JP2002507849A - 慣性／音響ユニットおよび構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気駆動信号ユニットは、１ステップセンブリまたはデバイスハウジングと射出成型され、振動し、撓曲し、ブザーを鳴らし、または音響信号を発し、または触覚フィードバックもしくは制御を感知しおよび提供する。この信号ユニットは、１以上の作動領域を有するパッケージであり、各作動領域は強誘電性または圧電性材料の層を備え、作動領域を位置決めさせ得、整列させ得、電気を伝え得る非作動領域により接続される。作動領域は領域を覆って結合され、圧縮、せん断、可撓波エネルギーをハウジング内に伝達し、または分離された領域で接触し得、一方で、撓曲もしくは他所への変位が慣性外乱もしくはインパルスを生成し、これらはハウジングの触知振動を生成するために結合される。このユニットは、ハウジング、シートまたはその分離した領域がベンダーを形成して、ユーザに触知もしくは亜音響信号を提供するように組み立てられ得、または組み合わされた構成で音響振動を生成し、そしてスピーカを構成するように寸法を合わせられ、装着されおよび作動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、一般的に、スピーカおよび音源のような音発生信号ユニットに関し
、そしてまた、高い可聴音を生成しないが、感じられ得るかまたは感知され得る
振動または慣性信号を発生するために使用されるブザー、バイブレーターおよび
デバイスに関する。先行技術のこの後者のタイプのアセンブリは、例えば、ポケ
ットベル、呼び出し器、またはアラームシステムの作動状態によって照会の信号
を出すために、または他の方法で、消費者デバイスの注意を引く状態を示すため
に、使用される。

【０００２】 多くの合理的に廉価でかつ効率的な構成が、これらのデバイスのための必要な
トーンまたは振動を発生するために信号ユニットを提供するための先行技術にお
いて、発展してきている。これらは、知覚できる振動を生成するための不均衡な
回転子を有するミニチュアモータ；音声周波数にて振動し、そしてトーンまたは
ブザーノイズを生成するための小さな圧電アセンブリ；および他には、音声トー
ンまたは振動ブザーのような音を生成するための、電磁音声コイルを有するスピ
ーカー、またはダイヤフラムを駆動する磁気ソレノイドのような昔の技術、を包
含する。

【０００３】 一般的に、各々のこれらの技術またはデバイスへの組み込みのその方法は、高
電圧ドライバまたは比較的に高い電流ドライバを必要とすること；重量および／
またはサイズの不便さを課すこと；電気装置内でアセンブリを作動させる困難さ
またはコストを増大すること；または使用の意図された条件のために設置された
場合、デバイスの耐久性または寿命を増大させるために特殊な技術を必要とする
こと、のような一定の制限を有する。

【０００４】 従って、例えば、極度に小さなサイズでかつ低い電源の消費が必要とされるが
、しばしば落下して極度の衝撃を受ける、携帯呼び出し器のようなアイテムに適
用される場合、規定された制約は、比較的多くの電源を必要とする電磁モータ、
またはショックに対して敏感であり、電極脱離または結晶破損を被ることなく振
動を持続するために、一般にケースまたは他の構造支持体を必要とする、圧電要
素のいずれにも好ましくない。それにもかかわらず、このようなサブアセンブリ
は、通常、この種類のデバイスに使用される。

【０００５】 さらに、圧電アセンブリは、イヤホン、およびより大きくより複雑なスピーカ
ー構成における種々の音発生タスクのために使用されてきている。米国特許第５
，６３８，４５６号にて、コンピュータのための音声システムを形成するために
、カバー上に圧電要素を配置するかまたはラップトップコンピュータを収納する
ための１方法が提案されている。しかし、このタイプの提案は、上記の問題に取
り組まなければならないだけでなく、従来のスピーカー技術と競合的である音域
（ｔｏｎａｌ ｒａｎｇｅ）にわたるある程度の応答の忠実度または均一性を達
成するために必要とされ得る。このような目的は、達成される場合、圧電要素を
それらのタスクに適合させるために、またはそれらの性能を向上するために、独
特の取り付け形状、特殊な空洞またはホーン、補償した音声ドライバまたは他の
要素を必要とすることが期待され得る。従って、音発生器だけでなく、その支持
要素またはコンディショニング要素は、デバイス内の取り付けを必要とし得、そ
してこれらは全て、デバイスに効率的に接続されるような、またはデバイス内で
信号を発生するような、特殊な形状または他の適合を必要とし得る。

【０００６】 従って、現在の消費者の嗜好にあう電気デバイスにより適する効率的でかつ耐
久性のある信号発生器が必要とされる。

【０００７】 従って、音声信号または慣性信号を生成するのに効率的な改良した信号発生器
を提供することが好ましい。

【０００８】 種々のサイズおよび形状のデバイスハウジングに容易にではあるが適合した単
純な構成の音声／慣性ユニットを提供することもまた、所望される。

【０００９】 デバイスハウジングを用いた製造のプロセスに適合した単純な構成の音声／慣
性ユニットを提供することもまた、所望される。

【００１０】 消費者デバイス内への単純化したかつより効率的な導入に適合した、このよう
な音声または慣性発生器アセンブリを提供することが、さらに所望される。

【００１１】 （発明の要旨） これらおよび他の特徴は、本発明に従って、音声／慣性信号発生器に得られ、
ここで、作動器は、強誘電性材料または圧電材料のような材料から形成される電
気的に作動可能な部材を含み、この材料は、音響信号および機械的信号を発生し
、ポリマー材料の本体と機械的に接触している。１実施態様において、この部材
は、例えば、ハウジングの壁または表面の領域に組み立てられ、そしてそこにエ
ネルギーを付与する。電気的に作動可能な部材または圧電部材は、例えば、各側
に約０．５ｃｍ〜３ｃｍ以上の寸法を有する領域を被覆し得、好ましくは、フレ
ックス回路のような１つ以上の電極化したシートに、またはパターン化された金
属シムなどに圧縮結合され、これらは、信号発生ユニットにわたって延びる電気
接続を提供する間、材料を包み込みそして補強する。積層化または圧縮結合は、
例えば、部材を強固にし、結合することによって、構造の一体化を提供し、そし
て構造の亀裂および電極の層間剥離が屈曲、振動または衝撃により発達するのを
防ぐ。この構成は強化し、そして圧電部材（好ましくは、その厚さと比較して相
対的に大きな長さおよび幅の寸法を有するシートまたは層）が単一の本体として
作動され得、振動または状態の比較的速い変化で係合するのを可能にするか、ま
たはより一般的には、デバイスの電気的に駆動された変位、変形または振動を生
成するのを可能にする。すなわち、それは、取り付けられるハウジングを通して
音響エネルギーまたは機械的エネルギーを効率的に伝達する。この構造は、ハウ
ジングを有するアセンブリまたは形成のために適合され、一緒に接合することに
よって、またはスポット固定プロセスによって導入され得る。しかし、好ましく
は、作動可能な部材は、注入成形のようなプロセスによって壁またはハウジング
と共に形成されるか、または製造され、ここで、このデバイスの成形した本体は
、信号発生器の結合面の全てまたは一部に形成されるか、または固体ブロックの
ポリマーが作動可能なアセンブリを保持し、それ自体、ファスナーまたは適合性
のある結合剤によってハウジングに接合される。

【００１２】 圧電部剤は、薄層またはシートから形成され、これは分岐のまたは多領域形状
に延び得、そして機械的作動領域および非機械的作動または「非作動」領域の両
方と共に作製され得る。作動領域は、電極化された電気作動材料を含み、一方、
非作動領域は機械的作動領域から外れた領域であり得、そして作動領域に、構造
的支持および／または電気的経路（例えば、取り付けホールおよび電気リード接
続）を提供する。非作動領域は、非電極化電気作動材料を含み得るか、または全
体で材料に欠きそして電気リード、カバーフィルムなどのみを含み得る。信号ユ
ニットの部分は注入鋳型内に、次いで、ユニットの周囲にまたはそれに隣接して
成形されたデバイスハウジング内に固定され得るか、他に、ハウジングが成形さ
れた後配置され得、次いで接合され得るかまたは熱的に結合され得、それによっ
て、最終デバイスの作製を単純化する。１実施態様において、信号ユニットは、
振動ビームまたはシートであり、これらはその長さに沿って１つ以上の位置に固
定され得るか、クランプされ得るか、または他の方法で取り付けられ得、一部は
、固定されたまたは留められた部分でハウジングに結合される慣性衝撃を変位し
そして生成するために、自由にされる。この場合、固定された部分は、電気作動
アセンブリの周りに成形されたポリマー材料のブロックによって規定され得、従
って、デバイスに固定するための不活性でかつ機械加工に適したまたはクランプ
可能な領域を提供する。別の実施態様において、このユニットは、デバイスのハ
ウジングの壁内に固定され得るか、または収納され、そしてそこにエネルギーを
連結し、その結果、壁は音放射面として作用する。ユニットは、好ましくは、そ
の表面の主要な部分上に機械的に接続され、そして取り付けられたハウジング内
に波を生成するように作動され、その結果、ハウジング自体は、新規な放射面を
形成する。信号アセンブリは、ハウジング壁の異なる部分に、共同でまたは別々
に接続される複数の分離した活性領域を有し得、この活性領域は、感知スイッチ
、１つ以上の周波数バンドをカバーする音声スピーカー、または触覚亜音声信号
インジケータとして種々に作動され得る。この分離した活性領域はまた、分離し
た位置でハウジングに取り付けられ、そして壁の特に励起した領域をより効率的
に生成するために同調した関係で駆動され得るか、またはステレオ音を生成する
ために独立した組として駆動され得る。

【００１３】 １つの代表的な実施例において、ハウジングは、ラップトップまたは他のコン
ピュータのハウジングであり、そして信号アセンブリは、２つの平坦な圧電変換
器を備え、各々は、音声振動を生成するための１つ以上の活性領域を有し、それ
らは、成形または熱的結合アセンブリプロセスによってハウジングと共に作製さ
れ、ステレオ音声放出体を形成する。別の実施態様において、ハウジングは、コ
ンピュータマウスの本体であり、そして発生器は、マウスのボタンまたはフェー
ス内に感覚的な混乱を提供するように、または印加した力を感知し、それから電
気信号を生成するために結合される。なお別の実施態様において、発生器は薄い
ハウジング壁を曲げるための様式で呼び出し器またはセルラーホーンのハウジン
グに結合され、その結果、ハウジングは、不可聴の慣性刺激および使用者に合図
するための聞こえるように発せられた音の両方を、必要に応じて、ひずみ感知機
能と共に、提供する。

【００１４】 製造の方法は、ハウジングの１つ以上のフェースと一致する二次元形状を有す
る活性領域を有する可とう性圧電パッケージを設計する工程、およびパッケージ
が活性化される際にフェース（単数または複数）が音声および／または慣性振動
を放射するようにハウジングにパッケージを取り付ける工程を包含する。パッケ
ージの領域はまた、ハウジングが圧力が受ける際に制御変換器として作用し得る
。

【００１５】 （詳細な説明） 図１に示されるように、本発明の単一ユニットの１実施態様は、信号アクチュ
エータ１０を備え、これは、その電気接続と一緒になって、セルラーテレフォン
、ポケットベル、コンピュータ、またはその付属物のような消費者電気デバイス
に取り付けられる。例示した実施態様の信号アクチュエータ１０は、ほぼシート
様形態を有し、これは、大体クレジットカードの寸法を有し、それ自体組み立て
られるか、または上層プライまたはスキン１０ａ、中間層１０ｂ、および下層プ
ライまたはスキン１０ｃと共に形成される。中間層１０ｂは、例えば、圧電ファ
イバ充填複合材料、燒結圧電シート材料、またはさらに以下で議論するような適
切な作動特性を有する圧電材料の他の本体であり得る、電気作動材料を含む。例
示の実施態様において、信号アクチュエータは、例示したように、ほとんど幾ら
かの郵便切手のサイズである領域にわたって、延びる。以下の特定の用途につい
ての議論から明らかなように、そのサイズは、一方の側で数ミリメートルから、
一方の側で数センチメートル以上の範囲であり得るが、圧電材料は、各々の場合
で、数センチメートルの比較的薄い層であり、代表的には約８分の１〜２分の１
ミリメートル厚である。幾つかの実施態様において、アクチュエータは、積層さ
れた材料の幾つかのこのような準層から一緒に形成され、これによって全体のシ
ートアクチュエータ１０を構成する。以下の議論の簡潔さのために、圧電セラミ
ックは簡単に利用可能であり、適切な作動および機械的特性を有するために、電
気作動材料は、単純に圧電セラミック材料として呼ばれる。

【００１６】 外層１０ａ、１０ｃの各々は、圧電セラミック材料、好ましくは、また絶縁支
持フィルムまたは薄層金属シムのような連続シール層との電気的接触を得るため
の導電トレースまたは導電材料を含み、これらは、後者の場合、それ自体導電層
であり得る。このような圧電領域アクチュエータを形成するための１つの適切な
構成は、共有に係る米国特許第５，６５６，８８２号に示され、これは、全体と
して、本明細書中で、参考として援用される。この特許は、面内ひずみ作動およ
びバイモルベンディング作動を繰り返し得る頑丈かつフリースタンディングアセ
ンブリを形成するために、圧電材料の１つ以上の中心層の周りに導電性のシール
層を積層するための一般的技術について記載する。このアクチュエータは、単純
な矩形のまたは凸状の形状である必要はないが、これは多数の分離した作動領域
を備え、この領域は、互いに関連して領域を配置し、そして必要な電気接合部を
提供するフレックス回路層の非作動部分によって相互接続される。このような形
状は、例えば、１９９６年１２月４日に出願した共有に係る米国特許出願番号０
８／７６０，６０７の図６に示され、ここで、Ｆ形状の平面アクチュエータアセ
ンブリは、各々が電気作動材料を含む２つの片持ち作動アームを有し、脆い材料
を含まず、アセンブリを配置するためにクランプされ得るかまたはクランプの前
にユニットを整列するために屈曲され得るフレックス回路積層化の干渉する領域
によって接続される。０８／７６０，６０７出願はまた、全体として、本明細書
中にて参考として援用される。ここで示したデバイスはまた、その可とう性シー
ト構造の他の領域を有し、これらは、導電性トレースに欠けており、そして、そ
の基本的な機械的特性または電気特性を付与することなく、アセンブリを適合し
、整列し、そして保持するために、必要に応じてポンチされ得るか、穿孔され得
るか、切断され得るか、またはクランプされ得る。上記のアクチュエータの作製
技術は、広く普遍的であり、そしてユニットに適用され得、ここで、作動材料は
、燒結圧電セラミックシート、圧電ポリマー層、または圧電ファイバー、圧電フ
レークまたは圧電粉末のような複合圧電材料を含む構成を含む。これらの後者は
、例えば、作動の規模または方向性、それらの全体の制御オーソリティーまたは
強度を向上するために整列され得る。

【００１７】 本発明の構成において、その信号アセンブリが、例えば前述の技術によって実
施されるか、または少なくとも１つの表面／電極カバー層を含む部分的圧電アセ
ンブリが他に形成されるかいずれかであり、部分的アクチュエータアセンブリが
追加されるか、あるいは射出成型、積層、または組立プロセスによって完成され
、そのためポリマー本体またはシェル（例えばハウジング壁２０）は、さらなる
カバー層、共同作用層、または封入層を構成する。さらに以下で述べるように本
発明の方法のある実施態様に関連して、最外層の１つは圧電アセンブリの歪みに
対して作用するために十分な弾性または機械的性質を有し得、能動信号アセンブ
リと一体化される場合、モノモル形態またはベンダーを形成するために十分な弾
性または機械的性質を有し得、そのため電極が付勢された場合、壁２０でベンダ
ーが発生し、撓み波または板波が形成される。本発明はまた、いくつかの圧電セ
ラミック層が、バイモル形態アセンブリに形成される構成を予測し、そのバイモ
ル形態自体がベンダーのような板変形を達成するために作動され得、壁に結合す
る。

【００１８】 ここで図１に戻って、その図をさらに参照する場合、圧電セラミック部材１０
ｂに占有された領域の外部で、モジュール１０は、位置決め点、すなわち図解的
には整列ホール１１およびノッチ１２を有し、そのシート構造のためにホール１
１およびノッチ１２は、圧縮成型、穿孔、またはバルク混合プロセス、あるいは
回路基板製造またはマイクロリソグラフィに共通するパターンニング技術によっ
て簡単に形成される。そのモジュール１０はまた、電気リード線１３を備え、外
部フィルムを通して観察可能で、ピンソケットリボンケーブルコネクタのような
コネクタ１３ａまで延びる。モジュール１０を製造する適切な方法は、Ｋｅｎｎ
ｅｔｈ Ｂ．Ｌａｚａｒｕｓらによる１９９７年８月１２日に発行された、上述
の同一所有者である米国特許第５，６５６，８８２号に示される。その特許は、
支持のない圧電部品または自己支持圧電部品を形成するための積層技術を記載し
、その自己支持圧電部品はカードに実装され、全表面にわたって歪み発生を提供
する。例えば超音波−発光点の配列とは異なり、全体的構成は、トランスデュー
サに関連し、広範囲な表面領域は、一度に歪み発生されるべきであり、その特許
に記載された技術は、エリアモールド薄シートでの破損および層間剥離の問題を
克服することがわかる。本発明は、さらにデバイスおよびアセンブリ内に電気作
動ユニットを組み込み、その材料は、効率的に慣性結合または音響結合に機械的
に結合する。

【００１９】 上述のように本発明の構成はまた、１つ以上の電気作動層、可撓性である層、
またはシーリング層に対する結合を含む構成を含み、それにより不完全な実装と
なり、その中で１つ以上の圧電層が一体化されるかまたは強化され、電極化され
、十分に取り扱われ、整列され、および位置付けられ、そして動作サブアセンブ
リは、デバイスとともに成型されるかまたはデバイスとともに積層化されるかに
よって、ハウジングまたはサウンドボードに組み立てられ、あるいは圧電層の中
立軸付近で非対称であるアセンブリに組み立てられる。そのため曲げ梁、壁撓み
、または片持ち梁動作を提供する。この点に関して、本発明はまた、例えば上述
の特許の教示に従って圧電バイモル形態が組み立てられる構成を備え、１つ以上
の分散する点、帯域、領域に取り付けられ、そのためバイモル形態は、その取り
付け点または接触点に衝撃を移動および伝達する。

【００２０】 この局面に対する関連する教示はまた、上述のＶａｌｖｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ
と題された同一所有者かつ同時継続中の米国特許出願第０８／７６０，６０７号
において見出され得る。その特許出願は、片持梁のように取り付けられた圧電／
可撓性回路シートアセンブリを設けるための代表的な形状を示し、その片持梁は
、ブロッキング部材またはデバイスハウジングにおけるバルブまたはフロー開口
部を覆って浮遊する塊を移動させ、本発明のさらなる局面に関して、ブロッキン
グ部材の代わりに試験物体を使用することによって、図３と関連して以下で十分
に議論され、アセンブリが慣性信号発生器を形成するように梁を振動させる。

【００２１】 図１の説明を続けると、ハウジング２０は、概して熱可塑性材料、すなわち輪
郭を有する箱、缶、シェル、あるいはトレイ様のカバーまたは曲がった囲み表面
の射出成型によって形成され得るような薄壁シェルとして図示される。そのよう
なハウジングまたはシェルは、例えば、呼び出し器ユニットまたはセルラー電話
のケース、ラップトップコンピュータのケース、コンピュータマウスのハウジン
グ、あるいは携帯モールドの情報指示、スイッチング、チューニング、ドローイ
ングデバイスのハウジングであり、そして携帯モールドのまたは持ち運び式音楽
プレイヤ、ラジオ、あるいはファクシミリモデムまたは通信デバイスのハウジン
グである。図示されたシェル２０は、実質的に矩形であり、第１凹部２２および
第２凹部２３を備え、その中に各モジュール１０が適合する。左ユニットに対す
る想像線に示されるように、モジュール１０の可撓性回路部１５は、モジュール
１０の作動中央部から整列または位置決めフラップとして延びる。フラップ１５
は、圧電材料の内部層なしで形成され、位置決め特性１１、１２を有するそのア
センブリを取り付けるかまたは一時的位置決めのために使用される。各モジュー
ル１０はまた、コネクタ１３ａを含み、例えばソケット、エッジコネクタ、硬い
導電性基板領域であり得るが、上述のようにいくつかの領域は、可撓性導電体に
よって相互接続され得、そのケース内のモノモルソケットのみが圧電材料の明確
な領域を付勢することが要求される。

【００２２】 図１の概略分解図によって示されるように、そのモジュール１０およびハウジ
ング２０は好適には、製造時にともに形成されることにより好ましくは機械的に
相互接続される。例えば、注入成型ダイの部分３０、３２間で互いに注入成型さ
れる成型プロセスによって相互接続される。この製造方法において、圧電材料を
含むモジュール１０および少なくとも１つの電極／強化材料の積層化は、成型ダ
イのキャビティ内に位置決めされおよび整列され、例えば、多数部ダイアセンブ
リの一方のにおける凹部に配置されることによって、モールドキャビティの壁部
から突出するペグによって支持される。ハウジングシェル２０は、キャビティに
開く１つ以上のダイ入口３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを介して液体または可
塑性ポリマー材料を注入することによりモジュール１０のまわりまたは反対側で
形成される。好適には、キャビティの１つの壁は、特にその製造が高圧注入プロ
セスで実施される場合、製造時にモジュール１０に対する支持を提供する。図示
された実施態様において、そのモジュール１０は、上部ダイ本体において半分の
高さの凹部で支持され得、そのため、プラスチック成型材料は、少なくとも１つ
の面を被覆し、仕上げたアセンブリにおいてそのモジュールは、部分的または全
体的に埋め込まれる（例えばハウジング２０の表面において、それらの半分の高
さで）。その凹部はこのように位置し、モジュール１０を整列させる。さらにそ
のモジュールがダイから突出する程度および従ってモジュールがハウジングの成
型された壁面に凹部を作成される程度は、ハウジング壁の隣接する領域が薄くな
り、振動的発生に対してより適する状態にする。この場合モジュールの存在は、
ケースがより良好な音響的伝達を享受ことを可能にする一方で、ハウジング壁の
強度に貢献する。

【００２３】 音響スピーカとしての作動のための代表的実施態様において、モジュール１０
は、およそ１インチ×３インチのサイズを有し、ＰＺＴ（チタン酸ジルコニウム
鉛）圧電材料の単一の約７ミル厚膜を形成し、その材料が使用された。上記で参
照した’８８２特許に記載されているように可撓性回路材料内に圧電体を封入し
、およそ１／２から２ミリメートルまでの全体的な壁厚さを有するハウジング２
０に取り付けられる。ハウジング壁を構成するそのポリマーは、実質的にユニッ
ト１０より剛性が少なく、その小さな厚さ寸法のために、その平面軸に沿っての
み著しい歪みを生成する。モジュール１０の表面が連続的に壁の隣接するポリマ
ー材料に結合するため、圧電の発生により生成されたハウジング自体の実質的撓
みにより、ハウジングをスピーカとして作動させ、音響サウンド生成のための使
用を可能にする。

【００２４】 図１Ａは、作動信号生成モジュール１０が、機械的にハウジング２０に接触し
、この実施態様においてモジュール１０は、第１部分１および第２部分２を有し
、シートの異なる領域にそれぞれ配置される。そのシート構造は、ハウジング２
０から延びるポストまたはスタンドオフ３上に図解的に分散点に取り付けられる
が、部分２は、図１の壁面と同様な構成で、ハウジングの壁に取り付けられた全
表面を有するように部分１が取り付けられる。

【００２５】 図２は、この構成の１つの局面を示す、図１の信号発生器、または図１Ａのデ
バイスの領域２による部分断面を示す。図示するようにその圧電材料は、壁の領
域を被覆し、すなわち壁の１つの側の方向に非対称に位置付けられる。さらに壁
の厚さは、図示されるように好適には、圧電材料の厚さより好ましくは幾分大き
いが、しかしそれにもかかわらず十分に薄く、アクチュエータによって十分に撓
みまたは振動される。概して圧電セラミックが使用され、かつポリマーハウジン
グが使用される場合、その壁は、信号発生器の作動材料よりもかなり堅さが小さ
い。

【００２６】 上述のように同一人に譲り受けられた特許および特許出願において、比較的剛
性および強可撓性回路材料（ポリイミド、ポリエステル、またはポリアミド−イ
ミド材料のような）支持のない圧電アクチュエータを作成することが望ましい。
しかし本発明の構成において、材料束縛は緩和し得、そのためアセンブリはデバ
イスハウジングによって支持される。図１−２の構成において例えばアセンブリ
が壁２０に取り付けられる場合、その壁自体は、通常その破断限界未満まで材料
の湾曲を制限するために効果的である。好適には音響発生に対して約１／１０か
ら３／１０（ｏｎｅ ｔｏ ｔｈｒｅｅ ｔｅｎｔｈ）ミリメートルの厚さの薄
圧電層が使用され、音響が発生するハウジングまたはデバイス壁は、この厚さの
約１から３倍である。全体的に壁厚さは小さい状態を維持するが、その面積は比
較的大きく、振動およびと十分に結合し空気に音を伝達し、または亜可聴信号の
場合において、接触検知可能な可撓性領域を提供するために十分大きい。

【００２７】 全体的な構造における別の考慮は、アクチュエーターと壁との間で、十分強い
接着レベルを得ることである。アクチュエーターが予備成型されたハウジング上
で別個にセメント固定され得る場合、これは、ハウジングとアクチュエーターの
表面材料と適合性である接着剤を使用することによって達成され、そして互いに
対する広い表面をクランプする。アクチュエーターシートの周囲で、すなわち上
記のように一表面が完全にアクチュエーターシートと接触するようにハウジング
を成型することによって、アセンブリを実施する場合、アクチュエーターにポリ
アミド可撓性回路材料のような剛性で滑らかな表面を使用した場合でさえも、ま
ず、回路層および注入されたプラスチック材料の両方に適合性である接着剤を用
いてアクチュエーターの外表面をコーティングし、次いで、コーティングされた
圧電アセンブリに接触するようにハウジングを成型することによって互いに対し
固定されるようにすることにより、効果的な機械的連続性が達成され得る。図１
に示されるようなユニットの１つのプロトタイプにおいて、圧電材料は、ポリエ
ステルフィルムカバー層を用いて、電極化された作動可能なユニットへと形成さ
れ、そして、１ミル厚のシート接着が射出成型金型に配置されたポリエステル上
に配置された。ハウジングとの一体化は、数千ｐｓｉの圧力での、加熱されたポ
リカーボネートプラスチックマトリクスの射出成型によって影響され、同時に、
圧電アセンブリを射出成型キャビティーの面に適合させた。他の熱可塑性材料な
らびに、ゴム、硬化可能なポリイミド、エポキシまたは硬化可能な液体のような
材料が良好な効果のために使用され得、そして、流体または低粘性材料の使用は
、低圧形成（例えば、キャスティング技術）に効果的であり得る。また、比較的
浸透性の硬化可能な液体を使用する場合、この構造は、所定の電極、包囲層、ま
たは、シートアクチュエーターアセンブリからの接着層を排除し、そして、十分
な強さのおよび導電率を、硬化した成型物またはキャスティング物中に埋め込ん
だ金属化された圧電要素を用いて達成し得る。このマトリクス材料が架橋または
乾燥によって硬化する場合、その効果はまた、圧縮応力下に圧電材料を配置し、
そして、その寿命および弾性作動特性を高めるのに役立つ。本発明はまた、構造
を企図し、ここで、ハウジングが複合繊維／バインダーシェルをレイアップする
プロセス（例えば、ガラス−エポキシまたはグラファイト−バインダー積層手順
）によって形成され、壁構造を形成し、ここで、１つ以上のモジュールが複合体
内でシールされるか、部分的に埋め込まれるか、またはこの複合体の表面に取付
けられる。

【００２８】 図２の構造で達成された、さらなる所望の構造配置は、構造におけるモジュー
ル１０を配置によるものであり、ここで、その全面、または、面の一部分の全領
域は、ハウジングの連続エリアにわたって付着され、モジュールの作動は平面内
ひずみ（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｓｔｒａｉｎ）を生じ、ここで、比較的大きな変位
が、その範囲を越えて発生され、そして、ハウジング壁の、モノモルセメント作
用、または撓みの励起が達成される。これによって、低い周波数で作動される場
合、この構造は可能となり、静粛であるが、触知できるハウジングの作動を形成
し、これは、先行技術である従来の不均衡なローターシグナルユニットの効果と
同様の効果を有する。

【００２９】 高圧および高温での射出成型によってこのデバイスを形成する場合、その型は
、好ましくは圧電体への過剰な力を避けるため、および圧電体を過剰な熱に曝す
ことを回避するために操作され得る。図２Ａは、この製造方法を断面で示す。成
型型枠３０、３２は、対向面３０ｂ、３２ｂとの間の型キャビティー３３を規定
するために共に提供され、そして、形成材料４０の塊はキャビティーに導入され
、使用可能な空間を充填する。この型本体は、各半体の１方の表面３０ａ、３２
ａが他方と密接に適合するように構成され、かつ、キャビティーが閉じられ、そ
して材料４０が、型キャビティー内で薄く延びた輪郭形状の残りの空間を呈する
ようにシールされる。アクチュエーターアセンブリは、表面３２ｂにおける凹部
３２ｃに適合され、これは、乱流注入流路の外部であり、そして、薄膜圧に対し
て近接かつ均一に維持されるようになる。図示した成型アセンブリにおいて、材
料入口５０は内部材料通路５５を備え、この通路は、キャビティーの内部へと開
通する供給導管５２の出口オリフィス５５ａを選択的に開くためのバルブ５１に
よって制御される。ヒーター５３は、導管５２を囲み、そして、プラスチック材
料をある温度で維持し、使用する流圧（例えば、数千ｐｓｉであり得る）でこの
材料を十分な流体に維持する。しかし、好ましくは、この型自体が存在し、そし
て、低温（例えば、電気作動材料のキュリー温度以下）で維持される。従って、
マトリクスの温度を上昇して、その形状を形成する成型プロセスにおいて、凹部
３２ｃは、力学的支持体およびアセンブリ１０用の熱保護シンクの両方を形成す
る。このような配置を使用し、ポリカーボネート材料は、圧電材料を損傷するこ
となく約３００^oＦの温度、１３．５〜１５Ｋｐｓｉの圧力で信頼的に射出成型 され得る。

【００３０】 図２Ａに示した型アセンブリにおいて、シングルオリフィス５５ａが示される
。しかしながら、複数の材料入口が提供され、同様に、１つ以上の接近可能スプ
ルーまたはベントが提供され、キャビティーの完全な充填を保証し得る。全体的
に、この型は、注入された材料の急速充填および急速冷却のために構成され、そ
の結果、電気作動材料は、注入溶融物の高い初期温度を経験しない。好ましくは
、材料入口およびベントまたは出口は、材料の移動流が、完全に支持されたアク
チュエーターシートに対してのみ作用するように配置され、従って、破損の可能
性を最小にする。この目的のために、凹部３２ｃは、非常に浅くなり得るか、ま
たは、概して存在しなくなり得る。型面凹部がない場合、部分的にアセンブリさ
れたモジュール１０は、収縮可能もしくは固定されたアライメントピンによって
、または接触接着剤のスポットによって、あるいは任意の他の適切な手段によっ
て、このキャビティー内の位置に一時的に保持され得る。

【００３１】 他の実施態様において、モジュール１０は、フラップ部分１５によってハウジ
ングに固定され得、一方、作動信号部分は、（例えば、セメント固定または射出
成型されて）別個の要素（例えば、回路基板）に、または振動板もしくはホーン
（これは、音響信号放射の効率を改善する）に取付けられる。

【００３２】 薄層の圧電材料の使用によって、材料が作動され、そして、そのコンデンサの
性質にもかかわらず、比較的高い周波数（すなわち、可聴バンド）で状態を変え
得るが、比較的低い駆動電圧を使用する。低い周波数、数百Ｈｚ以下で駆動され
、そして、ポケットベル内で好ましくは共鳴（１つのデバイスにおいて、約１９
０Ｈｚ）する場合、アクチェーターは、容易に感知されるが、実質的に不可聴で
あり、撓性もしく振動性の運動を生じ、これは、本明細書中では「慣性」信号と
呼ばれる。この様式での駆動は、信号ユニットおよび／またはハウジングのかな
り弾性の妨害を生じ、従って、比較的に殆ど電力を使用ぜずに、共鳴して駆動さ
れ得る。モジュールは、トーンまたはバズのような信号を生成し、これらは、可
聴または低い周波数において発生され、そして電気的に合成された信号である。

【００３３】 信号の１つの形態は、慣性かつ非可聴の両方であり、壁の振動を生成すること
によって得られ、この壁の振動は、その低い増幅および／または振動の形態に因
るものであり、音を放射しないか、あるいは、低いバズまたは雑音のみを放射す
る。この励起は、不均衡な電磁モーターによって呼び出しデバイスで従来的に生
成されるものと非常に密接して対応し、これは本発明の１つの局面に関連して達
成される。これは、上記のような信号生成圧電パッケージを提供することおよび
、パッケージエリアの部分が実際の変位（例えば、振動屈曲運動）を受けるよう
にパッケージをハウジングに取り付け、一方、パッケージの別の部分は、移動パ
ッケージの慣性の不均衡が振動エネルギーとしてハウジングに伝達されるように
、ハウジングに対してその端部または内部にクランプされるか、ピン留めされる
か、さもなくば、取り付けられることによる。

【００３４】 図３は、同様の実施態様を示す。特徴を示すと、ハウジング２００（例えば、
ポケットベルのハウジングなど）は、脚２０１とキャップ２０２との間で固定し
てクランプされたユニットの一部と共に、その上に取り付けられた信号ユニット
１００またはモジュールを有し、その結果、これはハウジングフロアにわたって
片持ちされる。リボン様撓性回路は電源ユニットコネクター１１０に延び、ユニ
ット１００の作動部位に電圧を加え、これは、飛込板のように屈曲し、そのクラ
ンプされた端部で振動するように、バイモルとして、または圧電／金属シムモノ
モルとして製造される。主要部３は、好ましくは移動端部に取り付けられて不均
衡を強調し、そしてユニット全体が共鳴発振で駆動され、その結果、慣性の不均
衡が、比較的に大きな振幅の、周期的に変化する力を脚２０１に伝達し、そして
、ハウジング内に慣性振動を発生させる。シート構造の寸法および剛性は、ユニ
ット１００が共鳴するように選択され得、そして、その振動を開始または維持す
るために必要な電力は殆ど必要とされない。同様に、上記で参照した特許および
出願で記載されるように、Ｒ−Ｃ回路またはＲＬＣ回路を形成する回路要素は、
平面シート構造に組み込まれ得る。さらに、このシート要素の電極の接続部分は
また、他の回路要素を備え、これには、以下の基本シートアセンブリが取付けら
れる非平面要素が挙げられる。これらの要素は、可聴増幅器、音声もしくは音響
発生器、またはフィルター／信号処理チップを備え、これらは可聴音響を放出す
るために、あるいは可聴または触知できる信号を感知するために、ユニット１０
０の１つ以上の部分を適合させるために接続され、そして構成される。

【００３５】 このような追加の回路要素は、図１Ａ（可聴発生部分と慣性発生部分の両方を
組み込むシグナルユニットの上からの平面図）のデバイスにおいて有利に使用さ
れる。図示されるように、このユニットは、シート様にパッケージされた圧電ア
センブリを備え、ここで、第１作動圧電エリア１および第２作動圧電エリア２の
両方が、共通のシート内で延び、可撓性のパッケージングまたは回路部分によっ
て、共通のコネクタが両方の部分に付勢することが可能となり得るが、セメント
固定、射出成型またはこのデバイスの取り付けの他の形態に対して各々は別個に
配置される。これらの部分は、内部接続材料の可撓性バンドによって分割され、
そして、各々は、互いにクロストークを本質的に導入せずに別個に作動され得る
。いずれの部分も、片持ちビーム、ベンダー、自由空間振動源、または可聴振動
または、壁に完全に固定された慣性ベンダープレートとしてセットアップされ得
る。

【００３６】 図３Ａは、本発明の別の実施態様３００を示す。ユニット３００は多様なユー
ザデバイスへの簡単な機械的な取り付けに適合されためのハイブリッドアクチュ
エータアセンブリを示す。示されるように、ユニット３００は、アクチュエータ
シート部３１０および本体３２０を有し、このアクチュエータシート部３１０は
、バイブレータ、モノモル形のまたはバイモル形のベンダであり得、あるいは上
述のような他の薄シート領域圧電アクチュエータデバイスであり得る。本体３２
０は、示されるようにブロックであり得、これは例えば、壁またはハウジングへ
の通常の装着のためのボルト穴を備え、または収容し得、シート部３１０のまわ
りの成型、鋳造、セメント化によって形成され得る。あるいは本体３２０は、Ｌ
型ブラケット、複数ポストスタンドオフ、角型、または特定のハウジングまたは
音響システムに取りつけるために特別に適合されたほかの形状などの、より複雑
な形状であり得る。

【００３７】 図３Ｂおよび３Ｃは、さらに機械的に有用な実施態様を示し、ここでは、ポリ
マーハウジングまたは壁２００は、本発明の電気作動モジュール１００に装着さ
れる。また、慣性を増加させるためにモジュール１００上におもりまたは塊３を
有することが示される。これらの実施態様は、慣性インパルスを作製し、壁に結
合するように有利に適用される。図３の実施態様はまた、より軽い構造を構成す
るためにおもり３なしで構成され得、このことは、例えば直接−空気への音放出
体として作用し得、または固体支持を通じてハウジング内に誘起される振動のレ
ベルを強化もしくは増幅するよう構成されるか、または固体支持を通じてハウジ
ングへ結合され得る。これら２つの図は、ピン固定−ピン固定または、境界クラ
ンプしたモジュール取りつけ（図３Ｂ）、および、ピン固定した、またはクラン
プした端部モジュール（図３Ｃ）を示す一方で、クランプ、ピン、バイアス接触
または部分的フリー構造で、モジュールが所望の機械的動作を発生し、そしてハ
ウジングに結合させる、という両方を可能にする構造の、他の適切な機械的装置
により、このモジュールがハウジングに機械的に結合される構造を、本発明は、
考慮する。本発明は、さらに本明細書中に記載のように、技術を発展させまたは
改善する、モジュール１０を採用する他の構成も考慮する。

【００３８】 図３Ｄは、モジュール１０が上述のように、示されるようにモジュール１０の
作動領域１０ａの縁部における場所である、支持リムまたは分離サポート２０１
によって壁２００に装着される構成を示す。この構造は、支持２０１による直接
の振動結合によるエネルギー（矢印「ａ」で示す）および大気により結合された
エネルギー（例えば、音、直線矢印「ｂ」で示される）を壁が受容するように組
み立てられる。このハウジングは、従って信号（矢印「ｃ」により示す）を、そ
の表面において生成する。このアセンブリは、壁の放出領域の結合された共鳴に
合わせられ、すなわち、穿孔領域を採用し得、例えば、「ｂ」エネルギーは、音
声として放射され、一方で「ａ」エネルギーが壁の触知信号作動として適用され
る。モジュール１０は、一体となって作動される材料の領域を含むため、ハウジ
ングまたは装着領域のサイズもしくは寸法は、任意に変化し得、一方でなお全て
の適用で同じモジュールを採用する。従って、例えば、図３Ｄのアセンブリは、
支持２０１が２センチメートル離れて、または３センチメートル離れて間隔が空
けられるとき、同じモジュール１０が採用され得る。この特徴は、アクチュエー
タハウジングを実現するとき大きな余裕となり、ここで例えば、壁２００の一部
分が特定の厚みを有するよう要求され、そしてそれでもまた可撓性であることが
要求され、または特定の周波数で共鳴することが要求される。これは、スピーカ
などの固定したドライバの取りつけおよび作動パラメータに適合するよう、壁を
設計する必要がないからである。その代わり、単に所望の壁特性を決定し得、例
えば、それにより、所望の信号（例えば、１００Ｈｚの撓み共鳴または振動刺激
に対する音響応答）において応答を有するようにし、そしてモジュールは、シェ
ルに動的に結合されて、シェルの応答を増幅または増大するようにする。

【００３９】 図４および４Ａは、本発明のさらに別の実施態様４００の頂面図および断面図
である。この実施態様において、いくつかの分離した電気作動ユニット４１０ａ
、４１０ｂおよび４１０ｃはそれぞれ共通壁４２０に固定されている。１つは、
中央に配置され、パネルを全体として作動させ、その結果例えば、比較的長波長
の音響エネルギーを放射し、一方で他の２つのアクチュエータは、正反対に離し
て配置され、分離した放出領域を提供し、これは例えば、比較的高い、または比
較的指向性の周波数におけるステレオスピーカのために使用され得る。これらの
アクチュエータユニットは、所望される他の配置に配置され得、例えば、企図す
るデバイスの特定の回路に接続して、またはモールドキャビティもしくはアセン
ブリ固定物の好適な設計により壁の節位置（ｎｏｄａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）ま
たは共鳴位置を避けるために配置され得る。音響または非音響発生器としての作
動に加えて、このアクチュエータは、感知およびユーザフィードバックのために
使用され得る。この場合、記載のシート構造は、壁内により深く埋設され得、壁
の薄い可撓性膜状部分が、アクチュエータをカバーするようにし、ユーザのタッ
チが歪をシートへ伝達し信号を形成する。センサとして使用されるとき、剛性、
強度および／または制御性（ｃｏｎｔｒｏｌ ａｕｔｈｏｒｉｔｙ）が少ない材
料（可撓性ＰＶＤＦフィルムまたは複合物など）が採用され得モジュール１０が
形成される。

【００４０】 本発明はまた、単一のデバイス内に複数の異なる機能的ドライバの取りこみの
ための製造効率を提供するためにもまた適合される。これは図５Ａによって示さ
れるように、上述の態様でシート構造として作製された多目的アクチュエータユ
ニット５１０を提供することによりなされ、複数の作動領域５１２ａ、５１２ｂ
、５１２ｃおよびその接続または整列特徴部の両方を有する。接続または整列特
徴部は、単一の工程でハウジングに固定するように位置決めされた縁部、固定穴
など５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃであり、それによりその中に複数のおそらく
異なる慣性、音響または感知制御デバイスを提供する。１つ以上の作動領域５１
２が、図５Ｂの作動領域５１１に示される近接して配置された回路要素５１３の
セットで作製され得る。

【００４１】 さらに、このアクチュエータ自体は、複数の分離したユニットを含む大型シー
トに容易に作製され得るため、そして前出の特許において記載したように、これ
らは、部分的にリソグラフィ（電極パターン−形成など）および積層化技術によ
り形付けられ、モジュール１０のサイズおよび形状が容易に各所望の適用に適合
され、一方でユニット設計および製造コストはリーズナブルである。

【００４２】 図６Ａ−６Ｌは、多様な消費者電子装置中の、音声、信号または感知ユニット
として構成される、本発明の実施態様の代表的な例を示す。これらの図において
、音放出体は、小三角形として図示され、一方で星は、振動または慣性変換器の
ためのハウジングの好適な領域を図示するための凡例として使用される。後者は
また、圧力、ユーザからの接触フィードバックを感知するため使用され得、以下
に記載のいくつかの適用において好適である。

【００４３】 図６Ａ−６Ｃにおいて示されるように、ラップトップコンピュータにおいて、
カバーなどの装置の広いパネルが使用され得るのみならず、音発生器が、ケース
の側面もしくは床に、またはキーボードもしくはディスプレイの端部の周囲に配
置されて、音を発する。慣性信号ユニットのための好適な位置には、脚、底側部
および手のひら休憩領域Ｐが挙げられる。同様に、セルラー電話においては、図
６Ｄに示されるように、耳および音声領域が本発明のモジュールを実現し得るの
みではなく、サイドまたはバックなどのハウジングのフェースさえ、上述の信号
変換器のいずれかの形態に適合し得る。呼び出し器（ｐａｇｅｒｓ）（図６Ｅ）
またはポケットベル（図６Ｆ）などの小さいユニットのために、３つの全てのタ
イプの信号がハウジングに好都合配置され得る。この構成は、呼び出し器のベル
トクリップ領域またはポケットベルのフェースの端部などの小さいハウジングの
身体−接触領域における慣性信号を効率的に生成することにおいて、特に有利で
ある。図６Ｇおよび６Ｈに示されるＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）
などの品目のためには、信号ユニットは上述のラップトップコンピュータの配置
とされ得る。ここで再度、本発明の拡張性およびリソグラフ製造技術がモジュー
ル１０を特に有利にさせる。

【００４４】 コンピュータマウスの場合、制御ボタンおよび手のひら領域の両方が、音また
は触覚信号を生成するようにモジュールに適合され得、そしてボタン（単数また
は複数）がさらに生体指向して機能し得、ユーザの入力もまた受容し得る−例え
ば、図６Ｉに示されるようにタッチ−スイッチ、または力センサとして機能する
。最後に、カセットプレーヤ（図６Ｊ）または、コンパクトディスクプレーヤ（
図６Ｋおよび図６Ｌ）などの装置のためには、モジュール１０が音響、慣性もし
くは他の信号のために構成され得るのみではなく、このモジュールは、センサＳ
として作用する１つ以上の領域とともに構成され得、ユーザ入力機能を実行し、
従来技術におけるポーズ、ストップおよびリピートボタンとしての小さく誤りや
すい制御ボタンを、比較的大きく広く分離されたハウジングの作動領域に置きか
えられる。この後者の特徴は、ユーザが例えば、装置がポケットまたは買い物袋
の中にあるままで、最初にそれを取り除く困難がなく、また多数の小さな制御ボ
タンの各々の配置を感触によって確かめることなく、簡単なタッチにより装置を
より簡単に制御することを可能にする。

【００４５】 ここに、本発明の基本的な局面およびいくつかの例示の実施態様の説明を完了
する。これらの実施態様は、従来技術から逸脱した点を例示し、そして特定の装
置への代表的方法および構造を適合させる態様を示す両方のために、記載される
。このような説明は、本発明の例示として理解されるべきであり、その範囲を限
定する意図はないと理解されるべきである。本発明は、変形および改変ならびに
それらの適用が多様な装置および改良として開示され、当業者にとって、そのよ
うな変形、改変および改良は、ここに添付する特許請求の範囲により規定される
本発明の範囲内であることが理解される。

【図面の簡単な説明】

本発明のこれらのおよび他の特徴は、本発明の代表的な実施態様および例示的
な用途を示す図面と共に以下の記載から理解される。

【図１】 図１は、本発明の単一ユニットの１実施態様およびデバイス内でのその作製の
方法を示す。

【図１Ａ】 図１Ａは、異なるタイプの分離した変換器領域を有する別の実施態様を示す。

【図２】 図２は、それらの詳細を示す。

【図２Ａ】 図２Ａは、鋳型を製造する工程および作製工程の詳細を示す。

【図３】 図３は、本発明の単一ユニットの慣性または音声の実施態様を示す。

【図３Ａ】 図３Ａは、ハイブリッドサブアセンブリとして形成された別の慣性または音声
の実施態様を示す。

【図３Ｂ】 図３Ｂは、慣性および他の信号発生システムに有用な更なる実施態様を示す。

【図３Ｃ】 図３Ｃは、慣性および他の信号発生システムに有用な更なる実施態様を示す。

【図３Ｄ】 図３Ｄは、慣性および他の信号発生システムに有用な更なる実施態様を示す。

【図４】 図４は、ステレオ音声システムに有用な別の実施態様を示す。

【図４Ａ】 図４Ａは、ステレオ音声システムに有用な別の実施態様を示す。

【図５Ａ】 図５Ａは、更なる実施態様を示す。

【図５Ｂ】 図５Ｂは、更なる実施態様を示す。

【図６Ａ】 図６Ａは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｂ】 図６Ｂは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｃ】 図６Ｃは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｄ】 図６Ｄは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｅ】 図６Ｅは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｆ】 図６Ｆは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｇ】 図６Ｇは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｈ】 図６Ｈは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｉ】 図６Ｉは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｊ】 図６Ｊは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｋ】 図６Ｋは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

【図６Ｌ】 図６Ｌは、消費者電気デバイスの代表的な実施態様を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラザルス， ケネス ビー． アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01742， コンコード， レボルーショナ リー ロード 85 (72)発明者 バン ホイ， チャールズ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02140， ケンブリッジ， ヒーリー ス トリート 17， アパートメント 202 (72)発明者 パーキンス， リチャード アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02148， マルデン， グールド アベニ ュー ナンバー３ 36 (72)発明者 ビューリガード， マーク アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02038， フランクリン， テリス ウェ イ ５ Ｆターム(参考） 5D004 AA08 BB01 DD01 5D017 AA11 5D107 AA09 BB08 CC02 CC10

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デバイスハウジングであって、以下 内面および外面を有するシェルであって、該シェルはデバイスをカバーするよ
   うにまたは少なくとも部分的に囲むように輪郭されるシェル、および フィルムによりカバーされる電気作動材料の少なくとも１層を備える、電気作
   動アセンブリであって、ここで該材料が該フィルムへ電極化され、および積層化
   されユニットを形成し、該アセンブリが機械的に該シェルの内面に装着されて、
   作動されたとき、該アセンブリが該シェルを通してエネルギーをユーザ検知可能
   信号として伝達する、アセンブリ、 を備える、デバイスハウジング。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   電気作動アセンブリがシートであり、さらに該シートにより保有される塊を備え
   、該アセンブリが該ハウジングに機械的に装着され、一方で該塊が変位すること
   を可能にし、それにより該デバイスハウジングの慣性応答を生成する、デバイス
   ハウジング。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   電気作動アセンブリが、音響周波数電気信号で作動されるとき、前記シェルを通
   じて音声信号の放出を伴う音響スピーカを形成する、デバイスハウジング。
4. 【請求項４】 前記アセンブリが、前記フィルム中に、前記シェル上にシー
   トを配置するための位置決め孔を含む、請求項１に記載のデバイスハウジング。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   アセンブリが、単一のシートであり、前記シェルに機械的に装着されて慣性応答
   を生成する第一圧電セラミックシート部、および該シェルに機械的に装着されて
   音響応答を生成する第二圧電セラミックシート部を備え、該第一および第二圧電
   セラミックシート部が、単一シートの異なる領域にある、デイバイスハウジング
   。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   第一および第二シートが共通の可撓性シート層に積層化される、デバイスハウジ
   ング。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   ハウジングが、コンピュータ、呼び出し器、ポケットベル、セルラー電話、携帯
   音楽デバイス、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、コンピュータマウス
   およびそれらの構成要素もしくはサブアセンブリのデバイスから選択されたデバ
   イスを囲む、デバイスハウジング。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   アセンブリが、該シェルのまわりのまたは該シェルに対する射出成型により、該
   シェルと機械的に接触される、デバイスハウジング。
9. 【請求項９】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前記
   アセンブリが作動されるとき、前記シェルの領域のエネルギーを変換して、該シ
   ェルが撓曲し、振動しまたは音を発するようにさせるように、該領域を覆って該
   シェルと機械的に接触する、デバイスハウジング。
10. 【請求項１０】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記アセンブリが、前記シェルを作動させてエネルギーの触知できるバーストを放
    出するために分離されたポイントにおいて、該シェルと機械的に接触する、デバ
    イスハウジング。
11. 【請求項１１】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記アセンブリが、前記シェルとその表面を覆って機械的に接触し、それとともに
    ベンダーを形成する、デバイスハウジング。
12. 【請求項１２】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記アセンブリが、前記シェルに端部においてクランプされ、そしてそのクランプ
    ポイントにおいて慣性インパルスを適用するために作動され、該シェルを振動さ
    せる、デバイスハウジング。
13. 【請求項１３】 前記シェルが複合物構成である、請求項１に記載のデバイ
    スハウジング。
14. 【請求項１４】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記電気作動アセンブリがシートであり、そして該アセンブリが音響的に該ハウジ
    ングに結合され、その音響応答を増大させる、デバイスハウジング。
15. 【請求項１５】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで電
    気作動アセンブリが、電気信号で作動されたとき、そこに力を伝達するために前
    記シェルに機械的に装着される、デバイスハウジング。
16. 【請求項１６】 請求項７に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記アセンブリが前記シェルに動的に結合され、該シェルの応答を増幅し、該シェ
    ルを撓曲させ、振動させまたは音を出させる、デバイスハウジング。
17. 【請求項１７】 請求項１に記載のデバイスハウジングであって、ここで前
    記アセンブリが前記シェルに機械的に装着される圧電セラミック部を備え、慣性
    応答および音響応答の両方を生成する、デバイスハウジング。
18. 【請求項１８】 電子機械的変換器であって、デバイスのユーザに信号を送
    るためのアクチュエータとして構成され、このような変換器は以下、 導電リード材料を有する少なくとも１つの外側絶縁層と、該導電リード材料へ
    電気的に接続される電子作動材料の内側層とを備える、可撓性シート部材、およ
    び、 エンクロージャまたはデバイスハウジングを形成する壁部、およびそこからの
    振動エネルギーを受容し、および該ユーザによって感知された信号として、そこ
    を通じて振動を伝達するためのシート部材と機械的に結合した壁部の領域を有す
    るポリマー材料の本体、 を備える、電気機械的変換器。
19. 【請求項１９】 前記本体がデバイスハウジングを形成するポリマーシェル
    である、請求項１８に記載の変換器。
20. 【請求項２０】 前記本体が取りつけデバイスを形成するポリマー材料のブ
    ロックである、請求項１８に記載の変換器。
21. 【請求項２１】 デバイスのユーザに信号を送るためのアクチュエータを形
    成する方法であって、このような方法が、 導電性リード材料を有する少なくとも１つの外側絶縁層と、該リード材料に電
    気的に結合される電気作動材料の内層とを備える、可撓性シート部材を提供する
    工程、および、 そこからの振動エネルギーを受容し、およびユーザにより感知される信号とし
    ての振動を伝達するためのシート部材と接触するポリマー材料の本体を提供する
    工程、 を包含する、方法。
22. 【請求項２２】 前記本体を提供する工程が、前記可撓性シート部材へ該本
    体を射出成型する工程を包含する、請求項２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記本体を提供する工程が、前記シート部材へ固定される
    ポリマーシェルを提供する工程、およびデバイスハウジングを形成する工程を包
    含する、請求項２１に記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記本体を提供する工程が、ブロック、ブラケット、角状
    物、スタンドオフおよびクランプから選択される、音を放射する機能的本体を取
    りつける工程を提供する工程を包含する、請求項２１に記載の方法。
25. 【請求項２５】 信号変換器であって、以下 少なくとも１つの電気作動材料の変換器層および絶縁フィルムであって、該電
    気作動材料の変換器層は、シートとして少なくとも１つの作動領域を覆って延び
    、そして該絶縁フィルムは該内層および該フィルムによって形成されるアセンブ
    リに適合するよう形成され、該アセンブリが該内層をデバイスを通じて、少なく
    とも１つの慣性、振動および音響エネルギーに結合させて、ユーザとコミュニケ
    ートするように位置決めする、少なくとも１つの電気作動材料の変換器層および
    絶縁フィルム、を備える、信号変換器。
26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の信号変換器であって、ここで前記変換
    器層が前記デバイスの薄壁部に対してユーザにより加えられる触圧を感知する、
    信号変換器。
27. 【請求項２７】 請求項２５に記載の信号変換器であって、ここで前記アセ
    ンブリが、音響、振動または慣性信号を効果的に生成するための前記デバイスの
    領域に機械的に結合するために前記変換器層を位置決めする、信号変換器。