本发明涉及基于驻极体(electret)的静电触觉致动器，并且具有在用户接口、游戏、汽车、可穿戴设备和消费电子产品中的应用。
背景技术：
电子设备制造商努力为用户生产丰富的接口。许多设备使用视觉和听觉提示向用户提供反馈。在一些接口设备中，还向用户提供动觉效果(诸如主动的和抵抗性的力反馈)和/或触感效果(诸如振动、纹理和热)。动觉效果和触感效果可以更一般地称为“触觉反馈”或“触觉效果”。触觉反馈可以提供增强和简化用户接口的提示。例如，振动效果或振动触感(vibrotactile)触觉效果在向电子设备的用户提供提示以便提醒用户特定事件中可以是有用的，或者提供在模拟或虚拟环境中创建更强烈的感官沉浸的逼真反馈。
为了生成触觉效果，许多设备使用致动器。用于生成触觉效果的示例致动器(也称为触觉致动器)包括电磁致动器，诸如偏心旋转质量(“erm”)致动器和线性共振致动器(“lra”)。其它致动器包括使用“智能材料”(诸如压电材料、电活性聚合物或形状记忆合金)的致动器。
技术实现要素：
以下具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或者本发明的应用和用途。此外，不旨在受到在前述的技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中给出的任何表达或暗示的理论的束缚。
本文的实施例涉及包括驻极体层、导电层、电绝缘层、多个隔离件和信号生成电路的触觉致动器。驻极体层具有沿着驻极体层的厚度维度的内置电压。电绝缘层布置在驻极体层和导电层之间。多个隔离件布置在驻极体层和导电层之间。信号生成电路电连接到导电层并且不电连接到驻极体层。信号生成电路被配置为向导电层施加振荡驱动信号以生成振动触感触觉效果。
在实施例中，信号生成电路被配置为以小于驻极体层的内置电压的幅度生成振荡驱动信号。
在实施例中，信号生成电路被配置为以其生成振荡驱动信号的幅度小于驻极体层的内置电压的1/10。
在实施例中，信号生成电路被配置为以其生成振荡驱动信号的幅度小于驻极体层的内置电压的1/100。
在实施例中，驻极体层的内置电压在1kv和10kv之间的范围内，并且信号生成电路被配置为以其生成振荡驱动信号的幅度在1v和10v之间的范围内。
在实施例中，导电层或驻极体层具有共振振动频率，并且其中信号生成电路被配置为以等于导电层或驻极体层的共振振动频率的频率施加振荡驱动信号，该频率在100hz至500hz的范围内。
在实施例中，电绝缘层具有在100微米和1毫米之间的范围内的厚度。
在实施例中，多个隔离件中的每个隔离件具有在0.1毫米至0.5毫米范围内的厚度。
在实施例中，驻极体层和导电层具有相同的维度，并且各自形成具有四条边的矩形，其中驻极体层和导电层的各个矩形的每条边在2毫米和20毫米之间的范围内。
在实施例中，导电层是第一致动层，触觉致动器还包括直接或间接布置在导电层上的第二致动层。
在实施例中，第二致动层是电连接到第二信号生成电路的电活性聚合物层。
在实施例中，多个隔离件中的每个隔离件都具有微点(microdot)的形式。
在实施例中，触觉致动器还包括第二驻极体层、第二电绝缘层和第二导电层。第二驻极体层布置在导电层上。第二多个隔离件布置在第二驻极体层上。第二电绝缘层布置在第二多个隔离件上。第二导电层布置在第二电绝缘层上。信号生成电路电连接到第二导电层并且不电连接到第二驻极体层。
本文的实施例涉及包括壳体和触觉致动器的启用触觉的(haptic-enabled)设备。壳体形成启用触觉的设备的外表面。触觉致动器布置在启用触觉的设备的外表面处。触觉致动器包括：驻极体层，其具有沿着驻极体层的厚度维度的内置电压；导电层；布置在驻极体层和导电层之间的电绝缘层；以及布置在驻极体层和导电层之间的多个隔离件。启用触觉的设备还包括电连接到触觉致动器的导电层并且不电连接到触觉致动器的驻极体层的信号生成电路。信号生成电路被配置为向导电层施加振荡驱动信号以在启用触觉的设备的外表面处生成振动触感触觉效果。
在实施例中，启用触觉的设备还包括容纳在壳体中的显示屏，显示屏也形成启用触觉的设备的外表面。触觉致动器布置在显示屏上。触觉致动器的驻极体层、电绝缘层和导电层是透明的。
在实施例中，启用触觉的设备还包括通信地耦合到导电层的处理器。处理器被配置为基于来自导电层的信号或信号变化来检测触摸输入。
在实施例中，信号生成电路被配置为生成具有幅度的振荡驱动信号。在该实施例中，启用触觉的设备还包括处理器，该处理器被配置为将振荡驱动信号的幅度设置为小于驻极体层的内置电压的1/10。
在实施例中，处理器被配置为将振荡驱动信号的幅度设置为小于驻极体层的内置电压的1/100。
在实施例中，导电层是第一致动层，触觉致动器还包括直接或间接布置在导电层上的第二致动层。在该实施例中，启用触觉的设备包括被配置为将第二振荡驱动信号施加到第二致动层的第二生成电路，并且包括处理器，该处理器被配置为控制信号生成电路和第二信号生成电路以使振荡驱动信号和第二振荡信号具有不同的相应频率。
在实施例中，第二致动层是电活性聚合物层。
附图说明
根据对如附图中图示的本文的实施例的以下描述，本发明的前述和其它特征和优点将变得显而易见。并入本文并构成说明书一部分的附图还用作解释本发明的原理并使得相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。附图没有按比例绘制。
图1图示了根据本文的实施例的包括至少一个基于驻极体的触觉致动器的移动设备的透视图。
图2a图示了根据本文的实施例的基于驻极体的触觉致动器的透视图。
图2b图示了根据本文的实施例的图2a的基于驻极体的触觉致动器和基板层的透视图。
图2c图示了根据本文的实施例的图2b的基于驻极体的触觉致动器和基板层的截面图。
图3和图4图示了根据本文的实施例的基于驻极体的触觉致动器的截面图。
图5a和图5b分别图示了根据本文的实施例的基于驻极体的触觉致动器的透视图和截面图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和用途。此外，不旨在受到在前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中给出的任何表达或暗示的理论的束缚。
本文的实施例涉及使用驻极体层来生成振动触感或其它触觉效果而无需高(例如，1kv、10kv或50kv)驱动信号幅度的静电触觉致动器。更具体而言，静电触觉致动器可以基于例如两个平行板之间的静电相互作用生成触觉效果。虽然这种静电相互作用可以通过在两个平行板之间产生高电压(例如，1kv、10kv或50kv)而生成，但是生成这样的高电压可能涉及专用电路系统和电源，这增加了致动器和/或结合致动器的电子设备的成本。为了以较低的驱动信号幅度提供静电致动，本文的实施例涉及使用驻极体层作为平行板的触觉致动器。这样的触觉致动器可以在较低的驱动信号幅度(诸如不超过100v的幅度，诸如5v或10v)下有效地工作。驻极体层可以具有例如大约1kv、10kv、50kv或100kv的内置电压。与驻极体层的高内置电压相关联的电场可以与另一层(诸如导电层)上的振荡电压相互作用。即使当导电层上的振荡电压的幅度比驻极体层的内置电压小几十倍或几百倍时，该相互作用也可以足够强以生成有效的振动触感触觉效果或其它类型的触觉效果。
在实施例中，驻极体层可以是致动器的一部分，致动器包括导电层和放置在驻极体层和导电层之间的多个隔离件。导电层可以电连接到将振荡驱动信号(例如，振荡输入电压或振荡输入电流)施加到导电层的信号生成电路。振荡驱动信号的幅度可以是例如大约1v、10v、50v或100v。在实施例中，振荡信号的幅度不高于100v。该振荡驱动信号(例如，交流(ac)信号)可以产生从导电层发出的振荡电场。振荡电场可以与由强内置电压产生并从驻极体层发出的强电场相互作用。该相互作用可以在驻极体层和导电层之间产生交替的吸引和排斥时间段。因此，驻极体层和导电层可以以在两层朝彼此移动的时间段和它们彼此远离移动的时间段之间交替的振荡方式相对于彼此移动。驻极体层的高内置电压和电场可以导致与导电层的相互作用，其足够强以向振动触感或其它触觉效果提供致动。
图1图示了包括一个或多个触觉致动器(诸如，触觉致动器110、触觉致动器120和触觉致动器130)的启用触觉的设备100。在实施例中，启用触觉的设备100可以是移动电话或平板计算机。在其它实施例中，可穿戴设备(例如，用于虚拟现实环境的头戴式显示器)、游戏控制器(例如，
在实施例中，触觉致动器110、120、130中的一个或多个可以附接到显示屏102，并且可以是透明的。触觉致动器110、120、130中的一个或多个可以位于屏幕102的外表面102a的后方，或者可以替代地位于屏幕102的外表面102a的前方(例如，上方)。当其中一个触觉致动器位于屏幕102的后方时，该致动器可以嵌入在屏幕102的玻璃或其它材料内。例如，致动器可以刚好位于屏幕102的外表面的下方。在这种布置中，致动器不能够直接与用户的手指或其它外部物体接触。当其中一个触觉致动器布置在屏幕102的前方时，致动器可以附接(例如，粘附)到显示屏102的外表面。在这种布置中，致动器可以能够直接与用户的手指或其它外部物体接触。
在图1中，触觉致动器110、120、130中的一些或全部可以是基于驻极体的触觉致动器。例如，触觉致动器120可以是布置在显示屏102的外表面102a上或后方(例如，下方)的基于驻极体的致动器，并且触觉致动器120和130可以是布置在启用触觉的设备100的壳体101的外表面101a上或后方的其它基于驻极体的触觉致动器。在实施例中，触觉致动器110、120、130可以被配置为在启用触觉的设备100的不同部分处生成振动触感触觉效果。
在实施例中，触觉致动器110、120、130中的每一个可以在从信号生成电路接收到触觉驱动信号时生成触觉效果。触觉致动器110、120、130可以共享信号生成电路，和/或可以电连接到不同的相应信号生成电路。如果触觉致动器110、120、130被配置为共享信号生成电路，则信号生成电路可以向触觉致动器110、120、130同时施加相同的驱动信号，或者可以在不同的相应时间段向触觉致动器110、120、130可切换地施加不同的驱动信号。
在实施例中，启用触觉的设备100包括处理器170。处理器170可以用于控制触觉致动器110、120、130。处理器170可以是用于启用触觉的设备100的通用处理器或者是专用处理器，诸如专用于控制触觉效果的数字信号处理器或处理电路(例如，现场可编程门阵列或fpga)。在实施例中，处理器170可以控制和/或实现上面讨论的信号生成电路。
图2a提供了根据本文的实施例的触觉致动器110的透视图，该触觉致动器110位于启用触觉的设备(诸如启用触觉的设备100)的外表面100a下方。触觉致动器110包括驻极体层112、导电层118以及放置在驻极体层112和导电层118之间的多个隔离件114a-114d和电绝缘层116。在实施例中，导电层118和电绝缘层116可以是由至少层118的导电材料和层116的电绝缘材料制成的双层材料的一部分。在实施例中，触觉致动器110可以布置在启用触觉的设备100的外表面100a后方。例如，外表面100a可以包括直接布置在触觉致动器110之上的薄的柔性电绝缘层，使得外表面100a覆盖导电层118。在另一个例子中，外表面100a可以是形成显示屏102的玻璃的外表面，并且可以嵌入触觉致动器110。外表面100a可以用于电绝缘和/或保护导电层118免受外部物体的影响。虽然图2a图示了电绝缘层116，但是在另一个实施例中，触觉致动器可以仅具有隔离件114a-114d以在导电层118和驻极体层112之间提供隔离，并且不具有绝缘层116。
在实施例中，驻极体层112具有由沿着层112的厚度维度t(即，沿着其测量层112的厚度的维度，其可以是沿着垂直于层的方向延伸的维度)的内置电压产生的永久电场。内置电压可以具有例如在100v与1kv之间，或者在1kv与10kv之间，或者在10kv与100kv之间或者大于100kv的值。在实施例中，导电层118可以是例如薄金属片，并且电绝缘层116可以是例如薄聚合物膜。在实施例中，驻极体层112、导电层118和电绝缘层116可以各自形成具有四条边的矩形(具有沿着长度维度l的两条边和沿着宽度维度w的两条边)。各个矩形的每条边可以在2毫米和20毫米之间的范围内。在实施例中，特定层(例如，层112)的沿着长度维度l的边和沿着宽度维度w的边可以具有作为多物理学问题(multi-physicsproblem)的解的大小，该多物理学问题取决于该层沿着厚度维度t的大小和该层的模量。即，该层沿着其长度维度l和其宽度维度w的大小可以影响该层与另一层的静电相互作用，但是这些值也可以与该层沿着其厚度维度t的大小及其模量一起影响该层的刚度。刚度和静电相互作用的水平可能影响输出的触觉效果的强度。因此，设计层沿着长度维度l和宽度维度w的大小可以考虑层沿着厚度维度t的大小和层的模量，并且可以使结果产生的机械刚度和静电相互作用的水平平衡以实现期望的触觉效果输出强度。在实施例中，层112、116和118中的每一个可以具有在100微米和1毫米之间(即，沿着厚度维度t)的范围内的厚度。在实施例中，电绝缘层116可以具有1微米或更厚的厚度。驻极体层112、电绝缘层116和导电层118可以具有相同的维度(并且因此具有相同的表面面积)，或者可以具有不同的相应维度。
在实施例中，导电层118包括诸如铜、铝的金属，或者涂覆有薄导电层(例如，金、铟锡氧化物或导电纳米管层)的非导电材料(例如，塑料或玻璃)，或者其任何组合(例如，作为金属合金)。在实施例中，导电层118包括非金属导体，诸如石墨或导电聚合物。在实施例中，导电层118可以具有至少大约107σ的电导率。
在实施例中，电绝缘层116包括塑料、橡胶、绝缘聚合物(例如，聚酰亚胺)、玻璃或具有电绝缘材料(诸如二氧化硅或parylenetm(聚(对-二甲苯)))的薄涂层的任何其它材料，或者其任何组合。在实施例中，电绝缘材料可以具有至少大约1011ωm的电阻率。
在实施例中，隔离件114a-114d可以用于形成悬架系统，该悬架系统在驻极体层112和导电层118之间产生空间或间隙，以便为两个层提供用以相对于彼此振动的空间。隔离件114a-114d中的每一个沿着维度t的示例厚度包括0.1毫米、0.25毫米或0.5毫米。其它实施例可以不使用隔离件或使用不同数量的隔离件(例如，三个隔离件、六个隔离件)。隔离件114a-114d可以由弹性或硬性(即，刚性)材料(诸如玻璃珠(用于刚性悬架))、由丙烯酸弹性体制成的vhbtm带、硅基带、或聚氨酯(都用于较软的悬架)、或者其任何组合制成。弹性材料可以更容易地衰减(dampen)触觉致动器110中的振动，而硬性材料可以使得触觉致动器110中振动较少衰减。隔离件114a-114d被制作的弹性或刚度水平可以取决于在触觉致动器110中期望的自然衰减的水平。虽然图2a示出了隔离件114a-114d具有矩形形状，但是隔离件可以具有适合于致动器的构造的任何其它形状。例如，隔离件114a-114d中的每一个可以替代地具有微点的形式。
在实施例中，电绝缘层116和隔离件114a-114d都可以用于防止导电层118和驻极体层112直接接触(例如，防止具有板对板的接触)和产生彼此之间的导电路径。这种接触可能导致从驻极体层向导电层放电。在实施例中，隔离件114a-114d可以在导电层118和驻极体层112之间提供足够的间隔以防止它们彼此接触，并且因此可以省略电绝缘层116。在实施例中，触觉致动器可以具有附加层，其实施例在下面的图3和图4中讨论。作为下面的示例的附加，触觉致动器还可以在其它层之间(例如，在驻极体层112和每个隔离件114a-114d之间)具有粘合剂层。在实施例中，导电层118、驻极体层112、电绝缘层116和/或隔离件114a-114d可以是透明的，以便使触觉致动器110透明。该透明度使致动器110更适合于放置在显示屏102处。
图2a还描绘了信号生成电路115，其可以电连接到导电层118并且不电连接到驻极体层112。信号生成电路115是图1的启用触觉的设备100的一部分，并且可以是触觉致动器110的一部分，或者可以是单独的部件。在实施例中，信号生成电路115可以由启用触觉的设备100的处理器(例如，处理器170)来实现。在实施例中，信号生成电路115可以被配置为以小于驻极体层112的内置电压的幅度(其中幅度具有非零值)向导电层118施加振荡驱动信号，诸如正弦信号或方波。例如，振荡驱动信号的幅度可以小于驻极体层112的内置电压的1/10，或者小于驻极体层112的内置电压的1/100(或1/1000)。在实施例中，导电层118和/或驻极体层112具有共振振动频率，并且信号生成电路可以被配置为以等于导电层或驻极体层的共振振动频率的频率施加振动驱动信号。在实施例中，振荡驱动信号可以具有在例如1v至10v(或者10v至50v)的范围内的幅度以及在例如100hz至500hz范围内的频率。在实施例中，由信号生成电路115生成的振荡驱动信号的幅度可以由启用触觉的设备100的处理器170(或任何其它控制单元)设置。
图2b描绘了其中图2a的触觉致动器110的驻极体层112附接到启用触觉的设备的基板140或其它支撑结构(诸如启用触觉的设备100的显示屏102或壳体101的基板140)的实施例。基板140可以被认为是通过触觉致动器110相对不可移动的。驻极体层112可以被认为是机械接地的，并且导电层118可以被认为是当触觉致动器110被激活时振动的致动层。导电层118的振动可以传递到启用触觉的设备100的外表面100a，以在外表面100a处产生振动触感触觉效果。
在实施例中，触觉致动器110可以被配置为还用作传感器。例如，触觉致动器110可以感测用户按压触觉致动器110紧上方的外表面100a的一部分。当这部分被按压时，导电层118可以经历由用户的触摸或其它形式的输入导致的变形。变形可以在导电层118处生成电压或电流信号，或者调制层118处的现有电压或电流信号以引起信号变化。通信地与导电层118耦合的处理器(例如，处理器170)可以被配置为基于来自致动器/传感器110的导电层118的信号或信号变化来检测触摸输入。
图2c描绘了沿着图2b中的线a-a的触觉致动器110的截面图。更具体而言，该截面图示出了外表面100a、导电层118、电绝缘层116、隔离件114c、114d、驻极体层112和基板140。该截面图还描绘了由驻极体层112的内置电压导致的永久电场160。该图还图示了电场160由已经在驻极体层112中分离的一定量的正电荷和一定量的负电荷引起。产生驻极体层112和内置电压的电场160可以以多种方式产生，这将在下面更详细地讨论。
在图2c中，基板140可以具有比触觉致动器110质量大得多的质量，并且可以被认为是相对于触觉致动器110不可移动的。因此，本实施例中的触觉致动器110的驻极体层112可以被认为是通过基板140机械接地的(即，机械固定的)，如以上所讨论的。当驱动信号施加到导电层118时，机械接地的驻极体层112可以被认为保持静止，而导电层118是相对于驻极体层112致动(例如，振动)的致动层。致动(例如，振动)可以被传递到外表面100a，以在启用触觉的设备100的外表面100a处产生触觉效果。在实施例中，电绝缘层116可以与导电层118一致地移动。
图3描绘了根据本文的另一个实施例的触觉致动器(例如，触觉致动器120)的截面图，该触觉致动器具有作为机械接地层的导电层。此外，导电层可以安装在启用触觉的设备的外表面上，诸如启用触觉的设备100的外表面100a。更具体而言，图3图示了触觉致动器120的截面图，该触觉致动器120包括导电层128、电绝缘层126、驻极体层122以及在导电层128和驻极体层122之间的多个隔离件(例如，隔离件124a、124b)。在图3中，触觉致动器120还包括直接布置在驻极体层122之上的保护层123。保护层123可以是由电绝缘材料或任何其它类型的材料制成以电绝缘和/或保护驻极体层122免受用户的手指或其它外部物体影响的层。但是，在另一个实施例中，保护层123可以被省略，并且驻极体层122或另一层可以暴露于外部环境以便接收来自外部物体的直接触摸。图3还图示了信号生成电路125，信号生成电路125电连接到导电层128并且被配置为将振荡驱动信号或任何其它驱动信号施加到导电层128。信号生成电路125可以是触觉致动器120的一部分，或者可以是触觉致动器120外部的元件。
在图3的实施例中，导电层128可以是机械接地层。例如，导电层128可以通过直接附接到外表面100a而接地。外表面100a可以是比触觉致动器120更大的玻璃层(例如，显示屏102)或塑料层(例如，壳体101)的外表面，并且被配置为通过触觉致动器120相对不可移动。当来自信号生成电路125的驱动信号被施加到导电层128时，导电层128可以被认为是静止的，而驻极体层122可以是相对于导电层128移动的致动层。例如，如果振荡驱动信号被施加到导电层128，则导电层128和驻极体层122可以在彼此吸引和彼此排斥之间交替。因此，驻极体层122可以在朝导电层128移动和远离导电层128移动之间交替。这种运动可以使驻极体层128振动，并且振动可以传递到保护层123以产生振动触感触觉效果。
图4图示了根据本文的另一个实施例的可以包括两个致动层的触觉致动器130。更具体而言，触觉致动器130包括在基板140上机械接地的驻极体层132、第一致动层138(例如，导电层)、(直接或间接)布置在第一致动层138上的第二致动层139(例如，电活性聚合物层或压电层)，以及布置在第一致动层138和驻极体层132之间的电绝缘层136和多个隔离件(例如，134a、134b)。图4还描绘了电连接到第一致动层138的第一信号生成电路135和电连接到第二致动层139的第二信号生成电路137。信号生成电路135、137中的每一个可以被配置为生成振荡驱动信号或任何其它驱动信号。信号生成电路135、137可以是触觉致动器130的一部分，或者可以被认为是在触觉致动器130的外部。
第一致动层138和第二致动层139两者的存在还可以使得能够生成更复杂的触觉效果，因为在实施例中，第一致动层138和第二致动层139可以用具有不同相应幅度、频率和/或相位的不同相应振荡驱动信号来驱动。例如，第一信号生成电路135可以向第一致动层138施加幅度为5v的100hz信号，并且第二信号生成电路137可以向第二驱动层139施加幅度为10v的1hz信号。即使将相同的振荡驱动信号施加到第一致动层138和第二致动层139，如果这两层由不同的材料制成，那么它们也可以不同地移动。例如，第一致动层138可以是依赖于与驻极体层132的静电相互作用来生成触觉效果的导电层，而第二致动层139可以是电活性聚合物层。在实施例中，第一致动层138可以用于生成振动触感触觉效果，而第二致动层139可以用于生成更一般的基于变形的触觉效果。
图5a和图5b图示了根据本文的另一个实施例的触觉致动器150的透视图和截面图，该触觉致动器包括第一组层152、156、158和第二组层162、166、168，其中第二组层162、166、168堆叠在第一组层152、156、158上。第一组层152-158和第二组层162-168这两组可以是与图2a中的触觉致动器110的那些层相同的层112、116、118。与仅具有一组层的触觉致动器相比，具有堆叠的两组或更多组层的触觉致动器可以能够增加其致动输出(例如，以位移的速率或量)。在实施例中，两组层的运动可以通过对这两组层施加相同的驱动信号(例如，相同的频率和相位)来同步。更具体而言，图5a和图5b中的第一组层包括第一驻极体层152、第一导电层158、在第一导电层158和第一驻极体层152之间的第一电绝缘层156和第一多个隔离件(例如154a、154b、154c)。类似地，第二组层包括第二驻极体层162、第二导电层168、布置在第二导电层层168和第二驻极体层162之间的第二电绝缘层166和第二多个隔离件(例如，164a、164b、164c)。在实施例中，触觉致动器150可以仅包括第一组和第二组层。在另一个实施例中，触觉致动器150可以包括附加组层(例如，第三组层、第四组层，等等)，其中这些组层依次堆叠在彼此之上。
图5a和图5b还示出了信号生成电路155，信号生成电路155电连接到第一导电层158和第二导电层168两者，并且不电连接到驻极体层152、162中的任何一个。如以上所讨论的，第二组层162-168的存在可以产生致动，其补充来自第一组层152-158的致动。例如，如果信号生成电路155将与在图2a中信号生成电路115施加到触觉致动器110的振荡驱动信号相同的振荡驱动信号施加到触觉致动器150，则触觉致动器150可以输出具有由触觉致动器110输出的幅度约两倍幅度的振动触感触觉效果。
在实施例中，以上讨论的任何驻极体层可以具有永久或准永久表面电荷并具有内置电压，该内置电压产生由内置电压引起的内部和/或外部电场。在实施例中，内置电压可以来自驻极体层的材料(例如，介电材料，诸如泡沫塑料(例如，聚四氟乙烯(ptfe或teflontm)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚偏二氟乙烯(pvdf)及其衍生物)、二氧化硅、parylenetm或其任何组合)中的极性域朝向；来自材料中额外的离子或电荷；和/或来自材料中俘获的离子或电荷。通过使用离子放电技术，诸如电晕放电，额外的电荷可以被插入到驻极体层的介电材料的表面中。电晕放电可以被认为是粒子加速器，其中带正电或带负电的粒子被加速朝目标表面以轰击表面，并且可以在材料内部被捕获。例如，介电聚合物膜可以经由电晕放电进行处理以由于捕获的电荷而永久带电。由于不均衡的感应电荷，介电聚合物膜可以生成电场。电场的方向可以取决于捕获的带电粒子的性质(例如，取决于它们是带正电还是带负电)。为了提高电荷密度并因此提高感应电场的强度，可以将介电聚合物膜加工成泡沫(优选地开孔)以使得其能够捕获或以其它方式吸收更多的带电粒子。
如以上所讨论的，驻极体材料也可以通过极性域朝向形成。该处理可能涉及以提供具有非随机分子极性域的材料的方式处理极性材料。这可以产生可生成净电场的定向分子偶极子。产生非随机分子极性域的一种方法涉及将材料加热到材料中的偶极子可以自由旋转的温度。接着，可以对材料施加强大的外部电场，然后可以允许材料在维持外部电场的同时以受控的方式冷却。因此，偶极子可以沿着外部电场的方向被冻结，并且净电场由材料内的定向分子偶极子产生。
在实施例中，如果驻极体层的永久电场来自层中存在的永久俘获电荷，并且驻极体层以与导电层平行的板构造进行布置，则电场可以基于以下公式来计算：
其中e是电场的强度，q是在驻极体层中俘获的过量电荷的量，a是驻极体层的面积，σ是电荷密度，并且εo是介电常数。当经由驱动信号在导电层中感应出电荷q时，导电层和驻极体层之间的相互作用的力可以被计算为：
这个计算可以产生驻极体层和导电层相互施加的力的量这两者。如可以看到的，大的q值(驻极体层中的额外电荷量)可以补偿小的q值(由驱动信号感应的电荷)，以生成足以用于振动触感触觉效果的力。
本文实施例的基于驻极体的触觉致动器可以用在任何环境中，诸如游戏、汽车、可穿戴设备、虚拟现实或增强现实、或者其它用户接口环境中。
虽然以上已经描述了各种实施例，但是应该理解的是，它们仅作为本发明的说明和示例而不是作为限制而给出。对于相关领域的技术人员来说将明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，本发明的宽度和范围不应该被任何上述示例性实施例限制，而应该仅根据权利要求及其等同物来限定。还将理解的是，本文讨论的每个实施例的每个特征以及本文所引用的每个参考的每个特征可以与任何其它实施例的特征组合使用。