WO2024070094A1 - 触覚生成装置 - Google Patents

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WO2024070094A1
WO2024070094A1 PCT/JP2023/023850 JP2023023850W WO2024070094A1 WO 2024070094 A1 WO2024070094 A1 WO 2024070094A1 JP 2023023850 W JP2023023850 W JP 2023023850W WO 2024070094 A1 WO2024070094 A1 WO 2024070094A1
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WO
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piezoelectric
piezoelectric vibrator
generating device
vibrator
vibrators
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/023850
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English (en)
French (fr)
Inventor
石井茂雄
福島岳行
佐藤由香里
岸本純明
清水寛之
濤川雄一
Original Assignee
太陽誘電株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means

Definitions

  • the present invention relates to a haptic generation device.
  • a tactile sensation generating device that generates a tactile sensation by vibrating a Langevin type transducer is known (for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a tactile generation device that can express different tactile sensations at different positions.
  • the present invention is a tactile generating device comprising a first member, a second member disposed opposite the first member, a first piezoelectric vibrator and a second piezoelectric vibrator disposed at different positions between the first member and the second member and vibrating in a direction in which the first member and the second member face each other when a voltage is applied, and a drive device that supplies signals having different waveforms as the voltage to the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator.
  • At least one of the first member and the second member can be configured to have a groove portion between the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator.
  • At least one of the first member and the second member can be configured to have a groove portion surrounding at least one of the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator.
  • a display device may be provided on the surface of the second member opposite the first member or between the first member and the second member, and the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator may be configured to be provided between the first member and the second member outside the display device.
  • the second member can be a display
  • the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator can be arranged between the first member and the second member at a position that overlaps the display in a plan view.
  • the first piezoelectric vibrator can be provided between the first member and the second member near one of the opposing side surfaces of the first member, and the second piezoelectric vibrator can be provided between the first member and the second member near the other of the opposing side surfaces.
  • the first piezoelectric vibrator can be located near a corner of the first member in a planar view and provided between the first member and the second member, and the second piezoelectric vibrator can be located near another corner of the first member in a planar view and provided between the first member and the second member.
  • the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator have a piezoelectric layer and a first electrode and a second electrode sandwiching the piezoelectric layer, and can be configured to include a piezoelectric element that expands and contracts in the direction in which the first member and the second member face each other when the voltage is applied between the first electrode and the second electrode.
  • the piezoelectric element can be configured to be pressed in the direction in which the first member and the second member face each other.
  • the piezoelectric element can be configured to be pressed by a screw in the direction in which the first member and the second member face each other.
  • At least one of the first piezoelectric vibrator and the second piezoelectric vibrator can be configured to include at least one of a third member provided between the first member and the piezoelectric element and having a Young's modulus greater than that of the first member and that of the piezoelectric layer, and a fourth member provided between the second member and the piezoelectric element and having a Young's modulus greater than that of the second member and that of the piezoelectric layer.
  • the piezoelectric layer, the first electrode, and the second electrode may each be provided in multiple numbers, the multiple first electrodes and the multiple second electrodes may be arranged alternately in the above direction, and one of the multiple piezoelectric layers may be sandwiched between one of the multiple first electrodes and one of the multiple second electrodes in the above direction.
  • the present invention allows different tactile sensations to be expressed at different positions.
  • FIG. 1(a) is a plan view of a tactile sense generating device according to a first embodiment
  • FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1(a)
  • FIG. 1(c) is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1(a)
  • 2A is an enlarged plan view of the piezoelectric vibrator and its vicinity in FIG. 1A
  • FIG. 2B is an enlarged cross-sectional view of the piezoelectric vibrator and its vicinity in FIG. 1B
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric element in the first embodiment.
  • FIG. 4A and 4B are diagrams showing a first example of a modulated wave supplied to a piezoelectric vibrator by a driving device in the first embodiment.
  • 5A and 5B are diagrams showing a second example of the modulated wave supplied to the piezoelectric vibrator by the driving device in the first embodiment.
  • 6(a) is a plan view of a tactile sense generating device according to Example 2
  • FIG. 6(b) is a plan view of a first member in Example 2
  • FIG. 6(c) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6(a).
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of a piezoelectric vibrator in a modified example of the second embodiment.
  • FIG. 8(a) is a plan view of a tactile sense generating device according to a third embodiment
  • FIG. 8(b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 8(a)
  • 9A is a cross-sectional view of the vicinity of the piezoelectric vibrator in FIG. 8B
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of the second member and the screw in FIG. 9A
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a tactile sense generating device according to a modified example of the third embodiment.
  • FIG. 11A is a plan view of a tactile sense generating device according to the fourth embodiment
  • FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the piezoelectric vibrator in FIG.
  • FIG. 1(a) is a plan view of the haptic generation device 100 according to the first embodiment
  • FIG. 1(b) is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1(a)
  • FIG. 1(c) is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 1(a).
  • a plurality of piezoelectric vibrators 30a-30d are shown as seen through the second member 20.
  • the normal direction of the upper surface of the first member 10 is the Z direction, and the directions perpendicular to the Z direction are the X direction and the Y direction.
  • the haptic generation device 100 has a second member 20 provided on the first member 10 facing the first member 10, and a plurality of piezoelectric vibrators 30a-30d provided between the first member 10 and the second member 20.
  • the first member 10 and the second member 20 are, for example, plate-like members.
  • the piezoelectric vibrator 30a is provided between the first member 10 and the second member 20 near the corner 14 when the first member 10 is viewed in a plan view, and the piezoelectric vibrator 30b is provided between the first member 10 and the second member 20 near the corner 15.
  • the piezoelectric vibrator 30c is provided between the first member 10 and the second member 20 near the corner 16, and the piezoelectric vibrator 30d is provided between the first member 10 and the second member 20 near the corner 17.
  • the piezoelectric vibrators 30a and 30b are provided between the first member 10 and the second member 20 near one side surface 11 of a pair of opposing side surfaces of the first member 10, and the piezoelectric vibrators 30c and 30d are provided between the first member 10 and the second member 20 near the other side surface 12.
  • the first member 10 and the second member 20 face each other in the Z direction with a gap 18 between them.
  • the second member 20 is fixed to the first member 10 by a fixing member.
  • the second member 20 is fixed to the first member 10 by fixing members 80 and 83.
  • the fixing member 80 is, for example, a screw such as a bolt.
  • the shaft portion 81 and the umbrella portion 82 are integrally formed.
  • the shaft portion 81 passes through a through hole 84 that passes through the first member 10 and a through hole 85 that passes through the second member 20, exiting in the -Z direction of the first member 10, where a fixing member 83 such as a nut is tightened and fixed.
  • the umbrella portion 82 is positioned on the +Z direction side of the second member 20.
  • the fixing members 80 and 83 is fixed to the first member 10 by the fixing members 80 and 83.
  • the first member 10 may be fixed by fitting a male thread provided on the shaft portion 81 into a female thread provided on the inner surface of the through hole 84 of the first member 10, or the second member 20 may be fixed by fitting into the first member 10.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30d mainly vibrate in the Z direction.
  • the driving device 40 applies a voltage to the piezoelectric vibrators 30a to 30d to vibrate the piezoelectric vibrators 30a to 30d.
  • FIG. 2(a) is a plan view enlarging the vicinity of piezoelectric vibrator 30a in FIG. 1(a)
  • FIG. 2(b) is a cross-sectional view enlarging the vicinity of piezoelectric vibrator 30a in FIG. 1(b).
  • FIG. 2(a) shows support members 34a, 34b and piezoelectric element 32 as seen through second member 20.
  • piezoelectric vibrators 30b-30d have the same structure as piezoelectric vibrator 30a and are provided between first member 10 and second member 20 in the same manner, so in FIG. 2(a) and FIG. 2(b), piezoelectric vibrator 30a will be used as an example for explanation, and explanation of piezoelectric vibrators 30b-30d will be omitted.
  • a recess 13 is formed in the first member 10.
  • the piezoelectric vibrator 30a is inserted into the recess 13 and is provided between the first member 10 and the second member 20.
  • the piezoelectric vibrator 30a has a support member 34a, a piezoelectric element 32, and a support member 34b, which are provided in this order from the -Z side.
  • the support member 34a, the piezoelectric element 32, and the support member 34b are fixed in this order between the first member 10 and the second member 20 by fixing the second member 20 to the first member 10.
  • the support member 34a is in contact with the first member 10 but is not joined thereto.
  • the support member 34b is in contact with the second member 20 but is not joined thereto.
  • the material of the first member 10 and the second member 20 is, for example, metal or resin.
  • the material of the support members 34a and 34b is a material with a larger Young's modulus than the first member 10, the second member 20, and the piezoelectric element 32, for example, stainless steel.
  • the shape of the support members 34a and 34b is a rectangular parallelepiped, and the shape of the piezoelectric element 32 is a rectangular parallelepiped smaller than the shape of the support members 34a and 34b in a plan view.
  • the widths of the support members 34a and 34b in the X and Y directions are, for example, 4.5 mm.
  • the height of the support members 34a and 34b in the Z direction is, for example, 1.0 mm.
  • the widths of the piezoelectric element 32 in the X and Y directions are, for example, 3.5 mm.
  • the height of the piezoelectric element 32 in the Z direction is, for example, 3.0 mm.
  • the material, shape, and dimensions of the first member 10, the second member 20, and the support members 34a and 34b can be designed as appropriate.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the piezoelectric element 32 in Example 1.
  • the piezoelectric element 32 includes a piezoelectric body 50 consisting of multiple piezoelectric layers 51, multiple first electrodes 52, and multiple second electrodes 54.
  • the multiple piezoelectric layers 51 are stacked in the Z direction.
  • the piezoelectric layers 51, the first electrodes 52, and the second electrodes 54 are flat plates extending in the XY plane.
  • the multiple first electrodes 52 and the multiple second electrodes 54 are arranged alternately in the Z direction.
  • One piezoelectric layer 51 is sandwiched between one first electrode 52 and one second electrode 54 in the Z direction.
  • a first external electrode 53 is provided on the -X side of the piezoelectric body 50, and a second external electrode 55 is provided on the +X side of the piezoelectric body 50.
  • the multiple first electrodes 52 are electrically connected to the first external electrode 53.
  • the multiple second electrodes 54 are electrically connected to the second external electrode 55.
  • a vibration mode in which the first electrode 52 and the second electrode 54 expand and contract in the Z direction, which is the direction in which the piezoelectric layer 51 is sandwiched between them, by applying a voltage to the first electrode 52 and the second electrode 54 is called a vertical displacement mode or d33 mode.
  • the piezoelectric body 50 has a first region 56, a second region 57, and a third region 58.
  • the first region 56 and the second region 57 are alternately arranged in the Z direction.
  • the third region 58 is arranged outside the first region 56, which is the outermost region in the Z direction.
  • the first region 56 is a region in which the first electrodes 52 and the second electrodes 54 are alternately arranged at regular intervals in the Z direction.
  • the second region 57 and the third region 58 are regions in which the first electrodes 52 and the second electrodes 54 are not provided.
  • the second region 57 may not be provided. By providing the second region 57, it is expected that reliability will be improved.
  • Examples of the material for the piezoelectric layer 51 include lead zirconate titanate (PZT: Pb(Zr, Ti)O 3 ), barium titanate-based material (BaTiO 3 , where Ba may be Ca and Ti may be Zr), bismuth titanate-based material (BiTiO 3 , where a part of Bi may be Na), and alkali niobate-based material (NaNbO 3 , where Na may be Li or K).
  • Examples of the material for the first electrode 52, the second electrode 54, the first external electrode 53, and the second external electrode 55 include metals such as silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), copper (Cu), nickel (Ni), and gold (Au).
  • the piezoelectric element 32 is a chip made of a sintered body formed by stacking and sintering piezoelectric sheets on which the first electrode 52 and the second electrode 54 are formed.
  • the driving device 40 supplies signals as voltages to the multiple piezoelectric vibrators 30a to 30d.
  • the driving device 40 supplies signals of the same waveform to the piezoelectric vibrators 30a, 30b, and supplies signals of the same waveform but different from those of the piezoelectric vibrators 30a, 30b to the piezoelectric vibrators 30c, 30d.
  • the driving device 40 supplies signals, for example, modulated waves of different waveforms to the piezoelectric vibrators 30a to 30d. Note that the driving device 40 may also supply signals of different waveforms to each of the piezoelectric vibrators 30a to 30d.
  • FIGS. 4(a) and 4(b) are diagrams showing a first example of modulated waves supplied by the driving device 40 to the piezoelectric vibrators 30a to 30d in the first embodiment.
  • FIG. 4(a) shows modulated wave 60a supplied to the piezoelectric vibrators 30a and 30b
  • FIG. 4(b) shows modulated wave 60b supplied to the piezoelectric vibrators 30c and 30d.
  • the horizontal axis in FIG. 4(a) and FIG. 4(b) indicates time
  • the vertical axis indicates voltage.
  • the modulated wave 60a supplied to the piezoelectric vibrators 30a and 30b uses a carrier wave 62a with a period T1 (frequency f1).
  • the envelope 64a of the modulated wave 60a corresponds to the signal wave.
  • the signal wave has a period T2 (frequency f2).
  • the carrier wave 62a is a sine wave, but for simplification, it is shown as a triangular wave in the figure.
  • the signal wave is a sine wave.
  • the modulated wave 60a is obtained by amplitude modulating the carrier wave 62a with the signal wave.
  • the modulated wave 60b supplied to the piezoelectric vibrators 30c and 30d uses a carrier wave 62a with a period T1 (frequency f1) as in FIG. 4(a).
  • the envelope 64b of the modulated wave 60b corresponds to the signal wave.
  • the signal wave has a period T3 (frequency f3) different from the period T2 (frequency f2).
  • the signal wave is a sine wave as in FIG. 4(a).
  • the modulated wave 60b is formed by amplitude modulating the carrier wave 62a with the signal wave.
  • the carrier wave 62a is a sine wave.
  • the frequency f1 of the carrier wave 62a may be a frequency to which the Pacinian corpuscles, which are receptors in the skin of the human body, are sensitive. Such a frequency is, for example, 100 Hz or more and 500 Hz or less, for example, 150 Hz to 250 Hz.
  • the signal wave is a sine wave.
  • the frequencies f2 and f3 of the signal wave may be a frequency to which the Meissner corpuscles, which are receptors in the skin of the human body, are sensitive.
  • Such a frequency is, for example, 1 Hz or more and 60 Hz or less, for example, 3 Hz or more and 40 Hz or less.
  • the tactile sensation due to the vibration of the piezoelectric vibrators 30a and 30b is a splashing shower sensation.
  • the vibration of the piezoelectric vibrators 30c and 30d produces a sensation of 'jouw'.
  • the signals supplied to the piezoelectric vibrators 30a to 30d may have the same carrier wave waveform and frequency, and the signal wave waveform may be the same as a sine wave but have a different frequency.
  • the shapes of the envelopes 64a and 64b of the modulated waves may be different.
  • FIGS. 5(a) and 5(b) are diagrams showing a second example of modulated waves supplied by the driving device 40 to the piezoelectric vibrators 30a to 30d in the first embodiment.
  • FIG. 5(a) shows modulated wave 60a supplied to the piezoelectric vibrators 30a and 30b
  • FIG. 5(b) shows modulated wave 60c supplied to the piezoelectric vibrators 30c and 30d.
  • the horizontal axis in FIG. 5(a) and FIG. 5(b) indicates time
  • the vertical axis indicates voltage.
  • the modulated wave 60a supplied to the piezoelectric vibrators 30a and 30b uses a carrier wave 62a with a period T1 (frequency f1) as described in FIG. 4(a).
  • the envelope 64a of the modulated wave 60a corresponds to the signal wave.
  • the signal wave has a period T2 (frequency f2).
  • the carrier wave 62a is a sine wave, but is shown as a triangular wave in the figure for simplification.
  • the signal wave is a sine wave.
  • the modulated wave 60a is obtained by amplitude modulating the carrier wave 62a with the signal wave.
  • the modulated wave 60c supplied to the piezoelectric vibrators 30c and 30d uses a carrier wave 62c with a period T4 (frequency f4) different from the period T1 (frequency f1).
  • the envelope 64c of the modulated wave 60c corresponds to the signal wave.
  • the signal wave has a period T5 (frequency f5) different from the period T2 (frequency f2).
  • the carrier wave 62c is a sine wave, but is shown as a triangular wave in the figure for simplification.
  • the signal wave is a rectangular wave.
  • the modulated wave 60c is obtained by amplitude modulating the carrier wave 62c with the signal wave.
  • the carrier waves 62a and 62c are sine waves.
  • the frequencies f1 and f4 of the carrier waves 62a and 62c may be frequencies to which the Pacinian corpuscles, which are receptors in the skin of the human body, are sensitive.
  • the signal wave is a sine wave
  • the signal wave is a rectangular wave, but the signal wave may be other types such as a triangular wave or a sawtooth wave.
  • the frequencies f2 and f5 of the signal waves may be frequencies to which the Meissner corpuscles, which are receptors in the skin of the human body, are sensitive.
  • the signals supplied to the piezoelectric vibrators 30a to 30d may have carrier waves with the same waveform as a sine wave but different frequencies, and the signal waves may have different waveforms and frequencies.
  • the signals supplied to the piezoelectric vibrators 30a to 30d are modulated waves, but other signals may be supplied. Also, in these examples, signals of the same waveform are supplied to the piezoelectric vibrators 30a and 30b, and signals of the same waveform are supplied to the piezoelectric vibrators 30c and 30d, but signals of different waveforms may be supplied to each of the piezoelectric vibrators 30a to 30d.
  • the signals supplied to the piezoelectric vibrators 30a to 30d need only have different waveforms and/or frequencies for at least one of the carrier wave and signal wave.
  • piezoelectric vibrators 30a first piezoelectric vibrator
  • 30d second piezoelectric vibrator
  • signals of different waveforms are supplied from the driving device 40 to the piezoelectric vibrators 30a and 30d.
  • both the piezoelectric vibrators 30a and 30d vibrate in the Z direction, the vibrations of the piezoelectric vibrators 30a and 30d are not easily transmitted in the XY plane direction. Therefore, by supplying signals of different waveforms to the piezoelectric vibrators 30a and 30d, the tactile sensation can be made different between the location where the piezoelectric vibrator 30a is provided and the location where the piezoelectric vibrator 30d is provided.
  • Example 1 in Example 1, as shown in Figure 1 (b), piezoelectric vibrator 30a is provided between first member 10 and second member 20 near one side surface 11 of a pair of opposing side surfaces of first member 10, and piezoelectric vibrator 30d is provided between first member 10 and second member 20 near the other side surface 12 of first member 10.
  • This prevents the vibration of piezoelectric vibrator 30d from being transmitted to the location where piezoelectric vibrator 30a is provided, and prevents the vibration of piezoelectric vibrator 30a from being transmitted to the location where piezoelectric vibrator 30d is provided. Therefore, it becomes easier to obtain a different tactile sensation at the location where piezoelectric vibrator 30a is provided and the location where piezoelectric vibrator 30d is provided.
  • the piezoelectric vibrator 30a is preferably provided in the region closest to the side surface 11 among the regions obtained by dividing the area between the side surfaces 11 and 12 in the X direction in a plan view, more preferably in the region closest to the side surface 11 among the regions divided into eight, and even more preferably in the region closest to the side surface 11 among the regions divided into twelve.
  • the piezoelectric vibrator 30d is preferably provided in the region closest to the side surface 12 among the regions obtained by dividing the area between the side surfaces 11 and 12 in the X direction in a plan view, more preferably in the region closest to the side surface 12 among the regions divided into six, and even more preferably in the region closest to the side surface 12 among the regions divided into eight.
  • piezoelectric vibrator 30a is located near corner 14 of first member 10 in a planar view and is provided between first member 10 and second member 20, and piezoelectric vibrator 30d is located near corner 17 of first member 10 in a planar view and is provided between first member 10 and second member 20.
  • the piezoelectric vibrator 30a is preferably provided in an area within 1/4 of the length of each of the two sides that intersect at the corner 14 from the vertex of the corner 14, more preferably in an area within 1/6, and even more preferably in an area within 1/8.
  • the piezoelectric vibrator 30d is preferably provided in an area within 1/4 of the length of each of the two sides that intersect at the corner 17 from the vertex of the corner 17, more preferably in an area within 1/6, and even more preferably in an area within 1/8.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30d have a piezoelectric layer 51 and a first electrode 52 and a second electrode 54 sandwiching the piezoelectric layer 51, and are equipped with a piezoelectric element 32 that expands and contracts in the Z direction in which the first member 10 and the second member 20 face each other when a voltage is applied between the first electrode 52 and the second electrode 54.
  • the piezoelectric vibrator 30a includes a support member 34a (third member) between the first member 10 and the piezoelectric element 32, and a support member 34b (fourth member) between the second member 20 and the piezoelectric element 32.
  • the piezoelectric vibrators 30b to 30d When PZT is used for the piezoelectric layer 51, the Young's modulus of PZT is approximately 60 GPa. When resin is used for the first member 10 and the second member 20, the Young's modulus of the resin is 10 GPa or less. In contrast, when stainless steel is used for the support members 34a and 34b, the Young's modulus of stainless steel is approximately 120 GPa.
  • the Young's modulus of aluminum is approximately 70 GPa.
  • the Young's modulus of the support member 34a is greater than that of the first member 10 and that of the piezoelectric layer 51.
  • the Young's modulus of the support member 34b is greater than that of the second member 20 and that of the piezoelectric layer 51.
  • the Young's modulus of the support members 34a and 34b is preferably 1.2 times or more, and more preferably 1.5 times or more, of the Young's modulus of the piezoelectric layer 51 and the Young's modulus of each of the first member 10 and the second member 20.
  • at least one of the piezoelectric vibrators 30a to 30d may have the support member 34a provided between the first member 10 and the piezoelectric element 32, and the support member 34b provided between the second member 20 and the piezoelectric element 32.
  • the piezoelectric element 32 has a plurality of first electrodes 52 and a plurality of second electrodes 54 arranged alternately in the Z direction, and one of the plurality of piezoelectric layers 51 is sandwiched in the Z direction between one of the plurality of first electrodes 52 and one of the plurality of second electrodes 54.
  • This structure allows the amount of displacement in the Z direction to be large.
  • FIG. 6(a) is a plan view of the tactile generation device 200 according to the second embodiment
  • FIG. 6(b) is a plan view of the first member 10 in the second embodiment
  • FIG. 6(c) is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 6(a).
  • the piezoelectric vibrators 30a-30f and the groove portion 28 are shown in a perspective view of the second member 20.
  • the piezoelectric vibrators 30e and 30f are provided between the first member 10 and the second member 20.
  • the piezoelectric vibrators 30e and 30f are provided next to the piezoelectric vibrator 30a and in line with the piezoelectric vibrator 30a.
  • the first member 10 and the second member 20 are fixed by the fixing members 80 and 83, for example, as in the first embodiment.
  • the upper surface of the first member 10 does not have a recess into which the piezoelectric vibrators 30a-30f are inserted. Instead, the upper surface of the first member 10 is provided with a groove 19 that surrounds the piezoelectric vibrators 30a to 30f.
  • the lower surface of the second member 20 is provided with a groove 28 that surrounds the piezoelectric vibrators 30a to 30f.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30f are provided between a column surrounded by the groove 19 and a column surrounded by the groove 28.
  • the piezoelectric vibrators 30a, 30e, and 30f are surrounded by one groove 19 and one groove 28, but the piezoelectric vibrators 30a, 30e, and 30f may each be surrounded by separate grooves 19 and 27.
  • the other configurations are the same as those of the haptic generation device 100 of the first embodiment, so a description thereof will be omitted.
  • the first member 10 has grooves 19 between the piezoelectric vibrators 30a to 30f
  • the second member 20 has grooves 28 between the piezoelectric vibrators 30a to 30f.
  • the provision of grooves 19 and 27 allows the distance between them to be about 5 mm, providing different tactile sensations.
  • Example 2 as shown in Figures 6(a) to 6(c), the first member 10 has a groove portion 19 surrounding the piezoelectric vibrators 30a to 30f around the piezoelectric vibrators 30a to 30f.
  • the second member 20 has a groove portion 28 surrounding the piezoelectric vibrators 30a to 30f around the piezoelectric vibrators 30a to 30f. This makes it difficult for the vibrations of the piezoelectric vibrators 30a to 30f to be transmitted to the surroundings, making it easier to obtain different tactile sensations at the locations where the piezoelectric vibrators 30a to 30f are provided.
  • the Z-direction depth D of the grooves 19 and 28 is preferably 0.5 times or more the Z-direction height of the piezoelectric element 32, more preferably 0.8 times or more, even more preferably 1.0 times or more, for example, preferably 1.5 mm or more, more preferably 2.5 mm or more, and even more preferably 3.0 mm or more.
  • the X-direction and Y-direction widths W of the grooves 19 and 28 are preferably 0.5 times or more the X-direction and Y-direction widths of the piezoelectric element 32, more preferably 0.8 times or more, and even more preferably 1.0 times or more, for example, preferably 1.5 mm or more, more preferably 3.0 mm or more, and even more preferably 3.5 mm or more.
  • Fig. 7 is a cross-sectional view of the vicinity of the piezoelectric vibrators 30a, 30e, and 30f in a modified example of Example 2.
  • the grooves 19 and 28 are filled with a transmission suppression member 42 that suppresses the vibration of the piezoelectric vibrators 30a to 30f from being transmitted to the surroundings.
  • the other configurations are the same as those in Example 2, and therefore will not be described.
  • a transmission suppression member 42 that suppresses the transmission of vibrations may be provided in the grooves 19 and 28.
  • the transmission suppression member 42 may be made of a material capable of attenuating vibrations, such as a vibration damping gel or rubber.
  • a groove portion 19 is provided in the first member 10 and a groove portion 28 is provided in the second member 20, but only one of them may be provided.
  • a groove portion 19, 28 is provided around all of the piezoelectric vibrators 30a to 30f, but a groove portion 19, 28 is provided around at least one of the piezoelectric vibrators 30a to 30f.
  • FIG. 8(a) is a plan view of a tactile generating device 300 according to the third embodiment, and FIG. 8(b) is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 8(a).
  • FIG. 9(a) is a cross-sectional view of the vicinity of piezoelectric vibrator 30a in FIG. 8(b), and FIG. 9(b) is a cross-sectional view of second member 20 and screw 72 in FIG. 9(a).
  • FIG. 8(a) shows piezoelectric vibrators 30a-30d as seen through second member 20. Piezoelectric vibrators 30b-30d are provided between first member 10 and second member 20 in the same manner as piezoelectric vibrator 30a, so in FIG. 9(a) and FIG. 9(b), piezoelectric vibrator 30a is used as an example for explanation, and explanation of piezoelectric vibrators 30b-30d is omitted.
  • a recess 23 is provided on the upper surface of the second member 20, and a display device 70 is fitted and fixed in the recess 23.
  • the display device 70 is, for example, a smartphone, a tablet terminal, or a portable game machine.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30d are provided between the first member 10 and the second member 20 outside the display device 70.
  • the first member 10 and the second member 20 are fixed by fixing members 80 and 83, for example, as in Example 1.
  • the second member 20 has a through hole 22 at a location corresponding to the piezoelectric vibrator 30a.
  • the through hole 22 has a first portion 24a on the +Z side and a second portion 24b on the -Z side.
  • a thread 26 that becomes a female thread is formed on the side surface of the first portion 24a.
  • No thread is formed on the side surface of the second portion 24b.
  • the widths of the second portion 24b in the X and Y directions are larger than the widths of the first portion 24a in the X and Y directions.
  • a pressing member 29 is inserted in the second portion 24b so as to be movable relative to the second member 20.
  • a screw 72 is joined to the first portion 24a.
  • the screw 72 has a thread 76 that becomes a male thread, and is joined to the first portion 24a by fitting the thread 76 into the thread 26 formed on the first portion 24a.
  • the stress pressing the piezoelectric element 32 is, for example, 5 ⁇ 10 6 Pa or more.
  • the other configurations are the same as those of the tactile sense generating device 100 of the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.
  • Fig. 10 is a cross-sectional view of a tactile sense generating device 310 according to a modified example of the third embodiment.
  • a display device 70 is provided between the first member 10 and the second member 20 and on the upper surface of the first member 10.
  • the display device 70 may be in contact with the second member 20 or may be separated from the second member 20.
  • the second member 20 is formed of a transparent member so that the display screen of the display device 70 can be viewed from the outside.
  • the other configurations are the same as those of the third embodiment and therefore will not be described.
  • a display device 70 is provided on the surface of the second member 20 opposite to the first member 10 or between the first member 10 and the second member 20.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30d are provided between the first member 10 and the second member 20 on the outer side of the display device 70. This allows a tactile sensation corresponding to an image displayed on the display device 70 to be expressed by the vibration of the piezoelectric vibrators 30a to 30d. For example, when a user tries to view a screen displayed on the display device 70, the user may touch the four corners of the second member 20 in a plan view with the thumbs and index fingers of the left and right hands.
  • the piezoelectric vibrators 30a to 30d are provided at the four corners of the first member 10 and the second member 20 as shown in Fig. 8(a), the user can feel the vibration of the piezoelectric vibrators 30a to 30d with the thumbs and index fingers of the left and right hands, and obtain different tactile sensations.
  • the piezoelectric element 32 provided in each of the piezoelectric vibrators 30a to 30d is pressed between the first member 10 and the second member 20 in the Z direction in which the first member 10 and the second member 20 face each other.
  • the horizontal displacement mode is a mode in which the vibration direction of the piezoelectric element 32 is perpendicular to the stacking direction of the first electrode 52 and the second electrode 54.
  • the stress pressing the piezoelectric element 32 is preferably 5 ⁇ 10 5 Pa or more, more preferably 1 ⁇ 10 6 Pa or more, and even more preferably 2 ⁇ 10 6 Pa or more.
  • Example 3 and its modified example the piezoelectric element 32 is pressed by the screw 72. This allows the piezoelectric element 32 to be pressed stably with a large force. Note that the piezoelectric element 32 may be pressed in the Z direction in which the first member 10 and the second member 20 face each other by something other than the screw 72.
  • FIG. 11(a) is a plan view of the tactile generation device 400 of Example 4, and FIG. 11(b) is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 11(a).
  • a plurality of piezoelectric vibrators 31a-31i are illustrated by looking through the second member 20a.
  • the second member 20a is a display.
  • the display is, for example, an organic EL display or a liquid crystal display.
  • the second member 20a is fixed to the first member 10 by a fixing device which is a separate member.
  • a plurality of piezoelectric vibrators 31a-31i are provided between the first member 10 and the second member 20a.
  • the plurality of piezoelectric vibrators 31a-31i are provided between the first member 10 and the second member 20a within the display which is the second member 20a.
  • piezoelectric vibrators 31a to 31d are provided near the four corners of the display
  • piezoelectric vibrator 31e is provided in the center of the display
  • piezoelectric vibrators 31f to 31i are provided at cross positions centered on piezoelectric vibrator 31e.
  • piezoelectric vibrators 31a to 31i vibrate mainly in the Z direction when a voltage is applied from drive device 40.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of piezoelectric vibrator 31e in FIG. 11(b). Note that piezoelectric vibrators 31a to 31d and 31f to 31i have the same structure as piezoelectric vibrator 31e, so FIG. 12 describes piezoelectric vibrator 31e as an example, and the description of the other piezoelectric vibrators is omitted.
  • the piezoelectric vibrator 31e has a support member 34a, a piezoelectric element 32a, a piezoelectric element 32b, and a support member 34b, which are arranged in this order from the -Z side between the first member 10 and the second member 20a.
  • the support member 34a is in contact with the first member 10 but is not joined thereto.
  • the support member 34b is in contact with the second member 20a but is not joined thereto.
  • the piezoelectric elements 32a and 32b have the same structure as the piezoelectric element 32 in FIG. 3.
  • the rest of the configuration is the same as that of the tactile generating device 100 of Example 1, so a description thereof will be omitted.
  • the number of piezoelectric elements stacked in the Z direction may be three or more. In Examples 1 to 3, multiple piezoelectric elements 32a and 32b may be stacked in the Z direction as in Example 4.
  • the second member 20a is a display
  • the piezoelectric vibrators 31a to 31i are provided between the first member 10 and the second member 20a at positions overlapping the display in a plan view. This allows a tactile sensation corresponding to an image displayed on the second member 20a, which is a display, to be expressed within the display by the vibration of the piezoelectric vibrators 31a to 31i.
  • the first member 10 may be provided with grooves surrounding the piezoelectric vibrators 31a to 31i.
  • the two members sandwiching the piezoelectric vibrator are plate-shaped, but they may have a shape other than a plate.

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Abstract

触覚生成装置１００は、第１部材１０と、第１部材１０に対向して設けられた第２部材２０と、第１部材１０と第２部材２０との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向する方向に各々振動する圧電振動子３０ａおよび圧電振動子３０ｄと、圧電振動子３０ａおよび圧電振動子３０ｄに電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置４０と、を備える。触覚生成装置１００によれば、異なる位置において異なる触覚を表現することができる

Description

触覚生成装置
　本発明は、触覚生成装置に関する。
　ランジュバン型振動子の振動により触覚を生成する触覚生成装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開平８－３１４３６９号公報
　異なる位置において異なる触覚を表現することが可能な触覚生成装置が求められている。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、異なる位置において異なる触覚を表現することが可能な触覚生成装置を提供することを目的とする。
　本発明は、第１部材と、前記第１部材に対向して設けられた第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に各々振動する第１圧電振動子および第２圧電振動子と、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子に前記電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置と、を備える触覚生成装置である。
　上記構成において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子との間に溝部を有する構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方の周囲に、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の前記少なくとも一方を囲む溝部を有する構成とすることができる。
　上記構成において、前記第２部材の前記第１部材とは反対側の面または前記第１部材と前記第２部材との間に設けられた表示装置を備え、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、前記表示装置より外側において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第２部材は表示ディスプレイであり、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子は、平面視において前記表示ディスプレイに重なる位置で前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電振動子は、前記第１部材の対向する側面のうちの一方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第２圧電振動子は、前記対向する側面のうちの他方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電振動子は、前記第１部材の平面視における角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、前記第２圧電振動子は、前記第１部材の平面視における他の角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、圧電体層と前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に伸縮する圧電素子を備える構成とすることができる。
　上記構成において、前記圧電素子は、前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される構成とすることができる。
　上記構成において、前記圧電素子は、ねじによって前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方は、前記第１部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第１部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第３部材、および、前記第２部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第２部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第４部材、の少なくとも一方を備える構成とすることができる。
　上記構成において、前記圧電体層、前記第１電極、および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは前記複数の第１電極の１つと前記複数の第２電極の１つに前記方向において挟まれる構成とすることができる。
　本発明によれば、異なる位置において異なる触覚を表現することができる。
図１（ａ）は、実施例１に係る触覚生成装置の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 図２（ａ）は、図１（ａ）における圧電振動子近傍を拡大した平面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）における圧電振動子近傍を拡大した断面図である。 図３は、実施例１における圧電素子の断面図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１において駆動装置が圧電振動子に供給する変調波の第１の例を示す図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１において駆動装置が圧電振動子に供給する変調波の第２の例を示す図である。 図６（ａ）は、実施例２に係る触覚生成装置の平面図、図６（ｂ）は、実施例２における第１部材の平面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図７は、実施例２の変形例における圧電振動子近傍の断面図である。 図８（ａ）は、実施例３に係る触覚生成装置の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図９（ａ）は、図８（ｂ）における圧電振動子近傍の断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）における第２部材およびねじの断面図である。 図１０は、実施例３の変形例に係る触覚生成装置の断面図である。 図１１（ａ）は、実施例４に係る触覚生成装置の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 図１２は、図１１（ｂ）における圧電振動子近傍を拡大した断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
　図１（ａ）は、実施例１に係る触覚生成装置１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。図１（ａ）では、第２部材２０を透視して複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄを図示している。第１部材１０の上面の法線方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、触覚生成装置１００は、第１部材１０上に第１部材１０に対向して第２部材２０が設けられ、第１部材１０と第２部材２０との間に複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄが設けられている。第１部材１０および第２部材２０は例えば板状部材である。圧電振動子３０ａは、第１部材１０を平面視したときの角部１４近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｂは、角部１５近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。圧電振動子３０ｃは、角部１６近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは、角部１７近傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。言い換えると、圧電振動子３０ａ、３０ｂは第１部材１０の対向する一対の側面のうちの一方の側面１１の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｃ、３０ｄは他方の側面１２の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。第１部材１０と第２部材２０とは、空隙１８を挟んでＺ方向において対向している。
　第２部材２０は、固定部材によって第１部材１０に固定されている。例えば、第２部材２０は、固定部材８０と固定部材８３により第１部材１０に固定されている。固定部材８０は、例えばボルト等のねじである。軸部８１と傘部８２とが一体構成されている。軸部８１は、第１部材１０を貫通する貫通孔８４および第２部材２０を貫通する貫通孔８５を貫き、第１部材１０の－Ｚ方向に抜けていて、ここでナット等の固定部材８３が締め付け固定されている。傘部８２は、第２部材２０より＋Ｚ方向側に配置されている。これにより、第２部材２０は、固定部材８０、８３により第１部材１０に固定されている。なお、他の固定方法としては、軸部８１に設けられた雄ねじとなるねじ山が、第１部材１０の貫通孔８４の内面に設けられた雌ねじとなるねじ山に嵌め合わされることにより固定されてもよいし、第２部材２０が第１部材１０に嵌合することで固定されてもよい。圧電振動子３０ａ～３０ｄは、主にＺ方向に振動する。駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ～３０ｄに電圧を印加することにより圧電振動子３０ａ～３０ｄを振動させる。
　図２（ａ）は、図１（ａ）における圧電振動子３０ａ近傍を拡大した平面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）における圧電振動子３０ａ近傍を拡大した断面図である。図２（ａ）では、第２部材２０を透視して支持部材３４ａ、３４ｂおよび圧電素子３２を図示している。なお、圧電振動子３０ｂ～３０ｄは圧電振動子３０ａと同じ構造および同じように第１部材１０と第２部材２０との間に設けられているため、図２（ａ）および図２（ｂ）では圧電振動子３０ａを例に説明し、圧電振動子３０ｂ～３０ｄの説明は省略する。
　図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第１部材１０に凹部１３が形成されている。圧電振動子３０ａは、凹部１３に挿入されて、第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。圧電振動子３０ａは、－Ｚ側から順に設けられた支持部材３４ａ、圧電素子３２、および支持部材３４ｂを有する。支持部材３４ａ、圧電素子３２、および支持部材３４ｂは、第２部材２０が第１部材１０に固定されることで、第１部材１０と第２部材２０との間にこの順で固定されている。支持部材３４ａは、第１部材１０に接触しているが接合されてはいない。支持部材３４ｂは、第２部材２０に接触しているが接合されてはいない。
　第１部材１０および第２部材２０の材料は、例えば金属または樹脂である。支持部材３４ａ、３４ｂの材料は、第１部材１０、第２部材２０、および圧電素子３２よりヤング率の大きい材料であり、例えばステンレスである。支持部材３４ａ、３４ｂの形状は直方体であり、圧電素子３２の形状は支持部材３４ａ、３４ｂより平面視において小さな直方体である。支持部材３４ａ、３４ｂのＸ方向およびＹ方向の幅は一例として４．５ｍｍである。支持部材３４ａ、３４ｂのＺ方向の高さは一例として１．０ｍｍである。圧電素子３２のＸ方向およびＹ方向の幅は一例として３．５ｍｍである。圧電素子３２のＺ方向の高さは一例として３．０ｍｍである。なお、第１部材１０、第２部材２０、および支持部材３４ａ、３４ｂの材料、形状、および寸法は適宜設計できる。
　図３は、実施例１における圧電素子３２の断面図である。図３に示すように、圧電素子３２は、複数の圧電体層５１からなる圧電体５０、複数の第１電極５２、および複数の第２電極５４を備える。複数の圧電体層５１は、Ｚ方向に積層されている。圧電体層５１、第１電極５２、および第２電極５４は、ＸＹ平面に広がる平板状である。複数の第１電極５２と複数の第２電極５４は、Ｚ方向において互い違いに設けられている。１つの圧電体層５１は、Ｚ方向において１つの第１電極５２と１つの第２電極５４とに挟まれている。
　圧電体５０の－Ｘ側の側面に第１外部電極５３が設けられ、圧電体５０の＋Ｘ側の側面に第２外部電極５５が設けられている。複数の第１電極５２は、第１外部電極５３に電気的に接続する。複数の第２電極５４は、第２外部電極５５に電気的に接続する。第１外部電極５３と第２外部電極５５との間に電圧を印加することで、逆電圧効果により、圧電体５０は矢印５９のようにＺ方向に伸縮する。このように、第１電極５２と第２電極５４に電圧を印加することで、第１電極５２と第２電極５４が圧電体層５１を挟む方向であるＺ方向に伸縮する振動モードを縦変位型モードまたはｄ３３モードという。
　圧電体５０は、第１領域５６、第２領域５７、および第３領域５８を備えている。第１領域５６と第２領域５７は、Ｚ方向において交互に設けられている。第３領域５８は、Ｚ方向において最も外側の第１領域５６の外に設けられている。第１領域５６は、Ｚ方向において第１電極５２と第２電極５４とが一定間隔で交互に設けられた領域である。第２領域５７および第３領域５８は、第１電極５２および第２電極５４が設けられていない領域である。なお、第２領域５７は設けられていない場合でもよい。第２領域５７を設けることで信頼性が向上する効果が期待できる。
　圧電体層５１の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３）、チタン酸バリウム系材料（ＢａＴｉＯ３、ＢａはＣａでもよく、ＴｉはＺｒでもよい）、チタン酸ビスマス系材料（ＢｉＴｉＯ３、Ｂｉの一部がＮａでもよい）、およびニオブ酸アルカリ系材料（ＮａＮｂＯ３、ＮａはＬｉまたはＫでもよい）を用いることができる。第１電極５２、第２電極５４、第１外部電極５３、および第２外部電極５５の材料としては、例えば銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、および金（Ａｕ）等の金属を用いることができる。圧電素子３２は、表面に第１電極５２および第２電極５４が形成された圧電体シートを積層し、焼結することにより形成される焼結体からなるチップである。
　圧電素子３２の±Ｚ側の表面におけるＺ方向の変位量をΔＺ、圧電体層５１の積層数をＮ、第１電極５２と第２電極５４との間に印加される電圧をＶ、逆圧電定数に関連した定数をｄ３３とすると、ΔＺ＝ｄ３３×Ｖ×Ｎと表される。
　第１部材１０と第２部材２０との間に設けられた圧電振動子３０ａ～３０ｄは、駆動装置４０から電圧が印加されることでＺ方向に振動する。駆動装置４０は、複数の圧電振動子３０ａ～３０ｄに電圧として信号を供給する。ここでは、駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに同じ波形の信号を供給し、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに同じ波形で且つ圧電振動子３０ａ、３０ｂとは異なる波形の信号を供給する場合を例に説明する。駆動装置４０は、信号として例えば異なる波形の変調波を圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する。なお、駆動装置４０は、圧電振動子３０ａ～３０ｄそれぞれに異なる波形の信号を供給する場合でもよい。
　図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施例１において駆動装置４０が圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する変調波の第１の例を示す図である。図４（ａ）は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａを示し、図４（ｂ）は、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｂを示している。図４（ａ）および図４（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。
　図４（ａ）に示すように、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａでは、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ａの包絡線６４ａは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）である。搬送波６２ａは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は正弦波である。変調波６０ａは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。
　図４（ｂ）に示すように、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｂでは、図４（ａ）と同様に、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ｂの包絡線６４ｂは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）とは異なる周期Ｔ３（周波数ｆ３）である。信号波は、図４（ａ）と同様に正弦波である。変調波６０ｂは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。
　図４（ａ）および図４（ｂ）の例では、搬送波６２ａは正弦波である。搬送波６２ａの周波数ｆ１は、人体の皮膚の受容器であるパチニ小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このような周波数は例えば１００Ｈｚ以上かつ５００Ｈｚ以下であり、例えば１５０Ｈｚから２５０Ｈｚである。図４（ａ）および図４（ｂ）の例では、信号波は正弦波である。信号波の周波数ｆ２、ｆ３は、人体の皮膚の受容器であるマイスナー小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このような周波数は例えば１Ｈｚ以上かつ６０Ｈｚ以下であり、例えば３Ｈｚ以上かつ４０Ｈｚ以下である。例えば、図４（ａ）において、搬送波６２ａの周波数ｆ１を２５０Ｈｚとし、信号波の周波数ｆ２を３０Ｈｚとした場合、圧電振動子３０ａ、３０ｂの振動による触覚は跳ね上がるシャワー感となる。図４（ｂ）において、搬送波６２ａの周波数ｆ１を２５０Ｈｚとし、信号波の周波数ｆ３を３Ｈｚとした場合、圧電振動子３０ｃ、３０ｄの振動により触覚はジュワー感となる。このように、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波の波形および周波数が同じで、かつ、信号波の波形は例えば正弦波と同じだが周波数が異なる場合でもよい。すなわち、変調波の包絡線６４ａ、６４ｂの形状が異なる場合でもよい。
　図５（ａ）および図５（ｂ）は、実施例１において駆動装置４０が圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給する変調波の第２の例を示す図である。図５（ａ）は、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａを示し、図５（ｂ）は、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｃを示している。図５（ａ）および図５（ｂ）における横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。
　図５（ａ）に示すように、圧電振動子３０ａ、３０ｂに供給される変調波６０ａでは、図４（ａ）で説明したように、周期Ｔ１（周波数ｆ１）の搬送波６２ａが用いられる。変調波６０ａの包絡線６４ａは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）である。搬送波６２ａは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は正弦波である。変調波６０ａは、搬送波６２ａが信号波により振幅変調されている。
　図５（ｂ）に示すように、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに供給される変調波６０ｃでは、周期Ｔ１（周波数ｆ１）と異なる周期Ｔ４（周波数ｆ４）の搬送波６２ｃが用いられる。変調波６０ｃの包絡線６４ｃは信号波に対応する。信号波は周期Ｔ２（周波数ｆ２）とは異なる周期Ｔ５（周波数ｆ５）である。搬送波６２ｃは正弦波であるが、図では簡略化のために三角波で図示している。信号波は矩形波である。変調波６０ｃは、搬送波６２ｃが信号波により振幅変調されている。
　図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、搬送波６２ａ、６２ｃは正弦波である。搬送波６２ａ、６２ｃの周波数ｆ１、ｆ４は、人体の皮膚の受容器であるパチニ小体が敏感に感じる周波数としてもよい。図５（ａ）の例では信号波が正弦波であり、図５（ｂ）の例では信号波が矩形波であるが、信号波は三角波またはのこぎり波等のその他の場合でもよい。信号波の周波数ｆ２、ｆ５は、人体の皮膚の受容器であるマイスナー小体が敏感に感じる周波数としてもよい。このように、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波の波形は例えば正弦波と同じだが周波数が異なり、かつ、信号波の波形および周波数が異なる場合でもよい。
　図４（ａ）および図４（ｂ）、並びに、図５（ａ）および図５（ｂ）の例では、圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号が変調波である場合を例に示したが、その他の信号が供給される場合でもよい。また、これらの例では、圧電振動子３０ａ、３０ｂに同じ波形の信号が供給され、圧電振動子３０ｃ、３０ｄに同じ波形の信号が供給されているが、圧電振動子３０ａ～３０ｄそれぞれに異なる波形の信号が供給される場合でもよい。圧電振動子３０ａ～３０ｄに供給される信号は、搬送波および信号波の少なくとも一方の波形および／または周波数が異なっていればよい。
　以上のように、実施例１によれば、図１（ａ）および図１（ｂ）のように、第１部材１０と第２部材２０との間の異なる位置に、それぞれ電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向するＺ方向に振動する圧電振動子３０ａ（第１圧電振動子）と圧電振動子３０ｄ（第２圧電振動子）が設けられている。図４（ａ）および図４（ｂ）、並びに、図５（ａ）および図５（ｂ）のように、圧電振動子３０ａと圧電振動子３０ｄには駆動装置４０から異なる波形の信号が供給される。圧電振動子３０ａ、３０ｄはともにＺ方向に振動することから、圧電振動子３０ａ、３０ｄの振動はＸＹ平面方向には伝わり難い。このため、圧電振動子３０ａ、３０ｄに異なる波形の信号を供給することで、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで触覚を異ならせることができる。
　また、実施例１では、図１（ｂ）のように、圧電振動子３０ａは第１部材１０の対向する１対の側面のうち一方の側面１１の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは第１部材１０の他方の側面１２の傍において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。これにより、圧電振動子３０ａが設けられた箇所に圧電振動子３０ｄの振動が伝わることが抑制され、圧電振動子３０ｄが設けられた箇所に圧電振動子３０ａの振動が伝わることが抑制される。よって、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで異なる触覚が得られやすくなる。互いの振動が伝わり難くなる点から、圧電振動子３０ａは、平面視において側面１１と側面１２との間をＸ方向において４分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合が好ましく、８分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合がより好ましく、１２分割した領域のうち最も側面１１側に位置する領域内に設けられる場合が更に好ましい。同様に、圧電振動子３０ｄは、平面視において側面１１と側面１２との間をＸ方向において４分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合が好ましく、６分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合がより好ましく、８分割した領域のうち最も側面１２側に位置する領域内に設けられる場合が更に好ましい。
　また、実施例１では、図１（ａ）のように、圧電振動子３０ａは、第１部材１０の平面視における角部１４近傍に位置して第１部材１０と第２部材２０との間に設けられ、圧電振動子３０ｄは、第１部材１０の平面視における角部１７近傍に位置して第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。これにより、圧電振動子３０ａが設けられた箇所に圧電振動子３０ｄの振動が伝わることが抑制され、圧電振動子３０ｄが設けられた箇所に圧電振動子３０ａの振動が伝わることが抑制される。よって、圧電振動子３０ａが設けられた箇所と圧電振動子３０ｄが設けられた箇所とで異なる触覚が得られやすくなる。互いの振動が伝わり難くなる点から、圧電振動子３０ａは、角部１４の頂点から角部１４で交わる２つの辺それぞれにおいて長さの１／４の範囲内の領域に設けられる場合が好ましく、１／６の範囲内の領域に設けられる場合がより好ましく、１／８の範囲内の領域に設けられる場合が更に好ましい。同様に、圧電振動子３０ｄは、角部１７の頂点から角部１７で交わる２つの辺それぞれにおいて長さの１／４の範囲内の領域に設けられる場合が好ましく、１／６の範囲内の領域に設けられる場合がより好ましく、１／８の範囲内の領域に設けられる場合が更に好ましい。
　また、実施例１では、図３のように、圧電振動子３０ａ～３０ｄは、圧電体層５１と圧電体層５１を挟む第１電極５２および第２電極５４とを有し、第１電極５２と第２電極５４との間に電圧が印加されることで第１部材１０と第２部材２０とが対向するＺ方向に伸縮する圧電素子３２を備える。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｄがＺ方向に振動する構成を容易に実現できる。
　また、実施例１では、図２（ｂ）のように、圧電振動子３０ａは、第１部材１０と圧電素子３２との間に支持部材３４ａ（第３部材）を備え、第２部材２０と圧電素子３２との間に支持部材３４ｂ（第４部材）を備える。圧電振動子３０ｂ～３０ｄも同じである。圧電体層５１にＰＺＴを用いた場合、ＰＺＴのヤング率は約６０ＧＰａである。第１部材１０および第２部材２０に樹脂を用いた場合、樹脂のヤング率は１０ＧＰａ以下である。これに対し、支持部材３４ａ、３４ｂにステンレスを用いた場合、ステンレスのヤング率は約１２０ＧＰａである。また、アルミニウムのヤング率は約７０ＧＰａである。このように、支持部材３４ａのヤング率は、第１部材１０のヤング率および圧電体層５１のヤング率より大きい。支持部材３４ｂのヤング率は、第２部材２０のヤング率および圧電体層５１のヤング率より大きい。ヤング率の大きい支持部材３４ａ、３４ｂを設けることで、圧電素子３２に荷重が加わりやすくなり、振動の伝達を強化することができる。支持部材３４ａ、３４ｂのヤング率は、圧電体層５１のヤング率並びに第１部材１０および第２部材２０それぞれのヤング率の１．２倍以上が好ましく、１．５倍以上がより好ましい。なお、圧電振動子３０ａ～３０ｄのうちの少なくとも１つが、第１部材１０と圧電素子３２との間に支持部材３４ａが設けられて、第２部材２０と圧電素子３２との間に支持部材３４ｂが設けられている場合でもよい。また、支持部材３４ａ、３４ｂの両方が設けられる場合に限られず、支持部材３４ａと支持部材３４ｂの少なくとも一方が設けられている場合でもよい。
　また、実施例１では、図３のように、圧電素子３２は、複数の第１電極５２および複数の第２電極５４がＺ方向において互い違いに設けられ、複数の圧電体層５１の１つは、複数の第１電極５２のうち１つと複数の第２電極５４のうち１つにＺ方向において挟まれている。このような構造により、Ｚ方向の変位量を大きくできる。
　図６（ａ）は、実施例２に係る触覚生成装置２００の平面図、図６（ｂ）は、実施例２における第１部材１０の平面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図６（ａ）では、第２部材２０を透視して圧電振動子３０ａ～３０ｆおよび溝部２８を図示している。図６（ａ）から図６（ｃ）に示すように、触覚生成装置２００では、第１部材１０と第２部材２０との間に圧電振動子３０ａ～３０ｄに加えて、圧電振動子３０ｅ、３０ｆが設けられている。圧電振動子３０ｅ、３０ｆは、圧電振動子３０ａの傍に圧電振動子３０ａに並んで設けられている。第１部材１０と第２部材２０は、例えば実施例１と同様に固定部材８０、８３により固定されている。第１部材１０の上面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆが挿入される凹部は形成されていない。その代わりに、第１部材１０の上面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周りに圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部１９が設けられている。同様に、第２部材２０の下面には、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周りに圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部２８が設けられている。したがって、圧電振動子３０ａ～３０ｆは、溝部１９に囲まれた柱部と溝部２８に囲まれた柱部との間に設けられている。図６（ａ）から図６（ｃ）では、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆは１つの溝部１９および１つの溝部２８に囲まれているが、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆそれぞれが別々の溝部１９、２７に囲まれていてもよい。その他の構成は、実施例１の触覚生成装置１００と同じであるため説明を省略する。
　実施例２によれば、図６（ａ）から図６（ｃ）のように、第１部材１０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの互いの間に溝部１９を有し、第２部材２０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの互いの間に溝部２８を有する。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において互いの振動が伝わり難くなり、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において異なる触覚が得られやすくなる。例えば、圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆのように近接して設けられている場合でも、溝部１９、２７が設けられることで、互いの間隔が５ｍｍ程度となることで異なる触覚を得ることができる。
　また、実施例２では、図６（ａ）から図６（ｃ）のように、第１部材１０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周囲に圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部１９を有する。第２部材２０は、圧電振動子３０ａ～３０ｆの周囲に圧電振動子３０ａ～３０ｆを囲む溝部２８を有する。これにより、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれの振動が周囲に伝わり難くなり、圧電振動子３０ａ～３０ｆそれぞれが設けられた箇所において異なる触覚が得られやすくなる。
　圧電振動子３０ａ～３０ｆの振動の伝わりを抑制する点から、溝部１９、２８のＺ方向の深さＤは、圧電素子３２のＺ方向の高さの０．５倍以上が好ましく、０．８倍以上がより好ましく、１．０倍以上が更に好ましく、例えば１．５ｍｍ以上が好ましく、２．５ｍｍ以上がより好ましく、３．０ｍｍ以上が更に好ましい。また、溝部１９、２８のＸ方向およびＹ方向の幅Ｗは、圧電素子３２のＸ方向およびＹ方向の幅の０．５倍以上が好ましく、０．８倍以上がより好ましく、１．０倍以上が更に好ましく、例えば１．５ｍｍ以上が好ましく、３．０ｍｍ以上がより好ましく、３．５ｍｍ以上が更に好ましい。
［実施例２の変形例］
　図７は、実施例２の変形例における圧電振動子３０ａ、３０ｅ、３０ｆ近傍の断面図である。図７に示すように、実施例２の変形例では、溝部１９、２８に、圧電振動子３０ａ～３０ｆの振動が周囲に伝わることを抑制する伝達抑制部材４２が充填されている。その他の構成は、実施例２と同じであるため説明を省略する。
　実施例２の変形例のように、溝部１９、２８に振動の伝達を抑制する伝達抑制部材４２が設けられていてもよい。伝達抑制部材４２としては、例えば振動緩和ジェルまたはゴム等の振動を減衰させることが可能な材料を用いることができる。
　なお、実施例２およびその変形例では、第１部材１０に溝部１９が設けられかつ第２部材２０に溝部２８が設けられている場合を例に示したが、いずれか一方のみ設けられている場合でもよい。また、圧電振動子３０ａ～３０ｆの全ての周囲に溝部１９、２８が設けられている場合を例に示したが、圧電振動子３０ａ～３０ｆの少なくとも１つの周囲に溝部１９、２８が設けられている場合でもよい。
　図８（ａ）は、実施例３に係る触覚生成装置３００の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図９（ａ）は、図８（ｂ）における圧電振動子３０ａ近傍の断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）における第２部材２０およびねじ７２の断面図である。図８（ａ）では、第２部材２０を透視して圧電振動子３０ａ～３０ｄを図示している。圧電振動子３０ｂ～３０ｄは圧電振動子３０ａと同じようにして第１部材１０と第２部材２０との間に設けられているため、図９（ａ）および図９（ｂ）では圧電振動子３０ａを例に説明し、圧電振動子３０ｂ～３０ｄの説明は省略する。
　図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、触覚生成装置３００では、第２部材２０の上面に凹部２３が設けられ、凹部２３に表示装置７０が嵌め込まれて固定されている。表示装置７０は、例えばスマートフォン、タブレット端末、または携帯型ゲーム機等である。圧電振動子３０ａ～３０ｄは、表示装置７０より外側において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。第１部材１０と第２部材２０は、例えば実施例１と同様に固定部材８０、８３により固定されている。
　図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、第２部材２０には、圧電振動子３０ａに対応する箇所に貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２は、＋Ｚ側の第１部分２４ａと－Ｚ側の第２部分２４ｂとを有する。第１部分２４ａの側面には、雌ねじとなるねじ山２６が形成されている。第２部分２４ｂの側面には、ねじ山は形成されていない。第２部分２４ｂのＸ方向およびＹ方向の幅は第１部分２４ａのＸ方向およびＹ方向の幅より大きい。第２部分２４ｂには押圧部材２９が第２部材２０に対して移動可能に挿入されている。第１部分２４ａに、ねじ７２が接合される。ねじ７２は、雄ねじとなるねじ山７６を有し、ねじ山７６が第１部分２４ａに形成されたねじ山２６に嵌め合わされることで、第１部分２４ａに接合される。ねじ７２を締めることで、第１部材１０は支持部材３４ａを介し圧電素子３２を矢印７３のように＋Ｚ方向に押圧し、ねじ７２は押圧部材２９および支持部材３４ｂを介し圧電素子３２を矢印７５のように－Ｚ方向に押圧する。圧電素子３２を押圧する応力は例えば５×１０６Ｐａ以上である。その他の構成は、実施例１の触覚生成装置１００と同じであるため説明を省略する。
［実施例３の変形例］
　図１０は、実施例３の変形例に係る触覚生成装置３１０の断面図である。図１０に示すように、触覚生成装置３１０では、第１部材１０と第２部材２０との間であって、第１部材１０の上面に表示装置７０が設けられている。表示装置７０は第２部材２０に接していてもよいし、第２部材２０から離れていてもよい。第２部材２０は、表示装置７０の表示画面が外部から視認できるよう、透明な部材で形成されている。その他の構成は、実施例３と同じであるため説明を省略する。
　実施例３およびその変形例によれば、図８（ａ）、図８（ｂ）、および図１０のように、第２部材２０の第１部材１０とは反対側の面または第１部材１０と第２部材２０との間に表示装置７０が設けられている。圧電振動子３０ａ～３０ｄは、表示装置７０より外側において第１部材１０と第２部材２０との間に設けられている。これにより、表示装置７０に表示される画像に対応した触覚を、圧電振動子３０ａ～３０ｄの振動によって表現することができる。例えば、ユーザが表示装置７０に写された画面を見ようとする場合、第２部材２０の平面視における４隅を左右の手の親指および人さし指で触れる場合がある。この場合に、図８（ａ）のように、圧電振動子３０ａ～３０ｄが第１部材１０および第２部材２０の４隅に設けられていると、圧電振動子３０ａ～３０ｄの振動を左右の手の親指および人さし指で感じて異なる触覚を得ることができる。
　また、実施例３およびその変形例では、圧電振動子３０ａ～３０ｄ各々に備わる圧電素子３２は、第１部材１０と第２部材２０との間で第１部材１０と第２部材とが対向するＺ方向に押圧されている。このように、縦変位型モードの圧電素子３２を伸縮方向であるＺ方向に押圧することで、第１部材１０および第２部材２０の機械振動のＱ値が向上する。なお、このような現象は、圧電素子３２として横変位型モードの圧電振動子を用いた場合には得られない現象である。横変位型モードとは、第１電極５２と第２電極５４の積層方向に対し圧電素子３２の振動方向が直交するモードである。Ｑ値を向上させる点から、圧電素子３２を押圧する応力は、５×１０５Ｐａ以上が好ましく、１×１０６Ｐａ以上がより好ましく、２×１０６Ｐａ以上がさらに好ましい。
　また、実施例３およびその変形例では、ねじ７２によって圧電素子３２を押圧している。これにより、大きな力で安定的に圧電素子３２を押圧できる。なお、圧電素子３２は、ねじ７２以外によって、第１部材１０と第２部材２０とが対向するＺ方向に押圧されてもよい。
　図１１（ａ）は、実施例４に係る触覚生成装置４００の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図１１（ａ）では、第２部材２０ａを透視して複数の圧電振動子３１ａ～３１ｉを図示している。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、触覚生成装置４００では、第２部材２０ａは表示ディスプレイである。表示ディスプレイは、例えば有機ＥＬディスプレイまたは液晶ディスプレイ等である。第２部材２０ａは、別部材の固定具によって第１部材１０に固定されている。第１部材１０と第２部材２０ａとの間には複数の圧電振動子３１ａ～３１ｉが設けられている。複数の圧電振動子３１ａ～３１ｉは、第２部材２０ａである表示ディスプレイ内において、第１部材１０と第２部材２０ａとの間に設けられている。例えば、圧電振動子３１ａ～３１ｄは表示ディスプレイの４隅近傍に設けられ、圧電振動子３１ｅは表示ディスプレイの中央部に設けられ、圧電振動子３１ｆ～３１ｉは圧電振動子３１ｅを中心とした十字の位置に設けられている。圧電振動子３１ａ～３１ｉは、圧電振動子３０ａ～３０ｄと同様に、駆動装置４０から電圧が印加されることで、主にＺ方向に振動する。
　図１２は、図１１（ｂ）における圧電振動子３１ｅ近傍を拡大した断面図である。なお、圧電振動子３１ａ～３１ｄおよび３１ｆ～３１ｉは圧電振動子３１ｅと同じ構造をしていることから、図１２では圧電振動子３１ｅを例に説明し、その他の圧電振動子の説明は省略する。
　図１２に示すように、圧電振動子３１ｅは、第１部材１０と第２部材２０ａとの間で－Ｚ側から順に設けられた支持部材３４ａ、圧電素子３２ａ、圧電素子３２ｂ、支持部材３４ｂを有する。支持部材３４ａは、第１部材１０に接触しているが接合はされていない。支持部材３４ｂは、第２部材２０ａに接触しているが接合はされていない。圧電素子３２ａ、３２ｂは、図３における圧電素子３２と同じ構造をしている。その他の構成は、実施例１の触覚生成装置１００と同じであるため説明を省略する。
　実施例１に記載したように、圧電素子３２ａ、３２ｂの±Ｚ側の表面におけるＺ方向の変位量ΔＺは、圧電体層５１の積層数をＮ、第１電極５２と第２電極５４との間に印加される電圧をＶ、逆圧電定数に関連した定数をｄ３３すると、ΔＺ＝ｄ３３×Ｖ×Ｎである。よって、圧電体層５１の積層数Ｎを多くすることで変位量ΔＺが大きくなる。しかしながら、製造上の制約等により、１つの圧電素子における積層数Ｎを多くすることができない場合がある。このような場合には、複数の圧電素子３２ａ、３２ｂをＺ方向に積層する場合が好ましい。これにより、圧電素子３２ａ、３２ｂの合計の変位量を大きくできる。Ｚ方向に積層される圧電素子の個数は３個以上の場合でもよい。なお、実施例１から実施例３においても、実施例４のように、複数の圧電素子３２ａ、３２ｂをＺ方向に積層してもよい。
　実施例４によれば、図１１（ａ）および図１１（ｂ）のように、第２部材２０ａは表示ディスプレイであり、圧電振動子３１ａ～３１ｉは、平面視において表示ディスプレイに重なる位置で第１部材１０と第２部材２０ａとの間に設けられている。これにより、表示ディスプレイである第２部材２０ａに表示される画像に対応した触覚を、表示ディスプレイ内で圧電振動子３１ａ～３１ｉの振動によって表現することができる。
　なお、実施例４においても、実施例２と同様に、第１部材１０に、圧電振動子３１ａ～３１ｉの周囲に圧電振動子３１ａ～３１ｉを囲む溝部が設けられていてもよい。
　なお、上記実施例１から実施例４において、圧電振動子を挟んで設けられる２つの部材が板状部材である場合を例に示したが、板状以外の他の形状をしている場合でもよい。
　以上、本願発明の実施形態について詳述したが、本願発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本願発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　

Claims (12)

  1. 　第１部材と、
    　前記第１部材に対向して設けられた第２部材と、
    　前記第１部材と前記第２部材との間で異なる位置に設けられ、電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に各々振動する第１圧電振動子および第２圧電振動子と、
    　前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子に前記電圧としてそれぞれ異なる波形の信号を供給する駆動装置と、を備える触覚生成装置。
  2. 　前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子との間に溝部を有する、請求項１に記載の触覚生成装置。
  3. 　前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方は、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方の周囲に、前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の前記少なくとも一方を囲む溝部を有する、請求項１に記載の触覚生成装置。
  4. 　前記第２部材の前記第１部材とは反対側の面または前記第１部材と前記第２部材との間に設けられた表示装置を備え、
    　前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、前記表示装置より外側において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。
  5. 　前記第２部材は表示ディスプレイであり、
    　前記第１圧電振動子と前記第２圧電振動子は、平面視において前記表示ディスプレイに重なる位置で前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。
  6. 　前記第１圧電振動子は、前記第１部材の対向する側面のうちの一方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、
    　前記第２圧電振動子は、前記対向する側面のうちの他方の側面の傍において前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。
  7. 　前記第１圧電振動子は、前記第１部材の平面視における角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられ、
    　前記第２圧電振動子は、前記第１部材の平面視における他の角部近傍に位置して前記第１部材と前記第２部材との間に設けられる、請求項１または２に記載の触覚生成装置。
  8. 　前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子は、圧電体層と前記圧電体層を挟む第１電極および第２電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間に前記電圧が印加されることで前記第１部材と前記第２部材とが対向する方向に伸縮する圧電素子を備える、請求項１または２に記載の触覚生成装置。
  9. 　前記圧電素子は、前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される、請求項８に記載の触覚生成装置。
  10. 　前記圧電素子は、ねじによって前記第１部材と前記第２部材とが対向する前記方向に押圧される、請求項９に記載の触覚生成装置。
  11. 　前記第１圧電振動子および前記第２圧電振動子の少なくとも一方は、前記第１部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第１部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第３部材、および、前記第２部材と前記圧電素子との間に設けられ、前記第２部材のヤング率および前記圧電体層のヤング率より大きなヤング率を有する第４部材、の少なくとも一方を備える、請求項８に記載の触覚生成装置。
  12. 　前記圧電体層、前記第１電極、および前記第２電極は各々複数設けられ、前記複数の第１電極および前記複数の第２電極は前記方向において互い違いに設けられ、前記複数の圧電体層の１つは前記複数の第１電極の１つと前記複数の第２電極の１つに前記方向において挟まれる、請求項８に記載の触覚生成装置。
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