KR102031504B1 - 국부화되고/되거나 봉지된 햅틱 액추에이터 및 요소 - Google Patents

국부화되고/되거나 봉지된 햅틱 액추에이터 및 요소 Download PDF

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Abstract

일부 실시예들에서, 햅틱 액추에이터는 압전 재료 및 압전 재료의 표면에 결합되는 전압 전극들의 패턴을 포함한다. 전압 전극들은 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 공급하도록 개별적으로 제어 가능하다. 압전 재료의 상이한 섹션들은, 전압의 인가에 응답하여 편향되어, 이들 위치에서 햅틱 출력을 생성하도록 동작 가능하다. 상이한 전압들이 전압 전극들 중 하나 이상에 제공되어 편향의 위치, 따라서 햅틱 출력에 영향을 줄 수 있다. 다양한 실시예들에서, 햅틱 출력 시스템은 밀봉된 햅틱 요소를 통합한다. 밀봉된 햅틱 요소는 하나 이상의 플렉스에 결합되고 플렉스(들) 및 봉지 또는 밀봉 재료에 의해 밀봉 및/또는 둘러싸인 압전 컴포넌트를 포함한다.

Description

국부화되고/되거나 봉지된 햅틱 액추에이터 및 요소{LOCALIZED AND/OR ENCAPSULATED HAPTIC ACTUATORS AND ELEMENTS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 6월 20일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Patterned Electrode Localized Haptic Actuator"인 미국 가특허 출원 제62/352,046호, 및 2016년 7월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Encapsulated Haptic Elements"인 미국 가특허 출원 제62/360,836호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장하며, 그 내용은 완전히 공개된 것처럼 참조로서 편입된다.
기술분야
기술된 실시예들은 일반적으로 햅틱 액추에이터(haptic actuator) 및/또는 전자 디바이스용 다양한 다른 햅틱 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 실시예들은 국부화된 햅틱 출력을 생성하기 위한 전극 패턴화를 포함하는 햅틱 액추에이터들 및/또는 햅틱 출력 시스템의 봉지된 요소들에 관한 것이다.
전자 디바이스는 사용자로부터 입력을 수신하고/하거나 사용자에게 출력을 제공하기 위해 다양한 상이한 입력/출력 디바이스를 포함한다. 입력/출력 디바이스의 예들은 터치 스크린, 키보드, 컴퓨터 마우스, 트랙패드, 트랙 볼, 마이크로폰, 스피커, 터치 패드, 힘 센서, 버튼 등을 포함한다.
일부 전자 디바이스들은 촉각 또는 다른 햅틱 출력을 사용자에게 제공하기 위한 액추에이터 및/또는 다양한 햅틱 출력 시스템을 포함한다. 햅틱 출력은 수신된 입력에 응답한 피드백으로서, 수신된 통신 또는 다른 전자 디바이스 상태에 관한 통지로서, 기타 등등으로서 제공될 수 있다. 전자 디바이스는 사용자의 관심을 유도하거나, 전자 디바이스와의 사용자의 대화식 경험을 향상시키거나, 전자 디바이스 또는 전자 디바이스의 컴포넌트를 대체하거나, 임의의 다른 적합한 통지 또는 사용자 경험 목적을 위해 시스템을 활성화할 수 있다.
일부 경우들에서, 햅틱 출력 시스템은 자신의 구성 컴포넌트들 또는 요소들 중 하나 이상에 기계적, 전기적, 또는 화학적 보호를 제공하기 위해 부분적으로 또는 전체적으로 봉지될 수 있다. 그러나, 종래의 봉지 기술 및 재료는 햅틱 출력 시스템의 동작을 바람직하지 않게 방해할 수 있다.
본 개시내용은 국부화된 및/또는 봉지된 햅틱 액추에이터들 또는 요소들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 명세서에서 논의된 실시예들은 국부화된 햅틱 출력을 생성하기 위한 전극 패턴화를 포함하는 햅틱 액추에이터들 및/또는 햅틱 출력 시스템의 봉지된 요소들에 관한 것이다.
국부화된 햅틱 액추에이터 실시예들에서, 전자 디바이스용 햅틱 액추에이터는 압전 재료 및 이에 결합된 전압 전극들 또는 전도체들을 포함한다. 전압 전극들은 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 공급하도록 개별적으로 제어 가능하다. 압전 재료의 상이한 섹션들은, 전압의 인가에 응답하여 편향되어, 이들 위치에서 햅틱 출력을 생성하도록 동작 가능하다. 상이한 전압이 전압 전극들 중 하나 이상에 제공되어 편향의 위치, 따라서 햅틱 출력에 영향을 줄 수 있다. 이는 물리적으로 인접한 압전 재료의 치수들 내에서 더 큰 햅틱 분해능을 허용하면서 더 큰 모놀리식 압전 구조물들과 연관된 편향의 크기를 생성할 수 있다.
다양한 구현예들에서, 휴대용 전자 디바이스는 커버 유리 및 커버 유리에 결합되는 햅틱 액추에이터를 포함한다. 햅틱 액추에이터는 압전 재료 및 압전 재료에 결합되는 전압 전극들의 패턴을 포함한다. 전압 전극들의 패턴의 전압 전극들은 개별적으로 제어 가능하다. 전압 전극들의 패턴은 다수의 상이한 위치들 중 하나에서 압전 재료를 변형시키기 위해 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 공급하도록 동작 가능하다.
일부 예들에서, 압전 재료의 상이한 부분들은 전압이 공급될 때 커버 유리를 통해 촉각 출력을 제공한다. 다수의 예들에서, 압전 재료는 전압이 공급되는 곳에 기초하여 편향하도록 동작 가능하다. 그러한 예들의 일부 구현예들에서, 전압 전극들 중 상이한 전압 전극을 통해 공급되는 전압을 변경하는 것은 압전 재료의 상이한 부분들 중 어느 부분이 편향하는지를 변경한다. 일부 예들에서, 압전 재료는 물리적으로 연속적이다.
다수의 예들에서, 전압 전극들은 압전 재료의 양의 극성 표면의 대부분을 덮는다. 다양한 예들에서, 햅틱 액추에이터는 압전 재료의 음의 극성 표면의 대부분을 덮는 접지 전극들의 패턴을 추가로 포함한다.
일부 구현예들에서, 전자 디바이스는 표면을 갖는 압전 웨이퍼, 표면의 일부분을 덮고 서로 간의 갭들을 정의하는 전압 전극들, 및 전압 전극들에 전기적으로 결합되는 처리 유닛을 포함한다. 처리 유닛은 전압 전극들에 공급되는 전압들을 변경함으로써 압전 웨이퍼의 상이한 섹션들에서 편향을 생성하도록 동작 가능하다.
다양한 예들에서, 전압 전극들은 햅틱 출력 영역에 대응하도록 형상화된다. 일부 예들에서, 전자 디바이스는 트랙패드이다. 다른 예들에서, 전자 디바이스는 키보드이다.
다수의 예들에서, 처리 유닛은 전압 전극들 중 제1 전압 전극에 전압을 공급하고 제1 전압 전극에 인접한 다른 전압 전극들에 전압을 공급하지 않음으로써 제1 전압 전극에 의해 덮인 압전 웨이퍼의 섹션에서 편향을 생성한다. 다른 예들에서, 처리 유닛은 전압 전극들 중 제1 전압 전극에 더 높은 전압을 공급하고 전압 전극들 중 다른 전압 전극들에 더 낮은 전압을 공급함으로써 덮인 압전 웨이퍼의 섹션에서 편향을 생성한다. 또 다른 예들에서, 처리 유닛은, 전압 전극들 중 제1 전압 전극에 의해 덮인 압전 웨이퍼의 섹션에서, 제1 전압 전극에 제1 전압을 공급하고, 전압 전극들 중 제2 전압 전극에 제2 전압을 공급하고, 전압 전극들 중 다른 전압 전극들에 제3 전압을 공급함으로써 편향을 생성하며, 제3 전압은 제2 전압보다 높고 제1 전압보다 낮다.
다양한 구현예들에서, 햅틱 액추에이터는 압전 기판(납 지르코네이트 티타네이트(lead zirconate titanate), 칼륨 나트륨 니오베이트(potassium-sodium niobate)와 같은 칼륨계 압전 재료, 및/또는 임의의 다른 적합한 압전 재료와 같은), 압전 기판의 표면에 결합되는 제1 전압 전도체, 및 압전 기판의 표면에 결합되고 제1 전압 전도체로부터 분리되는 제2 전압 전도체를 포함한다. 압전 기판은 제1 및 제2 전압 전도체들의 전압들에 따라 상이한 위치들에서 햅틱 출력을 생성한다.
일부 예들에서, 햅틱 액추에이터는 제1 전압 전도체로부터 분리되는 압전 기판의 표면에 결합되는 제3 전압 전도체 및 제2 전압 전도체로부터 분리되는 압전 기판의 표면에 결합되는 제4 전압 전도체를 추가로 포함한다. 이러한 예들에서, 교차 패턴이 제1, 제2, 제3, 및 제4 전압 전도체들 사이의 분리에 의해 정의될 수 있다.
다수의 예들에서, 햅틱 액추에이터는 표면의 반대편인 압전 기판의 추가 표면에 결합되는 접지 전도체를 추가로 포함한다. 이러한 예들의 일부 구현예들에서, 접지 전도체는 제1 전압 전도체의 반대편에 위치설정되는 제1 접지 전도체 및 제2 전압 전도체의 반대편에 위치설정되는 제2 접지 전도체이다. 이러한 예들의 다른 구현예들에서, 접지 전도체는 제1 및 제2 전압 전도체들에 대한 공통 접지이다.
햅틱 출력 시스템 봉지된 요소 실시예에서, 밀봉된 햅틱 요소는 적어도 압전 컴포넌트를 포함한다. 압전 컴포넌트는 압전 시트, 시트의 제1 면 상에 형성되는 제1 전극, 및 시트의 제2 면 상에 형성되는 제2 전극을 포함할 수 있다. 햅틱 요소는 제1 면에 대해 위치설정되는 제1 접촉부를 갖는 제1 플렉스(flex)를 포함하여 압전 컴포넌트의 제1 전극 및 플렉스의 제1 접촉부가 전기적으로 연결되게 할 수 있다.
유사하게, 햅틱 컴포넌트들은 압전 컴포넌트의 제2 면에 대해 위치설정되는 제2 접촉부를 갖는 제2 플렉스를 포함하여 제2 전극 및 제2 접촉부가 전기적으로 연결되게 할 수 있다. 햅틱 요소는 또한 압전 컴포넌트의 주변부 둘레에 그리고 제1 플렉스와 제2 플렉스 사이에 배치되는 시일(seal)을 포함하여, 제1 플렉스, 제2 플렉스, 및 시일이 압전 컴포넌트를 둘러싸게 할 수 있다.
햅틱 요소를 밀봉하기 위한 방법은 압전 컴포넌트를 적합한 봉지 재료로 봉지하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 컴포넌트는 이방성 전도성 테이프를 이용하여 가요성 회로에 부착될 수 있다. 이방성 전도성 테이프는 봉지된 컴포넌트의 두 개의 전극과 플렉스 상의 두 개의 전기 접촉부 사이에 전기 연결을 확립할 수 있다.
다양한 구현예들에서, 햅틱 요소는 압전 컴포넌트, 제1 접촉부를 포함하는 제1 플렉스, 제2 접촉부를 포함하는 제2 플렉스, 및 압전 컴포넌트의 주변부 둘레에 그리고 제1 플렉스와 제2 플렉스 사이에 배치되는 시일을 포함하여, 제1 플렉스, 제2 플렉스, 및 시일이 압전 컴포넌트를 둘러싸게 한다. 압전 컴포넌트는 압전 시트, 시트의 제1 면 상에 형성되는 제1 전극, 및 시트의 제2 면 상에 형성되는 제2 전극을 포함한다. 제1 플렉스는 제1 전극 및 제1 접촉부가 전기적으로 연결되도록 제1 면에 대해 위치설정된다. 제2 플렉스는 제2 전극 및 제2 접촉부가 전기적으로 연결되도록 제2 면에 대해 위치설정된다.
일부 예들에서, 제1 접촉부는 이방성 필름을 통해 제1 전극에 결합된다. 다양한 예들에서, 제1 접촉부는 접합제를 통해 제1 전극에 결합된다.
다수의 예들에서, 시일은 시일과 압전 컴포넌트의 측벽 사이에 갭을 정의하도록 측벽으로부터 분리된다. 일부 예들에서, 시일은 압전 컴포넌트의 측벽에 순응한다. 다양한 예들에서, 시일은 가요성 재료로 형성된다.
일부 예들에서, 햅틱 요소는 햅틱 출력 시스템과 연관된 햅틱 요소들의 그룹의 일원이다. 햅틱 출력 시스템은 휴대용 전자 디바이스의 디스플레이 아래에 배치되도록 구성될 수 있다.
일부 구현예들에서, 햅틱 요소는 압전 컴포넌트, 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 포함하는 플렉스, 및 압전 컴포넌트 위에 배치되어 압전 컴포넌트를 플렉스에 대해 둘러싸는 봉지 층을 포함한다. 압전 컴포넌트는 압전 시트, 시트의 제1 면 상에 형성되는 제1 전극, 및 시트의 제2 면 상에 형성되는 제1 부분을 가지며 시트의 제1 면 상에 형성되는 제2 부분을 갖는 제2 전극을 포함한다. 플렉스는 제1 전극 및 제1 접촉부가 전기적으로 연결되고 제2 전극 및 제2 접촉부가 전기적으로 연결되도록 제1 면에 대해 위치설정된다.
다양한 예들에서, 햅틱 요소는 제1 접촉부와 제1 전극 사이에 위치설정되는 이방성 필름을 추가로 포함한다. 이방성 필름은 제2 접촉부와 제2 전극 사이에서 연장될 수 있다.
다수의 예들에서, 햅틱 요소는 제1 접촉부와 제1 전극 사이에 위치설정되는 접합 재료를 추가로 포함한다. 접합 재료는 전기 전도성 접착제일 수 있다. 접합 재료는 이방성으로 전도성일 수 있다.
다수의 구현예들에서, 햅틱 출력 시스템은 입력 표면 및 입력 표면 아래의 햅틱 요소들의 어레이를 포함한다. 햅틱 요소들의 어레이의 각각의 햅틱 요소는 전극을 포함하는 압전 컴포넌트, 전극에 전기적으로 연결되는 전기 접촉부를 포함하는 플렉스, 및 압전 컴포넌트 위에 배치되고 플렉스와 접촉하여 압전 컴포넌트를 플렉스에 대해 둘러싸는 봉지 층을 포함한다.
일부 예들에서, 햅틱 요소들의 어레이 중 적어도 하나의 햅틱 요소의 봉지 층은 플렉스와 압전 컴포넌트 사이에 있다. 다수의 예들에서, 햅틱 요소들의 어레이 중 적어도 하나의 햅틱 요소의 봉지 층은 폴리머 재료로 형성된다.
다양한 예들에서, 햅틱 출력 시스템은 디스플레이를 추가로 포함한다. 디스플레이는 입력 표면과 햅틱 요소들의 어레이 사이에 배치될 수 있다.
다수의 예들에서, 햅틱 요소들의 어레이 중 적어도 하나의 햅틱 요소의 전극은 랩-어라운드 전극(wrap-around electrode)이다. 일부 예들에서, 햅틱 요소들의 어레이 중 적어도 하나의 햅틱 요소는 전극을 전기 접촉부에 전기적으로 연결하는 인터포저를 포함한다.
개시내용은 유사한 도면 부호가 유사한 구조적 요소들을 지시하는 첨부 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이다.
도 1은 햅틱 액추에이터를 포함하는 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 2는 도 1의 선(A-A)을 따라 취해진 도 1의 전자 디바이스의 예시적인 단면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 전자 디바이스의 햅틱 액추에이터들 중 하나의 예시적인 구현예의 평면도를 도시한다.
도 4는 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터의 정면도를 도시한다.
도 5는 예시적인 햅틱 액추에이터들의 어레이 중 하나의 구동을 도시한다.
도 6은 예시적인 단일 대형 햅틱 액추에이터의 구동을 도시한다.
도 7a는 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터의 제1 섹션의 구동을 도시한다.
도 7b는 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터의 제2 섹션의 구동을 도시한다.
도 7c는 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터의 제3 섹션의 구동을 도시한다.
도 8은 도 2의 전자 디바이스의 햅틱 액추에이터들 중 하나의 제2의 예시적인 구현예의 측면도를 도시한다.
도 9는 제3의 예시적인 햅틱 액추에이터를 도시한다.
도 10은 햅틱 액추에이터를 구성하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 도 2 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 9의 햅틱 액추에이터들 중 하나 이상을 조립할 수 있다.
도 11은 햅틱 액추에이터를 사용하여 출력을 제공하기 위한 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 도 1 및 도 2의 전자 디바이스 및/또는 도 2 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 9의 햅틱 액추에이터들 중 하나 이상에 의해 수행될 수 있다.
도 12a는 햅틱 출력이 사용자에게 제공될 수 있는 입력 표면을 갖는 전자 디바이스를 도시한다.
도 12b는 입력 표면 아래에 투시형태로 햅틱 출력 시스템을 도시하는, 도 12a의 전자 디바이스를 도시한다.
도 13a는 햅틱 요소의 압전 컴포넌트의 단순화된 단면을 도시한다.
도 13b는 특히 압전 컴포넌트의 상부 전극 및 하부 전극에 전기적으로 결합되는 상부 플렉스 및 하부 플렉스를 도시하는, 도 13a의 압전 컴포넌트를 도시한다.
도 14a는 본 명세서에 기술된 바와 같은 플렉스의 전기 접촉부와 햅틱 요소의 압전 컴포넌트의 전극 사이의 전기 전도성 접합의 단면에서의 예시적인 상세도를 도시한다.
도 14b는 본 명세서에 기술된 바와 같은 플렉스의 전기 접촉부와 햅틱 요소의 압전 컴포넌트의 전극 사이의 다른 전기 전도성 접합의 단면에서의 예시적인 상세도를 도시한다.
도 15a는 특히 압전 컴포넌트의 주변부 둘레에서 상부 플렉스를 하부 플렉스에 연결하는 측벽 시일을 도시하는, 밀봉된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 15b는 특히 압전 컴포넌트의 주변부 둘레에서 상부 플렉스를 하부 플렉스에 연결하는 다른 측벽 시일을 도시하는, 다른 밀봉된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 15c는 특히 압전 컴포넌트의 주변부 둘레에서 상부 플렉스를 하부 플렉스에 연결하는 두-부분의 측벽 시일을 도시하는, 다른 밀봉된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 15d는 특히 압전 컴포넌트의 주변부에 순응하는, 상부 플렉스를 하부 플렉스에 연결하는 다른 측벽 시일을 도시하는, 다른 밀봉된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 16a는 봉지된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 16b는 다른 봉지된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 17a는 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트의 단순화된 단면을 도시한다.
도 17b는 다수의 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트의 단순화된 단면을 도시한다.
도 17c는 특히 플렉스에 결합되고 봉지된 압전 컴포넌트를 도시하는, 도 17a의 압전 컴포넌트를 통합하는 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 17d는 전도성 부분과 비전도성 부분으로 형성되는 이방성 시트를 구체적으로 도시하는, 도 17c에 도시된 밀폐형 원(B-B)의 상세도를 도시한다.
도 17d는 이방성 시트를 구체적으로 도시하는, 도 17c에 도시된 밀폐형 원(B-B)의 상세도를 도시한다.
도 17f는 특히 플렉스에 결합되기 전에 봉지된 압전 컴포넌트를 도시하는, 도 17a의 압전 컴포넌트를 통합하는 다른 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 17g는 특히 플렉스에 결합되고 봉지된 압전 컴포넌트를 도시하는, 도 17a의 압전 컴포넌트를 통합하는 다른 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다.
도 18은 압전 부품을 봉지하는 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다.
도 19는 압전 부품을 봉지하는 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다.
도 20은 압전 부품의 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다.
도 21은 압전 부품의 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다.
상이한 도면들에서 동일한 또는 유사한 도면 부호들의 사용은 유사하거나, 관련되거나, 동일한 항목을 표시한다.
첨부 도면들에서 크로스-해칭(cross-hatching) 또는 음영의 사용은 일반적으로, 인접하는 요소들 사이의 경계들을 명확하게 하기 위해 그리고 또한 도면들의 가독성을 용이하게 하기 위해 제공된다. 따라서, 크로스-해칭 또는 음영의 존재이든 부재이든, 특정한 재료, 재료 특성, 요소 비율, 요소 치수, 유사하게 도시된 요소들의 공통점, 또는 첨부 도면들에 도시된 임의의 요소에 대한 임의의 다른 특성, 속성, 또는 성질에 대한 어떠한 선호 또는 요건도 암시하거나 나타내지 않는다.
또한, 다양한 특징부들 및 요소들(및 이들의 집합들 및 그룹들) 및 그 사이에 제공된 경계들, 분리들, 및 위치 관계들의 비율들 및 치수들(상대적 또는 절대적인)은 첨부된 도면들에서 단지 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되고, 따라서 반드시 축척에 맞게 나타내어지거나 도시되지 않을 수 있으며, 도시된 실시예에 대해, 그를 참조하여 기술된 실시예들의 제외에 대한 어떠한 선호 또는 요건도 나타내도록 의도되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
이제, 첨부 도면들에 도시된 대표적인 실시예들에 대한 상세사항을 참조할 것이다. 하기의 설명이 실시예들을 하나의 바람직한 실시예로 한정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 반대로, 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 기술된 실시예들의 사상 및 범주 내에 포함될 수 있는 대안예들, 수정예들 및 등가물들을 포함하고자 한다.
하기의 설명은 본 개시내용의 다양한 요소들을 구현하는 샘플 장치들, 시스템들, 및 방법들을 포함한다. 그러나, 기술되는 개시내용은 본 명세서에 기술되는 것들 외에도 다양한 형태들로 실행될 수 있음이 이해되어야 한다.
하기 개시내용은 국부화된 및/또는 봉지된 햅틱 액추에이터들 또는 요소들에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 명세서에서 논의된 실시예들은 국부화된 햅틱 출력을 생성하기 위한 전극 패턴화를 포함하는 햅틱 액추에이터들 및/또는 햅틱 출력 시스템의 봉지된 요소들에 관한 것이다.
국부화된 햅틱 액추에이터 실시예들에서, 햅틱 액추에이터는 압전 재료 및 패턴화된 전극을 포함한다. 패턴화된 전극은 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 인가할 수 있다. 이는 인가된 전압에 따라 압전 재료에서 최대 편향이 생성되는 위치로서 국부화된 햅틱 출력을 허용한다.
일부 액추에이터는 압전 재료에 전압을 인가함으로써 햅틱 출력을 제공한다. 많은 이러한 액추에이터들은 압전 재료의 전체 표면에 동시에 전압을 인가하는 단일 플러드 전극(flood electrode)을 포함한다. 이러한 예들에서, 압전 재료는 햅틱 출력을 제공하기 위해 전압의 인가에 응답하여 편향한다.
생성될 수 있는 편향의 양, 및 따라서 햅틱 출력의 크기는 인가된 전압의 양, 압전 웨이퍼 크기, 압전 재료의 층들의 수 등에 의존할 수 있다. 햅틱 액추에이터가 비교적 낮은 전압 및 압전 재료의 단일 층들로 제한되는 경우, 압전 재료의 웨이퍼 크기는 조정될 수 있는 유일한 요인일 수 있다. 특정 치수들의 세트보다 작은 웨이퍼는 햅틱 피드백으로서 적절하게 지각될 수 있도록 충분한 편향을 생성하지 못할 수 있다. 따라서, 햅틱 액추에이터는 가능한 한 큰 웨이퍼로 설계될 수 있다.
그러나, 이들 종류의 햅틱 액추에이터는 단일 플러드 전극으로 인해 단일 위치에서 햅틱 출력을 생성할 수 있다. 상이한 위치에서 햅틱 출력을 생성하기 위해, 다수의 액추에이터가 사용될 수 있다. 검출 가능한 햅틱 출력을 생성하기에 충분한 웨이퍼 크기로 인해, 공간 내에 끼워맞춰지는 액추에이터들의 수는 제한될 수 있다. 따라서, 생성될 수 있는 햅틱 출력의 크기와 햅틱 출력이 생성될 수 있는 상이한 위치의 수 사이에는 트레이드오프(tradeoff)가 있을 수 있다.
패턴화된 전극이 압전 재료의 상이한 부분에 전압을 인가할 수 있기 때문에, 현재 위치의 햅틱 액추에이터는 더 큰 웨이퍼 크기를 사용할 수 있으면서 다수의 위치에서 햅틱 출력을 생성하는 것이 여전히 가능할 수 있다. 이는 햅틱 출력의 국부화를 희생시키지 않으면서 햅틱 출력이 보다 큰 크기로 생성되게 한다.
햅틱 출력 시스템 봉지된 요소 실시예들에서, 전자 디바이스 내에 포함될 수 있는 햅틱 출력 시스템의 하나 이상의 취약하거나 민감한 컴포넌트가 패키징되고, 밀봉되고/되거나 봉지될 수 있다.
본 명세서에 기술된 것과 같은 봉지는, 임의의 구현 특정 또는 적절한 방식으로, 햅틱 출력 시스템의 취약하거나 민감한 컴포넌트에 열적, 기계적, 전기적, 광학적, 및/또는 화학적 보호를 제공하도록 구성될 수 있다. 압전 컴포넌트는 본 명세서에 설명된 것과 같은 기술을 사용하여 봉지되고/되거나 밀봉될 수 있는 햅틱 출력 시스템의 취약하거나 민감한 컴포넌트의 예이다. 그러나, 본 명세서에 설명된 다양한 기술들 및 방법들은 햅틱 출력 시스템의 다른 컴포넌트들에, 또는 전자 디바이스에 의해 통합될 수 있는 다른 시스템 또는 서브 시스템에 동일하게 적용될 수 있음이 인식될 수 있다.
일 실시예에서, 압전 컴포넌트는 압전 재료의 시트 및 시트의 반대 면들 상에 정의된 두 개의 전극을 포함한다. 예를 들면, 상부 전극은 시트의 상부 면 상에 형성될 수 있고 하부 전극은 시트의 하부 면 상에 형성될 수 있다. 이 구성은 본 명세서에서 "대향 전극"을 갖는 압전 컴포넌트로서 지칭된다.
다른 경우들에서, 하부 전극은 압전 시트의 측벽 둘레를 감쌀 수 있다. 이들 실시예에서, 상부 전극 및 하부 전극 둘다는 시트의 상부 면의 일부분을 차지한다. 이러한 구성은 본 명세서에서 "랩-어라운드 전극"을 갖는 압전 컴포넌트로서 지칭된다.
일 실시예에서, 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트는 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이에 컴포넌트를 라미네이팅함으로써 봉지될 수 있다. 제1 전기 연결은 상부 전극과 상부 플렉스 사이에 이루어질 수 있고, 제2 전기 연결은 하부 전극과 하부 플렉스 사이에 이루어질 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 전기 연결은 제2 전기 연결을 확립하는 데 사용되는 동일한 기술을 사용하여 확립된다.
제1 및 제2 전기 연결은 납땜, 용접, 전기 전도성 접착제를 이용한 접합, 전기 전도성 테이프를 이용한 접합, 전기 전도성 표면들을 접촉 상태로 배치하는 것 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 수의 적합한 기술을 사용하여 확립될 수 있다. 일부 경우들에서, 제1 및 제2 전기 연결들은 전술한 라미네이션 동작과 같은 동일한 동작으로 형성될 수 있다.
추가의 실시예에서, 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이의, 압전 컴포넌트 주변부 둘레에 실란트가 추가될 수 있다. 실란트는 폴리머계 실란트, 에폭시계 실란트, 폴리-실리콘계 실란트, 수지계 실란트, 또는 임의의 다른 적합한 실란트 재료 또는 재료들의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 실란트의 단지 하나의 층이 사용된다. 실란트는 압전 컴포넌트의 측벽과 접촉할 수 있거나, 실란트가 에어 갭에 의해 압전 컴포넌트의 측벽으로부터 분리될 수 있다. 일부 경우들에서, 압전 컴포넌트의 측벽과 실란트 사이의 갭은 가스(예컨대, 질소, 헬륨 등), 겔(예컨대, 폴리머 겔), 또는 액체(예컨대, 광유(mineral oil), 글리세린)로 충전될 수 있다. 가스, 겔, 또는 액체의 압력은 실시예마다 다를 수 있다.
다른 경우들에서, 접착 링이 상부 플렉스 상에 위치설정될 수 있다. 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이에 압전 컴포넌트를 라미네이팅하는 동작은 접착 링이 하부 플렉스를 상부 플렉스에 접합하게 하여, 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이에 정의된 체적 내에 압전 컴포넌트를 둘러쌀 수 있다. 추가의 실시예들에서, 접착 링은 또한 하부 플렉스 상에 배치될 수 있다. 이 경우에, 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이에 압전 컴포넌트를 라미네이팅하는 동작은 두 개의 접착 링이 서로 접합되게 할 수 있다.
다른 예에서, 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트는 단일 플렉스에 컴포넌트를 라미네이팅함으로써 봉지될 수 있다. 제1 전기 연결은 상부 전극과 플렉스 사이에 이루어질 수 있고, 제2 전기 연결은 하부 전극과 인터포저 사이에 이루어질 수 있다. 인터포저는 플렉스에 전기적으로 연결될 수 있다. 이들 실시예에서, 압전 컴포넌트 및 인터포저는 봉지재 층(예컨대, 봉지 층을 형성함)에 의해 코팅될 수 있다.
다른 예에서, 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트는 단일 플렉스에 컴포넌트를 라미네이팅함으로써 봉지될 수 있다. 제1 전기 연결은 상부 전극과 플렉스 상의 제1 전기 접촉부 사이에 이루어질 수 있고, 제2 전기 연결은 랩-어라운드 하부 전극과 플렉스 상의 제2 전기 접촉부 사이에 이루어질 수 있다. 이들 실시예에서, 압전 컴포넌트는 제1 및 제2 전기 연결이 확립되기 전에 또는 후에 봉지재 층에 의해 코팅될 수 있다.
이들 및 다른 실시예들은 도 1 내지 도 21을 참조하여 이하에서 논의된다. 그러나, 당업자들은 이러한 도면들에 대하여 본 명세서에서 제공되는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용이 설명의 목적을 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 쉽게 인식할 것이다.
도 1은 하나 이상의 햅틱 액추에이터를 포함하는 예시적인 전자 디바이스(100)를 도시한다. 이 예에서, 전자 디바이스(100)는 하우징(102)에 결합되는 커버 유리(101)를 포함하는 휴대용 디바이스이다. 커버 유리(101)는 터치 스크린 또는 유사한 컴포넌트의 컴포넌트일 수 있고, 햅틱 액추에이터(들)는 커버 유리(101)를 통해 촉각 또는 다른 햅틱 출력을 제공하도록 동작 가능할 수 있다.
도 2는 도 1의 선(A-A)을 따라 취해진 도 1의 전자 디바이스(100)의 예시적인 단면도를 도시한다. 전자 디바이스(100)는 다수의 햅틱 액추에이터(203)를 포함한다. 햅틱 액추에이터(203)는 전압이 플렉스 회로(204) 또는 다른 전기 연결들을 통해 처리 유닛(205) 또는 다른 제어기에 의해 공급될 때 편향하도록 동작 가능한 압전 재료를 포함할 수 있다. 편향은 커버 유리(101)를 통해 전달되어 사용자에게 햅틱 출력을 생성할 수 있다. 따라서, 처리 유닛(205)은 햅틱 액추에이터(203)에 전기적으로 연결되어 햅틱 액추에이터(203)에 전압을 공급함으로써 편향을 생성할 수 있다.
도 3은 도 2의 전자 디바이스의 햅틱 액추에이터들(203) 중 하나의 예시적인 구현예의 평면도를 도시한다. 햅틱 액추에이터(203)는 납 지르코네이트 티타네이트("PZT"), 칼륨 나트륨 니오베이트와 같은 칼륨계 압전 재료, 및/또는 임의의 다른 적합한 압전 재료와 같은, 압전 재료(306)의 웨이퍼, 기판, 또는 다른 구조물을 포함할 수 있다. 많은 구현예들에서, 압전 재료(306)는 물리적으로 연속적일 수 있다. 햅틱 액추에이터(203)는 또한 압전 재료(306)의 양의 극성 표면에 결합되는 전압 전극들(307A 내지 307D) 또는 전도체들의 패턴을 포함할 수 있다. 이 예에서, 전압 전극들(307A 내지 307D)은 교차 패턴이 제1, 제2, 제3, 및 제4 전압 전극들(307A 내지 307D) 사이의 분리들에 의해 정의되도록 서로 분리되는, 압전 재료(306)의 표면의 일부분(표면의 대부분으로 도시됨)을 덮을 수 있다.
전압 전극들(307A 내지 307D)의 패턴 및 그들 사이의 분리로 인해, 전압 전극들(307A 내지 307D)은 압전 재료(306)의 상이한 부분들(예컨대, 개개의 전압 전극(307A 내지 307D)에 의해 덮인 부분)에 상이한 전압들을 공급하기 위해 개별적으로 제어 가능할 수 있다. 이와 같이, 편향 또는 변형(예컨대, 촉각 또는 다른 햅틱 출력)은 압전 재료(306)의 다양한 부분에 다양한 전압을 제공함으로써 압전 재료(306)의 상이한 섹션들(예컨대, 다수의 상이한 위치들 중 더 많은 위치)에서 생성될 수 있다. 편향 또는 변형의 위치는 전압들이 인가되는 위치에 의존할 수 있다. 또한, 전압을 변경하는 것은 압전 재료(306)의 어느 부분들이 편향하는지를 변경할 수 있다.
도 4는 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터(203)의 정면도를 도시한다. 햅틱 액추에이터(203)는 전압 전극들(307A 내지 307D)이 결합되는 표면의 반대편인, 음의 극성 표면과 같은 추가 표면에 결합되는 하나 이상의 접지 전극(408A 내지 408D)(도시된 408C 및 408D) 또는 전도체를 추가로 포함할 수 있다. 이 예에서, 개개의 접지 전극(408A 내지 408D)은 전압 전극들(307A 내지 307D)의 각각에 대해 포함되며, 각각은 자신의 개개의 전압 전극(307A 내지 307D)의 반대편에 위치설정된다.
접지 전극들(408A 내지 408D)은 압전 재료(306)의 음의 극성 표면의 대부분을 덮을 수 있다. 접지 전극들(408A 내지 408D)은 압전 재료(306)의 양의 극성 표면 상의 전압 전극들(307A 내지 307D)에 의해 정의되는 것과 유사한 교차 패턴을 분리들이 정의하도록 서로 분리될 수 있다.
명확성을 위해 도시되지는 않았지만, 햅틱 액추에이터는 또한 하나 이상의 보강재 컴포넌트를 포함할 수 있다. 보강재 컴포넌트는 플라스틱, 금속 등과 같은 비-압전 재료로 형성될 수 있다. 보강재 컴포넌트는 압전 재료(306)의 표면 및/또는 압전 재료(306)의 추가 표면에 결합되거나 그렇지 않으면 접합될 수 있다. 자유 경계 압전 액추에이터의 경우, 극성 방향으로 전기장을 인가할 때, x 및 y 치수들은 수축할 수 있고(예를 들어, 도 3에 도시된 압전 재료(306)의 치수들), z 치수는 팽창할 수 있다(예를 들어, 도 4에 도시된 압전 재료(306)의 수직 치수). 도 3 및 도 4의 예시적인 햅틱 액추에이터(203) 내의 압전 재료(306)의 폼 팩터는 도시된 바와 같이 x 및 y 치수들은 비교적 크지만, z 치수는 비교적 얇을 수 있다. 결과적으로, 자유 경계 조건 하에서, z 치수에서의 편향 또는 변형은 보강재 컴포넌트의 포함 없이 비교적 작을 수 있다. 그러나, 압전 재료(306)의 표면 및/또는 압전 재료(306)의 추가 표면에 접합되는 보강재 컴포넌트를 결합하는 것은 x-y 수축을 z 방향 편향, 변형, 또는 다른 구동으로 변환시킬 수 있다.
압전 재료(306) 및 전압 전극들(307A 내지 307D)의 패턴으로 인해 햅틱 액추에이터(203)를 사용하여 가능한 편향은 이제 다른 구성된 햅틱 액추에이터와 대조될 것이다. 햅틱 액추에이터(203)는 각각이 단일 플러드 전극 및 단일 플러드 전극을 갖는 모놀리식 햅틱 액추에이터를 포함하는 보다 작은 햅틱 액추에이터들의 어레이와 대조될 것이다.
도 5는 예시적인 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이 중 하나의 구동을 도시한다. 이 예에서, 각각의 햅틱 액추에이터(530A 내지 530D)는 개개의 햅틱 액추에이터(530A 내지 530D)에 포함된 압전 재료의 전체에 전압을 공급할 수 있는 단일 개개의 플러드 전극(531A 내지 531D)을 포함한다. 개개의 플러드 전극들(531A 내지 531D) 중 하나에 전압을 공급하는 것은 개개의 햅틱 액추에이터(530A 내지 530D)에서 편향을 야기한다.
유사하게, 도 6은 예시적인 단일 대형 햅틱 액추에이터(630)의 구동을 도시한다. 이 예에서, 햅틱 액추에이터(630)는 햅틱 액추에이터(630)에 포함된 압전 재료의 전체에 전압을 공급할 수 있는 단일 개개의 플러드 전극(631)을 포함한다. 플러드 전극(631)에 전압을 공급하는 것은 햅틱 액추에이터(630)에서 편향을 야기한다.
도 2 내지 도 4의 햅틱 액추에이터(203)를 도 5의 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이 및 도 6의 단일 대형 햅틱 액추에이터(630)와 대조하기 위하여, 예시적인 치수들은 비교를 위해 가정될 것이다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4의 햅틱 액추에이터(203)의 예시적인 치수들은 햅틱 액추에이터(203)가 대략 40 밀리미터의 측면 길이를 갖도록 가정될 것이다. 유사하게, 도 5의 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 예시적인 치수들은 각각 대략 10 밀리미터의 측면 길이를 갖는 것으로 가정될 것이고, 도 6의 단일 대형 햅틱 액추에이터(630)는 대략 40 밀리미터의 측면 길이를 갖는 것으로 가정될 것이다. 이러한 방식으로, 압전 재료의 비교 가능한 치수에 대해 상이한 편향이 보여질 수 있다. 그러나, 이들 가정된 치수는 예시의 목적을 위한 것이며 제한하려는 것은 아니라는 것이 이해된다.
이러한 예시적인 치수들을 가정하면, 도 5는 햅틱 액추에이터(530A)에 60 볼트가 인가되는 경우 대략 10 마이크로미터의 햅틱 액추에이터(530A)에서 생성된 피크 편향(509)을 도시한다. 대조적으로, 도 6은 햅틱 액추에이터(630)에 60 볼트가 인가되는 경우 대략 160 마이크로미터의 햅틱 액추에이터(630)에서 생성된 피크 편향(609)을 도시한다. 따라서, 햅틱 액추에이터(630)는 햅틱 액추에이터(530A)보다 큰 크기의 피크 편향(609)(및 이에 따른 촉각 또는 다른 햅틱 출력)을 생성할 수 있다.
그러나, 햅틱 액추에이터(630)는 단일 위치에서 피크 편향(609)을 생성할 수 있다. 이는, 대략 40 밀리미터의 가정된 측면 길이가 주어지면, 햅틱 액추에이터(630)의 햅틱 분해능이 대략 1/1600 밀리미터 제곱이라는 것을 의미한다. 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이의 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D) 각각이 피크 편향(509)을 각각 생성할 수 있기 때문에, 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이는 4개의 상이한 위치에서 피크 편향(509)을 생성할 수 있다. 따라서, 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이 각각에 대해 대략 10 밀리미터의 가정된 측면 길이가 주어지면, 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이는 대략 4/1600 밀리미터 제곱의 햅틱 분해능을 갖는다. 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이와 햅틱 액추에이터(630) 간의 트레이드오프는 피크 편향(509, 609)의 크기와 햅틱 분해능 사이에 있다.
대조적으로, 도 7a는 제1 전압 전극(307A)을 통해 압전 재료(306)에 60 볼트가 인가되는 경우 도 3의 예시적인 햅틱 액추에이터(203)의 제1 섹션의 구동을 도시한다. 이는 압전 재료(306)의 제1 부분(예컨대, 제1 전압 전극(307A)에 의해 덮인 부분)에 대응하는 제1 부분에서 10 마이크로미터의 피크 편향(709A)을 생성한다. 도 7b는 전압 전극들(307A 내지 307D) 각각을 통해 압전 재료(306)에 60 볼트가 인가되는 경우 예시적인 햅틱 액추에이터(203)의 제2 섹션의 구동을 도시한다. 이는 압전 재료(306)의 제2 부분(예컨대, 모든 4개의 전압 전극들(307A 내지 307D) 사이의 부분)에서 160 마이크로미터의 피크 편향(709B)을 생성한다. 도 7c는 제1 전압 전극(307A)에 90 볼트가 인가되고, 제2 전압 전극(307B)에 60 볼트가 인가되고, 제3 전압 전극(307C)에 60 볼트가 인가되고, 제4 전압 전극(307D)에 30 볼트가 인가되는 경우 예시적인 햅틱 액추에이터(203)의 제3 섹션의 구동을 도시한다. 이는 압전 재료(306)의 제3 섹션(예를 들어, 제1 전압 전극(307A)에 의해 덮이지만 도 7a의 피크 편향(709A)의 위치보다 도 7b의 피크 편향(709B)의 위치에 더 가까운 부분)에서 160 마이크로미터의 피크 편향(709C)을 생성한다.
따라서, 햅틱 액추에이터(203)는 전압 전극들(307A 내지 307D) 중 하나 이상에 다양한 상이한 전압을 공급함으로써 다양한 상이한 위치에서 피크 편향(709A 내지 709C) 및 다른 피크 편향을 생성할 수 있다. 햅틱 액추에이터(203)는 도 5의 햅틱 액추에이터들(530A 내지 530D)의 어레이보다 심지어 더 높은 햅틱 분해능을 가지며, 도 6의 햅틱 액추에이터(630)만큼 높고/거나 그와 비교할 만한 크기를 갖는 편향을 생성할 수 있다.
햅틱 액추에이터(203)에 의해 생성된 편향은 조향 가능할 수 있다. 전압 전극들(307A 내지 307D) 중 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 전압을 제공하고 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 인접한 다른 전압 전극들(307A 내지 307D)에 전압을 제공하지 않음으로써, 피크 편향(709A)은 개개의 전극에 의해 덮인 압전 재료(306)의 부분의 대략 중심에서 생성될 수 있다. 또한, 전압 전극들(307A 내지 307D)에 대략 동등한 전압을 제공함으로써, 피크 편향(709B)은 대략 모든 전압 전극들(307A 내지 307D) 사이의 압전 재료(306) 부분에서 생성될 수 있다. 추가적으로, 전압 전극들(307A 내지 307D) 중 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 더 높은 전압을 제공하고 다른 전압 전극들(307A 내지 307D)에 더 낮은 전압을 제공함으로써, 피크 편향(709C)은 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 의해 덮인 압전 재료(306)의 부분쪽으로 조향될 수 있다. 또한, 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 제1 전압을 제공하고 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 코너 방향으로 인접한 제2 전압 전극(307A 내지 307D)에 제2 전압을 제공하고 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 측 방향으로 인접한 다른 전압 전극들(307A 내지 307D)에 제3 전압을 제공함으로써, 피크 편향(709C)은 제1 전압 전극(307A 내지 307D)에 의해 덮인 압전 재료(306)의 부분쪽으로 더 조향될 수 있다. 피크 편향의 위치는 다양한 전압 전극(307A 내지 307D)에 제공되는 다양한 전압을 변경, 조정, 바꾸는 것 등을 함으로써 조정, 변경, 바꾸는 것 등을 할 수 있다.
도 4는 각각의 전압 전극들(307A 내지 307D)과 각각 연관된 별개의 접지 전극(408A 내지 408D)을 포함하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 이것은 일 예이며 다른 구성이 가능하고 고려될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 도 8은 도 2의 전자 디바이스(100)의 햅틱 액추에이터들(203) 중 하나의 제2의 예시적인 구현예의 측면도를 도시한다. 이 예에서, 햅틱 액추에이터(803)는 공통 접지 전극(808)을 포함한다. 공통 접지 전극(808)은 전압 전극들(807A 내지 807D) 전부에 대해 공통적일 수 있다. 일부 구현예들에서, 공통 접지 전극(808)은 전압 전극들(807A 내지 807D)이 결합되는 표면의 반대편인, 압전 재료(806)의 표면의 전부 및/또는 실질적으로 전부를 덮을 수 있다.
도 3은 4개의 전압 전극들(307A 내지 307D)을 사각-형상으로 도시하고 그들 사이에 십자-형상을 정의하는 분리들을 갖는다. 그러나, 이는 일 예임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 임의의 수의 전압 전극들(307A 내지 307D)은 그들 사이의 다양한 종류의 분리를(그리고/또는 분리가 없음을) 정의하는 임의의 형상으로 사용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 전압 전극들(307A 내지 307D)은 지정된 햅틱 출력 영역들에 대응하도록 형상화될 수 있다. 예를 들어, 햅틱 액추에이터(203)는 전압 전극들(307A 내지 307D)이 키보드의 키에 대응하도록 형상화되는 일부 구현예들에서 키보드에 햅틱 출력을 제공하는 데 사용될 수 있다.
예를 들어, 도 9는 제3의 예시적인 햅틱 액추에이터(903)를 도시한다. 햅틱 액추에이터(903)는 전압 전극들(907)의 패턴이 결합되는 압전 기판(906) 또는 웨이퍼를 포함한다. 전압 전극들(907)은 지정된 햅틱 출력 영역들의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
일부 구현예들에서, 햅틱 액추에이터(903)는 키보드 내에 포함될 수 있고, 전압 전극들(907)은 키보드의 키에 대응하는 형상 및 위치를 가질 수 있다. 이러한 구현의 일부 예들에서, 햅틱 액추에이터(903)는 전체 또는 실질적으로 전체 키보드 또는 그 일부분에 대응하도록 치수가 정해질 수 있다. 다른 구현예들에서, 햅틱 액추에이터(903)는 트랙패드, 터치 스크린, 터치 패드, 또는 다른 전자 디바이스에 포함될 수 있다.
도 10은 햅틱 액추에이터를 구성하는 예시적인 방법(1000)을 도시하는 흐름도이다. 이 방법(1000)은 도 2 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 9의 햅틱 액추에이터들 중 하나 이상을 조립할 수 있다.
단계(1010)에서, 압전 재료(예를 들어, 웨이퍼, 기판 등)가 제공될 수 있다. 압전 재료를 제공하는 것은 압전 재료의 더 큰 구조물로부터 압전 재료를 절단하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 압전 재료는 PZT일 수 있다.
단계(1020)에서, 전압 전극들 또는 전도체들의 패턴이 압전 재료 상에 형성된다. 패턴은 양의 극성 표면과 같은 압전 재료의 단일 표면 상에 형성될 수 있다. 패턴은 다양한 상이한 공정 및/또는 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 스텐실 또는 마스크가 압전 재료 상에 배치될 수 있고 패턴은 스텐실을 통해, 예를 들어 인쇄, 기상 증착, 스퍼터링 등에 의해 적용될 수 있다. 제2 예로서, 전도성 재료가 압전 재료 상에 형성될 수 있고, 이어서 전도성 재료의 부분들은 예컨대, 에칭에 의해 제거되어 패턴을 형성할 수 있다. 일부 경우들에서, 에칭 또는 다른 제거는 스텐실 또는 마스크를 통해 수행될 수 있다. 제3 예로서, 광은 포토마스크로부터 압전 재료 상의 감광성 화학적 포토레지스트 또는 레지스트에 패턴을 전사하는 데 사용될 수 있다.
제4 예로서, 패턴은 레지스트가 제거되기 전에 전도성 필름이 블랭킷-증착되는 압전 재료 상에 대향 패턴으로 레지스트를 정의함으로써 형성될 수 있으며, 이는 압전 재료 상에 직접 증착된 전도성 필름만을 남긴다. 또 다른 예들로서, 패턴은 금속화 패턴화, 금속화, 및/또는 압전 재료 상에 전도성 재료를 형성하는 다른 공정 또는 기술에 의해 형성될 수 있다.
비록 특정 순서에 따라 수행되는 특정 동작들을 포함하는 것으로 예시적인 방법(1000)이 도시되고 기술되었으나, 이는 예시적인 것임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 동일, 유사, 및/또는 상이한 동작들의 다양한 순서들이 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다.
예를 들어, 일부 구현예들에서, 예시적인 방법(1000)은 압전 재료 상에 접지 전극을 형성하는 추가 동작을 포함할 수 있다. 접지 전극은 공통 전극, 접지 전극들의 패턴, 전압 전극들의 패턴에 대응하는 접지 전극들의 패턴 등일 수 있다. 접지 전극은 전압 전극들의 패턴과 반대편인 압전 재료의 접지 표면 상에 형성될 수 있다.
도 11은 햅틱 액추에이터를 사용하여 출력을 제공하기 위한 예시적인 방법(1100)을 도시하는 흐름도이다. 이 방법(1100)은 도 1 및 도 2의 전자 디바이스 및/또는 도 2 내지 도 4 및 도 7a 내지 도 9의 햅틱 액추에이터들 중 하나 이상에 의해 수행될 수 있다.
단계(1110)에서, 전압은 웨이퍼, 기판 등과 같은, 압전 재료 상에 패턴으로 구성된 하나 이상의 전압 전극 또는 전도체에 공급된다. 패턴은 양의 극성 표면과 같은 압전 재료의 단일 표면 상에 위치설정될 수 있다.
단계(1120)에서, 공급된 전압은 햅틱 출력을 제어하도록 제어될 수 있다. 공급된 전압은 전압 전극들 중 하나 이상에 공급될 수 있고 다른 전압 전극들에는 공급되지 않을 수도 있고, 상이한 전압 전극에 상이한 양으로 공급될 수 있고, 기타 등등일 수 있다.
비록 특정 순서에 따라 수행되는 특정 동작들을 포함하는 것으로 예시적인 방법(1100)이 도시되고 기술되었으나, 이는 예시적인 것임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 동일, 유사, 및/또는 상이한 동작들의 다양한 순서들이 본 개시내용의 범주를 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다.
예를 들어, 일부 구현예들에서, 예시적인 방법(1100)은 공급된 전압을 변경하는 추가 동작을 포함할 수 있다. 공급된 전압을 변경하는 것은 제공된 햅틱 출력을 변경할 수 있다.
도 1 및 도 2의 전자 디바이스(100)가 셀룰러 전화기와 같은 휴대용 전자 디바이스(100)로 도시되고 설명되었지만, 이는 일 예임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 전자 디바이스(100)는 임의의 종류의 전자 디바이스(100)일 수 있다. 예들은 랩톱 컴퓨팅 디바이스, 스마트 폰, 웨어러블 전자 디바이스, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 키보드, 프린터, 마우스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 트랙패드, 터치 패드, 터치 스크린, 디지털 미디어 플레이어, 디스플레이 등을 포함한다.
또한, 전자 디바이스(100)가 특정 컴포넌트를 포함하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 이는 일 예임이 이해된다. 다양한 구현예들에서, 전자 디바이스(100)는 도시되지 않은 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 추가 컴포넌트들은 하나 이상의 통신 컴포넌트, 하나 이상의 입력/출력 컴포넌트, 하나 이상의 비일시적 저장 매체(자기 저장 매체; 광학 저장 매체; 광자기(magneto-optical) 저장 매체; 판독 전용 메모리; 랜덤 액세스 메모리; 소거 가능하고 프로그래밍 가능한 메모리; 플래시 메모리 등의 형태를 취할 수 있지만 이로 한정되지 않음), 하나 이상의 에너지 저장 컴포넌트 등을 포함할 수 있다.
도 12a는 햅틱 출력 시스템을 통합할 수 있는 전자 디바이스(1200)를 도시한다. 전자 디바이스(1200)는 태블릿 컴퓨팅 디바이스로서 도시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니며, 다른 전자 디바이스들은 웨어러블 디바이스, 셀룰러 디바이스, 주변기기 입력 디바이스, 차량 제어 시스템, 산업 제어 시스템, 가전 제품, 산업 기계 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는 햅틱 출력 시스템을 통합할 수 있다.
예시된 실시예에서, 전자 디바이스(1200)는 디스플레이(1204)와 같은 전자 디바이스(1200)의 다양한 컴포넌트를 유지, 지지 및/또는 둘러싸는 하우징(1202)을 포함한다. 디스플레이(1204)는 예를 들어, 유기 발광 다이오드 층, 커버 층, 터치 입력 층, 힘 입력 층, 생체 인식 층 등을 포함하는 다수의 층의 스택을 포함할 수 있다(특정 순서는 아님). 다른 실시예들은 액정 디스플레이 기술, 전자 잉크 기술, 양자 도트 기술 등과 같은 상이한 방식으로 디스플레이(1204)를 구현할 수 있다. 많은 실시예들에서, 디스플레이(1204)의 보호 외부 층은 입력 표면(1206)을 정의한다.
디스플레이(1204)의 다양한 층들은, 구현 특정 디스플레이 기술 또는 특정 실시예에 대해 선택된 기술에 관계 없이, 광학적으로 투명한 접착제와 함께 접착될 수 있고/거나 층들이 서로 접하도록 공통 프레임에 의해 지지될 수 있다. 공통 프레임은 층들의 주변부 또는 주변부의 일부분 둘레에 연장될 수 있거나, 주변부, 주변부의 일부분 둘레에 분할될 수 있거나, 다른 방식으로 디스플레이(1204)의 다양한 층에 결합될 수 있다.
공통 프레임은 금속, 플라스틱, 세라믹, 아크릴 등과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있지만, 이로 한정되지는 않는다. 공통 프레임은 디스플레이(1204) 또는 전자 디바이스(1200)의 하나 이상의 컴포넌트에 환경 및/또는 기밀 밀봉(hermetic seal)을 제공하는 것; 하우징(1202)에 구조적 지지를 제공하는 것; 디스플레이(1204) 또는 전자 디바이스(1200)의 하나 이상의 컴포넌트에 압력 완화(pressure relief)를 제공하는 것; 열 배출을 위해 그리고/또는 입력 표면(1206)에 가해지는 힘에 응답하여 층들이 구부러지는 것을 허용하기 위해 디스플레이(1204)의 하나 이상의 층들 사이에 갭을 제공 및 정의하는 것; 등등과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 추가 기능을 제공하는 다목적 컴포넌트일 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스플레이(1204)의 층들은 라미네이팅되거나 서로 접합될 수 있는 별개의 기판들 상에 부착되거나 침착될 수 있다. 디스플레이(1204)는 또한 커버 유리 시트, 편광기 시트, 컬러 마스크 등을 포함하지만 이로 한정되지 않는 디스플레이(1204)의 구조적 또는 광학적 성능을 향상시키기에 적합한 다른 층을 포함하거나 이에 인접하여 위치설정될 수 있다. 추가적으로, 디스플레이(1204)는 전자 디바이스(1200)의 입력 표면(1206) 상의 하나 이상의 터치의 위치를 결정하기 위한 터치 센서(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 많은 예들에서, 터치 센서는 입력 표면(1206) 상의 사용자의 손가락 및/또는 수동 또는 능동 스타일러스의 하나 이상의 터치의 위치 및/또는 영역을 검출하도록 구성되는 정전용량성 터치 센서이다.
전자 디바이스(1200)는 또한 프로세서, 메모리, 전원 및/또는 배터리, 네트워크 연결부, 센서, 입력/출력 포트, 음향 요소, 햅틱 요소, 전자 디바이스(1200)의 태스크를 수행 및/또는 조정하기 위한 디지털 및/또는 아날로그 회로들 등을 포함할 수 있다. 예시의 간략화를 위해, 전자 디바이스(1200)는 도 12a에서 이 요소들 중 많은 것들이 없이 도시되며, 그것들 각각은 하우징(1202) 내에 부분적으로 그리고/또는 전체적으로 포함될 수 있고 디스플레이(1204)와 동작적으로 또는 기능적으로 연관되거나 그에 결합될 수 있다.
햅틱 출력 시스템은 입력 표면(1206) 아래에 배치될 수 있다(예를 들어, 도 12a 및 도 12b를 참조). 도시된 실시예에서, 햅틱 출력 시스템은 어레이로 배열되고 디스플레이(1204)를 넘어 또는 그 내에 위치설정되는 16개의 독립적으로 제어 가능한 햅틱 요소를 포함한다. 이러한 배열의 결과로서, 햅틱 출력 시스템은 디스플레이(1204)를 터치하는 사용자에게 국부화된 햅틱 출력을 제공할 수 있다. 햅틱 요소들은 임의의 적합한 크기 또는 형상일 수 있다. 예를 들어, 3개의 상이한 크기 및 형상의 햅틱 요소들이 햅틱 요소(1208), 햅틱 요소(1210), 및 햅틱 요소(1212)로서 식별된다.
햅틱 출력 시스템의 햅틱 요소들은 임의의 수의 적합한 방식으로 구현될 수 있지만, 많은 실시예들에서, 각각의 햅틱 요소는 대향 전극 또는 랩-어라운드 전극들을 갖는 적어도 하나의 압전 컴포넌트를 포함한다. 많은 경우에, 햅틱 요소의 압전 컴포넌트가 봉지된다. 봉지는 압전 컴포넌트에 열적, 기계적, 전기적, 광학적, 및/또는 화학적 보호를 제공하도록 구성될 수 있다.
일반적으로 및 광범위하게, 도 13a 내지 도 16b는 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 참조하며, 보다 구체적으로는 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 봉지하는 방법 및/또는 기술을 참조한다. 그러나, 도시된 예들은 총망라하는 것이 아니며; 도 13a 내지 도 16b를 참조하여 도시되고 기술된 다양한 실시예들은 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 캡슐화, 밀봉, 포팅(potting), 캐스팅(casting) 또는 다른 방식으로 케이스화(encase)하기 위한 임의의 수의 적합한 또는 구현 특정 방식들로 수정되거나 조합될 수 있음이 인식될 것이다. 많은 경우에, 압전 컴포넌트의 봉지는 금속 부식, 산화, 오염, 긁힘, 또는 분쇄로부터의 보호를 제한없이 제공한다.
도 13a는 도 12b에 도시된 햅틱 요소(1208)와 같은 햅틱 요소의 압전 컴포넌트(1300)의 단순화된 단면을 도시한다. 압전 컴포넌트(1300)는 시트(1302)로 라벨링된 압전 재료의 시트, 및 시트(1302)의 반대 면들 상에 정의된 두 개의 전극을 포함한다. 예를 들면, 상부 전극(1304a)은 시트(1302)의 상부 면 상에 형성될 수 있고 하부 전극(1304b)은 시트(1302)의 하부 면 상에 형성될 수 있다.
상부 전극(1304a) 및 하부 전극(1304b)은 임의의 수의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상부 전극(1304a) 및 하부 전극(1304b)은 스퍼터링, 물리적 기상 증착, 인쇄, 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해 형성된 박막 층들이다. 상부 전극(1304a) 및 하부 전극(1304b)은 전형적으로 금속 또는 은, 은 잉크, 구리, 구리-니켈 합금 등과 같은 금속 합금으로 형성된다. 다른 실시예들에서, 다른 전도성 재료들이 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 압전 컴포넌트(1300)는 도시된 것과 상이한 형상을 취한다. 예를 들어, 압전 컴포넌트(1300)는 폭이 3 cm일 수 있고, 두께가 대략 100 μm일 수 있다.
도 13b는 두 개의 가요성 회로에 의해 봉지되는, 도 13a의 압전 컴포넌트(1300)를 도시한다. 특히, 상부 전극(1304a)은 상부 플렉스(1310)로부터 연장되는 상부 전기 접촉부(1308a)와, 접합 재료(1306a)를 통해, 제1 전기 연결을 형성한다. 유사하게, 하부 전극(1304b)은 하부 플렉스(1312)로부터 연장되는 하부 전기 접촉부(1308b)와, 접합 재료(1306b)를 통해, 제2 전기 연결을 형성한다.
상부 플렉스(1310) 및 하부 플렉스(1312)는 임의의 수의 적합한 재료로 제조될 수 있지만, 많은 실시예에서 각각은 가요성 회로 기판 재료로 형성된다. 많은 경우에, 상부 플렉스(1310) 및 하부 플렉스(1312)는 압전 컴포넌트(1300)의 측벽 위로 돌출(overhang)하도록 크기설정되어 있지만, 이는 필요하지 않을 수도 있다. 많은 경우에, 상부 플렉스(1310) 및 하부 플렉스(1312) 중 하나 또는 둘다는 압전 컴포넌트(1300)를 제어 회로(도시하지 않음) 또는 다른 압전 컴포넌트(1300)에 마스터/슬레이브 구성으로 결합한다.
상부 전기 접촉부(1308a) 및 하부 전기 접촉부(1308b)는 전형적으로 구리 또는 은으로 형성되지만, 이는 필요하지 않을 수도 있고 다른 금속 또는 전기 전도성 재료들이 사용될 수 있다. 많은 경우에, 상부 전기 접촉부(1308a)는 하부 전기 접촉부(1308b)를 하부 전극(1304b)에 연결하는 동일한 동작으로 상부 전극(1304a)에 연결된다.
접합 재료(1306a, 1306b)는 전기 전도성 접착제, 전기 전도성 테이프 또는 필름(등방성 또는 이방성), 땜납 등과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 전기 전도성 재료 또는 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 다른 경우들에서, 접합 재료(1306a, 1306b) 중 하나 또는 둘다는 비전도성일 수 있다. 이러한 예들에서, 압전 컴포넌트(1300)는 정전용량성으로 구동될 수 있다. 다른 경우들에서, 비전도성 접합 재료는 상부 전기 접촉부(1308a)와 접촉하여 상부 전극(1304a), 및 유사하게, 하부 전기 접촉부(1308b)와 접촉하여 하부 전극(1304b)을 유지하는 데 사용될 수 있다.
접합 재료(1306a, 1306b)의 두께 및/또는 배치는 실시예마다 다를 수 있음이 인식될 수 있다; 접합 재료(1306a, 1306b)의 도시된 비율이 필수적인 것은 아니다. 또한, 접합 재료(1306a, 1306b)는 압전 컴포넌트(1300)의 측벽을 따르는 것과 같이 다른 위치에 배치될 수 있음이 인식될 수 있다. 다른 예에서, 접합 재료(1306a, 1306b)는 압전 컴포넌트(1300)의 면들을 넘어 오버플로우하도록 배치될 수 있다.
따라서, 도 13b에 도시된 바와 같은 접합 재료(1306a, 1306b)는 압전 컴포넌트의 전극과 플렉스 또는 다른 회로의 전기 접촉부 사이의 전기 연결을 확립 및/또는 유지하는 전기적 및/또는 기계적 요소 또는 층(또는 요소들이나 층들의 조합)을 광범위하게 나타냄이 이해된다. 이러한 전기 연결의 예들이 도 14a 및 도 14b에 제공된다.
도 14a는 압전 컴포넌트(도시하지 않음)의 전극(1402)과 플렉스(도시하지 않음)의 전기 접촉부(1404) 사이에 확립된 전기 연결(1400)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 접합 재료(1406)는 전극(1402)의 공동 또는 표면 특징부나 불완전부에 배치된다. 그 결과, 전극(1402)의 상부 표면은 전기 접촉부(1404)의 하부 표면과 직접 접촉하여 배치된다. 접합 재료(1406)는 액체 접착제(예컨대, 에폭시)와 같은 전도성 또는 비전도성 접합제일 수 있다. 일부 경우들에서, 전극(1402)의 상부 표면은 접합 재료(1406)를 수용하도록 스코어(score)되거나 그렇지 않으면 준비될 수 있다. 일부 경우들에서, 접합 재료(1406)는 도 14b에 도시된 바와 같이 특정 두께로 배치될 수 있다. 이 예에서, 접합 재료(1406)는 등방성 또는 이방성 전도성 파일, 전기 전도성 접착제, 금속 섬유 또는 나노와이어로 도핑된 에폭시, 또는 임의의 다른 적합한 전기 전도성 재료와 같은 전도성 접합 재료일 수 있다.
본 명세서에 설명된 많은 실시예에 대해, 도 13a 및 도 13b에 도시된 압전 컴포넌트(1300)와 같은 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트는, 압전 컴포넌트의 대향 전극과 하나 이상의 플렉스 사이에 전기 연결이 확립된 후에 부분적으로 또는 전체적으로 봉지되거나 밀봉될 수 있다. 대향 전극을 갖는 밀봉되거나 봉지된 압전 컴포넌트의 예들이 도 15a 및 도 15b에 제공되어 있다. 일단 봉지되고/되거나 밀봉되면, 압전 컴포넌트는 햅틱 요소, 또는 보다 구체적으로는 "밀봉된 햅틱 요소"로 지칭될 수 있다.
도 15a는 밀봉된 햅틱 요소(1500a)의 단순화된 단면을 도시한다. 밀봉된 햅틱 요소(1500a)는 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)에 전기적으로 연결되는 압전 컴포넌트(1502)를 포함한다. 보다 상세하게는, 상부 플렉스(1504)와 연관된 상부 접촉부(1504a)는 접합 재료(1504b)를 통해 압전 컴포넌트(1502)의 상부 전극에 연결된다. 유사하게, 하부 플렉스(1506)와 연관된 하부 접촉부(1506a)는 접합 재료(1506b)를 통해 압전 컴포넌트(1502)의 하부 전극에 연결된다.
상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)는 각각 압전 컴포넌트(1502)의 측벽 위로 돌출하고 프레임(1508)을 통해 연결된다. 돌출의 양은 실시예마다 다르지만, 압전 컴포넌트(1502)의 하나 이상의 동작 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다. 보다 상세하게는, 돌출이 더 작을수록, 상부 플렉스(1504), 하부 플렉스(1506), 및 프레임(1508)은 압전 컴포넌트의 성능에 더 영향을 줄 수 있다.
도시된 실시예에서, 프레임(1508)은 접착제(1510)를 통해 상부 플렉스(1504)의 하부측 및 하부 플렉스(1506)의 상부측에 부착된다. 프레임(1508)은 폴리머 및 탄성중합체를 포함하는 임의의 수의 적합한 재료로 제조될 수 있다.
이러한 방식으로, 프레임(1508) 및 접착제(1510)는 압전 컴포넌트(1502)를 둘러싸는 시일을 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)와 함께 집합적으로 형성한다. 시일을 형성하도록 협력하는 다양한 컴포넌트(예컨대, 프레임(1508), 접착제(1510), 상부 플렉스(1504), 하부 플렉스(1506) 등)의 다양한 특성은 압전 컴포넌트(1502)에 열적, 기계적, 전기적, 광학적, 및/또는 화학적 보호를 제공하도록 선택되고/되거나 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 시일은 갭만큼 압전 컴포넌트(1502)의 측벽으로부터 분리된다. 일부 경우에서, 압전 컴포넌트(1502)의 측벽과 시일 사이의 갭은 가스(예컨대, 공기, 질소, 헬륨 등), 겔(예컨대, 폴리머 겔), 또는 액체(예컨대, 광유, 글리세린)로 충전될 수 있다. 가스, 겔, 또는 액체의 압력은 실시예마다 다를 수 있다. 추가의 경우들에서, 프레임(1508) 및 접착제(1510)에 의해 형성된 시일은 압전 컴포넌트(1502)의 측벽들 중 하나 이상과 접할 수 있다.
일부 실시예들에서, 프레임(1508)은 다른 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 15b에 도시된 바와 같이, 밀봉된 햅틱 요소(1500b)의 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)는 접착 링(1512)에 의해 직접 연결될 수 있다. 이 실시예에서, 도 15a에 도시된 접착제(1510)와 같은 추가 접착제는 필요하지 않을 수도 있다.
이러한 방식으로, 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 유사하게, 접착 링(1512)은 압전 컴포넌트(1502)를 둘러싸는 시일을 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)와 함께 형성한다. 도 15a에 도시된 실시예와 관련하여 언급된 바와 같이, 시일을 형성하도록 협력하는 다양한 컴포넌트(예컨대, 접착 링(1512), 상부 플렉스(1504), 하부 플렉스(1506) 등)의 다양한 특성은 압전 컴포넌트(1502)에 열적, 기계적, 전기적, 광학적, 및/또는 화학적 보호를 제공하도록 선택되고/되거나 구성될 수 있다.
도 15a에 도시된 실시예에서와 마찬가지로, 도 15b에 도시된 시일은 압전 컴포넌트(1502)의 측벽으로부터 갭만큼 분리된다. 압전 컴포넌트(1502)의 측벽과 시일 사이의 갭은 가스(예컨대, 공기, 질소, 헬륨 등), 겔(예컨대, 폴리머 겔), 또는 액체(예컨대, 광유, 글리세린)로 충전될 수 있다. 가스, 겔, 또는 액체의 압력은 실시예마다 다를 수 있다. 추가의 경우들에서, 접착 링(1512)에 의해 형성된 시일은 압전 컴포넌트(1502)의 측벽들 중 하나 이상과 접할 수 있다.
도 15c에 도시된 다른 실시예에서, 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)는 상보적인 접착 링을 정렬함으로써 함께 결합될 수 있다. 특히, 제1 접착 링(1514)은 상부 플렉스(1504)의 하부측에 결합될 수 있고 제2 접착 링(1516)은 하부 플렉스(1506)의 상부측에 결합될 수 있다. 제1 접착 링(1514)은 제2 접착 링(1516)에 직접 부착될 수 있거나, 일부 실시예에서는, 배킹 접착제(backing adhesive)(1518)가 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 전술한 다른 실시예와 유사하게, 제1 접착 링(1514), 제2 접착 링(1516), 및 배킹 접착제(1518)는 압전 컴포넌트(1502)를 둘러싸는 시일을 상부 플렉스(1504) 및 하부 플렉스(1506)와 함께 집합적으로 형성한다. 시일을 형성하도록 협력하는 다양한 컴포넌트(예컨대, 제1 접착 링(1514), 제2 접착 링(1516), 배킹 접착제(1518), 상부 플렉스(1504), 하부 플렉스(1506) 등)의 다양한 특성은 압전 컴포넌트(1502)에 열적, 기계적, 전기적, 광학적, 및/또는 화학적 보호를 제공하도록 선택되고/되거나 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 시일은 갭만큼 압전 컴포넌트(1502)의 측벽으로부터 분리된다. 일부 경우들에서, 압전 컴포넌트(1502)의 측벽과 시일 사이의 갭은 가스(예컨대, 공기, 질소, 헬륨 등), 겔(예컨대, 폴리머 겔), 또는 액체(예컨대, 광유, 글리세린)로 충전될 수 있다. 가스, 겔, 또는 액체의 압력은 실시예마다 다를 수 있다. 추가의 경우들에서, 제1 접착 링(1514), 제2 접착 링(1516), 배킹 접착제(1518)에 의해 형성된 시일은 압전 컴포넌트(1502)의 측벽들 중 하나 이상과 접할 수 있다.
도 15d에 도시된 추가의 실시예에서, 순응성 실란트(1520)는, 상부 플렉스(1504)와 하부 플렉스(1506) 사이에, 압전 컴포넌트(1502)의 주변부 둘레에 추가될 수 있다. 순응성 실란트(1520)는 폴리머계 실란트, 에폭시계 실란트, 폴리-실리콘계 실란트, 수지계 실란트, 또는 임의의 다른 적합한 실란트 재료 또는 재료들의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 실란트의 단지 하나의 층이 사용된다. 순응성 실란트(1520)는, 도 15d에 도시된 바와 같이, 압전 컴포넌트(1502)의 측벽과 접촉할 수 있지만, 이는 필요하지 않을 수도 있다.
도 15a 내지 도 15d에 도시된 전술한 실시예들 및 이들의 다양한 대안 및 그에 대한 변형은 일반적으로 설명의 목적으로 제시되고, 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 포함하는 밀봉된 햅틱 요소의 다양한 가능한 구성의 완전한 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다. 특히, 이들 실시예는 상부 플렉스와 하부 플렉스 사이의 압전 컴포넌트를 둘러싸는 밀봉된 햅틱 요소를 참조한다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
보다 구체적으로, 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트는 단일 플렉스로 봉지될 수 있다. 이들 실시예에서, 랩-어라운드 전극 또는 하부 플렉스 대신 인터포저가 사용될 수 있다. 인터포저는 압전 컴포넌트의 하부 전극과 플렉스의 제2 전기 접촉부 사이의 전기 연결을 확립할 수 있다. 이들 실시예에서, 인터포저는 압전 컴포넌트로 봉지되어, 압전 컴포넌트를 밀봉할 수 있다.
예를 들어, 도 16a는 인터포저를 통합하는 봉지된 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다. 봉지된 햅틱 요소(1600a)는 플렉스(1604)에 전기적으로 연결되는 압전 컴포넌트(1602)를 포함한다. 보다 상세하게는, 플렉스(1604)의 제1 부분과 연관된 제1 접촉부(1604a)는 접합 재료(1604b)를 통해 압전 컴포넌트(1602)의 상부 전극에 연결된다. 압전 컴포넌트(1602)의 하부 전극은 인터포저(1606) 및 세퍼레이터(1608)를 통해 플렉스(1604)의 제2 부분과 연관된 제2 접촉부(1610)에 연결된다. 압전 컴포넌트(1602), 제1 접촉부(1604a), 제2 접촉부(1610), 인터포저(1606) 및 세퍼레이터(1608)는 봉지재(1612) 내에 봉지될 수 있다. 이 실시예에서, 플렉스(1604)는 압전 컴포넌트(1602)에 대체로 평행하다.
많은 실시예들에서, 인터포저(1606) 및 세퍼레이터(1608)는 전기 전도성이다. 일부 경우들에서, 세퍼레이터(1608)는 필요하지 않을 수도 있다. 다른 경우들에서, 세퍼레이터(1608)는 전기 절연 요소일 수 있다. 예를 들어, 도 16b에 도시된 바와 같이, 봉지된 햅틱 요소(1600b)는 제1 접촉부(1614a)와 제2 접촉부(1618)를 분리하기 위해 세퍼레이터(1608)를 사용한다. 이 실시예에서, 배킹 재료(1614)는 봉지재(1612)를 위한 배킹으로서 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 플렉스(1616)는 압전 컴포넌트(1602)에 대체로 수직이다.
이러한 실시예에서, 봉지재(1612)는 폴리머계 봉지재, 에폭시계 봉지재, 폴리-실리콘계 봉지재, 수지계 봉지재, 또는 임의의 다른 봉지재 재료 또는 재료들의 조합과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 임의의 수의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 봉지재(1612)의 단지 하나의 층이 사용된다.
도 13a 내지 도 16b의 전술한 설명, 및 이들의 다양한 대안들 및 그 변형들이 일반적으로 설명의 목적으로 제시되고 본 명세서에서 고려되는 햅틱 출력 시스템의 다양한 가능한 구성의 완전한 이해를 용이하게 하기 위해 제시됨이 인식될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
특히, 전술한 햅틱 요소들은 임의의 수의 적합한 방식으로 조립되고/되거나 제조될 수 있음이 인식될 수 있다. 예를 들어, 많은 경우에, 도 15a 내지 도 15d에 도시된 압전 컴포넌트(1502)는 단일 라미네이션 동작에서 상부 플렉스 및 하부 플렉스에 전기적으로 연결될 수 있지만(상부 및 하부 접촉부들 및 접합 재료를 통해), 이는 필수적인 것은 아니며 다수의 라미네이션 동작 또는 다른 동작들이 수행될 수 있다.
단일 라미네이션 동작은 특정 온도 또는 압력에서 수행될 수 있다. 일 예에서, 라미네이션 동작은 접합 재료의 가교결합 온도 이상에서 수행될 수 있다. 이러한 예들에서, 시일(예컨대, 프레임(1508), 접착 링(1512), 제1 및 제2 접착 링들(1514, 1516) 등)은 동일한 라미네이션 동작에서 부분적으로 또는 완전히 형성될 수 있다. 다른 경우들에서, 시일은 전기 연결이 압전 컴포넌트와 상부 및 하부 플렉스들 사이에 확립된 후에 형성될 수 있다.
일부 경우들에서, 특정 실시예는 가교결합 온도 및/또는 접합 재료의 접합 온도 또는 압력에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 더 높은 가교결합/접합 온도 또는 압력에 대해, 도 15c에 도시된 실시예가 선택될 수 있다; 배킹 접착제(1518)는 제1 및 제2 접착 링들(1514, 1516) 사이에 신뢰 가능한 기계적 시일을 제공할 수 있다. 더 낮은 가교결합/접합 온도 또는 압력에 대해, 도 15a 또는 도 15b에 도시된 실시예가 선택될 수 있다.
따라서, 전술한 설명 및 하기의 설명 및 특정 실시예는 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시되는 것으로 이해된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
예를 들어, 압전 컴포넌트는 랩-어라운드 전극을 포함할 수 있다. 도 17a 내지 도 17g는 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 봉지하는 방법 및/또는 기술을 참조한다. 그러나, 도시된 예들은 총망라하는 것이 아니며; 도 17a 내지 도 17g를 참조하여 도시되고 기술된 다양한 실시예들은 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 봉지, 밀봉, 포팅, 캐스팅, 또는 그렇지 않으면 케이스화하기 위한 임의의 수의 적합한 또는 구현 특정 방식들로 수정되거나 조합될 수 있음이 인식될 것이다. 많은 경우에, 압전 컴포넌트의 봉지는 금속 부식, 산화, 오염, 긁힘, 또는 분쇄로부터의 보호를 제한없이 제공한다.
도 17a는 도 12b에 도시된 햅틱 요소(1208)와 같은 햅틱 요소의 압전 컴포넌트(1700)의 단순화된 단면을 도시한다. 도 13a에 도시된 압전 컴포넌트(1300)와 마찬가지로, 압전 컴포넌트(1700)는 시트(1702)로 라벨링된 압전 재료의 시트, 및 시트(1702)의 반대 면들 상에 정의된 두 개의 전극을 포함한다. 예를 들면, 제1 전극(1704)은 시트(1702)의 상부 면 상에 형성될 수 있고 제2 전극(1706)은 시트(1702)의 하부 면 상에 형성될 수 있다. 이 실시예에서, 제2 전극(1706)은 시트(1702)의 측벽 둘레를 감싸고 시트(1702)의 상부 면에서 종단한다. 이러한 방식으로, 제2 전극(1706)은 랩-어라운드 전극이다. 제1 전극(1704)과 제2 전극(1706)은 갭(1708)에 의해 분리된다.
제1 전극(1704) 및 제2 전극(1706)은 임의의 수의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(1704) 및 제2 전극(1706)은 스퍼터링, 물리적 기상 증착, 인쇄 또는 임의의 다른 적합한 기술에 의해 형성된 박막 층들이다. 제1 전극(1704) 및 제2 전극(1706)은 전형적으로 금속 또는 은, 은 잉크, 구리, 구리-니켈 합금 등과 같은 금속 합금으로 형성된다. 다른 실시예들에서, 다른 전도성 재료들이 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 압전 컴포넌트(1700)는 도시된 것과 상이한 형상을 취한다. 예를 들어, 도 13a에 도시된 압전 컴포넌트(1300)와 마찬가지로, 압전 컴포넌트(1700)는 폭이 3 cm일 수 있고, 두께가 대략 100 μm일 수 있다. 다른 경우들에서, 다른 크기나 형상이 적합할 수 있다.
일부 경우들에서, 제2 전극(1706)은 갭(1708)을 정의함으로써 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 시트(1702)의 3개 이상의 면 위를 감싸는 단일 전극은 적합한 방법을 사용하여 시트의 단일 면 상의 두 개의 전극으로 에칭, 라우팅(routing), 또는 그렇지 않으면 분할될 수 있다. 다른 경우들에서, 갭(1708)은 제1 전극(1704) 및 제2 전극(1706)을 형성하기 전에 시트(1702)에 적용된 마스크에 의해 정의될 수 있다.
다른 추가의 실시예들에서, 압전 컴포넌트(1700)는 도 17b에 도시된 바와 같이 둘 이상의 랩-어라운드 전극을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 둘 이상의 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트(1700)는 압전 컴포넌트(1700)의 대칭성을 증가시킴으로써 제조 복잡성을 감소시키는 데 사용될 수 있다.
도 17c는 플렉스에 전기적으로 결합되고 봉지되는 도 17a의 압전 컴포넌트(1700)를 도시한다. 특히, 제1 전극(1704)은 플렉스(1710)와의 제1 전기 연결을 형성한다. 보다 구체적으로, 이방성 시트(1712)는 제1 전극(1704)과 플렉스(1710)의 하부측로부터 연장되는 제1 접촉부(1714) 사이에 위치설정된다. 이러한 방식으로, 이방성 시트(1712)는 제1 전극(1704)과 제1 접촉부(1714) 사이에 전기 연결을 확립한다.
많은 실시예들에서, 이방성 시트(1712)는 또한 제2 전극(1706)과 플렉스(1710)의 하부측로부터 연장되는 제2 접촉부(1716) 사이에서 연장된다. 이러한 방식으로, 이방성 시트(1712)는 제2 전극(1706)과 제2 접촉부(1716) 사이에 전기 연결을 확립한다.
이방성 시트(1712)는 한 방향으로는 전류를 전도시키지만, 다른 방향으로는 전류를 전도시키지 않도록 구성된다. 보다 구체적으로, 이방성 시트(1712)는 제1 접촉부(1714)와 제1 전극(1704) 사이에 전류를 전도시키지만, 이방성 시트(1712)의 이방성 특성으로 인해 제1 전극(1704)과 제2 전극(1706) 사이에 전기가 통하지 않는다. 유사하게, 이방성 시트(1712)는 제2 접촉부(1716)와 제2 전극(1706) 사이에 전류를 전도시키지만, 이방성 시트(1712)의 이방성 특성으로 인해 제2 전극(1706)과 제1 전극(1704) 사이에 전기가 통하지 않는다.
다른 실시예들에서, 이방성 시트(1712)는 하나 이상의 전도성 부분 및 하나 이상의 비전도성 부분을 포함할 수 있다. 전도성 부분은 제1 접촉부(1714)와 제1 전극(1704) 및 제2 접촉부(1716)와 제2 전극(1706)에 대해 위치설정될 수 있다. 이 예에서, 비전도성 부분은 제1 접촉부(1714)와 제2 접촉부(1716) 사이에 위치설정될 수 있다. 이러한 구성은 도 17d에 도시되며, 특히, 제1 전도성 부분(1712b)과 제2 전도성 부분(1712c) 사이에 위치설정된 이방성 시트(1712)의 비전도성 부분(1712a)을 도시한다. 일부 경우들에서, 비전도성 부분(1712a)은 이방성 시트(1712)로 형성될 수 있는 반면, 다른 경우들에는 비전도성 부분(1712a)이 다른 재료로 형성된다. 다른 추가의 경우들에서, 비전도성 부분(1712a)은 필요하지 않을 수도 있으며; 이방성 시트(1712)는 제1 접촉부(1714)와 제2 접촉부(1716) 사이에서 연장될 수 있다. 이러한 구성은 도 17e에 도시되어 있다.
도 17c에 도시된 바와 같은 플렉스(1710)는 가요성 회로 기판 재료를 포함하는 임의의 수의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 많은 경우에, 플렉스(1710)는 압전 컴포넌트(1700)의 측벽 위로 돌출하도록 크기설정될 수 있지만, 이는 필요하지 않을 수도 있다. 많은 경우에, 플렉스(1710)는 압전 컴포넌트(1700)를 제어 회로(도시하지 않음)에 또는 다른 압전 컴포넌트에 마스터/슬레이브 구성으로 전기적으로 결합할 수 있다.
제1 접촉부(1714) 및 제2 접촉부(1716)는 전형적으로 구리 또는 은으로 형성되지만, 이는 필요하지 않을 수도 있고 다른 금속 또는 전기 전도성 재료가 사용될 수 있다. 많은 경우에, 제1 접촉부(1714)는 제2 접촉부(1716)를 제2 전극(1706)에 연결하는 동일한 동작으로 제1 전극(1704)에 연결된다.
이방성 시트(1712)는 방향성 전도성 접착제, 방향성 전도성 테이프, 시준된 전도체 등과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 전기 전도성 재료 또는 이방성 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 다른 경우들에서, 이방성 시트(1712)는 비전도성 시트일 수 있다. 이러한 예들에서, 압전 컴포넌트(1700)는 정전용량성으로 구동될 수 있다. 다른 경우들에, 비전도성 접합 재료는 제1 접촉부(1714)와 접촉하여 제1 전극(1704), 및 유사하게, 제2 접촉부(1716)와 접촉하여 제2 전극(1706)을 유지하는 데 사용될 수 있다.
이방성 시트(1712)의 두께 및/또는 배치는 실시예마다 다를 수 있음이 인식될 수 있다; 이방성 시트(1712)의 도시된 비율이 필수적인 것은 아니다. 또한, 이방성 시트(1712)는 다른 위치에 배치될 수 있거나 압전 컴포넌트(1700)의 면을 넘어 오버플로우하도록 배치될 수 있음이 인식될 수 있다. 따라서, 도 17c에 도시된 바와 같은 이방성 시트(1712)는 플렉스 또는 다른 회로의 두 개의 대응 전기 접촉부를 갖는 두 개의 압전 컴포넌트의 전극들 사이의 전기 연결을 확립 및/또는 유지하는 전기적 및/또는 기계적 요소 또는 층(또는 요소들이나 층들의 조합)을 광범위하게 나타냄이 이해된다.
압전 컴포넌트(1700), 제1 전극(1704), 제1 접촉부(1714), 제2 전극(1706), 제2 접촉부(1716), 및 이방성 시트(1712)는 봉지재(1718) 내에 봉지될 수 있다. 이 실시예에서, 플렉스(1710)는 압전 컴포넌트(1700)에 대체로 평행하다. 이러한 실시예에서, 봉지재(1718)는 폴리머계 봉지재, 에폭시계 봉지재, 폴리-실리콘계 봉지재, 수지계 봉지재, 또는 임의의 다른 봉지재 재료 또는 재료들의 조합과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 임의의 수의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 봉지재(1718)의 단지 하나의 층이 사용된다. 봉지재(1718)는 광학적으로 투명하거나 광학적으로 불투명할 수 있다.
다른 경우들에서, 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트가 다른 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 17f는 도 17a에 도시된 것과 같은 압전 컴포넌트를 통합하는 다른 햅틱 요소의 단순화된 단면을 도시한다. 이 예에서, 압전 컴포넌트(1700)는 봉지된 컴포넌트를 플렉스에 부착하기 전에 그리고 제1 전극과 제1 접촉부 및 제2 전극과 제2 접촉부 사이의 전기 연결을 확립하기 전에 봉지될 수 있다.
특히, 압전 컴포넌트(1700)는 봉지재(1718)에 의해 봉지될 수 있다. 두 개의 전기 전도성 삽입체가 제1 전극(1704) 및 제2 전극(1706) 중 하나와 전기 접촉하여 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전기 전도성 삽입체(1720)는 제1 전극(1704)과 전기 접촉하여 위치설정될 수 있고, 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 제2 전극(1706)과 전기 접촉하여 위치설정될 수 있다.
제1 전기 전도성 삽입체(1720) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 임의의 수의 전기 전도성 재료로 형성될 수 있고 임의의 적합한 방식으로 봉지재(1718) 내에 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전기 전도성 삽입체(1720) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 봉지재(1718)의 적용 전에 각각 제1 및 제2 전극들에 전기적으로 결합될 수 있다. 다른 예에서, 압전 컴포넌트(1700)는 봉지재(1718)로 완전히 봉지될 수 있고, 그 후에 봉지재(1718)를 통한 채널들이 에칭, 라우팅, 또는 그렇지 않으면 정의될 수 있다. 제1 전기 전도성 삽입체(1720) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 이후 이들 채널 내로 삽입될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제1 전기 전도성 삽입체(1720) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 봉지재(1718)를 경화하기 전에 봉지재(1718) 내에 삽입될 수 있다.
상기 제시된 제1 전기 전도성 삽입체(1720)와 제1 전극(1704) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)와 제2 전극(1706) 사이의 전기 연결을 확립하기 위한 예시적인 기술은 단지 예시일 뿐이며; 임의의 수의 적합한 기술이 사용될 수 있음이 인식될 수 있다.
도 17c에 도시된 실시예와 유사한 이 실시예에서, 이방성 시트(1712)는 제1 전기 전도성 삽입체(1720)와 플렉스(1710)의 하부측으로부터 연장되는 제1 접촉부(1714) 사이에 위치설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 이방성 시트(1712) 및 제1 전기 전도성 삽입체(1720)는 협력하여 제1 전극(1704)과 제1 접촉부(1714) 사이에 전기 연결을 확립한다.
많은 실시예들에서, 이방성 시트(1712)는 또한 제2 전기 전도성 삽입체(1722)와 플렉스(1710)의 하부측으로부터 연장되는 제2 접촉부(1716) 사이에서 연장된다. 이러한 방식으로, 이방성 시트(1712) 및 제2 전기 전도성 삽입체(1722)는 협력하여 제2 전극(1706)과 제2 접촉부(1716) 사이에 전기 연결을 확립한다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예에서와 같이, 이방성 시트(1712)는 한 방향으로는 전류를 전도시키지만, 다른 방향으로는 전류를 전도시키지 않도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 이방성 시트(1712)는 제1 접촉부(1714)와 제1 전기 전도성 삽입체(1720) 사이에 전류를 전도시키지만, 이방성 시트(1712)의 이방성 특성으로 인해 제1 전기 전도성 삽입체(1720)와 제2 전기 전도성 삽입체(1722) 사이에 전기가 통하지 않는다. 유사하게, 이방성 시트(1712)는 제2 접촉부(1716)와 제2 전기 전도성 삽입체(1722) 사이에 전류를 전도시키지만, 이방성 시트(1712)의 이방성 특성으로 인해 제2 전기 전도성 삽입체(1722)와 제1 전기 전도성 삽입체(1720) 사이에 전기가 통하지 않는다.
이 실시예에서, 본 명세서에 설명된 다른 것들과 마찬가지로, 플렉스(1710)는 가요성 회로 기판 재료를 포함하는 임의의 수의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 많은 경우에, 플렉스(1710)는 압전 컴포넌트(1700)의 측벽 위로 돌출하도록 크기설정되어 있지만, 이는 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 플렉스는 봉지된 압전 컴포넌트(1700)보다 작을 수 있다. 많은 경우에, 플렉스(1710)는 압전 컴포넌트(1700)를 제어 회로(도시하지 않음)에 또는 다른 압전 컴포넌트에 마스터/슬레이브 구성으로 전기적으로 결합할 수 있다.
도 17c에 도시된 실시예에서와 같이, 제1 접촉부(1714) 및 제2 접촉부(1716)는 전형적으로 구리 또는 은과 같은 전기 전도성 재료로 형성되지만, 이는 필요하지 않을 수도 있고 다른 금속 또는 전기 전도성 재료가 사용될 수 있다. 많은 경우에, 제1 접촉부(1714)는 제2 접촉부(1716)를 제2 전기 전도성 삽입체(1722)에 연결하는 동일한 동작으로 제1 전기 전도성 삽입체(1720)에 연결된다.
이방성 시트(1712)는 방향성 전도성 접착제, 방향성 전도성 테이프, 시준된 전도체 등과 같은 그러나 이로 한정되지 않는 임의의 적합한 전기 전도성 재료 또는 이방성 재료들의 조합으로 형성될 수 있다. 다른 경우들에서, 이방성 시트(1712)는 비전도성 시트일 수 있다. 이러한 예들에서, 압전 컴포넌트(1700)는 정전용량성으로 구동될 수 있다. 다른 경우들에서, 비전도성 접합 재료는 제1 접촉부(1714)와 접촉하여 제1 전기 전도성 삽입체(1720), 및 유사하게, 제2 접촉부(1716)와 접촉하여 제2 전기 전도성 삽입체(1722)를 유지하는 데 사용될 수 있다.
도 17g에 도시된 바와 같은 다른 경우들에서, 압전 컴포넌트는 기판(1724)과 같은 기판에 대해 봉지되고/되거나 밀봉될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(1724)은 롤-투-롤 제조 공정에 사용되는 배킹 재료이다. 일부 경우들에서, 기판(1724)은 가요성이지만, 이는 필요하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 기판(1724)은 보강재로서 기능할 수 있다.
도 17a 내지 도 17g의 전술한 설명, 및 이들의 다양한 대안들 및 그 변형들이 일반적으로 설명의 목적으로 제시되고 본 명세서에서 고려되는 햅틱 출력 시스템의 밀봉된 햅틱 요소의 다양한 가능한 구성의 완전한 이해를 용이하게 하기 위해 제시됨이 인식될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 제시된 특정 상세사항들의 일부는 특정 기술된 실시예들 또는 그들의 등가물을 실시하는 데 필요하지 않을 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
따라서, 전술한 설명 및 하기의 설명 및 특정 실시예는 예시 및 설명의 제한된 목적을 위해 제시되는 것으로 이해된다. 이러한 설명은 총망라하고자 하거나 개시내용을 본 명세서에 인용된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 반대로, 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 특히, 압전 컴포넌트는 사용될 수 있는 임의의 수의 적합한 기술 또는 방법을 사용하여 봉지하고/하거나 밀봉될 수 있다. 압전 컴포넌트를 밀봉 또는 봉지하는 특정 예시적인 방법은 도 18 내지 도 21을 참조하여 아래에서 설명된다. "압전 부품"이라는 구절은 대향 전극을 갖는 압전 컴포넌트, 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트, 또는 압전 시트의 면으로부터 압전 시트의 측벽까지 감싸는 전극들과 같은 둘 이상의 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 컴포넌트를 포함하는 것을 의미한다.
도 18은 압전 부품을 봉지하는 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다. 방법(1800)은 제1 플렉스가 압전 부품의 제1 표면 또는 면에 결합되는 동작(1802)에서 시작한다. 이어서, 동작(1804)에서, 시일이 압전 부품의 주변부 둘레에 배치된다. 많은 경우에, 시일은 제1 플렉스의 표면 상에 배치되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 이어서, 동작(1806)에서, 제2 플렉스는 압전 부품의 제2 표면 또는 면에 결합된다. 그 결과, 압전 부품은 제1 플렉스, 제2 플렉스, 및 주변 시일에 의해 둘러싸여 보호된다.
도 19는 압전 부품을 봉지하는 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다. 방법(1900)은 제1 전극 또는 접촉부가 압전 부품의 제1 표면 또는 면에 결합되는 동작(1902)에서 시작한다. 이어서, 동작(1904)에서, 인터포저(또는 전도성 테이프)가 압전 부품의 제2 표면 또는 면에 결합된다. 이어서, 동작(1906)에서, 제2 전극 또는 접촉부가 스페이서를 통해 인터포저(또는 전도성 테이프)에 결합될 수 있다. 이어서, 동작(1908)에서, 전극, 스페이서, 및 인터포저 또는 전도성 테이프가 봉지될 수 있다. 마지막으로, 동작(1910)에서, 플렉스가 봉지된 컴포넌트에 대해 위치설정될 수 있다. 플렉스는 제1 및 제2 전극 또는 접촉부에 결합될 수 있거나, 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 접촉부를 플렉스에 연결하는 데 이방성 전도성 테이프가 사용될 수 있다. 일부 경우들에서, 플렉스가 봉지된 컴포넌트에 라미네이팅될 수 있다.
도 20은 압전 부품의 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다. 방법(2000)은 랩-어라운드 전극을 갖는 압전 부품이 봉지되는 동작(2002)에서 시작할 수 있다. 다음 동작(2004)에서, 랩-어라운드 전극과의 전기 연결이 확립될 수 있다. 많은 경우에, 랩-어라운드 전극과 봉지 재료를 통해 연장되는 전기 전도성 삽입체 사이에서 전기 연결이 이루어질 수 있다. 이어서, 동작(2006)에서, 봉지된 부품은 이방성 전도성 필름을 통해 플렉스에 결합된다.
도 21은 압전 부품의 다른 방법의 예시적인 동작을 도시하는 단순화된 흐름도이다. 방법(2100)은 접합제 또는 접합 재료가 압전 부품의 전극 위에 배치되는 동작(2102)에서 시작한다. 이어서, 동작(2104)에서, 전도성 재료가 접합제 위에 위치설정된다. 전도성 재료는 가요성 회로의 전기 접촉부일 수 있다. 이어서, 동작(2106)에서, 압전 부품 및 전도성 재료는 접합제를 경화시키기에 적합한 조건으로 배치될 수 있다. 적합한 경화 조건은 제한없이 자외선, 증가된 온도, 증가된 압력, 진동 등에 대한 노출을 포함할 수 있다.
비록 많은 실시예들이 위에 개시되었으나, 본 명세서에 기재된 방법들 및 기술들에 관하여 제시된 동작들 및 단계들은 예시로서 의도된 것이며 따라서 총망라하는 것이 아니라는 것을, 당업자는 인식할 수 있다. 당업자는 또한, 대안적인 단계 순서 또는 더 적거나 추가적인 동작들이 특정 실시예들에 대해 필요하거나 바람직할 수 있다는 것을 인식할 수 있다.
전술한 개시내용이 다양한 예시적 실시예들 및 구현예들과 관련하여 기술되었으나, 하나 이상의 개별적 실시예들에 기술된 다양한 특징들, 양태들 및 기능성은 그들이 기술된 특정 실시예에서의 적용가능성에 제한이 없으며, 오히려 이러한 실시예들이 기술되었는지 여부, 그리고 이러한 특징들이 기술된 실시예의 일부로서 제시되었는지 여부와 관계없이, 단일 또는 다양한 조합으로서 본 발명의 동일한 실시예들 중 하나 이상에 적용될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위 및 범주는 전술한 예시적인 실시예들 중 어떠한 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 대신에 본 명세서에서 제시된 청구항들에 의해 한정된다.
전술되고 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 본 개시내용은 국부화되고/되거나 봉지된 햅틱 액추에이터 또는 요소에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 논의된 실시예들은 국부화된 햅틱 출력을 생성하기 위한 전극 패턴화를 포함하는 햅틱 액추에이터들 및/또는 햅틱 출력 시스템의 봉지된 요소들에 관한 것이다. 국부화된 햅틱 액추에이터 실시예들에서, 햅틱 액추에이터는 압전 재료 및 패턴화된 전극을 포함한다. 패턴화된 전극은 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 인가할 수 있다. 이는 인가된 전압에 따라 압전 재료에서 최대 편향이 생성되는 위치로서 국부화된 햅틱 출력을 허용한다. 햅틱 출력 시스템 봉지된 요소 실시예들에서, 전자 디바이스 내에 포함될 수 있는 햅틱 출력 시스템의 하나 이상의 취약하거나 민감한 컴포넌트가 패키징되고, 밀봉되고/되거나 봉지될 수 있다.
본 개시내용에서, 개시된 방법들은 디바이스에 의해 판독가능한 명령어들의 세트들 또는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 또한, 개시된 방법들에서 단계들의 특정 순서 또는 계층은 샘플 접근법들의 예시들임이 이해된다. 다른 실시예들에서, 방법에서 단계들의 특정 순서 또는 계층은 개시된 요지 내에 남아있으면서 재배열될 수 있다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 요소들을 나타내고, 반드시 제시된 특정 순서 또는 계층으로 제한되는 것을 의미하는 것은 아니다.
전술한 설명은, 설명의 목적을 위해, 기술된 실시예들의 충분한 이해를 제공하도록 특정 명명법을 사용하였다. 그러나, 많은 특정 상세사항들은 기술된 실시예들을 실시하는 데 필수적인 것은 아니라는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기재된 특정 실시예들의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공된다. 이들은 총망라하고자 하거나 실시예들을 개시된 정확한 형태들로 제한하려고 하는 것은 아니다. 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 휴대용 전자 디바이스로서,
    커버 유리;
    상기 커버 유리에 결합된 햅틱 액추에이터 - 상기 햅틱 액추에이터는,
    제1 면 및 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는 압전 재료;
    상기 압전 재료의 상기 제1 면에 결합된 전압 전극들의 패턴; 및
    상기 압전 재료의 상기 제2 면에 결합된 상기 전압 전극들의 패턴에 대한 적어도 하나의 접지 전극
    을 포함함 -; 및
    상기 햅틱 액추에이터에 전기적으로 결합된 처리 유닛
    을 포함하고,
    상기 전압 전극들의 패턴의 전압 전극들은 개별적으로 제어 가능하고;
    상기 전압 전극들의 패턴은 다수의 상이한 위치 중 하나의 위치에서 상기 압전 재료를 변형시키기 위해 상기 압전 재료의 상이한 부분들에 전압을 공급하도록 동작 가능하며;
    상기 처리 유닛은 상기 전압 전극들의 패턴의 2개의 전압 전극에 전압을 공급함으로써 상기 2개의 전압 전극 사이의 상기 압전 재료의 위치에서 변형을 생성하도록 동작 가능한, 휴대용 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전 재료의 상기 상이한 부분들은 전압이 공급될 때 상기 커버 유리를 통해 촉각 출력들을 제공하는, 휴대용 전자 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전압 전극들은 상기 압전 재료의 양의 극성 표면의 50 퍼센트 이상을 덮는, 휴대용 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 접지 전극은 상기 제2 면의 50 퍼센트 이상을 덮는 접지 전극들의 패턴을 포함하고;
    상기 제2 면은 상기 압전 재료의 음의 극성 표면을 포함하는, 휴대용 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압전 재료는 상기 전압이 공급되는 곳에 기초하여 편향하도록 동작 가능한, 휴대용 전자 디바이스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전압 전극들 중 상이한 전압 전극을 통해 공급되는 상기 전압을 변경하는 것은 상기 압전 재료의 상기 상이한 부분들 중 어느 부분이 편향하는지를 변경하는, 휴대용 전자 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압전 재료는 물리적으로 연속적인, 휴대용 전자 디바이스.
  8. 전자 디바이스로서,
    제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖는 압전 웨이퍼;
    상기 제1 표면의 일부분을 덮고 서로 간의 갭들을 정의하는 전압 전극들 - 상기 전압 전극들은 제1 전압 전극 및 제2 전압 전극을 포함함 -;
    상기 제2 표면에 결합된 상기 전압 전극들에 대한 적어도 하나의 접지 전극; 및
    상기 전압 전극들에 전기적으로 결합된 처리 유닛
    을 포함하고, 상기 처리 유닛은,
    상기 전압 전극들에 공급되는 전압들을 변경함으로써 상기 압전 웨이퍼의 상이한 섹션들에서 편향들을 생성하고;
    상기 제1 전압 전극에 제1 전압을 공급하고 상기 제2 전압 전극에 제2 전압을 공급함으로써 상기 제1 전압 전극에 의해 덮인 상기 압전 웨이퍼의 위치에서 편향을 생성하도록 동작 가능한, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전압 전극들은 햅틱 출력 영역에 대응하는 형상을 갖는, 전자 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 편향은 제1 편향이고;
    상기 처리 유닛은 상기 전압 전극들 중 제3 전압 전극에 전압을 공급하고 상기 제3 전압 전극에 인접한 다른 전압 전극들에 전압을 공급하지 않음으로써 상기 제3 전압 전극에 의해 덮인 상기 압전 웨이퍼의 섹션에서 제2 편향을 생성하는, 전자 디바이스.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 높은, 전자 디바이스.
  12. 제8항에 있어서, 상기 처리 유닛은,
    상기 제1 전압 전극에 상기 제1 전압;
    상기 제2 전압 전극에 상기 제2 전압; 그리고
    상기 전압 전극들 중 다른 전압 전극들에 제3 전압
    을 공급함으로써, 상기 제1 전압 전극에 의해 덮인 상기 압전 웨이퍼의 상기 위치에서 상기 편향을 생성하며;
    상기 제3 전압은 상기 제2 전압보다 높고 상기 제1 전압보다 낮은, 전자 디바이스.
  13. 제8항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 트랙패드를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제8항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 키보드를 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 햅틱 액추에이터로서,
    압전 기판;
    상기 압전 기판의 제1 표면에 결합된 제1 전압 전도체;
    상기 압전 기판의 상기 제1 표면에 결합되고 상기 제1 전압 전도체로부터 분리된 제2 전압 전도체; 및
    상기 제1 표면에 대향하는 상기 압전 기판의 제2 표면에 결합된 상기 제1 전압 전도체 및 상기 제2 전압 전도체에 대한 적어도 하나의 접지 전도체
    를 포함하고,
    상기 압전 기판은 상기 제1 및 제2 전압 전도체들의 전압들에 따라 상이한 위치들에서 햅틱 출력들을 생성하고;
    상기 압전 기판은 제1 전압이 상기 제1 전압 전도체에 공급되고 제2 전압이 상기 제2 전압 전도체에 공급될 때 단일 위치에서 햅틱 출력을 생성하는, 햅틱 액추에이터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 압전 기판의 상기 제1 표면에 결합되고 상기 제1 전압 전도체로부터 분리된 제3 전압 전도체; 및
    상기 압전 기판의 상기 제1 표면에 결합되고 상기 제2 전압 전도체로부터 분리된 제4 전압 전도체
    를 추가로 포함하고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전압 전도체들 사이의 분리들에 의해 교차 패턴이 정의되는, 햅틱 액추에이터.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접지 전도체는 상기 제1 전압 전도체 및 상기 제2 전압 전도체보다 큰, 햅틱 액추에이터.
  18. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접지 전도체는,
    상기 제1 전압 전도체의 반대편에 위치설정되는 제1 접지 전도체; 및
    상기 제2 전압 전도체의 반대편에 위치설정되는 제2 접지 전도체
    를 포함하는, 햅틱 액추에이터.
  19. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 접지 전도체는 상기 제1 및 제2 전압 전도체들에 대한 공통 접지를 포함하는, 햅틱 액추에이터.
  20. 제15항에 있어서, 상기 압전 기판은 납 지르코네이트 티타네이트, 칼륨계 압전 재료 또는 칼륨-나트륨 니오베이트를 포함하는, 햅틱 액추에이터.
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