(57)【要約】【課題】抵抗フィードバックを提供する方法及び装置を提供すること。【解決手段】フレキシブルユーザーインターフェース装置が、フレキシブル本体部と、フレックスセンサと、制御ユニットとを備える。フレックスセンサは、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、外部屈曲力に抵抗するようにフレキシブル本体部に剛性を増加させることとを行うように構成されている。剛性は、空気嚢、マイクロファイバー複合体材料等の作動可能材料の層、静電接着、電磁引力、マイクロウェッジを介して、又は他の或る方法で増加される。【選択図】図１Ａ
2019220180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル本体部と、
前記フレキシブル本体部内に配置され、又は前記フレキシブル本体部に取り付けられ、前記フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されたフレックスセンサと、
前記フレックスセンサと通信する制御ユニットとを備え、
その制御ユニットは、前記フレックスセンサからの測定信号に基づいて、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出し、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、前記外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断し、前記抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、前記外部屈曲力に抵抗するように前記フレキシブル本体部に剛性を増加させるような、フレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２】
フレキシブル本体部と、
前記フレキシブル本体部内に配置され、又は前記フレキシブル本体部に取り付けられて、前記フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されたフレックスセンサと、
フレキシブル膜を有する嚢であって、前記フレキシブル本体部内に配置され又は前記フレキシブル本体部の表面に取り付けられ、空気容量を保持するように構成されるとともに、前記嚢内に配置された少なくとも２つの材料層の積層体を備え、空気が前記嚢からポンプ排出されると柔軟性を減少させ、空気が前記嚢の内部に戻されると柔軟性を増加させる、嚢と、
前記嚢に取り付けられ、起動されると、空気を前記嚢内にポンプ吸引し又は前記嚢からポンプ排出するように構成された空気ポンプと、
前記フレックスセンサ及び前記空気ポンプと通信する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記フレックスセンサからの測定信号に基づいて、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出し、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、前記外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断し、前記抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、前記空気ポンプを起動して前記嚢から空気をポンプ排出することによって、前記嚢内の前記材料層の剛性を増加させるような、フレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項３】
前記フレキシブル本体部内に配置されたフレキシブル表示層を更に備え、前記フレキシブル表示層は、有機発光装置（ＯＬＥＤ）表示層であり、前記フレキシブル本体部は、フレキシブル基板又はフレキシブルシェルから形成されている、請求項２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項４】
前記積層体の各層は、互いに絡合された複数の繊維を有する織布層である、請求項２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項５】
前記積層体の各層は織物層である、請求項４に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項６】
前記積層体は、少なくとも１５層の織布層を含む、請求項４に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項７】
前記制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成するとの前記判断に応答して、前記空気ポンプに、前記嚢内の空気圧を１０水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）以下の値に減少させるように構成されている、請求項２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記空気ポンプに、前記嚢内の空気圧を５水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）以下の値に減少させて、前記嚢内の前記層の積層体を実質的に曲げることができないものにするように構成されている、請求項７に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項９】
前記制御ユニットは、前記フレキシブル本体部が受けている前記外部屈曲力の大きさを求めるように構成され、前記空気ポンプに、前記嚢内の空気圧を前記外部屈曲力の前記大きさに基づくレベルに減少させるように構成されている、請求項７に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１０】
前記フレックスセンサは歪ゲージであり、前記制御ユニットは、前記歪ゲージによる前記測定信号に基づいて、前記空気ポンプが起動される時間の量を制御するように構成されている、請求項２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１１】
フレキシブル本体部と、
作動可能材料の層と前記作動可能材料の前記層の反対に位置する端部に配置された２つの電極とを有するアクチュエータであって、電圧差が前記２つの電極を介して前記作動可能材料の前記反対に位置する端部の間に生成されると、前記作動可能材料は、前記作動可能材料の前記層に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成され、前記作動可能材料の前記層の第１の表面は、前記フレキシブル本体部に接合されている、アクチュエータと、
制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記フレキシブル本体部が外部屈曲力である第１の屈曲力を受けていることを検出し、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、前記外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断し、前記抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、前記作動可能材料の前記層が前記第１の屈曲力に抵抗する第２の屈曲力を作用させる前記電圧差を、前記２つの電極を介して前記作動可能材料の前記反対に位置する端部の間に生成することによって、前記アクチュエータを起動するようなフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１２】
前記フレキシブル本体部内に配置されたフレキシブル表示層を更に備え、前記フレキシブル表示層は、有機発光装置（ＯＬＥＤ）表示層であり、前記フレキシブル本体部は、フレキシブル基板又はフレキシブルシェルから形成されている、請求項１１に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１３】
前記フレキシブル本体部は、前記フレキシブル基板から形成され、前記フレキシブル基板は、折り目を有し、前記アクチュエータは、前記折り目と前記フレキシブル基板のエッジ又はコーナーとの間に配置されている、請求項１２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１４】
前記アクチュエータは前記折り目と重なっていない、請求項１３に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１５】
前記作動可能材料の前記層は、前記電圧差が前記作動可能材料の反対に位置する端部間に生成されると、前記層の長さ又は幅に沿って前記伸張力を作用させるように構成された圧電材料層であり、前記作動可能材料の前記層の前記第１の表面と前記フレキシブル基板との間の前記接合は、前記作動可能材料の前記層の前記第１の表面における前記作動可能材料の前記層の伸張を防止するか、又は、前記作動可能材料の前記層の前記第１の表面において前記作動可能材料の前記層を前記作動可能材料の前記層の第２の対向表面よりも小さな規模だけ伸張させ、前記接合は、前記作動可能材料によって生成される前記伸張力を、前記フレキシブル基板において前記外部屈曲力に抵抗する曲げ力に変換するようになっている、請求項１４に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１６】
前記圧電材料層は、ポリマー材料内に組み込まれた複数の圧電ファイバーを含むマクロファイバー複合体材料の層であり、
前記制御ユニットは、前記アクチュエータが起動される前に、前記マクロファイバー複合体材料によって生成された測定信号を検出するように構成され、前記測定信号は、前記マクロファイバー複合体材料が屈曲されたことに応答して前記マクロファイバー複合体材料によって生成され、前記制御ユニットは、前記マクロファイバー複合体材料によって生成された前記測定信号に基づいて前記外部屈曲力を検出するように構成されている、請求項１５に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１７】
前記制御ユニットは、前記抵抗フィードバックを生成するとの前記判断に応答して、前記作動可能材料の前記反対に位置する端部の間の前記電圧差を、前記外部屈曲力の大きさに基づく大きさにするように構成されている、請求項１３に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１８】
前記アクチュエータから分離し、前記フレキシブル本体部内に配置され又は前記フレキシブル本体部に取り付けられ、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されたフレックスセンサを更に備え、前記制御ユニットは、前記フレックスセンサからの測定信号に基づいて前記外部屈曲力を検出するように構成されている、請求項１１に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項１９】
フレキシブル本体部と、
前記フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体であって、前記積層体は、前記第１層内に配置され又は前記第１層に接合された少なくとも１つの電極を備え、前記少なくとも１つの電極は、前記第１層と前記第２層との間に静電接着を生成して、前記第１層が前記第２層に対してスライドすることと、前記第２層が前記第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている、積層体と、
前記フレキシブル本体部内に配置され又は前記フレキシブル本体部に取り付けられ、前記フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されたフレックスセンサと、
前記フレックスセンサと通信する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記フレックスセンサからの測定信号に基づいて、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出し、前記フレキシブル本体部が前記外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、前記外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断し、前記抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、前記少なくとも１つの電極に電気信号を印加して、前記第１層と前記第２層との間に静電接着を生成し、それによって、前記第１層が前記第２層に対してスライドすることと、前記第２層が前記第１層に対してスライドすることとを防止するようになっていて、
前記第１層及び前記第２層は、電気信号が前記少なくとも１つの電極に提供されておらず、前記フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができる、フレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの電極は複数の電極を含み、前記積層体の前記第１層は電気絶縁材料を含み、前記複数の電極は、前記第１層の前記電気絶縁材料内に組み込まれ又は前記第１層の前記電気絶縁材料に接合されている、請求項１９に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２１】
前記第２層は、本質的に電気絶縁材料からなる、請求項２０に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２２】
前記第２層は、本質的に前記複数の電極とは別個の追加の電極からなる、請求項２０に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２３】
前記第１層及び前記第２層は、第１層の対を形成し、前記積層体は、少なくとも追加の４対の層を含み、前記４対のそれぞれは、前記第１層の対と同じ構造を有する、請求項１９に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの電極は、前記第１層と前記第２層との間に少なくとも１．５ニュートンの接着力を生成するように構成されている、請求項１９に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗フィードバックを提供する方法及び装置に関し、ゲーミング、民生用電子機器、娯楽、及び他の状況において用途を有する。
【背景技術】
【０００２】
仮想環境を表示又は制御する電子装置等のユーザーインターフェース装置がより広く普及するにつれて、人がこれらの環境とインタラクトするインターフェースの質がますます重要になってきている。触覚フィードバック、より一般的には触覚効果は、ユーザーにキューを提供すること、特定のイベントのアラートを提供すること、又はリアル感のあるフィードバックを提供して仮想環境内へのより大きな感覚没頭を生み出すことによってインターフェースの質を改善することができる。触覚効果の例には、ゲームコントローラーにおける運動触覚効果又はモバイルフォンにおける振動触知性効果がある。
【発明の概要】
【０００３】
以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。
【０００４】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、フレックスセンサと、嚢と、空気ポンプと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され、又はフレキシブル本体部に取り付けられて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。嚢は、フレキシブル膜を有し、その嚢は、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部の表面に取り付けられ、その嚢は、空気容量を保持するように構成されるとともに、その嚢内に配置された少なくとも２つの材料層の積層体を備え、その嚢は、空気がその嚢からポンプ排出されると柔軟性を減少させ、空気がその嚢の内部に戻されると柔軟性を増加させる。空気ポンプは、嚢に取り付けられ、起動されると、空気を嚢内にポンプ吸引し又は嚢からポンプ排出するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサ及び空気ポンプと通信し、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、空気ポンプを起動して嚢から空気をポンプ排出することによって、嚢内の材料層の剛性を増加させることとを行うように構成されている。
【０００５】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、アクチュエータと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。アクチュエータは、作動可能材料層と、前記作動可能材料層の反対に位置する端部に配置された２つの電極とを有し、電圧差が２つの電極を介して作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、作動可能材料は、作動可能材料層に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成され、作動可能材料層の第１の表面は、フレキシブル本体部に接合されている。制御ユニットは、フレキシブル本体部が外部屈曲力である第１の屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、作動可能材料層が第１の屈曲力に抵抗する第２の屈曲力を作用させる電圧差を、２つの電極を介して作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成することによって、アクチュエータを起動することとを行うように構成されている。
【０００６】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、フレックスセンサと、制御ユニットとを含むフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。積層体は、第１層内に配置され又は第１層に接合された少なくとも１つの電極を備え、前記少なくとも１つの電極は、第１層と第２層との間に静電接着を生成して、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、少なくとも１つの電極に電気信号を印加して、第１層と第２層との間に静電接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることと、を防止することとを行うように構成されている。第１層及び第２層は、電気信号が少なくとも１つの電極に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、第１層及び第２層は、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０００７】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、前記フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、フレックスセンサと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。積層体は、第１層内に配置され又は第１層に接合された第１の電磁石と、第２層内に配置され又は第２層に接合された第２の電磁石とを備え、前記第１の電磁石及び前記第２の電磁石は、第１層と第２層との間に電磁接着を生成し、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１の電磁石及び第２の電磁石にそれぞれの電気信号を印加して第１層と第２層との間に電磁接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止することとを行うように構成されている。第１層及び第２層は、電気信号が第１の電磁石又は第２の電磁石のうちの少なくとも一方に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０００８】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、前記フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、フレックスセンサと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。第１層は、電気絶縁材料と、前記電気絶縁材料に接合された第１の電極とを備える。第２層は、前記第２層内に配置され又は前記第２層を形成する第２の電極を備え、第１の電極及び前記第２の電極は、第１層と第２層との間に静電接着を生成して、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１の電極に第１の電荷を印加するとともに第２の電極に逆の第２の電荷を印加して、第１層と第２層との間に静電接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。第１層及び第２層は、電気信号が第１の電極及び第２の電極に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０００９】
本明細書における実施形態の１つの態様は、フレキシブル本体部と、前記フレキシブル本体部内に配置された第１層及び第２層の積層体と、１つ以上のアクチュエータと、フレックスセンサと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。第１層は、前記第１層の第１の表面上に配置されたマイクロウェッジのアレイを有する。１つ以上のアクチュエータは、第１層の第１の表面を第２層の第２の表面に向けて作動させて、第１層及び第２層を係合させるように構成され、マイクロウェッジのアレイは、第１の表面及び第２の表面が互いに向けて作動されているときに変形するように構成され、マイクロウェッジのアレイの変形は、第１の表面及び第２の表面が互いに向けて作動されていないときと比較して、第１層のマイクロウェッジのアレイと第２層の第２の表面との間の接触面積を増加させ、第１層及び第２層は、１つ以上のアクチュエータが起動されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドするように構成されている。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に組み込まれ又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１層上のマイクロウェッジのアレイと第２層の第２の表面との間の接触面積を増加させるために、１つ以上のアクチュエータを起動して、第１層の第１の表面を第２層の第２の表面に向けて作動させ、又は第２層の第２の表面を第１層の第１の表面に向けて作動させることとを行うように構成されている。
【００１０】
本明細書における実施形態の１つの態様は、弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、制御ユニットと、アクチュエータとを備えるユーザーインターフェース装置に関する。アクチュエータは、作動可能材料層の第１の表面の中心に接合されたフレキシブル基板を有し、アクチュエータは、作動可能材料層の反対に位置する端部上に配置された２つの電極を更に有し、作動可能材料は、電圧差が、２つの電極を介して前記作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、層に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成されている。作動可能材料層の第１の表面とフレキシブル基板との間の接合は、作動可能材料によって生成される伸張力又は収縮力を、フレキシブル基板を凹形状又は凸形状に曲げるフレキシブル基板に対する曲げ力に変換するようにして、作動可能材料層の第１の表面における作動可能材料層の伸張及び収縮を防止し、又は、作動可能材料層の第１の表面において、作動可能材料層の第２の対向表面よりも小さな規模だけ作動可能材料層を伸張若しくは収縮させる。制御ユニットは、変形触覚効果を生成するか否かを判断することと、変形触覚効果を生成するとの判断に応答して、作動可能材料層の反対に位置する端部の間に電圧差を生成して、フレキシブル基板を凹形状又は凸形状に曲げ、フレキシブル基板に弾性本体部を伸張させることとを行うように構成されている。
【００１１】
本明細書における実施形態の１つの態様は、弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、制御ユニットと、アクチュエータとを備えるユーザーインターフェース装置に関する。アクチュエータは、第１層上又は前記第１層内に配置された第１の複数の電極を有する前記第１層を備えるとともに、第２層上又は前記第２層内に配置された第２の複数の電極を有する前記第２層を備え、第１層は、アクチュエータが起動されると、第２層に対してスライド可能である。制御ユニットは、第１層を第２層に対してスライドさせる方向又は第２層を第１層に対してスライドさせる方向に第１の複数の電極が第２の複数の電極に引き寄せられるように、第１の複数の電極に電荷を印加するとともに第２の複数の電極に電荷を印加することによって、アクチュエータを起動するように構成されている。第２層に対する第１層のスライド又は第１層に対する第２層のスライドは、弾性本体部を伸張する変形を引き起こす。
【００１２】
本明細書における実施形態の１つの態様は、弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、制御ユニットと、第１層上又は前記第１層内に配置された第１の複数の電磁石を有する前記第１層を備えるとともに、第２層上又は前記第２層内に配置された第２の複数の電磁石を有する前記第２層を備えるアクチュエータとを備えるユーザーインターフェース装置に関する。アクチュエータが起動されると、第１層は、第２層に対してスライド可能である。制御ユニットは、第１層を第２層に対してスライドさせる方向又は第２層を第１層に対してスライドさせる方向に第１の複数の電磁石が第２の複数の電磁石に引き寄せられるように第１の複数の電磁石及び第２の複数の電磁石を起動することによって、アクチュエータを起動するように構成されている。第２層に対する第１層のスライド又は第１層に対する第２層のスライドは、弾性本体部を伸張する変形を引き起こす。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、エアジャミング（air jamming：空気詰め込み）を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、エアジャミング（air jamming：空気詰め込み）を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、フレキシブルユーザーインターフェース装置のフレキシブル本体部を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、フレキシブルユーザーインターフェース装置のフレキシブル本体部を示す図である。
【図３】本発明の実施形態による、フレキシブルユーザーインターフェース装置のフレキシブル本体部を示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図６Ｄ】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による、スマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による、電気接着を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態による、電気接着を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態による、電気接着を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態による、電気接着を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態による、電気接着を介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１３Ｄ】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１３Ｅ】本発明の一実施形態による、マイクロウェッジのアレイを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態による、抵抗フィードバックを生成するように構成された折り畳み可能ユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態による、抵抗フィードバックを生成するように構成された折り畳み可能ユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１４Ｃ】本発明の一実施形態による、抵抗フィードバックを生成するように構成された折り畳み可能ユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１４Ｄ】本発明の一実施形態による、抵抗フィードバックを生成するように構成された折り畳み可能ユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態による、抵抗フィードバックを生成するように構成された折り畳み可能ユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１６Ａ】本発明の実施形態による、法線方向の変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１６Ｂ】本発明の実施形態による、法線方向の変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態による、法線方向の変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１８Ａ】本発明の実施形態による、横方向変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１８Ｂ】本発明の実施形態による、横方向変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態による、横方向変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成された装置を示す図である。
【図２０Ｂ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成された装置を示す図である。
【図２０Ｃ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成された装置を示す図である。
【図２０Ｄ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成された装置を示す図である。
【図２０Ｅ】本発明の一実施形態による、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを生成するように構成された装置を示す図である。
【図２１Ａ】本発明の一実施形態による、グローブ内で曲がる指を示す図である。
【図２１Ｂ】本発明の一実施形態による、グローブ内で曲がる指を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の上述の特徴、目的及び利点並びに他の特徴、目的及び利点は、添付の図面に示されるような本発明の実施形態の以下の詳細な説明から明らかであろう。本明細書に組み込まれるとともに本明細書の一部をなす添付の図面は更に、本発明の原理を説明するとともに、当業者が本発明を実施及び使用することを可能にする役割を果たす。図面は一定縮尺ではない。
【００１５】
以下の詳細な説明は本来例示的なものでしかなく、本発明又は本発明の用途及び使用を限定するように意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景技術、発明の概要又は以下の詳細な説明に提示されている、明示又は暗示されるいかなる理論にも制限されることは意図されていない。
【００１６】
本明細書において説明される実施形態の１つの態様は、抵抗フィードバックの形態の触覚効果を提供することに関する。この抵抗フィードバックは、フレキシブル電子リーダー（ｅリーダーとも呼ばれる）、フレキシブルフォン、フレキシブルタブレットコンピューター、ゲームコントローラー等のフレキシブルリモコン装置、ウェアラブル装置、又は他の任意のフレキシブルユーザーインターフェース装置等のフレキシブルユーザーインターフェース装置について生成することができる。一実施形態では、抵抗フィードバックは、フレキシブルユーザーインターフェース装置が受ける外力に抵抗することができる。幾つかの場合には、外力は、ユーザーから与えられている外部屈曲力とすることができる。幾つかの場合には、フレキシブルユーザーインターフェース装置は、屈曲ジェスチャー（flex gesture）等のユーザー入力の形態として外部屈曲力を受けることができるものとすることができる。屈曲ジェスチャーは、Heubelに対する「Method and Apparatus for Haptic Flex Gesturing」という発明の名称の米国特許第９，４１１，４２３号により詳細に論述されている。この米国特許の全内容は、引用することによって本明細書の一部をなす。フレキシブルユーザーインターフェース装置は、外部屈曲力に応答して全体変形（gross deformation）を受ける十分な可撓性を有することができる。全体変形は、例えば、（単に顕微鏡スケールにすぎない変形ではなく）巨視的スケールで起こる曲げ、ねじり、巻き、又は他の任意の変形を含むことができる。外部屈曲力は、ユーザーが印加してフレキシブルユーザーインターフェース装置の全体変形を引き起こす外部トルクを包含することができる。
【００１７】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、そのような全体変形に抵抗することができる。すなわち、フレキシブルユーザーインターフェース装置において生成される抵抗フィードバックは、触覚フィードバックの形態とすることができ、より一般的には、ユーザーからの外力に抵抗する触覚効果の形態とすることができる。幾つかの場合には、抵抗フィードバックは、フレキシブルユーザーインターフェース装置のどの部分も能動的に作動させないが、代わりに、ユーザーからの外力にのみ反応する完全に受動的な形態のフィードバックとすることができる。すなわち、抵抗フィードバックは、幾つかの場合には、フレキシブルユーザーインターフェース装置とのユーザーインタラクションにのみ応答して生成することができる。
【００１８】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、ユーザーからの外力に対抗し、又は別の方法でその効果を打ち消すことができるので、運動触覚フィードバックの形態と更にみなすことができる。幾つかの場合には、抵抗フィードバックは、フレキシブルユーザーインターフェース装置の剛性レベルを変化させることによって提供される。剛性レベルが増加すると、フレキシブルユーザーインターフェース装置は、可撓性を減少させ、全体変形に対するより大きな抵抗を呈することができる。ユーザーが、フレキシブルユーザーインターフェース装置に外力を印加すると、抵抗の増加によって、例えば、ステータス情報、ユーザー入力が受信されたとの確認若しくはユーザー入力が無効であるとの表示、又は他の任意の種類の情報を伝達することができる。例えば、フレキシブルユーザーインターフェース装置が、曲げジェスチャーを検出するように構成されている場合、抵抗フィードバックは、ユーザー入力が受信されたとの確認を提供するデテント効果を生成することができる。このデテント効果は、例えば、フレキシブルユーザーインターフェース装置の剛性レベルを急速に増加させ、その後、剛性レベルを減少させることによって生成することができる。そのような抵抗フィードバックは、ユーザーが曲げジェスチャーに関連付けられた機械的クリックを知覚することを可能にすることができる。ユーザーは、電話を取り出し、友人がユーザーに拡張現実（ＡＲ）メッセージを送信したことを知ることができる。ユーザーは、電話をロック解除し、このメッセージを再生することができる。メッセージは、その友人との集合場所を示すテキストメッセージであってもよく、集合場所の画像の上に重ね合わせることができる。ユーザーは、メッセージを終了し、電話で他のメッセージをブラウジングしている間、自身の電話を曲げてデテントを知覚することができる。
【００１９】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、エアジャミングを用いる実施態様を通じて提供することができる。そのような実施態様は、単数又は複数の様々な材料を保持するフレキシブル膜を有する気密性嚢を提供することができる。１気圧（ａｔｍ）の空気圧等のベースラインの空気圧量が嚢内にあるとき、嚢は、可撓であり、全体変形を受けることができるものとすることができる。空気が、ポンプ等を介して嚢から除去されると、嚢に対する外部圧力によって、嚢内の材料をより小さな空間内に詰め込むことができる。材料は、外部圧力によってより小さな空間内に詰め込まれた結果、より硬くすることができ、したがって、嚢を全体としてより硬くすることができる。嚢内の空気圧が擬似真空レベルを有するとき、屈曲ジェスチャーに関連した通常の力の大きさによって嚢を実質的に曲げることができないように、嚢を実質的に硬くすることができる。
【００２０】
一実施形態では、嚢内の材料は、離散層の積層体として提供することができる。この離散層の積層体は、単に層の積層体と呼ばれる場合がある。幾つかの場合には、離散層の積層体の各層は、織布層とすることができる。織布層のそれぞれは、互いに絡合又は織合された複数の繊維（糸とも呼ばれる）から形成することができる。例えば、織布層のそれぞれは、布又は他の織物の層とすることができ、繊維は、綿繊維、リネン繊維、ポリエステル繊維、又は他の任意の繊維とすることができる。繊維は、絡合又は織合されて、メッシュ又は他の任意のタイプの織布構成を形成することができる。さらに、織布層のそれぞれは、空気に対する透過性を有することができる。別の実施形態では、積層体の各層は織布層ではなく、他の或る構造を有することができる。例えば、積層体の各層は、紙のシート又はプラスチックのシートとすることができる。幾つかの場合には、紙のシート又はプラスチックのシートは、空気を透過させない。層の積層体内の層の総数の幾つかの例は、２から１５の範囲、２から２０の範囲、又は他の或る範囲内の数とすることができる。幾つかの場合には、嚢内の材料は、層の積層体ではなく単一の層として形成することができる。
【００２１】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、フレキシブルユーザーインターフェース装置が受ける外力に抵抗するスマート材料アクチュエータ等のアクチュエータを通じて提供することができる。例えば、スマート材料アクチュエータは、圧電材料層アクチュエータ、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）材料層アクチュエータ、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ、又は他の或るスマート材料アクチュエータとすることができる。より具体的な例では、スマート材料アクチュエータは、ポリマーマトリックスに組み込まれた複数の圧電ファイバーを含むことができるマクロファイバー複合体（ＭＦＣ）材料層を備えることができる。幾つかの実施態様では、スマート材料アクチュエータは、フレキシブルユーザーインターフェース装置の表面に接合することができる。スマート材料アクチュエータが起動されると、作動可能材料層は、作動可能材料層をその長さ又は幅に沿って伸張又は収縮することに資する伸張力又は収縮力を生成することができる。スマート材料アクチュエータは、フレキシブルユーザーインターフェース装置の別の層に接合されて、例えば、ユニモルフ構造体を形成することができる。そのような構造体では、フレキシブルユーザーインターフェース装置の層は、層の長さ又は幅に沿った伸張性又は収縮性を実質的に小さくすることができる。その結果、フレキシブルユーザーインターフェース装置に近い側の作動可能材料層の第１の部分又は厚さが、層の長さ又は幅に沿って伸張することを防止することもできるし、少量だけ伸張することを可能にすることもできる一方、フレキシブルユーザーインターフェース装置から遠い側の第２の部分又は厚さは、層の長さ又は幅に沿ってより多くの伸張を受けることができるものとすることができる。伸張量の差は、作動可能材料層によって生成される伸張力を曲げ力に変換することによって、ユニモルフ構造体を曲げることに資することができる。スマート材料アクチュエータによって生成される曲げ力は、ユーザーによって印加されている外部曲げ力に抵抗することができ、したがって、抵抗フィードバックを生成するのに用いることができる。その結果、スマート材料アクチュエータは、フレキシブルユーザーインターフェース装置の剛性を効果的に増加させることができる。
【００２２】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、少なくとも２つの分離した層の間に静電接着又は電磁接着を生成することによって提供することができる。この静電接着又は電磁接着は、２つの層を互いに係合又は接触させることもできるし、２つの層の間の係合／接触の量を増加させることもできる。係合の量の増加は、２つの層の間の接触面積の量の増加、又は、２つの層を互いに引き寄せ合う力の量の増加に反映させることができる。係合の量の増加は、２つの層の間の摩擦レベルを増加させることができ、これによって、層の間のスライドする動きを防止又は制限することができる。積層体における或る層の別の層に対するそのようなスライドは、紙シートの積層体が曲げられるときと同様にして、積層体が曲げられているとき又は別の方法で変形されているときに発生し得る。積層体内の層が、それらの層の間の高い摩擦量等に起因して互いに対してスライドすることを制限される場合、積層体は、より一層、実質的に硬い単一の構造体として振る舞うことができ、より一般的には、変形することを困難にすることができる。したがって、静電接着又は電磁接着は、ユーザーインターフェース装置を曲げようとしている外力又は別の方法で変形させようとしている外力に対する抵抗フィードバックを生成するのに用いることができるフレキシブルユーザーインターフェース装置の剛性レベルを増加させるのに用いることができる。
【００２３】
一実施形態では、２つの層の間の摩擦は、上記で論述したような静電接着又は電磁接着に代えて又はこれに加えて、層のうちの１つ以上に配置されたマイクロウェッジのアレイを介して増加させることができる。２つの層が係合され、又は係合レベル（例えば、２つの層の間の引力レベル）を増加させると、第１層上のマイクロウェッジのアレイは、他方の第２層に対する表面積の露出量を増加させるように変形することができる。第１層のマイクロウェッジのアレイと第２層の表面との間の表面積の増加によって、２つの層の間の摩擦量を増加させることができる。一実施形態では、マイクロウェッジのアレイの各マイクロウェッジは、例えば、ミクロンのオーダーのサイズを有することができる。マイクロウェッジのアレイは、ヤモリの足の剛毛の振る舞いを模倣することができる。ヤモリの足は、足と、足が押圧される表面との間に大きな摩擦量を生成することができる。この振る舞いは、２つの層が互いに接離することによって容易に係合又は係合解除することを可能にすることができるが、それらの層が互いに対してスライドすることを実質的に制限することができる。
【００２４】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、折り畳み可能装置について生成することができる。例えば、抵抗フィードバックは、折り畳み可能装置のヒンジの周辺において実施することができ、折り畳み可能装置を折り畳むか又は広げるために印加されている外力に抵抗することができる。
【００２５】
一実施形態では、静電接着又は電磁接着を提供するのに用いられる電極又は電磁石等の上記で論述した構成要素の幾つか又は全ては、ユーザーインターフェース装置を変形させる能動的触覚効果を生成するのに用いることができる。この変形は、ユーザーインターフェース装置の長さ寸法又は幅寸法に垂直なものとすることもできるし、ユーザーインターフェース装置の長さ寸法又は幅寸法に沿ったものとすることもできる。
【００２６】
上記で論述したように、本明細書に説明される実施形態の１つの態様は、エアジャミングを介して抵抗フィードバックを提供することに関する。図１Ａは、エアジャミング技法を用いて抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置１００のブロック図を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、フレキシブル本体部１１０、フレックスセンサ１２０、嚢１３０、空気ポンプ１４０、制御ユニット１５０、メモリ１５５、及びエネルギ貯蔵装置１７０を備える。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、フレキシブルディスプレイ装置である。例えば、図１Ｂは、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００のより具体的な実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置１００Ａを示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置１００Ａは、図１Ａに示す構成要素の全てを備えるが、液晶表示（ＬＣＤ）層又は有機発光装置（ＯＬＥＤ）層等のフレキシブル表示層１１２を更に備える。図１Ｂにおけるフレキシブルユーザーインターフェース装置１００Ａは、例えば、ｅリーダー、モバイルフォン、タブレットコンピューター、又は他の任意のフレキシブルユーザーインターフェース装置とすることができる。別の実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、表示層も表示機能も有しない。そのような実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、例えば、ゲームコントローラー、テレビのリモコン、ステレオのリモコン、及び／又はウェアラブル装置等のリモート制御装置とすることができる。
【００２７】
一実施形態では、フレキシブル本体部１１０は、ユーザーからの外力に応答して、全体変形、より詳細には、材料が元の形状に戻ることを可能にする弾性的な全体変形（塑性変形とは対照的）を受けることができるように十分可撓である１つ以上の材料から形成することができる。全体変形は、フレキシブル本体部１１０の曲げ、ねじり、巻き、又は他の巨視的変形を含むことができる。一例として、フレキシブル本体部１１０は、０．５ニュートン又は１ニュートンの力が印加されたときに少なくとも１０ミリメートル偏向するように十分可撓なものとすることができる。一実施形態では、フレキシブル本体部１１０は、ポリカーボネート等のプラスチック材料、シリコーン等のエラストマー、及び／又は他の任意のフレキシブル材料の成形構成要素とすることができる。
【００２８】
一実施形態では、フレキシブル本体部１１０は、フレキシブル基板を備えることができる。例えば、図２Ａは、フレキシブル本体部１１０のより具体的な実施形態であるフレキシブル本体部２１０を示している（本出願における図は一律の縮尺で描かれていない）。フレキシブル本体部２１０は、ｅリーダーとすることができるフレキシブルユーザーインターフェース装置２００の一部である。図２Ａ及び図２Ｂの実施形態では、フレキシブル本体部２１０は、プラスチック基板、シリコーン基板、又は他の任意のフレキシブル基板等のフレキシブル基板とすることができる。幾つかの場合には、フレキシブル基板は、プラスチック、シリコーン、又は他のフレキシブル材料のシートとすることができる。ユーザーインターフェース装置２００の様々な構成要素をフレキシブル基板内に組み込むこともできるし、別の方法で配置することもできる。これらの構成要素には、図２Ａに示すように、嚢２３０、この嚢に取り付けられたポンプ２４０、及びフレックスセンサ２２０と、図２Ｂに示すように、制御ユニット２５０及びエネルギ貯蔵装置２７０とが含まれる。フレキシブルユーザーインターフェース装置２００は、同じくフレキシブル基板に組み込まれるＯＬＥＤ層等のフレキシブル表示層２１２を更に備える。一実施形態では、フレキシブル本体部２１０のフレキシブル基板は透明基板である。別の実施形態では、フレキシブル基板は不透明又は半透明である。例えば、フレキシブルユーザーインターフェース装置２００は、別の実施形態では、表示層も表示機能も有しないリモート制御装置とすることができる。そのような実施形態では、フレキシブル本体部２１０のフレキシブル基板は、不透明、半透明、又は透明とすることができる。図２Ａ及び図２Ｂは、フレキシブルユーザーインターフェース装置２００の様々な構成要素がフレキシブル本体部２１０のフレキシブル基板内に組み込まれていることを示しているが、別の実施形態では、それらの実施形態のうちの幾つかをフレキシブル基板の外表面に接合することもできるし、別の方法で取り付けることもできる。例えば、嚢２３０は、そのような実施形態では、接着剤を介してフレキシブル基板の外表面に接合することができる。
【００２９】
一実施形態では、フレキシブル本体部１１０は、フレキシブルシェルを備えることができる。例えば、図３は、フレキシブル本体部１１０の一実施形態であるフレキシブル本体部３１０を示している。フレキシブル本体部３１０は、モバイルフォン又はタブレットコンピューター等のフレキシブルユーザーインターフェース装置３００の一部である。フレキシブル本体部３１０は、フレキシブルユーザーインターフェース装置３００の様々な構成要素が配置される筐体又はハウジングを合わせて形成することができるフレキシブルシェル３１４及びフレキシブル表示層３１２を備えることができる。１つの例では、フレキシブルシェル３１４はポリカーボネートシェルである一方、フレキシブル表示層３１２はＯＬＥＤ表示層である。フレキシブル表示層３１２は、例えば、使用中にユーザーに面する表面とすることができるフレキシブル本体部３１０の前部外表面を形成することができる。フレキシブルシェル３１４は、前部外表面の反対側とすることができるフレキシブル本体部３１０の後部外表面を形成することができる。
【００３０】
一実施形態では、フレキシブル本体部３１０によって形成される筐体は、フレキシブルユーザーインターフェース装置３００の抵抗フィードバックを提供するのに用いられる嚢３３０及び空気ポンプ３４０をカプセル化することができるとともに、フレキシブル回路基板３８０、制御ユニット３５０、及びフレキシブルエネルギ貯蔵装置３７０、例えば、フレキシブルバッテリー等のフレキシブルユーザーインターフェース装置の他の構成要素をカプセル化することができる。一実施形態では、嚢３３０は、内表面、より一般的には、図３に示すように、フレキシブル本体部３１４のフレキシブルシェル３１４の内向き表面又はフレキシブル回路基板３８０の表面に接合することができる。別の実施形態では、嚢は、フレキシブル表示層３１２の内向き表面に接合することができる。更に別の実施形態では、嚢３３０は、フレキシブルユーザーインターフェース装置３００の外側に配置することができ、装置３００の前部外表面又は後部外表面に接合することができる。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、フレキシブル本体部１１０／２１０／３１０は、様々な寸法を有することができる。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、モバイルフォンとすることができ、フレキシブル本体部１００は、１４０ミリメートルから１６５ミリメートルの長さ、６５ミリメートルから８５ミリメートルの幅、及び４ミリメートルから９ミリメートルの厚さを有することができる。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース１００は、１００グラムから２００グラムの範囲又は別の範囲にある重さを有することができる。
【００３２】
一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、ウェアラブル装置とすることができる。例えば、フレキシブルユーザーインターフェース装置は、ゲーミング又は仮想現実（ＶＲ）環境を制御するのに用いられるグローブとすることができる。本明細書において論述される抵抗フィードバックは、このグローブの剛性のレベルを制御するのに用いることができる。
【００３３】
図１Ａ及び図１Ｂを再び参照すると、フレックスセンサ１２０は、フレキシブル本体部１１０が受けている外部屈曲力を検知するように構成されている。この外部屈曲力は、抵抗フィードバックが存在しない場合の（又は抵抗フィードバックが存在する場合であっても）フレキシブルユーザーインターフェース１００の全体変形を引き起こす力又はトルクとすることができる。例えば、フレックスセンサ１２０は、外部屈曲力に起因したフレキシブルユーザーインターフェース装置１００のフレキシブル本体部１１０の曲げ、ねじり、巻き、又は他の屈曲（より一般的には、全体変形）を検知するように構成することができる。図２Ａは、フレックスセンサ１２０のより具体的な実施形態であるフレックスセンサ２２０を示している。フレックスセンサ２２０は、ストリップ等の細長形状を有する歪ゲージとすることができ、フレキシブルユーザーインターフェース装置２００のフレキシブル本体部２１０の長さＬ（図示）又は幅Ｗに沿って整列することができる。一実施形態では、フレックスセンサ２２０は、フレキシブル本体部２１０に印加される外部屈曲力の大きさを測定する間接的方法とすることができるフレキシブル本体部２１０の変形の大きさを測定するように構成することができる。一実施形態では、フレックスセンサ２２０は、図２Ａに示すように、フレキシブル本体部２１０のフレキシブル基板内に組み込むこともできるし、フレキシブル本体部２１０の外表面に取り付けることもできる。図３に示すように、フレキシブルシェル３１４を有するフレキシブル本体部１１０／３１０を伴う別の実施形態では、この実施形態のフレキシブルユーザーインターフェース装置３００は、フレキシブルシェル３１４の内向き表面又は外表面に接合されたフレックスセンサを有することができる。
【００３４】
一実施形態では、嚢１３０が気密性を有するように、嚢１３０は、空気を透過させないフレキシブル膜を備える。このフレキシブル膜は、空気が嚢１３０から除去されると、合わさってコンパクト化（例えば、圧縮）することができる材料を有することができる。図４Ａ及び図４Ｂは、嚢１３０の一実施形態である嚢４３０を有するフレキシブルユーザーインターフェース装置４００を示している。嚢４３０は、フレキシブル膜４３２及び離散層４３４−１から４３４−ｎの積層体４３４（単に層の積層体とも呼ばれる）を備える。フレキシブル膜４３２は、層４３４−１から４３４−ｎの積層体４３４を保持する筐体を形成することができる。上述のように、フレキシブル膜４３２は、嚢４３０内の空気の全て又はほとんどがフレキシブル膜４３２を通って嚢４３０の内又は外に透過するのに、長くない場合であっても、少なくとも数時間又は数日要するように、空気（例えば、酸素及び窒素）を実質的に透過させないポリプロピレン等の可撓で非伸縮性を有する材料から作製することができる。
【００３５】
一実施形態では、層４３４−１から４３４−ｎの積層体４３４の各層は、綿繊維、リネン繊維、ポリエステル繊維、又は他の任意の繊維等の複数の絡合繊維を含む織布層とすることができる。各層内の絡合繊維は、例えば、空気を透過することができるメッシュ網を形成することができる。一実施形態では、積層体４３４の各層４３４−１から４３４−ｎは、布又は他の織物のシートとすることができる。一実施形態では、各層４３４−１から４３４−ｎは、フレキシブルユーザーインターフェース装置の寸法に近い寸法を有することができる。例えば、ユーザーインターフェース装置が方形のモバイルフォン又はタブレットコンピューターである場合、層４３４−１から４３４−ｎの積層体４３４の各層は、それぞれ、モバイルフォン又はタブレットコンピューターの長さ又は幅の少なくとも６０パーセント、７５パーセント、又は８０パーセントの長さ及び／又は幅を有することができる。例えば、積層体４３４の各層は、１４０ミリメートルから１７０ミリメートルの長さを有することができ、６０ミリメートルから８５ミリメートルの幅を有することができる。そのような寸法を有することによって、嚢４３０は、フレキシブルユーザーインターフェース装置の一部分の局所的な剛性のみに影響を与えるのではなく、フレキシブルユーザーインターフェース装置４００全体の全剛性により大きな影響を与えることを可能にすることができる。
【００３６】
一実施形態では、積層体４３４の各層４３４−１から４３４−ｎは、０．０９ミリメートルから５ミリメートル又は０．５ミリメートルから５ミリメートルの範囲の厚さを有することができる。一実施形態では、積層体４３４内の層の総数は、２個から１５個の範囲、１５個から５０個の範囲、５０個から１００個の範囲、又は他の或る範囲とすることができる。別の実施形態では、嚢４３０は、単一の織布層のみを有することができる。一実施形態では、空気が嚢からポンプ排出される前の嚢４３０の全体の厚さは、１ミリメートルから５ミリメートルの範囲とすることができる。空気が嚢４３０からポンプ排出されると、嚢は、フレキシブル膜４３２がどのように形成されているかに応じて、実質的に方形の形状又は他の任意の形状を有することができる。本発明の実施形態によれば、積層体４３４内の層４３４−１から４３４−ｎは、同じ寸法を有することもできるし、異なるそれぞれの寸法を有することもできる。
【００３７】
一実施形態では、嚢４３０は、或る容量の空気を保持するように構成され、嚢４３０に取り付けられた空気ポンプ４４０は、そのポンプ４４０が起動されると、嚢４３０から空気をポンプ排出するように構成することができ、その後、空気を嚢４３０内に戻すことを可能にするように制御することができる。ポンプ４４０は、図４Ａに示すように、エネルギ貯蔵装置４７０（例えば、リチウムバッテリー又はキャパシタ）によって電力供給を受けることができ、制御ユニット４５０によって制御することができる。一実施形態では、ポンプ４４０は、ＭＥＭＳ構成要素から形成される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ポンプとすることができる。一実施形態では、ポンプ４４０は、嚢４３０から空気をポンプ排出することができるように構成されたロータリーベーンポンプ又は他の任意のタイプのポンプとすることができる。一実施形態では、ポンプ４４０は、真空レベル又は擬似真空レベルの圧力を嚢４３０内に生成するように構成することができる。一実施形態では、ポンプ４３０は、嚢４３０内の空気圧を、１０水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）以下若しくは５ｉｎＨｇ以下又はそれよりも更に低いレベルに減少させるように構成することができる。一実施形態では、嚢４３０とポンプ４４０との間に気密性接続を形成することができる。空気が嚢４３０からポンプ排出された後、空気が嚢４３０に戻るのを弁によって防止することができる。一実施形態では、この弁は、制御ユニット４５０によって制御可能とすることができる。例えば、制御ユニット４５０は、空気が嚢４３０内に戻るのを弁が防止する時点、及び、空気を嚢４３０内に戻すことを弁が可能にする時点を制御できるようにすることができる。
【００３８】
一実施形態では、ベースラインの量の空気が嚢４３０内に存在するとき、嚢４３０は、嚢４３０が属するフレキシブルユーザーインターフェース装置４００の他の変形の屈曲と干渉しないように可撓である。例えば、図４Ｂに示すように、嚢４３０内の空気圧が、ユーザーインターフェース装置４００の周囲の外気圧、例えば、１ａｔｍと同じであるとき、積層体４３４の各層４３４−１から４３４−ｎを可撓にすることができ、嚢４３０全体が可撓であり、ユーザーがフレキシブルユーザーインターフェース装置４００を曲げ、又は別の方法で変形させることができることに対する影響は存在しないか又は小さなものにすぎない。ポンプ４４０が嚢４３０から空気をポンプ排出するにつれて、積層体４３４の層４３４−１から４３４−ｎを互いに圧縮していくことができ、フレキシブル膜４３２も積層体４３４に対して押圧していくことができ、これらの構成要素は、ジャミングされ（jammed：押し込まれ）、又は互いにきつく締め付けられるようになる。この圧縮によって、積層体４３４及び嚢４３０全体の剛性を高めることができる。図４Ｃは、空気がポンプ４４０によって嚢４３０から排出された状況を示している。図４Ｃにおける嚢４３０は、例えば、外気圧の１０分の１の空気圧を有することができる。一実施形態では、図４Ｃにおける嚢４３０は、嚢４３０内が真空状態又は擬似真空状態となるように、ゼロの空気圧又はほぼゼロの空気圧を有することができる。この状況において、ユーザーからの通常の力の大きさでは、フレキシブルユーザーインターフェース装置４００の曲げ、屈曲、又は別の方法による全体変形を引き起こすことができないように、嚢４３０を大幅に硬化させることができる。幾つかの場合には、ユーザーは、それでも、フレキシブルユーザーインターフェース装置４００を曲げ、又は別の方法で屈曲させることができる場合があるが、嚢４３０が外気圧を有するときにフレキシブルユーザーインターフェース装置４００を変形させるのに必要な力よりも、例えば、２倍、３倍、又は１０倍大きな力を作用させることが必要であり得る。一実施形態では、嚢４３０は、図４Ｃに示す大幅に硬化された状態にあるとき、フレキシブルユーザーインターフェース装置４００が、屈曲、ねじり、又は他の全体変形を受けることなく、２ニュートン、５ニュートン、又は１０ニュートンの力まで耐えることを可能にすることができる。
【００３９】
一実施形態では、制御ユニット１５０／２５０／３５０／４５０は、ポンプ１４０／２４０／３４０／４４０を制御することによって嚢１３０／２３０／３３０／４３０の剛性のレベルを制御するように構成されている。例えば、制御ユニット１５０は、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００のフレキシブル本体部１１０が外力を受けているとの判断に応答して、ポンプ１４０を起動するように構成することができる。制御ユニット１５０は、例えば、フレックスセンサ１２０からの測定信号に基づいて、外部屈曲力を受けていると判断することができる。より具体的には、制御ユニット１５０は、フレックスセンサ１２０からの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部１１０が外部屈曲力を受けていることを検出するように構成することができる。幾つかの場合には、このステップは、測定信号の大きさが少なくとも規定閾値（例えば、規定電圧閾値）であるか否かを判断することを伴うことができる。
【００４０】
一実施形態では、フレキシブル本体部１１０が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、制御ユニット１５０は、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断するように構成することができる。例えば、外部屈曲力は、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００に記憶されたテキストメッセージを順次ブラウジングするジェスチャー等の屈曲ジェスチャーに対応することができる。フレキシブルユーザーインターフェース装置１００が曲げられ、又は別の方法で屈曲されるごとに、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００は、一連のテキストメッセージにおける次のテキストメッセージを表示することができる。制御ユニット１５０は、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００が曲げられ、又は別の方法で屈曲されるごとに、デテント効果が付随すべきであると判断するように構成することができる。この判断は、例えば、テキストメッセージングアプリケーション等のフレキシブルユーザーインターフェース装置１００において実行されているアプリケーションのコンピューターコード又は他の非一時的コンピューター可読命令に基づくことができる。制御ユニットは、デテントの感覚を生成するために、抵抗フィードバックを短期間生成して、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００を硬化させる必要があると判断することができる。
【００４１】
幾つかの実施形態では、抵抗フィードバックは、情報をユーザーに提供するのに用いることができる。１つの例では、この情報は、特定の屈曲ジェスチャーが無効な屈曲ジェスチャーであるか否かを示す表示とすることができる。例えば、フレキシブルユーザーインターフェース装置に対する曲げジェスチャー又は他の屈曲ジェスチャーは、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００において現在実行されているアプリケーションについて、関連付けられたアプリケーション動作を有しないものとすることができる。制御ユニット１５０が、無効な曲げジェスチャー、より具体的には、この曲げジェスチャーに関連付けられた外部曲げ力を検出すると、制御ユニット１５０は、この曲げジェスチャーに関連付けられた有効なアプリケーション動作が、現在フレキシブルユーザーインターフェース装置１００において実行されているアプリケーション、例えば、テキスト入力アプリケーションに存在しないことを示す表示を提供する抵抗フィードバックを生成すると判断することができる。
【００４２】
一実施形態では、上記抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニット１５０は、空気ポンプ１４０を起動して嚢１３０から空気をポンプ排出することによって、嚢１３０に剛性を増加させるように構成することができる。その結果、図４Ａから図４Ｃの実施形態の織布層４３４−１から４３４−ｎの積層体４３４等の嚢１３０内の材料は、曲げもそれ以外の変形も実質的に不可能になる。一実施形態では、制御ユニット１５０は、嚢１３０からポンプ排出される空気の量又は嚢１３０内の空気圧を制御するように構成することができる。例えば、制御ユニット１５０は、フレキシブル本体部１１０に対して印加された外部屈曲力の大きさを求め、空気ポンプ１４０に、嚢１３０内の空気圧をこの外部屈曲力の大きさに基づくレベルに減少させるように構成することができる。外力の大きさは、例えば、フレックスセンサ１２０を介して求めることができる。制御ユニット１５０は、例えば、空気ポンプ１４０が起動されている時間の量を制御することによって嚢１３０内の空気圧を制御するように構成することができる。一実施形態では、制御ユニット１５０は、ゲーミングアプリケーション又は他のアプリケーションにおける値等の他の或る値に基づいて嚢１３０内の空気圧を制御するように構成することができる。
【００４３】
一実施形態では、空気嚢１３０は、ポンプ１４０の起動が停止した後、低い空気圧を維持することができる。例えば、空気嚢１３０と空気ポンプ１４０との間の弁が、空気が空気嚢１３０に再び入るのを防止することができる。幾つかの場合には、この弁は、その弁を開放又は閉鎖するアクチュエータ等を介して開放又は閉鎖するように制御ユニット１５０によって制御可能とすることができる。そのような場合において、制御ユニット１５０は、抵抗フィードバックを停止すると判断するように構成されている場合、空気を空気嚢１３０内に戻すことを可能にするために、弁を開放することができる。嚢１３０内の空気圧は、そのシナリオでは、その後、外気圧に戻ることができる。一実施形態では、空気嚢内の空気圧が外気圧に戻る時間の量を短縮するために、制御ユニット１５０は、空気ポンプ１４０を起動して、空気嚢１３０内に空気をポンプ吸引させるように構成することができる。
【００４４】
一実施形態では、制御ユニット１５０は、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）、フィールドプログラマブルゲートアプリケーション（ＦＰＧＡ）回路、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は他の任意の制御回路として実施することができる。一実施形態では、制御ユニット１５０の機能は、制御ユニット１５０内にハードコーディングすることができる。一実施形態では、制御ユニット１５０の機能は、メモリ１５５又は他の記憶装置に記憶された複数の非一時的コンピューター可読命令に基づくことができる。その実施形態では、制御ユニット１５０は、そのような命令を実行してそのような様々な機能を提供するように構成されたプロセッサとすることができる。このプロセッサは、フレキシブルユーザーインターフェース装置１００用の汎用プロセッサであってもよいし、抵抗フィードバック及び／又は他のタイプの触覚フィードバックを制御することに専用化された制御ユニットであってもよい。この実施形態及び本出願の他の実施形態では、メモリ１５５は、制御ユニット１５０の一部であってもよいし、制御ユニット１５０から分離されていてもよい。一実施形態では、制御ユニット１５０及びエネルギ貯蔵装置１７０がともに、空気ポンプ１４０の信号ジェネレーターを形成することができる。
【００４５】
図２０Ａは、嚢１３０の一実施形態でもあり得る嚢２１３０を示している。一実施形態では、嚢２１３０は、ゲーミンググローブ等のウェアラブル装置の材料に取り付けることもできるし、この材料内に組み込むこともできる。空気が嚢２１３０からポンプ排出されると、嚢２１３０は、例えば、ゲーミンググローブ内の指関節の曲げに抵抗することができる。一実施形態では、嚢２１３０は、フレキシブル膜２１３２と、層２１３４Ａ−１、２１３４Ａ−２、２１３４Ａ−３、２１３４Ｂ−１、２１３４Ｂ−２、２１３４Ｂ−３の積層体２１３４とを備える。フレキシブル膜２１３２は、層の積層体２１３４を保持する筐体を形成することができる。フレキシブル膜２１３２と同様に、フレキシブル膜２１３４は、空気を実質的に透過させない可撓性及び非伸縮性を有する材料から形成することができる。一実施形態では、フレキシブル膜２１３２は、４５ミリメートル×６５ミリメートルの寸法を有することができる。一実施形態では、シリコーンシートが空気嚢２１３０を取り囲むことができる。
【００４６】
一実施形態では、積層体２１３４は、第１の積層体２１３４Ａ及び第２の積層体２１３４Ｂを備えることができる。図２０Ｂに示すように、積層体２１３４Ａは、例えば、図２０Ｅに示すような３Ｍ（登録商標）４６８ＭＰテープの１０ミリメートル幅ストリップ等の第１の接着剤層２１３６Ａ−１及び第２の接着剤層２１３６Ａ−２を介して、互いに接合され又は別の方法で取り付けられた複数の層２１３４Ａ−１、２１３４Ａ−２、及び２１３４Ａ−３を備えることができる。同様に、積層体２１３４Ｂは、例えば、第１の接着剤層２１３６Ｂ−１及び第２の接着剤層２１３６Ｂ−２を介して互いに取り付けられる複数の層２１３４Ｂ−１、２１３４Ｂ−２、及び２１３４Ｂ−３を備えることができる。図２０Ａ、図２０Ｃ、及び図２０Ｄに示すように、積層体２１３４Ａの層は、積層体２１３４Ｂの層と交互配置することができ、積層体２１３４Ａの１つ以上の層は、積層体２１３４Ｂの２つの層と直接接触することができるようになっているとともに、積層体２１３４Ｂの１つ以上の層は、積層体２１３４Ａの２つの層と直接接触することができるようになっている。一実施形態では、積層体２１３４Ａ及び積層体２１３４Ｂの各層は、切り込み２１３８Ａ−１及び切り込み２１３８Ａ−２等の１つ以上の切り込みを有することができる。これらの１つ以上の切り込みは、積層体２１３４Ａ、２１３４Ｂの各層を複数のストリップに分割することができる。
【００４７】
一実施形態では、嚢２１３０は、その嚢２１３０から空気をポンプ排出するように構成された空気ポンプ２１４０に取り付けることができる。一実施形態では、空気ポンプ２１４０は、例えば、５水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）、１４水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）、又は他の或る値に嚢２１３０内の空気圧を低減可能なものとすることができる。一実施形態では、空気ポンプ２１４０は、１秒未満（例えば、２００ミリ秒）の時間内に目標空気圧に達することができるものとすることができる。一実施形態では、空気ポンプ２１４０は、マイクロポンプ３Ａ１２０ＣＮＳＮを用いて実施することができ、８２０ｃｃ／分の最小自由流れと、１２．３ｉｎＨｇ（４１５ミリバール）のデッドヘッドにおける最小真空状態とを達成することができるものとすることができる。幾つかの場合には、空気ポンプ２１３０は、ポンプ４４０と同じものとすることができる。
【００４８】
一実施形態では、嚢２１３０内に空気が存在するとき、積層体２１３４Ａの層は、スライド軸２１３７に沿って積層体２１３４Ｂの層に対してスライド可能とすることができる。例えば、図２０Ｃ及び図２０Ｄは、積層体２１３４Ａの層及び積層体２１３４Ｂの層が、（３７ミリメートルの全長から４７ミリメートルの全長に）互いに対して１０ミリメートルスライドしていることを示している。空気が擬似真空状態レベル等にまで嚢２１３０からポンプ排出されると、積層体２１３４Ａ及び積層体２１３４Ｂの層を互いに詰め込むことができ、これによって、それらの間の摩擦を大幅に増加させることができる。摩擦の増加によって、２つの積層体２１３４Ａ、２１３４Ｂの層が互いに対してスライドすることを防止することができる。
【００４９】
上述のように、嚢２１３０は、ゲーミンググローブ等のグローブに取り付けることもできるし、そのグローブ内に組み込むこともできる。一実施形態では、スライド軸２１３７がグローブの指カバーに平行になるように嚢２１３０の向きを定めることができる。一実施形態では、積層体２１３４Ａ、２１３４Ｂのうちの少なくとも一方は、グローブの少なくとも１つの指カバーの全て又は実質的部分に沿って（例えば、グローブの各指カバーに沿って）伸長することができる。図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、ユーザーの指がグローブ内で曲がると、その指を取り囲む対応する指カバーは、長さが３７ミリメートルから４７ミリメートル等に伸長しなければならない場合がある。一実施形態では、層の詰め込みを用いて、グローブ内での指の曲げを制限することができる。より具体的には、ユーザーの指が曲がると、指カバーの長さが伸長することを可能にするために、積層体２１３４Ａ、２１３４Ｂの層がスライド軸２１３７に沿って互いに対してスライドするように、嚢２１３０をグローブの指カバーに取り付けることができる。一方、空気が嚢２１３０からポンプ排出されると、積層体２１３４Ａ、２１３４Ｂの層が互いに対してスライドすることを阻止又は別の方法で制約することができる。その結果、グローブの１つ以上の指カバーの長さが伸長することを不可能にするか又は制限することができ、これによって、指カバー内で指を曲げることを防止又は制限することができる。したがって、空気嚢２１３０は、グローブ内での指の屈曲に抵抗するロックメカニズムとして機能することができる。一実施形態では、空気嚢２１３０は、少なくとも１０ニュートンの外部曲げ力に抵抗することができるものとすることができる。
【００５０】
上記で論述したように、本明細書における実施形態の１つの態様は、マクロファイバー複合体（ＭＦＣ）アクチュエータ等のスマート材料アクチュエータを介して抵抗フィードバックを提供することに関する。図５Ａは、そのようなアクチュエータを介して抵抗フィードバックを生成するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置５００のブロック図を提供する。より具体的には、フレキシブルディスプレイ装置５００は、フレキシブル本体部５１０、このフレキシブル本体部５１０上に配置された少なくとも１つのスマート材料アクチュエータ５３１、制御ユニット５５０、メモリ５５５、及びエネルギ貯蔵装置５７０を備える。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００は、ディスプレイ装置とすることができる。例えば、図５Ｂは、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００のより具体的な実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置５００Ａを示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置５００Ａは、図５Ａに示すものと同じ構成要素を備えることができるが、ＬＣＤ層又はＯＬＥＤ層等のフレキシブル表示層５１２、追加のアクチュエータ５３２から５３４、及びフレックスセンサ５２０を更に備える。フレックスセンサ５２０は、例えば、フレキシブル本体部５１０が受けている外力を検出するように構成された歪ゲージとすることができる。フレックスセンサ５２０は、アクチュエータ５３１から５３４から分離されていてもよい。別の実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００は、表示層及び表示機能を有しないものとすることができ、及び／又は、分離したフレックスセンサを有しないものとすることができる。そのような実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００は、少なくともスマート材料アクチュエータ５３１を用いて、フレキシブル本体部に対する外部屈曲力を検出することができる。他の実施形態に関して上記で論述したように、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００は、モバイルフォン、タブレットコンピューター、リモート制御装置、ｅリーダー、ウェアラブル装置、又は他の任意のユーザーインターフェース装置とすることができる。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、フレキシブルユーザーインターフェース装置５００のより具体的な実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置６００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、フレキシブル基板を備えるフレキシブル本体部６１０を備えることができるが、別の実施形態では、フレキシブル本体部６１０は、フレキシブルシェルを備えることもできるし、フレキシブルシェル及びフレキシブル基板の組み合わせ等の他の任意のタイプのフレキシブル本体部を備えることもできる。フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、フレキシブル本体部６１０のフレキシブル基板内に組み込まれ、又は別の方法で配置されたフレキシブル表示層６１２を更に備えることができる。
【００５２】
一実施形態では、フレキシブル本体部６１０は、１つ以上の折り目６１３、６１４を有することができる。１つ以上の折り目６１３、６１４は、フレキシブル本体部６１０の曲げ又は他の変形を容易にすることができる。例えば、折り目６１４は、フレキシブル本体部６１０のエッジ部分６１７をリビングヒンジの回りにフレキシブル本体部６１０の中央部分に向けて曲げることを容易にするリビングヒンジとして形成することができる。同様に、折り目６１３は、フレキシブル本体部６１０の反対側のエッジ部分６１５をヒンジの回りにフレキシブル本体部６１０の中央部分に向けて同様に曲げることを容易にするリビングヒンジとして動作することができる。幾つかの場合には、折り目６１３又は６１４は、フレキシブル本体部６１０の一部分を折り目６１３又は６１４の回りに１８０度近く曲げることを可能にすることができ、その場合、この曲げは、フレキシブル本体部６１０のその部分を折り畳むことと呼ぶことができる。一実施形態では、１つ以上の折り目６１３、６１４は、フレキシブル本体部６１０の形成中、すなわち、製造中又はユーザーによる使用中のいずれかにおいて作製される薄厚部分等のリビングヒンジとすることができる。一実施形態では、１つ以上の折り目６１３、６１４は、スタンプ動作によって形成することができる。一実施形態では、１つ以上の折り目６１３、６１４の各折り目は、浅い溝又は隆起部を形成することができる。例えば、折り目６１３又は６１４のそれぞれは、フレキシブル本体部６１０の第１の外表面上に浅い溝を形成するとともに、フレキシブル本体部６１０の第２の外表面上に隆起部を形成することができる。
【００５３】
一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、フレキシブル本体部６１０の外表面６１０ａ上に配置されたアクチュエータ６３１、６３２、６３３、６３４と、これらの複数のアクチュエータ６３１から６３４のそれぞれと通信する制御ユニット６５０とを備える。複数のアクチュエータ６３１から６３４の各アクチュエータは、例えば、フレキシブル基板の外表面６１０ａに接合することができる。幾つかの場合には、複数のアクチュエータ６３１から６３４のそれぞれは、フレキシブル本体部６１０のフレキシブル基板とユニモルフ構造を形成することができる。さらに、複数のアクチュエータ６３１から６３４の各アクチュエータは、作動可能材料層と、この作動可能材料層の反対に位置する端部に配置された２つの電極とを有することができる。電圧差が、２つの電極を介して作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、作動可能材料は、その作動可能材料の平面に沿って、例えば作動可能材料の長さ又は幅に沿って、伸張力又は収縮力を生成することができる。例えば、図６Ｂは、アクチュエータ６３３及びアクチュエータ６３４を示し、これらのアクチュエータのそれぞれは、作動可能材料層を有することができる。図６Ｂは、アクチュエータ６３３の作動可能材料層の反対に位置する端部上に配置された２つの電極６３３ａ、６３３ｂと、アクチュエータ６３４の作動可能材料層の反対に位置する端部上に配置された２つの電極６３４ａ、６３４ｂとを更に示している。電極６３３ａ、６３３ｂは、アクチュエータ６３３の作動可能材料層の長さ又は幅に沿って整列することができ、電極６３４ａ、６３４ｂは、アクチュエータ６３４の作動可能材料層の長さ又は幅に沿って整列することができる。図６Ｂに示すように、電圧差が、例えば、電極６３４ａ及び６３４ｂの間に生成されると、アクチュエータ６３４の作動可能材料は、軸６０１に沿った伸張力を生成することができる。電圧差の極性が反転されると、作動可能材料は、同じ軸に沿って収縮力を生成することができる。以下でより詳細に論述するように、伸張力は、ユーザーからの外力Ｆｅｘｔに抵抗する力Ｆｒｅｓｉｓｔに変換することができる。
【００５４】
一実施形態では、複数のアクチュエータ６３１から６３４のうちの１つ以上の作動可能材料層は、電圧差が圧電材料の反対に位置する端部の間に生成されると、層の長さ又は幅に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成された圧電材料層とすることができる。幾つかの場合には、圧電材料は、マクロファイバー複合体（ＭＦＣ）材料とすることができる。このＭＦＣ材料は、接着剤等のポリマーマトリックス内に組み込まれた複数の圧電ファイバーを含むことができる。そのような状況が図６Ｄに示されている。図６Ｄでは、材料層はＭＦＣ材料であり、アクチュエータ６３４はＭＦＣアクチュエータである。図６Ｄは、アクチュエータ６３４の反対に位置する端部上に配置された電極６３４ａ及び６３４ｂを更に示しており、電極６３４ａ、６３４ｂの間の電圧差は、ＭＦＣ材料層をこの図に示す矢印の方向に伸張させることができる。
【００５５】
図６Ｄは、アクチュエータ６３４の第１の表面６３４ｃと、アクチュエータ６３４の第２の対向表面６３４ｄとを更に特定している。一実施形態では、アクチュエータ６３４がフレキシブル本体部６１０に接合されると、アクチュエータ６３４の第１の表面６３４ｃは、フレキシブル本体部６１０の表面６１０ａと直接接触することができる。
【００５６】
一実施形態では、アクチュエータ６３４及び他のアクチュエータ６３１から６３３は、ユーザーからの外部曲げ力に抵抗する曲げ力又は他の屈曲力をフレキシブル本体部６１０に作用させるように構成することができる。曲げ力は、アクチュエータ６３４の作動可能材料によって生成される伸張力から変換又は別の方法で発生させることができる。より具体的には、アクチュエータ６３４は、上記で論述したように、アクチュエータ６３４の作動可能材料層の表面６３４ｃとフレキシブル本体部６１０のフレキシブル基板との間が接合されるように、その表面６３４ｃを介してフレキシブル本体部６１０に接合することができる。一実施形態では、フレキシブル本体部６１０は、曲げ可能なものとすることができるが、軸６０１に沿った伸張性及び／又は軸６０１に沿った収縮性は、アクチュエータ６３４の作動可能材料に対してはるかに低くすることができる。ここで、軸６０１は、作動可能材料層の長さ又は幅に沿って整列された軸とすることができる。そのような状況において、第１の表面６３４ｃはフレキシブル本体部６１０に接合されているので、フレキシブル本体部６１０は、その第１の表面６３４ｃにおいて軸６０１に沿った作動可能材料層の伸張及び／又は収縮を防止又は制限することができる。換言すれば、アクチュエータ６３４の作動可能材料層は、第１の表面６３４ｃにおいて層の長さに沿っても幅に沿っても伸張することができないものとすることもできるし、第２の表面６３４ｄにおける作動可能材料の伸張に対して小さな規模で伸張することもできる。同様に、この接合によって、アクチュエータ６３４の作動可能材料層が第１の表面６３４ｃにおいて層の長さ又は幅に沿って収縮することを防止することもできるし、あらゆる収縮の規模を第２の表面６３４ｄにおける作動可能材料の収縮に対して小さくすることもできる。アクチュエータ６３４の作動可能材料層の対向する２つの側部における伸張又は収縮のそれぞれの量のこの差は、図６Ｂにおける軸６０１に沿った伸張力又は収縮力を、外力Ｆｅｘｔに抵抗する図６Ｂにおける曲げ力Ｆｒｅｓｉｓｔ等の曲げ力に変換することができる。一実施形態では、アクチュエータ６３４又はアクチュエータ６３１から６３３のうちの他の任意のものによって生成される曲げ力又は他の屈曲力は、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００の剛性のレベルを高めることができる。
【００５７】
一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００の制御ユニット６５０は、フレキシブル本体部６１０が外部屈曲力である第１の屈曲力を受けていることを検出するように構成することができる。幾つかの場合には、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、アクチュエータ６３１から６３４とは別個のフレックスセンサを有することができる。例えば、図６Ｃは、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００の一実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置６００Ａを示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置６００Ａは、図６Ａ及び図６Ｂの構成要素の全てを備え、フレキシブル本体部６１０に組み込まれたフレックスセンサ６２１及びフレックスセンサ６２２を更に備える。制御ユニット６５０は、フレックスセンサ６２１又は６２２からの測定信号に基づいて外力の検出を行うように構成することができる。幾つかの場合には、制御ユニット６５０は、複数のアクチュエータ６３１から６３４を用いることによって外部屈曲力を検出するように構成することができ、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、別個のフレックスセンサを有しないものとすることができる。そのような場合、複数のアクチュエータ６３１から６３４は、更に、機械的入力を電気出力に変換するように構成されたトランスデューサーとすることができる。例えば、複数のアクチュエータ６３１から６３４の作動可能材料は、抵抗フィードバックを生成するように起動される前に、まず、図６Ｂの外部屈曲力Ｆｅｘｔを検出するのに用いることができる。外部屈曲力Ｆｅｘｔがフレキシブル本体部６１０の少量の変形を開始すると、作動可能材料は、電気信号を生成することができ、この電気信号は、出力信号とすることができる。制御ユニット６５０は、フレックスセンサ６２１、６２２又は複数のアクチュエータ６３１から６３４からの出力電気信号を測定信号として用いて、外部屈曲力Ｆｅｘｔを検出することができる。例えば、外部屈曲力Ｆがフレキシブル本体部６１０の少量の変形を開始すると、アクチュエータ６３４又はフレックスセンサ６２２からの測定信号は大きさを増し、例えば、外部屈曲力Ｆｅｘｔの開始後１０ｍ秒以内の規定閾値に達し得る。以下で論述するように、その後、複数のアクチュエータ６３１から６３４を起動して、フレキシブル本体部６１０の更なる変形に抵抗することができる。
【００５８】
一実施形態では、フレキシブル本体部６１０が受けている外部屈曲力の検出に応答して、制御ユニット６５０は、この外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断するように構成することができる。抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニットは、１つ以上のアクチュエータ６３１から６３４の各アクチュエータの電極に駆動信号を印加することによって、複数のアクチュエータ６３１から６３４のうちの１つ以上を起動するように構成することができる。一実施形態では、制御ユニット６５０は、駆動信号を生成する信号ジェネレーターを形成するエネルギ貯蔵装置を装備することができる。これらの駆動信号は、１つ以上のアクチュエータの各アクチュエータについて、アクチュエータ６３４等のアクチュエータの電極を介してアクチュエータの作動可能材料の反対に位置する端部の間に電圧差を生成することができる。この電圧差によって、作動可能材料層は、上記で論述したように、外部屈曲力に抵抗する第２の屈曲力Ｆｒｅｓｉｓｔを作用させる。
【００５９】
一実施形態では、複数のアクチュエータ６３１から６３４を用いて、抵抗フィードバックのみを生成することもできるし、様々な時点で能動的触覚効果／能動的触覚フィードバックも生成することもできる。能動的触覚効果は、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００のフレキシブル本体部６１０において変形又は他の動きを能動的に生み出すように設計することができる。例えば、ユーザーインターフェース装置６００がユーザーのポケット内にある間、又は、ユーザーインターフェース装置６００がユーザーの手に上にある間、能動的触覚効果は、フレキシブル本体部６１０を曲げる力を生成することができる。抵抗フィードバックは、ユーザーが印加しようとしている変形に抵抗するように設計することができ、ユーザーからの外力のみに応答して生成することができる。さらに、抵抗フィードバックは、外力と方向が逆でかつ外力以下の大きさの力を生成することができる。幾つかの場合には、抵抗フィードバックからの力の大きさは、外力の大きさに比例するように制御することができる。例えば、制御ユニット６５０は、複数のアクチュエータ６３１から６３４のうちの１つ以上の作動可能材料の反対に位置する端部の間の電圧差が、フレキシブル本体部６１０に印加されている外部屈曲力Ｆｅｘｔの大きさに比例した大きさ、又は、別の方法で外部屈曲力Ｆｅｘｔの大きさに基づく大きさを有するように構成することができる。複数のアクチュエータ６３１から６３４を抵抗フィードバックのみに制限することによって、節電することができる。したがって、幾つかの場合には、フレキシブルユーザーインターフェース装置６００は、バッテリーレベルが規定閾値未満になると、複数のアクチュエータ６３１から６３４のその使用を抵抗フィードバックのみに制限するように構成することができる。
【００６０】
一実施形態では、複数のアクチュエータ６３１から６３４のうちの１つ以上は、圧電材料と異なる作動可能材料を有することができる。例えば、１つ以上のアクチュエータは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の電気活性ポリマー（ＥＡＰ）、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）材料、形状記憶合金（ＳＭＡ）材料、又は他の任意の作動可能材料を備えることができる。
【００６１】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、アクチュエータ６３１から６３４のそれぞれは、フレキシブル本体部６１０のフレキシブル基板の折り目６１３、６１４のうちの一方と、それぞれのエッジとの間に配置することができる。一実施形態では、複数のアクチュエータ６３１から６３４と折り目６１３、６１４のそれぞれとの間に重なり合いはない。
【００６２】
一実施形態では、図７に示すように、フレキシブルユーザーインターフェース装置７００は、その折り目とコーナーとの間にそれぞれ配置されたアクチュエータを有することができる。より具体的には、図７は、フレキシブル本体部７１０と、フレキシブル本体部７１０の中央部分とフレキシブル本体部７１０のそれぞれのコーナーとの間の斜めの折り目とを有するフレキシブルユーザーインターフェース装置７００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置７００は、フレキシブル本体部７１０のそれぞれの折り目とそれぞれのコーナーとの間に配置されたアクチュエータ７３１、７３２、７３３、７３４を更に備える。アクチュエータ７３１、７３２、７３３、７３４のそれぞれは、電圧差が層の２つの端部間に生成されると、伸張力又は収縮力を生成するように構成されたＭＦＣ材料層等の作動可能材料層を有することができる。外力が、フレキシブル本体部７１０の１つ以上のコーナーに印加されると、１つ以上のコーナーにおいて、アクチュエータ７３１、７３２、７３３、７３４のそれぞれを介してそれぞれのフィードバックを提供することができる。
【００６３】
上記で論述したように、本発明による幾つかの実施形態は、少なくとも２つの層を有する積層体の間に静電接着又は電磁接着を生成することに基づいて抵抗フィードバックを提供することができる。図８は、少なくとも第１層８６０及び第２層８７０を備える積層体を有するとともに、第１層８６０と第２層８７０との間に接着を生成することによって抵抗フィードバックを提供するように構成されたフレキシブルユーザーインターフェース装置８００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置８００は、第１層８６０及び第２層８７０がその内部又はその上に配置されるフレキシブル本体部８１０を更に備えるとともに、制御ユニット８５０、メモリ８５５、１つ以上のフレックスセンサ８２１、８２２、及びエネルギ貯蔵装置８８０を備える。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置８００は、層８６０、８７０だけでなくそれよりも多くの層を備える積層体を有することができる。例として、積層体は、例えば、１０層、２０層、又は１００層を有することができる。積層体は、０．１ミリメートルから１ミリメートルの範囲、１ミリメートルから５ミリメートルの範囲、又は他の或る範囲の厚さを有することができる。一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置８００は、フレキシブルディスプレイ装置となるように、フレキシブル表示層を更に備えることができる。
【００６４】
図９Ａ及び図９Ｂは、少なくとも２つの層を有する積層体の間に静電接着を生成することに基づいて抵抗フィードバックを提供するフレキシブルユーザーインターフェース装置８００の一実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置９００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置９００は、フレキシブル本体部９１０と、フレキシブル本体部９１０の対向エッジに又はその近くに配置されたフレックスセンサ９２１、９２２と、制御ユニット９５０と、バッテリー等のエネルギ貯蔵装置９８０と、少なくとも層９６０及び層９７０から作製された積層体とを備える。一実施形態では、フレキシブル本体部９１０は、フレキシブル基板及び／又はフレキシブルシェルから形成することができる。一実施形態では、フレキシブル本体部９１０は、図９Ｂに示すように、層９６０、９７０の積層体が配置されるコンパートメント９１１、キャビティ、又は他の空間を形成することができる。別の実施形態では、層９６０、９６０の積層体は、フレキシブル本体部９１０に接合することができる。
【００６５】
図９Ｂにおいて、複数の電極９１６−１から９１６−ｎを、層９６０内に組み込むこともできるし、別の方法で配置することもできる。別の実施形態では、電極９１６−１から９１６−ｎは、層９６０の外表面上に配置することができる。一実施形態では、層９６０及び層９７０はそれぞれ、ポリイミド等のフレキシブル電気絶縁材料から形成することができる。幾つかの場合には、層９７０は、本質的に電気絶縁材料からなることができる。層９６０、９７０は、例えば、５センチメートルから１０センチメートルの範囲、１０センチメートルから２０センチメートルの範囲、又は他の或る範囲の寸法を有することができる。一実施形態では、層９６０、９７０のそれぞれは、５０ミクロンから１ミリメートルの範囲の厚さを有する。幾つかの場合には、フレキシブル電気絶縁材料は、少なくとも１００Ｖ、５００Ｖ、又は１ｋＶの電圧レベルに耐えることができる良好な誘電特性を有することができる。一実施形態では、層９６０、９７０は、電荷が電極９１６−１から９１６−ｎに印加されておらず、フレキシブル本体部９１０が屈曲されているとき、互いに対して自由にスライドすることができるように構成することができる。
【００６６】
一実施形態では、電極９１６−１から９１６−ｎのそれぞれは、エネルギ貯蔵装置９８０に切り替え可能に接続することができる。エネルギ貯蔵装置９８０は、電極９１６−１から９１６−ｎに正電圧又は負電圧を提供するように制御ユニット９５０によって制御することができる。この正電圧又は負電圧は、それぞれ正電荷又は負電荷を電極９１６−１から９１６−ｎに提供することができる。一実施形態では、制御ユニット９５０及びエネルギ貯蔵装置９８０は、信号ジェネレーターを形成することができる。上記電圧は、例えば、１００Ｖから１ｋＶの範囲内とすることができる。この電圧によって、層９６０、９７０は、互いに係合することもできるし、互いの係合レベルを増加させることもできる。係合のレベルの増加は、層９６０、９７０を互いに対して引動又は押動することによる層９６０、９７０の間の接触面積の量の増加又は引き付ける力の量の増加に反映させることができる。したがって、係合レベルの増加は、２つの層９６０、９７０の間の摩擦レベルを増加させることができ、これによって、２つの層９６０、９７０が互いに対してスライドすることを阻止又は別の方法で制限することができる。
【００６７】
より具体的には、電荷が層９６０の電極９１６−１から９１６−ｎに提供されると、その電荷は、層９７０の表面に逆の電荷を誘導することができる。これらの逆の電荷は、層９６０及び９７０の間に静電引力を引き起こすことができ、この静電引力は、層９７０を層９６０に向けて又は層９６０を層９７０に向けて引き寄せる力Ｆを生成する。この力は、層９６０、９７０の寸法に依存することができる。一例として、層９６０、９７０は、それぞれ１０センチメートル×１８センチメートルの寸法を有することができ、静電引力は、層９７０を層９６０に向けて引き寄せる１．５ニュートンの力を生成することができる。上述のように、２つの層９６０、９７０の間の引力の量の増加は、２つの層９６０、９７０の間の静止摩擦等の摩擦を増加させることができる。上記例では、増加した静止摩擦量は、２つの層９６０、９７０が互いに対してスライドする前に、０．６ニュートンまでの剪断力に抵抗することができる。図９Ｂにおいて、電荷が電極に印加されていないとき、２つの層９６０は引き続き接触することができるが、接触面積は少なくなる場合があり、その結果、摩擦は低下する場合がある。
【００６８】
図９Ｂでは、電極９１６−１及び９１６−２又は電極９１６−２及び９１６−３等の連続する電極に、エネルギ貯蔵装置９８０によって、それぞれの逆の電荷を提供することができる。そのような構成は、層９７０に誘導される電荷によって、層９６０、９７０が互いに対してスライドすることを更に制限することができる。例えば、図９Ｂは、電極９１６−１が、その電極９１６−１の正面にある層９７０の領域に負電荷を誘導することを示している。同様に、電極９１６−３は、その電極９１６−３の正面にある層９７０の領域に負電荷を誘導する。層９７０に誘導された負電荷は、層９６０内の電極９１６−２上の負電荷とともに反発し合うことができる。この反発力は、層９７０に対する層９６０のスライド動作に更に抵抗することができる。別の実施形態では、電極９１６−１から９１６−ｎの全ての電極には、同じ電荷を提供することができる。
【００６９】
一実施形態では、フレキシブルユーザーインターフェース装置９００は、複数の層の対、例えば、２５個の層の対を備える積層体を有することができ、これらの対のそれぞれは、層９６０と同じ構造を有するそれぞれの第１層と、層９７０と同じ構造を有するそれぞれの第２層とを有する。別の実施形態では、層９７０は、電気絶縁材料の代わりに導電材料から作製することができる。例えば、層９７０は、代替の実施形態では、本質的に単一の電極からなることができる。
【００７０】
一実施形態では、制御ユニット９５０は、電荷を電極９１６−１から９１６−ｎにいつ印加するのかを制御することができる。例えば、制御ユニット９５０は、フレックスセンサ９２１及び／又は９２２からの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部９１０が外部屈曲力を受けているか否かを検出するように構成することができる。屈曲力の検出に応答して、制御ユニットは、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することができる。さらに、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニット９５０は、エネルギ貯蔵装置９８０に、電荷、より一般的には電気駆動信号を電極９１６−１から９１６−ｎに提供させることによって、層９６０、９７０の間に静電接着を生成するように構成することができる。層９６０、９７０の間の静電接着によって、これらの層が互いに対してスライドすることを防止することができる。１つの例では、図９Ｂにおける電極は、例えば、１００Ｖから１ｋＶの電圧を用いて起動されると、例えば、０．０３ニュートンから１ニュートンの範囲の剪断力に抵抗する摩擦量を生成することができる。一実施形態では、制御ユニット９５０は、エネルギ貯蔵装置９８０から電極９１６−１から９１６−ｎに提供される電気信号を制御することができる。この電気信号は、直流（ＤＣ）信号であってもよいし、１５００Ｖの振幅を有する正弦波電圧信号等の交流（ＡＣ）信号であってもよい。そのような正弦波信号の周波数は、例えば、２Ｈｚから３００Ｈｚの範囲内とすることができる。そのような振動は、２つの層９６０、９７０が互いに対してスライドするときの空間デテントを生成又は模擬することができる。
【００７１】
図１０は、少なくとも２つの層を有する積層体の間に静電接着を生成することに基づいて抵抗フィードバックを提供するフレキシブルユーザーインターフェース装置８００の一実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置１０００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置１０００は、フレキシブル本体部１０１０と、少なくとも層１０６０、１０７０を備える積層体と、制御ユニット１０５０と、エネルギ貯蔵装置１０８０とを備える。層１０６０、１０７０は、フレキシブル本体部１０１０内に形成されたコンパートメント１０１１又は他の空間内に配置することができ、電気接着が生成されていないときに互いに対して自由にスライドすることができる。
【００７２】
一実施形態では、層１０６０は、電気絶縁材料と、この電気絶縁材料に接合された第１の電極とを備えることができる。より具体的には、図１０における層１０６０は、化学接着剤又は他の形態の接合を介して互いに永久接合される単一の電極１０６１及び単一の電気絶縁層１０６３のみから作製することができる。別の実施形態では、電極１０６１は、絶縁層１０６３に組み込むことができる。電極１０６１は、層１０６０に含まれる唯一の電極とすることができ、層１０６０の面積と等しいか又は実質的に等しい面積を有することができる。電気絶縁層１０６３は、例えば、誘電エラストマー又は他の或る材料を含むことができる。一実施形態では、層１０７０は、図１０に示すように、層１０７０に組み込まれ、又は層１０７０を形成する追加の単一の電極を備える。例えば、層１０７０は、本質的にこの追加の電極からなることができる。
【００７３】
一実施形態では、エネルギー蓄積ユニット１０８０は、２つの逆の電荷、より一般的には極性が逆の２つの信号を、層１０６０の電極１０６１及び層１０７０の電極にそれぞれ与えるように構成することができる。逆の電荷は、層１０６０、１０７０を互いに引き寄せ合うことができる静電引力を層１０６０、１０７０の間に引き起こすことができる。一実施形態では、制御ユニットは、フレキシブル本体部１０１０が外部屈曲力を受けていることを検出することができ、抵抗フィードバックを生成すると判断することができる。抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニットは、層１０６０、１０７０が互いに対してスライドすることを防止するために、電極１０６１に対して第１の電荷を印加するとともに、層１０７０によって形成された電極に対して第２の逆の電荷を印加することができる。
【００７４】
図１１は、電磁石を用いて電磁接着を生成するフレキシブルユーザーインターフェース装置１１００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置１１００は、フレキシブルユーザーインターフェース装置８００の一実施形態とすることができ、フレキシブル本体部１１１０、制御ユニット１１５０、エネルギ貯蔵装置１１８０、及び少なくとも層１１６０、１１７０の積層体を備えることができる。層の積層体は、層１１６０内に組み込まれ、又はこの層に接合された第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎを備えることができるとともに、層１１７０内に組み込まれ、又はこの層に接合された第２の電磁石セット１１７１から１１７１−ｎを備えることができる。別の実施形態では、層１１６０、１１７０のそれぞれは、複数の電磁石ではなく、単一の電磁石のみを備えることができる。
【００７５】
一実施形態では、電磁石のそれぞれは、コイルの形状に印刷又は別の方法で形成された電気トレース（すなわち、プリントコイル）を備えることができる。一実施形態では、層１１６０の全て又は一部分は、電磁石１１６１−１から１１６１−ｎによって生成される磁場を強化することができるフレキシブルスチールから作製することができる。
【００７６】
一実施形態では、制御ユニット１１５０は、図１１における電磁石を制御するように構成することができる。例えば、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニットは、図１１に示すように、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎに、第１の磁気極性を有するそれぞれの磁場を生成させるとともに、第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎに、第２の逆の磁気極性を有するそれぞれの第２の磁場を生成させるように構成することができる。これらの逆の磁気極性は、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎと、第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎとの間に電磁引力を生成することができ、この電磁引力は、層１１６０と１１７０との間に引力を生成することができる。層１１６０、１１７０の間の引力は、それらの層の間の摩擦を増加させることができ、これによって、層１１６０、１１７０の積層体の剛性レベルを増加させることができる。
【００７７】
一実施形態では、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎは、第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎのそれぞれの磁石と位置を合わせすることができる。図１１に示すように、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎは、同じ極性を有する磁場を有することができ、第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎは、同じ極性を有する磁場を有することができる。別の実施形態では、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎは、その連続した電磁石が逆の磁気極性を有するように、磁気極性を交互にすることができる。同様に、第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎも、その連続した電磁石が逆の磁気極性を有するように、磁気極性を交互にすることができる。この代替の実施形態では、電磁石対１１６１−１及び１１７１−１等の、それぞれの第１の電磁石セット及び第２の電磁石セットからの位置合わせされた各電磁石対は、逆極性の磁場を有することができる。図１１は、第１の電磁石セット１１６１−１から１１６１−ｎ及び第２の電磁石セット１１７１−１から１１７１−ｎを伴うが、別の実施形態は、これらの電磁石セットのうちの一方を永久磁石のセットに取り替えることができる。
【００７８】
上記で論述したように、２つの層の間の摩擦は、層のうちの一方の表面上にマイクロウェッジのアレイを形成することによって増加させることができる。２つの層が互いに対して押圧又は別の方法で係合されると、一方の層におけるマイクロウェッジは、他方の層と接触する表面積をより多く露出するように変形することができる。接触面積の増加によって、２つの層の間の摩擦の総量が増加する。マイクロウェッジのアレイは、ヤモリの足とその足が押圧される表面との間に大きな摩擦を生成可能であり得るヤモリの足の剛毛の振る舞いを模倣することができる。図１２は、例えば、シリコーンから形成されたそのようなマイクロウェッジのアレイを用いることができるフレキシブルユーザーインターフェース装置１２００を示している。より具体的には、フレキシブルユーザーインターフェース装置１２００は、フレキシブル本体部１２１０、制御ユニット１２５０、メモリ１２５５、エネルギ貯蔵装置１２８０、フレックスセンサ１２２０、第１層１２６０、第２層１２７０、及びアクチュエータ１２４０を備える。
【００７９】
一実施形態では、第１層１２６０は、その第１層１２６０の表面上に形成又は別の方法で配置されたマイクロウェッジのアレイを有することができる。一実施形態では、これらのマイクロウェッジは、複数のパッチに分割することができ、各パッチは、マイクロウェッジのサブアレイを有する。一実施形態では、アクチュエータ１２４０は、層１２６０を層１２７０に向けて又はその逆に押圧又は引動することによって、第１層１２６０及び第２層１２７０を係合させるように、又は２つの層１２６０、１２７０の間の係合レベルを増加させるように構成することができる。２つの層１２６０、１２７０が係合していないとき又はベースライン係合レベルしか有していないとき、それらの層は、外部屈曲力がフレキシブル本体部１２１０に印加されると、互いに対して自由にスライド可能とすることができる。２つの層１２６０、１２７０がこのプロセス中に係合されていない場合、第１層１２６０上のマイクロウェッジは、第２層１２７０に接触していない場合がある。それらの層がベースライン係合レベルを有する場合、第１層１２６０上のマイクロウェッジは、第２層１２７０に軽く触れて通るだけの場合もあるし、別の方法で僅かに接触するだけの場合もある。アクチュエータ１２４０は、起動されると、第１層１２６０上のマイクロウェッジと第２層１２７０の表面との間の接触を増加させるために、第１層１２６０を第２層１２７０に対して又はその逆に押圧するように構成することができる。アクチュエータ１２４０の起動が停止されると、第１層１２６０及び第２層１２７０は、例えば、重力又はそれらの層の間の付勢ばね力を介して、自然に係合解除することができる。
【００８０】
一実施形態では、制御ユニット１２５０は、フレックスセンサ１２２０からの測定信号に基づいてアクチュエータ１２４０を起動するように構成することができる。例えば、制御ユニット１２５０は、フレックスセンサ１２２０からの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部１２１０が受けている外部屈曲力を検出するように構成することができる。フレキシブル本体部１２１０に印加されている外部屈曲力の検出に応答して、制御ユニット１２５０は、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断するように構成することができる。抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、制御ユニット１２５０は、アクチュエータ１２４０を起動して、第１層１２６０の第１の表面を第２層１２７０の第２の表面に向けて作動させるように構成することができる。ここで、第２層１２７０の第２の表面は、第１層１２６０の第１の表面に向いている。この作動によって、第１層１２６０上のマイクロウェッジのアレイと第２層１２７０の第２の表面との間の接触面積を増加させることができる。
【００８１】
図１３Ａから図１３Ｄは、マイクロウェッジのアレイを用いることができるフレキシブルユーザーインターフェース装置１２００のより具体的な実施形態であるフレキシブルユーザーインターフェース装置１３００を示している。フレキシブルユーザーインターフェース装置１３００は、フレキシブル本体部１３１０と、フレキシブル本体部１３１０に印加されている外部屈曲力を検知するように構成されたフレックスセンサ対１３２１、１３２２とを備える。フレキシブル本体部１３１０は、第１層１３６０及び第２層１３７０が配置されるコンパートメント１３１１、キャビティ、又は他の空間を備えることができる。一実施形態では、図１３Ｂに示すように、複数のアクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５を第１層１３６０に取り付けて、第１層を第２層１３７０に対して押圧することによって第１層１３６０を第２層１３７０と係合させるように構成することができる。複数のアクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５は、支持基板１３９０に取り付けることもできる。この支持基板は、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５及び第１層１３６０が実装される実装基板と呼ばれる場合もある。フレキシブルユーザーインターフェース装置１３００は、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５に電力を供給するエネルギ貯蔵装置１３８０と、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５をいつ起動するのかを制御する制御ユニット１３５０とを更に備えることができる。
【００８２】
一実施形態では、第１層１３６０及び第２層１３７０の各層は、ポリイミド、又はシリコーン、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のフレキシブル材料から形成することができる。上述のように、マイクロウェッジのアレイは、層のうちの一方においてパッチに編成することができる。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、第１層１３６０は、第１層１３６０の表面１３６０ａ上に配置された複数のパッチ１３６１−１から１３６１−７を有することができる。パッチ１３６１−１から１３６１−７及びその上に配置されたマイクロウェッジは、第２層１３７０の第２の表面１３７０ｂに向き合ったものとすることができる。パッチ１３６１−１から１３６１−７の各パッチは、マイクロウェッジのサブアレイを有することができる。
【００８３】
図１３Ｃは、マイクロウェッジのパッチとして、マイクロウェッジ１３６３−１を備えるパッチ１３６１−１を示している。一実施形態では、マイクロウェッジは、第１層１３６０の表面から材料をエッチング除去することによって形成することができる。そのようなマイクロウェッジの製作は、Parness他「A microfabricated wedge-shaped adhesive array displaying gecko-like dynamic adhesion, directionality and long lifetime」（Journal of the Royal Society (March 18, 2009)）及びHawkes他「Human climbing with efficiently scaled gecko-inspired dry adhesives」（Royal Society Publishing (June 28, 2017)）により詳細に論述されている。これらの文献の全内容は、引用することによって本明細書の一部をなす。一実施形態では、マイクロウェッジは、基板上に形成することができ、この基板は、その後、第１層１３６０に取り付けることができる。図１３Ｃの実施形態では、マイクロウェッジ１３６３−１は、このマイクロウェッジを層１３６０に取り付ける方形の基部１３６３−１ｂと、三角形形状の第１の対向表面対１３６３−１ｄ、１３６３−１ｅと、方形形状の第２の対向表面対１３６３−１ａ、１３６３−１ｃとを有することができる。この例では、方形の側面のうちの１つ以上、例えば１３６３−１ａは、層１３６０の表面１３６０ａと斜角を更に形成することができる。一実施形態では、幅又は高さ等のマイクロウェッジ１３６３−１の各寸法は、１０ミクロンから１００ミクロンの範囲内にある。マイクロウェッジ１３６３−１は、例えば、ＰＤＭＳ又は他の或る材料から形成することができる。
【００８４】
一実施形態では、マイクロウェッジ１３６３−１は、変形されていないとき、マイクロウェッジの基部１３６３−１ｂからマイクロウェッジの基部１３６３−１ｂに対向する端部の先端に先細になった形状を有することができる。一実施形態では、以下で論述するように、マイクロウェッジと接触する表面積をより多く露出させるために、マイクロウェッジ１３６３−１を含むマイクロウェッジのそれぞれは、別の物体に対して押圧されたとき、又は、その物体がマイクロウェッジを押圧したときに、マイクロウェッジが曲がるように又は別の方法で変形するように、十分に可撓性のあるものとすることができる。すなわち、マイクロウェッジ１３６３−１が変形されると、表面１３６３−１ａ又は別の表面の実質的部分をその物体と完全に接触した状態にすることができ、したがって、マイクロウェッジ１３６３−１と物体との間の接触レベル及び摩擦レベルを増加させることができる。
【００８５】
より具体的には、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５は、層１３６０を層１３７０に対して押圧することによって、層１３６０及び層１３７０を係合させるように構成することができ、より一般的には、それらの係合レベルを増加させるように構成することができる。例えば、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５のそれぞれは、層１３６０の法線方向を指すことができる図１３Ｂに示す矢印に沿って拡張又は収縮するように構成されたＭＦＣアクチュエータとすることができる。アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５は拡張すると、層１３６０を層１３７０と係合させることができ、より具体的には、層１３６０上のマイクロウェッジを層１３７０と係合させることができる。層１３６０、１３７０が係合されると、層１３６０上にあるマイクロウェッジは、層１３７０の表面１３７０ｂを押圧することができ、その結果、変形することができる。
【００８６】
マイクロウェッジが層１３７０と係合されていないとき、又は、層１３７０と最小限にしか係合していないとき、マイクロウェッジが示す表面１３７０との接触面積は、小さなものとすることができ、生成される接着は存在しないか又は無視できるものとすることができる。剪断方向に負荷がかけられると、マイクロウェッジは曲がり、より大きな表面接触面積をもたらす。例えば、図１３Ｄは、層１３６０、１３７０が互いに係合される前のマイクロウェッジ１３６３−１を示している。この場合、マイクロウェッジ１３６３−１は、直立することができ、層１３７０の表面１３７０ｂと接触していない場合もあるし、マイクロウェッジ１３６３−１の先端のみが表面１３７０と接触している場合もある。図１３Ｅは、層１３６０、１３７０が互いに係合された後、より具体的には、層１３６０上のマイクロウェッジが層１３７０と係合された後のマイクロウェッジ１３６３−１を示している。この係合は、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５によって提供される力Ｆが層１３６０を層１３７０に対して押圧することによって引き起こすことができる。この場合、マイクロウェッジ１３６３−１を力Ｆによって曲げることができる。マイクロウェッジ１３６３−１の曲げによって、その表面１３６３−１ａの実質的部分は表面１３７０ｂと接触することができ、したがって、２つの層１３６０、１３７０の間の表面接触面積を増加させることができる。同様に、層１３６０上の他のマイクロウェッジの全ても変形させて、層１３７０の表面１３７０ｂとの表面接触面積を増加させることができる。その結果、２つの層１３６０、１３７０の間の摩擦量を増加させることができ、したがって、２つの層１３６０、１３７０が互いに対してスライドすることを阻止又は制限することができる。その結果、２つの層１３６０、１３７０を曲げることをより困難なものとすることができる。したがって、２つの層１３６０、１３７０は係合され、又は係合レベルが増加すると、ともにより硬くなることができる。したがって、制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成すると判断すると、層１３６０と層１３７０との間の係合レベルの増加をもたらすために、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５を起動して、層１３６０を層１３７０に対して又はその逆に押圧することができる。一例として、アクチュエータ１３４１、１３４３、１３４５は、層１３６０、１３７０を係合させる１ニュートンから２ニュートンの間の力を生成することができる。この例では、複数のパッチの各パッチは、１４０平方センチメートルの面積を有することができ、９５０ニュートンまでの剪断力に抵抗することができる。
【００８７】
本明細書における実施形態の１つの態様では、互いに対して折り畳み可能である２つのフラップを有するｅリーダー等の折り畳み可能装置に抵抗フィードバックを適用することができる。これらの実施形態は、上記で論述したエアジャミング、電気接着、スマート材料作動、又は他の実施態様のうちの任意のものを用いることができる。これらの実施態様のうちの幾つかにおいて、折り畳み可能装置は、ヒンジを有することができ、抵抗フィードバックは、ヒンジに又はその周辺に適用することができる。例えば、図１４Ａは、第１のフラップ１４１２及び第２のフラップ１４１４を互いに対して折り畳み可能にすることができるヒンジ１４３０を有する折り畳み可能装置１４００を示している。幾つかの場合には、この折り畳み可能装置は、例えば、図８における装置８００と同じ構成要素のうちの幾つかを有することができるが、フラップ１４１２、１４１４は、幾つかの場合には、可撓なものではなく、硬いものとすることができる。
【００８８】
一実施形態では、抵抗フィードバックは、ヒンジ１４３０において電気接着を介して生成することができる。図１４Ｂは、外側スリーブ１４３２に挿入される内側シャフト又は内側軸１４３４を備えることができるヒンジ１４３０の一例を示している。内側シャフト１４３４は、タブ１４３５ａ、１４３５ｂを介して第２のフラップ１４１４に接続することができる一方、外側スリーブ１４３２は、第１のフラップ１４１２に接続することができる。内側シャフト１４１２は、外側スリーブ１４３２に対して回転可能とすることができる。その結果、ヒンジ１４３２に接続された２つの対応するフラップ１４１２、１４１４は、互いに対して回転させることによって折り畳み可能とすることができる。図１４Ｂは、内側シャフト１４３４及び外側スリーブ１４３２のうちの少なくとも一方に電荷を印加するのに用いることができるエネルギ貯蔵装置１４８０を更に示している。図１４Ｂの実施形態では、外側スリーブ１４３２は、内側シャフト１４３４を外側スリーブ１４３２から電気的に絶縁する電気絶縁層１４３２ａを有することができる。幾つかの場合には、エネルギ貯蔵装置１４８０は、制御ユニットとともに、電荷を提供する信号を形成することができる。
【００８９】
図１４Ｃは、ヒンジ１４３０のより具体的な実施形態とすることができるヒンジ１４３０Ａを示している。この実施形態では、外側スリーブ１４３２は、電極１４３２ｂを有することができ、内側シャフト１４３４も、電極１４３４ｂを有することができる。これらの２つの電極１４３２ｂ、１４３４ｂは、互いに同心とすることができ、外側スリーブ１４３２の一部とすることができる絶縁層１４３２ａによって分離することができる。エネルギ貯蔵装置１４８０は、電極１４３２ｂ、１４３４ｂに逆の電荷を印加することができる。一実施形態では、これらの逆の電荷は、図１０に示す方法と同様の方法で、電極１４３２ｂ、１４３４ｂの間の電気接着及び内側シャフト１４３４と外側スリーブ１４３２との間の電気接着の増加を引き起こすことができる。電気接着量の増加によって、折り畳み可能装置１４００を折り畳むために又は広げるために印加されている外力に対する抵抗フィードバックを生成するのに用いることができる、内側シャフト１４３４と外側スリーブ１４３２との間の相対回転に対する抵抗の量を増加させることができる。装置１４００を「折り畳む」又は「広げる」は、それぞれ、この装置を「閉じる」又は「開く」と呼ばれる場合もある。図１４Ｃの実施形態では、内側シャフト１４３４は、電気絶縁コア１４３４ａの周囲に配置された電極１４３４ｂを有することができる。別の実施形態では、内側シャフト１４３４全体を金属等の導体から形成することができる。
【００９０】
図１４Ｄは、ヒンジ１４３０の別の実施形態であるヒンジ１４３０Ｂを示している。ヒンジ１４３０Ｂは、図９Ｂと同様の方法で相互嵌合電極を有する外側スリーブ１４３２を有することができる。より具体的には、外側スリーブ１４３２は、第１の電荷が提供される第１の電極セット１４３２ｂ−１、１４３２ｂ−３、１４３２ｂ−５と、逆の電圧が提供される第２の電極セット１４３２ｂ−２、１４３２ｂ−４、１４３２ｂ−６とを有することができる。第１の電極セット及び第２の電極セットは、正電荷を有する電極が負電荷を有する電極に直接隣接し、負電荷を有する電極が正電荷を有する電極に直接隣接するように外側スリーブ１４３２の周囲に交互に配置することができる。一実施形態では、ＡＣ信号を電極１４３２ｂ−１から１４３２ｂ−６に印加することができる。そのような状況では、第１の電極セット１４３２ｂ−１、１４３２ｂ−３、１４３２ｂ−５には、第１のＡＣ信号を提供することができ、第２の電極セット１４３２ｂ−２、１４３２ｂ−４、１４３２ｂ−６には、第１のＡＣ信号と位相が１８０度異なる第２のＡＣ信号を提供することができる。電気信号は、電極１４３２ｂ−１から１４３２ｂ−６に印加されると、抵抗フィードバックを生成することができる静電摩擦を生成することができる。
【００９１】
図１４Ｄの実施形態では、内側シャフト１４３４は、単一の導電材料体とすることができ、外側スリーブ１４３２は、内側シャフト１４３４を電極１４３２ｂ−１から１４３２ｂ−６から分離する電気絶縁層１４３２ａを有することができる。別の実施形態では、内側シャフト１４３４は、単一の電気絶縁材料体とすることができ、外側スリーブ１４３２は、電気絶縁層１４３２ａを省略することができる。
【００９２】
図１５は、エアジャミングが、折り畳み可能装置の抵抗フィードバックを提供するのに用いられる一実施形態を示している。より具体的には、図１６は、本体部１６１０を備える折り畳み可能装置１６００を示し、この本体部は、図１５における形式と同じ又は類似の形式でその本体部１６１０に形成された第１のフラップ１６１２、第２のフラップ１６１４、及び折り目１６１３を有する。折り畳み可能装置１６００は、本体部１６１０内に配置され、又は本体部１６１０の表面に取り付けられた空気嚢１６３０を更に備えることができる。空気嚢１６３０は、上述した嚢１３０から４３０と同じ又は類似のものとすることができ、折り目１６１３と重ね合わせることができる。
【００９３】
一実施形態では、折り畳み可能装置１６００は、外力が折り畳み可能装置を閉じるために印加されている時を検出するのに用いられる歪ゲージ等のフレックスセンサ１６２０を備えることができる。折り畳み可能装置１６００は、この外力に応答して、空気嚢１６３０から空気をポンプ排出することができる。その結果、空気嚢１６３０は、剛性を増加させることができ、これによって、外力に対する抵抗フィードバックを提供することができる。
【００９４】
上記実施形態は、外力に対する抵抗フィードバックの提供を論述しているが、本明細書において論述される技法は、より一般的には、ユーザーインターフェース装置の剛性レベルを調整するのに用いることができ、ユーザーインタラクションから独立して行うことができる。例えば、上記で論述されたエアジャミング又は電気接着の実施形態は、外力が折り畳み可能装置を閉じるために印加されているか否かにかかわらず、折り畳み可能装置を開いた状態にロックするのに用いることができる。
【００９５】
本明細書に説明される実施形態の１つの態様は、抵抗フィードバックを提供することに関するが、別の実施形態は、装置の能動的形状変化又は他の変形を生成することに関するものとすることができる。幾つかの場合には、この変形は法線方向におけるものとすることができ、この法線方向は、装置の厚さ寸法に沿ったものとすることができ、装置の前部表面又は後部表面に垂直なものとすることができる。幾つかの場合には、変形は、横方向におけるものとすることができ、この横方向は、装置の長さ寸法又は幅寸法に沿ったものとすることができる。例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂは、法線方向に変形を生成するように構成されたユーザーインターフェース装置１７００を示している。より具体的には、ユーザーインターフェース装置１７００は、シリコーンシェル又は他のエラストマー材料から形成される本体部等の弾性本体部１７１０を有することができる。一実施形態では、上記で論述されたフレキシブル本体部１１０から１３１０は、例えば、本体部が湾曲又は別の非平坦性を有するように、曲がる機能又は別の方法で屈曲する機能を有する本体部を指すことができるが、弾性本体部は、本体部の長さ、幅、又は厚さに沿って伸張又は収縮（例えば、圧縮）することができる本体部を指すことができる。この弾性本体部は、可撓なものであってもよいし、硬いものであってもよい。
【００９６】
図１６Ａ及び図１６Ｂでは、フレキシブルユーザーインターフェース装置１７００は、弾性本体部１７１０内に配置され、又は弾性本体部１７１０の一部を形成する表示層１７１２を更に備えることができるとともに、弾性本体部１７１０内に配置されたフレキシブル基板１７８０、ＭＦＣアクチュエータ１７３１、制御ユニット１７５０、及びエネルギ貯蔵装置１７７０を備えることができる。幾つかの場合には、ＭＦＣアクチュエータ１７３１は、フレキシブル基板１７８０の第１の表面の中央に接合することができる。
【００９７】
一実施形態では、制御ユニット１７５０は、ＭＦＣアクチュエータ１７３１を起動することによって弾性本体部１７１０の変形を引き起こすことができる。より具体的には、ＭＦＣアクチュエータ１７３１は、ＭＦＣ材料層を備えることができ、ユーザーインターフェース装置１７００は、ＭＦＣ材料層の両側部にその長さ寸法又は幅寸法に沿って配置された２つの電極を有することができる。制御ユニット１７５０は、エネルギ貯蔵装置１７７０に、これらの２つの電極の間に電圧差を生成させるように構成することができる。この電圧差によって、ＭＦＣ材料層は、そのＭＦＣ材料層の長さ寸法又は幅寸法に沿った軸である軸１７６１に沿って収縮力を作用させることができる。さらに、ＭＦＣ材料層は、ユニモルフ構造を形成するように、その第１の表面をフレキシブルボード等のフレキシブル基板１７８０に接合することができる。フレキシブル基板１７８０は、軸１７６１に沿って実質的に収縮も伸張もできないものとすることもできるし、収縮又は伸張が可能な量は少なくともＭＦＣ材料層よりも小さいものとすることもできる。したがって、ＭＦＣ材料層の第１の表面とフレキシブル基板１７８０との間を接合することによって、ＭＦＣ材料層のその第１の表面における収縮を防止することもできるし、第１の表面において引き起こされるあらゆる収縮を、ＭＦＣ材料のその第２の対向表面における収縮に対して少なくとも小さな規模とすることもできる。この収縮は、軸１７６１に沿った収縮を指す。この制約は、軸１７６１に沿った収縮力を、フレキシブル基板１７８０及びＭＦＣ材料層に対する曲げ力に変換することができる。その結果、フレキシブル基板１７８０及びＭＦＣアクチュエータ１７３１は、図１６Ｂに示すように、曲がり、又は別の方法で屈曲して凹形状又は凸形状を有することができる。曲がることによって、フレキシブル基板１７８０は、高さを増し、表示層１７１２に対して押動力を作用させることができる。この押動力は、軸１７６１に垂直な法線軸１７６０に沿ったものとすることができ、法線軸１７６０に沿って弾性本体部１７１０を伸張することができる。
【００９８】
一実施形態では、１つ以上の電磁石を用いて、法線方向における装置の変形を引き起こすことができる。例えば、図１７は、弾性本体部１８１０、表示層１８１２、永久磁石１８１６、電磁石１８１７、制御ユニット１８５０、及びエネルギ貯蔵装置１８７０を有するユーザーインターフェース装置１８００を示している。弾性本体部１８１０は、弾性本体部１７１０と同様のものとすることができ、電磁石１８１７は、図１１に示すものと同様の導電コイルとすることができる。軸１８６０に沿った変形を生み出すために、制御ユニット１８５０は、エネルギ貯蔵装置１８７０に、電流を電磁石１８１７に提供させることによって、電磁石１８１７を起動させることができる。この電流によって、電磁石１８１７は、図１７に示すように、永久磁石１８１６の磁場と逆の極性を有する磁場を生成することができる。これらの磁場の間の相互作用によって、電磁石１８１７が永久磁石１８１６に反発する力を生成することができ、これによって、弾性本体部１８１０は、軸１８６０に沿って伸張又は別の方法で変形される。別の例では、制御ユニット１８５０は、電磁石１８１７に、永久磁石１８１６の磁場と同じ極性を有する磁場を生成させることができる。その結果、この例における磁場の間の相互作用によって、永久磁石１８１６を電磁石１８１７に引き寄せることができ、これによって、弾性本体部１８１０は軸１８６０に沿って収縮することができる。図１７の実施形態は、永久磁石１８１６を伴うが、別の実施形態は、永久磁石１８１６を電磁石に取り替えることができる。
【００９９】
上記で論述したように、電磁石は、横方向における変形を引き起こすのにも用いることができる。例えば、図１８Ａ及び図１８Ｂは、そのような変形を生み出すことができるユーザーインターフェース装置１９００を示している。装置１９００は、弾性本体部１９１０と、弾性本体部１９１０内に配置された第１層１９６０及び第２層１９７０とを備える。一実施形態では、弾性本体部１９１０は、エラストマー等の伸張可能な材料から作製することができる。一実施形態では、弾性本体部１９１０は、弾性表面１９１１又は他の変形可能な表面を有することができる。幾つかの場合には、弾性表面１９１１は、弾性本体部１９１０のシェルを形成する弾性膜の一部とすることができる。一実施形態では、層１９７０は、表面１９１１に対して押動されると、弾性膜を変形させることができる実質的に剛性の平板とすることができる。
【０１００】
一実施形態では、第１層１９６０は、その層１９６０上又はその内部に配置された第１の電磁石１９６１−１又は第１の電磁石セット１９６１−１から１９６１−ｎを有することができ、第２層１９７０は、その層１９７０上又はその内部に配置された第１の永久磁石１９７１−１又は第１の永久磁石セット１９７１−１から１９７１−ｎを有することができる。別の実施形態では、第２層１９７０における永久磁石は、電磁石に取り替えることができる。
【０１０１】
第１の電磁石セット１９６１−１から１９６１−ｎは、起動されると、永久磁石１９７１−１から１９７１−ｎを引き寄せる力又はこれらの永久磁石に反発する力を生成することができる。例えば、電磁石１９６１−１及び１９６１−２の双方は、永久磁石１９７１−１を引き寄せる力Ｆ１及びＦ２をそれぞれ生成することができる。電磁石１９６１−１から１９６１−ｎ及び永久磁石１９７１−１から１９７１−ｎは、それらの間に生成される力が横方向成分及び法線成分の双方を有するように整列されていない。図１８Ａは、Ｆ１及びＦ２の双方が横方向成分を有するこの状況を示している。幾つかの場合には、電磁石１９６１−１及び１９６１−２は、力Ｆ１及びＦ２が等しくないように制御又は配置することができる。例えば、電磁石１９６１−１は、より強い磁場を生成するように制御することもできるし、永久磁石１９７１−１のより近くになるように層１９６０内に配置することもできる。その結果、Ｆ１及びＦ２は、図１８Ａに示すように、層１９７０を作動させる正味の横方向力ＦＬａｔを生成することができる。一実施形態では、正味の法線力も生成することができるが、ユーザーインターフェース装置１９００は、層１９７０を層１９６０に向けて移動させないスペーサーを有することができる。
【０１０２】
一実施形態では、図１８Ｂに示すように、電磁石１９６１−１から１９６１−ｎは、磁気極性を交互にすることができ、永久磁石１９７１−１から１９７１−ｎも、極性を交互にすることができる。そのような構成は、幾つかの場合には、より強い横方向力を生成することができる。例えば、図１８Ｂに示すように、この構成における永久磁石１９７１−１は、電磁石１９６１−１によって一方の側に向けて引き寄せられるだけでなく、電磁石１９６１−２によって同じ側に向けて反発も受ける。その結果得られる構成によって、より強い正味の横方向力ＦＬａｔを得ることができる。
【０１０３】
図１９は、電極を用いて横方向変形を生み出すことができる一実施形態を示している。より具体的には、図１９は、第１層２０６０及び第２層２０７０を備える弾性本体部２０１０を有するユーザーインターフェース装置２０００を示している。これらの構成要素は、それぞれ弾性本体部１９１０、層１９６０、及び層１９７０と同じもの又は類似のものとすることができる。第１層２０６０は、第１層２０６０内又はその上に配置された第１の電極２０６１−１又は第１の電極セット２０６１−１から２０６１−ｎを有することができ、第２層２０７０は、第２層２０７０内又はその上に配置された第２の電極２０７１−１又は第２の電極セット２０７１−１から２０７１−ｎを有することができる。第１の電極セット２０６１−１から２０６１−ｎは、第２の電極セット２０７１−１から２０７１−ｎとずらして、それらの電極の相互作用が横方向力を生成するようにすることができる。一実施形態では、ユーザーインターフェース装置２０００は、第１の電極セット２０６１−１から２０６１−ｎへの正電荷の提供と、負電荷の提供とを交互にすることができる。装置２０００は、同様に、第２の電極セット２０７１−１から２０７１−ｎへの正電荷の提供と、負電荷の提供とを交互にすることができる。図１９に示すように、電極２０７１−１は、力Ｆ１を介して電極２０６１−１上の正電荷への引き寄せを受けることができるとともに、力Ｆ２を介して電極２０６１−２の負電荷による反発を受けることができる。幾つかの場合には、第２の電極セット２０７１−１から２０７１−ｎのうちの少なくとも１つの電極について、第１の電極セット２０６１−１から２０６１−ｎから最も近い２つの電極が逆の電荷を有するように、電荷を印加することができる。図１８Ａ及び図１８Ｂに関して上記で論述したように、電極の間の力Ｆ１、Ｆ２は、法線成分及び横方向成分を有することができる。これらの力は合算され、層１９７０を作動させて横方向の変形を生成する正味の横方向力ＦＬａｔを与えることができる。
【０１０４】
一実施形態では、上記で論述した抵抗フィードバック又は変形効果は、振動触知性効果と組み合わせることができる。例えば、本明細書において論述した装置のいずれも、振動触知性触覚効果を生成するように構成されたリニア共振アクチュエータ等の振動触知性アクチュエータを組み込むことができる。幾つかの場合には、振動触知性触覚効果は、抵抗フィードバック又は変形効果と同時に生成することができる。
【０１０５】
以下、様々な実施形態の追加の考察を提示する。
【０１０６】
実施形態１は、
フレキシブル本体部と、
フレックスセンサと、
嚢と、
空気ポンプと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１０７】
フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され、又はフレキシブル本体部に取り付けられて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。
【０１０８】
嚢は、フレキシブル膜を有し、その嚢は、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部の表面に取り付けられ、その嚢は、空気容量を保持するように構成されるとともに、その嚢内に配置された少なくとも２つの材料層の積層体を備え、その嚢は、空気がその嚢からポンプ排出されると柔軟性を減少させ、空気がその嚢の内部に戻されると柔軟性を増加させる。
【０１０９】
空気ポンプは、嚢に取り付けられ、起動されると、空気を嚢内にポンプ吸引し又は嚢からポンプ排出するように構成されている。
【０１１０】
制御ユニットは、フレックスセンサ及び空気ポンプと通信し、
フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、空気ポンプを起動して嚢から空気をポンプ排出することによって、嚢内の材料層の剛性を増加させることと、
を行うように構成されている。
【０１１１】
実施形態２は、実施形態１のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、このフレキシブルユーザーインターフェース装置は、フレキシブル本体部内に配置されたフレキシブル表示層を更に備え、前記フレキシブル表示層は、有機発光装置（ＯＬＥＤ）表示層であり、フレキシブル本体部は、フレキシブル基板又はフレキシブルシェルから形成されている。
【０１１２】
実施形態３は、実施形態１又は２のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、層の積層体の各層は、互いに絡合された複数の繊維を有する織布層である。
【０１１３】
実施形態４は、実施形態３のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、積層体の各層は織物層である。
【０１１４】
実施形態５は、実施形態３又は４のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、積層体は、少なくとも１５層の織布層を含む。
【０１１５】
実施形態６は、実施形態１から５のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、空気ポンプに、嚢内の空気圧を１０水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）以下の値に減少させるように構成されている。
【０１１６】
実施形態７は、実施形態６のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、空気ポンプに、嚢内の空気圧を５水銀柱インチ（ｉｎＨｇ）以下の値に減少させて、嚢内の層の積層体を実質的に曲げることができないものにするように構成されている。
【０１１７】
実施形態８は、実施形態６又は７のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、フレキシブル本体部が受けている外部屈曲力の大きさを求めるように構成され、空気ポンプに、嚢内の空気圧を外部屈曲力の大きさに基づくレベルに減少させるように構成されている。
【０１１８】
実施形態９は、実施形態１から８のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、フレックスセンサは歪ゲージであり、制御ユニットは、歪ゲージによる測定信号に基づいて、空気ポンプが起動される時間の量を制御するように構成されている。
【０１１９】
実施形態１０は、実施形態１から９のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、嚢内の層の積層体は、嚢内の空気圧が実質的に１気圧以上であるときに柔軟である。
【０１２０】
実施形態１１は、
フレキシブル本体部と、
アクチュエータと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１２１】
アクチュエータは、作動可能材料層と、前記作動可能材料層の反対に位置する端部に配置された２つの電極とを有するアクチュエータであって、電圧差が２つの電極を介して作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、作動可能材料は、作動可能材料層に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成され、作動可能材料層の第１の表面は、フレキシブル本体部に接合されている。
【０１２２】
制御ユニットは、
フレキシブル本体部が外部屈曲力である第１の屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、作動可能材料層が第１の屈曲力に抵抗する第２の屈曲力を作用させる電圧差を、２つの電極を介して作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成することによって、アクチュエータを起動することと、
を行うように構成されている。
【０１２３】
実施形態１２は、実施形態１１のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、このフレキシブルユーザーインターフェース装置は、フレキシブル本体部内に配置されたフレキシブル表示層を更に備え、前記フレキシブル表示層は、有機発光装置（ＯＬＥＤ）表示層であり、フレキシブル本体部は、フレキシブル基板又はフレキシブルシェルから形成されている。
【０１２４】
実施形態１３は、実施形態１２のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、フレキシブル本体部は、フレキシブル基板から形成され、フレキシブル基板は、折り目を有し、アクチュエータは、折り目とフレキシブル基板のエッジ又はコーナーとの間に配置されている。
【０１２５】
実施形態１４は、実施形態１３のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、アクチュエータは折り目と重なっていない。
【０１２６】
実施形態１５は、実施形態１２から１４のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、作動可能材料層は、電圧差が作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、層の長さ又は幅に沿って伸張力を作用させるように構成された圧電材料層であり、作動可能材料層の第１の表面とフレキシブル基板との間の接合は、作動可能材料層の第１の表面における前記作動可能材料層の伸張を防止するか、又は、作動可能材料層の第１の表面において前記作動可能材料層を前記作動可能材料層の第２の対向表面よりも小さな規模だけ伸張させ、接合は、作動可能材料によって生成される伸張力を、フレキシブル基板において外部屈曲力に抵抗する曲げ力に変換するようになっている。
【０１２７】
実施形態１６は、実施形態１５のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、圧電材料層は、ポリマー材料内に組み込まれた複数の圧電ファイバーを含むマクロファイバー複合体（ＭＦＣ）材料の層である。
【０１２８】
実施形態１７は、実施形態１６のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、アクチュエータが起動される前に、ＭＦＣ材料によって生成された測定信号を検出するように構成され、測定信号は、ＭＦＣ材料が屈曲されたことに応答してＭＦＣ材料によって生成され、制御ユニットは、ＭＦＣ材料によって生成された測定信号に基づいて外部屈曲力を検出するように構成されている。
【０１２９】
実施形態１８は、実施形態１３から１７のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、作動可能材料の反対に位置する端部の間の電圧差を、外部屈曲力の大きさに基づく大きさにするように構成されている。
【０１３０】
実施形態１９は、実施形態１１から１４のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、アクチュエータは、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）アクチュエータである。
【０１３１】
実施形態２０は、実施形態１１から１９のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、このフレキシブルユーザーインターフェース装置は、アクチュエータから分離し、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されたフレックスセンサを更に備え、制御ユニットは、フレックスセンサからの測定信号に基づいて外部屈曲力を検出するように構成されている。
【０１３２】
実施形態２１は、
フレキシブル本体部と、
フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、
フレックスセンサと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１３３】
積層体は、第１層内に配置され、又は第１層に接合された少なくとも１つの電極を備え、前記少なくとも１つの電極は、第１層と第２層との間に静電接着を生成して、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。
【０１３４】
フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され、又はフレキシブル本体部に取り付けられており、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。
【０１３５】
制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、
フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、電気信号を少なくとも１つの電極に印加して、第１層と第２層との間に静電接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止することと、
を行うように構成されている。
【０１３６】
第１層及び第２層は、電気信号が少なくとも１つの電極に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０１３７】
実施形態２２は、実施形態２１のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、少なくとも１つの電極は複数の電極を含み、積層体の第１層は電気絶縁材料を含み、複数の電極は、第１層の電気絶縁材料内に組み込まれ又は第１層の電気絶縁材料に接合されている。
【０１３８】
実施形態２３は、実施形態２１又は２２のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第２層は、本質的に電気絶縁材料からなる。
【０１３９】
実施形態２４は、実施形態２１又は２２に記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第２層は、本質的に複数の電極とは別個の追加の電極からなる。
【０１４０】
実施形態２５は、実施形態２１から２４のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第１層及び第２層は、第１層の対を形成し、積層体は、少なくとも追加の４対の層を含み、前記４対のそれぞれは、第１層の対と同じ構造を有する。
【０１４１】
実施形態２６は、実施形態２１から２５のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、少なくとも１つの電極は、第１層と第２層との間に少なくとも１．５ニュートンの接着力を生成するように構成されている。
【０１４２】
実施形態２７は、
フレキシブル本体部と、
フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、
フレックスセンサと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１４３】
積層体は、第１層内に配置され又は第１層に接合された第１の電磁石と、第２層内に配置され又は第２層に接合された第２の電磁石とを備え、第１の電磁石及び第２の電磁石は、第１層と第２層との間に電磁接着を生成して、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。
【０１４４】
フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され、又はフレキシブル本体部に取り付けられており、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。
【０１４５】
制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、
フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１の電磁石及び第２の電磁石にそれぞれの電気信号を印加して第１層と第２層との間に電磁接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止することと、
を行うように構成されている。
【０１４６】
第１層及び第２層は、電気信号が第１の電磁石又は第２の電磁石のうちの少なくとも一方に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０１４７】
実施形態２８は、実施形態２７のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第１の電磁石は、第１層内に組み込まれ又は第１層に接合された第１の複数の電磁石のうちの１つであり、第２の電磁石は、第２層内に組み込まれ又は第２層に接合され、第１の複数の電磁石のそれぞれの電磁石と位置合わせされた第２の複数の電磁石のうちの１つであり、制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１の複数の電磁石及び第２の複数の電磁石のそれぞれ位置合わせされた電磁石対に、逆極性のそれぞれの磁場を生成させるように構成されている。
【０１４８】
実施形態２９は、
フレキシブル本体部と、
フレキシブル本体部内に配置された少なくとも第１層及び第２層の積層体と、
フレックスセンサと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１４９】
第１層は、電気絶縁材料と、前記電気絶縁材料に接合された第１の電極とを備える。第２層は、前記第２層内に配置され又は前記第２層を形成する第２の電極を備え、第１の電極及び第２の電極は、第１層と第２層との間に静電接着を生成し、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止するように構成されている。
【０１５０】
フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され、又はフレキシブル本体部に取り付けられており、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。
【０１５１】
制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、
フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１の電極に第１の電荷を印加するとともに第２の電極に逆の第２の電荷を印加して、第１層と第２層との間に静電接着を生成し、それによって、第１層が第２層に対してスライドすることと、第２層が第１層に対してスライドすることとを防止することと、
を行うように構成されている。
【０１５２】
第１層及び第２層は、電気信号が第１の電極及び第２の電極に提供されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドすることができるように構成されている。
【０１５３】
実施形態３０は、実施形態２９のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第１の電極は、第１層に含まれる唯一の電極であり、第１層の面積と実質的に等しい面積を有し、第２層は、本質的に第２の電極からなる。
【０１５４】
実施形態３１は、
フレキシブル本体部と、
フレキシブル本体部内に配置された第１層及び第２層の積層体と、
１つ以上のアクチュエータと、
フレックスセンサと、
制御ユニットと、
を備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。
【０１５５】
第１層は、前記第１層の第１の表面上に配置されたマイクロウェッジのアレイを有する。
【０１５６】
１つ以上のアクチュエータは、第１層の第１の表面を第２層の第２の表面に向けて作動させて、第１層及び第２層を係合させるように構成され、マイクロウェッジのアレイは、第１の表面及び第２の表面が互いに向けて作動されているときに変形するように構成され、マイクロウェッジのアレイの変形は、第１の表面及び第２の表面が互いに向けて作動されているときと比較して、第１層のマイクロウェッジのアレイと第２層の第２の表面との間の接触面積を増加させ、第１層及び第２層は、１つ以上のアクチュエータが起動されておらず、フレキシブル本体部が屈曲されているとき、互いに対してスライドするように構成されている。
【０１５７】
フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に組み込まれ、又はフレキシブル本体部に取り付けられており、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。
【０１５８】
制御ユニットは、
フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出することと、
フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断することと、
抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、第１層上のマイクロウェッジのアレイと第２層の第２の表面との間の接触面積を増加させるために、１つ以上のアクチュエータを起動して、第１層の第１の表面を第２層の第２の表面に向けて作動させ、又は第２層の第２の表面を第１層の第１の表面に向けて作動させることと、
を行うように構成されている。
【０１５９】
実施形態３２は、実施形態３１のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、マイクロウェッジのアレイの各マイクロウェッジは、０．１ミリメートル未満の寸法を有する。
【０１６０】
実施形態３３は、実施形態３２のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、マイクロウェッジのアレイの各マイクロウェッジの全ての寸法が０．１ミリメートル未満である。
【０１６１】
実施形態３４は、実施形態３１又は３２のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、マイクロウェッジのアレイの各マイクロウェッジは、シリコーンから形成されている。
【０１６２】
実施形態３５は、実施形態３１から３４のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、マイクロウェッジのアレイは、少なくとも１０００個のマイクロウェッジを備える。
【０１６３】
実施形態３６は、実施形態３１から３５のいずれか１つに記載のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、マイクロウェッジのアレイは、複数の分離したパッチに分割され、前記分離したパッチの各パッチは、第１層に接合された基板を備え、マイクロウェッジのアレイのサブアレイが基板から形成されている。
【０１６４】
実施形態３７は、実施形態３１から３６のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、積層体は、少なくとも５つの層を備え、前記５つの層のうちの少なくとも４つは、それぞれの層の表面から突出したマイクロウェッジのアレイを有する。
【０１６５】
実施形態３８は、実施形態３１から３７のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、第１層及び第２層のそれぞれが、少なくとも１４０平方センチメートルの面積を有する。
【０１６６】
実施形態３９は、実施形態３１から３８のいずれか１つのフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、１つ以上のアクチュエータが、少なくとも１ニュートンの大きさを有する力を用いて第１層を第２層に押圧し、又は第２層を第１層に押圧するように構成されている。
【０１６７】
実施形態４０は、
弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、
制御ユニットと、
アクチュエータと、
を備える、ユーザーインターフェース装置に関する。
【０１６８】
アクチュエータは、作動可能材料層の第１の表面の中心に接合されたフレキシブル基板を有し、アクチュエータは、作動可能材料層の反対に位置する端部上に配置された２つの電極を更に有し、作動可能材料は、電圧差が、２つの電極を介して前記作動可能材料の反対に位置する端部の間に生成されると、層に沿って伸張力又は収縮力を生成するように構成されている。
【０１６９】
作動可能材料層の第１の表面とフレキシブル基板との間の接合は、作動可能材料によって生成される伸張力又は収縮力を、フレキシブル基板を凹形状又は凸形状に曲げるフレキシブル基板に対する曲げ力に変換するようにして、作動可能材料層の第１の表面における作動可能材料層の伸張及び収縮を防止し、又は、作動可能材料層の第１の表面において、作動可能材料層の第２の対向表面よりも小さな規模だけ作動可能材料層を伸張若しくは収縮させる。
【０１７０】
制御ユニットは、変形触覚効果を生成するか否かを判断することと、変形触覚効果を生成するとの判断に応答して、作動可能材料層の反対に位置する端部の間に電圧差を生成して、フレキシブル基板を凹形状又は凸形状に曲げ、フレキシブル基板に弾性本体部を伸張させることとを行うように構成されている。
【０１７１】
実施形態４１は、実施形態４０のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、フレキシブル基板を凹形状又は凸形状に曲げることによって、フレキシブル基板が弾性本体部の内表面に対して押圧される。
【０１７２】
実施形態４２は、実施形態４０又は４１のフレキシブルユーザーインターフェース装置を含み、作動可能材料は、ポリマー材料に組み込まれた複数の圧電ファイバーを含むマクロファイバー複合体（ＭＦＣ）材料である。
【０１７３】
実施形態４３は、
弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、
制御ユニットと、
アクチュエータと、
を備える、ユーザーインターフェース装置に関する。
【０１７４】
アクチュエータは、第１層上又は前記第１層内に配置された第１の複数の電極を有する前記第１層を備えるとともに、第２層上又は前記第２層内に配置された第２の複数の電極を有する前記第２層を備え、第１層は、アクチュエータが起動されると、第２層に対してスライド可能である。
【０１７５】
制御ユニットは、第１層を第２層に対してスライドさせる方向又は第２層を第１層に対してスライドさせる方向に第１の複数の電極が第２の複数の電極に引き寄せられるように、第１の複数の電極に電荷を印加するとともに第２の複数の電極に電荷を印加することによって、アクチュエータを起動するように構成されている。
【０１７６】
第２層に対する第１層のスライド又は第１層に対する第２層のスライドは、弾性本体部を伸張する変形を引き起こす。
【０１７７】
実施形態４４は、実施形態４３のユーザーインターフェース装置を含み、第１層及び第２層が互いに対してスライドすることを可能にするように、第１層が、第２層上にサスペンドされている。
【０１７８】
実施形態４５は、実施形態４３又は４４のユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、第１の複数の電極のうちの少なくとも１つの電極について、前記少なくとも１つの電極に最も近い第２の複数の電極のうちの２つの電極に逆のそれぞれの電荷を印加するように構成されている。
【０１７９】
実施形態４６は、
弾性本体部を伸張する変形を受けることができる前記弾性本体部と、
制御ユニットと、
第１層上又は前記第１層内に配置された第１の複数の電磁石を有する前記第１層を備えるとともに、第２層上又は前記第２層内に配置された第２の複数の電磁石を有する前記第２層を備えるアクチュエータと、
を備え、アクチュエータが起動されると、第１層は、第２層に対してスライド可能である、ユーザーインターフェース装置に関する。
【０１８０】
制御ユニットは、第１層を第２層に対してスライドさせる方向又は第２層を第１層に対してスライドさせる方向に第１の複数の電磁石が第２の複数の電磁石に引き寄せられるように第１の複数の電磁石及び第２の複数の電磁石を起動することによって、アクチュエータを起動するように構成されている。
【０１８１】
第２層に対する第１層のスライド又は第１層に対する第２層のスライドは、弾性本体部を伸張する変形を引き起こす。
【０１８２】
実施形態４７は、実施形態４６のユーザーインターフェース装置を含み、制御ユニットは、第１の複数の電磁石のうちの少なくとも１つの電磁石について、前記少なくとも１つの電磁石に最も近い第２の複数の電磁石のうちの２つの電磁石において逆のそれぞれの極性の磁場を引き起こすように構成されている。
【０１８３】
実施形態４８は、フレキシブル本体部と、フレックスセンサと、制御ユニットとを備えるフレキシブルユーザーインターフェース装置に関する。フレックスセンサは、フレキシブル本体部内に配置され又はフレキシブル本体部に取り付けられ、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検知するように構成されている。制御ユニットは、フレックスセンサと通信し、フレックスセンサからの測定信号に基づいて、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出するように構成されている。制御ユニットは、フレキシブル本体部が外部屈曲力を受けていることを検出したことに応答して、外部屈曲力に抵抗する抵抗フィードバックを生成するか否かを判断するように更に構成されている。制御ユニットは、抵抗フィードバックを生成するとの判断に応答して、外部屈曲力に抵抗するために、フレキシブル本体部に剛性を増加させるようにも構成されている。
【０１８４】
種々の実施形態を上述してきたが、これらの実施形態は、限定としてではなく本発明の単なる説明及び例として提示されていることを理解すべきである。形式及び細部における種々の変更は本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく本発明内で行うことができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ規定されるべきである。本明細書において論考された各実施形態、及び本明細書において引用された各引用文献の各特徴は、他の任意の実施形態の特徴と組み合わせて用いることができることも理解されるであろう。本明細書において論考された全ての特許及び刊行物はその全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
【０１８５】
本願は、２０１８年６月１５日に出願された米国特許出願第１６／０１０，１７２号の利益を主張し、この出願の開示は引用することによりその全体が本明細書の一部をなす。
【図１Ａ】
2019220180.tif 000003
【図１Ｂ】
2019220180.tif 000004
【図２Ａ】
2019220180.tif 000005
【図２Ｂ】
2019220180.tif 000006
【図３】
2019220180.tif 000007
【図４Ａ】
2019220180.tif 000008
【図４Ｂ】
2019220180.tif 000009
【図４Ｃ】
2019220180.tif 000010
【図５Ａ】
2019220180.tif 000011
【図５Ｂ】
2019220180.tif 000012
【図６Ａ】
2019220180.tif 000013
【図６Ｂ】
2019220180.tif 000014
【図６Ｃ】
2019220180.tif 000015
【図６Ｄ】
2019220180.tif 000016
【図７】
2019220180.tif 000017
【図８】
2019220180.tif 000018
【図９Ａ】
2019220180.tif 000019
【図９Ｂ】
2019220180.tif 000020
【図１０】
2019220180.tif 000021
【図１１】
2019220180.tif 000022
【図１２】
2019220180.tif 000023
【図１３Ａ】
2019220180.tif 000024
【図１３Ｂ】
2019220180.tif 000025
【図１３Ｃ】
2019220180.tif 000026
【図１３Ｄ】
2019220180.tif 000027
【図１３Ｅ】
2019220180.tif 000028
【図１４Ａ】
2019220180.tif 000029
【図１４Ｂ】
2019220180.tif 000030
【図１４Ｃ】
2019220180.tif 000031
【図１４Ｄ】
2019220180.tif 000032
【図１５】
2019220180.tif 000033
【図１６Ａ】
2019220180.tif 000034
【図１６Ｂ】
2019220180.tif 000035
【図１７】
2019220180.tif 000036
【図１８Ａ】
2019220180.tif 000037
【図１８Ｂ】
2019220180.tif 000038
【図１９】
2019220180.tif 000039
【図２０Ａ】
2019220180.tif 000040
【図２０Ｂ】
2019220180.tif 000041
【図２０Ｃ】
2019220180.tif 000042
【図２０Ｄ】
2019220180.tif 000043
【図２０Ｅ】
2019220180.tif 000044
【図２１Ａ】
2019220180.tif 000045
【図２１Ｂ】
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【外国語明細書】
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