特許 7595428 タッチ表面デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】タッチ表面デバイス

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/043 20060101AFI20241129BHJP

   G06F 3/041 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

G06F3/043

G06F3/041 602

【請求項の数】 13

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020107834

(22)【出願日】2020-06-23

(65)【公開番号】P2021002349

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2023-04-21

(31)【優先権主張番号】1906816

(32)【優先日】2019-06-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】502124444

【氏名又は名称】コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ラミン・ブネッサ

(72)【発明者】

【氏名】ジャン－セバスチャン・モレ

【審査官】亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３８１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５２４１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０６９２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００９７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７７４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７５８９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０４１ － ３／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タッチ表面デバイス（１００）であって、
タッチ表面を形成する第１の面（１０４）及び前記第１の面（１０４）に対向する第２の面（１０６、１０７）を含む要素（１０２）と、
２つの電極（１１２、１１４）間に配置された圧電材料の少なくとも１つの部分（１１０）を含む音響波センサ（１０８）であって、前記圧電材料の部分（１１０）及び両電極（１１２、１１４）が、しわとして表面のうねりを形成することによって構造化され、前記しわの頂点または谷（１１６）が前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６、１０７）と接触するように前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６、１０７）に取り付けられた、音響波センサ（１０８）と、
前記音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）に結合され、前記音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）から出力されるように意図された電気信号から、前記タッチ表面上に形成された少なくとも１つのタッチジェスチャーを識別するように構成された、電子回路（１１８）と、を少なくとも含む、タッチ表面デバイス（１００）。

【請求項2】

前記音響波センサ（１０８）の前記しわが、直線的であり、互いに対して平行である、請求項１に記載のデバイス（１００）。

【請求項3】

前記圧電材料がセラミック材料に対応する、請求項１または２に記載のデバイス（１００）。

【請求項4】

前記音響波センサ（１０８）が、少なくとも１つの接合層を介して前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６）に取り付けられ、または前記音響波センサ（１０８）が前記要素（１０２）内に統合された、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。

【請求項5】

前記要素（１０２）が、前記第１の面と前記第２の面（１０４、１０６、１０７）との間で、前記センサ（１０８）に対して、２ｍｍを超える高さの厚さを有する層を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。

【請求項6】

前記しわが１０μｍよりも高い周期を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。

【請求項7】

前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６、１０７）に取り付けられたいくつかの音響波センサ（１０８）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。

【請求項8】

各音響波センサ（１０８）の前記圧電材料の部分（１１０）が、他の音響波センサ（１０８）の前記圧電材料の部分（１１０）から区別され、各音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）が、前記他の音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）から区別された、請求項７に記載のデバイス（１００）。

【請求項9】

全ての前記音響波センサ（１０８）の前記圧電材料の部分（１１０）が、全ての前記音響波センサ（１０８）に共通する単一の連続的な圧電層によって形成され、各音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２）の少なくとも１つが、前記他の音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２）から区別される、請求項７に記載のデバイス（１００）。

【請求項10】

前記音響波センサ（１０８）が、１００μｍよりも小さい厚さを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス（１００）。

【請求項11】

タッチ表面デバイス（１００）を形成するための方法であって、以下の、
２つの電極（１１２、１１４）の間に配置された圧電材料の少なくとも１つの部分（１１０）を含む少なくとも１つの音響波センサ（１０８）を提供する段階であって、前記圧電材料の部分（１１０）及び両電極（１１２、１１４）が、しわとして表面のうねりを形成することによって構造化された、音響波センサ（１０８）を提供する段階と、
タッチ表面を形成するための第１の面（１０４）と、前記第１の面（１０４）に対向する第２の面（１０６、１０７）と、を含む少なくとも１つの要素（１０２）を提供する段階と、
前記しわの頂点または谷（１１６）が、前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６、１０７）と接触するように、前記音響波センサ（１０８）を前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６、１０７）に取り付ける段階と、
前記音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）を、前記音響波センサ（１０８）の前記電極（１１２、１１４）から出力されるように意図された電気信号から、前記タッチ表面上で行われる少なくとも１つのタッチジェスチャーを識別するように構成された電子回路（１１８）に結合する段階と、を含む、タッチ表面デバイス（１００）を形成するための方法。

【請求項12】

前記音響波センサ（１０８）を前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６）に取り付ける段階が、前記要素（１０２）の前記第２の面（１０６）に対して前記音響波センサ（１０８）を接合する段階を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記要素（１０２）を提供し、前記音響波センサ（１０８）を前記要素（１０２）の前記第２の面（１０７）に取り付ける段階が、
前記音響波センサ（１０８）を支持部上に配置する段階と、
前記要素（１０２）を熱成型または射出モールディングする段階であって、その間に前記音響波センサ（１０８）が前記第２の面（１０７）に対して配置され、その終了時に前記音響波センサ（１０８）が前記要素（１０２）に統合される段階と、を含む、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、ヒューマンマシンインターフェースまたはＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ－Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ）の分野であり、より一般には、タッチ機能または触覚機能を通してインターフェースする空間及び／または物体の分野である。本発明は特に、ホームオートメーション（ｄｏｍｏｔｉｃｓ）の分野または、例えば水、油、塵、雪の存在下または高温もしくは低温にさらされる有害環境におけるＨＭＩの実現に適用可能である。

【背景技術】

【0002】

製造される表面の任意の形状に適用可能な、最も堅牢で安価であり形状形成可能な触覚タッチ解決手段は、静電容量型センサを採用する。静電容量型センサは、例えば、機能を付与される部品または物体の表面に配置され、小さな厚さを有するコーティングで覆われることもできる。センサが静電容量要素のアレイを含む場合、例えばタッチ表面上の指のスライドやスワイプを検出する、先進的なタッチ機能が可能である。

【0003】

しかし、表面を触覚性にするための静電容量型センサの使用は、いくつかの欠点を有する。

【0004】

まず、静電容量型センサのもろさにより、機能を付与される物体を製造する材料にこれらを組み込むことができない。そのため、物体への最適な組込みのために、センサを収容するために物体の表面に形成された印刷を提供することが必要である。さらに、センサを物体の表面に固定するために実施される技術は、接合及び冷間法に限定される。

【0005】

静電容量型センサがコーティングで覆われ、それによってタッチ表面として使用される場合、クローストーク、低すぎる信号／雑音比、擬陽性（望まないトリガー動作）または、センサ感度喪失問題、コーティングとして使用可能であり、センサによって行われる静電容量検出と干渉してはならない材料の性質に関する制限、２ｍｍよりも小さくなければならないコーティングの厚さの制限などのその他の要件に適合されなければならない。

【0006】

２ｍｍよりも高い厚さを有するコーティングが使用されなければならない場合、センサは、
－センサの複雑化、
－機能化される部分に関する成形可能性の喪失、
－センサ分解能の喪失につながるセンサ電極の大型化、
－タッチ表面上の指のスライドなどの先進的なタッチ機能の評価を低下させる、一般的なセンサ設計の大型化、などの制限を課される。

【0007】

２ｍｍより高い厚さを有するコーティングが存在したとしても表面を触覚性にすることが可能な圧電センサが存在する。しかし、これらのセンサで対処可能なタッチ機能は、タッチ表面を押すなどの単純な機能に限定される。さらに、成形可能でない圧電要素の使用は、その使用を平面タッチ構造に限定することとなる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の１つの目的は、従来技術の解決手段の欠点を有さず、静電容量性センサの制限を有さず、２ｍｍに制限されないタッチ表面の厚さを有し、任意のタッチ表面形状に適合可能なタッチまたは触覚表面デバイスを提供することである。

【0009】

このために、本発明は、タッチ表面デバイスであって、
タッチ表面を形成する第１の面及び第１の面に対向する第２の面を含む要素と、
２つの電極間に配置された圧電材料の少なくとも１つの部分を含む音響波センサであって、圧電材料の部分及び両電極が、しわとして表面のうねりやリップルを形成することによって構造化され、しわの頂点もしくはピークまたは谷が要素の第２の面と接触するように要素の第２の面に取り付けられた、音響波センサと、
センサの電極に結合され、センサの電極から出力されるように意図された電気信号から、タッチ表面上に形成された少なくとも１つのタッチまたは触覚ジェスチャーを識別するように構成された、電子回路と、を少なくとも含む、タッチ表面デバイスを提供する。

【0010】

このデバイスにおいて、センサによるタッチジェスチャーの検出は、要素の材料内の音響波の伝達によってなされ、これらの音響波は、センサによって検出され、電子回路によって解釈される。この種類の検出は、静電容量型センサが使用される場合に生じる欠点を防ぐ。

【0011】

センサは表面のうねりを含み、これらのうねりは、共通してしわという用語で呼ばれ、振幅、波長及び配向によって特徴づけられる。しわを含んでいない平面型圧電センサと比較して、しわがセンサにより大きな変形性を提供し、そのため、圧力に対するより大きな感度及び、すなわちより大きな検出感度を提供する。しわを含むそのようなセンサの使用は、なされるタッチ検出に影響を与えることなくセンサが取り付けられる要素が２ｍｍよりも大きな厚さを有することを可能にし、タッチ表面上の指のスライドを検出するなどの、複雑なタッチジェスチャーの検出を可能にする。

【0012】

さらに、しわにより、センサはタッチ表面上の指のスライドや、異なる種類の押し込み（長い、短い、同時にいくつかの指で行うなど）のような複雑なタッチ機能を検出することが可能になる。

【0013】

そのようなデバイスは、使用条件（暑い、寒い、雨、タッチ表面上の埃及び／または油の存在、手袋をした状態でのデバイスの使用など）に対し、検出される音響波がこれらの使用条件に影響を受けないため、影響を受けにくいという利点を有する。例えば、センサの表面に霜が現れるとすぐにもはや動作しなくなる静電容量性センサとは異なり、センサが０℃より小さい温度にさらされた場合に、提供されるデバイスが０℃よりも小さい温度にさらされた場合であっても動作可能な状態を持続する。

【0014】

要素の誘電率が、静電容量型センサとは異なり音響波センサに影響を与えないため、このデバイスはまた、センサを収容するための表面上に印刷が存在しないこと及び、タッチ表面（金属、プラスチック、木材などからなりうる）を形成する要素の材料の性質に制限がないことによって、タッチ表面の設計により大きな自由度をもたらすという利点も有する。要素は、例えば１つもしくは複数の曲線を含む複雑な幾何形状を有してもよく、または任意の形状（平行六面体、ピラミッド状など）を有してもよい。

【0015】

「要素」という用語は、音響波センサによって機能化される、タッチ、触覚のための任意の種類の物体、構造または部分を指すために使用される。

【0016】

電極は、少なくとも１つの導電性材料、例えば少なくとも１つの金属を含む。

【0017】

有利には、センサのしわは直線状、または直線的であり、互いに対して平行でありうる。そのようなしわは、タッチ表面上の、しわの配向に対して実質的に垂直な方向に沿った指のスライドを検出するために良好に適合される。

【0018】

有利には、圧電材料は、無機材料であるセラミック材料に対応しうる。そのような圧電材料は、ポリマー圧電材料とは異なり、高い温度（約３００℃よりも高い）に適切に耐えるという利点を有する。セラミック圧電材料の使用は、特にセンサを、顕著な温度で段階を実行することを伴う熱成型または任意の他の方法によって形成された要素内に統合されることを可能にする。

【0019】

センサは、少なくとも１つの接合層を介して要素の第２の面に固定されてもよく、またはセンサは要素に統合されてもよい。センサを要素に統合することの利点は、特に、センサがそれによって要素の外側から見えなくなり、センサが全ての面において要素によって保護可能になることである。

【0020】

要素は、第１の面と第２の面との間で、センサに対して、２ｍｍよりも高い厚さを有する層を形成しうる。そのような顕著な厚さは、しわを含む圧電センサの使用によって可能になる。要素のこの顕著な厚さは、デバイスにより大きな強度をもたらし、例えば、破壊に対するセンサのより強固な保護を与える。

【0021】

しわは、１０μｍよりも高い周期を有しうる。そのような周期は、デバイスのタッチ表面に対してなされるジェスチャーによって生じる音響波の検出に対し、良好に適合されたセンサを有することを可能にする。

【0022】

デバイスは、要素の第２の面に固定されたいくつかの音響波センサを含みうる。要素の第２の面に結合されたいくつかの音響波センサによって、例えば要素のタッチ表面上の指のスライドの方向などの複雑なタッチジェスチャーを検出すること、または更なる情報を得ることが可能になる。

【0023】

第１の実施形態によれば、デバイスがいくつかのセンサを含む場合、各センサの圧電材料の部分は、他のセンサの圧電材料の部分から区別され、すなわち分離され、または離隔されてもよく、各センサの電極は、他のセンサの電極から区別されてもよい。

【0024】

第２の実施形態によれば、デバイスがいくつかのセンサを含む場合、全てのセンサの圧電材料の部分が、全てのセンサに共通の単一の連続的な圧電層によって形成されてもよく、各センサの電極の少なくとも１つは、他のセンサの電極から区別されうる。

【0025】

電子回路は、しわが延在する方向に対して実質的に垂直な方向に従うタッチ表面上の指のスライドを識別するように構成されうる。

【0026】

センサは、１００μｍよりも小さな厚さを有しうる。そのようなセンサは、薄い要素に適合されうる。

【0027】

本発明はまた、タッチ表面デバイスを形成するための方法であって、以下の、
２つの電極の間に配置された圧電材料の少なくとも１つの部分を含む少なくとも１つの音響波センサを提供する段階であって、圧電材料の部分及び両電極が、しわとして表面のうねりを形成することによって構造化された、音響波センサを提供する段階と、
タッチ表面を形成することを意図された第１の面と、第１の面に対向する第２の面と、を含む少なくとも１つの要素を提供する段階と、
しわの頂点もしくはピークまたは谷が、要素の第２の面と接触するように、センサを要素の第２の面に取り付ける段階と、
センサの電極を、センサの電極から出力されるように意図された電気信号から、タッチ表面上で行われる少なくとも１つのタッチジェスチャーを識別するように構成された電子回路に結合する段階と、を含む、タッチ表面デバイスを形成するための方法に関する。

【0028】

第１の実施形態によれば、センサを要素の第２の面に取り付ける段階は、センサを要素の第２の面に対して接合する段階を含みうる。

【0029】

第２の実施形態によれば、要素を提供し、センサを要素の第２の面に取り付ける段階は、
センサを支持部上に配置する段階と、
要素の熱成型または射出モールディングを行う段階であって、その間にセンサが第２の面に対して配置され、終了時にセンサが要素内に統合される、段階と、を含みうる。

【0030】

本発明は、添付された図面を参照して、純粋に例示のために、かつ限定の目的ではなく、与えられた例示的な実施形態の説明を読むことによってよりよく理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】第１の実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスのセンサの断面図を示す。

【図2】第１の実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスのセンサの上面図を示す。

【図3】第１の実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスを示す。

【図4】第２の実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスを示す。

【図5】第２の実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスを示す。

【図6】本発明の対象である、デバイスのタッチ表面上で行われるタッチジェスチャーの間に得られる電気信号の例を示す。

【図7】本発明の対象である、デバイスのタッチ表面上で行われるタッチジェスチャーの間に得られる電気信号の例を示す。

【図8】本発明の対象である、デバイスのタッチ表面上で行われるタッチジェスチャーの間に得られる電気信号の例を示す。

【図9】本発明の対象である、デバイスのタッチ表面上で行われるタッチジェスチャーの間に得られる電気信号の例を示す。

【図10】代替的な実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスを示す。

【図11】代替的な実施形態に従う、本発明の対象であるタッチ表面デバイスを示す。

【図12】本発明の対象であるデバイスのタッチ表面で行われるタッチジェスチャーの間に得られる電気信号の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本明細書で説明される異なる図面の同一、類似または等価な部分は、１つの図面から別の図面に切り替えるのを容易にできるように、同じ参照符号を付す。

【0033】

図面に示された異なる部分は、図を読みやすくするために、必ずしも同一のスケールで描かれていない。

【0034】

様々な可能性（代替及び実施形態）は、互いに非排他的であるとして、また、互いに結合可能であるとして理解されるべきである。

【0035】

第１の実施形態に従うタッチ表面デバイス１００を、これから図１から３を参照して説明する。図１は、デバイス１００の音響波センサ１０８の断面図に対応する。図２は、センサ１０８の上面図に対応する。図３は、デバイス１００の斜視図に対応する。

【0036】

デバイス１００は、第１の面１０４を備える要素１０２を含む。第１の面１０４は、デバイス１００のタッチ表面または触覚表面を形成し、これは、タッチジェスチャー（押す、スライドさせるなど）が、デバイス１００の使用者によって行われることとなる表面である。要素１０２はまた、第１の面１０４に対向する第２の面１０６も含む。要素１０２はいかなる形状であってもよい。図３に示された例では、要素１０２は曲げられている。

【0037】

第１の実施形態において、本明細書では要素１０２によって形成された層の厚さｅに対応する面１０４、１０６の間の距離は、２ｍｍよりも高い。

【0038】

デバイス１００は、音響波センサ１０８を含む。センサ１０８は、部分１１０の圧電材料の変形による圧電効果によって発生した電荷を確実に集める、２つの電極１１２、１１４の間に配置された圧電材料の部分を含む。

【0039】

有利には、部分１１０の圧電材料は、セラミック材料、すなわち例えばＡｌＮ、ＰＺＴ、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＮｂＯ_３、水晶、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３またはランガサイトなどの無機材料に対応する。代替的に、圧電材料がデバイス１００を製造する顕著な温度にさらされない場合、圧電材料は、例えばＰ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）などのポリマーでありうる。

【0040】

電極１１２、１１４はそれぞれ、例えばアルミニウム、タングステン、チタン、銅、ニッケル、白金、パラジウム、金、銀またはこれらの金属のいくつかの合金などの金属材料を含む。可能な場合、電極１１２、１１４の１つまたはそれぞれは、例えばＴｉＮ及び/またはＴａＮ及び/またはＷＮを含む１つまたは複数の拡散バリアを備える金属多層要素でありうる。電極１１２、１１４の１つまたはそれぞれはまた、以下の材料、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ドープ酸化亜鉛、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）もしくはＰＥＤＴ、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホン酸塩）もしくはＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ（４，４－ジオクチルシクロペンタジチオフェン）などの導電性ポリマーのうちの１つに、例えば対応する少なくとも１つの透明導電酸化物を含みうる。電極１１２、１１４の１つまたはそれぞれは、グラフェンなどの、またはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を含む２次元材料系層に対応しうる。

【0041】

センサ１０８の長さＬは、例えば１ｍｍから、要素１０２の第２の面１０６の長さの間である。センサ１０８の幅ｌは、例えば０．５ｍｍから要素１０２の第２の面１０６の幅の間である。圧電材料１１０の部分の厚さは、例えば５００ｎｍから２０μｍの間である。電極１１２（第２の面１０６に対向する側に配置された電極に対応する）は、約２μｍから１００μｍの間の厚さを有しうる。電極１１２の表面積は、圧電材料１１０の部分のそれと等しいか、または圧電材料１１０の部分のそれよりも高くなりうる（要素１０２と直接接しうる電極１１２の部分）。電極１１４（第２の面１０６の側に配置され、要素１０２に対する電極に対応する）は、約３ｎｍから２μｍの間の厚さを有しうる。電極１１４の表面積は、約５０μｍ×５０μｍの間であってもよく、圧電材料１１０の部分の表面積であってもよい。センサ１０８の厚さ（図１に「ａ」で示される）（部分１１０及び電極１１２、１１４の厚さの合計に対応する）は、好適には１００μｍよりも小さい。例として、センサ１０８は、以下の特性、
－長さＬ＝１０ｍｍ、
－幅ｌ＝３ｍｍ、
－部分１１０の厚さ＝１μｍ、
－電極１１２（面１０６に対向する側に配置される）の厚さ＝４μｍ、
－電極１１４（要素１０２に対し、面１０６の側に配置される）の厚さ＝５０ｎｍ、を有しうる。

【0042】

要素１０２の形状がどのようなものであれ、センサ１０８は、要素１０２のタッチ表面に対向する面に対して配置される。

【0043】

圧電層１１０及び電極１１２、１１４は、しわとして表面のうねりを形成することによって構造形成される。本明細書で説明される例示的な実施形態において、しわは直線的かつ互いに対して平行（さらに図１に示された軸Ｙに対して平行）である。しわは、例えば１０μｍに等しい振幅Ａ及び周期λで形成される。有利には、周期λは１０μｍよりも高く、例えば５０μｍに等しい。周期λの値は、振幅Ａのそれに比例する。振幅Ａは、センサ１０８の同じ層のピーク－ピーク高さ２Ａの半分に対応する。しわの頂点またはピークは、参照符号１１６を有し、しわの谷は参照符号１１７を有する。周期λは、２つの隣接する頂点またはピーク１１６の間の距離に対応する。

【0044】

センサ１０８及びより具体的にはしわ１１６を形成するために実施される方法の例が、例えば国際公開第２０１５／０５５７８８号、国際公開第２０１５／０５５７８３号及び国際公開第２０１５／０５５７８６号に記載されており、本明細書で説明されるセンサ１０８を作るのに適用可能である。

【0045】

センサ１０８は、しわの頂点またはピーク１１６が第２の面１０６に接触するように、要素１０２の第２の面１０６に取り付けられる。本明細書で説明される第１の実施形態において、センサ１０８は、接合を通して第２の面１０６に取り付けられ、接合は、センサ１０８と第２の面１０６との間に介在される接合層（図１から３には示されていない）を介する。センサ１０８を要素１０２の第２の面１０６に対して取り付けるために、他の種類の接合も実施されうる。

【0046】

第２の実施形態によれば、センサ１０８は、要素１０２に統合され、要素１０２によって少なくとも部分的に取り囲まれる。この第２の実施形態において、要素１０２は、例えば熱成型によって作られる。センサ１０８は、この場合、要素１０２内に配置され、要素１０２の材料によって完全に取り囲まれる。センサが対向して配置される要素１０２の面は、要素１０２の外面を形成する第２の面１０６には対応しないが、内部である、要素１０２の材料の部分内に形成され、電極１１４が対向して配置される、参照符号１０７で示された面に対応する。図４及び５は、この第２の実施形態に従うデバイス１００を概略的に示す。

【0047】

第３の実施形態によれば、センサ１０８は、前述の２つの実施形態のうちの１つに従う、前述された統合に類似して、中間要素に対して、または中間要素内に統合されうる。この中間要素は、任意の機械的取付手段（ねじ、リベット、取り付けクリップなど）によって、要素１０２に組み立てられうる。この場合、センサ１０８は、実際には、しわの頂点、ピークまたは谷が、中間要素を介して要素１０２の第２の面と接触するように、要素１０２に結合される。

【0048】

前述の３つの実施形態において、デバイス１００はまた、センサ１０８の電極１１２、１１４に接続された電子回路１１８を含む。回路１１８は、センサ１０８によって電極１１２、１１４から出力された電気信号から、第１の面１０４上である要素１０２のタッチ表面上でなされる１つまたは複数のタッチジェスチャーを識別するように構成される。有利には、電子回路１１８は、しわ１１６が沿って延在する方向に対して実質的に垂直な方向に沿った、第１の面１０４上の指のスライドを識別するように構成されうる。第２の実施形態において、電極１１２、１１４を電子回路１１８に接続する電気接続は、要素１０２を通過する。

【0049】

第１の面１０４上の指のスライド動作に加えて、前述の実施形態の両方に従うデバイス１００は、第１の面１０４上でなされるその他のタッチジェスチャーを、例えば第１の面１０４上に１つまたは複数の指を（長くまたは短く）押し付け、離すこと、接触動作、振動動作などとして識別することを可能にする。

【0050】

図６は、デバイス１００のタッチ表面１０４上の振動の間の、センサ１０８の電極１１２、１１４間で得られる電気信号の例を示す。

【0051】

図７は、デバイス１００のタッチ表面１０４上の指の短い押しつけの間の、センサ１０８の電極１１２、１１４間で得られる電気信号の例を示す。

【0052】

図８は、デバイス１００のタッチ表面１０４上の指の長い押しつけの間の、センサ１０８の電極１１２、１１４間で得られる電気信号の例を示す。

【0053】

図９は、デバイス１００のタッチ表面１０４上の指のスライドの間の、センサ１０８の電極１１２、１１４間で得られる電気信号の例を示す。

【0054】

これらすべての信号は、これらの信号の処理の実施を介して、デバイス１００のタッチ表面でなされるタッチジェスチャーの種類を識別するために、電子回路１１８によって使用される異なる特性（異なるピーク間隔、ピークの反復など）を示す。この処理の詳細は本明細書では説明されないが、この処理は、例えばデバイス１００のセンサの電極によって出力される電気信号のデジタル及び／またはコンピュータ処理を介して、当業者によって容易に実施可能である。

【0055】

第１の実施形態に従うデバイス１００を作るために、センサ１０８及び要素１０２は、まず、互いに対して独立に作られ、次いで、センサ１０８が一時基板上に配置され、例えば接合層を用いて、要素１０２の第２の面１０６に対して接合される。次いで、一時基板が除去されうる。次いで、センサ１０８の電極１１２、１１４は、電子回路１１８に結合される。

【0056】

第２の実施形態に従うデバイス１００を作るために、センサ１０８は最初に作られ、次いで要素１０２が、センサ１０８を要素１０２内に統合することによって作られる。このために、センサ１０８は支持部上に配置され、要素１０２はセンサ１０８の周囲に熱成型によって作られうる。開口部が、電極１１２、１１４にアクセスするために要素１０２に作られうる。次いで、センサ１０８の電極１１２、１１４が、電子回路１１８に結合される。

【0057】

熱成型に加えて、要素１０２は、使用される材料の性質及び、要素１０２の幾何学的に特性に応じて、例えば、モールディング、凍結キャスティング、含浸または浸潤、熱分解、ストリップキャスティング、射出または押出モールディング、ブローまたは発泡加工、組み立て、インクジェット、エアロゾルスプレー、蒸着などのその他の技術によって作られうる。

【0058】

前述の実施形態の両方において、デバイス１００は、要素１０２の第２の面１０６または１０７に対して配置された単一のセンサ１０８を含む。代替的に、デバイス１００は、第２の面１０６または１０７に接触したいくつかのセンサ１０８を含みうる。

【0059】

図１０は、同じ要素１０２の第２の面１０６に対する、互いに隣接して配置されたいくつかのセンサ１０８を含むデバイスの第１の例示的な実施形態を概略的に示している。センサ１０８は、全体として、要素１０２の第１の面１０４を機能化するために使用される。この第１の例示的な実施形態において、センサ１０８は、１つのセンサと別のセンサとで区別された圧電材料１１０及び電極１１２、１１４の部分を含む。換言すれば、センサ１０８のそれぞれの圧電材料の部分１１０は、別のセンサ１０８の圧電材料の部分１１０から間隔を開けて分離されている。同様に、センサ１０８のそれぞれの電極１１２、１１４は、別のセンサ１０８の電極１１２、１１４から間隔を開けて分離されている。

【0060】

図１１は、同じ要素１０２の第２の面１０６に対する、互いに隣接して配置されたいくつかのセンサ１０８を含むデバイス１００の第２の例示的な実施形態を概略的に示している。第１の例示的な実施形態と同様に、センサ１０８は、全体として、要素１０２の第１の面１０４を機能化するために使用される。この第２の励磁的な実施形態において、センサ１０８の圧電材料の部分１１０は、全てのセンサ１０８に共通した単一の連続的な圧電層によって形成される。さらに、各センサ１０８の電極１１２、１１４の少なくとも１つは、別のセンサ１０８の電極から区別され、別のセンサ１０８の電極から間隔を開けて離隔されている。図１１に示された例において、センサ１０８のそれぞれの電極１１４は、連続する導電性材料によって形成された同じ層によって形成され、全てのセンサ１０８に共通しており（センサ１０８の全てに共通な電極を形成する）、各センサ１０８の電極１１２は、別のセンサ１０８の電極１１２を形成する導電性材料の部分から区別され、間隔を開けられた導電性材料の部分から形成される。

【0061】

デバイス１００のどの例示的な実施形態であれ、同じ表面に関連付けられたいくつかのセンサ１０８の使用は、例えばタッチ表面上のいくつかの同時に生じた区別された押し込み動作や、タッチ表面上の指のスライド方向及びその速度の検出など、より複雑なタッチジェスチャーの識別を可能にする。

【0062】

デバイス１００がいくつかのセンサ１０８を含む場合、これらのセンサのしわは、同じ方向に沿って、または異なる方向に沿って配向されうる。例えば、デバイス１００は、第２の面１０６に取り付けられ、両センサ１０８のしわが互いに対して垂直に配向されるように配置された２つのセンサ１０８を含みうる。この場合、デバイス１００は、互いに対して垂直な２つの方向に沿って、デバイス１００のタッチ表面上のスライド動作、例えば上下方向に沿ったスライドおよび左右方向に沿ったスライドを区別するのに良好に適合される。デバイス１００の第２の面１０６上のセンサ１０８のその他の組み合わせも実施されうる。

【0063】

図１２は、このデバイス１００のタッチ表面上の指のスライドの間、デバイス１００の２つのセンサ１０８にわたって得られる電気信号の例を示す。両センサ１０８が存在することにより、指のスライド方向を、両信号間の時間オフセットに従ってデバイス１００のタッチ表面上で識別することができる。

【0064】

デバイス１００は、要素１０２が組み立てられうる１つまたは複数の他の部品または要素を含みうる。センサ１０８は特に、要素１０２とデバイス１００の１つまたは複数のその他の要素との間に介在されうる。

【0065】

デバイス１００の同じ表面上のいくつかのセンサ１０８の存在はまた、デバイス１００が前述の第２の実施形態に対応する場合に可能であり、これはデバイス１００の要素１０２内にセンサ１０８を統合することによる。

【0066】

どのような例示的な実施形態であっても、本発明はタッチ機能を有する物体、構造または部分の表面の機能化を可能にする。そのためこれらのタッチ機能を有して提供されると、表面はタッチ負荷に対して感度を有するようになり、直接的にまたは間接的に、これらの負荷に対する応答をトリガーしうる。この応答は、触覚（例えば触覚及び／もしくは視覚及び／もしくは音声及び／もしくは機械的な）フィードバック並びに／または１つもしくは複数の動作、例えばシステムの開閉などの機械的な、及び／もしくはスイッチのオンオフもしくは照明システムの光の変化などの電気的な動作のトリガーを含みうる。

【符号の説明】

【0067】

１００ タッチ表面デバイス
１０２ 要素
１０４ 第１の面
１０６ 第２の面
１０８ 音響波センサ
１１０ 部分
１１２、１１４ 電極
１１６ しわの頂点
１１７ しわの谷
１１８ 電子回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】