JP7354575B2 - 圧電素子、振動デバイス及び電子機器 - Google Patents

Description

本開示は、圧電素子、振動デバイス及び電子機器に関する。

特許文献１には、圧電素子及び振動部材を備えるスピーカが記載されている。

特開平４－７０１００号公報

上述のようなスピーカにより高音域用のスピーカ及び低音域用のスピーカを構成する場合、高音域用スピーカの振動部材及び低音域用スピーカの振動部材を１つにまとめることが考えられる。これにより、高音域用スピーカ及び低音域用スピーカが一体化されるので、小型化を図ることができる。しかしながら、各圧電素子の振動が振動部材で混ざり合い、音質が低下するおそれがある。

本開示は、小型化を図りながら、音質の低下を抑制可能な圧電素子、振動デバイス及び電子機器を提供する。

本開示の一つの態様に係る圧電素子は、互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体を備え、圧電素体は、圧電的に活性な第一活性領域及び第二活性領域と、圧電的に不活性な不活性領域と、を有し、第一主面及び第二主面の対向方向から見て、第一活性領域及び第二活性領域は、不活性領域を介して互いに離間し、第一活性領域の再生周波数帯域は、第二活性領域の再生周波数帯域よりも低い。

この圧電素子は、第一活性領域、第二活性領域、及び不活性領域を有している。第一活性領域の再生周波数帯域は、第二活性領域の再生周波数帯域よりも低い。したがって、第一活性領域によって低音域（低周波域）の音質（音圧）を向上させることができ、第二活性領域によって高音域（高周波域）の音質（音圧）を向上させることができる。このように、１つの圧電素子で高音域及び低音域の両方の音質を向上させることができる。よって、各音域で音質を向上させる圧電素子を２つ用いる場合に比べて、振動デバイスの小型化を図ることができる。しかも、第一活性領域及び第二活性領域は、不活性領域を介して互いに離間している。よって、第一活性領域及び第二活性領域の振動が圧電素体で混ざり合うことが抑制される。また、不活性領域は振動部材の振動を拘束する拘束体として機能する。よって、第一活性領域及び第二活性領域による振動が振動部材で混ざり合うことも抑制される。この結果、振動デバイスにおける音質の低下を抑制することができる。

対向方向から見て、第一活性領域の面積は、第二活性領域の面積よりも大きくてもよい。この場合、第一活性領域の再生周波数帯域が第二活性領域の再生周波数帯域よりも低くなる構成を容易に実現できる。

第一活性領域及び第二活性領域は、互いに同期して、対向方向に沿って互いに同じ方向に屈曲振動してもよい。この場合、第一活性領域及び第二活性領域が振動部材を振動させることにより発生する音が互いにずれ難い。

本開示の一つの態様に係る振動デバイスは、上記圧電素子と、第一主面と接合された第三主面と、第三主面と対向する第四主面と、を有する振動部材と、を備え、振動部材は、対向方向から見て、第一活性領域と重なる第一振動部と、第二活性領域と重なる第二振動部と、を有し、振動部材には、第三主面及び第四主面の少なくともいずれか一方において、第一振動部と第二振動部とを互いに離間させる溝が設けられていてもよい。この場合、振動部材に溝が設けられているので、第一振動部及び第二振動部において、互いの振動が混ざり合うことが更に抑制される。よって、振動デバイスでは、音質の低下を更に抑制することができる。

溝は、第三主面と第四主面とを接続するように振動部材を貫通していてもよい。この場合、第一振動部と第二振動部とが互いに確実に離間するので、第一振動部及び第二振動部において、互いの振動が混ざり合うことが抑制される。よって、音質の低下を更に抑制できる。

上記振動デバイスは、第一主面と第三主面とを互いに接合する接合部材を更に備え、接合部材は、対向方向から見て、第一活性領域と重なる第一接合部と、第二活性領域と重なる第二接合部と、を有し、第一接合部及び第二接合部は互いに離間していてもよい。この場合、第一接合部及び第二接合部が互いに離間しているので、第一活性領域の振動が第二振動部に伝わることが抑制されると共に、第二活性領域の振動が第一振動部に伝わることが抑制される。これにより、振動部材では、第一活性領域及び第二活性領域による振動が混ざり合うことが更に抑制される。よって、音質の低下をより一層抑制することができる。

接合部材は、対向方向から見て、第一接合部と第二接合部との間に配置された第三接合部を更に有し、第一接合部及び第二接合部は、第三接合部よりも硬くてもよい。この場合、第一活性領域及び第二活性領域の振動が、第一接合部及び第二接合部を介して第一振動部及び第二振動部に伝わり易い。

本開示の一つの態様に係る電子機器は、上記圧電素子又は上記振動デバイスを備える。

この電子機器は、上記圧電素子又は上記振動デバイスを備えているので、小型化を図りながら、音質の低下を抑制可能となる。

本開示の一つの態様によれば、小型化を図りながら、音質の低下を抑制可能な圧電素子、振動デバイス及び電子機器が提供される。

実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。 図１の圧電素子を示す分解斜視図である。 図１のIII－III線に沿っての断面図である。 第一変形例に係る振動デバイスを示す斜視図である。 図４の圧電素子を示す分解斜視図である。 第二変形例に係る振動デバイスの一部を拡大して示す断面図である。 第三変形例に係る振動デバイスの一部を拡大して示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、実施形態に係る振動デバイスを示す斜視図である。図１に示されるように、実施形態に係る振動デバイス１００は、圧電素子１と、振動部材５０と、を備えている。振動デバイス１００は、交流電圧を印加することによって圧電素子１を駆動し、圧電素子１で振動部材５０を振動させることによって、音を発生させる。振動デバイス１００は、例えば、スピーカ又はブザーとして用いられる。振動デバイス１００は、例えば、テレビ、スマートフォン等の電子機器に設けられる。

圧電素子１は、圧電素体２と、外部電極１１，１２，１３とを有している。圧電素子１は、本実施形態ではバイモルフ型の圧電素子であるが、ユニモルフ型の圧電素子であってもよい。圧電素子１は、いわゆる積層型圧電素子である。

圧電素体２は、直方体形状を呈している。直方体形状には、例えば、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。圧電素体２は、互いに対向している主面２ａ，２ｂと、互いに対向している側面２ｃ，２ｄと、互いに対向している側面２ｅ，２ｆと、を有している。主面２ａは、振動部材５０と対向し、振動部材５０と接合されている。

以下では、主面２ａ，２ｂの対向方向を方向Ｄ１、側面２ｃ，２ｄの対向方向を方向Ｄ２、側面２ｅ，２ｆの対向方向を方向Ｄ３とする。方向Ｄ１は、主面２ａ，２ｂに交差（ここでは直交）する方向である。方向Ｄ２は、側面２ｃ，２ｄに交差（ここでは直交）する方向である。方向Ｄ３は、側面２ｅ，２ｆに交差（ここでは直交）する方向である。方向Ｄ１、方向Ｄ２及び方向Ｄ３は互いに交差（ここでは直交）している。

主面２ａ，２ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。すなわち、圧電素子１（圧電素体２）は、平面視で、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。長方形状には、例えば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。主面２ａ，２ｂの長辺方向は、方向Ｄ２と一致している。主面２ａ，２ｂの短辺方向は、方向Ｄ３と一致している。圧電素体２の長さ（圧電素体２の方向Ｄ２での長さ）は、例えば、６０ｍｍである。圧電素体２の幅（圧電素体２の方向Ｄ３での長さ）は、例えば、３０ｍｍである。圧電素体２の厚さ（圧電素体２の方向Ｄ３での長さ）は、例えば、０．５ｍｍである。なお、主面２ａ，２ｂの長辺方向が方向Ｄ３と一致し、主面２ａ，２ｂの短辺方向が方向Ｄ２と一致していてもよい。

図２は、図１の圧電素子を示す分解斜視図である。図３は、図１のIII－III線に沿っての断面図である。図２及び図３に示されるように、圧電素体２は、積層された複数（ここでは１０）の圧電体層２０を含んでいる。複数の圧電体層２０の積層方向は、方向Ｄ１と一致している。各圧電体層２０は、例えば、互いに同等の形状を有している。同等には、製造誤差の範囲が含まれている。各圧電体層２０の厚さは、例えば、３０μｍである。

各圧電体層２０は、互いに対向している主面２０ａ，２０ｂを有している。各主面２０ａは、積層方向の一方を向いている。積層方向の一方の端に配置された圧電体層２０の主面２０ａは、主面２ａである。各主面２０ｂは積層方向の他方を向いている。積層方向の他方の端に配置された圧電体層２０の主面２０ｂは、主面２ｂである。

各圧電体層２０は、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層２０は、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料には、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）が用いられる。各圧電体層２０は、例えば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体２では、各圧電体層２０は、各圧電体層２０の間の境界が認識できない程度に一体化されている。

図１に示されるように、各外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂ上に配置されている。外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂの長辺方向の中央よりも側面２ｄ寄りに設けられ、主面２ｂの短辺方向に沿って並んでいる。外部電極１１，１２，１３は、側面２ｅ側から側面２ｆ側に向かって、この順で並んでいる。外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂの短辺方向において互いに離間している。外部電極１１，１２，１３は、方向Ｄ１から見て、主面２ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

各外部電極１１，１２，１３は、方向Ｄ１から見て、例えば、長方形状を呈している。各外部電極１１，１２，１３は、方向Ｄ１から見て、正方形状又は円形状等を呈していてもよい。長方形状及び正方形状には、例えば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。各外部電極１１，１２，１３は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１１，１２，１３は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

外部電極１１，１２，１３は、振動デバイス１００を制御する制御回路（不図示）に接続されている。制御回路は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。この場合、制御回路は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって各種の処理を行う。

制御回路は、圧電素子１を駆動するための駆動信号を外部電極１２，１３に入力する。外部電極１２，１３は、後述の活性領域Ｒ１，Ｒ２を駆動するための駆動信号を制御回路から入力する。外部電極１１は、グラウンド端子である。外部電極１１，１２，１３は、例えば、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）等の配線部材（不図示）によって、制御回路に接続されている。

振動部材５０は、例えば長方形状の板部材である。振動部材５０は、屈曲性を有する。振動部材５０は、例えば樹脂、ガラス、又は金属からなる。振動部材５０は、互いに対向している主面５０ａ，５０ｂを有している。主面５０ａ，５０ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。主面５０ａは、主面２ａと対向し、圧電素子１と接合されている。圧電素子１は、例えば、主面５０ａの中央に配置されている。振動部材５０は、例えば、主面５０ａの長辺方向が主面２ａの長辺方向と一致するように配置されている。主面５０ａ，５０ｂの長辺の長さは、例えば、２００ｍｍである。主面５０ａ，５０ｂの短辺の長さは、例えば、１５０ｍｍである。振動部材５０の厚さは、例えば、１ｍｍである。

図２及び図３に示されるように、圧電素子１は、内部電極３１，３２，３３，３４，３５，４１，４２，４３と、スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、を有している。

各内部電極は、積層方向の他方の端以外に配置された各圧電体層２０の主面２０ｂに配置されている。これらの主面２０ｂにおいて、内部電極３１，３２，３３は、積層方向から見て、外部電極１１，１２，１３と重なるように配置されている。これらの主面２０ｂにおける内部電極３１，３２，３３の配置及び形状は、例えば、主面２ｂにおける外部電極１１，１２，１３の配置及び形状と一致している。内部電極３１，３２，３３は、これらの主面２０ｂの長辺方向の中央よりも側面２ｄ寄りに設けられ、主面２ｂの短辺方向に沿って並んでいる。

これらの主面２０ｂにおいて、内部電極３１，３２，３３の側面２ｃ側には、内部電極３４が配置され、内部電極３１，３２，３３の側面２ｄ側には、内部電極３５が配置されている。内部電極３４，３５は、積層方向から見て、例えば、矩形状を呈している。内部電極３４，３５は、積層方向から見て、例えば、互いに同等の形状を有し、互いに重なっている。内部電極３４，３５の全ての縁（四辺）は、積層方向から見て、例えば、互い重なっている。内部電極３４，３５は、積層方向から見て、例えば、主面２０ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

内部電極３４，３５は、一対の内部電極４１，４２，４３によって、内部電極３１，３２，３３のうち一つの内部電極と接続され、他の内部電極とは離間している。内部電極３４，３５と接続される内部電極は、積層位置によって異なっている。

積層方向の一方の端に配置された圧電体層２０を一層目の圧電体層２０とすると、一対の内部電極４１は、一層目、三層目、五層目、七層目、及び九層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに設けられている。一方の内部電極４１は、内部電極３４と内部電極３１との間に配置され、内部電極３４及び内部電極３１を互いに接続している。他方の内部電極４１は、内部電極３５と内部電極３１との間に配置され、内部電極３５及び内部電極３１を互いに接続している。したがって、一層目、三層目、五層目、七層目、及び九層目の圧電体層２０の各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５は、一対の内部電極４１と、内部電極３１とによって互いに接続されている。

一対の内部電極４２は、二層目及び四層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに設けられている。一方の内部電極４２は、内部電極３４と内部電極３２との間に配置され、内部電極３４及び内部電極３２を互いに接続している。他方の内部電極４２は、内部電極３５と内部電極３２との間に配置され、内部電極３５及び内部電極３２を互いに接続している。したがって、二層目及び四層目の圧電体層２０の各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５は、一対の内部電極４２と、内部電極３２とによって互いに接続されている。

一対の内部電極４３は、六層目及び八層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに設けられている。一方の内部電極４３は、内部電極３４と内部電極３３との間に配置され、内部電極３４及び内部電極３３を互いに接続している。他方の内部電極４３は、内部電極３５と内部電極３３との間に配置され、内部電極３５及び内部電極３３を互いに接続している。したがって、六層目及び八層目の圧電体層２０の各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５は、一対の内部電極４３と、内部電極３３とによって互いに接続されている。

各内部電極は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各内部電極は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、積層方向の一方の端以外に配置された各圧電体層２０において、外部電極１１，１２，１３及び各内部電極３１，３２，３３に対応する位置を貫通するスルーホール（不図示）内に配置されている。スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３により、外部電極１１，１２，１３及び各内部電極３１，３２，３３が互いに電気的に接続されている。

スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、導電性材料を含んでいる。導電性材料は、例えば、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ及びＮｉからなる群より選ばれる１種類以上の金属、または上記金属を１種類以上含む合金からなる。スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の直径は、例えば２０μｍ以上１００μｍ以下である。

図３に示されるように、振動デバイス１００は、接合部材５１を備えている。接合部材５１は、圧電素子１と振動部材５０とを接合している。接合部材５１は、例えば、不織布からなる基材と、基材の両面に配置された粘着層と、を含んでいる。接合部材５１が不織布を含んでいると、接合部材５１が、圧電素子１及び接合部材５１の接合面のうねりや小さな凹凸に追従し易くなり、表面状態の影響を低減できるので、圧電素子１の振動を振動部材５０に効率的に伝えることができる。積層方向から見て、接合部材５１の外縁は、主面２０ａの外縁よりもわずかに内側に配置されている。これにより、接合部材５１の粘着層に異物が付着することが抑制される。接合部材５１は、例えば、エポキシ樹脂又はアクリル系樹脂からなる樹脂層であってもよい。この場合、接合部材５１は、粘着層を有さないので、方向Ｄ１から見て、接合部材５１の外縁は、主面２ａ，２ｂの外縁の外側に位置していてもよい。

続いて、圧電素体２が有する各領域について説明する。図３に示されるように、圧電素体２は、圧電的に活性な活性領域Ｒ１，Ｒ２と、圧電的に不活性な不活性領域Ｒ３と、を有している。活性領域Ｒ１は、一層目の圧電体層２０の主面２０ｂ（図２参照）に配置された内部電極３４（複数の内部電極３４のうち、最も主面２ａ側に配置された内部電極３４）と、九層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３４（複数の内部電極３４のうち、最も主面２ｂ側に配置された内部電極３４）との間の領域である。活性領域Ｒ２は、一層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５（複数の内部電極３５のうち、最も主面２ａ側に配置された内部電極３５）と、九層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５（複数の内部電極３５のうち、最も主面２ｂ側に配置された内部電極３５）との間の領域である。

不活性領域Ｒ３は、圧電素体２のうち、活性領域Ｒ１，Ｒ２以外の領域である。不活性領域Ｒ３は、具体的には、活性領域Ｒ１，Ｒ２と主面２ａ，２ｂとの間に位置する領域と、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１と活性領域Ｒ２との間、活性領域Ｒ１，Ｒ２と側面２ｅ，２ｆとの間、活性領域Ｒ１と側面２ｃとの間、及び、活性領域Ｒ２と側面２ｄとの間に位置する領域を含んでいる。

活性領域Ｒ１，Ｒ２及び不活性領域Ｒ３は、一体的に形成されている。活性領域Ｒ１，Ｒ２は、方向Ｄ１から見て、不活性領域Ｒ３を介して互いに離間している。活性領域Ｒ１の再生周波数帯域は、活性領域Ｒ２の再生周波数帯域よりも低い。ピエゾ方式の発音体における再生周波数帯域は、活性領域Ｒ１，Ｒ２の形状、材料、密度、構造、及び応力等によって変化する。密度は、材料だけでなく、製造方法によっても変化する。

方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１の面積は、活性領域Ｒ２の面積よりも大きい。上述のように、再生周波数帯域を変化させるパラメータは複数存在するが、面積により再生周波数帯域を変化させる場合、面積を異ならせる以外は活性領域Ｒ１，Ｒ２を同じ材料及び同じ製造方法で製造できるため、製造方法が複雑化することが抑制される。ここでは、活性領域Ｒ１，Ｒ２の厚さが同等であるため、活性領域Ｒ１の体積は、活性領域Ｒ２の体積よりも大きい。方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１の最大長さは、活性領域Ｒ２の最大長さよりも長い。本実施形態では、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１，Ｒ２は矩形状であるため、活性領域Ｒ１，Ｒ２の最大長さは、活性領域Ｒ１，Ｒ２の対角線の長さである。

活性領域Ｒ１は、方向Ｄ１に積層された活性領域Ｒ１１及び活性領域Ｒ１２からなる。活性領域Ｒ１１及び活性領域Ｒ１２は、方向Ｄ１に並んで配置されている。活性領域Ｒ１１は、主面２ａ側に配置されている。活性領域Ｒ１２は、主面２ｂ側に配置されている。活性領域Ｒ１１は、具体的には、一層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３４と、五層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３４との間の領域である。活性領域Ｒ１２は、具体的には、五層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３４と、九層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３４との間の領域である。

活性領域Ｒ２は、方向Ｄ１に積層された活性領域Ｒ２１及び活性領域Ｒ２２からなる。活性領域Ｒ２１及び活性領域Ｒ２２は、方向Ｄ１に並んで配置されている。活性領域Ｒ２１は、主面２ａ側に配置されている。活性領域Ｒ２２は、主面２ｂ側に配置されている。活性領域Ｒ２１は、具体的には、一層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５と、五層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５との間の領域である。活性領域Ｒ２２は、具体的には、五層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５と、九層目の圧電体層２０の主面２０ｂに配置された内部電極３５との間の領域である。

活性領域Ｒ１，Ｒ２は、例えば、外部電極１１をグラウンドに接続した状態で、外部電極１２，１３に互いに異なる極性の電圧を印加することにより分極されている。圧電素子１の駆動時には、外部電極１１をグラウンドに接続した状態で、外部電極１２，１３に互いに同じ極性の電圧が印加される。これにより、活性領域Ｒ１１，Ｒ２１の組及び活性領域Ｒ１２，Ｒ２２の組のうち一方の組には、分極方向と同じ向き（順方向）の電圧が印加されて伸長し、他方の組には分極方向と逆向き（逆方向）の電圧が印加されて収縮する。この結果、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、互いに同期して、積層方向に沿って互いに同じ方向に屈曲振動する。

具体的には、例えば、活性領域Ｒ１１，Ｒ２１に順方向の電圧が印加され、活性領域Ｒ１２，Ｒ２２に逆方向の電圧が印加された場合、活性領域Ｒ１１，Ｒ２１が伸長し、活性領域Ｒ１２，Ｒ２２が収縮する。この結果、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、主面２ａを凸状、かつ、主面２ｂを凹状とするように屈曲する。このとき、主面２ａは、活性領域Ｒ１，Ｒ２側の両方において凸状となり、主面２ｂは、活性領域Ｒ１，Ｒ２側の両方において凹状となる。

また、例えば、活性領域Ｒ１１，Ｒ２１に逆方向の電圧が印加され、活性領域Ｒ１２，Ｒ２２に順方向の電圧が印加された場合、活性領域Ｒ１１，Ｒ２１が収縮し、活性領域Ｒ１２，Ｒ２２が伸長する。この結果、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、主面２ａを凹状、かつ、主面２ｂを凸状とするように屈曲する。このとき、主面２ａは、活性領域Ｒ１，Ｒ２側の両方において凹状となり、主面２ｂは、活性領域Ｒ１，Ｒ２側の両方において凸状となる。

振動部材５０は、このように活性領域Ｒ１，Ｒ２の屈曲振動に伴って、屈曲振動し、音を発生させる。振動部材５０は、活性領域Ｒ１の屈曲振動による音、及び、活性領域Ｒ２の屈曲振動による音をそれぞれ発生される。上述のように、活性領域Ｒ１の再生周波数帯域は、活性領域Ｒ２の再生周波数帯域よりも低い。したがって、振動部材５０は、活性領域Ｒ１の振動により低音域の音質が向上された音を発生させると共に、活性領域Ｒ２の振動により高音域の音質が向上された音を発生させる。

以上説明したように、圧電素子１は、活性領域Ｒ１，Ｒ２及び不活性領域Ｒ３を有している。活性領域Ｒ１の再生周波数帯域は、活性領域Ｒ２の再生周波数帯域よりも低い。したがって、活性領域Ｒ１によって低音域の音質を向上させることができ、活性領域Ｒ２によって高音域の音質を向上させることができる。このように、この圧電素子１によれば、高音域及び低音域の両方で音質を向上させることができる。よって、高音域又は低音域で音質を向上させる圧電素子を２つ用いる場合に比べて、振動デバイス１００の小型化を図ることができる。

圧電素子１では、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、不活性領域Ｒ３を介して互いに離間している。よって、活性領域Ｒ１，Ｒ２の振動が圧電素体２で混ざり合うことが抑制される。また、不活性領域Ｒ３は振動部材５０を拘束する拘束体として機能する。よって、活性領域Ｒ１，Ｒ２による振動が振動部材５０で混ざり合うことも抑制される。この結果、振動デバイス１００における音質の低下を抑制することができる。不活性領域Ｒ３には、スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が設けられているので、スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が圧電素体２の他の領域に設けられている場合に比べて、圧電素体２のスペースの有効活用を図ることができる。

圧電素子１では、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１の面積は、活性領域Ｒ２の面積よりも大きい。活性領域Ｒ１の再生周波数帯域が活性領域Ｒ２の再生周波数帯域よりも低くなる構成を容易に実現できる。

特開２０１５－２７１５４号公報に開示された圧電素子は、積層方向から見て、２つの活性領域を有している。この２つの活性領域は、互いに同期して、積層方向に沿って互いに逆方向に屈曲振動する。したがって、この圧電素子では、２つの活性領域が振動部材を振動させることにより発生する音が互いにずれ易い。これに対し、圧電素子１では、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、互いに同期して、積層方向に沿って互いに同じ方向に屈曲振動する。このため、活性領域Ｒ１，Ｒ２が振動部材５０を振動させることにより発生する音が互いにずれ難い。

圧電素子１では、外部電極１１，１２，１３が主面２ｂの中央にまとめて配置されているので、１つの配線部材で外部電極１１，１２，１３と制御回路とを容易に接続することができる。よって、配線部材を圧電素子１に容易に取り付けることができる。

（第一変形例）
図４は、第一変形例に係る振動デバイスを示す斜視図である。図５は、図４の圧電素子を示す分解斜視図である。図４及び図５に示されるように、第一変形例に係る振動デバイス１００Ａは、圧電素子１（図１参照）の代わりに圧電素子１Ａを備える点で、振動デバイス１００（図１参照）と相違している。以下では、圧電素子１Ａについて、圧電素子１との相違点を中心に説明する。

圧電素子１Ａでは、各外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂ及び側面２ｅに連続して設けられている。すなわち、各外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂに設けられた主面電極部と、側面２ｅに設けられた側面電極部と、を有している。各外部電極１１，１２，１３の主面電極部と側面電極部とは、互いに一体的に形成されている。

外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂ及び側面２ｅにおいて、主面２ｂの長辺方向の中央よりも側面２ｄ寄りに配置されている。外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂの長辺方向において互いに離間している。外部電極１１，１２，１３は、主面２ｂの長辺方向に沿って並んでいる。外部電極１１，１２，１３は、側面２ｃ側から側面２ｄ側に向かって、この順で並んでいる。外部電極１１，１２，１３の側面電極部は、側面２ｅの主面２ａ側の縁から主面２ｂ側の縁まで延在し、外部電極１１，１２，１３の主面電極部に接続している。外部電極１１，１２，１３の主面電極部は、主面２ｂの側面２ｅ側の縁部に配置されている。

圧電素子１Ａは、図２に示される内部電極３１，３２，３３と、スルーホール導体Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３とを有していない。圧電素子１Ａは、内部電極３４，３５に加えて、内部電極３６を有している。内部電極３６は、例えば、内部電極３４，３５と同じ導電性材料からなる。

内部電極３６は、積層方向の他方の端以外に配置された各圧電体層２０（つまり、一層目から九層目までの各圧電体層２０）の主面２０ｂにおいて、内部電極３４と内部電極３５との間に設けられ、内部電極３４と内部電極３５とを接続している。内部電極３６は、主面２０ｂの側面２ｅ側に設けられている。内部電極３６は、積層方向から見て、側面２ｅから離間している。

内部電極４１，４２，４３は、方向Ｄ３から見て、外部電極１１，１２，１３と重なるように配置されている。本実施形態では、内部電極４１，４２，４３は、側面２ｅに露出している。内部電極４１は、一層目、三層目、五層目、七層目、及び九層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに一つずつ設けられている。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極４１は、内部電極３４と外部電極１１の側面電極部との間に配置され、内部電極３４及び外部電極１１の側面電極部を互いに接続している。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５，３６は、互いに電気的に接続されているので、内部電極３４，３５，３６はいずれも外部電極１１と電気的に接続されている。

内部電極４２は、二層目及び四層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに一つずつ設けられている。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極４２は、内部電極３６と外部電極１２の側面電極部との間に配置され、内部電極３６及び外部電極１２の側面電極部を互いに接続している。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５，３６は、互いに電気的に接続されているので、内部電極３４，３５，３６はいずれも外部電極１２と電気的に接続されている。

内部電極４３は、六層目及び八層目の圧電体層２０の各主面２０ｂに一つずつ設けられている。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極４３は、内部電極３５と外部電極１３の側面電極部との間に配置され、内部電極３５及び外部電極１３の側面電極部を互いに接続している。これらの各主面２０ｂにおいて、内部電極３４，３５，３６は、互いに電気的に接続されているので、内部電極３４，３５，３６はいずれも外部電極１３と電気的に接続されている。

圧電素子１Ａにおいても、活性領域Ｒ１の再生周波数帯域は、活性領域Ｒ２の再生周波数帯域よりも低い。したがって、圧電素子１Ａによっても、高音域及び低音域の両方で音質を向上させることができる。よって、振動デバイス１００Ａの小型化を図ることができる。しかも、活性領域Ｒ１，Ｒ２は、不活性領域Ｒ３を介して互いに離間している。よって、この圧電素子１Ａによっても、振動デバイス１００Ａにおける音質の低下を抑制することができる。

（第二変形例）
図６は、第二変形例に係る振動デバイスの一部を拡大して示す断面図である。図６に示されるように、第二変形例に係る振動デバイス１００Ｂは、振動部材５０（図３参照）の代わりに振動部材５０Ｂを備えると共に、接合部材５１（図３参照）の代わりに接合部材５１Ｂを備える点で、振動デバイス１００（図３参照）と相違している。以下では、振動部材５０Ｂ及び接合部材５１Ｂについて、振動部材５０及び接合部材５１との相違点を中心に説明する。

振動部材５０Ｂは、振動部Ｖ１，Ｖ２を有している。振動部Ｖ１は、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１と重なっている。振動部Ｖ２は、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ２と重なっている。振動部材５０Ｂには、主面５０ａ，５０ｂの少なくともいずれか一方において、振動部Ｖ１，Ｖ２を互いに離間させる溝５０ｃが設けられている。本実施形態では、主面５０ａに２つの溝５０ｃが設けられている。各溝５０ｃは、主面２ｂの短辺方向に沿って延在し、主面２ｂの短辺方向において主面５０ａの一端から他端まで連続して設けられている。方向Ｄ１から見て、２つの溝５０ｃは、活性領域Ｒ１と活性領域Ｒ２との間に配置され、主面２ｂの長辺方向において互いに離間している。

接合部材５１Ｂは、互いに離間している接合部５１ａ，５１ｂ，５１ｃを有している。接合部５１ａは、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ１と重なっている。接合部５１ｂは、方向Ｄ１から見て、活性領域Ｒ２と重なっている。接合部５１ａ，５１ｂは、方向Ｄ１から見て、溝５０ｃと重なっていない。接合部５１ｃは、方向Ｄ１から見て、接合部５１ａと接合部５１ｂとの間に配置されている。接合部５１ｃは、方向Ｄ１から見て、不活性領域Ｒ３のうち、活性領域Ｒ１と活性領域Ｒ２との間の領域と重なっている。接合部５１ｃは、方向Ｄ１から見て、２つの溝５０ｃの間に配置され、２つの溝５０ｃと重なっていない。

接合部５１ａ，５１ｂは、接合部５１ｃよりも硬い。

振動デバイス１００Ｂは、圧電素子１を備えている。このため、振動デバイス１００Ｂにおいても、小型化を図ることができる。また、音質の低下を抑制することができる。

振動部材５０Ｂは、活性領域Ｒ１と重なる振動部Ｖ１と、活性領域Ｒ２と重なる振動部Ｖ２と、を有している。振動部材５０Ｂには、主面５０ａにおいて、振動部Ｖ１，Ｖ２を互いに離間させる溝５０ｃが設けられている。このように溝５０ｃが存在することにより、振動部Ｖ１，Ｖ２において、互いの振動が混ざり合うことが抑制される。よって、振動デバイス１００Ｂでは、音質の低下を更に抑制することができる。しかも、振動部材５０Ｂには２つの溝５０ｃが設けられているので、１つの溝５０ｃが設けられている場合に比べて、音質の低下を一層抑制することができる。

接合部材５１Ｂは、活性領域Ｒ１と重なる接合部５１ａと、活性領域Ｒ２と重なる接合部５１ｂと、を有している。接合部５１ａ，５１ｂは互いに離間しているので、活性領域Ｒ１の振動が振動部Ｖ２に伝わることが抑制されると共に、活性領域Ｒ２の振動が振動部Ｖ１に伝わることが抑制される。これにより、振動部材５０Ｂでは、活性領域Ｒ１，Ｒ２による振動が混ざり合うことが更に抑制される。よって、振動デバイス１００Ｂでは、音質の低下をより一層抑制することができる。

接合部５１ａ，５１ｂは、接合部５１ｃよりも硬い。硬度が高い方が、振動が伝わり易い。よって、活性領域Ｒ１，Ｒ２の振動が、接合部５１ａ，５１ｂを介して振動部Ｖ１，Ｖ２に伝わり易い。

（第三変形例）
図７は、第三変形例に係る振動デバイスの一部を拡大して示す断面図である。図７に示されるように、第三変形例に係る振動デバイス１００Ｃは、振動部材５０（図３参照）の代わりに振動部材５０Ｃを備えると共に、接合部材５１（図３参照）の代わりに接合部材５１Ｃを備える点で、振動デバイス１００（図３参照）と相違している。接合部材５１Ｃは、接合部材５１Ｂ（図６参照）と同等の構成を有しているため、説明を省略する。振動部材５０Ｃは、溝５０ｃが主面５０ａと主面５０ｂとを接続するように振動部材５０Ｃを貫通している点で振動部材５０Ｂと相違し、その他の点で振動部材５０Ｂと同等の構成を有している。振動デバイス１００Ｃでは、溝５０ｃにより振動部Ｖ１，Ｖ２が互いに確実に離間するので、振動部Ｖ１，Ｖ２で互いの振動が混ざり合うことが更に抑制される。よって、音質の低下を更に抑制できる。振動デバイス１００Ｃは、圧電素子１を備えているので、小型化を図りながら、音質の低下を抑制可能となる。

本発明は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

振動デバイス１００Ｂ，１００Ｃでは、２つの溝５０ｃが設けられているが、１つの溝５０ｃが設けられていてもよいし、３つ以上の溝５０ｃが設けられていてもよい。振動デバイス１００Ｂでは、溝５０ｃは、主面５０ａのみに設けられているが、主面５０ｂに設けられていてもよい。溝５０ｃは、主面５０ａ，５０ｂにそれぞれ設けられていてもよい。この場合、溝５０ｃが主面５０ａのみ又は主面５０ｂのみに設けられている場合に比べて、振動部Ｖ１と振動部Ｖ２とで互いの振動が混ざり合うことが更に抑制される。よって、音質の低下を更に抑制できる。

振動デバイス１００Ｂ，１００Ｃでは、溝５０ｃは、主面２ｂの短辺方向において主面５０ａの一端から他端まで連続して設けられているが、主面２ｂの短辺方向において主面５０ａの一部に設けられていてもよい。溝５０ｃは、主面２ｂの短辺方向に沿って断続的に設けられていてもよい。

振動デバイス１００Ｂ，１００Ｃでは、接合部５１ａ，５１ｂの硬度は、接合部５１ｃの硬度と同等であってもよい。この場合、接合部５１ａ，５１ｂ，５１ｃを同じ材料で容易に形成することができる。振動デバイス１００Ｂ，１００Ｃでは、接合部５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、互いに離間していなくてもよい。

振動デバイス１００，１００Ａにおいて、振動部材５０の代わりに振動部材５０Ｂ，５０Ｃを備えてもよい。振動デバイス１００，１００Ａにおいて、接合部材５１の代わりに接合部材５１Ｂを備えてもよい。振動デバイス１００Ｂ，１００Ｃにおいて、圧電素子１の代わりに圧電素子１Ａを備えてもよい。

１，１Ａ…圧電素子、２…圧電素体、２ａ…主面（第一主面）、２ｂ…主面（第二主面）、５０，５０Ｂ，５０Ｃ…振動部材、５０ａ…主面（第三主面）、５０ｂ…主面（第四主面）、５０ｃ…溝、５１，５１Ｂ，５１Ｃ…接合部材、５１ａ…接合部（第一接合部）、５１ｂ…接合部（第二接合部）、５１ｃ…接合部（第三接合部）、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ…振動デバイス、Ｒ１…活性領域（第一活性領域）、Ｒ２…活性領域（第二活性領域）、Ｒ３…不活性領域。

Claims (8)

1. 互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体を備え、
   前記圧電素体は、圧電的に活性な第一活性領域及び第二活性領域と、圧電的に不活性な不活性領域と、を有し、
   前記第一主面及び前記第二主面の対向方向から見て、前記第一活性領域及び前記第二活性領域は、スルーホール導体が設けられた前記不活性領域を介して互いに離間し、
   前記第一活性領域の再生周波数帯域は、前記第二活性領域の再生周波数帯域よりも低い、圧電素子。
2. 前記対向方向から見て、前記第一活性領域の面積は、前記第二活性領域の面積よりも大きい、請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記第一活性領域及び前記第二活性領域は、互いに同期して、前記対向方向に沿って互いに同じ方向に屈曲振動する、請求項１又は２に記載の圧電素子。
4. 互いに対向する第一主面及び第二主面を有する圧電素体を備える圧電素子と、
   前記第一主面と接合された第三主面と、前記第三主面と対向する第四主面と、を有する振動部材と、を備え、
   前記圧電素体は、圧電的に活性な第一活性領域及び第二活性領域と、圧電的に不活性な不活性領域と、を有し、
   前記第一主面及び前記第二主面の対向方向から見て、前記第一活性領域及び前記第二活性領域は、前記不活性領域を介して互いに離間し、
   前記第一活性領域の再生周波数帯域は、前記第二活性領域の再生周波数帯域よりも低く、
   前記振動部材は、前記対向方向から見て、前記第一活性領域と重なる第一振動部と、前記第二活性領域と重なる第二振動部と、を有し、
   前記振動部材には、前記第三主面及び前記第四主面の少なくともいずれか一方において、前記第一振動部と前記第二振動部とを互いに離間させる溝が設けられている、振動デバイス。
5. 前記溝は、前記第三主面と前記第四主面とを接続するように前記振動部材を貫通している、請求項４に記載の振動デバイス。
6. 前記第一主面と前記第三主面とを互いに接合する接合部材を更に備え、
   前記接合部材は、前記対向方向から見て、前記第一活性領域と重なる第一接合部と、前記第二活性領域と重なる第二接合部と、を有し、
   前記第一接合部及び前記第二接合部は互いに離間している、請求項４又は５に記載の振動デバイス。
7. 前記接合部材は、前記対向方向から見て、前記第一接合部と前記第二接合部との間に配置された第三接合部を更に有し、
   前記第一接合部及び前記第二接合部は、前記第三接合部よりも硬い、請求項６に記載の振動デバイス。
8. 請求項１～３のいずれか一項に記載の圧電素子又は請求項４～７のいずれか一項に記載の振動デバイスを備える、電子機器。

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