JP5963776B2 - フレームレスアクチュエータ装置、システム、及び方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照

本出願は、米国特許法第119条(e)の下で、2011年1月18日に出願された「フレームレス設計コンセプト及び方法」と題する米国仮特許出願第61/433,640号、2011年2月15日に出願された「フレームレスデザイン」と題する米国仮特許出願第61/442,913号、2011年3月1日に出願された「フレームレスアクチュエータ、ラミネーション、及びケーシング」と題する米国仮特許出願第61/447,827号、及び2011年10月10日に出願された「Zモードアクチュエータの代替物」と題する米国仮特許出願第61/545,292号の優先権を主張し、上記出願の各々は開示全体が参照により（出典を示すことにより）本明細書に組み込まれる。

様々な実施形態において、本開示は、一般的には、薄膜電場応答性高分子デバイスを組込むための装置、システムおよび方法に関する。より詳しくは、本開示は、デバイスの表面および部品を動かし及び/または振動させるためのフレームレスアクチュエータモジュールに関する。特に、本開示は、デバイスの表面および部品を動かし及び/または振動させるためにデバイスと統合することができるフレームレス触覚フィードバックモジュールに関する。

携帯デバイスやゲーム用コントローラーの中には、小さな振動器を使用する従来の触覚フィードバックデバイスを採用して、ビデオゲームをしている最中にユーザに力フィードバック振動を供給することでユーザのゲーム体験を向上させるものがある。特定の振動器をサポートするゲームは、武器を発射したり、損傷を受けたりするとき等の選択状況において、デバイスまたはゲーム用コントローラーを振動させて、ユーザのゲーム体験を向上させることができる。そのような振動器が大きな動力または爆発音の感覚をもたらすのにふさわしい一方で、これらは非常に単調であり、比較的に高い最小出力閾値を必要とする。従って、従来の振動器は、ボタンクリックのように、特定の触覚効果を喚起する微細な振動や非周期的な運動を十分に再現することができない。振動応答帯域幅の低さに加えて、従来の触覚フィードバックデバイスは、スマートフォンまたはゲーム用コントローラなどのモバイルデバイスに取り付けた場合、大きさおよび重さの追加的な制限を含む。

従来の触覚フィードバックデバイスでもたらされる上記及び他の課題を克服するために、本開示は、電場応答高分子人工筋肉（Electroactive Polymer Artificial Muscle: EPAM^TM)をベースとするフレームレスアクチュエータモジュールを提供する。フレームレスアクチュエータモジュールは、応答性がよくかつコンパクトなフレームレス触覚型のデバイスを作るのに必要な帯域幅とエネルギー密度とを有する誘電性エラストマーを備えている。これらのフレームレスアクチュエータモジュールは、様々なアプリケーションにおいて用途を見つけるかもしれず、それは触覚フィードバックに限定されない。そのようなEPAM^TMに基づくフレームレス触覚フィードバックモジュールは薄いシートを含む。そのシートは、2つの電極層の間にはさまれた誘電性のエラストマーフィルムを含む。高電圧がこれらの電極に引加されると、これら２つの引きつけ合う電極が、通電された領域のフィルムを圧縮（圧迫）する。EPAM^TMに基づくフレームレスアクチュエータデバイスは、ユーザーが知覚することができる触覚フィードバックを生成するために、可動サスペンション上の慣性質量(通常、バッテリーあるいはタッチ表面)の下に置くことができるスリムで、低出力のアクチュエータモジュールを提供する。

一実施形態では、フレームレスアクチュエータが提供される。このフレームレスアクチュエータは、第１電極と第２電極との間に配置された少なくとも1つのエラストマー誘電体フィルム（elastomeric dielectric film）を含むフレームレスアクチュエータを備える。第１の感圧接着剤はフレームレスアクチュエータフィルムの一面上に用いられる。第２の感圧接着剤はフレームレスアクチュエータフィルムの反対側に用いられる。

以下、本発明を説明の目的で図面を用いて説明するが、それに限定されない。
一実施形態によるアクチュエータシステムの破断図である。 動作原理を説明するための、アクチュエータシステムの一実施形態の概略図である。 アクチュエータモジュールと同様の、剛性フレームとディバイダーセグメントとを備えたアクチュエータの一実施形態を示す。 本明細書においてフレームレスアクチュエータと呼ばれる、フレーム構造のないアクチュエータの一実施形態を示す。 図４に示されるフレームレスアクチュエータと同様の、フレームレス２層(２Ｌ)アクチュエータの一実施形態の据え付けプロセスの流れ図である。 図４および図５に示された実施形態と同様の２層フレームレスアクチュエータフィルムの一実施形態のための印刷および組立工程の流れ図である。 湾曲した上側プレートと、湾曲した下側プレートと、およびそれらの間にスライド可能に取り付けられたフレームレスアクチュエータとを備えた湾曲形（curved-form factor）アクチュエータモジュールを示す。 フレームレスアクチュエータの一実施形態の分解組立図である。 図１１に示されるような使い捨てフレームで２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールを構築するプロセスの一実施形態を示す。 図１１に示されるような使い捨てフレームで２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールを構築するプロセスの一実施形態を示す。 図１１に示されるような使い捨てフレームを用いて２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールを構築するプロセスの一実施形態を示す。 図１１に示されるような使い捨てフレームで２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールを構築するプロセスの一実施形態を示す。 使い捨て感圧接着剤を用いて２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールの一実施形態を構築するプロセスの一実施形態を示す。 使い捨てフレームを備えたフレームレスアクチュエータモジュールの一実施形態の即断面図である。 フレームとして感圧接着剤を備えたフレームレスアクチュエータの一実施形態の側断面図である。 使い捨てフレームを備えた多数の別々のフレームレスアクチュエータを含む、一組の印刷されたフレームレスアクチュエータの実施形態である。 予め歪が付加されたフィルムを分離（単体化）後に保持するために使い捨てフレームがまだ取り付けられている、分離された（単体化された）フレームレスアクチュエータの一実施形態を示す。 基板に取り付けられたフレームレスアクチュエータの一実施形態および使い捨てフレームの切り取りを示す。 印刷拡張感圧接着剤が三方の側でアクチュエータフィルムを取り囲むフレームレスアクチュエータの一実施形態の部分的な分解組立図である。 プレカットアウトラインを定義する９個の別個のユニットにカットされたケーシングフォイルの一実施形態を示す。 ケーシングフォイルの他の部分に容易に結合できるように設計されたカットパターンを備えたケーシングフォイルの一実施形態を示す。 図１８に示したプレカットケーシングフォイル上に配列されて、真空によるラミネーション（積層）の用意ができた４枚のアクチュエータフィルムを示している。 アクチュエータフィルムがカットされケーシングフォイルストレッチフレームから分離した後のアクチュエータフィルムを示す。 残りの１つのアクチュエータフィルムアクチュエータがストレッチフレームに残された状態の、図１９に示したアクチュエータフィルムを示す。 図１９に示されたケーシングフォイルストレッチフレームから取り除かれた９個のアクチュエータフィルムアクチュエータのうちの８個を示す。 フレームレスアクチュエータの一実施形態を上側プレートに取り付け、そして下側プレートに取り付け、その後圧縮する設置プロセスの流れ図である。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 湾曲表面に取り付けられたフレームレスアクチュエータの実施形態を示す。 設定可能なアクチュエータ素子の一実施形態を示す。 設定可能なアクチュエータ素子の一実施形態を示す。 図２５Ａ、図２５Ｂに示す設定可能なアクチュエータ素子のアレー（配列）を示す。 種々のフレーム付きアクチュエータと本開示による種々のフレームレスアクチュエータに対する慣性駆動時間応答を表すグラフである。 種々のフレーム付きアクチュエータと本開示による種々のフレームレスアクチュエータに対する慣性駆動周波数応答を表すグラフである。 種々の３バー（three-bar）フレーム付きアクチュエータと本開示による種々の３バーフレームレスアクチュエータに対する慣性駆動時間応答性を表すグラフである。 種々の３バーフレーム付きアクチュエータと本開示による種々の３バーフレームレスアクチュエータに対する慣性駆動周波数応答性を表すグラフである。

開示された実施形態について詳細に説明する前に、開示された実施形態は、アプリケーションまたは使用において、添付図面及び本明細書で説明される構造の詳細や部材の配置配列に限定されないことに留意されなければならない。開示された実施形態は、他の実施形態や変形例で実施されまたは組み入れられてもよく、様々な方法で実施、実行されてもよい。さらに、もし特に断りがなければ、この明細書で使用される用語や表現は、リーダの便宜のために、一例としての実施形態について記述する目的で選ばれており、限定を目的とするものでない。さらに、開示された実施形態、実施形態の表現および例のうちの任意の１またはそれ以上は、制限なしで、他の開示された実施形態、実施形態の表現および例のうちのいずれか1つ以上と結合することができることは理解されればならない。したがって、一実施形態に示されたエレメントと別の実施形態に示されたエレメントとの組み合わせは、本開示および特許請求の範囲（請求項）の範囲内であると考えられる。

本開示は電場応答高分子人工筋肉(EPAM^TM) に基づくフレームレスデバイスの様々な実施形態を提供する。EPAM^TMに基づくフレームレスアクチュエータモジュールを備えた様々なデバイスの説明を始める前に、本開示は、図１を簡潔に説明する。図１は、アクチュエータシステムの破断図であり、このアクチュエータシステムは、軽量コンパクトモジュールにおいてユーザの触覚フィードバック体験を向上させるために携帯デバイス（例えばデバイス、ゲーム用コントローラー、コンソールなど)と一体に統合されることができる。したがって、アクチュエータシステムの一実施形態を、固定プレートタイプのアクチュエータモジュール100について説明する。アクチュエータは、高電圧によって活性化されると、つまり高電圧を印可されると、出力プレート102（例えば、滑り面）の上を、固定プレート104（例えば、固定面）に対してスライドする。プレート102,104は、スチールボールによって分離されている。そして、これらのプレートは、所望の方向への動きを拘束し、移動を制限し、落下テストに耐えることのできる特性 (features)を有する。デバイスへの統合のために、上側プレート102は、バッテリーあるいはそのデバイスのタッチ表面、スクリーン、ディスプレイ等の慣性質量に取り付けられてもよい。図１に示された実施形態では、アクチュエータモジュール100の上側プレート102は、慣性質量、つまり、矢印106によって示されるように二方向に移動することができるタッチ表面の裏側に搭載される滑り面で構成される。出力プレート102と固定プレート104との間で、アクチュエータモジュール100は、少なくとも1つの電極108と、少なくとも1つのディバイダーセグメント110と、少なくとも１つのバー112を備えている。上記少なくとも1つのバー112は、上記滑り面、例えば、上側プレート102に取り付けられている。硬質の、つまり、剛性を有するフレーム114と、ディバイダーセグメント110とは、固定面、例えば下側プレート104に取り付けられている。アクチュエータモジュール100は、滑り面の運動を増幅するために、アレイ状に形成された任意の数のバー112を含んでいてもよい。アクチュエータモジュール100は、フレックスケーブル116によって、アクチュエータコントローラ回路の駆動用エレクトロニクスに結合されてもよい。

EPAM^TMに基づくアクチュエータモジュール10の利点には、より現実的な感情で、実質的に直ちに感じることができ、著しく少ない電池寿命を消費し、カスタマイズ可能な設計および性能オプションに適した力フィードバック感覚をユーザーに提供することができる点がある。アクチュエータモジュール100は、サニーヴェール(カナダ)のアーティフィシャル・マスル社（Artificial Muscle Inc.：AMI）によって開発されたアクチュエータモジュールを代表するものである。

図１についてさらに言えば、アクチュエータモジュール100の設計変数の多く(例えば、厚さ、占有面積(footprint))は、モジュール積分器を必要とすることによって固定とされる一方、他の変数（例えば、誘電体層の数、作動電圧）はコストによって拘束されてもよい。撓まない（剛性を有する）支持構造への専有面積 (footprint)の割り当てに対する活性誘電体、アクチュエータのジオメトリーが、アクチュエータモジュール10のパフォーマンスを、このアクチュエータモジュール100がデバイスと統合されるアプリケーションに合わせるための合理的な方法である。

デバイスの表面および構成部品を移動及び/または振動させるためのデバイスに統合された触覚フィードバックモジュールについてのさらなる開示は、共通に譲渡され同時に出願された国際PCT特許出願PCT/US2012/______（本願と同日に出願。発明の名称：「フレキシャ装置、システム、及び方法（FLEXURE APPARATUS, SYSTEM,AND METHOD）」に記載されており、その全開示は、この文献を明示することにより本明細書に組込まれている。

図２は、動作原理を説明するためのアクチュエータシステム200の一実施形態の概略図である。アクチュエータシステム200は、アクチュエータモジュール204に電気的に結合される、低電圧直流(DC)バッテリーとして示されたパワーソース202を含む。アクチュエータモジュール204は、2つの導電性電極208A、208Bの間に配置された(例えば、間にはさまれた)薄いエラストマー誘電体206を含む。一実施形態において、導電性電極208A、208Bは伸縮自在で(例えば、形状適合性があり)、任意の適切な技術、例えばスクリーン印刷を使用して、エラストマー誘電体206の上部及び下部上に印刷することができる。アクチュエータモジュール204は、スイッチ212を閉じることでアクチュエータ回路210にバッテリー202を結合することにより、活性化される。アクチュエータ回路210は、低い直流電圧V_Battを、アクチュエータモジュール204を駆動するのに適した高い直流電圧V_inに変換する。高電圧V_inが導電性電極208A、208Bに印加されると、静電圧力の下、エラストマー誘電体206は垂直方向(V)に収縮し、水平方向(H)に拡張する。このエラストマー誘電体206の収縮および拡張を「運動(motion)」として利用することができる。運動つまり変位の量は入力電圧V_inに比例する。運動つまり変位は、アクチュエータを適切に構成することによって増幅させてもよい。これについては、共通に譲渡され同時に出願された国際PCT特許出願PCT/US2012/______（本願と同日に出願。発明の名称：「フレキシャ装置、システム、及び方法」）に記載されており、その全開示は、この文献を明示することにより本明細書に組込まれている。

フレームレスアクチュエータモジュールの様々の実施形態が本開示に記載されている。図３は、図１に示されるアクチュエータモジュール100と同様に、剛つまり硬質フレーム302とディバイダー304とを備えたアクチュエータ300の一実施形態を示している。アクチュエータ300は、例えば、３バー（three-bar）アクチュエータであり、各バーは、硬質フレーム302につながれた電極310およびエラストマー誘電体312を含む。当然のことながら、アクチュエータ300は、所望の機械的増幅のレベルに依存して１または2以上のバーを備えることができる。活性化エネルギーソースは電気的入力端子306A、306Bに結合する。アクチュエータ300の剛のフレーム302の構造は、アクチュエータ300の全体厚に寄与する。種々の実施形態では、アクチュエータ300は２層デバイス用に約400μm±50μmの全体厚を有することができ、また取り付け用の感圧接着剤(PSA)を含めると、その全体厚は２層デバイス用で500μm±50μmであり、その場合、フレーム302の厚さは、例えば、約280μmから約320μmまでの範囲である。従って、アクチュエータ300の全体厚を著しく低減させるために、フレーム302構造は削除されてもよい。なぜならば、それがアクチュエータ300の全体厚の主要な要因であるからである。図４に示されるように、フレーム構造302のないアクチュエータの実施形態を、ここではフレームレスアクチュエータという。フレームレスアクチュエータは、感圧接着剤を使用する実施形態については200μm程度の薄さである。

図４は、フレームレスアクチュエータ400の一実施形態の分解組立図である。フレームレスアクチュエータ400は第１リリースライナー402および第２リリースライナー404を備えている。アクチュエータフィルム406は、印刷された第１感圧接着剤416および印刷された第２感圧接着剤414によって、第１リリースライナー402および第２リリースライナー404それぞれに接着されている。様々な実施形態では、アクチュエータフィルム406は１つ以上の層を含んでいる。一実施形態では、アクチュエータフィルム406は２層（２L）を含んでいる。また、他の実施形態では、アクチュエータフィルム406は４層(4L)を含んでいるが、これらに限られない。図示の実施形態では、アクチュエータフィルム406は３つのバーを備えているが、各バー408はそれぞれ、電極410とエラストマー誘電体406と入力端子412A、412Bとを有する。電極はフィルムの両面にあるが、それは、一面にある共通グランド(パターン化されていない)とすることができる。当然のことながら、アクチュエータフィルム406は、所望される機械的影響のレベルに応じて1またはそれ以上のアクチュエータバーを含んでもよい。一実施形態では、アクチュエータフィルム406は予ひずみを与えられている。以下、組み立ての間、予ひずみを受けたフィルムを丸まって反らないようにして保持する様々な方法を説明する。リリースライナー402および404は感圧材料のための基層として働き、いくつかの目的に役立つ。中でも、これらのリリースライナーは、感圧接着剤の接着性を用いて、予ひずみを受けたフィルム（予ひずみフィルムとも言う）を保持すると共に、アクチュエータ400がデバイスに適用される準備ができるまで、下地の粘着層を保護する。また、アクチュエータ400がデバイスに適用される準備ができている場合、リリースライナー402および404は容易に除去されなければならない。従って、以下により詳細に述べるように、リリースライナー402、404の特性と感圧接着剤414、416の特性とはバランスがとれていなければならない。

図５は、図４に示されるフレームレスアクチュエータ400と同様のフレームレス２層（２Ｌ）アクチュエータの一実施形態の取り付けプロセスの流れ図500である。フレームレス２層アクチュエータは、デバイスのリジッドつまり硬質の上側プレートおよび下側プレートに結合することができるアクチュエータモジュールを形成するために、上側プレート504および下側プレート502を備えた硬質フレームに取り付けられる。アクチュエータ400は、参照番号400A、400B、400Cによって、３つの取り付け段階にある状態が示されており、最初の段階では、フレームレスアクチュエータ400Aには第１及び第２リリースライナー402および404が設けられている。図５に示されたフレームレスアクチュエータ400Aの実施形態は、第１リリースライナー402および第２リリースライナー404を備えた予ひずみを受けた薄膜タイプアクチュエータ400Aである。感圧接着剤414が第２リリースライナー404を剥離可能に第１誘電体フィルム506に付着させ、感圧接着剤416が第１リリースライナー402を剥離可能に第２誘電体フィルム508へ付着させる。フィルム間接着剤510は第１誘電体フィルム506を第２誘電体フィルム508に付着させる。除去可能な感圧接着剤512が第２リリースライナー404に取り付けられている。そして、リリース層514が第１誘電体フィルム506に取り付けられている。図５に示される構成では、フレームレス２層（２Ｌ）アクチュエータ400Aの第１および第２リリースライナー402、404の間の部分の厚さ「d」は、約175μmから約215μmの範囲内にある。

一実施形態では、プロセス516で、第１リリースライナー402がアクチュエータ400Aから取り除かれて、アクチュエータ400Bを提供する。このアクチュエータ400Bは、感圧接着剤416によって下側プレート502に取り付けられる（例えば、接着される）。こうして、アクチュエータ400Bは、下側プレート502に固定的に結合される。

一旦アクチュエータ400Bが下側プレート502に固定的に結合されると、一実施形態では、プロセス518で、第２リリースライナー404がアクチュエータ400Bから取り除かれて、アクチュエータ400Cを提供する。アクチュエータ400Cは、上側プレート504に取り付けられる（例えば、接着される）。なお、除去可能な感圧接着剤512は、後述するように、剥離エネルギーを適切に選ぶことによって除去される場合には第２リリースライナー404に付着したままである。アクチュエータ400Cは、下側プレート502に接着によって取り付けられた第１誘電体フィルム506および上側プレート504に接着によって取り付けられた第２誘電体フィルム508を備えている。前述の通り、第１および第２誘電体フィルム506および508は、フィルム間接着剤510を介して接着されて結合している。リリース層514は、上側プレート504の内壁部分に対向する第２誘電体フィルム508の一面に付着したままである。

様々な感圧接着剤、除去可能な感圧接着剤、第１および第２リリースライナー、およびリリース層のリリースエネルギーは、一実施形態によれば、以下のように選択される。感圧接着剤416と第１リリースライナー402との界面のリリースエネルギーは、除去可能な感圧接着剤512とリリース層514との界面のリリースエネルギーよりも小さい。除去可能な感圧接着剤512とリリース層514との界面のリリースエネルギーは、第２リリースライナー404と感圧接着剤414との界面のリリースエネルギーよりも小さい。第２リリースライナー404と感圧接着剤414との界面のリリースエネルギーは、第２リリースライナー404と除去可能な感圧接着剤512との界面のリリースエネルギーと略同じである。表１は、リリース表面と接着剤との様々な組み合わせの界面についてのリリースエネルギーデータを提供している。表２は、リリース表面と接着剤との様々な組み合わせの界面についての剥離力データを提供している。

図６は図４および５に示される実施形態に係るアクチュエータフィルム406等の二層フレームレスアクチュエータフィルムの一実施形態のための印刷および組み立てプロセスの流れ図600である。図６に示すように、第１および第２誘電体フィルム層(L1)、(L4)は各々、上面*Tおよび下面**Bを備えている。電極/バスバー602を、第１誘電体フィルム層(L1)の上面*Tに印刷する。また、電極/バスバー604を、第２誘電体フィルム層(L4)の上面*Tに印刷する。電極/バスバー606を、第１誘電体フィルム層(L1)の下面**Bに印刷する。また、電極/バスバー608を、第２誘電体フィルム層(L4)の下面**Bに印刷する。一実施形態では、第１誘電体フィルム層(L1)を、フィルム間接着剤612によって第２誘電体フィルム層(L4)上に積層する。つまり、第１誘電体フィルム層(L1)の上面*Tを、フィルム間接着剤612によって第２誘電体フィルム層(L4)の上面*Tに接着する。さらなる層を第１および第２誘電体フィルム層(L1)(L4)上に積層する（重ねる）。感圧接着剤(L1 PSA)を、第１誘電体フィルム層(L1)の下面**Bへ付け（塗布し）（614）、リリースライナーをL1 PSAに積層する(614)。リリース層(L4 R.L.)を、第２誘電体フィルム層(L4)の下面に取り付ける616。感圧接着剤(L4 PSA)を、第２誘電体フィルム層(L4)の下面**Bおよびリリース層(L4 R.L.)の上面に付ける（塗布する）（618）。リリースライナーをL4 PSAに積層する（618）。この積層（層状）アクチュエータフィルム構造を、例えば、ダイカット（打ち抜き）により、分離（単体化）する（620）。少なくとも１つのビアホールを、層状アクチュエータフィルム構造の分離（620）と同時に、形成することができる。アクチュエータの品質管理(QC)を、分離（単体化）／ビアホール穿孔の後に行うことができる。

分離された層状アクチュエータフィルム構造は、今やデバイスに取り付けることができる。この分離された層状アクチュエータフィルム構造を取り付けるために、下側（底側とも言う）リリースライナーを除去して（622）、デバイスの上面に取り付ける（624）。上側リリースライナーを除去し（626）、上記少なくとも１つのビアを充填する（628）。

表３は３バー（three-bar）フレームレスアクチュエータについての性能データを提供している。

当業者は、本明細書に記載されたフレームレスアクチュエータ構成がフレーム付きアクチュエータ構成に比べて様々な利点および長所を備えていることを理解するだろう。そのような利点の一つとして、アクチュエータモジュールの全体厚の低減がある。例えば、２層（２Ｌ）フレームレスアクチュエータは、２つの層の厚さが約175μm〜約215μmであり、アクチュエータモジュールの全体厚が約500μmとなるものが実現できる。例えば、４層（４Ｌ）フレームレスアクチュエータは、４つの層の厚さが約275μm〜約315μmであり、アクチュエータモジュールの全体厚が約700μmとなるものが実現できる。これに比べて、フレーム付きアクチュエータおよびモジュールの厚さは、それぞれ約500〜600μmおよび約0.9〜1.1mmになるだろう。さらに、フレームレスアクチュエータデザインは、手動で付けられるダイカット感圧接着剤のための材料コスト及び製造コストを潜在的に低減できる。フレームレスアクチュエータは非接触印刷によって形成することができ、透明電極および透明バスバーと共に透明とすることができる。フレームレスアクチュエータのさらなる利点として、図７に示すように、湾曲形（curved-form factor）アクチュエータモジュール700のための適合性（順応性、conformability）および柔軟性がある。図７に示すように、湾曲形アクチュエータモジュール700は、湾曲した上側プレート702、湾曲した下側プレート704、およびこれらの間にスライド可能に取り付けられたフレームレスアクチュエータ706を備えている。湾曲表面に搭載されるフレームレスアクチュエータのさらなる実施形態を、図２４Ａから図２４Ｆについて説明する。

更に、他の実施形態では、フレームのないアクチュエータモジュールが全体厚を低下するために提供される。このアクチュエータモジュールは、完全に使い捨てのフレーム(あるいはライナー)を備える。例えば、接着剤を、アクチュエータフィルムの片側に出力バーのパターンで印刷すると共にアクチュエータフィルムのもう片方にフレームのパターンで印刷した場合、このアクチュエータフィルムをデバイスにおける固定基板の表面、例えば、バックライトの裏側やユニットの筐体などに取り付け、最後に、使い捨てフレームを切り取ってもよい。一実施形態では、この方法は、アクチュエータフィルムにプレストレッチつまり予ひずみ（プレストレイン）を与え、リップストップに窓を印刷するか、または、アクチュエータフィルムを仮の「フレーム」材料（分離後の予ひずみを支持するのに十分強いもの）に接合し、電極とバスバーとを印刷し、リリースライナーを加え、アクチュエータを分離（単体化）する。

一層式デバイスについては、アクチュエータフィルムの周囲を完全に基板の固い（剛の）表面の一つに接着することができる。多層式デバイスについては、負荷をよりしっかりと支えるために、強度の高めのフィルム間接着剤を印刷する必要があるかもしれない。変形例として、使い捨てフレームをアクチュエータフィルムの片面だけに印刷することができる。この面は、例えば、出力バーを備えた面である。なぜならば、その面は、予ひずみを支えるための基板の固い表面からの支えが小さいからである。このような手法は、アクチュエータモジュールの全体厚を減らすことになる。さらなる手法では、フィルム間接着剤を使用し、バイアス／配線を作り、イントリンシック（intrinsic：内在の、固有の）フレームを作るために、接着剤の（複数の）領域を選択的に硬化して、それらの領域をより硬くし、適切な箇所に反応物質を取り込み、それらを硬化する。

図８は、フレームレスアクチュエータ800の一実施形態の分解組立図である。フレームレスアクチュエータ800は、第１リリースライナー802および別のリリースライナー804を備えている。アクチュエータフィルム806は、第１印刷感圧接着剤816および第２印刷感圧接着剤814によってそれぞれ第１リリースライナー802および第２リリースライナー804に接着されている。使い捨てフレーム818がアクチュエータフィルム806のまわりに形成される。あるいは、一実施形態では、使い捨てフレーム818は、使い捨てフレーム818と同じ機能を果たす感圧接着剤と置き換えられてもよい。様々な実施形態では、アクチュエータフィルム806は、1つ以上の層を備えているかもしれない。一実施形態では、アクチュエータフィルム806は、２つの層（２L）を備えており、他の実施形態では、アクチュエータフィルム806は、４つの層(4L)を備えているが、これらに限定されない。図示の実施形態では、アクチュエータフィルム806は３つのバーを備えているが、各バー808はそれぞれ、電極810とエラストマー誘電体806と入力端子812A、812Bとを有する。当然のことながら、アクチュエータフィルム806は、所望される機械的性能のレベルに応じて1またはそれ以上のアクチュエータバーを含んでもよい。一実施形態では、アクチュエータフィルム806は予ひずみを与えられている。以下、組み立ての間、予ひずみを受けたフィルムを丸まって反らないようにして保持する様々な方法を説明する。リリースライナー802および804は感圧材料のための基層として働き、いくつかの目的に役立つ。中でも、これらのリリースライナーは、感圧接着剤の接着性を用いて、予ひずみを受けたフィルムを保持すると共に、アクチュエータ800がデバイスに適用される準備ができるまで、下地の粘着層を保護する。また、アクチュエータ800がデバイスに適用される準備ができている場合、リリースライナー802および804は容易に除去されなければならない。従って、以下により詳細に述べるように、リリースライナー802、804の特性と感圧接着剤814、816の特性とはバランスがとれていなければならない。

プレストレッチアクチュエータフィルム806を、それがリジッド（硬質）基板（rigid substrate）に取り付けられる前に保持つまり支持するために上記使い捨てフレーム818を採用してもよい。一実施形態では、アクチュエータフィルム806領域の外側の使い捨てフレーム818材が使い捨てである。したがって、フレーム付きアクチュエータ800を所望のカートリッジに取り付けた後、この使い捨てフレーム818を切り取って、廃棄することができる。一実施形態では、使い捨てフレーム818の層は、アクチュエータフィルム806を保持する必要がある。あるアプリケーションのために、さらなる剛性（stiffness）が必要とされる場合には、接着剤層816をフレーム材料と交換するのが望ましい。

ダイカットポリエチレンテレフタレート(PET)材料を、使い捨てフレーム818として使用することができる。一実施形態では、使い捨てフレーム818は出力バー側でのみ必要とされるかもしれない。使い捨てフレーム818のパターン側(下面側)と反対の側を、基板にまず取り付け、次に、この使い捨てフレーム818を切り取ることができる。一実施形態では、使い捨てフレーム818と同じ機能を行なうために、感圧接着剤を延長（拡張）して、アクチュエータフィルム806の回りにも印刷する。一実施形態では、使い捨てフレームを形成すべく予ひずみフィルムを支持するために、感圧接着剤を延長（拡張）して、出力バー使い捨てエリアの上に印刷することができる。リリースライナー802および804は、アクチュエータ800の両面に付けて、分離のために打ち抜くことができる。上面の出力バー側に形成された延長（拡張）印刷感圧接着剤使い捨てフレーム818領域は、底面側のリリースライナー802を取り除いた後、分離されたアクチュエータ800カートリッジの予ひずみフィルムを支持することができる。アクチュエータ800の底面側を基板に付けた後、使い捨て感圧接着剤使い捨てフレーム818を切り取ることができる。一実施形態では、長期的なサイクルのために、予歪みアクチュエータフィルム806基板を保持するのに、シリコーン系感圧接着剤使い捨てフレーム818がふさわしいだろう。予備試験は、65゜Ｃ／85%試験の後に、シリコーン系感圧接着剤（粘着剤）がフレームパターン感圧接着剤アプリケーションに対して良好な接着性を有することを示している。アクリルタイプの感圧接着剤など、シリコーンより強力な感圧接着剤を、出力バーパターンの印刷のために用いても良い。アクリルはシリコーンフィルムに対して良好な接着性を持たないので、出力バーのためのフレーム材料の印刷物を中間の結合層（tie layer）として用いることができる。

図９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび９Ｄは、図１１に示されるような使い捨てフレームを持った２層（２Ｌ）アクチュエータモジュール1100の一実施形態を構築するプロセス900の一実施形態を示している。図９Ａ、９Ｂ、９Ｃおよび９Ｄは、２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールのＬ４層のみを示している。図９Ａにおいて、第１誘電体フィルムの一実施形態が示されている。この第１誘電体フィルムは上面*Tおよび下面**Bを有する。第１リップストップ織物フレームを、誘電体フィルムの上面*Tに設ける（902）。リップストップ織物は、織った布であり、裂けや破れに対して布に抵抗力を持たせる強化技術を用いてナイロンで作ることができる。電極／バスバーを誘電体フィルムの上面*Tに印刷する（904）。電極／バスバーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（906）。第２リップストップフレームを誘電体フィルムの下面**Bに設け（908）、出力バーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（910）。誘電体フィルムの下面**Bに感圧接着剤を印刷する（912）。接着層を誘電体フィルムの上面*Tに設け（914）、別の誘電体フィルムと重ねる。

図９Ｂにおいては、別のリップストップフレームを第１誘電体フィルムの上面*Tに設ける(916)。電極／バスバーを第１誘電体フィルムの上面*Tに設ける(918)。電極／バスバーを第１誘電体フィルムの下面**Bに印刷する(920)。別のリップストップフレームを第１誘電体フィルムの上面*Tに設ける(916)。出力バーを第１誘電体フィルムの上面*Tに印刷する(924)。感圧接着剤を誘電体フィルムの上面*Tに印刷する(926)。接着層を第１誘電体フィルムの下面**Bに設ける。

図９Ｃでは、上面*Tと下面**Bとを有する誘電体フィルムが提供される。電極／バスバーを誘電体フィルムの上面*Tに印刷する（930）。電極／バスバーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（932）。出力バーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（934）。感圧接着剤を誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（936）。リップストップフレームを、誘電体フィルムの上面*Tに設ける（938）。別のリップストップフレームを先のリップストップフレームの上に設ける(940)。接着層を誘電体フィルムの上面**Tに設ける(942)。

図９Ｄでは、電極／バスバーを誘電体フィルムの上面*Tに印刷する（944）。電極／バスバーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（946）。リップストップフレームを誘電体フィルムの下面**Bに設け（948）、さらに、別のリップストップフレームを先のリップストップフレームの上に設ける(950)。出力バーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（952）。誘電体フィルムの底面**Bに感圧接着剤を印刷する（954）。接着層を誘電体フィルムの上面*Tに設ける（956）。

図１０は、図１２に示されるような使い捨て感圧接着剤を備えた２層（２Ｌ）アクチュエータモジュール1200の一実施形態を構築するプロセス1000の一実施形態を示している。図１０は、２層（２Ｌ）アクチュエータモジュールのＬ４層のみを示している。図１０において、誘電体フィルムの一実施形態が示されている。この誘電体フィルムは上面*Tおよび下面**Bを有する。電極／バスバーを誘電体フィルムの上面*Tに印刷する（1002）。電極／バスバーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（1004）。出力バーを誘電体フィルムの下面**Bに印刷する（1006）。その後、誘電体フィルムの底面**Bに感圧接着剤を印刷する（1008）。そして、接着層を誘電体フィルムの上面*Tに設ける（1010）。

図１１は、使い捨てフレーム1112を備えたフレームレスアクチュエータ1100の一実施形態の側断面図である。第１および第２誘電体フィルム1102、1104はフィルム間接着剤1110を用いて重ね合わせられている（積層されている）。第１感圧接着剤1106が第１誘電体フィルム1102の底面に印刷され、第２感圧接着剤1108が第２誘電体フィルム1104の上面に印刷されている。フレームレスアクチュエータ1100構造は、フレームレスアクチュエータ1100構造の周囲を取り巻く使い捨てフレーム1112によって、プレストレッチ状態で支持されている。フレームレスアクチュエータ1100構造の厚さ「d1」は約177μmであり、その場合、感圧接着剤1106、1108の厚さは約50μm、第１および第２誘電体フィルム1102および1104の厚さは各々約25μm、フィルム間接着剤1110の厚さは約27μmである。使い捨てフレームの厚さ「d2」は約140μmである。フレームレスアクチュエータ1100構造は、「ここを切断」との説明を付した矢印で示す箇所で、使い捨てフレーム1112から切断されて、分離（単体化）される。

図１２は、フレームとして感圧接着剤を備えたフレームレスアクチュエータ1200の一実施形態の側断面図である。第１および第２誘電体フィルム1202、1204はフィルム間接着剤1210を用いて重ね合わせられている（積層されている）。第１感圧接着剤1206が第１誘電体フィルム1202の下面に印刷され、第２感圧接着剤1208が第２誘電体フィルム1204の上面に印刷されている。フレームレスアクチュエータ1200構造は、フレームレスアクチュエータ1200構造の周囲を取り巻く感圧接着剤1212によって、プレストレッチ状態で支持されている。感圧接着剤1212は感圧接着剤1208で形成されることは理解できよう。フレームレスアクチュエータ1200構造の厚さ「d」は約177μmであり、その場合、感圧接着剤1206、1208の厚さは約50μm、第１および第２誘電体フィルム1102、1104の厚さは各々約25μm、フィルム間接着剤1210の厚さは約27μmである。フレームレスアクチュエータ1200構造は、「ここを切断」との説明を付した矢印で示す箇所で、感圧接着剤1212から切断されて、分離（単体化）される。

図１３は、使い捨てフレーム1304を有する複数の個別のフレームレスアクチュエータ1302を備えた印刷フレームレスアクチュエータ1300の一実施形態である。フレームレスアクチュエータ1302は、図８および図１１に関して説明したものと同様のものであり、図９Ａ−Ｄに関して説明した方法を用いて製造される。図１３には９個のアクチュエータ1302が示されているが、実際には、アクチュエータ1302は任意の適当な数だけ印刷することができる。例えば、図９Ａ−Ｄに関して説明した方法を用いて、１または２以上のアクチュエータ1302を印刷することができる。

図１４は、分離（単体化）後の予ひずみフィルムを保持するために使い捨てフレーム1304がまだくっついている状態の単体化されたフレームレスアクチュエータ1302の一実施形態を示している。一実施形態において、少なくとも5mmの幅ｗを有する使い捨てフレーム1304は、分離後の予ひずみフィルムを保持するのに十分である。

図１５は、基板1500に取り付けられ、使い捨てフレーム1304から切り離されたフレームレスアクチュエータ1302の一実施形態を示している。

フレームレスアクチュエータの組み立て中、誘電体フィルムは、圧力がかけられた後に上に持ち上がって下側プレートに接着つまりくっつく傾向がある。これは、バスバーを持ち上げるのを困難とする。張り出した（突出した）出力バーを有する上側プレートは、それが最初に取り付けられ、続いて、下側フレーム部分が基板に取り付けられるとき、役に立つ。マルチバーデザイン（例えば３バーデザイン）のための出力バーを取り囲むフィルムを押し出すために、固定具(fixture)を用いてもよい。スペーサを用いることもできる。ビア配線は、穴をあけ、誘電体フィルムの厚さにビア材料を充填し、このビア材料を変形させることなく（ひずませることなく）リリースライナーを除去することによって形成できる。一実施形態において、ビアホールは、ホールパンチ（穴あけ器）またはステープルで作られ、ホットメルト接着剤で充填される。ホールパンチまたはステープルは、フィルムを貫通するホール（穴）を形成し、ホットメルト接着剤がビアホール内に堆積される。ホールパンチまたはステープルは、底側リリースライナーの厚さを有する下側固定具を有していなければならない。それは、ホットメルトを誘電体フィルムの厚さまで堆積させることができるようにするためである。ビアホールからフレキシブル回路（flex circuit）への電気接続を行うために、異方性導電接着剤を使用してもよい。

当然のことながら、本開示のフレームレスアクチュエータの範囲を逸脱することなく、代替の方法、材料、およびデザイン変更を行ってもよい。例えば、一実施形態において、より硬い材料を接着剤として用いてもよく、フレームレスアクチュエータをより組み立てやすいものとする。別の実施形態では、より強力な下側感圧接着剤を含まない出力バーのためにエポキシなしで用いてもよい。製造方法の別の実施形態では、積層（重ね、ラミネーション）工程を感圧接着剤の印刷前に行って、上側感圧接着剤の過剰硬化を回避するようにしてもよい。一実施形態において、上側感圧接着剤は熱硬化性であり、下側感圧接着剤は紫外線（ＵＶ）硬化性である。さらに別の実施形態においては、上側を下側から区別し易くするため、上側感圧接着剤に着色することができる。感圧接着剤がアクチュエータフィルムを取り囲むフレームとして用いられる拡張感圧接着剤デザインの場合、フレキシブル回路領域上に拡張感圧接着剤は印刷されないので、フレキシブル回路へのフレームレスアクチュエータの取り付けおよび拡張感圧接着剤の切断は何の問題も生じさせない。

図１６は、印刷された拡張拡張感圧接着剤がアクチュエータフィルム1602を三方から取り囲むフレームレスアクチュエータ1600の一実施形態の部分的な分解組立図である。三方の側に存する拡張感圧接着剤1604はなおも、感圧接着剤1606、1608が両側に印刷されたアクチュエータフィルム1602をリリースライナーに対して保持するのに役立つ。

前述の通り、ＥＰＡＭに基づくアクチュエータモジュールをデバイスと一体化するためには、アクチュエータモジュールの全体厚を考慮する必要がある。例えば、２層３バーアクチュエータは500μmかもしれない。アクチュエータモジュールの全体厚の削減には、フレーム厚の削減、またはこのなかで記載するようなフレームレスアクチュエータのためのデザインからのフレーム削除が含まれる。しかし、フレキシブルなフレームレス積層フィルムに基づくアクチュエータは、基板に搭載するのがより困難である。なぜなら、積層フィルムは３０％まで引き伸ばされてしまっているからである。

図１７−２１を用いて、積層ＥＰＡＭフレームレスアクチュエータを分離してケーシングフォイルに設置する方法を説明する。この方法は、ラミネーション（積層、重ね合わせ）、分離、およびケース収納（casing）を一つのプロセスにまとめる。品質管理はケース収納時に行うことができる。一般的な面として、この方法によれば、ステンレス鋼フォイルやアルミフォイルなどのケーシングのフォイル上に、フィルムの全ての層を積層する。予め印刷した接着剤をフィルムに付けてフィルムの各層を相互に合体すると共にフィルムの下側の層をケーシングに結合することができる。ケーシングは、フィルムがストレッチフレームから分離された後、各フレームレスアクチュエータカートリッジを保持することができる。

分離（単体化）プロセスを行うための２方法を提供する。一実施形態において、ストレッチフレームと同等の寸法の完全なケーシングフォイルを用意し、このケーシングフォイルに切り込みを入れ（プレカットし）て、最終的なフレームレスアクチュエータの寸法の複数のユニットにする。これらのケーシングフォイル構成部分は、摩擦または剥離剤塗膜付きのポリマーフィルムによって元の場所に一緒に保持されてもよい。図１７は、プレカット輪郭線1704を画定している９個の個別のユニット1702に切断されたケーシングフォイル1700の一実施形態を示している。一実施形態において、各ユニットは約36mmｘ約42mmの寸法である。ケーシングフォイル1700はいまや以下に説明するラミネーションプロセスの準備ができている。ラミネーションプロセスの後、機械的スタンピング、ダイヤモンド切断（sawing）、刃、レーザ、またはウオータジェットによる切断などを各ユニット1702に形成された個々のフィルムを単体化するために用いることができる。

別の実施形態では、ケーシングフォイルの全寸法をラミネーションのために使用することができるが、それはストレッチフレームと同様の寸法である。この方法によれば、ラミネーションプロセスが完了するまで、ケーシングは個々のアクチュエータユニットに切断されない。ラミネーションプロセスが完了した後、同様の切断方法を使用して、個々のユニットを分離し（単体化し）、積層フィルムを別々のフレームレスアクチュエータのユニットに切断し、ケーシングの金属フォイルも同時に切断する。この切断方法には、機械的スタンピング、ダイヤモンド切断（sawing）、刃、レーザ、またはウオータジェットによる切断が含まれる。この実施形態はより簡単なプロセスを提供するが、アクチュエータフィルム構成部分をプロセス中に破壊しないために、これらのアクチュエータフィルム構成部分に適合する切断方法の選択に依存している。例えば、プロセス中に生じる機械的な力、破片、熱がフレームレスアクチュエータ構成部分を損傷すべきではない。

図１８は、切断パターン1802を有するケーシングフォイル1800の一実施形態を示している。この切断パターン1802はケーシングフォイル1800の他の部分に容易に結合できるようにデザインされている。図１８に示したケーシングフォイル1800は、上述の分離プロセスの如何なるものとも用いることができる。図示の実施形態において、ケーシングフォイル1800は、プレカット輪郭線1810を画定している切断パターン1802を支持するためのフレーム1804を有する。切断パターン1802は、ケーシングフォイル1800のフレーム1804部分と結合しやすい形状と配置を有する雄突起部材1806を備えている。例えば、雄突起部材1806は、ケーシングフォイル1800に形成された対応の雌部材1808と係合するよう構成されている。

個々のフレームレスアクチュエータを作製し分離する方法の一実施形態をこれから説明する。最初に、一実施形態では、複数のユニットに切断されたプレートフォイル1700（別の実施形態では1800）を用意する。図示の如く、プレートフォイル1700は複数のユニット1702に切断される。ここでは、例えば、各ユニットは約36mmx約42mmの寸法であり、各ユニットはプレカット輪郭線1704を形成している。ユニットの他の個数および寸法は、制限なく選択できる。二番目に、多層アクチュエータフィルム（例えば、図８について説明した２層（２Ｌ）または４層(４Ｌ)アクチュエータフィルム806）を使用してもよい。本実施形態では、４層(４Ｌ)アクチュエータフィルム806）を選択し、接着剤(例えば、感圧接着剤)をこのアクチュエータフィルムの４つの個別の層に印刷する。三番目に、これらのフレームレスアクチュエータフィルムを積層する。フレームレスアクチュエータフィルムの４つの層のアラインメントつまり位置合わせを行う。まず最初にＬ４層をケーシングフォイル上に配する。続いて、Ｌ３層、Ｌ２層、そしてＬ１層の位置合わせを順次行う。図１９は図１８に示したプレカットケーシングフォイル1700上に整列して真空によるラミネーションの準備ができた４つのアクチュエータフィルム層を示している。これらの４つの層L4-L1の位置合わせが終わると、確実なラミネーションのために開口1902を介して真空とされる。四番目に、個々のユニット1702のプレカット輪郭線1704に沿って積層アクチュエータフィルムを切断するために、刃、または上述したその他の手法を用いて分離（単体化）を行う。図２０は、アクチュエータフィルムが切断されケーシングフォイル1700のストレッチフレームから切り離された図１９のアクチュエータフィルムを示す。図２１は、ストレッチフレームに一個のアクチュエータフィルムのアクチュエータ2100が残留している状態にある図１９のケーシングフォイル1700を示す。図２２は図１９のケーシングフォイルストレッチフレームから取り外された９個のアクチュエータフィルムアクチュエータ2200のうちの８個を示す。

本開示による個々のフレームレスアクチュエータフィルムのアクチュエータを製作し分離するための種々の方法を説明した。まとめると、２つの分離手法を紹介した。一つ目の手法は、ストレッチフレームと同様の寸法のケーシングフォイルを用意し、アクチュエータフィルムを積層し、そして、アクチュエータフィルムとケーシングフォイルとの双方を切断することにより分離する工程を含むものである。二つ目は、ケーシングフォイルを用意し、ケーシングフォイルを切断してアクチュエータフィルムと略同寸法の複数のユニットとし、摩擦またはプラスチックフィルムを用いてケーシングフォイル構成部分を一緒に（合体して）保持し、アクチュエータフィルムを積層し、そして、刃、その他の上記の手法により切断することでアクチュエータフィルムを分離する工程を含むものである。

個々のフレームレスアクチュエータフィルムのアクチュエータを製作し分離するための上記の種々の方法は、幾つかの利点を提供する。例えば、そのような方法は、ラミネーション（積層）とケーシングフォイルを一工程にまとめることができる。ケーシングフォイルは、これがストレッチフレームから取り外されたとしても、フレームレスフィルムアクチュエータを支えることができる。これらの方法は、厚さを最小にするためにフレームレスフィルムアクチュエータにも対応できる。フィルムアクチュエータの分離は、ケーシングと共に行うことができる。したがって、これらの方法は、ラミネーション、ケーシング、及び、分離（単体化）を一工程で行える簡単な工程を提供する。また、上記の種々の方法は、歩留まり及び効率を犠牲にすることなくフレームレスフィルムアクチュエータの生産を可能とする。このプロセスは品質管理方法にも対応できる。

図２３はフィルムアクチュエータ2320の一実施形態を上側プレート2316と下側プレート2314への取り付けた後圧縮する取り付けプロセスの流れ図2300である。フィルムアクチュエータ2320は、第１誘電体フィルム2302の片側に付けられた膨張態にある硬質膨張性接着剤2308と、第２誘電体フィルム2304の片側に付けられた膨張状態にある硬質膨張性接着剤2310とを有する。一実施形態において、硬質膨張性接着剤2308、2310は、室温では粘着性があり、したがってリリースライナー（剥離紙）が必要かもしれない。それ以外の場合、種々の実施形態において、膨張性接着剤2308、2310は、室温で粘着性ではなく、それ故リリースライナーが必要とされないようなものが選択されてもよい。一実施形態において、膨張性接着剤2308、2310は、加圧下において、つぶれて上側プレート2316及び下側プレート2314などの基板に接着する。別の実施形態では、圧縮プロセスの前、間（最中）、または後に加熱される。

したがって、プロセス2312で、フレームレスアクチュエータ2320を上側プレート2316と下側プレート2314（例えば、基板）の間に配置して、圧縮し、膨張性接着剤2308’、2310’（つぶした状態）をつぶし、接着させる。一実施形態において、膨張性接着剤2308’、2310’を上側プレート2316および下側プレート2314に接着するため、圧縮プロセスの間または後に熱を加える（加熱する）。

一実施形態においては、図２３に示した流れ図2300について説明したプロセスは、印刷工程の回数、及びリリースライナーの必要性を減らしつつも、フレームレスアクチュエータにおける薄型形状を維持することができる。種々の実施形態において、このアプリケーションのために、ポリウレタン材料またはポリオレフィン材料を使用することができる。他の実施形態においては、接着を助けるために、カプセル化した接着剤を膨張性接着剤2308、2310に入れ込む。

図２４Ａ−２４Ｆは、湾曲面に搭載されたフレームレスアクチュエータの種々の実施形態を示す。上述したように、フレキシブルフレームレスアクチュエータは湾曲面に搭載できるように構成できる。２つの平行な面上のガイドレールを用いれば、アクチュエータを小径の面の上に搭載することが可能となる。図２４Ａは、それぞれが弓形面または湾曲面を有する上側プレート2402と下側プレート2404とを有するアクチュエータモジュール2400を示す。フレームレスアクチュエータ2406は、前述の通り、湾曲した上側プレート2402と下側プレート2404との間に配置されている。少なくとも１つのガイドレール2408と複数のボールベアリング2410を備えたスライド機構は、図２４Ａ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｆに示すように直線状に動くことのできるアクチュエータを提供する。ガイドレール2408とボールベアリング2410は、これらが上側プレート2402および下側プレート2404の曲率に一致するように置くことができ、アクチュエータモジュール2400は図２４Ｅに示すように、回転運動を提供できる。

図２５Ａおよび２５Ｂは、設定可能な（configurable）アクチュエータ要素2500の一実施形態を示している。一実施形態において、設定可能なアクチュエータ要素2500はボタンである。別の実施形態では、設定可能なアクチュエータ2500は表示要素（素子）である。図２５Ａは、非駆動（非通電）状態の設定可能なアクチュエータ2500の上面図2502と側面図2504である。図２５Ｂは、駆動（通電）状態の設定可能なアクチュエータ2500の上面図2502と側面図2540である。この設定可能なボタンアクチュエータ2500は、誘電エラストマーフィルム2506に支持された電極2508と複数の膨張性フォーム（発泡体）構造2514とを有する。パッシブつまり不活性状態では、電極2508が通電されていないとき、上記膨張性フォーム（またはゲル）構造2514の高さ2512は、伸張誘電エラストマーフィルム2506によって圧縮され、例えば、約2mmの高さから約1mmの高さに縮まっている。デバイスの全高は約1mmと小さい。活性状態では、電極2508’に通電すると、上記膨張性フォーム（またはゲル）構造2514’の高さ2510は元の高さに戻る。活性状態では、通電された電極2508’の領域が拡張するので、係数（modulus）が効果的に低くなる。もはや制約を受けないので、膨張性フォーム（またはゲル）構造2514’は自由に膨張してそれらの元の高さ2510に戻る。電極2508’が通電されている活性領域は効果的により柔軟になり、膨張性フォーム構造2514’の拡張に対応できるよう伸張する。膨張性フォーム構造2514’の上の領域では、誘電エラストマーフィルム2516が拡張する。膨張性フォーム構造2514’が誘電エラストマーフィルム2516に対して押し上げている隆起部分を示すエリアは、電場が電極2508’に印加されたときのインジケータとして使用できる。

図２６は、図２５Ａ、２５Ｂに示した設定可能なアクチュエータ要素を用いて製作した設定可能な部品（features）のマトリックス2600である。図２６に示すように、この設定可能な部品（features）のマトリックス2600は、複数の電極のセグメントを有する。コントローラは、通電領域を拡張させるために、上記設定可能な部品のマトリックス2600を駆動して所定のセグメントのアドレスを指定するように構成できる。これらのセグメントは、任意のふさわしい形態で通電することができる。たとえば、第１のセグメント2602の組に通電して第１隆起部分（raised feature）2608を形成する。第２のセグメント2604の組に通電して第２隆起部分2610を形成する。第３のセグメント2606の組に通電して第３隆起部分2612を形成する。通電領域が重なったとき、第４隆起部分2614を形成することができる。非通電セグメント2616は対応する領域2618を拡張させない。当然のことながら、所望の形状の隆起部品を得るために、設定可能な部品のマトリックス2600のいろいろなセグメント（電極のセグメント）に任意の適切な方法で通電することができる。また、印加する電圧を異ならせれば、部品を異なる高さに隆起させることができる。

図２７は、種々のフレーム付きアクチュエータ及び本開示による種々のフレームレスアクチュエータの実施形態についての慣性駆動時間応答（inertial drive time response）を示したグラフ2700である。フレーム付きとフレームなし（フレームレス）のアクチュエータを比較する。ストローク(mm)は縦軸に沿って示される。また、時間(s)は横軸に沿って示される。フレーム付きアクチュエータPOR-2460、POR-2688およびフレームレスアクチュエータ2、3を、75Hz、1kVのパルスで通電した。75kHzでのフレーム付きアクチュエータのパルス応答は約0.105mmであった。75kHzでのフレームレスアクチュエータのパルス応答は約0.108mmであった。示されるように、これら２つのタイプのアクチュエータは、実質的に同じであるパルス応答を生成する。

図２８は、種々のフレーム付きアクチュエータ及び本開示による種々のフレームレスアクチュエータの実施形態についての慣性駆動周波数応答（inertial drive frequency response）を示したグラフ2800である。フレーム付きとフレームなし（フレームレス）のアクチュエータを比較する。ストローク(mm)は縦軸に沿って示される。また、周波数(Hz)は横軸に沿って示される。フレーム付きアクチュエータPOR-2460、POR-2688およびフレームレスアクチュエータ2、3を、1Hzから250Hzに亘る周波数掃引（スイープ）において1kVの電場で通電した。フレーム付きアクチュエータ及びフレームレスアクチュエータの１Hzでのストロークは約0.058mmであった。共振時のストロークは、フレーム付きアクチュエータが約0.183mm、フレームレスアクチュエータが約0.162mmだった。フレーム付きアクチュエータの共振周波数は約82Hzであり、フレームレスアクチュエータの共振周波数は約85Hzであった。

図２９は、種々のフレーム付きアクチュエータ及び本開示による種々のフレームレスアクチュエータの実施形態についての３バーアクチュエータ時間応答（3 bar actuator time response）を示したグラフ2900である。フレーム付きとフレームなし（フレームレス）のアクチュエータを比較する。ストローク(mm)は縦軸に沿って示される。また、時間(s)は横軸に沿って示される。フレーム付きアクチュエータPOR-248303、POR-248105およびフレームレスアクチュエータ1、2、4を、75Hz、1kVのパルスで通電した。フレーム付きアクチュエータのパルス応答は約0.117mmであった。フレームレスアクチュエータのパルス応答は約0.114mmであった。示されるように、これら２つのタイプのアクチュエータは、実質的に同じであるパルス応答を生成する。

図３０は、種々のフレーム付きアクチュエータ及び本開示による種々のフレームレスアクチュエータの実施形態についての３バーアクチュエータ周波数応答（3 bar actuator frequency response）を示したグラフ2900である。フレーム付きとフレームなし（フレームレス）のアクチュエータを比較する。ストローク(mm)は縦軸に沿って示される。また、時間(s)は横軸に沿って示される。フレーム付きアクチュエータPOR-248303、POR-248105およびフレームレスアクチュエータ1、2、4を、1Hzから250Hzまでの周波数掃引（スイープ）において1kVの電場で通電した。フレーム付きアクチュエータの１Hzでのストロークは約0.056mmであり、フレームレスアクチュエータについては約0.057mmであった。共振時のストロークは、フレーム付きアクチュエータが約0.206mm、フレームレスアクチュエータが約0.193mmであった。フレーム付きアクチュエータの共振周波数は約81Hzであり、フレームレスアクチュエータの共振周波数は約84Hzであった。

以上フレームレスアクチュエータの種々の実施形態を説明したが、このようなデバイスを製造するために色々な技術、手法や材料を使用できることは理解できよう。したがって、種々の実施形態において、非常に硬質な接着剤または非常に接着力の強い接着剤のいずれかを、予ひずみフィルムを支持しつつ硬質基板（例えば、デバイスの基板）に接着する接着剤として用いることができる。一実施形態において、接着剤の係数または接着力は、フレームレスアクチュエータデバイスに用いられる場合がある予ひずみフィルムの圧縮力よりも大きい。接着剤は感圧性または膨張性のものに限られず、ホットメルト接着剤、ｂステージ処理可能な接着剤（b-stageable adhesives）、紫外線硬化性接着剤などを含む広範囲の材料から選ぶことができる。これらの材料のうちの硬質または高い係数のものは、リリースライナーの使用を要求しない非粘着表面という長所を提供できる。

既に記述したデバイスの広義のカテゴリーは、例えばパーソナル通信デバイス、携帯型デバイス、およびモバイル電話を含む。様々な態様において、デバイスは、形態型のポータブルデバイス、コンピュータ、モバイル電話、スマートフォン、タブレットパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータなど、またはそれらの任意の組み合わせを指し得る。スマートフォンの例は、モバイルコンピューティングプラットフォーム上に装備される任意の高性能モバイル電話を含み、現代の機能電話(feature phones)より進化した計算能力および接続性をともなう。一部のスマートフォンは、主にパーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）およびモバイル電話またはカメラ電話の機能を兼ね備える。一方で、より高性能なスマートフォンは、ポータブルメディアプレイヤー、低価格の小型デジタルカメラ、ポケットビデオカメラ、および全地球測位システム（ＧＰＳ）ナビゲーションユニットの機能を組み合わせるのにさらに役立ち得る。最新のスマートフォンは、一般的に高解像度タッチ画面（例えば、タッチ表面）、単にモバイル最適化されたサイトではなく標準のウェブページを正しくアクセスおよび表示し得るウェブブラウザ、およびＷｉ−Ｆｉおよびモバイルブロードバンドを介する高速データアクセスをさらに含む。最新のスマートフォンにより使用される一部の共通モバイルオペレーティングシステム（ＯＳ）は、アップルのＩＯＳ、グーグルのＡＮＤＲＯＩＤ、マイクロソフトのＷＩＮＤＯＷＳ ＭＯＢＩＬＥおよびＷＩＮＤＯＷＳ ＰＨＯＮＥ、ノキアのＳｙｍｂｉａｎ、リムのＢｌａｃｋｂｅｒｒｙ ＯＳ、およびＭＡＥＭＯおよびＭＥＥＧＯなどの組み込みＬｉｎｕｘ配布を含む。当該のオペレーティングシステムは、多くの異なる電話モデルに実装されることができ、一般的に各デバイスはその製品寿命にわたって複数のＯＳソフトウェア更新を受信し得る。例えば、デバイスは、デバイス（ＩＯＳ、ＡＮＤＲＯＩＤ、ＷＩＮＤＯＷＳ ＰＨＯＮＥＳ、３ＤＳ）用ゲームケース、ゲームコントローラ、またはＸＢＯＸコンソールおよびＰＣコントローラなどのゲームコンソール、タブレットコンピュータ（ＩＰＡＤ、ＧＡＬＡＸＹ、ＸＯＯＭ）用ケース、集積ポータブル／モバイルゲームデバイス、触覚キーボードおよびマウスボタン、コントロール抵抗／力、モーフィング表面、モーフィング構成／形状をさらに含む。

本明細書に記載される実施形態は例示的な実施例を示し、機能素子、論理ブロック、プログラムモジュール、および回路素子は、記載される実施形態と一致する様々な他の方法で実施され得ることに留意されたい。さらに、当該の機能素子、論理ブロック、プログラムモジュール、および回路素子により実行される機能は、所与の実施のために組み合わされるか、および／または分離されてよく、より多い数またはより少ない数のコンポーネントまたはプログラムモジュールにより実行され得る。本開示を読むことで当業者により明らかになるように、本明細書に記載および図示される個々の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の任意の実施形態の機能から容易に分離され、かつ組み合され得る個別のコンポーネントおよび機能を有し得る。任意の列挙した方法は、列挙されたイベントの順番で、または論理的に可能な任意の他の順番で実行され得る。

「一実施形態」または「ある実施形態」に対する言及は、少なくとも１つの実施形態に含まれる実施形態に関連して記載される固有の機能、構造、または特徴を意味することに留意すべきである。明細書における「一実施形態において」または「一態様において」という語句の出現が、すべて同じ実施形態を指す必要はない。

一部の実施形態は、「結合された」および「接続された」という表現およびそれらの派生語を使用して記載される場合があることに留意するべきである。これらの用語は、互いに同義語としては意図されない。例えば、一部の実施形態は、２つ以上の要素が互いに直接的に物理または電気接触されることを示すために「接続された」および／または「結合された」という用語を使用して説明され得る。しかしながら、「結合された」という用語は、２つ以上の要素が互いに直接的に接続されないが、互いに協働または相互作用することをさらに意味する。

当業者は、本明細書に明確には記載または示されないが、本開示の原理を具体化し、かつその範囲内に含まれる様々な変形を考案することができるであろうことに留意されたい。さらに、本明細書に列挙されるすべての例および従来の言語は、読み手が本開示に記載される原理および技術分野を促進するために与えられる概念を理解するのを助けるよう主に意図され、当該の具体的に列挙された例および状況に対する制限なく解釈される。さらに、原理、実施形態、およびその具体例をともなう実施形態を列挙する本明細書のすべての文言は、その構造的および機能的な同等物を包含することを意図する。さらに、既知の同等物および今後開発される同等物、すなわち構造にかかわらず同じ機能を実行する任意の開発要素を含む当該の同等物が意図される。したがって、本開示の範囲は、例示的な実施形態および本明細書に図示および記載される実施形態に限定されることを意図しない。むしろ、本開示の範囲は添付の請求項により具体化される。

「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および本開示の文脈において（特に、以下の請求項の文脈において）使用される同様の言及は、本明細書に記述または文脈により明確に矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むことを解釈されるべきである。本明細書における様々な範囲の列挙は、単に範囲内に収まる各別個の値を個々に言及する表現方法の役割を意図する。本明細書に示されない限り、各個々の値は本明細書に個々に列挙されるような仕様に包含される。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に示されない限り、または文脈により明確に矛盾しない限り、任意の適切な順番で実行され得る。本明細書で提供される任意およびすべての例、または例示的な言語（特に、「ｓｕｃｈ ａｓ（など）」、「ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ（場合）」、「ｂｙ ｗａｙ ｏｆ ｅｘａｍｐｌｅ（例として）」）は、単に本発明の理解を容易にし、主張しない限り本明細のの範囲に限定を課さないことを意図する。本使用における言語は、本発明の実践に欠かせない任意の非請求要素を示すものとして解釈されるべきでない。請求項は任意の選択的な要素を除外するために起草され得ることにさらに留意されたい。このように、この文言は、単に（ｓｏｌｅｌｙ）、唯一（ｏｎｌｙ）、および請求項要素の列挙に関連する他の排他的な用語の使用、または否定的な制限の使用に先立つ根拠として役立つよう意図される。 「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および本開示の文脈において（特に、以下の請求項の文脈において）使用される同様の言及は、本明細書に記述または文脈により明確に矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むことを解釈されるべきである。本明細書における様々な範囲の列挙は、単に範囲内に収まる各別個の値を個々に言及する表現方法の役割を意図する。本明細書に示されない限り、各個々の値は本明細書に個々に列挙されるような仕様に包含される。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に示されない限り、または文脈により明確に矛盾しない限り、任意の適切な順番で実行され得る。本明細書で提供される任意およびすべての例、または例示的な言語（特に、「ｓｕｃｈ ａｓ（など）」、「ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ（場合）」、「ｂｙ ｗａｙ ｏｆ ｅｘａｍｐｌｅ（例として）」）は、単に本発明の理解を容易にし、主張しない限り本明細のの範囲に限定を課さないことを意図する。本使用における言語は、本発明の実践に欠かせない任意の非請求要素を示すものとして解釈されるべきでない。請求項は任意の選択的な要素を除外するために起草され得ることにさらに留意されたい。このように、この文言は、単に（ｓｏｌｅｌｙ）、唯一（ｏｎｌｙ）、および請求項要素の列挙に関連する他の排他的な用語の使用、または否定的な制限の使用に先立つ根拠として役立つよう意図される。 「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および本開示の文脈において（特に、以下の請求項の文脈において）使用される同様の言及は、本明細書に記述または文脈により明確に矛盾しない限り、単数および複数の両方を含むことを解釈されるべきである。本明細書における様々な範囲の列挙は、単に範囲内に収まる各別個の値を個々に言及する表現方法の役割を意図する。本明細書に示されない限り、各個々の値は本明細書に個々に列挙されるような仕様に包含される。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書に示されない限り、または文脈により明確に矛盾しない限り、任意の適切な順番で実行され得る。本明細書で提供される任意およびすべての例、または例示的な言語（特に、「ｓｕｃｈ ａｓ（など）」、「ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ（場合）」、「ｂｙ ｗａｙ ｏｆ ｅｘａｍｐｌｅ（例として）」）は、単に本発明の理解を容易にし、主張しない限り本明細のの範囲に限定を課さないことを意図する。本使用における言語は、本発明の実践に欠かせない任意の非請求要素を示すものとして解釈されるべきでない。請求項は任意の選択的な要素を除外するために起草され得ることにさらに留意されたい。このように、この文言は、単に（ｓｏｌｅｌｙ）、唯一（ｏｎｌｙ）、および請求項要素の列挙に関連する他の排他的な用語の使用、または否定的な制限の使用に先立つ根拠として役立つよう意図される。

本明細書に開示した代替要素または実施形態の分類は、限定として解釈されない。各グループ要素は、グループの他の要素または本明細書で見られる他の要素で個々にまたは任意の組み合わせにおいて参照および主張され得る。グループの１つまたは複数の要素が利便性および／または特許性の理由でグループに含まれ、またはグループから削除され得ることに留意されたい。

実施形態の特徴を上述の通り示したが、多くの修正、代替、変更、および同等物が当業者には思い浮かぶだろう。したがって、添付の請求項は開示の実施形態および添付の請求項の範囲内に収まるすべてのそのような修正および変化を含むことが意図されることを理解されたい。

Claims (19)

1. 少なくとも一部が第１電極と第２電極との間に配置された少なくとも１つのエラストマー誘電体フィルムを有するフレームレスアクチュエータフィルムシートと、
   前記フレームレスアクチュエータフィルムシートの片面の少なくとも一部に付けられた第１の接着剤と、
   前記第１の接着剤に取り付られ、除去されるまで前記エラストマー誘電体フィルムを予ひずみを受けた状態に維持する除去可能な第１リリースライナーと
   を備えたことを特徴とするフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
2. 前記フレームレスアクチュエータフィルムシートの反対側の面の少なくとも一部に付けられた第２の接着剤をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
3. 前記第１の接着剤は、感圧接着剤、膨張性接着剤、ホットメルト接着剤、ｂステージ処理可能な接着剤、および紫外線硬化性接着剤からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１または２に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
4. 前記除去可能な第１リリースライナーが前記第１の接着剤に付けられており、
   第２リリースライナーが前記第２の接着剤に付けられていることを特徴とする請求項２に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
5. 硬質基板に取り付けられる前の前記予ひずみを受けた状態にある前記エラストマー誘電体フィルムを支持するために、前記フレームレスアクチュエータフィルムシートに結合する使い捨てフレームをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
6. 前記使い捨てフレームは感圧接着剤で形成されることを特徴とする請求項５に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
7. 前記フレームレスアクチュエータフィルムシートは２層以上のエラストマー誘電体フィルムを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
8. 前記フレームレスアクチュエータフィルムシートは４層のエラストマー誘電体フィルムを備えていることを特徴とする請求項７に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
9. 前記２層以上のエラストマー誘電体フィルムはフィルム間接着剤によって積層されていることを特徴とする請求項７に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
10. 前記除去可能な第１リリースライナーの少なくとも一部に付けられた除去可能な接着剤をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
11. 前記エラストマー誘電体フィルムの１層以上の少なくとも一部に付けられたリリースライナーをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
12. 略平坦な硬質の上側プレートの表面と、略平坦な硬質の下側プレートの表面とを備え、前記フレームレスアクチュエータフィルムシートは前記平坦な硬質の上側プレートと前記平坦な硬質の下側プレートとの間にスライド可能に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
13. 湾曲した硬質の上側プレートの表面と、湾曲した硬質の下側プレートの表面とを備え、前記フレームレスアクチュエータフィルムシートは前記湾曲した硬質の上側プレートと前記湾曲した硬質の下側プレートとの間にスライド可能に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータ。
14. エラストマー誘電体フィルムにプレストレッチを付与し、このプレストレッチを付与されたエラストマー誘電体フィルム（以下、「プレストレッチエラストマー誘電体フィルム」と言う。）は上面と下面とを有し、
    前記プレストレッチエラストマー誘電体フィルムを仮のフレーム材に接合し、前記仮のフレーム材は前記プレストレッチエラストマー誘電体フィルムの予ひずみを支持するだけの強度が十分にあり、
    前記プレストレッチエラストマー誘電体フィルムの少なくとも一方の面に電極とバスバーとを付け、
    前記プレストレッチエラストマー誘電体フィルムの少なくとも一方の面に接着剤を付け、
    除去されるまで前記プレストレッチエラストマー誘電体フィルムを予ひずみを受けた状態に維持する少なくとも１つの除去可能なリリースライナーを、前記接着剤に取り付ける
    ことを特徴とするフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータの製造方法。
15. １以上の窓が前記仮のフレーム材に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記仮のフレーム材はリップストップ材料であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記仮のフレーム材は、複数のフレームレス電場応答高分子フィルムシートアクチュエータを支持すると共にこれらのアクチュエータを分離するように構成されていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１に記載の方法。
18. 前記仮のフレーム材と前記接着剤の少なくとも一方は硬質の膨張性材料であり、この硬質の膨張性材料は上側基板と下側基板との間で圧縮されることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１に記載の方法。
19. さらに、圧縮プロセスの前、間、または後に前記硬質の膨張性材料に熱を加えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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