CN108351196B

CN108351196B - 形变传感器

Info

Publication number: CN108351196B
Application number: CN201680066466.9A
Authority: CN
Inventors: J·J·K·朗; V·C·阿隆索
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2036-11-04
Also published as: EP3374730B1; WO2017083176A1; US9959004B2; CN108351196A; US20170139510A1; EP3374730A1

Abstract

形变传感器在基板表面上包括至少两个电极。各电极被间隙隔开，并且各电极被布置以使得间隙包括闭合几何形状的至少一部分。间隙包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料，由此基板的形变导致该至少两个电极之间的电阻改变。

Description

形变传感器

背景

存在许多应用希望能够感测构件的形变。一种此类应用是用作计算设备的输入设备的触敏面板，其中可能希望标识用户触摸在触敏面板上的位置以及可能用户触摸的力或压力的量。如果触敏面板的触敏表面由柔性构件形成并且该柔性构件的形变能以足够的精度被感测到，则确定用户触摸在触敏面板上的位置可以是可能的，并且根据感测到的形变确定用户触摸的力的量也是可能的。触敏面板允许用户通过使用他们的手指或其他物体或姿势向计算设备输入命令。在触敏输入面板旨在感知和响应诸如移动或多点触摸之类的姿势的情况下，可能希望确定用户触摸在触敏面板上的位置。

概述

下面呈现了本公开的简要概述，以便向读者提供基本理解。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。其唯一的目的是以简化形式呈现本文中所公开的概念精选，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在一个示例中，本公开提供了一种形变传感器，包括：基板；在基板的表面上并被间隙隔开的至少两个电极，各电极被布置以使得间隙包括至少一个圆弧；该间隙的至少一个圆弧包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料；由此基板的形变导致该至少两个电极之间的电阻改变。

在各种示例中，本公开提供了一种方法，包括：在基板的表面上形成至少两个电极，该至少两个电极被间隙隔开，并且该至少两个电极被布置成使得所述间隙包括几何形状的至少一部分；将负载有导电或半导电纳米颗粒的材料沉积在基板的表面上；其中该间隙的几何形状的至少一部分包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料。

在各种示例中，本公开提供了一种形变传感器，包括：基板；在基板的表面上并被间隙隔开的至少两个电极，各电极被布置以使得间隙包括至少一个圆弧；该间隙的至少一个圆弧包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料；由此该基板的形变导致至少两个电极之间的电阻改变。

通过参考结合附图考虑的以下详细描述将更易于领会许多附带特征，因为这些附带特征变得更好理解。

附图简述

根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本说明书，在附图中：

图1例示了根据说明性示例的形变传感器的示意性表示的平面图；

图2例示了根据说明性示例的形变传感器的示意性表示的横截面；

图3例示了根据一条件下的说明性示例的形变传感器的示意性表示；

图4例示了根据另一条件下的说明性示例的形变传感器的示意性表示；

图5例示了根据说明性示例的负载纳米颗粒的可变电阻墨水的示意性表示；

图6例示了根据另一说明性示例的形变传感器的示意性表示的平面图；

图7例示了根据另一说明性示例的形变传感器的示意性表示的平面图；

图8例示了根据另一说明性示例的形变传感器的示意性表示的平面图；

图9例示了根据另一说明性示例的形变传感器的示意性表示的平面图；

图10例示了根据另一说明性示例的形变传感器的示意性表示；

图11例示了制造形变传感器的方法的序列图的示例；以及

图12例示了并入形变传感器的设备的示例的示意性表示。

在各个附图中使用相同的附图标记来指代相同的部件。

详细描述

下面结合附图提供的详细描述旨在作为本发明示例的描述，而并不旨在表示可以构建或使用本发明示例的唯一形式。本描述阐述了本发明示例的功能，以及用于构建和操作本发明示例的步骤的序列。然而，可通过不同示例来完成相同或等效的功能和序列。

虽然在本文中将本发明的示例描述并示出为在触敏面板中实现，但是所描述的系统只是作为示例而非限制来提供的。如本领域技术人员将领会的，本发明的示例适于各种不同类型的形变或压力感测系统中的应用。

图1例示了形变传感器100的示例的平面图。图2例示了沿着图1中的线X-X的形变传感器100的横截面图。

形变传感器100包括基板102。形变传感器100感知基板102的形变。在一示例中，基板102可以是用作计算设备的输入设备的触敏面板。

基板102具有表面104，以及在基板102的表面104上的第一电极106和第二电极108。第一和第二电极106和108与布置在第一电极106内部的第二电极108基本同心地布置。

第一电极106具有内边缘106A，而第二电极108具有与第一电极106的内边缘106A相对的外边缘108A，使得第一和第二电极106和108在它们之间限定间隙110。间隙110具有宽度W。第一电极106的内边缘106A具有圆弧形状，并且第二电极108的外边缘108A具有与第一电极106的内边缘106A的圆弧形状同心的圆弧形状。相应地，间隙110基本上是圆弧形状的环。

圆形间隙110由基板102的表面104上的可变电阻墨水的环112填充，使得可变电阻墨水的环112具有宽度W。因此，第一电极106和第二电极108通过可变电阻墨水电连接，其中贯穿第一电极106和第二电极108之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。

可变电阻墨水负载有导电或半导电纳米颗粒并且具有响应于可变电阻墨水的机械形变而以一致且可预测的方式变化的电阻率。根据一示例，当可变电阻墨水被拉伸时可变电阻墨水的电阻率增加，而当可变电阻墨水被压缩时可变电阻墨水的电阻率降低。

连接到第一电极106的第一导电迹线106B和连接到第二电极108的第二导电迹线108B也被设置在基板100的表面104上。第一和第二导电迹线106B和108B提供到第一和第二电极106和108的电连接使得它们之间的电阻可被测量。

第一电极106具有允许第二导电迹线108B穿过第一电极106的间隙。

图3是形变传感器100在基板102未形变的第一条件下的局部横截面图的说明性示例。图4是形变传感器100在基板102因所施加的压力114而形变的第二条件下的局部横截面图的说明性示例。在基板102是用作计算设备的输入设备的触敏面板的示例中，所施加的力114可以是由用户触摸(例如通过用户的手指或其他物体)施加到触敏面板的力或压力。

如图3中例示的，在基板102未形变的第一条件下，电连接第一和第二电极106和108的可变电阻墨水的环112具有宽度W。如图4中例示的，在基板102形变的第二条件下，基板102的形变导致可变电阻墨水的环112的相应形变。可变电阻墨水的此形变导致可变电阻墨水的电阻率改变，这导致第一电极106和第二电极108之间的电阻改变。

因此，基板102的形变量可根据第一和第二电极106和108之间的电阻的测量结果来确定。

在一示例中，可根据所确定的形变量来确定施加到基板102的力或压力的量。在一示例中，可根据第一和第二电极106和108之间的电阻的测量结果来确定施加到基板102的力或压力的量。

在图3和4中例示的示例性几何形状中，其中所施加的力114是施加到基板102的与表面104相对的一侧上的压力，在表面104上定位有第一电极106、第二电极108、和可变电阻墨水的环112，表面104因所施加的力114形变为凸起形状并且表面114上的可变电阻墨水的环112的部分被拉伸。结果，电连接第一和第二电极106和108的可变电阻墨水的环112的部分的宽度W增加了Δw的量至经形变或拉伸的宽度W+Δw。可变电阻墨水的环112的此要增加其宽度到W+Δw的形变使可变电阻墨水的电阻率增加，这导致第一电极106和第二电极108之间的电阻增加。

在替换的几何形状，或所施加的力不是压力的情况下，基板102的形变可能导致可变电阻墨水的环112的部分的形变而使其宽度减小到W-Δw，从而导致可变电阻墨水的电阻率降低，并导致第一电极106和第二电极108之间的电阻降低。在此类替换几何形状中，根据第一和第二电极106和108之间的电阻的测量结果来确定基板102的形变量仍然是可能的。

图5是包含嵌入基体118中的纳米颗粒116的可变电阻墨水的说明性示例。在可变电阻墨水中，纳米颗粒116是由例如嵌入基体118中的金属和/或半导体纳米颗粒116组成的功能化纳米颗粒。纳米颗粒116可用合适的配体分子来被功能化以展现纳米颗粒116之间的量子力学(QM)隧穿效应。

当可变电阻墨水例如因基板102的形变而变形时，该形变感生功能化导电或半导电纳米颗粒116之间的基体118材料的厚度变化。结果，功能化纳米颗粒116之间的距离被改变并且可变电阻墨水的整体电阻率被改变。引起电阻率变化的机制的示例是来自纳米颗粒的电子经由链接配体分子对邻近纳米颗粒的量子力学(QM)隧穿效应。更精确地，形变改变了纳米颗粒116之间的差异并因此改变了它们之间势垒的宽度，从而改变了电子隧穿概率和电子在可变电阻墨水内进行导电的能力。

经典地，如果电子的动能小于势垒的高度，那么电子不能穿透或跨过势垒。然而，根据量子力学，电子在势垒的内部和/或另一侧上具有有限概率密度，尽管电子的动能低于势垒的高度。因此，出于基于波粒二象性和量子力学的海森堡不确定性原理的原因，电子可能经历被称为量子力学隧穿效应的现象而穿过势垒。

QM隧穿效应的准则是：不同纳米颗粒的导体/半导体之间的波函数重叠，以及由此纳米颗粒之间的小间距；隧穿电子占据的电子态密度的可用性；以及跨势垒的费米能级的差距，并因而势差(例如电压)是需要的。所产生的隧穿电流依赖于所施加的电压，并且指数性地依赖于纳米颗粒116之间的距离。

考虑隧穿现象，在功能化纳米颗粒材料中，该材料的电阻指数性地依赖于势垒的宽度，并因而依赖于纳米颗粒116之间的距离。

因此，可变电阻墨水的形变将改变纳米颗粒116之间的间距，从而改变隧穿概率。隧穿电流指数性地依赖于纳米颗粒116之间的距离，使得非常小的形变可显著地影响可变电阻墨水的电阻率。结果，可将形变传感器100造得非常灵敏。

基板100的形变将通常导致可变电阻墨水在环周围的不同位置处形变不同的量。然而，由于被可变电阻墨水的环填充的间隙110的圆形形状，第一和第二电极106和108之间的整体电阻变化将对应于形变量。

间隙110的圆形形状和可变电阻墨水的环112确保对基板102的任何特定的形变量而言，无论形变的取向如何，传感器100的响应(即，第一和第二电极106和108之间的电阻的变化)将是相同的。例如，如果基板102的基板102的形变采取围绕基板102的平面中的轴线弯曲的形式，则对绕轴线的任何特定的弯曲形变量而言，无论轴线相对于传感器100的取向如何，电阻的变化都将是相同的。相反，填充有可变电阻墨水的线性间隙将依赖于线性间隙和弯曲轴线的相对取向而产生变化的响应。

仪表灵敏系数是传感器检测形变的灵敏度的量度，并表示电阻的相对变化与传感器的机械应变的比率。通常，金属箔应变仪具有落入从2至5的范围内的仪表灵敏系数。如本文所描述的形变传感器的示例可具有落入从10至100的范围内的仪表灵敏系数。

图6例示了形变传感器200的示例的平面图。形变传感器200包括基板202，并且形变传感器200感测该基板202的形变。

基板202具有表面204，以及在基板202的表面204上的第一电极206、第二电极208、以及第三电极210。第一和第二电极206和208大致是半圆形的，并与第三电极210基本同心地布置，其中第三电极210被布置在第一和第二电极206和208内部。第一和第二电极由在完全相对的位置处的两个断口214间隔开。

第一电极206具有内边缘206A、第二电极208具有内边缘208A、而第三电极210具有与第一和第二电极206和208的内边缘206A和208A相对的外边缘210A，使得圆弧形间隙212被限定在第一和第二电极206和208与第三电极210之间。间隙212具有宽度W。第一电极206的内边缘206A具有基本上延伸通过半圆的圆弧形状，第二电极208的内边缘208A具有基本上延伸通过半圆的圆弧形状，而第三电极210的外边缘210A具有与第一和第二电极206和208的内边缘206A和208A的圆弧形状同心的圆弧形状。因此，间隙212基本上是圆形环。

间隙212被基板202的表面204上的可变电阻墨水的圆形环216填充。可变电阻墨水的圆形环216具有宽度W。

因此，第一电极206和第三电极210通过可变电阻墨水的环216电连接，其中贯穿第一电极206和第三电极210之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W，以及第二电极208和第三电极210通过可变电阻墨水的环216电连接，其中贯穿第二电极208和第三电极210之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。因此，第一电极206和第二电极208通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列两次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的环216，其中贯穿可变电阻墨水的每个路径长度始终为W。

连接到第一电极206的第一导电迹线206B和连接到第二电极208的第二导电迹线208B也被设置在基板202的表面204上。第一和第二导电迹线206B和208B提供到第一和第二电极206和208的电连接使得它们之间的电阻可被测量。第三电极210不具有任何导电迹线以允许外部连接。

如果基板202变形，则其上定位有第一至第三电极206、208和210以及可变电阻墨水的环216的表面204变形，并且表面204上的可变电阻墨水的环216的部分也变形。结果，将第一和第二电极206和208电连接至第三电极210的可变电阻墨水的环216的部分的宽度W被改变成变形宽度W+Δw或W-Δw。可变电阻墨水的环216的此要增加或减小其宽度的形变导致可变电阻墨水的电阻率分别增加或减小，这导致第一电极206与第二电极208之间的电阻分别增加或减少。

因此，基板202的形变量可根据第一和第二电极206和208之间的电阻的测量结果来确定。

如上文所解释的，第一电极206和第二电极208通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列两次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的环216。这可增加与基板202的形变程度有关的第一电极206和第二电极208之间的电阻的变化量。这可增加传感器200的仪表灵敏系数。

图7例示了形变传感器300的示例的平面图。形变传感器300包括基板302，并且形变传感器300感测该基板302的形变。

基板302具有表面304，以及在基板302的表面304上的六个电极306至316。六个电极306至316包括第一电极306、第二电极312、第三电极308、第四电极314、第五电极310和第六电极316。第一、第三和第五电极306、308和310围绕第二、第四和第六电极312、314和316同心地布置，其中第二、第四至第六电极312至316被布置在第一、第三和第五电极306至310内部。第一、第三和第五电极306至310中的每一个延伸大约三分之一圆，并且第一、第三和第五电极306至310由三个等间隔的断口318至322间隔开。第二、第四和第六电极314至318中的每一个延伸大约三分之一圆，并且第二、第四和第六电极314至318由三个等间隔的断口330至334间隔开。

第一、第三和第五电极306至310分别具有相应的内边缘306A至310A，而第二、第四和第六电极312至316分别具有相应的外边缘312A至316A。第二、第四和第六电极312至316的外边缘312A至316A与第一、第三和第五电极306至310的内边缘306A至310A相对，使得圆弧形间隙336被限定在第一、第三和第五电极306至310与第二、第四和第六电极312至316之间。圆弧形间隙336具有宽度W。第一、第三和第五电极306至310的内边缘306A至310A各自具有延伸通过大约三分之一圆的圆弧形状，并且第二、第四和第六电极312至316的外边缘312A至316A各自都具有延伸通过大约三分之一圆并与第一、第三和第五电极306和310的内边缘306A至310A的圆弧形状同心的圆弧形状。因此，间隙336基本上是圆弧形环。

圆弧形间隙336被基板302的表面304上的可变电阻墨水的圆形环338填充。可变电阻墨水的圆形环338具有宽度W。

因此，第一电极306通过可变电阻墨水的环338被电连接到第四和第六电极314和316中的每一个，其中贯穿第一电极306与第四电极314和第六电极316中的每一个之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。此外，第四电极314和第三电极308通过可变电阻墨水的环338电连接，其中贯穿第四电极314和第三电极308之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。此外，第六电极316和第五电极310通过可变电阻墨水的环338电连接，其中贯穿第六电极316和第五电极310之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。最后，第三和第五电极308和310各自通过可变电阻墨水的环338电连接到第二电极312，其中贯穿第三和第五电极308和310中的每一个与第二电极312之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。因此，第一电极306和第二电极312通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列三次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的环338，其中贯穿可变电阻墨水的每个路径长度始终为W。

连接到第一电极306的第一导电迹线306B和连接到第二电极312的第二导电迹线312B也被设置在基板302的表面304上。第一和第二导电迹线306B和312B提供到第一和第二电极306和312的电连接使得它们之间的电阻可被测量。第三电极308、第四电极314、第五电极310和第六电极316不具有任何导电迹线以允许外部连接。

如果基板302以类似于图4所示的示例性几何形状的方式变形，则其上定位有第一至第六电极304至316以及可变电阻墨水的环338的表面304变形，并且表面304上的可变电阻墨水的环338的部分也变形。结果，电连接第一至第六电极306至316中不同的电极的可变电阻墨水的环338的部分的宽度W被改变成变形宽度W+Δw或W-Δw。可变电阻墨水的环338的此要增加或减小其宽度的形变导致可变电阻墨水的电阻率分别增加或减小，这导致第一电极306与第二电极312之间的电阻的相应增加或减少。

因此，基板302的形变量可根据第一和第二电极306和312之间的电阻的测量结果来确定。

如上文所解释的，第一电极306和第二电极312通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列三次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的环338。这可增加与基板302的形变程度有关的第一电极306和第二电极312之间的电阻的变化量。这可增加传感器300的仪表灵敏系数。

图8例示了形变传感器400的示例的平面图。形变传感器400包括基板402，并且形变传感器400感测该基板402的形变。

基板402具有表面404，以及在基板402的表面404上的六个电极406至416。六个电极406至416包括第一电极406、第二电极412、第三电极408、第四电极414、第五电极410和第六电极416。第一电极406包括由径向连接导体406E链接的一组四个径向间隔开的周向导体406A至406D。径向连接导体406E将周向导体406A至406D在其各自的中点处链接，使得每个周向导体406A至406D形成以相反方向从径向连接导体406E延伸的一对指状物。

第二至第六电极408至416中的每一个类似地包括由径向连接导体链接的一组四个径向隔开的周向导体，使得第一至第六电极406至416中的每一个包括以相反的周向方向延伸的两组四个间隔开的指状物。

第一、第三和第五电极406、408和410被布置成使其间隔开的指状物组与第二、第四和第六电极412、414和416的间隔开的指状物组交错。第一、第三和第五电极406至410中的每一个延伸大约三分之一圆，并且第二、第四和第六电极424至428中的每一个延伸大约三分之一圆。

电极406至416被布置以使得电极406至416中相邻的电极的间隔开的指状物与相邻电极406至416的指状物的相邻周向边缘之间的周向圆弧形间隙418交织或交错。电极406至416中的相邻电极的间隔开的指状物交错，使得一个电极的指状物被定位在另一电极的指状物之间。相邻交错的指状物之间的间隙418都具有宽度W。这些圆弧形间隙418填充有可变电阻墨水的相应周向主体420。可变电阻墨水的这些主体420具有宽度W。限定在不同电极406至416的交错的指状物之间的圆弧形间隙418和可变电阻墨水的圆弧形主体420被布置以形成多个同心圆的部分，在图8的示例中为七个同心圆。

因此，第一电极406通过在第一电极406、第四和第六电极414和416各自的交错的指状物组之间的可变电阻墨水的主体420被电连接到第四和第六电极414和416中的每一个，其中贯穿第一电极406与第四电极414和第六电极416中的每一个之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。此外，第四电极414和第三电极408通过在它们各自的交错的指状物组之间的可变电阻墨水的主体420电连接，其中贯穿第四电极414和第三电极408之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。此外，第六电极416和第五电极410通过在它们各自的交错的指状物组之间的可变电阻墨水的主体420电连接，其中贯穿第六电极416和第五电极410之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。最后，第三和第五电极408和410各自通过在第三和第五电极408和410、第二电极412各自的交错的指状物组之间的可变电阻墨水的主体420电连接到第二电极412，其中贯穿第三和第五电极408和410中的每一个与第二电极412之间的可变电阻墨水的路径长度始终为W。因此，第一电极406和第二电极412通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列三次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的主体420，其中贯穿可变电阻墨水的每个路径长度始终为W。

连接到第一电极406的第一导电迹线422和连接到第二电极412的第二导电迹线424也被设置在基板402的表面404上。第一和第二导电迹线422和424提供到第一和第二电极406和412的电连接使得它们之间的电阻可被测量。第三电极408、第四电极414、第五电极410和第六电极416不具有任何导电迹线以允许外部连接。

如果基板402以类似于图4所示的示例性几何形状的方式变形，则其上定位有第一至第六电极406至416以及可变电阻墨水的主体420的表面404变形，并且表面404上的可变电阻墨水的主体420的部分也变形。结果，电连接第一至第六电极406至416中不同的电极的可变电阻墨水的主体420的部分的宽度W被改变成变形宽度W+Δw或W-Δw。可变电阻墨水的主体420的此增加或减小其宽度的形变导致可变电阻墨水的电阻率分别增加或减小，这导致第一电极406与第二电极412之间的电阻分别增加或减少。

因此，基板402的形变量可根据第一和第二电极406和412之间的电阻的测量结果来确定。

类似于图7的示例，在图8的示例中，第一电极406和第二电极412通过电路径连接，其中每个电路径以电气系列三次在不同位置处经过穿过可变电阻墨水的主体420。这可增加与基板402的形变程度有关的第一电极406和第二电极412之间的电阻的变化量。这可增加传感器400的仪表灵敏系数。

使用具有交错的指状物的电极可增加包含电连接不同电极的可变电阻墨水的间隙的圆弧的长度。这可增加传感器400的仪表灵敏系数。

图9例示了形变传感器500的示例的平面图。形变传感器500包括基板502，并且形变传感器500感测该基板502的形变。

基板502具有表面504，以及在基板502的表面504上的六个电极506至516。六个电极506至516包括第一电极506、第二电极512、第三电极508、第四电极514、第五电极510和第六电极516。除了第一、第三和第五电极506至510中的每一个包括由径向连接导体链接的一组七个径向间隔开的周向导体使得第一、第三和第五电极506至510中的每一个包括以与相反的周向方向方向延伸的两组七个间隔开的指状物，并且第二、第四和第六电极512至516中的每一个包括由径向连接导体链接的一组六个径向间隔开的周向导体使得第二、第四和第六电极512至516中的每一个包括沿相反的周向方向方向延伸的两组六个间隔开的指状物以外，形变传感器500与图9所例示的形变传感器400相似。

在图8的示例中，限定在不同电极506至516的交错的指状物之间的圆弧形间隙和可变电阻墨水的圆弧形主体被布置以形成十二个同心圆的部分。

使用具有大量的交错的指状物的电极可增加包含电连接不同电极的可变电阻墨水的间隙的圆弧的长度。这可增加传感器500的仪表灵敏系数。

从图8和9中可以看出，除了不同电极的交错的指状物的边缘之间的圆弧形间隙之外，在一些指状物的端部和相邻电极的径向连接导体之间还会限定有进一步的间隙。在一个示例中，这些进一步的间隙也可具有相同的宽度W并包含可变电阻材料。在另一示例中，这些进一步的间隙可能不包含可变电阻材料。

图10例示了形变传感器600的示例的平面图。

形变传感器600包括基板602。形变传感器600感测基板602的形变。基板602具有表面604，以及在基板602的表面604上的第一电极606和第二电极608。第一和第二电极606和608与布置在第一电极606内部的第二电极608基本同心地布置。

第一电极606具有内边缘606A，而第二电极608具有与第一电极606的内边缘606A相对的外边缘608A，使得第一和第二电极606和608在它们之间限定间隙610。间隙610具有宽度W。第一电极106的内边缘606A具有方形形状，并且第二电极608的外边缘608A具有与第一电极606的内边缘606A的方形形状同心的方形形状。因此，间隙610基本上是方形形状的环。

方形间隙610由基板602的表面604上的可变电阻墨水的方形形状主体612填充，使得可变电阻墨水的方形形状主体612具有宽度W。因此，第一电极606和第二电极608通过可变电阻墨水电连接，其中贯穿第一电极606和第二电极608之间的可变电阻墨水的路径长度为W。

连接到第一电极606的第一导电迹线606B和连接到第二电极608的第二导电迹线608B也被设置在基板600的表面604上。第一和第二导电迹线606B和608B提供到第一和第二电极606和608的电连接使得它们之间的电阻可被测量。

第一电极606具有允许第二导电迹线608B穿过第一电极606的间隙。

如果基板602变形，则其上定位有第一和第二电极606和608以及可变电阻墨水的主体612的表面604变形，并且表面604上的可变电阻墨水的主体612的部分也变形。结果，电连接第一和第二电极606和608的可变电阻墨水的主体612的部分的宽度W被改变成经变形的宽度W+Δw或W-Δw。可变电阻墨水的主体612的此增加或减小其宽度的形变导致可变电阻墨水的电阻率分别增加或减小，这导致第一电极606与第二电极608之间的电阻分别增加或减少。

因此，基板602的形变量可根据第一和第二电极606和608之间的电阻的测量结果来确定。

在其他示例中，电极可被布置以限定包含可变电阻墨水的间隙，该间隙形成作为圆弧形和方形的替换方案的其他几何形状的全部或部分。在一示例中，几何形状可以是多边形。在一示例中，多边形可以是正多边形。

在示例中，上文针对具有圆弧形间隙的传感器描述的不同的传感器的示例可被应用于具有形成其他几何形状的全部或部分的间隙的传感器。在使用具有交错的间隔开的指状物的电极的一些示例中，限定在交错的间隔开的指状物之间的间隙可形成嵌套的多个几何形状的部分，即彼此交叉布置的多个几何形状。

图11例示了用于提供形变传感器的制造过程的方法700的示例。在框702中，基板上沉积了导体层，导体限定包括至少一个圆弧的间隙。在框704中，沉积了可变电阻墨水层，其中可变电阻墨水填充间隙的至少一个圆弧。可变电阻墨水负载有导电或半导电纳米颗粒，由此可变电阻墨水的电阻在墨水变形时改变。

图12例示了根据前述各示例中的一个示例的包括形变传感器的设备800的示例。

设备800包括触敏面板801。形变传感器802被安装在触敏面板801上，使得触敏面板充当形变传感器802的基板。因此，形变传感器802可被用于感测触敏面板801的形变。

设备800进一步包括电连接到形变传感器并被配置成测量形变传感器802的电阻的控制器803。控制器803然后基于所测得的形变传感器802的电阻来标识触敏面板801的形变。在一些示例中，控制器803可将高于预定阈值的触敏面板801的形变标识为用户触摸并据此做出响应。

控制器803可以用可用于对设备的用户输入作出响应的许多方式中的任何一种对触敏面板上的用户触摸的标识作出响应。例如，当用户触摸发生时，控制器803可基于设备800的状态来触发设备800不同的预定功能，例如，可取决于设备800的状态(诸如设备800空闲、活跃、运行应用等)而触发不同的预定功能。例如，控制器803可基于所标识的用户触摸的时间(例如用户触摸的持续时间或序列)来触发设备800的不同的预定功能。

在一些示例中，控制器803可将触敏面板801的形变量标识为具有特定力量的用户触摸。在此类示例中，控制器803可取决于用户触摸的力量来触发设备800的不同的预定功能，例如通过在用户触摸的力量超过不同的阈值的情况下触发不同的预定功能。

在图12的示例中，单个形变传感器802被使用。在其他示例中，多个间隔开的形变传感器802可被使用。在此类示例中，控制器803可比较由多个间隔开的形变传感器802中的不同的形变传感器感测到的形变以确定产生触敏面板801的形变的一个或多个触摸的数量、位置和/或移动。在此类示例中，控制器803可取决于一个或多个用户触摸的数量、位置和/或移动来触发设备800的不同的预定功能。

在一些示例中，形变传感器的基板可被附连到触敏面板，使得形变传感器的基板与触敏面板一起形变。

在一些示例中，触敏面板801可以是触敏显示器或触敏显示器的一部分。

在一些示例中，触敏面板801可以是可弯曲触敏显示器或可弯曲触敏显示器的一部分。

在一些示例中，可以以相反的顺序执行制造方法的框。

在另一示例中，间隙可包括除了圆弧之外的几何形状的至少一部分。

在各示例中，可存在两个电极、或者两个以上的任何数量的电极。

在各示例中，穿过传感器的电气路径可经过间隙任何次数。

在各示例中，传感器可包括单个间隙或任何数量的间隙。

在一示例中，纳米颗粒可具有落入从几纳米至几百纳米的范围内的大小，诸如落入10纳米至200纳米的范围内。纳米颗粒可由任何合适的材料(例如导电或半导电材料)制成，使得纳米颗粒是导电或半导电纳米颗粒。导电纳米颗粒的示例包括金属纳米颗粒。半导电纳米颗粒的示例包括半导体金属氧化物纳米颗粒。用于纳米颗粒的合适材料的示例包括金、铂铟锡氧化物(ITO)、碳和半导体材料，这并不是一个详尽的清单，并可使用其他材料。纳米颗粒可具有任何合适的形状，例如纳米线、纳米棒或纳米管。在一示例中，基体118可以是聚合物材料。在另一示例中，基体118可以是基于碳的材料。

在一示例中，可变电阻墨水的环的宽度W和不同电极之间的间隙的宽度W可落入50至300微米的范围内。在一些示例中，宽度W可落入50至200微米、50至100微米、或100至200微米的范围内。在一些示例中，宽度W至少是纳米颗粒大小的数倍。

在一示例中，电极和导电迹线可由任何合适的导电材料形成。用于电极的合适材料的示例包括金属(例如银或铜)以及碳纳米管。这并不是一个详尽的清单，并且可能会使用其他材料。

在上述示例中，可变电阻墨水的电阻率随其变形而变化，并且传感器的电极之间的电阻被测量。将理解，材料的电阻率和电导率是密切相关的。在一示例中，当墨水变形时，墨水的电导率可被认为是变化的，并且传感器的电极之间的电导率可被测量。

在上述示例中使用可变电阻墨水。在一示例中，可使用不是墨水的可变电阻材料。

本文所使用的术语“计算机”或“基于计算的设备”是指带有处理能力以便其可执行指令的任何设备。本领域技术人员将认识到，这样的处理能力被并入许多不同设备中，并且因此术语“计算机”和“基于计算的设备”各自包括个人计算机、服务器、移动电话(包括智能电话)、平板计算机、机顶盒、媒体播放器、游戏控制台、个人数字助理和许多其他设备。

本文所描述的制造方法可由有形存储介质上的机器可读形式的软件来执行，例如计算机程序的形式，该计算机程序包括在该程序运行于计算机上时被适配成执行本文中所描述的任何方法的所有步骤的计算机程序代码装置，并且其中该计算机程序可被具体化在计算机可读介质上。有形存储介质的示例包括计算机存储设备，计算机存储设备包括计算机可读介质，诸如盘(disk)、拇指型驱动器、存储器等而不包括所传播的信号。传播的信号可存在于有形存储介质中，但是传播信号本身不是有形存储介质的示例。软件可适于在并行处理器或串行处理器上执行以使得各方法步骤可以按任何合适的次序执行或者同时执行。

这承认，软件可以是有价值的，单独地可交换的商品。它旨在包含运行于或者控制哑(“dumb”)或标准硬件以实现所需功能的软件。它还旨在涵外壳诸如用于设计硅芯片，或者用于配置通用可编程芯片的HDL(硬件描述语言)软件之类的“描述”或者定义硬件配置以执行期望功能的软件。

本领域技术人员将认识到，被用来储存程序指令的存储设备可跨网络分布。例如，远程计算机可储存被描述为软件的进程的示例。本地或终端计算机可以访问远程计算机并下载软件的一部分或全部以运行程序。替代地，本地计算机可以根据需要下载软件的片段，或在本地终端上执行一些软件指令，并在远程计算机(或计算机网络)上执行另一些软件指令。本领域的技术人员还将认识到，通过利用本领域的技术人员已知的传统技术，软件指令的全部，或一部分可以通过诸如DSP、可编程逻辑阵列等等之类的专用电路来实现。

对精通本技术的人显而易见的是，本文给出的任何范围或设备值可以被扩展或改变，而不会丢失寻求的效果。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本发明主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言，以上所描述的具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。

可以理解，上文所描述的益处及优点可以涉及一个实施例或可以涉及若干实施例。各实施例并不限于解决所述问题中的任何或全部问题的那些实施例、或者具有所述益处和优点中的任何或全部益处和优点的那些实施例。进一步可以理解，对“一个”项目的提及是指那些项目中的一个或多个。

本文中所描述的方法的步骤可按任何合适次序执行，或者在恰适的地方同时执行。另外，在不偏离本文所描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何一个方法中删除各单独的框。以上所描述的示例中的任一者的诸方面可与所描述的其他示例中的任一者的诸方面相结合，以形成进一步示例而不会损失所寻求的效果。

本文中使用术语“包括”以意指包括所标识的方法的框或元件，但是这样的框或元件不包括排它性列表，并且方法或装备可包含附加的框或元件。

可以理解，上面的描述只是作为示例给出并且本领域的技术人员可以做出各种修改。以上说明、示例和数据提供了对各示例性实施例的结构和使用的全面描述。虽然上文以一定的详细度或参考一个或多个单独实施例描述了各个实施例，但是，在不偏离本说明书的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例作出很多改变。

Claims

1.一种形变传感器，包括：

基板；以及

在所述基板的表面上的第一电极，第二电极和一个或多个第三电极；

其中所述第一电极和所述一个或多个第三电极以及所述第二电极和所述一个或多个第三电极被具有恒定宽度的间隙隔开；

所述间隙包括几何形状的至少一部分；

所述间隙的几何形状的至少一部分包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料；

由此所述基板的形变导致所述第一电极，第二电极和一个或多个第三电极之间的电阻改变；

其中经过所述一个或多个第三电极的所述第一电极与所述第二电极之间的电路径以电气系列多次跨过包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料的间隙。

2.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于，所述几何形状是多边形。

3.如权利要求2所述的形变传感器，其特征在于，所述几何形状是正多边形。

4.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于，所述几何形状是圆形并且间隙包括至少一个圆弧。

5.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于：

每个电极都包括多个向外延伸的间隔开的指状物；以及

不同电极的向外延伸的间隔开的指状物是交错的；

由此间隙被限定在所述不同电极的交错的指状物之间。

6.如权利要求5所述的形变传感器，其特征在于，被限定在所述不同电极的交错的指状物之间的所述间隙各自包括多个几何形状的至少一部分，所述多个几何形状是嵌套的。

7.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料是墨水。

8.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料是功能化的纳米颗粒材料，其中颗粒包括纳米颗粒和配体分子。

9.如权利要求1所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料在基于经由配体分子对纳米颗粒之间的电子的量子力学隧穿而变形时改变电阻率。

10.一种方法，包括：

在基板的表面上形成第一电极、第二电极和一个或多个第三电极，所述第一电极、所述第二电极和所述一个或多个第三电极被具有恒定宽度的间隙隔开，并且所述间隙包括几何形状的至少一部分；以及

将负载有导电或半导电纳米颗粒的材料沉积在所述基板的所述表面上；

其中所述间隙的几何形状的至少一部分包含负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料是墨水。

12.一种形变传感器，包括：

基板；以及

所述间隙包括至少一个圆弧；

所述间隙的所述至少一个圆弧包含负载有导电或半导电纳米颗粒的材料；

13.如权利要求12所述的形变传感器，其特征在于：

每个电极都包括多个向外延伸的间隔开的指状物；以及

不同电极的向外延伸的间隔开的指状物是交错的；

由此间隙被限定在所述不同电极的交错的指状物之间。

14.如权利要求12所述的形变传感器，其特征在于，被限定在所述不同电极的交错的指状物之间的所述间隙各自包括至少一个圆弧，所述圆弧是多个同心圆的部分。

15.如权利要求12所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料是墨水。

16.如权利要求12所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料是功能化的纳米颗粒材料，其中颗粒包括纳米颗粒和配体分子。

17.如权利要求12所述的形变传感器，其特征在于，负载有导电或半导电纳米颗粒的所述材料在基于经由配体分子对纳米颗粒之间的电子的量子力学隧穿而变形时改变电阻率。