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
振動板（ダイヤフラム）とは
普段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。
世界で初めて、超薄板ガラスを用いて開発された振動板
[写真2]は、日本電気硝子（NEG）の超薄板ガラス「Dinorex UTG®[写真1]」を、台湾のGAITが3D加工した振動板です。しなやかで軽く、振動しやすいため、音のニュアンスを緻密に再現できる新素材として、オーディオ業界で注目されています。
この「ガラスの器のような」振動板には、どんな音の秘密が隠されているのでしょうか。NEGとGAITがどのようにこの素材を完成させたのか、開発の裏側を紹介します。
音の立ち上がりが早く、繊細な再現力
NEG萬「振動板が超薄板ガラスになることで、透過性のある美しい外観に加えて、音の立ち上がりが非常に速くなります。レスポンスに優れ、繊細な音のニュアンスまで忠実に再現できるのが最大の特長です。すでに小型イヤホンから大型スピーカーまで、さまざまな試作品を市場に提供しています。ユーザーからは「音がとてもクリアで高級感がある」「従来素材にない音質」と高評価を受けており、素材としての可能性が広がっています。」
超薄板ガラス振動板の特長
・剛性が高く、振動板としての応答性が優れている
・内部損失※2 が高いため、不要な残響を抑え、音の濁りが少ない
・軽量かつしなやかで、繊細な音を正確に再現できる
・化学強化により高い耐久性を持つ
・温度・湿度などの環境変化に強く、経年劣化しにくい
一般的な金属素材は、硬さはあるものの振動が収束しにくく、残響が長引いて音が曇りがちです。これに対し、超薄板ガラスは内部損失※2が高く残響が短いため、音が重なっても濁りにくく、クリアな再生が可能です。
NEG萬 「超薄板ガラスは紙や樹脂よりも硬いため、反応が速く※1、広い周波数帯域で音を正確に再現できます。金属は硬い反面、振動が収束しづらく残響が長くなり、音が曇ります。これに対し、超薄板ガラスは内部損失※2が高く残響が短いため、音が重なっても濁りにくく、クリアな再生が可能です。」
※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。
スピーカー振動板 素材別特徴比較
| 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 |
音のスピード感やキレといった再生の基本性能は、この伝達速度によって決まります。表の数値からは、Dinorex UTG®がチタンやアルミより速く、紙のコーンの約1.8倍であることがわかります。
| 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。
| 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 |
軽量な素材ほど音の反応が速くなります。この表では紙を1.0として比較しており、超薄板ガラスはアルミやチタンよりも軽量です。
GAITとNEGの協業のきっかけ
きっかけは、2023年4月に台湾で開催された展示会でした。両社が同じ会場に出展していたことから交流が始まりました。
NEG萬「GAIT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。
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「GAITはガラスに関する高度な知見と、3D加工設備を自在に扱う技術力を備えており、それが競争優位の源となっています。一般的に、薄いガラスは加工時に板厚が不均一になったり、成形後の形状が崩れたり、シワが生じるなどの問題が起こりやすいものです。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、
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超薄板ガラス振動板に欠かせない優れた平坦性、均一性
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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。
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」
NEGの製造技術と品質管理により、どの板厚でも高品質なガラスを安定供給できる点が高く評価されました。
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
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。
