CN110440959A - 可伸缩电子器件及用于制造可伸缩电子器件的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种可伸缩电子器件及用于制造可伸缩电子器件的方法。所述可伸缩电子器件包括：可伸缩基底；多个第一支撑图案，被布置在可伸缩基底的第一表面上；以及多个输出器件，被分别布置在所述多个第一支撑图案上。所述多个第一支撑图案沿第一方向和第二方向被排列，其中，第一方向和第二方向与可伸缩基底的延伸方向平行，并且所述多个输出器件中的每个输出器件产生输出刺激。
Description
本美国非临时专利申请要求于2018年5月3日提交的申请号为10-2018-0051480的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及可伸缩电子器件以及用于制造可伸缩电子器件的方法。
背景技术
触觉感觉是指通过人体皮肤感受到的各种感觉。在皮肤下方存在的各种类型的触觉接受器对各种感觉(诸如在皮肤上感受到的压力、纹理、温度和疼痛)进行处理。预期可将做出各种感觉的电子皮肤(Electro-skin)技术应用于各种工业领域(诸如在与真实世界类似的虚拟环境中提供各种感觉的AR/VR领域、需要人体触觉能力的生物诊断/治疗、诸如健康和医疗护理的保健系统(诸如外科柔软机器人)、灾害/结构、防御工事等)。因此，需要与人体皮肤类似的感测触觉信息并向皮肤输出感测到的信息的可伸缩电子皮肤。
为了处理各种感觉(诸如在皮肤上感受到的压力、纹理、温度和疼痛)，与人体皮肤感觉接受器和致动器技术类似的能够通过皮肤向人体发送和输出各种感觉的触觉传感器技术必须被融合进可伸缩电子皮肤。
此外，人体皮肤具有感测各种感觉的物理量的传感接收器阵列，并且电子皮肤也必须被安装在电子电路的弹性皮肤中，以便从执行这样的功能的触觉传感器获取并处理电子皮肤。
因此，需要开发具有感测与人的实际皮肤结构类似的多种触觉的传感器以及能够向人体皮肤发送和输出感测到的触觉的致动器的弹性皮肤元件。
发明内容
本公开提供了感测触觉并传输刺激的可伸缩电子器件。
本公开提供了一种用于制造感测触觉并传输刺激的可伸缩电子器件的方法。
然而，本发明构思的目标不限于上述目标。
本发明构思的实施例提供了一种可伸缩电子器件，包括：可伸缩基底；多个第一支撑图案，被布置在可伸缩基底的第一表面上；多个输出器件，被分别布置在所述多个第一支撑图案上，其中，所述多个第一支撑图案沿第一方向和第二方向被排列，其中，第一方向和第二方向与可伸缩基底的延伸方向平行，所述多个输出器件中的每个输出器件产生输出刺激。
在实施例中，所述多个第一支撑图案可从可伸缩基底的第一表面突出。
在实施例中，所述多个第一支撑图案中的每个第一支撑图案的厚度可比可伸缩基底的厚度大。
在实施例中，所述多个第一支撑图案中的每个第一支撑图案可由刚性材料制成，并且包括与可伸缩基底内的材料相同的材料。
在实施例中，第一表面可包括波浪形表面。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：布置在可伸缩基底和所述多个第一支撑图案上的多条线，其中，所述多条线可沿第一表面的波浪形表面延伸。
在实施例中，所述多条线中的每条线可在所述多个第一支撑图案的侧表面上具有直线形状，并且在第一表面上具有弯曲形状。
在实施例中，所述多条线可包括：多条第一线，沿第一方向延伸；多条第二线，沿第二方向延伸，其中，所述多个输出器件可被分别布置在所述多条第一线和所述多条第二线彼此相交的区域上。
在实施例中，所述多个输出器件中的至少一个输出器件可包括：多个致动器，被布置在所述多个第一支撑图案上；隔膜，被布置在所述多个致动器上，其中，隔膜与所述多个第一支撑图案可被所述多个致动器隔开，隔膜可由于所述多个致动器的移动而振动。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：多个输入器件，被布置在第一表面上，其中，所述多个输入器件和所述多个输出器件可沿第一方向和第二方向被交替排列，所述多个输入器件可感测输入刺激。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：多个第二支撑图案，被布置在所述多个输入器件和第一表面之间，其中，所述多个第二支撑图案可从第一表面突出。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：输出信号控制单元；输入信号控制单元，其中，所述多个输出器件可基于从输出信号控制单元提供的输出信号来产生输出刺激，所述多个输入器件可产生与输入刺激对应的输入信号以将输入信号提供给输入信号控制单元，其中，输出信号可包括输出刺激的位置信息和强度信息，输入信号可包括输入刺激的位置信息和强度信息。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：多个输入器件，被布置在可伸缩基底的面向第一表面的第二表面上，其中，所述多个输入器件可沿第一方向和第二方向被交替排列，所述多个输入器件可感测输入刺激。
在实施例中，可伸缩电子器件还可包括：多个第二支撑图案，被布置在所述多个输入器件与第二表面之间，其中，所述多个第二支撑图案可从第二表面突出。
在实施例中，所述多个第二支撑图案中的每个第二支撑图案可由刚性材料制成，并且包括与可伸缩基底内的材料相同的材料。
在实施例中，第二表面可包括波浪形表面。
在本发明构思的实施例中，一种用于制造可伸缩基底的方法包括：在第一承载基底上形成输出器件结构；使输出器件结构与第一承载基底分离，以将输出器件结构转移到基底的第一表面上；在第二承载基底上形成输入器件结构；使输入器件结构与第二承载基底分离，以将输入器件结构转移到基底的面向第一表面的第二表面上，其中，输出器件结构包括：多个输出器件，产生输出刺激，并且输入器件结构包括：多个输入器件，接收输入刺激。
在实施例中，所述方法还可包：在将输出器件结构和输入器件结构向基底转移的同时，对基底提供拉伸力，其中，基底可包括预伸缩的基底。
在实施例中，所述方法还可包：在将输出器件结构和输入器件结构转移到基底上之后，从基底消除拉伸力以便在基底上形成波浪形结构。
在实施例中，基底可包括弹性体。
附图说明
包括附图以便提供对本发明构思的进一步理解，并且附图被合并于此构成本说明书的一部分。附图示出本发明构思的示例性实施例，并且与说明书相结合地用于解释本发明构思的原理。在附图中：
图1是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的框图；
图2和图3是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图；
图4是沿图2的线条I-I’得到的剖视图；
图5是用于解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法的流程图；
图6至图8是用于解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法的剖视图；
图9是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图；
图10是沿图9的线条II-II’得到的剖视图；
图11是根据本发明构思的示例性实施例的沿图9的线条II-II’得到的剖视图；
图12是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图；
图13是沿图12的线条III-III’得到的剖视图；
图14是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图；
图15是沿图14的线条IV-IV’得到的剖视图；
图16是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图；
图17是沿图16的线条V-V’得到的剖视图；
图18和图19是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图；
图20是沿图18的线条VI-VI’得到的剖视图；
图21是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件中的沿图1的线条I-I'得到的剖视图；
图22是沿图1的线条I-I'得到的剖视图以便解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法；
图23是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件中的沿图1的线条I-I'得到的剖视图；
图24和图25是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明构思的技术思想的示例性实施例以便充分理解本发明构思的组成和效果。然而，本发明构思的技术思想可以以不同的形式被实现并且不应该被解释为受限于在此阐述的实施例。而是，提供这些实施例以便本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。此外，本发明不仅仅由权利要求的范围限定。
贯穿全文，相同的参考标号指相同的元件。将用立体视图、前视图、剖视图和/或概念图作为本发明构思的理想示例性视图来描述具体实施方式中的实施例。在附图中，为了有效描述技术内容，区域的尺寸被夸大。在附图中例示的区域具有一般属性并且用于示出器件的具体形状。因此，这不应被解释为受限于本发明构思的范围。此外，尽管各种术语被用于描述本发明构思的各个实施例中的各种组件，但所述组件并不受限于这些术语。这些术语仅用于将一个组件与另一组件区分开。在此描述和例示的实施例包括其补充实施例。
在以下描述中，技术术语仅用于解释具体示例性实施例，而不限制本发明构思。在本说明书中，单数形式的术语可包括复数形式，除非具体提到并非如此。“包括”和/或“包括......的”的含义并不排除所提到的组件之外的其它组件。
在下文中，将通过参照附图解释本发明构思的技术思想的优选实施例来详细描述本公开。
图1是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的框图。
参照图1，可提供包括器件单元2、输入信号控制单元5和输出信号控制单元6的可伸缩电子器件。器件单元2可包括输入器件部3和输出器件部4。输入器件部3可感测输入刺激。例如，输入刺激可以是触觉刺激、热刺激、冷刺激、疼痛刺激以及拉伸刺激之一。输入器件部3可产生与输入刺激相应的输入信号。例如，输入刺激可以是触觉感觉信号、热感觉信号、冷感觉信号、疼痛感觉信号和拉伸感觉信号之一。输入器件部3可向输入信号控制单元5提供输入端。
输入信号控制单元5可基于输入信号产生输入数据。输入数据可包括输入刺激的产生位置以及输入刺激的强度信息。在示例性实施例中，输入信号控制单元5可将输入数据发送到可伸缩电子器件1的外部。
输出器件单元4可从输出信号控制单元6接收输出信号。输出器件单元4可基于输出信号产生输出刺激，例如，输出刺激可以是触觉刺激、热刺激、冷刺激、疼痛刺激和拉伸刺激之一。输出信号可对应于输出刺激。例如，输出信号可以是触觉感觉信号、热感觉信号、冷感觉信号、疼痛感觉信号以及拉伸感觉信号之一。
输出信号控制单元6可基于输出数据产生输出信号。输出数据可包括输出刺激的产生位置以及输出刺激的强度信息。在示例性实施例中，输出信号控制单元6可从输出信号控制单元6的外部接收输出数据。
图2和图3是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图。图4是图2和图3的沿线条I-I’得到的剖视图。
参照图2至图4，可提供包括基底100、输出控制层210、输出器件310、第一保护层10、输入控制层220、输入器件510和第二保护层420的可伸缩电子器件10。
基底100可以是可伸缩基底。例如，基底100可通过拉伸力而从其初始形状伸缩。当拉伸力被消除时，基底100可返回到其初始形状。基底100可具有足够的厚度来具有可伸缩性。例如，基底100可具有大约1μm到大约2μm的厚度。例如，基底100可包括PI、PDMS、Ecoflex或它们的组合。基底100可具有面向彼此的第一表面102和第二表面104。
输出控制层210可被布置在第一表面102上。输出控制层210可具有可伸缩性。输出控制层210可包括多个输出控制器件212以及将多个输出控制器件212彼此电连接的线(未示出)。输出控制器件212可沿与第一表面102平行的方向被排列。输出控制器件212可被电连接到输出器件310以便控制输出器件310。例如，输出控制器件212可从参照图1描述的输出信号控制单元(见图1的参考标号6)接收输出信号，以基于输出信号控制输出器件310。
输出器件310可被布置在输出控制层210。输出器件310中的每一个可平行于第一入射表面102延伸。输出器件310可由输出控制器件212控制以产生输出刺激。例如，输出器件310可产生触觉刺激、热刺激、冷刺激、疼痛刺激或拉伸刺激。从输出器件310产生的输出刺激可被发送到使用可伸缩电子器件10的用户。
第一保护层410可被布置在输出控制层210上以覆盖输出器件310。第一保护层410可保护输出控制层210和输出器件310。例如，第一保护层410可包括具有可伸缩性的绝缘材料。
输入控制层220可被布置在第二表面104上。输入控制层220可具有可伸缩性。输入控制层220可包括多个输入控制器件222以及将多个输入控制器件222彼此电连接的线(未示出)。输入控制器件222可沿平行于第二表面104的方向被排列。当输入器件510感测到输入刺激时，输入控制器件222可产生与输入刺激对应的输入信号。输入控制器件222可被设置在参照图1描述的输入信号控制单元中(见图1的参考标号5)。
输入器件510可被布置在输入控制层220上。输入器件510可沿平行于第二表面104的方向被排列。输入器件510可感测输入器件510的外部输入刺激。例如，输入器件510可感测触觉刺激、热刺激、冷刺激、疼痛刺激或拉伸刺激。当输入器件510感测压力刺激时，输入器件510中的每一个可包括压敏橡胶(PSR)或压电层(PEL)。当输入器件510感测拉伸刺激时，输入器件510中的每一个可包括压缩电阻应变传感器。输入器件510可被电连接到输入控制器件222。因此，当输入器件510感测到输入刺激时，输入控制器件222可产生输入信号。
第二保护层420可被布置在输入控制层220上以覆盖输入器件510。第二保护层420可保护输入控制层220和输入器件510。例如，第二保护层420可包括具有可伸缩性的绝缘材料。
根据本发明构思，可通过输出器件310和输入器件510来输出和输入刺激。基底100、输出控制层210、输入控制层220、第一保护层410以及第二保护层420中的每一个可具有可伸缩性。因此，当对可伸缩电子器件10提供拉伸力时，可伸缩电子器件10会变形。结果，可提供输入刺激/输出刺激的可伸缩电子器件10。
图5是用于解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法的流程图。图6至图8是沿图2的线条I-I’得到的剖视图以便解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法。为了描述简便，将省略与参照图2至图4所描述的实质相同的描述。
参照图5和图6，输出控制层210、输出器件210以及第一保护层410可被形成在第一承载基底CS1上(S10)。输出控制层210可包括输出控制器件212。输出控制器件212可与参照图3描述的输出控制器件212实质相同。
输出控制层210、输出器件310以及第一保护层410可从第一承载基底CS1被拆除(S20)。例如，拆除处理可包括移除布置在第一承载基底CS1和输出控制层210之间的牺牲层(未示出)的处理。
参照图5和图7，输出控制层210、输出器件310和第一保护层410可被转移到基底100的第一表面102(S30)。例如，转移处理可包括通过使用粘合层(未示出)将输出控制层210结合到基底100的处理。基底100可具有可伸缩性。基底100可与参照图2至图4描述的基底100实质相同。
参照图5和图8，输入控制层220、输入器件510以及第二保护层420可被形成在第二承载基底CS2上(S40)。输入控制层220可包括输入控制器件222。输入控制器件222可与参照图3描述的输入控制器件222实质相同。
输入控制层220、输入器件510以及第二保护层420可从第二承载基底CS2被拆除(S50)。例如，拆除处理可包括移除布置在第二承载基底CS2和输入控制层220之间的牺牲层(未示出)的处理。
参照图4和图5，输入控制层220、输入器件510以及第二保护层420可被转移到基底100的第二表面104(S60)。例如，转移处理可包括通过使用粘合层(未示出)将输入控制层220结合到基底100的处理。
根据本发明构思，可通过简单的处理来提供可伸缩电子器件100。
图9是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图。图10是沿图9的线条II-II’得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图2至图4描述的那些实质相同的描述。
参照图9至图10，可提供包括基底100、输出控制层210、输出器件310、第一保护层410、输入控制层220、输入器件510和第二保护层420的可伸缩电子器件11。基底100、输出控制层210、第一保护层410、输入控制层220、输入器件510和第二保护层420可与参照图2至图4描述的基底100、输出控制层210、第一保护层410、输入控制层220、输入器件510和第二保护层420实质相同。
输出器件310中的每一个可包括辅助基底311、致动器312和隔膜313。辅助基底311可被布置在输出控制层210上。辅助基底311可被结合到输出控制层210的顶部表面。也就是说，辅助基底311的底部表面可与输出控制层210的顶部表面直接接触。辅助基底311可以是刚性材料。因此，当基底100变形时，辅助基底311可保持形状，而不变形。辅助基底311可包括与基底100实质相同的材料。例如，辅助基底311可包括PI、PDMS、Ecoflex或它们的组合。辅助基底311的厚度可比基底100的厚度大。由于辅助基底311具有刚性属性，因此辅助基底311可具有足够的厚度。
致动器312可被布置在辅助基底311上。致动器312可沿与辅助基底311的顶部表面平行的方向彼此隔开。例如，图9示出被布置为与辅助基底311的顶点相邻的四个致动器312。每个致动器312可具有按照期望所选择的尺寸和编号。致动器312可产生振动。例如，每个致动器32可包括压电元件。压电元件可包括上电极、下电极以及布置在上电极和下电极之间的压电薄膜。上电极可被布置为与隔膜313相邻。下电极可被布置为与辅助基底311相邻。
可向上电极和下电极施加不同的电压以对压电薄膜施加电场。压电薄膜可由于电场变形。施加到上电极和下电极的电压可被调整以允许压电薄膜振动。例如，压电薄膜可包括从PZT、PLZT、PMN-PT、PZN-PT、PYN-PT、PIN-PT、PVDF、PVDF-TrFE、PVDF-TFE、PVC、PAN、PPEN、聚酰胺(polyamides)、ZnO、AlN、BaTiO3、LiNbO3和LiTaO3中选择的至少一个。例如，上电极和下电极中的每一个可包括从ITO、Mo、Al、Ag、Cu、Ti/Au、Ti/Pt、石墨烯(graphene)、CNT、金属纳米粒子(metal nanoparticles)、PEDOT和PEDOT-PSS中选择的至少一个。
隔膜313可被布置在致动器312上。隔膜313可沿与辅助基底311的顶部表面平行的方向延伸。隔膜313可与每个致动器312的顶部表面接触。例如，隔膜313可与每个致动器312的上电极接触。隔膜313可沿与辅助基底311的顶部表面垂直的方向与致动器312重叠。隔膜313可通过致动器312与辅助基底311隔开。因此，可在隔膜313和辅助基底311之间设置空气间隙。例如，隔膜313可包括从金属薄膜、聚酰胺、PMMA、PDMS、石墨烯和Ecoflex中选择的至少一个。
一般而言，当致动器被直接布置在可伸缩基底上时，致动器的振动可被吸收到可伸缩基底。因此，致动器的振动被输出到可伸缩电子器件的外部的效率会降低。
根据本发明构思的辅助基底311可不吸收致动器312的振动。因此，可伸缩电子器件11的振动输出效率可得到提高。
图11是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件中的沿图9的线条II-II’得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图9至图10描述的那些实质相同的描述。
参照图11，可提供包括基底100、输出控制层210、输出器件310、第一保护层410、输入控制层220、输入器件510和第二保护层420的可伸缩电子器件12。基底100、输出控制层210、第一保护层410、输入控制层220和第二保护层420可与参照图9和图10描述的基底100、输出控制层210、第一保护层410、输入控制层220和第二保护层420实质相同。
输出器件310中的每一个可包括辅助薄膜314、致动器312和隔膜313。致动器312和隔膜313可与参照图9和图10描述的致动器312和隔膜313实质相同。
辅助薄膜314可被布置在输出控制层210上。辅助薄膜314可被结合到输出控制层210的顶部表面。也就是说，辅助薄膜314的底部表面可与输出控制层210的顶部表面直接接触。辅助薄膜314可沿与输出控制层210的顶部表面平行的方向延伸。辅助薄膜314可具有刚性材料。辅助基底311可包括与基底100实质相同的材料。例如，辅助基底311可包括PI、PDMS、Ecoflex或它们的组合。辅助基底311可具有比基底100的厚度更大的厚度。由于辅助基底311具有刚性属性，因此辅助基底311可具有足够的厚度。
根据本发明构思的辅助薄膜314可不吸收致动器312的振动。因此，可伸缩电子器件12的振动输出效率可得到提高。
图12是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图。图13是沿图12的线条III-III’得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图2至图4描述的那些实质相同的描述。
参照图12和图13，可提供包括基底100、控制层200、输出器件310、输入器件510和保护层400的可伸缩电子器件13。基底100可与参照图2至图4描述的基底100实质相同。控制层200可被布置在基底100上。控制层200可沿与基底100的顶部表面平行的方向延伸。控制层200可包括输出控制器件212和输入控制器件222。
输出控制器件212和输入控制器件222可沿与基底100的顶部表面平行的方向被交替排列。多个输出控制器件212可分别控制多个输出器件310。多个输入控制器件222可分别控制多个输入器件510。
输出器件310和输入器件510可被布置在控制层200上。输出器件310和输入器件510可沿与基底100的顶部表面平行的方向被交替排列。输出器件310和输入器件510可与参照图2至图4描述的输出器件310和输入器件510实质相同。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件13。
图14是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图。图15是沿图14的线条IV-IV’得到的剖视图。
参照图14和图15，可提供包括波浪形基底110、线600、支撑图案700、输出器件310、输入器件510和保护层400的可伸缩电子器件14。波浪形基底110可具有可伸缩性。当拉伸力被施加到波浪形基底110时，波浪形基底110可被扩张。例如，波浪形基底110可包括从PDMA、聚酰胺、PMMA、硅树脂和Ecoflex中选择的至少一个。波浪形基底110可以是波浪形表面。例如，波浪形基底110可具有弯曲的顶部表面。当波浪形基底110水平扩张时，波浪形基底110的表面上的褶皱可被展开。
支撑图案700可被布置在波浪形基底110上。支撑图案700可沿与波浪形基底110的延伸方向平行的第一方向D1和第二方向D2被排列。支撑图案700可沿与波浪方向的延伸方向垂直的第三方向D3从波浪形基底110的顶部表面突出。支撑图案700可被连接到波浪形基底110，并且在支撑图案700和波浪形基底110之间没有分界线。每个支撑图案700可具有比波浪形基底110的厚度更大的厚度。也就是说，支撑图案700的顶部表面与波浪形基底110的顶部表面之间的距离可比波浪形基底110的顶部表面与波浪形基底110的底部表面之间的距离更大。由于每个支撑图案700具有刚性属性，因此支撑图案700可具有足够的厚度。因此，当波浪形基底110变形时，支撑图案700可保持形状，而不变形。支撑图案700可包括与波浪形基底110实质相同的材料。例如，波浪形基底110可包括从PDMS、聚酰胺、PMMA、硅树脂和Ecoflex中选择的至少一个。
输出器件310和输入器件510可被布置在彼此不同的支撑图案700上。例如，输出器件310和输入器件510可沿第一方向D1和第二方向D2被排列。
一般而言，输出器件可包括至少一个致动器。当致动器被直接布置在波浪形基底上时，致动器的振动会被吸收到波浪形基底。因此，致动器的振动被输出到可伸缩电子器件的外部的效率会降低。
根据本发明构思的支撑图案700可不吸收包括致动器的输出器件310的振动。因此，可伸缩电子器件14的振动输出效率可得到提高。
输出控制器件(未示出)可被布置在支撑图案700和输出器件310之间。输出控制器件可向输出器件310提供输出信号。输入控制器件(未示出)可被布置在支撑图案700和输入器件510之间。输入控制器件可产生输入信号。
线600可被布置在波浪形基底110和支撑图案700上。线600可沿波浪形基底110的顶部表面以及支持图案700的侧表面和顶部表面延伸。线600可沿第一方向D1和第二方向D2延伸，并且被电连接到输出器件310和输入器件510。输出器件310和输入器件510可被布置在沿不同方向延伸的线600彼此相交的区域上。
每条线600在波浪形基底110的顶部表面上可沿第三方向D3振动，并可沿第一方向D1或第二方向D2延伸。当波浪形基底110水平扩张以使波浪形基底110的褶皱的深度减小时，每条线600的高度降低。这里，线条600可水平扩张。当波浪形基底110收缩以使波浪形基底110的褶皱的深度增大时，每条线600的高度增加。这里。根据平面，线600可水平收缩。因此，线600可具有可伸缩性。
当参照图1描述的输出信号控制单元(见图1的参考标号6)向沿不同方向延伸的一对线600施加输出信号时，与所述一对线600相交的输出器件310可产生输出刺激。输出刺激的强度可与输出信号的强度成正比。结果，输出刺激的产生位置以及输出刺激的强度可得到控制。
当输入器件510感测到输入刺激时，输入控制器件可产生输入信号。输入信号可经由与输入器件510相交的所述一对线600被提供给参照图1描述的输入信号控制单元5。输入信号的强度可与在输入器件510中接收的输入刺激的强度成正比。结果，输入刺激的位置和输入刺激的强度可被测量。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件14。
图16是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图。图17是沿图16的线条V-V’得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图14和图15描述的那些实质相同的描述。
参照图16和图17，可提供包括波浪形基底110、线600、支撑图案700、输出器件310、输入器件510和保护层400的可伸缩电子器件15。波浪形基底110、线600、支撑图案700、输出器件310、输入器件510和保护层400可与参照图14和图15描述的波浪形基底110、线600、支撑图案700、输出器件310、输入器件510和保护层400实质相同。
与图14和图15不同，多个器件可被设置在一个支撑图案700上。例如，输出器件310和输入器件510被布置在一个支撑图案700上的结构被示出。又例如，两个或更多个输出器件310以及/或者两个或更多个输入器件510可被布置在一个支撑图案700上。被布置在支撑图案700上的输出器件310和输入器件510可沿与波浪形基底110的延伸方向平行的第一方向彼此间隔开。布置在支撑图案700上的输出器件310和输入器件510可通过线600彼此电连接。
根据本发明构思的输出器件310和输入器件510可被高密度地布置。因此，在可伸缩电子器件15中产生的输出刺激以及由可伸缩电子器件15感测的输入刺激的分辨率可提高。
图18和图19是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图。图20是沿图18的线条VI-VI’得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图14至图15描述的那些实质相同的描述。
参照图18至图20，可提供包括波浪形基底110、上部线610、下部线620、上部支撑图案710、下部支撑图案720、输出器件310、输入器件510第一保护层410和第二保护层420的可伸缩电子器件16。波浪形基底110可与参照图14和图15描述的波浪形基底110实质相同。
除了上部支撑图案710和下部支撑图案720的位置以外，上部支撑图案710和下部支撑图案720可与参照图14和图15描述的支撑图案700实质相同。上部支撑图案710和下部支撑图案720可被布置在彼此相对的面，并且波浪形基底110在上部支撑图案710和下部支撑图案720之间。上部支撑图案710可沿与波浪形基底110的延伸方向平行的第一方向D1和第二方向D2被排列。上部支撑图案710可沿与波浪方向的延伸方向垂直的第三方向D3从波浪形基底110的顶部表面突出。上部支撑图案710可被布置在输出器件310和波浪形基底110之间。多个上部支撑图案710可分别支撑多个输出器件310。
下部支撑图案720可沿与波浪形基底110的延伸方向平行的第一方向D1和第二方向D2被排列。下部支撑图案720可沿第三方向D3从波浪形基底110的底部表面突出。下部支撑图案720可被布置在输入器件510和波浪形基底110之间。多个下部支撑图案720可分别支撑多个输入器件510。
输出控制器件(未示出)可被布置在输出器件310和上部支撑图案710之间。输出控制器件可向输出器件310提供输出信号。输入控制器件(未示出)可被布置在输入器件510和下部支撑图案720之间。输入控制器件可产生输入信号。
除了上部线610和下部线620的位置以外，上部线610和下部线620可与参照图14和图15描述的线600实质相同。上部线条610可沿波浪形基底110的顶部表面以及上部支撑图案710的侧表面和顶部表面延伸，并被电连接到输出器件310或输出控制器件。下部线620可沿波浪形基底110的底部表面以及下部支撑图案720的侧表面和底部表面延伸，并被电连接到输出器件310或输出控制器件。
除了输出器件310和输入器件510的位置以外，输出器件310和输入器件510可与参照图14和图15描述的输出器件310和输入器件510实质相同。输出器件310可被布置在上部支撑图案710上。输入器件510可被布置在下部支撑图案720上。
除了第一保护层410和第二保护层420的位置以外，第一保护层410和第二保护层420可与参照图14和图15描述的保护层400实质相同。第一保护层410可被布置在波浪形基底110上以覆盖上部线610、上部支撑图案710和输出器件310。第二保护层420可被布置在与第一保护层410相对的面(其中，波浪形基底110在第一保护层410和第二保护层420之间)以覆盖下部线620、下部支撑图案720以及输入器件510。
根据本发明构思，可提供输出可输入刺激的可伸缩电子器件16。
图21是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件中的沿图1的线条I-I'得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图1至图2描述的那些实质相同的描述。
参照图21，可提供包括波浪形基底110、上部薄膜810、输出器件310、第一保护层410、下部薄膜820、支撑图案700、输入器件510以及第二保护层420的可伸缩电子器件17。波浪形基底110可具有面向彼此的第一表面112和第二表面114。第一表面112和第二表面114中的每一个可具有波浪形形状。波浪形基底110可具有可伸缩性。例如，波浪形基底110可包括弹性体。
上部薄膜810和下部薄膜820可被分别布置在波浪形基底110的第一表面112和第二表面114上。上部薄膜810和下部薄膜820可分别沿第一表面112和第二表面114延伸。因此，上部薄膜810和下部薄膜820中的每一个具有波浪形形状。上部薄膜810和下部薄膜820中的每一个可具有可伸缩性。例如，上部薄膜810和下部薄膜820中的每一个可包括从PDMS、聚酰胺、PMMA、硅树脂和Ecoflex中选择的至少一个。
支撑图案700可被布置在上部薄膜810上。支撑图案700可沿上部薄膜810的顶部表面被排列。尽管针对上部薄膜810的峰部来设置支撑图案700，但这仅是示例。也就是说，支撑图案700的位置可不限于上部薄膜810的峰部。
支撑图案700可沿与波浪形基底110的延伸方向垂直的方向从上部薄膜810的顶部表面突出。支撑图案700可被连接到上部薄膜810，并且在支撑图案700和上部表面810之间没有分界线。每个支撑图案700可具有比上部薄膜810的厚度更大的厚度。也就是说，支撑图案700的顶部表面和上部薄膜810的顶部表面之间的距离可大于上部薄膜810的顶部表面与上部薄膜810的底部表面之间的距离。由于每个支撑图案700具有刚性属性，因此支撑图案700可具有足够的厚度。因此，当上部薄膜810变形时，支撑图案700可保持形状，而不变形。每个支撑图案700可包括与上部薄膜810实质相同的材料。例如，波浪形基底110可包括从PDMS、聚酰胺、PMMA、硅树脂和Ecoflex中选择的至少一个。
输出器件310可被布置在支撑图案700上。输出控制器件(未示出)可被布置在输出器件310和支撑图案700之间。多个输出控制器件可分别控制多个输出器件310。上部线(未示出)可被布置在上部薄膜810上。上部线可沿上部薄膜810的顶部表面延伸，并被电连接到输出器件310或输出控制器件。
输入器件510可被布置在下部薄膜820上。输入器件510可沿下部薄膜820的底部表面被排列。尽管针对下部薄膜820的谷部设置输入器件510，但这仅是示例。输入器件510的位置可不限于下部薄膜820的谷部。输入控制器件(未示出)可被布置在输入器件510和下部薄膜820之间。多个输入控制器件可分别控制多个输入器件510。下部线(未示出)可被布置在下部薄膜820上。下部线条可沿下部薄膜820的底部表面延伸，并被电连接到输入控制器件。
第一保护层410和第二保护层420可被布置在彼此相对的面，并且波浪形基底110在第一保护层410和第二保护层420之间。第一保护层410可被布置在输出器件310、支撑图案700和上部薄膜810上。第一保护层410可沿上部薄膜810的顶部表面延伸以覆盖支撑图案700和输出器件310。第二保护层420可被布置在输入器件510和下部薄膜820上。第二保护层420可沿下部薄膜820的底部表面延伸以覆盖输入器件510。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件17。
图22是沿图1的线条I-I'得到的剖视图以便解释根据本发明构思的示例性实施例的用于制造可伸缩电子器件的方法。为了描述简单，将省略与参照图4至图7描述的那些实质相同的描述。
参照图22，上部薄膜810、支撑图案700、输出器件310和第一保护层410可被形成在预备波浪形基底120的第一表面122上。预备波浪形基底120可具有可伸缩性。例如，预备波浪形基底120可包括弹性体。预备波浪形基底120可以是预伸缩的薄膜。预备波浪形基底120可具有面向彼此的第一表面122和第二表面124。第一表面122和第二表面124可以是平坦表面。
形成上部表面810、支撑图案700、输出器件310和第一保护层410的处理可包括以下处理：在上部薄膜810、支撑图案700、输出器件310和第一保护层410被形成在承载基底(未示出)上之后，将上部薄膜810到第一保护层410与承载基底分离以便将上部薄膜810到第一保护层410转移到预备波浪形基底120的第一表面122。当上部薄膜810、支撑图案700、输出器件310和第一保护层410被转移时，预备波浪形基底120可能在预备波浪形基底120的延伸方向上遭受拉伸力。因此，第一表面122可保持平坦形状。也就是说，预备波浪形基底120可不具有褶皱。
下部薄膜120、输入器件510和第二保护层420可被形成在预备波浪形基底120的第二表面124上。形成下部薄膜120、输入器件510和第二保护层420的处理可包括以下处理：在下部薄膜120、输入器件510和第二保护层420被形成在承载基底上之后，将下部薄膜810至第二保护层420与承载基底(未示出)分离以便将下部薄膜810至第二保护层420转移到预备波浪形基底120的第二表面124。当下部薄膜120、输入器件510和第二保护层420被转移时，预备波浪形基底120在预备波浪形基底120的延伸方向上可能遭受拉伸力。因此，第二表面124可保持平坦形状。也就是说，预备波浪形基底120可不具有褶皱。
参照图21，可从预备波浪形基底(见图22的参考标号120)消除拉伸力，使得预备波浪形基底(见图22的参考标号120)被展开。因此，可在预备波浪形基底(见图22的参考标号120)上形成褶皱。也就是说，可提供波浪形基底110。结果，上部薄膜810、下部薄膜820、第一保护层410和第二保护层420中的每一个可具有波浪形结构。
根据本发明构思，波浪形基底110、上部薄膜810、下部薄膜820、第一保护层410和第二保护层420中的每一个可由于其波浪形结构而具有可伸缩性。因此，可提供可伸缩电子器件17。
图23是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件中的沿图1的线条I-I'得到的剖视图。为了描述简单，将省略与参照图21描述的那些实质相同的描述。
参照图23，可提供包括波浪形基底110、薄膜800、输出器件310、控制器件200、支撑图案700、输入器件510和保护层400的可伸缩电子器件18。波浪形基底110、薄膜800、输出器件310、支撑图案700和保护层400可与参照图21描述的波浪形基底110、薄膜800、输出器件310、支撑图案700和保护层400实质相同。
除了每个输入器件510的位置以外，输入器件510可与参照图2至图4描述的输入器件510实质相同。输入器件510可被布置在薄膜800上。例如，每个输入器件510可被布置在彼此相邻的输出器件310之间。
控制器件200可被布置在薄膜800上。在示例性实施例中，每个控制器件200可控制输出器件310和输入器件510。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件18。
图24和图25是根据本发明构思的示例性实施例的可伸缩电子器件的俯视图和仰视图。为了描述简单，将省略与参照图2至图4述的那些实质相同的描述。
参照图24和图25，可提供包括基底100、输出组OG和输入组IG的可伸缩电子器件19。基底100可与参照图2至图4描述的基底100实质相同。每个输出组OG可包括输出器件310和输出控制器件212。可由输出控制器件212控制输出器件310同时输出相同的刺激。因此，可伸缩电子器件19可在感觉输出强度方面有提高。
每个输入组IG可包括输入器件510和输入控制器件222。输入器件510可同时感测相同的刺激以向输入控制器件222提供感测到的刺激。因此，可伸缩电子器件19可在刺激感测灵敏度方面有提高。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件19。
根据本发明构思，可提供输出和输入刺激的可伸缩电子器件。
根据本发明构思，可伸缩电子器件可在感觉传输效率方面得到提高。
根据本发明构思，可容易地制造可伸缩电子器件。
然而，本发明构思的效果不限于上述描述。
根据本发明构思的实施例的上述描述是为了解释本发明构思而被示例性地提供的。因此，将理解，本发明不应受限于这些示例性实施例，而是，在所要求保护的本发明的精神和范围内，可由本领域普通技术人员做出各种改变和修改。
Claims (20)
1.一种可伸缩电子器件，包括：
可伸缩基底；
多个第一支撑图案，被布置在可伸缩基底的第一表面上；
多个输出器件，被分别布置在所述多个第一支撑图案上，
其中，所述多个第一支撑图案沿第一方向和第二方向被排列，其中，第一方向和第二方向与可伸缩基底的延伸方向平行，
所述多个输出器件中的每个输出器件产生输出刺激。
2.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，其中，所述多个第一支撑图案从可伸缩基底的第一表面突出。
3.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，其中，所述多个第一支撑图案中的每个第一支撑图案的厚度比可伸缩基底的厚度大。
4.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，其中，所述多个第一支撑图案中的每个第一支撑图案由刚性材料制成，并且包括与可伸缩基底内的材料相同的材料。
5.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，其中，第一表面包括波浪形表面。
6.如权利要求5所述的可伸缩电子器件，还包括：布置在可伸缩基底和所述多个第一支撑图案上的多条线，
其中，所述多条线沿第一表面的波浪形表面延伸。
7.如权利要求6所述的可伸缩电子器件，其中，所述多条线中的每条线在所述多个第一支撑图案的侧表面上具有直线形状，并且在第一表面上具有弯曲形状。
8.如权利要求6所述的可伸缩电子器件，其中，所述多条线包括：
多条第一线，沿第一方向延伸；
多条第二线，沿第二方向延伸，
其中，所述多个输出器件被分别布置在所述多条第一线和所述多条第二线彼此相交的区域上。
9.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，其中，所述多个输出器件中的至少一个输出器件包括：
多个致动器，被布置在所述多个第一支撑图案上；
隔膜，被布置在所述多个致动器上，
其中，隔膜与所述多个第一支撑图案被所述多个致动器隔开，
隔膜由于所述多个致动器的移动而振动。
10.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，还包括：多个输入器件，被布置在第一表面上，
其中，所述多个输入器件和所述多个输出器件沿第一方向和第二方向被交替排列，
所述多个输入器件感测输入刺激。
11.如权利要求10所述的可伸缩电子器件，还包括：多个第二支撑图案，被布置在所述多个输入器件和第一表面之间，
其中，所述多个第二支撑图案从第一表面突出。
12.如权利要求10所述的可伸缩电子器件，还包括：
输出信号控制单元；
输入信号控制单元，
其中，所述多个输出器件基于从输出信号控制单元提供的输出信号来产生输出刺激，
所述多个输入器件产生与输入刺激对应的输入信号以将输入信号提供给输入信号控制单元，
其中，输出信号包括输出刺激的位置信息和强度信息，
输入信号包括输入刺激的位置信息和强度信息。
13.如权利要求1所述的可伸缩电子器件，还包括：多个输入器件，被布置在可伸缩基底的面向第一表面的第二表面上，
其中，所述多个输入器件沿第一方向和第二方向被交替排列，
所述多个输入器件感测输入刺激。
14.如权利要求13所述的可伸缩电子器件，还包括：多个第二支撑图案，被布置在所述多个输入器件与第二表面之间，
其中，所述多个第二支撑图案从第二表面突出。
15.如权利要求14所述的可伸缩电子器件，其中，所述多个第二支撑图案中的每个第二支撑图案由刚性材料制成，并且包括与可伸缩基底内的材料相同的材料。
16.如权利要求14所述的可伸缩电子器件，其中，第二表面包括波浪形表面。
17.一种用于制造可伸缩电子器件的方法，所述方法包括：
在第一承载基底上形成输出器件结构；
使输出器件结构与第一承载基底分离，以将输出器件结构转移到基底的第一表面上；
在第二承载基底上形成输入器件结构；
使输入器件结构与第二承载基底分离，以将输入器件结构转移到基底的面向第一表面的第二表面上，
其中，输出器件结构包括：多个输出器件，产生输出刺激，并且
输入器件结构包括：多个输入器件，接收输入刺激。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：在将输出器件结构和输入器件结构向基底转移的同时，对基底提供拉伸力，
其中，基底包括预伸缩的基底。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：在将输出器件结构和输入器件结构转移到基底上之后，从基底消除拉伸力以便在基底上形成波浪形结构。
20.如权利要求19所述的方法，其中，基底包括弹性体。
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