KR20210003107A - 신축성 스위치, 센서 및 회로 - Google Patents

신축성 스위치, 센서 및 회로 Download PDF

Info

Publication number
KR20210003107A
KR20210003107A KR1020207030071A KR20207030071A KR20210003107A KR 20210003107 A KR20210003107 A KR 20210003107A KR 1020207030071 A KR1020207030071 A KR 1020207030071A KR 20207030071 A KR20207030071 A KR 20207030071A KR 20210003107 A KR20210003107 A KR 20210003107A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch
elements
electrodes
state
force
Prior art date
Application number
KR1020207030071A
Other languages
English (en)
Inventor
이안 알렉산더 안데르손
마커스 헨크
Original Assignee
오클랜드 유니서비시즈 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 오클랜드 유니서비시즈 리미티드 filed Critical 오클랜드 유니서비시즈 리미티드
Publication of KR20210003107A publication Critical patent/KR20210003107A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/50—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member
    • H01H13/52—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a single operating member the contact returning to its original state immediately upon removal of operating force, e.g. bell-push switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/245—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by the deformation of a body of elastic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/12—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage
    • H01H1/14—Contacts characterised by the manner in which co-operating contacts engage by abutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/79—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the form of the contacts, e.g. interspersed fingers or helical networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/80—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the manner of cooperation of the contacts, e.g. with both contacts movable or with bounceless contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/34—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by diaphragm
    • H01H35/346—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow actuated by diaphragm in which the movable contact is formed or directly supported by the diaphragm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00—Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/24—Switches operated by change of fluid pressure, by fluid pressure waves, or by change of fluid flow
    • H01H35/26—Details
    • H01H35/2657—Details with different switches operated at substantially different pressures
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/9625—Touch switches using a force resistance transducer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

유연 스위치는 변형 가능한 바디 및 적어도 하나가 상기 변형 가능한 바디 상에 제공되는 복수의 전극을 가진다. 상기 스위치는 상기 전극들이 이격되는 제1 상태 및 상기 전극들이 전기적으로 접촉하는 제2 상태를 갖고, 상기 스위치는 상기 변형 가능한 바디에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 상기 상태들 간 이동을 가능하게 하도록 구성된다.

Description

유연 스위치, 센서 및 회로
본 발명은 유연 스위치 또는 센서 또는 회로 장치에 관한 것이다. 장치는 스위치들 및 센서들과 같은 디바이스들을 포함하는 회로 요소들 및 이러한 요소들을 포함하는 회로들을을 형성하도록 구성된 유연성 재료 또는 재료들을 포함한다. 특정 실시 예들에서, 장치는 유연 멤브레인 상에, 또는 이와 연결되어 장착된 소프트 도전 재료를 포함한다.
스위치들은 많은 최신 디바이스에 존재하여, 변화를 지시하거나 가져오도록, 또는 변화의 범위 또는 정도를 지시하도록 작동한다. 예를 들어, 리밋 스위치들 및 근접 스위치들은 통상적으로 기계의 모션 또는 객체의 존재 또는 부재에 의해 작동된다. 리밋 스위치들은 견고하고 설치가 쉬우며 신뢰할 수 있어야 한다. 다양한 유형의 리밋 스위치가 이용 가능하며, 가장 일반적인 것은 기계 또는 자기 적으로 작동된다. 이러한 스위치들은 복사기, 프린터 및 냉장고와 같은 일상 가전 제품들 또는 보다 복잡한 기계 상에 배치될 수 있다. 그러나, 리밋 스위치들은 복잡하고 비용이 많이 들 수 있으며 상시 사용하면 움직이는 부분들 또는 배향 변화로 인해 고장이 날 수 있다.
US3681723은 멤브레인 스위치를 설명한다. 멤브레인 스위치는 미리 정해진 간격이 있도록 지지되는 두 개의 대향되는 재료 시트를 사용한다. 사용자는 이러한 시트들(이 중 적어도 하나가 유연하다) 간에 힘을 가하여 시트들 중 하나 상의 기계적 접촉을 허용하여 두 번째 시트 상의 도전 요소들을 브리징할 수 있다. 멤브레인 스위치는 일반적으로 키보드 또는 기타 인터페이스들에 사용된다. 경우에 따라, 시트들 중 적어도 하나는 유연하게 만들어 질 수 있지만, 스위칭이 정확하게 발생하도록 보장하기 위해 대향되는 시트들의 신중한 배열이 필요하다.
US20130100575는 스위칭 기능을 제공하도록 변형된 유전 탄성체를 제시한다. 유전 탄성체 디바이스(DED, dielectric elastomer device)는 유연 전극들 간에 개재 또는 장착되는 유연 유전 탄성체를 포함한다. DED는 유연 도전 트랙에 결합되거나 결합 가능할 수 있다. DED의 움직임은 유연 트랙의 움직임을 유발하고 유연 트랙이 적절하게 설계된 경우에는 이로 인해 퍼콜레이션 한계(입자 배열을 포함하는 재료가 도전되거나 도전되지 않는 지점 간의 한계)를 전환할 수 있다. 이는 저항에 큰 변화를 일으킬 수 있다. 그러나, 이 시스템은 도전 트랙을 신중하게 구성해야 한다.
그에 따라 US20130100575의 전기 회로 디바이스가 유전 탄성체 스위치(DES, dielectric elastomer switch)로서 사용되어, 아날로그 및/또는 디지털 또는 부울 회로를 유전 탄성체 디바이스에 통합할 수 있다. 이렇게 하면 외부 회로 없이 액추에이터 또는 발전기를 제어할 수 있는 "소프트" 전자 장치들이 제공되어, 분리막 회로를 제거하고 간단한 제조가 가능하다(DED 및 도전 요소 또는 센서는 동일한 공정에서 동일한 재료로 만들어짐). DES는 고전압 신호들을 전환하는 데 유용하며 DED 자체를 제조하는 데 동일한 기술을 사용하여 유전 탄성체 표면 상에 인쇄될 수 있다.
US20150287552는 US20130100575로부터의 발전되어 일 실시 예로 유사한 유전 탄성체 및 도전 트랙 설계가 사용되는 것을 제시한다. 그러나, 이제 도전 트랙은 변형 시 도전 트랙의 효율적인 기하학적 구조가 갑자기 변하도록 설계된다. 이는 예를 들어, 도전 트랙의 유효 단면적이 스위치의 움직임에 따라 변한다는 것을 의미하다. 이는 저항의 변화를 증가시키고 스위칭 감도를 증가시킴으로써 스위칭을 향상시킨다. 그러나, 각각의 경우 스위치가 '오프' 상태에 있을 때 약간의 기생 도전율이 남는다.
종래 기술의 소프트 스위치들은 일반적으로 예측할 수 없거나 일관되지 않은 거동, 저항/변형 관계의 선형성, 설계 또는 제조의 복잡성, 수작업 제조의 필요성 및/또는 제조 자동화의 어려움을 포함할 수 있는 하나 이상의 난점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 완전히 유연 스위치 또는 회로의 제조를 가능하게 하고/하거나 보다 민감한 스위칭을 가능하게 할 스위치 장치와 같은 회로 요소 및/또는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 적어도 기존 시스템들의 난점들을 극복하는 방향으로 가거나, 적어도 기존 시스템들에 대한 유용한 대안을 제공할 스위치 장치 및/또는 스위칭 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적들은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
그에 따라 일 양태에서 본 발명은 광범위하게 유연 스위치에 있다고 할 수 있으며, 상기 유연 스위치는:
변형 가능한 바디; 및
복수의 전극으로서, 상기 전극들 중 적어도 하나는 상기 변형 가능한 바디 상에 제공되고; 상기 스위치가 상기 전극들이 이격되는 제1 상태 및 상기 전극들이 전기적으로 접촉하는 제2 상태를 갖는, 상기 복수의 전극을 포함하며;
상기 스위치는 상기 변형 가능한 바디에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 상기 상태들 간 이동을 가능하게 하도록 구성된다.
변형 가능한 바디는 가역적으로 변형 가능할 수 있어, 스위치가 상태들 간을 순환할 수 있게 하며, 그에 따라 스위치가 반복적으로 사용될 수 있다. 전극들은 전기 도전 접촉 영역들을 제공하며, 그에 따라 그것들은 스위치 접촉부들로서 기능한다. 그에 따라, 제2 상태에서, 전기 도전 경로가 형성된다, 즉 스위치가 폐쇄 상태에 있다. 제1 상태에서는 스위치가 개방된다.
스위치는 전극들이 개방 또는 폐쇄 상태로 선택적으로 배치될 수 있도록 변형 가능한 바디의 압력/힘에 대한 상이한 반응들을 이용한다. 이는 스위치가 변형 가능한 바디에 힘이 가해질 때 전극들이 함께 이동하여 도전 경로를 생성하도록 설계될 수 있음을 의미한다. 이는 '온' 상태(예를 들어, 접촉)와 '오프' 상태(예를 들어, 분리) 간 변화를 명확하게 검출 가능하거나 날카로운 변화를 제공한다.
적어도 일부 실시 예 또는 예에서, 스위치는 유연하다. 스위치는 완전히 유연할 수 있다. 스위치를 구성하는 강성 요소는 없을 수 있다.
일부 실시 예 또는 예에서, 변형 가능한 바디는 탄성적으로 변형 가능하다. 바디는 탄력적이거나, 또는 가역적으로 변형 가능할 수 있다. 일례에서, 바디는 유전 탄성체를 포함한다.
일 실시 예 또는 예에서, 가역적으로 변형 가능한 바디는 프리스트레인(pre-strained)(프리스트레스(pre-stressed))된다.
일 실시 예 또는 예에서, 하나 이상의 전극을 캐리하거나 지지하기 위해 하나 이상의 전극 지지 요소가 제공된다. 지지 요소들은 변형 가능한 바디의 일부를 포함하거나, 또는 변형 가능한 바디에 부속될 수 있다. 지지 요소들은 변형 가능한 바디, 또는 변형 가능한 바디의 나머지로부터 연장된다.
일 실시 예 또는 예에서, 상기 전극 지지 요소들은 가역적으로 변형 가능한 상기 바디에 결합되는 제1 단부 및 가역적으로 변형 가능한 상기 바디로부터 떨어진 원위 단부를 포함한다. 일 실시 예에서, 상기 전극들의 상기 원위 단부들은 상기 제2 상태에서 접촉된다.
일 실시 예 또는 예에서, 상기 요소들의 프로파일은:
T-자형;
역삼각형; 및/또는
테이퍼형 중 임의의 하나 이상이다.
일 실시 예 또는 예에서, 복수의 요소는 순응 도전 요소들(compliant conductive elements)의 어레이를 포함한다.
일 실시 예 또는 예에서, 상기 요소들은 세장형이고 병렬로 배열된다. 상기 요소들은 요소들의 제1 어레이 및 요소들의 제2 어레이로서 배열될 수 있으며, 상기 각 어레이의 상기 요소들이 맞물린다.
일 실시 예 또는 예에서, 상기 스위치는 알려져 있는 또는 실질적으로 알려져 있는 힘 이상에서 상기 제1 상태와 상기 제2 간을 이동하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 복수의 상기 요소는 복수의 추가 상태를 가지며, 상기 제1, 제2 및 추가 상태들은 불연속적인 스위칭 레벨을 제공한다.
일 실시 예 또는 예에서, 복수의 요소는 복수의 추가 상태를 가지며, 추가 상태들 각각은 추가의 복수의 요소 간 접촉을 포함하고;
가역적으로 변형 가능한 바디에 가해지는 힘을 증가시키면 추가 상태들 간 이동이 야기된다.
일 실시 예 또는 예에서, 스위치는 각 상태에 대해 알려져 있는 또는 실질적으로 알려져 있는 힘 이상에서 추가 복수의 상태 간을 이동하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 가역적으로 변형 가능한 바디는 힘에 반응하여 형태를 변경하여 상태들 간의 이동을 가능하게 하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 구성은 가역적으로 변형 가능한 바디의 기하학적 구조 또는 재료 파라미터들을 포함한다.
일 실시 예 또는 예에서, 요소들은 바디 내, 또는 바디의 공동 내에 포함된다.
일 실시 예 또는 예에서, 바디는 링 또는 토로이드 형태이다. 일 실시 예에서, 링 또는 토로이달은 평평해져 직사각형을 형성한다.
일 실시 예 또는 예에서, 요소들은 바디의 내부 표면들에 부착 또는 결합되며, 여기서 힘은 내부 표면들을 접촉시키고/거나 근접하게 한다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 광범위하게 스위치에 있다고 할 수 있으며; 상기 스위치는:
변형 가능한 바디; 및
복수의 요소로서, 각 요소는 도전 부분을 포함하고, 상기 복수의 요소는 상기 변형 가능한 바디로부터 연장되며, 상기 요소들 중 적어도 하나는 상기 변형 가능한 바디의 표면보다 더 큰 단면을 갖는, 상기 복수의 요소를 포함하며;
상기 복수의 요소는 상기 변형 가능한 바디에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 전기 접촉되도록 구성된다.
또한 상기한 실시 예들 또는 예들 중 임의의 하나 이상이 적절한 경우 상기한 양태들에 적용될 수 있다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은 광범위하게 스위치에 있다고 할 수 있으며; 상기 스위치는:
복수의 변형 가능한 요소로서, 각 요소는 도전 부분을 포함하고, 요소들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 요소에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 단면이 변하도록 구성되는, 상기 복수의 변형 가능한 요소를 포함하며;
순응 바디에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 상기 복수의 요소는 상기 복수의 요소가 전기 접촉되는 제1 상태와 상기 복수의 요소가 이격되는 제2 상태 간을 이동하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 요소들은 압축될 때 확장함으로써 단면이 증가하도록 구성된다. 일 실시 예에서, 요소들은 인장될 때 수축함으로써 단면이 감소하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 모든 복수의 요소는 힘이 가해질 때 단면이 변하도록 구성된다.
일 실시 예 또는 예에서, 커버 수단이 복수의 요소를 커버하거나 캡슐화한다.
일 실시 예 또는 예에서, 복수의 요소는 실질적으로 강성 요소들 간에 위치된다.
또한 상기한 실시 예들 또는 예들 중 임의의 하나 이상이 적절한 경우 상기한 양태들에 적용될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 전술한 서술문들 중 어느 하나에 따른 스위치를 포함하는 유연 전기 회로를 제공한다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 광범위하게 유연 기판 상에 유연 구성요소들을 인쇄하는 단계를 포함하는 유연 스위치의 제조 방법에 있다고 할 수 있다.
또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 광범위하게 유연 기판 상에 부착되는 유연 요소들을 포함하는 유연 스위치의 제조 방법에 있다고 할 수 있으며, 상기 방법은:
몰드에서 요소들을 형성하는 단계; 및
형성된 요소들에 기판을 부착하는 단계를 포함한다.
또한 상기한 실시 예들 또는 예들 중 임의의 하나 이상이 적절한 경우 상기한 양태들에 적용될 수 있다.
또한 개시된 주제는 광범위하게 본 명세서에서 언급되거나 나타난 부분들, 요소들 및 특징들로, 개별적으로 또는 집합적으로, 그러한 부분들, 요소들 또는 특징들의 둘 이상의 임의의 또는 모든 조합으로 이루어진다고 할 수 있는 스위치 장치를 제공한다. 본 명세서에서 본 발명과 관련된 기술분야에 알려져 있는 균등물들을 갖는 구체적인 완전체들이 언급되는 경우, 그러한 알려져 있는 균등물들은 본 명세서에 포함되는 것으로 간주된다.
모든 신규한 양태들에서 고려되어야 하는 본 발명의 추가 양태들은 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 완전히 유연 스위치 또는 회로의 제조를 가능하게 하고/하거나 보다 민감한 스위칭을 가능하게 할 스위치 장치와 같은 회로 요소 및/또는 방법을 제공한다.
본 발명은 적어도 기존 시스템들의 난점들을 극복하는 방향으로 가거나, 적어도 기존 시스템들에 대한 유용한 대안을 제공할 스위치 장치 및/또는 스위칭 방법을 제공한다.
도 1은 스위치로서 기능할 수 없는 종래 기술 디바이스를 도시한다.
도 2는 (a) 오프 및 (b) 온 상태들의 스위치를 도시한다.
도 3은 (a) 오프 및 (b) 온 상태들의 맞물림 스위치(digitated switch)를 도시한다.
도 4는 (a) 오프 내지 (e) 모두 온의 복수의 상태를 갖는 멀티 레벨 스위치를 도시한다.
도 5는 스위치 제조 방법의 단계들을 도시한다.
도 6은 상이한 스위치에 대한 다른 제조 방법의 단계들을 도시한다.
도 7은 추가의 대안적인 제조 방법의 단계들을 도시한다.
도 8은 (a) 오프 및 (b) 온 상태들의 대안적인 스위치를 도시한다.
도 9는 (a) 오프 및 (b) 온 상태들의 대안적인 스위치를 도시한다.
도 10a 내지 도 10b-4는 대안적인 스위치 구성들을 도시한다.
도 11은 오프 위치의 대안적인 스위치를 도시한다.
도 12는 오프 위치에 있으나, 사용 시 복수의 가능한 상태를 갖는 대안적인 멀티 레벨 스위치를 도시한다.
도 13은 여기에 언급된 예들 중 어느 하나에 따른 스위치를 포함하는 회로의 개략도를 도시한다.
도 14는 유연 스위치(flexible switch)의 다른 예를 도시한다.
도 15는 도 14와 유사한 구조를 포함하여, 센서로서 사용될 수 있는 스위치 어레이를 도시한다.
도 16은 도 15와 유사한 스위치 어레이의 다른 예를 도시한다.
도 17은 도 16에 따른 센서를 포함하는 그리핑 장치(gripping apparatus)를 도시한다.
도 18a 내지 도 18d는 도 17의 그리핑 장치의 용례를 도시한다.
설명 전반에 걸쳐 동일한 참조 부호들은 상이한 실시 예들에서 동일한 특징부들을 지칭하기 위해 사용될 것이다.
도 1은 특허 공보 US2013100575와 유사한 종래 기술 시스템을 도시한다. 이러한 시스템에서, 기판(10)은 표면에 부착된 일련의 도전 요소(11)를 지지한다. 기판 또는 멤브레인(10)은 유연하거나 또는 순응적이다. 즉, 힘이 가해지면 파손되거나 파열되지 않고 형태를 변경하도록 구성될 수 있다. 힘은 기계적일 수 있거나 또는 전기적, 전자기적 또는 기타 힘에 의해 유도될 수 있다. 도 1의 시스템에서, 축 x1에 따른 멤브레인(10)의 이동은 도전 요소들(11)을 서로 더 가깝게 이동시킬 것이다. 도전 요소들(11)은 그것들의 전체 길이를 따라 유연 기판에 연결되기 때문에, 기판의 변형은 항상 동일한 양으로 도전 요소들을 변형시킬 것이다. 그러한 거동으로 인해, 그러한 설계는 도전 요소들을 접촉시키는 것이 가능하지 않기 때문에, 스위치 역할을 할 수 없다.
도 2는 유연 스위치가 제공되는 본 시스템의 일 실시 예를 도시한다. 스위치는 축 X1에 의해 도시된 바와 같이 바디 또는 기판의 축을 따라 연장되는 일련의 요소를 형성하는 복수의 인접하거나 나란한 지지 요소(21)가 제공되고, 스위치 접촉부들로서 기능하는 전극들을 지지, 캐리 또는 포함하는 기판 또는 멤브레인(20)을 포함하는 변형 가능한 바디를 포함한다. 요소들(21)은 바디(20)의 일부를 포함할 수 있거나, 또는 바디에 부착 또는 결합될 수 있다. 요소들(21)은 바디 또는 멤브레인(20)으로부터 연장될 수 있고/있거나 프로파일 또는 단면에서 기판(20)의 표면으로부터 원위에(또는 도 2에 도시된 바와 같이 위에) 보다 넓은 부분이 있도록 3차원 형상을 가질 수 있다. 도 2의 실시 예에서, 단면은 'T'자형이다. 'T'는 기판(20)으로부터 연장되는 제1 근위 부분 또는 돌출부(23) 및 원위 단부에서 제1 부분으로부터 수평으로 또는 멀리 연장되는 제2 원위 부분 또는 크로스바(22)를 포함한다. 그러나 통상의 기술자는 복수의 가능한 형상이 전극을 캐리하거나 포함하는 부분의 원위 단부가 바디로부터 이격되어 그것들이 인접하거나 이웃하는 부분에 의해 접촉될 수 있도록 연장되는 부분을 가질 수 있는 기능을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 일례에서, 그러한 부분의 형상은 기판(10)의 표면 위의 단면을 포함하며, 여기서 크로스바(22)가 돌출부(23)의 일부 위로 올라가거나 역삼각형 등인 것을 포함한다. 일부 실시 예에서, 요소들의 일부만, 예를 들어 크로스바(22)만이 도전성이다.
기판 또는 멤브레인(20)은 변형 가능하다, 즉 그것은 순응적이거나 유연하다. 바람직하게는, 기판 또는 멤브레인은 가역적으로 변형 가능하여 복수의 신장 또는 압축 작용이 수행될 수 있게 한다. 기판은 유전체 층일 수 있고 전기를 도전하기 위해 그 바디 또는 표면에 다수의 도전 경로 또는 도전 충전제를 가질 수 있으며, 이는 요소들(21)에 대한 신호(들)를 포함할 수 있다. 기판은 또한 캐리어라고도 할 수 있다. 특정 실시 예에서, 스위치는 도전 충전제를 함유하는 단일, 바람직하게는 낮은 저항의 실리콘(또는 기타 유연한) 복합재로 형성된다. 일부 실시 예에서, 스위치는 여기에 전체가 참고로 포함되는 특허 공보 US20130100575 및 US20150287552의 디바이스들의 구성요소들을 포함하거나 그것들과 조합될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 유사한 유전 탄성체가 기판으로서 사용될 수 있다. 또한 스위치는 여기에 포함된 스위치들에 대한 연결을 제공하거나 그것들을 변형시키기 위한, 본 문서에 설명된 스위칭 디바이스들의 구성요소들 또는 도전 경로들을 포함할 수 있다. 여기에 개시된 스위치들의 본질적으로 유연하거나 순응하는 특성은 상기한 공보들에 언급된 구성요소들과 함께, 완전히 유연한 전기 회로들이 구성될 수 있음을 의미한다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 본 발명은 예를 들어 제조 공정들에서 측정 또는 위치 목적들을 위해 이동을 검출하는 센서들, 로봇들, 압력 센서들을 포함하여 매우 다양한 응용 분야에 사용하기 위한, 또는 심지어는 신발, 장갑 및 의복과 같은 웨어러블 아이템들에 사용하기 위한 유연 회로들이 제공될 수 있게 한다.
요소들(21) 또는 그러한 요소들의 부분들은 도전 재료로 도핑되거나 채워지며, 그에 따라 요소들이 전극을 포함하거나, 또는 지지한다. 일례에서, 각 요소의 원위 부분의 외측 에지면들(19)은 스위치 접촉부들을 포함하는 전기 도전 전극들로 입증되었다. 이러한 예에서, 요소들(21) 및 기판(20)의 중앙 영역들은 그 내부에 외부 에지면들(19) 상의 전극들에 연결되는 도전 경로들을 가진다. 다른 예에서, 전체 원위 단부(19)는 전기 도전성이므로 스위치 접촉부들을 제공하는 표면들을 가진다. 또 다른 예에서는, 전체 요소들, 즉 부분들(22 및 23)이 전기 도전성이다.
도 2는 순응 멤브레인(20)을 3차원 요소들(21)과 조합하는 이점을 도시한다. 도 2a에서, 멤브레인은 제1 상태(신장되거나 이완된 상태일 수 있음)에 있다. 요소들(21)은 접촉하지 않으므로 그것들 간 저항이 매우 높다. 기판(20)이 압축되면, 요소들은 서로를 향해 제2 상태(이완 또는 압축 상태들)로 이동한다. 그러나 크로스 바들(22)은 돌출부들(23)보다 더 넓다. 크로스 바들의 너비가 기판과 무관하기 때문에, 크로스 바들(22)(또는 더 넓은 부분들)은 이웃하는 요소(22)에 브리징 또는 연장될 수 있다. 이는 인접한 또는 이웃하는 요소들(21) 상에 제공되는 전극들 간을 전기적으로 접촉시킨다. 전극들이 서로 물리적으로 접촉하면, 스위치의 도전 경로들 간에는 상당히 더 낮은 저항이 있다. 따라서 두 상태는 높은 저항 상태(무한 저항에 근접하는)와 낮은 저항 상태(조정 가능하지만, kOhms 이하일 수 있는)를 포함하고 그에 따라 스위칭 기능을 제공한다. 이는 요소들이 결코 접촉(저항의 임의의 감소를 제한)할 수 없는 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술과 대조적이다.
스위치를 다른 방식으로 설명하기 위해, 요소들(21) 상의 전기 도전 전극들이 더 넓은 요소 부분(22) 상에 제공된다. 결과적인 T-형 구조들은 너비 G의 갭(31)이 존재하는 초기 조건 또는 상태에서 너비 C의 공동들을 형성한다. 이러한 '개방' 상태에서는, 상당한 전류가 x1 방향으로 도전될 수 없으며, 이는 오프 상태를 나타낸다. 개방 상태에서, GDES 저항은 직접 도전 경로들이 없을 때, 무한대가 되는 경향이 있다. 스위치가 압축되거나, 또는 수축될 수 있게 될 때, 요소(20)들이 접촉하면 GDES의 저항이 떨어진다.
스위칭 지점들 및 스위치(1)의 일반적인 거동(평상시 개방[NO, normally-open] 또는 평상시 폐쇄 [NC, normally-closed])은 요소들(21)(예를 들어, 도전 부분들 및 전극들)의 기하학적 구조 및 요소들의 유연 캐리어 멤브레인(20), 기판 또는 다른 구조(집합적으로 "캐리어") 및 일부 실시 예에서 캐리어의 프리스트레인과의 연결에 의해 조정된다. 스위치(1)는 종래 기술의 스위치들보다 더 낮은 전압에서 동작할 수 있기 때문에 추가 이점들을 가질 수 있다. 이는 도전 구조들 간의 물리적 캡들을 개폐함으로써 스위칭이 증대되기 때문이다. 요소들(20)은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에 명백할 바와 같이, 전극들 및/또는 도전 경로들을 형성하는 데 사용되는 복합재 혼합물에 금속 또는 기타 충전제(예를 들어, 은)를 도입함으로써, 폐쇄 상태에서 수 kOhm의 저항을 가능하게 하며, 수 Ohm으로 감소되는(그리고 필요한 경우 더 낮게) 도전체 혼합물들로 형성될 수 있다.
스위치(1)의 실시 예들에서, 요구되는 상태 변화의 정확성은 스위치들의 세심한 기하학적 설계에 의해 제공된다. 스위치(3)의 물리적 또는 기하학적 속성들 중 임의의 하나 이상은 특정 수준 또는 유형의 변형 또는 필요한 스위칭 스트레인(또는 도 4의 시스템의 힘의 레벨들)을 목표로 하도록 조정될 수 있다. 예를 들어 다음 중 임의의 하나 이상이 달라질 수 있다:
기판(20)의 유연성은 가변적일 수 있다;
기판에 인가된 프리스트레인;
요소들(21)(40) 간의 거리;
요소들(21)(40)의 높이 및/또는 길이;
요소들(21)(40)의 저항 또는 기판(20) 상의 도전 경로들;
요소 크로스바들의 길이; 및/또는
기판 상의 요소들(21)(40)의 배열.
이러한 요인들은 시행 착오에 의해 최적화될 수 있거나, 또는 알려져 있는 재료가 선택되면 예상 결과들이 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려져 있는 식들에 의해 계산될 수 있다.
바람직하게는 기판(20)은 요소들이 부착되거나 결합될 때 프리스트레인된다. 이는 기판의 프리스트레인 또는 스트레스가 이완되거나 이동되지 않는 상태와 신장되거나 압축된 상태 간에서 기판의 이동을 가능하게 하고/거나 개선기 때문이다. 예를 들어, 도 2의 기판(20)은 요소들(21)이 그것에 적용될 때 스트레인될 수 있다. 이는 힘이 기판(20)으로부터 제거될 때 요소들이 서로 더 가깝게 이동할 것이라는 것을 의미한다. 대안적으로, 기판의 이완되거나 공칭 상태는 요소들이 분리되어 있을 수 있고 기판에 인가되는 압축력은 요소들(21)을 더 가깝게 이동시킬 수 있다. 스위치의 일부 실시 예에서, 멤브레인은 폐쇄 길이 c(24)의 공동들을 갖는 길이 lmem으로 이완될 때 갭 또는 갭들 G(31)을 완전히 폐쇄하는 데 충분한 프리스트레인을 필요로 한다. 많은 경우에 프리스트레인이 바람직하다. 예를 들어, 스위치가 스트레인될 때 그것을 개방시키려면, 스위치 접촉을 적용하기 전 또는 요소들(21)과 같이 스위치 접촉을 지원하는 구조들을 적용하기 전 소량의 프리스트레인이 유용하다. 이는 생산 후 안정적인 폐쇄 상태를 보장할 것이다. 기판에 프리스트레인 없이 스위치 접촉부들의 적절한 전기 접촉을 보장하는 것은 어려울 수 있다.
도 3은 단일 스위치를 생성하기 위해 복수의 요소(21)가 사용되는 스위치(2)의 다른 실시 예를 도시한다. 이러한 실시 예는 예를 들어, 스위치가 폐쇄 상태에 있을 때 스위치의 일관성을 향상시키고/거나 스위치의 저항을 감소시키기 위해 복수의 요소(21) 간 접촉을 사용한다.
도 3a는 멤브레인(20)이 아암들(25 및 28)로부터 연장되는 평행 핑거들(26)의 어레이로 배열된 요소들을 갖는 '오프' 상태를 도시한다. 각 어레이의 핑거들은 서로 맞물린다. 바람직하게는 핑거들(26 및 28)은 도 1의 'T'자형 프로파일을 갖는다(단, 도 3에서는 'T'의 상단만 볼 수 있다). 이러한 실시 예의 전극들은 도 2 실시 예와 관련하여 상술된 바와 같이 핑거들(26)의 원위 단부들 간의 적어도 에지면들 상에 제공된다. 이러한 상태에서, 스위치 접촉부들은 이격되어 있고 서로 전기적으로도 물리적으로도 접촉하지 않는다. 그에 따라, 아암들(25와 28) 간의 저항은 무한한 경향이 있다. 이러한 예에서 갭 크기 G(핑거들(26) 간)와 핑거 너비 E 간의 비율은 1이다. 그러나, 다른 기하학적 구조들을 사용하면 성능이 변경될 것이다. 기판(20)이 적절한 양만큼 압축될 때(즉, 프리스트레인이 해제되거나 압축이 가해질 때), 각각의 아암들(25)(28)에 연결된 핑거들(26) 상의 스위치 접부들 간 접촉이 이루어질 수 있다. 이 경우, 50 % 압축은 전극들 간을 접촉시킬 것이다(E, G 비율로 인해) 50 %. 도 3b는 전극들 간에, 그리고 그에 따라 그에 따라 아암들(25 및 28) 상에 제공된 도체들 간에 강한 전기 연결이 형성되는 '온' 상태를 도시한다.
도 3의 스위치는 50 % 압축 스트레인에 대한 현장 진단 센서(point-of-care sensor)로서 사용될 수 있다. 전극들이 서로 접촉하기 위해 이동하는 갭과 전극의 폭 또는 너비(예를 들어, "t"의 상단)를 조정하여, 개방 상태와 폐쇄 상태 간에 필요한 스위칭 지점이 예를 들어 스트레인 임계를 감지하여, 특정 요구 사항들에 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 스위치는 구조물 또는 벽에 적용되어 이동 레벨들을 측정할 수 있다. 평상시 사용에서, 스위치는 개방 상태에 있을 수 있고 제어 디바이스(이를테면 마이크로 프로세서 또는 컴퓨터)에 의해 신호를 수신하지 않을 것이다. 그러나, 큰 진동 또는 이동이 일어난다면(예를 들어 지진 시) 압축은 스위치(2)가 켜지는 임계에 도달할 수 있고 제어 디바이스 또는 제어 수단이 압축을 기록한다. 이러한 압축은 건물이 필요한 양을 초과하여 이동했으며 검사 또는 수리해야 함을 나타낼 수 있다. 스위치는 필요한 압축 또는 신장의 양을 제어하도록 변형될 수 있다. 예를 들어, 디바이스를 스위칭하기 위한 압축 스트레인은 전극 너비 E와 전극 갭 너비 G의 비율에 의해 결정된다. 전극 너비에 비해 갭이 작을수록, 상태들을 스위칭하는 데 필요한 압축 스트레인이 적다. 특정 실시 예들에서, 기판은 감지할 표면 또는 객체에 고정될 수 있게 하기 위한 접착제 또는 기타 부착 수단을 가질 수 있다.
아암들(26)(또는 요소들(21))은 유연 도전 경로들을 제공하기 위해 도핑된 실리콘과 같은 순응성 전극 재료로 형성될 수 있다. 연결 영역(27) 및/또는 맞물린 전극 배열은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 바와 같이, 신뢰성 있고 고장 허용 (중복 스위칭 경로들을 통해) 배열을 제공한다. 또한 수십 또는 수백 개의 인쇄된 핑거들처럼, 적어도 두 개의 핑거(26)가 작동을 허용할 것므로, 핑거들(26)의 수는 제한되지 않는다는 것이 분명하다. 또한 많은 스위치 접촉 또는 전극 배열, 형상 및 형태가 특정 요구 사항들에 맞게 설계될 수 있음이 분명할 것이다.
도 4는 다중 압축(또는 인장) 레벨 또는 상태가 감지 또는 스위칭될 수 있는 스위치(3)의 추가 실시 예를 도시한다. 이는 다중 현장 진단 센서라고 할 수 있다. 스위치(3)는 구성요소들 간의 기하학적 구조(그리고 그에 따라 작동 지점 또는 상태)가 변하는 복수의 스위치 구성요소를 갖는다. 이러한 실시 예에서, 각 스위치 접촉 지지 요소(40, 41, 42, 43, 44)는 일정한 너비를 갖지만, 갭 너비(G)는 왼쪽에서 오른쪽으로 감소한다. 특정 순서가 항상 스위치 동작과 관련이 있는 것은 아니다(예를 들어, 요소들 각각이 도 3과 유사한 아암에 연결되는 경우).
제1 전극(40)이 전원(예를 들어, 낮은 전압)에 연결되고 다른 전극들 각각이 LED에 연결되는(임의의 전기적으로 제어되는 표시기가 사용될 수 있다) 스위치(3)의 동작을 고려한다. 기판(20)이 이완된 상태(도 4a)로부터 압축되면 제2 상태에 도달할 것이다(도 4b). 도 4b에서, 제1 두 개의 전극(40, 41)만이 접촉하여 제1 스위치 구성요소(45)를 형성한다. 이는 요소(41)에 연결된 LED를 활성화시킬 것이다. 전극들 간의 거리 증가로 인해, 나머지 전극들은 높은 저항 경로들에 있다. 기판(20)을 더 압축하면 스위치는 제3 상태(도 4c)로 이동할 것이다. 제3 상태에서, 제1 세 개의 전극(41, 42, 43)은 연결된 스위치 구성요소(46)를 형성한다. 이는 제1 두 개의 요소(41, 42)에 연결된 LED들에 낮은 전압 경로를 제공한다. 추가 압축은 차례로 전극들(43과 45)을 연결시킨다.
그에 따라, 도 3 및 4의 실시 예들은 다중 스위칭 지점을 갖는 스위치 또는 센서를 제공한다. 또한, 스위칭 지점들은 그것들이 그것들의 기하학적 구조에 의해 압축 또는 연장의 특정 레벨들에서 스위칭하도록 제어될 수 있다는 점에서 제어 가능 또는 조정 가능하다. 스위치들에 대한 추가 조정이 가능하다. 예를 들어, 압축 위치가 식별될 수 있도록 스위칭 요소들이 표면에 걸쳐 제공될 수 있다. 이는 선형 또는 비선형일 수 있다. 도 3의 맞물린 핑거들을 사용하는 대신에, 일련의 버섯 모양 요소 또는 어레이(20)가 표면 상에 존재하며, 교호 요소들(20)이 각각 전원들 및 LED들에 연결된다.
여기에 개시된 스위치 실시 예들은 스트레인의 상대적으로 작은 변화로 도전 상태와 비도전 상태 간의 큰 변화를 제공할 수 있다. 여기에 개시된 실시 예들은 신규한 전극 또는 전극 지지체, 구조에 의해 스위칭 기능을 확장할 수 있다. 신규한 전극 구조는 온 스위치 상태와 오프 스위치 상태 간에 확장된 저항 비율을 제공하며, 오프 상태의 저항은 무한한 경향이 있다. 이러한 높은 오프 상태 저항 특성은 일부 산업 환경(예를 들어, 갈바닉 스위칭(galvanic switching))에 바람직하다.
표면으로부터 연장되는 형상을 갖는 요소들(21)은 또한 다른 이점들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 금속 도체들 없이도 높은 도전율이 제공될 수 있다. 금속 도체들의 사용은 관련 기술분야에 널리 알려져 있지만, 그러한 도체들은 반복된 굴곡 시 파단에 취약하며, 고장 없이 실질적 확장을 지원할 수 없어 예상치 못한 전기적 특성들 및 관련 성능 저하로 이어진다. 상술한 바와 같이, 요소들(21)은 유연하고, 서로 접촉할 수 있는 전극들을 제공하기 위해 표면에 전기를 결합하도록 부분적으로 또는 전체적으로 도전성일 수 있다. 일부 실시 예에서는 전극들을 제공 또는 지지하는 요소들(21)의 일부만이 도전성이다. 예를 들어, 요소들(21)의 크로스바들만이 도전성일 수 있다. 기판(20)은 전극들에 전기적으로 연결되는 도전 경로들을 포함한다. 이들은 통상적으로 기판 재료 자체에 의해 절연될 것이다.
여기에 설명된 스위치들은 전술된 유연 또는 순응 스위치들과 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 퍼콜레이션 스위치들의 조합들(US20150287552에 설명된 것과 같이 재료의 금속 입자 농도를 퍼콜레이션 위에서부터 아래로 또는 그 반대로 변경하는 스위치들)은 산업적으로 유용한 거동들은 갖는 유전 스위치들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위치가 여기에 설명된 바와 같은 스위치를 포함하고 요소들(21) 또는 기판(20) 중 하나 이상이 퍼콜레이션 아래에 있는(예를 들어, 퍼콜레이션 하중 하에서 도전 충전제 하중을 갖는 재료로 제조되는) 버퍼드 스위치(buffered switch)가 생성될 수 있다. 디바이스가 압축될 때 요소들(21)은 처음에 접촉 할 것이고 이는 디바이스의 도전을 증가시킬 것이다. 그러나 스위치의 압축으로 인해 퍼콜레이션 임계가 초과될 때까지 완전한 도전은 발생하지 않을 것이다. 이 시점에서, 요소들(21) 간의 도전 및 전극들 또는 기판(20) 상의 도전 경로들의 도전 양자가 도전되어 낮은 저항 상태로 이어진다. 유사한 스위치가 신장 배열에 대해 구성될 수 있다. 이러한 배열들은 스트레인 및 스트레스 측정 기능들을 제공할 수 있다. 일반적인 개념은 먼저 요소들(21)을 접촉시킨 다음, 퍼콜레이션 임계를 초과하여 도전 요소 또는 도전 요소들을 압축하기 위해 추가 스트레스가 가해져야 한다. 이러한 속성은 미리 설정된 명확한 임계 또는 정의된 임계들로 구분되는 별개의 거동들로 센서를 활성화할 수 있다.
구성
스위치들의 제조는 다수의 방법으로 이루어질 수 있다. 이러한 방법들은 여기에 설명된 스위치들의 생성에 제한되지 않고 예를 들어, 또한 종래 기술의 스위치들을 생성하도록 개조될 수도 있다. 그러나 스위치들이 대량 생산될 수 있거나 맞물림 배열들이 빠르게 생산될 수 있을 때 이점들이 있다. 예를 들어, T자형 또는 역삼각형 및 기타 단면의 전극들이 몰딩 공정을 사용하여 생산될 수 있다. 두 가지 가능한 제조 방법이 여기에 설명되어 있다:
1. 몰드가 이방성 에칭 공정을 사용하여 실리콘으로 형성되고 템플릿 롤러들이 롤투롤 공정으로 전극 예비 성형체들을 중간 캐리어에 구조화하는 데 사용된다.
2. 3D 인쇄가 사용될 수 있다.
도 5는 기하학적 스위치들을 갖는 멤브레인의 생산 및 생산에 몰드가 사용되는 방법 1의 실시 예를 도시한다. 기점은 얇은 Si(실리콘) 웨이퍼 또는 매립된 SiO2 층을 갖는 웨이퍼와 같은 기판(50)이다. 웨이퍼의 두께 또는 매립된 SiO2 층의 깊이 중 어느 하나가 도전 전극들의 높이를 정의하는 데 사용된다. 기판(50)은 포토레지스트(51)로 커버되며 이는 그 다음 전극들에 대해 목적하는 형상을 생성하도록 구조화된다. 도 5의 예에서 포토레지스트(52)는 전극들(55) 간의 갭을 나타내도록 배치된다. 이방성 에칭을 통해, 얇은 웨이퍼를 통해 또는 매립된 SiO2 층에 도달할 때까지 전극들에 대해 공동들이 에칭된다. 포토레지스트를 제거한 후, 결과적인 구조(53)(즉, 역삼각형들)가 반전되고 제2 웨이퍼 또는 기판(54)에 접합 또는 부착된다. 이러한 기판은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려질 바와 같이 유리 기판 또는 유사한 중간 캐리어일 수 있다. 이로 인해 일련의 삼각형 공동이 상단 또는 제1 종단에서 개방되어 형성된다. 이것으로 몰드 구조가 완성된다.
몰드로 스위치들을 생성하기 위해, 공동들이 요소들(20)에 대해 재료들(55)로 채워진다. 이는 실리콘-도체 혼합물(C-실리콘)일 수 있으며 이는 그 다음 필요로 하는 바에 따라, 경화될 수 있거나 다음 단계가 완료될 때까지 경화되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 마지막으로 바람직하게는 프리스트레인된 멤브레인(56)이 플라즈마 접합되거나, 그렇지 않으면 공동들에 전극들(55)이 부착된다. 방법의 실시 예들에서, 공동들에서의 실리콘 혼합물의 경화 공정 동안 프리스트레인되거나 스트레인되지 않은 캐리어 또는 기판이 접합될 수 있다. 기판 또는 캐리어(56)의 순응 또는 유연 특성은 몰드로부터 전극-멤브레인 조립체의 분리를 개선하거나 촉진할 수 있다. 이는 박리 공정에 의해 이루어질 수 있으며, 다른 분리 방법들도 적합하다. 전극 또는 요소(55) 공동들을 완전히 채우기 위한 모세관 효과들을 활용하기 위해 바람직한 저점도 실리콘들이 사용된다.
도 6은 대안적인 형상의 전극에 사용되는 유사한 방법을 도시한다. 이러한 방법은 실리콘 웨이퍼에 캐비티들을 형성함으로써 다양한 전극 단면으로 일반화할 수 있다. 예를 들어, T자형은 양면 반응성 이온 에칭을 통해 생성될 수 있다. 이러한 에칭 방법은 거의 직선의 에칭을 가능하게 한다. 이 방법은 플레인 실리콘 웨이퍼일 수 있는 기판(60)을 사용한다. 기판(60)은 포토레지스트(61)로 코팅된다. 포토레지스트(61)는 기판(60)의 표면 상에 가이드 구조들(62)을 형성하도록 구조화된다(예를 들어, 광에의 노출을 통해). 상단면 또는 크로스 바를 생성하기 위해 에칭 단계가 수행된다. 바람직하게는 이러한 에칭은 평평한 직사각형 유형 구조들(63)을 형성하기 위한 고도의 이방성 제1 반응성 이온 에칭이다. 포토레지스트(64) 및 에칭 단계들의 반복은 더 좁은 지지 구조들을 형성한다. 이러한 제2 에칭 단계는 기판(60)의 타측으로부터 수행하는 것이 가장 쉬울 수 있다. 그 다음 에칭된 웨이퍼(60)는 몰드를 형성하기 위해 기판(65)(예를 들어, 실리콘 웨이퍼 또는 유리)에 접합된다. 위에서 설명된 바와 같이, 이는 요소들에 대한 재료(66)가 공동들 내로 채워질 수 있게 한다. 재료(66)는 액체 C-실리콘일 수 있다. 그 다음 멤브레인(67)이 공동들 내로 채워진 부분에 접합된다. 최종 단계에서 멤브레인(67) 및 접합된 구조들(66)은 기판(65)으로부터 분리된다(이동 또는 화학적 제거에 의해).
도 7은 기판 층 상에 요소들(20)을 생성하는 3D 인쇄를 도시한다. 먼저 기판 층(70)이 준비된 다음 도전 부분들을 포함하는 개별 요소들이 단계적으로 인쇄되거나 증착된다. 일례에서, 전극은 다중 패스 인쇄 전략의 각 단계에서 더 넓은 차원으로 층을 이룬다. 대안적으로는 단일 또는 그룹들의 전극들이 차례로 인쇄될 수 있다. 도전 실리콘은 각 인쇄 단계 이후 완전히 또는 부분적으로 경화되고 다음 층이 도포된다. 이는 개별 전극들의 수렴 이동과 함께 멤브레인의 수축 변형에 적합한, 공동들이 있는 "역 계단" 구조를 생성한다. 이러한 기술이 역 계단식 삼각형 유형의 형태들로 제한되지 않는다는 것은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 이 방법은 (해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려질 바와 같이, 일부 상황에서 바람직한 중공 구조들을 포함하여) 매우 다양한 전극을 생성할 수 있다.
도 8 실시 예
도 8은 추가 스위치 또는 센서(84)를 도시한다. 이러한 예에서, 유연 스위치는 기판(80) 상에 장착될 수 있는 유연 부분들 또는 요소들(81, 82 및 83)을 포함한다. 이러한 예에서 기판은 강성일 수 있다. 요소들(81, 82, 83) 중 적어도 하나는 힘이 가해지거나 제거되는 것에 반응하여 그것들의 직경 또는 단면 너비가 변할 수 있도록 형성 또는 구성된다. 특정 실시 예에서, 시스템은 적어도 하나의 순응 또는 가역적으로 변형 가능한 요소(83)를 포함한다. 순응 요소(83)는 위로부터의 압축력(F)이 기판의 평면에 대해 수평으로 확장하도록 구성된다. 통상의 기술자는 작동을 가능하게 하기 위해 다른 변형이 일어날 수 있음을 인식할 것이지만, 이것이 가장 간단하다. 수평 확장은 도 8b에 도시된 바와 같이, 순응 요소(83)를 이웃하는 요소(들)(81)(82)와 접촉시킨다. 본 문서에서 전술한 것들과 같은 공정들을 사용하여, 요소(83)는 전극을 포함하거나, 또는 인접한 요소들(81 및 82)과 접촉하는 요소(83)의 외측 표면 또는 표면들에 전극(들)이 제공된다. 유사하게, 요소들(81 및 82)은 전극들을 포함한다. 또는 요소들(83)의 인접한 표면들과 접촉하는 요소들(81 및 82)의 표면 또는 표면들에 전극(들)이 제공된다. 그에 따라, 도 8b에 도시된 바와 같은 변형 가능한 바디(83)의 변형은 전극 간을 접촉시킨다. 이는 소스로부터 드레인으로의 낮은 저항 경로를 형성하므로, 오프 상태의 개방으로부터 폐쇄 또는 ON 상태로의 스위칭 동작이 이루어진다. 이웃하는 요소들은 또한 어느 정도 순응성일 수 있거나, 또는 필요한 상황들 하에서 스위치 상태를 변경하도록 치수가 지정될 수 있다. 예를 들어, 도 8a는 이웃하는 요소들에 의해 힘이 느껴지지 않도록 이웃하는 강성 요소들 위로 연장되는 유연 요소(83)를 도시한다.
또 다른 가능한 예는 요소(83)의 변형이 두 개의 요소 간을 접촉(또는 접촉 해제)시키도록 소스(85) 및 드레인(86)에 적절하게 연결되는, 두 개의 요소, 예를 들어 요소(83) 및 이웃하는 요소들(81 또는 82) 중 하나를 포함할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
추가 예에서, 도 8a의 스위치 또는 센서는 소스 전극 단자(85), 스위칭 전극(81)(82)(83) 및 드레인 전극 단자(86)로 구성되며, 여기서 소스 및 드레인은 호환될 수 있다. 예를 들어 C-실리콘 재료로 형성되는 도전 경로는 소스(85)로부터 스위치를 통해 드레인(86)으로 이어진다. 특정 예에서, 소스(85)는 공급 전압에 연결되고 드레인은 센서 또는 표시기-예를 들어, 발광 다이오드(LED)에 연결된다. 도 8a에 도시된 초기 상태에서는 요소들(81, 82 및 83) 간에 상당한 갭이 있기 때문에 도전 경로가 존재하지 않는다. 힘 F(필요한 레벨의)가 순응 요소(83)를 변형하면, 요소는 요소들(81)(82) 또는 소스(85) 및 드레인(86)에 연결되는 전극들의 방향으로 확장된다. 이는 전기 회로의 접촉 및 폐쇄, 또는 적어도 훨씬 더 낮은 전기 저항을 야기한다. 본 예에서, LED는 모니터링된 이벤트의 발생을 시그널링할 것이다.
여기에 설명된 센서들 또는 스위치들의 실시 예들은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에 명백할 바와 같이, 그것의 기하학적 구조 및 재료 특성들을 조정함으로써 변형을 야기하는 임계 력, 압력 또는 기타 물리적 현상들을 모니터링하도록 구성 또는 적응될 수 있다.
추가 실시 예에서, 요소들(81, 82, 83) 각각은 변형 가능할 수 있다. 일례로 스위치(90)가 도 9에 도시되어 있다. 이러한 실시 예에서, 스위칭 요소는 밀봉 수단 또는 재료(84)로 커버되거나 둘러싸일 수 있다. 실리콘은 이에 적합한 재료이다. 이러한 공정은 스위치를 환경으로부터 밀봉하는 데 도움이 되고 내구성 또는 작동을 개선할 수 있다. 스위치가 둘러싸이는 경우 각 요소(81, 82, 83)가 순응적이거나 유연하게하는 것이 바람직할 수 있는데 이는 스위치에 걸쳐 느껴지는 힘에 대한 일관된 반응을 가능하게 하기 때문이다. 이러한 스위치(90)의 동작은 도 8의 스위치(87)와 대체로 유사하다: 힘 F가 커버와 장착 기판 간의 스위치에 가해질 때 요소들(81)(82)(83)은 단면이 확장되거나 넓어진다. 이는 요소들(81)(82)(83)을 접촉시킨다. 접촉으로 확장되는 두 개의 요소만을 사용하여(예를 들어, 중간 요소(83) 없이) 유사한 스위치를 만들어질 수 있음이 명백할 것이다. 이러한 스위치(90)는 단일 요소(83)만이 유연한 스위치(80)에서 요소의 거리의 절반만 확장하면 되기 때문에 각 요소가 덜 순응적일 수 있다는 이점을 갖는다.
스위치의 물리적 속성들은 촉각 거동들을 포함하여 목적하는 특성들을 생성하도록 조정될 수 있다.
도 10은 추가 스위치(93)를 도시한다. 이러한 실시 예에서, 순응 바디 또는 기판(98)과 지지 부분들 또는 요소들(94) 상에 제공된 전극들(91)(92) 간의 관계가 변경되었다. 그러나, 전극들(91)(92)이 분리된 개방 상태와 전극들(91)(92)이 접촉되는 폐쇄 상태가 있다는 점에서 성능은 유사하게 유지된다. 이러한 상태들 간의 전이 또는 이동은 도 10b에 도시된 바와 같이, 순응적이거나 가역적으로 변형 가능한 바디(93)에 가해지는 힘 F에 의해 이루어진다. 힘이 바디(93)의 두 개의 표면(도 10에서 상단 및 하단 표면들) 간에 가해질 때, 바디는 예를 들어 영역들(95)에서 굴곡되어 요소들(94)이 함께 이동하여 전극들(91 및 92)이 접촉될 수 있게 된다. 바람직한 실시 예들에서, 힘이 제거될 때 바디(98)는 원래 상태로 복귀하여 스위치를 리셋한다.
도 10a-1 내지 a-4는 지지 요소(94)의 치수(이 예에서는 높이 치수)를 변경함으로써 전극들(91 및 92) 간의 거리가 점진적으로 증가되는 스위치들(93)을 도시한다. 그러나, 기타 파라미터, 이를테면 부분들(95)의 치수들은 동일하게 유지된다. 그에 따라, 전극들(91 및 92)이 서로 접촉하게 하기 위해 힘 F가 작용해야 하는 거리는 점진적으로 더 커지므로, 도 10a-1로부터 도 10a-4로 진행함에 따라 상태 변화 가져오려면 점진적으로 더 많은 작업이 필요하다. 이는 스위치의 필수 속성을 제어하기 위해 변형 가능한 바디의 설계가 사용될 수 있는 방법을 예시한다.
또 다른 예가 도 10b-1 내지 도 10b-4에 도시되어 있다. 여기서는 부분(95)의 치수(너비 치수)가 점진적으로 증가된다. 그러나, 부분들(94)의 치수들과 같은 기타 파라미터들은 동일하게 유지된다. 그에 따라, 전극들(91 및 92)이 서로 접촉하게 하는 데 필요한 힘 F의 크기는 점진적으로 더 커지므로, 도 10a-1로부터 도 10a-4로 진행함에 따라 상태 변화 가져오려면 점진적으로 더 많은 힘이 필요하다. 이는 스위치의 필수 속성을 제어하기 위해 변형 가능한 바디의 설계가 사용될 수 있는 방법의 또 다른 예를 예시한다. 이러한 예에서, 부분들(95)은 변형 가능한 바디의 일부로서 제공되거나, 또는 그에 결합되는 변형 제어 부분으로서 작용한다.
스위치(93)는 예를 들어 조명을 제어하거나 도어의 상태를 나타내기 위해 마이크로 프로세서와 조합되는 도어 또는 냉장고에 리밋 또는 근접 스위치를 제공하는 것과 같은 다양한 용도를 가질 수 있다. 가능한 이점은 스위치의 상당 부분 또는, 전체 스위치가 유연하여, 스위치의 복잡성과 파손될 수 있는 부붐들의 수를 줄인다는 점이다.
도 11은 도어 또는 냉장고 유형의 상황에 사용하기 위한 도 2의 스위치와 유사한 대안적인 스위치(103) 설계를 도시한다. 변형 가능한 기판(100)은 스위치 또는 센서에 사용되는 두 개의 표면(106 및 107) 간의 접촉을 개선하기 위해 실질적으로 더 두꺼울 수 있다. 표면들(106 또는 107) 중 하나는 예를 들어 도어의 프레임과 접촉하여 제공되고, 다른 하나는 도어가 폐쇄 위치에 있을 때 도어에 의해 접촉된다. 물론 대안적으로 스위치를 문 상에 장착할 수도 있다. 요소들(101 내지 105)은 도 3 및 4를 참조하여 설명된 것과 유사한 방식으로 소스 및 드레인(예를 들어, 전원 및 LED)에 선택적으로 연결될 수 있다. 요소들에 의해 형성된 하나 이상의 스위치 각각은 특정 힘 또는 다른 스위치들에 상대적인 힘으로 작동하도록 기하학적으로 설계될 수 있다. 바디 또는 기판(100)의 상단 표면과 하단 표면 간에 힘이 가해질 때, 먼저 요소들(101, 102)이 접촉되어 도전 경로를 제공한다. 그 다음 이는 압력이 존재함(이를테면 문이 부분적으로 폐쇄됨)을 나타낸다. 도어가 완전히 폐쇄될 때 추가 요소들이 서로 접촉하여, 요소(105)로 끝난다. 대안적인 실시 예에서, 스위치(103)의 이완된 상태는 압축될 수 있고 스위치를 활성화하기 위해 표면들 간의 인장 또는 스트레인이 요구된다.
도 12는 도 4의 다중 레벨 스위치들에 대응하는 다중 레벨 스위치(200)를 도시한다. 다중 레벨 스위치는 도 10과 유사한 복수의 유닛(또는 여기에 설명된 다른 스위치 실시 예)을 조합한다. 하나 이상의 스위치 각각은 특정 힘 또는 다른 스위치들에 상대적인 힘으로 작동하도록 기하학적으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 기판의 유연성 또는 기판의 너비가 조정될 수 있고, 대안적으로 또는 조합하여 갭들(112)(113)(114)의 크기가 상이할 수 있다. 이러한 방식으로, 단자들(119)(120) 간에 연결을 생성하는 데 필요한 힘은 단자들(117)(118) 또는 단자들(115)(116)에 요구되는 것보다 더 크게 만들어질 수 있다. 그에 따라, 도 4와 유사하게, 스위치는 힘의 존재 및 레벨들 양자를 간단히 나타내거나, 또는 예를 들어 다른 객체에 대한 한 객체의 위치 변화를 측정하는 데 사용될 수 있는 제어 가능한 스위칭 요소를 제공한다.
여기에 설명된 스위치들의 실시 예들에서, 스위치들은 독립형 스위치 또는 측정 시스템을 제공하기 위해 마이크로 프로세서 또는 제어 수단과 조합되거나 결합될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 프로세서가 기판에 적절하게 결합되거나, 또는 와이어들 또는 다른 연결 수단들에 의해 기판에 연결될 수 있다. 마이크로 프로세서는 컴퓨터 또는 로직 디바이스일 수 있다. 바람직하게 제어 수단은 저항 센서를 갖거나 스위치를 폴링하여 현재 저항을 결정한다. 저항 변화가 검출될 때 제어 수단은 통신 또는 전기 신호를 보내거나 LED와 같은 신호를 활성화할 수 있다. 추가 실시 예들에서, 제어 수단은 시간에 따른 저항의 변화를 결정하기 위해 스위치를 모니터링하여, 점차적으로 증가하는 힘이 알려지거나, 또는 대안적으로 무시될 수 있다. 스위치들 및 이들이 유용할 수 있는 실시 예들을 모니터링하는 다양한 기타 수단이 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 알려져 있을 것이다. 도 13에서, 전원 공급 장치(300)가 스위치(301)에 의해 회로 구성요소(302)에 연결되는 개략도가 도시되어 있다. 스위치(301)는 위에 제공된 예들에 따른 임의의 스위치일 수 있다. 일례에서, 구성요소(302)는 유전 탄성체 센서 또는 액추에이터와 같은 유연 회로 구성요소를 포함할 수 있다. 그에 따라, 박스(303) 내의 회로의 적어도 그러한 부분은 완전히 유연할 수 있다. 더욱이, 전원 공급 장치(300)는 또한 예를 들어 유전 탄성체 생성기와 같은 완전 유연 구성요소일 수 있다.
도 14는 유연 전극(410)을 캐리하는 제1(또는 하부) 유연 층 또는 기판(402), 개구, 리세스 또는 애퍼처(405)를 갖는 유연 중앙 층(404), 및 유연 전극(408)을 캐리하는 제2(상부) 층(406)을 포함하는 캡슐화된 스위치(400)가 제공되는 다른 실시 예를 도시한다. 제2 층(406)은 제2 전극을 개구(405)를 통해 이동시켜 제1 전극과 접촉시키고 그에 따라 스위치를 폐쇄시키기 위해 힘(이 예에서 제1 전극(410)을 향한 하향 힘) 하에서 변형되도록 형성, 적응 또는 구성되는 액티베이터 부분(414)을 선택적으로 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 액티베이터(414)는 제1 층 상에 제공될 수 있고, 또한 아래에서 논의되는 예들 또는 실시 예들 상에 존재할 수 있다. 이러한 예의 액티베이터는 개구(405)에 근접하게 위치된 층의 두꺼워진 부분을 포함한다. 그러나 돔 형상은 일례일 뿐이다. 전자 장치들(412)은 유연 스위치 구조에 인접하여 편리하게 위치될 수 있다. 또한, 스위치(400)는 하우징(420)에 수용될 수 있다.
상기한 도 14에 설명된 구조는 선형 어레이를 따라 힘을 검출하는 데 사용할 수 있는 선형 스위치 라인에 통합되었다. 또한, 2차원 스위치 어레이(500)가 도 15에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 여기서 층들(502, 504 및 506)은 각각 도 14의 층들(402, 404 및 406)에 대응한다. 애퍼처(512)는 도 14의 405 및 전극(516)에 대응하고 전극들(516)(도전 트랙들(514)에 의해 이어지는) 및 (510)(도전 트랙들(508)에 의해 이어지는)은 도 14의 전극들(408 및 410)에 대응한다. 스위치 어레이(500)는 하나의 층에서 다른 층으로 가해지는 힘의 위치를 감지하는 센서로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 층(506)에 층(502)을 향해 가해지는 힘은 가해진 힘의 위치에서 하나 이상의 전극이 전기 접촉하게 할 것이다. 힘은 층들(502 및 506) 간의 상대적 이동, 예를 들어 복합 유연 스위치 어레이 조립체(500)의 벤딩에 의해 야기될 수 있다.
센서(520)가 제공되는 또 다른 예가 도 16에 도시되어 있다. 도 15에 도시된 동일한 특징부들은 동일한 참조 부호들을 가진다. 추가 도체 트랙들(522)은 마이크로 프로세서 또는 유사한 처리 디바이스에 의한 해석에 적합한 형태로 제공될 스위치 어레이를 구성하는 스위치들의 개방 또는 폐쇄 상태들을 가능하게 하기 위해 전극들이 전자 회로에 어떻게 제공되는지를 보여준다.
도 17에서, 센서(520)는 횡방향 구조들(548)에 걸쳐 이어지는 유연 종방향 구조들(542 및 546)을 포함하는유연 그리핑 장치(540) 내에 또는 상에 통합된다. 그리퍼 장치의 작동은 도 18a 내지 도 18d에 도시되어 있으며, 여기서 그것은 객체(542)를 파지하기 위해 이 예에서 쌍으로 작동될 수 있다. 각 장치(540)의 굴곡 정도는 센서(520)를 사용하여 검출된다. 그에 따라, 장치는 센서(520)로부터의 피드백을 사용하여 제어될 수 있다.
전술한 내용으로부터, 온 및 오프 상태 간 또는 상태들 간의 더 큰 차이를 제공할 수 있는 잠재력을 포함하는 개선된 스위칭을 가능하게 하는 스위치가 제공됨을 알 수 있을 것이다.
문맥상 명백히 달리 요구하지 않는 한, 설명 전반에 걸쳐, "포함한다", "포함하는" 등의 단어들은 배타적이거나 완전한 의미와 대조되는 포괄적인 의미, 즉 "포함하지만 이에 제한되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다.
본 발명이 이의 가능한 실시 예들을 참조하여 예로서 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 수정 또는 개선될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명은 또한 광범위하게 본 출원 명세서에 언급되거나 나타난 부분들, 요소들 또는 특징들 중 둘 이상의 임의의 또는 모든 조합으로, 개별적으로 또는 집합적으로, 상기 부분들, 요소들 및 특징들로 이루어진다고 할 수 있다. 더욱이, 알려져 있는 균등물들을 갖는 본 발명의 특정 구성요소들 또는 완전체들이 언급되는 경우, 그러한 균등물은 마치 개별적으로 제시된 것처럼 여기에 통합된다.
명세서 전체에 걸쳐 종래 기술에 대한 어떠한 논의도 그러한 종래 기술이 널리 알려져 있거나 해당 분야에서 일반적인 일반 지식의 일부를 형성한다는 것을 인정하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
2: 스위치
20: 멤브레인
25, 28: 아암
평행 핑거: 26
전극: 40, 41, 42, 43

Claims (20)

  1. 스위칭으로서,
    변형 가능한 바디;
    복수의 전극으로서, 상기 전극들 중 적어도 하나는 상기 변형 가능한 바디 상에 제공되고; 상기 스위치가 상기 전극들이 이격되는 제1 상태 및 상기 전극들이 전기적으로 접촉하는 제2 상태를 갖는, 상기 복수의 전극을 포함하며;
    상기 스위치는 가역적으로 변형 가능한 상기 바디에 힘이 인가되거나 그로부터 힘이 제거될 때 그리고/또는 기존의 프리스트레인 힘이 해제될 때 상기 상태들 간 이동을 가능하게 하도록 구성되는, 스위치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전극들은 상기 바디로부터 이격되어 제공되는, 스위치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 전극들을 지지하기 위해 상기 바디에 의존하여 전극 지지 요소들이 제공되는, 스위치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전극 지지 요소들 중 적어도 하나는 가역적으로 변형 가능한 상기 바디에 결합되는 제1 단부 및 가역적으로 변형 가능한 상기 바디로부터 떨어진 원위 단부를 포함하며, 상기 원위 단부는 전극을 포함하는, 스위치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전극 지지 요소들의 상기 원위 단부들은 상기 제2 상태에서 접촉되는, 스위치.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서, 원위 단부가 제1 단부보다 넓은, 스위치.
  7. 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 요소들 중 하나 이상의 프로파일은:
    T-자형;
    역삼각형; 및/또는
    테이퍼형 중 임의의 하나 이상인, 스위치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 전극은 순응 도전 요소들(compliant conductive elements)의 어레이를 포함하는, 스위치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 요소들은 세장형이고 병렬로 배열되는, 스위치.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서, 상기 요소들은 요소들의 제1 어레이 및 요소들의 제2 어레이로서 배열되며, 상기 각 어레이의 상기 요소들이 맞물리는, 스위치.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치는 알려져 있는 또는 실질적으로 알려져 있는 힘 이상에서 상기 제1 상태와 상기 제2 간을 이동하도록 구성되는, 스위치.
  12. 청구항 11에 있어서, 복수의 상기 요소는 복수의 추가 상태를 가지며, 상기 제1, 제2 및 추가 상태들은 불연속적인 스위칭 레벨을 제공하는, 스위치.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 변형 가능한 바디는 제1, 제2 및 제3 변형 가능한 재료 층을 포함하며, 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 제1 전극이 제공되고, 상기 제2 층과 상기 제3 층 간에 제2 전극이 제공되는, 스위치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제2 층은 상기 바디에 인가되는 힘에 반응하여 상기 전극들을 전기적으로 접촉시킬 수 있는 개구를 포함하는, 스위치.
  15. 청구항 13 또는 14에 있어서, 상기 전극들은 어레이로서 제공되는, 스위치.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 제2 층은 상기 전극 어레이에 대응하는 개구들의 어레이를 포함하는, 스위치.
  17. 청구항 13 내지 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 또는 제3 층들은 인가된 힘에 반응하여 전극 접촉을 더욱 용이하게 하는 작동 수단을 포함하는, 스위치.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 청구된 스위치를 포함하는 센서.
  19. 스위치로서,
    변형 가능한 바디;
    복수의 요소로서, 각 요소는 도전 부분을 포함하고, 상기 복수의 요소는 상기 변형 가능한 바디로부터 연장되며, 상기 요소들은 상기 변형 가능한 바디로부터 원위에 더 큰 단면을 갖거나 상기 변형 가능한 바디로부터 원위에 단면이 증가하도록 구성되는, 상기 복수의 요소를 포함하며;
    상기 변형 가능한 바디에 힘이 인가될 때 상기 복수의 요소는 상기 복수의 요소의 상기 도전 부분들이 전기 접촉되는 제1 상태와 상기 복수의 요소의 상기 도전 부분들이 이격되는 제2 상태 간을 이동하도록 구성되는, 스위치.
  20. 실질적으로 여기에 설명된 바와 같은 스위치 또는 센서.
KR1020207030071A 2018-03-20 2019-03-20 신축성 스위치, 센서 및 회로 KR20210003107A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NZ74090718 2018-03-20
NZ740907 2018-03-20
PCT/NZ2019/050028 WO2019182459A1 (en) 2018-03-20 2019-03-20 Flexible switches, sensors and circuits

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210003107A true KR20210003107A (ko) 2021-01-11

Family

ID=67987866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207030071A KR20210003107A (ko) 2018-03-20 2019-03-20 신축성 스위치, 센서 및 회로

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11551881B2 (ko)
EP (1) EP3769328A4 (ko)
JP (1) JP2021518635A (ko)
KR (1) KR20210003107A (ko)
AU (1) AU2019239015A1 (ko)
WO (1) WO2019182459A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019239015A1 (en) 2018-03-20 2020-11-12 Auckland Uniservices Limited Flexible switches, sensors and circuits
EP4130697A1 (de) 2021-08-06 2023-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur messung einer druckkraft und herstellungsverfahren für die vorrichtung
WO2023238043A1 (en) * 2022-06-08 2023-12-14 Poweron Limited Soft sensor

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2007012A (en) * 1932-04-04 1935-07-02 Wm D Gibson Company Cutting device
US3617660A (en) * 1970-01-23 1971-11-02 Ibm Keyboard actuating mechanism for diaphragm electric switch contact array
US3681723A (en) 1971-12-09 1972-08-01 Western Electric Co Magnetic membrane switch
US4852443A (en) * 1986-03-24 1989-08-01 Key Concepts, Inc. Capacitive pressure-sensing method and apparatus
JPH0214730U (ko) * 1988-07-15 1990-01-30
US5209126A (en) * 1991-01-04 1993-05-11 Bonneville Scientific Force sensor
US5597183A (en) * 1994-12-06 1997-01-28 Junkyard Dogs, Ltd. Interactive book having electroluminescent display pages and animation effects
AU2005203133B2 (en) * 2000-10-20 2008-12-04 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Flexible switch members for hand activation handpiece switches
WO2003025961A1 (de) * 2001-09-19 2003-03-27 Iee International Electronics & Engineering S.A. Schaltelement in folienbauweise
US6689970B2 (en) * 2001-10-04 2004-02-10 Lester E. Burgess Pressure actuated switching device and method and system for making same
US20070127164A1 (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Physical Logic Ag Nanoscale Sensor
GB2461712A (en) * 2008-07-09 2010-01-13 Steven Leftly Advanced fabric control switch
JP5826192B2 (ja) 2010-02-24 2015-12-02 オークランド・ユニサービシス・リミテッド 電気コンポーネントおよび前記コンポーネントを含む回路
WO2014051439A1 (en) * 2012-09-26 2014-04-03 Auckland Uniservices Limited Geometric switch and circuits including the same
JP6247859B2 (ja) * 2013-08-06 2017-12-13 株式会社フジクラ 感圧センサ
JP5587477B1 (ja) * 2013-09-10 2014-09-10 株式会社フジクラ 座席装置
CN206210665U (zh) * 2016-08-03 2017-05-31 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于印刷技术的压力敏感型电开关
AU2019239015A1 (en) 2018-03-20 2020-11-12 Auckland Uniservices Limited Flexible switches, sensors and circuits

Also Published As

Publication number Publication date
EP3769328A4 (en) 2022-03-16
US20210027955A1 (en) 2021-01-28
WO2019182459A1 (en) 2019-09-26
EP3769328A1 (en) 2021-01-27
US20230207227A1 (en) 2023-06-29
AU2019239015A1 (en) 2020-11-12
US11551881B2 (en) 2023-01-10
JP2021518635A (ja) 2021-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230207227A1 (en) Flexible switches affected by lateral or vertical actuation
US20190131969A1 (en) Elastomer-based Capacitive Control and Operating Element
CN110763378B (zh) 一种可穿戴式柔性触觉力传感器
JP2019002905A (ja) 触力覚センサ、触力覚センサの製造方法および触力覚センサを用いた検知方法
KR102049019B1 (ko) 휘어진 변형 가능한 접촉 소자를 갖는 푸쉬 버튼 스위치
GB2124777A (en) Force or pressure sensitive devices
AU2002331725A1 (en) Diaphragm activated micro-electromechanical switch
CN108760105B (zh) 一种角度可调型仿生毛发传感结构
US9697959B2 (en) Geometric switch and circuits including the same
US20190346974A1 (en) Sensor Device and Method
KR101210937B1 (ko) 압력 감응 소자 및 이를 이용한 촉각 센서
CA3068210C (en) Membrane digital analog switches
KR20170126302A (ko) 압력 센서 소자 및 압력 센서 소자 제조 방법
WO2017085123A1 (en) Sandwich-like pressure sensitive sensor array
JP7352883B2 (ja) 検出回路および荷重検出装置
WO1984003172A1 (en) Variable control device
EP3882613A1 (en) Stimuli-responsive sensor system, digital logic element, robotic system and method for detecting an external stimulus
Kim et al. A flexible fingertip tactile sensor
CN116888444A (zh) 负荷传感器
TWM461142U (zh) 具有類比訊號輸出的按鍵開關組合
GB2461712A (en) Advanced fabric control switch
US10236881B2 (en) Input device with a two-part force sensor for actuation inputs and method for the production thereof
KR20170001154A (ko) 압력 감지 장치
EP2104588B1 (en) A method for the fully automated production of a piezoelectric switch and a process therefor
CN101876664B (zh) 加速度感应装置以及使用该装置的电子装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right