(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ検知層であって、物体が該タッチ検知層にタッチしたかどうかを検知するように、かつ、該タッチ検知層の接触場所を検知するように構成された、タッチ検知層と、
第１の電極層及び第２の電極層であって、これらの電極層のうちの一方の電極の少なくとも一部が前記タッチ検知層の少なくとも一部に接続されている、第１の電極層及び第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に接続され、ポリマーマトリックス内に配置された複数の圧電ロッドを有する複合物圧電層と、
前記物体の検知に応じて、前記第１の電極層及び前記第２の電極層に交流電圧を印加するように構成された駆動回路と、
を具備し、
前記ポリマーマトリックスは、前記複合物圧電層に所定の特性を提供するように調整されている、
入力／出力装置。
【請求項２】
前記所定の特性が、剛性特性、減衰特性、サスペンション特性、柔軟性特性、又は、振動特性を含む群から選択された触覚に関連した特性である、請求項１に記載の入力／出力装置。
【請求項３】
画像を視覚的に表示するように構成されたディスプレイ層を更に具備する、請求項１に記載の入力／出力装置。
【請求項４】
仮想現実ディスプレイ装置を更に具備する、請求項１に記載の入力／出力装置。
【請求項５】
前記複数の圧電ロッドが前記複合物圧電層の幅全体に広がっており、各圧電ロッドが前記第１の電極層及び前記第２の電極層に接触するようになっている、請求項１に記載の入力／出力装置。
【請求項６】
前記複数の圧電ロッドは、前記交流電圧により励起されたときに、長手方向に膨張及び収縮する、請求項１に記載の入力／出力装置。
【請求項７】
前記複数の圧電ロッドが膨張及び伸縮することによって、前記タッチ検知層は、ディスプレイ層の面又は接線に垂直な方向に移動させられる、請求項６に記載の入力／出力装置。
【請求項８】
前記複数の圧電ロッドが膨張及び伸縮することによって、前記複数の圧電ロッドが配置されているポリマーマトリックスの振動を生じさせる、請求項６に記載の入力／出力装置。
【請求項９】
タッチ検知層であって、物体が該タッチ検知層にタッチしたかどうかを検知するように、かつ、該タッチ検知層の接触場所を検知するように構成された、タッチ検知層と、
画像を表示するように構成されたディスプレイ層と、
第１の電極層及び第２の電極層であって、これらの電極層のうちの一方の電極の少なくとも一部が前記タッチ検知層の少なくとも一部に接続されている、第１の電極層及び第２の電極層と、
前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に接続されると共にポリマーマトリックス内に配置された複数の圧電ロッドを有する複合物圧電層、を備える触覚テープであって、前記タッチ検知層及び前記ディスプレイ層に取り付けられて、該タッチ検知層及び該ディスプレイ層間のシールを提供する触覚テープと、
触覚効果を発生させるために、前記物体の検知に応じて、前記第１の電極層及び前記第２の電極層に交流電圧を印加するように構成された駆動回路と、
を具備する入力／出力装置。
【請求項１０】
前記ディスプレイ層が、仮想現実ディスプレイ装置を更に具備する、請求項９に記載の入力／出力装置。
【請求項１１】
前記複数の圧電ロッドが前記複合物圧電層の幅全体に広がっており、各圧電ロッドが前記第１の電極層及び前記第２の電極層に接触するようになっている、請求項９に記載の入力／出力装置。
【請求項１２】
前記複数の圧電ロッドは、前記交流電圧により励起されたときに、長手方向に膨張及び収縮する、請求項９に記載の入力／出力装置。
【請求項１３】
前記複数の圧電ロッドが膨張及び伸縮することによって、前記タッチ検知層は、前記ディスプレイ層の面又は接線に垂直な方向に移動させられる、請求項１２に記載の入力／出力装置。
【請求項１４】
前記複数の圧電ロッドが膨張及び伸縮することによって、前記複数の圧電ロッドが配置されているポリマーマトリックスの振動を生じさせる、請求項１２に記載の入力／出力装置。                                                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の様々な実施形態は、一般的に、人とコンピュータとの間のインタフェイスに触覚フィードバックを提供することに関し、より特定的には、複合物圧電アクチュエータを用いた触覚フィードバック構造に関連する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置の製造業者は、ユーザに対する豊かなインタフェイスを製造しようと努力している。従来の電子装置は、視覚的な及び／又は音声的なフィードバックを提供して、ユーザに情報を伝えることが多い。幾つかのケースでは、（能動型かつ抵抗性の力のフィードバックといったような）運動感覚性のフィードバック、及び／又は、（振動、テクスチャ及び熱といったような）触覚フィードバックもまた、ユーザの体験を高めるためにユーザに提供される。一般的にいえば、運動感覚性のフィードバックと触覚フィードバックとがまとめて「触覚フィードバック」又は「触覚効果」として知られている。触覚フィードバックは、特定のイベントをユーザに警告するための合図を提供するのに、又は、現実的なフィードバック感覚を提供してより素晴らしい感覚的な体験を生成するための合図を提供するのに、有用である。触覚フィードバックは、一般的な電子装置とともに、また、シミュレートされた若しくは仮想的な環境のために用いられる装置とともに、用いられる。
【０００３】
触覚効果を発生させるために、幾つかのタイプの触覚アクチュエータが利用されうる。既知の触覚アクチュエータには、例えば、偏心回転質量体（ＥＲＭ）及びリニア振動アクチュエータ（ＬＲＡ）といったような電磁アクチュエータ、並びに、圧電材料、電場応答性ポリマー又は形状記憶合金等といったような「スマート材料」が含まれる。これらのアクチュエータとこれらのアクチュエータが相互作用する装置とは、共振周波数を有しており、この共振周波数は、本来備わったものであるか、又は、動的に決定されうる。触覚効果を効果的かつ効率的に発生させるために、駆動信号がこれらのアクチュエータに付与される。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、システム、電子装置、及び、ユーザに触覚フィードバックを提供するための入力／出力装置の様々な実施形態を記載する。幾つかの実施形態では、人とコンピュータとの間のインタフェイスは、ディスプレイ装置とタッチ検知装置とを含む。ディスプレイ装置は、ユーザに画像を視覚的に表示するように構成され、タッチ検知装置は、ユーザとの接触を検知するように構成されている。また、人とコンピュータとの間のインタフェイスは、ディスプレイ装置とタッチ検知装置との間に配置された複合物圧電層を含む。複合物圧電層は、ユーザに触覚フィードバックを提供するように構成されている。
【０００５】
本開示に記載された様々な実施形態は、様々な特徴及び利点を含みうるものであるが、これらの特徴及び利点は、本開示において必ずしも明示的に記載されているとは限られないが、以下の詳細な説明及び添付図面を検討した当業者には自明なものであろう。これらの特徴及び利点は、本開示内に含まれるものとして意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以下の図面における構成要素は、本開示の一般的な原理を強調するために示されたものであって、必ずしも正確な縮尺により描かれている訳ではない。対応する構成要素を指定する参照符号が、一貫性及び明確性のために、全図面を通して必要に応じて繰り返し用いられている。
【０００７】
【図１】図１は、本発明の様々な実施形態に係る電子装置の全体の概略を示すブロック図である。
【０００８】
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の様々な実施形態に係る人とコンピュータとの間のインタフェイスの分解状態を示す図である。
【０００９】
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の様々な実施形態に係る人とコンピュータとのインタフェイスの組立状態を示す図である。
【００１０】
【図３】図３は、タッチ検知表面装置の一実施形態を示し、また、本発明の様々な実施形態に係るタッチ表面装置の積層構造の側面を示す図である。
【００１１】
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態に係る複合物圧電構造の部分の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示は、触覚フィードバックアクチュエータであって、ユーザインタフェイス、人とコンピュータとの間のインタフェイス、又は、このアクチュエータを搭載した若しくは内蔵したユーザ装置の他の部分を介して、ユーザに触覚効果を与える触覚フィードバックアクチュエータの様々な実施形態を記載する。特に、本明細書において記載される触覚フィードバックアクチュエータの様々な実施形態は、ユーザ装置のタッチ検知面に触覚効果を適用するように構成することが可能なものである。幾つかの実施形態では、タッチ検知面は、視覚的出力メカニズム及びタッチ検知入力メカニズムの両方を含むことが可能なディスプレイ装置の部分とすることができるものである。よって、触覚フィードバックは、ユーザの豊かな感覚的な経験を提供するために、電子携帯型装置といったようなユーザ装置において適用することが可能なものである。
【００１３】
過去には、振動触覚フィードバックをタッチスクリーンといったようなタッチ検知装置に与えるために、様々な触覚動作技術が用いられてきた。既知の触覚フィードバック装置は、リニア振動アクチュエータ（ＬＲＡ）装置及び偏心回転質量体（ＥＲＭ）装置といったような電気アクチュエータを用いる。しかしながら、これらのアクチュエータは、一般的に、スケーラブル（scalable）なものではないし、また、触覚アプリケーションにおいて必ずしも常に十分に動作するというものではない。これらの装置は、非常に嵩張るものであることが多く、また、特定のスペース制限を満足することが困難なものでありうる。また、これらのタイプの装置は、通常、大量の電力を消費する。
【００１４】
タッチ検知装置における別の従来の触覚フィードバック技術は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）装置である。しかしながら、この技術の１つの欠点は、ＥＡＰをベースにしたアクチュエータは、触覚アプリケーションに好適な効果を提供するためには、通常、何千Ｖという電気を必要とする。
【００１５】
触覚フィードバック構造の開発は、より小さくよりコンパクトな装置に向けられてきた。よって、タッチ検知装置に触覚フィードバックを提供するための別の路線の技術は、モノリシック圧電セラミックスである。モノリシック圧電セラミックスと称されるこれらのセラミックスから形成されたアクチュエータは、そのスケーラビリティ（scalability）
及び高速なダイナミクス（dynamics）により、触覚フィードバックのための満足のいく解決策を与えるものである。しかしながら、このようなアクチュエータを消費者製品に機械的に組み込む及び搭載することが厄介なものであることが多い。また、モノリシック圧電セラミックスは、通常、非常に壊れ易くもろいものであり、また、そのセラミックスを取り入れた電子装置を落とした場合、又は、その電子装置が他の類似した力若しくは応力を受けた場合に、壊れうる。時々、モノリシック圧電セラミックスを商品化製品に組み込むことが困難でありうる。
【００１６】
モノリシック圧電アクチュエータを用いることとは対照的に、本開示は、触覚フィードバックを提供するために「複合物圧電アクチュエータ」を使用することを記載する。触覚フィードバック装置の特定の特性を達成するために、複合物圧電材料が用いられうる。例えば、機械的な強度、剛性、減衰係数、靭性、可撓性、長さ係数に対する変位、消費電力、動作力等が、特定のアプリケーションのための特定の電気機械的な目標を満たすために最適化されうる。また、複合物圧電材料の可撓性特性によって、触覚フィードバックアクチュエータは、タッチスクリーンのための粘弾性サスペンションとして機能することができ、触覚フィードバックアクチュエータの上に配置することが可能なものである。この粘弾性特性を調整することによって、タッチスクリーン構造の共振周波数を調整することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、複合物圧電アクチュエータは、通常のタイプに類似した形状要素（form factor）を有する「触覚タイプ」として形成することが可能なものである。し
かしながら、通常のタイプとは対照的に、触覚タイプは、そのタイプにタッチするユーザに触覚フィードバックを提供するために任意の好適な手法によりシミュレートすることが可能なものである。また、複合物圧電アクチュエータが触覚タイプの形状で形成されるときには、このタイプはまた２つの部品の間におけるシール材として機能することができる。例えば、タッチスクリーンを有する触覚タイプを用いる場合には、この触覚タイプは、タッチ面の層とその下に位置する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）といったようなディスプレイ装置との間におけるシール材として機能する。
【００１８】
本明細書において記載される多くの例はタッチスクリーン装置に関連するが、本開示は、また、タッチ検知構造をもたらす他のタイプの人とコンピュータとの間のインタフェイスをも包含する、ということを理解されたい。また、他の特徴及び利点は、本開示の一般的な原理を読んで理解すれば当業者には自明である。これらの他の特徴及び利点は、本開示に含まれるものとして意図されたものでもある。
【００１９】
図１は、一実施形態に係る電子装置１０のブロック図である。より具体的には、電子装置１０は、処理装置１２と、メモリ装置１４と、入力／出力装置１６と、を含み、これらの装置はバス１８を介して相互接続されている。また、入力／出力装置１６は、タッチスクリーン装置２０又は他の人とコンピュータとの間のインタフェイス装置を含む。
【００２０】
タッチスクリーン装置２０は、任意の好適な人とコンピュータとの間のインタフェイス又はタッチ／接触面アセンブリとして構成することができるものである。タッチスクリーン装置２０は、任意のタッチスクリーン、タッチパッド、タッチ検知構造、コンピュータのモニター、ラップトップのディスプレイ装置、ワークブックのディスプレイ装置、キヨスクのスクリーン、ポータブル電子装置のスクリーン、又は、他の好適なタッチ検知装置であってもよい。タッチスクリーン装置２０は、スタイラスや指等といったようなユーザにより制御される装置との物理的な相互作用のために構成されるものとすることができる。幾つかの実施形態では、タッチスクリーン装置２０は、少なくとも１つの出力装置と、少なくとも１つの入力装置とを含むことができる。例えば、タッチスクリーン装置２０は、１つの視覚的ディスプレイと、このディスプレイに重ねられユーザの指からの入力を受け取るタッチ検知スクリーンと、を含んでもよい。
【００２１】
様々な実施形態において、タッチスクリーン装置２０は、電子装置１０の少なくとも一部に触覚フィードバックを与え、この触覚フィードバックは、電子装置１０に接触するユーザに伝えられるものとすることができる。特に、タッチスクリーン装置２０は、ユーザ
がタッチスクリーンに接触しているときに、このタッチスクリーン自体に触覚フィードバックを与えて触覚効果を与えることができる。触覚効果は、ユーザの体験を向上させるために用いることができるものであり、また、特に、タッチスクリーン装置２０により検出されるべきタッチスクリーンにユーザが十分に接触したという確認をユーザに提供することができる。
【００２２】
電子装置１０は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、電子ワークブック、電子携帯型装置（例えば、移動電話、ゲーム装置、携帯用情報端末（ＰＤＡ）、携帯型電子メール装置、携帯型インターネットアクセス装置、計算機等）、キヨスク（例えば、自動預入支払機、ティッキング購入機等）、プリンタ、店頭の装置、ゲームコントローラ、又は、他の電子装置といったような、任意の装置であってもよい。
【００２３】
処理装置１２は、電子装置１０の動作及び機能を管理又は制御するための、汎用の若しくは特定用途向けのプロセッサ又はマイクロコントローラであってもよい。例えば、処理装置１２は、入力／出力装置１６のドライバに対する出力信号を制御して触覚効果を提供するために、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）として特別にデザインされたものであってもよい。処理装置１２は、予め定められた要素に基づいて、どのような触覚効果を再生すべきであるのか、複数の触覚効果の再生順序、及び、触覚効果の大きさ、周波数、持続時間及び／又は他のパラメータ、を決定するように構成されるものとすることができる。処理装置１２はまた、特定の触覚効果を提供するための触覚アクチュエータを駆動するのに使用可能なストリーミングモニターコマンドを提供するように構成されるものとすることができる。幾つかの実施形態では、処理装置１２は、実際には、各々が電子装置１０内において特定の機能を実行するように構成された複数のプロセッサを含むことができる。
【００２４】
メモリ装置１４は、１又はそれ以上の内部に固定された記憶ユニット、取り外し可能な記憶ユニット、及び／又は、遠隔的にアクセス可能な記憶ユニットを含むことができる。これらの様々な記憶ユニットは、揮発性メモリと不揮発性メモリとの任意の組み合わせを含むことができる。これらの記憶ユニットは、データと、命令と、ソフトウェアのコード等との任意の組み合わせを記憶するように構成されるものとすることができる。特に、これらの記憶装置は、入力／出力装置１６の触覚動作装置をどのように駆動すべきかについての触覚効果プロファイル若しくは命令、又は、触覚効果を発生させるための他の情報を含むことができる。
【００２５】
タッチスクリーン装置２０に加えて、入力／出力装置１６もまた、特定の入力メカニズム及び出力メカニズムを含むことができる。例えば、この入力メカニズムは、キーボード、キーパッド、（例えばコンピュータのマウスのような）カーソル制御装置、又は、他のデータ入力装置といったような装置を含むものとすることができる。出力メカニズムは、コンピュータのモニタ、仮想現実ディスプレイ装置、音声出力装置、プリンタ、又は、他の周辺装置を含むことができる。入力／出力装置１６は、多くの例のタッチスクリーン装置のように、ユーザからの入力を受け取るだけでなくそのユーザにフィードバックを提供するようにもデザインされたメカニズムを含むことができる。タッチスクリーン装置２０及び他の入力／出力装置１６は、ボタン、キーパッド、カーソル制御装置、タッチスクリーン部品、スタイラスを検知する部品、又は、他のデータ入力部品、の任意の好適な組み合わせ及び構成を含むことができる。タッチスクリーン装置２０はまた、コンピュータのモニタ、ディスプレイのスクリーン、タッチスクリーンディスプレイ、触覚アクチュエータ、触覚効果装置、又は、ユーザに出力を提供するための他の通知装置、の任意の好適な組み合わせを含むことができる。
【００２６】
図２Ａは、人とコンピュータとの間のインタフェイス２２の一実施形態の分解状態を示す図である。図２Ｂは、図２Ａの人とコンピュータとの間のインタフェイス２２の一実施
形態の組立状態を示す図である。この実施形態における人とコンピュータとの間のインタフェイス２２は、ディスプレイ２４と、複合物圧電アセンブリ２６と、タッチ検知装置２８と、を含む。幾つかの実施形態では、ディスプレイ２４はＬＣＤである。タッチを検知する機能に加えて、タッチ検知装置２８はまた、環境的な効果から他の層を保護するための保護層を含むことができる。人とコンピュータとの間のインタフェイス２２の様々な部品が平らな層として示されているが、複合物圧電アセンブリ２６及びタッチ検知装置２８は、可撓性を有する層として構成されることができ、また、ディスプレイ２４の任意の形状に従うことが可能なものである。
【００２７】
幾つかの実施形態では、複合物圧電アセンブリ２６は、接着テープに類似した形状要素を有することができる。また、複合物圧電アセンブリ２６は、接着テープの一方の面又は両面に付与された接着材を含むことができ、これにより、この例では、複合物圧電アセンブリ２６がディスプレイ２４及びタッチ検知装置２８といったような隣接する物体の表面に接着することを可能にしている。この接着材は、複合物圧電アセンブリ２６がねじ又は他の固定メカニズムを必要とすることなく別の物体の表面に結合することを可能にすることもできる。より特定的には、接着テープとして構成されたときには、複合物圧電アセンブリ２６は、ユーザに触覚フィードバックを提供することが可能な触覚テープである。したがって、複合物圧電アセンブリ２６は、非常に薄いが、ユーザにより検知可能な触覚効果を依然として提供することができる。
【００２８】
複合物圧電アセンブリ２６は、１つの複合物圧電層の両面に配置された少なくとも２つの電極層を含むことができる。複合物圧電層は、例えば、フロリダ州サラトガに拠点を置いたスマートマテリアルコーポレイションにより製造及び供給されたものである。電圧が上記両面の電極層に印加され、複合物圧電層が励起されたときには、複合物圧電層は、その形状をその層の平面に鉛直な方向において変形することにより応答する。より特定的には、複合物圧電層は、膨張及び収縮することにより、主にその厚み及びその長さに関して変化し、幅は実質的に同一のままである。この結果、ディスプレイ２４は、実質的に固定された位置に維持され、複合物圧電アセンブリ２６は、励起されて内側及び外側に動作して（in an in-and-out motion）タッチ検知装置２８を移動させる。
【００２９】
また、複合物圧電アセンブリ２６は、ディスプレイ２４の外側を囲むフレームとして、図２Ａに示すように形成されるものとすることができる。特に、複合物圧電アセンブリ２６は、４つの幅の狭い長さの材料により形成されて矩形状を成すものとすることができ、又は、中心に矩形状の切り抜きを有する矩形状の平らな部分を含むものとすることができる。この構成では、複合物圧電アセンブリ２６は、タッチ検知装置２８とともにシールを形成して、環境からディスプレイ２４を保護している。複合物圧電アセンブリ２６は、ディスプレイ装置２４の周囲を完全に囲むように形成されるものとすることができる。しかしながら、他の実施形態では、複合物圧電アセンブリ２６は、ディスプレイ装置２４の周囲を部分的にのみ囲むように構成されうる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、複合物圧電アセンブリ２６は、タッチ検知装置２８から離れたディスプレイ２４の他方の面に配置され、ディスプレイ装置全体に触覚フィードバックを提供してもよい。複合物圧電アセンブリ２６は、その真ん中における切り抜きを除いて、その構造全体において一様なものとすることができる。この構造は、ディスプレイ２４のすべての部分に均等に触覚効果を伝えることを助けることができる。また、ディスプレイ２４の背後に複合物圧電アセンブリ２６を配置することによって、複合物圧電アセンブリは、ディスプレイ２４に対するユーザの視野のいずれの部分も阻害しない。また、タッチ検知装置２８がディスプレイ２４を保護するように用いることができるものであるので、複合物圧電アセンブリ２６は、上述したようなシール材として機能する必要はない。したがって、複合物圧電アセンブリ２６は、シール特性を提供するという機能性に対する特定の関心を有することなく、任意の所望された形状要素により形成されうる。
【００３１】
図３は、タッチ面装置３０の一実施形態を示す図である。幾つかの実施形態では、タッチ面装置３０の構造は、図２Ａ及び図２Ｂに関連して説明した人とコンピュータとの間のインタフェイスに類似した部品及び機能性を含むことができる。図３に示すように、タッチ面装置３０は、ブロック形式により示されたアクチュエータ駆動回路３２と、断面図により示された一実施形態に係る積層構造３４と、を含む。この実施形態における積層構造３４は、タッチ検知層３６と、第１の電極層３８と、複合物圧電層４０と、第２の電極層４２と、ディスプレイ層４４（例えばＬＣＤ層）と、を含む。幾つかの実施形態では、層３８、４０、４２は、図２に示した複合物圧電アセンブリ２６といったような複合物圧電アセンブリを構成することができる。幾つかの実施形態では、積層構造３４は、タッチ検知層３６の上面に配置されたさらなる保護層を含んで、その下に位置する層を環境から及びユーザのタッチから保護するようにしてもよい。各層の厚みは、必ずしも正確な縮尺により描かれている訳ではなく、各層の寸法を他の層に対して必ずしも相対的に表現している訳ではない。また、他の層、及び／又は、他の層構成を用いてもよい。
【００３２】
電極層３８、４２は、複合物圧電層４０及び／又はタッチ検知層３６と実質的に同一の可撓性を有するようにデザインされて、積層構造３４がディスプレイ層４４の表面形状に適当に従うようにすることができる。電極層３８、４２は、複合物圧電層４０の両側の上に形成されるものとすることができ、また、アクチュエータ駆動回路３２に接続されるものとすることができ、この回路３２は、処理装置１２（図１）又は別のプロセッサにより制御されるものとすることができる。アクチュエータ駆動回路３２は、複合物圧電層４０を励起して膨張又は収縮させ、これにより、ユーザにより検知可能な触覚効果を発生させる。電極層３８、４２は、アクチュエータ駆動回路３２からの信号が複合物圧電層４０全体に伝わるようにするための、電気的に導電性の層である。幾つかの実施形態では、電極層３８、４２は、複合物圧電層４０全体に信号を均等に伝える。また、積層構造３４は、電極層３８、４２が圧電ロッド、又は、複合物圧電層４０全体に横方向に（widthwise）
広がる他の圧電構造と電気的に繋がるように、デザインされている。
【００３３】
図４は、複合物圧電構造４６の一実施形態の部分を示す図である。この実施形態では、複合物圧電構造４６は、ポリマーマトリックス５０に埋め込まれた圧電ロッド４８のアレイを含む。この構成によれば、圧電ロッド４８を励起することにより、圧電ロッド４８は長さ方向に膨張又は収縮する。
【００３４】
一般的に、複合物圧電材料は、マトリックス状のポリマー内に特定のパターンで埋め込まれた圧電ロッド４８といったような、圧電セラミックファイバーを含む。このような構成によれば、特定の触覚効果に対して所望された機械的及び電気的な特性を達成することができる。この構成の１つの実現態様は、「１対３複合物圧電（1-3 composite piezo）」構成であって、図４に示された構成である。具体的には、複数の圧電ファイバー又は圧電ロッドが、３次元ｘｙｚポリマーマトリックス内においてｙ軸に沿って１次元に配置されている。これらの成分のうちの各々のみによっては通常は実現不可能な性質が、これらの材料を様々な接続パターンの環境内においてマイクロレベル又はマクロレベルで取り付けることによって、達成可能である。
【００３５】
圧電ロッド４８及びポリマー５０の様々な構成によれば、触覚フィードバックアクチュエータとして用いられたときに利点を提供することができる。例えば、幾つかの構成は、非常に頑丈であり、硬い面の上に落とされたときの力といったような様々な力又は応力を受ける携帯型装置内において十分に動作することができる。また、幾つかの構成は、その構造を可撓性を有するものとして、その構造を実際上任意の形状とされた面に適用することが可能である。幾つかの構成は、接着テープの形状要素に類似した厚みまで、非常に薄いものとすることができる。したがって、その構造は、非常に小さいサイズでも動作可能である。
【００３６】
複合物圧電構造が触覚テープとして形成されるような実施形態においては、その構造はまたシール材として利用することが可能なものである。触覚テープはまた任意の所望された寸法にまでスケーラブル（scalable）なものである。また、触覚テープは、任意の好適な接着剤を用いて固定可能であって、ねじといったような他の固定部品よりも簡単なものとすることができる。また、複合物圧電構造４６は、少量の電力を消費しながら、効率的に動作することができる。
【００３７】
複合物圧電構造４６は、ＬＣＤといったようなディスプレイと電子装置のタッチ検知層との間におけるアクチュエータとして組み込まれるものとすることができる。この構造の両端に電圧が印加されると、圧電ロッド４８は、その長手方向の軸に沿って変形し、これにより、タッチ検知層をその平面又は接線に垂直な方向に移動させる。よって、圧電ロッド４８は、上下方向に変形して、ポリマーマトリックス５０全体の振動を生じさせる。複合物圧電構造４６を様々な入力電圧プロファイルを用いて励起することにより、複合物圧電構造４６の表面の平面又は接線に垂直な方向における様々な触覚効果がこのようにして提供される。幾つかの実施形態では、複合物圧電構造４６は、ロッド４８の変形方向がタッチ面の横方向の移動を生成するように横方向となるように、構成することが可能なものである。
【００３８】
また、ポリマーマトリックス５０の粘弾性特性は、その構造が所望された自然な減衰周波数を用いてサスペンションメカニズムとして機能することができるように、調整可能なものである。この粘弾性特性はまた、タッチ検知層に伝えられた振動を電子装置の残りの部分から隔離して、良好に制御された触覚効果を生じさせることができる。ポリマーマトリックス５０は、特定の剛性特性、減衰特性、サスペンション特性、柔軟性特性、振動特性、又は、他の触覚に関連した特性を提供するように、具体的にデザインすることが可能なものである。
【００３９】
本明細書において記載された様々な実施形態は、多数の可能性のある実装及び例を表現するものであって、本開示を任意の特定の実施形態に必ずしも限定するように意図したものではない。実際には、当業者に理解されるように、様々な変形がこれらの実施形態になされうるものである。このような変形は、本開示の思想及び範囲内に含まれ、添付した特許請求の範囲により保護されるものとして意図されたものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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