、通気口のアレイおよびスペーサのアレイが設けられた導電性バックプレートを備える静電型スピーカが開示されている。この上方にわたって位置しているのは、誘電体および導電性フィルムを備える膜である。バックプレートと膜との間の空間は、約０．１ｍｍであり、導電性バックプレートおよび導電性フィルムに低電圧が供給されることにより、膜が押されて音声を発生することが記載されている。
【０００６】
この種の静電型スピーカの課題の１つは、十分な膜の変位を得るということである。特許文献４は、貫通開口を有する導電性の第１の層と、第１の層上にわたる可撓性を有する絶縁性の第２の層と、第２の層上にわたって配置された可撓性を有する導電性の第３の層とを備える静電型トランスデューサを開示している。第１の層と第２の層との間または第２の層と第３の層との間に空間が設けられている。第１の層と第２の層との間の空間により、第２の層および第３の層の移動の自由度を大きくすることが可能であり、第２の層および第３の層の変位を大きくすることが可能である。第２の層と第３の層との間の空間が音響性能を向上させることも見いだされた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７０９５８６４号明細書
【特許文献２】国際公開第２００７／０７７４３８号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０３０４２１２号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１２／１５６７５３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この種類の静電型トランスデューサの音響性能をさらに向上させることが依然として必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の態様から見ると、本発明は、
貫通開口のアレイを有する導電性のバックプレーン部材と、
バックプレーン部材上にわたって配置されたスペーサ部材であって、このスペーサ部材を貫通する孔のアレイを有し、孔がそれぞれ最小横方向寸法の２倍未満の最大横方向寸法を有する、スペーサ部材と、
スペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜と、を備える、静電型トランスデューサであって、
使用時に、バックプレーン部材と膜との間に静電引力を発生させる電位を印加することにより、スペーサ部材の前記孔にまたがる膜の部分を前記バックプレーン部材の方に移動させるように構成されている、静電型トランスデューサを提供する。
【００１０】
したがって、当業者であれば、スペーサ部材に設けられた孔が膜と協働して、「ドラムスキン（ｄｒｕｍｓｋｉｎ）」効果を生み出す領域のアレイを提供していることが分かかるであろう。孔の寸法が全面にわたって同様である場合に、最適性能が実現されることが分かっている。最大横方向寸法と最小横方向寸法との間の比率は、１．５未満、例えば１．２未満とすることができる。
【００１１】
さらに、いくつかの部分がバックプレーン部材の方に移動するときに、静電電位が減少（それゆえ静電力が低減）すると、膜に生じた張力が戻し力を供給する。したがって、本発明は、トランスデューサに「戻しばね（ｒｅｔｕｒｎ  ｓｐｒｉｎｇ）」を有効に導入して、その音響性能を大幅に向上させることにより、従前の同種のトランスデューサを改良する。例えば、このような構成により、使用可能な周波数の範囲を広げ、トランスデューサによって生成される音の全体の品質を向上させることができる。いくつかの実施形態において、２００Ｈｚ〜５ｋＨｚの音圧レベルで６ｄＢの向上が認められていることにより、このことが例証される。
【００１２】
膜は、最初、すなわちゼロ電位が印加されているときは、スペーサ部材と接触しないように構成することができる。このような場合、電位を印加して膜をバックプレーン部材に引きつけることによって、膜をスペーサと接触させることができる。このようにスペーサ部材の孔にまたがる膜の部分は、電位に応じて上述したように移動することが可能である。同様に、膜は、例えば、機械的な予張力によって、結合によって、または電位によってスペーサ部材と接触して保持することができる。例えば、ｄ．ｃ．バイアス電位を印加して、膜をスペーサと接触させて維持する一方で、ｄ．ｃ．信号に加えてａ．ｃ．駆動信号を印加して、孔にまたがる部分の動きを駆動することができる。
【００１３】
上記で概説したように、いわゆるプッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）型のトランスデューサに本発明を適用することも可能であろう。プッシュプル型のトランスデューサでは、膜のいずれか一方の側に２つのバックプレーン部材が設けられ、膜を両方向に移動させる。しかしながら、好適な実施形態では、トランスデューサが、使用時に、バックプレーン部材と膜との間に静電引力のみを発生させる電位を印加するように構成されている。このような構成では、単一のバックプレーン部材のみが必要である。それにもかかわらず、上記で言及した戻し力により、良好な音響性能が実現可能になる。
【００１４】
このような構成は、それ自体で新規性があり、かつ進歩性がある。したがって、第２の態様から見ると、本発明は、
貫通開口のアレイを有する導電性のバックプレーン部材と、
バックプレーン部材上にわたって配置されたスペーサ部材であって、このスペーサ部材を貫通する孔のアレイを有するスペーサ部材と、
スペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜と、を備える、静電型トランスデューサであって、
使用時に、バックプレーン部材と膜との間に静電引力のみを発生させる電位を印加することにより、スペーサ部材の前記孔にまたがる膜の部分を前記バックプレーン部材の方に移動させるように構成されている、静電型トランスデューサを提供する。
【００１５】
任意の適切な形状が孔に用いられ得るが、好適な実施形態では、上記理由により、孔はそれぞれ最小横方向寸法の２倍未満の最大横方向寸法を有する。
そうでないことが明示的に提示されている場合を除き、以下で説明する特徴は、本発明の第１の態様または本発明の第２の態様のいずれかに適用することができる。
【００１６】
スペーサ部材の孔のサイズ、形状、間隔およびパターンが、膜に導入される張力の強度に影響を及ぼす場合があり、同様に、張力が生じる膜の領域に影響を及ぼす場合がある。したがって、孔のサイズ、形状、間隔およびパターンを最適化して、所望の量の張力を発生させるか、または膜で発生した張力を最大化することができる。いくつかの実施形態では、孔が、円形、六角形、正方形、および卵形からなる群から選択される形状を有する。しかしながら、他の形状も可能である。
【００１７】
スペーサ部材の孔は、任意の適切なサイズとすることができる。しかしながら、いくつかの実施形態では、孔は、１ｍｍ〜５０ｍｍ、例えば１０ｍｍ〜４０ｍｍ、例えば２０ｍｍ〜３０ｍｍ、例えば約２５ｍｍの最大横方向寸法を有する。いくつかの実施形態では、スペーサ部材の孔は、バックプレーン部材の開口よりも大きい。孔は、バックプレーン部材の開口の最大横方向寸法の２倍〜５０倍、例えば１０倍〜４０倍、例えば２０倍〜３０倍、例えばおよそ２５倍の最大横方向寸法を有することができる。
【００１８】
スペーサ部材の孔の間の間隔は、任意の適切な寸法であってもよい。しかしながら、膜のみによって、すなわち主に膜がスペーサ部材の孔全体にわたって自由に振動することができる箇所で音が生じるため、孔の間の間隔は、孔のサイズよりもはるかに小さいことが好ましい。しかしながら、間隔は、スペーサ部材が膜に対して果たす機能に悪影響を及ぼす程度にまで小さくしたり、またはスペーサ部材の反作用力の圧力により膜がダメージを受ける程度にまで小さくしたりしてはならない。したがって、好適な実施形態では、スペーサ部材の孔の間の間隔は、１ｍｍ〜５ｍｍ、例えば２ｍｍ〜４ｍｍ、例えば約３ｍｍである。
【００１９】
いくつかの実施形態では、スペーサ部材のすべての孔は、同じサイズおよび形状を有する。しかしながら、これは必須ではない。スペーサ部材の孔は、様々なサイズおよび様々な形状を有することが可能である。例えば、スペーサ部材は、一部の孔が２０ｍｍの円形で、一部の孔が３０ｍｍの円形である、孔のアレイを有することも可能であろう。別の例として、スペーサ部材は、一部の孔が六角形であり、一部の孔が正方形であることも可能であろう。孔のサイズ、間隔、形状および／またはパターンは、スペーサ部材の表面にわたって変わっていてもよい。例えば、スペーサ部材の中心に向かって大きい孔を設け、端縁に向かって小さい孔を設けてもよい。別の例として、スペーサ部材は、スペーサ部材の一部分に六角形の孔の六角形のアレイを設け、スペーサ部材の別の一部分に正方形の孔の正方形のアレイを設けることも可能であろう。
【００２０】
孔は、任意の適切なパターンまたは配列に配置することができる。しかしながら、上述したように、状況によっては、スペーサ部材の孔全体にわたって振動することが可能な膜の面積を最大にするために、孔の間の間隔が大きすぎないことが好ましい。したがって、いくつかの実施形態では、孔は六方最密アレイに配置されている。いくつかの他の実施形態では、孔は正方格子状配列に配置されている。孔は、孔の間の間隔を最小にするのに適切な形状、すなわち実質的にモザイク状の（ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｎｇ）形状を与えられてもよい。例えば、アレイが六方最密アレイである場合、孔は六角形状（すなわちハチの巣状配列）であってもよい。孔が正方格子状配列に配置される場合、孔は正方形状であってもよい。しかしながら、これは必ずしも当てはまらない。例えば、孔は、正方格子状配列または六方最密配列に配置された円状とすることも可能であろう。他の格子状配列が可能であり、いくつかの実施形態では、孔がランダムに配置されている。
【００２１】
前述した膜の張力に関連した利点があり得るため、膜の張力を最適化するように、トランスデューサの構造を最適化することが望ましい。このようにトランスデューサの性能に影響を及ぼし得る要因は、トランスデューサの製造段階で導入される膜の任意の張力である。例えば、バックプレーン、スペーサおよび膜を組み立てる際に、（例えば、本明細書で以下にさらに説明するように、各部材の端縁で、または各部材の表面にわたって）それらをともに結合して、膜に予張力を導入することができる。
【００２２】
膜の振動強度を最大化することが特に望ましい場合がある。なぜなら、これにより印加された静電電位に対する音響応答を最大にし得るからである。しかしながら、膜があまりにも大きく変位することがあれば、膜は、バックプレーン部材に接触する場合がある。スペーサ部材が存在することにより、膜が膜の表面全体にわたってバックプレーン部材に接触するのを防ぐため、膜がスペーサ部材の孔の中心に対応する小さい領域でバックプレーン部材に触れるのであれば、トランスデューサは依然として機能することになる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、膜とバックプレーン部材との間に接触がない。したがって、いくつかの実施形態では、トランスデューサの製造時に膜に予張力が与えられることにより、静電電位がそのダイナミックレンジの最大に達するときに、膜の部分の変位がスペーサ部材の厚さよりも小さいか、またはスペーサ部材の厚さと実質的に等しい。
【００２４】
反対に、いくつかの実施形態では、膜がバックプレーンに触れている。膜に予張力が与えられて、電位が印加されている時間の一部またはすべての間に、膜とバックプレーンとの間の接触が可能になり得る。例えば、電位が高い場合にのみ、膜はバックプレーンに触れることができる。あるいは、電位が印加されている間、膜は、バックプレーンと接触したままで、電位の変化に応じて移動することができる。その結果、バックプレーンと接触する面積は、膜の移動につれて変わる。
【００２５】
所望の膜の予張力は、スペーサ部材の厚さにある程度まで依存し得ることが上記から分かるであろう。スペーサ部材は、任意の適切な厚さを有することができる。しかしながら、スペーサ部材の厚さは、１５μｍ〜３ｍｍ、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ、例えば約０．５ｍｍとすることができる。上述したように、バックプレーン、スペーサおよび膜は、それらの端縁で結合することができる。それに加えてまたはその代わりに、これらの部材は、部分的にまたはそれらの表面全体にわたってともに結合することができる。例えば、部材は、部材にわたって間隔を置いて配置された結合線で結合することができる。別の例として、膜は、スペーサ部材のいくつかの孔の間の複数の離散点（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｐｏｉｎｔｓ）でスペーサ部材に結合することができる。バックプレーンとスペーサ部材との間で結合してもよく、スペーサ部材と膜との間で結合してもよく、またはバックプレーンとスペーサ部材との間およびスペーサ部材と膜との間の両方で結合してもよい。部材間の結合は、無視できる厚さとすることが可能であり、または部材同士を分離するさらなるスペーサの役割を果たすことも可能である。
【００２６】
バックプレーン、スペーサおよび膜はそれぞれ実質的に平坦なシートを備えることができる。
導電性のバックプレーン部材は、任意の適切な材料または材料の組み合わせで作ることができる。導電性のバックプレーン部材は、剛性とすることができるが、半剛性または可撓性であってもよい。例えば、バックプレーン部材は、ポリマーシートであって、その上に金属被覆（例えば気相成長）によって適用された導電性の層を有するポリマーシートを備える複合層とすることができる。導電性の層は、アルミニウムを含むことができる。あるいは、バックプレーン部材は、金属シートを備えることができる。いくつかの実施形態では、金属シートがアルミニウムである。バックプレーン部材は、任意の適切な厚さ、例えば０．２ｍｍ〜５ｍｍの厚さ、例えば約１ｍｍの厚さを有することができる。
【００２７】
バックプレーン部材の開口は、円形とすることができる。開口は、０．５ｍｍ〜２ｍｍ、例えば約１ｍｍの（バックプレーン部材の正中面と平行な）最大横方向寸法を有することができる。開口間の間隔は０．５ｍｍ〜５ｍｍ、例えば約１ｍｍとすることができる。開口間隔に言及するときに、本明細書で使用する「間隔」という用語は、例えば、隣接した開口の中心間の距離ではなく、隣接した開口の最も近い端縁間の距離（すなわち開口間の材料の厚さ）という意味を有する。
【００２８】
スペーサ部材は、任意の適切な材料または材料の組み合わせで作ることができるが、ポリマー、例えばマイラー（Ｍｙｌａｒ）（登録商標）から作ることが好ましい。スペーサ部材は、剛性、半剛性、または可撓性とすることができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、スペーサ部材は、電気絶縁性である。しかしながら、本出願人は、スペーサ部材が導電性である可能性も想定しており、例えば、電位が印加される絶縁性の基材上に重ねられた導電性の層を有することにより、膜がスペーサ部材の導電性の層に引きつけられる。これは、（バックプレーン膜に対する接近度と比較して、スペーサ部材上の導電性の層に対する膜の接近度が大きいため）さらに大きい引力が供給されるという利点をもたらすことができる。したがって、膜をスペーサ部材と接触させるために必要な電位が小さくてよい。導電性の層は、開口の壁の上方に延在してもよい。これは、導電性の層に対する膜の引力が、孔にまたがる膜の部分の移動に寄与し得るという利点をもたらし得る。
【００３０】
可撓性を有する導電性の膜は、任意の適切な材料または材料の組み合わせで作ることができる。膜は、すべて導電性の材料から作ることができ、または一部分のみを導電性の材料で作ることができる。例えば、膜は、電気絶縁性の層上に重ねられた導電性の層を備えることができる。膜は、金属被覆されたポリマーシートから作ることが好ましい。例えば、膜は、マイラー（登録商標）ポリマーシートであって、その上に金属被覆によって堆積されたアルミニウムの層を有するマイラー（登録商標）ポリマーシートから作ることができる。膜は厚さ４μｍ〜０．５ｍｍ、例えば厚さ６μｍ〜０．１ｍｍ、例えば厚さ約１０μｍとすることができる。
【００３１】
それぞれの部材の厚さは一定であってもよく、またはトランスデューサにわたって変わってもよい。
孔は、それぞれ最大横方向寸法が最小横方向寸法の２倍未満であってもよい。バックプレーン部材は、導電性とすることができる。スペーサ部材は、電気絶縁性とすることができる。使用時に、トランスデューサが、導電性の層と膜との間に静電引力のみを発生させる電位を印加するように構成されていることが好ましい。
【００３２】
次に、添付図面を参照して、例としてのみ、本発明の特定の好適な実施形態を説明する。
【発明の効果】
【００３３】
以上、本発明によれば、改良された静電型スピーカが提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１つの実施形態によるトランスデューサの概略断面図であり、孔が貫通したスペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜の、ゼロ電位がトランスデューサに印加されているときの位置を示している。
【図２】図１のトランスデューサのスペーサ部材の平面図であり、スペーサ部材を貫通する孔を示している。
【図３】図１のトランスデューサの概略断面図であり、ゼロ以外の電位がトランスデューサに印加されているときの膜の位置を示している。
【図４】本発明の別の実施形態によるトランスデューサの概略断面図であり、導電性の層がスペーサ部材上に重ねられている。
【図５】図４のトランスデューサの概略断面図であり、ゼロ以外の電位がトランスデューサに印加されているときの膜の位置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、厚さ１ｍｍのバックプレーン部材１０２を備えるトランスデューサ１００を示す。バックプレーン部材１０２は、アルミニウムシートから作られているが、他の材料または材料の組み合わせを用いることも可能であろう。バックプレーン部材上にわたって配置されているのは、絶縁性のスペーサ部材１０４である。スペーサ部材１０４は、厚さが０．３ｍｍで、ポリマーマイラー（登録商標）から作られている。
【００３６】
スペーサ部材１０４上にわたって配置されているのは、複合膜１０６である。膜１０６は、厚さ１０μｍのポリマーシートを備え、その上にアルミニウム層１１０が金属被覆によって堆積されている。本実施形態では、アルミニウム層が、ポリマーシート１０８の、スペーサ部材１０４から離れる方向に向いた表面上に設けられている。しかしながら、他の実施形態では、膜は、ポリマー層の、スペーサ部材の方を向いている側に導電性の層を備えていてもよく、または２つのポリマーシートの間に導電性の層を挟むことも可能であろう。いくつかの実施形態では、複合膜の代わりに、単一の可撓性を有する導電性の膜が存在している場合もある。
【００３７】
バックプレーン部材１０２には、貫通開口１１２のアレイが設けられている。開口１１２は、直径が３ｍｍで、開口間の間隔が２ｍｍの円形である。貫通開口１１２は、規則的な正方格子状配列に配置されている。
【００３８】
スペーサ部材１０４には、貫通孔１１４のアレイが設けられている。図２に示されるように、貫通孔１１４は六角形状をしており、六方最密配列、すなわち、ハチの巣状配列に配置されている。それらは、（矢印Ａによって示されるような頂点間の）最大横方向寸法が２２ｍｍであり、（端縁間の）最小横方向寸法が１９ｍｍである。孔１１４間の間隔が孔間壁１１６を画定する。孔間壁１１６は、（矢印Ｂによって示されるような）厚さが３ｍｍである。
【００３９】
使用時に、様々な静電電位が、バックプレーン部材１０２、および膜１０６の導電性のアルミニウム層１１０に印加される。これは、図３に示されている。電位は、ＡＣ駆動信号（＋／−２００Ｖ）に加えられたＤＣ電位（２５０Ｖ）で構成され、ＡＣ駆動信号は所望の音に対応している。このため、電位は、所望の音の波形に応じて５０Ｖ〜４５０Ｖで変えることができる。電位により、バックプレーン部材１０２と膜１０６との間に、電位の強さによって左右される静電引力が発生する。膜１０６は、この力の結果、その周囲の空気を移動させながら、バックプレーン部材１０２の方に変位される部分１１８を有する。これにより、電気信号に対する音響応答が発生する。
【００４０】
バックプレーン部材１０２に接近するために、部分１１８が変形するにつれて、孔１１４にまたがる膜の部分１１８に張力が生じる。この張力により、部分１１８を付勢してその平衡位置の方に戻す付勢力が加えられる。その結果、電位が減少すると、張力に起因する付勢力により戻しばね効果がもたらされ、膜１０６の部分１１８をその平衡位置の方に戻すことにより、トランスデューサの音響性能を向上させる。
【００４１】
本実施形態では、部材１０２、１０４、１０６の間は結合されていない。しかしながら、他の実施形態では、部材１０２、１０４、１０６が接触している場合、それらを部分的に、またはその表面全体にわたってともに結合することも可能であろう。例えば、孔間壁１１６の上面に接触するいくつかの箇所で膜１０６を結合することも可能であろう。同様に、孔間壁１１６の底面に接触するいくつかの箇所で、またはすべての箇所でバックプレーン部材１０２をスペーサ部材１０４に結合することも可能であろう。
【００４２】
図４は、図１の実施形態の特徴に対応する特徴、すなわち、バックプレーン部材４０２と、バックプレーン部材４０２上にわたって配置されたスペーサ部材４０４と、複合膜４０６とを有するトランスデューサ４００を示す。しかしながら、本実施形態では、それに加えて、導電性の金属層４２０が、スペーサ部材４０４全体にわたって被覆されている。本実施形態では、金属層４２０は実際には、バックプレーン部材４０２上にわたって続いており、その場合、バックプレーン部材が導電性である必要はない。スペーサ部材４０４の基材は、０．３ｍｍの厚さで、ポリマーマイラー（登録商標）から作られている。導電性の層４２０が、スペーサ部材４０４およびバックプレーン部材４０２の金属被覆によって生成され、その結果、導電性の層４２０が、スペーサ部材４０４およびバックプレーン部材４０２の露出した上面、ならびにスペーサ部材４０４の孔の壁を覆っている。導電性の層は、部分的にバックプレーン部材４０２の開口の壁の下方へも延在する。他の実施形態では、別個の金属層をスペーサ部材およびバックプレーン部材に被覆することも可能であり、または金属層をスペーサ部材のみに被覆することも可能であろう。膜４０６は、厚さ１０μｍのポリマーシートを備え、その上にアルミニウム層１１０が金属被覆によって堆積されている。
【００４３】
使用時に、様々な静電電位が、導電性の層４２０および膜４０６の導電性のアルミニウム層４１０に印加される。これは、図５に示されている。電位は、ＡＣ駆動信号（＋／−２００Ｖ）に加えられたＤＣ電位（２５０Ｖ）で構成され、ＡＣ駆動信号は所望の音に対応している。このため、電位は、所望の音の波形に応じて５０Ｖ〜４５０Ｖで変えることができる。電位により、導電性の層４２０と膜４０６との間に、電位の強さによって左右される静電引力が発生する。膜４０６は、この力の結果、その周囲の空気を移動させながら、導電性の層４２０の方に、したがって、バックプレーン部材４０２の方に変位される部分４１８を有する。これにより、電気信号に対する音響応答が発生する。
【００４４】
導電性の層４２０に（したがってバックプレーン部材４０２に）接近するために、部分４１８が変形し、孔４１４にまたがる膜の部分４１８に張力が生じる。前の実施形態におけるように、この張力により、部分４１８を付勢してその平衡位置の方に戻す付勢力が加えられる。その結果、電位が減少すると、張力に起因する付勢力により戻しばね効果がもたらされ、膜４０６の部分４１８をその平衡位置の方に戻すことにより、トランスデューサの音響性能を向上させる。
【００４５】
２つの可能な実施形態のみが説明されていること、および本発明の範囲内で多くの変更形態および改良形態が可能であることが、当業者であれば分かるであろう。例えば、部材はそれぞれ、厚さが異なっていてもよく、または代替の材料から作られてもよい。孔は、様々な形状、サイズ、間隔またはパターンを有することも可能であり、および開口は、様々な形状、サイズ、間隔またはパターンを有することができる。
【００４６】
以下に、上記実施形態から把握できる技術思想を付記として記載する。
［付記１］
貫通開口のアレイを有する導電性のバックプレーン部材と、
前記バックプレーン部材上にわたって配置されたスペーサ部材であって、前記スペーサ部材を貫通する孔のアレイを有し、前記孔がそれぞれ最小横方向寸法の２倍未満の最大横方向寸法を有し、かつ前記孔のサイズが前記スペーサ部材の表面にわたって変わる、スペーサ部材と、
前記スペーサ部材上にわたって配置された可撓性を有する導電性の膜と
を備える、静電型スピーカであって、
前記膜に予張力を導入するように、前記バックプレーン部材、前記スペーサ部材および前記膜がともに結合されており、かつ
前記スピーカは、使用時に、前記バックプレーン部材と前記膜との間に静電引力を発生させる電位を印加することにより、前記スペーサ部材の前記孔にまたがる前記膜の部分を前記バックプレーン部材の方に移動させるように構成されている、静電型スピーカ。
【００４７】
［付記２］
前記最大横方向寸法と前記最小横方向寸法との間の比率が１．５未満、好ましくは１．２未満である、付記１に記載の静電型スピーカ。
【００４８】
［付記３］
前記膜が、ゼロ電位が印加されているときに前記スペーサ部材と接触しないように構成されている、付記１または付記２に記載の静電型スピーカ。
【００４９】
［付記４］
前記膜が、前記スペーサ部材と接触して保持される、付記１または付記２に記載の静電型スピーカ。
【００５０】
［付記５］
前記膜が、機械的な予張力、結合、および電位のうちの少なくとも１つによって、前記スペーサ部材と接触して保持される、付記４に記載の静電型スピーカ。
【００５１】
［付記６］
前記スピーカは、使用時に、前記バックプレーン部材と前記膜との間に静電引力のみを発生させる電位を印加するように構成されている、付記１〜５のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５２】
［付記７］
前記孔が、円形、六角形、正方形、および卵形からなる群から選択される形状を有する、付記１〜６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５３】
［付記８］
前記孔が、１ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜４０ｍｍ、より好ましくは２０ｍｍ〜３０ｍｍの最大横方向寸法を有する、付記１〜７のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５４】
［付記９］
前記孔が、前記バックプレーン部材の前記開口の最大横方向寸法の２倍〜５０倍、好ましくは１０倍〜４０倍、より好ましくは２０倍〜３０倍の最大横方向寸法を有する、付記１〜８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５５】
［付記１０］
前記スペーサ部材の前記孔の間の間隔が、１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍ、より好ましくは約３ｍｍである、付記１〜９のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５６】
［付記１１］
前記スペーサ部材のすべての孔が、同じ形状を有する、付記１〜１０のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５７】
［付記１２］
前記孔のアレイのいくつかの孔が、前記孔のアレイの他の孔とは異なる形状を有する、付記１〜１０のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５８】
［付記１３］
前記孔の間隔、形状およびパターンのうちの少なくとも一つが、前記スペーサ部材の表面にわたって変わる、付記１〜１２のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００５９】
［付記１４］
前記孔が六方最密アレイに配置されている、付記１〜１３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６０】
［付記１５］
前記孔が正方格子状配列に配置されている、付記１〜１３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６１】
［付記１６］
前記孔が実質的にモザイク状の形状を有する、付記１〜１５のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６２】
［付記１７］
前記膜に予張力が与えられ、その結果、静電電位がそのダイナミックレンジの最大に達するときに、前記膜の前記部分の変位が前記スペーサ部材の厚さよりも小さいか、または前記スペーサ部材の厚さと実質的に等しい、付記１〜１６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６３】
［付記１８］
前記膜に予張力が与えられて、電位が印加されている時間の一部またはすべての間に、前記膜と前記バックプレーン部材との間の接触が可能になる、付記１〜１６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６４】
［付記１９］
前記スペーサ部材の厚さが、１５μｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍである、付記１〜１８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６５】
［付記２０］
結合が、前記バックプレーン部材と前記スペーサ部材との間、前記スペーサ部材と前記膜との間、または前記バックプレーン部材と前記スペーサ部材との間および前記スペーサ部材と前記膜との間の両方で行われる、付記１〜１９のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６６】
［付記２１］
前記バックプレーン部材、前記スペーサ部材および前記膜がそれぞれ実質的に平坦なシートを備える、付記１〜２０のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６７】
［付記２２］
前記バックプレーン部材が、ポリマーシートであって、その上に金属被覆によって適用された導電性の層を有するポリマーシートを備える複合層である、付記１〜２１のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６８】
［付記２３］
バックプレーン部材が０．２ｍｍ〜５ｍｍの厚さである、付記１〜２２のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００６９】
［付記２４］
前記開口が０．５ｍｍ〜２ｍｍの最大横方向寸法を有する、付記１〜２３のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７０】
［付記２５］
前記開口間の間隔が０．５ｍｍ〜５ｍｍである、付記１〜２４のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７１】
［付記２６］
前記スペーサ部材がポリマーから作られている、付記１〜２５のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７２】
［付記２７］
前記スペーサ部材が、絶縁性の基材上に重ねられた導電性の層を備える、付記１〜２６のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７３】
［付記２８］
前記可撓性を有する導電性の膜が、電気絶縁性の層上に重ねられた導電性の層を備える、付記１〜２７のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７４】
［付記２９］
前記膜が厚さ４μｍ〜０．５ｍｍ、好ましくは厚さ６μｍ〜０．１ｍｍである、付記１〜２８のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【００７５】
［付記３０］
各部材の厚さが前記スピーカにわたって変わる、付記１〜２９のいずれか一項に記載の静電型スピーカ。
【図１】
2020039179.tif 000003
【図２】
2020039179.tif 000004
【図３】
2020039179.tif 000005
【図４】
2020039179.tif 000006
【図５】
2020039179.tif 000007