特許 6353162 変形可能な装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6353162

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】変形可能な装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/16 20060101AFI20180625BHJP

   G01L 1/14 20060101ALI20180625BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   G01B7/16 C

   G01L1/14 J

   G01M99/00 Z

【請求項の数】20

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2017-520326(P2017-520326)

(86)(22)【出願日】2015年9月23日

(65)【公表番号】特表2017-538107(P2017-538107A)

(43)【公表日】2017年12月21日

(86)【国際出願番号】FI2015050635

(87)【国際公開番号】WO2016059288

(87)【国際公開日】20160421

【審査請求日】2017年6月13日

(31)【優先権主張番号】14189254.7

(32)【優先日】2014年10月16日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】515076873

【氏名又は名称】ノキア テクノロジーズ オサケユイチア

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100141162

【弁理士】

【氏名又は名称】森 啓

(74)【代理人】

【識別番号】100141254

【弁理士】

【氏名又は名称】榎原 正巳

(72)【発明者】

【氏名】ダリル コットン

(72)【発明者】

【氏名】アダム ロビンソン

(72)【発明者】

【氏名】ピアーズ アンドリュー

【審査官】 眞岩 久恵

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１２４０４９（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ７／００−７／３４

Ｇ０１Ｌ １／１４

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

変形可能な基板と、
湾曲した支持構造と、
前記変形可能な基板が変形した場合に、前記湾曲した支持構造が同じように変形しないように、前記湾曲した支持構造を前記基板から間隔をおくように構成された少なくとも１つの支持体と、
オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備えた容量センサーと、
を備える装置であって、
前記突出電極は、前記湾曲した支持構造の１つの側から突出している、装置。

【請求項2】

オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備える複数の容量センサーを備え、
前記装置内の異なる容量センサーは、前記装置の異なるタイプの変形を検出するように構成される、
請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記容量センサーは、第１の突出電極と第２の突出電極とを備え、
前記第１の突出電極と前記第２の突出電極の両方が、前記オーバーレイ電極に容量結合されている、
請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記第１の突出電極は、前記湾曲した支持構造の第１の側から突出し、
前記第２の突出電極は、前記湾曲した支持構造の第２の側から突出する、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記第１の突出電極は、前記湾曲した支持構造の第１の側から突出し、
前記第２の突出電極も、また、前記湾曲した支持構造の前記第１の側から突出する、
請求項３に記載の装置。

【請求項6】

前記第１および第２の突出電極は、前記同じ平面内に提供され、
前記オーバーレイ電極は、前記第１の突出電極および第２の突出電極に対して異なる平面内に提供される、
請求項３に記載の装置。

【請求項7】

前記突出電極が前記変形可能な基板の上につるされている、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記オーバーレイ電極は、オーバーレイ・エラストマ層内に埋込まれている、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

前記オーバーレイ電極は、前記第１の突出電極および前記第２の突出電極よりも大きい、請求項３に記載の装置。

【請求項10】

前記オーバーレイ電極が剛性または変形可能のいずれかである、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記変形可能な基板はキャビティを形成し、
該キャビティ内に湾曲した支持構造および突出電極が提供される、
請求項１に記載の装置。

【請求項12】

前記湾曲した支持構造の曲率半径は、前記変形可能な基板の平面に対して平行である、請求項１に記載の装置。

【請求項13】

前記湾曲した支持構造は、蛇行形状を有し、
前記蛇行形状は、左側に伸びるループに、右側に伸びるループが続くように、複数のループを備える、
請求項１に記載の装置。

【請求項14】

前記変形可能な基板は、ユーザによって印加される力に応じて変形するように構成される、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の装置。

【請求項15】

請求項１に記載の装置を備える電子デバイス。

【請求項16】

装置のための方法であって、
変形可能な基板を提供するステップと、
湾曲した支持構造を提供するステップと、
前記変形可能な基板が変形した場合に、前記湾曲した支持構造が同じように変形しないように、前記湾曲した支持構造を前記変形可能な基板から間隔をおくように構成された少なくとも１つの支持体を提供するステップと、
該装置において、オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備える容量センサーを提供するステップと、
を含む方法であり、
前記突出電極は前記湾曲した支持構造の１つの側から突出している、
方法。

【請求項17】

オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備える複数の静電容量センサーを提供するステップを含み、
前記装置内の異なる容量センサーは、前記装置の異なるタイプの変形を検出するように構成される、
請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記容量センサーは、第１の突出電極と第２の突出電極とを備え、
前記第１の突出電極と前記第２の突出電極の両方が、前記オーバーレイ電極に容量結合されている、
請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記第１の突出電極は、前記湾曲した支持構造の第１の側から突出し、
前記第２の突出電極は、前記湾曲した支持構造の第２の側から突出する、
請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記第１および第２の突出電極は、前記同じ平面内に提供され、
前記オーバーレイ電極は、前記第１の突出電極および前記第２の突出電極に対して異なる平面において提供される、
請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の実施例は、変形可能な装置および方法に関する。詳細には、これらの実施例は、装置が変形された時を検出するように構成されたセンサーを備えた変形可能な装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

変形可能な電子デバイスは知られている。例えば、ウェアラブル電子デバイス、生物学的センサー・デバイスまたは変形可能な通信デバイスまたは任意の他のデバイスを、デバイスに加わった力に応答して変形するように構成することができる。

【0003】

このようなデバイスにおいては、変形量を検出および／または測定できるようにすることが有益であり得る。デバイスの異なるタイプの変形を検出および／または測定できるようにすることが有益であり得る。

【発明の概要】

【0004】

本願開示のさまざまな、ただし必ずしも全てではない実施例によると、変形可能な基板と、湾曲した支持構造と、変形可能な基板が変形した場合でも湾曲した支持構造が同じように変形しないように、湾曲した支持構造を基板から間隔をおいて配置するように構成された少なくとも１つの支持体と、オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備えた容量センサーと、を備えた装置において、突出電極は湾曲した支持構造の１つの側から突出している、装置を提供することができる。

【0005】

いくつかの実施例において、該装置は、オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備えた複数の容量センサーを備えることができる。装置内の異なる容量センサーは、装置の異なるタイプの変形を検出するように構成されることができる。

【0006】

いくつかの実施例において、容量センサーは、第１の突出電極と第２の突出電極とを備えることができ、第１の突出電極と第２の突出電極の両方共がオーバーレイ電極に容量結合されている。一部の実施例において、第１の突出電極は湾曲した支持構造の第１の側から突出することができ、第２の突出電極は、湾曲した支持構造の第２の側から突出することができる。他の実施例において、第１の突出電極は湾曲した支持構造の第１の側から突出することができ、第２の突出電極も湾曲した支持構造の第１の側から突出することができる。

【0007】

いくつかの実施例において、第１および第２の突出電極を同じ平面内に提供することができる。

【0008】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極を第１の突出電極および第２の突出電極と異なる平面内に提供することができる。

【0009】

いくつかの実施例において、突出電極を変形可能な基板の上につるすことができる。

【0010】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極を、オーバーレイ・エラストマ層内に埋込むことができる。

【0011】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は、第１の突出電極および第２の突出電極よりも大きいものであることができる。

【0012】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は剛性であることができる。

【0013】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は変形可能であることができる。

【0014】

いくつかの実施例において、変形可能な基板はキャビティを形成することができ、このキャビティ内に湾曲した支持構造および突出電極が提供される。

【0015】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造の曲率半径は、変形可能な基板の平面に対して平行であることができる。

【0016】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造は、蛇行形状を有することができる。この蛇行形状は、複数のループを含むことができ、こうして左側に伸びるループには右側に伸びるループが後続するようになっている。

【0017】

いくつかの実施例において、変形可能な基板を、ユーザーにより加えられる力に応答して変形するように構成することができる。

【0018】

本願開示のさまざまな、ただし必ずしも全てではない実施例によると、上述の装置を備えた電子デバイスを提供することができる。

【0019】

本願開示のさまざまな、ただし必ずしも全てではない実施例によると、変形可能な基板を提供するステップと、湾曲した支持構造を提供するステップと、変形可能な基板が変形した場合でも湾曲した支持構造が同じように変形しないように、変形可能な湾曲した支持構造を基板から間隔をおいて配置するように構成された少なくとも１つの支持体を提供するステップと、オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備えた容量センサーを提供するステップと、を含む方法において、突出電極が湾曲した支持構造の１つの側から突出している方法を提供することができる。

【0020】

いくつかの実施例において、該方法は、オーバーレイ電極に容量結合された突出電極を備えた複数の容量センサーを提供するステップをさらに含むことができる。いくつかの実施例において、装置内の異なる容量センサーは、装置の異なるタイプの変形を検出するように構成されることができる。

【0021】

いくつかの実施例において、容量センサーは、第１の突出電極と第２の突出電極とを備えることができ、第１の突出電極と第２の突出電極の両方共がオーバーレイ電極に容量結合されることができる。一部の実施例において、第１の突出電極は湾曲した支持構造の第１の側から突出することができ、第２の突出電極は、湾曲した支持構造の第２の側から突出する。他の実施例において、第１の突出電極は湾曲した支持構造の第１の側から突出することができ、第２の突出電極も湾曲した支持構造の第１の側から突出することができる。

【0022】

いくつかの実施例において、第１および第２の突出電極を同じ平面内に提供することができる。

【0023】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極を第１の突出電極および第２の突出電極と異なる平面内に提供することができる。

【0024】

いくつかの実施例において、第１の突出電極および第２の突出電極を変形可能な基板の上につるすことができる。

【0025】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極を、オーバーレイ・エラストマ層内に埋込むことができる。

【0026】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は、第１の突出電極および第２の突出電極よりも大きいものであることができる。

【0027】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は剛性であることができる。

【0028】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極は変形可能であることができる。

【0029】

いくつかの実施例において、変形可能な基板はキャビティを形成することができ、このキャビティ内に湾曲した支持構造および突出電極が提供される。

【0030】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造の曲率半径は変形可能な基板の平面に対して平行であることができる。

【0031】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造は、蛇行形状を有することができる。この蛇行形状は、複数のループを含むことができ、こうして左側に伸びるループには右側に伸びるループが後続するようになっている。

【0032】

いくつかの実施例において、変形可能な基板を、ユーザーにより加えられる力に応答して変形するように構成することができる。

【0033】

詳細な説明を理解するために有用であるさまざまな実施例をより良く理解するため、ここで、単に一例として、以下の図を参照することが指示される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】例示的装置を示す。

【図2A】例示的装置を示す。

【図2B】例示的装置を示す。

【図3】例示的装置を示す。

【図4A】例示的装置を示す。

【図4B】例示的装置を示す。

【図5】概略的に容量センサーを示す。

【図6A】例示的装置を示す。

【図6B】例示的装置を示す。

【図7A】例示的装置を示す。

【図7B】例示的装置を示す。

【図7C】例示的装置を示す。

【図8A】例示的装置を示す。

【図8B】例示的装置を示す。

【図8C】例示的装置を示す。

【図8D】例示的装置を示す。

【図9A】例示的装置を示す。

【図9B】例示的装置を示す。

【図9C】例示的装置を示す。

【図9D】例示的装置を示す。

【図9E】例示的装置を示す。

【図10A】例示的装置を示す。

【図10B】例示的装置を示す。

【図11A】例示的装置を示す。

【図11B】例示的装置を示す。

【図11C】例示的装置を示す。

【図11D】例示的装置を示す。

【図12】方法を例示する。

【図13A】方法を例示する。

【図13O】方法を例示する。

【図14A】方法を例示する。

【図14B】方法を例示する。

【図14C】方法を例示する。

【図14D】方法を例示する。

【図14E】方法を例示する。

【図14F】方法を例示する。

【図15】方法を例示する。

【図16A】例示的装置の内部で寄生容量がもたらし得る効果を示す。

【図16B】例示的装置の内部で寄生容量がもたらし得る効果を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図は、変形可能な基板３と、湾曲した支持構造７と、変形可能な基板３が変形した場合でも湾曲した支持構造７が同じように変形しないように、前記湾曲した支持構造７を変形可能な基板３から間隔をおいて配置するように構成された少なくとも１つの支持体６と、オーバーレイ電極３３に容量結合された突出電極２１、２３を備えた容量センサー３１と、を備えた装置１において、突出電極２１、２３は湾曲した支持構造７の１つの側から突出している、装置１を例示している。

【0036】

装置１は、伸縮可能および／または変形可能な電子デバイス中に提供することができる。装置１は電子デバイスの変形を検知するためのものであり得る。容量センサー３１は、突出電極２１、２３とオーバーレイ電極３３の間のキャパンタンスの変動が電子デバイスの変形の標示を提供するように構成可能である。

【0037】

図１は、本開示の一実施例に係る装置１を概略的に示す。図１に示された装置１は、変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５および湾曲した支持構造７を備える。以下の説明に関連する特徴だけが、図１に示されている。他の実施例には、他の特徴を内含させることができるということを認識すべきである。例えば、装置１は、センサー・デバイス、医学または生物学的検知デバイス、ウェアラブル電子デバイス、セルラー移動電話、または他の任意の好適な電子デバイスなどの変形可能な電子デバイス中に内蔵されるように構成され得る。

【0038】

図１に示された実施例において、変形可能な基板３は、平面状表面９を備える。図１の実施例では、平面状表面９は平坦であるかまたは実質的に平坦である。他の実施例において、変形可能な基板３は異なる形状を有することができる。例えば、この基板は湾曲することができおよび／または変形可能な基板３の表面９は平坦である必要はない。

【0039】

変形可能な基板３の平衡形は、図１に示された平坦な構成であり得る。平衡形とは、装置１のユーザーが全く外力を加えない場合に変形可能な基板３がとる位置および形状である。他の実施例において、変形可能な基板３は異なる平衡形を有することができ、例えば、平衡形は、屈曲または湾曲されている変形可能な基板３の少なくとも一部分を含むことができる。いくつかの実施例において、変形可能な基板３は平坦部分と湾曲部分の両方を含むことができる。

【0040】

変形可能な基板３は、装置１に加えられる物理的力に応答して形状を変えるように構成され得る少なくとも１つのユーザー変形可能部分を含むことができる。物理的力は、装置１のユーザーが加えることができる。形状変化は、屈曲、折畳み、捩り、延伸、圧縮、せん断または、変形可能な基板３の一部分の他の任意の好適な変形を含むことができる。いくつかの実施例において、変形可能な基板３を、装置１に加わった力が除去された時点で平衡形に自動的に戻るように構成することができる。

【0041】

図１の実施例において、矢印１０、１２により示された方向に延伸されるように、変形可能な基板３を構成することができる。矢印１０は、主要な延伸方向を標示する。この実施例において、主要な延伸方向は、少なくとも１つの支持体５に対して平行または実質的に平行である。矢印１２は、二次的延伸方向を標示する。この実施例において、二次的延伸は、少なくとも１つの支持体５に対し直交、または実質的に直交する。

【0042】

いくつかの実施例において、変形可能な基板３は、ユーザーが屈曲させるまたは捩ることのできる可撓性基板を含むことができる。変形可能な基板３は、装置１のユーザーによって加わった力に応答して変形できるポリマー材料、エラストマ材料または他のあらゆる材料を含むことができる。

【0043】

他の実施例において、変形可能な基板３は、ヒンジまたはジョイントで接合された複数のセグメントを含むことができる。ヒンジまたはジョイントで接合されたセグメントは、変形可能な基板３の一部分が折畳みまたは屈曲または延伸できるようにするため互いとの関係において動かされるように構成可能である。装置１のユーザーにより加わった力に応答して、変形可能な基板３を、折畳み、屈曲させ、または延伸させることができる。

【0044】

いくつかの実施例において、変形可能な基板上に１つ以上の電子コンポーネントを搭載することができる。

【0045】

図１に示された装置１は、同様に、少なくとも１つの支持体５をも含んでいる。少なくとも１つの支持体５は、変形可能な基板３から間隔をおいた位置に１つ以上の湾曲した支持構造７を支持するように構成され得る任意の手段を含むことができる。図１の実施例において、少なくとも１つの支持体５は、変形可能な基板３の平面状表面８に直交する方向に伸びるビーム６を含む。

【0046】

図１の実施例において、少なくとも１つの支持体５は、変形可能な基板３の平面状表面９の一部分に沿って伸びるビーム６を含む。他の例示的装置１では、他のタイプの支持体を使用することができるということを認識すべきである。例えば少なくとも１つの支持体５は、変形可能な基板３の平面状表面９上で互いに分離して位置設定された複数の個別の支持体を含むことができる。複数の個別の支持体は、任意の好適なサイズまたは形状であることができ、例えば個別の支持体は、正方形または矩形、または円筒形、または他の任意の形状であることができる。いくつかの実施例において、異なる個別の支持体は、異なるサイズおよび／または形状を有することができる。

【0047】

いくつかの実施例において、少なくとも１つの支持体５を、ユーザーによって加わった力に応答して変形可能となるように構成することができる。例えば、少なくとも１つの支持体５を、ユーザーが電子デバイスに加える力に応答して、屈曲または延伸するように、あるいは圧縮するかまたは他の任意の好適な変形を受けるように構成することができる。他の実施例では、少なくとも１つの支持体５を、ユーザーにより加わった力に応答して変形可能とならないように構成することができる。例えば、少なくとも１つの支持体は、ユーザーが電子デバイスに力を加えた場合に少なくとも１つの支持体が圧縮されないように、剛性材料を含むことができる。

【0048】

変形可能な基板３が変形された場合、これにより少なくとも１つの支持体５がその平衡位置から移動させられることにもなるように、変形可能な基板３に対して少なくとも１つの支持体５を結合することができる。例えば、図１に例示された装置１において、支持体５は、変形可能な基板３の平面状表面９の一部分に沿って伸びるように、変形可能な基板３上に搭載されているビーム６を含む。ビーム６が搭載されている変形可能な基板３の部分が変形させられた場合、ビーム６も同様に変形される。変形可能な基板３は、例えば延伸、捩りまたは屈曲を受けることにより変形でき、したがってビーム６も同様に延伸、捩りまたは屈曲を受けることができる。このような実施例において、ビーム６は、装置１のユーザーによって加わった力に応答して変形可能であるものの、湾曲した支持構造７を支持するのに充分な剛性を有するポリマー材料、エラストマ材料または他の任意の材料などの可撓性ある材料を含むことができる。

【0049】

上述のように、いくつかの実施例において、少なくとも１つの支持体５は、連続ビームではなく、むしろ変形可能な基板３の平面状表面９上で互いに分離して位置設定されている複数の個別の支持体を含むことができる。このような実施例においては、変形可能な基板３の一部分を変形させることで、それぞれの支持体５の位置または相対的向きが変更され、１つの個別支持体の変形をひき起こす必要はなくなる。このような実施例においては、湾曲した支持構造７を支持するように構成され得る任意の好適な材料で支持体５を製造することができる。

【0050】

図１に例示されている装置１は同様に、湾曲した支持構造７を含む。湾曲した支持構造７は、容量センサー３１の一部を成すことのできる１つ以上の突出電極２１、２３を支持するように構成されることができる。本開示の実施例中で使用できる突出電極２１、２３および容量センサー３１の実施例について、以下で、図２Ａ〜１０Ｂを参照しながら説明する。

【0051】

湾曲した支持構造７は、あらゆる好適な材料を含むことができる。いくつかの実施例において、湾曲した支持構造７は、非導電性材料を含むことができる。例えば湾曲した支持構造７は、ポリマーまたは他の好適な材料を含むことができる。突出電極２１、２３は、湾曲した支持構造７上にデポジットさせることのできる導電性材料を含むことができる。

【0052】

少なくとも１つの支持体５を介して変形可能な基板３に湾曲した支持構造を結合させることができる。少なくとも１つの支持体５は、湾曲した支持構造７が少なくとも部分的に変形可能な基板３から絶縁されるように、基板から湾曲した支持構造７を離隔するように構成される。少なくとも１つの支持体５は、湾曲した支持構造７と変形可能な基板３の間に位置づけされる。少なくとも１つの支持体５は、湾曲した支持構造７と変形可能な基板３が互いに分離されるように、変形可能な基板３から間隔をおいた位置に湾曲した支持構造７を維持することができる。湾曲した支持構造７と変形可能な基板３の間の離隔の距離は、少なくとも１つの支持体５の高さに依存することができる。図１の実施例では、湾曲した支持構造７と変形可能な基板３の間の離隔距離は、ビーム６の高さと同じである。

【0053】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造７および少なくとも１つの支持体５を、湾曲した支持構造７が直接変形可能な基板３と接触しないように構成することができる。いくつかの実施例において、装置１が平衡、非変形状態にある場合、湾曲した支持構造７が変形可能な基板と直接接触しないように、湾曲した支持構造７および少なくとも１つの支持体５を構成することができる。いくつかの実施例において、装置１が変形状態にある場合湾曲した支持構造７が変形可能な基板３と直接接触しないように湾曲した支持構造７および少なくとも１つの支持体５を構成することができる。

【0054】

図１の実施例において、湾曲した支持構造７は、細長い部材１１を含み、この細長い部材１１はその長さに沿って複数の異なる点で少なくとも１つの支持体５に結合されている。

【0055】

細長い部材１１は湾曲している。細長い部材１１は複数の曲線を含むことができる。細長い部材１１の全長は、この細長い部材１１が上に伸びている変形可能な基板３の長さよりも大きい。細長い部材１１の湾曲部分１６は、細長い部材１１が自らの方向に引き返してループ１３を形成するように１８０度超の曲率角度を有する。ループ１３は、開いた部分１４を含み、したがってループ１３は閉じない。図１の実施例では、細長い部材１１は複数のループ１３を含む。複数のループ１３は、蛇行形状を形成し、その中では、ビーム６の左側に伸びるループ１３の後にビーム６の右側に伸びるループが続いている。細長い部材１１は、湾曲した支持構造７がビーム６の両側に分布させられるように、構成されている。

【0056】

湾曲した支持構造７を、細長い部材１１の長さに沿って複数の異なる点において、少なくとも１つの支持体５に結合することができる。図１の実施例において、湾曲した支持構造７は、各ループ１３内の２カ所でビーム６に結合されている。

【0057】

図１に例示されている湾曲した支持構造７の形状は一例であり、本開示の他の実施例においては他の形状を使用することができるということを認識すべきである。

【0058】

図１の実施例においては、１つの湾曲した支持構造７のみが例示されている。いくつかの実施例において、装置１は、複数の湾曲した支持構造７を備えることができる。湾曲した支持構造７は、変形可能な基板３に沿って同じ方向に伸びることができる。

【0059】

いくつかの実施例において、湾曲した支持構造７に重ね合わせて、追加の湾曲した構造を提供することができる。この追加の湾曲した構造は、湾曲した支持構造７に対し直交するかまたは実質的に直交する方向に伸びることができる。湾曲した支持構造７および追加の湾曲した構造を含む装置１の実施例について以下で、図６Ａを参照しながら説明する。

【0060】

図２Ａおよび２Ｂは、第１の突出電極２１および第２の突出電極２３を備えた例示的装置１を示す。図２Ａは、装置１の一部分の平面図を示し、図２Ｂは、装置１の一部分を通る断面図を示す。

【0061】

図２Ａおよび２Ｂに例示された装置１は、図１に関連して記述された通りであり得る湾曲した支持構造７と少なくとも１つの支持体５とを備えている。装置１は同様に、図２Ａおよび２Ｂには例示されていない変形可能な基板３を含むこともできる。

【0062】

図２Ａおよび２Ｂの実施例において、装置１は、第１の突出電極２１と第２の突出電極２３とを備える。容量センサー３１の一部を形成するように、突出電極２１、２３を構成することができる。

【0063】

図２Ａおよび２Ｂの実施例において、第１の突出電極２１は湾曲した支持構造７の第１の側から突出し、第２の突出電極２３は、湾曲した支持構造７の第２の側から突出する。第１の突出電極２１は、湾曲した支持構造７の一側面から突出する第１の部分２４と、湾曲した支持構造７の第１の縁部２６に沿って伸びる第２の部分２５とを含む。第２の突出電極２３も同様に、湾曲した支持構造７の一側面から突出する第１の部分２７と、湾曲した支持構造７の第２の縁部２９に沿って伸びる第２の部分２８とを含む。

【0064】

図２Ａ中に示された実施例において、突出電極２１、２３は、湾曲した支持構造７の異なる側から突出する。図２Ａの実施例において、第１の突出電極２１は少なくとも１つの支持体５の第１の側で湾曲した支持構造７から突出し、第２の突出電極２３は少なくとも１つの支持体５の反対側で湾曲した支持構造７から突出する。本開示の他の実施例では突出電極２１、２３の他の配置を使用できる、ということを認識すべきである。

【0065】

図２Ａの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、同じサイズおよび形状である。図２Ａの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、矩形または実質的に矩形である。本開示の他の実施例では、突出電極２１、２３の他の形状および／またはサイズを使用することができる、ということを認識すべきである。

【0066】

湾曲した支持構造７は、任意の好適な材料から製造できる。図２Ａおよび２Ｂの実施例においては、湾曲した支持構造７は、ポリマーなどの非導電性材料で形成される。湾曲した支持構造７の縁部から突出する第１の部分２４、２７を、湾曲した支持構造７と同じ材料から形成することができる。いくつかの実施例において、湾曲した支持構造７の縁部から突出する第１の部分２４、２７を、湾曲した支持構造７と一体成形で形成することができる。これにより、湾曲した支持構造７内のひずみを最小限に抑えることができる。

【0067】

第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７に連結され、変形可能な基板３または少なくとも１つの支持体５のいずれにも直接連結されていないことから、変形可能な基板３および少なくとも１つの支持体５から隔離され得る。突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７を、変形可能な基板３の上につるされるように配置することができる。

【0068】

突出電極２１、２３は、湾曲した支持構造７の表面上に導電性材料をデポジットさせることによって製造できる。突出電極２１、２３は、任意の好適な導電性材料を用いて製造できる。湾曲した支持構造７の側面から突出する第１の部分２４、２７の表面上に、導電性材料をデポジットさせることもできる。湾曲した支持構造７の側面から突出する第１の部分２４、２７の表面上に導電性材料をデポジットさせて、第１の部分２４、２７の表面が導電性材料により完全に覆われるようにすることができる。

【0069】

図３は、容量センサーを備えた例示的装置１を示す。例示的装置１は、図１および２Ａから２Ｂに関係して説明された通りであり得る、湾曲した支持構造７、少なくとも１つの支持体５および突出電極２１、２３を備えている。装置１は同様に、図３に例示されていない変形可能な基板３も含むことができる。

【0070】

図３の実施例において、容量センサー３１は、第１の突出電極２１と第２の突出電極２３、およびオーバーレイ電極３３を備えている。オーバーレイ電極３３は、任意の導電性材料を含むことができる。オーバーレイ電極３３を突出電極２１、２３に対して容量結合することができる。センサー３１のキャパシタンスの変動が、装置１の変形の標示を提供するように、オーバーレイ電極３３および突出電極２１、２３を配置することができる。

【0071】

第１の突出電極２１および第２の突出電極２３とは異なる平面内にオーバーレイ電極３３を提供することができる。第１の突出電極２１および第２の突出電極２３を互いに同一の平面内に提供することができる。

【0072】

オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７よりも大きい表面積を有することができる。オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の合同表面積よりも大きい表面積を有することができる。オーバーレイ電極３３の表面積が突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の表面積と重なり合うようにオーバーレイ電極３３を配置することができる。図３の実施例において、オーバーレイ電極３３の表面積は、それが突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の表面積と完全に重なり合うように配置される。いくつかの実施例において、オーバーレイ電極３３が突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の表面積と部分的に重なり合うように、オーバーレイ電極３３を配置することができる。

【0073】

オーバーレイ電極３３は、第１の突出電極２１および第２の突出電極２３から離隔したものであることができる。オーバーレイ電極３３は、オーバーレイ電極３３と第１の突出電極２１および／または第２の突出電極２３との間に直流電流路が提供されないように、第１の突出電極２１および第２の突出電極２３から離隔したものであることができる。

【0074】

オーバーレイ電極３３は、任意の好適な手段を用いて支持できる。いくつかの実施例において、変形可能な基板３の頂部部分内にオーバーレイ電極３３を埋込むことができる。

【0075】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極３３は剛性であることができる。ユーザーが装置１に力を加えた場合に形状および／またはサイズが変化しないように、剛性オーバーレイ電極３３を構成することができる。他の実施例において、オーバーレイ電極３３は変形可能であることができる。ユーザーが装置１に力を加えた場合に形状および／またはサイズを変えることができるように変形可能な基板３３を構成できる。オーバーレイ電極３３が剛性であるか変形可能であるかは、検出すべき装置１の変形のタイプに依存する可能性がある。

【0076】

図４Ａおよび４Ｂは、例示的装置１を通る断面を例示する。装置１は、図１〜３に関連して説明された通りであり得る変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５および湾曲した支持構造７を備えている。図４Ａおよび４Ｂの断面は、図１に標示されている主要歪み方向に直交して取ることができる。湾曲した支持構造７は、オーバーレイ電極３３と共に容量センサー３１を形成することのできる突出電極２１、２３を備えることができる。

【0077】

変形可能な基板３は、下部部分４１と上部部分４３を含む。下部部分４１を湾曲した支持構造７の下側に提供され、上部部分４３を湾曲した支持構造７の上方に提供することができる。変形可能な基板３は、キャビティ４９を形成し、その中に、湾曲した支持構造７および突出電極２１、２３が提供される。

【0078】

図４Ａおよび４Ｂの実施例において、変形可能な基板３の上部部分４３と変形可能な基板３の下部部分４１の間に、追加の支柱４５が提供される。追加の支柱４５は、変形可能な基板３と同じ材料で形成することができる。装置１が変形した場合に変形可能な基板３の上部部分４３が湾曲した支持構造７と接触するのを妨げるように、追加の支柱４５を構成することができる。

【0079】

図４Ａおよび４Ｂの実施例においては、変形可能な基板３の上部部分４３の中に、オーバーレイ電極３３を提供することができる。本開示の他の実施例においては、突出電極２１、２３の上方にオーバーレイ電極３３を支持するために他の手段を使用することができる。

【0080】

図４Ｂでは、シールド層４７が提供されている。シールド層４７は、容量センサー３１を漂遊電磁界から保護するように構成できる任意の手段を含むことができる。図４Ｂの実施例において、シールド層４７は、変形可能な基板３の下部部分４１内に提供されている延伸性導体を含む。

【0081】

図５は、本開示の実施例内で使用可能な容量センサー３１を概略的に例示する。

【0082】

容量センサー３１は、第１の突出電極２１と第２の突出電極２３とを備える。突出電極２１、２３は、図１〜４Ｂおよび／または図６Ａ〜１０Ｂに関連して説明された通りであることができる。突出電極２１、２３は同じ平面内に提供される。オーバーレイ電極３３は突出電極２１、２３とは異なる平面内に提供される。オーバーレイ電極３３を、突出電極２１、２３の上方に提供することもできる。

【0083】

形成される容量センサー３１は、平行板コンデンサと同等である。容量センサー３１のキャパシタンスは、電極３３、２１、２３の離隔距離ｄおよび界面面積Ａによって決定される。

【0084】

界面面積Ａは、オーバーレイ電極３３の表面積と重なり合う突出電極２１、２３の表面積であることができる。突出電極２１、２３は、湾曲した支持構造７の側面から突出する第１の部分２４、２７と、湾曲した支持構造７の縁部２６、２９に沿って伸びる第２の部分とを含む。第１の部分２４、２７の表面積は第２の部分２５、２８の表面積より著しく大きいことから、面積Ａを、オーバーレイ電極３３と重なり合う第１の部分２４、２７の面積として概算することができる。

【0085】

電極３３、２１、２３の離隔距離ｄとは、オーバーレイ電極３３と突出電極２１、２３の間の距離であることができる。突出電極２１、２３は同一平面内に提供されることから、離隔距離ｄは、両方の突出電極２１、２３について同じである。

【0086】

容量センサー３１のキャパシタンスは、以下の式により概算される。

【数1】

式中、Ｃはキャパシタンス、Ａは界面面積、ｄは電極間の離隔距離、ε_rは電極２１、２３、３３間の材料の比誘電率、ε_oは誘電率（約８．８５４×１０^-12Ｆｍ^-1）である。

【0087】

装置１が変形した場合、突出電極２１、２３との関係におけるオーバーレイ電極３３の移動または変形がひき起こされる可能性がある。例えば、装置１に対して歪みまたはせん断を加えることで、界面面積Ａが変更され得る。外部圧力を加えるかまたは装置１を圧縮することにより、離隔距離ｄは削減され得る。これらの変形は、容量センサー３１のキャパシタンスＣの変化を生み出す。キャパシタンスＣの変化は、上述の等式にしたがって移動または変形に正比例する。したがって、容量センサー３１のキャパシタンスを監視することで、装置１の変形の標示が得られる。

【0088】

容量センサー３１のキャパシタンスＣは、２つの突出電極２１、２３を測定回路に接続することによって監視可能である。

【0089】

いくつかの実施例において、変形可能な基板３内部のキャビティ４９には、空気を充填することができる。他の実施例では、キャビティ４９には、容量センサー３１のキャパシタンスを増大させるために空気よりも高い誘電率を有する流体を充填することができる。

【0090】

いくつかの実施例において、装置１は、複数の異なる容量センサー３１を含むことができる。異なるタイプの変形を監視するために、異なる容量センサー３１を配置することができる。例えば、容量センサー３１のいくつかを圧縮の監視のために配置し、他の容量センサーをせん断および／または歪みの監視のために配置することができる。せん断および応力などの変形を装置１の異なる軸に沿って監視できるようにするため、突出電極２１、２３およびオーバーレイ電極３３の位置に配慮することができる。

【0091】

図６Ａおよび６Ｂは、容量センサー３１のアレイ６１を備えた装置１の一実施例を示す。容量センサー３１のアレイ６１は、複数の容量センサー３１を含むことができる。いくつかの実施例において、アレイ６１内の異なる容量センサー３１を、異なる変形の監視のために構成することができる。例えば、いくつかの容量センサー３１は、装置１の圧縮を検出するように配置することができ、いくつかの容量センサー３１は、装置１の歪みを検出するように配置することができ、いくつかの容量センサー３１は、装置１のせん断を検出するように配置することができる。

【0092】

図６Ａは、装置１の一区分の平面を例示する。図６Ｂは、容量センサー３１の３×３のアレイ６１についての等価の回路図を提供する。容量センサー３１のアレイ６１は、任意の好適な配置で、任意の数の容量センサー３１を含むことができるということを認識すべきである。

【0093】

図６Ａおよび図６Ｂの装置１は、図１に関連して説明された通りのものであり得る変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５および湾曲した支持構造７を備えている。図６Ａには、湾曲した支持構造７が１つしか例示されていないものの、装置は、複数の湾曲した支持構造７を備えることができる、ということを認識すべきである。複数の湾曲した支持構造７は、同じ方向に伸びることができる。

【0094】

湾曲した支持構造７は、複数の突出電極２１、２３を備えることができる。突出電極２１、２３は、上述のように第１の部分２４、２７および第２の部分２５、２８を含む。図７Ａの実施例において、第１の突出電極２１の第２の部分２５は、第１の突出電極２１の第２の部分２５の間に全く間隙が存在しないように湾曲した支持構造７の第１の縁部に沿って連続して提供されている。第２の突出電極２３の第２の部分２８は、隣接する２つの突出電極２３の間に絶縁用間隙が存在するように、湾曲した支持構造７の第２の縁部２９に沿って区分の形で提供される。

【0095】

図６Ａおよび６Ｂの実施例において、装置１は同様に、複数の追加の湾曲した構造６５を備えている。追加の湾曲した構造６５は、細長い部材１１を含むことができる。細長い部材１１は、蛇行形状を形成できる。蛇行形状は、湾曲した支持構造７の蛇行形状と同じかまたは類似したものであることができる。

【0096】

追加の湾曲した構造６５は、湾曲した支持構造７に直交する方向に伸びる。追加の湾曲した構造６５は、追加の湾曲した構造６５が湾曲した支持構造７上で交差する複数の交差点が存在するように、湾曲した支持構造７の長さに沿って間隔をおいて提供されている。

【0097】

追加の湾曲した構造６５は、湾曲した支持構造７に重ね合わせて提供されている。追加の湾曲した構造６５は、第２の突出電極２３に対する電気的接続を含むことができる。追加の湾曲した構造６５は、容量センサー３１のアレイ６１のための交差コネクタを提供する。

【0098】

第１の突出電極２１と追加の支持構造６５の間に、誘電性絶縁材料６３が提供される。誘電性絶縁材料６３を、第１の突出電極２１と交差コネクタの間の直接的接続を妨げるように構成することができる。

【0099】

容量センサー３１のアレイ６１により得られた情報は、任意の好適な手段を用いて読取ることができる。図６Ａおよび６Ｂの実施例において、アレイ６１内部の容量センサーの各々は、読取り電子機器を多重化することによって独立して読取ることができる。

【0100】

上述の通り、装置１の異なる変形を測定するために、電極２１、２３、３３の異なる配置を使用することができる。図７Ａ〜７Ｃは、装置１の圧縮を監視するために使用できる例示的配置を示す。図８Ａ〜８Ｄは、装置１の歪みを監視するために使用できる例示的配置を示す。図９Ａ〜９Ｅは、装置１のせん断を監視するために使用できる例示的配置を示す。図１０Ａ〜１０Ｂは、異なる軸に沿った装置１の歪みを監視するために使用できる例示的配置を示す。図１１Ａ〜１１Ｄは、容量センサー３１の例示的配置を示す。

【0101】

図７Ａ〜７Ｃは、圧力容量センサー３１が装置１の圧縮を監視するように配置されている例示的装置１を示す。図７Ａは、圧力容量センサー３１のための例示的配置の平面図を示す。図７Ｂは、装置１が圧縮される前の圧力容量センサー３１を概略的に示し、図７Ｃは、装置１に加わった圧力７１により装置１が圧縮された後の圧力容量センサー３１を概略的に示す。装置１は、上述の通りのものであり得る変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５、湾曲した支持構造７、突出電極２１、２３およびオーバーレイ電極３３を備えている。

【0102】

圧縮を監視するための配置において、オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７よりも大きい表面積を有する。オーバーレイ電極３３の表面積は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７によって覆われる面積を完全に覆う。これにより、装置１のせん断および／または歪みに起因してひき起こされる可能性のある圧力容量センサー３１のキャパシタンスＣの変化が無くなる。

【0103】

いくつかの実施例において、オーバーレイ電極３３は変形可能であることができる。オーバーレイ電極３３は、装置１に力が加わった場合にオーバーレイ電極３３が形状を変えることができるように、変形可能であることができる。このような実施例においては、オーバーレイ電極３３は、銀ナノワイヤ、埋め込みナノ粒子、金の薄膜または他の任意の変形可能な導電性材料を含むことができる。

【0104】

他の実施例において、オーバーレイ電極３３は剛性を有することができる。オーバーレイ電極３３は、装置１に力が加わった場合にオーバーレイ電極３３が形状を変えないように、剛性を有することができる。このような実施例において、オーバーレイ電極３３は、銅箔または他の任意の好適な剛性導電性材料を含むことができる。

【0105】

圧力２１が装置１に加わった場合、装置１は圧縮される。これにより、電極２１、２３、３３の離隔距離ｄが減少する。離隔距離ｄの減少は、圧力容量センサー３１のキャパシタンスＣを増大させる。

【0106】

図７Ａ〜７Ｃの実施例において、圧力容量センサー３１のキャパシタンスＣは、以下の式から得られる。

【数2】

【数3】

式中、Ｃ_p1は圧力容量センサー３１の初期キャパシタンスであり、Ｃ_p2は、装置１に対し圧力および歪みが加わった後の圧力容量センサー３１のキャパシタンスであり、Ａ_p1は１つの突出電極２１、２３とオーバーレイ電極３３の間の界面面積であり、ｄ₁は装置１に対して圧力および歪みが加わる前のオーバーレイ電極３３と突出電極２１、２３の間の距離であり、ｄ₂は、装置１に対して圧力および歪みが加わった後のオーバーレイ電極３３と突出電極２１、２３の間の距離である。

【0107】

界面面積Ａ_p1は、装置１に対する圧力および歪みが加わる前後で恒常であることができる。これには、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の表面積が装置１に対する圧力７１の適用の前後で恒常であり続けることが求められる可能性がある。これは、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７を形成するために剛性材料を使用することによって達成できる。いくつかの実施例において、これは、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７を湾曲した支持構造７の上に搭載して、変形可能な基板３が変形した場合にこれらの部分が変形しないようにすることによって達成することができる。

【0108】

ｄ₂の値は、２つの圧力センサーのキャパシタンス比を用いて、測定可能である。

【数4】

したがって、

【数5】

【0109】

ｄ₂を測定することにより、装置１に加わった圧力７１の測定値を得ることができる。

【0110】

図８Ａ〜８Ｄは、容量センサー３１が装置１の歪みを監視するために配置されている、例示的装置１を示す。図８Ａは、歪み容量センサー３１についての例示的配置の平面図を示す。図８Ｂは、装置１に対し歪み８１が加わった後の歪み容量センサー３１の例示的配置の平面図を示す。図８Ｃは、歪み８１が装置１に加えられる前の歪み容量センサー３１を概略的に示す。図８Ｄは、歪み８１が装置１に加わった後の歪み容量センサー３１を概略的に示す。装置１は、以上で説明された通りであり得る変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５、湾曲した支持構造７、突出電極２１、２３およびオーバーレイ電極３３を備えている。

【0111】

歪みを監視するための配置において、オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７よりも大きい表面積を有する。オーバーレイ電極３３の表面積は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７によって覆われる面積を部分的にのみ覆う。オーバーレイ電極３３の表面積は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の各々の一部分のみを覆う。オーバーレイ電極３３によって覆われている突出電極２１、２３の各々の第１の部分２４、２７の一部分のサイズは、歪み８１が装置１に加わるにつれて変化し得る。こうして、加わった歪み８１がひき起こすキャパシタンスＣの変化を測定することが可能となり得る。

【0112】

歪みを監視するための配置において、オーバーレイ電極３３は変形可能であることができる。オーバーレイ電極３３は、装置１に力が加わった場合にオーバーレイ電極３３が形状を変えることができるように、変形可能であることができる。このような実施例においては、オーバーレイ電極３３は、銀ナノワイヤ、埋め込みナノ粒子、金の薄膜または他の任意の変形可能な導電性材料を含むことができる。

【0113】

図８Ｂおよび８Ｄは、正の歪み８１が装置１に加わった時点で、これがオーバーレイ電極３３を延伸させ、容量センサー３１のための界面面積Ａを増大させる、ということを示している。装置１に対して負の歪みが加わった場合には、これがオーバーレイ電極３３を圧縮し、容量センサー３１の界面面積Ａを減少させる可能性があるということを認識すべきである。

【0114】

図８Ａ〜８Ｄの実施例において、歪みは少なくとも１つの支持体５の方向に沿って加えられる。他の実施例においては、歪み８１が他の方向に加わる可能性がある。装置１は、他の方向に加わった歪み８１の測定を可能にするように配置された電極２１、２３、３３を伴う他の容量センサー３１を備えることができる。

【0115】

図８Ａ〜８Ｄの実施例において、オーバーレイ電極３３のせん断は、容量センサー３１についての界面面積Ａを変化させず、容量センサー３１により得られる測定値に影響を及ぼさない。しかしながら、装置１に対して歪み８１が加わった時点で、装置１の圧縮も同様に存在する可能性がある。圧縮は、装置１に対する圧力の適用によっておよび／または装置１のポワソン比によってひき起こすことができる。キャパシタンスの変化を測定する場合には、このことを考慮に入れる必要がある可能性がある。

【0116】

いくつかの実施例において、装置１は、圧縮に起因する容量センサー３１のキャパシタンスの変化を削減するように構成され得る手段を備えることができる。例えば、圧縮を低減するために、追加の支柱４５を提供することができる。追加の支柱４５は、剛性材料で製造することができる。

【0117】

他の実施例において、装置１は、装置１の圧縮を測定するための手段を備えることができる。例えば、歪み容量センサー３１に近接して圧力容量センサー３１を提供することができる。圧力および歪み容量センサー３１は、歪みおよび／またはせん断が加わる前および後の歪み容量センサー３１の界面長の比率を計算するためにこれらのセンサーのキャパシタンス比を使用できるように、機械的に同一のものであることができる。このとき、界面長の変化を用いて、加わった歪み８１を決定することができる。界面長および加わった歪み８１を決定するために歪み容量センサー３１に近接して提供された圧力容量センサー３１を使用する方法の一例が、以下の段落中で提供されている。

【0118】

図８Ｂおよび８Ｄで標示されている方向に歪み８１が加わった場合には、装置１の変形は軸８３を中心として対称である。この実施例において、軸８３は、少なくとも１つの支持体５の方向に沿って伸びる。

【0119】

装置１の変形は対称であることから、両方の突出電極２１、２３が上方で観察する変形は同じである。図８Ａ〜８Ｄの実施例において、圧力容量センサー３１のキャパシタンスＣは、以下の式から得られる。

【数6】

【数7】

【0120】

圧力容量センサー３１について、離隔距離ｄは変化するが、界面面積Ａは変化しない。

【0121】

圧力容量センサー３１に近接する歪み容量センサー３１のキャパシタンスＣは、以下の式から得られる。

【数8】

【数9】

式中、Ｃ_st1は、歪み容量センサー３１の初期キャパシタンスであり、Ｃ_st2は、歪みおよび／または圧力の適用後の歪み容量センサー３１のキャパシタンスである。歪み容量センサー３１について、界面面積Ａは変化する。歪み容量センサー３１について、離隔距離ｄも同様に変化するが、値ｄ₁およびｄ₂は、圧力容量センサー３１についてのものと同じである。

【0122】

歪み容量センサー３１および圧力容量センサー３１の初期キャパシタンスの比率は、以下の通りである。

【数10】

【0123】

圧力および歪みの適用後の２つの容量センサー３１のキャパシタンスの比率は、以下の通りである。

【数11】

【0124】

これら２つの項の比率は、以下の通りである。

【数12】

【0125】

界面面積Ａの幅が恒常なままであるとすれば、

【数13】

【0126】

以下の式が得られる。

【数14】

【0127】

線形歪み等式は、以下のものによって提供される。

【数15】

式中、εは線形歪みである。このとき、これから以下の式が得られる。

【数16】

【0128】

こうして、圧力容量センサー３１または歪み容量センサー３１のいかなる電極の初期寸法も知る必要なく、線形歪みεを計算することが可能となる。これには、圧力容量センサー３１および歪み容量センサー３１の両方が、同じ変形を受けるように装置１内に配置されていることが求められる可能性がある。

【0129】

図９Ａ〜９Ｅは、容量センサー３１が装置１のせん断９１を監視するように配置されている例示的装置１を示す。図９Ａは、せん断容量センサー３１についての例示的配置の平面図を示す。図９Ｂは、装置１に対しせん断９１が加わった後のせん断容量センサー３１の例示的配置の平面図を示す。図９Ｃは、せん断９１が装置１に加えられる前のせん断容量センサー３１を概略的に示す。図９Ｄは、せん断９１が装置１に加わった後のせん断容量センサー３１を概略的に示す。図９Ｅは、せん断角度αを例示する。装置１は、以上で説明された通りであり得る変形可能な基板３、少なくとも１つの支持体５、湾曲した支持構造７、突出電極２１、２３およびオーバーレイ電極３３を備えている。

【0130】

せん断を監視するための配置において、オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７よりも大きい表面積を有する。オーバーレイ電極３３の表面積は、突出電極２１の第１の部分２４の表面積を完全に覆うが、第２の突出電極２３の第１の部分２７の表面積は部分的にしか覆っていない。オーバーレイ電極３３によって覆われている第２の突出電極２３の第１の部分２７の一部分のサイズは、せん断９１が装置１に加わるにつれて変化し得る。こうして、加わったせん断９１がひき起こすキャパシタンスＣの変化を測定することを可能にすることができる。

【0131】

図９Ａ〜９Ｅの実施例において、第１の突出電極２１の第１の部分２４は、オーバーレイ電極３３によって完全に覆われているが、第２の突出電極２３の第１の部分２４は、オーバーレイ電極３３によって部分的にしか覆われていない。他の実施例においては、第２の突出電極２３の第１の部分２７がオーバーレイ電極３３によって完全に覆われているものの、第１の突出電極２１はオーバーレイ電極３３によって部分的にしか覆われていないように装置１を配置することができる、ということを認識すべきである。

【0132】

せん断を監視するための配置において、オーバーレイ電極３３は剛性を有することができる。オーバーレイ電極３３は、装置１にせん断９１が加わった場合にオーバーレイ電極３３が形状を変えないように、剛性を有することができる。このような実施例においては、オーバーレイ電極３３は、銅または他の任意の好適な剛性導電性材料などの金属箔を含むことができる。剛性材料の使用は、装置１の歪みによりひき起こされるキャパシタンスの変化を無くすることができる。

【0133】

図９Ｃ、９Ｄおよび９Ｅは、図９Ｃ、９Ｄおよび９Ｅに標示されている方向で装置１に対し正のせん断９１が加わった場合に、これが第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面面積Ａを増大させることを示している。破線は、せん断が加わった後のオーバーレイ電極３３の位置を標示する。せん断９１が反対方向に加わった場合、これは第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面面積Ａを減少させると考えられるということを認識すべきである。第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面面積Ａに変化は無い。

【0134】

せん断９１が装置１に加わった場合、装置１の圧縮も同様に存在する可能性があり、これがせん断容量センサー３１内部の電極の離隔距離ｄを削減する可能性がある。

【0135】

いくつかの実施例において、装置１は、圧縮に起因するせん断容量センサー３１のキャパシタンスの変化を削減するように構成され得る手段を備えることができる。例えば、圧縮を低減するために、追加の支持体４５を提供することができる。追加の支持体４５は、せん断運動を許容するものの、圧縮を削減するように構成され得る。例えば追加の支持体４５は、中心に機械的破断を伴う厚い柱を備えることができる。

【0136】

他の実施例において、装置１は、装置１の圧縮を測定するための手段を備えることができる。例えば、せん断容量センサー３１に近接して圧力容量センサー３１を提供することができる。圧力およびせん断容量センサー３１は、角度αとしてせん断９１を計算するためにこれらのセンサーのキャパシタンス比を使用できるように、機械的に同一のものであることができる。図９Ｅに例示されているように、界面長Ｌの変化および離隔距離ｄの変化から、角度αを計算することができる。角度αおよび加わったせん断９１を決定するためにせん断容量センサー３１に近接して提供された圧力容量センサー３１を使用する方法の一例が、以下の段落の中で提供されている。

【0137】

せん断角度αは、以下の式から得られる。

【数17】

式中、ΔＬは、せん断９１が加わった場合の界面長の変化である。変化ΔＬは、せん断９１が加えられる方向に応じて正または負であり得る。ｄ₂は、せん断９１が加わった後の突出電極２１、２３とオーバーレイ電極３３の間の分離である。

【0138】

圧力容量センサー３１について、キャパシタンスは、以下の式から得られる。

【数18】

【数19】

式中Ｃ_p1はせん断９１が加えられる前のキャパシタンスであり、Ｃ_p2はせん断９１が加わった後のキャパシタンスである。

【0139】

せん断容量センサー３１について、キャパシタンスは以下の式から得られる。

【数20】

【数21】

式中、Ｃ_sh1は、せん断９１が加えられる前のキャパシタンスであり、Ｃ_sh2は、せん断９１が加わった後のキャパシタンスであり、Ａｃは、第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面面積であり、Ａ₁は、第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面面積であり、ΔＡはせん断９１が加わった場合に生成される追加の界面面積である。

【0140】

第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面面積Ａ_cは恒常であることができ、したがって、せん断９１が加わった場合に変化しない。第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面面積は、恒常でなく、せん断９１が加わった場合にΔＡだけ変化する。変化ΔＡは、せん断９１が加えられる方向に応じて正または負となることができる。

【0141】

せん断９１中に生成される追加の界面面積ΔＡは、以下の式から得られる。

【数22】

【0142】

これらのキャパシタンスの比率から、以下の式が得られる。

【数23】

【数24】

【0143】

これらの比率の比率から以下の式が得られる。

【数25】

式中、Ｌｃは、第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面長であり、Ｌ₁は、せん断９１が加えられる前の第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面長である。第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面長Ｌｃは、恒常であり続けるが、第２の突出電極２３とオーバーレイ電極３３の間の界面長Ｌ₁はΔＬだけ変化する。ｗは界面面積の幅を提供する。幅ｗは、両方の突出電極２１、２３について恒常であり続ける。

【0144】

比率を再配置すると、以下の式が得られる。

【数26】

【0145】

他の実施例の場合のように、離隔距離ｄ₂の値は、圧力容量センサー３１のキャパシタンス比を用いて測定可能である。

【数27】

したがって、

【数28】

【0146】

せん断角度αは、このとき、以下の式を用いて計算可能である。

【数29】

【0147】

第２の突出電極２３との間の界面長を表わすパラメータＬ₁は、装置１の製造中の突出電極２３とオーバーレイ電極３３のずれに起因するいく分かの不確実性を含む可能性がある。第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面長Ｌ_cが分かっている場合には、Ｌ₁を以下の式により計算することができる。

【数30】

したがって、

【数31】

であり、これにより、せん断の等式は、以下のように簡約される。

【数32】

【0148】

こうして、既知の第１の突出電極２１とオーバーレイ電極３３の間の界面長Ｌｃ、電極間の離隔距離ｄ、およびせん断容量センサー３１および圧力容量センサー３１の測定上のキャパシタンスを用いて、加わったせん断９１を計算することが可能になる。

【0149】

図１０Ａおよび１０Ｂは、異なる軸に沿った装置１の歪みを監視するのに使用され得る例示的配置を示す。図１０Ａの実施例は、２つの歪み容量センサー３１を備えている。歪み容量センサー３１は、図８Ａ〜８Ｄに関して以上で説明した通りであることができる。

【0150】

図１０Ａの実施例において、２つの歪み容量センサー３１は、同じ湾曲した支持構造７上に互いに隣接して提供される。他の実施例においては、２つの歪み容量センサー３１を互いに間隔をおいて配置することができる。例えば、これらのセンサーを異なる湾曲した支持構造７上に提供することができ、および／または２つの歪み容量センサー３１の間に他の容量センサー３１を提供することもできる。

【0151】

図１０Ａの実施例では、２つの歪み容量センサー３１Ａ、３１Ｂは、２つの異なる軸内の歪みを監視するように構成されている。図１０では、第１の軸は、少なくとも１つの支持体５に対し平行に伸びるｘ軸である。ｘ軸は、図１に示されている主要歪み方向と平行である。第２の軸は、少なくとも１つの支持体５に直交して伸びるｙ軸である。ｙ軸は、図１に示されている二次的歪み方向と平行である。

【0152】

第１の容量センサー３１Ａは、ｘ軸内の歪みを測定するように配置されている。第１の容量センサー３１Ａは、ｘ方向でオーバーレイ電極３３と整列する突出電極２１、２３を有する。突出電極２１、２３は矩形の第１の部分２１、２４を有し、矩形部分の長さがｘ方向に伸びるように配置されている。

【0153】

第２の容量センサー３１Ｂは、ｙ軸内の歪みを測定するように配置されている。第２の容量センサー３１Ｂは、ｙ方向でオーバーレイ電極３３と整列する突出電極２１、２３を有する。突出電極２１、２３は矩形の第１の部分２１、２４を有し、矩形部分の長さがｙ方向に伸びるように配置される。

【0154】

図１０Ｂは、歪み１０１がｘ方向に加わった場合のオーバーレイ電極３３の形状の変化を示す。これにより、ｘ方向のオーバーレイ電極３３の長さは増大するが、ｙ方向のオーバーレイ電極３３の幅は減少する。長さおよび幅の変化の比率は、オーバーレイ電極３３のポワソン比によって決定される。第１の容量センサー３１Ａは、ｘ方向の変化を検出するように構成される。図１０Ｂの実施例において、第１の容量センサー３１Ａは、キャパシタンスの増加を検出する。第２の容量センサー３１Ｂは、ｙ方向での変化を検出するように構成されている。図１０Ｂの実施例において、第２の容量センサー３１Ｂは、キャパシタンスの減少を検出する。

【0155】

歪みがｙ方向に加わった場合には、ポワソン比により決定されるように、ｘ方向でオーバーレイ電極３３の長さが減少するものの、ｙ方向でのオーバーレイ電極３３の幅は増加することを認識すべきである。このような実施例において、第１の容量性電極３１Ａはキャパシタンスの減少を検出し、第２の容量性電極３１Ｂはキャパシタンスの増加を検出すると考えられる。

【0156】

歪みが半径方向におよび／またはｘ方向およびｙ方向の両方に加わった場合には、これにより、ｘおよびｙの両方向でオーバーレイ電極３３の長さが増大する。このような実施例においては、第１の容量センサー３１Ａおよび第２の容量センサー３１Ｂの両方共が、キャパシタンスの増加を検出する。

【0157】

こうして、歪みが２軸歪みであるか１軸歪みであるかと同時に歪みが加えられる方向も決定するために、２つの隣接する歪みセンサー３１Ａ、３１Ｂを備えた装置１を使用することが可能になる。

【0158】

図１０および１０Ｂの例示的配置を歪み容量センサー３１またはせん断容量センサー３１に適用できるということを認識すべきである。これにより、１つの平面内の複数の方向で歪みおよびせん断を測定することを可能にすることができる。

【0159】

図１１Ａ〜１１Ｄは、装置１内の容量センサー３１のための代替的な配置を示す。

【0160】

図１１Ａおよび１１Ｂの例示的配置において、第１の突出電極２１は、湾曲した支持構造７の第１の側から突出しており、第２の突出電極２３は、湾曲した支持構造７の第２の側から突出する。

【0161】

図１１Ａの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７のループ１３の頂点に提供されている。図１１Ａの実施例では、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７の同じループ１３の頂点に提供されている。第１の電極２１の第１の部分２４は、ループ１３の内側に提供されており、一方第２の電極２３の第１の部分２７は、ループ１３の外側に提供されている。

【0162】

図１１Ａの例示的配置は、上述のように電極２１、２３、３３の相対的運動によりひき起こされるキャパシタンスの変化を測定することができる。

【0163】

図１１Ｂの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７の異なるループ１３の頂点に提供されている。図１１Ｂの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７の連続するループ１３の頂点に提供されている。第１の電極２１の第１の部分２４は、第１のループ１３の内側に提供され、一方第２の電極２３の第１の部分は、隣接するループ１３の内側に提供されている。

【0164】

図１１Ｂの例示的配置は、装置１に歪みが加わった場合に突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の回転効果を削減することができる。

【0165】

図１１Ｂの例示的配置においては、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、装置１に対して歪みが加わった時点で、互いとの関係において移動することができる。しかしながら、歪みが少なくとも１つの支持体５の方向に加わった場合、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の各々は、同じ量だけ変位する。歪みが少なくとも１つの支持体５に直交して加わった場合には、その方向に加わった歪みは湾曲した支持構造７から分離されることから、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の変位は全く存在しない。

【0166】

図１１Ｂの例示的配置は、歪み容量センサー３１の内部で、代替的構造を使用できるようにすることができる。上述の例示的歪み容量センサー３１においては、変形可能なオーバーレイ電極３３が使用される。図１１Ｂの配置が使用される場合には、剛性のオーバーレイ電極３３を提供することができ、加わった歪みを検出するために、オーバーレイ電極３３との関係における突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の移動を使用することができる。

【0167】

図１１Ｃおよび１１Ｄの例示的配置において、第１の突出電極２１は、湾曲した支持構造７の第１の側から突出しており、第２の突出電極２３も同様に、湾曲した支持構造７の第１の側から突出する。

【0168】

図１１Ａの実施例において、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７のループ１３の頂点に提供されている。図１１Ｃの実施例では、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７は、湾曲した支持構造７の同じループ１３の頂点に提供されている。第１の電極２１の第１の部分２４および第２の電極２３の第１の部分２７は両方共、ループ１３の内側に提供されている。第１の電極２１の第２の部分２５および第２の電極２３の第２の部分２８は、湾曲した支持構造７の同じ縁部に沿って伸びている。

【0169】

オーバーレイ電極３３は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の両方の一部分に重ね合わせて提供されている。

【0170】

図１１Ｃの例示的配置は、上述のように電極２１、２３、３３の相対的運動によりひき起こされるキャパシタンスの変化を測定することができる。

【0171】

図１１Ｄは、湾曲した支持構造７の同じ側面上での第１の電極２１の第１の部分２４と第２の電極２３の第１の部分２７の両方についての配置をいかにして多重化できるかの一例を示す。これにより、容量センサー３１のアレイ６１を提供することを可能にすることができる。

【0172】

図１１Ｄの実施例において、第１の突出電極２１の第２の部分２５は、湾曲した支持構造７の長さに沿って伸びる。いくつかの実施例において、第１の突出電極２１の第２の部分２５は、歪みが最小である領域であり得ることを理由として湾曲した支持構造７の中心に沿って伸びることができる。他の実施例においては、第１の突出電極２１の第２の部分２５を、湾曲した支持構造７上の他の位置に提供することができる。例えば、第１の突出電極２１の第２の部分２５は、湾曲した支持構造７の一方の側面から隣接する頂点にあるもう一方の側面まで蛇行することができる。

【0173】

第２の電極２３の第２の部分２８は、湾曲した支持構造７の縁部に沿って区分の形で提供される。

【0174】

図１１Ｄの例示的装置１は同様に、複数の追加の湾曲した構造６５を備える。追加の湾曲した構造６５は、湾曲した支持構造７に重ね合わせて提供されている。追加の湾曲した構造６５は、第２の突出電極２３に対する電気的接続を含むことができる。追加の湾曲した構造６５は、容量センサー３１のアレイ６１のための交差コネクタを提供する。

【0175】

第１の突出電極２１と追加の支持構造６５の間には誘電性絶縁材料の部分６３が提供される。第１の突出電極２１と交差コネクタの間の直接的接続を妨げるように、誘電性絶縁材料６３を構成することができる。

【0176】

図１１Ｄの配置のための等価回路図は、図６Ｂのものと同じであると考えられる。

【0177】

図１１Ａ〜１１Ｄの例示的配置は、湾曲した支持構造７のループ１３の頂点に追加の重量を取り込む場合がある。いくつかの実施例において、追加の重量は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７を穿孔することによって削減できる。

【0178】

図１２〜１５は、本開示の実施例に係る装置１を提供するために使用できる例示的方法を示す。装置１は、図１〜１１Ｄに関して以上で説明した通りであることができる。

【0179】

図１２は、１つの方法を例示する。この方法はブロック１２１において、変形可能な基板３を提供するステップを含む。この方法は、ブロック１２３で、湾曲した支持構造７を提供するステップを含み、ブロック１２５では、変形可能な基板３が変形した場合でも湾曲した支持構造７が同じように変形しないように湾曲した支持構造７を変形可能な基板３から間隔をおいて配置するように構成された少なくとも１つの支持体５を提供するステップを含む。この方法は同様に、ブロック１２７で、オーバーレイ電極３３に対し容量結合された突出電極２１、２３を含む容量センサー３１を提供するステップも含んでいる。

【0180】

突出電極３３は湾曲した支持構造７の１つの側から突出する。

【0181】

図１３Ａ〜１３Ｏも同様に、装置１を提供する例示的方法を示す。図１３Ａ〜１３Ｏの例示的方法は、上述の装置１などの装置１を提供するために使用可能である。

【0182】

図１３Ａにおいて、シリコン・ウェハー１３３上に剥離層１３１がデポジットされている。図１３Ｂでは、フォトレジスト層１３５が剥離層１３１上にデポジットされる。フォトレジスト層１３５は、突出電極２３としてパターニングされる。図１３Ｂの実施例において、電極は第２の突出電極２３であることができ、交差接続する追加の湾曲した構造６５に沿って伸びる部分と、湾曲した支持構造７の側面から突出する第１の部分２７を含むことができる。

【0183】

図１３Ｃにおいて、金属などの導電性材料１３７が、フォトレジスト層１３５の上にデポジットされる。誘電性材料１３７は、蒸発またはスパッタリングなどの任意の好適な手段を用いてデポジットさせることができる。図１３Ｄにおいて、フォトレジスト層１３５は除去されており、第２の突出電極２３が、剥離層１３１の上に残されている。

【0184】

図１３Ｅにおいて、誘電性絶縁材料６３が、交差接続する追加の湾曲した構造６５上にデポジットされている。誘電性絶縁材料６３は、インクジェット印刷またはスクリーン印刷などの任意の好適な手段を用いてデポジット可能である。図１３Ｆでは、剥離層１３１上に第２のフォトレジスト層１３９がデポジットされる。第２のフォトレジスト層１３９は、別の突出電極２１としてパターニングされる。図１３Ｆの実施例において、電極は第１の突出電極２１であることができ、湾曲した支持構造７の縁部に沿って連続的に伸びる部分と、湾曲した支持構造７の側面から突出する第１の部分２４とを含むことができる。

【0185】

図１３Ｇにおいて、金属などの導電性材料１４１が、第２のフォトレジスト層１３９の上にデポジットされる。誘電性材料１４１は、蒸発またはスパッタリングなどの任意の好適な手段を用いてデポジットさせることができる。図１３Ｈにおいて、フォトレジスト層１３９は除去されており、２つの突出電極２１、２３が剥離層１３１上に残されている。

【0186】

図１３Ｉにおいて、突出電極２１、２３上にポリマー１４３がデポジットされる。ポリマー１４３は、光パターニング可能なポリマーであることができる。ポリマー１４３は、突出電極２１、２３上にスピン・コーティングすることができる。他の実施例においては、ポリマー１４３をデポジットさせるための他の手段を使用することができる。図１３Ｊでは、ポリマー１４３上に第３のフォトレジスト層１４５がデポジットされる。第３のフォトレジスト層１４５は、湾曲した支持構造７としてパターニングされる。湾曲した支持構造は、突出電極２１、２３のための第１の部分２２、２７を含むことができる。第３のフォトレジスト層１４５は同様に、追加の湾曲した構造６５を提供するようにパターニング可能である。

【0187】

図１３Ｊは、ポリマー１４３は同様に、紫外（ＵＶ）光にも曝露される。ＵＶ光１４７は、ポリマー１４３内の架橋数を増加させることによってＵＶ光に曝露されているポリマー１４３を硬化する。ＵＶ光１４７に曝露されていないポリマー１４３の部分は、未架橋ポリマー１４３としてとどまる。図１３Ｋにおいて、第３のフォトレジスト層１４５および未架橋ポリマー１４３は除去される。こうして、湾曲した支持構造７と追加の湾曲した支持構造６５が残される。

【0188】

図１３Ｌにおいては、第４のフォトレジスト層１４９がデポジットされる。第４のフォトレジスト層１４９は、少なくとも１つの支持体５としてパターニングされる。図１３Ｌの実施例において、少なくとも１つの支持体５はビーム６を備えている。図１３Ｍにおいて、第４のフォトレジスト層に接してエラストマ層１５１が注型され、硬化される。図１３Ｎでは、第４のフォトレジスト層１４９と剥離層１３１が除去され、変形可能な基板３、ビーム６および突出電極２１、２３を含む湾曲した支持構造７を残す。図１３Ｏにおいて、構造は反転されて、上述の通りの装置１を残す。

【0189】

図１３Ａ〜１３Ｏの方法を用いて生産された装置１は、第１の突出電極２１と第２の突出電極２３の両方共が湾曲した支持構造７の同じ側にデポジットされている。他の実施例では、第１の突出電極２１および第２の突出電極２３は、湾曲した支持構造７の相対する表面上にデポジットされ得る。このような例示的装置１は、湾曲した支持構造７のポリマーが２つの電極２１、２３を分離するため、誘電性絶縁材料６３を必要としないと考えられる。

【0190】

このような代替的装置１を生産するために使用される方法は、図１３Ａ〜１３Ｏの方法に類似したものであり得る。ただし、誘電性絶縁材料６３は必要とされないことから、図１３Ｅのブロックは削除できる。２つの突出電極２１、２３の間に湾曲した支持構造７が製造されるように、ブロック１３Ｆ〜１３Ｈの方法はブロック１３Ｉ〜１３Ｋの方法と入れ換えられると考えられる。

【0191】

図１４Ａ〜１４Ｆは、変形可能な基板３の一部を提供するために使用できる方法を例示する。図１４Ａ〜１４Ｆの実施例において、変形可能な基板はオーバーレイ電極３３を備えている。

【0192】

図１４Ａにおいて、フォトレジスト層１６１がシリコン基板１６３上にデポジットされる。フォトレジスト層１６１は、シリコン基板１６３上にスピン・コーティングすることができる。本開示の他の実施例においては、フォトレジスト層１６１をデポジットする他の手段を使用することができる。

【0193】

図１４Ｂにおいて、フォトレジスト層１６１は、追加の支柱４５としてパターニングされる。図１４Ｃにおいて、フォトレジスト層１６１に接してエラストマ層１６５が注型され、硬化される。このエラストマ層１６５は、変形可能な基板３の上部部分４３の一部を形成することができる。

【0194】

図１４Ｄにおいて、オーバーレイ電極３３がエラストマ層１６５上に製造される。オーバーレイ電極３３は、剛性誘電性材料または可撓性誘電性材料を含むことができる。オーバーレイ電極３３は、任意の好適な手段、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、ピック・アンド・プレースまたは他の任意の好適な技術などを用いて製造できる。

【0195】

図１４Ｅでは、オーバーレイ電極３３の上にさらなるエラストマ層１６７がコーティングされる。さらなるエラストマ層１６７は、任意の好適な技術、例えばスピン・コーティングまたは任意の他の好適な技術を用いてコーティングできる。

【0196】

図１４Ｆにおいて、フォトレジスト層１６１は除去されて、追加の支柱４５および内蔵オーバーレイ電極３３と共に、変形可能な基板３の上部部分４３を残す。

【0197】

図１５は、変形可能な基板３の上部部分４３を変形可能な基板３の下部部分４１と組合わせるために使用できる例示的方法を示す。変形可能な基板３の上部部分４３は、図１４Ａ〜１４Ｆに関連して説明したように形成することができる。変形可能な基板３の下部部分４１は、図１３Ａ〜１３Ｏに関連して説明したように形成することができる。変形可能な基板３の下部部分４１は、湾曲した支持構造７および突出するセンサー２１、２３を備えることができる。

【0198】

図１５の実施例において、上部部分４３および下部部分４１は、ボンディングを促進するための短時間のプラズマ処理の後、ロールトゥーロール・プロセスにおいてボンディングされる。

【0199】

図１６Ａおよび１６Ｂは、例示的装置の内部で寄生キャパシタンスがもたらし得る効果を例示する。いくつかの例示的装置１において、装置１の突出電極２１、２３の間に寄生キャパシタンスが存在する可能性がある。いくつかの例示的装置１において、湾曲した支持構造７の縁部に沿って伸びる突出電極２１、２３の第２の部分２５、２８の間に寄生キャパシタンスが存在する可能性がある。寄生キャパシタンスは、装置１の感度を低下させる可能性がある。

【0200】

寄生キャパシタンスは、装置１が変形した場合でも変化しない。しかしながら、容量センサー３１は、電極２１、２３間の寄生キャパシタンスが容量センサー３１の測定されたキャパシタンスに比べて少なくとも１ケタ分低くなるように、配置可能である。

【0201】

図１６Ａは、本開示の実施例において使用できる幾何形状を有する例示的な湾曲支持構造７を示す。湾曲した支持構造７の幾何形状は、大きな応力が装置１に加わった場合に湾曲した支持構造７内には少量の歪みしか存在しないように、優れた歪み能力を提供するように選択することができる。図１６Ａの湾曲した支持構造の寸法は、曲率半径２００μｍ、トラック幅２０μｍ、各区分の円弧角度２７０度である。他の実施例においては、他の寸法を使用できるということを認識すべきである。

【0202】

湾曲した支持構造７は、第１の突出電極２１および第２の突出電極２３を支持する。第１の突出電極２１および第２の突出電極２３は各々、湾曲した支持構造７の一側面から突出する第１の部分２４、２７を含む。第１の突出電極２１および第２の突出電極２３は各々、湾曲した支持構造７の縁部に沿って伸びる第２の部分２５、２８を含む。図１６Ａ内の第１の部分２４、２７の寸法は、長さ１５０μｍおよび幅１００μｍである。２つの突出電極２１、２３は、１００ηｍの厚みを有し、湾曲した支持構造７に沿って伸びる第２の部分２５、２８のトラック幅は１μｍである。

【0203】

図１６Ｂは、突出電極２１、２３とオーバーレイ電極３３との間の離隔距離ｄの関数としての、容量センサー３１のキャパシタンスに対する寄生キャパシタンスの比率を示す。図１６Ｂの実施例において、寄生キャパシタンスは、湾曲した支持構造７の縁部に沿って伸びる突出電極２１、２３の第２の部分２５、２８の間にある。

【0204】

図１６Ｂから、３００μｍという大きな離隔距離ｄが存在する場合、容量センサー３１のキャパシタンスは、寄生キャパシタンスよりも一ケタ分大きいことが分かる。大きい間隙は、装置を屈曲および／または撓みおよび／または他の形で変形させる自由度をより大きくすることができる。

【0205】

５０μｍという離隔距離ｄの間隙が存在する場合、容量センサー３１のキャパシタンスは、寄生キャパシタンスよりも２ケタ分大きい。こうして、より高感度の容量センサー３１を提供することができる。

【0206】

図１６Ａおよび１６Ｂの実施例において、キャパシタンス値は、容量センサー３１の部品間の空隙を仮定して計算された。上述の実施例において、この間隙の少なくとも一部分は、オーバーレイ電極３３を支持するエラストマ薄膜で構成される。エラストマは、空気よりも大きい誘電率を有する。一例として、ＰＤＭＳは、空気の２．３〜２．８倍の誘電率を有する。その結果、容量センサー３１のキャパシタンスは増大する。容量センサー３１のキャパシタンスに対する寄生キャパシタンスの比率は、突出電極２１、２３の第１の部分２４、２７の寸法を増大させること、および／またはこれらの部分の表面上に誘電性媒質を導入することによって、さらに改善することができる。

【0207】

本開示の実施例は、装置１の変形を検出するように構成できる変形可能な装置１を提供する。容量センサー３１のアレイ６１を装置１の内部に組込んで、異なる変形タイプおよび／または変形方向を検出することができる。これにより、装置１の変形についての正確な情報を得ることが可能になる。

【0208】

容量センサー３１のアレイ６１を市販の電子機器により読取ることができるように、容量センサー３１を配置することができる。容量センサー３１のアレイ６１は、任意の数の容量センサー３１を備えることができる。こうして、多数の容量センサー３１から情報を得ることが可能になる。

【0209】

装置１の実施例において、湾曲した支持構造７は、この湾曲した支持構造７を変形可能な基板３から間隔をおいて位置づけできるようにする少なくとも１つの支持体５を介して、変形可能な基板３に結合されている。ユーザーが変形可能な基板３に力を加えた場合、このことにより、変形可能な基板３のサイズまたは形状に変化がもたらされる可能性がある。湾曲した支持構造７は変形可能な基板３に直接結合されていないことから、変形可能な基板に加わった力は、湾曲した支持構造７にも加わらない。このことはすなわち、導電性部分が変形可能な基板と同じように屈曲したりサイズまたは形状を変えたりしないことを意味する。こうして、湾曲した支持構造７内部の応力の量を削減し、疲労に起因する不具合の確率を低減させることができる。

【0210】

本明細書中で、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」なる用語は、排他的ではなく包括的意味で使用されている。すなわち、Ｙを含むＸに対するあらゆる言及は、Ｘが１つのＹのみを含むことができるか、または２つ以上のＹを含むことができるということを表わす。排他的意味で「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」を使用することが意図される場合には、「〜１つの．．．のみを含む」に言及することによって、あるいは「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ）」を使用することによって、文脈中で明確にされる。

【0211】

この簡単な説明の中で、さまざまな実施例に対する言及がなされてきた。１つの実施例との関係における特徴または機能の説明は、これらの特徴または機能がその実施例内に存在することを標示する。本文中の「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」または「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）または「〜できる（ｍａｙ）」なる用語の使用は、明示的に述べられているか否かに関わらず、このような特徴または機能が、一例として説明されているか否かに関わらず少なくとも説明された例中に存在すること、およびそれらが、いくつかのまたは全ての他の例中に存在し得るものの必ずしも存在するとはかぎらないことを意味する。したがって、「ｅｘａｍｐｌｅ」、「ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ」または「ｍａｙ」は、１クラスの実施例における特定の事例を意味する。この事例の特性は、その事例のみの特性、またはそのクラスの特性またはそのクラス内の全ての事例ではないがいくつかの事例を含むそのクラスのサブクラスの特性であり得る。したがって、１つの実施例に関して説明されているものの別の実施例に関しては説明されていない特徴が、可能な場合、このもう１つの実施例中でも使用可能であるものの、必ずしもこのもう１つの実施例中で使用しなければならないわけではない、ということが黙示的に開示される。

【0212】

本開示の実施例が、さまざまな実施例に関連して先行する段落中で記述されてきたが、請求されている本発明の範囲から逸脱することなく、与えられた実施例に対して修正を加えることができるということを認識すべきである。

【0213】

先行する説明の中に記載された特徴は、明示的に記載された組合せ以外の組合せで使用することができる。

【0214】

一定の特徴に関連して機能が説明されてきたが、これらの機能は、記載されているか否かに関わらず他の特徴によっても実行可能であり得る。

【0215】

一定の実施例に関連して特徴が説明されてきたが、これらの特徴は、記載されているか否かに関わらず他の実施例中にも同様に存在することができる。

【0216】

以上の明細書中では極めて重要であると考えられている本発明の特徴に注意を引くよう努めてきたが、特に強調されてきたか否かに関わらず、以上で言及されおよび／または図面中で示されてきた特許性あるあらゆる特徴または特徴の組合せに関する保護を出願人が請求していることを理解すべきである。

【図1】

【図2A-2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図9E】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図13F】

【図13G】

【図13H】

【図13I】

【図13J】

【図13K】

【図13L】

【図13M】

【図13N】

【図13O】

【図14A】

【図14B】

【図14C】

【図14D】

【図14E】

【図14F】

【図15】

【図16A】

【図16B】