JP2023159534A - 振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子から得られる振動の増強が図られる振動デバイスを提供する。【解決手段】振動デバイス１Ａは、第１面２Ａ及び当該第１面２Ａと反対側の第２面Ｂとを有する振動板２と、振動板２に設けられた圧電素子３とを備えている。第１面２Ａには、圧電素子３の外縁から離間し且つ振動板２のよりも内側の領域に溝部１１が設けられている。溝部１１は、振動板２の平面視において、圧電素子３を挟んで対となる部分を含むように配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、振動デバイスに関する。

従来の振動デバイスとして、例えば特許文献１に記載の透明スピーカがある。この従来の透明スピーカは、ユニモルフ型又はバイモルフ型の振動板構造を有する振動デバイスである。この透明スピーカは、表面側に設けられた透明電極のリード部を裏面側の透明電極と絶縁して裏面側に配置した透明圧電磁器を有している。振動板は、透明圧電磁器の裏面側に設けられている。振動板には、導電性透明樹脂又は透明電極材によって構成された一対のリード線が設けられている。リード線は、表裏の各電極と電気的に接続されている。

特開平４－７０１００号公報

上述のような振動デバイスでは、圧電素子が配置される振動板の振動が振動デバイスとしての出力となる。したがって、振動デバイスの性能向上には、圧電素子が配置される振動板において、圧電素子から得られる振動の増強が重要な要素となる。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、圧電素子から得られる振動の増強が図られる振動デバイスを提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る振動デバイスは、第１面及び当該第１面と反対側の第２面とを有する振動板と、振動板に設けられた圧電素子と、を備え、第１面には、圧電素子の外縁から離間し且つ振動板の外縁よりも内側の領域に溝部が設けられ、溝部は、振動板の平面視において、圧電素子を挟んで対となる部分を含むように配置されている。

この振動デバイスでは、振動板において、圧電素子を挟んで対となる部分を含むように溝部が配置されている。このような溝部により、振動板の曲がり易さが向上し、圧電素子の振動に追従した振動板の振動を促進できる。溝部が圧電素子の外縁から離間していることで、圧電素子の周囲に振動板の肉部が連続するため、振動板の全体に対する圧電素子の振動の伝達効率を高めることができる。したがって、この振動デバイスでは、圧電素子から得られる振動の増強が図られる。

溝部は、振動板の平面視において、圧電素子を囲むように配置されていてもよい。この場合、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子から得られる振動の一層の増強が図られる。

圧電素子は、振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、圧電素子の長辺と溝部との間の間隔は、溝部と振動板の外縁との間の間隔よりも大きくなっていてもよい。この場合、振動板において、溝部よりも外縁側にフリーな振動部分を十分な面積で形成できる。したがって、圧電素子から得られる振動のバランスの最適化が図られる。

圧電素子は、振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、圧電素子の短辺と溝部との間の間隔は、溝部と振動板の外縁との間の間隔よりも小さくなっていてもよい。この場合、圧電素子の短辺と溝部とを近接させることで、振動板の振動効率の向上が図られる。

溝部は、振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部を有していてもよい。このような角溝部の形成により、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を担保できる。

角溝部の曲率半径は、振動板の角部の曲率半径よりも大きくなっていてもよい。この場合、圧電素子の振動に対する角溝部近傍への応力集中を緩和できる。

角溝部は、圧電素子の外縁側から振動板の外縁側に向かって配列された複数のラインを有していてもよい。角溝部を複数のラインで構成することで、振動板の曲がり易さが更に向上し、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を一層担保できる。

角溝部の複数のラインの曲率半径は、振動板の外縁側に位置するラインほど大きくなっていてもよい。これにより、角溝部を複数のラインで構成する場合に、圧電素子の振動に対する角溝部近傍への応力集中を一層効果的に緩和できる。

角溝部の複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっていてもよい。この構成によれば、複数のライン間の一部にライン間隔よりも幅広の振動領域が形成される。これにより、圧電素子から得られる振動のバランスの最適化が図られる。

溝部は、振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部を有していてもよい。このような辺溝部の形成により、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を担保できる。

辺溝部は、圧電素子の外縁側から振動板の外縁側に向かって並ぶ複数のラインを有していてもよい。辺溝部を複数のラインで構成することで、振動板の曲がり易さが更に向上し、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を一層担保できる。

辺溝部の複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっていてもよい。この構成によれば、複数のライン間の一部にライン間隔よりも幅広の振動領域が形成される。これにより、圧電素子から得られる振動のバランスの最適化が図られる。

溝部は、第１面から第２面に至る貫通溝となっていてもよい。この場合、溝部の深さが担保され、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子から得られる振動の一層の増強が図られる。

圧電素子は、振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、貫通溝は、当該貫通溝の延在方向において、圧電素子の一辺当たり少なくとも２箇所に分離部を有していてもよい。この場合、圧電素子の振動に対する分離部近傍への応力集中を緩和できる。

溝部は、第１面から第２面に至る貫通溝となっていると共に、振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部と、振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部と、を有し、角溝部と辺溝部との間に分離部を有していてもよい。この場合、圧電素子の振動に対する分離部近傍への応力集中を緩和できる。

溝部は、第１面に設けられた有底溝となっていてもよい。このような構成においても、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子から得られる振動の一層の増強が図られる。

有底溝は、振動板の平面視において、圧電素子の全ての縁部を囲うように連続して設けられていてもよい。これにより、振動板の曲がり易さが十分に確保され、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子から得られる振動の十分な増強が図られる。

有底溝は、第１面側に設けられた第１溝と、第２面側に設けられた第２溝とを有し、第１溝と第２溝とは、振動板の平面視において、同一の位置に設けられていてもよい。この場合、第１溝及び第２溝の双方を形成することで、振動板の曲がり易さが十分に確保され、圧電素子の振動に対する振動板の振動の追従性を更に高めることができる。また、第１溝の位置と第２溝の位置とを揃えることで、第１面側の振動と第２面側の振動とが干渉によって減衰することを回避できる。

本開示によれば、圧電素子から得られる振動の増強が図られる。

本開示の第１実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。 図１の振動デバイスを振動板の第２面側から見た模式的な平面図である。 （ａ）は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。（ｂ）は、（ａ）における領域Ａの拡大図である。 第１実施形態に係る振動デバイスの溝部の要部を拡大して示す模式的な平面図である。 本開示の第２実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。 本開示の第３実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。 本開示の第４実施形態に係る振動デバイスを示す模式的な断面図である。 溝部が有底溝である場合の溝部の平面パターンの変形例を示す模式的な平面図である。 本開示の第５実施形態に係る振動デバイスを示す模式的な断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る振動デバイスの好適な実施形態について詳細に説明する。
［第１実施形態］

図１は、本開示の第１実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。図２は、図１の振動デバイスを振動板の第２面側から見た模式的な平面図である。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。

図１～図３に示す振動デバイス１Ａは、例えばスピーカ、ブザーなどの音響デバイスとして用いられるデバイスである。第１実施形態に係る振動デバイス１Ａは、図１～図３に示すように、振動板２と、圧電素子３と、配線部材４とを備えて構成されている。

振動板２は、例えば金属材料からなる板状の部材である。振動板２を構成する金属材料としては、例えばＮｉ－Ｆｅ合金、Ｎｉ、黄銅、ステンレス鋼などが挙げられる。振動板２は、平面視において矩形状（ここでは正方形状）をなし、互いに対向する第１辺２ａ，２ａと、互いに対向する第２辺２ｂ，２ｂとを有している。

振動板２は、第１面２Ａと、第１面２Ａと反対側の第２面２Ｂとを有している。第１面２Ａは、圧電素子３が配置される面である。第１面２Ａは、平坦面となっている。第２面Ｂは、振動デバイス１Ａが取り付けられる外部装置（不図示）への取付面である。第２面Ｂの周縁には、外部装置への取り付けに用いられる脚部５が設けられている（図２及び図３参照）。脚部５では、振動板２が他の部分より肉厚になっている。本実施形態では、脚部５は、第２面Ｂ側において、第１辺２ａ，２ａ及び第２辺２ｂ，２ｂに沿って延在し、全体として矩形の枠状をなしている。

圧電素子３は、圧電素体及び一対の外部電極を備えている。図１の例では、圧電素子３は、厚さ方向に扁平な直方体形状をなしている。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている形状、角部及び稜線部が丸められている形状も含まれ得る。圧電素子３は、振動板２の平面視において、長辺３ａ，３ａ及び短辺３ｂ，３ｂを有する矩形状をなしている。圧電素子３は、接着材或いは両面テープなどを用いて振動板２の第１面２Ａの中央部分に固定されている。振動板２に固定された状態において、圧電素子３の長辺３ａ，３ａは、振動板２の第１辺２ａに沿って延在し、圧電素子３の短辺３ｂ，３ｂは、振動板２の第２辺２ｂに沿って延在している。

圧電素体は、複数の圧電体層の積層体によって構成されている。各圧電体層は、圧電セラミックなどの圧電材料によって形成されている。圧電セラミック材料としては、例えばＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などが挙げられる。

各圧電体層は、例えば上述した圧電セラミックを含むセラミックグリーンシートの焼結体によって構成されている。実際の圧電素体では、各圧電体層は、各圧電体層の間の境界が認識できない程度に一体化されている。圧電素体内には、複数の内部電極（不図示）が配置されている。各内部電極は、導電性材料によって形成されている。導電性材料としては、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ａｇ－Ｐｄ合金などが挙げられる。

配線部材４は、圧電素子３と外部装置とを電気的に接続する部材である。配線部材４は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。配線部材４の一端は、圧電素子３の一対の外部電極のそれぞれに電気的に接続されている。配線部材４の一端と圧電素子３の外部電極との接続には、例えば異方導電性接着材を用いることができる。配線部材４の他端（不図示）は、例えば振動板２の一方の第１辺２ａ側に引き出され、外部装置に電気的に接続されている。

次に、上述した振動板２の構成について更に詳細に説明する。

図１に示すように、振動デバイス１Ａでは、振動板２の第１面２Ａにおいて溝部１１が設けられている。溝部１１は、圧電素子３の外縁から離間し且つ振動板２の外縁よりも内側の領域に設けられている。また、溝部１１は、振動板２の平面視において、圧電素子３を挟んで対となる部分を含むように配置されている。溝部１１の形成には、例えばレーザ加工を用いることができる。

溝部１１は、振動板２の角部に対応する湾曲形状の角溝部１２と、振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部１３とによって構成されている。図１の例では、角溝部１２は、振動板２の４つの角部２ｃのそれぞれに対応して４箇所に配置されている。辺溝部１３は、振動板２の第１辺２ａ，２ａ及び第２辺２ｂ，２ｂのそれぞれに対応して４箇所に配置されている。したがって、溝部１１は、振動板２の平面視において、全体として環状をなし、圧電素子３を囲むように配置されている。

角溝部１２は、圧電素子３の外縁側から振動板２の外縁側に向かって配列された複数（ここでは３本）のライン１２Ａ～１２Ｃを有している。辺溝部１３は、圧電素子３の外縁側から振動板２の外縁側に向かって配列された複数（ここでは３本）のライン１３Ａ～１３Ｃを有している。本実施形態では、図１に示すように、角溝部１２におけるライン１２Ａ～ライン１２Ｃのそれぞれの端位置Ｐは、ライン１２Ａ～１２Ｃの配列方向に対して互いに揃った状態となっている。同様に、辺溝部１３におけるライン１３Ａ～ライン１３Ｃのそれぞれの端位置Ｐは、ライン１３Ａ～１３Ｃの配列方向に対して互いに揃った状態となっている。

図４に示すように、角溝部１２において、ライン１２Ａ～１２Ｃの幅Ｘａ～Ｘｃは、互いに等しくなっている。ライン１２Ａとライン１２Ｂとの間隔Ｆ１及びライン１２Ｂとライン１２Ｃとの間隔Ｆ２は、互いに等しく、且つライン１２Ａ～１２Ｃの幅Ｘａ～Ｘｃよりも小さくなっている。同様に、辺溝部１３において、ライン１３Ａ～１３Ｃの幅Ｙａ～Ｙｃは、互いに等しくなっている。ライン１３Ａとライン１３Ｂとの間隔Ｆ３及びライン１３Ｂとライン１３Ｃとの間隔Ｆ４は、互いに等しく、且つライン１３Ａ～１３Ｃの幅Ｙａ～Ｙｃよりも小さくなっている。

本実施形態では、ライン１２Ａ～１２Ｃの幅Ｘａ～Ｘｃとライン１３Ａ～１３Ｃの幅Ｙａ～Ｙｃとは、互いに等しくなっている。また、ライン１２Ａとライン１２Ｂとの間隔Ｆ１、ライン１２Ｂとライン１２Ｃとの間隔Ｆ２、ライン１３Ａとライン１３Ｂとの間隔Ｆ３、及びライン１３Ｂとライン１３Ｃとの間隔Ｆ４は、互いに等しくなっている。

図１に示すように、圧電素子３の長辺３ａと溝部１１との間の間隔Ｔ１は、溝部１１と振動板２の外縁との間の間隔Ｔ２よりも大きくなっている。本実施形態では、圧電素子３の長辺３ａと振動板２の第１辺２ａとの間に辺溝部１３のライン１３Ａ～１３Ｃが配列されている。このため、間隔Ｔ１は、圧電素子３の長辺３ａと辺溝部１３のライン１３Ａとの間の距離で規定され、間隔Ｔ２は、辺溝部１３のライン１３Ｃと振動板２の第１辺２ａとの間の距離で規定される。間隔Ｔ１と間隔Ｔ２との比は、特に制限は無いが、例えば３：１～５：１の範囲で設定される。

図１に示すように、圧電素子３の短辺３ｂと溝部１１との間の間隔Ｔ３は、溝部１１と振動板２の外縁との間の間隔Ｔ４よりも小さくなっている。本実施形態では、圧電素子３の短辺３ｂと振動板２の第２辺２ｂとの間に辺溝部１３のライン１３Ａ～１３Ｃが配列されている。このため、間隔Ｔ３は、圧電素子３の短辺３ｂと辺溝部１３のライン１３Ａとの間の距離で規定され、間隔Ｔ４は、辺溝部１３のライン１３Ｃと振動板２の第２辺２ｂとの間の距離で規定される。間隔Ｔ３と間隔Ｔ４との比は、特に制限は無いが、例えば１：３～１：５の範囲で設定される。

角溝部１２の曲率半径は、図４に示すように、振動板２の角部２ｃの曲率半径よりも大きくなっている。本実施形態では、角溝部１２のライン１２Ａ～１２Ｃの曲率半径は、振動板２の外縁側に位置するラインほど大きくなっている。すなわち、ライン１２Ｂの曲率半径Ｒｂは、ライン１２Ａの曲率半径Ｒａよりも大きくなっており、ライン１２Ｃの曲率半径Ｒｃは、ライン１２Ｂの曲率半径Ｒｂよりも大きくなっている。本実施形態では、振動板２の角部２ｃは、直角に形成されており、ライン１２Ａ～ライン１２Ｃのいずれも振動板２の角部２ｃに対して緩やかに湾曲した状態となっている。

本実施形態では、図３に示すように、溝部１１は、第１面２Ａから第２面２Ｂに至る貫通溝Ｇ１となっている。溝部１１が貫通溝Ｇ１であるため、振動板２の第２面２Ｂには、第１面２Ａの溝パターンと同一の溝パターンが形成されている（図２参照。）貫通溝Ｇ１の深さＤ１は、振動板２の厚さ（脚部５を除いた厚さ）Ｄ２と一致する。貫通溝Ｇ１の深さＤ１は、圧電素子３の厚さＤ３よりも小さくなっていてもよい。貫通溝Ｇ１の深さＤ１は、圧電素子３の厚さＤ３の２０％以上であってもよく、５０％以上であってもよい。貫通溝Ｇ１の深さＤ１は、圧電素子３の厚さＤ３の８０％以下であってもよく、５０％以下であってもよい。

溝部１１を貫通溝Ｇ１とする場合、圧電素子３を囲む溝部１１が環状に繋がっていると、溝部１１よりも外側の振動板２が欠落することとなる。このため、貫通溝Ｇ１は、溝部１１の延在方向において、圧電素子３の一辺当たり少なくとも２箇所に分離部Ｍを有している。本実施形態では、図４等に示すように、それぞれの角溝部１２と辺溝部１３との間に分離部Ｍが設けられている。

分離部Ｍでは、貫通溝Ｇ１の延在方向に貫通溝Ｇ１が途切れている。分離部Ｍでは、角溝部１２のライン１２Ａ～１２Ｃ及び辺溝部１３のライン１３Ａ～１３Ｃを横断するように振動板２が連続した状態となっている。溝部１１の延在方向に対する分離部Ｍの幅は、特に制限は無いが、例えばライン１２Ａ～１２Ｃの幅Ｘａ～Ｘｃ及びライン１３Ａ～１３Ｃの幅Ｙａ～Ｙｃと等しくなっていてもよい。

以上説明したように、振動デバイス１Ａでは、振動板２において、圧電素子３を挟んで対となる部分を含むように溝部１１が配置されている。このような溝部１１により、振動板２の曲がり易さが向上し、圧電素子３の振動に追従した振動板２の振動を促進できる。溝部１１が圧電素子３の外縁から離間していることで、圧電素子３の周囲に振動板２の肉部が連続するため、振動板２の全体に対する圧電素子３の振動の伝達効率を高めることができる。したがって、振動デバイス１Ａでは、圧電素子３から得られる振動の増強が図られる。

振動デバイス１Ａでは、振動板２の平面視において、溝部１１が圧電素子３を囲むように配置されている。これにより、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子３から得られる振動の一層の増強が図られる。

振動デバイス１Ａでは、圧電素子３の長辺３ａと溝部１１との間の間隔Ｔ１が溝部１１と振動板２の外縁との間の間隔Ｔ２よりも大きくなっている。このような構成によれば、振動板２において、溝部１１よりも外縁側にフリーな振動部分を十分な面積で形成できる。したがって、圧電素子３から得られる振動のバランスの最適化が図られる。

振動デバイス１Ａでは、圧電素子３の短辺３ｂと溝部１１との間の間隔Ｔ３が溝部１１と振動板２の外縁との間の間隔Ｔ４よりも小さくなっている。このような構成によれば、圧電素子３の短辺３ｂと溝部１１とを近接させることで、振動板２の振動効率の向上が図られる。

振動デバイス１Ａでは、溝部１１が振動板２の角部２ｃに対応する湾曲形状の角溝部１２を有している。このような角溝部１２の形成により、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を担保できる。また、角溝部１２の曲率半径が振動板２の角部２ｃの曲率半径よりも大きくなっている。これにより、圧電素子３の振動に対する角溝部１２近傍への応力集中を緩和できる。

振動デバイス１Ａでは、角溝部１２が圧電素子３の外縁側から振動板２の外縁側に向かって配列された複数のライン１２Ａ～１２Ｃを有している。角溝部１２を複数のライン１２Ａ～１２Ｃで構成することで、振動板２の曲がり易さが更に向上し、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を一層担保できる。また、角溝部１２の複数のライン１２Ａ～１２Ｃの曲率半径は、振動板２の外縁側に位置するラインほど大きくなっている。これにより、角溝部１２を複数のライン１２Ａ～１２Ｃで構成する場合に、圧電素子３の振動に対する角溝部１２近傍への応力集中を一層効果的に緩和できる。

振動デバイス１Ａでは、溝部１１が振動板２の辺部に対応する直線状の辺溝部１３を有している。このような辺溝部１３の形成により、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を担保できる。また、辺溝部１３は、圧電素子３の外縁側から振動板２の外縁側に向かって並ぶ複数のライン１３Ａ～１３Ｃを有している。辺溝部１３を複数のライン１３Ａ～１３Ｃで構成することで、振動板２の曲がり易さが更に向上し、圧電素子３の振動に対する振動板の振動の追従性を一層担保できる。

振動デバイス１Ａでは、溝部１１が第１面２Ａから第２面２Ｂに至る貫通溝Ｇ１となっている。これにより、溝部１１の深さが担保され、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を高めることができる。したがって、圧電素子３から得られる振動の一層の増強が図られる。

振動デバイス１Ａでは、貫通溝Ｇ１は、当該貫通溝Ｇ１の延在方向において、圧電素子３の一辺当たり少なくとも２箇所に分離部Ｍを有している。具体的には、本実施形態では、それぞれの角溝部１２と辺溝部１３との間に分離部Ｍが設けられている。このような分離部Ｍの配置により、圧電素子３の振動に対する分離部Ｍ近傍への応力集中を緩和できる。
［第２実施形態］

図５は、本開示の第２実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。同図に示すように、第２実施形態に係る振動デバイス１Ｂは、溝部１１の平面パターンが第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様の構成となっている。

具体的には、振動デバイス１Ｂでは、辺溝部１３の複数のライン１３Ａ～１３Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１３Ａ～１３Ｃの配列方向に対して互い違いになっている点で、辺溝部１３の複数のライン１３Ａ～１３Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１３Ａ～１３Ｃの配列方向に対して揃っている振動デバイス１Ａと相違している。

圧電素子３の一方の長辺３ａ側の辺溝部１３１では、ライン１３Ａ及びライン１３Ｃの端位置Ｐが振動板２の一方の第２辺２ｂ側に偏在し、ライン１３Ｂの端位置Ｐが振動板２の他方の第２辺２ｂ側に偏在している。圧電素子３の他方の長辺３ａ側の辺溝部１３２では、ライン１３Ａ及びライン１３Ｃの端位置Ｐが振動板２の他方の第２辺２ｂ側に偏在し、ライン１３Ｂの端位置Ｐが振動板の一方の第２辺２ｂ側に偏在している。

圧電素子３の一方の短辺３ｂ側の辺溝部１３３では、ライン１３Ａ及びライン１３Ｃの端位置Ｐが振動板２の一方の第１辺２ａ側に偏在し、ライン１３Ｂの端位置Ｐが振動板２の他方の第１辺２ａ側に偏在している。圧電素子３の他方の短辺３ｂ側の辺溝部１３４では、ライン１３Ａ及びライン１３Ｃの端位置Ｐが振動板２の他方の第１辺２ａ側に偏在し、ライン１３Ｂの端位置Ｐが振動板２の一方の第１辺２ａ側に偏在している。

このような振動デバイス１Ｂにおいても、上述した振動デバイス１Ａと同様に、振動板２に設けられた溝部１１によって圧電素子３から得られる振動の増強が図られる。また、振動デバイス１Ｂでは、辺溝部１３の複数のライン１３Ａ～１３Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１３Ａ～１３Ｃの配列方向に対して互い違いになっている。この構成によれば、複数のライン１３Ａ～１３Ｃ間の一部にライン間隔よりも幅広の振動領域が形成される。これにより、圧電素子３から得られる振動のバランスの最適化が図られる。
［第３実施形態］

図６は、本開示の第３実施形態に係る振動デバイスを振動板の第１面側から見た模式的な平面図である。同図に示すように、第３実施形態に係る振動デバイス１Ｃは、溝部１１の平面パターンが第２実施形態と異なっている。他の点は、第２実施形態と同様の構成となっている。

具体的には、振動デバイス１Ｃでは、角溝部１２の複数のライン１２Ａ～１２Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１２Ａ～１２Ｃの配列方向に対して互い違いになっている点で、角溝部１２の複数のライン１２Ａ～１２Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１２Ａ～１２Ｃの配列方向に対して揃っている振動デバイス１Ｂと更に相違している。振動デバイス１Ｃでは、角溝部１２におけるライン１２Ａ～１２Ｃと、辺溝部１３におけるライン１３Ａ～１３Ｃとは、これらのラインの延在方向についても互い違いとなっている。

振動板２の一方の第１辺２ａと一方の第２辺２ｂとがなす角部２ｃに対応する角溝部１２１では、ライン１２Ａ及びライン１２Ｃの端位置Ｐが辺溝部１３４側に偏在し、ライン１２Ｂの端位置Ｐが辺溝部１３１側に偏在している。振動板２の一方の第１辺２ａと他方の第２辺２ｂとがなす角部２ｃに対応する角溝部１２２では、ライン１２Ａ及びライン１２Ｃの端位置Ｐが辺溝部１３１側に偏在し、ライン１２Ｂの端位置Ｐが辺溝部１３３側に偏在している。

振動板２の他方の第１辺２ａと一方の第２辺２ｂとがなす角部２ｃに対応する角溝部１２３では、ライン１２Ａ及びライン１２Ｃの端位置Ｐが辺溝部１３２側に偏在し、ライン１２Ｂの端位置Ｐが辺溝部１３４側に偏在している。振動板２の他方の第１辺２ａと他方の第２辺２ｂとがなす角部２ｃに対応する角溝部１２４では、ライン１２Ａ及びライン１２Ｃの端位置Ｐが辺溝部１３３側に偏在し、ライン１２Ｂの端位置Ｐが辺溝部１３２側に偏在している。

このような振動デバイス１Ｃにおいても、上述した振動デバイス１Ａ，１Ｂと同様に、振動板２に設けられた溝部１１によって圧電素子３から得られる振動の増強が図られる。また、振動デバイス１Ｃでは、角溝部１２の複数のライン１２Ａ～１２Ｃの端位置Ｐが当該複数のライン１２Ａ～１２Ｃの配列方向に対して互い違いになっている。この構成によれば、複数のライン１２Ａ～１２Ｃ間の一部にライン間隔よりも幅広の振動領域が形成される。これにより、圧電素子３から得られる振動のバランスの一層の最適化が図られる。
［第４実施形態］

図７は、本開示の第４実施形態に係る振動デバイスを示す模式的な断面図である。同図に示すように、第４実施形態に係る振動デバイス１Ｄは、溝部１１の断面パターンが第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様の構成となっている。

振動デバイス１Ｄでは、図７に示すように、溝部１１は、振動板２の第１面２Ａに設けられた有底溝Ｇ２となっている。溝部１１が有底溝Ｇ２である場合、有底溝Ｇ２の深さＤ４は、振動板２の厚さＤ２よりも小さくなる。有底溝Ｇ２の深さＤ４は、振動板２の厚さＤ２の３０％以上であってもよく、５０％以上であってもよい。有底溝Ｇ２の深さＤ４は、振動板２の厚さＤ２の５０％以下であってもよく、７０％以下であってもよい。

有底溝Ｇ２の深さＤ４は、圧電素子３の厚さＤ３よりも小さくなっていてもよい。有底溝Ｇ２の深さＤ４は、圧電素子３の厚さＤ３の３０％以上であってもよく、５０％以上であってもよい。有底溝Ｇ２の深さＤ４は、圧電素子３の厚さＤ３の５０％以下であってもよく、７０％以下であってもよい。

このような振動デバイス１Ｄにおいても、上述した振動デバイス１Ａ～１Ｃと同様に、振動板２に設けられた溝部１１によって圧電素子３から得られる振動の増強が図られる。

振動デバイス１Ｄにおける溝部１１の平面パターンは、第１実施形態と同様のパターンであってもよく、第２実施形態及び第３実施形態と同様のパターンであってもよい。溝部１１を有底溝Ｇ２とする場合、貫通溝Ｇ１とは異なり、圧電素子３を囲む溝部１１が環状に繋がっていても、溝部１１よりも外側の振動板２が欠落することはない。このため、図８に示すように、有底溝Ｇ２は、振動板２の平面視において、圧電素子３の全ての縁部を囲うように連続して設けられていてもよい。

図８の例では、角溝部１２と辺溝部１３との間に分離部Ｍが設けられておらず、全ての角溝部１２と辺溝部１３とが互いに連続した状態となっている。このような構成によれば、溝部１１が長くなる分、振動板２の曲がり易さが十分に確保され、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を更に高めることができる。したがって、圧電素子３から得られる振動の十分な増強が図られる。
［第５実施形態］

図９は、本開示の第５実施形態に係る振動デバイスを示す模式的な断面図である。同図に示すように、第５実施形態に係る振動デバイス１Ｅは、溝部１１の断面パターンが第１実施形態と異なっている。他の点は、第１実施形態と同様の構成となっている。

振動デバイス１Ｅでは、図９に示すように、溝部１１は、振動板２の第１面２Ａに設けられた有底溝Ｇ２となっている。また、有底溝Ｇ２は、第１面２Ａ側に設けられた第１溝Ｇ２ａと、第２面２Ｂ側に設けられた第２溝Ｇ２ｂとによって構成されている。第１溝Ｇ２ａと第２溝Ｇ２ｂとは、振動板２の平面視において、同一の位置に設けられている。すなわち、第１溝Ｇ２ａによる第１面２Ａ側の溝部１１の平面パターンと、第２溝Ｇ２ｂによる第２面２Ｂ側の溝部１１の平面パターンとは、振動板２の厚さ方向の中心面に対して対称となっている。

図９の例では、第１溝Ｇ２ａの深さＤ４ａと第２溝Ｇ２ｂの深さＤ４ｂとは、互いに等しくなっている。第１溝Ｇ２ａの深さＤ４ａと第２溝Ｇ２ｂの深さＤ４ｂとは、互いに異なっていてもよい。この場合、深さＤ４ａ及び深さＤ４ｂのいずれが大きくなっていてもよい。

深さＤ４ａと深さＤ４ｂとの和は、振動板２の厚さＤ２の３０％以上であってもよく、５０％以上であってもよい。深さＤ４ａと深さＤ４ｂとの和は、振動板２の厚さＤ２の５０％以下であってもよく、７０％以下であってもよい。

深さＤ４ａと深さＤ４ｂとの和は、圧電素子３の厚さＤ３よりも小さくなっていてもよい。深さＤ４ａと深さＤ４ｂとの和は、圧電素子３の厚さＤ３の３０％以上であってもよく、５０％以上であってもよい。深さＤ４ａと深さＤ４ｂとの和は、圧電素子３の厚さＤ３の５０％以下であってもよく、７０％以下であってもよい。

このような振動デバイス１Ｅにおいても、上述した振動デバイス１Ａ～１Ｄと同様に、振動板２に設けられた溝部１１によって圧電素子３から得られる振動の増強が図られる。振動デバイス１Ｅでは、第１溝Ｇ２ａ及び第２溝Ｇ２ｂの双方を形成することで、振動板２の曲がり易さが十分に確保され、圧電素子３の振動に対する振動板２の振動の追従性を更に高めることができる。

振動デバイス１Ｅでは、有底溝Ｇ２は、第１面２Ａ側に設けられた第１溝Ｇ２ａと、第２面２Ｂ側に設けられた第２溝とを有している。そして、第１溝Ｇ２ａと第２溝Ｇ２ｂとは、振動板２の平面視において、同一の位置に設けられている。このように、第１溝Ｇ２ａの位置と第２溝Ｇ２ｂの位置とを揃えることで、有底溝Ｇ２を第１溝Ｇ２ａ及び第２溝Ｇ２ｂによって構成する場合であっても、第１面２Ａ側の振動と第２面２Ｂ側の振動とが干渉によって減衰することを回避できる。
［変形例］

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記各実施形態では、振動板２の第１面２Ａ側に圧電素子３が設けられているが、振動板２の第２面２Ｂ側に圧電素子３が設けられていてもよい。また、例えば上記各実施形態では、角溝部１２及び辺溝部１３がいずれも複数のラインで構成されているが、角溝部１２及び辺溝部１３の一方又は双方が単数のラインで構成されていてもよい。溝部１１は、角溝部１２及び辺溝部１３の一方のみによって構成されていてもよい。

角溝部１２は、必ずしも湾曲形状をなしていなくてもよい。角溝部１２は、例えば直角形状をなしていてもよい。辺溝部１３は、必ずしも直線状をなしていなくてもよい。辺溝部１３は、例えば振動板２の外縁側に凸となるような湾曲形状をなしていてもよく、圧電素子３の外縁側に凸となるような湾曲形状をなしていてもよい。

溝部１１は、圧電素子３を挟んで対となる部分を含むように配置されていればよい。溝部１１は、圧電素子３の長辺３ａ，３ａ側のみに配置されていてもよく、短辺３ｂ，３ｂ側のみに配置されていてもよい。溝部１１は、振動板２において一方の対角線上にある角部２ｃ，２ｃのみに対応して配置されていてもよい。

本開示の要旨は、以下の［１］～［１８］のとおりである。
［１］第１面及び当該第１面と反対側の第２面とを有する振動板と、前記振動板に設けられた圧電素子と、を備え、前記第１面には、前記圧電素子の外縁から離間し且つ前記振動板の外縁よりも内側の領域に溝部が設けられ、前記溝部は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子を挟んで対となる部分を含むように配置されている振動デバイス。
［２］前記溝部は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子を囲むように配置されている［１］記載の振動デバイス。
［３］前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、前記圧電素子の長辺と前記溝部との間の間隔は、前記溝部と前記振動板の外縁との間の間隔よりも大きくなっている［１］又は［２］記載の振動デバイス。
［４］前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、前記圧電素子の短辺と前記溝部との間の間隔は、前記溝部と前記振動板の外縁との間の間隔よりも小さくなっている［１］又は［２］記載の振動デバイス。
［５］前記溝部は、前記振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部を有している［１］～［４］のいずれか記載の振動デバイス。
［６］前記角溝部の曲率半径は、前記振動板の角部の曲率半径よりも大きくなっている［５］記載の振動デバイス。
［７］前記角溝部は、前記圧電素子の外縁側から前記振動板の外縁側に向かって配列された複数のラインを有している［５］又は［６］記載の振動デバイス。
［８］前記角溝部の複数のラインの曲率半径は、前記振動板の外縁側に位置するラインほど大きくなっている［７］記載の振動デバイス。
［９］前記複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっている［７］又は［８］記載の振動デバイス。
［１０］前記溝部は、前記振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部を有している［１］～［９］記載の振動デバイス。
［１１］前記辺溝部は、前記圧電素子の外縁側から前記振動板の外縁側に向かって並ぶ複数のラインを有している［１０］記載の振動デバイス。
［１２］前記複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっている［１１］記載の振動デバイス。
［１３］前記溝部は、前記第１面から前記第２面に至る貫通溝となっている［１］～［１２］のいずれか記載の振動デバイス。
［１４］前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、前記貫通溝は、当該貫通溝の延在方向において、前記圧電素子の一辺当たり少なくとも２箇所に分離部を有している［１３］記載の振動デバイス。
［１５］前記溝部は、前記第１面から前記第２面に至る貫通溝となっていると共に、前記振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部と、振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部と、を有し、前記角溝部と前記辺溝部との間に分離部を有している［１］～［１２］のいずれか記載の振動デバイス。
［１６］前記溝部は、前記第１面に設けられた有底溝となっている［１］～［１２］のいずれか記載の振動デバイス。
［１７］前記有底溝は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子の全ての縁部を囲うように連続して設けられている［１６］記載の振動デバイス。
［１８］前記有底溝は、前記第１面側に設けられた第１溝と、前記第２面側に設けられた第２溝とを有し、前記第１溝と前記第２溝とは、前記振動板の平面視において、同一の位置に設けられている［１６］又は［１７］記載の振動デバイス。

１Ａ～１Ｅ…振動デバイス、２…振動板、２Ａ…第１面、２Ｂ…第２面、３…圧電素子、３ａ…長辺、３ｂ…短辺、１１…溝部、１２（１２１～１２４）…角溝部、１２Ａ～１２Ｃ…ライン、１３（１３１～１３４）…辺溝部、１３Ａ～１３Ｃ…ライン、Ｇ１…貫通溝、Ｇ２…有底溝、Ｇ２ａ…第１溝、Ｇ２ｂ…第２溝、Ｍ…分離部、Ｐ…端位置。

Claims (18)

1. 第１面及び当該第１面と反対側の第２面とを有する振動板と、
   前記振動板に設けられた圧電素子と、を備え、
   前記第１面には、前記圧電素子の外縁から離間し且つ前記振動板の外縁よりも内側の領域に溝部が設けられ、
   前記溝部は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子を挟んで対となる部分を含むように配置されている振動デバイス。
2. 前記溝部は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子を囲むように配置されている請求項１記載の振動デバイス。
3. 前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、
   前記圧電素子の長辺と前記溝部との間の間隔は、前記溝部と前記振動板の外縁との間の間隔よりも大きくなっている請求項１又は２記載の振動デバイス。
4. 前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、
   前記圧電素子の短辺と前記溝部との間の間隔は、前記溝部と前記振動板の外縁との間の間隔よりも小さくなっている請求項１又は２記載の振動デバイス。
5. 前記溝部は、前記振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部を有している請求項１記載の振動デバイス。
6. 前記角溝部の曲率半径は、前記振動板の角部の曲率半径よりも大きくなっている請求項５記載の振動デバイス。
7. 前記角溝部は、前記圧電素子の外縁側から前記振動板の外縁側に向かって配列された複数のラインを有している請求項５又は６記載の振動デバイス。
8. 前記角溝部の複数のラインの曲率半径は、前記振動板の外縁側に位置するラインほど大きくなっている請求項７記載の振動デバイス。
9. 前記複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっている請求項７記載の振動デバイス。
10. 前記溝部は、前記振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部を有している請求項１記載の振動デバイス。
11. 前記辺溝部は、前記圧電素子の外縁側から前記振動板の外縁側に向かって並ぶ複数のラインを有している請求項１０記載の振動デバイス。
12. 前記複数のラインの端位置は、当該複数のラインの配列方向に対して互い違いになっている請求項１１記載の振動デバイス。
13. 前記溝部は、前記第１面から前記第２面に至る貫通溝となっている請求項１記載の振動デバイス。
14. 前記圧電素子は、前記振動板の平面視において、長辺及び短辺を有する矩形状をなし、
    前記貫通溝は、当該貫通溝の延在方向において、前記圧電素子の一辺当たり少なくとも２箇所に分離部を有している請求項１３記載の振動デバイス。
15. 前記溝部は、前記第１面から前記第２面に至る貫通溝となっていると共に、前記振動板の角部に対応する湾曲形状の角溝部と、振動板の辺部に対応する直線状の辺溝部と、を有し、
    前記角溝部と前記辺溝部との間に分離部を有している請求項１記載の振動デバイス。
16. 前記溝部は、前記第１面に設けられた有底溝となっている請求項１記載の振動デバイス。
17. 前記有底溝は、前記振動板の平面視において、前記圧電素子の全ての縁部を囲うように連続して設けられている請求項１６記載の振動デバイス。
18. 前記有底溝は、前記第１面側に設けられた第１溝と、前記第２面側に設けられた第２溝とを有し、
    前記第１溝と前記第２溝とは、前記振動板の平面視において、同一の位置に設けられている請求項１６又は１７記載の振動デバイス。

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