CN107003205A - 可变形装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置和方法，其中，所述装置包括：可变形基板；弯曲支撑结构；至少一个支撑件，其被配置为将弯曲支撑结构与基板间隔开，以使得当可变形基板变形时，弯曲支撑结构不以相同的方式变形；以及电容传感器，其包括电容耦合到覆盖电极的突起电极；其中，突起电极从弯曲支撑结构的一侧突起。

Description

可变形装置和方法
技术领域
本公开的示例涉及可变形装置和方法。具体地，它们涉及其中装置包括被配置为当装置变形时检测的传感器的可变形装置和方法。
背景技术
可变形电子设备是已知的。例如，可穿戴电子设备、生物传感器设备或可变形通信设备或任何其它合适的设备可以被配置为响应于施加到该设备的力而变形。
在这种设备中，它可以有益于使得变形量能够被检测和/或测量。它可以有益于使得设备的不同类型的变形能够被检测和/或测量。
发明内容
根据本公开的各种但并非全部的示例，可以提供一种装置，其包括：可变形基板；弯曲支撑结构；至少一个支撑件，其被配置为将弯曲支撑结构与基板间隔开，以使得当可变形基板变形时，弯曲支撑结构不以相同的方式变形；以及电容传感器，其包括电容耦合到覆盖电极的突起电极；其中，该突起电极从弯曲支撑结构的一侧突起。
在一些示例中，该装置可以包括多个电容传感器，其中电容传感器包括电容耦合到覆盖电极的突起电极。该装置内的不同的电容传感器可被配置为检测该装置的不同类型的变形。
在一些示例中，电容传感器可以包括第一突起电极和第二突起电极，并且第一突起电极和第二突起电极都电容耦合到覆盖电极。在一些示例中，第一突起电极可以从弯曲支撑结构的第一侧突起，并且第二突起电极可以从弯曲支撑结构的第二侧突起。在其它示例中，第一突起电极可以从弯曲支撑结构的第一侧突起，并且第二突起电极也可以从弯曲支撑结构的第一侧突起。
在一些示例中，第一和第二突起电极可以设置在相同的平面中。
在一些示例中，覆盖电极可以设置在与第一突起电极和第二突起电极不同的平面中。
在一些示例中，突起电极可以悬挂在可变形基板之上。
在一些示例中，覆盖电极可以嵌入在覆盖弹性体层中。
在一些示例中，覆盖电极可以比第一突起电极和第二突起电极更大。
在一些示例中，覆盖电极可以是刚性的。
在一些示例中，覆盖电极可以是可变形的。
在一些示例中，可变形基板可以形成其中设置有弯曲支撑结构和突起电极的腔体。
在一些示例中，弯曲支撑结构的曲率半径可以平行于可变形基板的平面。
在一些示例中，弯曲支撑结构可以具有蛇形形状。蛇形形状可以包括多个环，以使得在延伸到左手侧的环之后跟着延伸到右手侧的环。
在一些示例中，可变形基板可以被配置为响应于由用户施加的力而变形。
根据本公开的各种但并非全部的示例，可以提供包括如上所述的装置的电子设备。
根据本公开的各种但并非全部的示例，可以提供一种方法，其包括：提供可变形基板；提供弯曲支撑结构；提供至少一个支撑件，该至少一个支撑件被配置为将弯曲支撑结构与可变形基板间隔开，以使得当可变形基板变形时，弯曲支撑结构不以相同的方式变形；以及提供电容传感器，该电容传感器包括电容耦合到覆盖电极的突起电极；其中，该突起电极从弯曲支撑结构的一侧突起。
在一些示例中，该方法可以还包括提供多个电容传感器，其中电容传感器包括电容耦合到覆盖电极的突起电极。在一些示例中，装置内的不同的电容传感器可以被配置为检测装置的不同类型的变形。
在一些示例中，电容传感器可以包括第一突起电极和第二突起电极，并且第一突起电极和第二突起电极都可以电容耦合到覆盖电极。在一些示例中，第一突起电极可以从弯曲支撑结构的第一侧突起，并且第二突起电极从弯曲支撑结构的第二侧突起。在其它示例中，第一突起电极可以从弯曲支撑结构的第一侧突起，并且第二突起电极也可以从弯曲支撑结构的第一侧突起。
在一些示例中，第一和第二突起电极可以设置在相同的平面中。
在一些示例中，覆盖电极可以设置在与第一突起电极和第二突起电极不同的平面中。
在一些示例中，第一突起电极和第二突起电极可以悬挂在可变形基板之上。
在一些示例中，覆盖电极可以嵌入在覆盖弹性体层中。
在一些实例中，覆盖电极可以比第一突起电极和第二突起电极更大。
在一些示例中，覆盖电极可以是刚性的。
在一些示例中，覆盖电极可以是可变形的。
在一些示例中，可变形基板可以形成其中设置有弯曲支撑结构和突起电极的腔体。
在一些示例中，弯曲支撑结构的曲率半径可以平行于可变形基板的平面。
在一些示例中，弯曲支撑结构可以具有蛇形形状。蛇形形状可以包括多个环，以使得在延伸到左手侧的环之后跟着延伸到右手侧的环。
在一些示例中，可变形基板可以被配置为响应于由用户施加的力而变形。
附图说明
为了更好地理解对于理解详细描述有用的各种示例，现仅以示例的方式参考附图，在附图中：
图1示出了示例装置；
图2A和2B示出了示例装置；
图3示出了示例装置；
图4A和4B示出了示例装置；
图5示意性地示出了电容传感器；
图6A和6B示出了示例装置；
图7A至7C示出了示例装置；
图8A至8D示出了示例装置；
图9A至9E示出了示例装置；
图10A和10B示出了示例装置；
图11A至11D示出了示例装置；
图12示出了一种方法；
图13A至图13O示出了一种方法；
图14A至14F示出了一种方法；
图15示出了一种方法；
图16A和16B示出了寄生电容在示例装置内可能具有的影响。
具体实施方式
附图示出了装置1，其包括：可变形基板3；弯曲支撑结构7；至少一个支撑件5，其被配置为将弯曲支撑结构7与可变形基板3间隔开，以使得当可变形基板3变形时，弯曲支撑结构7不以相同的方式变形；以及电容传感器31，其包括电容耦合到覆盖电极33的突起电极21、23；其中，突起电极21、23从弯曲支撑结构7的一侧突起。
装置1可以设置在可拉伸和/或可变形电子设备内。装置1可用于感测电子设备的变形。电容传感器31可以被配置以使得突起电极21、23与覆盖电极33之间的电容的变化给出电子设备的变形的指示。
图1示意性示出了根据本公开的示例的装置1。图1所示的装置1包括可变形基板3、至少一个支撑件5以及弯曲支撑结构7。仅在图1中示出了与以下描述相关的特征。应当知道，在其它示例中可以包括其它特征。例如，装置1可以被配置为结合在可变形电子设备内，诸如传感器设备、医疗或生物感测设备、可穿戴电子设备、移动蜂窝电话或任何其它合适的电子设备。
在图1所示的示例中，可变形基板3包括平面9。在图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，可变形基板3可具有不同的形状。例如，它可以是弯曲的和/或可变形基板3的表面9不需要是平坦的。
可变形基板3的平衡形状可以是图1所示的平坦结构。平衡形状是当装置1的用户没有施加外力时可变形基板3将采用的位置和形状。在其它示例中，可变形基板3可以具有不同的平衡形状，例如，平衡形状可以包括至少可变形基板3的弯折或弯曲的部分。在一些示例中，可变形基板3可以包括平坦部分和弯曲部分两者。
可变形基板3可以包括至少一个用户可变形部分，该用户可变形部分可以被配置为响应于施加到装置1的物理力而改变形状。物理力可以由装置1的用户来施加。形状的改变可以包括可变形基板3的一部分的弯曲、折叠、扭曲、拉伸、压缩、剪切或任何其它合适的变形。在一些示例中，可变形基板3可以被配置为当施加到装置1的力被除去时自动返回到平衡形状。
在图1的示例中，可变形基板3可以被配置为在由箭头10、12表示的方向上拉伸。箭头10表示拉伸的主方向。在该示例中，拉伸的主方向平行于或基本上平行于至少一个支撑件5。箭头12表示拉伸的次要方向。在该示例中，次要拉伸垂直于或基本上垂直于至少一个支撑件5。
在一些示例中，可变形基板3可以包括可被用户弯曲或扭曲的柔性基板。可变形基板3可以包括聚合物材料、弹性体材料或任何其它可以响应于由装置1的用户施加的力而变形的材料。
在其它示例中，可变形基板3可以包括多个铰接或接合的段。铰接或接合的段可以被配置为相对彼此移动，以使可变形基板3的一部分能够被折叠或弯曲或拉伸。可变形基板3可以响应于由装置1的用户施加的力而折叠或弯曲或拉伸。
在一些示例中，一个或多个电子部件可以安装在可变形基板3上。
图1所示的装置1还包括至少一个支撑件5。至少一个支撑件5可以包括任何可被配置为在与可变形基板3间隔开的位置上支撑一个或多个弯曲支撑结构7的构件。在图1的示例中，至少一个支撑件5包括在垂直于可变形基板3的平面9的方向上延伸的梁6。
在图1的示例中，至少一个支撑件5包括沿着可变形基板3的平面9的一部分延伸的梁6。应当知道，其它类型的支撑件也可以使用在其它示例装置1中。例如，至少一个支撑件5可以包括在可变形基板3的平面9上彼此分离地设置的多个单独的支撑件。多个单独的支撑件可以是任何合适的尺寸或形状，例如，单独的支撑件可以是正方形或矩形或圆柱形或任何其它合适的形状。在一些示例中，不同的单独的支撑件可以具有不同的尺寸和/或形状。
在一些示例中，至少一个支撑件5可以被配置为响应于用户所施加的力而变形。例如，至少一个支撑件5可以被配置为响应于由用户施加到电子设备上的力而弯曲或拉伸或被压缩或产生任何其它合适的变形。在其它示例中，至少一个支撑件5可以被配置以使得响应于用户所施加的力而不变形。例如，至少一个支撑件5可以包括刚性材料，以使得当用户将力施加到电子设备时，至少一个支撑件5不被压缩。
至少一个支撑件5可以连接到可变形基板3，以使得如果可变形基板3变形，则也使至少一个支撑件5从它的平衡位置移动。例如，在图1所示的装置1中，支撑件5包括梁6，其安装在可变形基板3上以使得它沿着可变形基板3的平面9的一部分延伸。如果安装有梁6的可变形基板3的这部分变形，则梁6也变形。可变形基板3可以通过例如拉伸、扭曲或弯曲而变形，因此，梁6也可以被拉伸、扭曲或弯曲。在这种示例中，梁6可以包括柔性材料，诸如聚合物材料、弹性体材料或任何其它可以响应于由装置1的用户施加的力而变形但是刚性足以支撑弯曲支撑结构7的材料。
如上所述，在一些示例中，至少一个支撑件5可以包括多个单独的支撑件，其在可变形基板3的平面9上彼此分离地设置而不是连续的梁。在这种示例中，使可变形基板3的一部分变形将导致各个支撑件5的位置或相对方向的改变，但不需要导致单独的支撑件的变形。在这种示例中，支撑件5可以由任何合适的可被配置为支撑弯曲支撑结构7的材料制成。
图1所示的装置1还包括弯曲支撑结构7。弯曲支撑结构7可以被配置为支撑可形成电容传感器31的一部分的一个或多个突起电极21、23。可以用于本公开的示例的突起电极21、23和电容传感器31的示例下面参考图2A至图10B来描述。
弯曲支撑结构7可以包括任何合适的材料。在一些示例中，弯曲支撑结构7可以包括非导电材料。例如，弯曲支撑结构7可以包括聚合物或其它合适的材料。突起电极21、23可以包括可沉积在弯曲支撑结构7上的导电材料。
弯曲支撑结构7可以通过至少一个支撑件5连接到可变形基板3。至少一个支撑件5被配置成将弯曲支撑结构7与基板分离，以使得弯曲支撑结构7至少部分地与可变形基板3隔离。至少一个支撑件5位于弯曲支撑结构7和可变形基板3之间。至少一个支撑件5可以将弯曲支撑结构7维持在与可变形基板3间隔开的位置上，以使得弯曲支撑结构7和可变形基板3彼此分离。弯曲支撑结构7和可变形基板3之间的分离距离可取决于至少一个支撑件5的高度。在图1的示例中，弯曲支撑结构7和可变形基板3之间的分离距离与梁6的高度相同。
在一些示例中，弯曲支撑结构7和至少一个支撑件5可以被配置以使得弯曲支撑结构7不直接接触可变形基板3。在一些示例中，弯曲支撑结构7和至少一个支撑件5可以被配置以使得当装置1处于平衡未变形状态时，弯曲支撑结构7不直接接触可变形基板3。在一些示例中，弯曲支撑结构7和至少一个支撑件5可以被配置以使得当装置1处于变形状态时，弯曲支撑结构7不直接接触可变形基板3。
在图1的示例中，弯曲支撑结构7包括细长构件11，该细长构件11沿着细长构件11的长度在多个不同点处连接到至少一个支撑件5。
细长构件11是弯曲的。细长构件11可以包括多个曲线。细长构件11的总长度大于细长构件11在其上延伸的可变形基板3的长度。细长构件11的弯曲部分16具有大于180度的曲率角，以使得细长构件11自行对折以形成环13。环13包括开口14，因此，环13不闭合。在图1的示例中，细长构件11包括多个环13。多个环13形成蛇形形状，其中在延伸到梁6的左手侧的环13之后跟着延伸到梁6的右手侧的环13。细长构件11被配置以使得弯曲支撑结构7分布在梁6的任一侧。
弯曲支撑结构7可以沿着细长构件11的长度在多个不同点处连接到至少一个支撑件5。在图1的示例中，弯曲支撑结构7在每个环13的两个点处连接到梁6。
应当知道，在图1中所示的弯曲支撑结构7的形状是示例，在本公开的其它示例中也可以使用其它形状。
在图1的示例中，仅示出了一个弯曲支撑结构7。在一些示例中，装置1可以包括多个弯曲支撑结构7。这些弯曲支撑结构7可以沿着可变形基板3在相同的方向上延伸。
在一些示例中，可以提供覆盖弯曲支撑结构7的附加弯曲结构。附加弯曲结构可以在垂直于或基本上垂直于弯曲支撑结构7的方向上延伸。包括弯曲支撑结构7和附加弯曲结构的装置1的示例在下面参考图6A来描述。
图2A和2B示出了包括第一突起电极21和第二突起电极23的示例装置1。图2A示出了装置1的一部分的平面图，图2B示出了通过装置1的一部分的横截面。
图2A和2B所示的装置1包括弯曲支撑结构7和至少一个支撑件5，其如与图1相关地描述的。装置1还可以包括在图2A和2B中未示出的可变形基板3。
在图2A和2B的示例中，装置1包括第一突起电极21和第二突起电极23。突起电极21、23可以被配置为形成电容传感器31的一部分。
在图2A和2B的示例中，第一突起电极21从弯曲支撑结构7的第一侧突起，第二突起电极23从弯曲支撑结构7的第二侧突起。第一突起电极21包括从弯曲支撑结构7的一侧突出的第一部分24和沿着弯曲支撑结构7的第一边缘26延伸的第二部分25。第二突起电极23也包括从弯曲支撑结构7的一侧突出的第一部分27和沿着弯曲支撑结构7的第二边缘29延伸的第二部分28。
在图2A所示的示例中，突起电极21、23从弯曲支撑结构7的不同侧突起。在图2A的示例中，第一突起电极21在至少一个支撑件5的第一侧从弯曲支撑结构7突起，第二突起电极23在至少一个支撑件5的相对侧从弯曲支撑结构7突起。应当知道，在本公开的其它示例中也可使用突起电极21、23的其它设置。
在图2A的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27具有相同的尺寸和形状。在图2A的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27是矩形或基本上是矩形。应当知道，在本公开的其它示例中也可使用突起电极21、23的其它形状和/或尺寸。
弯曲支撑结构7可以由任何合适的材料制成。在图2A和2B的示例中，弯曲支撑结构7由诸如聚合物的非导电材料形成。从弯曲支撑结构7的边缘突起的第一部分24、27可以由与弯曲支撑结构7相同的材料形成。在一些示例中，从弯曲支撑结构7的边缘突起的第一部分24、27可以与弯曲支撑结构7一体形成。这可以最小化弯曲支撑结构7中的应变。
第一部分24、27可以与可变形基板3和至少一个支撑件5隔离，因为它们连接到弯曲支撑结构7，而不直接连接到可变形基板3或至少一个支撑件5。突起电极21、23的第一部分24、27可以被设置为使得它们悬挂在可变形基板3之上。
突起电极21、23可以通过在弯曲支撑结构7的表面上沉积导电材料来制造。突起电极21、23可以使用任何合适的导电材料来制造。导电材料也可以沉积在从弯曲支撑结构7的一侧突起的第一部分24、27的表面上。导电材料可以沉积在从弯曲支撑结构7的一侧突起的第一部分24、27的表面上，以使得第一部分24、27的表面被导电材料完全覆盖。
图3示出了包括电容传感器31的示例装置1。示例装置1包括可关于图1、图2A至图2B所描述的弯曲支撑结构7、至少一个支撑件5以及突起电极21、23。装置1还可以包括在图3中未示出的可变形基板3。
在图3的示例中，电容传感器31包括第一突起电极21、第二突起电极23以及覆盖电极33。覆盖电极33可以包括任何导电材料。覆盖电极33可以电容耦合到突起电极21、23。覆盖电极33和突起电极21、23可以被设置为使得传感器31的电容的变化提供装置1的变形的指示。
覆盖电极33可以设置在与第一突起电极21和第二突起电极23不同的平面中。第一突起电极21和第二突起电极23可以设置在相同的平面中。
覆盖电极33可以具有比突起电极21、23的第一部分24、27更大的表面区域。覆盖电极33可以具有比突起电极21、23的第一部分24、27的组合表面区域更大的表面区域。覆盖电极33可以被设置为使得覆盖电极33的表面区域与突起电极21、23的第一部分24、27的表面区域重叠。在图3的示例中，覆盖电极33的表面区域被设置为使得它完全与突起电极21、23的第一部分24、27的表面区域重叠。在一些示例中，覆盖电极33可以被设置为使得它部分地与突起电极21、23的第一部分24、27的表面区域重叠。
覆盖电极33可以与第一突起电极21和第二突起电极23分离。覆盖电极33可以与第一突起电极21和第二突起电极23分离，因为在覆盖电极33和第一突起电极21和/或第二突起电极23之间没有设置直接的电流路径。
覆盖电极33可以使用任何合适的方式来支撑。在一些示例中，覆盖电极33可以嵌入在可变形基板3的顶部。
在一些示例中，覆盖电极33可以是刚性的。刚性覆盖电极33可以被配置为使得它在用户向装置1施加力时不改变形状和/或尺寸。在其它示例中，覆盖电极33可以是可变形的。可变形覆盖电极33可以被配置为使得它在用户向装置1施加力时可以改变形状和/或尺寸。覆盖电极33是刚性的还是可变形的可以取决于将被检测的装置1的变形类型。
图4A和4B示出了示例装置1的横截面。装置1包括可变形基板3、至少一个支撑件5以及弯曲支撑结构7，其可如关于图1至图3所描述的。图4A和4B的横截面可以取垂直于如图1所示的应变的主方向。弯曲支撑结构7可以包括突起电极21、23，其可与覆盖电极33形成电容传感器31。
可变形基板3包括下部41和上部43。下部41可以设置在弯曲支撑结构7的下方，上部43可以设置在弯曲支撑结构7的上方。可变形基板3形成其中设置有弯曲支撑结构7和突起电极21、23的腔体49。
在图4A和4B的示例中，附加的支撑柱45被设置在可变形基板3的上部43和可变形基板3的下部41之间。附加的支撑柱45可以由与可变形基板3相同的材料形成。附加的支撑柱45可以被配置为当装置1变形时防止可变形基板3的上部43与弯曲支撑部7接触。
在图4A和4B的示例中，覆盖电极33可以设置在可变形基板3的上部43中。在本公开的其它示例中，可使用其它构件以将覆盖电极33支撑在突起电极21、23的上方。
在图4B中，提供了屏蔽层47。屏蔽层47可以包括可被配置为保护电容传感器31免受杂散电磁场干扰的任何构件。在图4B的示例中，屏蔽层47包括设置在可变形基板3的下部41中的可拉伸导体。
图5示意性地示出了可以在本公开的示例中使用的电容传感器31。
电容传感器31包括第一突起电极21和第二突起电极23。突起电极21、23可以如关于图1至图4B和/或图6A至图10B所描述的那样。突起电极21、23设置在相同的平面中。覆盖电极33设置在与突起电极21、23不同的平面中。覆盖电极33可以设置在突起电极21、23之上。
所形成的电容传感器31等同于平行板电容器。电容传感器31的电容由电极33、21、23的界面面积A和间隔d来确定。
界面面积A可以是突起电极21、23的与覆盖电极33的表面区域重叠的表面区域。突起电极21、23包括从弯曲导电结构7的一侧突起的第一部分24、27以及沿着弯曲支撑结构7的边缘26、29延伸的第二部分25、28。因为第一部分24、27的表面区域显著大于第二部分25、28的表面区域，所以面积A可以近似为第一部分24、27的与覆盖电极33重叠的面积。
电极33、21、23的间隔d可以是覆盖电极33和突起电极21、23之间的距离。因为突起电极21、23设置在相同的平面中，所以间隔d对于突起电极电极21、23二者是相同的。
电容传感器31的电容近似为：
其中，C是电容，A是界面面积，d是电极之间的间隔，εr是电极21、23、33之间的材料的相对介电常数，ε0是介电常数(≈8.854×10-12Fm-1)。
当装置1变形时，这可导致覆盖电极33相对于突起电极21、23的移动或变形。例如，向装置1施加应变或剪切可改变界面面积A。向装置1施加外部压力或压缩可减少间隔d。这些变形将产生电容传感器31的电容C的变化。根据上面的方程，电容C的变化与运动或变形成比例。因此，监控电容传感器31的电容将给出装置1的变形的指示。
电容传感器31的电容C可以通过将两个突起电极21、23连接到测量电路来监控。
在一些示例中，可变形基板3内的腔体49可以填充空气。在其它示例中，腔体49可以填充具有比空气更高的介电常数的流体，以便增加电容传感器31的电容。
在一些示例中，装置1可以包括多个不同的电容传感器31。不同的电容传感器31可以设置为监控不同类型的变形。例如，电容传感器31中的一些可被设置为监控压缩，而其它电容传感器31可被设置为监控剪切和/或应变。突起电极21、23和覆盖电极33的位置可以被设置为能够沿着装置1的不同轴线来监控诸如剪切和应力的变形。
图6A和图6B示出了包括电容传感器31的阵列61的装置1的示例。电容传感器31的阵列61可以包括多个电容传感器31。在一些示例中，阵列61内的不同电容传感器31可以被配置为监控不同的变形。例如，某些电容传感器31可被设置为检测装置1的压缩，某些电容传感器31可被设置为检测装置1的应变，以及某些电容传感器31可被设置为检测装置1的剪切。
图6A示出了装置1的一部分的平面图。图6B提供了电容传感器31的三乘三阵列61的等效电路图。应当理解，电容传感器31的阵列61可以包括在任何合适设置中的任何数量的电容传感器31。
图6A和图6B的装置1包括可变形基板3、至少一个支撑件5以及弯曲的支撑结构7，其可如关于图1所描述的。在图6A中仅示出了一个弯曲的支撑结构7，然而应当理解，装置1可以包括多个弯曲的支撑结构7。多个弯曲的支撑结构7可以在相同的方向上延伸。
弯曲的支撑结构7可以包括多个突起电极21、23。突起电极21、23包括如上所述的第一部分24、27和第二部分25、28。在图7A的示例中，第一突起电极21的第二部分25沿着弯曲的支撑结构7的第一边缘连续设置，以使得第一突起电极21的第二部分25之间不存在间隙。第二突起电极23的第二部分28沿着弯曲的支撑结构7的第二边缘29设置在部分中，以使得在相邻的第二突起电极23之间存在绝缘间隙。
在图6A和6B的示例中，装置1还包括多个附加弯曲结构65。附加弯曲结构65可以包括细长构件11。细长构件11可以形成蛇形形状。蛇形形状可以与弯曲的支撑结构7的蛇形形状相同或相似。
附加弯曲结构65在垂直于弯曲的支撑结构7的方向上延伸。附加弯曲结构65沿着弯曲的支撑结构7的长度间隔地设置，以使得存在多个其中附加弯曲结构65在弯曲的支撑结构7上方交叉的相交点。
附加弯曲结构65覆盖弯曲的支撑结构7而设置。附加弯曲结构65可以包括到第二突起电极23的电连接。附加弯曲结构65为电容传感器31的阵列61提供交叉连接器。
介电绝缘材料63设置在第一突起电极21和附加的支撑结构65之间。介电绝缘材料63可以被配置为防止第一突起电极21和交叉连接器之间的直接连接。
通过电容传感器31的阵列61获得的信息可以使用任何合适的方法来读取。在图6A和图6B的示例中，阵列61内的电容传感器31中的每一个可以通过多路读取电子装置独立地读取。
如上所述，电极21、23、33的不同设置可用于测量装置1的不同变形。图7A至图7C示出了可用于监控装置1的压缩的示例设置。图8A至图8D示出了可用于监控装置1的应变的示例设置。图9A至9E示出了可用于监控装置1的剪切的示例设置。图10A和10B示出了可用于监控沿着不同轴线的装置1的应变的示例设置。图11A至11D示出了用于电容传感器31的示例设置。
图7A至7C示出了其中压力电容传感器31被设置为监控装置1的压缩的示例装置1。图7A示出了用于压力电容传感器31的示例设置的平面图。图7B示意性地示出了装置1被压缩之前的压力电容传感器31，并且图7C示意性地示出了装置1被施加到装置1的压力71压缩之后的压力电容传感器31。装置1包括可以如上所述的可变形基板3、至少一个支撑件5、弯曲的支撑结构7、突起电极21、23和覆盖电极33。
在用于监控压缩的设置中，覆盖电极33具有比突起电极21、23的第一部分24、27更大的表面区域。覆盖电极33的表面区域完全覆盖被突起电极21、23的第一部分24、27覆盖的区域。这可以消除可能由于装置1的剪切和/或应变而引起的压力电容传感器31的电容C的变化。
在一些示例中，覆盖电极33可以是可变形的。覆盖电极33可以是可变形的，以使得当施加力到装置1时，覆盖电极33可以改变形状。在这种示例中，覆盖电极33可以包括银纳米线、嵌入的金属纳米颗粒、薄的金膜或任何其它可变形导电材料。
在其它示例中，覆盖电极33可以是刚性的。覆盖电极33可以是刚性的，以使得当施加力到装置1时，覆盖电极33不改变形状。在这种示例中，覆盖电极33可以包括铜箔或任何其它合适的刚性导电材料。
当施加压力71到装置1时，装置1被压缩。这减小了电极21、23、33的间隔d。间隔d的减小增加了压力电容传感器31的电容C。
在图7A至图7C的示例中，压力电容传感器31的电容C由下式给出：
其中，Cp1是压力电容传感器31的初始电容，Cp2是施加压力和应变到装置1之后压力电容传感器31的电容，Ap1是一个突起电极21、23与覆盖电极33之间的界面面积，d1是施加压力和应变到装置1之前覆盖电极33和突起电极21、23之间的距离，以及d2是施加压力和应变到装置1之后覆盖电极33和突起电极21、23之间的距离。
在施加压力和应变到装置1之前和之后，界面面积Ap1可以是恒定的。这可能需要突起电极21、23的第一部分24、27的表面区域在施加压力71到装置1之前和之后保持恒定。这可以通过使用刚性材料来形成突起电极21、23的第一部分24、27来实现。在一些示例中，它可以通过将突起电极21、23的第一部分24、27安装在弯曲的支撑结构7上来实现，以使得当可变形基板3变形时它们不变形。
d2的值可以使用两个压力传感器电容的比率来测量：
然后：
通过测量d2，可以获得施加到装置1的压力71的测量。
图8A至图8D示出了其中电容传感器31被设置为监控装置1的应变的示例装置1。图8A示出了用于应变电容传感器31的示例设置的平面图。图8B示出了已经施加应变81到装置1之后的用于应变电容传感器31的示例设置的平面图。图8C示意性地示出了施加应变81到装置1之前的应变电容传感器31。图8D示意性地示出了施加应变81到装置1之后的应变电容传感器31。装置1包括可以如上所述的可变形基板3、至少一个支撑件5、弯曲的支撑结构7、突起电极21、23和覆盖电极33。
在用于监控应变的设置中，覆盖电极33具有比突起电极21、23的第一部分24、27更大的表面区域。覆盖电极33的表面区域仅部分地覆盖被突起电极21、23的第一部分24、27覆盖的区域。覆盖电极33的表面区域仅覆盖突起电极21、23的第一部分24、27中的每一个的部分。被覆盖电极33覆盖的突起电极21、23的第一部分24、27中的每一个的部分的尺寸可以因为应变81施加到装置1而改变。这可以使由施加应变81引起的电容C的变化能够被测量。
在用于监控应变的设置中，覆盖电极33可以是可变形的。覆盖电极33可以是可变形的，以使得当施加力到装置1时，覆盖电极33可以改变形状。在这种示例中，覆盖电极33可以包括银纳米线、嵌入的金属纳米颗粒、薄的金膜或任何其它可变形导电材料。
图8B和8D示出了当施加正应变81到装置1时，这拉伸了覆盖电极33并增加了用于电容传感器31的界面面积A。应当理解，如果施加负应变到装置1，这可以压缩覆盖电极33并可以减小用于电容传感器31的界面面积A。
在图8A至8D的示例中，沿着至少一个支撑件5的方向施加应变。在其它示例中，应变81可以在其它方向上施加。装置1可以包括具有被设置为使在其它方向上所施加的应变81能够被测量的电极21、23、33的其它电容传感器31。
在图8A至8D的示例中，覆盖电极33的剪切将不改变用于电容传感器31的界面面积A，并且不影响由电容传感器31所获得的测量。然而，当将应变81施加到装置1时，还可以存在装置1的压缩。该压缩可以由向装置1施加压力和/或由装置1的泊松比而引起。这在测量电容的变化时可能需要考虑。
在一些示例中，装置1可以包括可以被配置为减少由于压缩而导致的电容传感器31的电容的变化的构件。例如，可以设置附加的支撑柱45以减小压缩。附加的支撑柱45可由刚性材料制成。
在其它示例中，装置1可以包括用于测量装置1的压缩的构件。例如，压力电容传感器31可以紧邻应变电容传感器31而设置。压力和应变电容传感器31可以机械上相同，以使得它们的电容的比率可用于计算在施加应变和/或剪切之前和之后应变电容传感器31的界面长度的比率。然后，界面长度的变化可用于确定所施加的应变81。在下面的段落中给出了方法的示例，该方法使用紧邻应变电容传感器31设置的压力电容传感器31来确定界面长度和所施加的应变81。
如果在图8B和8D中表示的方向上施加应变81，则装置1的变形关于轴线83对称。在该示例中，轴线83沿着至少一个支撑件5的方向延伸。
因为装置1的变形对称，所以通过两个突起电极21、23上面观察到的变形是相同的。在图8A至8D的示例中，压力电容传感器31的电容C由下式给出：
对于压力电容传感器31，间隔d将变化，然而界面面积A将不会变化。
紧邻压力电容传感器31的应变电容传感器31的电容C由下式给出：
其中，Cst1是应变电容传感器31的初始电容，Cst2是施加应变和/或压力之后的应变电容传感器31的电容。对于应变电容传感器31，界面面积A确实变化。对于应变电容传感器31，间隔d也变化，然而值d1和d2与压力电容传感器31的这些值相同。
应变电容传感器31和压力电容传感器31的初始电容的比率为：
在施加压力和应变之后，两个电容传感器s31的电容的比率为：
这两项的比率给出：
如果界面面积A的宽度保持恒定：
Ast1＝wLst1；Ast2＝wLst2
这给出：
线性应变方程由下式给出：
其中。ε是线性应变。然后给出：
这使得可以计算线性应变ε，而不需要知道压力电容传感器31或应变电容传感器31的任何电极的初始尺寸。这可能需要压力电容传感器31和应变电容传感器31设置在装置1内以经历相同的变形。
图9A至9E示出了其中电容传感器31被设置为监控装置1的剪切91的示例装置1。图9A示出了用于剪切电容传感器31的示例设置的平面图。图9B示出了在已经将剪切91施加到装置1之后的剪切电容传感器31的示例设置的平面图。图9C示意性地示出了将剪切91施加到装置1之前的剪切电容传感器31。图9D示意性地示出了将剪切91施加到装置1之后的剪切电容传感器31。图9E示出了剪切的角度α。装置1包括可以如上所述的可变形基板3、至少一个支撑件5、弯曲的支撑结构7、突起电极21、23和覆盖电极33。
在用于监控剪切的设置中，覆盖电极33具有比突起电极21、23的第一部分24、27更大的表面区域。覆盖电极33的表面区域完全覆盖了第一突起电极21的第一部分24的表面区域，但仅部分地覆盖了第二突起电极23的第一部分27的表面区域。因为剪切91施加到装置1，被覆盖电极33覆盖的第二突起电极23的第一部分27的部分的尺寸可以变化。这可以使由所施加的剪切91引起的电容C的变化能够被测量。
在图9A至9E的示例中，第一突起电极21的第一部分24被覆盖电极33完全覆盖，但是第二突起电极23的第一部分24仅被覆盖电极33部分地覆盖。应当理解，在其它示例中，装置1可以被设置为以使得第二突起电极23的第一部分27被覆盖电极33完全覆盖，但是第一突起电极21的第一部分24仅被覆盖电极33部分地覆盖。
在用于监控剪切的设置中，覆盖电极33可以是刚性的。覆盖电极33可以是刚性的，以使得当剪切91施加到装置1时，覆盖电极33不会改变形状。在这种示例中，覆盖电极33可以包括诸如铜或任何其它合适的刚性导电材料的金属箔。使用刚性材料可以消除由装置1的应变引起的电容变化。
图9C、9D和9E示出了当在图9C、9D和9E中所表示的方向上正剪切91施加到装置1时，这增加了第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面面积A。虚线表示施加剪切之后覆盖电极33的位置。应当理解，如果在相反方向上施加剪切91，则这将减小第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面面积A。在第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面面积A没有变化。
当剪切91施加到装置1时，也可以压缩装置1，这可以减小剪切电容传感器31内的电极的间隔d。
在一些示例中，装置1可以包括可以被配置为减少由于压缩而导致的剪切电容传感器31的电容的变化的构件。例如，可以设置附加的支撑件45以减小压缩。附加的支撑件45可以被配置为允许剪切移动，但是减小压缩。例如，附加的支撑件45可以包括在中心中具有机械断裂的厚柱。
在其它示例中，装置1可以包括用于测量装置1的压缩的构件。例如，压力电容传感器31可以紧邻剪切电容传感器31设置。压力和剪切电容传感器31可以机械上相同，以使得它们的电容的比率可用于计算剪切91作为角度α。角度α可以根据界面长度L的变化和间隔d的变化来计算，如图9E所示。在下面的段落中给出了方法的示例，该方法使用紧邻剪切电容传感器31而设置的压力电容传感器31来确定角度α和所施加的剪切91。
剪切的角度α由下式给出：
其中，ΔL是施加剪切91时界面长度的变化。变化ΔL可以根据施加剪切91的方向为正或负。d2是已经施加剪切91之后突起电极21、23和覆盖电极33之间的间隔。
对于压力电容传感器31，电容由下式给出：
其中，Cp1是施加剪切91之前的电容，Cp2是施加剪切91之后的电容。
对于剪切电容传感器31，电容由下式给出：
其中，Csh1是施加剪切91之前的电容，Csh2是施加剪切91之后的电容，Ac是第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面面积，A1是第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面面积，ΔA是当施加剪切91时产生的附加的界面面积。
第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面面积Ac可以是恒定的，所以当施加剪切91时它不会变化。当施加剪切91时，第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面面积不是恒定的，并且变化为ΔA。变化ΔA根据施加剪切91的方向可以为正或负。
在剪切91期间产生的附加的界面面积ΔA由下式给出：
ΔA＝wΔL
这些电容的比率给出：
这些比率的比率给出：
其中，Lc是施加剪切91之前第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面长度，以及L1是第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面长度。第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面长度Lc保持恒定，但是第二突起电极23和覆盖电极33之间的界面长度L1变化为ΔL。w给出了界面面积的宽度。突起电极21、23的宽度w保持恒定。
这些比率可以重新排列以给出：
因为在其它示例中，间隔d2的值可以使用压力电容传感器31的电容的比率来测量：
然后：
然后，剪切的角度α可以用下式来计算：
表示第二突起电极23之间的界面长度的参数L1在装置1的制造期间由于突起电极23和覆盖电极33的未对准而包括一些不确定性。如果第一突起电极21和覆盖电极33之间的界面长度Lc是已知的，则可以经由以下来计算L1：
然后：
其简化剪切方程为：
这使得所施加的剪切91可以使用以下来计算：第一突起电极21和覆盖电极33之间的已知的界面长度Lc、电极之间的间隔d以及剪切电容传感器31和压力电容传感器31的测量电容。
图10A和10B示出了可用于监控沿着不同轴线的装置1的应变的示例设置。图10A的示例包括两个应变电容传感器31。应变电容传感器31可以如上面关于图8A至8D所述的。
在图10A的示例中，两个应变电容传感器31在相同的弯曲支撑结构7上彼此相邻设置。在其它示例中，两个应变电容传感器31可以彼此间隔开。例如，它们可以在不同的弯曲支撑结构7上设置和/或可以在两个应变电容传感器31之间设置其它电容传感器31。
在图10A的示例中，两个应变电容传感器31A、31B被配置为监控两个不同轴线中的应变。在图10中，第一轴线是平行于至少一个支撑件5延伸的x轴。x轴与如图1所示的应变的主方向平行。第二轴是垂直于至少一个支撑件5延伸的y轴。y轴与如图1所示的应变的次要方向平行。
第一电容传感器31A被设置为测量x轴中的应变。第一电容传感器31A具有在x方向上与覆盖电极33对准的突起电极21、23。突起电极21、23具有矩形的第一部分21、24，并且被设置为以使得矩形部分的长度在x方向上延伸。
第二电容传感器31B被设置为测量y轴中的应变。第二电容传感器31B具有在y方向上与覆盖电极33对准的突起电极21、23。突起电极21、23具有矩形的第一部分21、24，并且被设置为以使得矩形部分的长度在y方向上延伸。
图10B示出了当在x方向上施加应变101时覆盖电极33的形状的变化。这增加了覆盖电极33在x方向上的长度，但是减小了覆盖电极33在y方向上的宽度。长度和宽度的变化的比率将由覆盖电极33的泊松比来确定。第一电容传感器31A被配置为检测x方向的变化。在图10B的示例中，第一电容传感器31A将检测电容的增加。第二电容传感器31B被配置为检测y方向的变化。在图10B的示例中，第二电容传感器31B将检测电容的减小。
应当理解，如果在y方向上施加应变，则这将减小覆盖电极33在x方向上的长度，但是增加覆盖电极33在y方向上的宽度，如由泊松比所确定的。在这种示例中，第一电容电极31A将检测电容的减小，并且第二电容电极31B将检测电容的增加。
如果径向地和/或在x和y方向上施加应变，则这将增加覆盖电极33在x和y方向上的长度。在这种示例中，第一电容传感器31A和第二电容传感器31B将检测电容的增加。
这使得包括两个相邻的应变传感器31A、31B的装置1能够用于确定应变是双轴还是单轴，以及施加应变的方向。
应当理解，图10和10B的示例设置可以应用于应变电容传感器31或剪切电容传感器31。这可以使得能够在平面内的多个方向上测量应变和剪切。
图11A至11D示出了装置1内的电容传感器31的替代设置。
在图11A和11B的示例设置中，第一突起电极21从弯曲的支撑结构7的第一侧突起，以及第二突起电极23从弯曲的支撑结构7的第二侧突起。
在图11A的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的环13的顶点上。在图11A的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的相同的环13的顶点上。第一电极21的第一部分24设置在环13的内侧上，而第二电极23的第一部分27设置在环13的外侧上。
图11A的示例设置可以如上所述测量由电极21、23、33的相对移动引起的电容的变化。
在图11B的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的不同的环13的顶点上。在图11B的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的连续的环13的顶点上。第一电极21的第一部分24设置在第一环13的内侧上，而第二电极23的第一部分27设置在相邻的环13的内侧上。
图11B的示例设置在应变施加到装置1时可以减小突起电极21、23的第一部分24、27的旋转的影响。
在图11B的示例设置中，当应变施加到装置1时，突起电极21、23的第一部分24、27可以相对彼此移动。然而，如果应变在至少一个支撑件5的方向上施加，则突起电极21、23的第一部分24、27中的每一个将以相同的量移位。如果应变垂直于至少一个支撑件5施加，则突起电极21、23的第一部分24、27将不存在位移，因为在该方向上施加的应变从弯曲的支撑结构7分离。
图11B的示例设置可以使得在应变电容传感器31内使用替代结构。在上述示例应变电容传感器31中，使用可变形覆盖电极33。如果使用图11B的设置，则可以设置刚性的覆盖电极33，并且突起电极21、23的第一部分24、27相对于覆盖电极33的移动可用于检测所施加的应变。
在图11C和11D的示例设置中，第一突起电极21从弯曲的支撑结构7的第一侧突起，第二突起电极23也从弯曲的支撑结构7的第一侧突起。
在图11A的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的环13的顶点上。在图11C的示例中，突起电极21、23的第一部分24、27设置在弯曲的支撑结构7的相同的环13的顶点上。第一电极21的第一部分24和第二电极23的第一部分27都设置在环13的内侧上。第一电极21的第二部分25和第二电极23的第二部分28都沿着弯曲的支撑结构7的相同的边缘延伸。
覆盖电极33被设置为覆盖突起电极21、23的第一部分24、27的一部分。
图11C的示例设置可以如上所述测量由电极21、23、33的相对移动引起的电容的变化。
图11D示出了具有在弯曲的支撑结构7的相同侧上的第一电极21的第一部分24和第二电极23的第一部分27的设置如何复用的示例。这可以使得能够提供电容传感器31的阵列61。
在图11D的示例中，第一突起电极21的第二部分25沿着弯曲的支撑结构7的长度延伸。在一些示例中，第一突起电极21的第二部分25可以沿着弯曲的支撑结构7的中心延伸，因为这可以是最低应变的区域。在其它示例中，第一突起电极21的第二部分25可以设置在弯曲的支撑结构7上的其它位置上。例如，第一突起电极21的第二部分25可以从弯曲的支撑结构7的一侧蜿蜒到相邻顶点处的另一侧。
第二电极23的第二部分28设置在沿着弯曲的支撑结构7的边缘的部分中。
图11D的示例装置1还包括多个附加弯曲结构65。附加弯曲结构65被设置为覆盖弯曲的支撑结构7。附加弯曲结构65可以包括到第二突起电极23的电连接。附加弯曲结构65为电容传感器31的阵列61提供交叉连接器。
介电绝缘材料63的一部分设置在第一突起电极21和附加的支撑结构65之间。介电绝缘材料63可以被配置为防止第一突起电极21和交叉连接器之间的直接连接。
用于图11D的设置的等效电路图将与图6B的等效电路图相同。
图11A至11D的示例设置可以在弯曲的支撑结构7的环13的顶点处引入附加的重量。在一些示例中，可以通过对突起电极21、23的第一部分24、27穿孔来减小附加的重量。
图12至图15示出了可用于提供根据本公开的示例的装置1的示例方法。装置1可以如上面关于图1至11D所述的。
图12示出了方法。该方法包括在框121提供可变形基板3。该方法包括在框123提供弯曲的支撑结构7，并且在框125提供至少一个支撑件5，该至少一个支撑件5被配置为将弯曲的支撑结构7与可变形基板3间隔开，以使得当可变形基板3变形时，弯曲的支撑结构7不以相同的方式变形。该方法还包括在框127提供电容传感器31，该电容传感器31包括电容耦合到覆盖电极33的突起电极21、23。
突起电极33从弯曲的支撑结构7的一侧突起。
图13A至图13O示出了方法，还示出了提供装置1的示例方法。图13A至图13O的示例方法可用于提供诸如上述装置1的装置1。
在图13A中，释放层131沉积在硅晶片133上。在图13B中，光刻胶层135沉积在释放层131上。光刻胶层135被图案化为突起电极23。在图13B的示例中，电极可以是第二突起电极23，并且可以包括沿着交叉连接的附加弯曲结构65延伸的部分以及将向弯曲的支撑结构7的一侧突起的第一部分27。
在图13C中，诸如金属的导电材料137沉积在光刻胶层135上。导电材料137可以使用诸如蒸发或溅射的任何合适的方法来沉积。在图13D中，去除光刻胶层135，并且第二突起电极23留在释放层131上。
在图13E中，介电绝缘材料63沉积在交叉连接的附加弯曲结构65上。介电绝缘材料63可以使用诸如喷墨印刷或丝网印刷的任何合适的方法来沉积。在图13F中，第二光刻胶层139沉积在释放层131上。第二光刻胶层139被图案化为另一个突起电极21。在图13F的示例中，电极可以是第一突起电极21，并且可以包括沿着弯曲的支撑结构7的边缘连续延伸的部分和将向弯曲的支撑结构7的一侧突起的第一部分24。
在图13G中，诸如金属的导电材料141沉积在第二光刻胶层139上。导电材料141可以使用诸如蒸发或溅射的任何合适的方法来沉积。在图13H中，去除光刻胶层139，并且两个突起电极21、23留在释放层131上。
在图13I中，聚合物143沉积到突起电极21、23上。聚合物143可以是可光致图案化的聚合物。聚合物143可以旋涂到突起电极21、23上。在其它示例中，可以使用其它用于沉积聚合物143的方法。在图13J中，第三光刻胶层145沉积在聚合物143上。第三光刻胶层145被图案化为弯曲的支撑结构7。弯曲的支撑结构可以包括用于突起电极21、23的第一部分22、27。第三光刻胶层145也可以被图案化以提供附加弯曲结构65。
在图13J中，聚合物143也暴露于紫外(UV)光147。紫外光147通过增加聚合物143中的交联数来使暴露于UV光的聚合物143硬化。没有暴露于UV光147的聚合物143的部分保留为未交联的聚合物143。在图13K中，去除第三光刻胶层145和未交联的聚合物143。这留下弯曲的支撑结构7和附加弯曲的支撑结构65。
在图13L中，沉积第四光刻胶层149。第四光刻胶层149被图案化为至少一个支撑件5。在图13L的示例中，至少一个支撑件5包括梁6。在图13M中，弹性体层151抵靠第四光刻胶层149浇注并固化。在图13N中，去除第四光刻胶层149和释放层131，留下可变形基板3、梁6和包括突起电极21、23的弯曲的支撑结构7。在图13O中，结构被反转以留下如上所述的装置1。
使用图13A至13O的方法生成的装置1具有沉积在弯曲的支撑结构7的相同侧上的第一突起电极21和第二突起电极23。在其它示例中，第一突起电极21和第二突起电极23可以沉积在弯曲的支撑结构7的相对表面上。这种示例装置1不需要介电绝缘材料63，因为弯曲的支撑结构7的聚合物将分离两个电极21、23。
用于生成这种替代装置1的方法可以类似于图13A至13O的方法。然而，图13E的框可以去除，因为不需要介电绝缘材料63。框13F至13H的方法将用框13I至13K的方法进行切换，以使得在两个突起电极21、23之间制造弯曲的支撑结构7。
图14A至14F示出了可用于提供可变形基板3的部分的方法。在图14A至14F的示例中，可变形基板包括覆盖电极33。
在图14A中，光刻胶层161沉积到硅基板163上。光刻胶层161可以旋涂到硅基板163上。沉积光刻胶层161的其它方法可以用于本公开的其它示例中。
在图14B中，光刻胶161的层被图案化为附加的支撑柱45。在图14C中，弹性体层165抵靠光刻胶层161浇铸并固化。该弹性体层165可以形成可变形基板3的上部43的部分。
在图14D中，在弹性体层165上制造覆盖电极33。覆盖电极33可以包括刚性的导电材料或柔性的导电材料。覆盖电极33可以使用任何合适的方法制造，诸如喷墨印刷、丝网印刷、拾取和放置或任何其它合适的技术。
在图14E中，另一个弹性体层167涂覆在覆盖电极33之上。另一个弹性体层167可以使用诸如旋涂或任何其它合适技术的任何合适的技术进行涂覆。
在图14F中，去除光刻胶层161，留下具有附加的支撑柱45和整合的覆盖电极33的可变形基板3的上部43。
图15示出了可用于将可变形基板3的上部43与可变形基板3的下部41组合的示例方法。可变形基板3的上部43可以如关于图14A至14F所述来形成。可变形基板3的下部41可以如关于图13A至13O所述来形成。可变形基板3的下部41可以包括弯曲的支撑结构7和突起的传感器21、23。
在图15的示例中，在简短的等离子体处理之后，上部43和下部41以卷对卷(roll-to-roll)工艺来接合以促进接合。
图16A和16B示出了寄生电容在示例装置内可能具有的影响。在一些示例装置1中，装置1的突起电极21、23之间可能存在寄生电容。在一些示例装置1中，沿着弯曲的支撑结构7的边缘延伸的突起电极21、23的第二部分25、28之间可能存在寄生电容。寄生电容可能降低装置1的灵敏度。
当装置1变形时，寄生电容将不会变化。然而，电容传感器31可以被设置为以使得电极21、23之间的寄生电容比所测量的电容传感器31的电容低至少一个数量级。
图16A示出了可以在本公开的示例中使用的几何形状的示例弯曲的支撑结构7。弯曲的支撑结构7的几何形状可以选择为提供良好的应变能力，以使得当施加大的应力到装置1时，在弯曲的支撑结构7中仅存在少量的应变。图16A中的弯曲的支撑结构的尺寸是曲率半径200μm，轨道宽度20μm，每个部分的弧角270度。应当理解，在其它示例中可以使用其它尺寸。
弯曲的支撑结构7支撑第一突起电极21和第二突起电极23。第一突起电极21和第二突起电极23的每一个包括从弯曲的支撑结构7的一侧突起的第一部分24、27。第一突起电极21和第二突起电极23的每一个包括沿着弯曲的支撑结构7的边缘延伸的第二部分25、28。图16A中的第一部分24、27的尺寸为长度150μm，宽度100μm。两个突起电极21、23具有100nm的厚度，并且沿着弯曲的支撑结构7延伸的第二部分25、28的轨道宽度为1μm。
图16B示出了作为突起电极21、23和覆盖电极33之间的间隔d的函数的寄生电容与电容传感器31的电容的比率。在图16B的示例中，寄生电容位于沿着弯曲的支撑结构7的边缘延伸的突起电极21、23的第二部分25、28之间。
从图16B可以看出，当存在300μm的大间隔d时，电容传感器31的电容比寄生电容大一个数量级。大的间隙允许用于使装置1弯折和/或弯曲和/或以其它方式使装置1变形的更大自由度。
当存在50μm的间隔d的间隙时，电容传感器31的电容比寄生电容大两个数量级。这可以提供更灵敏的电容传感器31。
在图16A和16B的示例中，假设电容传感器31的部分之间的空气间隙，电容值已经被计算出。在上述示例中，该间隙的至少部分将包括支撑覆盖电极33的薄的弹性体膜。弹性体将具有比空气更大的介电常数。作为示例，PDMS具有是空气的介电常数2.3-2.8倍的介电常数。这将导致电容传感器31的电容的增加。通过增加突起电极21、23的第一部分24、27的尺寸，和/或在它们的表面上引入电介质，可以进一步提高寄生电容与电容传感器31的电容的比率。
本公开的示例提供了可以被配置为检测装置1的变形的可变形装置1。电容传感器31的阵列61可以结合在装置1内以检测不同类型和/或方向的变形。这使得能够获得关于装置1的变形的准确信息。
电容传感器31可以被设置为以使得电容传感器31的阵列61可以被市售的电子装置读取。电容传感器31的阵列61可以包括任何数量的电容传感器31。这可以使得能够从大量的电容传感器31获得信息。
在装置1的示例中，弯曲的支撑结构7经由至少一个支撑件5连接到可变形基板3，该至少一个支撑件5使得弯曲的支撑结构7能够与可变形基板3间隔开。当用户施加力到可变形基板3时，这可能导致可变形基板3的尺寸或形状的变化。由于弯曲的支撑结构7不直接连接到可变形基板3，所以施加到可变形基板的力也不会施加到弯曲的支撑结构7。这意味着导电部分不会以与可变形基板相同的方式弯曲或改变尺寸或形状。这可以减少弯曲的支撑结构7内的应力量并且减少由于疲劳引起的故障的可能性。
本文件中所使用的术语“包括”具有包含的意义，而不是排他的意义。也就是说，关于X包括Y的任何引用指示该X可以仅包括一个Y或可以包括多于一个Y。如果旨在使用具有排他意义的“包括”，则将在上下文中通过引用“仅包括一个”或通过使用“由……组成”来明确。
在本简短描述中，已经参考了各种示例。与示例相关的特征或功能的描述指示这些特征或功能存在于该示例中。在本文中使用的术语“示例”或“例如”或“可以”表示无论是否明确陈述，这些特征或功能至少存在于所描述的示例中，无论是否被描述为示例，它们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”是指一类示例中的特定实例。该实例的性质可以仅是该实例的性质，或可以是该类的性质，或可以是包括类中的一些但不是全部实例的类的子类的性质。因此，隐含地公开了参考一个示例而不是参考另一个示例所描述的特征可以在可能的情况下用于该另一个示例，但不一定必须在该另一个示例中使用。
尽管已经参考各种示例在之前的段落中描述了本发明的实施例，但是应当理解，在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下，可以对给出的示例进行修改。
上述描述中描述的特征可以在除了明确描述的组合以外的组合中使用。
尽管已经参考某些特征描述了功能，但是这些功能可以由其它特征来执行，无论其它特征是否被描述。
尽管已经参考某些实施例描述了特征，但是这些特征也可以存在于其它实施例中，无论其它实施例是否被描述。
尽管在前述说明书中努力提请注意被认为特别重要的本发明的特征，但是应当理解，申请人要求保护关于上文所指和/或在附图中所示的任何可专利特征或特征的组合是否特别强调了这一点。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
可变形基板；
弯曲支撑结构；
至少一个支撑件，其被配置为将所述弯曲支撑结构与所述基板间隔开，以使得当所述可变形基板变形时，所述弯曲支撑结构不以相同的方式变形；以及
电容传感器，其包括电容耦合到覆盖电极的突起电极；
其中，所述突起电极从所述弯曲支撑结构的一侧突起。
2.根据权利要求1所述的装置，包括多个电容传感器，所述电容传感器包括电容耦合到覆盖电极的突起电极，其中，所述装置内的不同的电容传感器被配置为检测所述装置的不同类型的变形。
3.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述电容传感器包括第一突起电极和第二突起电极，所述第一突起电极和所述第二突起电极都电容耦合到所述覆盖电极。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一突起电极从所述弯曲支撑结构的第一侧突起，所述第二突起电极从所述弯曲支撑结构的第二侧突起。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述第一突起电极从所述弯曲支撑结构的第一侧突起，所述第二突起电极也从所述弯曲支撑结构的所述第一侧突起。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中，所述第一突起电极和所述第二突起电极被设置在相同的平面中，所述覆盖电极被设置在与所述第一突起电极和所述第二突起电极不同的平面中。
7.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述突起电极被悬挂在所述可变形基板之上。
8.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述覆盖电极被嵌入在覆盖弹性层中。
9.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述覆盖电极比所述第一突起电极和所述第二突起电极更大。
10.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述覆盖电极是刚性的或可变形的。
11.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述可变形基板形成其中设置有所述弯曲支撑结构和突起电极的腔体。
12.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述弯曲支撑结构的曲率半径平行于所述可变形基板的平面。
13.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中，所述弯曲支撑结构具有蛇形形状，其中，所述蛇形形状包括多个环，以使得在延伸到左手侧的环之后跟着延伸到右手侧的环。
14.一种电子设备，包括根据权利要求1至13中任一项所述的装置。
15.一种方法，包括：
提供可变形基板；
提供弯曲支撑结构；
提供至少一个支撑件，所述至少一个支撑件被配置为将所述弯曲支撑结构与所述可变形基板间隔开，以使得当所述可变形基板变形时，所述弯曲支撑结构不以相同的方式变形；以及
提供电容传感器，所述电容传感器包括电容耦合到覆盖电极的突起电极；
其中，所述突起电极从所述弯曲支撑结构的一侧突起。
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