次世代高音質スピーカーのカギは、超薄板ガラス振動板にあり

2024.11.27(2025.04.10更新)
次世代高音質スピーカーのカギは、超薄板ガラスDinorexUTG製振動板にあり
超薄板ガラス振動板を使ったスピーカーの試作品
超薄板ガラス振動板を使ったスピーカーの試作品

振動板(ダイヤフラム)とは

普段私たちが何気なく使っている、スピーカー。音は空気の振動で伝わることをご存じでしょうか?
スピーカーの内部には、電気信号を振動に変えるコイルと、その振動で空気を震わせて音を生み出す「振動板(ダイヤフラム)」が組み込まれています。振動板の素材には紙、樹脂、金属が使われていますが、「ガラスを使う」という選択に注目が集まっています。

“世界初”の超薄板ガラス製振動板

[写真2]が特殊ガラスのリーディングカンパニー日本電気硝子(NEG)と、台湾のガラス振動板メーカー「GAIT」社とのコラボレーションによって開発された超薄板ガラス振動板。NEGの特殊ガラスのひとつである超薄板ガラスDinorex UTG®[写真1]をGAITの高い技術力で加工し生み出された新製品です。超薄板ガラスを用いることで、外観の美しさに加え、音響性能が向上します。

[写真1]NEGの超薄板ガラスDinorex UTG®
Dinorex UTG{{sup}}®{{/sup}}を3D成形すると写真のような超薄板ガラス振動板になる
→[写真2]Dinorex UTG®を3D成形すると写真のような超薄板ガラス振動板になる

この「一見ガラスの器のように見える」超薄板ガラス振動板に、どのような秘密があるのでしょうか。
NEG×GAITによる新製品完成までの経緯や今後の展望について、NEGでGAITを担当されているディスプレイ営業部の萬(まん)さんに、お話を伺いました。

音の立ち上がりが早く、再現性の高い音を表現

NEG萬「振動板が“超薄板ガラス”になることで高級感が増す、内部から光を透過できるようになるなど外観の美しさを追求できます。さらに音の立ち上がりが早く、再現性の高い音を表現できるという特長があります。NEGとGAITでは、既に小型イヤホンから大型スピーカーまで多種多様な振動板の試作品を市場に提供しています」

NEG萬「大小さまざまなサイズの超薄板ガラス振動板の試作品を実際に使用してもらいご意見を頂戴しています。他の材質の振動板に比べて音がとても綺麗でクリアであり、高級なイヤホンやスピーカーと同等の音質との評価を多くいただいています」

ディスプレイ営業部 萬さん
ディスプレイ営業部 萬さん

なぜ、超薄板ガラス振動板は綺麗でクリアな音が出るのでしょうか?その理由は超薄板ガラスの持つ「硬質で、音の残響が少ない」といった物理的特性にあります。

NEG萬 「紙や樹脂などの素材と比べて硬いため、振動板をレスポンスよく振動させ※1広い再生周波数帯域で音を正確に再現できます。金属は、硬さはあっても振動が収束しづらく、"残響"が長くなるため音が曇りますが、超薄板ガラスは残響時間が短い(※2 内部損失が高い)ため、後から出てくる音と共振せずクリアな音を出すことができます

加えて超薄板ガラスには、紙や樹脂と違い、温度や湿度などの環境変化に強く、経年劣化しにくいというメリットもあります。

※1 超薄板ガラスは剛性(曲げに対する抵抗)が高く、振動板として使用した場合、より広い周波数範囲でピストン運動(正確な往復運動)が可能。

※2 内部損失が高い素材は、振動が吸収され減衰する速度が速くなるため、後から出た音と共振せずクリアな音になり、より忠実に音を再生することができます。

振動板を金属のように重い材質で作ると、振動により多くのエネルギーと時間が必要になります。その結果、音の立ち上がりが遅くなる、再生できる周波数帯域が制限されるなど、高品質な音響を実現するための妨げになります。

NEGの超薄板ガラスを用いることで振動板の軽量化が実現、高音質に求められる硬さと音響特性の良さとの"いいとこ取り"が可能になりました。一般的には0.1mmでも「薄い」と言われる振動板を、0.025mm(25μm)という極限の薄さにまで進化させたのは、NEGの超薄板ガラス製造技術とGAITの加工技術によるものです。両社の技術が合わさり、相乗効果を発揮することで、音の立ち上がりが速く、シャープでクリア、原音に忠実で自然な音を再現できるガラス振動板が完成しました。

スピーカー振動板 素材別特徴比較

スピーカー振動板 周波数特性・内部損失・耐久性比較
スピーカー振動板 周波数特性・内部損失・耐久性比較
スピーカー振動板 素材別 音の伝達速度比較
Material Beryllium (Be) DinorexUTG(Glass) Aluminium Titanium (Ti) Paper Polypropylene
Transmission velocity (M/S) 12,500 5,800 5,400 5,200 3,200 1,100
Relative Ratio (Paper=1.0) 3.90 1.81 1.69 1.63 1.00 0.34

スピーカーの再生の基本特性の音のスピード感、音のキレはこの要素で決まる。上の測定値からはチタンやアルミよりも速く、紙のコーンの1.8倍という数値。

スピーカー振動板 素材の損失係数(DF)比較
Material Beryllium (Be) DinorexUTG(Glass) Aluminium Titanium (Ti) Paper Polypropylene
Damping Factor (η) 0.005 0.015 0.002 0.002 0.040 0.080
Relative Ratio (Aluminium=1.0) 2.50 7.50 1.0 1.0 20.0 40.0

損失係数(DF=ダンピングファクター)は、音が立ち上がってから消えるまでの比率を示したもの。数値が高いほど余計な音の響き(余韻)が少ない。DFは金属系よりはるかに高い。

スピーカー振動板 素材別の重量比較
Material Beryllium (Be) DinorexUTG(Glass) Aluminium Titanium (Ti) Paper Polypropylene
Relative Density (Paper=1.0) 1.85 2.4 2.7 4.5 1.0 0.92

材質が軽量なほど音の応答性、反応性は高くなる。表は紙のコーンの平均値を1として比較したもの。アルミやチタンよりも軽量。

世界のオーディオ・スピーカー市場に参入し、イヤホンスピーカー、スマートフォンスピーカー、ノートパソコンスピーカー、HiFiスピーカー、車用スピーカーを手掛けているGAITと、最先端のディスプレイや電子デバイス分野などに精密・高品位な特殊ガラス製品を開発・供給してきたNEG。両社が共創することによって、超薄板ガラス振動板のさらなる進化が期待できます。

さまざまな形状に加工された超薄板ガラス振動板
さまざまな形状に加工された超薄板ガラス振動板

なぜGAITはNEGを選んだのか?

この背景には、2023年4月の台湾での展示会での出会いがありました。NEGとGAITは同じ会場に出展しており、この偶然の機会から両社の交流が始まることになりました。

NEG萬「GAIT社から『ぜひ一度、NEGの超薄板ガラスを使ってみたい』と引き合いをいただきました。当時、NEGはスピーカー振動板ビジネスには関わっておらず、音響関連については全く知見のない分野でしたが、『NEGが持つ、紙よりも薄いガラスを成形できる技術を、新しい用途や様々なジャンルで活用できないか?』と可能性を模索しており、GAIT社に化学強化専用※3超薄板ガラスDinorex UTG®のサンプルを送ったことが、その後、同社との戦略的パートナーシップへと発展することにつながりました」

※3 強化ガラスは特殊な化学処理を行ってガラス表面を強化したガラスです。一般的なガラスに比べると、5倍以上の強度を持っています。化学処理を行うと、ナトリウムイオン(Na+)を含んだガラスを、カリウムイオン(K+)を含む硝酸カリウム溶液に浸すことで、ガラスの表層部にあるNa+が、溶液中のより径の大きなK+と置き換わります(これを「イオン交換」と呼びます)。その結果、外部の衝撃や力により、ガラス表面の割れ目(クラック)を広げようとする力(引っ張り応力)がかかっても、逆方向に表面を圧縮しようとする力が発生することで、力が相殺されるためクラックが進行しにくくなり、その結果割れにくくなります。
詳しくは、Dinorex UTG®の製品ページをご覧ください。

直径3mm(半径1.5mm)以下まで曲がるDinorex UTG ®
直径3mm(半径1.5mm)以下まで曲がるDinorex UTG®

卓越したGAITの超薄板ガラス3D加工技術力

GAITが持つガラス加工技術は、世界に比類のないもの。その強みは、薄さ0.4mmから0.025mm(25μm)という、非常に薄いガラスを高い平坦性(表面の凹凸や反り、うねりなどが少ない状態)を保ったまま3D加工できることにあります。GAITを何度も訪ね、その現場を目の当たりにしてきた萬さんに、GAITの技術力がどのように優れているかを伺いました。

NEG萬「まず、GAIT社がガラスに関して高い知見を有するところが大きなポイントです。その上で、3D加工の設備を使いこなす技術を持っているところに競争優位性があると言えるでしょう。通常、薄いガラスを加工すると、板厚の均一性が保てない、形が綺麗に仕上がらない、シワができるといった問題が起こりがちです。薄いので加工中に割れやすいというリスクもあります。それらの要素を総合的に制御しながら、平坦性に優れた3D加工ができるメーカーはなかなかありません」

NEGの高品質な超薄板ガラスと丁寧な品質管理

GAITがNEGの超薄板ガラスを選ぶカギとなったのは、

  • 超薄板ガラス振動板に欠かせない優れた平坦性、均一性
  • 高い品質管理の下での安定した製品供給と充実した顧客サポート

などにあったと萬さんは語ります。

優れた平坦性、均一性を有するDinorex UTG ®
優れた平坦性、均一性を有するDinorex UTG®

NEG萬「評価されたのは、NEGの超薄板ガラスが平坦性、均一性に優れているという点です。これはとても重要な要素で、平坦性に欠けるガラスだと、成形した後も凸凹が残ってしまいます。NEGではどのような板厚のガラスでも極めて平坦でスムーズな表面を実現していて、その点が評価されました

もう一つの「高い品質管理」については?

NEG萬「ガラスは割れやすく、取り扱いが難しい素材です。例えば、DinorexUTG®のような強化ガラスといえどガラス表面への衝撃には強靭でも、端面(ガラスの切断面)への衝撃には弱いという性質があります。そこで、NEGでは、製造工程における端面処理(割れの原因となるガラス切断面を滑らかな状態に処理すること)を丁寧に行い、高品質のガラスを安定して供給できる体制を整えています

どのような板厚であっても高品質なガラスを提供する、NEGの高い製造技術と品質管理が高く評価されたわけです。

グローバル市場を狙う日台企業の戦略的パートナーシップ

左:GAIT創設者兼会長 David Chou氏  右:日本電気硝子(NEG)取締役常務執行役員 森井守氏
左:GAIT創設者兼会長 David Chou氏  右:日本電気硝子(NEG)取締役常務執行役員 森井守氏

両社の出会いから1年を経た2024年4月。超薄板ガラス振動板ビジネスに将来的な可能性を見出したNEGはGAITへの出資を決定し、戦略的パートナーシップを締結しました。

調査機関(GMI)によると、世界のオーディオ市場のうちスピーカーの振動板は270億米ドルと予測されています。NEGがオーディオスピーカー市場に挑むのは初の試みとなります。さらには、GAITが持つガラスの3D加工技術とNEGの超薄板ガラス技術の組み合わせによって、予期せぬ新たな用途や分野の開拓も今後大いに期待されるところですね。

なお、NEGでは、Dinorex UTG®を使ったコラボレーションに可能性を感じる企業様からのご連絡をお待ちしております。本製品に関するお問い合わせは下記までご連絡ください。

《本記事に関するお問い合わせ》
総務部 広報担当 電話:077-537-1702(ダイヤルイン)
《製品に関するお問い合わせ》
下記フォームよりお願いいたします。

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