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図面 (20)

課題

局在化された及び/又はカプセル化された触覚アクチュエータ又は要素に関する発明を提供する。

解決手段

幾つかの実施例において、触覚アクチュエータが、圧電材料及び前記圧電材料の表面に結合された複数の電圧電極からなるパターンを有する。この複数の電圧電極は、圧電材料の異なる複数の部分に電圧を供給するように、個別に制御可能である。この電圧の印加に応じて、圧電材料の異なる複数の部分を反曲させて、これらの部分において触覚出力を生じさせることが可能である。複数の電圧電極のうちの1つ以上に異なる複数の電圧を印加して、反曲の位置及び触覚出力に影響を及ぼしてもよい。様々な実施形態において、触覚出力システムが、シールされた触覚要素を組み込む。シールされた触覚要素は、1つ以上のフレックスに結合され、フレックスとカプセル化又はシーリング材とによってシール及び/又は封入されている圧電部品を有する。

概要

背景

(発明の背景
電子装置には、ユーザから入力を受信するための、及び/又はユーザに出力を供給するための様々に異なる入力/出力装置が含まれる。入力/出力装置の例には、タッチスクリーンキーボードコンピュータマウストラックパッドトラックボールマイクロフォンスピーカタッチパッド力センサ、ボタンなどがある。

幾つかの電子装置は、ユーザへの触知又はその他の触覚出力を行うためのアクチュエータ及び/又は様々な触覚出力システムを有する。触覚出力が、受信した入力に応答するフィードバックや、受信した通信又はその他の電子装置の状態に関する通知などとして供給されてもよい。電子装置が、ユーザの注意喚起する、ユーザの電子装置とのインタラクティブエクスペリエンスを促す、電子装置又は電子装置の部品変位させる、或いは任意のその他の好適な通知又はユーザエクスペリエンスを目的として、システムを作動させてもよい。

幾つかの場合には、触覚出力システムが、その構成部品又は要素の1つ以上を機械的、電気的又は化学的に保護するために、部分的に又は全体的にカプセル化されていてもよい。しかし、従来のカプセル化技術及び材料は、触覚出力システムの動作を不必要に妨げてしまうおそれがある。

概要

局在化された及び/又はカプセル化された触覚アクチュエータ又は要素に関する発明を提供する。幾つかの実施例において、触覚アクチュエータが、圧電材料及び前記圧電材料の表面に結合された複数の電圧電極からなるパターンを有する。この複数の電圧電極は、圧電材料の異なる複数の部分に電圧を供給するように、個別に制御可能である。この電圧の印加に応じて、圧電材料の異なる複数の部分を反曲させて、これらの部分において触覚出力を生じさせることが可能である。複数の電圧電極のうちの1つ以上に異なる複数の電圧を印加して、反曲の位置及び触覚出力に影響を及ぼしてもよい。様々な実施形態において、触覚出力システムが、シールされた触覚要素を組み込む。シールされた触覚要素は、1つ以上のフレックスに結合され、フレックスとカプセル化又はシーリング材とによってシール及び/又は封入されている圧電部品を有する。

目的

いくつかのアクチュエータは、圧電材料に電圧を印加することで触覚出力を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

ポータブル電子装置であって、カバーガラスと、前記カバーガラスに結合された触覚アクチュエータであって、圧電材料と、前記圧電材料に結合された複数の電圧電極からなるパターンと、を含み、前記複数の電圧電極からなるパターンの前記複数の電圧電極が個別に制御可能であり、前記複数の電圧電極からなるパターンが、前記圧電材料の異なる複数の部分に電圧を供給して、前記圧電材料を複数の異なる位置のうちの1つで変形させることが可能である、触覚アクチュエータと、を備えるポータブル電子装置。

請求項2

前記圧電材料の前記異なる複数の部分が、電圧を供給されると、前記カバーガラスを介して触知出力を供給する、請求項1に記載のポータブル電子装置。

請求項3

前記複数の電圧電極が前記圧電材料の正極面の大部分を被覆する、請求項1に記載のポータブル電子装置。

請求項4

前記触覚アクチュエータが、前記圧電材料の負極面の大部分を被覆する複数の接地電極からなるパターンを更に含む、請求項1に記載のポータブル電子装置。

請求項5

前記圧電材料が、前記電圧が供給された位置に基づいて反曲可能である、請求項1に記載のポータブル電子装置。

請求項6

複数の異なる電圧電極を介して供給される電圧を変化させることが、前記圧電材料の前記異なる複数の部分のうちのいずれが反曲するのかを変化させる、請求項5に記載のポータブル電子装置。

請求項7

前記圧電材料が物理的に連続している、請求項1に記載のポータブル電子装置。

請求項8

電子装置であって、表面を有する圧電ウェハと、前記表面の一部分を被覆し、相互との間に間隙を規定する複数の電圧電極と、前記複数の電圧電極に電気的に結合された処理ユニットであって、前記複数の電圧電極に供給される電圧を変化させることにより、前記圧電ウェハの異なる複数の部分に反曲を生じさせることが可能である、処理ユニットと、を備える電子装置。

請求項9

前記複数の電圧電極が、一触覚出力領域に対応する形状である、請求項8に記載の電子装置。

請求項10

前記処理ユニットが、前記複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極に電圧を供給し、前記第1の電圧電極に隣接する他の複数の電圧電極には電圧を供給しないことによって、前記第1の電圧電極によって被覆された前記圧電ウェハの一部分に反曲を生じさせる、請求項8に記載の電子装置。

請求項11

前記処理ユニットが、前記複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極により高い電圧を供給し、前記複数の電圧電極のうちのその他の複数の電圧電極により低い電圧を供給することによって、前記圧電ウェハの被覆された一部分に反曲を生じさせる、請求項8に記載の電子装置。

請求項12

前記処理ユニットが、前記複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極に第1の電圧を供給することと、前記複数の電圧電極のうちの第2の電極に第2の電圧を供給することと、前記複数の電圧電極のうちの複数の他の電極に第3の電圧を供給することと、によって、前記第1の電圧電極によって被覆された前記圧電ウェハの一部分に反曲を生じさせ、前記第3の電圧が前記第2の電圧よりも高く、前記第1の電圧よりも低い、請求項8に記載の電子装置。

請求項13

前記電子装置がトラックパッドを含む、請求項8に記載の電子装置。

請求項14

前記電子装置がキーボードを含む、請求項8に記載の電子装置。

請求項15

触覚アクチュエータであって、圧電基板と、前記圧電基板の表面に結合された第1の電圧導体と、前記圧電基板の表面に結合され、前記第1の電圧導体から離間した第2の電圧導体と、を備え、前記圧電基板が、前記第1及び第2の電圧導体の電圧に応じて、異なる複数の位置で触覚出力を生じさせる、触覚アクチュエータ。

請求項16

前記圧電基板の前記表面に結合され、前記第1の電圧導体から離間した第3の電圧導体と、前記圧電基板の前記表面に結合され、前記第2の電圧導体から離間した第4の電圧導体と、を更に備え、前記第1、第2、第3と第4の電圧導体間の間隔によって十字パターンが規定されている、請求項15に記載の触覚アクチュエータ。

請求項17

前記表面に対向する前記圧電基板の更なる表面に結合された接地導体を更に備える、請求項15に記載の触覚アクチュエータ。

請求項18

前記接地導体が、前記第1の電圧導体に対向して配置された第1の接地導体と、前記第2の電圧導体に対向して配置された第2の接地導体と、を含む、請求項17に記載の触覚アクチュエータ。

請求項19

前記接地導体が、前記第1及び第2の電圧導体の共通の接地を含む、請求項17に記載の触覚アクチュエータ。

請求項20

前記圧電基板が、ジルコン酸チタン酸鉛カリウム系圧電材料又はニオブ酸カリウムナトリウムを備える、請求項15に記載の触覚アクチュエータ。

請求項21

触覚要素であって、圧電シートと、前記シートの第1の面上に形成された第1の電極と、前記シートの第2の面上に形成された第2の電極と、を含む圧電部品と、第1の接触部を有する第1のフレックスであって、前記第1の電極と前記第1の接触部とが電気接続されるように、前記第1の面に対して配置されている、第1のフレックスと、第2の接触部を有する第2のフレックスであって、前記第2の電極と前記第2の接触部とが電気接続されるように、前記第2の面に対して配置されている、第2のフレックスと、シールであって、前記第1のフレックス、前記第2のフレックス及び前記シールが前記圧電部品を封入するように、前記圧電部品の周囲かつ前記第1のフレックスと前記第2のフレックスとの間に配置されている、シールと、を備える、触覚要素。

請求項22

前記第1の接触部が異方性フィルムを介して前記第1の電極に結合されている、請求項21に記載の触覚要素。

請求項23

前記第1の接触部が接合剤を介して前記第1の電極に結合されている、請求項21に記載の触覚要素。

請求項24

前記シールが前記圧電部品の側壁から離間し、前記シールと前記側壁との間に間隙を規定している、請求項21に記載の触覚要素。

請求項25

前記シールが前記圧電部品の側壁と共形である、請求項21に記載の触覚要素。

請求項26

前記シールが柔軟な材料から形成されている、請求項25に記載の触覚要素。

請求項27

前記触覚要素が、触覚出力システムに関連付けられた一群の触覚要素のうちの一構成要素である、請求項21に記載の触覚要素。

請求項28

前記触覚出力システムが、ポータブル電子装置のディスプレイよりも下方に配置されるように構成されている、請求項27に記載の触覚要素。

請求項29

触覚要素であって、圧電シートと、前記シートの第1の面上に形成された第1の電極と、前記シートの第2の面上に形成された第1の部分を有し、前記シートの前記第1の面上に形成された第2の部分を有する、第2の電極と、を含む圧電部品と、第1の接触部と第2の接触部とを含むるフレックスであって、前記第1の電極と前記第1の接触部とが電気的に接続され、かつ前記第2の電極と前記第2の接触部とが電気的に接続されるように、前記第1の面に対して配置されている、フレックスと、前記圧電部品を被覆して配置されていることにより、前記圧電部品を前記フレックスに対して封入しているカプセル化層と、を備える触覚要素。

請求項30

前記第1の接触部と前記第1の電極との間に配置された異方性フィルムを更に備える、請求項29に記載の触覚要素。

請求項31

前記異方性フィルムが、前記第2の接触部と前記第2の電極との間に延伸している、請求項30に記載の触覚要素。

請求項32

前記第1の接触部と前記第1の電極との間に配置された接合材を更に備える、請求項29に記載の触覚要素。

請求項33

前記接合材が導電性接着剤である、請求項32に記載の触覚要素。

請求項34

前記接合材が異方性導電性である、請求項32に記載の触覚要素。

請求項35

触覚出力システムであって、入力表面と、前記入表面下の複数の触覚要素のアレイであって、前記複数の触覚要素のアレイの各触覚要素が、電極を含む圧電部品と、前記電極に電気的に接続された電気的接触部を含むフレックスと、前記圧電部品を被覆し、かつ前記フレックスと接触して配置されていることにより、前記圧電部品を前記フレックスに対して封入しているカプセル化層と、を含むアレイと、を備える触覚出力システム。

請求項36

前記複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素の前記カプセル化層が、前記フレックスと前記圧電部品との間にある、請求項35に記載の触覚出力システム。

請求項37

前記複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素の前記カプセル化層が、ポリマー材料から形成されている、請求項35に記載の触覚出力システム。

請求項38

前記入力表面と前記複数の触覚要素のアレイとの間に配置されたディスプレイを更に備える、請求項35に記載の触覚出力システム。

請求項39

前記複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素の前記電極が、ラップアラウンド電極である、請求項35に記載の触覚出力システム。

請求項40

前記複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素が、前記電極を前記電気的接触部に電気的に接続するインターポーザを備える、請求項35に記載の触覚出力システム。

技術分野

0001

(関連出願の相互参照
本出願は、その内容が完全に開示されているかのごとく引用をもって援用された、「Patterned Electrode Localized Haptic Actuator」と題された2016年6月20日出願の米国特許仮出願第62/352,046号及び、「Encapsulated Haptic Elements」と題された2016年7月11日出願の米国特許仮出願第62/360,836号の米国特許法第119条(e)に基づく利益を主張する。

0002

(発明の分野)
記載した実施例は、概略的には、電子装置用触覚アクチュエータ及び/又は様々なその他の触覚システムに関する。より詳細には、本願の実施例は、触覚出力ステム局在化された触覚出力を生成するための電極パタニング及び/又はカプセル化された要素に関する。

背景技術

0003

(発明の背景
電子装置には、ユーザから入力を受信するための、及び/又はユーザに出力を供給するための様々に異なる入力/出力装置が含まれる。入力/出力装置の例には、タッチスクリーンキーボードコンピュータマウストラックパッドトラックボールマイクロフォンスピーカタッチパッド力センサ、ボタンなどがある。

0004

幾つかの電子装置は、ユーザへの触知又はその他の触覚出力を行うためのアクチュエータ及び/又は様々な触覚出力システムを有する。触覚出力が、受信した入力に応答するフィードバックや、受信した通信又はその他の電子装置の状態に関する通知などとして供給されてもよい。電子装置が、ユーザの注意喚起する、ユーザの電子装置とのインタラクティブエクスペリエンスを促す、電子装置又は電子装置の部品変位させる、或いは任意のその他の好適な通知又はユーザエクスペリエンスを目的として、システムを作動させてもよい。

0005

幾つかの場合には、触覚出力システムが、その構成部品又は要素の1つ以上を機械的、電気的又は化学的に保護するために、部分的に又は全体的にカプセル化されていてもよい。しかし、従来のカプセル化技術及び材料は、触覚出力システムの動作を不必要に妨げてしまうおそれがある。

課題を解決するための手段

0006

本開示は、局在化された及び/又はカプセル化された触覚アクチュエータ又は要素に関する。より詳細には、本願に記載の複数の実施形態は、触覚出力システムの局在化された触覚出力を生成するための電極パターニング及び/又はカプセル化された複数の要素を有する触覚アクチュエータに関する。

0007

局在化された触覚アクチュエータの複数の実施形態においては、電子装置用の触覚アクチュエータが、圧電材料及びこれに結合された複数の電圧電極又は導電体を有する。複数の電圧電極は、圧電材料の異なる複数の部分に電圧を供給するように個々に制御されることが可能である。圧電材料の異なる複数の部分が、電圧の印加に応じて反曲することにより、これらの位置において触覚出力を生じることが可能である。反曲の位置、したがって触覚出力に影響を及ぼすために、複数の電圧電極のうちの1つ以上に異なる電圧が供給されてもよい。このことが、物理的に隣接した圧電材料の寸法内における触覚分解能を向上させる一方で、より大きなモノリシック圧電構造に関連付けられた大きさの反曲を生じさせることを可能にしてもよい。

0008

様々な実装形態において、ポータブル電子装置が、カバーガラス及びカバーガラスに結合された触覚アクチュエータを有する。触覚アクチュエータが、圧電材料及び圧電材料に結合された複数の電圧電極からなるパターンを有する。複数の電圧電極からなるパターンの複数の電圧電極は、個別に制御可能である。複数の電圧電極からなるパターンは、圧電材料の異なる複数の部分に電圧を供給して、圧電材料を複数の異なる位置のうちの1つで変形させることが可能である。

0009

幾つかの例においては、圧電材料の異なる複数の部分が、電圧を供給されると、カバーガラスを介して触知出力を出力する。複数の例において、圧電材料が、電圧が供給された位置に基づいて反曲することが可能である。そのような例の幾つかの実装形態においては、複数の異なる電圧電極を介して供給される電圧を変化させることが、圧電材料の異なる複数の部分のうちのいずれが反曲するのかを変化させる。幾つかの例においては、圧電材料が物理的に連続している。

0010

複数の例においては、複数の電圧電極が圧電材料の正極面の大部分を被覆する。様々な例において、触覚アクチュエータが、圧電材料の負極面の大部分を被覆する複数の接地電極からなるパターンを更に有する。

0011

幾つかの実装形態においては、電子装置が、表面を有する圧電ウェハと、表面の一部分を被覆し、相互との間に間隙を規定する複数の電圧電極と、複数の電圧電極に電気的に結合された処理ユニットとを有する。処理ユニットは、複数の電圧電極に供給される電圧を変化させることにより、圧電ウェハの異なる複数の部分に反曲を生じさせることが可能である。

0012

様々な例においては、複数の電圧電極が、一触覚出力領域に対応する形状である。幾つかの例においては、電子装置がトラックパッドである。別の複数の例においては、電子装置がキーボードである。

0013

複数の例においては、処理ユニットが、複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極に電圧を供給し、第1の電圧電極に隣接する他の複数の電圧電極には電圧を供給しないことによって、第1の電圧電極によって被覆された圧電ウェハの一部分に反曲を生じさせる。別の複数の例においては、処理ユニットが、複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極により高い電圧を供給し、複数の電圧電極のうちのその他の複数の電圧電極により低い電圧を供給することにより、圧電ウェハの被覆された一部分に反曲を生じさせる。更に別の複数の例においては、処理ユニットが、複数の電圧電極のうちの第1の電圧電極に第1の電圧を供給すること、複数の電圧電極のうちの第2の電極に第2の電圧を供給すること及び、複数の電圧電極のうちの第3の電極に第3の電圧を供給することであって、第3の電圧が第2の電圧よりも高く、第1の電極よりも低いことによって、第1の電圧電極によって被覆された圧電ウェハの一部分に反曲を生じさせる。

0014

様々な実装形態においては、触覚アクチュエータが、(ジルコン酸チタン酸鉛ニオブ酸カリウムナトリウムなどのカリウム系圧電材料及び/又はその他の任意の好適な圧電材料などの)圧電基板、圧電基板の表面に結合された第1の電圧導体及び、圧電基板の表面に結合され、第1の電圧導体から離間した第2の電圧導体を有する。圧電基板が、第1及び第2の電圧導体の電圧に応じて、異なる複数の位置で触覚出力を生じる。

0015

幾つかの例においては、触覚アクチュエータが、圧電基板の表面に結合され、第1の電圧導体から離間した第3の電圧導体と、圧電基板の表面に結合され、第2の電圧導体から離間した第4の電圧導体とを更に有する。そのような例においては、第1、第2、第3及び第4の電圧導体間の間隔によって十字パターンが規定されていてもよい。

0016

複数の例においては、触覚アクチュエータが、表面に対向する圧電基板の更なる表面に結合された接地導体を更に有してもよい。そのような例の幾つかの実装形態においては、接地導体が、第1の電圧導体に対向して配置された第1の接地導体及び、第2の電圧導体に対向して配置された第2の接地導体である。そのような例の別の複数の実装形態においては、接地導体が、第1及び第2の電圧導体の共通の接地である。

0017

触覚出力システムカプセル化要素の複数の実施態様においては、シールされた触覚要素が、少なくとも1つの圧電部品を有する。圧電部品が、圧電シートシートの第1の面上に形成された第1の電極及び、シートの第2の面上に形成された第2の電極を有してもよい。触覚要素が、第1の接触部を有する第1のフレックスを有し、第1のフレックスが、圧電部品の第1の電極とフレックスの第1の接触部とが電気接続されるように、第1の面に対して配置されていてもよい。

0018

同様に、複数の触覚部品が、第2の接触部を有する第2のフレックスを有し、第2のフレックスが、第2の電極と第2の接触部とが電気接続されるように、圧電部品の第2の面に対して配置されていてもよい。触覚要素がシールを更に有し、シールが、第1のフレックス、第2のフレックス及びシールが圧電部品を封入するように、圧電部品の周囲かつ第1のフレックスと第2のフレックスとの間に配置されていてもよい。

0019

触覚要素をシールするための方法が、圧電部品を好適なカプセル材でシールすることを含んでもよい。その後、部品を異方性導電テープフレキシブル回路に取り付けてもよい。異方性導電テープが、カプセル化された部品の2つの電極とフレックス上の2つの電気的接触部とを電気的に接続してもよい。

0020

様々な実装形態において、触覚要素が、圧電部品、第1の接触部を有する第1のフレックス、第2の接触部を有する第2のフレックス及び、シールであって、第1のフレックス、第2のフレックス及びシールが圧電部品を封入するように、圧電部品の周囲かつ第1のフレックスと第2のフレックスとの間に配置されたシールを有する。圧電部品は、圧電シート、シートの第1の面上に形成された第1の電極及び、シートの第2の面上に形成された第2の電極を有する。第1のフレックスは、第1の電極と第1の接触部とが電気的に接続されるように、第1の面に対して配置されている。第2のフレックスは、第2の電極と第2の接触部とが電気的に接続されるように、第2の面に対して配置されている。

0021

幾つかの例においては、第1の接触部が、異方性フィルムを介して第1の電極に結合されている。様々な例において、第1の接触部が接合剤を介して第1の電極に結合されている。

0022

複数の例において、シールが圧電部品の側壁から離間し、シールと側壁との間に間隙を規定している。幾つかの例においては、シールが圧電部品の側壁と共形である。様々な例において、シールが柔軟な材料から形成されている。

0023

幾つかの例においては、触覚要素が、触覚出力システムに関連付けられた一群の触覚要素のうちの一員である。触覚出力システムが、ポータブル電子装置のディスプレイよりも下方に配置されるように構成されていてもよい。

0024

幾つかの実装形態においては、触覚要素が、圧電部品、第1の接触部と第2の接触部とを備えるフレックス及び、圧電部品を被覆して配置されていることにより、圧電部品をフレックスに対して封入しているカプセル化層を有する。圧電部品は、圧電シート、シートの第1の面上に形成された第1の電極並びに、シートの第2の面上に形成された第1の部分及びシートの第1の面上に形成された第2の部分を有する第2の電極を有する。フレックスは、第1の電極と第1の接触部とが電気的に接続され、かつ第2の電極と第2の接触部とが電気的に接続されるように、第1の面に対して配置されている。

0025

様々な例において、触覚要素が、第1の接触部と第1の電極との間に配置された異方性フィルムを更に有する。異方性フィルムが、第2の接触部と第2の電極との間に延伸していてもよい。

0026

複数の例において、触覚要素が、第1の接触部と第1の電極との間に配置された接合材を更に有する。接合材が、導電性接着剤であってもよい。接合材が、異方性導電性であってもよい。

0027

複数の実装形態においては、触覚出力システムが、入力表面及び入力表面下の複数の触覚要素のアレイを有する。複数の触覚要素のアレイの各触覚要素は、電極を備える圧電部品、電極に電気的に接続された電気的接触部を備えるフレックス及び、圧電部品を被覆し、かつフレックスと接触して配置されていることにより、圧電部品をフレックスに対して封入しているカプセル化層を有する。

0028

幾つかの例においては、複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素のカプセル化層が、フレックスと圧電部品との間にある。複数の例においては、複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素のカプセル化層が、ポリマー材料から形成されている。

0029

様々な例において、触覚出力システムがディスプレイを更に有する。ディスプレイが、入力表面と複数の触覚要素のアレイとの間に配置されていてもよい。

0030

様々な例において、複数の触覚要素のアレイの少なくとも1つの触覚要素の電極が、ラップアラウンド電極である。幾つかの例においては、触覚要素アレイの少なくとも1つの触覚要素が、電極を電気的接触部に電気的に接続するインターポーザを備えている。

0031

本開示を、添付の図面と組み合わせた以下の詳細な説明から容易に理解することができよう。の図面において、同様の参照番号は同様の構成要素を言及するものである。

図面の簡単な説明

0032

触覚アクチュエータを有する例示的な電子装置を図示したものである。
図1の電子装置を図1の線A−Aに沿って切った例示的な断面図である。
図2の電子装置の複数の触覚アクチュエータのうちの1つの例示的な実装形態の上面図である。
図3の例示的な触覚アクチュエータの正面図である。
複数の触覚アクチュエータからなる例示的なアレイのうちの1つの動作を図示したものである。
例示的な単一の大型触覚アクチュエータの動作を図示したものである。
図3の例示的な触覚アクチュエータの第1の部分の動作を図示したものである。
図3の例示的な触覚アクチュエータの第2の部分の動作を図示したものである。
図3の例示的な触覚アクチュエータの第3の部分の動作を図示したものである。
図2の電子装置の複数の触覚アクチュエータのうちの1つの第2の例示的な実装形態の上面図である。
第3の例示的な触覚アクチュエータを図示したものである。
触覚アクチュエータを構成するための例示的な一方法を説明するフローチャートである。この方法により、図2図4及び図7A図9の複数の触覚アクチュエータのうちの1つ以上を組み立ててもよい。
触覚アクチュエータを使用して出力を供給するための例示的な一方法を説明するフローチャートである。この方法が、図1及び図2の電子装置並びに/或いは図2図4及び図7A図9の触覚アクチュエータのうちの1つ以上によって実行されてもよい。
入力表面を有し、入力表面を介して触覚出力がユーザに供給されることの可能な電子装置を図示したものである。
図12Aの電子装置を図示したものであり、触覚出力システムを入力表面の下に破線で示したものである。
触覚要素の圧電部品の略断面図である。
図13Aの圧電部品を図示したものであって、特に圧電部品の上部電極底部電極とに電気的に結合された上部フレックスと底部フレクスとを示したものである。
本願に記載する触覚要素の圧電部品のフレックスの電気的接触部と電極との間の導電性の接合の例示的な詳細な断面図である。
本願に記載する触覚要素の圧電部品のフレックスの電気的接触部と電極との間の別の導電性の接合の例示的な詳細な断面図である。
シールされた触覚要素の略断面図であって、特に圧電部品の周囲にわたって上部フレックスを底部フレックスに接続している側壁シールを示したものである。
別のシールされた触覚要素の略断面図であって、特に圧電部品の周囲にわたって上部フレックスを底部フレックスに接続している別の側壁シールを示したものである。
別のシールされた触覚要素の略断面図であって、特に圧電部品の周囲にわたって上部フレックスを底部フレックスに接続している二部式の側壁シールを示したものである。
別のシールされた触覚要素の略断面図であって、特に圧電部品の外周と共形な形状の、上部フレックスを底部フレックスに接続している別の側壁シールを示したものである。
カプセル化された触覚要素の略断面図である。
別のカプセル化された触覚要素の略断面図である。
ラップアラウンド電極を有する圧電部品の略断面図である。
複数のラップアラウンド電極を有する圧電部品の略断面図である。
図17Aの圧電部品を組み込んだ触覚要素の略断面図であって、特にフレックスに結合され、カプセル化された圧電部品を示したものである。
図17Cの円B−Bの詳細図であって、特に導電性の部分と非導電性の部分とによって形成された異方性シートを図示したものである。
図17Cの円B−Bの詳細図であって、特に異方性シートを図示したものである。
図17Aの圧電部品を組み込んだ別の触覚要素の略断面図であって、特にフレックスへの結合の前のカプセル化された圧電部品を図示したものである。
図17Aの圧電部品を組み込んだ別の触覚要素の略断面図であって、特にフレックスに結合され、カプセル化された圧電部品を図示したものである。
圧電部品をカプセル化する方法における複数の例示的な動作を図示した概略的なフローチャートである。
圧電部品をカプセル化する別の方法における複数の例示的な動作を図示した概略的なフローチャートである。
圧電部品の別の方法における複数の例示的な動作を図示した概略的なフローチャートである。
圧電部品の別の方法における複数の例示的な動作を図示した概略的なフローチャートである。

実施例

0033

異なる複数の図面における同一の又は同様の参照番号の使用は、同様の、関連する又は同一の要素を示す。

0034

添付の複数の図面における斜影線又は網掛けの使用は、一般に、隣り合う複数の要素間の境界を明らかにすると共に、図面を見やすくするために行われる。従って、添付の複数の図面において図示されたいかなる要素についても、斜影線又は網掛けの使用の有無は、特定の材料、材料特性、要素の大きさ、要素の寸法、同様に図示された複数の要素の共通性或いはその他の特徴、属性又は特性が好適であるか或いは必要であることを意味するものでも示唆するものでもない。

0035

更に、添付の複数の図面において、様々な特徴及び要素(及びこれらの集合及び群)の(相対的又は絶対的な)大きさ及び寸法並びにこれらの間の境界、間隙及び位置関係は、単に本願に記載の様々な実施態様の理解を容易とするために示されたものであり、従って、必ずしも縮尺通りに示すために図示されているのではなく、また、図示された一実施態様が、これに関して記載された複数の実施態様を除外して好適であるか又は必要であることを示すことは意図されていないことが理解されるべきである。

0036

次に、添付の図面にて例証された代表的な実施形態を詳細に参照する。以下の説明は、数々の実施形態を1つの好ましい実施形態に限定するものではない点が理解されるべきである。これと反対に、以下の説明は、代替修正、均等物を、添付の請求項によって定義された記述の実施形態の趣旨及び範囲内に含まれ得るものとして網羅するものである。

0037

以下の説明は、本開示の様々な要素を具現化する具体的な装置、システム、方法を含む。しかし、記述された開示は、ここで述べている形態に加え様々な形態で実施することができる点も理解されるべきである。

0038

以下の開示は、局所的及び/又はカプセル化された触覚アクチュエータ或いは触覚要素に関する。より具体的には、ここで開示する実施形態は、触覚出力システムの局所的な触覚出力を生成する電極パターニングを含む触覚アクチュエータ及び/又はカプセル化された要素に関する。

0039

局所的な触覚アクチュエータの実施形態では、触覚アクチュエータは圧電材料とパターン化された電極を含む。パターン化された電極は、圧電材料の各部分に電圧を印加することができる。これにより、圧電材料にて最大の反曲が生じる場所としての局所的な触覚出力が、印加された電圧に依存するようになる。

0040

いくつかのアクチュエータは、圧電材料に電圧を印加することで触覚出力を提供する。こうしたアクチュエータの多くは、圧電材料の全面に同時に電圧を印加する単一のフラッド電極を含む。このような実施例において、圧電材料は、電圧を印加されると、触覚出力を提供するために反曲する。

0041

生成できる反曲の程度、したがって触覚出力の強度は、印加する電圧量、圧電ウェハサイズ、圧電材料の層数に依存してよい。触覚アクチュエータが比較的低い電圧と単層の圧電材料に限定される場合は、調整できる要因は圧電材料のウェハサイズだけである可能性がある。特定の寸法セットよりも小さいウェハは、触覚フィードバックとして適切に認識できる十分な反曲を生じないことがある。そのため、触覚アクチュエータは可能な限り大きなウェハを用いて設計する可能性がある。

0042

しかし、これらのタイプの触覚アクチュエータは単一のフラッド電極タイプであるため、単一の箇所で触覚出力を生じさせることができる。複数のアクチュエータを使用すれば、別々の場所で触覚出力を生じさせることが可能である。検出可能な触覚出力を生じさせるのに十分な大きさのウェハにより、スペース内に収まるアクチュエータの数が限定されてしまう。そのため、生じ得る触覚出力の大きさと触覚出力を生じさせる別々の場所の数との間に相反関係が存在し得る。

0043

パターン化された電極は圧電材料の別々の部分に電圧を印加できるため、本発明の触覚アクチュエータはより大型のウェハサイズを使用しながら、複数の場所で触覚出力を生成することができる。これにより、触覚出力の局所化犠牲にすることなく、より大きな触覚出力を生じることが可能になる。

0044

触覚出力システムのカプセル化した要素の実施形態では、電子装置に内蔵できる触覚出力システムの1つ以上の脆い又は敏感な部品を、パッケージ化封止、及び/又はカプセル化することができる。

0045

ここで述べたようなカプセル化は、触覚出力システムの脆い又は敏感な部品を熱的、機械的、電気的、光学的に保護する、及び/又は化学的に保護するために、実装固有な又は適切なあらゆる方法で構成することができる。圧電部品は、ここで述べたような技術を用いてカプセル化及び/又は封止できる触覚出力システムの脆い又は敏感な部品の一例である。しかし、ここで述べている様々な技術及び方法は、触覚出力システムの別の部品、又は、電子装置に組み込むことが可能な他のシステムやサブシステムにも同等に適用し得ると理解することができる。

0046

一実施形態では、圧電部品は圧電材料シートと、シートの対向する両面に画成された2つの電極とを含む。例えば、シートの上面に上部電極を形成し、シートの下面に下部電極を形成できる。ここでは、この構成を「対向電極」を設けた圧電部品と呼ぶ。

0047

他の場合では、下部電極を圧電シートの側壁に巻着させることができる。これらの実施形態では、上部電極と下部電極の両方がシート上面の一部を占有する。ここでは、この構成を「ラップアラウンド電極」を設けた圧電部品と呼ぶ。

0048

一実施例では、対向電極を設けた圧電部品を、上部フレックスと下部フレックスの間に積層してカプセル化することができる。上部電極と上部フレックスの間に第1電気接続を、下部電極と下部フレックスの間に第2電気接続を形成することができる。いくつかの場合では、第1電気接続は、第2電気接続を確立するために用いたのと同じ技術を用いて確立される。

0049

第1、第2電気接続は、半田付け溶接導電性接着剤による接着導電性テープによる接着、導電面どうしを接触させた配置を非限定的に含む任意数の適切な技術を用いて確立することができる。いくつかの場合では、第1、第2電気接続は、上で述べた積層工程などの同一の工程で形成することが可能である。

0050

更なる実施形態では、上部フレックスと下部フレックスの間の圧電部品の外縁の周りシール剤を付加することができる。シール剤はポリマー系シール剤、エポキシ系シール剤ポリシリコーン系シール剤、樹脂系シール剤、又は、その他の好適なシール剤材料、或いはこれらの材料の組み合わせであってよい。いくつかの実施形態では、シール剤は1層のみ使用される。シール剤は圧電部品の側壁に接触させたり、空隙により圧電部品の側壁から離隔させたりすることができる。いくつかの場合では、圧電部品の側壁とシール剤の間の間隙をガス(例えば窒素ヘリウムなど)、ゲルポリマーゲル)、液体(例えば鉱油グリセリン)で充填することが可能である。ガス、ゲル、液体の圧力は実施形態ごとに変えることができる。

0051

いくつかの場合では、上部フレックス上に粘着性リング位置決めできる。上部フレックスと下部フレックスの間に圧電部品を積層する工程により、粘着性リングが下部フレックスを上部フレックスに接着させ、これにより、圧電部品が上部フレックスと下部フレックスの間の容量内に封止される。更なる実施形態では、粘着性リングは下部フレックス上に配置することも可能である。この場合には、上部フレックスと下部フレックスの間に圧電部品を積層する工程により、2つの粘着性リングを互いに接着させることができる。

0052

別の実施例では、対向電極を設けた圧電部品を単一のフレックスに積層することで、圧電部品をカプセル化することができる。上部電極とフレックスの間に第1電気接続を、下部電極とインターポーザの間に第2電気接続を形成することができる。インターポーザはフレックスに電気接続させることができる。これらの実施形態では、圧電部品とインターポーザはカプセル材層コーティングしてもよい(例えば、カプセル化層を形成する)。

0053

別の実施例では、ラップアラウンド電極を設けた圧電部品を、単一のフレックスに積層することでカプセル化することができる。上部電極とフレックス上の第1電気接触部との間に第1電気接続を、ラップアラウンド下部電極とフレックス上の第2電気接触部との間に第2電気接続を形成することができる。これらの実施形態では、第1及び第2電気接触部の確立の前又は後に、圧電部品をカプセル材層でコーティングすることができる。

0054

これら及び他の実施形態について、以降で図1図21を参照しながら説明する。しかし、当業者は、上記の図面に関連してここで提供される詳細な記述は説明のみを目的としたものであり、限定として解釈されるべきでないことを容易に理解するだろう。

0055

図1は、1つ以上の触覚アクチュエータを含む例示的な電子装置100を示す。この実施例では、電子装置100は、筐体102に結合したカバーガラス101を含むポータブル装置である。カバーガラス101はタッチスクリーンの部品又は類似の部品であってよく、触覚アクチュエータは触知的な又はその他の触覚出力をカバーガラス101を介して提供するように動作可能である。

0056

図2は、図1ラインA−Aに沿った図1の電子装置100の例示的な断面図を示す。電子装置100は多数の触覚アクチュエータ203を含んでいる。触覚アクチュエータ203は、処理ユニット205又は他のコントローラによってフレックス回路204又は他の電気的接触部を介して電圧を印加されると反曲するように動作可能な圧電材料を含んでよい。ユーザへの触覚出力を生じさせるために、反曲はカバーガラス101を通って伝達されることが可能である。そのため、触覚アクチュエータ203に電圧を供給して反曲を生じさせるべく、処理ユニット205は触覚アクチュエータ203に電気的に結合していてよい。

0057

図3は、図2に示した電子装置の触覚アクチュエータ203のうちの1つの例示的な実現の平面図を示す。触覚アクチュエータ203はウェハ、基板、又は、圧電材料306からなるその他の構造体(ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)、ニオブ酸カリウムトリムのようなカリウム系の圧電材料、及び/又はその他任意の適切な圧電材料など)を含んでよい。多くの実現において、圧電材料306は物理的に連続していてよい。触覚アクチュエータ203は、圧電材料306の正極面に結合した電圧電極307A〜307D又は導電体のパターンを含んでよい。この実施例では、電圧電極307A〜307Dは、圧電材料306(該表面の大部分として図示されている)の表面の一部を被覆してよく、第1、第2、第3、第4電圧電極307A〜307D間の離隔部によって十字パターンを画成するように互いから離隔している。

0058

電圧電極307A〜307Dのパターンとその間の離隔部とによって、電圧電極307A〜307Dを、圧電材料306の別々の部分(例えば、電圧電極307A〜307Dのそれぞれにより被覆された部分)に異なる電圧を供給するべく個別に制御することが可能である。このように、圧電材料306の様々な部分に様々な電圧を生じさせることで、反曲又は変形(例えば、触知的な又はその他の触覚出力)を圧電材料306の別々の区間で(例えば、又は複数の別々の場所の多くにおいて)生じさせることができる。反曲又は変形の場所は、どこに電圧を印加するかにより変えることができる。更に、電圧を変化させることで、圧電材料306の反曲させる部分を変更することができる。

0059

図4は、図3の例示的な触覚アクチュエータ203の前側面図を示す。触覚アクチュエータ203は、1つ以上の接地電極408A〜408D(図には408C〜408Dを示す)、又は、電圧電極307A〜307Dが結合している面の反対側にあたる負極面のような更なる面に結合した導電体を更に含んでよい。この実施例では、電圧電極307A〜307Dの各々に対応した接地電極408A〜408Dを含んでおり、各接地電極は対応した電圧電極307A〜307Dに対向して位置決めされている。

0060

接地電極408A〜408Dは、圧電材料306の負極面の大部分を被覆していてよい。接地電極408A〜408Dは、離隔部が圧電材料306の正極面上の電圧電極307A〜307Dによって画成されたものと類似の十字パターンを画成できるように、互いに離隔していてよい。

0061

明瞭化の目的で図示されてはいないが、触覚アクチュエータは1つ以上の補剛材構造体を更に含んでいてよい。補剛材構造体は、プラスチック、金属などの非圧電材料で形成することができる。補剛材構造体は、圧電材料306の表面及び/又は圧電材料306の更なる面に結合、或いは接着することができる。自由境界型の圧電アクチュエータでは、電場分極方向に印加すると、x寸法とy寸法(例えば、図3に示す圧電材料306の寸法)が収縮し、z寸法(例えば、図4に示す圧電材料306の縦寸法)が拡張し得る。図3図4の例示的な触覚アクチュエータ203における圧電材料306のフォームファクタは、x寸法とy寸法が図示のように比較的大きく、z寸法が比較的薄くあってよい。その結果、補剛材部品を含まない場合には、自由境界条件の下で、z寸法の反曲又は変形が比較的小さくなり得る。しかし、補剛材構造体を圧電材料306及び/又は圧電材料306の更なる面に結合すると、x−yの収縮をz方向への反曲、変形、又はその他の動作に変換することができる。

0062

次に、触覚アクチュエータ203を使用し、圧電材料306と電圧電極307A〜307Dのパターンとによって生じた反曲を、その他の構造の触覚アクチュエータと対比する。又、触覚アクチュエータ203を、各々が単一のフラッド電極を設けている小型の触覚アクチュエータのアレイと、単一のフラッド電極を設けたモノリシックな触覚アクチュエータとに対比させる。

0063

図5は、例示的な触覚アクチュエータのアレイ530A〜530Dのうちの1つの動作を示す。この実施例では、各触覚アクチュエータ530A〜530Dは対応する単一のフラッド電極531A〜531Dを含んでおり、これらのフラッド電極は対応する触覚アクチュエータ530A〜530Dに含まれている圧電材料全体に電圧を供給することができる。それぞれのフラッド電極531A〜531Dのうちの1つに電圧を供給することで、それぞれの触覚アクチュエータ530A〜530Dに反曲が生じる。

0064

同様に、図6は例示的な単一の大型の触覚アクチュエータ630の動作を示す。この実施例では、触覚アクチュエータ630は対応する単一のフラッド電極631を含み、このフラッド電極は触覚アクチュエータ630に含まれている圧電材料全体に電圧を供給することができる。フラッド電極631に電圧を供給することで、触覚アクチュエータ630が反曲する。

0065

図2図4の触覚アクチュエータ203を図5の触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイと、更に図6の単一の大型の触覚アクチュエータ630とに対比させるために、対比を目的とした例示的な寸法を仮定する。一例として、図2図4の触覚アクチュエータ203の例示的な寸法を、触覚アクチュエータ203が約40ミリメートル辺長を有するように仮定する。同様に、図5の触覚アクチュエータ530A〜530Dの例示的な寸法を、各々が約10ミリメートルの辺長を有するように仮定し、図6の単一の大型の触覚アクチュエータ630を約40ミリメートルの辺長を有するように仮定する。こうすることで、圧電材料の比較可能な反曲を別々に実証することが可能になる。しかし、これらの仮定された寸法は例証を目的としたものであり、限定を意図していないことが理解される。

0066

これらの例示的な寸法を仮定した上で、図5は、触覚アクチュエータ530Aに60ボルトの電圧を印加した場合に触覚アクチュエータ530Aに生じた約10ミクロンピーク反曲509を示す。これとの対比で、図6は、触覚アクチュエータ630に60ボルトの電圧を印加した場合に触覚アクチュエータ630に生じた約160ミクロンのピーク反曲609を示す。したがって、触覚アクチュエータ630は、触覚アクチュエータ530Aよりも大きなピーク反曲609(及び、したがって触知的又はその他の触覚出力)を生じることができる。

0067

しかし、触覚アクチュエータ630は単一の箇所にてピーク反曲609を生じることができる。これは、仮定した約40ミリメートルの辺長を適用した場合、触覚アクチュエータ630の触覚分解能が約1/1600平方ミリメートルであることを意味する。触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイの各々の触覚アクチュエータ530A〜530Dがピーク反曲509を生じることができるので、触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイは別々の4箇所にてピーク反曲509を生じることが可能である。したがって、仮定した約10ミリメートルの辺長を触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイの各々に適用した場合、触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイは約4/1600平方ミリメートルの触覚分解能を有する。触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイと触覚アクチュエータ630の間の相反は、ピーク反曲509、609の大きさと触覚分解能の間にある。

0068

これとの対比で、図7Aは、第1電圧電極307Aを介して圧電材料306に60ボルトの電圧を印加した場合における、図3の例示的な触覚アクチュエータ203の第1区間の動作を示す。これにより、圧電材料306の第一部分(例えば、第1電圧電極307Aで被覆された部分)に対応する第1区間において10ミクロンのピーク反曲709Aが生じる。図7Bは、各々の電圧電極307A〜370Dを介して圧電材料306に60ボルトの電圧を印加した場合における、例示的な触覚アクチュエータ203の第2区間の動作を示す。これにより、圧電材料306の第2区間(例えば、4つの全ての電圧電極307A〜307Dの間の部分)にて160ミクロンのピーク反曲709Bが生じる。図7Cは、第1電圧電極307Aに90ボルトを印加した場合、第2電圧電極307Bに60ボルトを印加した場合、第3電圧電極307Cに60ボルトを印加した場合、更に、第4電圧電極307Dに30ボルトを印加した場合における、例示的な触覚アクチュエータ203の第3区間の動作を示す。これにより、圧電材料306の第3区間(例えば、第1電圧電極307Aで被覆された部分の、図7Aのピーク反曲709Aの場所よりも図7Bのピーク反曲709Bの場所に近い部分)において160ミクロンのピーク反曲709Cが生じる。

0069

したがって、電圧電極307A〜307Dの1つ以上に対して様々な別々の電圧を供給することで、触覚アクチュエータ203はピーク反曲709A〜709Cと、様々な別々の場所におけるその他のピーク反曲とを生じることができる。触覚アクチュエータ203は、図5の触覚アクチュエータ530A〜530Dのアレイよりも更に高い触覚分解能を有し、図6の触覚アクチュエータ630と同じ高さの反曲、及び/又はこれに匹敵する反曲を生じることができる。

0070

触覚アクチュエータ203によって生じた反曲は方向誘導可能であってよい。電圧電極307A〜307Dの第1電圧電極307A〜307Dに電圧を提供し、第1電圧電極307A〜307Dの付近のその他の電圧電極307A〜307Dには電圧を提供しないことにより、圧電材料306の対応する電極で被覆された部分のほぼ中央にてピーク反曲709Aを生じることが可能である。更に、電圧電極307A〜307Dにほぼ等しい電圧を提供することにより、圧電材料306の全ての電圧電極307A〜307Dどうしのほぼ中間部分においてピーク反曲709Bを生じることができる。加えて、電圧電極307A〜307Dの第1電圧電極307A〜307Dに高い電圧を、その他の電圧電極307A〜307Dに低い電圧を提供することで、ピーク反曲709Cを圧電材料306の第1電圧電極307A〜307Dで被覆された部分へと方向誘導することが可能である。更に、第1電圧電極307A〜307Dに第1電圧を、第1電圧電極307A〜307Dの斜めに隣接した位置にある第2電圧電極307A〜307Dに第2電圧を、又、第1電圧電極307A〜307Dの横に隣接した位置にあるその他の電圧電極307A〜307Dに第3電圧を提供することで、ピーク反曲709Cを圧電材料306の第1電圧電極307A〜307Dで被覆された部分へと更に方向誘導することができる。様々な電圧電極307A〜307Dに提供する様々な電圧を変更する(vary)、調節する、変更(alter)するなどによって、ピーク反曲の場所の調節、変更(vary)、変更(alter)などを行える。

0071

図4は、電圧電極307A〜307Dの各々にそれぞれ関連付けた別個の接地電極408A〜408Dを含むように図示及び説明しているが、これは一例であり、その他の構成が可能であり、意図されていることが理解される。例えば、図8は、図2に示した電子装置100の触覚アクチュエータ203のうちの第2の例示的な実現の側面図を示す。この実施例では、触覚アクチュエータ803は共通の接地電極808を含む。共通の接地電極808は電圧電極807A〜807Dの全てに共通であってよい。いくつかの実現において、共通接地電極808は、圧電材料806の、電圧電極807A〜807Dが結合している面の反対側の面全て及び/又は実質的に全てを被覆してよい。

0072

図3では、四角形の4つの電圧電極307A〜307Dを示しており、それぞれの間の離隔部が十字形を画成している。しかし、これは一例であると理解される。様々な実現において、様々なタイプの離隔部を間に画成する(及び/又は画成しない)任意数の電圧電極307A〜307Dを使用してよい。いくつかの実現において、電圧電極307A〜307Dは指定された触覚出力エリアと対応する形状であってよい。例えば、電圧電極307A〜307Dをキーボードのキーと対応する形状にしたいくつかの実現においては、触覚アクチュエータ203をキーボードに触覚出力を提供するように使用することができる。

0073

例えば、図9は第3の例示的な触覚アクチュエータ903を示す。触覚アクチュエータ903は、電圧電極907のパターンを結合させる圧電基板906又はウェハを含む。電圧電極907は指定された触覚出力エリアの形状に対応する形状であってよい。

0074

いくつかの実現において、触覚アクチュエータ903はキーボードに内蔵でき、電圧電極907はキーボードのキーと対応する形状と場所を有することができる。このような実現のいくつかの実施例において、触覚アクチュエータ903はキーボード全体又はほぼ全体、或いはキーボードの一部に対応する寸法であってよい。他の実現においては、触覚アクチュエータ903をトラックパッド、タッチスクリーン、タッチパッド、又はその他の電子装置に内蔵することができる。

0075

図10は、触覚アクチュエータを作成する例示的な方法1000を示すフローチャートである。この方法1000では、図2図4、及び図7A図9の触覚アクチュエータを組み立てることができる。

0076

1010では、圧電材料(例えばウェハ、基板など)を提供することができる。圧電材料を提供することは、大型の圧電材料構造体から圧電材料を切断することを含んでよい。いくつかの実現において、圧電材料はPZTであってよい。

0077

1020では、電圧電極又は導電体のパターンを圧電材料上に形成する。パターンは圧電材料の片面、例えば正極面上に形成してよい。パターンは様々な異なる処理及び/又は技術を使用して形成することができる。

0078

例えば、圧電材料上にステンシル又はマスクを配置し、印刷蒸着スパッタリングなどによってパターンをステンシルを介して付加することができる。第2の例として、導電性材料を圧電材料上に形成し、導電性材料の各部分をエッチングなどによってパターンから除去することができる。いくつかの場合では、エッチング又はその他の除去はステンシルやマスクを介して行える。第3の例として、光を用いてフォトマスクから圧電材料上の感光化学フォトレジスト又はレジストにパターンを転写してもよい。

0079

第4の例として、パターンは、レジストを除去する前に導電性膜ブランケット蒸着した圧電材料上に逆パターンのレジストを画成し、圧電材料上に直接蒸着された導電性膜のみを残すことによって形成することができる。更に別の例として、パターンは、メタライゼーションパターニング、メタライゼーション、及び/又は、圧電材料上に導電性材料を形成するその他の処理又は技術によって形成できる。

0080

例示的な方法1000は特定の順序で実行される特定の工程を含むものとして図示及び記述されているが、これは一例であることが理解される。様々な実現においては、これと同一の、類似の、及び/又は異なる工程の様々な順序を、本開示の範囲から逸脱せずに実行することが可能である。

0081

例えば、いくつかの実現において、例示的な方法1000は、圧電材料上に接地電極を形成する追加の工程工程を含むことができる。接地電極は、共通電極、接地電極のパターン、電圧電極のパターンに対応する接地電極のパターンなどであってよい。接地電極は、圧電材料の、電圧電極のパターンの反対側の接地面上に形成できる。

0082

図11は、触覚アクチュエータを使用して出力を提供する例示的な方法1100を示すフローチャートである。この方法1100は、図1図2の電子装置、及び/又は図2図4図7A図9の触覚アクチュエータのうちの1つ以上によって実行できる。

0083

1110にて、ウェハや基板などの圧電材料上にパターン状に構成された1つ以上の電圧電極又は導電体に電圧が供給される。パターンは圧電材料の片面、例えば正極面上に位置決めすることができる。

0084

1120にて、供給された電圧を制御して、触覚出力を制御することができる。供給された電圧は、1つ以上の電圧電極に供給される(それ以外の電圧電源には供給されない)、異なる電圧電極に異なる量で供給される、などの処理がなされる。

0085

例示的な方法1100は特定の順序で実行される特定の工程を含むものとして図示及び記述されているが、これは一例であることが理解される。様々な実現では、これと同一の、類似の、及び/又は異なる工程の様々な順序を、本開示の範囲から逸脱せずに実行することが可能である。

0086

例えば、いくつかの実現において、例示的な方法1100は、供給された電圧を変化させる(vary)追加の工程を含んでよい。供給された電圧を変化させることにより、提供される触覚出力を変更(change)することができる。

0087

図1図2の電子装置100は携帯電話のようなポータブル電子装置100として図示及び記述されているが、これは一例であることが理解される。様々な実現において、電子装置100はあらゆる種類の電子装置100であってよい。この例には、ラップトップ計算装置スマートフォン装着型電子装置タブレット計算装置、キーボード、プリンタ、マウス、モバイル計算装置、トラックパッド、タッチパッド、タッチスクリーン、デジタルメディアプレーヤ、ディスプレイなどが含まれる。

0088

更に、電子装置100は特定の部品を含むものとして図示及び記述されているが、これは一例であることが理解される。様々な実現において、電子装置100は、ここで示していない1つ以上の部品を含むその他の部品を含んでよい。このような追加の部品は、1つ以上の通信部品、1つ以上の入出力部品、1つ以上の非一時的記憶メディア(非限定的に、磁気記憶媒体光学記憶媒体光磁気記憶媒体読み出し専用メモリランダムアクセスメモリ消去可プログラマブルメモリフラッシュメモリなどの形態であってよい)、1つ以上のエネルギー記憶部品などを含んでよい。

0089

図12Aは、触覚出力システムの組み込みが可能な電子装置1200を示す。電子装置1200はタブレット計算装置として図示されているが、これは必須ではなく、装着可能装置、セルラー装置外付け入力装置車両制御システム、工業制御システム、家電製品産業機械などを非限定的に含むその他の電子装置に触覚出力システムを組み込むことも可能である。

0090

図示の実施形態において、電子装置1200は、電子装置1200の様々な部品(ディスプレイ1204など)を保持、支持、及び/又は囲繞するための筐体1202を含む。ディスプレイ1204は、例えば有機発光ダイオード層、タッチ入力層、力入力層、バイオメトリック層などを特定されない順序で含んだ複数層積層体を含むことができる。他の実施形態として、ディスプレイ1204を、液晶ディスプレイ技術、電子インク技術、量子ドット技術などといった異なる様式で実現できる。多くの実施形態では、ディスプレイ1204の保護外部層入力面1206を画成している。

0091

実装固有なディスプレイ技術又は特定の実施形態に選択された技術にかかわらず、ディスプレイ1204の様々な層を光学的透明接着剤で接着する、及び/又は、共通フレームによって支持することにより、層どうしが当接し合えるようにすることができる。共通フレームは層の外周又は外周の一部の周りに延在する、外周の周り又は外周の一部の周りにセグメント化する、或いは、別の様式によってディスプレイ1204の様々な層に結合することができる。

0092

共通フレームは、限定はされないが金属、プラスチック、セラミックアクリルなどのあらゆる好適な材料からなってよい。共通フレームは追加的な機能を果たす多目的部品であってよく、追加的な機能とは、限定はされないが、ディスプレイ1204又は電子装置1200の1つ以上の部品への環境及び/又は機密封止を提供する;筐体1202に構造上の支持体を提供する;ディスプレイ1204又は電子装置1200の1つ以上の部品に圧力解放を提供する;熱換気のため、及び/又は、入力面1206に印加された力に反応した層を屈曲させるために、ディスプレイ1204の1つ以上の層の間に間隙を提供及び画成するなどである。

0093

いくつかの実施形態では、ディスプレイ1204の層を、互いに積層又は接着できる別個の基板上に取り付け又は蒸着することが可能である。ディスプレイ1204は、ディスプレイ1204の構造的又は光学的性能の向上に適した他の層(カバーガラスシート、偏光子シートカラーマスクなどを非限定的に含む)を含むか、或いはその付近に配置してもよい。加えて、ディスプレイ1204は、電子装置1200の入力面1206上における1つ以上のタッチの場所を判定するためのタッチセンサ(図示せず)を含んでよい。多くの実施例において、タッチセンサは、入力面1206上でのユーザの指、及び/又は、パッシブ式或いはアクティブ式スタイラスの1つ以上のタッチの場所及び/又はエリアを検出するように構成された静電容量式タッチセンサである。

0094

電子装置1200はプロセッサメモリ電源、及び/又はバッテリネットワーク接続センサ入出力ポート音響素子、触覚要素、電子装置1200のタスクを実行及び/又は調整するためのデジタル及び/又はアナログ回路なども含むことができる。図を簡素化するために、図12Aにおいて電子装置1200はこれらの素子の多くを省略して図示されているが、これらの素子の各々は部分的及び/又は全体的に筐体1202内に含むことができ、又、ディスプレイ1204と動作的又は機能的に関連付けられているか、結合していてよい。

0095

触覚出力システムは入力面1206の下に配置できる(例えば図12A図12Bを参照)。図示の実施形態において、触覚出力システムは、アレイに配設され、ディスプレイ1204の背後または内部に位置決めされた独立制御が可能な16個の触覚要素を含む。この配設により、触覚出力システムは、ディスプレイ1204に触れるユーザに局所的な触覚出力を提供することが可能となる。触覚要素は任意の好適なサイズ又は形状であってよい。例えば、3種類の異なるサイズと形状の触覚要素を触覚要素1208、触覚要素1210、触覚要素1212と識別する。

0096

触覚出力システムの触覚要素は任意数の好適な方法で実現することができるが、多くの実施形態において、各触覚要素は対向電極又はラップアラウンド電極のいずれかを設けた少なくとも1つの圧電部品を含んでいる。多くの場合、触覚要素の圧電部品はカプセル化されている。カプセル化は、圧電部品に熱的、機械的、電気的、光学的、及び/又は化学的な保護を提供するように構成することができる。

0097

図13A図16Bは、一般的または広範には対向電極を設けた圧電部品を参照し、より具体的には、対向電極を設けた圧電部品をカプセル化する方法及び/又は技術を参照する。しかし、図示の実施例は排他的ではなく、図13A図16Bに図示され、及びこれを参照して説明された様々な実施形態は、対向電極を設けた圧電部品をカプセル化、封止、ポッティング鋳造、或いは包入するための任意数の好適な又は実装固有な方法で変更或いは組み合わせることができる。多くの場合、圧電部品のカプセル化は、金属不織、酸化汚染引掻き破砕からの保護を提供する。

0098

図13Aは、図12Bに示す触覚要素1208のような触覚要素の圧電部品1300の簡素化した断面図を示す。圧電部品1300は、「シート1302」と表示された圧電材料シートと、シートの対向する両面に画成された2つの電極とを含む。例えば、シート1302の上面に上部電極1304aを、シート1302の下面に下部電極1304bを形成することができる。

0099

上部電極1304aと下部電極1304bは任意数の好適な方法によって形成することができる。一実施形態では、上部電極1304aと下部電極1304bは、スパッタリング、物理蒸着、印刷、又は任意のその他の好適な技術によって形成された薄膜層である。典型的に、上部電極1304aと下部電極1304bは、銀、銀インク、銅、銅ニッケル合金などのような金属又は金属合金で形成される。他の実施形態では、その他の導電性材料を使用することができる。

0100

いくつかの実施形態では、圧電部品1300は図示と異なる形状をしている。例えば、圧電部品1300は幅3cm、厚さ約100μmであってよい。

0101

図13Bは、図13Aの圧電部品1300が2つのフレキシブル回路によってカプセル化された状態を示している。特に、上部電極1304aは、接合材1306aを介して、上部フレックス1310から延びた上部電気的接触部1308aと第1電気接続を形成している。同様に、下部電極1304bは、接合材1306bを介して、下部フレックス1312から延びた下部電気的接触部1308bと第2電気接続を形成している。

0102

上部フレックス1310と下部フレックス1312は任意数の好適な材料で製造できるが、多くの実施形態では、各フレックスはフレキシブル回路基板材料で形成されている。多くの場合、上部フレックス1310と下部フレックス1312は圧電部品1300の側壁の上に突き出るサイズに作られているが、これは必須ではない。多くの場合、上部フレックス1310と下部フレックス1312の一方又は両方が、圧電部品1300を制御回路(図示せず)に、又は、マスタスレーブ構成内の別の圧電部品1300に結合させる。

0103

典型的に、上部電気的接触部1308aと下部電気的接触部1308bは銅又は銀で形成されるが、これは必須ではなく、又、その他の金属や導電材料を使用してもよい。多くの場合、上部電気的接触部1308aは、下部電気的接触部1308bを下部電極1304に接続するのと同一の工程で、上部電極1304に接続される。

0104

接合材1306a、1306bは、限定はされないが導電性接着剤、導電性テープ又は膜(等方性又は異方性)、半田などのような任意の好適な導電材料又は材料の組み合わせによって形成することができる。その他の場合では、接合材1306a、1306bの一方又は両方が非導電性であってよい。これらの実施例では、圧電部品1300は容量的に駆動することができる。その他の場合では、非導電性接合材を使用して、上部電極1304aを上部電気的接触部1308aと接触させた状態で保持し、又同様に、下部電極1304bを下部電気的接触部1308bと接触させた状態で保持することができる。

0105

接合材1306a、1306bの厚さ及び/又は配置は実施形態ごとに異なってよく、例証された接合材1306a、1306bの比率は必須ではないことが理解され得る。更に、接合材1306a、1306bを別の場所に、例えば圧電部品1300の側壁に沿って配置してもよいことが理解され得る。別の実施例では、接合材1306a、1306bは、圧電部品1300の面を超えて溢れるように配置してもよい。

0106

したがって、図13Bに示した接合材1306a、1306bは、圧電部品の電極とフレックス又はその他の回路の電気的接触部との間に電気接続を確立及び/又は維持する電気及び/又は機械素子又は層(或いは、素子と層の組み合わせ)を広範に表すことが理解される。このような電気的接触部の実施例は図14A図14Bに提供される。

0107

図14Aは、圧電部品(図示せず)の電極1402とフレックス(図示せず)の電気的接触部1404との間に確立された電気的接触部1400を示す。図示の実施形態において、接合材1406は電極1402の空洞、表面特徴部、欠陥部分の内部に配置されている。これにより、電極1402の上面が電気的接触部1404の下面と直接接触して配置される。接合材1406は、液体接着剤エポキシなど)のように導電性又は非導電性の接着剤であってよい。いくつかの場合において、電極1402の上面に、接合材1406を受容するように溝付け或いは準備しておくことができる。いくつかの場合において、接合材1406は図14Bに示すように特定の厚さに配置することができる。この実施例では、接合材1406は導電性接合材、例えば、等方性又は異方性導電性ヤスリ、導電性接着剤、金属繊維又はナノワイヤでドープしたエポキシ、又はその他の好適な導電性材料などであってよい。

0108

本書に記述された多くの実施形態では、対向電極を有する圧電部品、例えば、図13A図13Bに描かれた圧電部品1300などは、圧電部品の対向電極と1つ以上のフレックスとの間に電気接続が確立された後に、部分的又は全体的にカプセル化又は封止され得る。対向電極を有する封止型又はカプセル型圧電部品の例は、図15A図15Bに与えられる。カプセル化及び/又は封止されると、圧電部品は、触覚要素、又はより具体的には、「封止型触覚要素」と称されることがある。

0109

図15Aは、封止型触覚要素1500aの簡略断面図を描く。封止型触覚要素1500aは、上部フレックス1504および下部フレックス1506に電気的に接続された圧電部品1502を含む。より具体的には、上部フレックス1504に関連付けられた上部接点1504aは、接合材1504bによって圧電部品1502の上部電極に接続されている。同様に、下部フレックス1506に関連付けられた下部接点1506aは、接合材1506bによって圧電部品1502の下部電極に接続されている。

0110

上部フレックス1504および下部フレックス1506は、それぞれ、圧電部品1502の側壁の上に張り出し、フレーム1508によって接続されている。張り出しの量は、実施形態によって異なるが、圧電部品1502の1つ以上の動作パラメータに基づいて選択されることがある。より詳しくは、張り出しが小さいほど、上部フレックス1504、下部フレックス1506、及びフレーム1508が圧電部品の性能に与える影響は、大きくなることがある。

0111

例示して説明された実施形態では、フレーム1508は、接着剤1510によって上部フレックス1504の下側及び下部フレックス1506の上側に取り付けられている。フレーム1508は、ポリマー及びエラストマを含む幾つもの適当な材料から作られ得る。

0112

このように、フレーム1508及び接着剤1510は、まとまって、圧電部品1502を封入する上部フレックス1504及び下部フレックス1506とのシール部を形成する。シール部を形成するために協働する様々な部品(例えば、フレーム1508、接着剤1510、上部フレックス1504、下部フレックス1506など)の様々な特性は、圧電部品1502に熱的、機械的、電気的、光学的、及び/又は化学的保護を与えるように選択及び/又は構成されることがある。

0113

例示して説明されたとおり、シール部は、圧電部品1502の側壁から間隙によって分離されている。一部の事例では、圧電部品1502の側壁とシール部との間の間隙は、気体(例えば、空気、窒素、ヘリウムなど)、ゲル(例えば、ポリマーゲル)、又は液体(例えば、鉱油、グリセリン)で充填され得る。気体、ゲル、又は液体の圧力は、実施形態によって異なることがあり得る。更なる事例では、フレーム1508及び接着剤1510によって形成されたシール部は、圧電部品1502の側壁のうちの1つ以上に当接することがある。

0114

一部の実施形態では、フレーム1508は、別の方法で形成され得る。例えば、図15Bに示されているとおり、封止型触覚要素1500bの上部フレックス1504及び下部フレックス1506は、接着リング1512によって直接的に接続され得る。本実施形態では、例えば、図15Aに描かれた接着剤1510などの付加的な接着剤が必須ではないことがある。

0115

このように、本書に記述された他の実施形態と同様に、接着リング1512は、圧電部品1502を封入する上部フレックス1504及び下部フレックス1506とのシール部を形成する。図15Aに描かれた実施形態に関連して指摘されたとおり、シール部を形成するために協働する様々な部品(例えば、接着リング1512、上部フレックス1504、下部フレックス1506など)の様々な特性は、圧電部品1502に熱的、機械的、電気的、光学的、及び/又は化学的保護を与えるように選択及び/又は構成されることがある。

0116

図15Aに描かれた実施形態と同様に、図15Bに示されたシール部は、間隙によって圧電部品1502の側壁から分離されている。圧電部品1502の側壁とシール部との間の間隙は、気体(例えば、空気、窒素、ヘリウムなど)、ゲル(例えば、ポリマーゲル)、又は液体(例えば、鉱油、グリセリン)で充填され得る。気体、ゲル、又は液体の圧力は、実施形態によって異なることがあり得る。更なる事例では、接着リング1512によって形成されたシール部は、圧電部品1502の側壁のうちの1つ以上に当接することがある。

0117

図15Cに描かれた別の実施形態では、上部フレックス1504及び下部フレックス1506は、相補的な接着リングを整列させることにより一体として結合され得る。特に、第1の接着リング1514は、上部フレックス1504の下側に結合することができ、第2の接着リング1516は、下部フレックス1506の上側に結合することができる。第1の接着リング1514は、第2の接着リング1516に直接的に付着し得るが、一部の実施形態では、バッキング接着剤1518が使用されることがある。

0118

このように、前述の他の実施形態と同様に、第1の接着リング1514、第2の接着リング1516、及びバッキング接着剤1518は、まとまって、圧電部品1502を封入する上部フレックス1504及び下部フレックス1506とのシール部を形成する。シール部を形成するために協働する様々な部品(例えば、第1の接着リング1514、第2の接着リング1516、バッキング接着剤1518、上部フレックス1504、下部フレックス1506など)の様々な特性は、圧電部品1502に熱的、機械的、電気的、光学的、及び/又は化学的保護を与えるように選択及び/又は構成されることがある。

0119

例示して説明されたとおり、シール部は、圧電部品1502の側壁から間隙によって分離されている。一部の事例では、圧電部品1502の側壁とシール部との間の間隙は、気体(例えば、空気、窒素、ヘリウムなど)、ゲル(例えば、ポリマーゲル)、又は液体(例えば、鉱油、グリセリン)で充填され得る。気体、ゲル、又は液体の圧力は、実施形態によって異なることがあり得る。更なる事例では、第1の接着リング1514、第2の接着リング1516、バッキング接着剤1518によって形成されたシール部は、圧電部品1502の側壁のうちの1つ以上に当接することがある。

0120

図15Dに描かれた更なる実施形態では、適合シール剤1520が、上部フレックス1504と下部フレックス1506との間で圧電部品1502の外周の周りに添加され得る。適合シール剤1520は、ポリマー系シール剤、エポキシ系シール剤、ポリシリコーン系シール剤、樹脂系シール剤、又はその他の適当なシール剤材料若しくは材料の組み合わせとなり得る。一部の実施形態では、シール剤のうちの1層だけが使用される。適合シール剤1520は、例えば、図15Dに示されるように、圧電部品1502の側壁に接触し得るが、このことは、必須ではないことがある。

0121

図15A図15Dに描かれた上記実施形態と、これらに対する様々な代替および変形とは、概して、説明の目的のため、かつ、対向電極付きの圧電部品を含む封止型触覚要素の様々な考え得る構成の完全な理解を容易にするために提示されている。詳しくは、これらの実施形態は、上部フレックスと下部フレックスとの間に圧電部品を封入する封止型触覚要素に言及する。しかしながら、本書に提示された具体的な詳細の一部が特定の記述された実施形態、又はこれらの均等物を実施するために必須ではないことがあることは、当業者に明白であろう。

0122

より具体的には、対向電極付きの圧電部品は、単一のフレックスを用いてカプセル化することができる。これらの実施形態では、インターポーザがラップアラウンド電極又は下部フレックスに代えて使用され得る。インターポーザは、圧電部品の下部電極とフレックスの第2の電気的接触部との間に電気的接続を確立し得る。これらの実施形態では、インターポーザは、圧電部品と共にカプセル化することができ、これによって、圧電部品を封止する。

0123

例えば、図16Aは、インターポーザを組み込むカプセル型触覚要素の簡略断面図を描く。カプセル型触覚要素1600aは、フレックス1604に電気的に接続されている圧電部品1602を含む。より具体的には、フレックス1604の第1の部分に関連付けられた第1の接点1604aは、接合材1604bによって圧電部品1602の上部電極に接続されている。圧電部品1602の下部電極は、インターポーザ1606及びセパレータ1608を介して、フレックス1604の第2の部分に関連付けられた第2の接点1610に接続されている。圧電部品1602、第1の接点1604a、第2の接点1610、インターポーザ1606及びセパレータ1608は、カプセル材1612の中にカプセル化され得る。本実施形態では、フレックス1604は、圧電部品1602と略平行である。

0124

多くの実施形態では、インターポーザ1606及びセパレータ1608は、導電性である。一部の事例では、セパレータ1608は必須ではないことがある。他の事例では、セパレータ1608は、電気的絶縁素子となることがある。例えば、図16Bに示されているとおり、カプセル型触覚要素1600bは、第1の接点1614aと第2の接点1618とを分離するためにセパレータ1608を使用する。本実施形態では、バッキング材1614は、カプセル材1612のための裏当てとして使用されることがある。本実施形態では、フレックス1616は、圧電部品1602と略垂直である。

0125

これらの実施形態では、カプセル材1612は、例えば、ポリマー系カプセル材、エポキシ系カプセル材、ポリシリコーン系カプセル材、樹脂系カプセル材、又はその他のカプセル材料若しくは材料の組み合わせなどであるが、これらに限定されない幾つもの適当な材料から形成され得る。一部の実施形態では、カプセル材1612のうちの1層だけが使用される。

0126

図13A図16Bについての記述と、これらに対する様々な代替及び変形とは、概して、説明の目的のため、かつ、本書において検討されたとおりの触覚出力システムの様々な考え得る構成の完全な理解を容易にするために提示されていることが認められることがある。しかしながら、本書に提示された具体的な詳細の一部が特定の記述された実施形態、又はこれらの均等物を実施するために必須ではないことがあることは、当業者に明白であろう。

0127

詳しくは、前述の触覚要素は、幾つもの適当な方法で組み立てられ得る及び/又は製造され得ることが認められることがある。例えば、多くの事例では、図15A図15Dに描かれた圧電部品1502は、単一の積層工程において(上部及び下部接点と接合材とを介して)上部フレックス及び下部フレックスに電気的に接続され得るが、このことは、必須ではなく、多重の積層工程又は他の工程が実行され得る。

0128

単一の積層工程は、特定の温度又は圧力で実行され得る。一実施例では、積層工程は、接合材の架橋温度以上で実行され得る。これらの実施例では、シール部(例えば、フレーム1508、接着リング1512、第1及び第2の接着リング1514、1516など)は、同一の積層工程の中で部分的又は完全に形成され得る。他の事例では、シール部は、電気的接続が圧電部品と上部及び下部フレックスとの間に確立された後に形成され得る。

0129

一部の事例では、特定の実施形態は、少なくとも部分的に、接合材の架橋温度及び/又は接着温度若しくは圧力に基づいて選択されることがある。例えば、図15Cに描かれた実施形態が選択されることがあり、バッキング接着剤1518は、第1の接着リング1514と第2の接着リング1516との間で確実な機械的封止を行うことがある。より低い架橋/接着温度又は圧力に対して、図15A又は図15Bに描かれた実施形態が選択されることがある。

0130

従って、上記及び下記の記述と具体的な実施形態とは、限定された例示説明および記述の目的のため提示されていることが理解される。これらの記述は、網羅的であること、又は、開示を本書に列挙されたそのままの形に限定することを目的としていない。それどころか、多くの変更及び変形が上記教示を考慮して実行できることは、当業者に明白であろう。

0131

例えば、圧電部品は、ラップアラウンド電極を含み得る。図17A図17Gは、ラップアラウンド電極付きの圧電部品をカプセル化する方法及び/又は技術に言及する。しかしながら、描かれた実施例は、網羅的ではなく、図17A図17Gに関連して描かれ、記述された様々な実施形態は、ラップアラウンド電極を有する圧電部品をカプセル化する、封止する、埋め込む、成型する、又はそうでなければケースに入れるために幾つもの適当な又は実装固有の方法で変更又は組み合わされてもよいことが認められるであろう。多くの事例では、圧電部品のカプセル化は、金属腐食、酸化、汚染、引っかき、又は粉砕からの保護を行うが、これらに限定されない。

0132

図17Aは、例えば、図12Bに描かれた触覚要素1208などの触覚要素の圧電部品1700の簡略断面図を描く。図13Aに描かれた圧電部品1300と同様に、圧電部品1700は、シート1702として表示された圧電材料シートと、シート1702の反対側の面に画定された2つの電極とを含む。例えば、第1の電極1704は、シート1702の上面に形成され得るものであり、第2の電極1706は、シート1702の下面に形成され得る。本実施形態では、第2の電極1706は、シート1702の側壁に巻き付き、シート1702の上面で終端する。このように、第2の電極1706は、ラップアラウンド電極である。第1の電極1704及び第2の電極1706は、間隙1708によって分離されている。

0133

第1の電極1704及び第2の電極1706は、幾つもの適当な方法で形成され得る。一実施形態では、第1の電極1704及び第2の電極1706は、スパッタリング、物理蒸着、印刷、又はその他の適当な技術によって形成された薄膜層である。第1の電極1704及び第2の電極1706は、典型的に、例えば、銀、銀インク、銅、銅−ニッケル合金などの金属又は金属合金から形成される。他の実施形態では、他の導電材料が使用され得る。

0134

一部の実施形態では、圧電部品1700は、描かれた形状とは異なる形状になる。例えば、図13Aに描かれた圧電部品1300と同様に、圧電部品1700は、幅が3cmでもよく、厚さがおよそ100μmでもよい。他の事例では、他の大きさ又は形状が適することがある。

0135

一部の事例では、第2の電極1706は、間隙1708を画定することにより形成され得る。より詳しくは、シート1702の3つ以上の面に巻き付いている単一の電極は、エッチングされ、ルーティングされ、又は、そうでなければ、適当な方法を使用して、シートの単一の面上で2つの電極に分割される。他の事例では、間隙1708は、第1の電極1704及び第2の電極1706を形成する前にシート1702に塗布されたマスクによって画定されることがある。

0136

更なる実施形態では、圧電部品1700は、例えば、図17Bに示されているとおりの2つ以上のラップアラウンド電極を含み得る。一部の事例では、2つ以上のラップアラウンド電極付きの圧電部品1700は、圧電部品1700の対称性を高くすることにより製造複雑さを低減するために使用されることがある。

0137

図17Cは、フレックスに電気的に結合され、カプセル化された図17Aの圧電部品1700を描く。詳しくは、フレックス1710と第1の電気的接続を形成する。より具体的には、異方性シート1712は、第1の電極1704と、フレックス1710の下側から延在する第1の接点1714との間に位置決めされている。このように、異方性シート1712は、第1の電極1704と第1の接点1714との間に電気的接続を確立する。

0138

多くの実施形態では、異方性シート1712は、第2の電極と、フレックス1710の上側から延在する第2の接点1716との間にも延在する。このように、異方性シート1712は、第2の電極1706と第2の接点1716との間に電気的接続を確立する。

0139

異方性シート1712は、電流を一方向に導通させ、別の方向に導通させないように構成されている。より具体的には、異方性シート1712は、第1の接点1714と第1の電極1704との間で電流を導通させるが、異方性シート1712の異方特性が原因となって、第1の電極1704と第2の電極1706との間に電気を導通させない。同様に、異方性シート1712は、第2の接点1716と第2の電極1706との間に電流を導通させるが、異方性シート1712の異方特性が原因となって、第2の電極1706と第1の電極1704との間に電気を導通させない。

0140

他の実施形態では、異方性シート1712は、1つ以上の導電性部分と1つ以上の非導電性部分とを含むことがある。導電性部分は、第1の接点1714及び第1の電極1704、並びに、第2の接点1716及び第2の電極1706と相対的に位置決めすることができる。本実施例では、非導電性部分は、第1の接点1714と第2の接点1716との間に位置決めすることができる。このような構成は、第1の導電性部分1712bと第2の導電性部分1712cとの間に位置決めされた異方性シート1712の非導電性部分1712aを特に示している図17Dにおいて例示して説明されている。一部の事例では、非導電性部分1712aは、異方性シート1712と共に形成され得るが、他の事例では、非導電性部分1712aは、異なる材料から形成される。更なる事例では、非導電性部分1712aは、必須ではないことがあり、異方性シート1712は、第1の接点1714と第2の接点1716との間に延在し得る。このような構成は、図17Eにおいて例示して説明されている。

0141

図17Cに示されたとおりのフレックス1710は、フレキシブル回路基板材料を含む幾つもの適当な材料から作られ得る。多くの事例では、フレックス1710は、圧電部品1700の側壁の上に張り出すような大きさにすることができるが、このことは、必須ではないことがある。多くの事例では、フレックス1710は、圧電部品1700を制御回路(図示せず)に、又はマスタ/スレーブ構成の中の別の圧電部品に電気的に結合し得る。

0142

第1の接点1714及び第2の接点1716は、典型的に、銅又は銀から形成されるが、このことは、必須ではないことがあり、他の材料又は導電材料が使用されることがある。多くの事例では、第1の接点1714は、第2の接点1716を第2の電極1706に接続するのと同じ工程で第1の電極1704に接続される。

0143

異方性シート1712は、例えば、単方向導電性接着剤、単方向導電性テープ、コリメートされた導体などであるが、これらに限定されない何らかの適当な導電材料又は異方性材料の組み合わせから形成され得る。他の事例では、異方性シート1712は、非導電性シートでもよい。これらの実施例では、圧電部品1700は、容量的に駆動され得る。他の事例では、非導電性接合材は、第1の接点1714と接触した状態で第1の電極1704を保持し、同様に、第2の接点1716と接触した状態で第2の電極を保持するために使用され得る。

0144

異方性シート1712の厚さ及び/又は配置は、実施形態によって変わることがあり、例示して説明された異方性シート1712の部分が必須ではないことが認められることがある。更に、異方性シート1712は、別の場所に配置されることがあり、又は、圧電部品1700の面を越えて溢れるように配置されることがある、と認められることがある。従って、図17Cに描かれたとおりの異方性シート1712は、圧電部品の2つの電極とフレックス若しくは他の回路の2つの対応する電気的接点との間の電気的接続を確立及び/又は維持する電気的及び/又は機械的素子若しくは層(又は、素子若しくは層の組み合わせ)を広範に表現している、と理解される。

0145

圧電部品1700、第1の電極1704、第1の接点1714、第2の電極1706、第2の接点1716、及び異方性シート1712は、カプセル材1718の中にカプセル化され得る。本実施形態では、フレックス1710は、圧電部品1700と略平行である。これらの実施形態では、カプセル材1718は、例えば、ポリマー系カプセル材、エポキシ系カプセル材、ポリシリコーン系カプセル材、樹脂系カプセル材、又は、他のカプセル材料若しくは材料の組み合わせなどであるが、これらに限定されない幾つもの適当な材料から形成され得る。一部の実施形態では、カプセル材1718のうちの1層だけが使用される。カプセル材1718は、光学的に透明又は光学的に不透明になり得る。

0146

他の実施例では、ラップアラウンド電極を有する圧電部品は、別の方法でも形成され得る。例えば、図17Fは、図17Aに示されたとおりの圧電部品を組み込む別の触覚要素の簡略断面図を描く。本実施例では、圧電部品1700は、カプセル型部品をフレックスに取り付ける前に、並びに、第1の電極と第1の接点との間、及び、第2の電極と第2の接点との間に電気的接続を確立する前にカプセル化され得る。

0147

特に、圧電部品1700は、カプセル材1718によってカプセル化され得る。2つの導電性挿入体は、第1の電極1704及び第2の電極1706のうちの一方と電気的接触した状態で位置決めされ得る。例えば、第1の導電性挿入体1720は、第1の電極1704と電気的接触した状態で位置決めすることができ、第2の導電性挿入体1722は、第2の電極1706と電気的接触した状態で位置決めすることができる。

0148

第1の導電性挿入体1720及び第2の導電性挿入体1722は、幾つもの導電材料から形成することができ、何らかの適当な方法でカプセル材1718の内部に位置決めされることがある。例えば、第1の導電性挿入体1720及び第2の導電性挿入体1722は、カプセル材1718の塗布前にそれぞれ第1及び第2の電極に電気的に結合され得る。別の実施例では、圧電部品1700は、カプセル材1718を用いて完全にカプセル化することができ、その後、カプセル材1718の中を通る溝がエッチングされ、ルーティングされ、又はそうでなければ、画定され得る。第1の導電性挿入体1720及び第2の導電性挿入体1722は、その後、これらの溝の中に挿入され得る。更に別の実施形態では、第1の導電性挿入体1720及び第2の導電性挿入体1722は、カプセル材1718の硬化前に、カプセル材1718の中に挿入され得る。

0149

前述の第1の導電性挿入体1720と第1の電極1704との間、及び、第2の導電性挿入体1722と第2の電極1706との間に電気的接続を確立する技術例は、単なる実施例であり、幾つもの適当な技術が使用され得ることが認められることがある。

0150

本実施形態では、図17Cに描かれた実施例と同様に、異方性シート1712は、第1の導電性挿入体1720と、フレックス1710の下側から延在する第1の接点1714との間に位置決めされ得る。このように、異方性シート1712及び第1の導電性挿入体1720は、第1の電極1704と第1の接点1714との間に電気的接続を確立するために協働する。

0151

多くの実施形態では、異方性シート1712は、第2の導電性挿入体1722と、フレックス1710の下側から延在する第2の接点1716との間にも延在する。このように、異方性シート1712及び第2の導電性挿入体1722は、第2の電極1706と第2の接点1716との間に電気的接続を確立するために協働する。

0152

本書に記述された他の実施形態と同様に、異方性シート1712は、電流を一方向に導通させるが、別の方向に導通させないように構成され得る。より具体的には、異方性シート1712は、第1の接点1714と第1の導電性挿入体1720との間に電流を導通させるが、異方性シート1712の異方特性が原因となって、第1の導電性挿入体1720と第2の導電性挿入体1722との間に電気を導通させない。同様に、異方性シート1712は、第2の接点1716と第2の導電性挿入体1722との間に電流を導通させるが、異方性シート1712の異方特性が原因となって、第2の導電性挿入体1722と第1の導電性挿入体1720との間に電気を導通させない。

0153

本実施形態では、本書に記述された他の実施形態と同様に、フレックス1710は、フレキシブル回路基板材料を含む幾つもの適当な材料から作られ得る。多くの事例では、フレックス1710は、圧電部品1700の側壁の上に張り出すような大きさになるが、このことは、必須ではないことがある。例えば、フレックスは、カプセル型圧電部品1700より小さくなることがある。多くの事例では、フレックス1710は、圧電部品1700を制御回路(図示せず)、又はマスタ/スレーブ構成の中の別の圧電部品に電気的に結合し得る。

0154

図17Cに描かれた実施形態と同様に、第1の接点1714及び第2の接点1716は、典型的に、例えば、銅又は銀などの導電材料から形成されるが、このことは、必須ではないことがあり、他の金属又は導電材料が使用されることがある。多くの事例では、第1の接点1714は、第2の接点1716を第2の導電性挿入体1722に接続する同一の工程で第1の導電性挿入体1720に接続されている。

0155

異方性シート1712は、例えば、単方向導電性接着剤、単方向導電性テープ、コリメートされた導体などであるが、これらに限定されない何らかの適当な導電材料又は異方性材料の組み合わせから形成され得る。他の事例では、異方性シート1712は、非導電性シートでもよい。これらの実施例では、圧電部品1700は、容量的に駆動され得る。他の事例では、非導電性接合材は、第1の接点1714と接触した状態で第1の導電性挿入体1720を保持し、同様に、第2の接点1716と接触した状態で第2の導電性挿入体1722を保持するために使用され得る。

0156

図17Gに描かれているような他の事例では、圧電部品は、例えば、カプセル化される、及び/又は、基板1724などの基板に対して封止されることがある。一実施形態では、基板1724は、ロール・ツー・ロール製造プロセスで使用されるバッキング材である。一部の事例では、基板1724はフレキシブルであるが、このことは、必須ではないことがある。例えば、基板1724は、補強材としての役割を果たすことがある。

0157

図17A図17Gについての上記の記述と、これらに対する様々な代替及び変形とは、概して、説明の目的のため、かつ、本書において検討されたとおりの触覚出力システムの封止型触覚要素の様々な考え得る構成の完全な理解を容易にするために提示されていることが認められることがある。しかしながら、本書に提示された具体的な詳細の一部は、特定の記述された実施形態、又は、これらの均等物を実施するために必須ではないことがあることは、当業者に明白であろう。

0158

従って、上記及び下記の記述と具体的な実施形態とは、限定された例示説明及び記述の目的のため提示されていることが理解される。これらの記述は、網羅的であること、又は、開示を本書に列挙されたそのままの形に限定することを目的としていない。それどころか、多くの変更及び変形が上記教示を考慮して実行できることは、当業者に明白であろう。特に、圧電部品は、幾つもの適当な技術又は方法を使用してカプセル化及び/又は封止されることがある。圧電部品を封止又はカプセル化する特定の方法例は、図18図21に関連して後述される。「圧電部品」という表現は、対向電極を有する圧電部品、ラップアラウンド電極を有する圧電部品、又は、例えば、圧電シートの面から圧電シートの側壁まで巻き付く電極などの2つ以上のラップアラウンド電極を有する圧電部品を包含するように意図されている。

0159

図18は、圧電部品をカプセル化する方法の工程例を描く簡略フローチャートである。方法1800は、第1のフレックスが圧電部品の第1の表面又は面に結合される工程1802で始まる。次に、工程1804で、シール部が圧電部品の外周の周りに配置される。多くの事例では、シール部は、第1のフレックスの表面に配置されるが、このことは、必須ではない。次に、工程1806で、第2のフレックスが圧電部品の第2の表面又は面に結合される。その結果、圧電部品は、第1のフレックス、第2のフレックス、及び外周シール部によって封止され、保護される。

0160

図19は、圧電部品をカプセル化する別の方法の工程例を描く簡略フローチャートである。方法1900は、第1の電極又は接点が圧電部品の第1の表面又は面に結合される工程1902で始まる。次に、工程1904で、インターポーザ(又は導電性テープ)が圧電部品の第2の表面又は面に結合される。次に、工程1906で、第2の電極又は接点は、スペーサを介してインターポーザ(又は導電性テープ)に結合され得る。次に、工程1908で、電極、スペーサ、及びインターポーザ又は導電性テープは、カプセル化され得る。最後に、工程1910で、フレックスは、カプセル型部品と相対的に配置され得る。フレックスは、第1及び第2の電極又は接点に結合することができ、又は、別の実施形態では、異方性導電性テープは、第1及び第2の接点をフレックスに接続するために使用され得る。一部の事例では、フレックスは、カプセル型部品に積層され得る。

0161

図20は、圧電部品の別の方法の工程例を描く簡略フローチャートである。方法2000は、ラップアラウンド電極を有する圧電部品がカプセル化される工程2002で始まり得る。次に工程2004で、ラップアラウンド電極との電気的接続が確立され得る。多くの事例では、電気的接続は、ラップアラウンド電極と、カプセル材を通って延在する導電性挿入体との間で行われ得る。次に、工程2006で、カプセル型部品が異方性導電膜を介してフレックスに結合される。

0162

図21は、圧電部品の別の方法の工程例を描く簡略フローチャートである。方法2100は、接着剤又は接合材が圧電部品の電極の上に配置される工程2102で始まる。次に、工程2104で、導電材料は、接着剤の上に位置決めされる。導電材料は、フレキシブル回路の電気的接点でもよい。次に、工程2106で、圧電部品及び導電材料は、接着剤を硬化させるため適した条件に置かれる可能性がある。適当な硬化条件は、紫外線光への暴露温度上昇圧力上昇振動などを含む可能性があるが、これらに限定されない。

0163

多くの実施形態が上に開示されているが、本書に記述された方法及び技術に関連して提示された工程及びステップは、例示を目的としているので、網羅的ではないことが認められる。代替的なステップ順序、又は、より少数の、若しくは、付加的な工程が特定の実施形態のため必要とされる、又は、望まれることがある、と更に認められる。

0164

上記開示は、様々な典型的な実施形態及び実装の観点から記述されているが、理解されるべきことは、個々の実施形態のうちの1つ以上に記述された様々な特徴、態様及び機能性は、これらの適用可能性が、これらが記載されている特定の実施形態に限定されることがなく、それどころか、このような実施形態が記述されているか否か、及び、このような特徴が記述された実施形態の一部として提示されているか否かとは無関係に、単独で、又は、様々な組み合わせで、発明のいくつかの実施形態のうちの1つ以上に適用可能である、ということである。

0165

前述され、添付図面に例示説明されたとおり、本開示は、局部型及び/又はカプセル型触覚アクチュエータ又は素子に関係する。より詳しくは、ここで検討された実施形態は、触覚出力システムの局所型及び/又はカプセル型素子を生成する電極パターニングを含む触覚アクチュエータに関係する。局所型触覚アクチュエータの実施形態では、触覚アクチュエータは、圧電材料とパターニングされた電極とを含む。パターニングされた電極は、圧電材料の様々な部分に電圧を印加する。これは、圧電材料の中で最大反曲が生じる場所としての局所型触覚出力が印加電圧に依存することを可能にする。触覚出力システムのカプセル型素子の実施形態において、電子装置に含まれることがある触覚出力システムの1つ以上の壊れやすい、又は繊細な部品は、パッケージ化、封止、及び/又は、カプセル化されることがある。

0166

本開示では、開示された方法は、装置によって読み取り可能である命令又はソフトウェアの組として実装されることがある。更に、開示された方法におけるステップの具体的な順序又は階層は、アプローチ実例の実施例であることが理解される。他の実施形態では、方法におけるステップの具体的な順序又は階層は、開示された主題の範囲から逸脱することなく、並べ替えることができる。添付の方法請求項は、順序実例における様々なステップの要素を提示し、必ずしも提示された具体的な順序又は階層に限定されることを目的としているのではない。

0167

上記の記述は、説明の目的のため、記述された実施形態の完全な理解をもたらすために具体的な用語体系を使用した。しかしながら、具体的な詳細は、記述された実施形態を実施するために必須ではないことが当業者に明白であろう。従って、本書に記述された具体的な実施形態の上記の記述は、例示説明及び記述の目的のため提示されている。これらの記述は、網羅的であること、又は、実施形態を開示されたそのままの形に限定することを目的としていない。多くの変更及び変形が上記教示を考慮して実行できることは、当業者に明白であろう。

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