堆栈结构、方法及平坦有源元件层与流程

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1.本发明涉及一种为在致动器(actuator)或传感器中所使用的一弹性体薄膜致动器(elastomeric film actuator)提供电边缘绝缘(electrical edge insulation)的方法，并且另涉及一堆栈致动器(stacked actuator)或传感器结构，其使用书本结合边(book binding edge)和多层之间的粘合剂连接以防止横向位移并改善各层之间的电气连接，本发明另包括有利的封装方法和促进有效制造成本的方法。

背景技术：

2.存在有多种技术可以促进设备——例如消费电子设备——中的电感应机械运动。一种常见的技术是使用偏心旋转质量块(erm)振动电机，erm振动电机使偏离于旋转点的小型旋转质量块运动，质量块的旋转产生向心力，导致整个电动机左右运动并振动。促进电感应机械运动的另一种常见技术是使用线性谐振致动器(lra)，线性谐振致动器利用磁场和电流向线圈产生力，所述线圈抵抗弹簧的力向上和向下驱动磁体，而所述磁体的运动使整个线性谐振致动器运动，从而产生电感应的机械运动。另一种常见技术是使用压电致动器，该压电致动器响应于施加的电荷在压电材料中产生机械变化(例如变形)，所述机械变化产生电感应机械运动。
3.这些用于电感应机械运动的技术通常具有高功耗、低耐用性、短寿命、带有外部电机和/或质量的复杂设计、低可扩展性(尤其是在弹性表面上)、对大面积致动的不良适应性和其中至一种特点的组合。

技术实现要素：

4.本技术可以创造性地使用被印刷在单一个基材上的一结构来制造多层传感器或致动器结构，其中该单一个基材并不包含通过创造性型样并折迭以获得最终结构的通孔。
5.虽然本技术的附图示了致动器或传感器是连接到电路板或具有连接器的控制单元的元件，然而此处描述的传感器或致动器可以替代地是一表面安装元件或以其他方式在而无需分立的连接器之下电连接至合适的传感电路。在这种情况下，可以不存在任何突出杆(protruding stem)，反之，该连接是通过多个连接焊盘进行连接，该些连接焊盘通过例如各向异性导电膜(anisotropic conductive film)或导电粘合剂连接到一电路板或一控制单元。
6.根据本发明的示例性实施例，一堆栈结构是由多个层组成，并且包括：一基材；印刷在该基材上的多个导电型样；以及形成在两层之间的至少一层的多个弹性节，一层的多个弹性节层包括有用来的致动或感测的其中至少一个操作的一传感区域。该堆栈结构是通过多次折迭该基材所形成的。该堆栈结构并不包括导电通孔或电连接结构。
7.该堆栈结构另包括一粘着层，该粘着层被涂敷于(但不完全覆盖)该多个导电型样和基材上。该基材的每一次折迭均将该粘着层向内折迭以通过粘合该多个层中的每一层来形成该堆栈结构。该基材的下方的一部分包括至少两个导电型样，且该部分没有被该粘着
层覆盖，使得当该基材折迭时，该堆栈结构在该多个层中的某一层将包括有一储气室(air reservoir)。当该传感区域被压缩时，置换的空气会被传输到该储气室。
8.在另一实施例，该基材的下方的一部分包括有三个导电型样，该三个导电型样并没有被该粘着层覆盖，使得当该基材折迭时，堆栈结构会包括位于该多个层的一顶层中的第一储气室和位于该多个层的一底层的中一第二储气室。该堆栈结构另包括：在该多个层的一中间层中的至少两个孔以连接该第一储气室和该第二储气室。当该传感区域被压缩时，置换的空气会通过该两个孔传输到该第一储气室和该第二储气室。
9.在另一实施例，该粘着层是仅形成于该传感区域的两侧，而该传感区域的其他两侧至少部分地对环境开放。当该传感区域被压缩时，被置换的空气通过敞开的两侧被传送到环境中。
10.该堆栈结构另包括绝缘层，该绝缘层形成于该导电层型样上并部分地覆盖该基材。在基材上形成多个切孔以便于折迭该基材以形成该堆栈结构。该堆栈结构另包括形成在该堆栈结构的一背层的一部分上的一加强件，以促进与特定连接端口的电连接。
11.该堆栈结构可以通过卷对卷(roll-to-roll)方法形成。
12.本发明还提供了一种形成该堆栈结构的方法，包括有：提供一基材；在所述基材上印刷多个导电型样；在所述多个层的两层之间形成至少一层的多个弹性节，该层的多个弹性节层包括有一传感区域以用于致动或感应中的其中至少一种；以及多次折迭该基材以形成该堆栈结构。该堆栈结构不包括多个导电通孔或多个电连接结构。
13.该方法另包括：在导电型样和基材上印刷或层压一粘合层，但不完全覆盖导电型样和基材。对于该基材的每一次折迭，该粘着层被向内折迭以通过粘合该多个层中的每一层来形成该堆栈结构。
14.印刷或层压该粘着层的步骤包括有：印刷或层压该粘着层，令至少两个导电型样下方的部分基材不被粘着层所覆盖，使得当折迭该基材时，该堆栈结构会包括有位于其中一层的一储气室。该方法另包括：通过将空气置换到该储气室来压缩该传感区域。
15.在另一实施例，三个导电型样下方的部分基材没有被粘着层所覆盖，使得当该基材折迭时，该堆栈结构会包括位于多个层中的一顶层的第一储气室和位于该多个层的一底层中的第二储气室。该方法另包括：在多个层的一中间层形成至少两个孔以连接该第一储气室和该第二储气室；以及通过该两个孔将空气置换到该第一储气室和该第二储气室来压缩该传感区域。
16.在另一实施例中，印刷或层压一粘着层的步骤包括：仅在该传感区域的两侧形成该粘着层，以及令该传感区域的其他两侧至少部分地对环境开放。该方法另包括：通过敞开的两侧将空气置换到环境中来压缩该传感区域。
17.该方法另包括：在导电层型样上形成一绝缘层并部分覆盖该基材；在该基材上形成多个切孔以使该基材能够折迭以形成该堆栈结构；以及在该基材的一背层的一部分上形成一加强件，以利电气连接邀特定连接端口。
18.本发明的上述实施例可以创造性地使用被印刷在单一个基材上的一结构来制造多层传感器或致动器结构。
附图说明
19.图1是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器(例如静电致动器结构)的单一层的至少一部分的剖面图。
20.图2是根据本发明一些示例性实施例的布置成一个间隔的二维列-行网格阵列的多个弹性支撑节的平面图。
21.图3是根据本发明一些示例性实施例的布置成一个间隔的三角形网格阵列的多个弹性支撑节的平面图。
22.图4是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器的单一层的至少一部分的剖面图。
23.图5是根据本发明一些示例性实施例的具有四个静电致动层的一静电致动器的至少一部分的剖面图。
24.图6是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器的单一层的至少一部分的剖面图。
25.图7是根据本发明一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器的至少一部分的剖面图。
26.图8是根据本发明一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器的至少一部分的剖面图。
27.图9是根据本发明一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器的至少一部分的剖面图。
28.图10是根据本发明一些示例性实施例的静电致动层的至少两个堆栈的一剖面图。
29.图11是根据本发明一些示例性实施例的静电致动层的至少两个堆栈的另一剖面图。
30.图12是根据本发明一些示例性实施例具有一附加牢固结构的静电致动层的至少两个堆栈的的一剖面图。
31.图13是根据本发明一些示例性实施例具有一附加牢固结构的静电致动层的至少两个堆栈的的另一剖面图。
32.图14是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器的单一层的至少一部分的剖面图。
33.图15是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器的单一层的至少一部分的另一剖面图。
34.图16是根据本发明一些示例性实施例的一静电致动器的单一层的至少一部分的另一剖面图。
35.图17是根据本发明一些示例性实施例的多个弹性支撑节的平面图，该多个弹性支撑节布置成一个间隔开的二维列-行网格阵列、具有其中存在有第一和第二电极的第一区域以及具有其中并不存在有第一和第二电极的第二区域。
36.图18是根据本发明一些示例性实施例的多个弹性支撑节的平面图，该多个弹性支撑节布置成一个间隔开的三角形网格阵列、具有其中存在有第一和第二电极的第一区域以及具有其中并不存在有第一和第二电极的第二区域。
37.图19是根据本发明一示例性实施例的平坦有源元件(fae)层的俯视图。
38.图20是图19的平面有源元件(fae)层的仰视图。
39.图21是图19中的平坦有源元件(fae)层的剖视图。
40.图22为本发明第一实施例的一堆栈结构的示意图。
41.图23为本发明第二实施例的一堆栈结构的示意图。
42.图24为本发明第三实施例的一堆栈结构的示意图。
43.图25是根据本发明第一实施例的具有一书本结合边的一堆栈结构的示意图。
44.图26是根据本发明第二实施例的具有一书本结合边的一堆栈结构的示意图。
45.图27是一堆栈结构的示意图。
46.图28是根据本发明的第一示例性实施例于图27所示具有减小的横向位移的堆栈结构的示意图。
47.图29是根据本发明的第二示例性实施例于图27所示具有减小的横向位移的堆栈结构的示意图。
48.图30是根据本发明的第三示例性实施例于图27所示具有减小的横向位移的堆栈结构的示意图。
49.图31是根据本发明的第四示例性实施例于图27所示具有减小的横向位移的堆栈结构的示意图。
50.图32是根据本发明的第四示例性实施例于图27所示具有减小的横向位移的堆栈结构的示意图。
51.图33是根据本发明的第一示例性实施例的一堆栈结构的示意图。
52.图34是根据本发明的第二示例性实施例的一堆栈结构的示意图。
53.图35是根据本发明一实施例图33所示的多个堆栈结构的一阵列的示意图。
54.图36是根据本发明另一实施例图33所示的多个堆栈结构的一阵列的示意图。
55.图37是根据本发明另一实施例图33所示的堆栈结构的实施例图。
56.图38是根据本发明另一实施例图33所示的堆栈结构的实施例图。
57.图39是根据本发明另一实施例图33所示的堆栈结构的实施例图。
58.图40是根据本发明另一实施例图33所示的堆栈结构的实施例图。
59.图41是根据本发明一实施例的一传感器的卷对卷制造方法的示意图。
60.图42是图41所示的传感器的卷对卷制造方法的示意图。
61.图43是根据本发明一实施例的一传感器的第一制造阶段的示意图。
62.图44是图42所示的传感器的第二制造阶段的的示意图。
63.图45是图42所示的传感器的最后阶段的示意图。
64.图46是根据本发明另一实施例的传感器的第二制造阶段的示意图。
65.图47是图46所示的传感器的最后阶段的示意图。
66.图48是根据本发明一实施例的传感器的第一制造阶段的示意图。
67.图49是图48所示传感器的第二制造阶段的示意图。
68.图50是图48所示传感器的最后阶段的示意图。
69.图51是图47所示的传感器的多个制造阶段的侧视图。
70.其中，附图标记说明如下：
71.100、111-116、131-136、151-156、200、静电致动层
72.211、212、213、214、300
73.101、201、301
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第一基材
74.102、202、302
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第二基材
75.103、203、303
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第一导电层
76.104、204、304
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第二导电层
77.105、205、305
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电绝缘弹性体材料层
78.106、206、306
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弹性支撑节
79.121-127、141-147、161-167
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嵌入式连接元件
80.207
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粘合剂
81.208
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阱孔
82.230、130
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第一电极
83.240、140
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第二电极
84.250、150
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高压驱动器
85.309
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流体储存室
86.1000
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静电致动器
87.1310、1410
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第一区域
88.1320、1420
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第二区域
89.1500
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平坦有源元件
90.1501
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导电层
91.1502
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凹痕线
92.1503
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弹性层
93.1504
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弹性柱
94.1505
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基材
95.1600、1630、1650、1700、1750、1800
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堆栈结构
96.1606、1670
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平坦导电元件
97.1607、1617、1627
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电接触端
98.1720、1760、1761
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结合边
99.1730
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翻转膜
100.1810
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胶带条
101.1820、1830、1840
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柔性条
102.1850
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盖子
103.1860
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安装结构
104.1870
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固体外壳
105.1900
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袋子
106.1902、1906、1908
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弹性袋
107.1904
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替代结构
108.1911
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压敏粘合剂
109.1913
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闭合带
110.1915
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印刷电路板或基材
111.1950
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阵列
112.1970
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袋状阵列
113.2005
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弹性节
114.2018
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基材
115.2025
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导电区域
116.2028
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粘着层
117.2058
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气孔
118.2085
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加强件
119.2100、2200、2300
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传感器结构
具体实施方式
120.本文所述的示例结构(例如装置、系统或其他装置)有助于电感应机械运动，这可以相应地提供一种或多种触觉效果，例如触觉反馈，并且可以另外(或替代地)电检测施加在其上的外部机械运动。这些示例仅是代表可能的实施例变型或变化。除非另有明确说明，否则结构(例如结构元件，如层或节(nodule))均是可选的，可以被组合或细分，而相关的操作也是可选的，也可以按顺序变化来组合或细分。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对各种示例性实施例的透彻理解，然而，在通过这些阐述之后，对于本领域技术人员来说也显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的技术方案的操作。
121.本文讨论的结构的各种示例性实施例可以是或包括一特殊的静电致动器(例如一静电致动器结构)或传感器，其包括至少第一电极和第二电极。该静电致动器还可以包括有一个或多个静电致动层，并且所述静电致动层中的至少一个包括有：导电或半导电或包括一第一导电电极层的一第一薄膜基材，该第一导电电极层是第一电极的一部分；导电或半导电或包括一第二导电电极层的一第二薄膜基材，第二导电电极层是第二电极的一部分，第一和第二导电电极层中的至少其中一个是与相应的第一和第二薄膜基材绝缘(例如电性绝缘)；以及，一网格阵列，其包括多个弹性支撑节，该些弹性支撑节被配置或布置在第一薄膜基材和第二薄膜基材之间，使得在第一和第二导电电极层之间存在有一压缩空间，所述压缩空间并未完全充满固体材料；其中该静电致动器配置为因应于第一和第二电极之间的电压差来进行压缩(例如一特定百分比或一特定距离)，例如响应于该电压差超过或以其他方式超过一阈值电压差，当一足够的电压差施加在至少第一电极和第二电极之间时，会使得该静电致动器会压缩该特定百分比或或特定距离。
122.因此，该静电致动器可以是或包括有一致动器，其中该致动器包括有：具有一第一导电表面(例如用作为一第一电极)的一第一基材；具有一第二导电表面(例如用作为一第二电极)的一第二基材，彼此跨过第一基材和第二基材之间的一压缩空间的该第一和第二导电表面；以及，跨越该压缩空间并将该第一和第二导电表面隔开的多个弹性节，该压缩空间并未完全充满固体(例如弹性)的材料，该压缩空间被配置为响应于该第一导电表面和第二导电表面之间的一电压差(例如响应于该电压差超过或以其他方式超过一阈值电压差)来，例如压缩一定百分比或一定距离。
123.图1是根据本发明的一些示例性实施例的一静电致动器(例如一静电致动器结构)
的单一个静电致动层100的至少一部分的剖面图。图1中所示的静电致动层100包括一第一基材101(例如是第一薄膜基材)和一第二基材102(例如是第二薄膜基材)。在图1所示的示例性实施例中，第一基材101和第二基材102一般各自可以具有5至100微米(micrometer)的厚度，根据不同的实施例，第一基材101可以包括电绝缘材料，或也可以本身是导电的或半导电的。在图1所示的示例性实施例中，第一基材101是一薄膜，其包括或以其他方式提供应用在第一基材101顶部的一第一导电层103(例如一第一导电电极层)，第一导电层103可以形成第一电极的全部或部分，因此，无论一第一导电表面本身是导电的或半导电的，或是虽然绝缘的但被设置于第一导电层103的顶部，第一基材101均可以被描述为具有该第一导电表面。
124.相似地，如图1所示，第二基材102也是一薄膜，该薄膜包括或以其他方式提供应用在第二基材102顶部的第二导电层104(例如第二导电电极层)。第二导电层104可以形成第二电极的全部或部分.因此，无论第二导电表面是本身是导电的、半导电的，或者本身绝缘的但顶部具有第二导电层104，第二基材102均可以被描述为具有第二导电表面。根据不同示例性实施例，第一导电层103、第二导电层104或两者也可以是绝缘的。
125.该第一基材101(例如具有绝缘的第一导电层103)具有一层是电绝缘弹性体材料层105(例如电绝缘弹性体涂层)被应用在该第一基材101的该绝缘的第一导电层103的顶部。再者，存在一组多个弹性支撑节106被布置例如于一网格阵列中并粘附在电绝缘弹性体材料层105的本身的结构的顶部或形成该本身的结构的一部分。在图1中所示的示例性实施例中，电绝缘弹性体材料层105通常可以具有1至30微米的厚度。此外，根据某些示例性实施例，该些弹性支撑节106的每一个均具有5至100微米的高度和10至400微米的直径。此外，根据一些示例性实施例，该些弹性支撑节106的每一个均具有高度与最大宽度的一纵横比，并且该纵横比可以具有最大值为2。
126.电绝缘弹性体材料层105、该组弹性支撑节106或两者可以使用一合适的微制造技术(例如沉积技术，例如薄膜沉积技术)来实施。该组弹性支撑节106可以全部或部分是由硅基有机聚合物(例如聚二甲基硅氧烷(pdms))、橡胶(例如天然或合成)或其任何合适的组合所制成。此外，该组弹性支撑节106可以布置成彼此之间的距离小于5毫米(millimeter)，并且在一些示例性实施例中，节间的距离小于500微米。在某些示例性实施例中，该组弹性支撑节106会被布置成一网格阵列，例如图2所示的间隔开的二维列-行网格阵列(row-column grid array)。在一些替代示例性实施例中，该组弹性支撑节组106可以被布置成如图3所示的一间隔开的三角形网格阵列。
127.在将该组弹性支撑节106实施到第一基材101之后，可以将具有第二导电层104的第二基材102上下倒置并放置在该组弹性支撑节106的顶部以形成该静电致动层100，例如一单个静电致动层可以与一个或多个附加静电致动层组合成一多层静电致动器结构。在将第二基材102放置在该组弹性支撑节106的顶部之前，可以将一粘着层施加到第二基材102、该组弹性支撑节106或两者。
128.由于第一基材101和第二基材102已经堆栈在另一个之上以例如形成静电致动层100，因此在静电致动层100中，第一导电层103和第二导电层104之间的距离或是第一和第二电极之间的距离，其可以小于1000微米，并且在一些示例性实施例中，也可以小于200微米。在图1所示的静电致动层100中，第一导电层103和第二导电层104之间的距离可以是80
微米。
129.在静电致动层100中，该组弹性支撑节106在第一和第二导电层103和104之间提供了一压缩空间。在多个示例性实施例中，压缩空间并没有完全填充有固体材料，例如压缩空间是未完全填充固体材料(例如固体弹性材料)。在图1所示的示例性实施例中，该压缩空间可以是具有80微米的厚度，电绝缘弹性体材料层105可以是具有20微米的厚度，因此留下60微米的空间间隙。该压缩空间中的该空间间隙可以在不存在弹性支撑节106的地方填充有流体，例如是空气、氮气或介电液体(例如介电液压流体)。
130.在图1所示的示例性实施例中，该静电致动层100(例如该静电致动器内的多个静电致动层中的一个)还可以包括一组限制节，其可以布置成一网格阵列，例如类似于图2所示的列-行网格阵列或图3所示的三角形网格阵列。这组限制节可以设置在多个弹性支撑节106之间或之中以及在第一基材101和第二基材102之间，用于限制该压缩空间的压缩，从而限制静电致动层100整体的压缩。在图1所示的示例性实施例中，在空间间隙两侧的第一和第二导电层103和104的导电表面、弹性支撑节106或两者可以是本身是疏水的、疏水或超疏水涂层的、疏水或超疏水处理的、或其中任何合适的组合。
131.该静电致动层100被配置或安排在一足够的电压差施加于至少第一导电层103(例如用作第一电极)和第二导电层104(例如用作第二电极)之间时压缩。因此，包括一个或多个静电致动层(例如静电致动层100)的一静电致动器(例如一静电致动器结构)可以被配置为响应于第一导电层103和第二导电层104之间(例如分别在其第一和第二导电表面之间)的该电压差超过一阈值电压差(例如一预定阈值电压差)时进行压缩。因此，包括一个或多个这样的静电致动层的一静电致动器可以被配置为响应于施加这样的电压差而被压缩。根据不同示例性实施例，该静电致动器可以被包括(例如被嵌入)作为一柔性或弹性基材的一部分。例如，该静电致动器本身可以是柔性的、弹性的或两者兼有，并且可以被包括在这样的柔性或弹性基材中。图1中所示的静电致动层100可具有约15微米至约500微米范围内的一总厚度，其包括有第一导电层103的厚度和第二导电层104的厚度，以及在一些示例性实施例中，其也包括有该些弹性支撑节106之间的一粘着层的厚度及第二导电层104的厚度。
132.图4是根据一些示例性实施例的一静电致动器(例如一静电致动器结构)的单一个静电致动层200的至少一部分的剖面图。图4中所述的静电致动层200包括有一第一基材201(例如一第一薄膜基材)和一第二基材202(例如一第二薄膜基材)。在图4所示的示例性实施例中，第一基材201可以具有20微米的厚度，而第二基材202可以具有50微米的厚度。第一基材201可以是包括或以其他方式提供施加在第一基材201顶部上的第一导电层203(例如一第一导电电极层)的一层膜，其中第一导电层203可以形成第一电极的全部或部分。第二基材202可以是包括或以其他方式提供施加在第二基材202顶部上的第二导电层204(例如一第二导电电极层)的一层膜，其中第二导电层204可以形成第二电极的全部或部分。根据不同示例性实施例，第一导电层203、第二导电层204或两者也可以是绝缘的。
133.第一基材201(例如具有绝缘的第一导电层203)具有施加在第一基材201的绝缘的第一导电层203的顶部上的一电绝缘弹性体材料层205(例如一电绝缘弹性体涂层)。此外，存在有是一组的多个弹性支撑节206例如被布置为一网格阵列形式并被粘附在该电绝缘弹性体材料层205的本身的结构的顶部上或形成该本身的结构的一个部分。在图4所示的示例性实施例中，该电绝缘弹性体材料层205可以具有20微米的厚度。此外，根据某些示例性实
施例，该多个弹性支撑节206均具有80微米的高度。此外，根据一些示例性实施例，该些弹性支撑节206中的每一个均各自具有高度与最大宽度的一纵横比，并且该纵横比可以具有最大值为2。
134.该电绝缘弹性体材料层205、该组弹性支撑节206或两者可以通过使用一合适的微制造技术(例如薄膜沉积技术)来实施。该组弹性支撑节206可以全部或部分由硅基有机聚合物(例如pdms)、橡胶(例如天然或合成)或其任何合适的组合所制成。此外，该组弹性支撑节206可以被布置成彼此之间的距离小于10毫米，并且在一些示例性实施例中，节间的距离可以小于2毫米。在某些示例性实施例中，该组弹性支撑节206可以被布置成一网格阵列，例如是如图2所示的一个间隔开的二维列-行网格阵列。在一些替代示例性实施例中，该组弹性支撑节206可以被布置成如图3所示的间隔开的三角形网格阵列。
135.如图4所示，可以对第二基材202进行微制程加工(例如蚀刻)以在第二基材202中提供多个阱孔(well)208。该多个阱孔208可以被布置成与实施于该第一基材201的该组弹性支撑节206匹配。该多个阱孔208可以是通过使用一合适的微制程加工技术(例如一各向异性湿法蚀刻技术)进行微制程加工。可将具有第二导电层204的微加工后的第二基材202倒置并放置在该组弹性支撑节206的顶部上，使得该多个阱孔208与弹性支撑节组206彼此符合以形成该静电致动层200(例如是可以与一个或多个附加静电致动层组合形成一个多层的静电致动结构的单一个静电致动层)。在该静电致动层200中，该组弹性支撑节206可以驻留在该多个阱孔208中。在将该第二基材202放置在该组弹性支撑节206的顶部上之前，可以将粘合剂207施加到该多个阱孔208、施加于该组弹性支撑节206或施加于两者上。在图4所示的示例性实施例中，该多个阱孔208的深度可以是90微米。取决于要被微制程加工的第二基材202的厚度，也可以使用其他合适的深度来实现。
136.由于第一基材201和第二基材202彼此已经堆栈在另一个之上(例如以形成该静电致动层200)，因此静电致动层200中的第一导电层203和第二导电层204之间的距离(其也可以是第一和第二电极之间的距离)可以小于1000微米，并且在一些其他示例性实施例中，也可以小于20微米。在静电致动层200中，所述第一和第二导电层203和204之间的距离可以是80微米。由于第二基材202的多个阱孔208与第一基材201上的该组多个弹性支撑节206彼此符合(例如彼此匹配)，因此第一导电层203和第二导电层204之间的距离可以远小于组弹性支撑节206的高度。
137.在静电致动层200中，该组弹性支撑节206在第一和第二导电层203和204之间提供一压缩空间。在许多不同示例性实施例中，该压缩空间并不完全填充有固体材料，例如压缩空间是未完全填充固体材料(例如固体弹性材料)。在图4所示的示例性实施例中，该压缩空间可以是80微米厚，该电绝缘弹性体材料层205可以是20微米厚，因此留下60微米的一空间间隙。该压缩空间中的该空间间隙可以在不存在有该些弹性支撑节206的地方填充流体(例如空气、氮气或介电液体，例如介电液压流体)。
138.在图4所示的示例性实施例中，该静电致动层200(例如一静电致动器内的多个静电致动层中的一层)也可以包括一组限制节，该组限制节可以布置成一网格阵列，例如类似于图2中所示的列-行网格阵列或是图3所示的三角形网格阵列。这组限制节可以设置在该些弹性支撑节206之间或该些弹性支撑节206与第一基材201和第二基材202之中，用于限制该压缩空间的压缩，从而限制该静电致动层200整体的压缩。在图4所示的示例性实施例中，
在空间间隙、弹性支撑节206或两者的任一侧或两侧上的第一和第二导电层203和204的任何一个或多个导电表面均可以是本身是疏水性、疏水性或超疏水性涂层、疏水性或超疏水处理或其是任何合适的组合。
139.该静电致动层200被配置或设置为当一足够的电压差被施加在至少第一导电层203(例如用作第一电极)和第二导电层204(例如用作第二电极)之间时压缩。因此，包括一个或多个静电致动层(例如静电致动层200)的一静电致动器(例如一静电致动器结构)可以被配置为响应于第一导电层203和第二导电层204之间(例如分别在其第一和第二导电表面之间)的电压差超过一阈值电压差(例如一预定阈值电压差)而压缩。因此，包括一个或多个这样的静电致动层的一静电致动器可以被配置为响应于施加这样的电压差而被压缩。根据不同示例性实施例，该静电致动器可以被包括(例如被嵌入)作为一柔性或弹性基材的一个部分。例如，该静电致动器本身可以是柔性的、弹性的或两者兼有，并且也可以被包括在柔性或弹性基材中。图4中所示的静电致动层200的整体厚度可以在大约15微米到大约500微米的范围内，其包括了第一和第二导电层203和204的厚度，以及在一些示例性实施例中，也包括了施加在该多个阱孔208和多个弹性支撑节206之间的粘合剂207的厚度。
140.图5是根据一些示例性实施例的具有四个静电致动层的一静电致动器(例如一静电致动器结构)的至少一部分的剖面图。所示静电致动器包括四个静电致动层211-214。在图5所示的示例性实施例中，每个静电致动层211-214包括一相应的第一基材(例如第一基材201)与一相应的第一导电层(例如第一导电层203)，并且第一导电层可以是第一电极230的一部分。相似地，每个静电致动层211-214包括一相应的第二基材(例如第二基材202)与一相应的第二导电层(例如第二导电层204)，并且第二导电层可以是第二电极240的一部分。此外，该第一导电层可以是绝缘的(例如绝缘于第一基低、绝缘于另一个导电层或是绝缘于两者)，该第二导电层也可以是绝缘的(例如绝缘于第二基低、绝缘于另一个导电层或是绝缘于两者)，或两者都是绝缘的。
141.静电致动层211-214中的每一层还可以包括有一网格阵列，该网格阵列包括一组弹性支撑节(例如弹性支撑节206)，并且该组弹性支撑节可以布置在它们相应的第一和第二基材之间，使得第一和第二导电层(例如第一和第二导电层203和204)之间设置有一压缩空间。在多个示例性实施例中，该压缩空间并没有完全填充固体材料，例如该压缩空间没有完全填充有固体材料(例如固体弹性材料)。根据不同示例性实施例，包括所述静电致动层211-214的该静电致动器可以另包括一高压驱动器250(例如，具有一反驰式模式升压转换器的一高压驱动器)。
142.在图5所示的示例性实施例中，该些静电致动层211-214一个在另一个之上堆栈，使得静电致动层211-214的相似结构元件至少部分重合(例如完全重合)。例如，一个静电致动层211的多个弹性支撑节(例如弹性支撑节206)可以完全或部分地对齐于另一静电致动层212的多个弹性支撑节。相似地，一个静电致动层211的多个阱孔208通以完全地或部分地对齐于另一个静电致动层212的多个阱孔。在替代示例性实施例中，该些静电致动层211-214可以迭瓦状堆栈(例如像是重迭的屋顶瓦片)。
143.图5所示的静电致动器被配置为当一足够的电压差施加于第一电极230和第二电极240之间施加时进行压缩，例如响应于这样的电压差超过阈值电压差时，例如超过预定的阈值电压差时进行压缩。由于静电致动层211-214的重合、粘附和接合结构，该静电致动器
结构的压缩效果作为该些重合的静电致动层的数量的函数而显着增加。借助静电致动层211-214的粘附和连接结构，可以避免了孔或层间间隙的出现，并且也可以避免由于潜在的柱间吞入空气压缩而导致压缩效果的潜在降低。此外，还避免了潜在的层间弹跳或例如由于每一层的压缩导致的层间拉力所造成的不均匀分离。
144.在图5所示的示例性实施例中，该些静电致动层211-214彼此迭置，例如作为多个静电致动层的堆栈，使得一个双功能基材(例一如双功能薄膜基材)形成一个静电致动层(例如静电致动层212)的第一基材以及静电致动层211-214中一相邻的静电致动层(例如静电致动层211)的第一基材两者，以及一个是在在双功能基材下方延伸，而另一个是在双功能基材上方延伸。或者，该双功能基材也可以形成一个静电致动层(例如静电致动层212)的第二基材和一相邻静电致动层(例如静电致动层211)的第二基材两者。因此，这样的双功能基材可以被认为是或包括(例如包含)两个相邻静电致动层之间(例如静电致动层211和212之间)的边界，以及同时也是或包括该两个相邻静电致动层的接面。该双功能基材可以包括一弹性体材料网。
145.每个静电致动层211-214可以具有大约365微米的总厚度。因此，具有四个静电致动层211-214的该静电致动器结构的厚度可为约365微米的四倍，因此会有约1.46毫米的总厚度。该静电致动器结构可以是气密密封的。所描述的压缩节结构与气密密封可以允许将静电致动层211-214压缩为一泵(例如一气动泵或一液压泵)。除了由静电致动层211-214的组合压缩所产生的增加致动之外，当密封时，上述多个弹性支撑节可以允许将这些层压缩为泵(例如气动泵或液压泵)。配置成流入或流出静电致动层211-214内的空间间隙的流体(例如气体或液体)可用于致动受流体压力影响的各种不同的弹性结构。该效果可用于创建一纹理表面或通过气动或液压装置来致动一系统的某些部分。
146.图6是根据一些示例性实施例的形成一静电致动器(例如一静电致动器结构)的全部或一部分的单一个静电致动层300的至少一部分的剖面图。所示的单一个静电致动层300包括一第一基材301(例如一第一薄膜基材)和一第二基材302(例如一第二薄膜基材)。在图6所示的示例性实施例中，第一基材301可以具有100微米的厚度，第二基材302可以具有175微米的厚度。第一基材301可以是包括或以其他方式提供施加在第一基材301顶部上的第一导电层303(例如，第一导电电极层)的一薄膜。第一导电层303可以形成第一电极的全部或部分。第二基材302可以是包括或以其他方式提供施加在第二基材302顶部的第二导电层304(例如第二导电电极层)的一薄膜。第二导电层304可以形成第二电极的全部或部分。根据不同示例性实施例，第一导电层303、第二导电层304或两者也可以是绝缘的。
147.第一基材301(例如具有绝缘的第一导电层303)具有施加在第一基材301的绝缘的第一导电层303顶部上的一电绝缘弹性体材料层305(例如一电绝缘弹性体涂层)。此外，存在有一组多个弹性支撑节306被布置为例如一网格阵列并粘附在该电绝缘弹性体材料层305的本身的结构的顶部或形成其一部分。在图6中所示的实施例，该电绝缘弹性体材料层305可具有20微米的厚度。此外，根据某些示例性实施例，该些弹性支撑节306的每一个均具有80微米的高度。此外，根据一些示例性实施例，该些弹性支撑节306的每一个均各自具有高度与最大宽度的一纵横比，并且该纵横比可以具有最大值二(2)。
148.该电绝缘弹性体材料层305、该组弹性支撑节306或两者可以通过使用一合适的微制造技术(例如薄膜沉积技术)来实施。该组弹性支撑节306可以全部或部分是由硅基有机
聚合物(例如pdms)、橡胶(例如天然或合成)或其任何合适的组合所制成。此外，该组弹性支撑节306可以布置成彼此之间的距离小于10毫米，并且在一些示例性实施例中，节间的距离可以小于2毫米。在某些示例性实施例中，该组弹性支撑节306被布置成一网格阵列，例如图2所示的一间隔开的二维列-行网格阵列。在一些替代示例性实施例中，弹性支撑节组306也可以被布置成如图3所示的一间隔开的三角形网格阵列。
149.此外，该静电致动层300可以包括一个或多个流体储存室309(例如气体储存室、储气室)，当流体位移受到一轮廓密封的限制时、当流体位移受到压缩速度的限制(例如取决于流体的流体动力学特性)、当流体压缩时、当流体从一压缩空间(例如一空间间隙)流出时或当任何合适的组合发生时，该流体储存室309均会减少静电致动层300的整体压缩所涉及的力。该第二基材302可以被微制造加工(例如蚀刻)以在该第二基材302中提供该流体储存室309(例如气体储存室)。该流体储存室309可以用来减小流体体积(例如气体体积、风量)的压缩比例。该流体储存室309可以使用一合适的微制造加工技术(例如各向异性湿法蚀刻技术)来进行微制造。可将具有第二导电层304的微制造后的第二基材302倒置并放置在该组弹性支撑节306的顶部上以形成该静电致动层300。如图6所示的实施例中，该流体储存室309的深度可以是90微米。取决于要微制造加工的第二基材302的厚度，也可以使用其他合适的深度。一个或多个流体储存室309是流体连通(例如连接)于该静电致动层300中的一个或多个压缩空间。
150.在不同示例性实施例中，这些流体储存室309(例如阱孔)的水平轮廓可以是椭圆形的，并且它们的中心可以位于与每组四个相邻弹性支撑节中的每个节等距的位置，例如图2或图3中所示。或者，在其他实施例，流体储存室309可以具有任意形状并且可以位于柱区域之外(例如在多个弹性支撑节306的层的轮廓中的某处)。
151.图7是根据一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器(例如静电致动器结构)的至少一部分的剖面图。图示的静电致动器包括六个静电致动层111-116。在图7所示的示例性实施例中，每个静电致动层111-116包括一相应的第一基材(例如第一基材101)和相应的第一导电层(例如第一导电层103)，并且该第一导电层可以是第一电极130的一部分。相似地，每个静电致动层111-116包括一相应的第二基材(例如第二基材102)和一相应的第二导电层(例如第二导电层104)，并且该第二导电层可以是第二电极140的一部分。此外，该第一导电层也可以是绝缘的(例如与其第一基材、另一个导电层或两者绝缘)，该第二导电层也可以是绝缘的(例如与其第二基材、另一个导电层或两者绝缘)，或两者均可以是绝缘的。
152.在图7所示的示例性实施例中，该些静电致动层111-116彼此迭置(例如作为多个静电致动层的堆栈)，使得一双功能基材(例如一双功能薄膜基材)形成一个静电致动层(例如静电致动层)的第一基材及静电致动层111-116中一相邻的静电致动层(例如静电致动层111)的第一基材两者，其中一个会在该双功能基材下方延伸，而另一个会在该双功能基材上方延伸。或者，该双功能基材也可以形成一个静电致动层(例如静电致动层112)的第二基材及一相邻静电致动层(例如静电致动层111)的第二基材两者。因此，这样的双功能基材可以被认为是或具有(例如包含)两个相邻静电致动层之间(例如静电致动层111和112之间)的边界，以及是或包括两个相邻静电致动层的接面。该双功能基材也可以包括一弹性体材料网。
153.根据不同示例性实施例，具有所示静电致动层111-116的该静电致动器可以另包括一高压驱动器150，例如具有一反驰模式升压转换器的一高压驱动器)。此外，该些静电致动层111-116的堆栈中的任何一个或多个基材(例如是配置或用作一个静电致动层的第一基材和一相邻静电致动层的第二基材两者的一双功能基材)可以包括有一嵌入式连接元件。图7所示的该些静电致动层111-116包括有多个嵌入式连接元件121-127，其中任何一个或多个元件例如可以是一嵌入式金属线或其他导电细丝的示例形式。每一个嵌入式连接元件121-127各自将一个或多个导电层(例如第一导电层103或第二导电层104，其中一个或多个可以是或包括有一导电涂层)连接到该高压驱动器150。如图7所示，在该些静电致动层111-116的堆栈中，内部(例如，非外部)嵌入式连接元件122-126将内部的双功能基材的多个导电电极层连接在一起并连接到高压驱动器150。
154.每一个静电致动层111-116可以另包括有一网格阵列，该网格阵列包括一组弹性支撑节(例如弹性支撑节106)，并且该组弹性支撑节可以布置在它们相应的第一和第二基材之间，使得例如第一和第二导电层(例如第一和第二导电层103和104)之间存在有一压缩空间。在多个示例性实施例中，该压缩空间并没有完全被填充有固体材料，例如该压缩空间没有完全填充有固体材料(例如固体弹性材料)。
155.图8是根据一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器(例如一静电致动器结构)的至少一部分的剖面图。所示的静电致动器包括六个静电致动层131-136。在图8所示的示例性实施例中，每个静电致动层131-136包括有一相应的第一基材(例如第一基材101)和一相应的第一导电层(例如第一导电层103)，并且该第一导电电极层可以是第一电极(例如第一电极130)的一部分。相似地，每个静电致动层131-136包括一相应的第二基材(例如第二基材102)和一相应的第二导电层(例如第二导电层104)，并且该第二导电层可以是第二电极(例如第二电极140)的一部分。此外，该第一导电层可以是绝缘的(例如与其第一基材、另一个导电层或两者绝缘)，该第二导电层也可以是绝缘的(例如与其第二基材、另一个导电层或两者绝缘)，或两者均是绝缘的。
156.在图8所示的示例性实施例中，该些静电致动层131-136彼此迭置(例如作为该静电致动层的堆栈)，使得一双功能基材(例如一双功能薄膜基材)形成一静电致动层(例如静电致动层132)的第一基材和该些静电致动层131-136中一相邻的静电致动层(例如静电致动层131)的第二基材两者，其中一个会在该双功能基材下方延伸，另一个会在该双功能基材上方延伸。因此，这样的双功能基材可以被认为是或包括(例如包含)两个相邻静电致动层之间(例如静电致动层131和132之间)的边界，以及同时也是或包括两个相邻静电致动层的接面。该双功能基材也可以包括有一弹性体材料网。
157.根据不同示例性实施例，包括所示静电致动层131-136的该静电致动器可以另包括一高压驱动器(例如具有反驰模式升压转换器的一高压驱动器150)。此外，该些静电致动层131-136的堆栈中的任何一个或多个基材(例如是被配置或用作一个静电致动层的第一基材和相邻静电致动层的第二基材两者的一双功能基材)可以包括一嵌入式连接元件。该些静电致动层131-136如图8中示并包括嵌入式连接元件141-147，其中任何一个或多个可以采用嵌入式导线或其他导电细丝的示例形式。每一个嵌入式连接元件141-147各自将一个或多个导电层(例如第一导电层103或第二导电层104，其中一个或多个可以是或包括导电涂层)连接到该高压驱动器(例如高压驱动器150)，如图8所示。
158.每一个静电致动层131-136可以另包括一网格阵列，该网格阵列包括一组弹性支撑节(例如弹性支撑节106)，并且该组弹性支撑节可以布置在它们相应的第一和第二基材之间，使得例如在第一和第二导电层之间(例如第一和第二导电层103和104之间)存在有一压缩空间。在许多示例性实施例中，该压缩空间并没有完全填充有固体材料，例如该压缩空间没有完全填充有固体材料(例如固体弹性材料)。
159.图9是根据一些示例性实施例的具有六个静电致动层的一静电致动器(例如一静电致动器结构)的至少一部分的剖面图。所示静电致动器包括六个静电致动层151-156。在图9所示的示例性实施例中，每个静电致动层151-156包括一相应的第一基材(例如第一基材101)和一相应的第一导电层(例如第一导电层103)，并且该第一导电层可以是第一电极(例如第一电极130)的一部分。相似地，每个静电致动层151-156包括一相应的第二基材(例如第二基材102)和一相应的第二导电层(例如第二导电层104)，并且该第二导电层可以是第二电极(例如第二电极140)的一部分。此外，该第一导电层可以是绝缘的(例如与其第一基材、另一个导电层或两者绝缘)，该第二导电层也可以是绝缘的(例如与其第二基材、另一个导电层或两者绝缘)，或两者均是绝缘的。
160.在图9所示的示例性实施例中，静电致动层151-156彼此迭置(例如作为静电致动层的堆栈)，使得一电绝缘弹性体材料的双功能层形成一个静电致动层(例如静电致动层152)的第一基材和该些静电致动层151-156中的一相邻静电致动层(例如静电致动层151)的第二基材两者，其中一个在该双功能层下方延伸，而另一个在该双功能层上方延伸。因此，这样的电绝缘弹性体材料的双功能层可以被认为是或包括(例如包含)两个相邻静电致动层之间(例如静电致动层151和152之间)的边界，以及是或包括结两个相邻的静电致动层的接面。该双功能基材可以包括一弹性体材料网。此外，在某些示例性实施例中，一双功能导电层(例如一双功能导电电极层)会被施加到该电绝缘弹性体材料的双功能层并且因此一对相邻静电致动层(例如静电致动层151和152)，被布置为充当第一导电层(例如第一导电层103)和的第二导电层(例如第二导电层104)两者，其中一个在该双功能导电层下方延伸，另一个在该双功能导电层上方延伸。
161.根据不同示例性实施例，包括所示静电致动层151-156的该静电致动器可以另包括一高压驱动器(例如可以具有反驰模式升压转换器的高压驱动器150)。此外，静电致动层151-156的堆栈中的任何一个或多个双功能层(例如电绝缘弹性体材料的双功能层或双功能导电层)可以包括一嵌入式连接元件。图9中所示的静电致动层151-156包括嵌入式连接元件161-167，其中任何一个或多个可以采用嵌入式导线或其他导电细丝的示例形式。每一个嵌入式连接元件161-167各自将一个或多个导电层(例如一个或多个双功能导电层，其中任何一个或多个可以是或包括导电涂层)连接到该高压驱动器(例如高压驱动器150))，如图9所示。
162.每一个静电致动层151-156可以另包括一网格阵列，该网格阵列包括一组弹性支撑节(例如弹性支撑节106)，并且该组弹性支撑节可以布置在它们相应的第一和第二基材之间，使得例如第一和第二导电层(例如第一和第二导电层103和104)之间存在有一压缩空间。在许多示例性实施例中，该压缩空间并没有完全填充有固体材料，例如压缩空间没有完全填充有固体材料(例如固体弹性材料)。
163.一个或多个上述的静电致动层(例如静电致动层100、200或300)的任何组合均可
以被包括在一静电致动器(例如一静电致动器结构)中，并且被包括的多个静电致动层可以一个堆栈在另一个之上，以形成至少两个静电致动层的堆栈，如图10、图11、图12和图13中所示。在图10、图11、图12和图13所示的示例性实施例中，在空间间隙、多个弹性支撑节或两者的任一侧或两侧上的第一和第二导电层的第一和第二导电表面中的任何一个或多个可以是本身是疏水的、疏水或超疏水涂层、疏水或超疏水处理或其任何合适的组合。
164.图10、图11、图12和图13分别是说明一静电致动器1000(例如静电致动器结构)的剖面图，其可以具有多个(例如至少两个堆栈)静电致动层(例如至少两个单独的堆栈，每个堆栈包括静电致动层100、200或300的多个实例)。在替代示例性实施例中，静电致动器1000具有单一个堆栈，并且单一个堆栈具有空腔(例如孔)，当在横截面中观察时，该空腔具有图10、图11、图12或图13所示的外观。每个堆栈包括布置在至少两个静电致动层堆栈之间的至少一个流体储存室(例如流体储存室309，其可以是气体储存室，例如储气室)。此外，存在有一弹性表面层并被布置在至少两个静电致动层堆栈的顶部上和所述至少一个流体储存室的顶部上(例如覆盖至少两个堆栈和至少一个流体储存室两者)。
165.在图12和图13所示，静电致动器1000在该弹性表面层的顶部上还具有一附加的坚固(例如刚性)结构。该坚固的结构可以促进均匀的(例如平坦的)致动区域、从多个凸起收集致动功率、保护柔性层免受环境影响或任何合适的组合。图10和图12描绘了处于静止状态的静电致动器1000。图11和图13描绘了当堆栈的静电致动层被压缩时的静电致动器1000，使得在至少一个流体储存室顶部上的该弹性表面层会由于静电致动层被压缩而相应地膨胀。如图12和图13所示，该静电致动器1000可以包括一附加的限制节的网格阵列，其可以布置在该弹性表面层和该坚固结构之间，以促进从图12所示的配置至图13所示的配置在膨胀过程中两层之间的空气进入。
166.图14、图15和图16是剖面图，每一个都示出根据一些示例性实施例的静电致动器1000内的单层(例如单个静电致动层)的至少一部分。在一些示例性实施例中，这样的单层形成整个静电致动结构。在替代示例性实施例中，这样的单层是包括在该静电致动结构中的多个静电致动层中的一个层(例如，最顶层或外层)。如图14、图15和图16所示，所示的单层具有一柔性的上基材。
167.图14描绘了处于静止状态的单层(例如单个静电致动层)。图15描绘了当被部分压缩时的单层(例如由于其第一和第二电极之间的电压差越过(例如超过)第一阈值电压差)。图16描绘了当被完全压缩时的单层(例如由于其第一和第二电极之间的电压差超过了第二阈值电压差，该第二阈值电压差高于第一阈值电压差)。在图15和图16中，当单层的柔性上基材被压缩时，流体从该相应的压缩空间(例如空间)流出并在柔性上基材中产生一个或多个凸起。这些凸起可能会出现在该些弹性支撑节(例如弹性支撑节106)的位置。
168.如上所述，在某些示例性实施例中，该静电致动器1000(例如静电致动器结构)内的一个或多个静电致动层(例如静电致动层100、200或300)可以以对齐的方式一个在另一个之上堆栈。例如，一个静电致动层的多个弹性支撑节(例如弹性支撑节106)可以完全或部分对齐于在另一(例如相邻的)静电致动层的多个弹性支撑节。相似地，一个静电致动层的多个阱孔(例如阱孔208)可以完全或部分对齐在另一(例如相邻的)静电致动层的多个阱孔。
169.在某些替代示例性实施例中，静电致动器1000内的一个或多个静电致动层(例如
静电致动层100、200或300)也可以在没有对齐的情况下一个迭置在另一个之上，例如使得每个节点位于由其最近的四个相邻节点在相邻层中形成的系统的质心。例如，图7显示出了一种情况，一个静电致动层的多个弹性支撑节(例如弹性支撑节106)并未与另一(例如相邻的)静电致动层的多个弹性支撑节对齐(例如完全没有对齐)。同样，一个静电致动层的多个阱孔(例如阱孔208)也可以不与另一(例如相邻)静电致动层的多个阱孔对齐。
170.一般而言，具有迭瓦状堆栈的多个静电致动层的静电致动器在堆栈的静电致动层中的聚集(例如复合)力、变形或两者的作用下可能不太容易受到整体弯曲的影响。这可以在节点间的空间中存在一些层弯曲的情况下提供最大化压缩幅度的好处。这也可以提供整体结构的益处，其中尽管局部弯曲发生在整体结构内的一个或多个单独层中，静电致动层的堆栈大致是均匀地压缩。此外，本文中的“弯曲”是指一个或多个静电致动层变得弯曲的过程，使得弹性支撑节(例如弹性支撑节106或206)之间的间隙区域比靠近或位于其上的区域经受比在弹性支撑节或其邻近区域更多的压缩。
171.在某些示例性实施例中，静电致动器1000(例如静电致动器结构)包括一相对刚性的瓦片结构的网格和瓦片结构之间的多个相对可延展的区域。这可以提供允许致动器表面(例如最上面或外部基材)在相对可延展的区域处弯曲的益处，同时在相对刚性的瓦片结构处或附近保持局部刚性。当电压差施加到静电致动层的第一电极和第二电极时，相对刚性的瓦片结构可以促进压缩，同时提供弹性支撑节之间的弯曲阻力。
172.在不同示例性实施例中，以代替弹性支撑节(例如弹性支撑节106)来说，静电致动器1000(例如静电致动器结构)可以包括多个刚性支撑(例如非弹性支撑节)、弹性层材料、泡沫填充结构、连续支撑、连续限制结构、腹板结构、凸出支撑(例如连接到顶层)或其任何合适的组合。根据一些示例性实施例，一个或多个弹性支撑节可以被密封的(例如，气密密封的或非气密密封的)、充气的单元所代替，这些单元在压缩时起弹簧的作用。根据某些示例性实施例，一个或多个弹性支撑节可以由固体半泡沫代替，该固体半泡沫用作第一和第二电极之间的弹簧。如本文所用，“固体半泡沫”是指其中气穴(例如气泡)并未完全密封，而是聚合的固体泡沫，导致气穴之间的固体壁中出现孔洞。根据不同示例性实施例，静电致动器1000包括由一种或多种合适的聚合物制成的三维印刷或模制网格，当压缩时其用作弹簧。根据一些示例性实施例，一个或多个弹性支撑节可以被以排斥方式布置(例如具有彼此面对的相似磁极)的约束磁体所代替以用作弹簧(例如具有更高的弹簧常数值)。
173.在图14、图15和图16中，静电致动器1000可以包括一附加的限制节网格阵列，其可以被布置在弹性表面层和坚固结构之间，以促进膨胀过程中两层之间的空气从图16所示的配置、通过图15所示的配置到图14所示的配置。
174.根据一些示例性实施例，该些弹性支撑节的网格阵列与顶部和底部绝缘导电电极层直接接触，而没有任何附加的电绝缘弹性体材料层。在某些示例性实施例中，该些弹性支撑节的网格阵列形成位于节和底部绝缘导电电极层之间的一弹性体材料底部网格的固有的结构的一部分。根据不同示例性实施例，该些弹性支撑节的网格阵列被粘附到电绝缘弹性体材料的顶层和底层，或者形成电绝缘弹性体材料的顶层和底层的固有的结构的一部分。
175.如图17和图18所示，静电致动器1000可以包括不均匀的电极(例如不与整个大量弹性支撑节共同延伸的第一或第二电极)。在图17中，第一区域1310中的多个弹性支撑节被
布置在第一电极(例如第一导电层103)和第二电极(例如第二导电层104)之间，并且第一和第二电极存在于第一区域1310内。然而，在图17中，第二区域1320中的弹性支撑节并没有布置在任何电极之间，并且第一和第二电极不延伸到第二区域1320中。
176.因此，虽然多个弹性支撑节可以是均匀的和均质的(例如布置成一网格阵列)，然而静电致动器1000可以产生一种或多种非均匀压力型样，从而产生静电致动器1000的表面上的多种三维形状(例如一或多个隆起(ridge)的脊)。这通过静电致动器1000的弹性表面材料、在压缩空间内从第一区域1310流到第二区域1320的流体材料或两者来促进。例如，这种流体流动可以是与存在有电极的第一区域1310相比来说在不存在有电极的第二区域1320中的静电压力较低。
177.相似地，在图18中，第一区域1410中的弹性支撑节布置在第一电极(例如第一导电层103)和第二电极(例如第二导电层104)之间，并且第一和第二电极存在于第一区域1410内。在图18中，第二区域1420中的弹性支撑节并没有布置在任何电极之间，并且第一和第二电极不延伸到第二区域1420。如上所述，虽然多个弹性支撑节可以是均匀的和同质的(例如布置成一三角形阵列)，然而静电致动器1000可以产生一种或多种非均匀压力型样，其在静电致动器1000的表面上产生形成三维形状(例如一个或多个隆起的脊)。这通过静电致动器1000的弹性表面材料、在压缩空间内从第一区域1410流到第二区域1420的流体材料或两者来促进。例如，这种流体流动可以是与存在有电极的第二区域1410相比来说在不存在有电极的第二区域1420中的静电压力较低。
178.因此，非均匀的电极可导致静电致动器1000的表面产生三维机构振荡型样(例如，一个或多个三维脊、凸起、凹陷或其任何合适组合的型样)。例如，从第一区域(例如第一区域1310或1410)到第二区域(例如第二区域1320或1420)的流体流动可以导致第二区域在第一区域压缩时膨胀，并且这种膨胀可以贡献产生三维机构振荡型样。
179.在一些示例性实施例中，凸出的第二区域会推动该机构耦合于弹性表面层的一刚性表面层，并导致刚性表面层移开静电致动器1000的其余部分。例如，如果第二基材102是机构耦合于第二区域1320内的刚性表面层，则第二区域1320的隆起于至少在第二区域1320内会将该刚性表面层推离第一基材101。相似地，如果第二基材202是机构地耦合到第二区域1420内的刚性表面层，则第二区域1420的隆起于至少在第二区域1420内会将刚性表面层推离第一基材201。
180.众所周知，一致动器在高电压下工作，会在层与层之间产生电位差，导致它们被压缩。在一堆栈结构中，当层与层非常接近且隔离不足时，这些不同的电位会导致电极之间产生火花。现有技术试图通过形成仅部分覆盖其上设置的基材的顶表面的电极来解决该问题，在电极和基材边缘之间形成一个间隙。这增加了电极边缘与结构上相邻层之间的距离，从而使所述层与层之间发生火花的可能性最小化。
181.本发明提供了一种结构，该结构还可以解决在一致动器或一传感器的连续层之间发生火花的问题，同时保持堆栈结构的稳健性并使用简单的制造工艺。请参阅图19，其是根据本发明示例性实施例的一电极1500的俯视图。如图19所示，电极1500包含一系列凹痕线，即划痕、凹槽或蚀刻线1502，其遵循电极的形状并连接到突出端。图20是图19所示的电极1500的下侧示意图，其中弹性柱1504设置于下侧。图21是具有图19与图20所示结构的一平坦有源元件(flat active element，fae)1500的剖面图。如图21中所示，蚀刻线1502完全切
穿导电层1501但不穿透基材1505。在一些实施例中，蚀刻线可以穿透基材但不会完全切穿基材，因为其目的是提供隔离。这允许堆栈层之间的隔离。在图19、图20和图21所示的示例中，电极1500包括两条平行的蚀刻线。然而，这仅用于说明目的。在一实施例中，该电极也可以具有单个蚀刻线，或者也可以具有多个蚀刻线。两条蚀刻线只是一个优选实施例，这是因为蚀刻线的数量可能会受到电极尺寸的限制，但不是本发明的限制。多于一条蚀刻线的设计可以另外确保即使其中一条蚀刻线具有缺陷以致不能实现间隙两侧之间的完全电隔离时也可以实现隔离。蚀刻线之间的距离将取决于系统中使用的预期电压。
182.在一些实施例中，这些蚀刻线(间隙)可以由弹性层1503填充。这通常通过首先蚀刻间隙并接着在电极层顶部创建弹性层来实现。这也可以通过湿涂工艺来实现。这提供了额外的绝缘。在其他实施例中，还存在有一额外的绝缘层。通过将线蚀刻到电极中而不是形成尺寸与它们各自的基材不同的电极，一堆栈致动器或传感器的所有层从该堆栈致动器或传感器的俯视图中来看可以具有相同的水平尺寸，如图19所示，令整个结构更加坚固。
183.此外，蚀刻可以通过任何切面工具进行，例如cnc机床、刀片或激光。不需要使用到化学品。
184.为了进一步增加堆栈层之间的稳定性，本发明提供了用于将多个fae层接合在一起以形成一致动器或传感器的各种实施例。请参阅图22，其为本发明第一实施例的一堆栈结构1600的示意图。在图22中，每个交替层在电接触端1607处耦合到导电膏或粘合剂，其中一平坦导电元件(例如导线1606)耦合到顶层和电接触端1607的顶部。使用这种方法来形成堆栈需要在将导电膏/粘合剂堆栈上之前先将它们施加到每一层。如图所示，由于这种绑定方法的结果，任何层都不会发生变形。这需要大量的导电粘合剂。
185.因此，图23中显示出了一堆栈结构1630的第二实施例。如图所示，每个交替层都有一个不同长度的连接“臂”。这些“臂”朝向彼此弯曲并且在电接触端1617处与导电膏或粘合剂电耦合在一起。与图22中所示的实施例相比，不同的长度可允许使用更少的导电膏/粘合剂。由于导电膏/胶可以涂在连接“臂”的下侧，如图所示，导电膏/胶可以在堆栈结构形成后涂上。这种方法要求每个耦合的fae层的杆或臂制造成具有不同的长度。
186.图24显示出的一堆栈结构1650的第三实施例，其显示出了具有相同长度的全部的耦合fae层，其中每个耦合fae层的“臂”耦合在一起并且每个耦合层另包括单独的平坦导电元件1670，所有平坦导电元件1670都耦合在一起以形成层与层之间的电连接.如图所示，每个单独的导电元件使用少量导电膏或粘合剂在电接触端1627处电耦合到一相应的层。与图22所示的实施例相比，仅需要少量的导电膏/粘合剂，并且可以在形成堆栈之前可以施加这种导电膏/粘合剂以及平坦导电元件1670的耦合到每个单独的层。与图22所示的结构相比，各个层的生产复杂性略有增加。
187.本发明提出了另一实施例，其简化了上述堆栈方案，同时提供层与层之间的电连接。本实施例采用一固体结合边，与平装书的装订方式有些相似，因此也可以称为书本结合边(book binding edge)，其中在fae层的电极的一侧或两侧形成一个结合边以用来与粘合绑定另一个fae层。请参阅图25，其为根据第一实施例的具有一书本结合边1720的一堆栈结构1700的示意图。类似于层间的弹性节结构，书本结合边1720也具有节结构。通过将粘合剂施加到节并将多个层压在一起，粘合剂可以渗透并在层与层之间形成连接。如图所示，书本结合边1720可以在两端形成以增加稳定性。此外，一或两个书本结合边可以另包括一翻转
膜1730，其形成在书本结合边的外侧以增加稳定性。
188.图26是根据第二实施例的具有结合边1760/1761的一堆栈结构1750的示意图。在本实施例中，各层之间的电连接是通过书本结合边实现的。在这种结构中，该些电极被交替划分，使得一个极性的电极会在该堆栈结构的一侧耦合在一起，而另一个极性的电极会在该堆栈结构的另一侧耦合在一起。例如，第一、第三和第五层在左边缘1760处耦合在一起，而第二、第四和第六层在右边缘1761处耦合在一起。此外，每个相应侧的电极层具有一暴露的边缘。用于在该堆栈结构的每一侧形成书本结合边的粘合剂是一导电粘合剂，使得它与多个暴露的电极层形成一电连接。这可以进一步为电接触(例如电线)提供了单点的接触。如图所示，每一侧的电极具有对角结构，可以暴露出更多的边缘，从而实现更好的电气连接。
189.在所有堆栈结构中，可能存在层之间发生过多横向位移的问题。在实作中，很难实现一个坚固但又不阻止层之间的预期垂直移动的结构，特别是当层数变多时。因此，本发明提供了多种实施例，这些实施例提供了用于堆栈结构的接合方法，可以防止或限制fae层之间的横向位移。请参考图27，其是包括类似于图19、图20和图21所示的各种fae层的一堆栈结构1800的示意图。如图27中所示，多个交替的fae层会对应于不同的极性，使得该堆栈结构包括从主堆栈延伸的两组“臂”。通过使用诸如胶水、胶带或水泥的粘合方法或外部保持结构来固定臂，可以防止层与层之间的横向位移。如图28所示，胶带条1810覆盖了该堆栈结构的两组臂。
190.有别于在臂处连接该堆栈结构，而是可以使用柔性条在主体处连接该堆栈结构，当致动器处于压缩状态时，柔性条将变形或弯曲。这些柔性条可以具有各种形状，如图29、图30、图31的实施例所示，分别显示了柔性条1820、1830和1840。在另一个实施例变型中，该堆栈结构的臂和主体两者均可以使用柔性条来防止横向位移。在图29、图30、图31的实施例中，也可以防止垂直方向上的层与层之间的分离。
191.在上述结构的另一个实施变型中，整个堆栈结构可以被封闭在一固体外壳1870中，该固体外壳1870包括可以是完全刚性的或有些柔性的外壁，如图32所示。如图所示，该固体外壳进一步(可选地)包括一盖子1850，盖子1850具有中空中心，可以允许接合于该堆栈结构的顶部上。该盖子可以可选地附接到该固体外壳以进一步防止多个层的垂直位移。此外，一安装结构1860可以被施加于该堆栈结构，以在完全压缩时的该堆栈结构不能突出通过盖子1850的中空中心时避免失去功能。请注意，该固体外壳可以单独或组合实现于图28、图29、图30、图31所示的实施例中。
192.在最后一个实施例变型中，也可以结合图28、图29、图30、图31所示的实施例来实施，整个堆栈结构可以设置在如图33、图34所示的柔性气密密封或半密封袋子1900中。该袋子的柔性允许致动器/传感器的压缩，同时气密密封也可防止灰尘在该堆栈结构内积聚，并也可以控制湿度。
193.半密封是指基本上密封的结构，但其中内部隔室在某些情况下(例如显着的压力差)可能缓慢地向环境压力移动。该袋子可以保护堆栈免受外部污染或湿气积聚。袋子的形状可以设计成在静止状态时与堆栈的外表面紧密接触，并且当堆栈被压缩或温度或压力变化时，它的变形最小以适应排出的空气导致内部空气膨胀。重要的是，半密封结构不会显着阻碍堆栈的压缩或膨胀。
194.由于驱动信号是已知的，并且可以监测电容的变化和致动器汲取的电流，因此可以估计该致动器的整体压缩。此外，在缺乏明显要压缩该系统的一驱动信号的情况下也可以监测系统的电容。在这种情况下，系统电容的变化表示了系统受到外力的压缩。电容变化也可以通过各种其他信号代理(例如是系统中电压变化、电流汲取变化或振荡器频率的变化)来监测。这些技术均是实现多个堆栈结构的传感器应用的方法的实施例。
195.该系统还可以分为多个子系统，每个子系统都有自己的监控电路。这允许对系统中的物理变化进行更本地化的监控。该些电极层的配置会使堆栈的电容值对小的堆栈压缩非常敏感。因此，压缩传感的功能可以通过对堆栈电容值的持续监控来实现。
196.图33是被包含在一柔性密封袋子1900中的一堆栈的侧面图。图34显示了袋子1900在压缩下的变形、由相同的体积导致不同的袋外部形状以容纳大致相同的流体/空气体积。袋子1900由于其结构还可以适应外部气压的变化，对该致动器或传感器的压缩减压循环提供了最小的阻碍。
197.图35和图36显示在堆栈致动器的阵列中使用柔性密封袋的两个实施例。图35显示出了阵列1950，其中袋的部分到达不同堆栈致动器之间的底部支撑表面。在一个实施例中，它们可以被粘附到底部支撑表面以提供增加的坚固性并防止可能影响整个致动器阵列的袋的某些部分中的局部损坏。在这种形式中，袋子在压缩时的变形是横向发生的。图36显示了袋状阵列1970的实施例，其可以更容易制造并且其中袋子的变形是垂直地发生在堆栈之间的区域中。
198.本发明提供了多个层间具有良好隔离的堆栈结构。诸如结合边或条带层之类的保持结构可以通过防止堆栈结构中的层相对于彼此的横向位移来增加坚固性，其中它们的有源区的垂直移动是不受阻碍的。
199.袋子结构还可以实现为单面弹性膜或有利于堆栈的形式的一预成型的柔性膜，并且粘附到基板上。例如，一袋子结构可以由具有面积比传感器/致动器大的压敏粘合剂的一弹性基材来形成，并且其附接到环绕该传感器/致动器的一基材或一主机系统。这种方法能够同时将传感器或致动器放置在合适的介质上，例如一印刷电路板上，同时也提供密封的功能。
200.此外，该传感器/致动器的电连接可以使用一导电粘合剂或各向异性导电粘合剂或膜在该印刷电路板或基材的合适接触点处实现，如图37、图38、图39和图40中1915所示，以简化应用或组装过程。例如，在这方法中，传感器会被固定在其位置上，并且同时电连接到手边的系统。
201.上述实施方式的示例在图37和图38。在图37中，通过将弹性袋1902的轮廓边界放置在压敏粘合剂1911的闭合带的顶部上，可以将弹性袋1902附接到一主板或设备(未示出)的表面上，该压敏粘合剂1911会粘附到主板或设备的表面上。
202.在某些实施例，例如当使用具有低表面能的袋子材料(例如固化的有机硅)时，袋子和压敏粘合剂的封闭带之间的粘合力可能不足提供足够的附着力给如图37所示的袋子结构1902与传感器或致动器。如图38所示，这种风险可以通过使用一替代结构1904附接于该传感器来最小化，其中压敏粘合剂的闭合带1913被放置在袋子的轮廓边界的顶部上并略微延伸超出该边界。这种替代结构的一个缺点是它在主板或设备的表面上占据了稍多的区域面积。这些图显示了一种简单的粘合方法，实际的电连接可以通过例如从传感器或致动
器到主机系统或印刷电路板的多个接触点和焊盘来实现。
203.袋子或密封结构也可以以各种其他不同方式形成，以实现促进简单粘附到所需表面的目的。例如，如图39和图40中所示，袋子可以具有沿传感器线折迭的边缘，并且从除了“底部”粘附区域1915之外的所有侧面环绕该堆栈结构。在这种配置中，传感器所需的面积和粘附面积基本是相同的。在图39中，弹性袋1906通过将其轮廓边界的背面(外侧)放置在粘附到主板或设备的表面上的压敏粘合剂1911的一封闭带的顶部上而附接到主板或装置(未示出)的表面上。
204.如上所述，在某些情况下，例如当使用具有低表面能的袋子材料(例如固化的有机硅)时，袋子和压敏粘合剂的封闭带之间的粘合力可能不足以提供足够的附着力给如图39所示的传感器或致动器与袋子结构。如图40所示，可以通过使用一替代结构来粘接该传感器来最小化这种风险，其中压敏粘合剂的闭合带1913被放置在袋子1908的内侧轮廓边界的顶部上并且同时与主板或设备(未显示)的表面进行物理接触。
205.增加所描述的传感器或致动器的制造的复杂性和成本的一个因素是传感器/致动器结构总是包括多个堆栈的层。所有功能层都有一些电连接，并且通常终止于所有接触垫都在一个平面中的一电连接器。这种对于传感器的一连接器的一个例子是“零插入力”型连接器。通常，这需要导电的通孔或其他电连接结构，这可能是昂贵且制造复杂的。本发明提供一种创造性的方法以可以印刷或蚀刻单个平面/片状电极型样的方式来制造传感器。单次平面蚀刻/涂层可以用成本有效的方式来执行，例如通过卷对卷程序。此外，弹性节可以被压印在相同的单张片材上，例如再次使用卷对卷(卷料处理)制造方法从pdms压印。
206.使用如图所示的一薄膜型样，提供了通过适当的切割和折迭制成而不会阻止压缩膨胀循环的一多层结构。在一些实施例中，由于需要至少两个电极层和两个屏蔽层，因此至少总共需要四个电极层，并且它们可以用于致动或感测或两者兼有。该结构的至少一些部分被多次折迭以实现一堆栈结构，其中所有层通过折迭部分电连接，其中该层结构可以被拆除成包括电极和弹性节的单层印刷型样。该结构还可以包含内部储气室。
207.图41和图42显示出了使用一卷对卷方法所形成的一平坦多层结构的实施例。如本领域公知的，卷对卷制造采用了一柔性卷制基材并通过沿着卷材路径将基材从一个辊供给到另一个辊而在其上印刷或蚀刻各种层。以这种方式，可以在如图41所示的基材上形成多个初始平坦多层结构。也可以在如图42所示的这些结构上形成另外的层，例如绝缘层。接着这些单独的结构可以依次翻转(或折迭或折迭)、弯曲和压缩以形成个别的传感器或致动器。各个结构中的孔或直线切口或切口有助于传感器结构的弯曲，并且可以在结构上形成指示区域的线，这些区域可以被切掉以形成所需的形状。此外，添加粘着层可以提高最终传感器或致动器结构的稳健性。
208.最终的结构是一电容压力传感器、一致动器或两者，其包括有由一弹性层两侧的两个导电层所形成的一感测或致动区域，其中该弹性层由如前详述的弹性节形成。当用作传感器时以机械方式将压力施加到传感区域，或者当用作致动器时将压力电感应到致动区域中，其中的空气均将被置换。本发明提供了允许以不同方式置换空气的各种实施例，或者通过在传感器或致动器内提供空气隔室，或者通过包括将空气置换到外部的开口侧。
209.图43、图44和图45显示出了使用上述卷对卷方法形成的一电容压力传感器的第一实施例的多个阶段。在多层结构中进行的切割和折迭是为了使多层结构能够折迭并且不会
阻止压缩膨胀循环。图43显示出了其上形成有导电区域2025的一基材2018，其中型样对应于期望的传感器形状而形成。基材2018左侧的导电区域上形成有弹性节2005。
210.图44显示出了由图43所示的基材形成的一单独的结构2100。如图43所示，粘着层2028形成于该结构的各个部分上，并且在基材2018中切出孔以实现弯曲并进一步区分结构2100的第一弯曲与初始层、第二弯曲和第三弯曲的不同。如图所示，粘着层2028将会覆盖某些导线及导电区域。此外，基材2018的部分已被切除。如图44所示，该基材的某些部分没有被该粘着层覆盖。结构2100底部的部分被暴露以形成一连接区。此外，在初始层和第一次弯曲上，导电区域下方的部分被暴露。一旦整个结构被翻转和弯曲，该区域将形成一个气室。
211.图45显示出了最终翻转和弯曲的传感器2100，其中导线任一侧的部分已经被去除以形成期望的传感器形状。如图所示，该弹性层2005中会形成一传感区域，该传感区域下方形成一储气室。当该传感区域被压缩时，置换的空气可以流入到该储气室。
212.一传感器2200的第二实施例显示于图46和图47，并且包括位于该传感器的顶部上和底部上的储气室。传感器2200最初包括与图43所示相同的导电型样2025。接着在图46所示的一些导电型样2025上方形成粘着层2028，而在暴露的结构2200的底部留下一连接区。另外，基材2018在第二次弯曲时的区域被暴露以形成一顶部储气室，并且基材2018在第三次弯曲时的区域被暴露以形成一底部储气室。最后，该初始层包括连接该顶部和底部储气室的两个气孔2058。
213.图47显示出了最终翻转、弯曲和压缩的传感器2200。如前面的实施例中所述，传感器2200的侧面的多余部分会被移除。当传感区域被压缩时，空气将从该传感区域通过气孔2058移动到该顶部和底部储气室。
214.图48显示出了图47所示的传感器2200的每个弯曲阶段的侧视图。该初始层包括穿过基材2018和导电层型样2025的孔。在该粘着层中形成一顶部储气室。第一次弯曲是将该弹性层折迭到该初始层上，使得多个弹性节穿透该粘着层中的间隙。然后第二次弯曲是折迭到第一次弯曲上，使第二次弯曲上的粘着层接触初始层上的粘着层，在初始层上的导线上方形成该顶部储气室。最后第，第三次弯折是折迭到初始层的背面，使得具有气孔可以允许空气从初始层中的储气室、第二次弯曲的储气室及第三次弯曲的储气室流出。此外，可以选择在第三次弯曲的背面形成一加强件，以促进与一特定连接端口的电气连接。
215.在最后一个实施例中，不同于在传感器内包含储气室，传感器的侧面会保持敞开，以便置换的空气可以直接流出。如图49所示，形成于基材2018上的导电区型样2025与前述两个实施例的导电区型样略有不同。如图50所示，在第一次弯曲、初始层、第二次弯曲和第三次弯曲之间是形成开口部而不是切孔。由于这些开放的侧面，结构2300不需要储气室，粘着层2028可以覆盖基材2018的更多部分。一加强件2085可以形成在第三弯的背面，以方便与特定连接端口的电连接。最终翻转、弯曲和压缩的传感器2300，包括传感区域和连接区，如图51中所示。
216.此外，所述附加结构也可以是垫圈。
217.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种由多个层组成的堆栈结构，其特征在于，包括：一基材；印刷在所述基材上的多个导电型样；以及在所述多个层的两个层之间形成的一层弹性节，所述一层弹性节包括传感区域并用于致动或传感中的至少其中一种；其中所述堆栈结构是由折迭所述基材而成，所述堆栈结构不包括多个导电通孔。2.如权利要求1所述的堆栈结构，其特征在于，另包括：印刷或层压在所述多个导电型样和所述基材上但不完全覆盖所述导电型样和所述基材的粘着层；其中所述堆栈结构是通过多次折迭形成的，并且所述基材的每一次折迭会将所述粘着层向内折迭，以通过粘合所述多个层中的每一层来形成所述堆栈结构。3.如权利要求2所述的堆栈结构，其特征在于，所述基材下方的部分包括至少两个所述导电型样并且是没有被所述粘着层覆盖，使得当所述基材折迭时，所述堆栈结构包括在所述多个层的至少其中一层中的储气室；当该传感区域被压缩时，置换的空气被传送到该储气室。4.如权利要求3所述的堆栈结构，其特征在于，在下方包括所述至少两个所述导电型样的所述基材的所述部分并没有被所述粘着层覆盖，使得当所述基材被折迭时，所述堆栈结构包含第一储气室与第二储气室，所述第一储气室是在所述多个层的一顶层中，所述第二储气室是在所述多个层的一底层中；以及，所述堆栈结构另包括：在所述多个层的中间层的至少其中一个孔，用来连接所述第一储气室和所述第二储气室；其中，当所述传感区域被压缩时，置换的空气通过两个孔传输到所述第一储气室和所述第二储气室。5.如权利要求2所述的堆栈结构，其特征在于，所述粘着层仅形成于所述传感区域的两侧，而所述传感区域的另外两侧至少部分地对外开放；当所述传感区域被压缩时，被置换的空气通过开口的所述两侧被传送到环境中。6.如权利要求2所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构另包括绝缘层，所述绝缘层形成在所述多个导电层型样上并部分地覆盖这些型样以及所述基材的部分。7.如权利要求1所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构另包括形成在所述基材上的切割孔或线性切口或切口，以用来促进所述基材的折迭以形成所述堆栈结构。8.如权利要求1所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构另包括形成在所述堆栈结构的背层的部分上的加强件。9.如权利要求1所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构通过卷对卷方法形成。10.一种形成由多个层组成的堆栈结构的方法，其特征在于，该方法包括：提供基材；在所述基材上印刷多个导电型样；在部分导电型样上形成至少其中一层弹性节；以及折迭所述基材以形成所述堆栈结构，所述至少其中一层弹性节是位于所述多个层中的两层之间，所述至少其中一层弹性节包括用于致动或感测中的至少其中一种的传感区域；其中所述堆栈结构不包括导电通孔或电连接结构。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法另包括：在所述多个导电型样和所述基材上印刷或层压粘着层，但不完全覆盖所述多个导电型样和所述基材；其中，折迭所述基材的步骤包括：对所述基材进行多次折迭，其中所述基材每折迭一次，均将所述粘着层向内折迭，通过粘合所述多个层中的每一层来形成所述堆栈结构。12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，印刷或层压所述粘着层的步骤包括：印刷或层压所述粘着层，使得至少两个导电型样下方的所述基材的部分不被所述粘着层覆盖，使得当所述基材折迭时，所述堆栈结构包括储气室，所述储气室位于所述多个层中的一层；以及所述方法另包括：通过将空气置换到所述储气室来压缩所述传感区域。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少两个导电型样下方的所述基材的部分没有被所述粘着层覆盖，使得当所述基材折迭时，所述堆栈结构包括第一储气室与第二储气室，所述第一储气室位于所述多个层中的顶层，所述第二储气室位于所述多个层中的底层，并且所述方法另包括：在所述多个层的中间层形成气孔，以连接所述第一储气室和所述第二储气室；以及通过将空气经由气孔转移到所述第一储气室和所述第二储气室来压缩所述传感区域。14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，印刷或层压所述粘着层的步骤包括：仅在所述传感区域的两侧形成所述粘着层，及令所述传感区域的另一侧对环境开放；以及所述方法另包括：通过开口侧将空气置换到环境中来压缩所述传感区域。15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，另包括：在所述多个导电层型样的部分上形成绝缘层，并覆盖所述基材的部分。16.如权利要求10所述的方法，其特征在于，另包括：在所述基材上形成切孔或线状切口或切口，以利于所述基材的折迭以形成所述堆栈结构。17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，另包括：在所述堆栈结构的背层的部分上形成加强件。18.一种由多个层组成的堆栈结构，其特征在于，包括：一基材；印刷在所述基材上的多个导电型样；以及所述多个层中的两层之间形成至少其中一层弹性节，所述至少其中一层弹性节层包括传感区域，用于致动或传感中的其中至少一种；其中密封或半密封的袋子包住所述堆栈结构，所述密封或半密封的袋子由具有折迭形状或松散形状的柔性材料形成，允许袋子内部体积改变，以适应环境空气压力，不阻碍所述堆栈结构的所述致动或所述感测的压缩运动。19.如权利要求18所述的堆栈结构，其特征在于，所述密封或半密封的袋子的结构是单面弹性或预成型柔性薄膜，其通过粘着层粘附到所述基材上，并且粘附到所述基材的一侧
并环绕所述堆栈结构形成覆盖袋结构。20.如权利要求18所述的堆栈结构，其特征在于，粘附是通过将所述密封或半密封的袋子密封到所述基材的附加结构来实现。21.如权利要求18所述的堆栈结构，其特征在于，所述密封或半密封的袋子被塞入所述堆栈结构的下方，并且所述密封或半密封的袋子的外侧粘附到所述基材上以形成密封或半密封结构。22.如权利要求20所述的堆栈结构，其特征在于，所述附加结构是垫圈。23.一种平坦有源元件层，其特征在于，包括：一基材，包括一有源区及一凸臂；一电极，形成于所述基材上，并包括形成于所述基材的所述有源区上的用于感测或致动的有源区以及形成于所述基材的所述突出臂上的连接区，其中所述电极包括围绕所述有源区周边的第一凹痕线，所述第一凹痕线延伸至连接区并到达所述连接区的两个边缘，所述第一凹痕线完全贯穿所述电极，使各边缘电性隔离；以及一绝缘层，形成于所述电极上，覆盖所述有源区并部分覆盖所述连接区，所述绝缘层填充所述电极的所述第一凹痕线。24.如权利要求23所述的平坦有源元件层，其特征在于，所述平坦有源元件层另包括具有一或多条凹痕线的第二凹痕线，所述第二凹痕线形成于所述第一凹痕线内并围绕所述有源区的外围形成，延伸至所述连接区并到达所述两个边缘；所述第二凹槽完全贯穿所述电极，使所述边缘电性隔离。25.如权利要求24所述的平坦有源元件层，其特征在于，所述第一凹痕线和所述第二凹痕线中的至少其中一个是部分地穿透所述基材。26.如权利要求23所述的平坦有源元件层，其特征在于，所述绝缘层是弹性层。27.如权利要求23所述的平坦有源元件层，其特征在于，所述平坦有源元件层是所述传感器的一部分。28.如权利要求23所述的平坦有源元件层，其特征在于，所述平坦有源元件层是所述致动器的一部分。29.一种由至少两个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，包括：一第一基材；一第一导电表面，整体形成于所述第一基材上，包括第一有源区及第一连接区；一第二基材；一第二导电表面，整体形成于所述第二基材上，包括第二有源区及第二连接区；一压缩空间，位于所述第一导电表面的所述第一有源区与所述第二基材之间；一弹性层，形成在所述第一导电表面的所述第一有源区上或所述第二基材的暴露表面上，所述弹性层包括跨越所述压缩空间并接触所述第二基材的多个弹性节，所述多个弹性节被配置为响应于所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的电压差或响应外力，令所述第一导电表面和所述第二导电表面朝向彼此相对运动而被压缩；一导电粘合剂，至少接触所述第一导电表面的所述第一连接区和所述第二导电表面的所述第二连接区；以及一导电元件，耦接至所述导电粘合剂，用于电连接所述至少两个平坦有源元件层。
30.如权利要求29所述的堆栈结构，其特征在于，所述第一基材、所述第一导电表面、所述第二基材与所述第二导电表面沿连接区具有实质上相同的尺寸，所述第一导电表面的所述第一连接区是与所述第一导电表面的所述第一有源区设置位于同一水平面，所述第二导电表面的所述第二连接区是与所述第一导电表面的所述第一有源区设置位于同一水平面。31.如权利要求29所述的堆栈结构，其特征在于，所述第一导电表面的所述第一连接区长于所述第二导电表面的所述第二连接区，所述第一导电表面的所述第一连接区相对于所述第一导电表面的所述第一有源区来的弯曲，所述第二导电表面的所述第二连接区相对于所述第二导电表面的所述第二有源区来的弯曲，所述第一导电表面的所述第一连接区和所述第二导电表面的所述第二连接区相向弯曲。32.一种由至少两个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，包括：一第一基材；一第一导电表面，整体形成于所述第一基材上，包括第一有源区及第二连接区；一第二基材；一第二导电表面，整体形成于所述第二基材上，包括第二有源区及第二连接区；一压缩空间，位于所述第一导电表面的所述第一有源区与所述第二基材之间；一弹性层，形成在所述第一导电表面的所述第一有源区上或在所述第二基材的暴露表面上，所述弹性层包括跨越所述压缩空间并接触所述第二基材的多个弹性节，所述多个弹性节被配置为响应于所述第一导电表面与所述第二导电表面之间的电压差或响应于外力令所述第一导电表面和所述第二导电表面朝向彼此相对运动而被压缩；一第一导电元件，以第一导电粘着层耦合到所述第一导电表面的所述第一连接区；以及一第二导电元件，以第二导电粘着层耦接至所述第二导电表面的所述第二连接区；其中所述第一导电元件与所述第二导电元件耦接在一起以电性连接所述至少两个平坦有源元件层。33.一种由至少两个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，包括：一第一基材；一第一导电表面，整体形成于所述第一基材上，包括有第一有源区及第一连接区；一第二基材；一第二导电表面，整体形成于所述第二基材上，包括有第二有源区及第二连接区；一压缩空间，位于所述第一导电表面的所述第一有源区与所述第二基材之间；一弹性层，形成在所述第一导电表面的所述第一有源区上或所述第二基材的暴露表面上，所述弹性层包括跨越所述压缩空间并接触所述第二基材的多个弹性节，所述多个弹性节被配置为响应于所述第一导电表面和所述第二导电表面之间的电压差或响应于外力令所述第一导电表面和所述第二导电表面朝向彼此相对运动而被压缩；以及一第一固体结合边，形成于所述第一导电表面的所述第一有源区与所述第二导电表面的所述第二有源区的一侧，并通过非导电粘合剂来耦接所述第一导电表面的所述第一有源区与所述第二基材。34.如权利要求33所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构另包括第二固体结合边，所述第二固体结合边形成于所述第一固体结合边的对面并通过非导电粘合剂来耦接到
所述第一导电表面的所述第一有源区和所述第二基材。35.如权利要求34所述的堆栈结构，其特征在于，所述第一固体结合边和所述第二固体结合边每一个各自包括在所述压缩空间中形成的节。36.一种由多个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，每个平坦有源元件层包括：一基材；一导电表面，形成于所述基材上且包含有源区及连接区；以及一弹性层，形成于所述导电表面的所述有源区上或所述基材的外露面上，所述弹性层包括多个弹性节；其中所述每个平坦有源元件层之间存在压缩空间，所述多个弹性节跨越所述压缩空间并被配置为通过所述导电表面的移动而被压缩，所述多个平坦有源元件层包括有相应于第一极性的第一组平坦有源元件层及相应于第二极性的第二组平坦有源元件层，所述第一组平坦有源元件层和所述第二组平坦有源元件层是交替布置的；以及所述堆栈结构另包括：一第一固体结合边，形成在所述多个平坦有源元件层的有源区的一侧并且包括耦合所述第一组平坦有源元件层的导电粘合剂。37.如权利要求36所述的堆栈结构，其特征在于，所述堆栈结构另包括第二固体结合边，所述第二固体结合边形成于所述第一固体结合边的对面并且包括耦合所述第二组平坦有源元件层的导电粘合剂的。38.一种由多个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，每个平坦有源元件层包括：一基材；一导电表面，形成于所述基材上且包含有源区及连接区；以及一弹性层，形成于所述导电表面的所述有源区上或所述基材的暴露表面上，所述弹性层包括多个弹性节；其中每个平坦有源元件层之间存在有压缩空间，所述多个弹性节跨越所述压缩空间并被配置为通过所述导电表面的移动而被压缩，所述多个平坦有源元件层包括相应于第一极性的第一组平坦有源元件层与相应于第二极性的第二组平坦有源元件层，第一组平坦有源元件层和第二组平坦有源元件层是交替排列的；其中所述多个平坦有源元件层的连接区与外部保持结构耦合在一起，以防止所述多个平坦有源元件层相对于彼此产生横向位移，其中所述多个平坦有源元件层的有源区的垂直移动并不受阻碍。39.如权利要求38所述的堆栈结构，其特征在于，所述多个平坦有源元件层的有源区与柔性外部保持结构耦合在一起，以防止所述平坦有源元件层相对于彼此产生横向位移。40.如权利要求39所述的堆栈结构，其特征在于，所述外部保持结构包括围绕所述多个平坦有源元件层的有源区的单个条带。41.如权利要求39所述的堆栈结构，其特征在于，所述外部保持结构包括围绕所述多个平坦有源元件层的有源区的第一条带层和第二条带层，其中所述第一条带层设置在不同的方向上，形成至少一个与所述第二条带层部分交叉的型样，以防止不同方向的横向移动。
42.一种由多个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，每个平坦有源元件层包括：一基材；一导电表面，形成于所述基材上且包含有源区及连接区；以及一弹性层，形成于所述导电表面的所述有源区上或所述基材的暴露表面上，所述弹性层包括多个弹性节；其中每个平坦有源元件层之间存在有压缩空间，所述多个弹性节跨越所述压缩空间并被配置为通过所述导电表面的移动而被压缩，所述多个平坦有源元件层包括相应于第一极性的第一组平坦有源元件层及相应于第二极性的第二组平坦有源元件层，所述第一组平坦有源元件层和所述第二组平坦有源元件层交替排列；其中所述多个平坦有源元件层的连接区通过外部保持结构耦合在一起，以防止所述多个平坦有源元件层相对于彼此横向位移，其中所述多个平坦有源元件层的有源区的垂直移动不受阻碍；固体或弹性结构包围所述堆栈结构，所述固体或弹性结构包括：刚性或弹性壁，围绕所述堆栈结构的侧面；以及一固体安装结构，应用于所述堆栈结构的顶层，所述固体安装结构具有突出超过包围结构的壁的高度的形状，并且机构连接到要被感测或致动的结构。43.一种由多个平坦有源元件层形成的堆栈结构，其特征在于，每个平坦有源元件层包括：一基材；一导电表面，形成于所述基材上且包含有源区及连接区；以及一弹性层，形成于所述导电表面的所述有源区上或所述基材的暴露表面上，所述弹性层包括多个弹性节；其中每个平坦有源元件层之间存在压缩空间，所述多个弹性节跨越所述压缩空间并被配置为通过所述导电表面的移动而被压缩，所述多个平坦有源元件层包括相应于第一极性的第一组平坦有源元件层和相应于第二极性的第二组平坦有源元件层，所述第一组平坦有源元件层和所述第二组平坦有源元件层是交替排列；其中所述多个平坦有源元件层的连接区通过外部保持结构耦合在一起，以防止所述多个平坦有源元件层相对于彼此横向位移，其中所述多个平坦有源元件层的有源区的垂直移动不受阻碍；密封或半密封的袋子包住所述堆栈结构，所述密封或半密封的袋子由具有折迭形状或松散形状的柔性材料所形成，其允许袋子内部的体积改变，以适应环境空气压力的变化，不阻碍所述堆栈结构的致动或感测的压缩运动。

技术总结

本发明公开一堆栈结构由多个层组成，包括：一基材；印刷在基材上的多个导电型样；以及在所述多个层中的两层之间形成的至少一层弹性节，所述弹性节层包括用于致动或感测中的至少一种的传感区域。堆栈结构是通过多次折迭基材形成的。堆栈结构另包括：一粘着层，印刷于导电型样及基材上，但未完全覆盖，并形成至少一储气室，用以在传感区域受压时保持空气排出。堆栈结构不包括导电通孔或电连接结构。可以创造性地使用被印刷在单一个基材上的一结构来制造多层传感器或致动器结构。本发明还公开了一种形成由多个层组成的堆栈结构的方法、一种平坦有源元件层、一种由至少两个平坦有源元件层形成的堆栈结构、及一种由多个平坦有源元件层形成的堆栈结构。层形成的堆栈结构。层形成的堆栈结构。