JP2018195349A - 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及び要素 - Google Patents

Abstract

【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。【選択図】図１

Description

（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。

（発明の分野）
記載した実施例は、概略的には、電子装置用の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要素に関する。

（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、ユーザの注意を喚起する、ユーザの電子装置とのインタラクティブなエクスペリエンスを促す、電子装置又は電子装置の部品を変位させる、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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で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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、導電性の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。

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。

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。

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。

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。

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。

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と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ッ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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、触覚出力の局所化を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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に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。

いくつかの場合では、上部フレックス上に粘着性リングを位置決めできる。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。

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で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）。

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。

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。

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。

図２は、図１のライン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。

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）、ニオブ酸カリウムナ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。

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。

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。

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。

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、電場を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。

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。

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。

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。

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ミリメートルの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。

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ミクロンのピーク反曲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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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性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。

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を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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、消去可能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。

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。

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の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の保護外部層は入力面１２０６を画成している。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (40)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
33. 前記接合材が導電性の接着剤である、請求項３２に記載の触覚要素。
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。
35. 触覚出力システムであって、
    入力表面と、
    前記入力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。
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。
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。
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。
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。
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。

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