TWI527070B - 換能器、換能器裝置及製造換能器之方法 - Google Patents

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Description

換能器、換能器裝置及製造換能器之方法
本發明係關於一種電介質彈性體或電活性聚合物薄膜換能器。更特定言之，本發明係關於該等換能器及其等與表面變形有關之功能及應用。
本申請案係於2008年11月5日申請之美國臨時申請案第61/111,648號之非臨時專利，其全文以引用的方式併入本文中。
現在所使用的諸多種類裝置皆依靠某種致動器將電能轉變為機械能。相反地，諸多發電應用係藉由將機械動作轉化為電能而運作。以此方式使用來獲得機械能之相同類型的致動器可稱為發電器。同樣地，當使用某種結構將物理刺激(如振動或壓力)轉化為電訊號以用於測量目的時，其可稱為感測器。然而，術語「換能器」可用於統稱任何該等裝置。
諸多設計考量傾向於選擇及使用高級電介質彈性體材料(亦稱為「電活性聚合物」(EAP))，以用於製造換能器。此等考量包括：電位力、功率密度、能量轉化率/消耗率、尺寸、重量、成本、回應時間、負載循環、運行要求、環境影響等。依此，在諸多應用中，EAP技術提供作為壓電裝置、形狀記憶合金(SMA)及電磁裝置(諸如馬達及螺線管)的理想替代物。
EAP裝置之實例及其等之應用係描述於美國專利第7,394,282、7,378,783、7,368,862、7,362,032、7,320,457、7,259,503、7,233,097、7,224,106、7,211,937、7,199,501、7,166,953、7,064,472、7,062,055、7,052,594、7,049,732、7,034,432、6,940,221、6,911,764、6,891,317、6,882,086、6,876,135、6,812,624、6,809,462、6,806,621、6,781,284、6,768,246、6,707,236、6,664,718、6,628,040、6,586,859、6,583,533、6,545,384、6,543,110、6,376,971及6,343,129號；及美國專利申請公開案第2008/0157631、2008/0116764、2008/0022517、2007/0230222、2007/0200468、2007/0200467、2007/0200466、2007/0200457、2007/0200454、2007/0200453、2007/0170822、2006/0238079、2006/0208610、2006/0208609及2005/0157893號中，該等案件之全文以引用的方式併入本文中。
EAP換能器包含兩個具有可變形特性，且被一薄彈性體電介質材料分開之電極。當將電壓差施加於該等電極時，該等帶相反電荷之電極會相互吸引，藉此壓縮其等之間的聚合物電介質層。當該等電極相互拉近時，該電介質聚合物薄膜由於在平面方向上延展(沿x-及y-軸)而變得更薄(z-軸分量縮小)，即：薄膜的位移係在平面內。該EAP薄膜亦可經組態以在與該薄膜結構垂直的方向上(沿z-軸)產生移動，即：該薄膜的位移係在平面外。美國專利申請案第2005/0157893號揭示一種可提供該平面外位移之EAP薄膜結構，該平面外位移亦可稱為表面變形或厚度模式變形。
EAP薄膜之材料及物理性質可經改變及控制以定制換能器所經歷的表面變形。更特定言之，當處於主動模式時，可控制及改變諸如以下因素而定制薄膜的表面特徵：聚合物薄膜與電極材料間的相對彈性、聚合物薄膜與電極材料間的相對厚度及/或聚合物薄膜及/或電極材料之不同厚度、聚合物薄膜及/或電極材料之物理圖案(以提供局限的主動及非主動區域)、及施加於整體EAP薄膜上的拉力或預應變、及施加至該薄膜上的電壓量或於該薄膜上誘發的電容量。
存在諸多基於換能器之應用，其等將受益於由該等表面變形EAP薄膜所提供的優點。
本發明試圖改善表面變形之基於EAP之換能器的結構及功能。本發明提供一種用於各種應用之定制的換能器結構，該等應用包括(但不限於)：用於用戶界面裝置之觸覺回饋(如：按鈕、鍵墊、觸摸墊、觸控螢幕、接觸板、觸摸感測器等)、流體移動及控制機構(如泵及閥)、制動及離合機構、發電、感測等。
該等換能器包含至少一電活性聚合物薄膜層，其包含一薄電介質彈性體層，其中部分之該電介質彈性體層係夾在第一及第二電極之間，其中該等電極的重疊部分界定一或多個主動薄膜區域，而薄膜的其他部分界定一或多個非主動薄膜區域，其中該主動區域的啟動可改變該薄膜的厚度尺寸。該(等)主動區域及非主動區域的相對位置界定厚度模式輸出分佈或該(等)非主動區域可位於該(等)主動區域的中心。可以堆疊配置方式提供多個換能器，以提供多相功能性及/或增強輸出。
為增強厚度尺寸之變化的輸出，該等換能器包含至少一個被動聚合物層，該聚合物層延伸覆蓋於該電活性聚合物薄膜之一側的至少部分上，其中該主動區域之啟動亦會改變該被動聚合物層之厚度尺寸。可將一或多個被動層機械耦合至一或多個可形成部分致動器之剛性結構，且在特定實施例中，該等被動層可發揮輸出機構的作用。被動層可延伸覆蓋部分或所有主動及非主動區域，或可僅延伸覆蓋非主動區域或其部分。
在特定實施例中，提供電匯流排以將該等電極耦合至一電源及/或相互耦合，以提供共同的接地等。特定而言，第一導電層係位於至少部分非主動薄膜區域，且電耦合至第一電極；且第二導電層係位於至少部分非主動薄膜區域，且電耦合至第二電極。該換能器在包含第一電極的位置，可進一步包含一或多個延伸通過該換能器的導電通孔，且在包含第二電極的位置，可進一步包含延伸通過該換能器的第二導電通孔。本發明提供各種用於在電活性換能器內形成通孔的方法。該等方法可包括在換能器中形成通孔，並用導電材料填充該等，或者，在換能器材料中打入導電觸點。
本發明換能器之電極層可具有任何適用於當下厚度模式應用之跡線圖案。該等圖案通常係對稱的，但可係不對稱的，其中相對向跡線並列地排列在電介質膜的相對側，其中電極並列的區域係主動的，且其他區域係非主動的，其中主動區域的啟動會增加非主動區域的厚度尺寸。在特定實施例中，各跡線圖案包含複數個實質上平行的隔開跡線，其等可進一步形成同心圖案，延伸為實質上係直線或選擇性彎曲以提供新穎形狀。
該等換能器可由連續的電活性聚合物薄膜條製造，其中個別換能器係藉由將其等自該條狀物中分割而形成。電極圖案可沿該條狀物連續形成，或可係分散且沿該條狀物重複。可將該換能器條成形為封閉一開放空間，此尤其適用於構成墊圈類型致動器。
當閱讀以下更充分描述之本發明細節時，本發明之此等及其他特徵、目的及優點對於熟悉此項技術者將變得明顯。
當與示意性附圖一起閱讀時，參照以下詳細描述可獲得本發明之最佳理解。為便於理解，已使用相同的參考數字(實際上需要之處)來標明附圖中常見的類似元件。源自圖中所示之本發明的變體係涵蓋於其中。
欲涵蓋圖式中顯示之各種發明。
現將參照附圖詳細描述本發明之裝置、系統及方法。
參照圖1A及1B，根據本發明之一實施例，提供用於將電能轉化為機械能之表面變形EAP致動器10的示意代表圖。致動器10包含EAP換能器12，其具有薄彈性體電介質聚合物層14，及分別附接至電介質14之部分頂部及底部表面的頂部及底部電極16a、16b。包含電介質及至少兩個電極之換能器12的部分在文中係稱為主動區域。任何本發明之換能器皆可具有一或多個主動區域。
當於帶相反電荷之電極16a、16b上施加一電壓差時，相反的電極會互相吸引，藉此壓縮其等之間的部分電介質聚合物層14。當電極16a、16b相互拉近時(沿z-軸)，其等之間的部分電介質層14由於在平面方向上延展(沿x-及y-軸)而變得更薄。對於不可壓縮的聚合物，即彼等在壓力下具有實質上恆定之體積者，或其他固定在一框架或類似物中之可壓縮聚合物而言，此動作會使主動區域(即電極所覆蓋的區域)外，尤其係該主動區域邊緣之周邊(即緊繞該主動區域之邊緣)的順應性電介質材料，在厚度方向(與換能器薄膜所界定之平面垂直)上發生位移或凸出平面外。此凸起產生電介質表面特徵24a-d。雖然顯示平面外表面特徵24相對接近於主動區域，但該平面外特徵並不總位於如圖所示之位置。在某些情況下，如果聚合物係經預應變，則表面特徵24a-d係分佈於電介質材料之非主動部分的表面區域上。
為放大本發明換能器之表面特徵的垂直輪廓及/或可視性，可視需要將被動層添加至該換能器薄膜結構之一或兩側，其中該被動層覆蓋所有或部分EAP薄膜的表面區域。在圖1A及1B之致動器具體例中，頂部及底部被動層18a、18b係分別附接至EAP薄膜12之頂部及底部。致動器的啟動及所形成之電介質層14的表面特徵24a-d係藉由被動層18a、18b之厚度的增加(由圖1B中之參考數字26a-d表示)而放大。
除升高的聚合物/被動層表面特徵26a-d以外，EAP薄膜12可經組態以將電極16a、16b中之一個或兩個壓低至電介質層之厚度以下。以此方式，經按壓的電極或其部分可在EAP薄膜12啟動時提供電極表面特徵，並形成電介質材料14的偏移。電極16a、16b可經圖案化或設計，以產生定制的換能器薄膜表面特徵，其可包含聚合物表面特徵、電極表面特徵及/或被動層表面特徵。
在圖1A及1B之致動器實施例10中，提供一或多個結構20a、20b，以利於耦合該順應性被動板與一剛性機械結構之間的功，且引導該致動器的功輸出。在此，頂部結構20a(其可呈平台、條塊、桿、棒等形式)係作為輸出元件，而底部結構20b的作用係將致動器10耦合至固定或剛性結構22，如地面。此等輸出結構無需係分散的組件，相反地，其等可與致動器欲驅動之結構結合或形成單塊。結構20a、20b亦可用於界定由被動層18a、18b所形成之表面特徵26a-d的周邊或形狀。在闡述的實施例中，當集合的致動器堆疊在致動器之非主動部分產生增加的厚度時，如圖1B所示，該致動器在啟動時所發生的高度淨變化Δh係負值。
本發明之EAP換能器可具有任何合適的結構，以提供所需之厚度模式啟動。舉例而言，可使用多於一個EAP薄膜層以製造可用於更複雜應用中的換能器，諸如具有整合之感測力的鍵盤鍵，其中其他EAP薄膜層可用作電容感測器。
圖2A顯示採用堆疊之換能器32的致動器30，該換能器具有兩個根據本發明之EAP薄膜層34。該雙層包括兩層電介質彈性體薄膜，頂部薄膜34a係夾在頂部電極34b與底部電極34c之間，且底部薄膜36a係夾在頂部電極36b與底部電極36c之間。提供成對的導電跡線或導電層(通常稱為「匯流排」)以將該等電極耦合至電源的高電壓及接地側(後者未顯示)。匯流排係位於各EAP薄膜的「非主動」區域(即頂部及底部電極未重疊之部分)。頂部及底部匯流排42a、42b係分別位於電介質層34a之頂部及底部，且頂部及底部匯流排44b、44a係分別位於電介質層36a之頂部及底部。電介質34a之頂部電極34b與電介質36a之底部電極36c(即兩個在外側相對的電極)通常係藉由匯流排42a及44a經由導電性彈性體通孔68a(如圖2B所示)之相互耦合而極化，該通孔的形成將參照圖3A至3D於以下更詳細描述。電介質34a之底部電極34c與電介質36a之頂部電極36b(即兩個在內側相對的電極)亦通常係藉由匯流排42b及44b經由導電性彈性體通孔68b(如圖2B所示)之相互耦合而極化。罐封材料66a、66b係用於密封通孔68a、68b。當操作該致動器時，各電極對之相反電極在經施加電壓時，係吸引在一起。為安全起見，可將接地電極置於堆疊物的外側上，以使任何尖銳物體在觸及高壓電極之前接地，由此消除電擊危險。可藉由薄膜間黏著劑40b將該等兩個EAP薄膜層黏在一起。該黏著劑層可視需要包含被動層或平板層以提高性能。頂部被動層或平板50a及底部被動層50b係藉由黏著劑層40a及40c而黏結至該換能器結構。可藉由黏著劑層48a、48b將輸出桿46a、46b分別耦合至頂部及底部被動層。
本發明之致動器可使用任何適宜數量的換能器層，其中該等層的數量可係偶數或奇數。在後者結構中，可使用一或多個共同的接地電極及匯流排。另外，在安全不成問題的情況下，可將高壓電極置於換能器堆疊物的外側，以更好地適應特定應用。
為進行操作，必須將致動器30電耦合至一電源及電子控制裝置(均未顯示)。此可藉由致動器或PCB或可撓連接器62上的導電跡線或電線而完成，其等可將高壓及接地通孔68a、68b耦合至電源或中間連接體。致動器30可經保護性阻隔材料封裝，以隔絕濕氣及環境污染物。文中的保護性阻隔物包括頂部及底部封蓋60、64，其等較佳係在PCB/可撓連接器62周圍密封，以保護致動器免受外力及應變及/或環境曝露。在某些實施例中，保護性阻隔物可具有不可滲透性，從而提供氣密。該等封蓋可具有一定的剛性，以保護致動器30不受物理損傷，或可具有順應性以使致動器30擁有致動位移的空間。在一特定實施例中，頂部封蓋60係由成型的箔製造，且底部封蓋64係由順應性鉑製造，或反之亦然，且接著用該等兩個封蓋熱密封電路板/連接器62。亦可使用諸多其他封裝材料，如：金屬化的聚合物薄膜、聚二氯乙烯(PVDC)、三氟氯乙烯均聚物(Aclar)、苯乙烯或烯烴共聚物、聚酯及聚烯烴。順應性材料係用於覆蓋可轉變致動器輸出的該或該等輸出結構(文中係輸出桿46b)。
本發明之堆疊的致動器/換能器結構之導電組件/層體(如剛述及之致動器30)通常係藉由穿過該堆疊結構所形成之電氣通孔(圖2B中的68a及68b)而耦合。圖3至5描述用於形成該等通孔之本發明的各種方法。
形成圖2B之致動器30中所採用的導電通孔類型的方法係參照圖3A至3D而描述。在將致動器70(在此係由單層膜換能器而構成，且按直徑定位的匯流排76a、76b係位於電介質層74之非主動區域的相對向側，並共同夾在被動層78a、78b之間)層合至PCB/可撓連接器72之前或之後，如圖3B所示，該堆疊的換能器/致動器結構70係經雷射鑽孔80而穿透其整個厚度直至PCB 72，以形成通孔82a、82b。亦可使用其他製造通孔之方法，如：機械鑽孔、衝孔、模塑、刺穿、及鑽心。接著，如圖3C所示，可藉由任何合適的分配方法(如注射法)，用導電材料(如含有碳顆粒之矽酮)填充該等通孔。接著，如圖3D所示，經導電性填充之通孔84a、84b可視需要用任何相容的非導電性材料(如矽酮)罐封86a、86b，以使通孔的曝露端隔絕電氣。或者，可將非導電性膠帶置於曝露的通孔之上。
可使用標準電氣接線代替PCB或可撓曲連接器，以將致動器耦合至電源及電子裝置。利用該等實施例形成電氣通孔及與電源電氣連接之各個步驟係如圖4A至4D所示，且所用的組件及步驟與圖3A至3D中彼等具有相同參考數字者相同。如圖4A所示，此處之通孔82a、82b在致動器厚度內僅需鑽至觸及匯流排76a、76b之深度。如圖4B所示，接著用導電材料填充該等通孔，之後將引線88a、88b嵌入沉積的導電材料中(如圖4C所示)。接著，如圖4D所示，可將經導電性填充之通孔及引線的上端罐封。
圖5顯示在本發明之換能器中提供導電通孔的另一種方式。換能器100具有包含電介質層104之電介質膜，部分電介質層104係夾在電極106a及106b之間，其等係進一步夾在被動層110a及110b之間。在EAP薄膜之非主動區域上提供導電匯流排108。利用手工或其他方法將具有刺穿型組態之導電觸點114自換能器之一側嵌入，直至達到穿透匯流排材料108之厚度。導電跡線116自刺穿型觸點114之裸露端，沿著PCB/可撓曲連接器112而延伸。由於此種形成通孔之方法省去了鑽取通孔、填充通孔、將導線置於通孔內及罐封通孔之步驟，因此效率特別高。
本發明之厚度模式EAP換能器可以任何合適之結構及表面特徵顯示用於各種致動器應用中。圖6至10顯示示例性厚度模式換能器/致動器應用。
圖6A顯示具有圓形結構之厚度模式換能器120，其適用於觸覺或觸感回饋應用中所使用之按鈕致動器，其中使用者實質上接觸一裝置，如鍵盤、觸控螢幕、電話等。換能器120係由彈性體電介質聚合物薄層122，及頂部與底部電極圖案124a、124b(該底部電極圖案係以假體形式顯示)所形成，此最佳係如圖6B中的單獨圖示所顯示。電極圖案124各提供柄部125及形成同心圖案之複數個相反延伸的指狀部分127。該等兩個電極之柄部係以相互成直徑方式而位於圓形電介質層122之相反側，其中其等之指狀部分分別呈相互對齊之並列方式，以形成圖6A中的顯示的圖案。雖然此實施例中之相反電極圖案係相同且互相對稱的，但其他所涵蓋之實施例中，相反電極圖案在形狀及/或其等所佔據之表面積方面亦可係不對稱。換能器材料中兩個電極材料未重疊之部分界定該換能器之非主動部分128a、128b。在該等兩個電極柄部之基底處各提供導電觸點126a、126b，以用於將該換能器電耦合至電源或電子控制裝置(均未顯示)。當啟動該換能器時，相反的指狀電極相互吸引到一起，藉此壓縮其等之間的電介質材料122，且該換能器之非主動部分128a、128b將會凸起，以在該按鈕之周邊及/或朝按鈕之內部形成所需表面特徵。
按鈕致動器可呈單一的輸入或接觸表面形式，或可以具有複數個接觸表面之陣列形式提供。當形成呈陣列形式之結構時，圖6A之按鈕換能器係適用於如圖7所示之鍵盤致動器130，其係用於各種用戶界面裝置，如：電腦鍵盤、電話、計算器等。換能器陣列132包含電極圖案相互連接之頂部陣列136a、及電極圖案之底部陣列136b(以假體方式顯示)，且該等兩個陣列彼此相對以形成圖6A中具有所述之主動及非主動部分的同心換能器圖案。該鍵盤結構可呈被動層134位於換能器陣列132頂部的形式。被動層134可具有自身的表面特徵，諸如鍵邊138，其可凸起成被動狀態，以使使用者可憑觸覺將他/她的手指與個別鍵墊對齊，及/或在啟動時進一步放大各按鍵周邊的凸起。當按壓一按鍵時，其所在位置下的換能器係經啟動，此會引起上述的厚度模式凸起，以將觸感返回至使用者。可以此方式提供任何數目之換能器，且可將其等間隔開以調整所使用之鍵盤134的類型及大小。該等換能器陣列製造技術的實例係揭示於申請於2008年6月27日之標題為「ELECTROACTIVE POLYMER TRANSDUCERS FOR SENSORY FEEDBACK APPLICATIONS」之美國專利申請案第12/163,554號中，其全文以引用的方式併入本文中。
熟悉此項技術者應瞭解：本發明之厚度模式換能器並不一定係對稱的，且可呈現任何結構及形狀。本發明之換能器可用於任何可想像之應用中，如圖8中所示之新穎的手形裝置140。提供呈人類手形式之電介質材料142，其具有呈類似手形狀之頂部及底部電極圖案144a、144b(以假體形式顯示的下部圖案)。將該等電極圖案分別電耦合至匯流排146a、146b，其等係進一步耦合至電源及電子控制裝置(均未顯示)。此處，相反電極係相互對齊或位於各自之上方，而不是相互插入，藉此形成交替的主動及非主動區域。依此而言，並非僅在整體圖案的內部及外部邊緣形成凸起的表面特徵，而是遍佈整個手掌輪廓(即在非主動區域上)提供凸起的表面特徵。應注意的是：此示例性應用中之表面特徵可提供視覺回饋而不是觸覺回饋。預期該視覺回饋可藉由著色、反射材料等而增強。
本發明之換能器薄膜可藉由常用的基於片狀之製造技術，而有效地大規模生產，尤其在換能器電極圖案係一致或重複的情況下。如圖9所示，可以連續條狀形式提供換能器薄膜150，其具有於條狀電介質材料152上沉積或形成的連續型頂部及底部匯流排156a、156b。最通常地，厚度模式特徵係藉由離散(即不連續的)但重複的主動區域158所界定，該等主動區域係藉由分別電耦合至匯流排156a、156b之頂部及底部電極圖案154a、154b所形成；該等之大小、長度、形狀及圖案可經定制以用於特定應用中。然而，預期可提供呈連續形式之主動區域。電極及匯流排圖案可藉由已知的基於片狀之製造技術而形成，且然後亦藉由已知技術(如藉由沿選定的分割線155切割條狀物150)分割個別換能器。應注意的是：在沿該條狀物提供連續的主動區域時，要求高度精確地切割該條以避免使該等電極縮短。此等電極的切割末端可能需要罐封或可經回蝕以避免漏電問題。接著將匯流排156a、156b之切割末端耦合至電源/控制器，以使所形成之致動器能夠啟動。
在分割之前或之後，可將該條或分割的條部分與其他任何數目的換能器薄膜條/條部分堆疊，以提供一多層結構。接著，可將該堆疊結構層合及機械耦合(若需如此)至致動器的剛性機械組件，如輸出桿或類似物。
圖10顯示本發明換能器之另一變體，其中換能器160係由電介質材料條162及位於該條兩相反側之頂部及底部電極164a、164b所形成，且其係經配置成長方形圖案，藉此形成敞開的框架區域165。該等電極之每個係分別端接具有導電觸點168a、168b之匯流排166a、166b，以耦合至電源及電子控制裝置(均未顯示)。可在該換能器薄膜之任一側採用延伸通過封閉區域165之被動層(未顯示)，藉此形成同時用於環境保護及輸出桿(亦未顯示)之機械耦合的墊圈組態。如組態所示，啟動換能器可產生沿該換能器條之周邊169的內側及外側的表面特徵，且使主動區域164a、164b之厚度減小。應瞭解的是：墊圈致動器並不一定係連續的單一致動器。亦可使用一或多個分散的致動器，以界定一區域的周邊，該周邊可視需要經非主動的順應性墊圈材料密封。
其他墊圈型致動器係揭示於上述引用的美國專利申請案第12/163,554號中。此等類型致動器適用於具有(例如)觸摸感測器板、觸控板及觸控螢幕之感覺(如觸覺或振動感)回饋裝置中，以應用於手持式多媒體裝置、醫療儀器、資訊站或汽車儀錶板、玩具或其他新穎的產品等。
圖11A至11D係利用本發明厚度模式致動器之變體的觸控螢幕之橫斷面圖，且用相同參考數字表示該等四個圖中相似的組件。參照圖11A，觸控螢幕裝置170可包括一通常由玻璃或塑膠材料所製成之觸摸感測器板174、及視需要選用的液晶顯示器(LCD)172。將此二者堆疊在一起且用EAP厚度模式致動器180隔開，藉此在其等之間界定一開放空間176。該集合成的堆疊結構係藉由框架178而固定在一起。致動器180包含由夾在電極對184a、184b中間位置之電介質薄膜層182所形成的換能器薄膜。該換能器薄膜係進一步夾在頂部及底部被動層186a、186b之間，且進一步固定在一對輸出結構188a、188b之間，該等輸出結構係分別機械耦合至觸摸板174及LCD 172。圖11A的右側顯示當該致動器係非主動時，該LCD與觸摸板的相對位置，而圖11A之左側顯示當該致動器係主動時(即當使用者以箭頭175之方向按壓觸控板174時)，各組件的相對位置。由該圖示的左側可明顯得知：當啟動致動器180時，電極184a、184b相互靠近，藉此壓縮其等之間電介質薄膜182之部分，同時在主動區域外的電介質材料及被動層186a、186b中產生表面特徵，該等表面特徵係進一步藉由輸出塊188a、188b所引起的壓縮力而增強。以此方式，該等表面特徵會在與箭頭175相反的方向上，於觸摸板174上產生輕微的力，此回應對該觸摸板的按壓而令使用者產生觸感。
圖11B之觸控螢幕裝置190具有與圖11A所示之類似結構，二者之區別在於：LCD 172完全位於由長方形(或正方形等)厚度模式致動器180所圍成的內部區域中。以此方式，當該裝置處於非主動態時(如該圖之右側所示)，LCD 172與觸摸板174間的間隔係明顯小於圖11A之實施例中的間隔，藉此提供較低的輪廓設計。此外，該致動器之底部輸出結構188b係直接位於框架178之後壁178'上。無論該等兩個實施例之差異如何，裝置190皆發揮以下與裝置170相似的功能：致動器表面特徵在與箭頭185相反的方向上提供輕微的觸覺力，以回應對觸摸板的按壓。
上述兩個觸控螢幕裝置皆係單相裝置，因為其等係在單一方向上發揮作用。可以將兩個(或更多個)本發明之墊圈型致動器串聯使用，以形成如圖11C所示之兩相(雙方向的)觸控螢幕裝置200。裝置200之結構係與圖11B中之裝置結構類似，但另外添加了位於觸摸板174上的第二厚度模式致動器180'。該等兩個致動器及觸摸板174係藉由框架178(其另外具有向內延伸的頂部側肩178")而固定成堆疊關係。以此方式，觸摸板174係直接夾在致動器180、180'之各自最內部的輸出塊188a、188b'之間，而致動器180、180'之各自最外部的輸出塊188b、188a'分別支撐框架構件178'及178"。此種封閉之墊圈配置可使塵埃及碎屑保持在間隔176內之光學路徑外。此處，該圖左側顯示處於主動態之下部致動器180及處於被動態之上部致動器180'，其中感測器板174係沿箭頭195之方向而朝LCD172移動。相反地，該圖右側顯示處於被動態之下部致動器180及處於主動態之上部致動器180'，其中感測器板174係沿箭頭195'之方向而遠離LCD 172。
圖11D顯示另一兩相觸摸感測器裝置210，但其具有一對電極方向與觸摸感測器板垂直之厚度模式條狀致動器180。此處，觸摸板174之兩相或兩方向移動係在如箭頭205所示之平面內。為使得能夠在平面內運動，致動器180的位置應使其EAP薄膜之平面與彼等LCD 172及觸摸板174之平面相互垂直。為保持該位置，致動器180係固定在框架178之側壁202與內部框架構件206(觸摸板174係位於其上)之間。雖然內部框架構件206被固定在致動器180之輸出塊188a上，但其與觸摸板174相對於外部框架178係「漂浮」的，以此進行平面內移動或側向移動。由於此結構消除了觸摸板174在平面外兩相移動所另外需要的其他間隙，因此其可提供相對壓縮的低剖面設計。該等兩個致動器進行相反操作以實現兩相移動。觸摸板174及托架206之組合裝置可使致動器條180稍微壓縮而與框架178之側壁202相貼。當一個致動器主動時，其進一步壓縮或變薄，而另一致動器由於儲存的壓縮力而擴張。此點使該板裝置向主動的致動器移動。該板藉由使第一致動器停止且使第二致動器啟動而在相反方向上移動。
本發明之換能器及致動器亦可用於流體(如液體、氣體等)控制及移動應用中，其包括閥及泵機構。圖12A及12B顯示利用厚度模式致動器232之單通道提升閥機構220。該致動器係位於具有流體入口236及出口238之流體室234內。致動器232在流體室234內的位置應使其輸出結構240與出口238對齊。如圖12A所示，當致動器232處於被動態時，輸出結構240可支撐該出口的孔238'，此可界定閥座。依此而言，該閥通常具有封閉組態。如圖12B所示，當啟動時，致動器232之厚度模式操作將拉動輸出結構240而使其離開閥座238'，藉此使室234內的流體自出口238流出。
圖12C顯示具有流體室254之雙通道提升閥250，該流體室具有入口256及兩個分別具有孔258a'、258b'的輸出口258a、258b。該室內所含的致動器機構252包括兩個可致動部分252a、252b，其等分別具有輸出結構260a、260b，該等輸出結構係分別與輸出口258a、258b對齊。在所示之實施例中，致動器部分252a係主動的，而致動器252b係非主動的，藉此交替使流體自兩個輸出口流出。然而，若需要的話，可共同啟動兩個致動器部分。應瞭解的是：閥250可具有任何數量的出口-致動器對，且致動器的功能可利用具有複數個可致動部分之單塊結構(如圖所示)，或複數個結構上分散的致動器而實現。可共同或單獨啟動個別致動器或致動器部分，以提供任何輸出流的組合。
本發明之致動器亦適用於隔膜式泵。一個該隔膜泵270係如圖13A及13B所示，其中流體室274具有入口276及出口278，其等具有止回閥機構以控制流經其中的流體。厚度模式致動器272之輸出結構280係固定在隔膜282的底部，該隔膜延伸於室274之側壁之間並橫跨其上端。該隔膜係由硬度足夠大的材料製成，如：經纖維加固的橡膠、硬彈性體、經填充的矽酮及金屬薄膜等，以使其在壓縮壓力下不可撓或不可伸展。啟動及停止致動器272會分別使隔膜282離開進口及接近出口。如圖13A所示，利用當隔膜282向孔口移動時在室274中所產生的正壓力，使出口止回閥278打開，以使流體自該室排空。相反地，如圖13B所示，利用當隔膜282離開孔口時在室282中所產生的負壓力，使進口止回閥276打開，藉此將流體吸入該室中。
圖14A及14B顯示利用厚度模式多致動器機構296之另一隔膜式泵。該致動器具有三個可致動部分296a-c(但可具有更多或更少部分)，且外部的兩個部分296a、296c係分別相對於流體室292之進口294a及出口294b而對齊。隔膜298的底部係分別耦合至該等致動器部分之輸出結構300a-c。為將流體自室292排空，可藉由啟動外部致動器296a、296c而打開孔口294a及294b中之一個或全部(如圖14A所示)。相反地，如圖14B所示，停止外部致動器的同時啟動中間致動器296b，可使兩個閥口皆關閉，同時為下一次排氣衝程做好準備。隔膜片298可利用多種材料以利於提升閥密封，舉例而言，該隔膜可由金屬箔製成，且在閥區域上塗佈有橡膠。
本發明之多相線性致動器機構亦極適用於蠕動泵，諸如圖15A及15B之泵310。泵130包含具有基底312a及頂部部分或封蓋312b之室或管道(其可具有任何合適的橫斷面形狀，如：圓柱形、長方形、正方形等)。厚度模式致動器機構318(此處具有四個所示的可致動部分)係藉由輸出或支座結構314a而偏離312a。相對的輸出結構314b係耦合至隔膜316之底部。由結構314a、314b之偏離所產生的間隔使致動器條318之非主動部分可形成厚度模式凸起，且使其主動部分可壓縮。流體係藉由依序啟動或停止致動器318之不同的主動部分而在隔膜316及頂蓋312b之間沿直線移動。流速可藉由控制主動部分的開關速率而變化。可視需要將固定隔膜322安裝在頂蓋312b之底部，以促進流體在兩個隔膜間所界定之通道320中的流動動力，或提供可棄式流體通道(致動器及外罩係非可棄式)。
圖15B顯示另一蠕動泵330，其簡化設計在於：已去除圖15A之蠕動泵的一或兩個隔膜及頂部輸出結構。因此，致動器318之頂部被動層324將代替上述隔膜316的作用，且流體將流動通過該被動層與頂蓋或312b之間的間隔326。
本發明之厚度模式致動器亦極適用於制動/離合應用。圖16A及16B顯示成比例的線性制動系統330，其中可移動構件332(如彼等用於通常已知的桿軸承配置者)可在接地結構338及制動機構334之間的間隔內平移。該制動機構包含位於外罩334(其亦經接地)內之厚度模式啟動器機構336。致動器336可具有一或多個主動區域(文中使用兩個主動區域)，此取決於構件332之表面積及停止其移動所需的制動力。為獲得最大制動力(及最大間隙)，所有主動區域係同時經啟動/停止。在被動態的情況下，如圖16A所示，致動器之輸出板342係處於關閉或伸出的狀態，藉此將構件332緊緊夾在接地墊板338上。在主動態的情況下，如圖16B所示，輸出板342係打開或退回至外罩334內，藉此提供構件332直線移動所需的間隙。
圖17A及17B顯示具有轉盤352之旋轉制動系統350，該轉盤具有圓盤元件352a及軸桿352b。制動啟動器356a、356b係以堆疊關係而安裝在外罩354內。轉盤352係位於在內部相對的輸出構件或制動或離合墊片358a、358b之間的間隔內。當致動器356a、356b處於非主動態且剖面係最高時(如圖17A所示)，其等將夾住轉盤352且使其停止轉動。當該等致動器主動且處於壓縮態時，轉盤352則被鬆開且可在其中移動。可藉由啟動該等兩個致動器之一或在降低的電壓下同時啟動兩者以減小各自的輸出位移，來均衡施加於圓盤352a之制動力的量。
迄今描述的換能器/致動器實施例具有同時耦合至EAP換能器薄膜之主動(即包含重疊之電極的部分)及非主動區域的被動層。在換能器/致動器亦已利用剛性輸出結構的情況下，該結構係定位於該等主動區域上的被動層區域上。另外，此等實施例之主動/可啟動區域係定位於相對於非主動區域的中間處。本發明亦包含其他換能器/致動器組態。舉例而言，該等被動層可僅覆蓋主動區域或僅覆蓋非主動區域。另外，EAP薄膜之非主動區域亦可定位於主動區域的中間處。
圖18A及18B顯示一種該變體，其中非主動區域係定位於主動區域的內部或中間處，即：EAP薄膜的中間部分不含重疊的電極。厚度模式致動器360包含EAP換能器薄膜，其包含夾在電極層364a、364b之間的電介質層362，其中該薄膜之中間部分365係被動，且不含電極材料。該EAP薄膜係藉由頂部及底部框架構件366a、366b中之至少一個而被固定成拉緊或伸展狀態，從而共同形成匣盒組態。覆蓋該薄膜被動部分365之頂部及底部中至少一個的係被動層368a、368b，且在其等之上分別安裝有視需要選用的剛性限制物或輸出構件370a、370b。由於該EAP薄膜的周邊受匣盒框架366限制，因此當其經啟動時(參見圖18B)，該EAP薄膜的壓縮會使薄膜材料向內收回(如箭頭367a、367b所示)，而不是與上述致動器實施例一樣向外收回。該壓縮的EAP薄膜會撞擊被動材料368a、368b，此使其直徑減小而高度增加。此組態的變化可將向外的力分別施加在輸出構件370a、370b上。與前述致動器實施例一樣，可提供多個呈堆疊或平面關係之經被動耦合的薄膜致動器，以提供多相啟動及/或增加輸出力及/或致動器的衝程。
可藉由使電介質薄膜及/或被動材料預應變而增強性能。致動器可作為按鍵或按鈕裝置，且可與感測器裝置(如薄膜開關)一起堆疊或整合。底部輸出構件或底部電極可用於為薄膜開關提供足夠的壓力以完成電路，或如果底部輸出構件具有導電層，則可直接完成該電路。多個致動器可以陣列形式而用於諸如鍵台或鍵盤應用。
揭示於美國申請公開案第2005/0157893號中的各種電介質彈性體及電極材料可適用於本發明之厚度模式換能器。通常，該等電介質彈性體包含任何實質上絕緣的順應性聚合物(如矽酮橡膠及丙烯酸)，其對靜電力會做出變形的回應或其變形會導致電場的變化。在設計或選擇適當的聚合物時，吾人可考慮最佳材料、物理及化學性質。該等性質可藉由正確地選擇單體(可包含任何側鏈)、添加劑、交聯度、結晶度及分子量等而調整。
其中描述之適合使用的電極包括含有金屬跡線及電荷分佈層之結構電極、組織電極、導電油脂(如碳油脂或銀油脂)、膠質懸浮液、高縱橫比導電材料(如導電性碳黑、碳纖維、碳奈米管、石墨烯及金屬奈米線)、及離子性導電材料之混合物。該等電極可由順應性材料，諸如包含碳或其他導電顆粒之彈性體基質製成。本發明亦可採用金屬及半不可撓電極。
用於本發明換能器之示例性被動層材料包括(但不限於)例如：矽酮、苯乙烯或烯烴共聚物、聚胺基甲酸酯、丙烯酸酯、橡膠、軟聚合物、軟彈性體(凝膠)、軟聚合物發泡體、或聚合物/凝膠混合物。該(等)被動層及電介質層之相對彈性及厚度係經選擇以獲得所需輸出(例如預期之表面特徵的凈厚度或薄度)，其中該輸出係被設計成線性(例如當啟動時，被動層厚度係按與電介質層厚度之比例而擴大)或非線性(例如被動層及電介質層以不同速度變薄或變厚)。
就方法而言，本發明之方法包括與使用所述裝置有關的各個機構及/或動作。依此而言，上述裝置之使用中所暗含的方法可形成本發明之部分。其他方法可著重於該等裝置的製造。
就本發明之其他細節而言，可在熟悉相關技術者之水準內使用材料及有關的替代性組態。就其他通常或邏輯上所使用的動作而言，此點亦可適用於關於本發明之以方法為主的態樣。另外，儘管已參照多個實例來描述本發明，且視需要併入了各種特徵，但本發明不限於被描述或指明為涵蓋於本發明之各個變體者。在不脫離本發明之本質及範圍的情況下，可對本發明所述內容進行各種變更且可用等效物(無論文中所敘述或為簡潔而未包含者)取代。任何數目之所示的個別部件或子裝置可按其等之設計而經整合。可藉由裝置的設計原則進行或指導該等變更或其他情況。
同樣地，預期任何所述之本發明變體的視需要特徵可獨自經闡述及主張，或與任何一或多種文中所述的特徵組合。關於單數項目，其包括存在複數個相同項目的可能性。更特定而言，如文中及隨附申請專利範圍所述，單數形式「一」及「該」包括複數個所指物，除非另有特定說明。換言之，冠詞的使用可使「至少一個」本發明項目出現在以上描述及以下申請專利範圍內。應進一步注意的是：申請專利範圍可設計成不含任何視需要選用的元件。依此而言，此陳述係意欲作為使用與敘述請求項元素有關的該排他性術語「僅」及類似物，或使用「否定」限制之前置基礎。在不使用該排他性術語時，無論申請專利範圍內是否例舉既定數目的元件，申請專利範圍內的術語「包含」應允許包括任何其他元件，或可將特徵的添加視為改變申請專利範圍內所闡述之元素的性質。另外，除非文中特別限定，否則文中所使用的所有技術及科學術語意欲具有通常所理解的儘可能廣泛的定義，且同時保持請求項的有效性。
總之，本發明之範圍不受所提供之實例的限制。
10．．．表面變形EAP致動器
12．．．EAP換能器
14．．．電介質彈性體層
16a．．．頂部電極
16b．．．底部電極
18a．．．頂部被動層
18b．．．底部被動層
20a．．．頂部輸出結構
20b．．．底部輸出結構
22．．．剛性結構
30．．．致動器
32．．．堆疊的換能器
34a．．．電介質層
34b．．．頂部電極
34c．．．底部電極
36a．．．電介質層
36b．．．頂部電極
36c．．．底部電極
40a．．．黏著劑層
40b．．．膜對膜黏著劑
40c．．．黏著劑層
42a．．．頂部匯流排
42b．．．底部匯流排
44a．．．底部匯流排
44b．．．頂部匯流排
46a．．．輸出桿
46b．．．輸出桿
48a．．．黏著劑層
48b．．．黏著劑層
50a．．．頂部被動層
50b．．．底部被動層
60．．．頂部封蓋
62．．．PCB/可撓曲連接器
64．．．底部封蓋
66a．．．罐封材料
66b．．．罐封材料
68a．．．導電性彈性體通孔
68b．．．導電性彈性體通孔
70．．．致動器
72．．．PCB/可撓曲連接器
74．．．電介質層
76a．．．頂部匯流排
76b．．．底部匯流排
78a．．．被動層
78b．．．被動層
82a．．．通孔
82b．．．通孔
84a．．．經導電性填充之通孔
84b．．．經導電性填充之通孔
88a．．．引線
88b．．．引線
100．．．換能器
104．．．電介質層
106a．．．電極
106b．．．電極
108．．．匯流排
110a．．．被動層
110b．．．被動層
112．．．PCB/可撓曲連接器
114．．．刺穿型觸點
116．．．導電跡線
120．．．換能器
122．．．電介質層
124．．．電極圖案
124a．．．頂部電極圖案
124b．．．底部電極圖案
125．．．柄部
126a．．．導電觸點
126b．．．導電觸點
127．．．指狀部分
128a．．．非主動部分
128b．．．非主動部分
130．．．鍵盤致動器
132．．．換能器陣列
134．．．被動層
136a．．．頂部換能器陣列
136b．．．底部換能器陣列
138．．．鍵邊
140．．．新穎手形裝置
142．．．電介質材料
144a．．．頂部電極圖案
144b．．．底部電極圖案
146a．．．匯流排
146b．．．匯流排
150．．．換能器薄膜
152．．．電介質材料
154a．．．頂部電極圖案
154b．．．底部電極圖案
155．．．分割線
156a．．．頂部匯流排
156b．．．底部匯流排
158．．．主動區域
160．．．換能器
162．．．電介質材料條
164a．．．頂部電極
164b．．．底部電極
166a．．．匯流排
166b．．．匯流排
168a．．．導電觸點
168b．．．導電觸點
169．．．換能器條之周邊
170．．．觸控螢幕裝置
172．．．液晶顯示器
174．．．觸摸感測器板
178．．．框架
178'．．．框架後壁
178"．．．頂部側肩
180．．．致動器
180'．．．上部致動器
182．．．電介質薄膜層
184a．．．電極
184b．．．電極
186a．．．頂部被動層
186b．．．底部被動層
188a．．．輸出結構
188b．．．輸出結構
188a'．．．最外部輸出塊
188b'．．．最內部輸出塊
190．．．觸控螢幕裝置
200．．．觸控螢幕裝置
202．．．框架側壁
206．．．內部框架構件
210．．．兩相觸摸感測器裝置
220．．．提升閥機構
232．．．厚度模式致動器
234．．．流體室
236．．．流體進口
238．．．流體出口
238'．．．出口孔
240．．．輸出結構
250．．．提升閥機構
252．．．致動器機構
252a．．．可致動部分
252b．．．可致動部分
254．．．流體室
256．．．進口
258a．．．出口
258b．．．出口
258a'．．．出口孔
258b'．．．出口孔
260a．．．輸出結構
260b．．．輸出結構
270．．．隔膜泵
272．．．厚度模式致動器
274．．．流體室
276．．．進口
278．．．出口
280．．．輸出結構
282．．．隔膜
292．．．流體室
294a．．．進口
294b．．．出口
296．．．多致動器機構
296a．．．外部致動器
296b．．．中間致動器
296c．．．外部致動器
298．．．隔膜
300a．．．輸出結構
300b．．．輸出結構
300c．．．輸出結構
310．．．蠕動泵
312a．．．底座
312b．．．頂蓋
314a．．．支座結構
314b．．．輸出結構
316．．．隔膜
318．．．厚度模式致動器
320．．．通道
322．．．固定隔膜
324．．．頂部被動層
330．．．線性制動系統
332．．．可移動構件
334．．．外罩
336．．．致動器
338．．．接地墊片
342．．．輸出板
350．．．旋轉制動系統
352．．．轉盤
352a．．．圓盤元件
352b．．．軸桿
354．．．外罩
356a．．．致動器
356b．．．致動器
358a．．．輸出構件
358b．．．輸出構件
360．．．厚度模式致動器
362．．．電介質層
364a．．．電極層
364b．．．電極層
365．．．被動部分
366a．．．頂部框架
366b．．．底部框架
368a．．．被動層
368b．．．被動層
370a．．．輸出構件
370b．．．輸出構件
圖1A及1B示意顯示作為致動器之表面變形EAP換能器，當該換能器被啟動時，該致動器利用聚合物表面特徵以提供功輸出；
圖2A及2B係本發明致動器之示例性結構的橫斷面圖；
圖3A至3D顯示用於在該等換能器內形成電連接，以耦合至印刷電路板(PCB)或可撓曲連接器之製程的各個步驟；
圖4A至4D顯示用於在該等換能器內形成電連接，以耦合至電線之製程的各個步驟；
圖5係具有刺穿型電觸點之本發明換能器的橫斷面圖；
圖6A及6B分別係應用於按鈕型致動器之厚度模式換能器及電極圖案之頂視圖；
圖7顯示採用一系列圖6A及6B之按鈕型致動器之鍵盤的部分頂視圖；
圖8顯示用於呈人類手形式之新穎致動器中之厚度模式換能器的頂視圖；
圖9顯示呈連續條狀組態之厚度模式換能器的頂視圖；
圖10顯示應用於墊圈型致動器之厚度模式換能器的頂視圖；
圖11A至11D係採用各種墊圈型致動器之觸控螢幕的橫斷面圖；
圖12A至12C分別係採用本發明厚度模式致動器之提動閥的被動態及主動態之橫斷面圖；
圖13A及13B分別係採用本發明厚度模式致動器之隔膜式流體泵的被動態及主動態之橫斷面圖；
圖14A及14B分別係採用本發明厚度模式致動器之另一隔膜式流體泵，及該泵經歷排氣及壓縮衝程之橫斷面圖；
圖15A及15B係採用本發明厚度模式致動器之蠕動泵實施例的橫斷面圖；
圖16A及16B分別係採用本發明厚度模式致動器之線性制動機構的被動及主動模式之橫斷面圖；
圖17A及17B分別係採用本發明厚度模式致動器之旋轉制動或離合機構的被動及主動模式之橫斷面圖；及
圖18A及18B係本發明厚度模式換能器之另一實施例的橫斷面圖，其中該換能器之主動及被動區域的相對位置係與上述實施例相反。
10．．．表面變形EAP致動器
12．．．EAP換能器
14．．．電介質彈性體層
16a．．．頂部電極
16b．．．底部電極
18a．．．頂部被動層
18b．．．底部被動層
20a．．．頂部輸出結構
20b．．．底部輸出結構
22．．．剛性結構

Claims (25)

  1. 一種換能器，其包含：電活性聚合物薄膜層，其包含一薄電介質彈性體層，其中部分該電介質彈性體層係夾在第一及第二電極之間，其中該等電極的重疊部分界定主動薄膜區域，而薄膜的其他部分界定非主動薄膜區域；位於至少部分該非主動薄膜區域上且電耦合至該第一電極之第一導電層，及位於至少部分該非主動薄膜區域上且電耦合至該第二電極之第二導電層；至少一個被動聚合物層，該聚合物層延伸覆蓋於該電活性聚合物薄膜之一側的至少部分上，其中該主動區域之啟動改變該被動聚合物層之厚度大小；及延伸通過該換能器的第一導電通孔，其係在包含該第一電極的位置，且延伸通過該換能器的第二導電通孔，其係在包含該第二電極的位置。
  2. 如請求項1之換能器，其進一步包含至少一個安裝在被動聚合物層上的剛性輸出結構。
  3. 如請求項2之換能器，其進一步包含安裝在各被動聚合物層上的剛性輸出結構。
  4. 如請求項1之換能器，其包含兩個被動聚合物層，該等分別位於該電活性聚合物薄膜之兩側上。
  5. 如請求項1之換能器，其中該換能器係用於提供觸覺回饋。
  6. 如請求項5之換能器，其中該觸覺回饋係提供於觸控螢 幕裝置、觸摸板、按鈕、按鍵或指向裝置中。
  7. 如請求項1之換能器，其中該換能器控制閥機構的開啟及關閉。
  8. 如請求項1之換能器，其中該換能器控制流體通經一室之流動。
  9. 如請求項1之換能器，其中該換能器控制線性制動系統。
  10. 如請求項1之換能器，其中該換能器控制旋轉制動系統。
  11. 如請求項1之換能器，其中該主動區域係處於該非主動區域的中心。
  12. 如請求項11之換能器，其中該被動層係延伸覆蓋於該主動及非主動區域上。
  13. 如請求項11之換能器，其中該換能器係用於提供觸覺回饋。
  14. 如請求項1之換能器，其中該非主動區域係處於該主動區域的中心。
  15. 如請求項14之換能器，其中該被動層僅延伸覆蓋於該非主動區域上。
  16. 一種換能器裝置，其包含：至少兩個堆疊的電活性聚合物薄膜層，各電活性聚合物薄膜層包含一薄電介質彈性體層，其中部分該電介質彈性體層係夾在第一及第二電極之間，其中該等電極的重疊部分界定主動薄膜區域，而薄膜的其他部分界定非 主動薄膜區域，其中該等電活性聚合物薄膜層之各主動薄膜區域係經對齊堆疊，且該等電活性聚合物薄膜層之各非主動薄膜區域係經對齊堆疊；第一導電層，其係位於各電活性聚合物薄膜之非主動薄膜區域的至少部分上，且電耦合至其第一電極；及第二導電層，其係位於各電活性聚合物薄膜之非主動薄膜區域的至少部分上，且電耦合至其第二電極；及延伸通過該等堆疊的電活性聚合物薄膜之第一導電通孔，其係在包含該各個薄膜之第一電極的位置，且延伸通過該等堆疊的電活性聚合物薄膜之第二導電通孔，其係在含有該第二電極的位置。
  17. 如請求項16之換能器裝置，其在該等電活性聚合物薄膜之各裸露面上進一步包含被動聚合物層，其中該等主動區域之啟動使該等被動聚合物層之厚度尺寸改變。
  18. 一種製造換能器之方法，其包含：提供一包含電活性聚合物薄膜之換能器，該電活性聚合物薄膜包含一薄電介質彈性體層，其中部分之該電介質彈性體層係夾在第一及第二電極之間，其中該等電極的重疊部分界定主動薄膜區域，而薄膜的其他部分界定非主動薄膜區域；位於至少部分該非主動薄膜區域上，且電耦合至該第一電極之第一導電層，及位於至少部分該非主動薄膜區域上，且電耦合至該第二電極之第二導電層；及至少一個被動聚合物層，該聚合物層延伸覆蓋於該電活性聚合物薄膜之一側的至少部分上，其中該主 動區域之啟動使該被動聚合物層之厚度大小改變；且分別在包含第一及第二導電層的位置形成穿透該電活性換能器之第一及第二通孔，其中將該等通孔至少鑽至觸及該等導電層之深度；且用導電材料填充該等通孔，其中將該等通孔電耦合至電源，其中該導電材料為導電性彈性體材料。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包含利用非導電材料罐封該等經填充的通孔。
  20. 如請求項18之方法，其進一步包含將非導電性膠帶置於該等填充的通孔上。
  21. 如請求項18之方法，其進一步包含將該換能器安裝至耦合至電源的電氣跡線上，其中將該等通孔鑽穿該換能器之整個厚度。
  22. 如請求項18之方法，其進一步包含將導電性引線嵌入該導電材料中。
  23. 如請求項18之方法，其中形成該等通孔係包含對該電活性換能器進行鑽孔、衝孔、模塑、刺穿、或鑽心。
  24. 一種製造換能器之方法，其包含：提供一包含電活性聚合物薄膜之換能器，該電活性聚合物薄膜包含一薄電介質彈性體層，其中部分之該電介質彈性體層係夾在第一及第二電極之間，其中該等電極的重疊部分界定主動薄膜區域，而薄膜的其他部分界定非主動薄膜區域；位於至少部分該非主動薄膜區域上，且電耦合至該第一電極之第一導電層，及位於至少部分 該非主動薄膜區域上，且電耦合至該第二電極之第二導電層；及至少一個被動聚合物層，該聚合物層延伸覆蓋於該電活性聚合物薄膜之一側的至少部分上，其中該主動區域之啟動使該被動聚合物層之厚度大小改變；及分別在包含第一及第二導電層的位置具有穿過該換能器達刺穿該等導電層之深度之刺穿型組態的第一及第二導電觸點。
  25. 如請求項24之方法，其進一步包含將該換能器安裝至耦合至電源的電氣跡線上，其中將該等導電觸點之裸露端電耦合至該電源。
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Families Citing this family (178)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100053536A (ko) 2007-06-29 2010-05-20 아트피셜 머슬, 인코퍼레이션 감각적 피드백을 부여하는 전기활성 고분자 변환기
US9370640B2 (en) 2007-09-12 2016-06-21 Novasentis, Inc. Steerable medical guide wire device
US8456438B2 (en) 2008-01-04 2013-06-04 Tactus Technology, Inc. User interface system
US9274612B2 (en) 2008-01-04 2016-03-01 Tactus Technology, Inc. User interface system
US9423875B2 (en) 2008-01-04 2016-08-23 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface with exhibiting optical dispersion characteristics
US8922510B2 (en) 2008-01-04 2014-12-30 Tactus Technology, Inc. User interface system
US9052790B2 (en) 2008-01-04 2015-06-09 Tactus Technology, Inc. User interface and methods
US8547339B2 (en) 2008-01-04 2013-10-01 Tactus Technology, Inc. System and methods for raised touch screens
US8154527B2 (en) 2008-01-04 2012-04-10 Tactus Technology User interface system
US8922503B2 (en) 2008-01-04 2014-12-30 Tactus Technology, Inc. User interface system
US8207950B2 (en) 2009-07-03 2012-06-26 Tactus Technologies User interface enhancement system
US8243038B2 (en) 2009-07-03 2012-08-14 Tactus Technologies Method for adjusting the user interface of a device
US9588683B2 (en) 2008-01-04 2017-03-07 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US9552065B2 (en) 2008-01-04 2017-01-24 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US9430074B2 (en) 2008-01-04 2016-08-30 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US9063627B2 (en) 2008-01-04 2015-06-23 Tactus Technology, Inc. User interface and methods
US9720501B2 (en) 2008-01-04 2017-08-01 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US9557915B2 (en) 2008-01-04 2017-01-31 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US9298261B2 (en) 2008-01-04 2016-03-29 Tactus Technology, Inc. Method for actuating a tactile interface layer
US9128525B2 (en) 2008-01-04 2015-09-08 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US20160187981A1 (en) 2008-01-04 2016-06-30 Tactus Technology, Inc. Manual fluid actuator
US8947383B2 (en) 2008-01-04 2015-02-03 Tactus Technology, Inc. User interface system and method
US9612659B2 (en) 2008-01-04 2017-04-04 Tactus Technology, Inc. User interface system
US8570295B2 (en) 2008-01-04 2013-10-29 Tactus Technology, Inc. User interface system
US8553005B2 (en) 2008-01-04 2013-10-08 Tactus Technology, Inc. User interface system
US8922502B2 (en) 2008-01-04 2014-12-30 Tactus Technology, Inc. User interface system
US9588684B2 (en) 2009-01-05 2017-03-07 Tactus Technology, Inc. Tactile interface for a computing device
US8760413B2 (en) * 2009-01-08 2014-06-24 Synaptics Incorporated Tactile surface
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
US8915151B2 (en) * 2009-06-05 2014-12-23 Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration Active skin for conformable tactile interface
CN101923417B (zh) * 2009-06-10 2013-06-05 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 触控式输入装置
US10164135B2 (en) * 2009-08-07 2018-12-25 Guardian Glass, LLC Electronic device including graphene-based layer(s), and/or method or making the same
US8569935B1 (en) * 2009-09-14 2013-10-29 Tomasz Andrzej Kosierkiewicz Piezoelectric shoe insert
US8624839B2 (en) 2009-10-15 2014-01-07 Synaptics Incorporated Support-surface apparatus to impart tactile feedback
US10068728B2 (en) 2009-10-15 2018-09-04 Synaptics Incorporated Touchpad with capacitive force sensing
KR101113897B1 (ko) 2009-12-07 2012-02-29 한국과학기술원 나선형의 투명전극을 이용한 전자기력발생 시스템, 이를 이용한 햅틱제공장치, 이를 이용한 터치패드 및 그 제어방법
US9239623B2 (en) 2010-01-05 2016-01-19 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface
US8619035B2 (en) 2010-02-10 2013-12-31 Tactus Technology, Inc. Method for assisting user input to a device
WO2011112984A1 (en) 2010-03-11 2011-09-15 Tactus Technology User interface system
TW201205346A (en) 2010-03-17 2012-02-01 Bayer Materialscience Ag Statistic analysis of audio signals for generation of discernable feedback
US20110242041A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Nokia Corporation Method and Apparatus for Performing a Function
KR20130136905A (ko) 2010-04-19 2013-12-13 택투스 테크놀로지, 아이엔씨. 사용자 인터페이스 시스템
WO2011133605A1 (en) 2010-04-19 2011-10-27 Tactus Technology Method of actuating a tactile interface layer
JP5893625B2 (ja) * 2010-09-09 2016-03-23 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 電気活性高分子アクチュエータ
US20120068938A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Research In Motion Limited Electronic device with touch-sensitive display
KR20140043697A (ko) 2010-10-20 2014-04-10 택투스 테크놀로지, 아이엔씨. 사용자 인터페이스 시스템 및 방법
CN103109255A (zh) 2010-10-20 2013-05-15 泰克图斯科技公司 用户接口系统
US8704647B2 (en) * 2010-12-21 2014-04-22 Electronics And Telecommunications Research Institute Haptic feedback case for electronic equipment
JP5814774B2 (ja) * 2010-12-22 2015-11-17 日本碍子株式会社 複合基板及び複合基板の製造方法
DE102010056572B4 (de) 2010-12-30 2018-12-27 Snaptrack, Inc. Elektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bauelements
DE102010056562B4 (de) 2010-12-30 2018-10-11 Snaptrack, Inc. Elektroakustisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung des elektroakustischen Bauelements
US8912458B2 (en) 2011-01-04 2014-12-16 Synaptics Incorporated Touchsurface with level and planar translational travel responsiveness
US8847890B2 (en) 2011-01-04 2014-09-30 Synaptics Incorporated Leveled touchsurface with planar translational responsiveness to vertical travel
CA2828809A1 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Francois EGRON Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films
JP2014517331A (ja) 2011-03-22 2014-07-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラシステム
US10108288B2 (en) 2011-05-10 2018-10-23 Northwestern University Touch interface device and method for applying controllable shear forces to a human appendage
WO2012154960A2 (en) 2011-05-10 2012-11-15 Northwestern University A touch interface device and method for applying controllable shear forces to a human appendage
WO2012177719A2 (en) 2011-06-21 2012-12-27 Northwestern University Touch interface device and method for applying lateral forces on a human appendage
US8866774B2 (en) * 2011-06-29 2014-10-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Low power touch screen overlays for providing tactile feedback
WO2013017143A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-07 L&P Swiss Holding Ag Diaphragm pump for a seat adjusting device and seat adjusting device
TW201342788A (zh) * 2011-12-09 2013-10-16 Bayer Materialscience Ag 製造致動器元件之技術
US9220635B2 (en) 2011-12-22 2015-12-29 Douglas D. Churovich Tactile pattern music generator and player
EP2828901B1 (en) 2012-03-21 2017-01-04 Parker Hannifin Corporation Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices
WO2013154720A1 (en) 2012-04-13 2013-10-17 Tk Holdings Inc. Pressure sensor including a pressure sensitive material for use with control systems and methods of using the same
WO2013192143A1 (en) 2012-06-18 2013-12-27 Bayer Intellectual Property Gmbh Stretch frame for stretching process
US9705068B2 (en) 2012-06-19 2017-07-11 Novasentis, Inc. Ultra-thin inertial actuator
US9183710B2 (en) 2012-08-03 2015-11-10 Novasentis, Inc. Localized multimodal electromechanical polymer transducers
US9040851B2 (en) 2012-08-06 2015-05-26 Synaptics Incorporated Keycap assembly with an interactive spring mechanism
US9177733B2 (en) 2012-08-06 2015-11-03 Synaptics Incorporated Touchsurface assemblies with linkages
US9218927B2 (en) 2012-08-06 2015-12-22 Synaptics Incorporated Touchsurface assembly with level and planar translational responsiveness via a buckling elastic component
US9324515B2 (en) 2012-08-06 2016-04-26 Synaptics Incorporated Touchsurface assembly utilizing magnetically enabled hinge
US20150221861A1 (en) * 2012-08-16 2015-08-06 Parker-Hannifin Corporation Machine and methods for making rolled dielectric elastomer transducers
CN104869969B (zh) 2012-09-17 2017-06-09 哈佛大学校长及研究员协会 用于辅助人类运动的软式外装护具
JP6260622B2 (ja) * 2012-09-17 2018-01-17 ティーケー ホールディングス インク．Ｔｋ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｉｎｃ． 単一層力センサ
WO2014047656A2 (en) 2012-09-24 2014-03-27 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface and methods
US9405417B2 (en) 2012-09-24 2016-08-02 Tactus Technology, Inc. Dynamic tactile interface and methods
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
US20150270791A1 (en) * 2012-11-06 2015-09-24 Bayer Intellectual Property Gmbh Stacked actuator apparatus, system, and method
US9170650B2 (en) 2012-11-21 2015-10-27 Novasentis, Inc. EMP actuators for deformable surface and keyboard application
CN110031658B (zh) * 2012-11-21 2021-11-30 康拉德有限责任公司 用于测试工件的方法及装置
US9357312B2 (en) 2012-11-21 2016-05-31 Novasentis, Inc. System of audio speakers implemented using EMP actuators
US9053617B2 (en) 2012-11-21 2015-06-09 Novasentis, Inc. Systems including electromechanical polymer sensors and actuators
US9269885B2 (en) 2012-11-21 2016-02-23 Novasentis, Inc. Method and localized haptic response system provided on an interior-facing surface of a housing of an electronic device
US9164586B2 (en) * 2012-11-21 2015-10-20 Novasentis, Inc. Haptic system with localized response
US20150319514A1 (en) 2012-12-07 2015-11-05 Roger N. Hitchcock Electroactive polymer actuated aperture
US10105504B2 (en) 2012-12-18 2018-10-23 Koninklijke Philips N.V. EAP-driven air pump for patient interfaces
US10088936B2 (en) 2013-01-07 2018-10-02 Novasentis, Inc. Thin profile user interface device and method providing localized haptic response
US9913321B2 (en) * 2013-01-25 2018-03-06 Energyield, Llc Energy harvesting container
TW201502859A (zh) 2013-01-28 2015-01-16 Bayer Materialscience Ag 電活性聚合物致動器及其回饋系統
US9384919B2 (en) 2013-03-14 2016-07-05 Synaptics Incorporated Touchsurface assembly having key guides formed in a sheet metal component
CN104049787B (zh) * 2013-03-14 2017-03-29 联想(北京)有限公司 一种电子设备和控制方法
US20160025429A1 (en) 2013-03-15 2016-01-28 Parker-Hannifin Corporation Electroactive polymer actuated air flow thermal management module
WO2014160757A2 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Bayer Materialscience Ag Independent tunig of audio devices employing electroactive polymer actuators
US9213372B2 (en) 2013-04-19 2015-12-15 Synaptics Incorporated Retractable keyboard keys
CN105452992B (zh) 2013-05-30 2019-03-08 Tk控股公司 多维触控板
JP6466420B2 (ja) 2013-05-31 2019-02-06 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ 人間動作を補助するための軟性外骨格スーツ
US9557813B2 (en) 2013-06-28 2017-01-31 Tactus Technology, Inc. Method for reducing perceived optical distortion
US9507468B2 (en) 2013-08-30 2016-11-29 Novasentis, Inc. Electromechanical polymer-based sensor
US10125758B2 (en) 2013-08-30 2018-11-13 Novasentis, Inc. Electromechanical polymer pumps
US9833596B2 (en) 2013-08-30 2017-12-05 Novasentis, Inc. Catheter having a steerable tip
US9898087B2 (en) 2013-10-08 2018-02-20 Tk Holdings Inc. Force-based touch interface with integrated multi-sensory feedback
US9666391B2 (en) 2013-10-22 2017-05-30 Novasentis, Inc. Retractable snap domes
CN105992554A (zh) 2013-12-09 2016-10-05 哈佛大学校长及研究员协会 帮助人移动的辅助柔性套服、柔性套服系统及它们的制造和控制方法
US10278883B2 (en) 2014-02-05 2019-05-07 President And Fellows Of Harvard College Systems, methods, and devices for assisting walking for developmentally-delayed toddlers
WO2015126928A1 (en) * 2014-02-18 2015-08-27 Parker-Hannifin Corporation Electroactive polymer actuator with improved performance
CN104916773B (zh) * 2014-03-14 2017-10-20 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 电致变形薄膜阵列、其制备方法及应用
US10864100B2 (en) 2014-04-10 2020-12-15 President And Fellows Of Harvard College Orthopedic device including protruding members
DE102014005851B4 (de) * 2014-04-22 2018-10-18 Festo Ag & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Elastomer-Aktuatoren
US9652946B2 (en) 2014-05-02 2017-05-16 Novasentis, Inc. Hands-free, wearable vibration devices and method
US9576446B2 (en) 2014-08-07 2017-02-21 Novasentis, Inc. Ultra-thin haptic switch with lighting
US9972768B2 (en) 2014-08-15 2018-05-15 Novasentis, Inc. Actuator structure and method
KR20160031715A (ko) * 2014-09-15 2016-03-23 삼성전자주식회사 기류 가변이 가능한 전면 송풍방식 공기조화장치
EP3708079A1 (en) 2014-09-19 2020-09-16 President And Fellows Of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
DE102014114212A1 (de) * 2014-09-30 2016-03-31 Bürkert Werke GmbH Membranventil
US10466826B2 (en) 2014-10-08 2019-11-05 Joyson Safety Systems Acquisition Llc Systems and methods for illuminating a track pad system
JP6689857B2 (ja) * 2014-12-17 2020-04-28 カーバー サイエンティフィック インコーポレイテッドＣａｒｖｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， Ｉｎｃ． エントロピックエネルギの伝達方法及び回路
CN116570339A (zh) 2014-12-29 2023-08-11 伊拉斯泰美德有限公司 将电活性聚合物保持在预拉伸状态的方法和机构及其用途
US11278455B2 (en) 2014-12-29 2022-03-22 ElastiMed Ltd. Methods for maintaining an electro-active polymer in a pre-stretch state
CN104613303B (zh) * 2015-01-16 2017-03-22 西北工业大学 基于电活性软物质的可控面外变形单元
JP6699119B2 (ja) * 2015-01-22 2020-05-27 株式会社リコー 素子及び発電装置
CN104536187B (zh) 2015-01-23 2018-01-23 京东方科技集团股份有限公司 柔性显示器
EP3271903A4 (en) * 2015-03-09 2019-01-16 The University Of British Columbia APPARATUS AND METHODS FOR PROVIDING TACTILE STIMULUS INTEGRATING THREE-LAYER ACTUATORS
KR101652029B1 (ko) * 2015-04-13 2016-08-30 주식회사 하이딥 압력 검출 모듈 및 이를 포함하는 스마트폰
DE102015209732A1 (de) * 2015-05-27 2016-12-01 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zum Variieren eines Pedalwiderstands, Bremssystem
GB201511042D0 (en) * 2015-06-23 2015-08-05 Royal College Of Art And Kong Ming Sensor device and method
US10543907B2 (en) * 2015-07-06 2020-01-28 California Institute Of Technology Flow control technique by dielectric materials
DE102015214569B4 (de) * 2015-07-31 2019-10-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Vorrichtung zur pneumatischen Verstellung eines Sitzes in einem Verkehrsmittel
US10145005B2 (en) 2015-08-19 2018-12-04 Guardian Glass, LLC Techniques for low temperature direct graphene growth on glass
US10484793B1 (en) * 2015-08-25 2019-11-19 Apple Inc. Electronic devices with orientation sensing
RU2727067C2 (ru) * 2015-08-31 2020-07-17 Конинклейке Филипс Н.В. Преобразователь для преобразования электрического и/или радиационного сигнала в перемещение или наоборот
KR101731173B1 (ko) * 2015-09-02 2017-04-28 한국과학기술원 다공성 탄성중합체 유전층을 구비하는 정전용량형 압력센서
KR101859509B1 (ko) * 2015-09-15 2018-05-18 한국과학기술원 주름 패턴의 간격 및 높이 변화를 이용한 질감 제시형 햅틱 디스플레이 패널 및 그의 제조 방법
US9929485B2 (en) * 2015-11-12 2018-03-27 International Business Machines Corporation Card edge connector using a set of electroactive polymers
CN108369462B (zh) * 2015-12-25 2021-03-30 住友理工株式会社 触觉振动提示装置
EP3429512A4 (en) 2016-03-13 2019-10-30 President and Fellows of Harvard College FLEXIBLE ELEMENTS FOR ANCHORING THE BODY
CN105676343B (zh) 2016-04-14 2019-01-04 京东方科技集团股份有限公司 用于模拟导光板的装置、系统及背光模组和测试方法
WO2017216107A1 (en) * 2016-06-13 2017-12-21 Koninklijke Philips N.V. Electroactive polymer actuator device and driving method
US11498203B2 (en) 2016-07-22 2022-11-15 President And Fellows Of Harvard College Controls optimization for wearable systems
KR102640240B1 (ko) * 2016-10-31 2024-02-22 엘지디스플레이 주식회사 접촉 감응 소자 및 이를 포함하는 표시 장치
US20180138831A1 (en) * 2016-11-17 2018-05-17 Immersion Corporation Control of Contact Conditions For Static ESF
US10416768B2 (en) * 2016-12-28 2019-09-17 Immersion Corporation Unitary sensor and haptic actuator
US11014804B2 (en) 2017-03-14 2021-05-25 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for fabricating 3D soft microstructures
JP6807260B2 (ja) * 2017-03-29 2021-01-06 住友理工株式会社 振動提示装置
US10396272B2 (en) * 2017-05-04 2019-08-27 International Business Machines Corporation Display distortion for alignment with a user gaze direction
US11420411B2 (en) * 2017-10-11 2022-08-23 Single Buoy Moorings Inc. Electro-active polymer device and method for manufacturing such a device
GB2580810B (en) * 2017-11-10 2021-06-09 Aspen Pumps Ltd Pumps
WO2019107309A1 (ja) * 2017-11-28 2019-06-06 正毅 千葉 誘電エラストマー駆動センサシステムおよびシート
WO2019166635A1 (en) * 2018-03-01 2019-09-06 Universität Basel Vizerektorat Forschung Dielectric elastomer transducer and corresponding fabrication process
JPWO2019171604A1 (ja) * 2018-03-09 2021-02-18 株式会社フジキン バルブ装置
EP3544070A1 (en) * 2018-03-21 2019-09-25 Koninklijke Philips N.V. Actuator device and actuation method
US11245065B1 (en) 2018-03-22 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Electroactive polymer devices, systems, and methods
US10962791B1 (en) 2018-03-22 2021-03-30 Facebook Technologies, Llc Apparatuses, systems, and methods for fabricating ultra-thin adjustable lenses
US11048075B1 (en) 2018-03-29 2021-06-29 Facebook Technologies, Llc Optical lens assemblies and related methods
KR102113508B1 (ko) 2018-07-12 2020-05-22 한국과학기술연구원 촉각피드백 장치
US10747332B2 (en) * 2018-09-13 2020-08-18 Apple Inc. Flexible stabilized button input device
US11548261B2 (en) 2018-10-24 2023-01-10 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Structure with selectively variable stiffness
US11067200B2 (en) * 2018-10-24 2021-07-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Self-healing microvalve
US11088635B2 (en) 2018-10-25 2021-08-10 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Actuator with sealable edge region
US11041576B2 (en) 2018-10-25 2021-06-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Actuator with static activated position
US10946535B2 (en) 2018-10-25 2021-03-16 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Earthworm-like motion of soft bodied structure
US11081975B2 (en) 2018-10-25 2021-08-03 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Somersaulting motion of soft bodied structure
US11498270B2 (en) 2018-11-21 2022-11-15 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Programmable matter
US10749448B2 (en) * 2018-11-30 2020-08-18 Facebook Technologies, Llc Engineered loading response in electroactive polymer devices having structured nanovoids
US11195506B2 (en) 2018-12-03 2021-12-07 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Sound-modulating windows
US10859101B2 (en) 2018-12-10 2020-12-08 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Soft-bodied actuator with pinched configuration
US11066016B2 (en) 2018-12-18 2021-07-20 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Adjusting vehicle mirrors
CN111403431B (zh) 2019-01-02 2023-09-05 京东方科技集团股份有限公司 柔性体及控制其发生形变的方法
US11479308B2 (en) 2019-01-09 2022-10-25 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Active vehicle interface for crosswind management
CN109962643A (zh) * 2019-02-01 2019-07-02 杭州电子科技大学 一种降低驻极体基能量采集器内阻的方法及能量采集器
US11473567B2 (en) 2019-02-07 2022-10-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Programmable surface
JP2020167656A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 住友理工株式会社 トランスデューサ装置およびトランスデューサシステム
US11411165B2 (en) 2019-05-17 2022-08-09 International Business Machines Corporation Conductive particle interconnect switch
US11411166B2 (en) * 2019-05-17 2022-08-09 International Business Machines Corporation Conductive particle interconnect switch
CN115176216A (zh) 2019-12-30 2022-10-11 乔伊森安全系统收购有限责任公司 用于智能波形中断的系统和方法
US11370496B2 (en) * 2020-01-31 2022-06-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Programmable texture surfaces having artificial muscles
DE102020103474A1 (de) * 2020-02-11 2021-08-12 Bürkert Werke GmbH & Co. KG Ventilaktor und Ventil
US11598331B2 (en) 2021-02-24 2023-03-07 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electroactive polymer actuator for multi-stage pump
US11941974B2 (en) * 2022-07-20 2024-03-26 Tdk Corporation Systems, methods, and devices for haptic feedback

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6545384B1 (en) 1997-02-07 2003-04-08 Sri International Electroactive polymer devices
US7052594B2 (en) 2002-01-31 2006-05-30 Sri International Devices and methods for controlling fluid flow using elastic sheet deflection
US7320457B2 (en) 1997-02-07 2008-01-22 Sri International Electroactive polymer devices for controlling fluid flow
US6543110B1 (en) 1997-02-07 2003-04-08 Sri International Electroactive polymer fabrication
US6812624B1 (en) 1999-07-20 2004-11-02 Sri International Electroactive polymers
US6809462B2 (en) 2000-04-05 2004-10-26 Sri International Electroactive polymer sensors
US6882086B2 (en) 2001-05-22 2005-04-19 Sri International Variable stiffness electroactive polymer systems
WO1998035529A2 (en) 1997-02-07 1998-08-13 Sri International Elastomeric dielectric polymer film sonic actuator
US6376971B1 (en) 1997-02-07 2002-04-23 Sri International Electroactive polymer electrodes
US6891317B2 (en) 2001-05-22 2005-05-10 Sri International Rolled electroactive polymers
US6781284B1 (en) 1997-02-07 2004-08-24 Sri International Electroactive polymer transducers and actuators
US6586859B2 (en) 2000-04-05 2003-07-01 Sri International Electroactive polymer animated devices
US7608989B2 (en) 1999-07-20 2009-10-27 Sri International Compliant electroactive polymer transducers for sonic applications
ATE381116T1 (de) 1999-07-20 2007-12-15 Stanford Res Inst Int Elektroaktive polymergeneratoren
US6664718B2 (en) 2000-02-09 2003-12-16 Sri International Monolithic electroactive polymers
US6806621B2 (en) 2001-03-02 2004-10-19 Sri International Electroactive polymer rotary motors
US6911764B2 (en) 2000-02-09 2005-06-28 Sri International Energy efficient electroactive polymers and electroactive polymer devices
AU2001238675A1 (en) 2000-02-23 2001-09-03 Sri International Electroactive polymer thermal electric generators
US6768246B2 (en) 2000-02-23 2004-07-27 Sri International Biologically powered electroactive polymer generators
US6879318B1 (en) 2000-10-06 2005-04-12 Industrial Technology Research Institute Touch screen mounting assembly for LCD panel and method for fabrication
US7166953B2 (en) 2001-03-02 2007-01-23 Jon Heim Electroactive polymer rotary clutch motors
US7233097B2 (en) 2001-05-22 2007-06-19 Sri International Rolled electroactive polymers
US6876135B2 (en) 2001-10-05 2005-04-05 Sri International Master/slave electroactive polymer systems
US6707236B2 (en) 2002-01-29 2004-03-16 Sri International Non-contact electroactive polymer electrodes
WO2003081762A1 (en) 2002-03-18 2003-10-02 Sri International Electroactive polymer devices for moving fluid
JP2004134216A (ja) 2002-10-10 2004-04-30 Hitachi Displays Ltd 陰極線管
US7253735B2 (en) 2003-03-24 2007-08-07 Alien Technology Corporation RFID tags and processes for producing RFID tags
DK1751843T3 (da) 2003-08-29 2012-12-17 Stanford Res Inst Int Forbelastning af elektroaktive polymer
DK1665880T3 (da) * 2003-09-03 2013-02-25 Stanford Res Inst Int Elektroaktive overfladedeformations- polymertransducere
US7449821B2 (en) * 2005-03-02 2008-11-11 Research Triangle Institute Piezoelectric micromachined ultrasonic transducer with air-backed cavities
GB0504484D0 (en) 2005-03-03 2005-04-13 Ultra Electronics Ltd Haptic feedback device
US7521840B2 (en) * 2005-03-21 2009-04-21 Artificial Muscle, Inc. High-performance electroactive polymer transducers
US7750532B2 (en) 2005-03-21 2010-07-06 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer actuated motors
US7521847B2 (en) 2005-03-21 2009-04-21 Artificial Muscle, Inc. High-performance electroactive polymer transducers
US7915789B2 (en) 2005-03-21 2011-03-29 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer actuated lighting
US7626319B2 (en) 2005-03-21 2009-12-01 Artificial Muscle, Inc. Three-dimensional electroactive polymer actuated devices
US20070200457A1 (en) 2006-02-24 2007-08-30 Heim Jonathan R High-speed acrylic electroactive polymer transducers
US7595580B2 (en) 2005-03-21 2009-09-29 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer actuated devices
US20070230222A1 (en) 2006-03-31 2007-10-04 Drabing Richard B Power circuitry for high-frequency applications
US7394282B2 (en) 2006-06-28 2008-07-01 Intel Corporation Dynamic transmission line termination
EP2498311A3 (en) * 2006-11-03 2014-09-10 Danfoss A/S A direct acting capacitive transducer
US7492076B2 (en) 2006-12-29 2009-02-17 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers biased for increased output
US9823833B2 (en) * 2007-06-05 2017-11-21 Immersion Corporation Method and apparatus for haptic enabled flexible touch sensitive surface
KR20100053536A (ko) 2007-06-29 2010-05-20 아트피셜 머슬, 인코퍼레이션 감각적 피드백을 부여하는 전기활성 고분자 변환기
US20120126959A1 (en) * 2008-11-04 2012-05-24 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices

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