本公開(kāi)的示例涉及可變形裝置和方法。具體地，它們涉及其中裝置包括被配置為當(dāng)裝置變形時(shí)檢測(cè)的傳感器的可變形裝置和方法。

背景技術(shù)：

可變形電子設(shè)備是已知的。例如，可穿戴電子設(shè)備、生物傳感器設(shè)備或可變形通信設(shè)備或任何其它合適的設(shè)備可以被配置為響應(yīng)于施加到該設(shè)備的力而變形。

在這種設(shè)備中，它可以有益于使得變形量能夠被檢測(cè)和/或測(cè)量。它可以有益于使得設(shè)備的不同類型的變形能夠被檢測(cè)和/或測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開(kāi)的各種但并非全部的示例，可以提供一種裝置，其包括：可變形基板；彎曲支撐結(jié)構(gòu)；至少一個(gè)支撐件，其被配置為將彎曲支撐結(jié)構(gòu)與基板間隔開(kāi)，以使得當(dāng)可變形基板變形時(shí)，彎曲支撐結(jié)構(gòu)不以相同的方式變形；以及電容傳感器，其包括電容耦合到覆蓋電極的突起電極；其中，該突起電極從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的一側(cè)突起。

在一些示例中，該裝置可以包括多個(gè)電容傳感器，其中電容傳感器包括電容耦合到覆蓋電極的突起電極。該裝置內(nèi)的不同的電容傳感器可被配置為檢測(cè)該裝置的不同類型的變形。

在一些示例中，電容傳感器可以包括第一突起電極和第二突起電極，并且第一突起電極和第二突起電極都電容耦合到覆蓋電極。在一些示例中，第一突起電極可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起，并且第二突起電極可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第二側(cè)突起。在其它示例中，第一突起電極可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起，并且第二突起電極也可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起。

在一些示例中，第一和第二突起電極可以設(shè)置在相同的平面中。

在一些示例中，覆蓋電極可以設(shè)置在與第一突起電極和第二突起電極不同的平面中。

在一些示例中，突起電極可以懸掛在可變形基板之上。

在一些示例中，覆蓋電極可以嵌入在覆蓋彈性體層中。

在一些示例中，覆蓋電極可以比第一突起電極和第二突起電極更大。

在一些示例中，覆蓋電極可以是剛性的。

在一些示例中，覆蓋電極可以是可變形的。

在一些示例中，可變形基板可以形成其中設(shè)置有彎曲支撐結(jié)構(gòu)和突起電極的腔體。

在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)的曲率半徑可以平行于可變形基板的平面。

在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)可以具有蛇形形狀。蛇形形狀可以包括多個(gè)環(huán)，以使得在延伸到左手側(cè)的環(huán)之后跟著延伸到右手側(cè)的環(huán)。

在一些示例中，可變形基板可以被配置為響應(yīng)于由用戶施加的力而變形。

根據(jù)本公開(kāi)的各種但并非全部的示例，可以提供包括如上所述的裝置的電子設(shè)備。

根據(jù)本公開(kāi)的各種但并非全部的示例，可以提供一種方法，其包括：提供可變形基板；提供彎曲支撐結(jié)構(gòu)；提供至少一個(gè)支撐件，該至少一個(gè)支撐件被配置為將彎曲支撐結(jié)構(gòu)與可變形基板間隔開(kāi)，以使得當(dāng)可變形基板變形時(shí)，彎曲支撐結(jié)構(gòu)不以相同的方式變形；以及提供電容傳感器，該電容傳感器包括電容耦合到覆蓋電極的突起電極；其中，該突起電極從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的一側(cè)突起。

在一些示例中，該方法可以還包括提供多個(gè)電容傳感器，其中電容傳感器包括電容耦合到覆蓋電極的突起電極。在一些示例中，裝置內(nèi)的不同的電容傳感器可以被配置為檢測(cè)裝置的不同類型的變形。

在一些示例中，電容傳感器可以包括第一突起電極和第二突起電極，并且第一突起電極和第二突起電極都可以電容耦合到覆蓋電極。在一些示例中，第一突起電極可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起，并且第二突起電極從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第二側(cè)突起。在其它示例中，第一突起電極可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起，并且第二突起電極也可以從彎曲支撐結(jié)構(gòu)的第一側(cè)突起。

在一些示例中，第一和第二突起電極可以設(shè)置在相同的平面中。

在一些示例中，覆蓋電極可以設(shè)置在與第一突起電極和第二突起電極不同的平面中。

在一些示例中，第一突起電極和第二突起電極可以懸掛在可變形基板之上。

在一些示例中，覆蓋電極可以嵌入在覆蓋彈性體層中。

在一些實(shí)例中，覆蓋電極可以比第一突起電極和第二突起電極更大。

在一些示例中，覆蓋電極可以是剛性的。

在一些示例中，覆蓋電極可以是可變形的。

在一些示例中，可變形基板可以形成其中設(shè)置有彎曲支撐結(jié)構(gòu)和突起電極的腔體。

在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)的曲率半徑可以平行于可變形基板的平面。

在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)可以具有蛇形形狀。蛇形形狀可以包括多個(gè)環(huán)，以使得在延伸到左手側(cè)的環(huán)之后跟著延伸到右手側(cè)的環(huán)。

在一些示例中，可變形基板可以被配置為響應(yīng)于由用戶施加的力而變形。

附圖說(shuō)明

為了更好地理解對(duì)于理解詳細(xì)描述有用的各種示例，現(xiàn)僅以示例的方式參考附圖，在附圖中：

圖1示出了示例裝置；

圖2a和2b示出了示例裝置；

圖3示出了示例裝置；

圖4a和4b示出了示例裝置；

圖5示意性地示出了電容傳感器；

圖6a和6b示出了示例裝置；

圖7a至7c示出了示例裝置；

圖8a至8d示出了示例裝置；

圖9a至9e示出了示例裝置；

圖10a和10b示出了示例裝置；

圖11a至11d示出了示例裝置；

圖12示出了一種方法；

圖13a至圖13o示出了一種方法；

圖14a至14f示出了一種方法；

圖15示出了一種方法；

圖16a和16b示出了寄生電容在示例裝置內(nèi)可能具有的影響。

具體實(shí)施方式

附圖示出了裝置1，其包括：可變形基板3；彎曲支撐結(jié)構(gòu)7；至少一個(gè)支撐件5，其被配置為將彎曲支撐結(jié)構(gòu)7與可變形基板3間隔開(kāi)，以使得當(dāng)可變形基板3變形時(shí)，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7不以相同的方式變形；以及電容傳感器31，其包括電容耦合到覆蓋電極33的突起電極21、23；其中，突起電極21、23從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起。

裝置1可以設(shè)置在可拉伸和/或可變形電子設(shè)備內(nèi)。裝置1可用于感測(cè)電子設(shè)備的變形。電容傳感器31可以被配置以使得突起電極21、23與覆蓋電極33之間的電容的變化給出電子設(shè)備的變形的指示。

圖1示意性示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的裝置1。圖1所示的裝置1包括可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5以及彎曲支撐結(jié)構(gòu)7。僅在圖1中示出了與以下描述相關(guān)的特征。應(yīng)當(dāng)知道，在其它示例中可以包括其它特征。例如，裝置1可以被配置為結(jié)合在可變形電子設(shè)備內(nèi)，諸如傳感器設(shè)備、醫(yī)療或生物感測(cè)設(shè)備、可穿戴電子設(shè)備、移動(dòng)蜂窩電話或任何其它合適的電子設(shè)備。

在圖1所示的示例中，可變形基板3包括平面9。在圖1的示例中，平面9是平坦的或基本上平坦的。在其它示例中，可變形基板3可具有不同的形狀。例如，它可以是彎曲的和/或可變形基板3的表面9不需要是平坦的。

可變形基板3的平衡形狀可以是圖1所示的平坦結(jié)構(gòu)。平衡形狀是當(dāng)裝置1的用戶沒(méi)有施加外力時(shí)可變形基板3將采用的位置和形狀。在其它示例中，可變形基板3可以具有不同的平衡形狀，例如，平衡形狀可以包括至少可變形基板3的彎折或彎曲的部分。在一些示例中，可變形基板3可以包括平坦部分和彎曲部分兩者。

可變形基板3可以包括至少一個(gè)用戶可變形部分，該用戶可變形部分可以被配置為響應(yīng)于施加到裝置1的物理力而改變形狀。物理力可以由裝置1的用戶來(lái)施加。形狀的改變可以包括可變形基板3的一部分的彎曲、折疊、扭曲、拉伸、壓縮、剪切或任何其它合適的變形。在一些示例中，可變形基板3可以被配置為當(dāng)施加到裝置1的力被除去時(shí)自動(dòng)返回到平衡形狀。

在圖1的示例中，可變形基板3可以被配置為在由箭頭10、12表示的方向上拉伸。箭頭10表示拉伸的主方向。在該示例中，拉伸的主方向平行于或基本上平行于至少一個(gè)支撐件5。箭頭12表示拉伸的次要方向。在該示例中，次要拉伸垂直于或基本上垂直于至少一個(gè)支撐件5。

在一些示例中，可變形基板3可以包括可被用戶彎曲或扭曲的柔性基板?？勺冃位?可以包括聚合物材料、彈性體材料或任何其它可以響應(yīng)于由裝置1的用戶施加的力而變形的材料。

在其它示例中，可變形基板3可以包括多個(gè)鉸接或接合的段。鉸接或接合的段可以被配置為相對(duì)彼此移動(dòng)，以使可變形基板3的一部分能夠被折疊或彎曲或拉伸?？勺冃位?可以響應(yīng)于由裝置1的用戶施加的力而折疊或彎曲或拉伸。

在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)電子部件可以安裝在可變形基板3上。

圖1所示的裝置1還包括至少一個(gè)支撐件5。至少一個(gè)支撐件5可以包括任何可被配置為在與可變形基板3間隔開(kāi)的位置上支撐一個(gè)或多個(gè)彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的構(gòu)件。在圖1的示例中，至少一個(gè)支撐件5包括在垂直于可變形基板3的平面9的方向上延伸的梁6。

在圖1的示例中，至少一個(gè)支撐件5包括沿著可變形基板3的平面9的一部分延伸的梁6。應(yīng)當(dāng)知道，其它類型的支撐件也可以使用在其它示例裝置1中。例如，至少一個(gè)支撐件5可以包括在可變形基板3的平面9上彼此分離地設(shè)置的多個(gè)單獨(dú)的支撐件。多個(gè)單獨(dú)的支撐件可以是任何合適的尺寸或形狀，例如，單獨(dú)的支撐件可以是正方形或矩形或圓柱形或任何其它合適的形狀。在一些示例中，不同的單獨(dú)的支撐件可以具有不同的尺寸和/或形狀。

在一些示例中，至少一個(gè)支撐件5可以被配置為響應(yīng)于用戶所施加的力而變形。例如，至少一個(gè)支撐件5可以被配置為響應(yīng)于由用戶施加到電子設(shè)備上的力而彎曲或拉伸或被壓縮或產(chǎn)生任何其它合適的變形。在其它示例中，至少一個(gè)支撐件5可以被配置以使得響應(yīng)于用戶所施加的力而不變形。例如，至少一個(gè)支撐件5可以包括剛性材料，以使得當(dāng)用戶將力施加到電子設(shè)備時(shí)，至少一個(gè)支撐件5不被壓縮。

至少一個(gè)支撐件5可以連接到可變形基板3，以使得如果可變形基板3變形，則也使至少一個(gè)支撐件5從它的平衡位置移動(dòng)。例如，在圖1所示的裝置1中，支撐件5包括梁6，其安裝在可變形基板3上以使得它沿著可變形基板3的平面9的一部分延伸。如果安裝有梁6的可變形基板3的這部分變形，則梁6也變形。可變形基板3可以通過(guò)例如拉伸、扭曲或彎曲而變形，因此，梁6也可以被拉伸、扭曲或彎曲。在這種示例中，梁6可以包括柔性材料，諸如聚合物材料、彈性體材料或任何其它可以響應(yīng)于由裝置1的用戶施加的力而變形但是剛性足以支撐彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的材料。

如上所述，在一些示例中，至少一個(gè)支撐件5可以包括多個(gè)單獨(dú)的支撐件，其在可變形基板3的平面9上彼此分離地設(shè)置而不是連續(xù)的梁。在這種示例中，使可變形基板3的一部分變形將導(dǎo)致各個(gè)支撐件5的位置或相對(duì)方向的改變，但不需要導(dǎo)致單獨(dú)的支撐件的變形。在這種示例中，支撐件5可以由任何合適的可被配置為支撐彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的材料制成。

圖1所示的裝置1還包括彎曲支撐結(jié)構(gòu)7。彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以被配置為支撐可形成電容傳感器31的一部分的一個(gè)或多個(gè)突起電極21、23?？梢杂糜诒竟_(kāi)的示例的突起電極21、23和電容傳感器31的示例下面參考圖2a至圖10b來(lái)描述。

彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以包括任何合適的材料。在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以包括非導(dǎo)電材料。例如，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以包括聚合物或其它合適的材料。突起電極21、23可以包括可沉積在彎曲支撐結(jié)構(gòu)7上的導(dǎo)電材料。

彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以通過(guò)至少一個(gè)支撐件5連接到可變形基板3。至少一個(gè)支撐件5被配置成將彎曲支撐結(jié)構(gòu)7與基板分離，以使得彎曲支撐結(jié)構(gòu)7至少部分地與可變形基板3隔離。至少一個(gè)支撐件5位于彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和可變形基板3之間。至少一個(gè)支撐件5可以將彎曲支撐結(jié)構(gòu)7維持在與可變形基板3間隔開(kāi)的位置上，以使得彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和可變形基板3彼此分離。彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和可變形基板3之間的分離距離可取決于至少一個(gè)支撐件5的高度。在圖1的示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和可變形基板3之間的分離距離與梁6的高度相同。

在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和至少一個(gè)支撐件5可以被配置以使得彎曲支撐結(jié)構(gòu)7不直接接觸可變形基板3。在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和至少一個(gè)支撐件5可以被配置以使得當(dāng)裝置1處于平衡未變形狀態(tài)時(shí)，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7不直接接觸可變形基板3。在一些示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和至少一個(gè)支撐件5可以被配置以使得當(dāng)裝置1處于變形狀態(tài)時(shí)，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7不直接接觸可變形基板3。

在圖1的示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7包括細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11，該細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11沿著細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11的長(zhǎng)度在多個(gè)不同點(diǎn)處連接到至少一個(gè)支撐件5。

細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11是彎曲的。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11可以包括多個(gè)曲線。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11的總長(zhǎng)度大于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11在其上延伸的可變形基板3的長(zhǎng)度。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11的彎曲部分16具有大于180度的曲率角，以使得細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11自行對(duì)折以形成環(huán)13。環(huán)13包括開(kāi)口14，因此，環(huán)13不閉合。在圖1的示例中，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11包括多個(gè)環(huán)13。多個(gè)環(huán)13形成蛇形形狀，其中在延伸到梁6的左手側(cè)的環(huán)13之后跟著延伸到梁6的右手側(cè)的環(huán)13。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11被配置以使得彎曲支撐結(jié)構(gòu)7分布在梁6的任一側(cè)。

彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以沿著細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11的長(zhǎng)度在多個(gè)不同點(diǎn)處連接到至少一個(gè)支撐件5。在圖1的示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7在每個(gè)環(huán)13的兩個(gè)點(diǎn)處連接到梁6。

應(yīng)當(dāng)知道，在圖1中所示的彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的形狀是示例，在本公開(kāi)的其它示例中也可以使用其它形狀。

在圖1的示例中，僅示出了一個(gè)彎曲支撐結(jié)構(gòu)7。在一些示例中，裝置1可以包括多個(gè)彎曲支撐結(jié)構(gòu)7。這些彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以沿著可變形基板3在相同的方向上延伸。

在一些示例中，可以提供覆蓋彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的附加彎曲結(jié)構(gòu)。附加彎曲結(jié)構(gòu)可以在垂直于或基本上垂直于彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的方向上延伸。包括彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和附加彎曲結(jié)構(gòu)的裝置1的示例在下面參考圖6a來(lái)描述。

圖2a和2b示出了包括第一突起電極21和第二突起電極23的示例裝置1。圖2a示出了裝置1的一部分的平面圖，圖2b示出了通過(guò)裝置1的一部分的橫截面。

圖2a和2b所示的裝置1包括彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和至少一個(gè)支撐件5，其如與圖1相關(guān)地描述的。裝置1還可以包括在圖2a和2b中未示出的可變形基板3。

在圖2a和2b的示例中，裝置1包括第一突起電極21和第二突起電極23。突起電極21、23可以被配置為形成電容傳感器31的一部分。

在圖2a和2b的示例中，第一突起電極21從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的第一側(cè)突起，第二突起電極23從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的第二側(cè)突起。第一突起電極21包括從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突出的第一部分24和沿著彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的第一邊緣26延伸的第二部分25。第二突起電極23也包括從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突出的第一部分27和沿著彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的第二邊緣29延伸的第二部分28。

在圖2a所示的示例中，突起電極21、23從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的不同側(cè)突起。在圖2a的示例中，第一突起電極21在至少一個(gè)支撐件5的第一側(cè)從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7突起，第二突起電極23在至少一個(gè)支撐件5的相對(duì)側(cè)從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7突起。應(yīng)當(dāng)知道，在本公開(kāi)的其它示例中也可使用突起電極21、23的其它設(shè)置。

在圖2a的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27具有相同的尺寸和形狀。在圖2a的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27是矩形或基本上是矩形。應(yīng)當(dāng)知道，在本公開(kāi)的其它示例中也可使用突起電極21、23的其它形狀和/或尺寸。

彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以由任何合適的材料制成。在圖2a和2b的示例中，彎曲支撐結(jié)構(gòu)7由諸如聚合物的非導(dǎo)電材料形成。從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣突起的第一部分24、27可以由與彎曲支撐結(jié)構(gòu)7相同的材料形成。在一些示例中，從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣突起的第一部分24、27可以與彎曲支撐結(jié)構(gòu)7一體形成。這可以最小化彎曲支撐結(jié)構(gòu)7中的應(yīng)變。

第一部分24、27可以與可變形基板3和至少一個(gè)支撐件5隔離，因?yàn)樗鼈冞B接到彎曲支撐結(jié)構(gòu)7，而不直接連接到可變形基板3或至少一個(gè)支撐件5。突起電極21、23的第一部分24、27可以被設(shè)置為使得它們懸掛在可變形基板3之上。

突起電極21、23可以通過(guò)在彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的表面上沉積導(dǎo)電材料來(lái)制造。突起電極21、23可以使用任何合適的導(dǎo)電材料來(lái)制造。導(dǎo)電材料也可以沉積在從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分24、27的表面上。導(dǎo)電材料可以沉積在從彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分24、27的表面上，以使得第一部分24、27的表面被導(dǎo)電材料完全覆蓋。

圖3示出了包括電容傳感器31的示例裝置1。示例裝置1包括可關(guān)于圖1、圖2a至圖2b所描述的彎曲支撐結(jié)構(gòu)7、至少一個(gè)支撐件5以及突起電極21、23。裝置1還可以包括在圖3中未示出的可變形基板3。

在圖3的示例中，電容傳感器31包括第一突起電極21、第二突起電極23以及覆蓋電極33。覆蓋電極33可以包括任何導(dǎo)電材料。覆蓋電極33可以電容耦合到突起電極21、23。覆蓋電極33和突起電極21、23可以被設(shè)置為使得傳感器31的電容的變化提供裝置1的變形的指示。

覆蓋電極33可以設(shè)置在與第一突起電極21和第二突起電極23不同的平面中。第一突起電極21和第二突起電極23可以設(shè)置在相同的平面中。

覆蓋電極33可以具有比突起電極21、23的第一部分24、27更大的表面區(qū)域。覆蓋電極33可以具有比突起電極21、23的第一部分24、27的組合表面區(qū)域更大的表面區(qū)域。覆蓋電極33可以被設(shè)置為使得覆蓋電極33的表面區(qū)域與突起電極21、23的第一部分24、27的表面區(qū)域重疊。在圖3的示例中，覆蓋電極33的表面區(qū)域被設(shè)置為使得它完全與突起電極21、23的第一部分24、27的表面區(qū)域重疊。在一些示例中，覆蓋電極33可以被設(shè)置為使得它部分地與突起電極21、23的第一部分24、27的表面區(qū)域重疊。

覆蓋電極33可以與第一突起電極21和第二突起電極23分離。覆蓋電極33可以與第一突起電極21和第二突起電極23分離，因?yàn)樵诟采w電極33和第一突起電極21和/或第二突起電極23之間沒(méi)有設(shè)置直接的電流路徑。

覆蓋電極33可以使用任何合適的方式來(lái)支撐。在一些示例中，覆蓋電極33可以嵌入在可變形基板3的頂部。

在一些示例中，覆蓋電極33可以是剛性的。剛性覆蓋電極33可以被配置為使得它在用戶向裝置1施加力時(shí)不改變形狀和/或尺寸。在其它示例中，覆蓋電極33可以是可變形的?？勺冃胃采w電極33可以被配置為使得它在用戶向裝置1施加力時(shí)可以改變形狀和/或尺寸。覆蓋電極33是剛性的還是可變形的可以取決于將被檢測(cè)的裝置1的變形類型。

圖4a和4b示出了示例裝置1的橫截面。裝置1包括可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5以及彎曲支撐結(jié)構(gòu)7，其可如關(guān)于圖1至圖3所描述的。圖4a和4b的橫截面可以取垂直于如圖1所示的應(yīng)變的主方向。彎曲支撐結(jié)構(gòu)7可以包括突起電極21、23，其可與覆蓋電極33形成電容傳感器31。

可變形基板3包括下部41和上部43。下部41可以設(shè)置在彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的下方，上部43可以設(shè)置在彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的上方?？勺冃位?形成其中設(shè)置有彎曲支撐結(jié)構(gòu)7和突起電極21、23的腔體49。

在圖4a和4b的示例中，附加的支撐柱45被設(shè)置在可變形基板3的上部43和可變形基板3的下部41之間。附加的支撐柱45可以由與可變形基板3相同的材料形成。附加的支撐柱45可以被配置為當(dāng)裝置1變形時(shí)防止可變形基板3的上部43與彎曲支撐部7接觸。

在圖4a和4b的示例中，覆蓋電極33可以設(shè)置在可變形基板3的上部43中。在本公開(kāi)的其它示例中，可使用其它構(gòu)件以將覆蓋電極33支撐在突起電極21、23的上方。

在圖4b中，提供了屏蔽層47。屏蔽層47可以包括可被配置為保護(hù)電容傳感器31免受雜散電磁場(chǎng)干擾的任何構(gòu)件。在圖4b的示例中，屏蔽層47包括設(shè)置在可變形基板3的下部41中的可拉伸導(dǎo)體。

圖5示意性地示出了可以在本公開(kāi)的示例中使用的電容傳感器31。

電容傳感器31包括第一突起電極21和第二突起電極23。突起電極21、23可以如關(guān)于圖1至圖4b和/或圖6a至圖10b所描述的那樣。突起電極21、23設(shè)置在相同的平面中。覆蓋電極33設(shè)置在與突起電極21、23不同的平面中。覆蓋電極33可以設(shè)置在突起電極21、23之上。

所形成的電容傳感器31等同于平行板電容器。電容傳感器31的電容由電極33、21、23的界面面積a和間隔d來(lái)確定。

界面面積a可以是突起電極21、23的與覆蓋電極33的表面區(qū)域重疊的表面區(qū)域。突起電極21、23包括從彎曲導(dǎo)電結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分24、27以及沿著彎曲支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣26、29延伸的第二部分25、28。因?yàn)榈谝徊糠?4、27的表面區(qū)域顯著大于第二部分25、28的表面區(qū)域，所以面積a可以近似為第一部分24、27的與覆蓋電極33重疊的面積。

電極33、21、23的間隔d可以是覆蓋電極33和突起電極21、23之間的距離。因?yàn)橥黄痣姌O21、23設(shè)置在相同的平面中，所以間隔d對(duì)于突起電極電極21、23二者是相同的。

電容傳感器31的電容近似為：

其中，c是電容，a是界面面積，d是電極之間的間隔，εr是電極21、23、33之間的材料的相對(duì)介電常數(shù)，ε0是介電常數(shù)(≈8.854×10^-12fm^-1)。

當(dāng)裝置1變形時(shí)，這可導(dǎo)致覆蓋電極33相對(duì)于突起電極21、23的移動(dòng)或變形。例如，向裝置1施加應(yīng)變或剪切可改變界面面積a。向裝置1施加外部壓力或壓縮可減少間隔d。這些變形將產(chǎn)生電容傳感器31的電容c的變化。根據(jù)上面的方程，電容c的變化與運(yùn)動(dòng)或變形成比例。因此，監(jiān)控電容傳感器31的電容將給出裝置1的變形的指示。

電容傳感器31的電容c可以通過(guò)將兩個(gè)突起電極21、23連接到測(cè)量電路來(lái)監(jiān)控。

在一些示例中，可變形基板3內(nèi)的腔體49可以填充空氣。在其它示例中，腔體49可以填充具有比空氣更高的介電常數(shù)的流體，以便增加電容傳感器31的電容。

在一些示例中，裝置1可以包括多個(gè)不同的電容傳感器31。不同的電容傳感器31可以設(shè)置為監(jiān)控不同類型的變形。例如，電容傳感器31中的一些可被設(shè)置為監(jiān)控壓縮，而其它電容傳感器31可被設(shè)置為監(jiān)控剪切和/或應(yīng)變。突起電極21、23和覆蓋電極33的位置可以被設(shè)置為能夠沿著裝置1的不同軸線來(lái)監(jiān)控諸如剪切和應(yīng)力的變形。

圖6a和圖6b示出了包括電容傳感器31的陣列61的裝置1的示例。電容傳感器31的陣列61可以包括多個(gè)電容傳感器31。在一些示例中，陣列61內(nèi)的不同電容傳感器31可以被配置為監(jiān)控不同的變形。例如，某些電容傳感器31可被設(shè)置為檢測(cè)裝置1的壓縮，某些電容傳感器31可被設(shè)置為檢測(cè)裝置1的應(yīng)變，以及某些電容傳感器31可被設(shè)置為檢測(cè)裝置1的剪切。

圖6a示出了裝置1的一部分的平面圖。圖6b提供了電容傳感器31的三乘三陣列61的等效電路圖。應(yīng)當(dāng)理解，電容傳感器31的陣列61可以包括在任何合適設(shè)置中的任何數(shù)量的電容傳感器31。

圖6a和圖6b的裝置1包括可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5以及彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7，其可如關(guān)于圖1所描述的。在圖6a中僅示出了一個(gè)彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7，然而應(yīng)當(dāng)理解，裝置1可以包括多個(gè)彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。多個(gè)彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7可以在相同的方向上延伸。

彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7可以包括多個(gè)突起電極21、23。突起電極21、23包括如上所述的第一部分24、27和第二部分25、28。在圖7a的示例中，第一突起電極21的第二部分25沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第一邊緣連續(xù)設(shè)置，以使得第一突起電極21的第二部分25之間不存在間隙。第二突起電極23的第二部分28沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第二邊緣29設(shè)置在部分中，以使得在相鄰的第二突起電極23之間存在絕緣間隙。

在圖6a和6b的示例中，裝置1還包括多個(gè)附加彎曲結(jié)構(gòu)65。附加彎曲結(jié)構(gòu)65可以包括細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11。細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件11可以形成蛇形形狀。蛇形形狀可以與彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的蛇形形狀相同或相似。

附加彎曲結(jié)構(gòu)65在垂直于彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的方向上延伸。附加彎曲結(jié)構(gòu)65沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的長(zhǎng)度間隔地設(shè)置，以使得存在多個(gè)其中附加彎曲結(jié)構(gòu)65在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7上方交叉的相交點(diǎn)。

附加彎曲結(jié)構(gòu)65覆蓋彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7而設(shè)置。附加彎曲結(jié)構(gòu)65可以包括到第二突起電極23的電連接。附加彎曲結(jié)構(gòu)65為電容傳感器31的陣列61提供交叉連接器。

介電絕緣材料63設(shè)置在第一突起電極21和附加的支撐結(jié)構(gòu)65之間。介電絕緣材料63可以被配置為防止第一突起電極21和交叉連接器之間的直接連接。

通過(guò)電容傳感器31的陣列61獲得的信息可以使用任何合適的方法來(lái)讀取。在圖6a和圖6b的示例中，陣列61內(nèi)的電容傳感器31中的每一個(gè)可以通過(guò)多路讀取電子裝置獨(dú)立地讀取。

如上所述，電極21、23、33的不同設(shè)置可用于測(cè)量裝置1的不同變形。圖7a至圖7c示出了可用于監(jiān)控裝置1的壓縮的示例設(shè)置。圖8a至圖8d示出了可用于監(jiān)控裝置1的應(yīng)變的示例設(shè)置。圖9a至9e示出了可用于監(jiān)控裝置1的剪切的示例設(shè)置。圖10a和10b示出了可用于監(jiān)控沿著不同軸線的裝置1的應(yīng)變的示例設(shè)置。圖11a至11d示出了用于電容傳感器31的示例設(shè)置。

圖7a至7c示出了其中壓力電容傳感器31被設(shè)置為監(jiān)控裝置1的壓縮的示例裝置1。圖7a示出了用于壓力電容傳感器31的示例設(shè)置的平面圖。圖7b示意性地示出了裝置1被壓縮之前的壓力電容傳感器31，并且圖7c示意性地示出了裝置1被施加到裝置1的壓力71壓縮之后的壓力電容傳感器31。裝置1包括可以如上所述的可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5、彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7、突起電極21、23和覆蓋電極33。

在用于監(jiān)控壓縮的設(shè)置中，覆蓋電極33具有比突起電極21、23的第一部分24、27更大的表面區(qū)域。覆蓋電極33的表面區(qū)域完全覆蓋被突起電極21、23的第一部分24、27覆蓋的區(qū)域。這可以消除可能由于裝置1的剪切和/或應(yīng)變而引起的壓力電容傳感器31的電容c的變化。

在一些示例中，覆蓋電極33可以是可變形的。覆蓋電極33可以是可變形的，以使得當(dāng)施加力到裝置1時(shí)，覆蓋電極33可以改變形狀。在這種示例中，覆蓋電極33可以包括銀納米線、嵌入的金屬納米顆粒、薄的金膜或任何其它可變形導(dǎo)電材料。

在其它示例中，覆蓋電極33可以是剛性的。覆蓋電極33可以是剛性的，以使得當(dāng)施加力到裝置1時(shí)，覆蓋電極33不改變形狀。在這種示例中，覆蓋電極33可以包括銅箔或任何其它合適的剛性導(dǎo)電材料。

當(dāng)施加壓力71到裝置1時(shí)，裝置1被壓縮。這減小了電極21、23、33的間隔d。間隔d的減小增加了壓力電容傳感器31的電容c。

在圖7a至圖7c的示例中，壓力電容傳感器31的電容c由下式給出：

其中，cp1是壓力電容傳感器31的初始電容，cp2是施加壓力和應(yīng)變到裝置1之后壓力電容傳感器31的電容，ap1是一個(gè)突起電極21、23與覆蓋電極33之間的界面面積，d1是施加壓力和應(yīng)變到裝置1之前覆蓋電極33和突起電極21、23之間的距離，以及d2是施加壓力和應(yīng)變到裝置1之后覆蓋電極33和突起電極21、23之間的距離。

在施加壓力和應(yīng)變到裝置1之前和之后，界面面積ap1可以是恒定的。這可能需要突起電極21、23的第一部分24、27的表面區(qū)域在施加壓力71到裝置1之前和之后保持恒定。這可以通過(guò)使用剛性材料來(lái)形成突起電極21、23的第一部分24、27來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些示例中，它可以通過(guò)將突起電極21、23的第一部分24、27安裝在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7上來(lái)實(shí)現(xiàn)，以使得當(dāng)可變形基板3變形時(shí)它們不變形。

d2的值可以使用兩個(gè)壓力傳感器電容的比率來(lái)測(cè)量：

然后：

通過(guò)測(cè)量d2，可以獲得施加到裝置1的壓力71的測(cè)量。

圖8a至圖8d示出了其中電容傳感器31被設(shè)置為監(jiān)控裝置1的應(yīng)變的示例裝置1。圖8a示出了用于應(yīng)變電容傳感器31的示例設(shè)置的平面圖。圖8b示出了已經(jīng)施加應(yīng)變81到裝置1之后的用于應(yīng)變電容傳感器31的示例設(shè)置的平面圖。圖8c示意性地示出了施加應(yīng)變81到裝置1之前的應(yīng)變電容傳感器31。圖8d示意性地示出了施加應(yīng)變81到裝置1之后的應(yīng)變電容傳感器31。裝置1包括可以如上所述的可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5、彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7、突起電極21、23和覆蓋電極33。

在用于監(jiān)控應(yīng)變的設(shè)置中，覆蓋電極33具有比突起電極21、23的第一部分24、27更大的表面區(qū)域。覆蓋電極33的表面區(qū)域僅部分地覆蓋被突起電極21、23的第一部分24、27覆蓋的區(qū)域。覆蓋電極33的表面區(qū)域僅覆蓋突起電極21、23的第一部分24、27中的每一個(gè)的部分。被覆蓋電極33覆蓋的突起電極21、23的第一部分24、27中的每一個(gè)的部分的尺寸可以因?yàn)閼?yīng)變81施加到裝置1而改變。這可以使由施加應(yīng)變81引起的電容c的變化能夠被測(cè)量。

在用于監(jiān)控應(yīng)變的設(shè)置中，覆蓋電極33可以是可變形的。覆蓋電極33可以是可變形的，以使得當(dāng)施加力到裝置1時(shí)，覆蓋電極33可以改變形狀。在這種示例中，覆蓋電極33可以包括銀納米線、嵌入的金屬納米顆粒、薄的金膜或任何其它可變形導(dǎo)電材料。

圖8b和8d示出了當(dāng)施加正應(yīng)變81到裝置1時(shí)，這拉伸了覆蓋電極33并增加了用于電容傳感器31的界面面積a。應(yīng)當(dāng)理解，如果施加負(fù)應(yīng)變到裝置1，這可以壓縮覆蓋電極33并可以減小用于電容傳感器31的界面面積a。

在圖8a至8d的示例中，沿著至少一個(gè)支撐件5的方向施加應(yīng)變。在其它示例中，應(yīng)變81可以在其它方向上施加。裝置1可以包括具有被設(shè)置為使在其它方向上所施加的應(yīng)變81能夠被測(cè)量的電極21、23、33的其它電容傳感器31。

在圖8a至8d的示例中，覆蓋電極33的剪切將不改變用于電容傳感器31的界面面積a，并且不影響由電容傳感器31所獲得的測(cè)量。然而，當(dāng)將應(yīng)變81施加到裝置1時(shí)，還可以存在裝置1的壓縮。該壓縮可以由向裝置1施加壓力和/或由裝置1的泊松比而引起。這在測(cè)量電容的變化時(shí)可能需要考慮。

在一些示例中，裝置1可以包括可以被配置為減少由于壓縮而導(dǎo)致的電容傳感器31的電容的變化的構(gòu)件。例如，可以設(shè)置附加的支撐柱45以減小壓縮。附加的支撐柱45可由剛性材料制成。

在其它示例中，裝置1可以包括用于測(cè)量裝置1的壓縮的構(gòu)件。例如，壓力電容傳感器31可以緊鄰應(yīng)變電容傳感器31而設(shè)置。壓力和應(yīng)變電容傳感器31可以機(jī)械上相同，以使得它們的電容的比率可用于計(jì)算在施加應(yīng)變和/或剪切之前和之后應(yīng)變電容傳感器31的界面長(zhǎng)度的比率。然后，界面長(zhǎng)度的變化可用于確定所施加的應(yīng)變81。在下面的段落中給出了方法的示例，該方法使用緊鄰應(yīng)變電容傳感器31設(shè)置的壓力電容傳感器31來(lái)確定界面長(zhǎng)度和所施加的應(yīng)變81。

如果在圖8b和8d中表示的方向上施加應(yīng)變81，則裝置1的變形關(guān)于軸線83對(duì)稱。在該示例中，軸線83沿著至少一個(gè)支撐件5的方向延伸。

因?yàn)檠b置1的變形對(duì)稱，所以通過(guò)兩個(gè)突起電極21、23上面觀察到的變形是相同的。在圖8a至8d的示例中，壓力電容傳感器31的電容c由下式給出：

對(duì)于壓力電容傳感器31，間隔d將變化，然而界面面積a將不會(huì)變化。

緊鄰壓力電容傳感器31的應(yīng)變電容傳感器31的電容c由下式給出：

其中，cst1是應(yīng)變電容傳感器31的初始電容，cst2是施加應(yīng)變和/或壓力之后的應(yīng)變電容傳感器31的電容。對(duì)于應(yīng)變電容傳感器31，界面面積a確實(shí)變化。對(duì)于應(yīng)變電容傳感器31，間隔d也變化，然而值d1和d2與壓力電容傳感器31的這些值相同。

應(yīng)變電容傳感器31和壓力電容傳感器31的初始電容的比率為：

在施加壓力和應(yīng)變之后，兩個(gè)電容傳感器s31的電容的比率為：

這兩項(xiàng)的比率給出：

如果界面面積a的寬度保持恒定：

ast1＝wlst1；ast2＝wlst2

這給出：

線性應(yīng)變方程由下式給出：

其中。ε是線性應(yīng)變。然后給出：

這使得可以計(jì)算線性應(yīng)變?chǔ)?，而不需要知道壓力電容傳感?1或應(yīng)變電容傳感器31的任何電極的初始尺寸。這可能需要壓力電容傳感器31和應(yīng)變電容傳感器31設(shè)置在裝置1內(nèi)以經(jīng)歷相同的變形。

圖9a至9e示出了其中電容傳感器31被設(shè)置為監(jiān)控裝置1的剪切91的示例裝置1。圖9a示出了用于剪切電容傳感器31的示例設(shè)置的平面圖。圖9b示出了在已經(jīng)將剪切91施加到裝置1之后的剪切電容傳感器31的示例設(shè)置的平面圖。圖9c示意性地示出了將剪切91施加到裝置1之前的剪切電容傳感器31。圖9d示意性地示出了將剪切91施加到裝置1之后的剪切電容傳感器31。圖9e示出了剪切的角度α。裝置1包括可以如上所述的可變形基板3、至少一個(gè)支撐件5、彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7、突起電極21、23和覆蓋電極33。

在用于監(jiān)控剪切的設(shè)置中，覆蓋電極33具有比突起電極21、23的第一部分24、27更大的表面區(qū)域。覆蓋電極33的表面區(qū)域完全覆蓋了第一突起電極21的第一部分24的表面區(qū)域，但僅部分地覆蓋了第二突起電極23的第一部分27的表面區(qū)域。因?yàn)榧羟?1施加到裝置1，被覆蓋電極33覆蓋的第二突起電極23的第一部分27的部分的尺寸可以變化。這可以使由所施加的剪切91引起的電容c的變化能夠被測(cè)量。

在圖9a至9e的示例中，第一突起電極21的第一部分24被覆蓋電極33完全覆蓋，但是第二突起電極23的第一部分24僅被覆蓋電極33部分地覆蓋。應(yīng)當(dāng)理解，在其它示例中，裝置1可以被設(shè)置為以使得第二突起電極23的第一部分27被覆蓋電極33完全覆蓋，但是第一突起電極21的第一部分24僅被覆蓋電極33部分地覆蓋。

在用于監(jiān)控剪切的設(shè)置中，覆蓋電極33可以是剛性的。覆蓋電極33可以是剛性的，以使得當(dāng)剪切91施加到裝置1時(shí)，覆蓋電極33不會(huì)改變形狀。在這種示例中，覆蓋電極33可以包括諸如銅或任何其它合適的剛性導(dǎo)電材料的金屬箔。使用剛性材料可以消除由裝置1的應(yīng)變引起的電容變化。

圖9c、9d和9e示出了當(dāng)在圖9c、9d和9e中所表示的方向上正剪切91施加到裝置1時(shí)，這增加了第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面面積a。虛線表示施加剪切之后覆蓋電極33的位置。應(yīng)當(dāng)理解，如果在相反方向上施加剪切91，則這將減小第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面面積a。在第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面面積a沒(méi)有變化。

當(dāng)剪切91施加到裝置1時(shí)，也可以壓縮裝置1，這可以減小剪切電容傳感器31內(nèi)的電極的間隔d。

在一些示例中，裝置1可以包括可以被配置為減少由于壓縮而導(dǎo)致的剪切電容傳感器31的電容的變化的構(gòu)件。例如，可以設(shè)置附加的支撐件45以減小壓縮。附加的支撐件45可以被配置為允許剪切移動(dòng)，但是減小壓縮。例如，附加的支撐件45可以包括在中心中具有機(jī)械斷裂的厚柱。

在其它示例中，裝置1可以包括用于測(cè)量裝置1的壓縮的構(gòu)件。例如，壓力電容傳感器31可以緊鄰剪切電容傳感器31設(shè)置。壓力和剪切電容傳感器31可以機(jī)械上相同，以使得它們的電容的比率可用于計(jì)算剪切91作為角度α。角度α可以根據(jù)界面長(zhǎng)度l的變化和間隔d的變化來(lái)計(jì)算，如圖9e所示。在下面的段落中給出了方法的示例，該方法使用緊鄰剪切電容傳感器31而設(shè)置的壓力電容傳感器31來(lái)確定角度α和所施加的剪切91。

剪切的角度α由下式給出：

其中，δl是施加剪切91時(shí)界面長(zhǎng)度的變化。變化δl可以根據(jù)施加剪切91的方向?yàn)檎蜇?fù)。d2是已經(jīng)施加剪切91之后突起電極21、23和覆蓋電極33之間的間隔。

對(duì)于壓力電容傳感器31，電容由下式給出：

其中，cp1是施加剪切91之前的電容，cp2是施加剪切91之后的電容。

對(duì)于剪切電容傳感器31，電容由下式給出：

其中，csh1是施加剪切91之前的電容，csh2是施加剪切91之后的電容，ac是第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面面積，a1是第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面面積，δa是當(dāng)施加剪切91時(shí)產(chǎn)生的附加的界面面積。

第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面面積ac可以是恒定的，所以當(dāng)施加剪切91時(shí)它不會(huì)變化。當(dāng)施加剪切91時(shí)，第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面面積不是恒定的，并且變化為δa。變化δa根據(jù)施加剪切91的方向可以為正或負(fù)。

在剪切91期間產(chǎn)生的附加的界面面積δa由下式給出：

δa＝wδl

這些電容的比率給出：

這些比率的比率給出：

其中，lc是施加剪切91之前第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面長(zhǎng)度，以及l(fā)1是第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面長(zhǎng)度。第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面長(zhǎng)度lc保持恒定，但是第二突起電極23和覆蓋電極33之間的界面長(zhǎng)度l1變化為δl。w給出了界面面積的寬度。突起電極21、23的寬度w保持恒定。

這些比率可以重新排列以給出：

因?yàn)樵谄渌纠?，間隔d2的值可以使用壓力電容傳感器31的電容的比率來(lái)測(cè)量：

然后：

然后，剪切的角度α可以用下式來(lái)計(jì)算：

表示第二突起電極23之間的界面長(zhǎng)度的參數(shù)l1在裝置1的制造期間由于突起電極23和覆蓋電極33的未對(duì)準(zhǔn)而包括一些不確定性。如果第一突起電極21和覆蓋電極33之間的界面長(zhǎng)度lc是已知的，則可以經(jīng)由以下來(lái)計(jì)算l1：

然后：

其簡(jiǎn)化剪切方程為：

這使得所施加的剪切91可以使用以下來(lái)計(jì)算：第一突起電極21和覆蓋電極33之間的已知的界面長(zhǎng)度lc、電極之間的間隔d以及剪切電容傳感器31和壓力電容傳感器31的測(cè)量電容。

圖10a和10b示出了可用于監(jiān)控沿著不同軸線的裝置1的應(yīng)變的示例設(shè)置。圖10a的示例包括兩個(gè)應(yīng)變電容傳感器31。應(yīng)變電容傳感器31可以如上面關(guān)于圖8a至8d所述的。

在圖10a的示例中，兩個(gè)應(yīng)變電容傳感器31在相同的彎曲支撐結(jié)構(gòu)7上彼此相鄰設(shè)置。在其它示例中，兩個(gè)應(yīng)變電容傳感器31可以彼此間隔開(kāi)。例如，它們可以在不同的彎曲支撐結(jié)構(gòu)7上設(shè)置和/或可以在兩個(gè)應(yīng)變電容傳感器31之間設(shè)置其它電容傳感器31。

在圖10a的示例中，兩個(gè)應(yīng)變電容傳感器31a、31b被配置為監(jiān)控兩個(gè)不同軸線中的應(yīng)變。在圖10中，第一軸線是平行于至少一個(gè)支撐件5延伸的x軸。x軸與如圖1所示的應(yīng)變的主方向平行。第二軸是垂直于至少一個(gè)支撐件5延伸的y軸。y軸與如圖1所示的應(yīng)變的次要方向平行。

第一電容傳感器31a被設(shè)置為測(cè)量x軸中的應(yīng)變。第一電容傳感器31a具有在x方向上與覆蓋電極33對(duì)準(zhǔn)的突起電極21、23。突起電極21、23具有矩形的第一部分21、24，并且被設(shè)置為以使得矩形部分的長(zhǎng)度在x方向上延伸。

第二電容傳感器31b被設(shè)置為測(cè)量y軸中的應(yīng)變。第二電容傳感器31b具有在y方向上與覆蓋電極33對(duì)準(zhǔn)的突起電極21、23。突起電極21、23具有矩形的第一部分21、24，并且被設(shè)置為以使得矩形部分的長(zhǎng)度在y方向上延伸。

圖10b示出了當(dāng)在x方向上施加應(yīng)變101時(shí)覆蓋電極33的形狀的變化。這增加了覆蓋電極33在x方向上的長(zhǎng)度，但是減小了覆蓋電極33在y方向上的寬度。長(zhǎng)度和寬度的變化的比率將由覆蓋電極33的泊松比來(lái)確定。第一電容傳感器31a被配置為檢測(cè)x方向的變化。在圖10b的示例中，第一電容傳感器31a將檢測(cè)電容的增加。第二電容傳感器31b被配置為檢測(cè)y方向的變化。在圖10b的示例中，第二電容傳感器31b將檢測(cè)電容的減小。

應(yīng)當(dāng)理解，如果在y方向上施加應(yīng)變，則這將減小覆蓋電極33在x方向上的長(zhǎng)度，但是增加覆蓋電極33在y方向上的寬度，如由泊松比所確定的。在這種示例中，第一電容電極31a將檢測(cè)電容的減小，并且第二電容電極31b將檢測(cè)電容的增加。

如果徑向地和/或在x和y方向上施加應(yīng)變，則這將增加覆蓋電極33在x和y方向上的長(zhǎng)度。在這種示例中，第一電容傳感器31a和第二電容傳感器31b將檢測(cè)電容的增加。

這使得包括兩個(gè)相鄰的應(yīng)變傳感器31a、31b的裝置1能夠用于確定應(yīng)變是雙軸還是單軸，以及施加應(yīng)變的方向。

應(yīng)當(dāng)理解，圖10和10b的示例設(shè)置可以應(yīng)用于應(yīng)變電容傳感器31或剪切電容傳感器31。這可以使得能夠在平面內(nèi)的多個(gè)方向上測(cè)量應(yīng)變和剪切。

圖11a至11d示出了裝置1內(nèi)的電容傳感器31的替代設(shè)置。

在圖11a和11b的示例設(shè)置中，第一突起電極21從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第一側(cè)突起，以及第二突起電極23從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第二側(cè)突起。

在圖11a的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的環(huán)13的頂點(diǎn)上。在圖11a的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相同的環(huán)13的頂點(diǎn)上。第一電極21的第一部分24設(shè)置在環(huán)13的內(nèi)側(cè)上，而第二電極23的第一部分27設(shè)置在環(huán)13的外側(cè)上。

圖11a的示例設(shè)置可以如上所述測(cè)量由電極21、23、33的相對(duì)移動(dòng)引起的電容的變化。

在圖11b的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的不同的環(huán)13的頂點(diǎn)上。在圖11b的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的連續(xù)的環(huán)13的頂點(diǎn)上。第一電極21的第一部分24設(shè)置在第一環(huán)13的內(nèi)側(cè)上，而第二電極23的第一部分27設(shè)置在相鄰的環(huán)13的內(nèi)側(cè)上。

圖11b的示例設(shè)置在應(yīng)變施加到裝置1時(shí)可以減小突起電極21、23的第一部分24、27的旋轉(zhuǎn)的影響。

在圖11b的示例設(shè)置中，當(dāng)應(yīng)變施加到裝置1時(shí)，突起電極21、23的第一部分24、27可以相對(duì)彼此移動(dòng)。然而，如果應(yīng)變?cè)谥辽僖粋€(gè)支撐件5的方向上施加，則突起電極21、23的第一部分24、27中的每一個(gè)將以相同的量移位。如果應(yīng)變垂直于至少一個(gè)支撐件5施加，則突起電極21、23的第一部分24、27將不存在位移，因?yàn)樵谠摲较蛏鲜┘拥膽?yīng)變從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7分離。

圖11b的示例設(shè)置可以使得在應(yīng)變電容傳感器31內(nèi)使用替代結(jié)構(gòu)。在上述示例應(yīng)變電容傳感器31中，使用可變形覆蓋電極33。如果使用圖11b的設(shè)置，則可以設(shè)置剛性的覆蓋電極33，并且突起電極21、23的第一部分24、27相對(duì)于覆蓋電極33的移動(dòng)可用于檢測(cè)所施加的應(yīng)變。

在圖11c和11d的示例設(shè)置中，第一突起電極21從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第一側(cè)突起，第二突起電極23也從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的第一側(cè)突起。

在圖11a的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的環(huán)13的頂點(diǎn)上。在圖11c的示例中，突起電極21、23的第一部分24、27設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相同的環(huán)13的頂點(diǎn)上。第一電極21的第一部分24和第二電極23的第一部分27都設(shè)置在環(huán)13的內(nèi)側(cè)上。第一電極21的第二部分25和第二電極23的第二部分28都沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相同的邊緣延伸。

覆蓋電極33被設(shè)置為覆蓋突起電極21、23的第一部分24、27的一部分。

圖11c的示例設(shè)置可以如上所述測(cè)量由電極21、23、33的相對(duì)移動(dòng)引起的電容的變化。

圖11d示出了具有在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相同側(cè)上的第一電極21的第一部分24和第二電極23的第一部分27的設(shè)置如何復(fù)用的示例。這可以使得能夠提供電容傳感器31的陣列61。

在圖11d的示例中，第一突起電極21的第二部分25沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的長(zhǎng)度延伸。在一些示例中，第一突起電極21的第二部分25可以沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的中心延伸，因?yàn)檫@可以是最低應(yīng)變的區(qū)域。在其它示例中，第一突起電極21的第二部分25可以設(shè)置在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7上的其它位置上。例如，第一突起電極21的第二部分25可以從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)蜿蜒到相鄰頂點(diǎn)處的另一側(cè)。

第二電極23的第二部分28設(shè)置在沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣的部分中。

圖11d的示例裝置1還包括多個(gè)附加彎曲結(jié)構(gòu)65。附加彎曲結(jié)構(gòu)65被設(shè)置為覆蓋彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。附加彎曲結(jié)構(gòu)65可以包括到第二突起電極23的電連接。附加彎曲結(jié)構(gòu)65為電容傳感器31的陣列61提供交叉連接器。

介電絕緣材料63的一部分設(shè)置在第一突起電極21和附加的支撐結(jié)構(gòu)65之間。介電絕緣材料63可以被配置為防止第一突起電極21和交叉連接器之間的直接連接。

用于圖11d的設(shè)置的等效電路圖將與圖6b的等效電路圖相同。

圖11a至11d的示例設(shè)置可以在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的環(huán)13的頂點(diǎn)處引入附加的重量。在一些示例中，可以通過(guò)對(duì)突起電極21、23的第一部分24、27穿孔來(lái)減小附加的重量。

圖12至圖15示出了可用于提供根據(jù)本公開(kāi)的示例的裝置1的示例方法。裝置1可以如上面關(guān)于圖1至11d所述的。

圖12示出了方法。該方法包括在框121提供可變形基板3。該方法包括在框123提供彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7，并且在框125提供至少一個(gè)支撐件5，該至少一個(gè)支撐件5被配置為將彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7與可變形基板3間隔開(kāi)，以使得當(dāng)可變形基板3變形時(shí)，彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7不以相同的方式變形。該方法還包括在框127提供電容傳感器31，該電容傳感器31包括電容耦合到覆蓋電極33的突起電極21、23。

突起電極33從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起。

圖13a至圖13o示出了方法，還示出了提供裝置1的示例方法。圖13a至圖13o的示例方法可用于提供諸如上述裝置1的裝置1。

在圖13a中，釋放層131沉積在硅晶片133上。在圖13b中，光刻膠層135沉積在釋放層131上。光刻膠層135被圖案化為突起電極23。在圖13b的示例中，電極可以是第二突起電極23，并且可以包括沿著交叉連接的附加彎曲結(jié)構(gòu)65延伸的部分以及將向彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分27。

在圖13c中，諸如金屬的導(dǎo)電材料137沉積在光刻膠層135上。導(dǎo)電材料137可以使用諸如蒸發(fā)或?yàn)R射的任何合適的方法來(lái)沉積。在圖13d中，去除光刻膠層135，并且第二突起電極23留在釋放層131上。

在圖13e中，介電絕緣材料63沉積在交叉連接的附加彎曲結(jié)構(gòu)65上。介電絕緣材料63可以使用諸如噴墨印刷或絲網(wǎng)印刷的任何合適的方法來(lái)沉積。在圖13f中，第二光刻膠層139沉積在釋放層131上。第二光刻膠層139被圖案化為另一個(gè)突起電極21。在圖13f的示例中，電極可以是第一突起電極21，并且可以包括沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣連續(xù)延伸的部分和將向彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分24。

在圖13g中，諸如金屬的導(dǎo)電材料141沉積在第二光刻膠層139上。導(dǎo)電材料141可以使用諸如蒸發(fā)或?yàn)R射的任何合適的方法來(lái)沉積。在圖13h中，去除光刻膠層139，并且兩個(gè)突起電極21、23留在釋放層131上。

在圖13i中，聚合物143沉積到突起電極21、23上。聚合物143可以是可光致圖案化的聚合物。聚合物143可以旋涂到突起電極21、23上。在其它示例中，可以使用其它用于沉積聚合物143的方法。在圖13j中，第三光刻膠層145沉積在聚合物143上。第三光刻膠層145被圖案化為彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。彎曲的支撐結(jié)構(gòu)可以包括用于突起電極21、23的第一部分22、27。第三光刻膠層145也可以被圖案化以提供附加彎曲結(jié)構(gòu)65。

在圖13j中，聚合物143也暴露于紫外(uv)光147。紫外光147通過(guò)增加聚合物143中的交聯(lián)數(shù)來(lái)使暴露于uv光的聚合物143硬化。沒(méi)有暴露于uv光147的聚合物143的部分保留為未交聯(lián)的聚合物143。在圖13k中，去除第三光刻膠層145和未交聯(lián)的聚合物143。這留下彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7和附加彎曲的支撐結(jié)構(gòu)65。

在圖13l中，沉積第四光刻膠層149。第四光刻膠層149被圖案化為至少一個(gè)支撐件5。在圖13l的示例中，至少一個(gè)支撐件5包括梁6。在圖13m中，彈性體層151抵靠第四光刻膠層149澆注并固化。在圖13n中，去除第四光刻膠層149和釋放層131，留下可變形基板3、梁6和包括突起電極21、23的彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。在圖13o中，結(jié)構(gòu)被反轉(zhuǎn)以留下如上所述的裝置1。

使用圖13a至13o的方法生成的裝置1具有沉積在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相同側(cè)上的第一突起電極21和第二突起電極23。在其它示例中，第一突起電極21和第二突起電極23可以沉積在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的相對(duì)表面上。這種示例裝置1不需要介電絕緣材料63，因?yàn)閺澢闹谓Y(jié)構(gòu)7的聚合物將分離兩個(gè)電極21、23。

用于生成這種替代裝置1的方法可以類似于圖13a至13o的方法。然而，圖13e的框可以去除，因?yàn)椴恍枰殡娊^緣材料63。框13f至13h的方法將用框13i至13k的方法進(jìn)行切換，以使得在兩個(gè)突起電極21、23之間制造彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。

圖14a至14f示出了可用于提供可變形基板3的部分的方法。在圖14a至14f的示例中，可變形基板包括覆蓋電極33。

在圖14a中，光刻膠層161沉積到硅基板163上。光刻膠層161可以旋涂到硅基板163上。沉積光刻膠層161的其它方法可以用于本公開(kāi)的其它示例中。

在圖14b中，光刻膠161的層被圖案化為附加的支撐柱45。在圖14c中，彈性體層165抵靠光刻膠層161澆鑄并固化。該彈性體層165可以形成可變形基板3的上部43的部分。

在圖14d中，在彈性體層165上制造覆蓋電極33。覆蓋電極33可以包括剛性的導(dǎo)電材料或柔性的導(dǎo)電材料。覆蓋電極33可以使用任何合適的方法制造，諸如噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、拾取和放置或任何其它合適的技術(shù)。

在圖14e中，另一個(gè)彈性體層167涂覆在覆蓋電極33之上。另一個(gè)彈性體層167可以使用諸如旋涂或任何其它合適技術(shù)的任何合適的技術(shù)進(jìn)行涂覆。

在圖14f中，去除光刻膠層161，留下具有附加的支撐柱45和整合的覆蓋電極33的可變形基板3的上部43。

圖15示出了可用于將可變形基板3的上部43與可變形基板3的下部41組合的示例方法?？勺冃位?的上部43可以如關(guān)于圖14a至14f所述來(lái)形成。可變形基板3的下部41可以如關(guān)于圖13a至13o所述來(lái)形成?？勺冃位?的下部41可以包括彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7和突起的傳感器21、23。

在圖15的示例中，在簡(jiǎn)短的等離子體處理之后，上部43和下部41以卷對(duì)卷(roll-to-roll)工藝來(lái)接合以促進(jìn)接合。

圖16a和16b示出了寄生電容在示例裝置內(nèi)可能具有的影響。在一些示例裝置1中，裝置1的突起電極21、23之間可能存在寄生電容。在一些示例裝置1中，沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣延伸的突起電極21、23的第二部分25、28之間可能存在寄生電容。寄生電容可能降低裝置1的靈敏度。

當(dāng)裝置1變形時(shí)，寄生電容將不會(huì)變化。然而，電容傳感器31可以被設(shè)置為以使得電極21、23之間的寄生電容比所測(cè)量的電容傳感器31的電容低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖16a示出了可以在本公開(kāi)的示例中使用的幾何形狀的示例彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的幾何形狀可以選擇為提供良好的應(yīng)變能力，以使得當(dāng)施加大的應(yīng)力到裝置1時(shí)，在彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7中僅存在少量的應(yīng)變。圖16a中的彎曲的支撐結(jié)構(gòu)的尺寸是曲率半徑200μm，軌道寬度20μm，每個(gè)部分的弧角270度。應(yīng)當(dāng)理解，在其它示例中可以使用其它尺寸。

彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7支撐第一突起電極21和第二突起電極23。第一突起電極21和第二突起電極23的每一個(gè)包括從彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的一側(cè)突起的第一部分24、27。第一突起電極21和第二突起電極23的每一個(gè)包括沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣延伸的第二部分25、28。圖16a中的第一部分24、27的尺寸為長(zhǎng)度150μm，寬度100μm。兩個(gè)突起電極21、23具有100nm的厚度，并且沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7延伸的第二部分25、28的軌道寬度為1μm。

圖16b示出了作為突起電極21、23和覆蓋電極33之間的間隔d的函數(shù)的寄生電容與電容傳感器31的電容的比率。在圖16b的示例中，寄生電容位于沿著彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7的邊緣延伸的突起電極21、23的第二部分25、28之間。

從圖16b可以看出，當(dāng)存在300μm的大間隔d時(shí)，電容傳感器31的電容比寄生電容大一個(gè)數(shù)量級(jí)。大的間隙允許用于使裝置1彎折和/或彎曲和/或以其它方式使裝置1變形的更大自由度。

當(dāng)存在50μm的間隔d的間隙時(shí)，電容傳感器31的電容比寄生電容大兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這可以提供更靈敏的電容傳感器31。

在圖16a和16b的示例中，假設(shè)電容傳感器31的部分之間的空氣間隙，電容值已經(jīng)被計(jì)算出。在上述示例中，該間隙的至少部分將包括支撐覆蓋電極33的薄的彈性體膜。彈性體將具有比空氣更大的介電常數(shù)。作為示例，pdms具有是空氣的介電常數(shù)2.3-2.8倍的介電常數(shù)。這將導(dǎo)致電容傳感器31的電容的增加。通過(guò)增加突起電極21、23的第一部分24、27的尺寸，和/或在它們的表面上引入電介質(zhì)，可以進(jìn)一步提高寄生電容與電容傳感器31的電容的比率。

本公開(kāi)的示例提供了可以被配置為檢測(cè)裝置1的變形的可變形裝置1。電容傳感器31的陣列61可以結(jié)合在裝置1內(nèi)以檢測(cè)不同類型和/或方向的變形。這使得能夠獲得關(guān)于裝置1的變形的準(zhǔn)確信息。

電容傳感器31可以被設(shè)置為以使得電容傳感器31的陣列61可以被市售的電子裝置讀取。電容傳感器31的陣列61可以包括任何數(shù)量的電容傳感器31。這可以使得能夠從大量的電容傳感器31獲得信息。

在裝置1的示例中，彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7經(jīng)由至少一個(gè)支撐件5連接到可變形基板3，該至少一個(gè)支撐件5使得彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7能夠與可變形基板3間隔開(kāi)。當(dāng)用戶施加力到可變形基板3時(shí)，這可能導(dǎo)致可變形基板3的尺寸或形狀的變化。由于彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7不直接連接到可變形基板3，所以施加到可變形基板的力也不會(huì)施加到彎曲的支撐結(jié)構(gòu)7。這意味著導(dǎo)電部分不會(huì)以與可變形基板相同的方式彎曲或改變尺寸或形狀。這可以減少?gòu)澢闹谓Y(jié)構(gòu)7內(nèi)的應(yīng)力量并且減少由于疲勞引起的故障的可能性。

本文件中所使用的術(shù)語(yǔ)“包括”具有包含的意義，而不是排他的意義。也就是說(shuō)，關(guān)于x包括y的任何引用指示該x可以僅包括一個(gè)y或可以包括多于一個(gè)y。如果旨在使用具有排他意義的“包括”，則將在上下文中通過(guò)引用“僅包括一個(gè)”或通過(guò)使用“由……組成”來(lái)明確。

在本簡(jiǎn)短描述中，已經(jīng)參考了各種示例。與示例相關(guān)的特征或功能的描述指示這些特征或功能存在于該示例中。在本文中使用的術(shù)語(yǔ)“示例”或“例如”或“可以”表示無(wú)論是否明確陳述，這些特征或功能至少存在于所描述的示例中，無(wú)論是否被描述為示例，它們可以但不一定存在于某些或全部其它示例中。因此，“示例”、“例如”或“可以”是指一類示例中的特定實(shí)例。該實(shí)例的性質(zhì)可以僅是該實(shí)例的性質(zhì)，或可以是該類的性質(zhì)，或可以是包括類中的一些但不是全部實(shí)例的類的子類的性質(zhì)。因此，隱含地公開(kāi)了參考一個(gè)示例而不是參考另一個(gè)示例所描述的特征可以在可能的情況下用于該另一個(gè)示例，但不一定必須在該另一個(gè)示例中使用。

盡管已經(jīng)參考各種示例在之前的段落中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)給出的示例進(jìn)行修改。

上述描述中描述的特征可以在除了明確描述的組合以外的組合中使用。

盡管已經(jīng)參考某些特征描述了功能，但是這些功能可以由其它特征來(lái)執(zhí)行，無(wú)論其它特征是否被描述。

盡管已經(jīng)參考某些實(shí)施例描述了特征，但是這些特征也可以存在于其它實(shí)施例中，無(wú)論其它實(shí)施例是否被描述。

盡管在前述說(shuō)明書(shū)中努力提請(qǐng)注意被認(rèn)為特別重要的本發(fā)明的特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，申請(qǐng)人要求保護(hù)關(guān)于上文所指和/或在附圖中所示的任何可專利特征或特征的組合是否特別強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。